UA5000_IP上行原理培训教材讲义

UA5000IP上行原理 王静 课程目标 了解以太网的基本知识了解UA5000IP上行基本原理 课程内容 基础知识单板结构业务流程组网应用 课程内容 基础知识VLAN端口聚合QoS 什么是VLAN VirtualLocalAreaNetwork VLAN 虚拟局域网的英文缩写 它将连接在同一个物理网络上的主机分组 使它们看起来就象连接在不同的网络上一样 VLAN的特征虚拟工作组不受实际物理位置的限制VLAN成员之间的通信好像他们在同一LAN上有限广播域VLAN成员间通信需要路由 VLAN的好处 限制广播风暴一个VLAN就是一个广播域削减开支减少网络频繁移动和改变带来的花费减少路由器的花费安全性VLAN间通信需要路由 UA5000使用802 1q VLAN帧标记 VLAN帧标记 续 DA SA Type Data CRC DA SA Type Data CRC Tag 0X8100 Priority CFI VLANID 普通的以太网帧 802 1q帧 12bits 3bits 1bit VLAN帧标记 续 UA5000只支持trunk方式 VLAN划分方案 基于端口 最常见 UA5000采用 基于mac地址基于网络层协议基于IP地址基于应用程序和基于策略 基于端口的VLAN划分 IPMA 注 UA5000上只配置上行端口的VLAN属性 从用户侧上来的报文则根据PVC配置到哪个VLAN 内部自动添加VLANtag 传统SWITCH的转发方式 1 通过学习监听机制 维护主机mac 交换机端口的映射2 对目的mac未知的报文 采用洪泛方式 向所有端口转发 除了入端口 VLANSWITCH的转发方式 1 维护主机mac 交换机端口 VID的映射2 对目的mac未知的报文 洪泛的范围有所缩小 不是向所有端口转发 而是向所有对应VID相同的端口转发 因此隔离了广播域 基于端口的VLAN划分 续 UA5000的VLAN规格 1 UA5000支持配置255个VLAN 范围从1 4000 2 支持MUXVLAN 起始VLAN必须为64的倍数 每组64个 一共支持61组 3 VLAN和MUXVLAN共享1 4000的范围 所以某个值如果配置了MUXVLAN就不允许配置VLAN 反之亦然 4 由于UA5000使用的LSW芯片最多支持255个VLAN 为了扩充VLAN的个数 利用流分类引入了MUXVLAN的概念 作为补充 VLAN与MUXVLAN的区别 UA5000的VLAN处理 PC机 Modem 普通以太网帧 用户板 7351 逻辑 LSW ATM信元 LVDS信元 ATM信元 802 1q帧 如果VLANID与上行出端口缺省VLANID相同 则剥掉VLANtag 发送普通以太网报文 否则保留原来的VLANtag头 如果上行入端口收到普通以太网报文 则添加VLANID为该端口缺省VLANID的VLANtag头 剥掉VLANtag头 重新封装成ATM信元 基础知识VLAN端口聚合QoS 课程内容 端口汇聚 Port LinkAggregation IPMA 端口汇聚 PA 是将多个端口聚合在一起形成1个汇聚组 以实现出 入负荷在各成员端口中的分担 同时也提供了更高的连接可靠性 其中某些链路中断后 流量可以自动调整到正常的链路上 LanSwitch 多个端口逻辑上作为一个端口 UA和LSW均需配置 端口汇聚分发策略 端口汇聚分发策略在IEEE802 3中没有明确规定 UA5000使用的LSW芯片可基于给定的策略 如基于MAC地址或IP地址进行转发 目前使用的是基于MAC地址分发 可以基于源MAC地址 ingress 或者源MAC和目的MAC地址进行分发 ingress egress 分发只对单播报文有效 组播和广播报文固定从最小端口号发送 由于分发是基于MAC地址 所以不能保证每条链路平均分配流量 最坏情况可能所有流量都集中到同一条链路上 分发策略举例 说明 例子中分发策略是源MAC地址最后3个bits与当前聚合组正常端口数取模 红色为当前分发的链路 当端口0down后 根据分发策略转到当前的端口1进行发送 当端口状态发生变化 系统会自动调整调整转发表 例子中是ingress方式 Ingress egress是源MAC和目的MAC最后3个bits相与后与正常端口数取模 SA 00 e0 fc 01 02 03 LSWB LSWA SA 00 e0 fc 01 02 03 LSWB LSWA 0 x3mod3为0 0 x3mod2为1 课程内容 基础知识VLAN端口聚合QoS UA5000保证QoS的方式 在LSW芯片上 1 每个输出端口支持四个CoS队列2 队首阻塞3 反压机制4 快速过滤处理器在逻辑上 1 基于PVC的CAR2 队列调度3 拥塞控制 802 1p优先级 DA SA Type Data CRC Tag 0X8100 Priority CFI VLANID 802 1q帧 12bits 3bits 1bit 优先级范围为0 7 最低为0 最高为7 按照0 1 2 3 4 5 6 7分组 映射到LSW芯片的4个队列 0 3 4 7映射到逻辑的两个队列 如果收到不带标记的帧 统一添加优先级为0 优先级配置 ConnectionID 0RxCttr 2TxCttr 2CastType p2pConnectionType pvcSourcePortType adlSourceFrameID 0SourceSlotID 15SourcePortID 0SourceVPI 0SourceVCI 35Encapsulation llcDestinationPortType lanDestinationFrameID 0DestinationSlotID 12DestinationVLANID 200DestinationVPI DestinationVCI ReceivetrafficValue 128000TransmittrafficValue 128000DestinationPriority 3Destvportphysical 0 xffffDestvportlogic 1RowStatus activeAdminStatus upDataStatus normal 在配置PVC时需要指定优先级 对应802 1p的8个优先级 队列调度 高优先级队列 低优先级队列 上行报文在逻辑上根据PVC的优先级划分到两个队列 并添加802 1q头 根据PVC配置的优先级填充802 1p域 PQ调度 每个端口照802 1p头分别映射到4个优先级队列High Medium Normal Low PQ调度 队首阻塞 该端口阻塞 将处于HOL状态 并通知其他端口 a b c d a b c d 端口d收到报文 目的端口为a 丢弃 到其他端口的报文正常转发 a b c d 该端口解除HOL状态 通知其他端口 端口d收到报文 目的端口为a 正常转发 反压机制 两种方式 1 全双工模式时 使用802 3x流控 发送PAUSE帧 2 半双工模式时 发送拥塞信号 快速过滤处理器 快速过滤处理器 续 根据流分类结果和过滤的匹配情况 可以对完全匹配 指符合指定的输入输出端口 包格式 过滤字 和部分匹配 指只符合输入输出的包 分别进行以下以任意组合处理 1 插入802 1p头 2 映射至4个COS队列 3 修改IP头的TOS域 4 拷贝整个包并发送给CPU 5 丢弃包 由于特殊原因发至CPU的包除外 6 将包转发到任意输出端口 对广播 多播和DLF包除外 7 发送包的拷贝到其镜像端口 UA5000的MUXVLAN和端口镜像功能使用了流分类 基于PVC的CAR 可以对每条PVC的运行最大带宽做控制 但不能支持ATM上的CBR VBR UBR RTVBR等等业务 上下行都做 可以起到限制用户带宽的作用 采用令牌桶的方式实现 CAR的参数由主机配置 最小粒度为64Kbps 需要设置平均带宽参数和突发参数 CAR CommittedAccessRate委托访问率 Meanrate单位时间内令牌的注入量 Meanrate 带宽 BurstSize令牌桶的大小 BurstSize Normalburstsize Excessburstsize Timeinterval令牌注满令牌桶所需要的时间 队列调度 上行处理时 在2个sciphy端口采用轮询的策略 从sciphy端口接收的报文按照PVC把完成SAR组包的以太网报文在做CAR后加入不同的队列 内部有两个优先级队列 对两个端口的不同队列采用PQ方式进行队列调度 下行处理时 对需要送给本地用户的报文先查表获取发送的PVC并做CAR 然后按照PVC加入不同的队列 内部设两个优先级队列 向Utopia发送时采用PQ方式进行队列调度 拥塞控制 如果发送队列出现拥塞 采用DropTail的方式进行拥塞控制 只对下行队列采用这种方式进行拥塞控制 上行队列采取逐级反压的形式 不进行DropTail丢包 反压到7351SCI PHY接口 上行处理时 对做CAR后的发送到GE口的报文按照优先级分为两个队列 即高优先级队列和低优先级队列 CAR模块对超出流量的部分直接丢弃 通过CAR模块后的高优先级队列或低优先级队列如果满 则等待写入队列 并向上逐级反压到7351接收接口 下行处理 对做CAR后的报文分为两个优先级队列 即高优先级队列和低优先级队列 把将要发送的报文写入256个端口发送队列 对端口发送队列设置两个门限 当超过第一个门限时 开始丢弃该端口的低优先级报文 当达到第二个门限时 无论高优先级报文还是低优先级报文都丢弃 广播 多播和未知单播抑制 UA5000提供对广播 多播和未知单播流量进行抑制 减少这部分报文对正常的单播业务报文的冲击 用户以百分值输入流量抑制阈值 当用户输入阈值为0 后 表示对所有此类报文全部丢弃 当阈值为100 时 表示对所有此类报文不作任何丢弃 课程内容 基本概念单板结构业务流程组网应用 IPMA板规格 单板硬件逻辑结构 LSW交换模块介绍 LSW芯片结构图 LSW芯片主要功能 1 8KMAC地址管理2 四级服务类别 COS 3 队首阻塞 HOL阻塞 4 包老化机制5 反压机制6 速率控制机制7 端口镜像8 802 1d生成树支持9 802 1p支持10 802 1q支持11 高达八个速率相同端口的捆绑11 以太网IP包的前80个BYTE的快速过滤12 IP多播13 区别服务DiffServ14 堆叠15 支持标准MIB16 芯片对外接口 FPGA逻辑处理模块 课程内容 基本概念单板结构业务流程组网应用 业务流程 上行业务流程 上行业务流 ADSL终端对用户以太网帧采用RFC1483B封装并工作在桥接模式 ADSL用户接口完成ADSL解调 把ATM信元转换为LVDS总线格式的信元传送到IPM主控板的总线接口模块 7351 7351恢复出ATM信元并通过UTOPIA接口发送到转发逻辑SCORPIO SCORPIO逻辑完成ATM信元的重组和1483B解封装 恢复出用户以太网帧 并根据业务控制模块设定的用户VLAN和优先级信息添加VLAN头和802 1p优先级 从上行GMII接口发送到以太网交换模块 以太网交换模块完成交换 通过上行接口模块从FE GE上行接口发送到网络侧 逻辑模块的处理 上行Sciphy接口模块轮询接收信元 并根据端口ID查上行PVC索引表 然后根据Pvcindex查找上行邻接表的信息 对信元进行重组 将帧净荷存入SDRAM 同时识别报文 送CPU 正常转发 丢弃 对正常转发的报文 进行源MAC地址学习 并将重组完的帧信息进行业务优先级处理 根据配置的速率进行速率限制处理 超过流量丢弃 符合流量根据PVC的优先级分成高低优先级队列转发到2个队列中 进行优先级调度 从上行GE口发送到LSW LSW模块的处理 LSW从与逻辑相连的GE口接收到的是带VLANtagged的报文 进行源MAC地址学习 根据目的地址是广播 多播 单播进行分类处理 根据VLANtag头中的优先级域进行分别映射到输出端口的4个队列 上行业务流程 续 下行业务流程 下行业务流程 上行接口模块将下行方向的以太网帧转发到以太网交换模块 以太网交换模块根据业务控制模块设定的VLAN MAC等转发信息将业务流交换到转发逻辑SCORPIO 转发逻辑SCORPIO根据以太网帧的VLAN和MAC信息查找用户的PVC信息 剥掉以太网帧的VLAN头 完成以太网帧到ATM的1483B封装和信元切割 通过ANY PHY接口把ATM信元发送到总线接口模块7351 7351把ATM信元封装成LVDS格式的信元 通过LVDS总线送到ADSL用户接口板 ADSL接口模块把从LVDS总线恢复的ATM信元通过ADSL调制转发到ADSL终端 在ADSL终端上还原为以太网帧 下行业务流程 续 LSW模块的处理 LSW接收到报文 如果是untagged的报文将根据入端口的缺省VLANID 自动插入tag 如果是tagged的报文将继续沿用 然后进行源MAC地址学习 根据目的地址是广播 多播 单播进行分类处理 根据VLANtag头中的优先级域进行分别映射到输出端口的4个队列 逻辑模块的处