會用到的協議與接口詳解


PCI傳輸

 通信雙方由兩個差分信號對構成雙工信道,一對用於發送,一對用於接收。4條物理線路構成PCI Express 1X。PCI Express 標准中定義了1X、2X、4X和16X。PCI Express 16X擁有最多的物理線路(16×4=64)。  即便采用最低配置的1X體系,因為可以在兩個方向上同時以2.5GHz的頻率傳送數據,帶寬達到5Gbps,也已經超過了傳統PCI總線 1.056Gbps(32bit×33MHz)的帶寬。況且,PCI總線是通過橋路實現的共享總線方式,而PCI Express采用所謂的“端對端連接”(如圖10),每個設備可以獨享總線帶寬,因此可以獲得比PCI更高的性能。

XAUI(10G以太網連接單元接口(Ethernet Attachment Unit Interface))

 基礎知識
單端信號是相對於差分信號而言的,單端輸入指信號有一個參考端和一個信號端構成,參考端一般為地端,差分是將單端信號進行差分變換,輸出兩個信號,一個和原信號同相,一個和原信號反相。 差分信號有較強的抗共模干擾能力(原因在於:差分信號是一對大小相等而極性相反的對稱信號,差分信號用於傳輸有用的信號。共模信號是作用於差分信號線上的一對大小相等極性也相同的信號,共模信號往往來自於外部干擾。差分信號在接收端是靠差分放大器來檢測的。差分放大器只對兩路輸入信號之間的差值起放大作用,而對兩路輸入信號共同對地的電位不起作用。),適合較長距離傳輸,單端信號則沒有這個功能。信號傳輸到接收端后,可以再將差分信號轉變為單端信號。
差分信號:輸入信號經過反向器和緩沖器形成一對大小相等,極性相反的差分信號。對於數字電路即可通過一個邏輯非和同相緩沖器來實現。差分信號在 PCB(印制線路板)上被安排成“密近平行線”( PCB布線要領!),用電纜連接兩台設備時則采用並行排線或雙絞線。在差分信號傳輸過程中會遇到外部干擾信號,但是,由於兩根差分信號線始終在一起,因此干擾信號一般都會同時作用在兩根信號線上,形成疊加在兩根信號線上大小相等相位也相同的共模信號。
USB、SATA、PCI Express以及HyperTransport普遍采用 LVDS(低壓差分信號)技術,LCD中控制電路向液晶屏傳送像素亮度控制信號,也采用了LVDS方式。
  RS-485是一種應用十分廣泛的通信協議。其顯著特點是信號采用“差分”的方式傳輸,因此抗干擾能力很強,通信距離也比 RS-232遠得多。 RS-485通信一般是半雙工的,僅需要 2根信號線,也可以是全雙工的,需要 4根信號線。
設計師無法簡單地透過放大訊號解決訊號損失問題,因為這將增大功耗並引起眼圖的閉合。眼圖閉合可能是由發射緩沖的阻抗變壞所引起。

XAUI被設計成為一個接口擴展器,擴展的接口是XGMII。
   XAUI/XLAUI是四通道串行總線,采用的 差分信號,CML邏輯傳輸,並且進行了擾碼,大大增強了信號的抗擾性能,使得信號的有效傳輸距離增加到50cm。
XAUI/XLAUI總線的的物理結構如下圖所示。  

  XAUI/XLAUI在物理結構上是一樣的,收發通道獨立,各四對差分信號線。
  對於XAUI總線,每對差分線上的數據速率為3.125Gbps,總數據帶寬為12.5Gbps,有效帶寬為12.5Gbps*0.8=10Gbps (因為XAUI總線數據在傳輸前進行了8B/10B變換,編碼效率為80%)。
  對於XLAUI總線,每對差分線上的數據速率為10.3125Gbps,總數據帶寬為41.25Gbps,有效帶寬為41.25Gbps*(64/66)=40Gbps(因為XLAUI總線數據在傳輸前進行了64B/66B變換,編碼效率為96.97%)。

XAUI還包括其他一些 優勢:由於采用自發時鍾,所以產生的電磁干擾(EMI)極小;具有強大的多位總線變形補償能力;可實現更遠距離的芯片對芯片的傳輸;具備較強的錯誤檢測和故障隔離功能;功耗低,能夠將XAUI輸入/輸出集成到CMOS中等。

 

Interlaken

基礎知識:

Interlaken有兩個基本結構,一個是傳輸格式,一個是MetaFrame。Interlaken的傳輸格式和SPI4.2類似,所有數據都是分片為burst,每個burst data的前后都為control word,control word中包含了此data的信息,比如SOP,EOP,err detection等等。
MetaFrame為支持采用Serdes傳輸數據而定義,每個MetaFrame除了pay load外有4個control word,包括SYNC, SCRAMBLER, SKIP和DIAG。

對於傳輸格式,該協議規定的編碼格式為64/67B,指的是每次傳輸的數據時64位,加上3bit的控制信息,也就是說每個數據的開頭66是inversion bit,【65,64】是01指的是controlword,否則10指的是data_word。下圖是包含M個lane的Interlaken的數據發送方式。

為支持channel,Interlaken的數據時以burst的形式發送的,在每個burst開始通過control word指明此burst為哪個channel,並且攜帶了與此channel的相關信息。每個burst的大小是可通過BurstMax和BurstShort進行配置,BurstMax指明了一個Burst的最大大小,BurstShort指明了一個Burst的最小大小;數據不夠一個Burst的時候將在Burst末尾添加Idle word,burst開始的control word中包含了此burst中有個data word的信息。下圖說明了BurstMax為64B,BurstShort為32B的情況,從中可以看出第二個burst中padding了3個idle word。

Interlaken是通過control word來控制SOP,EOP,channel的信息,Control Word的格式如下:

Inversion bit:此word的數據是否為反位
Framing:此為control word或data word
Control:Idle/Burst 或者 MetaFraming Layer Control Word
Type:Idle/Burst
EOP: 有幾個Bytes為Data
Reset Calander:用於帶內flow control時,reset channel calander
in-band flw ctrl:16個calendar entry的flow信息
CRC24:前一個data burst的CRC

 

對於MetaFrame模式
MetaFrame用於lane的SYNC, Scrambler setting, skip和Diag。一個MetaFrame的結構如下:(主要功能是實現時鍾的同步)

可以看出,一個MetaFrame以Sy,Ss,Sk三個Framing word開始,中間為payload,以一個Di Framing word結束。MetaFrame的大小是可以配置的。其中各個Framing word的類型在control word格式中Block Type中指出。其中SYNC的格式是固定的,Scrambler中攜帶了當前lane的scrambler state,Skip主用於Interlaken中繼器,以解決不同clock domain時鍾不一致的問題。

OAM(Operation Administration and Maintenance操作管理與維護)

 

1.OAM產生的背景以及要解決的問題;

最初設計是為了局域網,雖然局域網本身已經很可靠和穩定,但是但建立初期沒有設定管理和維護機制,這個缺點嚴重阻礙了網絡規模的擴大。OAM技術就是為了解決這個問題產生的,有效的提升以太網的管理維護能力,保障規模網絡的穩定運行。

OAM的實現是分兩級,分別是鏈路級和網絡級

鏈路級用於最后一公里的以太網物理鏈路:PE設備—CE設備—用戶設備

主要功能是監測用戶網絡與運營商之間的鏈路狀態,(EFM OAM協議)提供兩台直聯鏈路的性能監測、故障監測、告警以及環路測試等。

網絡級用於網絡的接入匯聚層,即CE設備接入層,監測網絡連通性定位連通性故障(CFD協議)

EFM OAM報文格式詳解

Dest addr:目的MAC

Source addr:源MAC

Type:協議類型0x8809

Subtype:協議子類型0x03

Flag:EFM OAM 實體激活標志

Code:OAMPDU消息類型標志,0x00(心跳報文,用於在本端和遠端OAM實體間交互各種狀態信息)、0x01(事件通知報文,用於對連接本端與遠端OAM實體鏈路上所發生故障進行告警)、0x04(環回控制報文,用於檢測鏈路質量和定位鏈路故障,可以開關遠端環回功能);

Data/Pad:報文數據部分

CRC:報文校驗信息

工作模式(主動、被動)OAM實體可以主動發起連接,或者被動等待對端的連接請求。

鏈路事件(一般(鏈路性能監控)、緊急(遠端故障監測))

EFM OAM的連接建立:本端OAM實體發現遠端OAM實體,並與之建立穩定對話的過程,這個過程也稱為Discovery階段。

 鏈路性能監控:當一端OAM實體監控到一般鏈路事件時,將向對端實體發送Event Notification OAMPDU進行通報,同時將監控信息計入日志,並上報給網管系統;對端收到該信息后,也將其記入日志,並上報給網管系統。這樣兩端管理員都能夠通過日志動態的掌握網絡的運行情況。

遠端故障監測:當設備上發生緊急鏈路事件而導致流量中斷時,故障端OAM實體通過OAM Information OAMPDU中的Flag域將故障信息通知給對端OAM實體,同時將故障信息記入日志並上報給網管系統;對端收到該信息后,也會上報給網管系統。這樣兩端管理員都能夠通過日志動態的掌握網絡的運行情況,對相應的錯誤及時處理。

遠端環回:主動模式下的OAM實體向對端發送除OAMPDU以外的所有其他報文時,對端收到該報文后直接將其環回本端。它可用於定位鏈路故障和監測鏈路質量;網絡管理員通過觀察非OAMPDU報文的返回情況,可以對鏈路性能(丟包率、時延、抖動等)做出評價。

中斷判斷:當建立連接之后,兩端的OAM實體會周期性的發送心跳報文來監測連接是否正常。如果一端OAM實體在連接超時時間內未收到對端的OAM實體發送的心跳報文,則認為連接發生中斷

 CFD報文格式詳解

基本的概念:

維護域:指明連通錯誤檢測覆蓋的網絡,邊界由配置在端口的一系列維護端點定義

維護級:在維護域內根據需要可以配置多個維護集,每個維護集是維護域內一些維護點的集合。維護集以“維護域名+維護集名”來標示。

維護點:配置在端口上,屬於某個維護集,可以分為維護端點和維護中間點。

格式:

MD level:維護域的級別,取值范圍0~7,取值越大級別越高;

Version:協議版本號;

OpCode:消息類型編碼;

Flags:Flag域,在不同類型的CFD PDU報文中表示不同的含義;

Varies with value of OpCode:包括三部分內容,即Sequence number(序列號,初始值為一個隨機值,維護端點每發送一個CCM PDU,該字段取值加1)、Lookback Transaction ID和LTR/LTM transaction ID(處理編號,初始值為0,維護端點每發送一個LBR/LBM/LTR/LTM PDU,該字段取值加1)

運行機制:建立在合理的網絡部署和配置上,它的功能在配置的維護端點之間實現的,包括連續監測功能(CC)、環回功能、鏈路追蹤功能

 

SDH  (Synchronous Digital Hierarchy,同步數字體系)

一種通信傳輸體制,就像(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步數字傳輸體制)一樣,也規范了數字信號的幀結構、復用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特性

 

如果把信息高速公路類比成高速公路,公路是SDH傳輸系統,立交橋等價於ATM交換機、上下話量復用器(ADM)是小的立交橋或者岔路口,路上的車即為傳輸的信息。

 

SDH工作原理:

 

傳輸業務信號時各種信號進入幀都要經過映射、定位和復用三個步驟

 

1)  將各種速率的信號先碼速調整進入相應的標准容器,然后通過通道開銷形成虛容器,真相位發生偏差稱為幀偏移

 

2)  將幀偏移信息收進支路單元(TU)或管理單元(AU)

 

3)  通過字節交錯間插方式把 TU組織進入VC或者把AU組織進STM-N,經TU和AU處理后的各VC支路信號已相位同步,該復用過程是同步復用原理與數據的串並轉換相類似。

 

拓撲結構

 

當前用得最多的網絡拓撲是鏈形和環形

技術特點從以下幾個方面總結:首先是接口方面,又包括電接口和光接口兩個方面,電接口規范了數字信號的速率等級、幀結構、復接方法、線路接口、監控管理等。光接口:僅對信號擾碼不進行冗余碼的插入。擾碼的目的是抑制線路碼中的長連“0”和長連“1”,便於從線路信號中提取時鍾信號。由於線路信號僅通過擾碼,所以SDH的線路信號速率與SDH電口標准信號速率相一致,這樣就不會增加發端激光器的光功率代價。

復用方式:

因為低速信號是通過字節間插方式復用進入高速信號的幀結構中,所以可以直接從高速(2.5Gbit/s)的SDH信號中直接分出低速(155Mbit/s)信號,簡化信號的復接和分接。節省了設備的成本和功耗,這種復用方式使得數字交叉連接DXC(DXC)更加容易實現,自愈功能強,便於動態組網和業務的靈活調配。

運行維護成本低

SDH網可以傳送PDH業務,異步轉移模式的信號(ATM)、FDDI信號等體制信號可以用SDH網絡傳輸。


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM