【正文】 PPP/HDLC協(xié)議：PPP/HDLC幀格式如圖2－9所示。它是將IP數(shù)據(jù)報通過PPP(Point to Protocol，點對點協(xié)議)進(jìn)行分組，然后使用HDLC(High Level Data Link Control，高級鏈路控制)協(xié)議根據(jù)RFC1662規(guī)范對PPP分組進(jìn)行定HDLC幀PPP幀圖29 PPP/HDLC幀格式標(biāo)志Ox7E地址XFF控制0x03協(xié)議8/16bitPPP信息(IP包)填充FCS 16/32bit標(biāo)志0X7E下一幀或幀間填充界裝幀，最后將其映射到基于字節(jié)的SDH虛容器中，再加上相應(yīng)的SDH開銷置入STMN幀中。是寧夏電信網(wǎng)優(yōu)前使用最多的IP over SDH鏈路層映射協(xié)議。在這種映射方式中，PPP提供多協(xié)議封裝、差錯控制和鏈路初始化控制等功能。HDLC協(xié)議則對經(jīng)過PPP封裝的IP數(shù)據(jù)報進(jìn)行定界在確定了IP包在PPP幀中的封裝之后，PPP/HDLC幀在SDH幀中的封裝就會簡化一些。PPP將SDH視為面向字節(jié)的全雙工鏈路，把PPP/HDLC幀的字節(jié)流映射入SDH的虛容器中即可。PPP幀在虛容器中邊界對齊，逐行排放，因為PPP/HDLC幀長是可變的，允許其跨越虛容器的邊界。 LAPS協(xié)議的應(yīng)用IP over SDH的LAPS協(xié)議是HDLC協(xié)議族的一種，它提供數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)及協(xié)議規(guī)范，可以完全替代PPP/HDLC協(xié)議。LAPS幀格式與PPP幀格式的比較如圖211所示。從圖211中比較可以發(fā)現(xiàn)，LAPS協(xié)議與PPP/HDLC協(xié)議有很多相似之處，比如都采用標(biāo)志字節(jié)0x7E進(jìn)行幀定界，控制域依然是0x03，依然保留透明傳輸指示符0x7E、0x7D等等。但在實現(xiàn)具體配置時二者也存在很大差別，以下為在寧夏電信MSTP城域傳輸網(wǎng)中，論文制訂的配置規(guī)則：1)在PPP/HDLC協(xié)議中，地址域的全局地址為0XFF，對個別地址并沒有規(guī)定；而LAPS協(xié)議則規(guī)定了3種地址：全局地址為0XFF，個別地址分別為0X04(IPv4)和0X06(IPv6)。2)PPP/HDLC協(xié)議利用PPP域?qū)Χ鄥f(xié)議進(jìn)行封裝；而LAPS協(xié)議需將PPP/HDLCLAPS幀圖210 LAPS幀格式與PPP幀格式的比較PPP幀HDLC幀SAPIs標(biāo)志Ox7E地址XFF控制0x03協(xié)議8/16bitPPP信息(IP包)填充字段FCS 16/32bit標(biāo)志0X7E下一幀或幀間填充標(biāo)志Ox7E地址XFF控制0x03LAPS信息(IP包)FCS16/32bit標(biāo)志0X7E下一幀或幀間填充中不分配作它用的地址域改為SAPIs(服務(wù)訪問點)標(biāo)識符來進(jìn)行多協(xié)議封裝。例如當(dāng)SPAIs為0x04時，表示攜帶的是基于IPv4協(xié)議的業(yè)務(wù)，0x0C為Ethernet [1][2][5]。為了與PPP/HDLC兼容，當(dāng)攜帶的業(yè)務(wù)類型為PPP/HDLC時，SAPIs的值為0xFF。3)在PPP/HDLC幀的傳送過程中，對短的信息域必須進(jìn)行填充；而LAPS幀則不進(jìn)行填充。4)對于FCS校驗，PPP/HDLC為32bit或16bit，依具體情況而定；而LAPS則直接為32bit。從以上規(guī)則區(qū)別可以發(fā)現(xiàn)，LAPS協(xié)議比PPP/HDLC更加簡單方便，封裝效率更高。這在一定程度上提高了IP傳輸時的速率和效率，但由于它依然采用基于標(biāo)志字節(jié)的幀定界方案，因此無法從本質(zhì)上改變由此而帶來的諸多缺點。1)為了區(qū)分HDLC幀，需要對每一個字節(jié)進(jìn)行監(jiān)視以查找?guī)瑯?biāo)志0x7E，這在高速應(yīng)用中不易實現(xiàn)。2)為防止信息域中出現(xiàn)與標(biāo)志字節(jié)相同的字節(jié)而采取的字節(jié)填充/去填充方式，不僅使操作變得復(fù)雜，降低了處理速度，也導(dǎo)致帶寬需求增加，例如“0x7E”被編碼為“0x7D 0x5E”。3)使用固定的標(biāo)志字節(jié)來標(biāo)識幀的起始和結(jié)束對防止錯誤不利，特別是在信息域中惡意模仿該標(biāo)志字節(jié)會造成錯誤的幀結(jié)束判斷，為了解決這些問題，論文進(jìn)一步采用了GFP協(xié)議來靈活支持各種數(shù)據(jù)協(xié)議的傳送。 GFP協(xié)議的實現(xiàn)以太網(wǎng)IP/PPPMAPOSRPRFCESCONFICON其他GFP客戶專用屬性(凈荷相關(guān))GFP通用屬性(凈荷無關(guān))SDH通道其他字節(jié)同步通道OTN通道GFP協(xié)議是一種面向無連接的新型數(shù)據(jù)鏈路層封裝協(xié)議，如圖211所示， 圖211 GFP協(xié)議與高層客戶信號類型及傳送通道的關(guān)系GFP協(xié)議為高層客戶信號適配到字節(jié)同步的物理傳輸通道提供了幾種通用機(jī)制，能靈活支持現(xiàn)在和將來的各種數(shù)據(jù)協(xié)議的傳送，提高現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的帶寬效率，為以太網(wǎng)幀提供簡單經(jīng)濟(jì)的端到端連接，具有封裝效率高、誤碼擴(kuò)展小、無隨機(jī)帶寬膨脹代價等優(yōu)點，尤其適合高速傳輸鏈路的應(yīng)用。GFP通用屬性對所有采用GFP協(xié)議封裝的業(yè)務(wù)均適配，包括PDU定界、數(shù)據(jù)鏈路同步和擾碼、客戶PDU復(fù)用及與客戶無關(guān)的性能監(jiān)測等功能。GFP客戶專用屬性則用于客戶PDU至GFP凈負(fù)荷的映射、客戶專用的性能監(jiān)測及OAM等問題的處理。GFP幀分成兩類：GFP業(yè)務(wù)幀和GFP控制幀。如圖212所示。GFP業(yè)務(wù)幀GFP幀業(yè)務(wù)幀控制幀業(yè) 務(wù)管理幀業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)幀保留幀空白幀圖212 GFP幀類型又分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀(CDFs)和業(yè)務(wù)管理幀(CMFs)，GFP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀用來傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，GFP業(yè)務(wù)管理幀用來傳輸跟業(yè)務(wù)信號和GFP連接管理有關(guān)的信息，論文對GFP幀的字節(jié)安排如下GFP幀結(jié)構(gòu)(1)GFP核心信頭GFP核心信頭完成GFP的數(shù)據(jù)鏈路管理功能，實現(xiàn)與高層PDU無關(guān)的GFP幀定界功能，GFP幀定界是ATM的基于HEC幀定界機(jī)制的變通。GFP核心信頭為4B，包括兩個域：a)凈荷長度指示(PL1)域其大小為2B，表示GFP凈荷區(qū)的大小，就是核心信頭的最后1B到下一個幀的開頭的偏移量。范圍在0～3之間的PL1值預(yù)留給GFP內(nèi)部使用，稱為GFP 控制幀，其他則設(shè)置為GFP業(yè)務(wù)幀。b)核心HEC(Chec)域其大小為2B，為循環(huán)冗余校驗(CRC16)序列，用來保護(hù)核心信頭的完整性。CRC16能做到單字節(jié)糾錯和多字節(jié)檢錯。(2)GFP凈荷區(qū)凈荷區(qū)包括GFP核心信頭后的所有的字節(jié)，其長度可在0～65535B之間變化，一般指GFP面向的業(yè)務(wù)管理信息，比如業(yè)務(wù)PDU、鏈路層代碼字或GFP業(yè)務(wù)管理信息。從結(jié)構(gòu)上來講，凈負(fù)荷區(qū)可分為必不可少的兩部分：凈荷信頭和凈荷信息域。第3部分凈荷FCS域是可選的。1)凈荷信頭凈荷信頭長度設(shè)置為可在4～64B之間變化，是為支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路管理，特別是傳輸業(yè)務(wù)信號。凈荷信頭包括兩個不可少的區(qū)域：類型域和類型信頭差錯檢測(Thec)域。Thec域保護(hù)類型域的完整性。需要時，凈荷信頭還可包括一個長度可變的子域，叫做擴(kuò)展信頭。有沒有擴(kuò)展信頭和擴(kuò)展信頭的格式及有沒有可選的凈荷FCS由類型域指定。GFP凈荷類型域:2B的凈荷信頭域，表示GFP凈荷信息的內(nèi)容和格式。凈荷類型域把多業(yè)務(wù)環(huán)境中的不同業(yè)務(wù)區(qū)分開來。類型域由下列幾個指示符構(gòu)成：凈荷類型指示符(PTI)由3bit組成的子域，表示GFP業(yè)務(wù)幀類型。當(dāng)前寧夏電信MSTP網(wǎng)絡(luò)中定義了兩類用戶幀：用戶數(shù)據(jù)幀和業(yè)務(wù)管理幀。凈荷FCS指示符(PFI)由1bit組成，表示是否有凈荷FCS域。擴(kuò)展信頭指示符(EXI)由4bit組成，表示擴(kuò)展信頭GFP的類型，已經(jīng)定義了3種擴(kuò)展信頭：空白擴(kuò)展信頭，線性擴(kuò)展信頭和環(huán)狀擴(kuò)展信頭。用戶凈荷指示符(UPI)由8bit組成，表示GFP凈荷信息域中傳輸?shù)膬艉傻念愋停瑯I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)管理幀的UPI值在下面指定，UPI根據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信號類型來設(shè)定。我們已定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀的UPI值包括：幀映射以太網(wǎng)。幀映射PPP。透明映射光纖信道。透明映射FICON。透明映射ESCON。透明映射Gb以太網(wǎng)。類型HEC(Thec)域。HEC大小為2B，為CRC16序列，為保護(hù)類型域的完整性，通過對類型信頭字節(jié)計算來生成。GFP擴(kuò)展信頭：GFP也支持靈活的信頭擴(kuò)展機(jī)制，方便各種傳輸機(jī)制的GFP的裝配。凈荷擴(kuò)展信頭是一個0～60B的擴(kuò)展域。用來支持面向技術(shù)的數(shù)據(jù)鏈路信頭，比如虛鏈路指示符、“源/目的”端地址、端口號、業(yè)務(wù)類型、eHEC等等。擴(kuò)展信頭的類型由凈荷信頭的類型域中的EXI比特來表示。3種不同擴(kuò)展信頭(空白、線性和環(huán)擴(kuò)展信頭)用來支持在邏輯環(huán)和邏輯點到點配置上面向各類業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)?？瞻讛U(kuò)展信頭：當(dāng)EXI設(shè)置了這個值時，沒有擴(kuò)展信頭，這也是一種默認(rèn)情況。線性擴(kuò)展信頭：大小為2B，支持點到點配置中多個客戶的GFP凈荷的共享，主要用于把多個獨立的連接匯聚到一個傳輸通道中。線性擴(kuò)展信頭由一個8位的通道ID(CID)域(用于標(biāo)識GFP終端256個通信通道)和一個預(yù)留未來使用的8位空白域組成。環(huán)擴(kuò)展信頭：當(dāng)前建議考慮為18B，支持環(huán)配置中多客戶的GFP凈荷的共享。同樣的功能出現(xiàn)在RPR中具有分組環(huán)功能的MAC中，只是在RPR中，MAC PDU用空白擴(kuò)展信頭來傳送。擴(kuò)展HEC(Ehec)域：長為2B，包含一個CRC16序列，保護(hù)了擴(kuò)展內(nèi)容的完整性。2)凈荷信息域包含組成幀的PDU，大小為0～65535X個字節(jié)，其中X為凈荷信頭和凈荷FCS域(如果存在)的大小。業(yè)務(wù)用戶/控制PDU總是轉(zhuǎn)變?yōu)榘醋止?jié)排列的分組數(shù)據(jù)流的GFP凈荷信息域。3)凈荷幀校驗序列(FCS)這是一個可選的長度為4B的幀校驗序列，為CRC32檢測序列，用來保護(hù)GFP凈荷信息域的內(nèi)容。類型域內(nèi)PFI值為 1時表示有凈荷FCS域。GFP幀定界實現(xiàn)因核心頭部允許GFP幀定界處理與高層PDU的內(nèi)容無關(guān)，考慮到這一點，論文對GFP采用了類似ATM技術(shù)中基于差錯控制的幀定界方式，這與利用HDLC成幀方式的適配方法所采用的幀定界方式不同。HDLC類適配技術(shù)(如PPP)需要依賴于某些特殊字符進(jìn)行幀定界和提供控制信息。對于凈負(fù)荷內(nèi)出現(xiàn)的保留字符，需要插入轉(zhuǎn)義字符進(jìn)行區(qū)分，從而造成不確定性的帶寬增加。GFP幀定界是基于PLI域與cHEC域之間的相關(guān)性來完成的，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖213所示。結(jié)合寧夏電信SDH網(wǎng)絡(luò)實際，論文將同步過程設(shè)置為：當(dāng)系統(tǒng)為初始狀態(tài)或失步后，使系統(tǒng)進(jìn)入搜索狀態(tài)，在輸入碼流中逐字節(jié)地尋找?guī)^部和進(jìn)行頭部CRC校驗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)正確的CRC校驗碼后，就轉(zhuǎn)入預(yù)同步狀態(tài)。在預(yù)同步狀態(tài)，根據(jù)幀頭部指示的下一個GFP幀位置，繼續(xù)逐幀進(jìn)行CRC校驗，若連續(xù)DELTA幀CRC校驗正確，就轉(zhuǎn)入同步狀態(tài)，否則回到搜索狀態(tài)重新捕捉幀頭部。論文通過對GFP和HDLC類協(xié)議的幀同步過程進(jìn)行定時分析，可以看出，GFP的幀失步率(PLF)和偽幀偽同步率(PFF)性能更好，但平均幀同步時間(MTTF)要稍差一些。GFP幀具有多層頭部結(jié)構(gòu)和靈活的頭部擴(kuò)展機(jī)制。凈負(fù)荷頭部可以提供與客戶信號和網(wǎng)絡(luò)拓樸相關(guān)的各種信息，使得GFP協(xié)議能夠適用于多種應(yīng)用環(huán)境，如PPP網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、RPR網(wǎng)絡(luò)與OTN等。GFP還支持來自多個客戶信號或多個客戶類型的幀進(jìn)行統(tǒng)計復(fù)用和流量聚合，并允許不同的業(yè)務(wù)類型共享相同的傳送信道，此時CID域值可用來標(biāo)識幀的發(fā)端MAC端口。當(dāng)沒有其他GFP幀可傳送時，必須插入GFP空閑幀，以提供連續(xù)的信號流映射到字節(jié)同步的物理層。GFP幀映射實現(xiàn)在寧夏電信MSTP傳送網(wǎng)中,論文在GFP協(xié)議中定義了幀映射GFP(GFPF)與圖213 GFP幀同步狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖連續(xù)n個cHEC正確cHEC正確或單比特錯誤cHEC正確cHEC正確搜索狀態(tài)cHEC錯誤逐幀。預(yù)同步狀態(tài)(cHEC1)同步狀態(tài)預(yù)同步狀態(tài)(cHECn)逐幀透明GFP(GFPT)兩種映射模式。GFPG模式用于以效率和靈活性為主的連接，成幀器接收到完整的一幀后才進(jìn)行封裝處理，可用來封裝長度可變的IP/PPP分組或以太網(wǎng)MAC幀。這種模式類似于存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，需要對整個幀進(jìn)行緩沖來確定幀長度，因而會增加不必要的延遲時間，但支持幀的復(fù)用。GFPT模式具有固定的幀長度或恒定的比速率，專為封裝塊編碼數(shù)據(jù)流而設(shè)計，碼字的處理無需等待完整的幀接收過程，這種模式尤為適于對延遲敏感的存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)業(yè)務(wù)，如ESCON、FICON和光纖通道(FC)等，以下為寧夏電信GFP幀映射模式配置規(guī)則。(1)幀映射GFPF把第2層的幀映射入GFP的目的是為在對PDU進(jìn)行包級處理要求的情況下方便任意編碼業(yè)務(wù)信號的傳送。這種業(yè)務(wù)信號包括IEEE 、PPP/IP封包或任何用HDLC成幀的PDU。發(fā)送端把一個整個的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀封裝進(jìn)自己的GFP幀中，裝配過程只應(yīng)用到第2層PDU而不是物理層業(yè)務(wù)信號。幀映射GFP支持幀復(fù)用，幀映射GFP用了GFP業(yè)務(wù)幀的基本幀結(jié)構(gòu)，包括要求的凈荷信頭，凈荷FCS可選。(2)透明(8B/10B)映射GFPT把8B/10B凈荷透明映射進(jìn)GFP的目的是為了在要求很低的傳送反應(yīng)時間內(nèi)完成8B/10B塊編碼業(yè)務(wù)信號的傳送。這些業(yè)務(wù)信號包括光纖信道、ESCON、FICON和千兆以太網(wǎng)。不需要把整個的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀都緩存進(jìn)自己的GFP幀，這些業(yè)務(wù)信號的個別字符從業(yè)務(wù)塊編碼中解映射出來，然后映射進(jìn)周期性固定長度的GFP幀中。這種映射不需要考慮業(yè)務(wù)字符是數(shù)據(jù)還是控制字符，這種控制字符保留了8B/10B的控制編碼，透明GFP不排除幀復(fù)用。透明GFP業(yè)務(wù)幀的幀結(jié)構(gòu)和幀映射GFP相同，都包括必需的凈荷信頭，凈荷FCS可選[14][25]。(3)裝配過程：第1步是對從物理層來的業(yè)務(wù)信號進(jìn)行解碼，這是一個8B/10B數(shù)據(jù)代碼字(或者數(shù)據(jù)代碼指示符，DCI)，把接收到的8B/10B數(shù)據(jù)代碼中的10bit的字符解碼成原來的8bit值；如果是8B/10B控制代碼字，就變成控制字符。8B/10B控制碼字映射成一個有16種可能的4bit的控制代碼指示符(CCI