同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法
2023-04-29 01:48:41
專利名稱：同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法
技術領域：
本發明涉及數字信息的傳輸，尤其涉及一種用於通過同步數字體系SDH網絡傳輸數據業務時的流量控制方法。
背景技術：
隨著同步數字體系(SDH)網絡的快速發展，EoS(Ethernet overSDH/SONET通過SDH/SONET網絡傳輸乙太網業務)技術也被更加廣泛的採用，如何高效地通過SDH網絡實現數據應用就顯得更加重要，在城域網的乙太網傳輸應用中，因為站點之間的距離可以達到一兩百公裡，加上目前的EoS中的映射處理一般使用虛級聯工作方式，兩站點之間的延時可能達到幾毫秒甚至數十毫秒級，再考慮到乙太網業務的突發特性，即瞬時流量很高，一般情況下，瞬時流量都可能超過預先分配的帶寬。
目前一種常用的流量控制機制是CAR，(Committed Access Rate預定的接入速率)，它的實現原理是當網絡發生擁塞時，對於超出承諾速率的數據進行丟棄，在丟棄時可能使用優先級概念。這種控制機制的缺點是一般都會造成大量的丟包現象，在一個常用的TCP/IP運用中，大量丟包將嚴重降低網絡性能，特別是對於最廣泛使用的TCP/IP協議，丟包將造成其應用性能大幅度下降，例如，在TCP應用中，使用10M/b的乙太網設備，如果超時重傳定時器AckTime的值等於5秒，對於1500Bytes長的乙太網幀，1％的幀丟失率FLR將導致操作性能降低98％。
有些網絡傳輸中，將用戶數據設備產生的PAUSE幀傳送到對端的用戶數據設備，但是傳輸過程中，因為傳輸設備本身不會產生流控信息，僅僅是將其它設備產生的PAUSE幀傳遞過去，在短距離內可以使用，不適合在長距離傳輸中使用；另外，如果有一端的設備不支持PAUSE幀，這種方法不能使用。
如圖1所示，EoS設備由三部分組成乙太網接入部分，包括物理層接口PHY和媒體訪問控制MAC；封裝/解封裝部分，其封裝方式可以是LAPS(Link Access Protocol -SDH，鏈路接入處理協議)、HDLC(High level Data Link Control高級數據鏈路控制規程)、GFP(General Framing Procedure，通用成幀處理)等；以及映射/解映射部分，映射方式通常是虛級聯、級聯。
現假設SDH網絡分配的帶寬是1個VC3，即45M，當用戶數據設備A的發送速率超過1個VC3時，在現有的處理技術中，因為映射A部分的流量恆定且為1個VC3，於是，多出的乙太網幀在封裝A部分堆積，當封裝A部分的緩存耗盡後，造成MACA的數據不能繼續發送到封裝A部分，於是，當PHY+MAC A在允許乙太網流控時，向用戶設備發PAUSE幀(全雙工)或反壓(半雙工)，即圖1中的虛線1(如果禁止乙太網流控，MACA丟棄多出的乙太網幀，乙太網流控請參考IEEE 802.3x文檔)，這將使設備A的發送速率減低到1個VC3以下而不會丟包，從而以免網絡性能過度降低。
當設備A發送速率低於1個VC3，但因為某種原因使設備B的接收速率小於設備A的發送速率，例如設備B下掛多個10M設備，但是只有1個在工作，從設備A直到EoS設備B的發送端均不會阻塞，但是設備B本身將阻塞，於是，按照802.3x的實現方式，設備B將向和它直接相連的埠發送802.3x定義的流控信息，即圖1中的虛線2，可以是PAUSE幀或者反壓信號，此流控信息按照802.3x的實現方式，將被MAC B終結，同時MAC B將停止向設備B發送數據，不會傳遞到設備A，設備A繼續按照原來的流量發送數據，於是，造成來自設備A的乙太網幀在解封裝B或者MAC B處堆積，當這兩處的緩存耗盡後，EoS#B必定丟包，這樣，雖然設備A和設備B都是支持802.3x乙太網流控的設備，但是通過傳輸設備EoS後，實際上不能避免丟包現象，這就說明，按照802.3x實現的現有技術方案不能通過EoS設備真正起到乙太網的流控作用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種高性能的用於通過同步數字體系SDH網絡傳輸數據業務時的流量控制方法，實現乙太網數據通過SDH網絡的無丟失透明傳輸。
本發明所採用的方法為一種同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，包括以下步驟A.在同步數字體系(SDH)網絡的數據傳輸中，EoS(Ethernet overSDH/SONET乙太網在SDH/SONET中傳輸)設備的封裝部分，根據幀緩存的使用情況，產生並封裝流控協議幀(LFPLine Flow-controlProtocol，線路流量控制協議)；B.將流控協議(LFP)幀作為普通數據幀映射進SDH淨荷中，傳輸到對端設備；C.對端設備將SDH淨荷經解映射處理後，由EoS處理設備的解封裝部分進行流控協議(LFP)幀識別，並解釋執行流控協議(LFP)幀中攜帶的流量控制信息。
所述產生並封裝流控協議(LFP)幀的步驟進一步包括A1.在所述的EoS設備的上行方向，EoS處理設備的封裝部分隨時監測緩存內的數據量，產生相應控制域的流控協議(LFP)幀，當高於高水線時，定時重複發送控制域為停止發送的流控協議(LFP)幀；當低於低水線時，定時重複發送控制域為啟動發送的流控協議(LFP)幀；若處於高、低水線之間時，停止發送流控協議(LFP)幀；A2.該LFP幀被插入到封裝數據隊列的最前面，優先作封裝處理如果當前沒有封裝乙太網幀，立即封裝該LFP幀，否則，等待當前的乙太網幀封裝完成後，立即封裝該LFP幀。
所述的流控協議(LFP)幀的載體可使用標準的802.3x定義的PAUSE幀結構。
本發明的有益效果為在本發明中，通過使用流控協議LFP幀，在EoS設備之間通過SDH網絡相互傳遞流量控制信息，傳輸設備自身產生流控協議LFP幀，進行網絡流量控制信息的相互傳遞，以實現突發方式的乙太網數據在周期性傳輸的SDH網絡中的無丟包傳送，實現乙太網數據通過SDH網絡的無丟失傳輸，通過無丟失傳輸乙太網數據來大幅度提高數據應用的性能。本發明能夠在EoS設備之間傳遞流控信息，而且能夠適用於EoS下掛全雙工或者半雙工設備，例如可以一端是全雙工設備，另一端是半雙工設備，或者兩端都是半雙工設備；EoS處理設備隨時監測緩存內的數據量，可以防止流制協議LFP幀因為傳輸出錯等意外原因而引起的流量控制失敗，因此，本發明是一種高性能的網絡信息流控方法，適用性強，工作可靠。
圖1為現有技術信息流控示意圖；圖2為本發明流控協議LFP處理示意圖。
具體實施例方式
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，下面的框圖描述中，一般情況下，以從A到B方向傳輸為例，從B到A的處理方法相同。
在本發明中，在通過同步數字體系SDH網絡的數據傳輸中，EoS設備之間通過流控協議LFP幀相互傳遞流量控制信息，控協議LFP幀的載體可使用標準的802.3x定義的PAUSE幀結構。
EoS的映射部分在做SDH映射時將乙太網幀和流控協議LFP幀都做為普通數據幀處理，流控協議LFP幀的控制域為0x0FFFFH或0x0H，採用Xon/Xoff的開/關控制方式。
另外，因為流控協議LFP幀在傳輸過程中有延時，需要使用適量的數據緩存器件以彌補傳輸延時；流控協議LFP幀的實現是基於帶內管理的方式，即LFP幀和普通乙太網數據幀採用同樣的傳輸路徑。
在本發明中，如圖2所示，在上行方向，即系統方向，如圖2中的EoS#A到SDH網絡方向，以EoS#A為例，EoS處理設備的封裝部分，根據幀緩存的高低水線值，(該水線反映出緩存的使用情況)，產生控制域為0x0FFFFH或0x0H的流控協議LFP幀，該流控協議LFP幀在EoS處理的映射部分中被看成普通乙太網數據幀，但是為了提高LFP的性能，要求優先將流控協議LFP幀發送到EoS處理的映射部分；在下行方向，即到用戶設備方向，如圖2中的SDH到設備EoS#B方向，以EoS#B為例，EoS處理設備的解封裝部分進行流控協議LFP幀識別，當發現是流控協議LFP幀時，解釋執行該流控協議LFP，從而實現流控協議LFP協議。
當EoS#A下掛的用戶設備A的接收端，即圖2中的AR，發生阻塞時，因為解映射A照常工作，緩存A中的數據量將增加，當達到設定的高位水線時，解封裝A產生控制域為0x0FFFFH的流控協議LFP幀，該流控協議LFP幀被插入到封裝A數據隊列的最前面，優先作封裝處理，其具體過程是如果封裝A當前沒有封裝乙太網幀，立即封裝該流控協議LFP幀，否則，等待當前的乙太網幀封裝完成後，立即封裝該流控協議LFP幀，再經過映射處理後，經過SDH傳輸網絡、解映射B到達解封裝B，解封裝B在識別出是流控協議LFP幀後，有兩種處理方式1、LFP透傳方式在網絡延時很小，兩站點間的距離很近的情況下採用此種方式，解封裝B將根據本端下掛的數據設備是否是全雙工模式來解釋執行該流控協議LFP幀如果EoS設備下掛的用戶數據設備工作於全雙工模式，不需要解釋流控協議LFP幀，直接將流控協議LFP幀發送到用戶數據設備B，其具體過程是如果當前解封裝B沒有向乙太網接入部分BR發送數據，則立即發送此流控協議LFP幀到乙太網接入部分BR，否則，等當前乙太網數據幀發送完成後，立即發送此流控協議LFP幀，此時流控協議LFP幀不經過緩存B以提高LFP協議的性能；如果EoS設備下掛用戶數據設備工作於半雙工模式，需要解釋流控協議LFP幀中控制域的值，具體實現是當流控協議LFP幀中控制域控制域＝0x0H時，撤銷反壓控制信號，否則，發送反壓控制信號，讓EoS#B下掛的用戶設備B檢測到衝突，從而停止發送數據到封裝B中。
2、LFP再生方式解封裝B將解釋執行該流控協議LFP幀，當流控協議LFP幀中控制域的值不是0x0H，即LFP禁止發送，於是封裝B停止工作，即停止接收乙太網接入部分BT送過來的數據，如果是解封裝B自身產生的流控協議LFP幀，還是需要通過封裝B送到映射B中。這樣，來自乙太網接入部分BT的數據將在「封裝B」處堆積，並通過802.3x定義的乙太網流控協議，最終將使用戶設備B停止發送乙太網幀，即BT點沒有數據進入；當流控協議LFP幀中控制域的值＝0x0H，即允許發送，封裝B按照正常的方式工作，將太網接入部分BT進入的乙太網幀經過封裝送到映射B中。
該方式下，不要求SDH網絡兩端EoS的外掛設備均工作於全雙工模式，只要用戶設備支持802.3x定義的標準流控操作即可，可以一端工作於全雙工模式，另一端是半雙工模式；或者兩端都是半雙工模式。
當EoS#B下掛的用戶設備B停止向EoS#B發送數據後，即BT點沒有乙太網幀輸入，EoS#A的緩存A中數據將逐漸減少，當達到低位水線時，解封裝A產生控制域為0x0H的流控協議LFP幀，該流控協議LFP幀按上述步驟優先送到EoS#B的解封裝B中解釋執行，結果使EoS#B下掛的用戶設備B重新發送數據。
為了防止流控協議LFP幀因為傳輸出錯等意外原因而引起的LFP控制失敗，EoS處理設備隨時監測緩存內的數據量，當高於高水線或低於低水線時，定時重複發送相應控制域的流控協議LFP幀；若處於高、低水線之間時，停止發送流控協議LFP幀，當高於高水線時，應該定時重複發送控制域為0x0FFFFH的流控協議LFP幀；當低於低水線時，應該定時重複發送控制域為0x0H的流控協議LFP幀。
高、低水線和定時重發時間可以設置，這2個定時重發時間可以不同，建議發送控制域為0x0FFFFH的流控協議LFP幀的重發時間間隔不要過長；而發送控制域為0x0H的流控協議LFP幀的重發時間間隔不要過短，以避免流控協議LFP幀過度佔用有效帶寬。
目前LFP幀使用的格式和802.3x定義的標準PAUSE幀相同，這是為了簡化LFP幀透傳方式的設計，不是必須的，也可以使用其它格式，但在LFP幀透傳方式的接收端需進行格式轉換；LFP幀再生方式因為LFP幀只是在EoS設備之間傳遞，所以可以不用轉換格式。
本發明同樣適用於SONET網絡，其原理和控制過程基本一致，此處不再贅述。
權利要求
1.一種同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於，包括以下步驟A.在同步數字體系(SDH)網絡的數據傳輸中，EoS(Ethernet overSDH/SONET乙太網在SDH/SONET中傳輸)設備的封裝部分根據幀緩存的使用情況，產生並封裝流控協議(LFP)幀；B.將流控協議(LFP)幀作為普通數據幀映射進SDH淨荷中，傳輸到對端設備；C.對端設備將SDH淨荷經解映射處理後，由EoS處理設備的解封裝部分進行流控協議(LFP)幀識別，並解釋執行流控協議(LFP)幀中攜帶的流量控制信息。
2.根據權利要求1所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於產生並封裝流控協議(LFP)幀的步驟包括A1.在所述的EoS設備的上行方向，EoS處理設備的封裝部分隨時監測緩存內的數據量，產生相應控制域的流控協議(LEP)幀，當高於高水線時，定時重複發送控制域為停止發送的流控協議(LFP)幀；當低於低水線時，定時重複發送控制域為啟動發送的流控協議(LFP)幀；若處於高、低水線之間時，停止發送流控協議(LFP)幀；A2.所述LFP幀被插入到封裝數據隊列的最前面，優先作封裝處理如果當前沒有封裝乙太網幀，立即封裝該LFP幀，否則，等待當前的乙太網幀封裝完成後，立即封裝該LFP幀。
3.根據權利要求1或2所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於所述的流控協議(LFP)幀的載體使用標準的802.3x定義的PAUSE幀結構。
4.根據權利要求2所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於步驟A1中緩存內的數據量高於高水線時，定時重複發送控制域為0x0FFFFH的流控協議(LFP)幀；當低於低水線時，定時重複發送控制域為0x0H的流控協議(LFP)幀，控制域採用Xon/Xoff的開/關控制方式。
5.根據權利要求1所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於所述的解封裝在識別出是流控協議(LFP)幀後，對流控協議(LFP)幀作出處理時，可採用流控協議(LFP)幀的再生方式當LFP幀中的控制域不是啟動發送時，即LFP禁止發送，於是封裝部分停止工作，來自乙太網接入部分的數據將在封裝部分處堆積，並通過乙太網的流控協議(LFP)幀，最終使用戶數據設備停止發送乙太網幀；當流控協議(LFP)幀中控制域為啟動發送時，即允許發送，封裝按照正常的方式工作，將乙太網接入部分進入的乙太網幀經過封裝送到映射中。
6.根據權利要求1所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於所述的解封裝在識別出是流控協議(LFP)幀後，對流控協議(LFP)幀作出處理時，可採用流控協議(LFP)透傳方式，解封裝將根據本端下掛的用戶數據設備是否支持全雙工模式來解釋執行該流控協議(LFP)幀如果EoS設備下掛的用戶數據設備工作於全雙工模式，不需要解釋流控協議(LFP)幀，直接將流控協議(LFP)幀發送到用戶數據設備；如果EoS設備下掛的用戶數據設備工作於半雙工模式，需要解釋LFP幀中控制域的值，當流控協議(LFP)幀中控制域為啟動發送時，撤銷反壓控制信號，否則，發送反壓控制信號，讓EoS設備下掛的用戶數據設備檢測到衝突，從而停止發送數據。
7.根據權利要求5或6所述的同步數字體系網絡傳輸數據業務的流量控制方法，其特徵在於當EoS設備下掛的用戶數據設備停止向EoS設備發送數據後，對端EoS設備的緩存中數據將逐漸減少，當達到低位水線時，對端解封裝部分產生控制域為啟動發送的流控協議(LFP)幀，該LFP幀優先送到本端的解封裝部分解釋執行，結果使本端EoS下掛的用戶數據設備重新發送數據。
全文摘要
一種涉及數字信息傳輸的用於通過同步數字體系SDH網絡傳輸數據業務時的流量控制方法，其特徵在於在同步數字體系SDH網絡的數據傳輸中，EoS設備產生並封裝流控協議LFP幀，映射進同步數字體系SDH淨荷中傳輸到站點之間的對端設備，對端設備從同步數字體系SDH淨荷中解出流控協議LFP幀，並執行流控協議LFP幀中攜帶的流量控制信息；控協議幀的載體可使用標準的802.3x定義的PAUSE幀結構；解封裝在識別出是流控協議LFP幀後，可採用流控協議LFP透傳方式或流控協議LFP幀的再生方式處理，本發明是一種高性能的網絡信息流控方法，適用性強，工作可靠。
文檔編號H04Q11/04GK1474565SQ0213003
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月10日 優先權日2002年8月10日
發明者李昆, 李峰林, 黃科, 鄧永軍, 李 昆 申請人:華為技術有限公司