具有物理層鏈路聚合、擴展故障檢測和負載均衡的可復原數據通信的製作方法

2023-08-05 06:11:11 1

專利名稱：具有物理層鏈路聚合、擴展故障檢測和負載均衡的可復原數據通信的製作方法
技術領域：
本技術涉及數據通信，並且更具體地涉及在諸如無線數據通信網絡之類的網絡中 的可復原(resilient)數據通信。
背景技術：
對與數據通信環境相關聯的、允許語音、數據和視頻匯聚的擴展容量以及增加的 可靠性的要求以及對IP網絡上的存儲量的要求已經引起對載波級別(carrier-class)可 用性的需求。載波級別基礎設施(也稱為"載波級"基礎設施)被認為是相對可靠的網絡硬 件和軟體基礎設施。諸如移動無線運營商、數據接入提供商以及固定無線運營商之類的企 業以及操縱寬帶無線網絡的企業和政府機構常常使用載波級別基礎設施來處理他們的IP 通信和關鍵任務應用。例如，為了承載匯聚環境中的語音流量和實時流量，載波級別網絡基 礎設施可以被配置用於遞送與公共交換電話網水平相同的可用性。因此，在建立載波級別 基礎設施中，可以利用被設計為適合特定企業需求的拓撲來部署通信網絡。
網絡拓撲是節點之間的鏈路的圖案，其中，給定節點到網絡中的其它節點具有一 條或多條鏈路。網絡的物理拓撲包括諸如環、網和總線之類的示例。邏輯拓撲是信號從節 點流向節點的路徑的本質，並且在許多實例中，邏輯拓撲和物理拓撲相類似。
針對增加的帶寬，根據IEEE標準802. 3ad，節點(例如，交換機和臺站)之間的通 信信道的負載均衡和可用性、鏈路聚合或稱主幹技術(trimking)是將物理網絡鏈路組合 成單個邏輯鏈路的方法。對於鏈路聚合，利用快速乙太網以及吉比特乙太網技術來提高節 點之間的通信信道的容量是可能的。兩個或更多個吉比特乙太網連接可以被組合在一起， 以增加帶寬和引起可復原的以及冗餘的鏈路。標準區域網(LAN)技術提供10Mbps、100Mbps 和1000Mbps的數據速率，並且為了獲得更高容量(例如，10000Mbps)，鏈路聚合允許將10 個鏈路組合在一起。這裡，因子十(10)是過量的，鏈路聚合可以通過組合具有不同速率的 鏈路來提供中間速率。 有線網絡協議被設計用於滿足乙太網的要求集合併且旨在改善可擴展性、帶寬分 配和吞吐量，以便滿足分組交換網絡的需求。典型的乙太網物理層接口目前滿足1Gbps到 10Gbps的速率。在光纖或節點故障的情況中，恢復可能需要滿足50毫秒的恢復時間。
目前的載波級別基礎設施要求涉及通信網絡的服務質量(QoS)、復原性、可靠性、 負載均衡、響應時間和易管理性。建立這些要求的標準是針對特定水平的QoS而設計的。 然而，提供例如層2或層3上的負載均衡是困難的，因為其依賴於更上層的流量的特徵。另 外，期間系統折回到有效配置的恢復時間花費太長，這引起了收斂問題。

發明內容
前述配置和協議對於與特徵無關(featureless)的載波間負載均衡以及對於無 線通信可能不能被優化。現有配置還要求過多開銷，不能在特定層結合復原性，並且提供慢的故障檢測和恢復響應。例如，在LAN或其它類型的網絡中，層2鏈路聚合注意源和目的地 的MAC(媒體訪問控制)地址。特別是，層2鏈路聚合通過源和目的地MAC地址的最高有效 字節(LSByte)執行計算來找出通過網絡傳輸的每個乙太網幀的鏈路聚合組數。X0R計算產 生了確定乙太網幀所屬鏈路聚合組(即，幀成員關係)的密鑰。 在一些實施例中，在物理層鏈路聚合中，存在成員是物理鏈路但是沒有密鑰的組。 因此，執行此與特徵無關的層1方法的各種實施例結合物理層鏈路聚合協議、擴展故障檢 測算法、負載均衡或其任何組合的應用提供了可復原的分組通信。優選地，所有這三個都被 應用。 具有鏈路聚合的可復原無線分組網絡可以提供具有錯誤復原性、對吞吐量具有有 限或最小影響的無線操作。然而，利用與特徵無關負載均衡針對物理層流量對這樣的網絡 的優化排除了層2基於流量特徵的優化，並且因此，減少了歸因於帶寬使用的開銷。換句話 說，在多載波可復原分組網絡的物理層處的與特徵無關負載均衡獨立於層2流量特徵，並 且允許快速檢測和自動故障恢復。 點對點無線鏈路聚合拓撲是可復原物理層鏈路聚合的典型應用。這允許通過魯棒 性和快速故障檢測和恢復、利用對故障的復原性來部署無線數據通信網絡。這些實施例可 以能夠對於每個鏈路有小於50ms的無線鏈路故障檢測速率，以及在多載波網絡拓撲中有 低於50ms的無線鏈路修復(恢復)速率。通過這樣的魯棒性和快速故障檢測和恢復，多載 波無線網絡可以對故障展現出單邊的並且可靠的端對端復原性。其還能夠對無線網絡提供 載波級別保護性能。 例如，利用具有設計用於提供這些益處的功能的改進型吉比特乙太網卡來實現可 復原無線分組網絡。並且，雖然此解決方案能夠利用諸如路由設備之類的外部裝備來實現， 但是改進型吉比特乙太網卡實施方式是優選的，因為檢測和恢復信息可本地使用，並且不 需要額外的開銷。換句話說，改進型吉比特乙太網卡實施方式是優選的，因為其提供了更好 的結果，並且對吞吐量的影響較少。 因此，系統和方法的各種實施例可以被提供用於提供網絡中理想的可復原分組通 信。 一種示例性方法可以包括例示快速信道故障檢測算法，例示用於分組通信的與網絡的 鏈路相關聯的物理層鏈路聚合協議，以及將物理層鏈路聚合協議與快速信道故障檢測算法 相結合。此結合響應於網絡中的故障，並且提供網絡的自動故障恢復，以便使得通過網絡的 分組通信對這些故障是能復原的。 用於網絡中的可復原分組通信的另一種方法可以包括例示物理層鏈路聚合協議 和示例快速信道故障檢測算法，在逐鏈路地執行故障檢測和恢復步驟中，快速信道故障檢 測算法可用於與物理層鏈路聚合協議協作。這些步驟可以包括獲取包含接收狀態或發送狀 態的狀態指示；判斷分組流量對準是否被鎖定，如果沒有被鎖定，則將接收狀態設定為壞； 判斷是否接收到分組，如果沒有接收到，則判斷接收狀態是否應當被設定為壞；計算包含接 收狀態的分組頭部欄位的有效確認值，以判斷分組頭部欄位是否有效並且接收狀態是否應 當被設定為好；如果接收到分組，則從分組的接收狀態確定發送狀態；以及如果發送狀態 和/或接收狀態為壞，則發起網絡的自動故障或錯誤恢復。 用於網絡中的可復原無線分組通信的一種示例性系統可以包括用於例示快速信 道故障檢測算法的裝置；用於例示用於分組通信的與網絡鏈路相關聯的物理層鏈路聚合協
7議的狀態；以及用於將物理層鏈路聚合協議與快速信道故障檢測算法相結合的裝置。此結 合響應於網絡中的故障，並且提供了網絡的自動故障恢復，以便使得通過網絡的分組通信 對這些故障是能復原的。 用於網絡中的可復原無線分組通信的另一種示例性系統可以包括在網絡中經由 鏈路互連的多個節點，每個節點具有可操作用於執行物理層鏈路聚合協議和快速無線信道 故障檢測算法的數據接入卡；以及多個消費者數據接入埠 ，用於連接網絡中的多個節點。 這樣，為了使得通過網絡的分組通信對於故障可復原，物理層鏈路聚合協議和快速信道故 障檢修測算法可操作用於彼此協作並且用於響應於故障使能網絡的自動故障恢復。
在執行前述實施例中，可以包括多種系統和/或方法的方面。這些方面可以直接 或間接涉及物理層鏈路聚合協議、快速信道故障檢測算法以及負載均衡。
例如，物理層鏈路聚合協議通常包括通過邏輯地組合鏈路以結合起來作為單個 虛擬鏈路進行操作來創建鏈路聚合組，以增加容量。快速信道故障檢測算法優選地從對鏈 路聚合組中的所有鏈路的故障狀態檢測擴展到對每鏈路故障狀態檢測。每鏈路故障狀態檢 測為物理層鏈路聚合協議中所涉及的網絡中的每個鏈路提供單獨的端對端狀態。因此，除 非參與鏈路聚合組的所有鏈路都失敗，否則所述鏈路聚合組維持"好"狀態狀況，但是以減 小的容量維持，並且當故障鏈路中的任何故障鏈路恢復時，容量相應地增加。故障恢復包括 促使物理層鏈路聚合協議將分組流量流重新分配給保持在"好"狀況中的鏈路聚合組成員， 並且使流量流還原到恢復為"好"狀況的鏈路中並且重新加入鏈路聚合組。此外，快速信道 故障檢測算法在故障檢測中是自治的，因為其獨立於其它網絡系統故障指示，並且其不知 道將有效載荷傳輸通過網絡所需的跳數。優選地， 一旦與任何故障鏈路聚合成員相關聯的 故障狀況消失，流量流就被還原到該故障鏈路聚合成員。因此，物理層鏈路聚合協議是動態 的。此外，因為層1實施方式，所以物理層鏈路聚合協議是與特徵無關的(例如，獨立於MAC 或IP位址)。 優選的，物理層鏈路聚合協議和快速信道故障檢測算法被實現在數據接入卡中， 以影響與數據接入卡相關聯的埠的配置，包括選擇埠聚合以創建埠的邏輯組合。優 選地，數據接入卡包括用於執行與結合的物理層鏈路聚合協議和快速信道故障檢測算法 相關聯的功能的引擎。該引擎被實現在邏輯電路、FPGA(現場可編程門陣列)或ASIC(專 用集成電路)中。 此外，優選地，物理層鏈路聚合協議被執行用於結合負載均衡進行操作，其中，為 了負載均衡，每個幀或每個幀群組被分段並且與一特定鏈路聚合組相關聯。例如，所述分段 是在字節、字或幀的邊界上、基於鏈路聚合組中的鏈路的容量或速度或它們的任意組合來 一致地執行的。對於在幀或幀群組上執行的每個分段，重新裝配被相應地執行，以重新構建 該幀或幀群組。每個分段和其相應的重新裝配被配置為針對類似邊界。此外，每條鏈路具 有發送端和接收端，並且當分段被應用在發送端時，其相應的重新裝配被應用在接收端，以 便維持發送端和接收端處的流量流的基本對準。發送端和接收端協作來串行地、並行地或 以交織模式處理幀或幀群組。 在執行各種實施例中，網絡可以是無線通信網絡。在這樣的情況中，網絡包括多個 節點之間的無線鏈路，每個節點具有與其相關聯的發送狀態和接收狀態。在特定節點處的 發送狀態是對在與此特定節點無線連結的另一遠端節點處的接收狀態的反映。
在一個代表性實施方式中，快速信道故障檢測算法格式化具有擴展頭部欄位和頭 部完整性欄位的分組，擴展頭部欄位包含接收狀態信息。完整性欄位包含諸如計算出的校 驗和(CRC)之類的對完整性的標記。對從其導出發送狀態的接收狀態的反映是從接收自遠 端節點的分組的接收狀態得出的，其中，特定節點中的故障基於與其相關聯的接收和/或 發送狀態是否為壞來確定。快速信道故障檢測算法可以獨立於被傳輸通過網絡的分組中的 有效載荷的存在，並且在不存在有效載荷時，其插入保活分組以維持鏈路狀態。快速信道故 障檢測算法基於網絡流量負載以預定速率插入保活分組。快速信道故障檢測算法可操作用 於提供具有錯誤復原性的無線操作，並且其中，可能的連續錯誤分組的數量被調節以濾出 包括比預定數量少的這樣的分組的錯誤突發。快速信道故障檢測算法在檢測到預定數量的 具有有效完整性的連續分組時確定"好"發送或接收狀態，對所述有效完整性的標記是計算 出的校驗和(CRC)。 如上所述，優選地，快速信道故障檢測算法是硬體輔助的並且可操作用於提供網 絡端對端故障檢測和恢復。快速信道故障檢測算法獨立地發現在發送方向或接收方向上的 故障，並且在一個方向上的故障不能防礙相反方向上的流量流。當存在流量對準錯誤、超過 分組停工時間以及超過分組完整性錯誤閾值中的一種或多種時，快速信道故障檢測算法確 定存在故障狀況。快速信道故障檢測算法在檢測到故障和錯誤的存在時繼續進行操作。
總之，如在此說明的，各種實施例利用物理層鏈路聚合、擴展快速信道故障檢測和 負載均衡提供了可復原分組通信。各個實施例的這些和其它特徵、方面和優點從此處的描 述、所附權利要求和之後描述的附圖將變得更好理解。


說明書中所結合的並且構成說明書的一部分的附示出多種實施例的多種方 面，並且與描述一起用於說明與其相關聯的原理。方便起見，在所有示圖中相同的標號將用 於指代相同或相似的元件。 圖1是現有吉比特乙太網數據接入卡(DAC)的框圖。 圖2A是示出現有DAC內的處理引擎中所使用的開銷的框圖。 圖2B是示出保活消息(ke印-alive message)插入的狀態圖。 圖3A圖示出物理層鏈路聚合配置程序的用戶界面。 圖3B是示出利用了物理層鏈路聚合的鏈路冗餘配置的示圖。 圖4是圖示出用於DAC-GE中的快速信道故障檢測的基於FPGA(現場可編程門陣 列)的實施方式。 圖5圖示出用於RCFD的增強型乙太網分組封裝。
圖6圖示出分組流量對準。 圖7圖示出穿越DAC-GE和兩個RAC中的兩個無線電信道的乙太網數據流的分解 和構建。 圖8是具有修改的吉比特乙太網數據接入卡(DAC-GE)的被配置用於物理層鏈路 聚合的無線網絡配置。 圖9是具有用於物理層鏈路聚合的DAC-GE的多節點無線網絡配置的示圖。
圖10是在經由TDM總線對一對0DU進行DAC-GE輸送的具有FPGA的物理層鏈路
9聚合的框圖。
圖11是鏈路聚合有效載荷重新分配的狀態圖。 圖12是在DAC-GE中的FPGA的載波鏈路部分的框圖，該示出了最終用於針對
每個虛擬容器的快速故障檢測的開銷信息的插入和提取。 圖13是用於快速信道故障檢測和恢復的方法的流程圖。
具體實施例方式
下面的描述是在本申請的上下文環境中並且要求其使得本領域普通技術人員能 夠製造和使用所要求的發明的條件下提供的。對所描述和示出的實施例的各種修改是可能 的，並且在此定義的各種一般的原理可以應用於這些和其它實施例。因此，所要求的發明與 符合在此描述的這些原理、特徵和技術的最寬範圍一致。 —般而言，各種實施例涉及諸如具有載波級別基礎設施的無線通信網絡之類的網 絡中的數據通信。為了提高它們的性能，這樣的網絡可以依賴可復原無線通信技術。這例 如應用於通信網絡的擴展容量、冗餘、負載均衡、復原性、可靠性、響應時間和易管理性。
在分離安裝(split-mount)的無線無線電系統(諸如來自Morrisville， NC的 Harris Stratex Networks, Inc.的Eclipse(TM)平臺)中，經由室外單元(0DU)來提供鏈 路。在這樣的無線無線電平臺的實施方式中，節點通常包括DAC，以幫助它們之間的通信。 因此，用於實現改善的性能的設計可以包括對現有DAC進行修改。 為了進行說明，圖1是現有DAC的框圖。如圖所示，無線網絡中用於遞送有效載荷 的物理鏈路可以包括具有諸如物理層鏈路聚合引擎、主幹接口、調製器/解調器、中頻(IF) 接口、ODU和天線之類的物理媒介部件的載波信道。因此，DAC中的建立塊提供了層2交換 能力、有效載荷傳輸和配置、功能監視和控制。在消費者吉比特乙太網埠 101中接收的以 太網數據流有效載荷被物理層數字處理部件102處理。層2交換機111在開放系統互聯 (OSI)參考模式的數據鏈路層(層2)進行操作。為了從物理數字處理部件102轉發乙太網 數據流，交換機lll分析它們的源和目的地媒體訪問控制(MAC)地址並且判斷將要遞送有 效載荷的輸出埠 (例如PO. . . 3)。 對於有效載荷遞送，除了上述信息以外，外部和內部虛擬LAN信息、流量優先級、 配置的吞吐量和緩存容量也起作用。利用這些信息，交換機111應用策略、調度和/或整形 算法來確定每個分組應當佔用的路徑和優先級以及其是否應當被消費、轉發或丟棄。為此 目的，交換機111包括與交換機111的轉發引擎有通信關係的整形器112。整形器用於對被 轉發的數據流進行整形，包括在對準(aligning)數據流中遵從流量規則以及對流量進行 調度。整形器112可以包括用於對消息進行分類的隊列以及用於計算發布時間的調度器。
數據鏈路層可以是0SI模型或者TCP/IP基準模型的層2，並且因此，其對來自網絡 層(層3)的服務請求進行響應並且向物理層(層1)發布服務請求。這是提供用於相鄰節 點之間的數據傳送的功能性並且程序性手段的層，並且其可以提供用於在物理層中可能發 生的錯誤檢測和校正。某些數據鏈路協議可以包括握手或接收以及接受確認以及校驗和驗 證，以增加可靠性。數據鏈路層被分成媒體訪問控制(MAC)子層和邏輯鏈路控制(LLC)子 層。對於每種物理設備類型，MAC子層利用MAC地址。在LAN或者其它網絡中，MAC地址是 節點的唯一硬體標識符，對應關係表涉及節點的IP位址；並且在乙太網LAN上，其與節點的乙太網地址相同。 為了實現分組處理功能，DAC —般包括處理引擎108，例如基於FPGA、ASIC或CPLD 的處理引擎。特別地，當分組通過埠 P6/P7被遞送給傳輸信道TC1/TC2時，處理引擎108 將分組轉換成適當的塊(具有相關聯地時隙)。這些塊由主幹接口 IIO和無線電鏈路(一 條或多條)60承載。雖然傳輸信道的數量和載波時隙(具有獨立定時)在DAC中是可配置 的，但是現有實施方式利用開銷信息來解決載波間可能的時鐘變化。 圖2A圖示出現有技術中DAC內的處理引擎中所使用的開銷。在一個實例中，處理 引擎是基於現場可編程門陣列(FPGA)的雙傳輸信道分組處理構件。然而，基於FPGA的處 理弓I擎配置可以用任何適當的邏輯電路來替代。 如圖所示，在無線發射(TX)方向，當乙太網分組到達TC1或TC2時，基於FPGA的 處理引擎108中的開銷插入模塊202對其應用高水平數據鏈路控制(HDLC)-如封裝。分段 處理由反向復用器210來實現，反向復用器210將到來的分組分成配置數量的分段，並且將 它們與將被用於傳輸(帶寬分配)的時隙和虛擬容器(鏈路)相關聯。此插入的開銷(封 裝)考慮到了多個分組與時隙的隨後的同步。這些分段通過主幹接口被傳送到無線電接入 卡(RAC)35、37， RAC35、37通過無線鏈路來傳送它們。當不存在有效載荷時，字節同步空閒 填充被插入206傳輸信道流。 在無線接收(RX)方向，RAC將經由鏈路從室外單元(ODU)接收包含多個分段的幀 以及被用於傳輸乙太網有效載荷的時隙。這些分段經由主幹接口 IIO被傳送到DAC。 DAC 中的復用器(MUX)212基於來自存儲器222的時間_數據索引信息來重新裝配來自多個分 段的原始乙太網分組。為了保證分組的完整性，字節同步階段被提出。前述的開銷信息被 用於偏移用於傳輸的各個獨立分段可能具有的任何時鐘差，有效地將它們對準回原始分組 布局。在傳輸信道中存在的任何空閒填充(idle fill)被移除208，因此其再不會達到層2 交換機(項lll，圖l)。然後封裝被移除204，並且利用TC1和TC2接口，分組被傳送到層2 交換機。 圖2B是示出插入保活分組操作的狀態示圖。如圖所示，在檢測到信道空閒狀況 後，故障檢測算法從待命狀態402轉變成空閒狀態404。在空閒狀態402中並且在保活定時 器期滿406之前，分組填充繼續。當有效載荷準備好再次轉變時，算法轉變成待命狀態402。
因為保活分組僅僅在信道為空閒時才插入，所以因此分組的開銷量是最小的。由 這些分組引起的延遲非常小並且幾乎不能檢測到，因為這些分組的大小太小了。在最糟的 情形中，已準備好並且等待傳送的新分組將因插入的僅僅一個保活分組而被延遲，假定在 此流量狀況下，新分組的到達與保活插入定時器的期滿相匹配。 利用多個物理鏈路來在節點之間傳輸數據流量的方法一般旨在實現增加的鏈路 可用性以及帶寬，而同時避免迴路信息等。因此，當鏈路聚合組(LAG)被創建時，獨立物理 鏈路被結合成組以作為單個虛擬鏈路(單個邏輯鏈路)的成員進行操作。如所提到的，DAC 包括多個埠、虛擬容器(時隙)和鏈路聚合或埠會聚，鏈路聚合或埠會聚涉及對埠 和/或虛擬容器集合進行邏輯成組，以使得兩個網絡節點能夠利用多個鏈路來互連。
圖3A圖示出物理層鏈路聚合(埠)配置程序的用戶界面。可以看出，埠聚合 的選擇可以創建各種邏輯成組的埠。這樣的埠邏輯成組增大了網絡節點之間的鏈路容 量和可用性。
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傳統上，鏈路聚合可以在協議層級中的不同水平處實現，並且依賴於0SI水平，其將利用不同信息來建立，其中，幀(或其分段)將通過不同鏈路來傳輸。層2鏈路聚合實施方式利用了源和目的地二者的MAC地址。層3實施方式利用了相應的IP位址，並且更高層的實施方式可以利用邏輯埠信息和其它層相關信息。雖然層1、層2或層3解決方案中的任一個可以被實現，但是這些解決方案中僅有一種解決方案可以配置在經由軟體配置(例如利用用於判斷哪種方法將被激活的控制代碼或其它手段)的特定安裝中。因為設備可以配置有所有這三種方法，所以在本領域中可以激活層1、層2、層3三種解決方案中的任一種。 然而，一般而言，在傳統基礎設施中，負載均衡沒有被優化，因為有可能所有幀都在一個傳輸信道或另一信道上完成。此外，此分布是依賴於幀的特徵(例如MAC地址)的。實際上，在鏈路故障的情況下，全部鏈路聚合都與失敗綁定並且停止承載流量。並且，因為層2解決方案由於不能最優化負載均衡而不能解決復原性和冗餘性問題，所以這些問題可以利用層1鏈路聚合來解決更好。 因此，在此實例中，可復原無線物理層鏈路聚合(RWPLLA)是層1解決方案。具體地，層1鏈路聚合與快速載波故障檢測(RCFD)算法以及必要的內務處理(houseke印ing)功能相結合，以便產生RWPLLA。 固有地，層l解決方案具有另外的優點，即單邊(單向)故障檢測和對故障的較快速的反映時間。此外，因為物理層表示真正物理連接，所以其不依賴更高層的特徵(例如，幀的MAC/IP位址特徵)來遞送幀。即，數據傳輸是與特徵無關的，並且因此層l鏈路聚合也是與特徵無關的。另外，故障檢測和物理層鏈路聚合比前面的解決方案要求較少的開銷。此外，某些實施方式可以在鏈路聚合包內提供與特徵無關的負載均衡並且在參與載波間提供載波級別冗餘，如圖3B所示。 對於層l鏈路聚合，每個組具有物理鏈路(載波)成員，並且是與特徵無關的，所以此方法中不需要利用於各個組的成員相關聯的密鑰。而且，優選的RCFD和恢復作為硬體輔助RCFD和恢復而被實施，並且其利用每鏈路(或者每載波)狀態方法，而不是全局狀態方法。載波包括用於執行數據流的物理媒介，其中，不同的數據流集合(數據容器)可以由相同的物理媒介來承載。 注意，連接、載波、鏈路、信道等可以指代邏輯連接、物理連接或者二者。在鏈路聚合的上下文環境中，這些可以被總體稱為"鏈路"，並且成員為鏈路、信道或載波的鏈路聚合組通常可以被稱為"傳輸信道"或"幹線"。 基於前面的說明，為了實現改善的性能，一種方法是修改諸如上述DAC之類的數據接口卡。經過修改的DAC的多種實施例可以在新的以及現有的諸如Eclipse 之類的無線通信平臺中配置。在多種示例性實施例中，提出了一種經過修改的吉比特乙太網卡，其稱為"DAC-GE"。 如在2006年2月10日提交的序號為11/351， 983的美國專利申請中所描述的(該專利申請通過引用被結合於此)，結合RCFD算法的層1鏈路聚合提供對層2鏈路聚合的改進，雖然二者都可以包括作為RCFD算法的基礎的原理。優選地，RCFD算法針對每個參與載波採用單獨的端對端狀態，以便檢測與DAC-GE上的傳輸信道相關聯的單個載波中的故障。雖然故障檢測可以以每載波為基礎來進行，但是內務處理和重新配置可以基於單獨的載波狀態結果來集體進行。 圖4圖示出在被設計用於執行前述功能(所示出的實施例有一些具有與圖2的DAC相似標號的共同元件)的DAC-GE(經過修改的DAC)41中的處理引擎109。注意，雖然優選設計在基於FPGA、CPLD、ASIC的處理引擎或其它邏輯電路中採用了硬體輔助的實施方式(這些實施方式被集體稱為"基於FPGA的處理引擎"或者簡單稱為"處理引擎")，但是處理引擎的其它配置是可能的。 如所執行的，載波(物理鏈路)的健康在擴展頭部中被傳送到鏈路兩側的(例如，無線通信鏈路每端的)節點。具體地，在每個節點處，在DAC-GE 41中的處理引擎109使得擴展頭部保持有TX和RX狀態信息。RX狀態是基於從流量對準指示器714獲得的信息以及所接收到的分組以及它們的完整性來計算的。TX狀態是對在所接收到的分組的頭中傳送的遠端節點的RX狀態指示器的反映。在此設計中，可配置寄存器集合允許系統行為的調整，以滿足特定載波級別規範。 這些寄存器有保活插入速率、分組接收停工時間、CRC(循環冗餘校驗)有效確認閾值以及CRC錯誤閾值。保活插入速率寄存器704表示在插入保活分組之前分組插入引擎將要等待的以微秒計的速率(在空閒流量情形下)。分組接收停工時間寄存器710表示在宣布空閒RX停工時間之前接收引擎等待分組的微秒數。CRC有效確認閾值711表示要被接收以便將RX狀態從壞變為好的連續好CRC分組的數目。CRC錯誤閾值709表示要被接收的以便RX狀態從好變為壞的連續壞CRC分組的數目。這兩個可配置的CRC寄存器提供了滯後作用，以避免以少量錯誤進行的壞_好狀態擺動。 通常，封裝成在TC1或TC2上接收到的乙太網幀的"類HDLC"分組結構的DAC用於同步目的。然而，為了實現改進的具有RWPLLA和RCFD的性能，不同分組結構被提出為增加了頭欄位擴展，以使得冗餘和狀態信息可以被傳送而不會有太大開銷。額外的頭部欄位傳送RX狀態，並且CRC(校驗和)保證頭部信息的完整性。 圖5示出提出的頭部欄位擴展501以及有效載荷欄位298旁邊的CRC欄位503。擴展頭部欄位501包括接收和發射(TX， RX)狀態信息。 流量對準意在維持已經被分成分段並且需要被適當地重新構建的分組的完整性。如圖6中所示，例如，分組的比特流被分段為第一字節('5')進入第一容器，第二字節('10')進入第二容器，等等。在此示例中具有四個容器，第五字節('78')也進入第一容器並且第一字節被推到右邊。 圖7圖示出在具有雙信道配置的節點中執行的對數據流的分解和重新合成。對於這樣的配置，節點可以包括雙信道DAC-GE，雙信道DAC-GE經由T匿總線與一對無線電接入卡(RAC1和RAC2)連接。TX/RX載波，即TC1和TC2，從/向DAC-GE中的處理引擎108接收/發送乙太網幀。當接收到外出數據流(TX數據流)時，反向復用器601將此TX數據分解成四個分段，創建四個數據流(la、2a、3a、4a)的容器。T匿總線603傳送分解的TX(四個數據流)，其中這四個數據流的兩個進入第一 RAC (RAC1)，並且另外兩個進入第RAC (RAC2)。在這些RAC中的每個中，各個復用器604、606從兩個數據流(分別為la、2a和3a、4a)的組合裝配空幀(air frame)。每個RAC中的調製器608和610對各個空幀進行調製並且經過調製的空幀(無線分組)被分別發送給0DU1和0DU2，以便無線發送。也就是，在雙信道配置中，TX數據流在兩個部分中被發送，一個部分(分段la、2a)通過RAC1，並且第二部分(分
13段3a、4a)通過RAC2。 對於進入(RX)數據流，0DU接收單獨的無線分組部分，並且各個解調器609和611將他們解調以重新創建空幀。經過解調的空幀中的每個被相應的反向復用器605和607分解成兩個分段，即分別為lb、2b和3b、4b。這些分段經由T匿總線603被傳送給DAC-GE，以被復用器602重新組合。 用於重新組合原始TX數據流的現有技術要求所發送的數據流的所有部分都存在並且被對準，以便重新組合原始TX數據流(S卩，以便允許適當重新組合乙太網幀)。進入的數據流是"與特徵無關"的，因為它們不具有諸如MAC地址之類的任何層2屬性。因此，如果物理鏈路中的一個鏈路發生故障，系統可以釋放與此鏈路相關聯的所有有效載荷，因為沒有方法能夠快速知道哪個鏈路發生故障。物理鏈路故障將妨礙數據流的重新構建，並且對於此數據損失，其將使得通信系統不完善或者甚至不能操作。 然而，對於諸如此硬體輔助的基於FPGA的物理層鏈路聚合引擎的DAC-GE之類的經過修改的DAC，當物理鏈路故障發生時，這樣的引擎可以將數據流改向到其餘鏈路(鏈路聚合組的其餘成員)。由這樣的物理層鏈路聚合引擎管理的RCFD是基於端對端、每鏈路狀態監控的，並且引起最小的通信中斷。此硬體輔助的、對各個鏈路的快速故障檢測可能在一段時間中會增加其餘可操作鏈路的負載，但是其將可操作用於保留節點之間的連接性並且允許對基本上所有發送數據的連續接收。 如之前所注意到的，利用多個物理鏈路來在節點之間傳輸數據流的方法通常旨在實現增加的鏈路可用性和帶寬並且同時避免迴路信息(例如，以當利用兩條無線電鏈路時的速度的兩倍進行操作的能力)。然而，現有系統中的檢測和交換通常將在100ms內做出；並且利用標準消息傳送方法時故障恢復將會花費數秒。因此，為了實現或勝過載波級別乙太網傳輸信道標準，鏈路聚合依賴於快速故障檢測和恢復。 有利地，與通常將花費數秒的標準方法比較，結合硬體輔助RCFD算法的RWPLLA允許數百微妙內的故障響應和恢復。結合快速信道故障檢測算法的LAG的冗餘特性可操作用於使流量在其餘可靠物理鏈路之間改道。分組的交換和排隊由駐留在層2交換機的整形引擎中的鏈路聚合控制任務重新組織。因此，DAC-GE中的物理層鏈路聚合引擎優選地包括RCFD引擎和前述層2交換機以及整形引擎。關於此引擎的更多細節和故障檢測及恢復將在下面提供。 然而，首先，圖8圖示出了無線通信網絡(諸如基於前述Eclipse (TM)平臺的網絡)中經過修改的DAC的配置。所圖示出的EclipseTM無線通信系統包括兩個節點，每個節點具有分離安裝的配置，該配置包括智能節點單元(INU)30、31，分別可操作與雙0DU 45、47以及46、48連接。INU包括DAC-GE和RAC1和RAC2(未示出)，用於影響如上所述的節點之間的數據流的通信。乙太網數據流經由乙太網連接101在每個INU和外部數據裝備27、29之間傳送。有利地，所圖示出地無線通信系統可配置用於鏈路聚合，其中無線數據流量利用了兩個節點之間的兩個無線電路徑60和62。 值得注意的是，RCFD算法對錯誤傳播是可復原的並且消除了不必要的切換。因為鏈路故障或衰退狀況的快速檢測，無線通信系統將快速地切換到單條鏈路(60或62)。
另外，利用RCFD算法的每鏈路單向故障檢測能力，具有物理層鏈路聚合的系統通過使得全部鏈路吞吐量可用在一個方向而在另一個方向上只利用有限的吞吐量(由於單
14向鏈路故障)將具有不對稱行為。這是視頻廣播系統或者大量利用廣播或多點發送或在本質上不對稱的其它應用的情況。 在下一示例中，如圖9中所示，無線通信系統包括至少三個節點。在節點30、31、32中的至少兩個中的INU中配置DAC-GE 41、43。 DAC-GE包括增強故障檢測和恢復而不危機吞吐量的功能，例如，提供50ms以下的故障響應時間。DAC-GE與一側的消費者數據流27、29連接，並且在另一側具有無線電接入卡(RAC)33、35、37、39。在諸如EclipseTM之類的分離安裝的系統中，來自每個RAC的數據通過無線鏈路60、62、64、66流到ODU (例如，45、47、49、51)中的各個ODU。如前所述，當鏈路聚合組(LAG)被創建了時，另外的獨立物理鏈路60、62或者64、66分別被結合到LAG,以作為單個虛擬鏈路(單個邏輯鏈路)的成員進行操作。
注意，在節點30和32之間可以有多跳。然而，跳數對於DAC-GE的故障檢測和恢復操作是無關緊要的，並且它們有益地輔助網絡端對端故障檢測和恢復。
此外，雖然故障檢測和恢復路由和交換可以發生在數據鏈路層(層2)或者更高層的OSI模型，優選地，故障檢測操作在物理層(經由RCFD的層1)處執行並且恢復操作在數據鏈路層(經由層2交換機和整形器)處執行。雖然數據鏈路層負責環中的各個分段的完整性，但是物理層對於監控物理信道的完整性的更快的機制是更優的並且檢測網絡中任何端到端的故障。例如，物理層可以在預定時間閾值一旦達到時快速地檢測沒有進入數據流，並且重新定義系統的拓撲(學習替代埠的MAC地址)。這與快速生成樹協議是不一樣的，但是某種程度上與快速生成樹協議是相似的。 為了進一步說明前面的描述，圖10中的框示出了 DAC-GE和兩個單獨的RAC之間的連接，以允許從單個DAC-GE 41到雙ODU 45、47的連接。在INU中，TDM總線110提供主幹，通過該主幹，諸如節點控制卡(NCC)21、DAC-GE 41和RAC 33、35之類的各種卡被連接。NCC包括處理器115並且用作總線主控器，總線主控器控制由通過包括DAC-GE卡41在內的各種卡的接入。通過消費者連接埠 (吉比特乙太網埠)IOI，DAC-GE與消費者數據系統通信，並且RAC 33、35連接在DAC-GE 41與無線前端、ODU 45和天線23之間。
如另外示出的，FPGA 109駐留在DAC-GE卡41中，並且其功能被提供用於幫助物理層鏈路聚合、載波故障檢測、流量在其餘可用載波之間的重新分配。在節點控制卡(NCC) 21中的CPU 115執行監控功能，該監控功能重新配置交換機111使其具有其餘可用載波的新能力。流量經由DAC-GE卡中的交換機被分配，並且NCC中的CPU進行此重新配置。換句話說，DAC-GE卡上的交換機在NCC卡中的CPU的控制下基於FPGA的操作(故障檢測等)來被動態重新配置。 每個傳輸信道具有不止一個虛擬容器的值得分配給他的容量(由於邏輯成組的鏈路的原因)。在本示例中，每個容器可以使用獨立的鏈路(諸如無線電鏈路)來傳輸有效載荷，並且每個傳輸信道的容量可以是2X 155Mbps的容器。在此情況中，因為鏈路聚合是在物理層做出的，所有在不同鏈路上的幀分配中沒有使用特定的信息，並且沒有來自層2交換機的幹涉。層2交換機實際上沒有注意到這樣的事實，即有效載荷被分離到兩個不同的鏈路。層2交換機可用的信息局限於傳輸信道容量，交換機將根據此傳輸信道容量來對流量有效載荷(即，發送速率)進行整形。 為了負載均衡，被提供給發送(TX)端處的FPGA的每個幀優選地被均勻地，或者替代地，基於傳輸信道的容量或速度而分離(分段)。可以在字節、字、分組或其它合適的邊
15界上進行分段，只要TX和RX端對準(RX和TX都被針對相同邊界而配置以使得在所有情況 中幀都被很好地分界)即可。雖然在TX端處幀被分段，但是在接收端，幀分段被重新裝配 (利用適當的對準，例如，如圖7B中所示)以產生原始幀。 在一個實施方式中，TX和RX兩端排他性地一次處理一個幀。在這樣串行操作中， 可以執行一次或多次反覆。即，當分段的數目大於載波的數目時，傳輸所有分段可能要求不 止一次反覆，因為每個分段被分配給一個載波。在另一實施例中，不止一個幀被同時傳輸。 在這樣的並行操作中，通過從總載波庫中為多個幀的分段中的每個分配一個載波的子集， 多個幀的分段可以同時被處理。 在故障事件中，幀分段、重新裝配以及重新組織幀的能力有助於所希望的復原性。 對於這樣的復原性，即使任何載波發生故障，其餘信道也可用於傳輸此幀(即，有效載荷流 量可繼續利用其餘容量)。 優選地，用於實施與特徵無關的鏈路聚合的FPGA被設計為應用擴展故障檢測。特 別是，故障檢測從RCFD —次對所有載波(即，整個傳輸信道)的應用擴展到RCFD的每載波 的應用算法。對於每載波RCFD，可以檢測並隔離出單個載波故障，並且之後，當載波恢復時， 它們可以單個地返回在線。可以利用附加在幀上的載波狀態來建立故障。針對每載波方法 和針對全部傳輸信道的(全有或全無，all-or-nothing)方法的各個狀態判斷具有共同的 故障檢測步驟。然而，在每載波方法中，一旦每個單個載波的狀態被確定，則針對全部傳輸 信道的狀態判斷就可通過OR計算或其它適當操作對單個載波狀態進行組合來導出。因此， 只有所有載波都發生故障，全部傳輸信道的狀態才會變成"壞"，否則，其保持為"好"。這與 "全有或全無"方法不同，在"全有或全無"方法中，如果載波中的一個發生故障，則全部傳輸 信道都變為"壞"，並且全部物理層鏈路聚合崩潰並且停止遞送幀流量。
圖11是圖示出由DAC-GE執行的檢測網絡拓撲的活動埠中的一個活動埠中的 鏈路故障的RCFD鏈路故障和恢復的狀態圖。另外，此狀態圖還示出當故障的鏈路被恢復時 所執行的步驟。重要的是要提到，在某些網絡中，在檢測到鏈路恢復之後，最初的拓撲不能 再被恢復。如圖所示，當以每載波為基礎的RCFD應用沒有揭示出一個或多個載波的故障 時，從待機狀態操作910的狀態轉變1設計將相關聯的數據結構標記為'不可使用'(它們 的狀態為"壞")920。隨後，有效載荷流量在其餘載波間重新分配922，並且整形器(交換機 部件)將幀發送速率調節到基於減小了的流量容量924的其餘容量。當RFCD的每載波應 用揭示出載波恢復時，狀態轉變2設計將相關聯的數據結構標記為'可用'(它們的狀態為 "好")930。隨後，有效載荷流量在增大了數量的載波間重新分配932，並且整形器基於增大 了的流量容量來增大幀發送速率934。 在一些實施例中，故障檢測算法的要求中的一個要求是獨立於信道中有效載荷流 量的存在。為了能夠滿足此要求，該算法被設計為檢測有效流量的不存在(空閒)，並且插 入維持鏈路狀態的保活分組。保活分組的格式基本與通常的有效載荷格式相同，但是沒有 有效載荷分段，並且其傳送同樣的狀態和完整性信息。 在解決各種流量狀況下的復原性中，用於RWPLLA的DAC-GE設計包括前述用於檢 測單個載波中的故障的RCFD算法的執行。RCFD算法的設計包括大量可能的考慮，一些考慮 比其它考慮更重要些。 一種這樣的設計考慮是與現有吉比特乙太網卡架構的向後兼容。還 希望將此算法設計成對於噪聲和小錯誤突發具有復原性。例如，如果無線電鏈路發出不能校正的幀，則傳輸信道狀態應當不能改變，即，單個分組錯誤應當不觸發狀態改變。
此外，優選地，使得快速信道故障檢測算法是端對端解決方案。也就是，該算法應 當對於傳輸信道所要求的跳數是不知情的，以便使得有效載荷通過無線電鏈路(存在重 復)。而且，快速信道故障檢測算法應當獨立解決任一方向中的故障(即，單向故障)。
無線電鏈路由於自然條件會發生衰弱和老化並且它們通常是雙向的，但是硬體故 障可能不是這樣的。例如功率放大器、發送(TX)或接收(RX)合成器的故障將導致單向故 障。該算法應當能夠在發送或接收方向獨立檢測並表明故障何時發生以及是否發生。某些 應用可能從使得單向流量仍然能夠通過的可能性中受益。例如，鏈路聚合可能從使得兩個 信道在一個方向上發送並且僅在一個上返回而從中受益。 此外，快速信道故障檢測算法優選地在故障檢測中是自治的，因為其不依賴於系 統中可用於確定故障的其它警報和信號。這樣的算法還獨立於有效載荷流量的存在。
除了是自治的以外，快速信道故障檢測算法優選地被設計為自動從故障恢復。例 如，如果在故障發生之後，用於執行故障檢測的協議保持操作(試圖重新建立與遠端的通 信)，則其能夠在鏈路恢復時自動恢復。 除前面說明的以外，一個有代表性的設計要求是快速(優選地，在50ms以下)故 障檢測能力。為此，優選地，在此快速信道故障檢測算法中不涉及配置和管理處理器，並且 不使用在鏈路中存在的帶外網絡管理系統(NMS)開銷信道來傳送決定信息或狀態。另外， 該算法被設計為儘可能利用最少量的帶寬(開銷)來執行其功能。再次，此協議優選地被 具體化為硬體輔助協議實施方式。乙太網幀封裝因此被設計用於適應這些要求。具體地， 頭部欄位擴展的添加允許冗餘和狀態信息在沒有過多額外的開銷的情況下被傳送。額外的 頭部欄位傳送RX和TX狀態信息，並且提供頭部信息的完整性校驗。 關於狀態，圖12是DAC-GE中的FPGA(現場可編程門陣列)的載波鏈路部分的框 圖。在本實施例中，載波鏈路狀態分組(CLPS) 730是以規律的時間間隔被插入乙太網幀中 的小分組，並且利用HDLC類分組結構的填充規則來避免幹擾真的有效載荷。CLSP插入時間 間隔依賴於CLSP插入速率717，從而使RCFD算法可以獨立於載波信道中的有效載荷流量 的存在。插入發生在有效載荷流量存在或不存在時，並且CLSP作為特殊籤名出現在可以在 鏈路的遠端容易檢測的幀內。因此，針對鏈路各端的載波TX和RX狀態信息被FPGA保存在 DAC—GE中。RX狀態是基於從CLSP分組得到的信息以及其完整性(例如校驗和)而計算出 的。載波TX狀態是對CLSP中傳送的遠端載波RX狀態指示的反映。全部傳輸信道的狀態 是所有載波信道的狀態和。如進一步所示出的，在此針對每個載波信道(虛擬容器)的實 施例中，存在可配置的寄存器集合，以將系統的行為調節到滿足載波級別規範。這些寄存器 包括載波鏈路狀態分組插入速率寄存器717、完整性有效確認閾值寄存器725和完整性錯 誤閾值寄存器726。 除了獨立於有效載荷流量的存在或不存在，RCFD算法可以發現，TX故障檢測中的 單向鏈路故障獨立於RX故障檢測。圖13是圖示出優選故障檢測和恢復算法的流程圖。此 算法示出RCFD算法包括TX和RX狀態更新和恢復狀況。 最初，預設狀態值指示RX和TX為壞1002。隨後，可以利用大量狀況來檢測錯誤， 這使得壞狀態無限延長或者將好狀態轉換成壞狀態。這些狀況的示例有超過分組接收停工 時間和完整性錯誤檢測閾值。在接收方向，期望無線發送的幀到達RAC 1004。如果沒有幀的時間間隔1010超過預定的幀接收閾值，意味著其達到分組接收停工時間狀況1012，則TX 狀態被設定成"壞"，並且完整性狀態被設定為"好"1006。分組接收停工時間狀況表明存在 不希望的沒有分組接收的長時間段。然而，如果幀被即時接收1004，則這些幀可以包含多個 分組分段以及相關聯的時隙，該時隙結合傳送有效載荷來使用。 雖然這裡沒有示出，但是改善分組的完整性的一種方式是通過字節同步，字節同 步利用開銷信息來偏移各個獨立鏈路用來有效傳輸(將分組對準它們的初始布局)有效載 荷的時間差。如果此對準失敗，則流量對準錯誤可以用作表明本地接收機尚未與遠端發送 機同步的警報。 另一種或另外一種用於提高分組的完整性的方式是計算完整性值，例如CRC、校驗 和或其它，並且將其與已知的完整性值進行比較(1014和1016)。如果計算出的完整性值 不與已知的完整性值匹配，則存在完整性錯誤並且完整性錯誤計數器被增大1018。如果此 完整性錯誤計數器超過完整性錯誤閾值1020，則此狀況表明接收到的最後n個連續分組具 有完整性錯誤，並且因此，信道是不可靠的。在此情況中，n是可配置的參數，其將根據傳輸 信道容量而改變。如果完整性值是正確的(匹配找到)1016，則完整性錯誤計數器被復位 (設定=O)，完整性"OK"計數器被增大並且TX狀態被設定為與分組狀態相匹配1022。然 而，在宣布鏈路的狀態為好之前，具有正確完整性的連續分組的數量(即，完整性"OK"計數 器)需要超過完整性"好"閾值。用於宣布載波鏈路狀態為好的連續分組的數量通常小於用 於宣布載波鏈路分組狀態為壞的連續分組的數量。這防止了振蕩並且為轉變的發生提供了 很好的信心水平。使得此閾值為可編程參數，允許系統管理員選擇他希望用於好鏈路狀態 的信心水平。因此，如果完整性"OK"計數器超過完整性"OK"閾值1024，則RX狀態被認為 "好"1026，或者如果其最初為"壞"則轉變為"好"。否則，如果其最初為"壞"，則宣布"壞"， 或者如果其最初為"好"，則其被轉變為"壞"。另外的幀是期望的並且針對它們中的每個進 行周期性重複(在點"1")，除非基於在前幀的歷史，狀態最初可能是"好"或"壞"。
前述的停工時間或上面描述的錯誤狀況中任何一個可以表明壞接收機(RX)狀 態，並且為了宣布好RX狀態，必須沒有他們中的所有情況。RX狀態(好或壞)將被添加到 與其傳輸信道相關聯的所有分組頭部，以此方式向遠端節點通知當前的接收狀況。TX狀態 (在步驟1022中設定的)因此是對如通過具有好完整性的分組報告的遠端節點RX狀態的 反映。在壞分組中包含的遠端RX狀態被忽略。 為了滿足載波級故障檢測期望，故障檢測算法的可配置的閾值和參數可以根據分 配給傳輸信道的不同容量來調整。例如，錯誤中連續分組的數量可以被調整以濾出錯誤突 發並且為錯誤檢測提供信心水平。保活分組插入還可以依賴於所期望的流量負載被調諧以 實現更好的響應時間。為了高利用百分比，保活消息的使用將具有低發生概率，而在低利用 百分比中，這些消息將按慣例插入。 當然，如下情況是有益的和優選的一旦故障被檢測到，算法就繼續工作。對於此， 保活消息和CLSP的插入以恢復鏈路狀態需要被維持，即使有效載荷流量已經停止在受影 響的傳輸信道中流動。這些保活消息將承載所有所需信息，以在導致故障的損害一旦去除 時就恢復到好鏈路狀態。 總而言之，雖然以大量細節描述了多種實施例，但是結合有快速傳輸故障檢測算 法和DAC-GE的可復原物理層鏈路聚合的其它版本和應用是可能的。因此，所附權利要求的精神和範圍不應當被限制於此處包含的對優選版本的描述c
權利要求
一種用於提供網絡中的可復原分組通信的方法，包括例示快速信道故障檢測算法；例示用於分組通信的與所述網絡的鏈路相關聯的物理層鏈路聚合協議；以及將所述物理層鏈路聚合協議與所述快速信道故障檢測算法相結合，其中，所述結合響應於所述網絡中的故障，並且提供了所述網絡的自動故障恢復，以便使得通過所述網絡的分組通信對這些故障是可復原的。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法從對鏈路聚合組中 的所有鏈路的故障狀態檢測擴展到每鏈路故障狀態檢測。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述每鏈路故障狀態檢測為所述物理層鏈路聚 合協議中所涉及的所述網絡中的每個鏈路提供單獨的端對端狀態。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述物理層鏈路聚合協議包括通過邏輯地組合 鏈路以結合起來作為單個虛擬鏈路進行操作來創建所述鏈路聚合組，以便增加容量。
5. 根據權利要求2所述的方法，其中，除非參與所述鏈路聚合組的所有鏈路都失敗，否 則所述鏈路聚合組維持"好"狀態狀況，但是以減小的容量維持，並且當故障鏈路中的任何 一個恢復時，容量相應地增加。
6. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述故障恢復包括促使所述物理層鏈路聚合協 議將分組流量流重新分配給保持在"好"狀況中的鏈路聚合組成員，並且使流量流還原到恢 復為"好"狀況的鏈路中並且重新加入所述鏈路聚合組。
7. 根據權利要求2所述的方法，其中，參與所述鏈路聚合組的鏈路是該組的成員。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，一旦與任何故障鏈路聚合成員相關聯的故障狀 況消失，流量流就被還原到該故障鏈路聚合成員。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述物理層鏈路聚合協議是動態的。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，針對每條鏈路，所述物理層鏈路聚合協議經由 所述快速傳輸故障檢測算法獲得該鏈路的狀態。
11. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述物理層鏈路聚合協議和快速信道故障檢測 算法被實現在數據接入卡中，以影響與該數據接入卡相關聯的埠的配置，包括選擇埠 聚合以創建埠的邏輯組合。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中，所述數據接入卡包括用於執行與結合的物理 層鏈路聚合協議和快速信道故障檢測算法相關聯的功能的引擎，所述引擎被實現在邏輯電 路、FPGA(現場可編程門陣列)或ASIC(專用集成電路)中。
13. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述物理層鏈路聚合協議是與特徵無關的。
14. 根據權利要求1所述的方法，還包括將所述物理層鏈路聚合協議與負載均衡相結 合，其中，為了負載均衡，每個幀或每個幀群組被分段並且與一特定鏈路聚合組相關聯。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，所述分段是在字節、字、分組或幀的邊界上、基於所述鏈路聚合組中鏈路的容量或速度或它們的任意組合來一致地執行的。
16. 根據權利要求14所述的方法，其中，對於在幀或幀群組上執行的每個分段，重新裝 配被相應地執行，以重新構建該幀或幀群組，並且其中，每個分段和其相應的重新裝配被配 置為針對類似的邊界。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中，每條鏈路具有發送端和接收端，並且其中，當分段被應用在發送端時，其相應的重新裝配被應用在接收端，以便維持發送端和接收端處 的流量流的基本對準。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，發送端和接收端協作來串行地、並行地或以交 織模式處理幀或幀群組。
19. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述網絡是無線通信網絡。
20. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述網絡包括多個節點之間的無線鏈路，每個 節點具有與其相關聯的發送狀態和接收狀態，並且其中，在特定節點處的發送狀態是對在與此特定節點無線連結的另一遠端節點處的接收狀態的反映。
21. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法在故障檢測中是自 治的，因為其獨立於其它網絡系統故障指示，並且其不知道將有效載荷傳輸通過所述網絡 所需的跳數。
22. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法格式化具有擴展頭 部欄位和頭部完整性欄位的分組，所述擴展頭部欄位包含接收狀態信息。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中，對從其導出發送狀態的接收狀態的反映是從 接收自遠端節點的分組的接收狀態得出的，並且其中，特定節點中的故障基於與其相關聯 的接收和/或發送狀態是否為壞來確定。
24. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法可操作用於滿足獨 立於被傳輸通過所述網絡的分組中的有效載荷的存在的要求，並且在不存在有效載荷時， 其插入保活分組以維持鏈路狀態。
25. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法以基於網絡流量負 載的預定速率插入所述保活分組。
26. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法可操作用於提供具 有錯誤復原性的無線操作，並且其中，可能的連續錯誤分組的數量被調節以濾出包括比預 定數量少的這樣的分組的錯誤突發。
27. 根據權利要求26所述的方法，其中所述快速信道故障檢測算法在檢測到預定數量 的具有有效完整性的連續分組時，確定"好"發送或接收狀態，所述有效完整性的指示是計 算出的校驗和(CRC)。
28. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述頭部完整性欄位包含校驗和(CRC)。
29. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法可操作用於提供網 絡端對端故障檢測和恢復。
30. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法獨立地發現發送方 向或接收方向上的故障，並且其中，在一個方向上的故障不能防礙相反方向中的流量流。
31. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法確定一種或多種故 障狀況的存在，所述一種或多種故障狀況包括流量對準錯誤、超過分組停工時間以及超過 分組完整性錯誤閾值。
32. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述快速信道故障檢測算法在檢測到故障和錯 誤的存在時繼續進行操作。
33. —種用於可復原無線分組通信的系統，包括 用於例示快速信道故障檢測算法的裝置；用於例示用於分組通信的與網絡鏈路相關聯的物理層鏈路聚合協議的裝置；以及 用於將所述物理層鏈路聚合協議與所述快速信道故障檢測算法相結合的裝置， 其中，所述結合響應於網絡中的故障，並且提供了網絡的自動故障恢復，以便使得通過 網絡的分組通信對於這些故障是能復原的。
34. 根據權利要求33所述的系統，還包括用於將所述物理層鏈路聚合協議與負載均衡 相結合的裝置，其中，用於負載均衡的裝置包括用於分段並且用於將每個幀或每個幀群組 與一特定鏈路聚合組相關聯的裝置。
35. 根據權利要求33所述的系統，其中，所述所述快速信道故障檢測算法從對鏈路聚 合組中的所有鏈路的故障狀態檢測擴展到對每鏈路故障狀態檢測。
36. 根據權利要求35所述的系統，其中，所述所述快速信道故障檢測算法從對鏈路聚 合組中的所有鏈路的故障狀態檢測擴展到對每鏈路故障狀態檢測。
37. 根據權利要求36所述的系統，其中，所述每鏈路故障狀態檢測為所述物理層鏈路 聚合協議中所涉及的網絡中的每個鏈路提供單獨的端對端狀態。
38. 根據權利要求36所述的系統，其中通過邏輯地組合鏈路以結合起來作為單個虛擬 鏈路進行操作來創建所述鏈路聚合組，以便增加容量。
39. 根據權利要求36所述的系統，除非參與所述鏈路聚合組的所有鏈路都失敗，否則 所述鏈路聚合組維持"好"狀態狀況，但是以減小的容量維持，並且當故障鏈路中的任何故 障鏈路恢復時，容量相應地增加。
40. 根據權利要求36所述的系統，其中，所述故障恢復包括促使所述物理層鏈路聚合 協議將分組流量流重新分配給保持在"好"狀況中的鏈路聚合組成員，並且使流量流還原到 恢復為"好"狀況的鏈路中並且重新加入所述鏈路聚合組。
41. 根據權利要求36所述的系統，其中，參與所述鏈路聚合組的鏈路是該組的成員。
42. 根據權利要求41所述的系統，其中，一旦與任何故障鏈路聚合成員相關聯的故障 狀況消失，流量流就被還原到該故障鏈路聚合成員。
43. 根據權利要求35所述的系統，其中，所述物理層鏈路聚合協議是與特徵無關的。
44. 根據權利要求35所述的系統，其中，每個數據接入卡還可操作用於使能所述物理 層鏈路聚合協議結合負載均衡的操作，其中，為了所述負載均衡，每個幀或每個幀群組被分 段並且與一特定鏈路聚合組相關聯。
45. 根據權利要求44所述的系統，其中，所述分段是在字節、字、分組或幀的邊界上、基 於鏈路聚合組中鏈路的容量或速度或它們的任意組合來一致地執行的。
46. 根據權利要求44所述的系統，其中，其中，對於在幀或幀群組上執行的每個分段， 重新裝配被相應地執行，以重新構建該幀或幀群組，並且其中，每個分段和其相應的重新裝 配被配置為針對類似的邊界。
47. 根據權利要求35所述的系統，其中，所述網絡是無線通信網絡。
48. 根據權利要求36所述的系統，其中，所述快速信道故障檢測算法格式化具有擴展 頭部欄位和頭部完整性欄位的分組，所述擴展頭部欄位包含接收狀態信息。
49. 根據權利要求35所述的系統，其中，所述快速信道故障檢測算法可操作用於提供 具有錯誤復原性的無線操作，並且其中，可能的連續錯誤分組的數量被調節以濾出包括比 預定數量少的這樣的分組的錯誤突發。
50. 根據權利要求49所述的系統，其中，所述快速信道故障檢測算法在檢測到預定數 量的具有有效完整性的連續分組時，確定"好"發送或接收狀態，所述有效完整性的指示是 計算出的校驗和(CRC)。
51. 根據權利要求48所述的系統，其中，所述頭部完整性欄位包含校驗和(CRC)。
52. 根據權利要求35所述的系統，其中，所述快速信道故障檢測算法獨立地發現發送 方向或接收方向上的故障，並且其中，在一個方向上的故障不能防礙相反方向上的流量流。
全文摘要
為了滿足載波級別乙太網信道標準等，需要無線通信網絡中的快速信道故障檢測和恢復。因此，利用物理層鏈路聚合協議以及硬體輔助快速信道故障檢測算法和負載均衡(優選與其結合)提供了可復原的無線分組通信。此功能可以在具有相應配置的引擎的吉比特乙太網數據接入卡中實現。在具有各種拓撲的網絡中，可以結合它們的現有協議來提供這些特徵。
文檔編號H04J3/14GK101796753SQ200880106060
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月8日 優先權日2007年9月6日
發明者曾超明, 瑟吉奧·裡卡爾迪 申請人:哈裡斯施特拉特克斯網絡運行公司