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对在SDH中传送以太网业务的探讨    


当前,IP业务已经渗透到电信网的各个角落,因此以太网也延伸到电信诸多领域。如果要承载以太网业务,SDH需要完成的基本功能是能够将以太网帧连续完整地从一点传送到另一点,包括传送通道建立和提供相应带宽、帧定界、帧复用、帧扰码、客户业务管理。其中传送通道建立和提供相应带宽是现有SDH网络所具有的基本功能,只要遵循SDH中的虚容器复用机制即可。而其他与承载业务相关的功能是通过在以太网和SDH之间增加中间层来完成的。目前,主要的国际标准有两个:GFP、EthernetoverLAPS,其中由于两者在帧定位实现方式的差异等因素,GFP得到更多厂商的支持。

GFP帧由帧头和净负荷区组成。GFP帧头包括帧长度标志和帧头错误检验。PLI标明帧的净负荷的长度,帧头错误检验采用CRC-16的检错方法给帧头提供保护。通过计算接收到的数据帧头错误检验值与数据本身比较来实现帧的定位,通过PLI知道帧的长度,这是GFP与传统HDLC方式最大的不同。GFP净负荷区包括净负荷头、净负荷信息域和净负荷的帧检验序列,而净负荷头包括净负荷类型、净负荷类型的HEC和GFP的扩展头。

净负荷标明GFP净负荷信息的内容和格式,它包括净负荷类型标志、净负荷FCS标志、扩展帧头标志和用户净负荷标志。PTI为3比特,标明该GFP帧为客户数据帧还是客户管理帧;PFI为1比特,标明有没有净负荷的FCS;EXI为4比特,标明采用哪种扩展帧头:空扩展帧头、线性扩展帧头还是环扩展帧头;UPI为8比特,标明GFP净负荷中的数据类型,如以太网、IP、光纤通道、FICON、ESCON等。净负荷的帧检验序列采用CRC-32来保护净负荷的完整,它为可选的。

GFP支持帧映射和透明映射,GFP-F把以太网帧、IP数据报等完整地封装进它的净负荷区,不对数据帧进行拆分和重组,支持多路复用;而GFP-T则用作对时延要求非常严格的8B/10B块状编码的用户信号。在数据通信中,帧一般是定长或不定长地进行传输,因此,对传输承载层而言,不仅要能够正确同步地收到传输的客户层数据,而且要从连续的数据分解出对应的一帧帧数据,也称帧定位。目前有两种比较成熟的帧定位技术,一种是以HDLC为代表的透明字节填充技术,另外一种是以ATM为代表的基于长度/信头差错控制技术。

根据RFC1662,在HDLC应用中,采用特定标志字符定义一个PDU的开始和结束。一个报文中的任何字节如果与HDLC帧标记或者结束字符相同,将用0x7d字符后跟原字符与0x20的异或来替代原有字符,这样每次将增加报文1字节,并且这种字节增加是不确定的。因此,对于SDH这种高速、低误码率的传送体系而言,HDLC的透明字节填充技术有许多不足。

1.即使对固定长度的PDU,也产生随机可变的传输开销,使得数据链路层的接收机取出PDU时需要更多内存。

2.在输出端口,降低实际有效的传输速率,增加了用户数据实际消耗的带宽,还可能带来对QoS控制、路由选择的不良影响。

3.易于受到恶意用户的攻击,例如在一个用户的PDU中连续插入标志字符。

4.基于标志的帧定界将导致错误扩散,例如当传输中一个非标志出错使得接收机误以为一个帧结束而可能导致错误处理,而这可能是单比特错误引起的。

5.对高速率的业务进行这种操作时,往往对设备处理能力有较高要求。

因此,GFP采用了类似于ATM的基于长度/信头差错控制HEC的帧定位技术,采用三状态过程,即搜索状态、预同步状态、同步状态。搜索状态为链路链接初始化或GFP接收机失效时的基本状态。接收机使用当前的4字节数据来搜索下一帧,如果计算出的CoreHEC值与数据域中的CoreHEC值相同,则接收机暂时进入预同步状态,否则,它移到下一位/字节继续进行搜索。预同步状态时,根据PLI能够确定帧的边界,当连续N个GFP帧被正确检测到,则进入同步状态。同步状态为一个规则的操作状态,它检查PLI值,确定CoreHEC值,提取帧的PDU,然后到下一帧,如此循环。

GFP帧复用实际上包括来自同一高层客户的不同帧和来自不同客户的帧。对来自同一客户的帧,包括数据帧、客户管理帧和空闲帧,采用一帧接一帧的方式复用,通过帧定位来解复用,一般总是优先发送数据帧,当没有其他帧时必须发送空闲帧以保持物理层八位组对齐。GFP支持对来自不同客户的帧复用,具体技术目前还没有完全标准化,候选方案有ATM、MPLS、EthernetQ-in-Q、EthernetMAC-in-MAC、RPR、GFPGSMP扩展头方法。其中基于GFP的线性扩展帧头和环扩展帧头来实现的GSMP方式相对于传输网更简单实用些。


 
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