PCI传输
通信双方由两个差分信号对构成双工信道,一对用于发送,一对用于接收。4条物理线路构成PCI Express 1X。PCI Express 标准中定义了1X、2X、4X和16X。PCI Express 16X拥有最多的物理线路(16×4=64)。 即便采用最低配置的1X体系,因为可以在两个方向上同时以2.5GHz的频率传送数据,带宽达到5Gbps,也已经超过了传统PCI总线 1.056Gbps(32bit×33MHz)的带宽。况且,PCI总线是通过桥路实现的共享总线方式,而PCI Express采用所谓的“端对端连接”(如图10),每个设备可以独享总线带宽,因此可以获得比PCI更高的性能。
XAUI(10G以太网连接单元接口(Ethernet Attachment Unit Interface))
单端信号是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端,差分是将单端信号进行差分变换,输出两个信号,一个和原信号同相,一个和原信号反相。 差分信号有较强的抗共模干扰能力(原因在于:差分信号是一对大小相等而极性相反的对称信号,差分信号用于传输有用的信号。共模信号是作用于差分信号线上的一对大小相等极性也相同的信号,共模信号往往来自于外部干扰。差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的。差分放大器只对两路输入信号之间的差值起放大作用,而对两路输入信号共同对地的电位不起作用。),适合较长距离传输,单端信号则没有这个功能。信号传输到接收端后,可以再将差分信号转变为单端信号。
XAUI被设计成为一个接口扩展器,扩展的接口是XGMII。
XAUI/XLAUI是四通道串行总线,采用的 差分信号,CML逻辑传输,并且进行了扰码,大大增强了信号的抗扰性能,使得信号的有效传输距离增加到50cm。
XAUI/XLAUI总线的的物理结构如下图所示。
XAUI/XLAUI在物理结构上是一样的,收发通道独立,各四对差分信号线。
对于XAUI总线,每对差分线上的数据速率为3.125Gbps,总数据带宽为12.5Gbps,有效带宽为12.5Gbps*0.8=10Gbps (因为XAUI总线数据在传输前进行了8B/10B变换,编码效率为80%)。
对于XLAUI总线,每对差分线上的数据速率为10.3125Gbps,总数据带宽为41.25Gbps,有效带宽为41.25Gbps*(64/66)=40Gbps(因为XLAUI总线数据在传输前进行了64B/66B变换,编码效率为96.97%)。
XAUI还包括其他一些 优势:由于采用自发时钟,所以产生的电磁干扰(EMI)极小;具有强大的多位总线变形补偿能力;可实现更远距离的芯片对芯片的传输;具备较强的错误检测和故障隔离功能;功耗低,能够将XAUI输入/输出集成到CMOS中等。
Interlaken
基础知识:
Interlaken有两个基本结构,一个是传输格式,一个是MetaFrame。Interlaken的传输格式和SPI4.2类似,所有数据都是分片为burst,每个burst data的前后都为control word,control word中包含了此data的信息,比如SOP,EOP,err detection等等。
MetaFrame为支持采用Serdes传输数据而定义,每个MetaFrame除了pay load外有4个control word,包括SYNC, SCRAMBLER, SKIP和DIAG。
对于传输格式,该协议规定的编码格式为64/67B,指的是每次传输的数据时64位,加上3bit的控制信息,也就是说每个数据的开头66是inversion bit,【65,64】是01指的是controlword,否则10指的是data_word。下图是包含M个lane的Interlaken的数据发送方式。

为支持channel,Interlaken的数据时以burst的形式发送的,在每个burst开始通过control word指明此burst为哪个channel,并且携带了与此channel的相关信息。每个burst的大小是可通过BurstMax和BurstShort进行配置,BurstMax指明了一个Burst的最大大小,BurstShort指明了一个Burst的最小大小;数据不够一个Burst的时候将在Burst末尾添加Idle word,burst开始的control word中包含了此burst中有个data word的信息。下图说明了BurstMax为64B,BurstShort为32B的情况,从中可以看出第二个burst中padding了3个idle word。

Interlaken是通过control word来控制SOP,EOP,channel的信息,Control Word的格式如下:
Inversion bit:此word的数据是否为反位
Framing:此为control word或data word
Control:Idle/Burst 或者 MetaFraming Layer Control Word
Type:Idle/Burst
EOP: 有几个Bytes为Data
Reset Calander:用于带内flow control时,reset channel calander
in-band flw ctrl:16个calendar entry的flow信息
CRC24:前一个data burst的CRC
对于MetaFrame模式
MetaFrame用于lane的SYNC, Scrambler setting, skip和Diag。一个MetaFrame的结构如下:(主要功能是实现时钟的同步)
可以看出,一个MetaFrame以Sy,Ss,Sk三个Framing word开始,中间为payload,以一个Di Framing word结束。MetaFrame的大小是可以配置的。其中各个Framing word的类型在control word格式中Block Type中指出。其中SYNC的格式是固定的,Scrambler中携带了当前lane的scrambler state,Skip主用于Interlaken中继器,以解决不同clock domain时钟不一致的问题。
OAM(Operation Administration and Maintenance操作管理与维护)
1.OAM产生的背景以及要解决的问题;
最初设计是为了局域网,虽然局域网本身已经很可靠和稳定,但是但建立初期没有设定管理和维护机制,这个缺点严重阻碍了网络规模的扩大。OAM技术就是为了解决这个问题产生的,有效的提升以太网的管理维护能力,保障规模网络的稳定运行。
OAM的实现是分两级,分别是链路级和网络级,
链路级用于最后一公里的以太网物理链路:PE设备—CE设备—用户设备
主要功能是监测用户网络与运营商之间的链路状态,(EFM OAM协议)提供两台直联链路的性能监测、故障监测、告警以及环路测试等。
网络级用于网络的接入汇聚层,即CE设备接入层,监测网络连通性定位连通性故障(CFD协议)
EFM OAM报文格式详解
Dest addr:目的MAC
Source addr:源MAC
Type:协议类型0x8809
Subtype:协议子类型0x03
Flag:EFM OAM 实体激活标志
Code:OAMPDU消息类型标志,0x00(心跳报文,用于在本端和远端OAM实体间交互各种状态信息)、0x01(事件通知报文,用于对连接本端与远端OAM实体链路上所发生故障进行告警)、0x04(环回控制报文,用于检测链路质量和定位链路故障,可以开关远端环回功能);
Data/Pad:报文数据部分
CRC:报文校验信息
工作模式(主动、被动)OAM实体可以主动发起连接,或者被动等待对端的连接请求。
链路事件(一般(链路性能监控)、紧急(远端故障监测))
EFM OAM的连接建立:本端OAM实体发现远端OAM实体,并与之建立稳定对话的过程,这个过程也称为Discovery阶段。
链路性能监控:当一端OAM实体监控到一般链路事件时,将向对端实体发送Event Notification OAMPDU进行通报,同时将监控信息计入日志,并上报给网管系统;对端收到该信息后,也将其记入日志,并上报给网管系统。这样两端管理员都能够通过日志动态的掌握网络的运行情况。
远端故障监测:当设备上发生紧急链路事件而导致流量中断时,故障端OAM实体通过OAM Information OAMPDU中的Flag域将故障信息通知给对端OAM实体,同时将故障信息记入日志并上报给网管系统;对端收到该信息后,也会上报给网管系统。这样两端管理员都能够通过日志动态的掌握网络的运行情况,对相应的错误及时处理。
远端环回:主动模式下的OAM实体向对端发送除OAMPDU以外的所有其他报文时,对端收到该报文后直接将其环回本端。它可用于定位链路故障和监测链路质量;网络管理员通过观察非OAMPDU报文的返回情况,可以对链路性能(丢包率、时延、抖动等)做出评价。
中断判断:当建立连接之后,两端的OAM实体会周期性的发送心跳报文来监测连接是否正常。如果一端OAM实体在连接超时时间内未收到对端的OAM实体发送的心跳报文,则认为连接发生中断
CFD报文格式详解
基本的概念:
维护域:指明连通错误检测覆盖的网络,边界由配置在端口的一系列维护端点定义
维护级:在维护域内根据需要可以配置多个维护集,每个维护集是维护域内一些维护点的集合。维护集以“维护域名+维护集名”来标示。
维护点:配置在端口上,属于某个维护集,可以分为维护端点和维护中间点。
格式:
MD level:维护域的级别,取值范围0~7,取值越大级别越高;
Version:协议版本号;
OpCode:消息类型编码;
Flags:Flag域,在不同类型的CFD PDU报文中表示不同的含义;
Varies with value of OpCode:包括三部分内容,即Sequence number(序列号,初始值为一个随机值,维护端点每发送一个CCM PDU,该字段取值加1)、Lookback Transaction ID和LTR/LTM transaction ID(处理编号,初始值为0,维护端点每发送一个LBR/LBM/LTR/LTM PDU,该字段取值加1)
运行机制:建立在合理的网络部署和配置上,它的功能在配置的维护端点之间实现的,包括连续监测功能(CC)、环回功能、链路追踪功能
SDH (Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)
一种通信传输体制,就像PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字传输体制)一样,也规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性
如果把信息高速公路类比成高速公路,公路是SDH传输系统,立交桥等价于ATM交换机、上下话量复用器(ADM)是小的立交桥或者岔路口,路上的车即为传输的信息。
SDH工作原理:
传输业务信号时各种信号进入帧都要经过映射、定位和复用三个步骤
1) 将各种速率的信号先码速调整进入相应的标准容器,然后通过通道开销形成虚容器,真相位发生偏差称为帧偏移
2) 将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)
3) 通过字节交错间插方式把 TU组织进入VC或者把AU组织进STM-N,经TU和AU处理后的各VC支路信号已相位同步,该复用过程是同步复用原理与数据的串并转换相类似。
拓扑结构

当前用得最多的网络拓扑是链形和环形
技术特点从以下几个方面总结:首先是接口方面,又包括电接口和光接口两个方面,电接口规范了数字信号的速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。光接口:仅对信号扰码不进行冗余码的插入。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”,便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码,所以SDH的线路信号速率与SDH电口标准信号速率相一致,这样就不会增加发端激光器的光功率代价。
复用方式:
因为低速信号是通过字节间插方式复用进入高速信号的帧结构中,所以可以直接从高速(2.5Gbit/s)的SDH信号中直接分出低速(155Mbit/s)信号,简化信号的复接和分接。节省了设备的成本和功耗,这种复用方式使得数字交叉连接DXC(DXC)更加容易实现,自愈功能强,便于动态组网和业务的灵活调配。
运行维护成本低。
SDH网可以传送PDH业务,异步转移模式的信号(ATM)、FDDI信号等体制信号可以用SDH网络传输。
