一種在同步數字網上傳送數據業務的方法

2023-11-01 14:30:32 4

專利名稱：一種在同步數字網上傳送數據業務的方法
技術領域：
本發明涉及一種在同步數字網上傳送數據業務的方法，所述同步數字網可以是採用歐洲標準的同步數字系列(SDH)網或採用北美標準的同步光纖網(SONET)。
背景技術：
彈性分組環(RPR)技術是一種新型的PACKET傳輸技術，該技術結合了乙太網、異步傳輸模式(ATM)和同步數字網的優點，利用了ATM的服務質量(QOS)特性、乙太網的統計復用、簡潔和同步數字網的保護特性，可以高效、安全的傳送數據業務。
RPR環網採用雙纖結構，如圖1所示，每根纖都能夠傳輸數據包和控制包。為了區別兩個環，一個稱之為內環，一個稱之為外環。RPR在操作的時候在一個方向上發送數據包同時在另一個方向上發送控制包。通過這種方式，RPR可以同時使用兩根光纖，並且能夠加快控制信號的發送用於帶寬適配和快速自愈。
RPR技術本身的特點可以歸納如下1、拓撲和保護 RPR可以根據網絡拓撲，選擇一條最近的路線來傳送數據；另外內環和外環同時發送數據報文，這樣相比同步數字網就可以提高1倍的效率。同時RPR採用自身特有的智能保護特性，能夠保證在拓撲發生變化時，50MS內發生倒換保護。
2、空間重用(Spatial reuse)空間重用來源於Destination-Stripping協議，與之對比早期的光纖分布數據接口FDDI這樣的網絡上採用的SourceStripping，即PACKET必須在網絡上發送一圈後才能被移出網絡。RPR採用Destination-Stripping協議，使得網絡的容量能夠提高一倍。
3、公平算法(Fairness Algorithm) 支持在環網上面數據帶寬的公平分配，支持全網帶寬公平分配和局部帶寬公平分配。利用公平算法，可以更好的保證用戶的QOS特性。
目前在同步數字網設備中傳送數據業務，主要採用兩種方案，如圖2所示。第一種方案是採用乙太網透傳(EOS)的方案，來自乙太網接口的數據幀不經過二層交換模塊，直接進行協議封裝和速率適配後，映射到同步數字網的虛容器(VC)中，然後通過同步數字網節點進行點到點傳送。第二種方案是採用二層交換L2 SWITCH的以太環網處理後在同步數字網上面傳輸，基於同步數字網的多業務傳送節點支持二層交換功能，在一個或多個用戶側乙太網物理接口與一個或多個獨立的系統側的VC通道之間，實現基於乙太網鏈路層的數據幀交換。
但第一種以太透傳方案具有如下缺點(1)不能支持帶寬統計復用採用以太透傳方案，還是採用面向連接的鏈路傳送技術來傳遞數據報文，在實現中採用每個環路節點的數據傳送帶寬是固定只能被本節點佔用，不能被環路其他節點共用。這樣即使該節點沒有任何數據傳送，帶寬也只能空閒，從而不能實現環路節點帶寬的統計復用。
(2)只能實現點到點的連接，不能實現點到多點和業務匯聚特性由於同步數字網鏈路只能實現點到點功能，採用以太透傳的方案也只能實現點到點功能，從而在匯聚節點不能實現業務匯聚，對上層設備的埠壓力過大。
(3)實現複雜由於同步數字網的面向連接的特性和以太數據帶寬的不確定性，當採用以太透傳方案時，對同步數字網的鏈路帶寬就可能有多種選擇，如VC12虛級聯、VC3虛級聯、VC4虛級聯，而這幾種實現均比較複雜。尤其在數據業務節點眾多時，採用面向連接的特性，更會出現N*N個連接，實現更為複雜。
第二種採用L2 SWITCH的以太環網方案固然能解決以太透傳的缺點，但本身也具有很多缺點。表現如下(1)無帶寬公平性採用L2 SWICH的以太環網來實現數據包的傳送，由於各節點沒有環路接入帶寬的控制，必然會出現各節點接入帶寬亂搶的局面，越靠近目的節點的源節點傳送帶寬就越佔便宜。這對於環路其他節點來說是不公平的。
(2)QOS支持差由於採用L2 SWITCH的以太環網採用逐點轉發來實現，在每個節點採用存儲轉發，必然對業務的時延和抖動特性損傷較大。這樣就不能支持類似VOIP的高優先級業務。
(3)保護倒換時間過長採用L2 SWITCH的以太環網實現數據傳送，一旦環路節點失效，只能採用生成樹協議來實現保護，其通常的倒換時間為幾秒，這不能滿足50MS的倒換時間要求。

發明內容
本發明針對現有同步數字網設備中不能高效率支持數據包的傳送的問題，提出了在SDH/SONET網絡上能高效支持數據包的傳送，實現環路帶寬可調、帶寬統計復用的方法。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種在同步數字網上傳送數據業務的方法，包括以下步驟A.在乙太網接口後增加彈性分組環處理模塊；B.乙太網接口來的數據上行後經彈性分組環處理模塊將乙太網數據映射入彈性分組環數據幀；C.通過數據封裝協議將彈性分組環數據幀映射到同步數字網淨荷內；D.在數據幀下環網時，相應節點將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀。
其中步驟B中所述將乙太網數據映射入彈性分組環數據幀是為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭，形成彈性分組環數據幀。
所述為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭包括以下步驟B1.分析乙太網數據幀的目的地址，找出其對應的下行結點的同步數字網節點號，將該下行節點號填入目標節點地址(MAC NDA)，將本節點的同步數字網節點號填入源節點地址(MAC NSA)中；B2.根據協議發送內容填充其他部分。
步驟C所述數據封裝協議可使用鏈路接入協議(LAPS)、點到點協議(PPP)、或通用成幀規程(GFP)。
步驟C中將彈性分組環數據幀映射到同步數字網淨荷內時可將成幀後的彈性分組環數據幀放入可虛級聯的虛容器中，配置虛容器(VC)大小和數量，調整同步數字網的整體環路帶寬。
調整環路帶寬進一步包括調整彈性分組環的環路控制器的環路帶寬參數，根據彈性分組環協議調節相應低優先級數據流的權重來調節帶寬，同時在二層交換模塊中對上行的數據流配置相應的帶寬，當網絡擁塞時，超過用戶預先配置帶寬的數據將被丟棄。另外，通過配置環路節點之間各個業務的帶寬，使環路局部帶寬可動態配置。
步驟D中將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀包括以下步驟D1.各個節點首先檢查彈性分組環數據幀的幀頭，如果出現幀校驗序列(FCS)校驗錯誤則丟棄該幀；D2.如果正常則檢查其目標節點地址(MAC NDA)是否與本節點相符合，如果符合則將數據幀剝離下環網，如果不符合則轉發到下一個節點；D3.剝離下來的數據幀將被去掉彈性分組環幀頭、目標節點地址(MACNDA)、源節點地址(MAC NSA)和其他的信息，恢復出原來的乙太網數據幀。
相對於現有技術，本發明有如下優點1)方式簡單，在原有的同步數字網平臺上面實現內嵌式的RPR，保護了用戶的前期投資，避免了通訊設備的重複建設；2)用戶RPR環網總帶寬可以調整，符合用戶在實際使用時帶寬由小到大，逐漸遞增的需求；3)環路節點能實現帶寬統計復用，高效的傳送數據報文；4)能實現點到點、點到多點功能，很好的支持埠業務匯聚特性；5)具有帶寬公平調度和很好的支持業務的QOS特性，包括VOIP等語音業務。
6)保護倒換時間在50MS以內，可以實現同步數字網和RPR層面的雙層保護，具體實現方式可以參照BellCore的相關標準。


圖1是彈性分組環的雙纖結構；圖2是現有技術中SDH設備傳送數據業務的系統圖；圖3是本發明SDH設備傳送數據業務的系統圖；圖4是本發明封裝乙太網數據幀的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
在SDH多業務傳送平臺上面實現內嵌式RPR，具體的實現方式如圖3所示。在乙太網接口後增加RPR處理模塊；乙太網接口的數據上行後通過RPR處理模塊，由RPR處理模塊將上行的乙太網數據映射入RPR數據幀，通過鏈路接入協議(LAPS)、點到點協議(PPP)、或通用成幀規程(GFP)等封裝協議將數據幀映射入SDH淨荷內，映射入SDH虛容器大小(VC3、VC4)和數量(1、2、3、4...)可配置。在數據幀下環網時，相應節點將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀。
將乙太網數據映射入彈性分組環數據幀即為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭，通過大規模可編程邏輯晶片(或網絡處理器)為上行的乙太網數據幀添加RPR數據包幀頭，形成RPR數據幀，如圖4所示。其中RPR幀頭是按照現在IEEE 802.17協議的草案添加的，MAC NDA和MAC NSA為48位地址，這裡我們用SDH節點的節點號填充。通過二層地址自學習將上行乙太網數據幀的目的地址和SDH的節點號聯繫起來，即在添加RPR幀頭時首先分析乙太網的目的地址，找出對應的下行結點的節點號，將該節點號填入MAC NDA，MAC NSA填入本節點的節點號。
其他部分根據協議的不同情況填充不同的內容，主要有以下三種情況a、當發送普通用戶數據時，其他部分填充協議類型描述和和RPR幀頭的和校驗，隨後跟著用戶數據和FCS校驗；b、當發送RPR公平算法控制包時，其他部份填充控制信息，沒有用戶數據域，控制信息後面直接跟FCS校驗；c、當發送RPR控制包時，其他部份填充協議類型、RPR幀頭和校驗和其他控制信息，沒有用戶數據域，後面直接跟FCS校驗；其他域也可以放入802.1Q VLAN TAG，為用戶提供相應的數據服務。
最後將整個乙太網數據幀附加在後面，從而實現對乙太網數據的透明傳送。
為了實現RPR環路整體帶寬的大小動態可配，我們將成幀後的RPR數據幀放入可虛級聯的VC12、VC3和VC4的虛容器中，使SDH的整體環路帶寬從最小2M到N×VC4連續可配置。同時，RPR環路控制器的環路帶寬參數也能可調，調節方法是首先通過虛級聯的方式調節環路的總帶寬；再根據RPR協議草案調節相應低優先級數據流的權重來調節帶寬；同時可以在二層交換模塊中對上行的數據流配置相應的帶寬，當網絡資源富裕時，儘量傳送用戶數據，當出現網絡擁塞時，保證用戶預先配置的帶寬，超過用戶帶寬的數據將被酌情丟棄，這樣就能實現RPR環路帶寬的可調整。另外，基於RPR的公平算法，環路節點之間各個業務的帶寬可以根據需要配置，配置方法同前述RPR環路控制器的環路帶寬參數調節方法，從而實現在環路整體帶寬可配置的基礎上，環路局部帶寬也可動態配置。
在傳送過程中，相應的節點將對應的數據幀剝離下來(廣播幀除外)。在數據下環網的方向上，各個節點首先檢查數據幀的RPR幀頭，如果出現FCS校驗錯誤則丟棄該幀，如果正常則檢查MAC NDA是否與本節點相符合，如果符合則將數據幀剝離下環網，如果不符合則轉發到下一個節點；被剝離下來的數據幀將被相應的去掉RPR幀頭、MAC NDA、MAC NSA和其他的信息，恢復出原來的乙太網數據幀。
在SONET網絡上實現本發明的技術方案與上述相同，不再贅述。
權利要求
1.一種在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於包括以下步驟A.在乙太網接口後增加彈性分組環處理模塊；B.乙太網接口來的數據上行後經彈性分組環處理模塊將乙太網數據映射入彈性分組環數據幀；C.通過數據封裝協議將彈性分組環數據幀映射到SDH淨荷內；D.在數據幀下環網時，相應節點將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀。
2.根據權利要求1所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於步驟B中所述將乙太網數據映射入彈性分組環數據幀是為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭，形成彈性分組環數據幀。
3.根據權利要求2所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於所述為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭包括以下步驟B1.分析乙太網數據幀的目的地址，找出其對應的下行結點的同步數字網的節點號，將該下行節點號填入目標節點地址(MAC NDA)，將本節點的同步數字網節點號填入源節點地址(MAC NSA)中；B2.根據協議發送內容填充其他部分。
4.根據權利要求2所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於所述為乙太網數據幀添加彈性分組環數據包幀頭是使用大規模可編程邏輯晶片或網絡處理器完成的。
5.根據權利要求1所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於步驟C中所述數據封裝協議可使用鏈路接入協議(LAPS)、點到點協議(PPP)、或通用成幀規程(GFP)。
6.根據權利要求1所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於步驟C中將彈性分組環數據幀映射到同步數字網淨荷內是將成幀後的彈性分組環數據幀放入可虛級聯的虛容器(VC)中，配置虛容器大小和數量，調整同步數字網的整體環路帶寬。
7.根據權利要求6所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於調整環路帶寬進一步包括調整彈性分組環的環路控制器的環路帶寬參數，根據彈性分組環協議調節相應低優先級數據流的權重來調節帶寬，同時在二層交換模塊中對上行的數據流配置相應的帶寬，當網絡擁塞時，超過用戶預先配置帶寬的數據將被丟棄。
8.根據權利要求6所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於調整環路帶寬進一步包括配置環路節點之間各個業務的帶寬，使環路局部帶寬可動態配置。
9.根據權利要求1所述的在同步數字網上傳送數據業務的方法，其特徵在於步驟D中將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀包括以下步驟D1.各個節點首先檢查彈性分組環數據幀的幀頭，如果出現幀校驗序列(FCS)校驗錯誤則丟棄該幀；D2.如果正常則檢查其目標節點地址(MAC NDA)是否與本節點相符合，如果符合則將數據幀剝離下環網，如果不符合則轉發到下一個節點；D3.剝離下來的數據幀將被去掉彈性分組環幀頭、目標節點地址(MACNDA)、源節點地址(MAC NSA)和其他信息，恢復出原來的乙太網數據幀。
全文摘要
本發明針對現有同步數字網設備中不能高效率的支持數據包的傳送的問題，公開了一種在同步數字網上傳送數據業務的方法，包括以下步驟在乙太網接口後增加彈性分組環(RPR)處理模塊；乙太網接口的數據上行後通過RPR處理模塊，由RPR處理模塊將上行的乙太網數據映射入RPR數據幀，通過LAPS/PPP/GFP封裝協議將數據幀映射入同步數字網淨荷內，映射入同步數字網虛容器大小(VC3、VC4)和數量可配置。在數據幀下環網時，相應節點將對應的彈性分組環數據幀剝離下來，恢復出原來的乙太網數據幀。本發明能高效的支持數據包的傳送，並實現環路帶寬可調及帶寬統計復用。
文檔編號H04L12/56GK1490987SQ02144190
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月18日 優先權日2002年10月18日
發明者孔令廣, 何健飛, 唐勇 申請人:華為技術有限公司