以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為城域網(wǎng)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的接入技術(shù),在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)中結(jié)合虛擬級(jí)聯(lián)和通用成幀規(guī)程技術(shù)可以加強(qiáng)以太網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用匆光。本文介紹了這些技術(shù)特點(diǎn),并介紹了無損流控制中可能存在的問題以及信息流分級(jí)傳輸實(shí)現(xiàn)方法。

要在Sonet/SDH上實(shí)現(xiàn)高性能以太網(wǎng)傳輸,必須結(jié)合流匯集技術(shù)和流控制技術(shù)。當(dāng)前有幾種技術(shù)使以太網(wǎng)成為城域網(wǎng)中最具吸引力的接入技術(shù),其中最重要的也許是在Sonet/SDH中結(jié)合虛擬級(jí)聯(lián)(VCAT)和通用成幀規(guī)程(GFP)技術(shù)谆精。為了增強(qiáng)以太網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用,必須深入了解已有的Sonet/SDH基礎(chǔ)設(shè)施,以及如何基于這些設(shè)施來更有效地利用以太網(wǎng)的方法。

VCAT有兩種類型(見表):高階VCAT是通過對(duì)STS-1數(shù)據(jù)路徑進(jìn)行組合來獲得菠食；低階VCAT是對(duì)VT1.5數(shù)據(jù)支路進(jìn)行組合浮笔。高階VCAT可對(duì)兩個(gè)STS-1數(shù)據(jù)路徑組合以實(shí)現(xiàn)一個(gè)任何距離的100Mb點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以太網(wǎng),低階VCAT可對(duì)7個(gè)V1.5支路進(jìn)行組合來建立一個(gè)低成本的10Mb以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。通過在端點(diǎn)處增添一些技術(shù)措施可以將VCAT技術(shù)融合到已有的Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)中瓣铣。設(shè)備提供商正通過多服務(wù)提供平臺(tái)來增加該功能,這對(duì)于Sonet/SDH來說類似于再生的分插復(fù)用器(ADM)答朋。

提供城域以太網(wǎng)服務(wù)的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是GFP技術(shù),即國際電聯(lián)(ITU)的G.7041標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)是用于描述在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)上傳輸各種協(xié)議的封包和數(shù)據(jù)率適配技術(shù)贷揽。

GFP提供兩類業(yè)務(wù):成幀業(yè)務(wù)和透明業(yè)務(wù)。成幀GFP將一個(gè)完整的以太網(wǎng)(或其它)幀包裝在一個(gè)GFP包頭中,這里的幀是以一個(gè)整體來傳輸,這樣對(duì)最終用戶來說好像以太網(wǎng)擴(kuò)展了,并能像一個(gè)大型企業(yè)網(wǎng)一樣進(jìn)行管理梦碗；透明GFP創(chuàng)建將8B/10B編碼數(shù)據(jù)以信息流方式在端與端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)管道(見圖1),8B/10B信息流編碼在64B/65B的超級(jí)塊(superblock)中,以在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)上傳送,并通過插入或消除空字符來實(shí)現(xiàn)速率適配禽绪。

當(dāng)前,在透明GFP上已經(jīng)能傳送Gb的以太網(wǎng)、1Gb和2Gb的光纖通道洪规、Ficon印屁、Escon/Sbcon和DVB-ASI數(shù)據(jù)。將一個(gè)多速率的并串/串并變換器加入到透明GFP媒體訪問控制(MAC)中,將可以提供一個(gè)多端口斩例、多速率和多協(xié)議的“通用線路卡”雄人。

數(shù)據(jù)匯集

用于千兆位以太網(wǎng)的成幀GFP已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。此外,成幀GFP還將針對(duì)其它的協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,包括光纖通道和低速以太網(wǎng),但在進(jìn)入Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)前對(duì)用戶的信息流進(jìn)行一些匯集處理將更具經(jīng)濟(jì)性,這樣可以更有效地利用以太網(wǎng)容量念赶。當(dāng)前大多數(shù)企業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)可以做到這一點(diǎn),然而通常在一些企業(yè)中并沒有以太網(wǎng)接口可用础钠。

圖2為數(shù)據(jù)匯集的一個(gè)典型應(yīng)用,圖中的業(yè)務(wù)提供商在一個(gè)千兆以太網(wǎng)連接上匯集了10/100以太網(wǎng)傳輸流,實(shí)現(xiàn)10/100以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)(VPN)。這里可以采用以太網(wǎng)交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)匯集,但必須能對(duì)每一個(gè)用戶終端的輸入和輸出流(即圖中紅色和綠色信息流)進(jìn)行區(qū)分叉谜。

匯集的以太網(wǎng)信息流可以通過檢查以太網(wǎng)幀的組成來區(qū)分拓酵。通過對(duì)最外面的虛擬LAN(VLAN)標(biāo)記瞎领、多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)標(biāo)記认轨、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議服務(wù)類型字節(jié)、DiffServ碼點(diǎn)(code point)或以太網(wǎng)源地址(或這些的組合)檢測(cè),我們就可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的表查找來判定信息流應(yīng)該封裝到哪個(gè)Sonet/SDH VCAT組沉南。

使用一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)記(VLAN或MPLS)來識(shí)別一個(gè)流很容易,但這會(huì)造成一些困難遣拔。例如,我們不能在網(wǎng)絡(luò)的一端使用將與網(wǎng)絡(luò)另一端VLAN標(biāo)記相沖突的VLAN標(biāo)記,為此,我們可以增加一個(gè)標(biāo)記“推瀑尔、彈出或交換”功能,只要稍微增強(qiáng)一些查表功能就可以實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)入Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí)系統(tǒng)將執(zhí)行一次查表,并提供接口號(hào)和VLAN標(biāo)記作為輸入嘶刚。查表功能可以提供以下內(nèi)容:

1. Sonet/SDH VCAT組信道元糯。這可以是一個(gè)內(nèi)部信道號(hào)或一個(gè)用于信道化數(shù)據(jù)接口(像SPI-4.2)的信道號(hào)。使用任何一種方法,信道號(hào)都會(huì)將數(shù)據(jù)流映射到Sonet/SDH VCAT組紧碴。

2. 新的標(biāo)記(識(shí)別到網(wǎng)絡(luò)出口點(diǎn)的信息流的標(biāo)記) 旷程。

3. 標(biāo)記動(dòng)作(推或交換)。

通過檢查查表結(jié)果來確定如何操作數(shù)據(jù)幀拔较∑鹕溃“標(biāo)記動(dòng)作”字段告訴我們或者將“新標(biāo)記”字段“推”到一個(gè)標(biāo)記堆棧,或者用新標(biāo)記字段來交換已有標(biāo)記。以太網(wǎng)VLAN能用較新的“Q in Q”方案來進(jìn)行堆棧處理,這種方案即VLAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1Q槽畔。MPLS標(biāo)記從一開始就具有堆棧處理能力,將MPLS字段中的一位用來作為最外層的標(biāo)記栈妆。

在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)輸出處必須進(jìn)行一個(gè)相似的查表。這時(shí),我們提供標(biāo)記內(nèi)容和該標(biāo)記將到達(dá)的Sonet/SDH VCAT組厢钧。查表結(jié)果提供下列內(nèi)容:

1. 輸出接口(端口)鳞尔；2. 新標(biāo)記(用于交換操作)；3. 標(biāo)記動(dòng)作(彈出或交換)早直。

然后,對(duì)查表的結(jié)果進(jìn)行檢查,以判定是用標(biāo)記字段交換最外面的標(biāo)記,還是只從堆棧彈出標(biāo)記寥假。輸出端口也用這個(gè)查表功能來返回,并提供足夠的信息以將幀發(fā)送給用戶市框。

流無損控制

在從以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移到城域網(wǎng)時(shí)將遇到的另一個(gè)挑戰(zhàn)是對(duì)流的無損控制。以太網(wǎng)具有在釋放一個(gè)水印(watermark)時(shí)就發(fā)送暫停幀的功能,但是現(xiàn)在我們的傳輸范圍必須超出數(shù)據(jù)中心,城域以太網(wǎng)的覆蓋范圍要達(dá)到5-10公里,并必須能支持超長幀(jumbo frame)糕韧。因此,更大覆蓋范圍的以太網(wǎng)流控制將有一些新的要求枫振。

為理解這些要求,讓我們檢查在流控制的過程。通過設(shè)置水印可以對(duì)緩沖器進(jìn)行管理,當(dāng)釋放水印時(shí)就表示發(fā)生擁塞,如果要保持無數(shù)據(jù)丟失環(huán)境就必須解決擁塞問題萤彩。對(duì)于以太網(wǎng)來說,在發(fā)生擁塞時(shí)可以向引起擁塞的傳輸流發(fā)送暫停幀來解決(見圖3)粪滤。

為保持無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還必須解決存在的等待問題。當(dāng)發(fā)出水印信號(hào)后,下列問題將影響到下游設(shè)備將對(duì)其產(chǎn)生響應(yīng)的等待時(shí)間:

1. 接口已經(jīng)在向下游傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包乒疏。這個(gè)數(shù)據(jù)包可能是一個(gè)超長幀,產(chǎn)生高達(dá)9,600字節(jié)時(shí)間的等待额衙；

2. 暫停幀本身的傳輸時(shí)間(64字節(jié)傳輸時(shí)間)；

3. 光纖本身的延時(shí)特性善薪；

4. 暫定幀的接收時(shí)間(64字節(jié))；

5. 下游設(shè)備允許最高1,024位時(shí)間來響應(yīng)暫停幀甫蚊；

6. 下游設(shè)備可能已經(jīng)有一個(gè)幀在傳輸中,這個(gè)幀可能是一個(gè)超長幀由瞒。

為在城域應(yīng)用中保持一個(gè)無損環(huán)境,每個(gè)接口必須能對(duì)三個(gè)超長幀(9,600字節(jié))提供緩沖,以實(shí)現(xiàn)10公里的傳輸距離。

傳統(tǒng)上,以太網(wǎng)的吞吐量按某個(gè)數(shù)量級(jí)的增量來提供,但就用戶而言可能出現(xiàn)不能滿足要求的情況即贰。一個(gè)用戶可能希望能得到一個(gè)3Mbps或50Mbps的服務(wù)个懒。在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)中,3Mbps業(yè)務(wù)可以通過級(jí)聯(lián)兩個(gè)VT1.5支路來實(shí)現(xiàn),而50Mbps業(yè)務(wù)正好可以采用單個(gè)STS-1。

滿足不同得服務(wù)質(zhì)量的方法

在以太網(wǎng)中,3Mbps的業(yè)務(wù)意味著將需要采用10Mbps以太網(wǎng)連接,而50Mbps的業(yè)務(wù)意味著將采用100Mbps以太網(wǎng)連接∑＜現(xiàn)在以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)很經(jīng)濟(jì)了,盡管不能完全利用到以太網(wǎng)連接的最大吞吐能力,但這對(duì)成本的影響實(shí)際上非常小,主要的成本仍在網(wǎng)絡(luò)的Sonet/SDH部分乌爪。

通常服務(wù)提供商必須按照最低的規(guī)范,即承諾信息速率(CIR)規(guī)范來提供服務(wù)配置。服務(wù)提供商必須按照這些規(guī)范執(zhí)行,因?yàn)檫@些性能要求通常已經(jīng)寫入服務(wù)協(xié)定中谐浆。此外,還可以規(guī)定突發(fā)信息速率(BIR),這樣的信息流發(fā)送將基于“可用帶寬”來作相應(yīng)的處理经褒。

只提供CIR的情況下可以由一個(gè)單令牌桶(token bucket)來完成。在匯集信息流情況下,根據(jù)流的需要采用令牌桶姿记。如果信息流量超過CIR,則丟棄信息流或進(jìn)行流控制哈讯。以太網(wǎng)要求在整個(gè)連接上進(jìn)行流控制,所以在信息流匯集的情況下,超過CIR的數(shù)據(jù)必須丟棄。

此外,還可以采用突發(fā)信息率來提供配置梧却。這里,超過CIR而低于BIR的信息流將“盡可能地”傳遞奇颠。

以太網(wǎng)傳輸中可以采用雙令牌桶機(jī)制來支持BIR,其中一個(gè)用于CIR參數(shù),另一個(gè)用于BIR參數(shù)。然后,使用下列標(biāo)準(zhǔn)將信息流分別標(biāo)記為“綠”放航、“黃”或“紅”:通過令牌桶測(cè)量符合CIR的信息流標(biāo)為綠的,并始終被傳輸烈拒；超過CIR但低于BIR的信息流標(biāo)為黃的,將“盡可能地”傳輸；測(cè)量為超過BIR的信息流可以丟棄或延時(shí),或者可以要求進(jìn)行流控制广鳍。

處理超過CIR的短突發(fā)信息流很重要,但相對(duì)較困難荆几。如上所述,這樣的信息流將標(biāo)為“黃”,如果傳輸容量允許的情況下將被發(fā)送。信息傳輸過程中需要監(jiān)測(cè)可用的緩沖空間,以確保不會(huì)影響綠色信息流的處理搜锰。這也可以用一個(gè)可配置水印來實(shí)現(xiàn),當(dāng)水印釋放,黃色數(shù)據(jù)包將被丟棄伴郁。

在丟棄數(shù)據(jù)包時(shí),是從排隊(duì)序列的頭部(即數(shù)據(jù)包已經(jīng)被緩沖)丟棄還是從序列的尾部(數(shù)據(jù)包緩沖前)丟棄耿战？哪種更有利？實(shí)際上,這兩種選擇各有利弊:從頭部丟棄可以使被黃色數(shù)據(jù)包阻塞的緩沖器快速騰空,如果在黃色數(shù)據(jù)包后面有大量綠色數(shù)據(jù)包,這樣做將很重要,但在尾部丟棄從實(shí)現(xiàn)的角度來看較為簡(jiǎn)單焊傅。

最后,我們需要考慮一個(gè)信息流相對(duì)于其它信息流的優(yōu)先級(jí)剂陡。假定我們的原則是“所有綠色數(shù)據(jù)包通過”和“所有紅色數(shù)據(jù)包丟棄”,這樣一來只需考慮黃色數(shù)據(jù)包的處理了。這里將采用幾個(gè)水印來監(jiān)測(cè)緩沖空間,并區(qū)分“丟棄優(yōu)先級(jí)為‘n’和更低的黃色數(shù)據(jù)包”狐胎。提供的水印數(shù)將決定提供的優(yōu)先級(jí)數(shù)鸭栖。

作者:Mark Fauber

產(chǎn)品經(jīng)理

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產(chǎn)品策略總監(jiān)

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