局域網(wǎng)與城域網(wǎng)：第9章 城域網(wǎng)與彈性分組環(huán)

1、 lxm第9章 城域網(wǎng)與彈性分組環(huán)9.1 引言9.2 環(huán)網(wǎng)技術(shù)回顧 （附件，自學(xué)）9.3 RPR的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化9.4 802.17：系統(tǒng)概要9.5 RPR技術(shù)要點9.6 802.17：MAC層 （附件，自學(xué)）9.7 802.17：物理層（附件，自學(xué)）9.8 RPR的應(yīng)用（自學(xué)）9.9 小結(jié)城域網(wǎng)的發(fā)展（自學(xué)） lxm9.1 引言城域網(wǎng)的需求業(yè)務(wù)需求：多種高帶寬業(yè)務(wù)在城域范圍分發(fā)互連需求：大量局域網(wǎng)的城域互連城域網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀早期城域網(wǎng)技術(shù)：雖不完善，但提供了基礎(chǔ)目前構(gòu)建城域網(wǎng)的主要技術(shù)：SDHSDH自愈環(huán)，支持單/多環(huán)提供50ms的APS的故障快速自愈機(jī)制使用TDM技術(shù)，靜態(tài)劃分為多條固定速率電

2、路2Mb/s，155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s，10Gb/s主要為語音服務(wù)，并不匹配數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) lxm9.1 引言城域網(wǎng)的發(fā)展城域網(wǎng)的建設(shè)還是的當(dāng)前的熱點新一代城域網(wǎng)的技術(shù)開發(fā)正在蓬勃展開發(fā)展中的新一代城域網(wǎng)技術(shù)彈性分組環(huán) RPR以太城域網(wǎng)技術(shù) lxm新一代城域網(wǎng)技術(shù)RPRRPR第一個城域網(wǎng)技術(shù)是802標(biāo)準(zhǔn)中第一個實用化的城域網(wǎng)技術(shù)可提供運營商感興趣的多種類型的業(yè)務(wù)A（A0、A1）、B（CIR、EIR）、CRPR復(fù)雜、精致、昂貴顧及傳統(tǒng)觀念，保留多種業(yè)務(wù)協(xié)議復(fù)雜、設(shè)備昂貴開銷很大、系統(tǒng)性能不高是SDH網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)化稱為：第三代MSTP技術(shù) lxm發(fā)展中的以太網(wǎng)城域網(wǎng)技術(shù)以太

3、網(wǎng)技術(shù)延伸到城域網(wǎng)是大勢所趨以太網(wǎng)技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢使用廣泛，已在園區(qū)網(wǎng)一統(tǒng)天下簡單而靈活，易于配置、管理，且適應(yīng)性好以太網(wǎng)技術(shù)的城域優(yōu)勢無縫延伸，開銷小、效率高傳輸性能已達(dá)城域、甚至廣域運營級以太城域網(wǎng)規(guī)范發(fā)布Q in Q 802.1ad-2005運營商VLAN與用戶VLAN 相互獨立MAC in MAC，802.1ah Drf3.2-2006運營商與用戶的VLAN 和MAC 都獨立 lxm9.3 RPR的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化9.3.1 背景9.3.2 RPR的技術(shù)演進(jìn)9.3.3 IEEE 802.17標(biāo)準(zhǔn) lxm9.3.1 背景RPR：彈性分組環(huán)，Resilient Packet Ring基于多種前期

4、技術(shù)發(fā)展的一種城域網(wǎng)技術(shù)具有快速自愈特性：即可以“彈性”恢復(fù)定義了精致復(fù)雜的MAC層協(xié)議并不定義具體的物理層技術(shù)可適配Ethernet、SDH等物理網(wǎng)絡(luò)RPR是一種城域主干網(wǎng)技術(shù)具運營商級的運維管理、業(yè)務(wù)需求等性能 lxm9.3.2 RPR的技術(shù)演進(jìn)前期的容錯分組環(huán)技術(shù)早期技術(shù)是RPR的基礎(chǔ)多個企業(yè)分別推出，各具特點Cisco/DPT、Luminous/RPT、Nortel/IPTRPR標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.17RPR聯(lián)盟：RPR AllianceRPR后援集團(tuán)由多家通信公司聯(lián)合成立的“非盈利”組織推進(jìn)RPR的標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)技術(shù)融合、制定標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用 lxm9.3.3 IEEE 802.1

5、7標(biāo)準(zhǔn)802.17的制定過程2002/02：D0.1，草案第一版2002/08：D1.0，2002/12：D2.02004/06：正式標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布802.17的制定是一個長期的過程草案的統(tǒng)一：22個月2000/03：工作組籌建正式開始2002/01：Darwin協(xié)議達(dá)成正式標(biāo)準(zhǔn)的完成：是計劃時間的2倍以上草案第一版：2002/02最初計劃完成時間：2003Q1標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)：2004/06/24 lxm9.3.3 IEEE 802.17標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.17-2004 RPR access method and physical layer specificationsIEEE 802.17a-20

6、04MAC Bridges - Amendment 4Support for bridging 802.17 MACs IEEE P802.17b_D2.1Spatially aware sublayer lxm9.4 802.17 系統(tǒng)概要9.4.1 雙環(huán)結(jié)構(gòu)9.4.2 系統(tǒng)特性9.4.3 節(jié)點基本操作9.4.4 環(huán)上數(shù)據(jù)傳輸9.4.5 協(xié)議模型 lxm9.4.1 雙環(huán)結(jié)構(gòu)通過雙環(huán)互連一組站點（節(jié)點）兩個環(huán)分別稱為環(huán)0和環(huán)1（ringlet0、ringlet1）環(huán)0/環(huán)1均是傳輸方向相反的單向環(huán)路環(huán)0/環(huán)1均可傳送數(shù)據(jù)分組與控制分組，互為備份環(huán)上的節(jié)點數(shù)：最大255相關(guān)概念跨距段（span）

7、：環(huán)上兩個鄰節(jié)點之間的部分上/下游：描述環(huán)上節(jié)點的相對位置 s0s1s2s3s253s254spanlinksringlet1ringlet0 lxm9.4.2 系統(tǒng)特性繼承環(huán)型網(wǎng)的優(yōu)點最簡冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雙環(huán)同時作為工作環(huán)并互為備份電信級故障自愈，業(yè)務(wù)切換時間小于50ms靈活的帶寬分配機(jī)制支持固定的帶寬分配，也可針對業(yè)務(wù)動態(tài)分配帶寬拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與節(jié)點即插即用開放性的物理層接口不依賴特定物理層，提供兼容SDH與以太網(wǎng)的接口 lxm9.4.2 系統(tǒng)特性空間復(fù)用機(jī)制：非重疊復(fù)用和重疊復(fù)用兩種環(huán)上允許多幀同傳，可空間重用存儲轉(zhuǎn)發(fā)、目的地址剝離針對大型高速網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：帶寬利用更高效完全分布式訪問控制無令牌

8、概念，減少了單點故障高效支持組播與廣播環(huán)上僅有一個拷貝，由源節(jié)點負(fù)責(zé)剝離中間節(jié)點接收的同時傳遞到下一個節(jié)點支持多種電信級業(yè)務(wù)類型：A、B、C類 lxm9.4.3 節(jié)點基本操作插入：insertion發(fā)送將其它接口發(fā)來的分組插入RPR環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)：forwarding穿透將途徑本節(jié)點的分組簡單轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點接收：receiving接收從環(huán)上來的分組并送交其它接口剝離：stripping將分組從環(huán)上剝離單播幀，目的節(jié)點剝離多播/廣播幀，源節(jié)點剝離RxRxTxTx下環(huán)上環(huán)RxRxTxTx lxm9.4.4 環(huán)上數(shù)據(jù)傳輸環(huán)的數(shù)據(jù)操作環(huán)支持一個幀從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點幀中目的節(jié)點地址可以是單播MAC地址組播

9、MAC地址廣播MAC地址 lxm9.4.4 環(huán)上數(shù)據(jù)傳輸單播幀傳輸源節(jié)點將幀插入到一個環(huán)上中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該幀到下游節(jié)點目的節(jié)點接收并剝離該幀送到本地MAC客戶實體或MAC控制實體魯棒性考慮若目的節(jié)點未能剝離該幀，則該幀的剝離也可在幀中TTL值減為0時進(jìn)行，或在源節(jié)點剝離s0s253s254ringlet1ringlet0s1s2s3插入轉(zhuǎn)發(fā)復(fù)制剝離 lxm9.4.4 環(huán)上數(shù)據(jù)傳輸組播幀傳輸源節(jié)點將幀插入到一個或兩個環(huán)上環(huán)上節(jié)點快速執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，由硬件完成，并同時接收一份，送Host/L3處理。組播組成員中的每一個節(jié)點拷貝該幀，送到本地客戶實體或MAC控制實體由源節(jié)點剝離幀或幀中TTL值為0時剝離幀s

10、5插入復(fù)制s1s2s3s4s6復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制s5插入復(fù)制s1s2s3s4s6復(fù)制復(fù)制 lxm9.4.5 協(xié)議模型協(xié)議參考模型Fig.5.1, 802.17-2004子層：MAC控制、MAC數(shù)據(jù)通路、協(xié)調(diào)子層接口：MAC服務(wù)、PHY服務(wù)ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData linkPhysicalOSI reference model layers RPR layers Physical layerMAC datapathFairnessTopology and protectionOAMMAC controlLogica

11、l link control（MAC client）Higher layersMediumMAC service interface PHY service interface Reconciliation sublayer802.17范圍 lxmMAC子層 功能控制對物理介質(zhì)的訪問控制MAC的數(shù)據(jù)通路幀的收發(fā)、排隊、速率控制環(huán)選擇、 公平算法、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、環(huán)保護(hù)MAC子層分兩個子層：MAC控制子層MAC數(shù)據(jù)通路子層控制MAC數(shù)據(jù)通路子層維持MAC狀態(tài)與環(huán)上其他節(jié)點的MAC控 制子層間的協(xié)調(diào)控制MAC層與其客戶層之 間的數(shù)據(jù)傳輸為每個環(huán)提供數(shù)據(jù)傳輸功能 lxm物理層802.17標(biāo)準(zhǔn)：開放性的物理

12、層結(jié)構(gòu)不定義：任何新的物理層并不定義直接使用物理介質(zhì)的方法只定義：MAC物理接口和協(xié)調(diào)子層MAC物理接口：MAC physical interface映射物理層服務(wù)原語與物理層實體使用的標(biāo)準(zhǔn)電接口協(xié)調(diào)子層：Reconciliation sublayer為MAC層提供協(xié)調(diào)統(tǒng)一的服務(wù)接口協(xié)調(diào)MAC子層與各種物理傳輸技術(shù)只需定義相應(yīng)的協(xié)調(diào)子層即可適應(yīng)新的實際傳輸技術(shù) lxm9.5 802.17技術(shù)要點9.5.1 帶寬分配9.5.2 空間復(fù)用9.5.3 拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用9.5.4 自動保護(hù)9.5.5 公平機(jī)制 lxm9.5.1 帶寬分配根據(jù)業(yè)務(wù)類型分配帶寬業(yè)務(wù)類型：A類：數(shù)據(jù)速率、端到端延遲、抖

13、動都有保證分兩個子類：A0類（預(yù)留分配帶寬）和A1類（帶寬可回收）B類：B-CIR：數(shù)據(jù)速率、端到端延遲、抖動都有保證，帶寬預(yù)留B-EIR：數(shù)據(jù)速率沒有保證；帶寬沒有保證，可回收C類：盡力傳送未被使用的已分配帶寬可以被回收僅針對A1類和B類流量的帶寬而言用于沒有被分配帶寬的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)流量任何情況，帶寬回收不能影響高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的QoS lxm9.5.2 空間復(fù)用空間復(fù)用機(jī)制：提高帶寬利用率前提：存儲轉(zhuǎn)發(fā)、目的節(jié)點刪除空間不重疊：帶寬獨享空間重疊：帶寬共享BRPR 環(huán)AEDCB空間重疊復(fù)用帶寬共享RPR 環(huán)AEDC空間非重疊復(fù)用帶寬獨享 lxm9.5.3 拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)環(huán)上各

14、節(jié)點均能檢測拓?fù)涞淖兓皶r知道所有的節(jié)點標(biāo)識及相應(yīng)的連接關(guān)系環(huán)上每個節(jié)點都掌握一個全局的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫環(huán)上每個節(jié)點都參與計算和維護(hù)環(huán)上節(jié)點定期發(fā)送TP分組（拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)分組）新加入的節(jié)點主動發(fā)送TP分組環(huán)上所有節(jié)點都接收這些信息并更新和維護(hù)自己的數(shù)據(jù)庫為即插即用和環(huán)保護(hù)功能的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ) lxm9.5.4 自動保護(hù)自動保護(hù)環(huán)故障的快速自愈L2保護(hù)機(jī)制，提供小于50ms的保護(hù)倒換節(jié)點或者鏈路故障時，50毫秒恢復(fù)環(huán)網(wǎng)的連通性自愈機(jī)制可以是直達(dá)或環(huán)回：定向：默認(rèn)，自愈較慢、帶寬節(jié)約環(huán)回：可選，自愈快、帶寬浪費基礎(chǔ)雙環(huán)，控制信息的異環(huán)冗余傳輸 lxm9.5.4 自動保護(hù)環(huán)回： wrapping環(huán)回保護(hù)發(fā)生在

15、與故障點相鄰的節(jié)點上在環(huán)上故障點的鄰節(jié)點處自動繞回、將內(nèi)外環(huán)連成閉合單環(huán)經(jīng)由故障點的業(yè)務(wù)將環(huán)回繞行到對端節(jié)點后，再繼續(xù)沿原方向傳送環(huán)回保護(hù)對源節(jié)點透明環(huán)自愈相當(dāng)快，但由于業(yè)務(wù)分組在環(huán)上繞行而浪費帶寬但不會丟失幀環(huán)回保護(hù)光纖斷s5s1s2s3s4 lxm9.5.4 自動保護(hù)定向：steering(轉(zhuǎn)向?)發(fā)現(xiàn)故障的節(jié)點立即發(fā)Steering消息到環(huán)上各節(jié)點，相應(yīng)更改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Steering消息：含故障點、故障類型等原雙環(huán)結(jié)構(gòu)通常變?yōu)榱藘蓚€開口的單環(huán)（非閉合雙環(huán)）通過新拓?fù)渲苯影l(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點，無需在故障點環(huán)回對單播幀，源節(jié)點直接將幀轉(zhuǎn)移到另一個環(huán)上對組播幀和廣播幀，則將幀發(fā)送到兩個環(huán)上環(huán)自愈稍

16、慢并可能丟失少量分組，但不會浪費帶寬s5s1s2s3s4正常情況定向保護(hù)光纖斷s5s1s2s3s4 lxm9.5.5 公平機(jī)制公平機(jī)制通過公平算法RPR-Fa保證環(huán)網(wǎng)中各節(jié)點公平使用帶寬即使環(huán)網(wǎng)負(fù)載很重或發(fā)生擁塞公平算法僅處理B-EIR流量和所有的C類流量控制流量、A類及B-CIR流量不受公平算法約束使用預(yù)留帶寬基本思想：某節(jié)點檢測到擁塞時，向其上游節(jié)點發(fā)送公平算法控制幀，通告自己的公平速率上游節(jié)點計算出自己的帶寬值，同時再向自己的上游節(jié)點通告上游節(jié)點逐個重復(fù)此過程直到所有節(jié)點公平共享帶寬 lxm9.8 RPR的應(yīng)用9.8.1 幾種環(huán)網(wǎng)技術(shù)的比較9.8.2 RPR的應(yīng)用特點9.8.3 RPR的

17、應(yīng)用舉例 lxm9.8.1 幾種環(huán)網(wǎng)技術(shù)的比較RPR帶寬利用率高完全分布式訪問控制方法目的節(jié)點剝離幀空間重用保護(hù)倒換時間短適于實時業(yè)務(wù)及高優(yōu)先級業(yè)務(wù)嚴(yán)格的業(yè)務(wù)等級分類，動態(tài)的帶寬策略以及可靠的時延和抖動保障雙環(huán)互為備份具有電信級的故障自愈功能FDDI帶寬利用率低令牌方式工作源節(jié)點剝離幀保護(hù)倒換時間較長不利于實時業(yè)務(wù)和高優(yōu)先級業(yè)務(wù) lxm9.8.1 幾種環(huán)網(wǎng)技術(shù)的比較RPR適于實時業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用分組交換技術(shù)業(yè)務(wù)等級嚴(yán)格分類帶寬利用率高多種技術(shù)高效利用帶寬自動保護(hù)倒換不需犧牲帶寬即插即用只需一個拷貝在環(huán)上傳輸即可完成廣播和組播業(yè)務(wù)SDH主要針對話音業(yè)務(wù)，不適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用電路交換技術(shù)帶寬利用率

18、相對低鏈路帶寬固定，時分復(fù)用自動保護(hù)倒換須犧牲一個環(huán)的帶寬來作為備用帶寬點到點鏈路，廣播和組播業(yè)務(wù)需要多個拷貝 lxm9.8.2 RPR的應(yīng)用特點RPR城域網(wǎng)技術(shù)主要用于城域核心層，也可用于城域接入層RPR+SDH：是一種較好的組網(wǎng)方案不需淘汰現(xiàn)有的SDH設(shè)備SDH技術(shù)成熟穩(wěn)定整個核心網(wǎng)已經(jīng)全是SDH現(xiàn)階段脫離SDH不切實際可為SDH環(huán)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有人稱為：第三代MSTP技術(shù)采用純RPR技術(shù)構(gòu)建完整網(wǎng)絡(luò)投資相當(dāng)大以太網(wǎng)已經(jīng)開始對RPR形成重大挑戰(zhàn) lxm9.8.3 RPR應(yīng)用舉例（自學(xué)）RPRGSRRouterGSRPOSGE出口智能小區(qū)商業(yè)樓酒店學(xué)校接入服務(wù)器PSTN撥號用戶骨干網(wǎng) lxm9

19、.8.3 RPR應(yīng)用舉例（自學(xué)）大型RPR應(yīng)用相切環(huán)以環(huán)的形式直接接入骨干RPR環(huán)，形成相切環(huán)RPRRPRRPR lxm9.8.3 RPR應(yīng)用舉例（自學(xué)）大型RPR應(yīng)用相交環(huán)對等RPR環(huán)，將關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計成兩環(huán)的共同節(jié)點，形成相交環(huán)RPRRPR lxm9.8.3 RPR應(yīng)用舉例（自學(xué)）大型RPR應(yīng)用配合其它鏈路對于大型多節(jié)點RPR環(huán)組網(wǎng)，可以考慮在關(guān)鍵節(jié)點間建立輔助鏈路，形成備份或負(fù)荷負(fù)擔(dān)RPRPOSGE lxm9.9 小結(jié)城域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展城域網(wǎng)的需求正在急劇增長RPR - 第一個實用化的城域網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)延伸到城域網(wǎng)是大勢所趨IEEE 802.1的運營商級網(wǎng)橋標(biāo)準(zhǔn)MEF - 以太城域網(wǎng)論壇城域

20、網(wǎng)絡(luò)的大發(fā)展 lxm9.9 小結(jié)需求急增城域網(wǎng)的需求正在急劇增長基于IP的應(yīng)用已經(jīng)是計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用主流正在開始席卷下一代泛通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）以太網(wǎng)技術(shù)當(dāng)之無愧的是承載IP的主流園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的廣域互連需求大量凸現(xiàn)首先需要的是城域互連校園網(wǎng)互連、電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)、高性能、大覆蓋的城域網(wǎng)！ lxm9.9 小結(jié)實用化的RPRRPR第一個城域網(wǎng)技術(shù)是802標(biāo)準(zhǔn)中第一個實用化的城域網(wǎng)技術(shù)可提供運營商感興趣的多種類型的業(yè)務(wù)A（A0、A1）、B（CIR、EIR）、CRPR復(fù)雜、精致、昂貴顧及傳統(tǒng)觀念，保留多種業(yè)務(wù)協(xié)議復(fù)雜、設(shè)備昂貴開銷很大、系統(tǒng)性能不高是SDH網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)化稱為：第三代MSTP技術(shù) lxm9

21、.9 小結(jié)以太網(wǎng)進(jìn)軍城域以太網(wǎng)技術(shù)延伸到城域網(wǎng)是大勢所趨以太網(wǎng)技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢使用廣泛，已在園區(qū)網(wǎng)一統(tǒng)天下簡單而靈活，易于配置、管理，且適應(yīng)性好廣為技術(shù)人員熟悉，培訓(xùn)容易以太網(wǎng)技術(shù)的城域優(yōu)勢無縫延伸，開銷小、效率高傳輸性能已達(dá)城域、甚至廣域 lxm9.9 小結(jié)802.1新標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1定義的運營商級網(wǎng)橋標(biāo)準(zhǔn)滿足運營商構(gòu)建城域網(wǎng)的特定需求IEEE Std 802.1ad-2005Provider Bridges：Q in Q，1Q封裝1Q提供運營商的VLAN，隔離于用戶VLANIEEE P802.1ah D3.2，2006/11Provider Backbone Bridges：MAC

22、in MAC提供運營商的MAC地址域，隔離于用戶MAC地址且可使交換機(jī)制適合于城域網(wǎng)環(huán)境層次性的擴(kuò)展！ lxm9.9 小結(jié)802.1新標(biāo)準(zhǔn)SA: Source AddressDA: Destination AddressVID: VLAN IDCVID: Customer VIDSVID: Service VIDISID: Service IDBVID: Backbone VIDBDA: Backbone DABSA: Backbone SAPay-loadPay-loadPay-loadPay-loadCVIDCVIDVID SASVIDSVID SA DA SA SA DA DA DAIS

23、IDBVIDBSABDA802.1ah802.1ad802.1Q802.1 lxm9.9 小結(jié)MEFMEF - 以太城域網(wǎng)論壇Metro Ethernet Forum推進(jìn)以太網(wǎng)向城域發(fā)展的組織MEN：Metro Ethernet Network已推出一系列規(guī)范電信級以太網(wǎng)： Carrier Ethernet 定義了參考模型、參考點UNI（用戶網(wǎng)絡(luò)接口）服務(wù)：E-Access、E-Line、E-LAN高可用性、可伸縮性、服務(wù)質(zhì)量、可運維Reliability、Scalability、QoS、OAM、 lxm9.9 小結(jié)城域網(wǎng)絡(luò)方興未艾城域網(wǎng)業(yè)務(wù)運營商大力推進(jìn)城域網(wǎng)的建設(shè)大型用戶積極構(gòu)建專業(yè)性城域

24、網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)技術(shù)傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)正在針對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化基于分組的技術(shù)正在快速發(fā)展城域網(wǎng)正在迎來激烈的競爭 lxm附件1：9.2 環(huán)網(wǎng)技術(shù)與城域網(wǎng) 9.2.1 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)9.2.2 令牌環(huán)（見附件）9.2.3 FDDI（見附件）9.2.4 DQDB （見附件）9.2.5 SDH環(huán)（見附件）9.2.6 關(guān)于環(huán)網(wǎng)的思考（見附件） lxm9.2.1 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的概念通信設(shè)備通過鏈路連成環(huán)型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)環(huán)上的設(shè)備通常稱為節(jié)點環(huán)網(wǎng)的特點上環(huán)數(shù)據(jù)繞環(huán)傳輸，繞環(huán)一周返回即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)廣播或組播邏輯上基本是一種共享信道，需要有MAC協(xié)議環(huán)形拓?fù)涫亲詈喨哂嗤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)已有的一些環(huán)網(wǎng)技術(shù)令牌環(huán)、FDDISDH環(huán)RPR

25、節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點 lxm9.2.2 令牌環(huán)令牌環(huán)：Token Ring，TR標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.5數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中最早的環(huán)網(wǎng)技術(shù)曾廣泛用于IBM設(shè)備組建局域網(wǎng)，現(xiàn)已停用銅纜互連節(jié)點的單向環(huán)網(wǎng)雙絞線（STP或UTP）連接多站成邏輯環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)幀和令牌均繞環(huán)單向傳送數(shù)據(jù)率：4Mb/s、16Mb/s，100Mb/s集中式時鐘、集中式令牌維護(hù) lxm9.2.2 令牌環(huán)數(shù)據(jù)傳送機(jī)制單向環(huán)網(wǎng)：數(shù)據(jù)幀單向繞環(huán)傳送、源節(jié)點剝離節(jié)點的比特緩沖技術(shù)，數(shù)據(jù)幀在各節(jié)點單比特時延環(huán)上傳輸時延小，適合于中低速網(wǎng)絡(luò)令牌控制機(jī)制：無競爭的MAC機(jī)制令牌繞環(huán)傳遞，節(jié)點獲得令牌方可向環(huán)上發(fā)送數(shù)據(jù)重載時公平性好效率高，輕負(fù)載時時延大可設(shè)

26、置優(yōu)先級，高優(yōu)先級站可優(yōu)先獲取令牌協(xié)議機(jī)制復(fù)雜，由專門的管理站負(fù)責(zé)維護(hù)令牌 lxm9.2.3 FDDIFDDI：光纖分布式數(shù)據(jù)接口Fiber Distributed Data InterfaceCDDI（雙絞線）方案未曾流行標(biāo)準(zhǔn)：ANSI X3T5曾經(jīng)是園區(qū)級主干網(wǎng)的主流技術(shù)，現(xiàn)已停止使用系統(tǒng)概要由光纖連接多個節(jié)點成邏輯環(huán)，數(shù)據(jù)率可達(dá)100Mb/s由兩條單向光纖鏈路構(gòu)成逆向雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)可提供環(huán)自愈功能，但保護(hù)切換時間較長數(shù)據(jù)幀環(huán)回源節(jié)點時剝離使用令牌傳遞技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)的訪問控制分布式時鐘、分布式令牌維護(hù) lxm9.2.3 FDDIMAC控制技術(shù)令牌傳遞環(huán)網(wǎng)訪問控制技術(shù)與802.5規(guī)范相似，為適應(yīng)高

27、數(shù)據(jù)率有所改進(jìn)令牌沿主干環(huán)逐站傳遞待發(fā)站截獲令牌并取得對主干環(huán)的訪問權(quán)截獲：識別令牌，立即停止對令牌的轉(zhuǎn)發(fā)早釋令牌：節(jié)點發(fā)送完畢立即釋放令牌使環(huán)上可同時傳輸多幀，提高了大型網(wǎng)絡(luò)的容量容量分配的公平性令牌輪轉(zhuǎn)計時 lxm9.2.4 DQDBDQDB：分布式隊列雙總線Distributed Queue Dual BusIEEE 802.6，已經(jīng)撤銷早期的一種MAN技術(shù)，并未投入大規(guī)模應(yīng)用雙總線、分布式排隊有兩條單向總線，兩條總線通信方向相反節(jié)點使用雙總線可全雙工通信總線上的節(jié)點形成分布式隊列訪問仲裁可以是：排隊仲裁和預(yù)先仲裁 lxm9.2.5 SDH環(huán)SDH：同步數(shù)字體系Synchronous D

28、igital Hierarchy高速數(shù)字傳輸技術(shù)，廣泛用于運營商城域網(wǎng)技術(shù)特點主要組成高可靠性的SDH自愈環(huán)，支持單/多環(huán)提供50ms的APS的故障快速自愈機(jī)制使用TDM技術(shù)，靜態(tài)劃分為多條固定速率電路2Mb/s，155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s，10Gb/s主要為語音服務(wù)，并不匹配數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) lxm9.2.5 SDH環(huán)SDH與MANSDH并不是LAN/MAN技術(shù)當(dāng)前大量利用SDH環(huán)構(gòu)建MAN為MSTP、POS、RPR提供支撐 lxm9.2.5 SDH環(huán)POS環(huán)POS：PPP over SDH近年來十分流行的一種城域組網(wǎng)應(yīng)用使用N-1條SDH電路環(huán)接N個節(jié)點SDH電路上的PPP鏈路

29、，節(jié)點通常是路由器基本特點：L3網(wǎng)絡(luò)路由器使用PPP鏈路轉(zhuǎn)發(fā)IP分組轉(zhuǎn)發(fā)時延較大，路由器負(fù)載沉重是運營商IP城域網(wǎng)的典型方案 lxm9.2.5 SDH環(huán)MSTP：多業(yè)務(wù)傳送平臺 Multi-Service Transport Platform基于SDH平臺的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點使用PPP/ML-PPP、LAPS、GFP等協(xié)議封裝實現(xiàn)包括以太網(wǎng)接入和傳送的多種業(yè)務(wù)MSTP城域網(wǎng)租用MSTP網(wǎng)絡(luò)：SDH環(huán)上的以太網(wǎng)專線使用L3交換機(jī)，通過以太網(wǎng)接口組建城域網(wǎng)大量用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和校園網(wǎng)絡(luò) lxm9.2.6 關(guān)于環(huán)網(wǎng)的思考（自學(xué)）城域網(wǎng)中的環(huán)型拓?fù)淇煽康耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)：具有冗余鏈路價格較低：最簡冗余結(jié)構(gòu)，鏈路數(shù)最少

30、易于獲得：運營商為SDH建設(shè)了大量光纖環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與流量模型的匹配環(huán)型拓?fù)洌号c無定向流量模型相匹配特別適用于運營商輪輻狀拓?fù)洌号c流量星型/樹型集中模型相匹配適用于企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)，特別是園區(qū)網(wǎng)絡(luò) lxm9.2.6 關(guān)于環(huán)網(wǎng)的思考（自學(xué)）輪輻狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點一個主中心節(jié)點多個次中心節(jié)點鏈路星型連接的主鏈路弧形冗余的次鏈路簡潔的冗余拓?fù)淞髁科ヅ湫畔R聚模型冗余的環(huán)型鏈路 lxm附件2：拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)正常情況拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)Wrap情況即插即用節(jié)點刪除即插即用節(jié)點加入 lxm9.5.3 拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)正常情況RPR 環(huán)AEDCBOriginator: AA, Outer,No Wr

31、apOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer,No WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer,No WrapC, Outer,No WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer,No WrapC, Outer,No WrapD, Outer,No WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer,No WrapC, Outer,No WrapD, Outer,No WrapE, Outer,No Wrap提取拓樸信息拓樸包被剝離 lxm9.5.3

32、拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)Wrap情況RPR 環(huán)AEDCBOriginator: AA, Outer,No WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer,WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer, WrapC, Outer, WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer, WrapC, Outer, WrapD, Outer,No WrapOriginator: AA, Outer,No WrapB, Outer, WrapC, Outer, WrapD, Outer,No

33、 WrapE, Outer,No Wrap提取拓樸信息拓樸包被剝離 lxm即插即用節(jié)點刪除將A、C接口的光纖斷開，環(huán)將在A、C兩處環(huán)回B的兩側(cè)也將環(huán)回，業(yè)務(wù)不間斷。將A、C之間光纖直接連接好，WTR之后，兩處環(huán)回將消除，環(huán)恢復(fù)雙環(huán)結(jié)構(gòu)，環(huán)上節(jié)點的拓樸信息中不再有B節(jié)點。9.5.3 拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用RPR 環(huán)AEDCBRPR 環(huán)AEDCB lxm9.5.3 拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)與即插即用即插即用節(jié)點加入準(zhǔn)備好需加入節(jié)點B，啟動正常，將A、C接口的光纖斷開，環(huán)將在A、C兩處環(huán)回，業(yè)務(wù)不間斷。將AB光纖、BC光纖連接好，WTR之后，兩處環(huán)回將消除，環(huán)恢復(fù)雙環(huán)結(jié)構(gòu)，環(huán)上節(jié)點的拓樸信息中有B節(jié)點增加，可以

34、看到A到C的業(yè)務(wù)經(jīng)由B轉(zhuǎn)發(fā)。RPR 環(huán)AEDCBRPR 環(huán)AEDCB lxm附件3：公平機(jī)制基本概念舉例 lxm9.5.5 公平機(jī)制公平機(jī)制通過公平算法RPR-Fa保證環(huán)網(wǎng)中各節(jié)點公平使用帶寬即使環(huán)網(wǎng)負(fù)載很重或發(fā)生擁塞公平算法僅處理B-EIR流量和所有的C類流量控制流量、A類及B-CIR流量不受公平算法約束使用預(yù)留帶寬基本思想：某節(jié)點檢測到擁塞時，向其上游節(jié)點發(fā)送公平算法控制幀，通告自己的公平速率上游節(jié)點計算出自己的帶寬值，同時再向自己的上游節(jié)點通告上游節(jié)點逐個重復(fù)此過程直到所有節(jié)點公平共享帶寬 lxm無擁塞時：D、C均發(fā)送700M流量給E，在E-D段上面共享帶寬9.5.5 公平機(jī)制RPR 2

35、.5GAEDCB其它節(jié)點700MRPR 2.5GAEDCB其它節(jié)點700M lxm公平算法RPR-FaB增加700M后，E-D流量達(dá)到2.1G，仍然可以無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。但是在A也注入700M流量到E時，E-D上面流量擁塞，4*700M大于2.5G。依據(jù)公平算法D節(jié)點立刻將本地節(jié)點下發(fā)流量降為400M，然后向上游節(jié)點C傳遞擁塞信息9.5.5 公平機(jī)制RPR 2.5GAEDCB其它節(jié)點700M700M700MRPR 2.5GAEDCB其它節(jié)點400M700M700M700M擁塞 lxm9.5.5 公平機(jī)制625M550MRPR 2.5GAEDCB其它節(jié)點625M擁塞解除RPR 2.5GAEDCB其它節(jié)

36、點550M700M700M擁塞625M625M擁塞公平算法RPR-FaC節(jié)點接收到D節(jié)點的擁塞信息后，立即降低下發(fā)的流量，隨著C節(jié)點流量的降低，D節(jié)點下發(fā)的流量會有所增加；依據(jù)公平算法，D節(jié)點和C節(jié)點下發(fā)的流量變?yōu)?50M，然后繼續(xù)向上游節(jié)點B傳遞擁塞信息。依次持續(xù)，最后各節(jié)點均發(fā)送625M，公平享有帶寬。 lxm附件4：RPR MAC層和物理層9.6 802.17的MAC層9.7 802.17的物理層 lxm9.6.1 MAC子層功能9.6.2 MAC子層服務(wù)9.6.3 幀格式9.6 802.17的MAC層 lxm9.6.1 MAC子層功能功能控制對物理介質(zhì)的訪問控制MAC的數(shù)據(jù)通路執(zhí)行：幀

37、的收發(fā)、排隊、速率控制環(huán)選擇、 公平算法、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、環(huán)保護(hù)MAC層分為：MAC控制子層與MAC數(shù)據(jù)通路子層 lxm9.6.1 MAC子層功能MAC控制子層功能控制MAC數(shù)據(jù)通路子層維護(hù)MAC狀態(tài)，并與其它節(jié)點的MAC協(xié)同控制MAC與客戶間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 lxm9.6.1 MAC子層功能MAC數(shù)據(jù)通路子層功能環(huán)選擇實體選擇環(huán)0或環(huán)1發(fā)送數(shù)據(jù)選擇根據(jù)：目的地址、源地址、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)通路實體數(shù)據(jù)幀的加封與拆封整形、分級、排隊Shaping、staging、queering復(fù)制、選路、剝離Copying、routing、stripping lxm9.6.2 MAC子層服務(wù)MAC子層提供的服務(wù)端節(jié)點：MA

38、C客戶本地端與對等端實體間交換數(shù)據(jù)端節(jié)點：本地MAC客戶與本地MAC實體交換參數(shù)網(wǎng)橋：中繼實體與本地MAC實體交換數(shù)據(jù) MAC服務(wù)原語：（必須實現(xiàn)）MA_DATA. requestMA_DATA. indicationMA_CONTROL. requestMA_CONTROL. indication lxm9.6.2 MAC子層服務(wù)MAC服務(wù)接口支持A、B、C，共3大類業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)類型與QoS的關(guān)系反映了運營商的傳統(tǒng) lxm9.6.2 MAC子層服務(wù)A類：適于語音、視頻、電路仿真等業(yè)務(wù)保證：帶寬分配、數(shù)據(jù)速率、端到端的低延遲低抖動子類：A0（帶寬預(yù)留）、A1（帶寬可收回）B-CIR：committ

39、ed information rate保證：帶寬分配、數(shù)據(jù)速率、端到端的延遲與抖動B-EIR：excess information rate不能保證帶寬、必要時可收回C類：提供BE服務(wù)，主要用于IP業(yè)務(wù)無：帶寬分配與承諾速率，端到端的延遲和抖動不能保證公平算法的影響不能約束A、CIR，可以約束：C、EIR lxm9.6.3 幀格式RPR MAC幀有四種類型數(shù)據(jù)幀：傳送用戶數(shù)據(jù)控制幀：傳遞拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)、自動保護(hù)倒換和OAM等控制、管理信息公平幀：為公平算法傳送數(shù)據(jù)空閑幀：在MAC鄰節(jié)點中傳輸，用于校準(zhǔn)節(jié)點間的速率同步 lxm9.6.3 幀格式數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀最短幀長：24字節(jié) 最長幀長：1616字節(jié)

40、巨幀最長：9216字節(jié)Jumbo frame lxm9.6.3 幀格式數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀格式ttlbaseControldattlBasesa1616extendedControlhecprotocolTypeserviceDataUnitfcs1212n4基本幀格式headerpayloadtrailer字節(jié)ttlbaseControldattlBasesa1616extendedControlhecprotocolTypeserviceDataUnitfcs1212n4擴(kuò)展幀格式headerpayloadtrailerdaExtendedsaExtended66字節(jié) lxm9.6.3 幀格式數(shù)據(jù)

41、幀幀中字段含義ttl：生存時間域指定在到達(dá)目的地之前幀的最大跳數(shù)，防止幀在環(huán)上死循環(huán)baseControl：基本控制域ri：ringlet identifier，環(huán)標(biāo)識，1bit fe：fairness eligible，公平指示， 1bit ft：frame type，幀類型， 2bit sc：service class，服務(wù)類型，2bit we：wrap eligible，環(huán)回指示， 1bit parity：奇偶位，用于公平幀和空閑幀，對數(shù)據(jù)幀和控制幀為保留， 1bit da、sa：目的地址、源地址 ft值幀類型002空閑幀012控制幀112數(shù)據(jù)幀102公平幀feweparityrifts

42、c lxm9.6.3 幀格式數(shù)據(jù)幀幀中字段含義ttlBase：初始化ttl值extendedControl：擴(kuò)展控制域包括擴(kuò)展幀、擴(kuò)散指示、經(jīng)過的源、幀是否需要排序等控制hec：頭部差錯檢測daExtended/saExtended：擴(kuò)展目的地址和源地址protocolType：協(xié)議類型值大于或等于十進(jìn)制的1536（即十六進(jìn)制的0600）時，指示MAC客戶協(xié)議的性質(zhì)；值小于1536時，表示分組的長度serviceDataUnit：服務(wù)數(shù)據(jù)單元，長度可變fcs：32位CRC，校驗范圍是payload部分 lxm9.6.3 幀格式控制幀控制幀幀類型字段ft012最短長度24字節(jié)，最大長度1616字

43、節(jié)可以是單播或廣播幀controlType：指明控制幀類型controlVersion：控制幀版本號，現(xiàn)在是版本0controlDataUnit：控制數(shù)據(jù)單元，長度可變ttlbaseControldattlBasesa1616extendedControlheccontrolTypecontrolDataUnitfcs1211n4控制幀格式headerpayloadtrailercontrolVersion1字節(jié) lxm9.6.3 幀格式公平幀公平幀為公平算法傳送數(shù)據(jù)幀格式中沒有目的地址發(fā)送到最近的鄰居節(jié)點或廣播到整個環(huán)saCompact：48位MAC地址指示上游鄰居節(jié)點fairnessHeader：公平幀頭指示公平幀類型fairRate：公平速率采用16bit編碼 FFFF16 ，為“全速率” ，即線路速率（無擁塞）其他值，為“非全速率”，指示下一時刻該節(jié)點能夠向環(huán)網(wǎng)提交的流量大?。ū砻鞅镜毓?jié)點或上游節(jié)點發(fā)生擁塞）ttlbaseControlsaCompact161fairnessHeaderfairRatefcs224公平幀格式headerpayloadtrailer字節(jié) lxm9.6.3 幀格式空閑幀空閑幀在MAC鄰節(jié)點中傳輸，用于校準(zhǔn)節(jié)點間的速率同步 幀格式中沒有目的地址發(fā)送到最近的鄰