在ＳＤＨ上傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的ＧＦＰ協(xié)議的應(yīng)用研究

薛嚴勤

摘要：本文主要概述了相關(guān)的原理，然后具體分析了在SDH上傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的GFP協(xié)議的應(yīng)用，并對其進行了模擬測試。

關(guān)鍵詞：SDH GFP協(xié)議 幀

1 SDH原理與GFP協(xié)議

自上世紀80年代中期以來，光纖通信在電信網(wǎng)中獲得了大規(guī)模應(yīng)用，從而使得光同步數(shù)字傳送網(wǎng)(SDH/SONET)逐漸成為新一代電信網(wǎng)的主要傳送體制。

SDH指的是一種傳輸體制，稱為同步數(shù)字系列，它是由一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元(NE)組成，在光纖(或衛(wèi)星，微波)上進行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。其主要特點有：有全球統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口，兼容性強；采用了同步復(fù)接的方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)；強大的網(wǎng)絡(luò)管理功能；SDH網(wǎng)絡(luò)各單元都同步于一個高精度的時鐘，可以減少頻率調(diào)整，改善網(wǎng)絡(luò)性能。SDH以STM-1為基礎(chǔ)，使用塊狀的幀結(jié)構(gòu)，STM-N信號采用字節(jié)間插的同步復(fù)用合成，支路信號在一幀內(nèi)分布均勻，有規(guī)律，以便接入和取出。而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)最終將映射到SDH的幀結(jié)構(gòu)中才能在SDI]網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

EOS技術(shù)，就是直接將本地網(wǎng)件，傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)幀按照某種以太網(wǎng)封裝協(xié)議(PPP/HDLC，LAPS，GFP)，經(jīng)過簡單封裝，再映射到能夠在SDH設(shè)備之間傳輸?shù)腟DH幀中，然后通過SDH傳輸線路實現(xiàn)點到點的傳輸。EOS系統(tǒng)的實現(xiàn)是通過在SDH設(shè)備上增加以太網(wǎng)接口或采用以太網(wǎng)交換機，由以太網(wǎng)接口或交換機提供幀映射和VC級聯(lián)等功能。

近年來由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，一方面增加了對光傳輸容量的需求，另一方面也提出了如何有效地將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如Ethernet，IP，光纖通道以及光纖連接和企業(yè)系統(tǒng)連接等多種客戶側(cè)信號映射進SDH中傳輸?shù)膯栴}。因此，應(yīng)運而生了SDH承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的3個關(guān)鍵技術(shù)之一為GFP。GFP是一種先進的數(shù)據(jù)信號適配、映射技術(shù)，通過它可以透明地將上層的各種數(shù)據(jù)信號封裝為可以在現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)中有效傳輸?shù)男盘枴?/p>

2 在SDH上傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的GFP協(xié)議的應(yīng)用

眾所周知，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)具有突發(fā)和不定長的特性，而在SDH傳輸網(wǎng)上傳輸?shù)膸筇峁┻B續(xù)幀流，因此需要引入合適的數(shù)據(jù)鏈路層適配協(xié)議來完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝，包括數(shù)據(jù)緩存、隊列調(diào)度等，實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)到SDH VC的幀映射。

目前，有三種鏈路層適配協(xié)議可以完成以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)封裝。而GFP通用成幀規(guī)程協(xié)議是其中之一。本文主要從這個方面展開。GFP方式的基礎(chǔ)是SDL，是一種先進的數(shù)據(jù)信號適配、映射技術(shù)，通過它可以透明地將上層的各種數(shù)據(jù)信號封裝為可以在現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)中有效傳輸?shù)男盘枴?/p>

GFP是一個完整的協(xié)議，具備兩個標(biāo)識選項和兩個負載對應(yīng)選項。除了Ethernet以外，它還能實現(xiàn)對PPP、光纖通道以及光纖連接(FICON)和企業(yè)系統(tǒng)連接等數(shù)據(jù)的映射，從而使這些在SAN網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)可以很方便地在WAN中傳輸。

GFP幀有兩到三位的標(biāo)識位、負載和32位的FCS選項。每個標(biāo)識位都有16位的CRC保護。首先是核心標(biāo)識，它通過負載長度指示器來標(biāo)識幀長。接下來是類型標(biāo)識，包含了封裝負載的類型代碼。擴展標(biāo)識位是一個選擇性標(biāo)題，它可以處理邏輯鏈路、服務(wù)類別以及源/目的地址。在簡單的以太網(wǎng)點對點應(yīng)用中可以省略這個標(biāo)識。最后則是負載數(shù)據(jù)和一個32位的FCS選項(CRC)。除了核心標(biāo)識以外的所有欄位，都必須通過尹3+I的自同步擾碼處理，以確保不會受到有害封包的影響。如果沒有數(shù)據(jù)要傳送，就會送出空閑幀。空閑幀是一個長度標(biāo)識設(shè)置為0的核心標(biāo)識。

GFP的幀結(jié)構(gòu)包括GFP幀頭GFP凈負荷區(qū)兩部分。其中GFP凈負荷區(qū)包括:凈負荷頭、凈負荷信息域和凈負荷的幀檢驗序列三部分，而凈負荷頭包括:凈負荷類型，凈負荷類型的I-IEC和GFP的擴展頭三部分。

GFP幀頭包括幀長度標(biāo)識PLI和幀頭錯誤檢驗。PLI為2個字節(jié)，標(biāo)明幀的凈負荷的長度，幀頭錯誤檢驗也為2個字節(jié)，它采用CRC-16的檢錯方法給幀頭提供保護。這是UPP一大特點，它通過計算接收到數(shù)據(jù)的幀頭CRC檢驗值與數(shù)據(jù)本身比較來實現(xiàn)幀的定位，通過PLI知道幀的長度，這樣就可迅速、直接地把凈負荷從GFP幀中提取出來。

GFP幀要實現(xiàn)兩項非常重要的功能:捕獲GFP幀頭以及保持幀同步。幀同步情況分為同步狀態(tài)、預(yù)同步狀態(tài)和搜索狀態(tài)。由預(yù)同步狀態(tài)到同步狀態(tài)所需的有效幀頭數(shù)目N可以由使用者配置。搜索狀態(tài)為鏈路鏈接初始化或GFP接收器接收失敗時的基本狀態(tài)。接收器使用當(dāng)前的4字節(jié)數(shù)據(jù)來搜索下一幀，如果計算出的Core HEC值與數(shù)據(jù)域中的Core HEC值相同，則接收器暫時進入預(yù)同步狀態(tài)，否則，它移到下一字節(jié)繼續(xù)進行搜索。預(yù)同步狀態(tài)時，根據(jù)PLI能夠確定幀的邊界，當(dāng)連續(xù)N個GFP幀被正確檢測到，則進入同步狀態(tài)。同步狀態(tài)為一個規(guī)則的操作狀態(tài)，它檢查PLI值，確定Core HEC值，提取幀的P DU(協(xié)議數(shù)據(jù)單.元)，然后到下一幀，如此循環(huán)，各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。

GFP幀格式中擴展幀頭中的環(huán)擴展幀頭，用以支持多客戶通過環(huán)結(jié)構(gòu)來共享GFP幀的凈負荷，其與IEEE 802.17 RPR的MAC類似。由此可見，GFP提供一個靈活的擴展幀頭以適應(yīng)多樣的傳輸機制，這就為SDI-I提供靈活廣泛的應(yīng)用，是HDLC所無法比擬的。

同時GFP通過其特有的兩種傳輸模式:Frame-Mapped GFP幀映射的GFP和Transparent-Mapped GFP(透明映射的GFP)來提供多種業(yè)務(wù)的接口。Frame-Mapped GFP主要是面向分組交換的，用作傳輸IP協(xié)議、多協(xié)議標(biāo)一記交換(MPLS )和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)流。Transparent-Mapped GFP，主要是實現(xiàn)對時延敏感的SAN網(wǎng)的線路碼的高效和透明地傳輸，它面對的是Fiber Channel, FICON和ESCON接口的數(shù)據(jù)流。而下一代的SDH的各種業(yè)務(wù)都可以通過rtl，進行封裝后在S DH上傳輸。使用kill P一方面一可以克服ATM開銷大的缺點，同時它還能避免LAPS/PPP/HDLC采用幀標(biāo)志定位帶來的一系列缺點，另一方面它又能提供各種數(shù)據(jù)接口，使SDH能提供各種業(yè)務(wù)。因此GFP為下一代SDH新業(yè)務(wù)EOS的最關(guān)鍵技術(shù)。

為模擬實際應(yīng)用中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在在兩個網(wǎng)元之間的傳輸情況，建立相應(yīng)的測試環(huán)境。對以太網(wǎng)幀格式測試。測試目的：測試以太網(wǎng)幀格式字段的透明傳送能力。測試過程：首先，連接網(wǎng)絡(luò)；然后，NE1和NE2之間配置若干個VC—12連接；再用Smartbits從端口1向端口2發(fā)送以太網(wǎng)II型幀；最后用Smartbits從端口1向端口2發(fā)送802.3格式幀。測試現(xiàn)象：兩種幀格式的以太網(wǎng)包都收回了。測試結(jié)論：Smartbits的接收端能夠收到發(fā)送的802.3格式和以太網(wǎng)II型格式的數(shù)據(jù)包。

總之，目前在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中有兩大主流技術(shù)，一個是以太網(wǎng)技術(shù)，另一個是傳輸網(wǎng)SDH技術(shù)。若要進行長距離連接則還需追加投入巨額成本，而且以太網(wǎng)無法實現(xiàn)端到端的遠程管理，無法保證傳輸信息的安全性。在長距離傳輸中，大部分采用SDH技術(shù)，SDH的維護通道與凈信息是分開的，對凈信息要進行擾碼，因此SDH幀不容易被截獲，從而SDH幀中所封裝的信息安全性非常高。

參考文獻：

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[2]Rich Seifert.千兆以太網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社.2000年9月.