深度说明千兆以太网交换技术
【简介】感谢网友“polo28”参与投稿，下面就是小编给大家带来的深度说明千兆以太网交换技术（共6篇），希望能帮助到大家!
篇1：深度说明千兆以太网交换技术
千兆以太网技术正在逐步的进行提升，除了它原有的兼容性，宽带，廉价，对IP良好的支撑的特点等，还有一些可靠性和扩展性，还有许多大家关注最多的价格问题，都在有着质的飞跃，
目前形式下，广电的宽带城域网承载的都是基于IP的业务，承载IP的平台主要有ATM、千兆以太网、POS、DPT这四种技术。本文不做ATM和千兆以太网承载IP的比较，将会有另一文章专门 论述这一课题。 POS最初是用于广域网在SDH上承载IP的技术，也可以用于探光纤上在城域网使 用。DPT是 CISCO公司专有的城域网技术。
以太网：IEEE802.3定义了10Mbps的以太网标准，采用载波监听和冲突检测（CSMA／CD） 协议，以半双工方式运行。从80年代末开始以太网取得了巨大的成功。10BaseT是运行在3类或 更高类别的双绞线上的以太网。
10Base2／5是运行在同轴电缆上的以太网，10BaseFL是运行在 光纤上的以太网。由于冲突检测的协议要求一个512位的时间槽保证无错误的检测到冲突，所以 以太网的距离覆盖范围受到了限制，10BaseFL最大的覆盖距离为2km，10BaseT在一个网段内的 最大覆盖距离为100m。
快速以太网：IEEE802.3u定义了100Mbps的快速以太网标准，它可以用半双工的方式运行 CSMA／CD协议，也可以有全双工的方式。由于快速以太网对以太网的后向兼容性，在90年代的 中后期，快速以太网成为局域网中的主流技术。
100BaseTX是运行于5类双绞线上的快速以太网， 100BaseFX是运行于光纤上的快速以太网。对于以半双工方式运行的快速以太网，同样也有距离 覆盖范围的限制，并且由于快速以太网以100Mbps的速率运行。
时间槽长度同样是512位，所以 它的最大距离覆盖范围是以太网的1／10，为200m。但是对于全双工方式运行的快速以太网， 在理论上就不再有距离的限制，而实际受限于电或光信号的衰减。如实际中运行在单模光纤上 的100BasFX SMF的全双工快速以太网最大覆盖距离可达20km以上。
半双工以太网的效率问题一直是其弱点，在一个半双工以太网里的工作站（如计算机）数 增加到某一门限值后，尽管每个工作站是以 10Mbps速率发送数据，但由于冲突的增加，
每个工作站不得不等待很长时间后才有可能发送数据，因此每个工作站得到的平均可用带宽急剧 下降。在全双工的交换式以太网中，CSMA／CD协议中的CD冲突检测机制不再需要，每台工作站 可以得到独占的带宽。因此全双工交换式以太网的效率不再取决于网络内的工作站数，而是由 以太网帧的长度而决定。
在端口聚合中的多条千兆以太网键路可以实现负载分担，即使其中的一条链路的光纤出现 故障，逻辑链路仍会保持正常工作。端口聚会需要较多的光纤来构成，2个端口的端口聚合需 要4根光纤，3个端口的聚会需要6根光纤，4个端口的端口聚会需要8根光纤。
1.4.2千兆以太同1＋1备份 和很多ATM交换机里实现的ATM物理链路1+1备份相似，千兆以太网也可以实现1十1备份，即 在一个千兆路由交换机的接口模块上，对应于一个千兆以太网键路，实际用两个千兆以太网链 路来连接，一条千兆以太网链路作为主用键路，另一条则作为备用键路。
当主用链路的光纤出 现故障时，千兆路由交换机可以在1ms的时间内把数据切换到备用键路的光纤上传输。 在这种1＋1备份方式下，需要用四根光纤来完成1GbPS的传输带宽。每一个千兆以太网链路 需要1发1收两根光纤。
如果是用千兆以太网来承载IP业务，那么就可以应用IP路由协议的收敛特性来保证城域网 可靠性。使用IP路由，网络拓扑可以比较灵活，可以是星型、环型、网状网，或是它们的混合。
这里顺带指出一点：如果没有使用IP路由，由于生成树协议（SPanning Tree）的作用，千兆以 太网即使在物理键路上构成了环型或网状网，在交换机的实际的以太网数据交换也无法构成环状和网状网。
而在环型和网状网的拓扑结构中，即使某条链路或某个网络节点故障，由于迂回 路由的存在，整个网络不会瘫痪。城域网中最典型的 IP路由协议是 OSPF，运行OSPF协议的路由器利用Hello信息周期性传递路由器状态。
当发现邻近节点故障后，路由器会重新计算路由， 自动找到可迂回的路由，保证网络恢复正常工作。这一过程被称之为路由的收敛。一般OSPF协 议的收敛时间大于10秒。与千兆以太网1＋1备份方式相比，OSPF协议从故障中恢复的时间要长很多。
篇2：接入技术 千兆以太网应用技术详细说明
千兆位以太网并不是把我们所知的以太网简单叠加，尽管千兆位以太网应当很容易融入到现有的网络中，而且便于使用和管理，然而这种超负荷的以太网技术需要更加高性能的产品和符合标准，
一、千兆以太网网络的解决
千兆位以太网使用和10Mbps、100Mbps以太网相同的以太网帧，最小帧为64字节,而且也可以工作在半双工模式下，它也使用CSMA/CD介质访问控制机制，为了解决在半双工模式下提供足够大的网络直径，千兆位以太网系统需要增加时间的预算，802.3Z委员会为千兆以太网重新定义了MAC层,采用载波扩展和帧组发来延长短帧在信道上的停留时间以达到扩大距离的方法,将短扩大到达512字节。这样二个站点直接连到千兆以太网中继器上时才能提供200米的总网络直径。但补充扩展位增加了网络上的额外的开销。在实际应用中,采用全双工模式时,不使用CSMA/CD机制。用全双工千兆位以太网系统对任何大小的帧来说都比全双工以太网系统快10倍。
二、千兆以太网联网规范
技术标准：
1、1000BASE-SX就是针对工作于多模光纤上的短波长（850nm）激光收发器而制定的IEEE802.32标准,当使用62.5微米的多模光纤时,连接距离可达260米,当使用50微米的多模光纤时,连接距离可达550米;
2、1000BASE-LX就是针对工作于单模或多模光纤上的长波长(1300nm)激光收发器而制定的IEEE802.3z标准,当使用62.5微米的多模光纤时,连接距离可达440米,当使用50微米的多模光纤时,连接距离可达550米;在使用单模光纤时,连接距离可达3000米;
3、1000BASE-CX就是针对低成本、优质的屏蔽绞合线或同轴电缆的短途铜线缆而制定的IEEE802.3z标准,连接距离可达25米;
4、IEEE802.3ab制定1000BASE-T千兆位以太网物理层标准,它规定100米长的4对Category5非屏蔽绞合线缆的工作方式，
在升迁为千兆位以太网时要按照它的技术规范，不能简单的加入千兆网设备或替换原以太网设备，这是在组网时需注意的。
三、千兆以太网卡
用户在考虑将服务器和强有力的工作站的传输速率提高至1Gbps的时候，必须小心的挑选千兆位以太网NIC。在传输速率达到1Gbps时，其CPU就无法适应网络的吞吐量，除非NIC提供智能主机辅助功能，千兆位以太网上的路由器和现有的低容量交换机也同样如此。
理论上，一个工作站有多少吞吐量要取决于其总线和内存结构，以及其CPU速度，其总线为32位的计算机只能产生1Gbps的通信量，64位的PCI总线具有更高的吞吐量（2Gbps）。
千兆位以太网需要第三代适配器，其主要特色是包括一个执行智能的和主机特有的卸载功能的机械精简指令集计算处理器，进入的数据直接从网上传到主机存储器单元，应用立刻对其进行调整以便访问，这样就消除了包复制过程中的多重中断。
高性能的千兆以太网适配器将对网络的活动给予评判以及构造千兆以太网的解决方案。
四、千兆以太网交换机
随着千兆位的通信流经过局域网主干，交换传输着数据、图形、声音和图象构成的混合信息，主干交换机得发挥高端作用，通信管理、拥挤控制和服务质量（QoS）等问题直到最近才在ATM下得以解决。这些问题又成为千兆网的关心之事。
因此，除了增加带宽以外，千兆位以太网交换机的作用本质上与10Mbps以太网交换机和100Mbps以太网交换机不同。这是这一类产品主要不同之处。
篇3：深度讲解交换技术发展史
早在1993年，局域网交换设备新型出炉，到了1994年，咱们国内内部掀起了交换网络技术的热潮，使一些研究交换技术的专家与学者，纷纷的投入到交换技术这么一个热门又新兴的工作中
交换技术与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。
交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。
这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
二、三种交换技术
1．端口交换
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的，
以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
模块交换：将整个模块进行网段迁移。 端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。 端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。
这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
2．帧交换
帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。 存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。 前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。
有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。
3．信元交换
ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。
ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
篇4：浅谈千兆交换路由器的虚拟路由集群技术
一、引言:
当前，IP已经成为大部分骨干网络产品的路由协议，在部分网络环境，用户对网络的要求是很高的，任何停工和储运损耗都会对用户造成严重影响。例如：
1．Internet服务提供商提供Web主机设备，为了使得用户的Web服务器对公众总是有效的，必须保证用户99.9999%的正常运行时间。
2．过程控制应用必须能够适时访问它的控制的系统，否则可能会发生结果损失严重的控制；
3．有时，运行在IP主机上的应用会超时，如果业务运行对网络应用要求较高，这种超时会带来很坏影响。
越来越多的IP主机使用DHCP指定它们的IP地址。然而，许多IP主机使用手工配置作为发现网关路由地址的唯一手段。一些主机使用网关侦探办法获得，但一般不推广使用这一方法（RFC1122），动态Ping网关也是禁止使用的。ICMP路由发现协议允许路由器通过IP主机被发现，但尚未广泛使用。
这就意味着大部分主机无法快速知道路由器和与之相联的局域网连接是否已经失败，而且IP主机检测连路失败与替代路由器进行交换需要很长时间。
因此，对任何设备来说，提高网络的有效性至关重要。利用虚拟路由集群技术，可以有效解决一些问题。本文通过举例介绍CABLETRON公司的SSR千兆交换路由集群技术，来作一些探讨。
二、如何去做？
采用虚拟路由集群技术能够将位于同一局域网的CABLETRON多个SSR路由器定义为互相之间作路由备份的集群，集群中的SSR路由器采用IETF虚拟冗余路由协议实现路由交换机间以及各路由器所在局域网间的镜像，如果一个路由器或它所连接的局域网连接失败，其它的路由器会自动代替失败的路由器绕过故障点重新路由，路由的恢复时间在数秒之内，因此这是运行在IP主机上的透明应用。
(图一)
1、VRRP的概念
如图一所示，VRRP可以在工作站的缺省网关失效时提供一个备份路由器，VRRP可以创建一个具有虚拟MAC地址和虚拟IP地址的虚拟路由器。
诚然，我们可以在Windows98中添加多个缺省网关，但该特征只能在主机启动时使用。换句话说，主机启动时对网关列表中的第一个缺省网关使用ARP进行地址解析，如果解析失败，将对列表中的其它网关继续进行地址解析。
当主机找到缺省网关的MAC地址后，该网关突然瘫痪会整么样呢？只能从新启动主机，让它继续寻找下一个缺省网关。
使用VRRP便可以解决这个问题，因为它是动态变化的，如果主路由器瘫痪，则备份路由器随之便自动替代主路由器。主机根本觉察不到其中的丝毫差异。
虚拟路由集群技术被作为一个模块集成到SSR的软件中以保证网络应用的实用性，且提高了应用要求较高的网络的可靠性和适应性。
CABLETRON的虚拟路由集群技术遵循IETF（Internet工程任务组）制定的VRRP（虚拟冗余路由协议）标准协议。
(图二)
在图二中IP主机H1、H2等连接到具有多个路由器（R1、R2等）的局域网上R1和R2提供到目的地D1的连接。正常情况下主机H1、H2等只配置单一路由器R1或R2的路由IP地址。问题是当任何一个路由器失败，则有一个或多个主机H1、H2等与目的地D1推动连接。对一般的路由协议如RIP、OSPF等来说，主机H1、H2等发现路由失败需要很长时间（大约40-90秒）甚至导致TCP连接中断。当在虚拟路由集群技术中使用VRRP协议时，使得网络中的路由失败恢复仅需几秒钟，它极大提高了网络的有效性，为网络应用要求挑剔的骨干提供路由冗余，
2、虚拟路由集群技术是如何工作的？
虚拟路由集群里的每个路由器被指定一个相应IP地址对应的虚拟MAC地址。然后将每个SSR配置为与所有其它路由器的MAC地址和IP地址的路由。IP主机被配置成使用任何或所有路由器作为自己的路由器。
SSR在集群里使用VRRP信息去选择主路由，其它SSR成为热备份路由器。集群里的每一个路由器提供一个虚拟的MAC地址（而不是它实际的MAC地址）作为对主机应答的ARP（地址解析协议）原地址，且每个路由器也发送由ICMP（网间控制报文协议）重定向优化了的IP主机作业。如果集群中的任何路由器或它们的局域网连接失败，则主路由器接管其相应作业，并通过取代它的虚拟MAC地址和IP地址实现ARP应答。如果主路由器失败，剩下的路由器会选择一个新的主路由器，它取代了失败的主路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址。
3、ICMP路由发现和ICMP重定向
ICMP路由发现允许IP主机使用ICMP信息和程序区分路由器。使用ICMP，SSR周期性的广播ICMP路由广播信息并对来自IP主机的ICMP路由请求作出响应。
ICMP重定向是使路由器通知IP主机到达特定目的地的最好路由的机制，ICMP重定向遵循RFC1122标准。
虚拟路由集群使用标准的ICMP重定向机制去控制路由器通过在链路失败点周围作路由，使IP包发向目的地。信息包在重定向之前仍被SSR所转发，保证不会由于路由改变而导致数据丢失。
(图三)
图三帮助说明虚拟路由集群是如何工作的。在这个图表中路由器A和路由器B都是同一虚拟路由集群的组成单元，并各自在其自己的集群内设置成主路由器，而在其它集群设置成备份路由器。路由器A配置成自己的IP地址和虚拟MAC地址（图三中正体字部分），同时配置成认知路由器B的IP地址和虚拟MAC地址（图三斜体字部分）。同样，路由器B配置成自己的IP地址和虚拟MAC地址（图三中正体字部分），同时配置成认知路由器A的IP地址和虚拟MAC地址（图三中斜体字部分）。
在这个案例里，SSR A被选为主路由器，相应地SSR B被设选为备份路由器。两个路由器都能够对主机1、2、3通过其虚拟MAC地址发来的ARP请求，两个主机也都能对IP主机1、2、3的流量作路由。
三、这样做的结果：
1．如果一个SSR路由器失败会发生什么？
假设SSR B由于其所连接的局域网断路或起串口模块电路坏掉，如图3所示，SSR A迅速发现SSR B失败，并且快速取得SSR B的IP地址和虚拟MAC地址，SSR A现在开始主动对发到失败路由器SSR B的ARP请求作出响应，取得失败路由器的虚拟MAC地址作为原地址，并主动接收发往失败路由器虚拟MAC地址的IP数据，并转发到相应的目的地。
(图四)
2．当SSR路由器恢复后会发生什么？
如果SSR B恢复了，它会通知它自己和SSR，让其停止模仿它的工作，从此SSR B会用它自己的MAC地址响应ARP请求，两个路由器同时对信息包进行路由。SSR B恢复响应和主路由器停止使用它的虚拟地址之间间隔只是一短暂的间隔。在这短暂的时间内，数据包有可能被丢失或复制，通常情况下，TCP传输协议能够保证端对端的数据恢复。
四、结束语
通常，在一个系统中使用RIP和OSPF去检测一个故障，需要数分钟（甚至可能检测不到）。但在SSR中配置好路由后使用VRRP配置一定数量的虚拟路由集群可在5秒钟内检测和确认一个故障，并且可迅速以新的路由取代。这种识别和在故障周围重路由的能力大大改善了骨干网络应用的故障复原能力。在CISCO的路由交换机上，可用热路由备份（HRVP）方法实现，在其它产品上大多有实现的办法。
篇5：用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术
用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术
摘要：通过SDH网络传输以太网数据（Ethernet over SDH）是一种新涌现的宽带数据传输技术。由于以太网和SDH净荷的速率不匹配，因此当采用现有技术将以太网帧向SDH帧映射时，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。采用SDH虚级联技术可为千兆以太网数据传输开辟大小合适的SDH通道，不但可以提高SDH网络带宽利用率而且可以动态地分配带宽资源。关键词：同步数字体制（SDH） 虚级联 以太网
随着1000MHz以太网技术的逐步成熟以及10GHz以太网标准的即将问世，以太网技术正由局域网技术扩展为城域网（MAN）和广域网（WAN）技术。但以太网的性能监视和故障定位能力较弱，为了弥补这些缺陷，充分利用现有的网络设施，目前网络提供商正试图利用现有的SDH光网络来传送以太网数据（EOS）。但是，由于以太网和SDH的标准速率并不完全匹配，当将以太网帧向SDH帧映射的时候，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。例如，传输一个千兆以太网数据往往需要一个完整的2.5Gbps的SDH传输通道，(本网网收集整理)这无疑会造成巨大的带宽浪费，理论上，可使用SDH级联技术构造大小合适的SDH传输通道，来传输以太网数据，但不幸的是很多现有的SDH网络并不支持级联处理，而要更新这些网络设施代价太大。因此这种级联传输方法目前并不现实。
本文采用多个虚级联的SDH虚容器（VC-3）为千兆以太网数据流开辟大小合适的SDH传输通道，配合使用链路容量调整配置（LCAS）技术，不仅可以提高传输带宽的利用率，而且可以动态地分配带宽资源。
1 SDH虚级联的基本原理
虚级联是指用来组成SDH通道的多个虚容器（VC-n）之间并没有实质的级联关系，它们在网络中被分别处理独立传送，只是它们所传的数据具有级联关系。这种数据的级联关系在数据进入容器之前即作好标记，待各个VC-n的数据到达目的终端后，再按照原定的级联关系进行重新组合。SDH级联传送需要每个上SDH网元都有级联处理功能，而虚级联传送只需要终端设备具有相应的功能即可，因此易于实现。
如图1所示，使用虚级联技术可以将一个完整的客户带宽分割开，映射到多个独立的VC-n中进行传输，然后由目的终端将这些VC-n重新组合成完整的客户带宽。
包含X个VX-3的虚级联通道可以用VC-3-Xv来表示。如图2所示，VC-3-Xv提供一个由X个C-3容器构成的净荷域，X个C-3被映射在组成VC-3-Xv的X个VC-3里。每个VC-3都有各自的通道开销（POH），其中POH中的HR字节用来做虚级联处理的序列指示（SQ）和复帧指示（MFI），以下将详细说明。
VC-3加上段开销（SOH）即可构成完整的STS-1信道，因此X个虚级联的STS-1可表示为STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一个STS-1信道的数据可能在网络中独立传输，各个STS-1信道的数据经过传输后会存在不同的传输延迟。因此，当STS-1-Xv中各个STS-1信道的数据到达目的终端时，必然先对它们之间的时延差进行补偿，经过重新同步定位后，重构一个与送时相同的净荷域。净荷重构的信息由H4字节携带，H4的编码结构如表1所示。
表1 H4字节编码
Bits 7-4Bits3-0 (MFI[3-0])MFIMFI[11-8]0000nMFI[7-4]0001n+1保留（0000）0010n+2保留（0000）0011n+3保留（0000）…………保留（0000）1101n+13SQ[7-4]1110n+14SQ[3-0]1111n+15MFI用来指示各个虚级联的STS-1数据帧之间的相位关系（时延差）。在H4字节，MFI由两级编码构成，对应地有两级MFI。第一级MFI由H4的低4位（0～3位）构成，随着每一个基本帧的到来，每一级MFI由0增加到15；第二级MFI有8比特，这8比特分别由第一级MFI的第0帧和第1帧的高4位（4～7位）构成。这样，一个复帧共由4096个基本帧构成，复帧周期为512ms，因此可以表示256ms内的相位差。
SQ用来指示各个虚级联的STS-1信道在STS-1-Xv中排列顺序。每个STS-1都有一个固定的SQ，STS-1-Xv中每一个传送的STS-1信道的SQ为0，以此类推，第X个传送的STS-1信道的SQ为（X-1）。SQ有8比特，这8个比特由第14和第15帧中H4 的高4位（4～7位）构成，8比特一共可以表示256个STS-1信道。
2 SDH虚级联的技术实现
本节依据虚级联的基本原理，实现千兆以及网数据在2.5Gbps速率的SDH网络中的虚级联传输。虚级联处理包括发送端虚级联处理（TVCP）和接收端虚级联处理（RVCP）两部分。
2.1 发送端虚级联处理
TVCP实现以太网数据在SDH物理通道中的是映射以及虚级联复帧指示和序列指示的处理。
图3中通用封帧处理器（GFP）负责以太网数据的封装和定界。以太网数据经过GFP处理后，可被称为以太网逻辑数据。虚线框部分为发端虚级联处理模块（TVCM）。TVCM的核心是一个复制机，它将以太网逻辑数据从输入缓存器移入输出缓存器，在这个过程中将以太网逻辑数据映射到SDH通道中对应的STS-1信道。映射的控制基于虚级联配置器中的可编程信息，这些信号包括为以太网逻辑数据分配的SDH带宽（STS-1信道数目）以及双太网逻辑数据在SDH数据帧中的时隙位置（STS-1信道号）。SDH通道开销处理器主要完成各个虚级联STS-1信道数据帧中MFI值和SQ值计算，以及H4字节的编码和插入，其方法已经在虚级联基本原理中说明。
2.5Gbps速率的SDH传输通道共有48个STS-1信道，由于C-3的容量为44.73Mbit，因此一个千兆以太网的数据至多占用22个STS-1信道，剩余信道可以用来传输其它业务，因此虚级联技术提高了传输带宽的利用率。另外，由于只需利用LCAS协议改变虚级联配置器中的可编程信息，就可以动态地调整数据的传输带宽因此虚级联技术提高了网络带宽配置的灵活性。
2.2 接收端虚级处理（RVCP）
RVCP主要实现SDH通道中各个虚级联STS-1信道的级联重组以及以太网数据的解映射。
收端虚级联处理模块（RVCM）如图4所示，主要包括SQ和MFI提取器、同步统计存储器、步逻辑、同步缓存器以及解映射器。
RVCM从信总线上接收SDH数据帧，并由SQ和MFI提取器直接从SDH通道开销中捕捉H4字节。根据H4字节中的SQ值判断各个虚级联STS-1信道的排列顺序，同时，根据MFI值并利用同步缓存器对各个STS-1信道的数据进行重新同步定位，以补偿它们之间的时延差。数据重定位后，解映射器将数据从SDH电信总线数据格式转换为以太网逻辑通道的数据格式。
同步缓存器负责对各个虚级联STS-1信道的数据进行同步处理，以实现各个信道数据帧的`对齐。如图5所示，根据各个虚级联STS-1信道中数据帧的SQ值，将数据写入同步缓存器中对应的区域。各个STS-1信道数据的写入地址由该信道数据帧MFI值确定，数据根据MFI值被跳跃地写入对应的缓存器地址，然后再按某共同的读指顺序读出。这样，通过同步缓存器对数据的重新同步定位，可补偿各个STS-1之间的传输时延差。
在重定位过程中，同步逻辑要为同步缓存器中各个STS-1信道的数据确定一个共同的读地址，这个过程可称作同步过程。整个同步过程分为同步捕捉（SYN-ACQ）和同步（SYN）两个状态。
电路初始化后，同步过程进入SYN-ACQ态，MFI和SQ提取器提取每一个输入STS-1数据帧的MFI值，并将其存入同步统计存储器。同步逻辑硬件连续地扫描同步统计存储器中各个虚级联STS-1信道数据帧的MFI值。当具有某个确定MFI值的各个STS-1信道数据帧的帧头都到来时，同步逻辑将该MFI值所对应的同步缓存器地址确定为各个STS-1信道数据的共同读数据，此时同步过程进入SYN态，同步缓存器中的数据以这个共同的读地址为起始地址顺序读出。如果MFI值不发生跳跃，则同步逻辑的读地址将顺序递增，并在最大MFI处翻转。一旦MFI值发生跳跃，也就是说某个STS-1信道中前后数据帧的H4字节包含不连续的MFI值时，则同步过程重新进入SYN-ACQ状态，开始一个新的同步捕捉过程。
解映射器和TVCM中复制机的功能类似，当同步缓存器对各个虚级联的STS-1信道进行重定位后，解映射器将按照虚级联配置信息的要求，通过输入级存到输出缓存中数据的重新排序，完成SDH电信总线数据格式到以太网数据格式的转换。此时，所得到的以太网逻辑数据完全一致，从而实现了千兆以太网数数据在SDH网络中的高效传输。
篇6：用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术
用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术
摘要：通过SDH网络传输以太网数据（Ethernet over SDH）是一种新涌现的宽带数据传输技术。由于以太网和SDH净荷的速率不匹配，因此当采用现有技术将以太网帧向SDH帧映射时，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。采用SDH虚级联技术可为千兆以太网数据传输开辟大小合适的SDH通道，不但可以提高SDH网络带宽利用率而且可以动态地分配带宽资源。关键词：同步数字体制（SDH） 虚级联 以太网
随着1000MHz以太网技术的逐步成熟以及10GHz以太网标准的即将问世，以太网技术正由局域网技术扩展为城域网（MAN）和广域网（WAN）技术。但以太网的性能监视和故障定位能力较弱，为了弥补这些缺陷，充分利用现有的网络设施，目前网络提供商正试图利用现有的SDH光网络来传送以太网数据（EOS）。但是，由于以太网和SDH的标准速率并不完全匹配，当将以太网帧向SDH帧映射的时候，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。例如，传输一个千兆以太网数据往往需要一个完整的2.5Gbps的SDH传输通道，这无疑会造成巨大的带宽浪费，理论上，可使用SDH级联技术构造大小合适的SDH传输通道，来传输以太网数据，但不幸的是很多现有的SDH网络并不支持级联处理，而要更新这些网络设施代价太大。因此这种级联传输方法目前并不现实。
本文采用多个虚级联的SDH虚容器（VC-3）为千兆以太网数据流开辟大小合适的SDH传输通道，配合使用链路容量调整配置（LCAS）技术，不仅可以提高传输带宽的利用率，而且可以动态地分配带宽资源。
1 SDH虚级联的基本原理
虚级联是指用来组成SDH通道的多个虚容器（VC-n）之间并没有实质的`级联关系，它们在网络中被分别处理独立传送，只是它们所传的数据具有级联关系。这种数据的级联关系在数据进入容器之前即作好标记，待各个VC-n的数据到达目的终端后，再按照原定的级联关系进行重新组合。SDH级联传送需要每个上SDH网元都有级联处理功能，而虚级联传送只需要终端设备具有相应的功能即可，因此易于实现。
如图1所示，使用虚级联技术可以将一个完整的客户带宽分割开，映射到多个独立的VC-n中进行传输，然后由目的终端将这些VC-n重新组合成完整的客户带宽。
包含X个VX-3的虚级联通道可以用VC-3-Xv来表示。如图2所示，VC-3-Xv提供一个由X个C-3容器构成的净荷域，X个C-3被映射在组成VC-3-Xv的X个VC-3里。每个VC-3都有各自的通道开销（POH），其中POH中的HR字节用来做虚级联处理的序列指示（SQ）和复帧指示（MFI），以下将详细说明。
VC-3加上段开销（SOH）即可构成完整的STS-1信道，因此X个虚级联的STS-1可表示为STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一个STS-1信道的数据可能在网络中独立传输，各个STS-1信道的数据经过传输后会存在不同的传输延迟。因此，当STS-1-Xv中各个STS-1信道的数据到达目的终端时，必然先对它们之间的时延差进行补偿，经过重新同步定位后，重构一个与送时相同的净荷域。净荷重构的信息由H4字节携带，H4的编码结构如表1所示。
表1 H4字节编码
Bits 7-4Bits3-0 (MFI[3-0])[1] [2] [3]
