CN100426765C - 一种替代异步转移模式专用网络处理器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新的替代异步转移模式专用网络处理器的方法和装置。发明所述的装置由控制模块、分段拆装(SAR，Segment And Reassembe)处理模块、接口转换模块及Packet网络处理器模块组成；用SAR加上Packet网络处理器替代ATM专用网络处理器，使采用ATM信元交换体系的ATM接口板具备包的处理能力，在本板可对包头进行分析，作出相应处理。它克服原有方案的缺点，减少了板卡种类，减少了硬件成本，大大降低了软件的复杂性；更重要的是它释放了终结板占据的系统交换容量，增加了系统的用户可用资源。

Description

一种替代异步转移模式专用网络处理器的方法和装置

技术领域

本发明涉及通讯领域宽带接入产品的ATM(Asynchronous Transfer Mode异步转移模式)接口方面，尤其涉及一种替代异步转移模式(ATM：AsynchronousTransfer Mode)专用网络处理器的方法和装置。

背景技术

随着综合业务数字网(ISDN Broadband Integrated Service DigitalNetwork)对带宽需求的不断增长，能够提供多媒体信息交换和宽带传输业务的ATM技术迅速成为一种综合数据、语言和视频服务的通信网络平台，并几乎成为宽带综合业务数字网B-ISDN(Broadband Integrated Service DigitalNetwork)的代名词，得到了广泛的应用。

在目前采用ATM(Asynchronous Transfer Mode异步转移模式)信元交换体系的产品中，ATM接口普遍采用ATM物理层接口芯片加专用ATM专用网络处理器的方案，由ATM网络处理器把ATM信元分解成信元头Head和信元净荷Payload，送给交换网处理；另外，ATM网络处理器还实现OAM(OperationsAdministration and Maintenance，网络操作和维护)信元，以及ABR(AvailableBit Rate，适宜比特率)信息的提取、插入和处理和流量管理等功能。

这种方案使得ATM接口板只能处理ATM信元而无法处理包，存在一些弊病，比如无法在ATM接口板上直接终结用户发起的PPP(Point-to-Point Protocol，点到点协议)，专用ATM网络处理器无法进行PPP组包处理，也无法进行PPP包的解析，必须给ATM接口板配备具有包处理能力的处理板如PPP终结板，以完成PPP终结。处理流程为ATM接口板把信元传给交换网，由交换网交换给PPP终结板，PPP终结板把信元转换为包，对包进行分析，终结PPP。采用这种方案增加了硬件成本及软件的复杂程度，更严重的是PPP终结板占据了较多的系统交换容量。这部分交换容量为用户不可用的。

目前还没有检索到专门论述替代信元交换为核心的ATM专用网络处理器方面的文献。

发明内容

本发明提出了一种新的替代异步转移模式专用网络处理器的方法，对ATM专用网络处理器进行替代，使ATM接口板具备包的处理能力，克服原有方案的缺点，减少了硬件成本，降低了软件的复杂性，增加了系统的用户可用资源。

本发明的另一个目的在于提出一种在宽带综合接入服务器中实现上述方法的装置。

本发明的ATM专用网络处理器替代方法是按以下方案实现的：

1.SAR模块把ATM物理层芯片传送来的ATM信元流重组成包；

2.接口转换模块把SAR模块输出的数据转换成Packet网络处理器能接收的数据格式；

3.Packet网络处理器把SAR传送来的包进行处理，Packet网络处理器又把包重新分割成信元，根据所处理的包的地址信息，重新生成信元头，信元头和信元净荷分别送给交换网处理；

4.Packet网络处理器从交换网传送过来的信元流中恢复出包，进行处理；

5.接口转换模块把Packet网络处理器输出的数据转换成SAR模块能接收的数据格式；

6.SAR把接收到的包切割成信元，打上合适的信元头，送给ATM物理层，输出到线路上。

本发明提出的一种替代异步转移模式专用网络处理器的装置，其特征在于：包括控制模块、分段拆装处理模块、接口转换模块及包网络处理器模块；

所述控制模块，主要由微处理器和相关器件如储存器等组成，负责系统控制及配置；

所述分段拆装处理模块由SAR芯片及其配套电路组成，在输入方向(ATM物理层接口到交换网)，把ATM信元重组成包封装；在输出方向(交换网到ATM物理层接口)，把包处理成一个个ATM信元；并具有xBR业务管理能力；分段拆装处理模块一般将UTOPIA接口与ATM物理层处理芯片(PHY)连接，另一个数据出口是PCI接口；

所述接口转换模块将分段拆装处理模块和包网络处理器模块有机地结合起来，构成一条SAR处理模块和Packet网络处理器模块之间的数据通道，用于完成接口的转换；在输出方向上，接口转换模块还要把输出包的VPI/VCI值传给分段拆装处理模块；

所述接口转换模块一边连接到PCI接口或者POS接口，连接分段拆装处理模块；另一边连接到适合包网络处理器模块的接口；

所述的包网络处理器模块提供数据包(以太网帧、PPP帧、IP数据报)的线速处理功能，包括查表、分类、封装、解封装、统计、修改等操作；包网络处理器模块经过信元交换网接口连接交换网；

在输入方向(数据由ATM物理层接口传送到交换网)，输入的ATM信元经过ATM物理层接口，由分段拆装处理模块把ATM信元重组成包，接口转换模块传送给包网络处理器模块，包网络处理器模块把包切割成信元，经过信元交换网接口传给交换网；

输出方向(数据由交换网传送到ATM物理层接口)与之相反。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

图1是传统方案的系统原理框图；

图2是本发明采用的系统原理框图；

图3本发明提出的替代装置图；

图4是本发明的信号走向示意图；

图5是采用传统ATM专用网络处理器方案的PPP控制包处理流程图；

图6是采用本发明替代装置方案的PPP控制包处理流程图。

具体实施方式

图1是传统方案的系统原理图，ATM专用网络处理器智能处理信元，它的输入输出都是信元。

图2是本发明采用的系统原理图，为了使ATM接口板具有包处理能力，采用SAR芯片加上Packet网络处理器代替ATM专用网络处理器。

图3是本发明提出的替代装置图，替代装置的输入输出接口上都还是信元，由于采用SAR与Packet网络处理器结合替代ATM专用网络处理器，在替代装置内部处理的是包，具备包处理能力。SAR处理模块和Packet网络处理器模块都选用成熟芯片，接口转换模块用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)自己设计。具体描述如下：

本发明所述的专用ATM网络处理器替代装置由控制模块、分段拆装(SAR，Segment And Reassembe)处理模块、接口转换模块及Packet网络处理器模块组成；

所述控制模块负责系统控制及配置，如作为PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连)BUS的HOST，配置和控制PCI BUS器件。主要由微处理器和相关器件如储存器等组成；如果系统选用的微处理器不具有PCI总线，需采用PCI BUS-Bridging Devices扩展出PCI总线；

所述的SAR(Segment And Reassembe)处理模块由SAR芯片及其配套电路组成。在输入方向(ATM物理层接口到交换网)，把ATM信元重组成Packet封装；输出方向(交换网到ATM物理层接口)，把Packet处理成一个个ATM信元；并具有xBR业务Traffic Management能力；SAR处理模块一般将UTOPIA接口与ATM物理层处理芯片(PHY)连接，另一个数据出口是PCI接口；

所述的接口转换模块是把SAR(Segment And Reassembe)处理模块和Packet网络处理器模块有机地结合起来，构成一条SAR处理模块和Packet网络处理器模块之间的数据通道，主要完成接口的转换；在输出方向上，接口转换模块还要把输出包的VPI/VCI值传给SAR处理模块；

接口转换模块里连接到PCI接口或者POS接口，连接SAR处理模块；另一边连接到适合Packet网络处理器模块的接口，一般为MII接口(MediumIndependent Interface，介质无关接口)；

所述的Packet网络处理器模块提供数据包(以太网帧、PPP帧、IP数据报)的线速处理功能，这些线速处理包括查表、分类、封装、解封装、统计、修改等操作；Packet网络处理器模块经过信元交换网接口连接交换网；

在输入方向(数据由ATM物理层接口传送到交换网)，输入的ATM信元经过ATM物理层接口，由SAR处理模块把ATM信元重组成Packet，接口转换模块Packet传送给Packet网络处理器模块，Packet网络处理器模块把Packet切割成Cell，经过信元交换网接口传给交换网；

在输出方向(数据由交换网传送到ATM物理层接口)与之相反。

图4是本发明方法的信号走向示意图；根据此示意图，可以看出本发明的ATM专用网络处理器替代方法是按以下流程实现的：

1.ATM物理层把处理好的信元送入SAR模块；

2.SAR模块根据输入的ATM信元的信元头中的信息，把输入的信元流重组成包，输出给接口转换模块；

3.接口转换模块把SAR模块输出的数据转换成Packet网络处理器能接收的数据格式；

4.Packet网络处理器把SAR传送来的包进行处理，Packet网络处理器又把包重新分割成信元，根据所处理的包的地址信息，重新生成信元头，信元头和信元净荷分别送给交换网处理；

5.交换网把处理好的信元根据需要送入ATM接口板；

6.Packet网络处理器从交换网传送过来的信元流中恢复出包，进行处理；

7.接口转换模块把Packet网络处理器输出的数据转换成SAR模块能接收的数据格式；

8.SAR把接收到的包切割成信元，打上合适的信元头，送给ATM物理层，输出到线路上。

图5是采用ATM专用网络处理器方案的PPP控制包处理流程图。以一个ADSL通过PPPoA(PPP Over ATM)方式接入某一综合接入服务器为例。处理流程如下：

1)通过AAL5适配到ATM层PPP(PPPoA)控制包以信元方式进入ATM输入线路卡；

2)ATM输入线路卡上的ATM专用网络处理器把这些信元送入交换卡上对应PPP终结卡的输出队列Queue1；

3)交换卡把Queue1中的cell送到PPP终结卡上的Packet网络处理器，Packet网络处理器的输出处理机把收到的cell组装成PPP包，然后在Packet网络处理器中PPP包被环回到Packet网络处理器输入处理机；

4)Packet网络处理器的输入处理机通过对PPP包头的分析，确认这是一个PPP控制包，就把这个控制包再拆分为“cell”，并输出到交换板上对应CPU板的输出队列Queue2；

5)交换板把Queue2中的“cell”交换到CPU板；

6)CPU板上的Packet网络处理器把收到的“ce11”组装成原先的PPP控制包，并送到CPU(这里可能是R5000RISC处理器)进行PPP处理；

7)CPU根据PPP流程，对收到的PPP控制包进行相应的回复；

8)CPU板上的Packet网络处理器把CPU输出的PPP回复包拆分为“cell”并送到交换板上的对应输出队列Queue3；

9)交换板把Queue3中的“cell”交换到ATM输入线路卡上的ATM专用网络处理器；

10)ATM输入线路卡的ATM专用网络处理器把收到的“cell”转换为真正的ATM信元，输出到ATM线路，这些信元通过AAL5承载着PPP回复包。

图6是采用本发明替代装置方案的PPP控制包处理流程图，以一个ADSL通过PPPoA方式接入某一综合接入服务器为例。处理流程如下：

1)通过AAL5适配到ATM层PPP(PPPoA)控制包以信元方式进入ATM输入线路卡；

2)ATM输入线路卡上替代装置中的SAR处理模块把收到的cell组装成PPP包，接口转换模块把包送入Packet网络处理器模块，Packet网络处理器的输入处理机通过对PPP包头的分析，确认这是一个PPP控制包，就把这个控制包再拆分为“cell”，并输出到交换板上对应CPU板的输出队列Queue2；

3)交换板把Queue2中的“cell”交换到CPU板；

4)CPU板上的Packet网络处理器把收到的“cell”组装成原先的PPP控制包，并送到CPU进行PPP处理；

5)CPU根据PPP流程，对收到的PPP控制包进行相应的回复；

6)CPU板上的Packet网络处理器把CPU输出的PPP回复包拆分为“cell”并送到交换板上的对应输出队列Queue3；

7)交换板把Queue3中的“cell”交换到ATM输入线路卡上替代装置中的Packet网络处理器；

8)替代装置中的Packet网络处理器从信元流中恢复出PPP回复包，通过接口转换模块送到SAR处理模块，SAR处理模块收到的包转换为真正的ATM信元，输出到ATM线路，这些信元通过AAL5承载着PPP回复包。

本发明所述ATM专用网络处理器的替代方法和装置，所述的方法用SAR加上Packet网络处理器替代ATM专用网络处理器，使采用ATM信元交换体系的ATM接口板具备包的处理能力，在本板可对包头进行分析，作出相应处理。它克服原有技术方案的缺点，减少了板卡种类，减少了硬件成本，大大降低了软件的复杂程度；更重要的是释放了终结板占据的系统交换容量，增加了系统的用户可用资源。

Claims (2)

1、一种替代异步转移模式专用网络处理器的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)分段拆装处理模块把ATM物理层芯片传送来的ATM信元流重组成包；

2)接口转换模块把分段拆装处理模块输出的数据转换成包网络处理器能接收的数据格式；

3)包网络处理器把分段拆装处理模块传送来的包进行处理，包网络处理器又把包重新分割成信元，根据所处理的包的地址信息，重新生成信元头，信元头和信元净荷分别送给交换网处理；

4)包网络处理器从交换网传送过来的信元流中恢复出包，进行处理；

5)接口转换模块把包网络处理器输出的数据转换成分段拆装处理模块能接收的数据格式；

6)分段拆装处理模块把接收到的包切割成信元，打上相应的信元头，送给ATM物理层，输出到线路上。

2、一种替代异步转移模式专用网络处理器的装置，其特征在于：包括控制模块、分段拆装处理模块、接口转换模块及包网络处理器模块；

所述控制模块，主要由微处理器和相关器件组成，负责系统控制及配置；

所述分段拆装处理模块由分段拆装(SAR)芯片及其配套电路组成，在输入方向即从ATM物理层接口到交换网方向，把ATM信元重组成包封装；在输出方向即从交换网到ATM物理层接口方向，把包处理成一个个ATM信元；

并具有可变比特率、恒定比特率和非限定比特率(xBR)业务管理能力；分段拆装处理模块一般将通用测试操作接口(UTOPIA)接口与ATM物理层处理芯片连接，另一个数据出口是PCI接口；

所述接口转换模块将分段拆装处理模块和包网络处理器模块有机地结合起来，构成一条分段拆装处理模块和包网络处理器模块之间的数据通道，用于完成接口的转换；在输出方向上，接口转换模块还要把输出包的虚路径标识符/虚通道标识符(VPI/VCI)值传给分段拆装处理模块；

所述接口转换模块一边连接到外设部件互连(PCI)接口或者POS接口，连接分段拆装处理模块；另一边连接到适合包网络处理器模块的接口；

所述的包网络处理器模块提供数据包的线速处理功能，这些数据包包括以太网帧、点到点协议(PPP)帧、IP数据报，线速处理功能包括查表、分类、封装、解封装、统计、修改操作；包网络处理器模块经过信元交换网接口连接交换网；

在输入方向，输入的ATM信元经过ATM物理层接口，由分段拆装处理模块把ATM信元重组成包，接口转换模块传送给包网络处理器模块，包网络处理器模块把包切割成信元，经过信元交换网接口传给交换网；

输出方向与之相反。

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