CN100420235C - 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法 - Google Patents

一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100420235C
CN100420235C CNB2005100184114A CN200510018411A CN100420235C CN 100420235 C CN100420235 C CN 100420235C CN B2005100184114 A CNB2005100184114 A CN B2005100184114A CN 200510018411 A CN200510018411 A CN 200510018411A CN 100420235 C CN100420235 C CN 100420235C
Authority
CN
China
Prior art keywords
processor
interface
general processor
cell
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100184114A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1710883A (zh
Inventor
靳辉
郑亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Original Assignee
Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd filed Critical Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Priority to CNB2005100184114A priority Critical patent/CN100420235C/zh
Publication of CN1710883A publication Critical patent/CN1710883A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100420235C publication Critical patent/CN100420235C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

一种SGSN中IP分片包高速重组的装置和方法，其特征在于：使用网络处理器和通用处理器组成硬件系统；网络处理器由CP、XP、FP构成，而通用处理器中的两个接口分别为PCI和HT；其中网络处理器的XP与通用处理器的PCI接口互连，网络处理器的FP与通用处理器的HT接口互连；由FP将IP分片包分割成信元，高速交换到HT接口，再由HT接口传送到通用处理器进行IP包的重组或者是分片。本发明通过结合网络处理器处理数据快和通用处理器缓存计算资源丰富的优点，克服了网络处理器缓存资源小，无法进行多个数据包的缓存处理的弱点，将数据包高速转发给通用处理器处理，同时通用处理器的缓存容量可以保证处理二者速度的匹配，大大提高了SGSN设备的处理能力和速度。

Description

一种SGSN中IP分片包高速重组的装置和方法
技术领域
本发明涉及的是WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统，具体涉及的是核心网SGSN(服务通用分组无线业务支持节点)设备数据面的IP分片数据包高速处理的装置和方法。
背景技术
SGSN是WCDMA核心网PS(分组)域功能节点，SGSN提供核心网与无线接入系统BSS(基站子系统)、RNS(无线网络子系统)的连接，它通过Iu_PS(SGSN与RNS之间接口简称)接口与UTRAN(通用移动通信系统的陆地无线接入网络)相连。通过Gn/Gp(SGSN与GGSN之间的接口简称)接口与GGSN(网关GPRS支持节点)相连。SGSN的主要功能是提供PS(分组交换域)域的路由转发移动性。SGSN完成分组型数据业务的移动性管理、会话管理等功能，管理MS(移动台)在移动网络内的移动和通信业务，并提供计费信息。
GTP-U(GPRS隧道协议用户面)用来在给定的GTP-U隧道端点对之间传送用户数据和GTP-U信令消息。隧道的建立和维护是由GTP-C(GPRS隧道协议控制面)控制平面完成的，GTP-U用户平面负责管理用户数据的传输和一些管理数据传输的信令。由于GTP-U用户平面的数据量很大，为此选用了网络处理器来实现数据包的转发处理。网络处理器对分组数据的高速处理特性使其适合于数据平面实现，但是在处理大流量的IP分片数据包(简称IP分片包或IP包)时，由于IP分片包的大小不一，到达处理器的顺序不一致，这就需要处理器能够缓存到达的每个IP分片包，但是网络处理器作为一种嵌入式处理器，存在着缓存小，计算能力弱的特点，导致对IP分片包的重组功能实现起来十分困难，这样网络处理器无法完全满足用户平面的需要。
为了能够克服其资源缺乏的弱点，可以使用通用处理器来实现IP分片数据包的重组功能，网络处理器负责将接收到的IP分片包转发给通用处理器，但是两者之间需要一条高速通道，而通用处理器和网络处理器之间通常使用的是PCI总线，这种总线的传输速率以兆为单位，它只适合于传送一些控制信息，对于需要大数据量的高速传输，也就是数据面实现是不合适的。为实现两个处理器之间的高速数据转发，迫切需要一种新的连接传送方式来实现IP分片包重组功能。
发明内容
本发明目的在于提供一种SGSN中IP分片包高速重组的装置和方法，大大提高SGSN设备的大流量IP分片数据包的处理能力和速度。
本发明的技术方案是：
一种SGSN中IP分片包高速重组的装置，其特征在于：它包括网络处理器、通用处理器和PCI总线，网络处理器由通道处理器CP、执行处理器XP、交换处理器FP构成，而通用处理器中的两个接口分别为PCI接口和高速传输接口HT接口；其中网络处理器的执行处理器XP通过PCI总线与通用处理器互连，网络处理器的交换处理器FP与通用处理器中高速传输接口HT接口互连。
一种SGSN中IP分片包高速重组的方法，其特征在于：
使用网络处理器和通用处理器组成硬件系统；网络处理器由通道处理器CP、执行处理器XP、交换处理器FP构成，而通用处理器中的两个接口分别为PCI接口和高速传输接口HT接口；其中网络处理器的执行处理器XP通过PCI总线与通用处理器互连，网络处理器的交换处理器FP与通用处理器中高速传输接口HT接口互连；
交换处理器FP按照定义的信元分组格式对IP分片包进行信元分割，在每个分割的信元加上信元头部，并通过高速传输接口控制器发送到高速传输接口，高速传输接口将收到的信元去掉信元头部，将每个信元的协议数据单元保存并重组成IP分片包，然后交由通用处理器进行分片包重组处理；IP分片包在经过了交换处理器FP的信元分割，通用处理器的IP数据包重组，再次发回交换处理器FP重组成完整的IP数据包后，发往GTP-U协议栈处理
本发明的原理是：
该方法采用网络处理器中的FP处理器来实现高速数据转发功能，FP是网络处理器中负责信元交换的一个处理器，其交换速度最高可达OC-48。FP原来的设计目的是作为信元交换接口，可以和外部交换矩阵互连的一个高速网络接口，因此可以配置成多种交换格式。FP的高速交换能力使得其可以与HT接口的传输速度匹配，这样就可以通过FP接口和HT接口互通，然后HT接口再和通用处理器互连。这就达到了在网络处理器和通用处理器之间的高速数据转发的目的。
因为FP接口是为信元交换准备的，为了让IP包通过FP接口，需要使用自定义的信元分组格式将IP分片包划分为信元，这样FP接口可以将原始的IP分片包识别成一个个信元，然后就可以使用FP规定的交换程序将信元交换到HT接口，通用处理器从HT接口接收到信元后，按照信元到达顺序将其排队，直到一个分组的所有信元都接收完整后，然后将每个信元中的净荷组合成原始的IP分片包，并转发给通用处理器处理。通用处理器接着缓存接收到的IP分片包，并按照序列号进行排队，然后开始计时，一旦在规定时间内收到了所有的IP分片包，就对其进行重组为一个完整的IP数据包，否则就丢弃所缓存不完整的IP分片数据包。然后将重组后的IP数据包发送至HT接口，HT接口也按照与FP协商好的信元分组格式将IP数据包进行信元分割，然后交换到FP端口，FP此时通过查询自定义的路由表决定将信元转送到处理IP数据包的CP中，由此完成网络处理器对GTP-U协议栈的处理。
本发明的有益效果：
通过对FP处理器采取这样的连接方式，可以有效解决网络处理器在处理IP分片包时受到的资源限制问题，同时，通过通用处理器的大容量缓存和高速的查找算法，可以使得对IP分片包的处理速度与网络处理器的处理速度相匹配，从而达到GTP-U协议栈的高速处理要求。
附图说明
图1是本发明的高速重组的装置实施例结构图。
图2是本发明的FP数据流向图。
图3是本发明IP分片包经FP分组流程图。
图4是本发明分组信元经FP重组流程图。
具体的实施方式
下面结合附图详细描述本发明。
图1是高速重组的装置实施例结构图。本发明中所涉及的硬件系统为一块板卡，包含网络处理器100和通用处理器106；通用处理器中的两个接口分别为PCI
Figure C20051001841100051
和HT，而网络处理器则由执行处理器(XP)101、通用处理器(CP)102、交换处理器(FP)103构成；XP与通用处理器的PCI接口(PCI总线的接口)107互连，此接口作为低速通道，主要是传输一些通用控制信息
Figure C20051001841100052
；而FP则是交换处理器，原本是与另外的交换矩阵互连，用来进行高速信元交换，在本发明中则与外部的高速传输接口控制器(Hyper Transport IFC)104互连，通过高速传输接口控制器104再与通用处理器的高速传输接口(HT接口)105相连，此通道即为本发明中的IP分片数据包高速传输通道。
对应于本发明描述的情况，网络处理器100拥有GBE(千兆以太网)接口和ATM(异步传输模式)接口，每个接口的数据由CP102负责接收并进行处理。当GTP-U协议栈分组数据中存在分片包时，CP102会将收到的IP分片数据包转发给FP103处理，FP103此时会按照本发明中定义的信元分组格式对IP分片包进行信元分割，并通过高速传输接口控制器104发送到HT接口105，HT接口会将收到的信元去掉信元头部，将每个信元的PDU(协议数据单元)保存并重组成IP分片包，然后交由通用处理器106进行IP分片包重组处理。
图2是对应本发明的FP分片数据流向图。当外部网络送来的分组数据经过GBE接口200和ATM部分205处理后，如果发现是IP分片包，则会将此数据包转发到FP处理器201的19号端口，FP处理器将此IP分片包分割成自定义格式的信元后，再送往HT接口202。HT接口接收到FP信元，会送往HT SAR(分片重组)协议栈203，进行FP信元的重组处理，然后形成了原始的IP分片数据包。此IP分片数据包送往通用处理器204进行分片数据的重组。重组后的IP数据包又通过HT SAR层处理，再次分割成FP所要求的信元格式，然后交由高速传输接口控制器104的驱动程序发送到FP的18号端口，FP接收到分组信元后，会去掉自定义的信元头部，将信元中的PDU部分抽取出来，形成完整的IP数据包，然后送往GTP-U协议栈处理。处理后的GTP-U包再次沿着FP处理器的传输路径送往通用处理器进行分片处理成IP分片包，然后在将此分片数据包通过FP发送到不同的网络接口进行处理。
图3是对应本发明的IP分片包经FP分组流程图。FP是为了进行信元交换而设计的处理器，为了能够使用FP的高速交换性质，不能直接将IP分片包交由FP交换，而必须将IP分片包按照自定义的信元分组格式，将IP包分割成一个个信元，这时FP才能将信元交换到通用处理器的HT接口。自定义的信元分组大小为64字节，包含8字节的信元头部，此头部的定义格式如下表所示：

Claims (2)

1. 一种SGSN中IP分片包高速重组的装置，其特征在于：它包括网络处理器、通用处理器和PCI总线，网络处理器由通道处理器CP、执行处理器XP、交换处理器FP构成，而通用处理器中的两个接口分别为PCI接口和高速传输接口HT接口；其中网络处理器的执行处理器XP通过PCI总线与通用处理器互连，网络处理器的交换处理器FP与通用处理器中高速传输接口HT接口互连。
2. 一种SGSN中IP分片包高速重组的方法，其特征在于：
使用网络处理器和通用处理器组成硬件系统；网络处理器由通道处理器CP、执行处理器XP、交换处理器FP构成，而通用处理器中的两个接口分别为PCI接口和高速传输接口HT接口；其中网络处理器的执行处理器XP通过PCI总线与通用处理器互连，网络处理器的交换处理器FP与通用处理器中高速传输接口HT接口互连；
交换处理器FP按照定义的信元分组格式对IP分片包进行信元分割，在每个分割的信元加上信元头部，并通过高速传输接口控制器发送到高速传输接口，高速传输接口将收到的信元去掉信元头部，将每个信元的协议数据单元保存并重组成IP分片包，然后交由通用处理器进行分片包重组处理；IP分片包在经过了交换处理器FP的信元分割，通用处理器的IP数据包重组，再次发回交换处理器FP重组成完整的IP数据包后，发往GTP-U协议栈处理。
CNB2005100184114A 2005-03-21 2005-03-21 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法 Expired - Fee Related CN100420235C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100184114A CN100420235C (zh) 2005-03-21 2005-03-21 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100184114A CN100420235C (zh) 2005-03-21 2005-03-21 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1710883A CN1710883A (zh) 2005-12-21
CN100420235C true CN100420235C (zh) 2008-09-17

Family

ID=35707064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100184114A Expired - Fee Related CN100420235C (zh) 2005-03-21 2005-03-21 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100420235C (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102035717B (zh) * 2009-09-27 2013-07-31 中国移动通信集团公司 基于通用处理器和网络处理器的网络应用系统及实现方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002016623A (ja) * 2000-04-10 2002-01-18 Internatl Business Mach Corp <Ibm> ネットワーク処理システム内でソフトウェア管理ツリーをダウンロードするための方法およびシステム
CN1431806A (zh) * 2003-02-14 2003-07-23 清华大学 基于FPGA的支持QoS用网络处理器系统及数据包处理方法
US6785734B1 (en) * 2000-04-10 2004-08-31 International Business Machines Corporation System and method for processing control information from a general through a data processor when a control processor of a network processor being congested
CN1527545A (zh) * 2003-03-06 2004-09-08 华为技术有限公司 一种用网络处理器实现aal2公共部分子层交换的方法
CN1564550A (zh) * 2004-04-19 2005-01-12 中兴通讯股份有限公司 一种短包数据的接入方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002016623A (ja) * 2000-04-10 2002-01-18 Internatl Business Mach Corp <Ibm> ネットワーク処理システム内でソフトウェア管理ツリーをダウンロードするための方法およびシステム
US6785734B1 (en) * 2000-04-10 2004-08-31 International Business Machines Corporation System and method for processing control information from a general through a data processor when a control processor of a network processor being congested
CN1431806A (zh) * 2003-02-14 2003-07-23 清华大学 基于FPGA的支持QoS用网络处理器系统及数据包处理方法
CN1527545A (zh) * 2003-03-06 2004-09-08 华为技术有限公司 一种用网络处理器实现aal2公共部分子层交换的方法
CN1564550A (zh) * 2004-04-19 2005-01-12 中兴通讯股份有限公司 一种短包数据的接入方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1710883A (zh) 2005-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100466629C (zh) 一种网络设备和基于多核处理器的报文转发方法
CN107027152B (zh) 用于虚拟软交换的方法和装置
CN101217464B (zh) 一种udp数据包的传输方法
CA2217090C (en) System and method for performing switching in multipoint-to-multipoint multicasting
CN100502335C (zh) 通信系统、无线局域网基站控制装置和无线局域网基站装置
US8472312B1 (en) Stacked network switch using resilient packet ring communication protocol
CN101170512B (zh) 报文业务处理方法
JP2021528014A (ja) 情報伝送方法及び装置
CN104853382B (zh) 一种信息交互方法、系统以及基站
Beheshti et al. Buffer sizing in all-optical packet switches
Dreibholz et al. Transmission scheduling optimizations for concurrent multipath transfer
CN103503389A (zh) 用于wan ip骨干的缩合核心能量高效架构
US20110176425A1 (en) Load-Balancing Structure for Packet Switches and Its Constructing Method
EP1570692B1 (en) System and method for communicating traffic between a cell site and a central office in a telecommunications network
CN101366313A (zh) 小区切换过程中数据发送方法、传输系统及装置
WO2009132559A1 (zh) 一种均衡流量的方法、装置及系统
WO2014114101A1 (zh) 数据多流传输方法及装置
CN107342906A (zh) 一种大象流的检测方法、设备及系统
CN104685959B (zh) 具有统一接口的无源无线电链路控制实体
Tanaka et al. 6LoWPAN fragment forwarding
CN100420235C (zh) 一种sgsn中ip分片包高速重组的装置和方法
Salah et al. Performance analysis of user plane connectivity in the 5G non-standalone deployment
WO2016123975A1 (zh) 数据传输方法及装置
CN113438182A (zh) 一种基于信用的流量控制系统和流量控制方法
CN108337168A (zh) 流簇交换路由机制OpenFlow组表选择方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080917