GE接口在IP骨干网中的应用探讨.pdf

GE接口在IP骨干网中的应用探讨.pdf

《GE接口在IP骨干网中的应用探讨.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GE接口在IP骨干网中的应用探讨.pdf（4页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电信科学2010年第12期为了推进10GE接口在IP骨干网中的应用，本文对10GE接口在IP骨干网中的应用方式进行了探讨。

首先对10GE接口与10GPOS接口的成本和承载效率进行了分析和比较，然后对10GELAN/WAN的OAM能力和性能进行了比较。

接着对10GELAN信号映射到OTN的方式进行了比较并提出了选择建议。

最后分析了引入10GE接口对网络建设和维护的影响，并提出了10GE接口的应用建议。

关键词10GELAN；10GEWAN；OTN；IP骨干网10GE接口在IP骨干网中的应用探讨张成良，荆瑞泉（中国电信股份有限公司北京研究院北京100035）摘要110GE接口应用现状概述随着需求的增长和技术的发展，IEEE于2002年6月正式发布了万兆以太网（10GE）标准。

10GE标准的发布不仅是以太网技术的一次飞跃，同时对POS技术也是一个挑战。

10GE和10Gbit/s（下文简称10G）POS技术的选择成了骨干和城域组网的问题。

10GE接口有两种类型的物理层接口：

10GELANPHY和10GEWANPHY。

10GEWAN接口与STM-64的帧格式相同，不过开销字节比STM-64简单，相当于简化的STM-64接口，具有与POS接口基本相同的OAM能力。

10GEWAN接口在网络上的应用案例较少，可能的原因包括成本和技术两个方面。

在成本方面，长期以来10GEWAN接口的成本趋近于10GPOS，远高于10GELAN接口；只是近来随着芯片功能的提升，使得10GEWAN和10GELAN接口的成本持平。

在技术方面，可能的原因包括：

标准不完善，互通性未验证；时钟精度不够（20ppm，SDH标准是4.6ppm）；抖动指标与SDH不一致，指针调整可能比较严重。

因此需要对WAN接口的技术可行性进行测试验证。

10GELAN技术则已经非常成熟，主要适用于局域网和城域网的应用环境，但是在骨干网的应用还很少。

主要原因一个是以太网的OAM能力比较弱，难以满足骨干网的维护需求。

另外由于10GE接口规定在MAC层上的数据速率是10Gbit/s，在10GELAN的物理层传输时，经过了64B/66B转换，这样最终在物理层上传输的线路速率是1066/64=10.3125Gbit/s，大于OTN网络中ODU2允许的最高业务信号速率9.995Gbit/s。

由于OTN网络中ODU2信号速率小于10GELAN的线路速率，因此ITU-T定义了几种10GELAN信号在OTN网络中的映射方式。

为了推进10GE接口在IP骨干网中的应用，本文首先对10GE接口与POS接口的成本和承载效率进行了分析和比较，然后对10GELAN/WAN的OAM能力和性能进行了比较。

接着对10GELAN信号映射到OTN的方式进行了比较并提出了选择建议。

最后分析了引入10GE接口对网络建设和维护的影响，并提出了10GE接口的应用建议。

视点聚焦9视点聚焦210GE接口和10GPOS接口成本和承载效率比较对于骨干网中的10G链路，一般采用路由器+WDM设备传送方式，具体如图1所示。

下面比较路由器采用POS接口或10GE接口+WDM的成本区别。

由于两者都有WDM系统，所以它们的成本差别主要体现在接口和OTU上。

根据调研，目前各厂商的路由器的10GE接口均可同时支持WAN和LAN接口，可通过网管选择所使用的接口类型，因此两者成本是一样的。

总体来说，路由器10GE接口的成本为10GPOS接口成本的4050%。

而目前的WDM设备的10G接口均可同时支持多种接口类型，如SDH/OTU2/10GELAN/10FC等。

与成本相关的是不同接口的传输效率。

从带宽利用率上看：

10GELAN接口的MAC帧数据为10Gbit/s。

10GPOS和10GEWAN接口利用SDH净荷传递数据，净荷速率为9.58Gbit/s。

从包转发效率上看：

以太网的包头开销字段（包括前序、FCS）一共是26byte，以太帧的数据部分为461500byte，即为MTU的范围。

因此以太网的包转发效率为63.8%98.2%。

对于10GPOS接口，由PPP协议直接将IP包封装到净荷中，省却了帧间隙、前导码、MAC信息等带宽，为83.6%95.88%。

因此在小包的传送上POS的效率高一些。

根据理论计算，当IP包净荷小于745byte的时候，POS效率最高，LAN、WAN次之；当净荷大于745byte之后，三者效率基本趋同，如图2所示。

目前互联网的平均包长为500byte左右，并有变大的趋势。

因此可以认为在现网应用中，3种接口的有效传输带宽差异不大。

综上所述，在IP骨干网中引入10GE接口的主要驱动力是降低IP网络的建设成本。

310GELAN/WANOAM和性能比较当路由器采用10GEWAN接口时，WAN接口具有与POS接口相同的开销功能，支持A1、A2、J0/J1、B1/B2/B3、K1/K2、C2、G1等。

在发生故障的情况下，路由器和波分设备之间界面清晰，通过各自的告警上报和告警对告，很方便定位故障，快速恢复业务。

并且告警信息可以沿网络传递到下游，方便下游设备进行保护倒换和故障处理。

当路由器采用10GELAN接口时，由于以太网没有开销信息，OAM功能还不成熟，通过自协商完成物理连接。

一旦线路故障，仅提供简单的告警功能（如LinkUp/Down），不能提供线路故障状态，增加了网络维护的复杂性。

对10GELAN接口的的维护管理能力需求主要包括故障定位能力、保护恢复能力和维护指标等几个方面。

3.1故障定位能力通过分析可知，10GELAN和POS接口对通断型故障图1IP骨干网链路示意图2LAN/WAN/POS接口效率比较10电信科学2010年第12期的定位能力基本一致。

当采用10GELAN接口时，链路的性能劣化将产生CRC错误和IP层丢包。

目前IP骨干网中两个相邻节点之间均有多条平行链路实现负荷分担，单个链路的性能劣化将导致两点之间的吞吐量有所降低，但对最终用户的业务性能体验影响有限。

网络维护人员发现链路性能劣化后，可利用CRC校验错包统计或以太网物理层PCS误码统计功能，采用与SDHB1类似的故障定位机制进行故障定位和排除。

因此对于10GELAN链路的性能劣化，初期可以利用CRC校验功能，采用与SDHB1类似的故障定位机制。

将来可考虑要求路由器和WDM设备支持Y.1731性能管理的OAM机制，实现与SDH/OTN类似的性能和故障管理能力。

3.2故障检测能力当路由器采用10GE以太网连接，发生信号故障时，以太网检测故障的机制为KeepAlive探测包，其探测周期为秒级。

如果借用3层路由的保护，收敛时间则更长。

目前路由器均支持BFD和IEEE802.1ag，路由器10GELAN接口采用BFD后，故障检测时间最小可以达到30ms，已经接近SDH的故障检测时间（数毫秒）。

考虑到IP路由的收敛时间一般为数百毫秒，因此两者在故障检测方面的差异可以忽略。

3.3维护指标SDH电路在进行验收测试时，一般要求24h测试无误码。

为了研究10GE链路的维护指标，北京电信研究院测试了线路误码率与以太网丢包率的关系，如表1所示。

可以看出，随着误码率的增加，丢包率呈线性增加，两者具有很强的相关性。

因此可以采用丢包率测试间接衡量线路质量，应达到24h测试无丢包。

410GELAN信号映射到OTN的方式比较和选择建议10GELAN接口在广域网中传送时，遇到的最大问题是OTN网络中ODU2允许的最高业务信号速率为9.995Gbit/s，小于10GELAN的线路速率10.3125Gbit/s，也就是说如果不做处理，10GELAN信号无法在OTN网络中传送。

因此，ITU-T规范了几种10GELAN信号在OTN网络中的映射方式。

ITU-TG.709和G.sup43定义的10GELAN信号映射到OTN的方式包括标准方式和非标准方式。

标准映射方式符合ITU-TG.709定义的速率和帧结构，10GE业务可以选择的标准映射方式如下。

以比特透明方式将10Gbase-R信号映射为OPU2e格式。

该方式采用CBR10G3信号（如10Gbase-R）映射到OPU2e的方案，可实现10GE业务的全比特透明传送。

以GFP-F方式将10Gbase-R（LANPHY）仅有效载荷部分映射为OPU2格式。

该方式接收端终结64B/66B线路码、前同步码、SFD和IPG，通过GFP-F封装后的信号直接映射到OPU2容器。

该方式可实现MAC帧满带宽传送，但不能提供前同步码、SFD、IPG等透明传送。

以G.709比特率兼容信息透明方式传送有效载荷和前同步码。

10GELANMAC帧采用改进的GFP-F封装，利用OPU开销中的“映射和串联”比特（第15列第1、2、3字节和第16列所有字节）传送数据。

该方式可实现MAC帧满带宽传送以及前同步码和有序集（orderedset）的透传，但不支持IPG透传和时钟透明性。

ODU1-Xv方式传送：

采用10GELAN信号GFP-F封装映射后再虚级联到ODU1-Xv（X=14），可以实现10GELAN不同带宽的传送需求，适合于接入汇聚层10GELAN业务汇聚和调度需求。

G.sup43定义的非标准映射方式采用以比特透明方式将10Gbase-R信号映射为OPU1e格式。

该方式采用CBR2G5信号映射到OPU1的方案，通过提高帧频的方式表1线路误码率与以太网丢包率的关系误码率1E-41E-51E-61E-71E-81E-91E-1064（50%）8.36E-28.36E-38.35E-48.24E-58.08E-68.99E-78.97E-8128（90%）1.36E-11.36E-21.36E-31.36E-41.36E-51.36E-61.46E-7256（90%）2.42E-12.42E-22.41E-32.41E-42.39E-52.43E-62.54E-7512（90%）4.53E-14.53E-24.53E-34.52E-44.53E-54.57E-64.49E-71024（90%）8.62E-18.76E-28.75E-38.75E-48.78E-58.72E-68.75E-71280（90%）9.85E-11.09E-11.09E-21.08E-31.09E-41.11E-51.07E-61500（90%）9.92E-11.27E-11.27E-21.27E-31.27E-41.28E-51.28E-611视点聚焦Discussionof10GEInterfaceintheIPBackboneNetworkApplicationZhangChengliang,JingRuiquan（BeijingResearchInstituteofChinaTelecomCorporationLimited,Beijing100035,China）AbstractTheapplicationof10GEinterfaceintheIPbackbonenetworkwasdiscussedinthispaper.First,thecostandbandwidthefficiencyof10GEand10GPOSinterfacewereanalyzedandcompared.ThenOAMcapabilitiesandperformanceof10GELANvs.WANarecompared.Next,differentapproachesfortransportof10GELANsignalsinopticaltransportnetwork（OTN）wereanalyzed.Finally,theimpactof10GEinterfacestonetw