CN101044715A - 在通信系统中处理数据的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连接到在通信系统中的核心网络的数据处理装置及其数据处理方法。在所述数据处理装置中，至少一个慢速分组处理框架对于通过低速率数据线接收的业务执行低层操作。至少一个快速分组处理框架对于通过高速率数据线接收的业务执行低层操作。如果在分组处理框架中处理的业务需要高性能数据处理，则向至少一个数据处理框架发送所述业务。所述数据处理框架对于从分组处理框架接收的业务执行高层操作。单元切换器在分组处理框架和数据处理框架之间切换。

Description

在通信系统中处理数据的装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及一种通信系统。具体上，本发明涉及一种用于核心网络(CN)和连接到CN的访问网络的数据处理装置和方法。
背景技术
连接到CN和访问网络的数据处理装置包括基站控制器(BSC)、服务器和介质网关。随着当今的技术发展所驱动的向高集成和高性能的趋势，相对于传统，访问设备需要处理更多的数据。因此，需要扩展传统的数据处理装置以处理更多的数据。
图1是图解在一个框架(shelf)内的传统数据处理装置的扩展配置的方框图。
参见图1，所述数据处理装置包括切换器110、数据/线处理器120-130、和输入/输出部分150-160。输入/输出部分150-160负责与网络连接和网络管理相关联的电缆敷设。数据/线处理器120-130每个包括数据处理器和线处理器。它们与外部网络交互，并且发送分组。即，数据/线处理器120-130按照业务的特性向适当的板发送所接收的业务，通过分组分类、策略制订、排队列和调度来控制服务质量(QoS)。它们也执行控制业务的QoS所需要的信令协议。所述切换器110按照输出路径来切换由数据/线处理器120-130处理的数据业务。
这个数据处理装置可以被扩展如下。首先，在所述框架内扩展数据/线处理器。因为所述扩展必须在切换器的容量内进行，因此在处理大量数据时存在限制。为了解决这个问题，通过使用大容量切换器来扩展所述框架，如图2中所示。
图2是图解使用多个框架的另一个传统数据处理装置的扩展配置的方框图。
参见图2，所述数据处理装置包括：多个框架220-230；大容量切换器210，用于把由所述框架220-230处理的数据业务切换至适当的路径。框架220-230与在图1中所图解的类似或者相同。因此，输入/输出部分227-229(或者237-239)用作为物理接口，用于从/向外部系统接收/发送数据业务，并且数据/线处理器223-225(或者233-235)在框架220-230的每个中处理从输入/输出部分227-229(或者237-239)接收的数据业务。数据/线处理器223-225(或者233-235)覆盖从诸如所接收的分组处理之类的低层操作到高层操作，所述高层操作包括：载体平台功能，用于处理大容量复杂协议和数据；控制平面功能，用于处理载体平台信号，控制和管理资源。在每个框架220(或者230)中的每个切换器221或者231把从数据/线处理器223-225(或者233-235)接收的数据切换至预定数据处理器。大容量切换器210连接切换器221-231，并且将传输分组切换到预定的框架。
通过将小容量切换器扩展到大容量切换器来配置上述的数据处理装置。即，增加其中每个具有数据/线处理器的多个框架，以扩展所述数据处理装置。在所述数据处理装置中，当需要扩展数据处理器时，线处理器也不必要地被扩展。即，在仅仅扩展数据处理器的情况下，即使对于输入/输出接口容量没有限制，在框架内的每个板仍然需要昂贵的切换器接口配置。
发明内容
本发明的一个目的是至少解决上述问题和/或者缺点，并且至少提供下面的优点。因此，本发明的一个目的是提供一种数据处理装置和方法，用于使得线处理器和数据处理器能够分离扩展。
本发明的另一个目的是提供一种能够以更低的成本来有效地扩展的数据处理装置、及其数据处理方法。
可以通过提供一种用于通信系统中的核心网络和与核心网络连接的访问网络的数据处理装置和方法，来实现上述目的。
按照本发明的一个方面，提供了一种数据处理装置，用于在通信系统中的核心网络和与核心网络连接的访问网络。所述装置包括与低速率数据线连接的至少一个慢速分组处理框架，对通过所述低速率数据线而接收的业务执行低层操作，并且如果所述业务需要高性能数据处理，则向框架发送所述业务以执行高层操作。所述装置还包括连接到高速率数据线的至少一个快速分组处理框架，对通过高速率数据线接收的业务执行低层操作，并且如果所述业务需要高性能数据处理，则向所述框架发送所述业务以执行高层操作。至少一个数据处理框架对于从分组处理框架接收的业务执行高层操作。单元切换器在所述分组处理框架和数据处理框架之间切换。
所述慢速分组处理框架包括：至少一个慢速分组处理器，用于通过低速率数据线来接收低速率数据业务，并且对于低速率数据业务执行输入和输出操作、数据链路层操作和网络层操作；以及切换器接口，用于如果所述数据业务需要高层操作，则将所述低速率数据业务切换到数据处理框架，并且管理和控制慢速分组处理框架。
所述慢速分组处理框架的切换器接口包括：网络处理器单元(NPU)，用于向从慢速分组处理器接收的低速率数据业务分配地址，以便建立从所述慢速分组处理器向数据处理框架发送低速率数据业务的业务路径；以及以太网切换器，用于在所述慢速分组处理器和所述数据处理框架之间切换数据业务。
快速分组处理框架包括：至少一个快速分组处理器，用于通过高速率数据线来接收高速率数据业务，并且对高速率数据业务执行输入和输出操作、数据链路层操作和网络层操作；以及切换器接口，用于如果所述数据业务需要高层操作，则将所述高速率数据业务切换到数据处理框架，并且管理和控制快速分组处理框架。
所述快速分组处理框架的切换器接口包括：NPU，用于向从快速分组处理器接收的高速率数据业务分配地址，以便建立从所述快速分组处理器向数据处理框架发送高速率数据业务的业务路径；以及以太网切换器，用于在所述快速分组处理器和所述数据处理框架之间切换数据业务。
所述数据处理框架包括：至少一个数据处理器，用于对从分组处理框架接收的数据业务执行高层操作；以及切换器接口，用于在数据处理器和分组处理框架之间切换，并且管理和控制所述数据处理框架。
所述数据处理框架的切换器接口包括：NPU，用于向从分组处理框架接收的数据业务和在数据处理器中处理的数据业务分配地址，以便建立用于所述数据业务的业务路径；以及以太网切换器，用于在分组处理框架和数据处理器之间切换数据业务。
按照本发明的另一个方面，在数据处理装置中提供了一种数据处理方法，所述数据处理装置具有：分组处理框架，用于通过高速率数据线和低速率数据线来分离地接收数据业务，并且对于数据业务执行低层操作；以及数据处理框架，用于在通信系统中对于数据业务执行高层操作。当接收到数据业务时，对数据业务执行低层操作，并且确定在分组处理框架中，数据业务是否需要高性能数据处理或者高层操作。如果所述数据业务需要高层操作，则所述数据业务被切换到数据处理框架。对于数据业务执行高层操作，并且切换所处理的数据业务以在数据处理框架中发送。
在所述切换步骤中，向在分组处理框架中处理的数据业务分配地址，以建立到数据处理框架的路径，并且按照所述地址来将所述数据业务切换到数据处理框架。
附图说明
通过下面结合附图详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更明显，其中：
图1是图解在一个框架中的传统数据处理装置的扩展配置的方框图；
图2是图解使用多个框架的传统数据处理装置的另一个扩展配置的方框图；
图3是图解按照本发明的一个示例性实施例的扩展数据处理装置的方框图；
图4是图解按照本发明的一个示例性实施例的数据处理装置中用于处理数据业务的操作的流程图。
在全部附图中，类似的附图标号将被理解为表示类似的部分、部件或者结构。
具体实施方式
在此参见附图来说明本发明的示例性实施例。在下面的说明中，为了清楚和简洁，省略公知的功能或者结构。
图3是图解按照本发明的一个示例性实施例的扩展数据处理装置的方框图。按照在数据处理装置中的一种示例性实施方式，在多个框架中可以在处理数据业务中分离高层处理和低层处理。
参见图3，数据处理装置被按照功能划分为数据处理框架310、慢速分组处理框架320、和快速分组处理框架330。因此，从外部系统接收的数据业务可以分离地进行分组处理和信令协议处理。对于每个功能，提供至少一个框架。单元切换器300是连接到框架和高性能分组处理卡的大容量切换器，用于向业务路径切换数据业务。
所述数据处理框架310包括切换器接口311和多个数据处理器317-319。
数据处理器317-319的每个具有高性能中央处理单元(CPU)。因此，所述数据处理器相对于信令协议、并且另外当需要时在L2中，处理从另一个框架接收的数据业务。即，数据处理器用于处理复杂协议和大量数据，并且执行用于处理系统信号、控制和管理资源的控制功能。例如，在BSC中，所述数据处理器分配呼叫处理所需要的资源。它管理用于处理无线链路协议(RLP)到介质访问控制(MAC)协议的接闪器处理器(air termination processor)的负载，并且按照所述负载信息向新业务分配资源。而且，它提供用于呼叫处理、越区切换和会话管理的适当结构。所述数据处理器向数据业务添加以太网地址，以指示以太网切换器315在切换器接口311中切换到的路径。
切换器接口311连接在数据处理器317-319和单元切换器300之间。切换器接口311分配以太网地址以指示要在数据处理器中何处处理从另一个框架接收的数据业务，执行以太网切换，并且向数据业务分配大容量切换器地址以便指示单元切换器300所切换到的路径。
这个切换器接口311包括以太网切换器315和网络处理器单元(NPU)313。以太网切换器315将从单元切换器300接收的数据业务选择性地切换到数据处理器317-319。
NPU 313向从以太网切换器315接收的数据业务添加地址，以指示去往单元切换器300的业务路径。NPU 313可以在或者高于2Gbps处理分组。NPU313负责诸如解析和存储之类的接收器处理、诸如分组分类、服务质量(QoS)控制、组配(assemble)和发送之类的发送器处理、以及统计。NPU功能被总结如下。
NPU 313支持：(1)查找功能，用于L3转发；(2)查找功能，用于每个流，以用于分类；(3)与QoS相关联的功能，包括测量、标注、整形(shape)和策略制订；(4)流控制和算法，包括RED和WRED，用于避免业务拥塞；以及(5)统计处理，诸如用户会话、接口、因特网协议(IP)、分组大小范围、IPsec(安全)和DiffServ类。
切换器接口311控制从单元切换器300接收的数据业务的路径，并且向所述数据业务添加用于控制单元切换器300的业务路径的地址，以便输出数据业务。切换器接口311也在框架内的系统上提供操作、监督(administration)、管理和提供(OAM&P)。
OAM&P功能管理整个数据处理框架，在框架内容纳处理器板，并且使能在系统中的整体OAM&P板之间的控制信息的交换。OAM&P功能块根据所接收的引导信息来初始化其本身和NPU 313。所述OAM&P功能块接收不能由NPU 313处理的分组，并且处理与路由协议相关联的分组。
慢速分组处理框架320包括切换器接口321和多个慢速分组处理器327到329。
切换器接口321连接在单元切换器300和慢速分组处理器327-329之间，用于提供数据业务路径。
慢速分组处理器327-329的每个具有连接诸如T1或者E1之类的低速率线的输入/输出部分，因此仅仅处理从外部设备接收的低速率数据业务。慢速分组处理器327-329基本上执行与输入/输出相关联的L1操作和诸如以太网和IP取路由之类的L2和L3操作。当需要另外处理所接收的数据业务的有效负载时，即当要执行载体平台功能或者控制平面功能时，慢速分组处理器327-329向切换器接口321发送低速率数据业务，以便可以向数据处理器317-319提供低速率数据业务。切换器接口321被配置来包括NPU 323和以太网切换器325。切换器接口321以与在数据处理框架310中的切换器接口311相同的方式来操作。
快速分组处理框架330包括多个快速分组处理器331-333。虽然未示出，但是快速分组处理器331-333每个如同在慢速分组处理框架320中那样包括切换器接口。快速分组处理器331-333每个具有输入/输出部分，该输入/输出部分连接到诸如快速以太网(100Mbps)和STM-1(155Mbps)之类的兆(mega)级的快速外部线或者诸如千兆比特(gigabit)以太网之类的千兆(giga)级的快速外部线路。即，快速分组处理器331-333通过输入/输出部分来接收或者发送高速率分组数据，并且执行诸如分组处理之类的低层操作。
基本上，快速分组处理器331-333对于所接收的数据业务或者发送数据业务执行L2和L3操作，包括以太网或者IP取路由。但是，当需要诸如信令协议处理之类的附加操作时，它们需要高性能处理器。因此，它们通过单元切换器300来向数据处理器317-319发送数据业务。
上述框架的每个通过单元切换器300将数据业务切换到预定地址。因此，单元切换器300将从慢速分组处理框架320或者快速分组处理框架330接收的数据业务切换到发送路径，或者将由数据处理框架310处理的数据业务切换到外部路径。
按照本发明的一个示例性实施例，所述数据处理装置被配置使得用于处理分组的框架与用于执行高层操作的框架分离，所述高层操作诸如所接收的业务的QoS控制所需要的信令协议处理或者以高性能来处理数据。因此，可以由在单元切换器的容量内的功能来扩展所述数据处理装置。
图4是图解按照本发明的一个示例性实施例的在数据处理装置中用于处理数据业务的操作的流程图。参见图4，将说明在图3中图解的数据处理装置中的数据业务处理。为了方便，假定数据业务是高速率数据，并且在快速分组处理器被接收。参见图4，具有输入/输出部分的快速分组处理器在步骤401接收数据业务，并且在步骤403对所接收的数据业务执行L2和L3操作，诸如以太网和IP取路由。在步骤405，快速分组处理器确定对于所述数据业务是否需要高性能数据处理，诸如用于QoS控制的信令协议处理。如果不需要高性能处理，则快速分组处理器在步骤411向预定输出部分输出数据业务。如果所述数据业务需要高性能数据处理，即，需要高层处理，则快速分组处理器在步骤407通过单元切换器向预定的数据处理器提供所述数据业务。所述数据处理器在步骤409对于所述数据业务执行高层操作，并且在步骤411通过单元切换器300向预定的快速或者慢速分组处理器的输入/输出部分发送所处理的数据业务。在本发明的一个示例性实施例中，虽然数据处理器负责高层操作，但是它当需要时可以执行L2操作。
按照如上所述的本发明，在数据处理装置中，用于在物理层和网络层中处理的线处理器与用于高性能处理的数据处理器分离地实施。因此，可以处理大量的数据，并且可以扩展数据处理器，而无需增加输入/输出部分。
虽然已经参照本发明的具体优选实施例示出和说明了本发明，但是本领域的技术人员应明白，在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种数据处理装置，用于在通信系统中的核心网络和与该核心网络连接的访问网络，所述数据处理装置包括：
至少一个慢速分组处理框架，与低速率数据线连接，用于对通过所述低速率数据线而接收的业务执行低层操作；
至少一个快速分组处理框架，连接到高速率数据线，用于对通过高速率数据线接收的业务执行低层操作；
至少一个数据处理框架，用于对从分组处理框架接收的业务执行高层操作；以及
单元切换器，用于在所述分组处理框架和数据处理框架之间切换。
2.按照权利要求1的数据处理装置，其中，所述低速率数据线包括T1和E1线的至少一个。
3.按照权利要求2的数据处理装置，其中，所述至少一个慢速分组处理框架包括：
至少一个慢速分组处理器，用于通过低速率数据线来接收低速率数据业务，并且对低速率数据业务执行输入和输出操作、数据链路层操作、和网络层操作；以及
切换器接口，用于如果所述数据业务需要高层操作，则将低速率数据业务切换到数据处理框架，并且管理和控制所述慢速分组处理框架。
4.按照权利要求3的数据处理装置，其中，所述切换器接口包括：
网络处理器单元(NPU)，用于向从慢速分组处理器接收的低速率数据业务分配地址，以建立从所述慢速分组处理器向数据处理框架发送低速率数据业务的业务路径；以及
以太网切换器，用于在所述慢速分组处理器和所述数据处理框架之间切换数据业务。
5.按照权利要求1的数据处理装置，其中，所述高速率数据线包括快速以太网和STM-1的兆级线和千兆比特以太网的千兆级线的至少一个。
6.按照权利要求1的数据处理装置，其中，所述至少一个快速分组处理框架包括：
至少一个快速分组处理器，用于通过高速率数据线来接收高速率数据业务，并且对高速率数据业务执行输入和输出操作、数据链路层操作、和网络层操作；以及
切换器接口，用于如果所述数据业务需要高层操作，则将所述高速率数据业务切换到数据处理框架，并且管理和控制快速分组处理框架。
7.按照权利要求6的数据处理装置，其中，所述切换器接口包括：
网络处理器单元(NPU)，用于向从快速分组处理器接收的高速率数据业务分配地址，以建立从所述快速分组处理器向数据处理框架发送高速率数据业务的业务路径；以及
以太网切换器，用于在所述快速分组处理器和所述数据处理框架之间切换数据业务。
8.按照权利要求1的数据处理装置，其中，所述至少一个数据处理框架包括：
至少一个数据处理器，用于对从分组处理框架接收的数据业务执行高层操作；以及
切换器接口，用于在数据处理器和分组处理框架之间切换，并且管理和控制所述数据处理框架。
9.按照权利要求8的数据处理装置，其中，所述切换器接口包括：
网络处理器单元(NPU)，用于向从分组处理框架接收的数据业务和在数据处理器中处理的数据业务分配地址，以建立用于所述数据业务的业务路径；以及
以太网切换器，用于在分组处理框架和数据处理器之间切换数据业务。
10.按照权利要求1的数据处理装置，其中，如果业务需要高性能数据处理，则所述业务发送到框架，以执行高层操作。
11.一种用于数据处理装置的数据处理方法，所述数据处理装置包括：分组处理框架，用于通过高速率数据线和低速率数据线来分离地接收数据业务，并且对数据业务执行低层操作；以及数据处理框架，用于在通信系统中对数据业务执行高层操作，所述数据处理方法包括步骤：
接收数据业务，对所述数据业务执行低层操作，并且确定在分组处理框架中，数据业务是否需要高性能数据处理或者高层操作；
如果所述数据业务需要高层操作，则把所述数据业务切换到数据处理框架；以及
接收所述数据业务，对所述数据业务执行高层操作，并且在数据处理框架中切换所处理的数据业务以发送。
12.按照权利要求10的数据处理方法，其中，所述切换步骤包括步骤：
向在分组处理框架中处理的数据业务分配地址，以建立到数据处理框架的路径；以及
按照所述地址来将所述数据业务切换到数据处理框架。
13.按照权利要求10的数据处理方法，其中，所述高速率数据线包括快速以太网和STM-1的兆级线和千兆比特以太网的千兆级线的至少一个。
14.按照权利要求10的数据处理方法，其中，所述低速率数据线包括T1和E1线的至少一个。
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