CN100446498C - 以太网下的STM-n/STS-m帧的封装 - Google Patents
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Abstract
一种专用子处理通信网络中的STM-n/STS-m类型的数据帧的装置(D1)。其包括至少一个STM-n/STS-m接口单元(LIU1)和处理器装置(MTj),该STM-n/STS-m接口单元适于从通信网络接收STM-n/STS-m类型的数据帧,该处理器装置适于在从来自所述线路接口单元(LIU1)的STM-n/STS-m帧接收数据时:1)将整个所述接收的帧分段成m组p个连续字节;2)然后将控制首部关联于每个组,该控制首部包含代表其在STM-n/STS-m帧中的位置的数据;以及3)将每个分组和关联的控制首部封装到以太网帧的有效负载数据域中。
Description
技术领域
本发明涉及传输网络,并且特别涉及互连的SDH/SONET(同步数据层次结构/同步光网络)类型的同步传输网络和异步传输网络。
背景技术
如本领域的技术人员所知道的,每个类型的传输网络对应于至少一个类型的数据传输帧。因此,在SDH/SONET类型的同步网络中,SDH数据是在STM-n(第n级同步传送模块,Synchronous Transport Module-n)帧中被传输的,而SONET数据是在STS-m(第m级同步传送信号,Synchronous Transport Signal-m)帧中被传输的,然而在异步网络中,数据可能是以以太网帧的形式被传输的。
为使不同类型的网络能够交换其各自的帧,必须在其连接接口中提供这样的设备:能够在不丢失信息的情况下将接收自给定类型网络的至少一些帧,变换成另一类型的网络能够理解且可以传送的帧(例如通过对帧进行封装)。
因此,已经提出,通过将帧并入专用于有效负载数据的以太网帧的部分,来传送包含于STM-n/STS-m帧的VC-4或VC-12域中的有效负载数据,其中该STM-n/STS-m帧来自SDH/SONET同步网络并去往异步网络。这个技术一般称作“以太网上的传送”。IETF工作组PWE3所发布的文献中特别对其进行了描述。
该技术的缺点在于,以太网帧仅传输STM-n/STS-m帧的有效负载数据,而不传输帧首部(也称作开销)或关联于该帧的定时。因此,不可能在同一网络设备中端接不同类型的STM-n/STS-m帧,即来自不同类型网络的帧。
以太网上的传送技术还与由一些新近结构提供的一些功能的使用不相容,所述新近结构例如是aTCA结构。aTCA结构提供电信设备模块化,但不提供STM-n/STS-m线路保护(称作自动保护交换(APS))和线路终端(termination)板保护(称作设备保护交换(EPS))的无关性。
发明内容
本发明的一个目的因而是改进上述情形,并且特别现例如aTCA结构中STM-n/STS-m帧的以太网上的传送。
为此,提出了用在通信网络中以处理STM-n/STS-m类型的数据帧的装置,其包括至少一个STM-n/STS-m线路(或连接)接口单元和处理器装置,所述STM-n/STS-m线路接口单元适于从通信网络接收STM-n/STS-m类型的数据帧,所述处理器装置适于在从来自所述线路接口单元的STM-n/STS-m帧接收到数据时,将整个所述接收的帧分段成m组p个连续字节,然后将控制首部关联于每个组,其中该控制首部包含代表其在STM-n/STS-m帧中的位置的数据,并且将每个组和关联的控制首部封装到以太网帧的有效负载数据域中。
本发明的装置可以具有其它特征,并且特别地,分离或组合地具有以下特征:
-其处理器装置可以适于,第一,在接收到STM-n/STS-m帧数据时执行所述分段;第二,一旦已通过所述分段而构成了组就将控制首部关联于该组;第三,一旦所述首部已被关联于组就将该组和关联的控制首部封装到以太网帧中;以及第四,在给定时间段内连续传输所产生的m个以太网帧。
-组的数目m可以等于9,而每个组中的字节数p等于270;
-其处理器装置可以适于在所述以太网帧的信息域(例如“类型”域)中置入这样的数据:指示所述帧的有效负载数据域包含被封装STM-n/STS-m帧的一部分;以及
-所述以太网帧可以包含代表负、无或正调整(justification)(填充)信息的数据:
·所述控制首部可以包括一个或多个代表负调整信息的填充比特;
·每组p个字节可以包括一个或多个代表正调整信息的填充比特;以及
·所述控制首部可以包含代表填充比特的控制数据。
本发明还提供用在异步通信网络中的帧交换设备,其包括:
-至少一个以太网帧交换机,其具有至少一个这样的输入:其适于接收以太网帧,在该以太网帧中已借助于上述类型的处理器装置而封装了STM-n/STS-m帧,并且适于将每个被接收以太网帧交换到输出端,其中该输出端是根据所述被接收以太网帧的首部中所指定的目的端口而从至少两个输出端中选出的;以及
-至少两个不同类型的STM-n/STS-m逻辑线路终端板,其具有不同的目的端口且每个帧交换机的所述输出端之一为每个目的端口馈送被封装的帧,并且适于从所接收的以太网帧中提取它们包含的p字节的组,以从产生自所述帧的先前分段的有序的m组系列中重构STM-n/STS-m帧。
附图说明
通过阅读下面的详细描述并检查附图,本发明的其它特征和优点将变得显而易见,其中:
-图1是具有本发明的STM-n/STS-m帧处理器装置的STM-n/STS-m线路终端设备的一个实施例和本发明的帧交换设备的一个实施例的功能框图;以及
-图2示出了根据本发明在以太网下封装STM-n/STS-m帧的主要步骤。
附图构成本发明说明书的一部分,并且如果必要,有助于本发明的定义。
具体实施方式
本发明的一个目的是实现STM-n/STS-m类型的数据帧的以太网上的传送,其中该数据帧来自SDH/SONET类型的同步传输网络,在适用的情况下是在aTCA结构中。
下面作为非限制性例子考虑的、在以太网上传送的数据帧是STM-1类型的帧。然而,本发明不限于仅这种类型的帧。其涉及来自SDH或SONET类型的同步传输网或来自PLMN或UTRAN类型的所有STM-n或STS-m类型的帧,其中n和m为正整数,特别是STS-3、STM-4和STS-12帧。
下面作为非限制性例子进一步考虑STM-1帧来自可能连接到PLMN或UTRAN网络的SDH类型的同步网络。然而,STM-1帧可以来自其它类型的网络,特别是来自SONET上的分组类型的异步网络。
图1是耦合到两个SDH网络RS1和RS2的第一网络设备D和耦合到第一网络设备D的第二网络设备CA的功能框图。
第一网络设备D是本发明的STM-1帧处理器装置,也称为辅助架。在该例子中,处理器装置D物理地端接来自SDH网络RS1和RS2的STM-1线路,并且将其接收的STM-1帧封装到以太网传送帧中。为此,它包括耦合到至少一个处理器模块MTj的至少一个STM-1线路接口单元LIUi。
STM-1线路接口单元LIUi的数目取决于连接到处理器装置D的网络的数目。此处该数目为2(i=1或2),但其可以取任意正整数值(i>0)。此外,处理器模块MTj的数目取决于第二网络设备CA(见下文)中安装的以太网帧交换机ATj的数目。此处该数目为2(j=1或2),但其可以取任意正整数值(j>0)。例如,第二处理器模块MT2是用于在出现问题时支持第一处理器模块MT1的冗余模块。在这种情况下,当第一处理器模块MT1操作(激活)时,第二处理器模块MT2为备用(非激活)。
第二网络设备CA例如是aTCA机架(rack)。在该例子中,本发明的机架CA在适用的情况下根据其承载的STM-1帧的类型来逻辑地端接STM-1线路。其可以连接到互联网协议(IP)网络,以向它传送提取自被封装在其接收的以太网帧中的STM-1帧的语音数据。应当指出,本发明不限于aTCA类型的结构。
机架CA包括至少一个以太网帧交换机ATj、耦合到每个帧交换机ATj且一般称为主架的一个网络设备RP,以及耦合到主架RP的控制和交换板CC。
每个线路接口例如是线路接口单元(LIU)。在该例子中,其物理地(而非逻辑地)端接来自其所连接的SDH网络的STM-1线路(或连接)。此处“物理地端接STM-1线路”这一表述是指用对包含在STM-1帧中的数据透明的方式将光信号转换成电信号(或电信号转换成其它电信号,即信号适配)。
每个线路接口单元LIUi优选地具有与处理器装置D中的STM-1帧处理器模块MTj的数目相等的输出端。其因而能够将其接收的STM-1帧馈送给第一STM-1帧处理器模块MT1或(冗余)第二处理器模块MT2。
根据本发明,当其从线路接口单元LIUi接收STM-1帧的数据时,每个处理器模块MTj(j=1或2)将所述帧分段成m组p个连续字节。
例如,组的数目m可以等于9,而每组中的字节数p可以等于270。当然,可以为参数m和p选择其它值。这些值实际上还取决于要被封装的STM-n或STS-m帧所包含的字节数。m和p各自的值9和270特别适合STM-1帧,这是因为它们采取了9排(行)270列的形式,一列中的每行包含一个(数据)字节,部分地如图2的左上部分所示(其示出了STM-1帧TS)。
应当指出,分段考虑了包含于STM-1帧TS中的所有数据(或比特)。图2的右上部分给出了将STM-1帧TS分段成9组(G1到G9)270(p)个字节的分段的一个例子。
处理器模块MTj还将控制首部EC关联于产生自分段的每个组。控制首部EC至少包括代表其源帧中组Gk的数目的数据(此处k=1到m)。控制首部EC例如包括八个字节。
此外,由于每个STM-1同步帧必须在m个异步以太网帧TEk中被传输,因此控制首部EC优选地包含代表正调整、无调整或负调整(填充)信息的数据,以使将STM-1帧通过以太网传送给机架CA是无差错的。为此,每个控制首部EC优选地被置于其所关联的字节组Gk的前面。
例如,调整使用四个比特C1、C2、S1和S2。这四个比特中的两个是用于补偿分别低于或高于基准定时的帧定时的负填充比特(S1)和正填充比特(S2)。另外两个比特是控制比特(C1和C2),用于信令通知另外两个调整比特是否分别是负的或正的填充比特。
例如,控制首部EC优选地在所述首部的末端并且按照C1、C2、S1的顺序,优选地包含两个控制比特C1和C2以及负调整填充比特S1。正调整填充比特S2优选地被置于S1之后,即在每个组Gk的p个字节的第一个中的第一位置。
本发明实现调整是因为整个STM-1帧被封装在m个以太网帧中,并且关于定时的信息因而可以被传输。
将控制首部EC关联于组Gk产生了块ASk(k=1到m)。图2的中间部分给出了将控制首部EC关联于九个组G1到G9以产生九个块AS1到AS9的一个例子,其中九个组G1到G9产生自对STM-1帧TS的分段。
应当指出,构成m(9)个组Gk之一的p(270)个字节不必属于STM-1帧的同一行(尽管这是图2非限制性例子中的情况)。它们可以“漂流(float)”并且因而属于连续的行,特别是在来自该帧的数据被即时(on thefly)处理的情况下。
处理模块MTj还将由控制首部EC和字节组Gk构成的每个块Ask,封装到专用于有效负载数据的以太网帧TEk的域中。块AS1被封装到以太网帧TE1中,块AS2被封装到以太网帧TE2中等等,直到以太网帧TE9中所封装的块AS9。
图2的下面部分示出了以太网帧TE1的一个例子,其有效负载数据域(DATA)包含被封装的第一块AS1。构成以太网帧的域下面的数字指示其包含的各个字节数目。应当指出,所产生的以太网帧TEk是完全标准的帧。其“类型”域优选地包含这样的数据:指示包含于后续DATA域中的数据构成STM-1帧的一部分。
所接收的STM-1帧的数据优选地由处理器模块MTj在其到达时而不是在其已被全部接收之后来处理。更确切地,处理器模块MT在其数据被接收时(“即时”)对STM-n/STS-m帧进行分段。一旦第一270字节已被接收,处理器模块MT就将它们分为第一组G1,然后将控制首部EC关联于该第一组,以构成其封装到第一以太网帧TE1的DATA域中的第一块AS1,其中准备将该以太网帧传输到aTCA机架CA。其然后对下一个270字节重复相同的步骤,以构成准备被传输到aTCA机架CA的第二以太网帧TE2,等等,直到包含所接收的STM-1帧的最后270字节的第九以太网帧TE9。
传送来自STM-1帧的所有数据的m个以太网帧TEk(k=1到9),优选地在例如每125μs的给定时间段内被连续传送。全部的STM-1帧因而可以在125μs内通过九个以太网帧TE1到TE9而被传送到aTCA机架CA.
以太网帧TEk被处理器装置D传输到帧交换机ATj,该帧交换机耦合到构造所述帧的处理器模块MTj。
帧交换机ATj将帧交换到主架RP,其中该帧交换机在其耦合到装置Dj的每个输入处接收所述帧。
主架RP包括至少一个STM-1帧终端板CTI.在图1所示的例子中,主架RP包括专用于逻辑端接不同类型的STM-1帧的三个STM-1帧终端板CT1到CT3(I=1到3)。例如,STM-1帧终端板CT1专用于包含与TDM(时分复用)应用对应的信道化有效负载数据的STM-1帧,STM-1帧终端板CT2专用于包含与ATM(异步传输模式)应用对应的非信道化有效负载数据的STM-1帧,并且STM-1帧终端板CT3专用于包含与SONET上的分组类型的应用对应的非信道化有效负载数据的STM-1帧。可以提供冗余板来支持CTI板。
每个STM-1帧终端板CTI逻辑地端接承载有效负载数据的一个类型的STM-1线路,其中该STM-1帧终端板专用于该类型的有效负载数据。这里“逻辑地端接STM-1线路”这一表述是指提取被封装在以太网帧中的数据,以根据首部数据来处理所述数据。逻辑端接在于从STM-1帧中提取64千比特每秒(kbps)语音信道。
由于其实现了包含于STM-n/STS-m帧中的所有数据的以太网上的传送而不是仅针对有效负载数据,如现有技术网络设备的情况,因此本发明提供了并行使用多个终端板CTI的选项。
如果主架RP包括多个(至少两个)帧终端板CTI,如这里的情况一样,则每个帧交换机ATj包括多个输出端,其中每个输出端都耦合到所述板CTI之一。因此,每当帧交换机ATj接收到以太网帧TEk时,它就根据其指定的目的端口来确定预期的STM-1帧终端板。其然后保持只将以太网帧TEk递送到输出端,其中该输出端耦合到具有被这样确定的目的端口的STM-1帧终端板CTI。
当STM-1帧终端板CTI接收以太网帧TEk时,该STM-1帧终端板从该以太网帧的DATA域中提取块ASk.其然后使用包含于块ASk的控制首部EC中的信息,来确定该块所包含的组Gk的数目(如果组Gk的p个字节包括STM-1帧的行之一的所有字节,则组数目就是行的数目)。STM-1帧终端板CTI因而可以重构整个STM-1帧,其中该STM-1帧是最初经由辅助架RA的线路接口单元LIUi之一而被接收的,并且由同一辅助架RA的装置Dj之一通过合并构成STM-1帧的m个组来封装到m个以太网帧中(这里m=9)。
包含于被重构STM-1帧中的数据可以被本地使用,或者(至少部分上)被传输到通信网络。例如,机架CA可以包括连接到其帧交换机ATj的互联网协议板,用于到其所连接的互联网协议(IP)网络的IP上的语音(VoIP)的传输,其中所述语音信号最初包含于STM-1帧的语音信道中(例如64kbps信号)。在这种情况下,所述语音信道被STM-1帧终端板CTI之一提取,并且被转发到帧交换机ATj之一,该帧交换机然后将其转发到IP板。
控制和通信板CC实现了机架CA中不同主架的STM-1帧终端板CTI之间的数据和/或信息的交换。
本发明的处理器装置Dj以及特别是其处理器模块MT,可以采取电子电路、软件(或电子数据处理)模块或电路与软件组合的形式。
本发明可以在具有基于以太网交换机的交换结构的设备中被实现,例如语音媒体网关(MGW)、基站控制器(BSC)、无线网络控制器(RNC)或者SGSN或GGSN类型的节点。
由于本发明,在aTCA类型的结构(其不限制本发明)中,除了主架和包含主架的机架外部之外,线路还可以在帧处理器装置D(或辅助架)中被物理地端接。由aTCA结构提供的功能因而可以被提供,而例如与线路保护(由处理器装置D(或辅助架)提供的自动保护切换(APS))和线路终端板保护(由主架RP提供的设备保护交换(EPS))无关。
本发明不限于上面仅作为例子描述的处理器装置、STM-n/STS-m线路终端设备和帧交换设备的实施例,而是包括本领域的技术人员能够设想的、在所附权利要求范围内的任何变型。
因此上面关于来自SDH网络的STM-1帧而描述了本发明的实施例。然而,本发明不限于这种类型的帧或这种类型的网络。其涉及来自SDH或SONET类型的同步传输网络的任何STM-n或STS-m类型的帧的以太网下的封装,例如特别是STS-3、STM-4和STS-12帧。
Claims (10)
1.一种用在通信网络中以处理第n级同步传送模块/第m级同步传送信号类型的数据帧的装置(D),其特征在于,该装置包括至少一个第n级同步传送模块/第m级同步传送信号线路接口单元(LIU1)和处理器装置(MT),所述线路接口单元适于从通信网络接收第n级同步传送模块/第m级同步传送信号类型的数据帧,所述处理器装置适于在从来自所述线路接口单元(LIU1)的第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧接收数据时:
1)将整个所述接收的帧分段为m组p个连续字节;
2)然后将控制首部关联于每个组,所述控制首部包含代表其在第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧中的位置的数据;以及
3)将每个组和关联的控制首部封装到以太网帧的有效负载数据域中。
2.根据权利要求1的装置,其特征在于,所述处理器装置(MT)适于:
1)当接收第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧数据时执行所述分段;
2)一旦所述组已通过所述分段而被构成,就将控制首部关联于组;
3)一旦所述首部已被关联于组,就将该组和关联的控制首部封装到以太网帧中;以及
4)在给定时间段内连续传输所产生的m个以太网帧。
3.根据权利要求1或2的装置,其特征在于,m等于9,而p等于270。
4.根据权利要求1的装置,其特征在于,所述以太网帧包含代表负调整、无调整或正调整信息的数据。
5.根据权利要求4的装置,其特征在于,所述控制首部包括一个或多个代表负调整信息的填充比特。
6.根据权利要求4的装置,其特征在于,每个p字节组包括一个或多个代表正调整信息的填充比特。
7.根据权利要求5或6的装置,其特征在于,所述控制首部包含代表所述填充比特的控制数据。
8.根据权利要求1的装置,其特征在于,所述处理器装置(MT)适于在所述以太网帧的信息域中置入这样的数据:其指示所述以太网帧的有效负载数据域包含被封装第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧的一部分。
9.根据权利要求8的装置,其特征在于,所述信息域是“类型”域。
10.一种用在异步通信网络中的帧交换设备(CA),其特征在于,该帧交换设备包括:
1)至少一个以太网帧交换机(AT1),其具有至少一个这样的输入:适于接收以太网帧,在该以太网帧中已经借助于根据前面权利要求中任一个的处理器装置(D)而封装了第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧,并且适于将每个所接收的以太网帧交换到输出端,其中所述输出端是根据所述接收的以太网帧的首部中所指定的目的端口而从至少两个输出端中选出的。
2)至少两个不同类型的第n级同步传送模块/第m级同步传送信号逻辑线路终端板(CT1-CT3),其具有不同的目的端口且每个帧交换机(AT1)的所述输出端之一向每个目的端口馈送被封装的帧,并且适于从所接收的以太网帧中提取该帧所包含的p个字节的组,以从产生自其先前分段的有序的m组系列中重构第n级同步传送模块/第m级同步传送信号帧。
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