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简述广域网通信中的POS技术。

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-06-26

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  推荐于2017-11-28展开全部由Cisco公司开发的Packet Over SDH(POS)技术将IP层直接放在SDH层之上,并且在提供服务质量保证的同时,避免了管理SDH之上的ATM及ATM之上的IP所需的间接费用。

  IP交换速度的提高,不仅产生经济性,而且使基于IP的语音和视频的产品得到发展。Packet over SONET/SDH技术广泛采用的一个重要原因是其能适应企业、网络需求和应用的实际情况所发生的变化。

  改进后的SONET/SDH传输、数字跨接和路由集成等还带来了网络第2、3层的变化。原来采用的SONET/SDH技术,由于线路专有、分配固定,致使SONET/SDH技术得不到充分利用;而采用POS技术后,使线路共享,技术优势能够得以充分利用。

  SONET/SDH平台正在融入数字交叉连接中。在数据方面,低速下行已成为历史,带宽需求促使主要联网厂商移植到速率为STM-1/4/16的SDH。Cisco7500和GSR12000的Gbps交换路由器系列还支持自动保护交换(APS)等SDH特性,并能转换和提供各种SDH附加字节功能。通过合适的光通信系统,替代功能单一的SDH的设备。

  网络的边缘也发生了变化,产品及技术的优化致使IP的核心交换机、路由器和骨干网变得日益重要。尽管早先希望ATM会最终向台式机提供服务,但是网络的边缘却受到Ethernet的支配,Ethernet证明了自己是最能扩展、最节约和最易管理的LAN协议,数据速率从10Mbps到1Gbps,端口成本低到4美元,并拥有大多数网络管理员都熟悉的各种各样的网络管理工具和技术。

  POS全称为Packet Over SONET/SDH,又称IP Over SONET/SDH。顾名思义,POS即通过SDH提供的高速传输通道直接传送IP分组。POS定位于电信运营级(carrier scale)的数据骨干网,其网络主要由大容量的高端路由器经由高速光纤传输通道连接而成。

  POS实际上并不是一种全新的模型,而是对传统IP网络概念的顺延,它完全兼容传统的IP协议体系,只是在物理通道上借助SDH提供点到点物理连接,从而使速率提高到Gbit/s。POS模型主要涉及两个基本问题:数据的封装和高速路由器。

  SONET/SDH是物理层的协议,负责在信道上透明传送比特流;IP是网络层的协议,负责数据包由源于宿的寻址和路由。根据OSI七层模型,二者之间还需要一个链路层协议,来进行帧级的定位和纠错。由于SONE/SDH是点对点的传输通道组成的,所以采用PPP作为链路层的协议。

  PPP协议是针对点到点链路通信而设计的,主要被用于短距离趾接、租用线、拔号Modem中,作为其链路层的协议。根据RFC1661,PPP协议包括三部分:对多种协议数据的封装方法;用于建立、配置、检测链路的链接扩展协议(LCP);用于建立、配置不同网络层协议的网络扩展协议(NCP)。对于POS而言,主要涉及的是PPP协议中有关数据封装的部分。

  PPP协议的封装方案效率高,适于在SONET/SDH通道上使用。POS的数据封装过程很简单,分为两步:将IP包封装入PPP帧中;将PPP帧放入SDH的虚容器。

  RFC1661仅定义了一种一般的格式封装多协议数据,具体的定帧方案是由其它协议完成。

  RFC1662提供了面向比特、面向字节的同步链路,以及在8比特组异步链路中定帧、纠错的能力。PPP协议通常采用HDLC帧格式封装。

  协议(protocol)标志,由一或两个字节组成,用来指示信息域内所承载的数据的协议类型。

  信息(information)域,可以为0个或多个字节,用来承载上层数据。

  信息域和填充域合计不能超过最大接收单元(MRU)的字节数,缺省为1500字节,可以通过协商改变。

  PPP-HDLC帧结构;帧头标志+地址域+控制域+一般封装+帧校验序列+帧头标志

  地址(address)域:比特序列11111111,标识所用主机的广播地址。

  控制(control)域:比特序列00000011,表示P/F位置0的非标号信息帧。

  帧校验序列(FCS):32比特或16比特(缺省)的校验值,不包括帧头序列和FCS自身。

  PPP视SDH为面向字节的全双工链路,把PPP帧的字节流映射入SDH的虚容器(SPE)中,确保字节边界对齐就可以。PPP帧在SPE中逐行排放,由于PPP帧是变长的,允许其跨越SPE的边界。

  POS模型的数据封装很简单,对IP协议而言只是提高了物理传输速率而已。POS模型的的主要困难在于,当链路的速率提高到Gbit/s量级以后,传统的路由器不能胜任高速数据转发,所以能否实现可行的千兆级路由器成为POS模型的成功的关键。

  传统的路由器通常是基于总线和集中处理器结构,其处理能力一般是几十万个包/秒,最大的吞吐能力约1个Gbit/s左右,而SDH的接口速率通常为STM-4(622Mbit/s)、STM-16(2.5Gbit/s),传统的路由器显然不能适应于POS。

  随着Internet骨干网上业务量的激增,对核心路由器的处理能力、容量提出了更高的要求,随之也产生了许多千兆级路由器的设计,如Cisco的7500、12000系列路由器、Ascend的GRF系列、Lucent的Packet Star6400系列。

  这些千兆级路由器抛弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构,代之以高性能的专用或通用的交换矩阵,有些甚至直接采用了ATM交换矩阵;同时将原来集中在中央处理器的智能尽量分散至各个接口处理模块,希望通过高速缓存和其它的路由预处理手段来加速数据包的转发,如Cisco的VIP结构。经过一系列结构上的改进,路由器的吞吐量有了很大的提高。

  总之,实用化的千兆路由器的出现是理所当然的。因为从整体上讲,路由器的硬件化和交换机的智能化,使路由器和交换机在结构、设计手段、采用的硬件ASIC技术等等方面都逐步接近。

  虽然传统的路由器可能由于最大匹配的问题而遇到障碍,但随着MPLS标准的出现和完善,二者将在功能上趋于融合,在性能上趋于一致。

  POS最主要的优点就是:高效的利用带宽资源,这对于广域骨干网是极为重要的。对于宽带广域网来说,POS能够提供比基于ATM的网络高出25%~30%的带宽。

  POS方案需要把IP包封装入PPP-HDLC帧中,然后将PPP帧直接映射入SDH的净荷区;而基于ATM的方案,需要首先将IP包进行RFC1483的封装,最终成为53字节的信元,这时才能够映射入SDH净荷中(当然ATM论坛也提出裸信元的传送方式,但对于长途传输通常还是经过SDH网)。

  前者相当于每48字节净荷就有5字节开销,而后者仅相当于1500字节(PPP帧的缺省信息域长度)净荷才有7字节开销(PPP帧的开销)。以SDH中STM-4(OC-12)为例,其传输速率是155.520Mbit/s,除去通道开销、段开销、线路开销后的可用信息速率是149.760Mbit/s。经过ATM再映入SDH,用户可用速率为135.6Mbit/s;而直接PPP帧映入SDH,用户可用速率为149.064Mbit/s。前者的效率仅为90.54%,而后者为99.54%。

  对于STM-64(2.5Gbit/s)的速率,基于ATM的方案将浪费约235M的带宽,相当于5个T3信道。以上还没有考虑ATM同IP、SDH相重复的OAM开销,以及IP/ATM模型引入的额外的协议开销所占用的带宽。所以从效率的角度讲,POS方案无疑比基于ATM方案的带宽利用率要高的多。

  目前全球Internet巨大的规模本身就证明了基于IP协议的路由器网络是具有极好扩展性的网络:路由器间动态的交换路由信息,使数据能够避开故障的链路;采用CIDR、VLSN技术使目的地址到达信息可以被概括后扩散;分级管理的体系和自治域,使系统间既相独立又相联系。POS方案实际上仍是通过路由器组建网络,只不过路由器升级到千兆级,路由器间的连接也由专线升级到SDH的速率等级,因此继承了扩展性良好的优点。

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