彈性分組環網傳送業務的方法
2023-05-11 17:29:01 1
專利名稱：彈性分組環網傳送業務的方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種彈性分組環網傳送業務的方法。
背景技術：
目前，隨著網際網路的發展，數據通信量正在呈爆炸式的增長，為在企業網和廣域網之間起連結作用的城域網的發展提供了新的需求。彈性分組數據環RPR技術是為了滿足基於分組城域網的要求而設計的新型網絡體系結構和技術；是一種由分組交換節點組成的環形網絡，其拓撲結構如圖1所示，相鄰的節點通過一對光纖連接；其網絡拓撲是基於兩個相反方向傳輸的環。
RPR(彈性分組環)技術是一種在環形結構上優化數據業務傳送的MAC(媒質接入控制層)層協議，能夠適應多種物理層，如SDH(同步傳輸體系)、乙太網、DWDM(密集波分復用)，可有效地傳送話音、圖像等多種業務類型的數據。它融合了乙太網技術的經濟性、靈活性、可擴展性等特點，同時吸收了SDH環網的50ms快速保護的優點，並具有網絡拓撲自動發現、環路帶寬共享、公平分配、嚴格的COS(業務分類)等功能。
在新一代SDH/SONET(同步數字體系/同步光網絡)產品中，已將RPR環網技術內嵌到SDH設備中，採用RPR over SDH(SDH承載RPR)的方式組網，可充分利用現有傳輸網絡的資源，並增強傳輸網絡對數據業務的承載能力。RPR over SDH使運營商既可以提供高速的數據業務，也保留了對傳統的基於電路的語音業務的支持。RPR over SDH採用圖2所示的層次結構，相應地，用戶的業務包處理流程如圖3所示Step1客戶的數據包；
Step2將客戶的數據包添加上RPR Head便於進行RPR層的協議處理，對於用戶的數據在RPR看作是淨荷，形成RPR的幀格式。
Step3封裝了RPR數據頭的包再封裝GFP Head，形成GFP的幀，並映射到SDH幀格式中；Step4SDH在光纖或銅纜中進行傳輸。
封裝後的GFP幀格式包括GFP幀頭中的核心頭、淨荷幀頭，GFP淨荷區包括PRP幀頭、用戶淨荷數據，FCS(幀校驗Frame check sequence)。
由該圖可以看出，用戶的數據包需要添加RPR頭和GFP頭進行封裝，然後，再由物理媒質進行傳送。這樣經過兩層封裝會降低傳送效率；同時涉及到多層的處理，包括不同協議的封裝及提取，導致結構設計複雜，產品開發成本上升。
為了保證RPR環網上用戶業務的正常傳輸，各節點之間還需要傳送各種信令消息。現有技術中，RPR協議層和GFP協議層是分開獨立處理的，在設計上是分別通過不同的模塊進行處理，相互之間沒有任何關係，這樣使得系統設計複雜，傳送和處理效率相對較低。
發明內容
本發明的目的是提供一種彈性分組環網傳送的方法，以解決現有技術中RPR環網在業務層傳遞信令方式處理複雜、傳送效率較低的問題，在保證RPR信令安全可靠傳送的同時簡化產品的設計。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種彈性分組環網傳送業務的方法，包括A、利用通用成幀協議淨荷幀頭擴展欄位承載所述彈性分組環幀頭信息；B、根據所述通用幀處理協議的幀格式設定所述彈性分組環網管理幀；C、通過所述彈性分組環網管理幀管理所述彈性分組環網傳送業務。
所述彈性分組環網管理幀包括管理控制幀、公平幀、空閒幀。
所述步驟B具體為利用通用成幀協議客戶管理幀的用戶淨荷標識UPI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀。
所述步驟B具體為利用通用成幀協議幀的淨荷類型指示PTI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀。
所述步驟C包括C1、利用所述通用成幀協議封裝所述業務數據；C2、按預定方式插入所述彈性分組環網管理幀；C3、通過所述彈性分組環網管理幀傳送所述彈性分組環網上不同節點的信息。
所述預定方式具體為定時插入所述彈性分組環網管理幀或者需要檢測所述不同節點狀態時插入所述彈性分組環網管理幀。
所述步驟C3包括通過所述管理控制幀傳送所述不同節點的狀態及控制信息；通過所述公平幀傳送所述不同節點間的流量信息；通過所述空閒幀調整所述不同節點間的傳輸速率。
由以上本發明提供的技術方案可以看出，本發明在RPR環網中通過GFP封裝層實現信令協議的傳遞，將PRR頭封裝在GFP的淨負荷幀頭擴展欄位區域，充分利用了GFP的頭擴展區，提高了封裝效率，簡化了封裝過程及信令傳送的多層複雜處理，減少了對物理層帶寬的佔用，使信令的傳送簡單、可靠；由於封裝層次的減少，降低了系統設計複雜度，進而可以降低設備成本。本發明還利用形成的GFP傳遞通道實現了RPR環網保護。
圖1是RPR環網結構示意圖；圖2是現有技術SDH/SONET承載RPR的網絡層次圖；圖3是現有技術RPR over SDH/SONET用戶業務包處理流程圖；圖4是GFP的幀結構示意圖；圖5是GFP淨負荷頭結構示意圖；圖6是本發明方法中利用GFP擴展頭傳遞上層業務的信令或協議時的封裝格式；圖7是本發明方法中對用戶業務數據封裝過程及封裝後的GFP幀格式；圖8是GFP客戶幀格式；圖9是本發明方法中利用GFP客戶管理幀傳遞上層業務的信令或協議時的封裝格式；圖10是本發明方法中利用定義新的類型幀傳遞上層業務的信令或協議時的封裝格式；圖11是本發明方法的流程圖；圖12是本發明方法中通過插入管理控制幀實現1∶1保護示意圖。
具體實施例方式
本發明的核心在於在RPR環網中利用GPF(通用成幀協議)層承載信令協議，並將PRR頭封裝在GFP的淨荷幀頭擴展區域中，通過GFP封裝層形成的通道實現各節點間的信令及業務數據的傳遞。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。
首先對本發明中用到的GFP幀結構作一簡單說明GFP幀格式在G.7041標準中詳細定義，GFP的幀結構如圖4所示，包括GFP幀頭(Core Header)和GFP淨負荷區(GFP Payload Area)兩部分。其中，GFP幀頭包括幀長度標識(PLI)和幀頭錯誤檢驗(Core HEC)。PLI為2個字節，標明幀的淨負荷的長度，幀頭錯誤檢驗也為2個字節，它採用CRC-16的檢錯方法給幀頭提供保護；GFP淨負荷區包括淨負荷頭(Payload Header)、淨負荷信息域(Payload Information)和淨負荷的幀檢驗序列(Payload FCS)三部分。
本發明即根據以上GFP協議定義，利用GFP層實現上層用戶信令及協議的封裝，具體包括(1)利用GFP幀的擴展區段承載RPR封裝頭GFP淨負荷頭(Payload Header)結構如圖5所示，包括2位元組的類型域(Payload Type)、2位元組的類型域校驗(Type HEC)、0～60位元組的擴展頭信息域(包括2位元組的擴展頭校驗域)。
可見，可以利用淨負荷頭中的擴展頭來承載RPR頭，將RPR幀頭信息直接插入該區域實現RPR層的封裝，該頭包括但不限於以下信息源節點地址、目的節點地址、RPR內外環標識、TTL(Time to live)、控制信息、協議類型等信息。當然，也可以利用淨負荷頭中的擴展頭來傳遞上層業務的信令或協議，將用戶的信息直接插入該區域完成信息協議的傳送，信令封裝格式如圖6所示。
對於用戶業務數據封裝，將現有技術中的RPR封裝和GFP封裝過程合併，與現有技術相比，簡化了封裝過程，提高了協議封裝效率。用戶業務數據的封裝過程及封裝後的GFP幀格式如圖7所示。
Step1客戶的數據包；Step2將客戶的數據包封裝到GFP頭，在GFP幀頭中承載了RPR協議，形成GFP幀，並映射到SDH幀格式中；Step3SDH在光纖或銅纜中進行傳輸。
封裝後的GFP幀格式包括GFP幀頭、淨荷幀頭，包含RPR幀頭的淨荷擴展幀頭，GFP淨荷區包括用戶淨荷數據，另外還包括幀校驗序列FCS。
(2)利用GFP客戶管理幀定義RPR環網管理幀按照GFP格式定義的幀分成兩類a、GFP客戶幀完成客戶側信息的封裝，包括客戶數據幀(封裝客戶數據信息)和客戶管理幀(封裝一些客戶的管理信息)；b、GFP控制幀定義GFP連接管理，目前只定義GFP的Idle(空閒)幀。
根據GFP協議定義，在GFP核心幀頭的PLI域表示淨荷長度指示。當PLI＝0～3，表示為GFP控制幀，定義GFP連接管理。根據目前協議控制幀只定義PLI＝0的時候為GFP Idle幀，用於數據映射過程中的速率適配。PLI＝1～3為保留情況，目前未定義。當PLI＝4～65535，表示為GFP客戶幀，如圖8所示，完成客戶側信息的封裝，包括客戶數據幀(封裝客戶數據信息)和客戶管理幀(封裝一些客戶的管理信息幀)。
PTI(Payload type Identifier，淨荷類型指示)，用來指示在GFP封裝傳送的用戶數據類型，目前在ITU-t G.7041中定義如下表1所示表1
當幀類型標識PTI＝100，表示客戶管理幀，用於客戶端管理信息傳送，目前只在UPI(User payload Identifier，用戶淨荷標識)域中定義兩種UPI＝00000001為客戶信號丟失(Loss of Client Signal)；UPI＝00000010為字符同步丟失(Loss of Character Synchronization)；UPI＝00000000、00000011～11111111未定義。
可見，可以利用UPI＝00000000、00000011～11111111時未定義的客戶管理幀來傳遞上層業務的信令或協議，將用戶的信息直接插入該區域完成信息協議的傳送，信令封裝格式如圖9所示。
例如，通過定義UPI的值來區分是RPR協議的管理控制幀、公平幀、空閒幀UPI＝00000011時，定義為RPR管理控制幀；UPI＝00000100時，定義為RPR公平幀；這樣，通過硬體邏輯可以快速地提取出管理幀進行後續的相應處理，從而可以提高處理效率。
(3)利用新的類型幀定義RPR環網管理幀由表1可見，PTI＝000，PTI＝100被分別用來定義客戶數據幀和客戶管理幀，而PTI欄位含3個bit，可以最多表示8種類型的幀，因此當前未使用的類型PTI＝001～011及PTI＝101～111都可以被用來定義傳遞信令，信令封裝格式如圖10所示。
例如，通過定義不同的PTI值來區分是業務幀還是管理控制幀PTI＝001時，定義為管理控制幀；UPI＝101時，定義為公平幀；這樣，通過硬體邏輯可以快速提取出管理幀進行後續的相應處理，，從而可以提高處理效率。
通過以上三種方式定義使GPF幀來傳遞用戶的不同信令，具體可以根據實際情況分別選用。
圖11是本發明方法的流程圖，包括以下步驟步驟S1利用GFP協議淨負荷幀頭欄位承載RPR幀頭信息；步驟S2根據GFP幀格式設定RPR管理幀，包括管理控制幀、公平幀、空閒幀。具體定義方式如下利用通用成幀協議客戶管理幀的用戶淨荷標識UPI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀；或者利用通用成幀協議幀的淨荷類型指示PTI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀。
對上述兩種定義方式前面已作詳細說明，在此不再贅述。
步驟S3利用GFP協議封裝業務數據。在該協議封裝過程中，將RPR協議插入GFP協議淨負荷幀頭欄位中，一次完成GFP協議和RPR協議的封裝。
步驟S4按預定方式插入RPR管理幀。可以根據實際需要，定時插入RPR管理幀或者需要檢測RPR環網上不同節點狀態時插入RPR管理幀。通過這些管理幀實現對RPR環網的管理。
步驟S5通過RPR管理幀傳送RPR環網上不同節點的信息，實現對用戶業務及RPR環網的管理。
例如通過所述管理控制幀傳送所述不同節點的狀態及控制信息；通過所述公平幀傳送所述不同節點間的流量信息；通過所述空閒幀調整所述不同節點間的傳輸速率。
只要能夠提供兩個網元間的協議通道，使不同的網元間可以利用該通道業務流量信息、網絡拓撲信息、各站點間的阻塞信息等，這樣各節點通過硬體提取報文給上層軟體進行處理，這樣就可以實現對RPR環網的管理。
圖12示出了本發明方法中通過管理幀對RPR環網實現1∶1保護的流程，即在兩個網元間通過GFP的信令通道傳遞兩個網元間鏈路狀態，實現業務的選擇。實現過程如下1、節點A將業務進行雙發，在工作路徑和保護路徑同時傳送相同業務；
2、目的節點B進行業務的選收，選擇信號好的一端；3、為方便B點進行業務的判斷，在A點可以定期發送狀態確認報文。
例如，PTI＝010時，定義為1∶1管理控制幀；這樣在圖12的A、B兩節點間可以通過PTI＝010的管理控制幀進行兩個節點間鏈路狀態信息的傳遞，硬體邏輯可以通過識別PTI＝010的幀，快速提取出管理控制幀提供給軟體進行協議狀態機的遷移，從而實現了基於包級別的1∶1保護。
具體業務實現過程如下1、A節點只通過工作路徑將業務數據發送給B節點；2、為了保證B節點能夠實時監控工作路徑好壞，A節點定時從工作路徑發送PTI＝010的管理控制幀給B節點；3、為了保證B節點能夠實時監控保護路徑好壞，A節點定時從保護路徑發送PTI＝010的管理控制幀給B節點；4、B節點分別監控工作路徑和保護路徑收到的PTI＝010的管理控制幀，如果能定期收到則說明鏈路狀態正常。
5、如果A到B的工作路徑出現故障(如光纖故障)，B節點在工作路徑將無法接收到定期的管理控制幀，這樣可以觸發上層軟體重新協商A和B節點的業務路徑；6、A和B節點協商完成後A節點將業務從保護路徑發送給B，B節點在保護路徑上可以正常接收業務，從而實現了業務保護。
雖然通過實施例描繪了本發明，本領域普通技術人員知道，本發明有許多變形和變化而不脫離本發明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本發明的精神。
權利要求
1.一種彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，包括A、利用通用成幀協議淨荷幀頭擴展欄位承載所述彈性分組環幀頭信息；B、根據所述通用幀處理協議的幀格式設定所述彈性分組環網管理幀；C、通過所述彈性分組環網管理幀管理所述彈性分組環網傳送業務。
2.根據權利要求1所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述彈性分組環網管理幀包括管理控制幀、公平幀、空閒幀。
3.根據權利要求1或2所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述步驟B具體為利用通用成幀協議客戶管理幀的用戶淨荷標識UPI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀。
4.根據權利要求1或2所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述步驟B具體為利用通用成幀協議幀的淨荷類型指示PTI的保留情況中任意選擇一個值定義為所述彈性分組環網管理幀。
5.根據權利要求2所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述步驟C包括C1、利用所述通用成幀協議封裝所述業務數據；C2、按預定方式插入所述彈性分組環網管理幀；C3、通過所述彈性分組環網管理幀傳送所述彈性分組環網上不同節點的信息。
6.根據權利要求5所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述預定方式具體為定時插入所述彈性分組環網管理幀或者需要檢測所述不同節點狀態時插入所述彈性分組環網管理幀。
7.根據權利要求5所述的彈性分組環網傳送業務的方法，其特徵在於，所述步驟C3包括通過所述管理控制幀傳送所述不同節點的狀態及控制信息；通過所述公平幀傳送所述不同節點間的流量信息；通過所述空閒幀調整所述不同節點間的傳輸速率。
全文摘要
本發明公開了一種彈性分組環網傳送業務的方法，包括利用通用成幀協議淨荷幀頭擴展欄位承載彈性分組環幀頭信息；根據通用幀處理協議的幀格式設定彈性分組環網管理幀；通過彈性分組環網管理幀管理彈性分組環網傳送業務。利用本發明可以提高用戶業務數據封裝效率及物理層帶寬利用率，簡化系統設計，降低成本。
文檔編號H04L12/42GK1744555SQ20041005707
公開日2006年3月8日 申請日期2004年8月30日 優先權日2004年8月30日
發明者彭忠文, 周建偉 申請人:華為技術有限公司