IP隧道技術的性能

2019-11-03 09:07:58

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供稿：網友

程凱

　　現代通信網絡中有大量設備采用TCP/ip協議與網管中心進行通信，這種應用有其特殊的要求。首先，網管信息不同于網絡本身承載的業務信息，在網絡穩定時數據量較小；其次，設備與網管中心分開，分散于不同的地點，必須借助一定的傳輸手段；第三，網管網絡大多為星形，單對鏈路（網管中心到設備）間的數據量較小。

　　針對這種應用有不同的解決方法，如采用Modem和路由器等，但不論何種方法，都需借助跨越地域的傳輸網絡。因此如果傳輸網絡本身提供一定的通道，就可以大大降低設備的復雜性和成本，在一些小型的網絡尤為明顯。

　　SDH技術的一項特點就是具有充分的開銷字節用于網絡維護，這為上述應用提供了可能。但IP數據有其完全不同于SDH的特點，因為前者是按照IP地址尋址的，而后者則有著固定的網絡結構，網管數據必須根據IP地址找到分布在SDH網絡中的不同設備，即SDH設備必須為IP數據的尋址提供一定的機制。IP隧道（Tunneling）技術為IP數據的SDH開銷通道中傳送提供了一個解決方案。

1、原理概述

　　SDH技術本身就提供網元管理系統（EMS）網管接口，網管信息在再生段（RS）的D1-D3字節或復用段（MS）的D4-D12字節通道傳送。以朗訊的SDH設備WaveStar TM AMD 16/1來說，網管信息在MS的D4-D12字節傳送，每字節64kbit/s，有576kbit/s的帶寬，傳送SDH網管數據綽綽有余。而SDH本身的網管數據通道網（DCN）和前面提到的應用很相似，兩者都是以地址來傳送數據，而地址一一對應于網絡中的硬件設備。通過一一對應的地址映射，隧道技術可以識別IP數據的目標地址，并對應到相應的SDH網元地址，由對端的SDH設備將IP數據提出，送到遠端的以太局域網。遠端IP主機與開放系統互連（OSI）參考模型網絡中的SDH網元相連，通過SDH設備的數據通信信道（DCC）傳輸IP數據，最終實現IP主機與IP網絡間的IP數據交換。

2、協議模型

　　能夠提供IP隧道技術的設備可稱之為雙協議棧（dual-stack）節點，因為它支持OSI和IP兩種協議棧。在整個SDH網絡中只需要接入點是雙協議棧節點，并不要求所有的SDH網元如此。不同網元的不同協議棧在TCP/IP網絡中通過IP進行尋址，在IP和IP隧道的交界點，通過雙協議棧節點完成IP協議與OSI協議的轉換，而在IP隧道階段的其它網元只在OSI第三層對數據包進行轉發。

3、地址映射

　　SDH網管網絡中使用網絡服務訪問點（NSAP）地址來識別網元，而IP網絡則使用IP地址，因此每個雙協議棧網元（dual-stack NE）既有NSAP地址也有IP地址，IP數據從該網元送往其它子網。雙協議棧網元在本地局域網中起到了網關的作用。

　　每個雙協議棧網元都有一張路由的對應表，每條路由就是一個NSAP地址和一個IP子網地址的對應。每個網元將自己的NSAP地址、IP地址和子網信息由OSI鏈路狀態協議（LSP:Link State PRotocol）數據包向其它SDH網元廣播，同時讀取其它網元的廣播信息。路由表也可手工設置。雙協議棧網元又在整個IP網絡中充當路由器。

4、裝載與分段

　　IP數據被從端口讀取后，根據長度進行分段，再裝載到OSI-DCC的無連接網絡協議（CLNP：Connection-Less Network Protocol）數據包中。

　　IP在局域網上的包長為46-1500字節。CLNP在局域網上的最大包長為1497字節，在OSI-DCC上最大包長為512字節。在遠端局域網端口輸出的是分段后的數據包，IP包長為444字節。

5、網絡配置

　　IP隧道技術已在國內外有很多應用，支持這一技術的SDH產品主要是朗訊公司的WaveStar TM AM1(AM1+)和WaveStar TM ADM16/1。主要應用在電信接入設備的網絡管理，如AnyMedia TM產品系列，也可用于傳送運營商自己的數據和其它產品（如交換機）的網管數據。

　　由于網絡配置涉及到兩種不同的網絡技術，所以如果不能對兩者都有清晰的了解，是很難進行網絡規劃的。

6、性能評測

　　作為隧道技術的一種應用，IP隧道是通過軟件完成的，功能檢測比較簡單，其性能測試主要是流量（throughput）的測試。IP隧道技術有兩上可能產生瓶頸的因素：一是SDH設備的處理能力；二是DCN的性能，它就是SDH的DCC在傳送本網網管信息之余所能為外部應用提供的帶寬。作為一種分析的手段，可以先將第二個因素略去，在沒有SDH網管信息的情況下進行流量的測試。

測試結論如下：

·IP流量的最高速率約為400kbit/s，占DCC理論帶寬（576kbit/s）的70%。

·在包長較小的情況下，所處理的包數量基本不變；流量隨著包長增加而線性增加，說明了接口的最大處理能力。在包長較?。ㄐ∮?56字節）的情況下，接口是瓶頸所在。

·曲線的起伏說明數據包分段對傳送能力的影響，這是必然存在的。端口的處理能力約為120包/s，這一值基本不變。

·允許幀長為64-1536字節。

　　測試結果表明，DCC的帶寬并未被IP隧道的數據完全占用。這是一種比較均勻的分配，附加功能并沒有對基本功能造成不利的影響，但在整個網絡設計時仍有必要考慮各種因素并加以權衡。在實際網絡規劃中應注意以下幾點：

·在SDH本身的網管不穩定時，避免使用隧道技術。網管不正常時，網絡中可能有大量的垃圾數據，再使用隧道技術會使網絡不堪重負。

·避免在局域網上接入太多的IP設備，尤其當局域網上需要傳送OSI數據時。因為太多的IP數據（并不需要進入隧道的數據）會占用局域網的帶寬，造成過多的數據沖突進而影響OSI數據的傳送。DCN規劃中就強烈建議IP與OSI不使用同一個局域網，并限制了一個局域網上所接節點的數量。

·盡可能減少路由器與OSI保護路由混用的情況。

摘自《現代電信科技》

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