10G以太网速率计算

1、产品名称Product name密级 Confidentiality levelNE40E&80E内部公开产品版本 Product versionTotal 9 pages 共 9页10G以太网速率计算（仅供内部使用）For internal use only拟制：Prepared by陈伟日期：Date2008-2-28审核：日期：Reviewed byDate审核：日期：Reviewed byDate批准：日期：Granted byDateHUAWGI华为技术有限公司Huawei Technologies Co., Ltd.版权所有侵权必究All rights reserved修订

2、记录 Revision record日期Date修订版本Revision version修改描述change Description作者Author2008-2-281.00初稿完成陈伟目录1 测试仪发包速率51.1 LAN 接口 51.2 WAN 接口 62 从数据接口带宽上看73 从转发查找性能上看：84 线速转发常见问题94.1 查找性能问题94.2 水线设置问题9HUAWI10G以太网速率计算关键词Key words: 10G以太网PHY线速XAUI SPI4摘 要Abstract ：本文介绍了 10Gx太网接口从测试仪上看到的速率的含义，接口板对10G以太网线速转发的支持，以及测试性

3、能时遇到的典型问题。缩略语清单 List of abbreviations :Abbreviations 缩略语Full spelling央义全名Chinese explanation中文解释LANlocal area network局域网WANwide area network广域网XAUI10 Gigabit Ethernet AttachmentUnit Interface10G以太网连接单元接口SPI4System Packet InterfaceIPGInter-Packet Gap帧间隔我们知道10G以太网LAN速率是10.3215Gbps,WAN速率是9.95328Gbps。这其

4、中会有些开销，那实际净荷是多少呢？接口带宽是否能满足线速转发需求？先从测试仪看起：1测试仪发包速率从测试仪上能看到，在10G线速打流量的时候，实际发包速率达不到10G,这是怎么回事呢？为了便于下面的计算，先看一下以太帧的结构：根据Ethernet的CSMA/CD的工作原理，报文在发送之前，要先侦听一段时间(IPGInter-Packet Gap帧间隔)，如果在这段时间内线路空闲，则可以发送；以太网帧前有8个字节的前导码，其中7个字节为AA用于与接收端同步；第8个字节为AB,用于定界，标明从现 在开始后面的内容真正的是以太网帧了。FPacket Gap)PiearbleStart Frame D

5、elmterDesti rdion Ad ct essSourceAd ct essType/ LengthDataFr<ne CheM Sequence12Bytes TBes 1 Byte Bytes 6B向s2E班抬 464 Bytes串行数据流一般要进行 8B/10B编码，64B/66B编码。编码的主要功能如下：(1)确保在接收器恢复时钟时有充足的信号转换(2)编码空间允许将控制信号编码到数据流中(3)能够纠错(4)某些编码(用于控制信号)包含一个唯一的、易识别的代码位模式(类似于句子中的逗号)，它有助于快速同步和接收器位对齐(5)直流补偿1.1 LAN 接口LAN接口速率10.

6、3125Gbit/s。当设置100%带宽时，测试仪显示链路速率是10Gbit/s,这是没有经过64/66B编码时的速率。而此时测试仪显示的10Gbit/s是包括以太帧、前导码、帧间隔的。Packet rate:packets/s父 Max bandwidth:% M韶 hadfixed length;118700 0019.531250.00Datagram bit rate:Line bit rate：1皿叫。0口优Khts/sKbits/*64/66B编码开销：64/66 10.3125G*64/66=10G当测试仪线速发送64字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率7.618

7、987119Gb/s,不包括前导码、IPG。ItalficPacket CoLMt | Packet Byte Counfl Packet Rate |Packet Bit RateD 制町 an B 强® Colt*Dalagram BitRagBandwidthShoitJeim * Max B-andwidtiiSoiiiee 1739J40.7D4473.917J066省 47SI8L987J19涧口组44Q3网W76J 46.99276.1 as76.TKSouice 20DD0000.00%D.0KScarce 30DD0i00U3Q 口值当测试仪线速发送9618字节以太

8、报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率9.979164710Gb/s,不包括前导码、IPG。PacketPacket Be Count |Packet Rate |Packer Bit Rale | DaJtageam BylE Count Ddiagram Bil Rale % Max BandvMdlhS hist-T am % Mau B uMidlh27.750.058366.907.752.244129949379J 64.7102B6,4O0.236J8OO9.960,480,734典根997鳏000oadock0.00000000O.OK0.00%：1.2 WAN 接口WA

9、N接口速率9.95328G bit/s。当设置100%带宽时，测试仪显示链路速率是9.294196G bit/s（包括以太帧、前导码、帧间隔），是没有经过64/66B编码、没有算SDH开销时的速率。Packet rate：18,152727.31 亍% Maw bandwidth:|100.00-T% loadixed length： 1131.25fpackets/s*%Datagram bit rate:|6,680,203.65Kbit 必Line bit 同白：9.29U96J0Kbit 加SDH 开销：26/2764/66B编码开销：64/669.95328G*26/27*64/66

10、=9.294196GHUAWI当测试仪线速发送64字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率7.081294496Gb/s,不包括前导码、IPG。Tialfic Packet Coint Packer Bule Ccunl Packet RitePacket Bii R ate I Dalaaram B便 CoirtDalagram BitRagBandwidthShoitJeim * Max B-andwidtiiSouiee 1373J75.19923.B38.61Z73613.03DJ5S37.口印 2944S617.17O,£S9a1545X109.630.4119

11、76.1 呢Zfi.TffiSource 20DD0000.00%fl.QIRSource 300D0i0003口叱PIC端口速率统计，和测试仪发送统计是一致的：Last 10 seconds input rate: 7074457688 bits/sec, 13817300 packets/secLast 10 seconds output rate: 7074457760 bits/sec, 13817300 packets/sec当测试仪线速发送9618字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率9.274905241Gb/s,不包括前导码、IPG。TiafficPacket E

12、oufit Packet CduhI | Packet RatePacfcel Bt Rate |D iagram Byte CDunlDiagram Bil R.ate | % Baidwkfth | Short !erm 工 Ma« BanddlhSource 1Source 22.971 .OM Q28.575.962.0920120i5<i03.2?4.9051026.522.50140009.257.547.340099.70 00的联 ocmSwiceO000000口期口侬测试仪中的Datagram bit rate和Line bit rate的意义分别是：IP净荷

13、46字节，以太帧64字节。Datagram bit rate :19531250*46*8=7187500000bits/s 纯 IP净荷的速率Line bit rate :19531250*64*8=10000000000bits/s 纯以太帧净荷的速率10G以太网转发的:卜面从数据接口和查找转发两个方面分别说明是怎样实现2从数据接口带宽上看PIC上是PHY芯片，主要有 PHY-XS , PCS, WIS, PMA层，对外接口是 XAUI和XFI。DECODE 10B%KAUIPkLPHY-XSCRU DEMUXENCODE BBdOBOMU MUXHUAWIF冲叩JCRKONXRX1PJI

14、HX1NXHX2PKRK7NXRK3PRBFGLKF 因REFCLXN ：JCRX3NXDCOPXFKQNJTTX1PXTX1NXTX2PXTX2N XTXnPXTXSNXAUIXFI接口流量带宽是10.3125Gb/s,经过PMA层串并转换，进入 PCS层，经过66B/64B解 码，带宽变成10.3125Gb/s*64/66=10Gb/s。进入PHY-XS层，经过8B/10B编码，带宽变成 10Gb/s*10/8=12.5Gb/s ,再进行并串转换，分成 4组差分线，每组差分线带宽 12.5G/4=3.125Gb/s。PIC通过XAUI接口和NP1连接，NP1芯片内部集成 MAC。NP1和N

15、P2之间通过SPI4接口 连接，在接口上传输IP净荷。SPI4接口时钟频率390MHz,该接口带宽是390*2*16=12.48Gb/s。 SPI4接口每个burst 128字节，两次burst之间有16bit的控制字，属于开销，所以该接口的实际 净荷带宽是 12.48*128/130=12.288Gb/s。NP2和TM之间的接口是 SPI4接口，时钟频率360MHz，接口带宽是360*2*16=11.52Gb/s , 实际净荷带宽是 11.52*128/130=11.34Gb/s。TM和交换网之间是serde戢口，去掉开销以后能满足 10G IP净荷传输。3从转发查找性能上看：NP1转发性能

16、：30Mpps,支持2个子卡，每个子卡15Mpps。测试仪按照以太网最小包长 线速打流量，包速率是 10G/(64+8+12)/8=14.88Mpps 。NP2转发性能：30Mpps,支持2个子卡，每个子卡15Mpps。从查找转发带宽上看，是可以支持10G以太网线速的。HUAWI4线速转发常见问题4.1 查找性能问题在上面介绍的LPU板上，能插2个子卡。当分别插12*GE卡和10G LAN卡时，分别打流 量，12*GE卡12个端口一共10G流量，64字节报文，查找 ACL表转发。10G LAN卡打10G流 量，64字节报文，查找FIB表转发。发现这时10G LAN卡即使打3G左右的流量，12*GE卡还 是有丢包。原因：NP2要查上行ACL表，NP2与其他查找模块配合时查找延时比较大，会影响 NP2 线速性能。另外，由于 NP2不支持查找乱序，因此IP转发的线速性能也会受查 ACL影响，性 能也降到63.16%。该问题主要体现在短包上，速率一定的情况下包越短包速率越大。NP转发是基于包转发的，所以短包更能体现 NP查找的性能。4.2 水线设置问题在较早的版本上，10LAN子卡长包不能线速。开始解决的办法是修改帧间隔，将帧间 隔由12字节改成11字节，修改后长包能线速。但是后来发现这不是问题的根本原因，根本原因是NP1的下行buf