CN100352227C

CN100352227C - 多插框互联系统

Info

Publication number: CN100352227C
Application number: CNB2004100715250A
Authority: CN
Inventors: 张光钧
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: CN1719798A

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种多插框互联系统，使得能够避免通过E1和光纤技术实现插框互联所存在的缺点，并且更加容易实现。这种多插框互联系统采用以太网层2技术实现多处理框级联，它包含多个插框，以及2个以太网交换机，并且以太网交换机用于插框间以太网数据包的交换；每一个插框包含多块含有MAC地址的处理板，用于业务处理；2个框间级联板，分别通过以太网接口与2个以太网交换机连接，并通过数据通道和处理板连接，用于将其他插框通过以太网交换机发送到本插框的以太网数据包，按照目的处理板的MAC地址发送到相应的处理板，并将来自本插框处理板的以太网数据包，按照目的处理板的MAC地址通过以太网交换机，发送到其他插框。

Description

多插框互联系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及多插框互联技术。

背景技术

随着信息化程度的不断加深，人类对通信的容量、速度、质量以及服务种类的要求越来越高。个人计算机和国际互联网络的普及、数据业务与电子邮件通信以及各种宽带接入技术的飞速发展给电信网络和电信设备提出了革命性的要求。

伴随着网间互联协议(Internet Protocol，简称″IP″)业务的高速增长，产生了巨大的带宽需求，电信网络和其中的各种电信设备的设计实现必须首先满足大容量的要求。

电信设备的发展趋势是采用标准化、模块化的开发方式，电信设备开发商使用板卡及系统提供商，所提供的现成标准化、模块化产品，构成各个电信设备模块，这些电信设备开发商将可以大量降低开发专属架构所需的成本。使用了标准化、模块化的现有产品可以享受大量经济规模所带来原料成本降低的好处。因为是采用标准化的模块，共享模块较容易达到经济规模所需要的大量，有了经济规模，成本自然就降低了。

所以，目前电信设备设计实现大容量要求，一般都需要采用多处理框级联的方式，所有级联的框分别分担业务的处理，通过框间的级联通道实现框间的数据交换。需要说明的是，这些处理框每个就是一个标准化、模块化电信设备模块，电信设备开发商通过级联这些电信设备模块，可以很容易的构建处理能力强大的电信设备，满足大容量的要求，而且随容量需求的增长，可以简单地通过增加新的电信设备模块，也即是处理框来平滑升级电信设备。

在现有技术中，框间的级联通道实现方式常用的有E1连接方式、光纤直连方式，或者多个E1捆绑的连接方式。但是，这些技术的缺点在于，现有的E1连接方式带宽小，熟悉本领域的技术人员都知道，一个E1仅仅提供2兆的带宽，即使是多个E1捆绑，也很难达到较高的带宽要求。而光纤直连方式成本高，并且在光路上由于全光逻辑器件很不成熟，建立备份不容易实现。

同时，以太网系统一直都在发展，以太网技术的优势是成本低、灵活，使用以太网技术作为产品开发平台已经成为一个发展趋势。以太网技术其规模越来越大，技术也越来越先进，从10Mbps的应用开始，现在已经发展到100Mbps快速以太网，以及千兆位高速以太网和万兆位超高速以太网，而且以太网技术具有多个相同速率端口汇聚成一个大容量逻辑端口的端口汇聚(″Trunk″)技术，灵活配置成不同传输容量的网络系统。多处理框间的级联通道任务可以根据框间的交换数据量大小灵活选择不同以太网技术。在短距离的框间互联使用中，由于中间没有路由器或者其它设备的转发，以太网技术可以保证服务质量(Quality of Service，简称″QoS″)。而且，作为一种在全球网络连接技术中占统治地位，开发利用已经超过30多年的成熟网络技术，各种接口开发将很容易实现，操作维护也相当的容易。以太网中的主要设备以太网交换机技术，也日臻成熟、完善、可靠，利用其上数据包交换功能可以轻易的实现框间互联通道的备份功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多插框互联系统，使得能够避免上述采用E1和光纤的技术中所存在的缺点，并且更加容易实现。

为实现上述目的，本发明提供了一种多插框互联系统，包含多个插框，以及2个以太网交换机，并且

所述以太网交换机用于所述插框间以太网数据包的交换；

所述每一个插框包含：

多块含有MAC地址的处理板，用于业务处理；

2个框间级联板，分别通过以太网接口与所述2个以太网交换机连接，并通过数据通道和所述处理板连接，用于将其他插框通过所述以太网交换机发送到本插框的以太网数据包，按照目的处理板的MAC地址发送到相应的处理板，并将来自本插框处理板的以太网数据包按照目的处理板的MAC地址，通过以太网交换机，发送到其他插框。

其中，所述以太网交换机和框间级联板之间通过10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接。

所述以太网交换机和框间级联板之间采用双路物理连接。

所述2个以太网交换机之间采用双路物理连接。

所述以太网交换机是层2以太网交换机。

所述处理板之间采用框内数据总线交互数据。

所述框间级联板通过主备、或负荷分担方式工作。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，采用以太网层2技术实现多处理框级联。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即不存在带宽小的问题，也容易实现。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的多插框互联系统结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的多插框互联系统在正常工作时的框间数据交换路径示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的多插框互联系统中的框间级联板交叉故障时，框间数据交换路径示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

总的来说，本发明采用的是一种新的连接方式，即采用以太网层2技术实现多处理框级联。利用以太网技术，建立价格低廉和高度灵活的以太网络系统，该系统可以将大量的处理框上的以太网终端设备连接在一起构成一个功能完善的网络用于框间数据交换。

如图所示，本发明实施例的系统包含三个大的部分，即插框10、核心交换层11、插框12。其中插框10包含处理板101、处理板102、框间级联板103、框间级联板104。核心交换层11包含核心以太网交换机110、核心以太网交换机111。插框12包含框间级联板121、框间级联板122、处理板123，以及处理板124。

插框10、核心交换层11间通过10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接、或者相同物理性质相同速率的以太网Trunk端口连接。需要说明的是，Trunk技术就是通过配置以太网交换机上软件的设置，将四个物理端口组合成一个逻辑端口，将属于四个端口的带宽合并，给端口提供一个4×2×100M＝800M的独享的高带宽，4×2×100M式中，4代表4个端口数，2表示全双工，100M表示每个端口的速率。核心交换层11、插框12同样通过10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接、或者相同物理性质相同速率的以太网Trunk线路连接。

为了在逻辑上更能说明本发明的实施过程，图1中不但定义了插框10、核心交换层11、插框12三个水平逻辑层面，图1中还定义了两个垂直逻辑层面，即局域网平面13和局域网平面14。局域网平面13包括插框10中的处理板101、框间级联板103，核心交换层11中的核心以太网交换机110，插框12中的框间级联板121、处理板123。局域网平面14包括插框10中的处理板102、框间级联板104，核心交换层11中的核心以太网交换机111，插框12中的框间级联板122、处理板124。

在本发明实施例系统正常工作时，处理板101与处理板123间的数据交换路径是正常工作主路径15，并以其为工作主路径，同时以正常工作备路径16为工作备份路径，提供主备份保护。在出现框间级联板交叉故障的情况下，即框间级联板103和框间级联板122出故障的情况下，图1中的局域网平面13和局域网平面14将阻塞，板间的通信通道将变成以故障时主路径17为工作主路径，同时以故障时备路径18为工作备份路径，提供主备份保护。

从图1中可以看出，本发明的整体原理就是用插框10中的框间级联板103、框间级联板104和核心交换层11中的核心以太网交换机110、核心以太网交换机111以及插框12中的框间级联板121、框间级联板122构成了一个采用以太网层2技术为基础的数据传输网，用于插框10和插框12中的各个处理板间交换数据，即这个网络代替了现有技术中的常用的有E1连接方式、光纤直连方式，或者多个E1捆绑的连接方式来实现多插框互联系统。

下面继续结合图1具体分别描述各个部分，即插框10、插框12以及核心交换层11中的核心以太网交换机110、核心以太网交换机111的情况。

首先描述插框10。插框10完成集中处理的处理框，框内可插入多块用于业务处理的处理板，即用处理板101、处理板102来表示插入的多块处理板，处理板101、处理板102间可以通过框内数据总线交互数据。需要说明的是，这种框内数据总线一般不采用以太网层2技术，而是其它技术，比如低电压差分信号(Low Voltage Differential Signaling，简称″LVDS″)技术等。

插框10还配置2块用于框间级联的框间级联板103、框间级联板104，框间级联板可主备或负荷分担方式工作，处理板101、处理板102与框间级联板103、框间级联板104有数据通道，处理板101、处理板102可通过框间级联板103、框间级联板104两个中的任何一个接收或发送需要框间交互的数据。需要说明的是处理板101、处理板102与框间级联板103、框间级联板104的数据通道采用的是以太网层2技术，所以处理板101、处理板102面向框间级联板103、框间级联板104的接口，采用媒体访问控制(Medium AccessControl，简称″MAC″)地址，这些接口间交换的数据包是标准的以太网帧。框间级联板103、框间级联板104在插框10内起汇聚功能，插框10框内的处理板101、处理板102汇聚数据到框间级联板103、框间级联板104，框间级联板103、框间级联板104类似于一个插框10内部的以太网交换机。同时框间级联板103、框间级联板104还提供与核心交换层11中的核心以太网交换机110、核心以太网交换机111的连接接口，提供插框10与插框12框间数据的传输通道。框间级联板103、框间级联板104用于将其他插框，即插框12，通过核心以太网交换机110或者核心以太网交换机111发送到本插框即插框10的以太网帧，按照目的MAC地址发送到相应的处理板，并将来自本插框处理板的以太网帧，按照目的MAC地址，通过核心以太网交换机110或者核心以太网交换机111，发送到其他插框。

总之，框间级联板103、框间级联板104提供插框10框内处理板101、处理板102的发送数据的会聚和接收数据的分发，还提供多框级联的物理连接，即图1中的插框10与插框12物理连接，此连接可为10/100M以太网电接口、1000M以太网光或电接口、相同物理性质相同速率的以太网Trunk接口，物理连接采用双线连接，提高可靠性。框间级联板103、框间级联板104通过主备、或负荷分担方式工作。

接下来描述核心交换层11，也即是主要描述其中的核心以太网交换机110、核心以太网交换机111。

核心交换层11由两个支持以太网层2交换的以太网交换机设备组成，即图1中的核心以太网交换机110和核心以太网交换机111。它们提供插框10和插框12互联的物理接口，完成其框间互联的以太网数据包交换功能。需要说明的是，在常规使用以太网交换机进行网络互联时，一般只提供一个以太网交换机就可以完成较少端口间的互联，本发明中，图1中需要互联的端口也不多，但是核心交换交换层11提供了2个以太网交换机设备来互联那些端口，其目的是提供双平面的数据交换平面，提高可靠性。

核心交换层11与插框10间的连接是核心以太网交换机110和框间级联板103、核心以太网交换机111和框间级联板104之间的双路物理连接，每路物理连接是通过10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接、或者相同物理性质相同速率的以太网Trunk端口连接。核心交换层11与插框12间的连接是核心以太网交换机110和框间级联板121、核心以太网交换机111和框间级联板122之间的双路物理连接，每路物理连接是10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接、或者相同物理性质相同速率的以太网Trunk端口连接。

在核心交换层11内的2个以太网交换机设备之间，即核心以太网交换机110和核心以太网交换机111间也提供了双路物理连接，避免了级联板交叉故障时导致框间无法交互数据。每路物理连接可以是10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接、或者相同物理性质相同速率的以太网Trunk端口连接。

最后描述插框12，它与插框10的结构类似。

插框12同样完成集中处理的处理框，框内可插入多块用于业务处理的处理板，即用处理板123、处理板124来表示插入的多块处理板，处理板123、处理板124间可以通过框内数据总线交互数据。

插框12同样配置2块用于框间级联的框间级联板121、框间级联板122，框间级联板可主备或负荷分担方式工作，处理板123、处理板124与框间级联板121、框间级联板122有数据通道，处理板123、处理板124可通过框间级联板121、框间级联板122两个中的任何一个接收或发送需要框间交互的数据。同样需要说明的是处理板123、处理板124与框间级联板121、框间级联板122的数据通道采用的是以太网层2技术，所以处理板123、处理板124面向框间级联板121、框间级联板122的接口，采用MAC地址，这些接口间交换的数据包是标准的以太网帧。框间级联板121、框间级联板122在插框12内起汇聚功能，插框12框内的处理板123、处理板124汇聚数据到框间级联板121、框间级联板122，框间级联板121、框间级联板122类似于一个插框12内部的以太网交换机。同时框间级联板121、框间级联板122还提供与核心交换层11中的核心以太网交换机110、核心以太网交换机111的连接接口，提供插框12与插框10框间数据的传输通道。框间级联板121、框间级联板122用于将其他插框，即插框10，通过核心以太网交换机110或者核心以太网交换机111发送到本插框即插框12的以太网帧，按照目的MAC地址发送到相应的处理板，并将来自本插框处理板的以太网帧，按照目的MAC地址，通过核心以太网交换机110或者核心以太网交换机111，发送到其他插框。

总之，框间级联板121、框间级联板122提供插框12框内处理板123、处理板124的发送数据的会聚和接收数据的分发，还提供多框级联的物理连接，即图1中的插框12与插框10物理连接，此连接可为10/100M以太网电接口、1000M以太网光或电接口、相同物理性质相同速率的以太网Trunk接口，物理连接采用双线连接，提高可靠性。框间级联板121、框间级联板122同样通过主备、或负荷分担方式工作。

需要说明的是，图1中给出了2框级联的互联图，对于大于2框的情况互联图原理与2框级联的互联图相同，只是在图1中的核心交换层11上的进行扩充，增加与之连接的插框就可以了。

以上介绍了本发明实施例系统中总体和各个部分的情况，下面结合图1、图2、图3描述本发明实施例的多插框互联系统的工作原理。

在不同框中的任意两块处理板之间都有多个数据交互平面，为了阐述系统正常工作时各个插框间的数据交换过程，以图1的插框10中处理板101与插框12中的处理板123间的数据交换为例说明。在图2中，插框10中处理板101用处理板24代替表示，框间级联板103用框间级联板23代替表示，框间级联板104用框间级联板25代替表示；插框12中的处理板123用处理板20代替表示，框间级联板121用框间级联板21代替表示，框间级联板122用框间级联板27代替表示；核心交换层11中的核心以太网交换机110用核心以太网交换机22代替表示，核心以太网交换机111用核心以太网交换机26代替表示。在系统正常工作的情况下，处理板20与处理板24间的数据交换路径如图2所示。

处理板20和框间级联板21或者框间级联板27是通过以太网层2技术连接的，处理板20面向框间级联板21或者框间级联板27的接口是以太网接口，这个接口有自己的MAC地址，并且在系统中MAC地址是唯一的；处理板20中的用户数据包通过这个接口被封装成以太网帧发送到框间级联板21或者框间级联板27，同时接收框间级联板21或者框间级联板27发来的以太网帧。需要说明的是，处理板20发送的以太网帧中含有目的MAC地址信息，即处理板24的MAC地址；接收以太网帧时，如果该帧中的目的地址是处理板20的MAC地址，就从该帧中取出用户数据包，否则就丢弃该帧。框间级联板21或者框间级联板27面向处理板20的接口同样是和处理板20面向框间级联板21或者框间级联板27的接口性质相同的以太网接口，这些接口同样有自己的MAC地址，并且在系统中MAC地址是唯一的；框间级联板21或者框间级联板27通过各自的接口接收处理板20发来的以太网帧并把它送到框间级联板21或者框间级联板27中的其它以太网处理芯片处理，同时转发框间级联板21或者框间级联板27中的其它以太网处理芯片发来的以太网帧到处理板20。

框间级联板21和核心以太网交换机22、核心以太网交换机22和框间级联板23、框间级联板27和核心以太网交换机26、核心以太网交换机26和框间级联板25也是通过以太网层2技术连接的，二者间的接口同样是以太网接口，各框间级联板面向核心以太网交换机的以太网接口有自己的MAC地址并且在系统中MAC地址唯一，核心以太网交换机22每个端口有自己的MAC地址并且在系统中MAC地址唯一。

处理板24和框间级联板23或者框间级联板25同样是通过以太网层2技术连接的，处理板24面向框间级联板23或者框间级联板25的接口是以太网接口，这个接口有自己的MAC地址，并且在系统中MAC地址是唯一的；处理板24中的用户数据包通过这个接口被封装成以太网帧发送到框间级联板23或者框间级联板25，同时接收框间级联板23或者框间级联板25发来的以太网帧。需要说明的是，处理板24发送的以太网帧中含有目的MAC地址信息，即处理板20的MAC地址；接收以太网帧时，如果该帧中的目的地址是处理板24的MAC地址，就从该帧中取出用户数据包，否则就丢弃该帧。框间级联板23或者框间级联板25面向处理板24的接口同样是和处理板24面向框间级联板23或者框间级联板25的接口性质相同的以太网接口，这些接口同样有自己的MAC地址，并且在系统中MAC地址是唯一的；框间级联板23或者框间级联板25通过各自的接口接收处理板24发来的以太网帧并把它送到框间级联板23或者框间级联板25中的其它以太网处理芯片处理，同时转发框间级联板23或者框间级联板25中的其它以太网处理芯片发来的以太网帧到处理板24。

在本发明实施例系统正常工作时，图2中的处理板20与处理板24间的数据交换主路径为正常工作主路径28，对应于图1中的正常工作主路径15。图2中的处理板20与处理板24间的数据交换备份路径为正常工作备路径29，对应于图1中的正常工作备路径16。两条路径实现了多插框互联系统间的双路物理连接，主备份路径保护。

在本发明实施例系统出现框间级联交叉故障时，如图3所示，即框间级联板37与框间级联板33出故障，对应于图1中框间级联板103和框间级联板122出故障的情况下，图1中的局域网平面13和局域网平面14将阻塞，处理板30与处理板34板间的通信通道将变成以故障时主路径38为工作主路径，同时以故障时备路径39为工作备份路径，提供主备份保护。对应于图1中的处理板101与处理板123板间的通信通道变成以故障时主路径17为工作主路径，同时以故障时备路径18为工作备份路径，提供主备份保护。此时，因为核心以太网交换32和核心以太网交换36，即对应于图1中的核心以太网交换机110和核心以太网交换机111，二者之间采用的双路物理连接，故核心以太网交换机之间的备份互连通道承载交互数据流，同样的的可以实现板间路径双路物理连接，主备份保护的功能。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种多插框互联系统，其特征在于包含多个插框和2个以太网交换机，其中

所述每一个以太网交换机用于所述插框间以太网数据包的交换；

所述每一个插框包含：

多块含有MAC地址的处理板，用于业务处理；

2个框间级联板，分别通过以太网接口与所述2个以太网交换机连接，并通过数据通道和所述处理板连接，用于将其他插框通过所述以太网交换机发送到本插框的以太网数据包，按照目的处理板的MAC地址发送到相应的处理板，并将来自本插框处理板的以太网数据包，按照目的处理板的MAC地址，通过以太网交换机发送到其他插框。

2.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述以太网交换机和框间级联板之间通过10/100M以太网电接口、或1000M以太网光接口、或1000M以太网电接口连接。

3.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述以太网交换机和框间级联板之间采用双路物理连接。

4.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述2个以太网交换机之间采用双路物理连接。

5.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述以太网交换机是层2以太网交换机。

6.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述处理板之间采用框内数据总线交互数据。

7.根据权利要求1所述的多插框互联系统，其特征在于，所述框间级联板通过主备、或负荷分担方式工作。