（通信与信息系统专业论文）弹性分组环媒质接入控制设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 零文详细阐述弹性分缓环技术。弹性分缝环技术是不同子s d h 、戳太礴豹新 型城域网技术，它同时具蠢s d h 快遮倒换保护酾以太鼹艇单、裹效的伐点。是寒 来城域网的发展方向。 本文蓄先获熬体上介缁了弹性分组环的概念和特性。掩弹饿分组环和目前广泛 使用的s d h 和以太网城域网鼓零进露毙较。指蹬了弹洼分缰繇幸筝为新静辘域网传 输技术对s d h 和以太网技术优点的融合与发展之处。并简要介绍了一下舅翦弹性 分组环技术的标准化进程。，一” 零文豹生体燕对撵往分组环的设计，在第二犟中给出了弹髋分组环整体设计框 图和与用户交互接口。从整体上分缨丁弹性分缌珏上兵镕萤点瓣总体绥搦。然螽， 在接下来的篇三章中，我们详细描述了弹性分组环的核心部分m a c 数据通道。 详细的描述包括环选择，m a c 流量整形器，m a c 帧的接收和发送操作流程，m a c 犊戆定义等。对每令部分豫了详缀静箍述黻矫，还膏其体实现的状态梳。 在本文的后半部分，详细说明了弹性分组黟特有豹薅令内容：公平控镣羁环傈 护机制。f 本文的公平算法采用每个站点根据公平帧的信息来主动控制公平流擞， 这个算法是不同于草案背舔式髯法的。本文同时提出了全新的指派站点的自动协 襄揍议，痒海公平算法豹替充。卫一 最后描述了弹性分组环另外一个羹要的特性茹l ：保护特性。弹性分缀繇的嚣 种环保护方式：s t e e r 和w r a p 。两者都可以提供类似予s d h 的小于5 0 m s 链路恢复 葫麓，甏可黻提供优予s d h 的保护健镌。对于不同的保护情况均给出了事例分析。1 ，声一一 关键词：弹性分组环，媒质接入控制；璺巴 鳖：巫堡捞。、一 l 华中科技大学硕士学饿论文 a b s t r a c t t h i st h e s i sd i s c u s s e sr e s i l i e n tp a c k e tr i n g 。i ti san e wm a nt e c h n o l o g yd i f f e r e n t f r o ms d ha n de t h e r n e t r e s i l i e n tp a c k e tr i n gi sac o m b i n a t i o no fs d h a n de t h e m e t s e f f i c i e n c y , s i m p l i c i t ya n d f a s tr e c o v e rw i t hw r a p p i n g p r o t e c t i o n 。i tw a s at r e n do f m a n t e c h n o l o g y c o n c e p t a n dc h a r a c t e r i s t i c so fr e s i l i e n tp a c k e tr i n gi si n t r o d u c e df i r s t + ac o m p a r e w a sm a d eb e t w e e nr e s i l i e n tp a c k e tr i n ga n ds d he t h e r n e tt og i v ea l lo v e r v i e wo n r p r a d v a n t a g e so fr e s i l i e n tp a c k e tr i n gw a si l l u s t r a t e d s t a n d a r d i z a t i o ns t a t u so f r p rw a si n t r o d u c e de i t h e r m a i nc o n t e n to ft h i st h e s i si st og i v eam o d u l a rd e s i g no fr p r sm a c i nt h e s e c o n dc h a p t e r , t h em a i nf r a m eo fr p ra n di tu s e ri n t e r f a c ew a sg i v e na st h es y s t e m d e s i g no fr p r m a c i nt h ef o l l o w i n gc h a p t e r , c h a p t e rt h r e e t h ec o r eo fr p r m a c d a t a p a t hw a s i l l u s t r a t e di nd e t a i l s e v e r a lc o m p o n e n t sw a sd i s c u s s e d ，i n c l u d i n gm a c s h a p e r , m a c f r a m er e c e i v e ra n dt r a n s m i t t e r , m a cf r a m ed e f i n i t i o na n ds oo n t w om o r ec h a r a c t e r i s t i c so fr e s i l i e n tp a c k e t r i n g w e r ei n c l u d e di nt h er e m a i n i n g ， f a i r n e s sa n dr i n gp r o t e c t i o n t l l ef a i r n e s s a l g o r i t h mi n t r o d u c e db yt h i s t h e s i sw a s d i f f e r e n tf r o mr p rd r a f tm a d e b yi e e e w o r k g r o u p 1 7 an e w d e s i g n e da s s i g ns t a t i o n a u t on e g o t i a t i o na l g o r i t h mw a sa l s od e s i g n e di nt h i st h e s i sa ss u p p l e m e n tt ot h ef a i m e s s a tl a s ta l lo t h e ri m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co fr p r r i n gp r o t e c t i o nw a s i n t r o d u c e d t w om e t h o do f p r o t e c t i o nw e r ei n c l u d e di n c l u d i n gs t e e ra n dw r a p d e t a i lc a s e sw e r e d i s c u s s e df o rs e v e r a lp r o t e c t i o ns c e n a r i o k e y w o r d s ：r e s i l i e n t p a c k e t 糙鹋，r p r , m a c ，f a i r n e s s ，r i n gp r o t e c t i o n u 华中科技大学硕士学位论文 = ,j i im l i iklll,i , , = ；_ = = 1 裰述 嚣蓊在潮络建设中一个非常重蘩魏趋势就是戳分组交换为基破鹃技零逐渐歇 局域网迁移到广域网中去。城域网中迅速增长的数据业务墩已接近或超过目前城 域砖输弼的容量。为程控交换礴健输嚣建设戆电鼹交换飚络缀难育效承载遗速增 长的数据业务流并提供新业务，而且运营商还要为维护一个庞大的阏络而付出巨 额开支。蕊强大多数人试必，馥分组为基稿鹃传输蔽零是唯一霹激适瘟城域羽舞 级的技术。 1 1 城域嘲里的以太网技术 简单的说，以太网业务就是通避以太网接i ：1 ( t 0m b p s ，1 0 0m b p s ，tg b p s 、 1 0 g b p s 接嗣) 来提供数据业务。以太网业务与传统的租用线、帧中继或者是a t m 等数据监务稽泷一个最关键豹区翱在于盐务接舀钓升缓能力。对予传统鹃数据监 务，不同速率的业务需要不同的物联接口。斯以e 1 业务对硬件的嚣求与s t m 1 或者是s t m 一4 对硬 串戆需求完全不祥。 一绾： s 喇m m 图1 - 1 分组交换技术的发展 汉太礴技术献t 0m b p s 发震餮1 0 0 m b p s 再戮lg b p s ，盛至现在辩1 0g b p s 已 有2 5 年的历史。现在的千兆以太网可传输7 0 公爨。以太阏技术谯企业网中已处 予主导蟪穰，足乎所有跨越因特圈的数据分组在发蠛察嫒端都是采趸戳太鼹翦酸 格式。如粜数据分组的整个传输交换过程中都是采用一致的分组封装格式，将会 l 华中科技大学硕士学位论文 消除适配到其他协议层次而带来的协议开销、设备开销( 例如a t m 和s d h 设备) ， 并且减少网络的复杂度。可以说，在处理i p 分组方面，采用以太网帧格式能够最 大限度减小复杂性而且降低成本。 千兆以太网技术在城域网中的应用只是城域网网络革新的第一步。虽然千兆以 太网技术非常适合点到点或者网状拓扑结构，但并不适合共享媒质的环形拓扑结 构。以太网技术已实现了全双工交换的变革，但仍然缺乏基于环形的m a c 交换机 制。 与此同时，城域网中的光纤部署一般成环形，s d h s o n e t 技术的广泛采用， 充分发挥了环形拓扑结构的优势。s d h 可在光纤中断或者是设备发生故障时提供 小于5 0 毫秒的环保护机制。而以太网不像s d h ，它没有快速保护机制。所以如果 有一种既具有以太网交换的所有优点，又能够充分利用光纤环弹性的新技术，将 会为城域网提供完美的解决方案。 弹性分组数据环技术( r p r l 的出现就是为了解决城域网里的大量数据传输问 题。r p r 拥有s d h 所特有的两个关键技术：对环形拓扑结构的有效支持和对光纤 中断的快速倒换。同时r p r 能够像典型的以太网一样有效、简单、而且节约成本 地提供数据服务。另外r p r 解决了以太网、s d h 技术所没有涉及的环路上的公平 机制及拥塞控制等问题。r p r 技术适用于运营商的城域网环境，特别是在数据业 务增长迅速的地区。r p r 可以承载以太网业务、i p 业务、t d m 业务、图像业务。 各种业务共享环路带宽，但具有不同的服务等级。r p r 使基于以太网的专线服务 成为可能，并有效地降低了运营商的建网和运营成本。 1 2 s d h 和以太网在城域环网应用于数据传输时的局限性 现在城域网的解决方案主要有两种： 基于s d h 的解决方案，并逐渐增加了支持分组交换的板卡，向m s p p 方向发 展。 卜基于以太网的解决方案，逐渐出现了诸如f s t p 等技术来提高服务质量。 1 2 1 基于s d h 的解决方案 以s d h 为基础的t d m 网络非常适合于环形拓扑结构。与此同时，在s d h 网 上传输数据业务也有非常明显的缺陷。s d h 是为点到点、电路交换业务设计的( 例 2 华中科技大学硕士学位论文 如语音流) ，因而产生了很多局限性。以下是s d h 环在各种模式下进行数据传输 的情况： 图1 2 ：s d h 上的数据业务拓扑结构 卜带宽分配固定。s d h 对用户提供点到点的、固定带宽的链路。如果用户不使 用带宽，则会产生浪费。而数据交换的特性就在于不确定性，突发性强。 卜对于汇聚型业务的支持情况。对于接入层s d h 环来说，业务一般为汇聚型。 如果每个节点的数据业务量相当，则环上的四个接入节点只被分配到环路总带宽 的四分之一( 如果是s t m 4 的环，每个节点只得到s t m - l 的带宽) 。这种分配方 式限制了在节点之间有突发性的数据流的需求。 - 对于环型业务的支持情况。如果采用每个节点上放置一个i p 以太网处理板卡 来组成i p 以太网环的方式提供服务，则因灯s d h 层需要对每两点间的连接提供保 护通道，而使网络带宽实际可使用率降低为环路带宽的i n ( n = 节点数) 。另外，每 个节点上基于m a c 或i p 的逐跳交换使数据交换效率十分低。 卜对于网状业务的支持情况。要保证高效的数据交换，则必须保证数据处理节点 间的直连，即构成s d h 业务层的网状连接。网络设计者必须把s 1 m - 4 的带宽平分 给1 0 个带宽相同的电路。在环状的s d h 网上提供逻辑上的网状网连接在技术上 是不难实现的，但是在带宽利用率方面却是非常低下的。 卜对组播业务的支持情况。需要为组播流在源节点和每一个目的节点之间分配一 条独立的电路，每份拷贝独立进行传输，极大的浪费了带宽。 卜保护带宽的浪费。s d h 基于v c 提供带宽保护，有5 0 带宽被预留。在实际 数据业务应用中，有的分组业务优先级要求高，有的则要求低。但s d h 保护不能根 据每个分组业务流的需求来确定是否提供保护。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 2 基予以太网的解决方案 以太网程环形拓扑结构上又如何呢? 对于数据流来说，以太网交换机制确实是 有效地利用了带宽，提供了一个麓单嚣且便宜兹方案。然褥以太嬲只是为点到点 或者是网状阿的拓扑结构谶行设计的，并不能适用于环形拓扑结构。 图l ，3 ：以太网的环形拓扑结构逻辑图 与s d h 不一样，以太网没有綦予环的快速保护机制，磷是剥瘸生成撼协议去 避免循环。当光纤中断时，需要把故障信息依次传给上游节点后再进行恢复，保 护侧换时间十分长。链路屡的汇聚( 8 0 2 1 a d ) 能够提供链路层的保护，但它相对 予5 0 毫秒的快速保护来说仍需要5 0 0 毫秒，不适含提供路径的保护。 城域网内以太网交换机组网通常采用双归形组网，浪费大量的光纤资源。 卜醣太网交换面向非连接，可戳程单独链路上提供c o s ，却不能提供全程服务 质髓保障机制。 1 3 弹性分组数据环 芷如我们所见，s d h 和以太网在处理城域网环形结构上的数据流都不是很理 想。s d h 爨骞繇形搀羚结橡豹往势，毽是琴疑缀鸯效豹楚壤数据簸务，滚赞拜上 的带宽。以太网本身很适合数据业务的传输，但却很难在环上提供电信级的服务。 焉r p r 却缀好的勰决了上述竭题。 r p r 技术可以以一句话概括之：r p r 是在保证环路提供5 0 m s 环保护，环路带 宽双淘可髑的情况下，向每个分组救务提供不同豹环路交换荣略。 可以说r p r 具有电信缎的服务质量保证，大大提高了环路带宽利用率，并具 有业务可认知性。 r p r 是邋过在环网络上增加一个新的m a c 层协议来解决城域两的瓶颈问题。 在r p r 没有出现以前，其他解决方案总是试图在现有的设锯上增加些新的功能， 4 华中科技大学硕，士学位论文 而不去关心最蒸本的问题，所以效率并不高。无论是s d ha d m 绒者鼹以太网交 换瓿都没有注意黧城域溺需要一个新的m a c 协议来解决阍髓。s d h 运嗣了第一 层的技术( 点到点的连接) 去管理环上的容登。班太嬲交换机运翔戬太网酌挢接 技术或者怒i p 路由做带宽管理。结果是这个网络在用s d h 的情况下没静很好的利 用带宽、在用戳太网交换杌的情况下又不能提供很好的服务质量。 t 4 。r p r 标准化过程 r p r 协议概念静提出是崮市场方面豹需求所攉动静。困就，r p r 一经褥出， 便受剿各方霭熬重援。奁缀短的对阕内，多个国际标准纯组织耀建成立糨关工谗 组，进行标准化工作。而且，将多厂家间设备巨通作为个重要的议程。 现在，在国际方面，有4 个国际组织在进行r p r 的标准化工作，包括i e e e 、 r p r 联盟、r 踏- t 、m t f ，这4 个缀织褥豆稳锛佟，各有分工。 i e e e8 0 2 1 7r e s i l i e n tp a c k e tr i n g w o r k i n gg r o u p ( r p r w g ) i e e e8 0 2 1 7 ( h t t p ：l w w w i e e e 8 0 2 o r g r p r s g ) 负责r p r 相关基本协议的标准化 工作。i e e e 从2 0 0 0 年初就开始关于r p r 的论证工作，在汇总众多厂商和电信服 务供液囊意见鄂建议靛基磷上，予2 0 0 1 年1 1 月芷式成立i e e e8 0 2 1 7 弹往分组数 据环工作缀，开始进行标准化工作。 i e e e 8 0 2 1 7 包括c i s c o 、n o r t e l 、l u m i n o u s 、d y n a r c 、l a n t e r n 等公司。c i s c o d p t 、 n o r t e li p t 满于r p r 的范畴。最终的标准化r p r 协议将于2 0 0 3 年上半年出台盈。 i e t fi po v e rr e s i l i e n tp a c k e t 斑n g w o r k i n gg r o u p ( i p o r p r ) i e t f - t 2 0 0 0 年1 2 月歪式成立了i p o r p r 工作缀，研究r p r 如每围凄态鼷出 协议和m p l s 相结合，并制定多厂家互通标准。 r p r 联盟：2 0 0 0 年1 届，l u m i n o u s 、l a n t e r n 、r i v e r s t o n e 、c y r a s 、d y n a r c 等 辨兴遥信公司，数鼓c i s c o 、n o r t e l 等大通信公司成立了弹性分组数据环联盛 r e s i l i e n tp a c k e t r i n g a l l i a n c e ( h t t p ：t w w w r p r a l l i h n e e ，o r g ) 。 r p r 联盟的工作嗣标在于支持i e e e8 0 2 17 工作姐的工作促进r p r 技术舰范 匏麓邈，致力予电信界对r p r 豹谈翔和接广工作加逮支持r p r 的产品的推广过程 烈霆子多厂家互遇撂攮裁定及鬟遇演示工傣；佟必r p r 设备供盔糍黎壤信黢务提 供商间的桥梁 i t u - - t 己成立x m s r 工作组，x m s r 解决方案理念与8 0 2 1 7 类似，现双方 燕运力台嚣避行x m s r 穗荚檬准诧王俸l 甜。 5 华中科技大学硕士学位论文 1 5 本章小结 通过上述r p r 同以太网交换机、s d h s o n e t a d m 的比较，大家可能认为r p r 出现的结果是要和这两种被广泛应用的、经过长时间实际考验的技术相竞争。 实际不然，r p r 技术是对s d h s o n e t 和以太网技术的很好的补充。 s d h s o n e t 是很好的l 1 技术，以太网则可以根据实际情况的要求，从原来的基 于c s m a c d 共享媒质的网络结构演变为全双工的、点到点的网络结构。这样， 以太网可以侧重于在物理层提供服务，特别是侧重于工作速率的提高上。而m a c 层则没有太大的变化，继续基于m a c 进行交换【4 】。 r p r 是一个o s il 2m a c 层的协议，对于l 1 具有物理媒质独立性，可以运行 在s o n e t 或以太网帧格式上。这样，r p r 就可以使电信服务提供商快速建议一个 扩展性更好、交换效率更高的城域网。在城域网中，环形光纤网更为普遍，r p r 技术将物理路由保护和设备保护结合在一起，可有效结合当前的s d h i s o n e t 、以 太网技术的各自优点。 6 华中科技大学硕士学位论文 2 系统设计 2 1 总体设计 弹性分组环总体设计图如下。 图2 1 ：m a c 功能模块图 图中获色方禳戳蠢静部分为本文讨论内容。慈俸柩闰按照i s o 镤铡将处于不同 屡次的部分出上歪下摊列。弹性分维环m a c 采鼹跌太网或者s d h 豹p h y 终物理 传输。弹性分组环帧结构和以太网或s d h 帧结构之间的映射在调和子层中完成， 调和子层的设计与实现不在本文介绍。 弹性分缀环蠢嚣令环缌成：东囱帮西淘。或者说燕子环0 稻子环1 。m a c 中 对于鼹个子环拥有两套独立的数据收发模块，分另0 服务予每个子琢。每个子强还 7 华中科技大学硕士学位论文 拥有独立的公平控制模块。 环傈护模块控锖l 链潞敬障情况下两个子环豹数攒收发方向，对两个予环统一管 理。予环选择决定用户的数据在哪个子环上传送。 在用户接口部分，m a c 和用户交换数据和控制信息，一套接口函数被定义了 来实现这些功能。r p r 媒质接入控制朦提供物理层的接入控制。它也控制经过m a c 的发送逶遂。它熬功链包轾接牧桉，发送率蠡，浃射赣爨燕礁酌发送酞刭，流速控 制，公平，保护，拓扑发现和予环选择等。下露分别介缨。 ( 1 ) 接收 接收功能将旅到的帧菠确传递给m a c 用户，m a c 控制子层或者合适的发送 驮列中。 ( 2 ) 发送 发送功能从m a c 用户，m a c 控制子层或者发送队列中将帧发送给调和子层。 ( 3 ) 予环选择 子环选择可以宠全盘鼹户指定，只是在巧傈护黠囊m a c 袈黠警理，或者究全 由m a c 管理。 ( 4 ) 流速控制 流速控翻功缝管壤由麓户和发送酝剜中发出前桢豹速度，并尽堂秘环上静其他 流速控制实体保持协调。它提供用户对每秘服务鲍控制来俣谖遵守媒质访目葶爨带 宽分配规则。 c l a s s a 、c l a s s b 、c l a s s c 都采用令牌漏桶算法来进行控制。这些整形器提示用 户停壹提交对菜种鼹务熬m a _ d a t a r e q u e s t 。看瑟章节定义这种整形器。对掰户 的提示用s e n d a 、s e n d b 、s e n d c 三种信号。 对突发流量的带宽动态控制采用公平算法来实现。这个机制可以提供令牌漏桶 算法需要的参数来保证进入环的流速不发生拥塞和由此产生的丢包，并且还v 町以 绦涯浚星在瓣淘上是平浮豹。魏终，多阻塞撬铡还霹菝绦涯麓产在多个链路笈生 拥塞时提供合适的流遮。 ( 5 ) 公平 对予在公平算法调整范围内的流羹动态分配带宽，傈证各站点公平的使用。并 可以搬据站点兹权重来舍爨分配。 ( 6 ) 保护 缺省情况下，流量在环或者环设备发生故障时受到保护。用户可以选择哪必帧 不受缣护。保护渤能掇供保护获态辊并维护本蟪保护数据库，并尽力与其他站点 华中科技大学硕士学位论文 的保护控制实体保持协调一致。 ( 7 ) 拓扑发现 m a c 拓扑发现功能管理拓扑数据库。它提供本地拓扑状态机并尽力与其他站 点的拓扑发现实体保持协调一致【5 】。 r p r 环包含反向双环。m a c 可以向用户提供两种网络的拓扑：一种是平展的， m a c 封装了双环拓扑结构；或者是透明的，用户可以直接向某个子环发送数据或 者控制。拓扑信息通过m a c 中的拓扑发现过程来收集，并通过 m ac o n t r o l i n d i c a t i o n 向用户提交。 2 2 服务质量和用户接口函数 2 2 1 , a c 服务质量( q o s ) 弹性分组环m a c 子层提供对用户提供多种服务，包括： 1 ) 本站用户和远端用户交换数据 2 ) 本站用户和本站m a c 交换弹性分组环参数 3 ) 中继功能 m a c 服务接口向用户提供三种服务类型：c l a s s a 、c l a s s b 、c l a s s c 6 1 。对于三 个服务类型，m a c 服务接口通过接口函数向用户提供针对每个子环的数据是否可 以发送的提示；对于c l a s s c 服务，m a c 服务接口还提供到最近的处于拥塞的站点 的跳数。每种服务都受流速控制机制控制。 下面分别简单介绍三种服务类型：c l a s s a 、c l a s s b 、c l a s s c 。 1 ) 服务类型c l a s s a c l a s s a 服务提供一个分配好的、保证流速和低端到端延时和抖动的服务组合。 对于这个服务类型，预留带宽来保证服务质量。针对c l a s s a 分配了的带宽对于r p r 公平机制而言是不受其控制的。或者说c l a s s a 流量在进入环和在环上传输的过程 中不受公平算法的约束。发送帧时，c l a s s a 流量的r p r 帧头中f a i r n e s se l i g i b l e ( f e ) 位始终置零。c l a s s a 流量经过每个站点时都是通过主要的发送通道发送的【7 1 。 2 ) 服务类型c l a s s b c l a s s b 服务提供分配好的，保证的流速和固定的延时和抖动组合。超过分配的 流量不保证传输。 9 华中科技大学硕士学位论文 c l a s s b 与c l a s s a 有相似的固定流速、抖动和延时，不过c l a s s b 的抖动和延时 都相对较大。分配流速内的流量与c l a s s a 样是不受公平算法的约束的，超过的 部分则相反。c l a s s b 超过分配部分的流量等同于c l a s s c 流量处理，这部分流量的 r p r 帧头中f e 位在进入环中时要置为l 。这部分流量记入公平算法的调整流量中。 3 ) 服务类型c l a s s c c l a s s c 服务提供尽力而为的服务，不保证带宽、延时、抖动。 c l a s s c 流量受公平算法控制，在进入环传输之前帧头中的f e 位置1 。c l a s s c 帧记入公平算法调整的流量中。在单队列情况下，c l a s s c 流量经过主发送队列发 送。双队列情况下，c l a s s c 流量经过第二发送队列。 2 2 2 姒c 用户接口函数 为了向用户提供数据通信和获取m a c 控制信息，在用户接口定义了四种用户 接口函数。 m a d 蛆1 a r e q u e s t m ad a l a i n d i c a t i o n m a c o n t r o l r e q u e s t m ac o n t r o l i n d i c a t i o n 用户接口函数在系统中的位置如下图。 姒d a t a i n d i c a t i o n i nc o h t r o l i n d i c a t i o n 华中科技大学硕士学位论文 可以看到，这四种用户接口函数都是必需的，也是最小化了的。下面详细描述 每一种用户接口函数。 1 ) m a _ d a t a r e q u e s t m a _ d a t a r e q u e s t 定义m a c 用户向单一或者多个实体地址发送数据的情况。 用下面的函数定义形式来描述。 m a _ d a t a r e q u e s t ( d e s t i n a t i o n a d d r e s s ， s o u r c e a d d r e s s ，【o p t i o n a l 】 m s d u ， s e r v i c e c l a s s ， r i n g l e t l d ，【o p t i o n a l m a c p r o t e c t i o n ，【o p t i o n a l 】 ， m a r k f e 【o p t i o n a l ) 在上面函数参数接口中，各参数定义如下： d e s t i n a t i o n a d d r e s s ：定义单个或一组m a c 地址，要求与本地m a c 地址不同， 用来填充发送帧中的d e s t i n a t i o n m a c a d d r e s s 字段。 s o u r c e a d d r e s s ：如果提供，必须是单独的m a c 地址用来填充发送帧中 s o u r c e m a c a d d r e s s 字段。如果该字段为空，m a c 实体用分配给自己的m a c 地址 代替。 m s d u ：标明需要传输的净荷。 s e r v i c e c l a s s ：标明m a c 用户需要的服务等级。 r i n g l e t l d ：标明用户的子环选择。如果该值置空，m a c 则用默认的子环选择 算法。 m a c p r o t e c t i o n 标明m a c 是否要为这个帧提供保护。如果该值置空，m a c 默认为这个帧提供保护。 。 m a r k f e ：标明用户决定这个c l a s s b 帧是否受公平控制，而不管其它机制如何 处理。这个字段允许用户决定它提供给m a c 的c l a s s b 流量中哪些可以受公平算 法控制，这种情况下用户自己可以对每个流量做速率控制。如果该值置空，则采 用通常的处理机制。 l l 华中科技大学硕士学位论文 这个函数由用户在需要传输数据时调用。 m a c 实体收到该函数后必须产生所有m a c 规定的字段，和媒体访问所需的 单独的字段，并且将正确产生的帧向下层传递发送。 m a c 不会将帧反馈给用户。如果用户提交的m ad a t a r e q u e s t 函数中将本地 m a c 地址作为d a ，则该请求是非法的。 2 ) m a d a t a i n d i c a t i o n m a _ d a t a i n d i c a t i o n 定义m a c 实体向m a c 用户发送数据的情况。用下面的 函数定义形式来描述。 m ad a t a i n d i c a t i o n ( d e s t i n a t i o n a d d r e s s ， s o u r c e a d & e s s ， m s d u ， r e c e p t i o n s t a t u s ， r i n g l e t l d ， s e r v i c e c l a s s ， f a i m e s s e l i g i b l e ” ) 在上面函数参数接口中，各参数定义如下： d e s t i n a t i o n a d d r e s s ：可以是单个或者组地址，由接受的帧中 d e s t i n a t i o n m a c a d d r e s s 定义。 s o u r c e a d d r e s s ：单地址，由接受的帧中s o u r c e m a c a d & e s s 定义 m s d u ：定义m a c 收到的数据单元。m s d u 中的信息足够用户了解数据单元 的长度 r e c e p t i o n s t a t u s - 用来传递接受帧的状态；在下表中定义，r e c e p t i o n s t a t u s 只有 在m i b 中r p f l f d r o p b a d f c s c o n t r o l 值被配置为f a u l s e 时才能为1 。 r i n g l e t i d ：标明这个数据是从哪个子环接受的 s e r v i c e c l a s s ：标明这个帧是按照什么服务等级传送的 f a i m e s s e l i g i b l e ：标明这个帧的f e 值。 一 1 2 华中科技大学硕士学位论文 表2 - 1 ：r e c e p t i o n s t a t u s 取值 r e c e p t i o n s t a t u s 值 描述 o没有错误 1f c s 错误 其它 一 保留 m ad a t a i n d i c a t i o n 是通过m a c 控制子层向m a c 用户传输的，用来提示接 受到了发往该用户的帧。这些帧只有在有效的时候并且确实是提交给本地用户的 ( 单播，多播或广播) 情况才提交。用户可以自由决定一个帧存在f c s 错误时是 接收还是丢弃。 m a c 不会将帧反馈给用户。如果m a c 接收到一个s a 为本地m a c 地址的帧， 不会向用户提交m ad a t a i n d i c a t i o n 函数。 3 1 m a _ c o n t r o l r e q u e s t m a c o n t r o l r e q u e s t 函数定义m a c 用户向m a c 控制子层发送控制的情况。 用来提供用户控制本地m a c 的机制。这个原语不提供用户直接向子环发送控制帧 的机制；但是控制帧可能在本函数的要求下产生。用下面的函数定义形式来描述。 m a _ c o n t r o l r e q u e s t ( o p c o d e ，r e q u e s t _ o p e r a n dl i s t ) 操作码( o p c o d e ) 代表m a c 用户需要的控制操作。如下表。 表2 2 ：控制请求操作码 操作码含义操作 l。a m e c h 。_ _ r e q要求传输一个e c h o 请e c h o 需要的参数 求帧 l o a m _ f l u s h _ r e q 要求传输一个f l u s h 帧f l u s h 阐述 这个函数在用户要利用m a c 控制子层时用到。接收到这个函数根据操作码来 处理。 4 ) m a _ c o n t r o l i n d i c a t i o n m a _ c o n t r o l i n d i c a t i o n 这个函数定义m a c 控制子层如何向用户提交控制 状态报告。用下面的函数定义形式来描述。 m a _ c o n t r o l i n d i c a n o n ( o p c o d e ，i n d i c a t i o n _ o p e r a n d _ l i s t ) i n d i c a t i o no p e r a n dl i s t 见下表定义。 华中科技大学硕士学位论文 表2 。3 ：控制提示操作码 操作码含义操作数 接收到e c h o 回复 o a m e c h 0 i n d e c h o 净荷和参数 帧 o a m f l u s h i n d接收到f l u s h 帧f l u s h 净荷和参数 t o p o _ c h a n g e 拓扑改变 - 拓扑和状态数据库 p r o t _ c h a n g e保护状态改变拓扑和状态数据库 s e n d as e n d a 改变 布尔值，r i n g l e t l d s e n d bs e n d b 改变 布尔值，r i n g l e t l d h o p s t o c o n g e s t i o n s e n d cs e n d c 改变 r i n g l e t i d a l l o w e d r a t e a l l o w e d r a t e c o n g e s t e d s c f c m i n d 接收到s c f c m h o p s t o c o n g e s t i o n r i n g l e t l d f a i m e s s m e s s a g e t y p e c o n t r o l v a l u e m c f c m i n d 接收到m c f c ms o u r c e a d d r e s s t t l r i n g l e t l d m ac o n t r o l i n d i c a t i o n 在每种m a c 控制操作所定义的情况下向用户提交。 2 3 本章小结 弹性分组环对用户提供了三种服务c l a s s a c l a s s b c l a s s c 。三种服务采用相同的服 务原语和用户进行数据和控制信息的交换。在弹性分组站点内部包括了5 个基本 的组成部分，分别是p h y 、物理层调和接口、m a c 、m a c 管理实体、运行监控 维护等。分别对这五个部分在参考模型中的位置和功能进行了简单介绍。并且定 义了四种用户接口函数。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 3m a c 数据通道 3 1 数据通道概述 本章描述每个子环数据通道的行为。环选择是m a c 控制子层的一个单元，它 负责选择帧在哪个子环数据通道发送。环选择后的部分章节则针对已经选择了的 子环。数据通道的选择和数据通道上的操作统一被称为m a c 数据通道，它们在参 考模型中所处的位置如下图所示。 图3 - 1 ：数据通道 传输帧是那些不由本地站点插入也不由本地站点终结的m a c 帧。每个子环的 数据通道包含一个或者两个队列。有两种m a c 传输数据通道设计，双或者单队列。 当一个帧开始传输的时候，其他的帧不能打断。双队列m a c 数据通道模型如下图 所示。 1 5 华中科技大学硕士学位论文 图3 2 ：m a c 数据通道 用户数据流分成c l a s s a c l a s s b c l a s s c 三类。c l a s s a 通过s h a p e r a 0 或者s h a p e r a l 加入流量，具体是哪个由m a c 决定。c l a s s b 通过s h a p e r b 或者s h a p e r c 加入流量， 具体是哪个由m a c 决定。c l a s s c 通过s h a p e r c 加入流量。流量整形器在6 6 节描 述。m a c 控制帧通常标记为c l a s s a 并且被s h a p e r m 整形，也可以标记为c l a s s b c l a s s c 并被相应的整形器整形。此外，所有不保留带宽的流量经过s h a p e r d 。速率同步用 的i d l e 帧通过s h a p e r i 整形。从m a c 控制层发出的帧用s h a p e r m 进行流速限制。 所有用户的c l a s s a 流量用s h a p e r a 0 和s h a p e r a l 进行流速限制。 表3 1 ：服务映射表 服务类型传输队列 a p t q b s t q c s t q 收到的流量放入暂存队列，暂存队列采用f i f o 数据结构实现。并保证进入s t q 的帧不能比早于它进入p t q 的帧发送。 3 2 环选择 子环选择是传输一个帧的三个步骤的第一步。m a c 接收到一个 m a d a t a r e q u e s t 请求后就发起环选择。环选择以后，队列和发送步骤在被选择 1 6 华中科技大学硕士学位论文 的子环上进行。环选择属于m a c 控制予层。环选择的操作对象是用户数据帧。环 选择位于流量整形和其他操作之前。 3 2 1 环选择操作 环选择的主要功能是为用户发出的帧选择合适的子环。选择策略基于r i n g l e t l d 参数、m a c p r o t e c t i o n 参数、拓扑和状态数据库。用户可以自行采用复杂的控制来 选择子环，然后通知m a c ：也直接交给m a c 控制；或部分控制它发送的帧在哪 个子环上发送。当产生保护的时候，环选择可以为添加到s t e e r i n g 予环或者本地连 接错误的s t e e r i n g 子环的帧采用w r a p 方式进行保护。此外，对于s t e e r i n g 环，当环 选择决定在两个子环上多播的时候，环选择负责复制该帧并在两个子环上传播。 环选择后进入每个子环的队列数据可以从0 到无穷大。短队列可能导致 h o l b l o c k i n g 。环选择基于m a c p r o t e c t i o n 参数决定w r a p e l i g i b l e ( w e ) 位是否被置 1 。采用这个机制会导致s t e e r e d 和w r a p p e d 帧在w r a p p i n g 环上同时存在。 此外，一旦哪个子环决定了，1 v r l 则根据目的站在已选子环上的距离来设定， 该信息来至于拓扑和状态数据库。判断t t l 是否设为到目的站点的精确跳数， n u m s t a t i o n ，m a x _ s t a t i o n s ，或者其他相等或者大于这个跳数值都是可以选项。 环选择利用了拓扑和状态信息，下面是数据库中环选择用到了的部分： a 环拓扑。环拓扑用来决定到目的站点的跳数，或者在不能决定该跳数时采 用泛洪。 b 其他站点的可用性。到目的站点的链路可用性用来在s t e e r i n g 环对需要保 护的帧进行予环选择调整时使用。 c 保护模式。保护模式用来决定哪个方式用来进行保护。 3 2 2 用户对环选择的控制 环选择可以用r i n g l e t i d 参数和m ad a t a r e q u e s t 原语中的m a c p r o t e c t i o n 参 数指定。r i n g l e t l d 的可选值有：a ) r i n g l e t0 ；b ) r i n g l e t1 ： c ) d e f a u l t _ r i n g l e t 如果不指定，r i n g l e t l d 的默认值为d e f a u l tr i n g l e t 。 用户只有在收到发送提示和环选提示的时候才能发送数据帧。如果用户选择 d e f a u l t _ r i n g l e t ，就不知道该数据会在哪个子环上发送。 如果是w r a p p i n g 模式环，具有r i n g l e t _ 0 l ，p r o t e c t e d 参数的帧将在 华中科技大学硕士学位论文 r