CN100389559C

CN100389559C - 网络中数据传输的方法

Info

Publication number: CN100389559C
Application number: CNB2006100668738A
Authority: CN
Inventors: 段小祥
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: CN1866835A

Abstract

本发明公开了一种网络中数据传输的方法，该方法的核心为：在通信设备内部设置单一的物理交换网络；通信设备中的IO处理模块与业务处理模块之间传输数据时，将不同网络协议报文封装成统一的帧格式通过所述设置的单一物理交换网络进行交互。采用本发明所述的方法，可以将多网络传输平面在物理硬件上统一到一种硬件交换网上，节省硬件成本，减少设备设计和管理维护成本及复杂度；能够大大提高通信设备的可靠性及性能。

Description

网络中数据传输的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种网络中数据传输的方法。

背景技术

在无线基站控制器领域中，要求基站控制器内部同时存在TDM(TimeDivision Multiplexing，时分复用)传输平面、ATM(Asynchronous TransferMode，异步传输模式)传输平面、以及IP传输平面三大通信平面，以后还将发展MPLS传输平面。通信设备统需要支持多种协议承载已成为一种发展趋势，满足多业务通信的需求。通信设备需要提供灵活的对外接口，以适应不同传输网络接口要求，同时通信设备的集成度也越来越大，需要多个CPU、网络处理器或多块单板甚至多个框来实现复杂的通信协议。因此通常在通信设备中需要划分IO(输入输出)处理模块和业务处理模块，其结构如图1所示。IO处理模块负责处理物理层、链路层的协议内容，业务处理模块负责处理更高层的协议内容。

目前大部分通信设备内部在物理上同时存在ATM通信网和TDM通信网，IP网络主要是承载在ATM通信网络之上，通过IP Over ATM协议实现的。对于ATM通信网，一般由IO处理模块完成物理层功能并提供ATM交换功能，其它功能都由业务处理模块完成。

不难看出，上述现有技术存在如下缺点：

1、通信设备成本高，需要提供两、三套或更多的物理总线或交换网络；

2、需要对两套或更多不同功能的物理器件进行配置和管理，增加了设备设计开发和管理维护的成本及复杂度；

3、通信设备的可靠性和性能较低。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种网络中数据传输的方法，可以将多网络传输平面在物理硬件上统一到一种硬件交换网上，节省硬件成本，减少设备设计和管理维护成本及复杂度；能够大大提高通信设备的可靠性及性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种的方法，包括如下步骤：

A、在通信设备内部设置单一以太网作为物理交换网络；

B、通信设备中的IO处理模块与业务处理模块之间传输数据时，所述IO处理模块根据统一的链路层协议对不同网络协议的报文进行封装，并将封装后的数据报文通过所述单一物理交换网络传输至所述业务处理模块，由所述业务处理模块将其通过所述物理交换网络接收的数据报文进行解析，实现通信设备中IO处理模块与业务处理模块之间的信息交互。

所述网络协议包括：ATM网络传输协议和IP网络传输协议。

所述步骤B包括：

B1、负责信息输入的IO处理模块从需要传输至业务处理模块的数据报文中获取标识业务流的用户信息；

B2、负责信息输入的IO处理模块根据统一的链路层协议对不同网络协议的报文进行封装，并根据所述获取的用户信息将封装后的数据报文转发至相应的业务处理模块；

B3、业务处理模块接收到统一封装处理的数据报文后，处理该数据报文的应用层协议报文，并根据统一的链路层协议对处理后的应用层协议报文进行封装，将封装后的数据报文转发给负责信息输出的IO处理模块，由负责信息输出的IO处理模块进行解封装处理，并输出。

在所述步骤B中：

通信设备中的IO处理模块和业务处理模块之间传输数据时，采用标签交换方式。

所述的统一帧格式包括：6个字节的目的地址域、6个字节的源地址域、4个字节的标签域、2个字节的类型域、2个字节的子帧类型和帧净荷长度域、44至1498个字节的帧净荷域和4个字节的帧校验序列域。

当所述帧净荷域长度不足44个字节时，所述帧格式还包括填充PAD域，且PAD域与帧净荷域所占字节数之和为44个字节。

所述子帧类型包括：用以太网帧承载用户级数据UOP帧格式，在所述子帧类型域中定义为0。

所述UOP帧格式包括：

目的业务节点标识DNID域、源节点标识SNID域、目的协议资源类型标识DTID域、源协议资源类型标识STID域、目的协议资源的业务流标识DSID域、源协议资源的业务流标识SSID域、报文优先级PRI域、上层数据包长度LEN域和上层数据包净荷PAYLOAD域。

所述UOP帧格式包括的各域的长度和顺序不受限制。

所述业务节点标识NID由框号、槽位号和子系统号构成，且所述业务节点Node表示某一块单板的处理器。

所述协议资源类型标识TID包括：0、1、2或3；且当TID为0时表示协议类型为ATM适配层第2型AAL2；当TID为1时表示协议类型为用户数据协议UDP；当TID为2时表示协议类型为实时传输协议RTP；当TID为3时表示协议类型为帧协议FP；且所述协议资源类型Type表示某个处理器中存在的需要处理协议层的资源类型。

所述业务流标识SID的范围为：0至单板某个处理器所能支持的最大用户数或通道数；且业务流Stream表示某个处理器中的某种协议对应的用户数据流。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的技术方案具有如下优点：

1、可以将多网络传输平面在物理硬件上统一到一种硬件交换网上(如目前应用最广泛的以太网)，节省硬件成本，减少设备设计和管理维护复杂度；

2、可以用一种内部统一的通信协议，实现不同通信平面的协议承载，配置不同的IO处理模块可以提供多种灵活外部接口，而内部业务处理模块可以共用，从而节省开发和维护成本；

3、IO处理模块负责处理不同协议层，业务处理模块统一处理高层协议，可以均衡各个IO处理模块和业务处理模块的处理能力，大大提高了通信设备的可靠性及性能；

4、通信设备的资源集中管理概念和标签交换技术相结合，能够提高数据转发效率，提升系统性能。

附图说明

图1为通信设备的结构示意图；

图2为本发明实施例所述通信设备资源管理结构示意图；

图3为两种标准的以太网帧格式示意图；

图4为本发明实施例的以太网帧格式；

图5为本发明实施例的UOP帧格式示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：在通信设备内部设置单一的物理交换网络，通信设备中的IO处理模块与业务处理模块之间传输数据时，发送端根据统一的链路层协议对不同网络协议的报文进行封装，并将封装后的数据报文通过所述单一物理交换网络传输至接收端，由接收端将其通过所述物理交换网络接收的数据报文进行解析，实现信息交互。

下面以单一以太网作为物理交换网络，支持对ATM、IP网络承载应用为例，结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

在如图1所示的通信设备基本架构中，IO处理模块与业务处理模块之间传输数据报文时，IO处理模块接收到终端侧(用户侧)传来的信息后，完成物理层、链路层，甚至网络层、传输层的协议内容，协议终结到可以识别到用户流或连接，解析出用户信息；也就是说，IO处理模块从需要传输至业务处理模块的数据报文中获取标识业务流的用户信息。

然后IO处理模块将处理的协议报文根据统一的链路层协议进行封装，如封装为统一的帧格式，并根据获取的用户信息将封装后的报文转发至相应的业务处理模块；

业务处理模块收到统一封装处理的报文后处理应用层的协议报文，并将处理后的协议报文封装成统一的帧格式转发给相应的IO处理模块进行解封装处理，然后将处理后的协议报文发送至网络侧。

比如，对于ATM网络，IO处理模块完成AAL(ATM Adaptation Layer，ATM适配层)层终结功能；对于IP网络，IO处理模块完成IP/UDP(User DataProtocol，用户数据协议)层终结功能。

采用上述协议报文处理原则，可以将协议中的差异部分部署在IO处理模块中完成，这样会带来以下两方面的优点：

一、在通信设备中配置不同的IO处理模块提供多种灵活外部接口，而内部业务处理模块可以共用，从而节省开发维护成本；

二、可以均衡各个IO处理模块、业务处理模块的处理能力，从而大大提高了通信设备的性能和可靠性。

在IO处理模块与业务处理模块之间传输数据时，为了提高转发效率，提升通信设备的性能，在传输数据时可以采用标签交换方式。

为了便于在数据传输时采用标签交换方式，将通信设备的资源集中管理，统一分配，通信设备内部的任何一个资源都可以用一个三层的结构来表示：Node(业务节点)、Type(协议资源类型)、Stream(业务流)，如图2所示，其中：

业务节点Node表示某一块单板的处理器；

协议资源类型Type表示一个处理器中存在的需要处理协议层的资源类型，容许一个处理器存在多种协议类型的资源；

业务流Stream表示某个处理器上的某种协议对应的用户数据流。

在数据传输时引入标签交换的概念，需要在每个业务节点都进行标记交换，并且保证下一个业务节点中该标记唯一。

采用如图2所示的资源管理方式，资源的标记可以采用NID(NodeIdentifiers，业务节点标识)+TID(Protocol Resource Type Identifiers，协议资源类型标识)+SID(Stream Identifiers，业务流标识)来唯一标识。

基于上述协议报文处理原则以及通信设备的资源集中管理、统一分配原则，详细说明本发明所述的协议帧格式定义。

我们知道标准的以太网帧格式有两种，一种是不带Tag(标签)头的IEEE802.3标准，一种是带Tag头的IEEE802.1Q(虚拟桥接局域网)的正式标准。

IEEE 802.1Q定义了VLAN帧格式，为识别帧属于哪个VLAN提供了一个标准的方法。这个格式统一了标识VLAN的方法，有利于保证不同厂家设备配置的VLAN可以互通。这两种标准的以太网帧格式定义如附图3所示。

本发明所述的以太网帧格式是在带Tag头的802.1Q定义的帧格式的基础上将其中的DATA域进行了改进，本发明所述的以太网帧格式定义如图4所示。

图4中，DA域、SA域、Tag域以及FCS域与带Tag头的802.1Q定义的帧格式完全相同，不同之处在于：

Type字段：该字段定义为XXXX。说明如下：

为了避免该定义与现行公有定义发生冲突，我们取XXXX作为目前需要的唯一一种Type。该值没有公开分配，而且后续的以太网Type申请已经跨过了该段数值，所以，该段取值被分配的概率很低。

SubType(子帧类型)域的定义如下：

0：表示为UOP(User Traffic Data Over Packet，用以太网帧承载用户级数据)帧格式；

其他：保留用作扩展。

Length(长度)：指DATA域的长度，范围为1～1498字节。

DATA域：帧净荷，不同类型帧的帧净荷定义不同。

PAD(Padding，填充)：该域不是必需的，当DATA域长度不足44字节时，需要PAD域填充到44字节。

下面详细介绍UOP帧格式定义，如附图5所示。

图5中，UOP帧格式包括的各域的长度和顺序不受限制，UOP帧格式各域的具体含义是：

DNID(Destination NID，目的业务节点标识)，表示报文需要到达的那个处理器(即业务节点)。

SNID(Source NID，源业务节点标识)，表示发送报文的处理器(即业务节点)。

DTID(Destination TID，目的协议资源类型标识)，用于实现目的协议层功能。

STID(Source TID，源协议资源类型标识)，用于实现源协议层功能。

DSID(Destination SID，目的协议资源的业务流标识)，表示目的子系统中目的协议资源类型的业务流标识，该标识在一个子系统中的某种协议资源中是唯一的。

SSID(Source SID，源协议资源的业务流标识)，表示源子系统中源协议资源类型的业务流标识，该标识在一个子系统中的某种协议资源中是唯一的。

PRI(Priority，优先级)，表示报文优先级，可以支持8种优先级，优先级的定义与图1标准以太网帧格式中MAC头的Priority域定义保持一致。

LEN(Length，长度)，表示上层数据包总长度，长度是Payload域子结束。

PAYLOAD(净荷)，表示上层数据包净荷。

下面进一步说明UOP帧格式中的资源标识：

1、NID格式

NID可以由Frame(框)号、Slot(槽位)号和Subsystem(子系统号)构成，其中，

框号：表示通信设备中的框号；

槽位号：表示一个框中所用单板所在的槽位号；

子系统号：表示对应某块单板上某处理器(即Node)的编号。

2、TID格式

UOP帧格式中协议资源类型包括：AAL2(ATM Adaptation Layer2，ATM适配层第2型)、UDP、RTP(Realtime Transfer Protocol，实时传输协议)和FP(Frame Protocol，帧协议)等协议。

UOP帧格式中协议资源类型标识TID域，具体分配举例如下：

TID为0时表示：协议资源类型为AAL2；

TID为1时表示：协议资源类型为UDP；

TID为2时表示：协议资源类型为RTP；

TID为3时表示：协议资源类型为FP；

TID为其它时表示：保留以后扩展。

3、SID格式

对于某一业务节点的某一协议资源类型，用SID来表示该业务节点对该协议的处理能力和资源管理，并且某一个业务节点中某类协议资源的SID唯一。

SID的范围从0～能支持的最大用户数或通道数，具体数量需要根据处理器(即业务节点)的能力来确定。

采用上述技术方案可以支持多种协议的承载，举例如下：

当FP协议在ATM网络上承载时，协议层包括：Phy Lyr(物理层)/ATM/AAL2/FP/更上层协议，IO处理模块负责处理Phy Lyr/ATM/AAL2协议，FP/更上层协议由业务处理模块负责处理。

当FP协议在IP网络上承载时，协议层包括：Phy Lyr/Link Lyr/IP/UDP/FP/更上层协议，IO处理模块负责处理Phy Lyr/Link Lyr/IP/UDP协议，FP/更上层协议由业务处理模块负责处理。

当RTP协议在IP网络上承载时，协议层包括：Phy Lyr/Link Lyr/IP/UDP/RTP/更上层协议，IO处理模块负责处理Phy Lyr/Link Lyr/IP/UDP协议，RTP/更上层协议由业务处理模块负责处理。

综上所述，采用本发明的技术方案，相对于现有技术具有如下优点：

3、IO处理模块负责处理不同协议层，业务处理模块统一处理高层协议，可以均衡各个IO处理模块和业务处理模块的处理能力，最大发挥通信设备的性能；

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种网络中数据传输的方法，其特征在于，包括：

A、在通信设备内部设置单一以太网作为物理交换网络；

B、通信设备中的IO处理模块与业务处理模块之间传输数据时，所述IO处理模块根据统一的链路层协议对不同网络协议的报文进行封装，并将封装后的数据报文通过所述物理交换网络传输至所述业务处理模块，由所述业务处理模块将其通过所述物理交换网络接收的数据报文进行解析，实现通信设备中IO处理模块与业务处理模块之间的信息交互。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络协议包括：

ATM网络传输协议和IP网络传输协议。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B中：

通信设备中的IO处理模块和业务处理模块之间传输数据报文时，采用标签交换方式。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述的数据报文包括：6个字节的目的地址域、6个字节的源地址域、4个字节的标签域、2个字节的类型域、2个字节的子帧类型和帧净荷长度域、44至1498个字节的帧净荷域和4个字节的帧校验序列域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：当所述帧净荷域长度不足44个字节时，所述数据报文还包括填充PAD域，且PAD域与帧净荷域所占字节数之和为44个字节。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述子帧类型包括：用以太网帧承载用户级数据UOP帧格式，在所述子帧类型域中定义为0。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述UOP帧格式包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述UOP帧格式包括的各域的长度和顺序不受限制。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述业务节点标识NID由框号、槽位号和子系统号构成，且所述业务节点Node表示某一块单板的处理器。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述协议资源类型标识TID包括：0、1、2或3；且当TID为0时表示协议类型为ATM适配层第2型AAL2；当TID为1时表示协议类型为用户数据协议UDP；当TID为2时表示协议类型为实时传输协议RTP；当TID为3时表示协议类型为帧协议FP；且所述协议资源类型Type表示某个处理器中存在的需要处理协议层的资源类型。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述业务流标识SID的范围为：0至单板某个处理器所能支持的最大用户数或通道数；且业务流Stream表示某个处理器中的某种协议对应的用户数据流。