Построение схем мультиплексирования Ethernet

 

Схемы мультиплексирования Ethernet различаются ступенями мультиплексирова­ния. Общая схема мультиплексирования представлена на рис. 3.122.

Одноступенчатая схема мультиплексирования кадра Ethernet предусматривает объединение до 4096 кадров Ethernet в общий логический путь транспортной сети (рис. 3.123). Для этого каждый мультиплексируемый кадр получает свою метку пользователя (C-Tag), содержащую идентификатор локальной сети (рис. 3.124).

 

 

 

 

Двухступенчатая схема мультиплексирования предполагает возможность объе­динения уже мультиплексированной нагрузки на первой ступени с метками C-Tag в количестве М, где число М однозначно не регламентировано. Кадры Ethernet могут также содержать метки провайдеров услуг (S-Tag, Service provider-Tag) На рис. 3.125 и 3.126 представлено двухступенчатое мультиплексирование Ethernet.

 

 

Технологическое решение для T - MPLS

 

Протокольное решение для транспортных сетей T-MPLS представлено интерфейса­ми аппаратуры мультисервисных транспортных сетей с различными физическими окончаниями и возможностями по коммутации пакетного трафика (рис. 3.127).

 

В структуре интерфейсов имеются разделения на функции:

-T-MPLS-P — тракт с контролем «из конца в конец»;

-T-MPLS-T — соединение с тандемным наблюдением.

Представленные общие структуры семи разновидностей сетевых интерфейсов базируются на сочетании различных технологий транспортных сетей:

- МоЕ — T-MPLS over Ethernet;

- MoS — T-MPLS over SDH;

- MoO — T-MPLS over OTH;

- MoP — T-MPLS over PDH;

- MoR — T-MPLS over RPR.

Технологическая цепочка трансляции трафика в T-MPLS с образованием меток, туннелированием и размещением в кадры согласования представлена рис. 3.128, где обозначено:

- S — признак дна протокольного стека (1 бит);

- TTL — метка времени жизни (8 битов);

- Label — метка емкостью 20 битов;

- ЕХР — экспериментальная метка (3 бита).

Структура метки MPLS состоит из 32 битов (4 байта): 12 битов — заголовок и 20 битов — значение метки [64]. Заголовок метки состоит из 3-х полей: 3-битового поля ЕХР, которое может служить для обозначения класса обслуживания, S-бита признака «дна» стека и 8-битового поля времени жизни TTL (Time-to-Live).

 

Технологические согласования транспортных сетей

Для прозрачной транспортировки различного трафика через транспортные сети разработаны, стандартизированы и используются ряд протокольных решений по эффективному размещению трафика пакетной (кадровой) передачи в циклические блоки PDH, SDH, ОТН и непосредственно в среду передачи (см. рис. 2.1): LAPS, GFP и RPR. Ниже рассмотрены их технологические черты и применение.

 

 

Протокольное решение LAPS

 

Мультиплексор SDH с функциями портов Ethernet — явление техники нового поко­ления — мультисервисных сетей связи. Такие технические решения как Ethernet over SDH стали актуальны в связи с необ­ходимостью объединения локальных се­тей и расширения спектра услуг сетей Ethernet (передача речи, видео, данных, широкополосных интерактивных услуг). Учитывая различное происхождение и функционирование сетей Ethernet и SDH, в МСЭ-Т были разработаны средства со­пряжения, с одной стороны, случайных пакетов переменной емкости, а с другой, — циклической передачи VC-n, VC-m, STM-N в SDH. Таковым стал протокол LAPS (Link Access Procedure SDH), опре­деленный в Рекомендациях МСЭ-Т Х.86 как процедура доступа в линию SDH, ко­торая предусматривает простое техниче­ское решение для соединения отдельных локальных сетей Ethernet. Процедура LAPS является разновидностью протокола HDLC (High level Data Link Control) — вы- сокоуровнего протокола управления кана­лом связи, утвержденного Международ­ной организацией по стандартизации ISO. Также этот протокол известен по стандар­там МСЭ-Т: Х.25, Q.921, Q.922. Уровневое расположение LAPS для стыка Ethernet и SDH показано на рис. 3.129. Размещение данных кадра Ethernet в поле LAPS пока­зано на рис. 3.130. Для согласования ско­ростей используются отдельные байты в структуре LAPS с фиксированным заполне­нием (0x7d, Oxdd), которые обозначены в шестнадцатиричной системе. Эти байты на приемной стороне отбрасываются при обнаружении.

 

Протокольное решение GFP

Технология GFP по определению МСЭ-Т обеспечит более эффективное использо­вание ресурсов транспортных сетей для доставки данных нереального времени. Она находится в одном ряду с ATM, но поддерживает передачу кадров переменной емкости (рис. 3.131).

 

Формат кадра GFP может указывать на различное назначение:

- пользовательские с передачей трафика и управления в интересах пользователя;

- управление с кадрами технического обслуживания, управление и эксплуата­ция (ОАМ, Operation, Administration, Maintenance), т.е. скрытые от пользова­теля функции и свободные кадры.

Кроме того, кадр GFP предусмотрен для реа­лизации двух возможностей передачи: прозрачной GFP-T (Transparented) и с отображением кадра пользователя GFP-F (Frame mapped).

Поле заголовка кадра GFP представлено че­тырьмя байтами (рис. 3.132). Поле индикатора длины протокольного пользовательского блока данных PLI (PDU Length Indicator) указывает чис­ло в двоичном коде, соответствующее объему пользовательской нагрузки. Минимальная величина этого поля — 4 байта. Объем поля PLI составляет 16 битов.

Поле контроля ошибок заголовка НЕС (Header Error Control) длиной 16 байтов предназначено для обнаружения и исправления одиночных ошибок и обнаружения большого числа ошибок в заголовке PLI. Для формирования поля НЕС использует­ся производящий полином

 

G(x) = х¹⁶ + х¹² + х⁵ +1.

 

Поля пользовательской нагрузки подразделяются на три вида (рис. 3.133):

-заголовок нагрузки длиной от 4 до 64 байтов;

- поле информационной нагрузки длиной от 0 до 65535 -X, где Х-4...64 байтов;

-поле завершения кадра FCS (Frame Check Sequence) длиной 4 байта и оно же поле завершения полезной нагрузки pFCS.

 

В заголовок нагрузки входят (рис. 3.134):

-два байта типа кадра GFP;

-два байта поля защиты от ошибок типа кадра;

-расширение поля заголовка до 60 байтов;

-два байта контроля ошибок расширения поля заголовка.

 

Идентификатор типа нагрузки PTI (Payload Type Identifier) определяет тип GFP пользовательских данных:

-ООО — пользовательские данные;

- 100 — управление пользователя;

-другие зарезервированы;

- PFI, Payload FCS Identifier — идентификатор наличия контрольной суммы по­ля полезной нагрузки.

Индикатор нагрузки FCS состоит из одного бита (PFI = 0 или PFI =1), что соот­ветствует наличию или отсутствию FCS.

Идентификатор расширения заголовка EXI (Extension Header Identifier) — пред­ставлен полем из четырех битов:

- 0000 — нет расширения заголовка;

- 0001 — линейный кадр;

- 0010 —кольцевой кадр;

- остальные резерв.

Идентификатор пользовательской нагрузки UPI (User Payload Identifier) пред­ставлен полем из 8 битов для определения нагрузки, конвертируемой в поле инфор­мационной нагрузки GFP:

- 0000 0000 — резерв;

-1111 1111 — резерв;

- 0000 0001 — кадры Ethernet;

- 0000 0010 — данные соединения РРР;

- 0000 0100 — FICON;

- 0000 0101 — ESCON;

-0000 0110 —GbE;

-0000 0111 — резерв;

- 0000 1001 — DVB ASI;

- 0000 1010 — RPR;

- 0000 1011 — Fiber Channel;

- от 0000 1101 до 11101111 — резерв для стандартизации;

- от 1111 0000 до 1111 1110 — резерв для пользователя.

Контроль поля типа GFP tHEC (type НЕС) содержит код CRC-16 для контроля и исправления ошибок отдельных битов в двух байтах (5 и 6) заголовка. Контроль ошибок поля расширения заголовка еНЕС (extension НЕС) содержит код CRC-16 для контроля ошибок и исправления отдельных ошибок байтов п - 1 и п.

Поле завершения пользовательской нагрузки pFCS (payload Frame Check Se­quence field) состоит из четырех байтов, в которых содержится код CRC-32 защиты информации от ошибок.

Поле нагрузки GFP может быть скремблировано по алгоритму 1 + х⁴³ в сдвиго­вом синхронном скремблере.

Кадры управления пользователя применяются для адаптации пользовательской нагрузки на передаче и извлечения нагрузки на приемной стороне (рис. 3.135). Структура кадра управления отличается от кадров с полезной нагрузкой содержи­мым полей:

- поле PTI имеет двоичный код 100;

- поле PFI отражает специфику нагрузки;

- поле EXI содержит расширение специфики нагрузки;

- поле UPI может содержать информацию управления: 0000 0001 - потеря сиг­нала пользователя; 0000 0010 - потеря синхронизации. Необходимо отметить, что детализация полей PFI и EXI находится в стадии определения.

 

Обе комбинации UPI относятся к сообщению о повреждении сигна­ла пользователя.Первые четыре байта кадра (длина и поле контроля ошибок сНЕС, core НЕС) имеют ну­левое заполнение также как и поле нагрузки из п байтов.

Процессы формирования кадров GFP представлены на рис. 3.136. Для индикации дефектных состояний тракта GFP используются сигналы:

- повреждение тракта TSF (Trail Signal Fail), который обнару­живается на уровне секций SDH или ОТН;

- повреждение обслуживания — пропадания/ошибки сигнала сер­вера (SSF, Server Signal Failure), формируемый на уровне сборки и разборки кадра;

- повреждение сигнала пользо­вателя CSF (Client Signal Fail), как результат образования од­ного из двух указанных выше сигналов.

 

 

Кадры GFP подразделяются на два типа: GFP-F, GFP-T (рис. 3.139). Кадры GFP- F применимы в большей степени к пакетам данных разного типа и разной длины. Кадры GFP-F предполагают кодирование для передачи сигналов в формате 8В10В. Примерами нагрузки GFP-F могут служить пакеты IP/PPP и кадры GbE.

 

Кадры GFP-T загружаются данными одного пользователя с эффективным су­перблоковым преобразованием, где нагрузка представлена /Ух67-байтовыми супер­блоками, где каждому 65-байтовому блоку придается код CRC-16. На рис. 3.139 приводится содержимое нагрузки кадров GFP-F и GFP-T.

Для кодирования пользовательских данных в GFP-T применяется код 64В/65В, который преобразует данные из кода 8В10В. Нагрузка представлена в битовом из­мерении.