第21章 PWE3技术

1、第21章 PWE3技术PWE3是一种在分组交换网络（PSN）上仿真电信业务的机制。分组交换网络可以是以太网、MPLS或者IP网。电信业务可以是低速率的TDM、SDH/SONET、ATM或者帧中继。本章主要内容：l PWE3基本概念l PWE3报文格式l PWE3基本原理l PWE3典型应用21.1 PWE3基本概念PWE3：端到端的伪线仿真（Pseudo Wire Edge to Edge Emulation），IETF在RFC3985中定义了伪线PW的含义，即一种利用分组交换网络承载本地业务的仿真。IWF设备：互作用（Interworking Function）设备，指在两个不同的网络之间实

2、现数据转换的设备。Bundle：是指从IWF源设备传输到IWF目的设备的同类物理接口发出的比特流，可以由同一个E1或T1中的任意几个64Kbps时隙组成。Bundle是单向数据流，通常与反方向的Bundle配对形成全双工的通信。在两个IWF设备之间可以存在多个Bundle。CESoPSN：分组交换网络承载电路仿真业务（Circuit Emulation Services over Packet Switched Network），是一种依赖于TDM数据帧结构的仿真。SAToP：分组承载无帧结构的时分复用业务（Structure-Agnostic TDM over Packet），是一种不关心T

3、DM数据帧结构的仿真。TDMoIP：IP承载时分复用业务（Time Division Multiplexing over Internet Protocol），是一种与TDM数据内容相关的仿真。CE：客户端（Customer Edge），发起和终结业务的设备。PE：服务端（Provider Edge），为CE提供伪线仿真（PWE）的设备。CAS：随路信令模式（Channel Associated Signaling）。21.2 PWE3报文格式图21-1 PWE3报文格式21.2.1 以太帧结构字段描述PREAMBLE用于同步的1和0交替的56比特序列START FRAME DELIMITER

4、指示帧起始的8比特序列（10101011）DESTINATION AND SOURCE MAC ADDRESSES目的和源MAC地址TYPE协议类型DATA AND PADDING最大1500字节。如果小于46字节则进行填充FRAME CHECK SEQUENCE4字节CRC校验表21-1 以太帧结构说明原有的以太标准定义最小帧长度为64，最大帧长度为1518，包括从目的MAC地址到帧校验字段的所有字节。1998年发布的IEEE 802.3ac标准扩展以太帧最大长度为1522字节，允许在以太帧格式中插入一个VLAN tag。VLAN tag的前两个字节是0x8100，后两个字节的前3比特表示帧

5、优先级，下1个比特表示是否存在路由器信息字段，最后12个比特是VLAN标识符。21.2.2 UDP/IPv4头部图21-2 UDP/IPv4头部字段描述IPVERIP版本号IHLIP头部长度，以4字节为单位IP TOSIP服务类型，TOTAL LENGTH总长度（头部和数据总字节数）IDENTIFICATIONIP分片标识FLAGSIP控制字，必须设置为010避免分片FRAGMENT OFFSET指示分片所处的位置，TDMoIP不用TIME TO LIVE该字段为0的数据报将被丢弃PROTOCOLUDP协议设为0x11IP HEADER CHECKSUMIP头部校验和SOURCE IP ADD

6、RESS源IP地址DESTINATION IP ADDRESS目的IP地址VERTDMoIP版本号，目前为001BUNDLE NUMBER该字段通常指示源端口号，此处用于标识一条唯一的数据流。可用的值从18063，0是无效值，8191用于OAM控制消息，80648190保留。DESTINATION PORT NUMBER设为0x085E（2142），是IANA分配给TDMoIP的用户端口号UDP LENGTHUDP头部和数据总字节长度UDP CHECKSUMUDP/IP头部和数据校验和，如果不用必须设为0表21-2 UDP/IPv4头部说明21.2.3 UDP/IPv6头部图21-3 UDP/

7、IPv6头部字段描述IPVERIP版本号TRAFFIC CLASS类似于IPv4中的TOS字段FLOW LABEL20比特的流标签用于标记特定流的报文PAYLOAD LENGTH类似于IPv4中的TOTAL LENGTH字段NEXT HEADER类似于IPv4中的PROTOCOL字段HOP LIMIT类似于IPv4中的TIME TO LIVE字段SOURCE IP ADDRESS源IP地址DESTINATION IP ADDRESS目的IP地址表21-3 UDP/IPv6头部说明21.2.4 MPLS头部图21-4 MPLS头部字段描述OUTER LABEL标记MPLS LSP的MPLS标签，

8、用于TDM报文穿越MPLS网络EXP实验字段S堆栈比特，1用于INNER LABLE，0用于OUTER LABELTTLMPLS的TTL字段INNER LABEL包含bundle identifier，在同一个隧道中复用多个bundle表21-4 MPLS头部说明21.2.5 MEF头部图21-5 MEF头部字段描述ECID仿真电路标识符，包含bundle identifier表21-5 MEF头部说明21.2.6 L2TPv3/IPv4头部图21-6 L2TPv3/IPv4头部字段描述SESSION ID会话标识符，包含bundle identifier。不能为0COOKIE可选的字段，包含

9、用于检查报文合法性的随机数表21-6 L2TPv3/IPv4头部说明注：S3400只支持前面的UDP/IPv4封装格式。21.2.7 控制字图21-7 控制字字段描述RES保留字段，必须设为0L本地失步故障，由CPU设置。L比特置位，表示本端检测到或被通知，由于TDM物理层的故障导致数据不完整，这一比特可用于指示物理层失步，在远端触发产生AIS信号。TDM故障消除后，L比特必须被清零R远端接收故障，由CPU设置。R比特置位，表示本端没有在以太口接收到报文。R比特可用来通知网络拥塞或其他网络相关故障。收到远端故障指示可以触发回退机制避免拥塞。R比特在预先设定的连续N个报文没收到后被置位。收到报文

10、后清零M故障修复失败，由CPU设置。这个字段是可选的。如果使用，可以作为L比特的补充FRG分片字段，用于在CESoPSN structured with CAS bundles情况下，将复帧结构分片放入多个报文，FRG含义如下：00 整个复帧放入一个报文中01 报文携带的是第一个分片10 报文携带的是最后一个分片11 报文携带的是中间的分片LENGTH包括control word，payload和RTP header（如果存在）。用于指示长度小于64字节的报文。长度大于64字节的报文，该字段为0SEQUENCE NUMBER报文序号，初始值为一个随机数，按发送报文递增，达到最大值后回滚为0。该

11、字段用于接收端检查报文是否丢失。表21-7 控制字说明21.2.8 RTP头部图21-8 RTP头部字段描述VRTP版本，必须设为2P填充比特，必须设为0X扩展比特，必须设为0CCCSRC计数，必须设为0M标记比特，必须设为0PT载荷类型，必须动态分配一个唯一的值给每个Bundle。SN报文序号，与控制字中的序号相同TS时间戳，分为两种产生模式绝对模式：源于TDM线路上恢复的时钟，每125微秒加1相对模式：源于一个公共的时钟SSRC指示同步源，随机选取，要求同一个RTP会话中的两个同步源不会有相同的SSRC标识表21-8 RTP头部说明21.3 PWE3基本原理21.3.1 SAToP不关心从

12、TDM端口上收到的数据帧结构，将所有比特都封装到TDMoP报文中发送出去。如图21-9所示，每收到N个TDM字节，SAToP就将其封装到报文中的TDM payload部分发走。对端收到后，将TDM payload从TDMoP报文中取出，原封不动的发给TDM设备。图21-9 SAToP示意图由于要收到N个TDM字节后才会产生一个TDMoP报文，所以会引入一个固定的延迟，称之为报文创建延迟（PCT）。SAToP的PCT计算方式如下：PCTN×8×比特时间N×8÷比特速率在比特速率恒定的情况下，N越大延迟越大，单位时间内产生的报文越少。21.3.2 CESoP

13、SN清楚TDM数据流的帧结构，可以将指定的时隙封装到TDMoP报文中发送出去。分为有CAS和没有CAS两种。21.3.2.1 无CAS模式如图21-10所示，CESoPSN透传TDM数据流中的4和25时隙，每收到一帧后，都将其中的4时隙和25时隙的比特提取出来放进报文中的TDM payload部分，直到第N帧结束，然后封装成一个报文发走。对端收到后，将报文中TDM payload的奇数字节和偶数字节分别插入4时隙和25时隙发给对端TDM设备。图21-10 没有CAS的CESoP示意图在这种模式下，PCTN×帧时间N÷帧速率21.3.2.2 有CAS模式如图21-11所示，C

14、ESoPSN透传TDM数据流中的2、4和25时隙，从CAS复帧的第一个帧开始，直到CAS复帧的最后一个帧，按顺序把每个帧中提取出的2、4和25时隙比特放进TDM payload部分，然后附上2、4和25时隙的信令比特，封装成一个报文发出。收端进行解封装操作，恢复出数据及信令。图21-11 有CAS的CESoP示意图在这种模式下，PCT复帧帧数×帧时间复帧帧数÷帧速率如果复帧包含的帧数很多，则报文创建延迟会很大，可能达不到系统要求的延迟指标。分片方式解决这一问题，如图21-12所示。把复帧分成N个子复帧，每个子复帧包含M帧。CESoPSN每处理完一个子复帧，就封装一个报文发走

15、。包含复帧第一个子复帧的报文的控制字中的FRG字段置为01。包含复帧最后一个子复帧的报文的控制字中的FRG字段置为10，同时TDM payload后附上信令比特。其它中间子复帧的报文的控制字中的FRG字段置为11。收端根据报文控制字中的FRG值就能正确解封装出数据和信令。在分片模式下，PCTM×帧时间M÷帧速率图21-12有CAS的CESoP分片示意图21.3.3 HDLC前面两种仿真方式统称为流模式（或透传模式），因为报文中封装的是原始比特数据，不关心TDM数据中的内容，目的就是为了在两个TDM端设备间原封不动的传递TDM比特流。而HDLC方式就只传递TDM数据流中的HDLC帧，如图21-13所示。无论TDM是成帧还是非帧的数据流，都只提取其中的HDLC数据进行处理，即在比特流中搜索HDLC帧头帧尾，当一个完整无误的HDLC帧收到后，把其中的DATA封装到TDM payload部分发走。收端解TDMoP封装后，将载荷部分重新封装成HDLC帧插入到TDM数据流中。图22-13 HDLC示意图在这种模式下，PCT没有意义，产生的TDMoP报文的个数与HDLC帧个数相同。21.4 PWE3典型应用图21-14 PWE3典型应用图中的TDMoIP Gateway就是PWE3设备。左边PBX的业务数据通过E1/T1到达TDMoIP Gateway，T