CN101094077A - 一种多平面交换网的全局时标同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多平面交换网全局时标同步方法及系统，所述方法包括：根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；所述各流量管理设备TM收到所述全局时标后，进行发送和接收信元。所述系统包括：拓扑构建单元、全局时标分发设备确定单元、全局时标分发设备和至少一个流量管理设备TM。本发明实现了多平面交换网的全局时标同步。

Description

一种多平面交换网的全局时标同步方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种多平面交换网的全局时标同步方法及系统。

背景技术

交换网是路由器中的核心，用于完成多个端口之间的数据包或信元的交换，即把到达输入端口的数据包或信元交换至相应的输出端口。根据交换平面的个数，交换网可以分为单平面交换网和多平面交换网。

图1所示为一个典型的单平面交换网的结构示意图，交换网包括位于线卡上的交换缓存(SM)和交换网卡上的交换设备(SC)，其中交换缓存包括上行交换缓存(SMI)和下行交换缓存(SME)，SMI和SME可以逻辑上独立，物理上是同一个设备。交换缓存SM与流量管理设备(TM)连接，在上行方向上，SMI把其所在线卡接收的信元进行VOQ(虚拟输出队列)模式排队，并送至相应的交换设备上，下行方向上，SME对信元按输出端口进行排队，以保证信元在符合要求的业务质量前提下发送到相应端口。其中交换设备完成各线卡之间流量的交换，即负责有效地将各线卡地流量交换至目的线卡上。

图2所示为一个典型的多平面交换网的结构示意图，多平面交换网是在单平面交换网的基础上进行扩展得到的。在多平面交换网中，多个交换平面完成各线卡之间的流量交换功能，即负责有效地把各线卡上的流量交换至目的线卡上。

在交换网中，一般一个信元可以通过多条路径到达目的端口，这就导致属于一个流的信元，即从同一个输入端口到达同一个输出端口的信元，在到达目的端口时，会存在乱序现象。因此，需要在目的端口进行顺序调整。单平面交换网中会出现这种现象，多平面交换网也一样，多平面交换网的每个交换平面都会存在信元乱序现象，每个交换平面都需要进行信元的顺序调整。同时，同一流量管理设备发出的目的端口相同的数据包，通过多个交换平面到达目的端口时，也会存在乱序现象，需要进行数据包的顺序调整。

在现有技术中，单平面交换网一般使用时标序号重排序技术和全局时标重排序技术。所述的时标表示时间的先后顺序，序号表示空间顺序。上行交换缓存在调度信元出队时，为每个出队信元打上时标和序号，下行交换缓存接收到该信元时，再根据该信元的时标和序号进行重排序。所述的全局时标重排序技术是，交换网系统在全局时标的节拍下，发送和接收信元(或数据包)，系统中的每个设备都需要进行信元顺序调整。其中流量关系设备调度信元出队时，为每个信元打上全局时标，系统中的其他设备都各自维护一个该设备当前最小时标，只有时标小于等于该设备当前最小时标时，该设备才将信元发送到下一级设备。这样，每级设备都保证信元不乱序，这样，最终信元到达目的端口时，信元不会出现乱序。

全局时标重排序技术的难点在于全局时标的产生和分发。一般将全局时标的产生和分发技术称为全局时标同步技术。图3所示为现有技术中单平面交换网的全局时标同步原理示意图，单平面交换网中的下行交换缓存SME和交换设备SC通过链路状态检测技术收集链路状态信息，并把所述链路状态信息记录在SME.link_sta和SC.link_sta两个表中。然后在一定规则下对收集到的链路状态信息做运算，找出唯一的全局时标分发设备，然后所述唯一的全局时标分发设备同步所有上行交换缓存SMI，即分发全局时标到所有的SMI，所述SMI经过同步后，开始发送信元，单平面交换网系统在全局时标的节拍下工作。

但是，多平面交换网的结构不同于单平面交换网，并且其结构相对单平面交换网比较复杂，单平面交换网的这种全局时标同步技术不能扩展应用到多平面交换网。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种多平面交换网的全局时标同步方法及系统。

本发明的实施例的技术方案是这样实现的：一种多平面交换网的全局时标同步方法，包括：

根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；

根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；

所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；

所述各流量管理设备TM收到所述全局时标后，进行发送和接收信元。

一种多平面交换网的全局时标同步系统，包括拓扑构建单元、全局时标分发设备寻找单元、全局时标分发设备和至少一个流量管理设备TM；

拓扑构建单元，用于根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；

全局时标分发设备确定单元，用于根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；

全局时标分发设备，用于分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；

所述各流量管理设备TM，用于收到全局时标后进行发送和接收信元，并当在指定时间间隔后没有收到新的全局时标，停止发送信元。

本发明的实施例通过根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构，确定全局时标分发设备，所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到该多平面交换网系统的流量管理设备，实现了多平面交换网的全局时标同步。

附图说明

图1为现有技术典型的单平面交换网的结构示意图；

图2为现有技术典型的多平面交换网的结构示意图；

图3为现有技术单平面交换网的全局时标同步原理示意图；

图4为本发明实施例的多平面交换网的全局时标同步方法的流程图；

图5为本发明实施例的多平面交换网中的交换平面的链路状态信息示意图；

图6为本发明实施例的多平面交换网中的各个交换平面与TM的的链路状态信息示意图；

图7为本发明实施例的多平面交换网中的交换平面的拓扑结构图；

图8为本发明实施例的多平面交换网的网络拓扑结构图；

图9为本发明实施例的多平面交换网的全局时标同步系统的系统结构示意图。

具体实施方式

在本发明的实施例中，通过根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构，确定全局时标分发设备，所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到该多平面交换网系统的流量管理设备，实现了多平面交换网的全局时标同步。

下面结合附图进一步说明本发明实施例的技术方案。

如图4所示，本发明实施例提供的一种多平面交换网的全局时标同步方法，包括以下步骤：

S401、根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构。

多平面交换网的各个交换平面的下行交换缓存SME和交换设备SC分别搜集链路状态信息，构建出所述SME和SC所在的交换平面的网络拓扑结构；该多平面交换网的各个交换平面的上行交换缓存SMI和流量管理设备TM分别搜集链路状态信息，构建出所在交换平面与TM的拓扑结构；然后根据所述各交换平面的网络拓扑结构，以及所述各交换平面与流量管理设备TM的拓扑结构，构建出所述多平面交换网的网络拓扑结构。

所述SME、SC、SMI和TM通过链路状态自检测技术来搜集所述多平面交换网中各个设备的链路状态信息。

以具有16个交换平面的多平面交换网为例，每个交换平面内有16个SMI、16个SME和16个SC。

其中SME搜集到的链路状态信息如图5中的TABl所示，SC收集到的链路状态信息如图5中的TAB2所示。

TABl共16列，表示交换平面内共有16个SME设备。SME0设备的接收链路状态信息对应第0列，依次类推，SME15设备对应第15列。TAB1共16行，表示交换平面内每个SME有16条接收链路，每条接收链路分别对应1个SC设备，第0行表示SC0的发送链路状态信息，依此类推，第15行表示SC15的发送链路状态信息。TAB1中第i行，第j列为1表示第i个SC设备的第j条发送链路(同时也是第j个SME设备的第i条接收链路)工作正常，为0则为不正常。

TAB2共16列，表示交换平面内共有16个SC设备。SC0设备的接收链路状态信息对应第0列，依此类推，SC15设备对应第15列。TAB2共16行，表示交换平面内每个SC设备有16条接收链路，每条链路分别对应1个SMI设备，第0行表示SMI0的发送链路状态信息，依此类推，第15行表示SMI15的发送链路状态信息。TAB2中的第i行，第j列为1表示第i个SMI设备的第j条发送链路(同时也是第j个SC设备的第i条接收链路)工作正常，为0则为不正常。

TM搜集到的链路状态信息如图6中的TAB3所示，交换平面搜集到链路状态信息如图6中的TAB4所示。

TAB3共255列，表示该多平面交换网共有256个TM设备。TM0设备的接收链路状态信息对应第0列，依此类推，TM255设备对应第255列。TAB3共16行，表示系统中有16个交换平面(SP)，第0行表示SP0的发送链路状态信息，依此类推，第15行表示SP15的发送链路状态信息。TAB3中第i行，第j列为1表示第i个交换平面的第j条发送链路(同时也是第j个TM设备的第i条接收链路)工作正常，为0则为不正常。

TAB4共16列，表示共有16个交换平面(SP)。SP0的接收链路状态信息对应第0列，依此类推，SP15对应第15列。TAB4共256行，表示系统中有256个TM设备。每个交换平面有256条接收链路，每条链路分别对应1个TM设备，第0行表示TM0的发送链路状态信息，依此类推，第255行表示TM255的发送链路状态信息。TAB4中的第i行，第j列为1表示第i个TM设备的第j条发送链路(同时也是第j个交换平面的第i条接收链路)工作正常，为0则为不正常。

由TAB1至TAB4的链路状态信息可以构建出如图7所示的TAB5中16个交换平面的拓扑结构。TAB5有16行，16列，第i行，第j列为1表示第i个交换平面内的第j个SC可以与该交换平面内的所有SM设备相互连通，为0表示第i个交换平面内的第j个SC不能与该平面内的所有SM设备相互连通。图7中TAB5可以通过计算法则获得。例如，交换平面0中的TAB1的第i行全为1，且TAB2的第i列全为1，则TAB5中的第0行，第i列为1，否则为0；交换平面15中的TAB1的第i行全为1，且TAB2的第i列全为1，则TAB5中的第15行，第i列为1，否则为0。

同样，可以得到各个交换平面与TM的拓扑结构，具体计算法则同交换平面的拓扑结构的计算法则，这里就不再赘述。TAB6共16行，1列。第i行为1表示第i交换平面可以与所有TM相互连通。

由TAB6和TAB5可以构建出整个多平面交换网的网络拓扑结构TAB7，即SC设备与TM设备的连通性。如图8所示，TAB6中的第i行为1，且TAB5中的第i行，第j列为1，则TAB7中的第i行，第j列为1，否则为0。TAB7的第i行，第j列为1，表示第i个交换平面内的第j个SC能够与系统中所有TM相互连通。

这里所述的多平面交换网的网络拓扑结构的构建方法只是本发明实施例提供的一个较佳实施例，实际应用中，还可以采用其他网络拓扑结构构建方法。

S402、根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备。

根据TAB7表示的网络拓扑结构，就可以确定所述多平面交换网唯一的全局时标分发设备。所述全局时标分发设备是TAB7表项中为1的表项所对应的设备。当TAB7中有多个表项为1时，任意指定一个设备为全局时标分发设备。

下面介绍本发明实施例提供的指定全局时标分发设备的一个较佳方法。从TAB7的第0行第0列开始搜索，先搜索列，再搜索行。如果第0行第0列为1，停止搜索，则第0个交换平面的第0个SC是全局时标分发设备；否则搜索第0行第1列，为1停止搜索，则第0个交换平面的第1个SC设备是全局时标分发设备。当第0行都不为1时，搜索第1行，依此类推。当TAB7全不为1时，任意指定一个SC作为全局时标分发设备。

S403、所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM。

全局时标分发设备启动全局时标计数器，全局时标计数器产生所述多平面交换网系统中唯一的全局时标，全局时标分发设备分发所述唯一的全局时标到所述多平面交换网系统所有TM。

S404、所述TM收到全局时标后，进行发送和接收信元。当全局时标计数器每计数到一定值后，在所述全局时标基础上加上一个固定值，作为新的全局时标，所述全局时标分发设备将所述新的全局时标再次分发到系统所有TM。所述TM同时启动本设备的时标计数器，每次发送信元都携带本设备时标计数器产生的时标。TM在指定时间间隔后没有收到新的全局时标，则停止发送信元。所述指定时间间隔大于等于所述全局时标计数器分发全局时标的时间间隔。

在系统运行过程中，如果链路状态发生变化，TAB7自动更新。更新完成后，重新搜索全局时标分发设备。如果全局时标分发设备没有更改，不作任何操作。如果全局时标分发设备发生更改，则启动新的全局时标分发设备，并分发新的全局时标。

本发明实施例还提供了一种多平面交换网的全局时标同步系统9，包括拓扑构建单元91、全局时标分发设备寻找单元92、全局时标分发设备93和至少一个流量管理设备TM94；

所述拓扑构建单元91，用于根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；

所述全局时标分发设备确定单元92，用于根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；

所述全局时标分发设备93，用于分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；

所述各流量管理设备TM94，用于收到全局时标后进行发送和接收信元，并当在指定时间间隔后没有收到新的全局时标，停止发送信元。

其中，所述拓扑构建单元91包括第一拓扑构建模块911、第二拓扑构建模块912和第三拓扑构建模块913；

所述第一拓扑构建模块911，用于根据所述多平面交换网的各个交换平面的下行交换缓存SME和交换设备SC分别搜集链路状态信息，构建出所述SME和SC所在的交换平面的网络拓扑结构；

所述第二拓扑构建模块912，用于根据所述多平面交换网的各个交换平面的上行交换缓存SMI和流量管理设备TM分别搜集链路状态信息，构建出所在交换平面与TM的拓扑结构；

所述第三拓扑构建模块913，用于根据所述各交换平面的网络拓扑结构，以及所述各交换平面与流量管理设备TM的拓扑结构，构建出所述多平面交换网的网络拓扑结构。

其中，所述全局时标分发设备93包括全局时标分发模块931和全局时标计数器932；

所述全局时标计数器932，用于产生所述多平面交换网系统中唯一的全局时标，并在每计数到一定值后，在所述全局时标基础上加上一个固定值，作为新的全局时标；

所述全局时标分发模块931，用于分发所述唯一的全局时标到所述多平面交换网系统的所有TM。

本发明的实施例通过根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构，确定全局时标分发设备，所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到该多平面交换网系统的流量管理设备，实现了多平面交换网的全局时标同步。

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 (10)

1、一种多平面交换网的全局时标同步方法，其特征在于，包括：

根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；

根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；

所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；

所述各流量管理设备TM收到所述全局时标后，进行发送和接收信元。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构的步骤具体包括：

多平面交换网的各个交换平面的下行交换缓存SME和交换设备SC分别搜集链路状态信息，构建出所述SME和SC所在的交换平面的网络拓扑结构；

所述多平面交换网的各个交换平面的上行交换缓存SMI和流量管理设备TM分别搜集链路状态信息，构建出所在交换平面与TM的拓扑结构；

根据所述各交换平面的网络拓扑结构，以及所述各交换平面与流量管理设备TM的拓扑结构，构建出所述多平面交换网的网络拓扑结构。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备的步骤，具体为：

根据所述多平面交换网的网络拓扑结构，寻找工作正常的交换设备SC作为全局时标分发设备；

当所有SC都工作不正常，任意指定一个交换设备SC作为全局时标分发设备。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全局时标分发设备分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM的步骤具体为：

全局时标计数器产生所述多平面交换网系统中唯一的全局时标；

全局时标分发设备将所述唯一的全局时标分发到所述多平面交换网系统中所有的流量管理设备TM。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各流量管理设备TM收到全局时标后进行发送和接收信元的步骤具体为：

所述各流量管理设备TM收到全局时标后启动本设备的时标计数器，发送所述携带本设备时标计数器产生的时标的信元。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

全局时标计数器每计数到一定值后，在所述全局时标基础上加上一个固定值，作为新的全局时标；

所述全局时标分发设备将所述新的全局时标分发到所述多平面交换网系统中所有的流量管理设备TM。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述流量管理设备TM在指定时间间隔后没有收到新的全局时标，则停止发送信元，所述指定时间间隔大于等于所述全局时标计数器分发全局时标的时间间隔。

8、一种多平面交换网的全局时标同步系统，其特征在于，包括拓扑构建单元、全局时标分发设备寻找单元、全局时标分发设备和至少一个流量管理设备TM；

所述拓扑构建单元，用于根据多平面交换网的链路状态信息构建所述多平面交换网的网络拓扑结构；

所述全局时标分发设备确定单元，用于根据所述多平面交换网的网络拓扑结构确定全局时标分发设备；

所述全局时标分发设备，用于分发唯一的全局时标到所述多平面交换网的各流量管理设备TM；

所述各流量管理设备TM，用于收到全局时标后进行发送和接收信元，并当在指定时间间隔后没有收到新的全局时标，停止发送信元。

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述拓扑构建单元包括：

第一拓扑构建模块，用于根据所述多平面交换网的各个交换平面的下行交换缓存SME和交换设备SC分别搜集链路状态信息，构建出所述SME和SC所在的交换平面的网络拓扑结构；

第二拓扑构建模块，用于根据所述多平面交换网的各个交换平面的上行交换缓存SMI和流量管理设备TM分别搜集链路状态信息，构建出所在交换平面与TM的拓扑结构；

第三拓扑构建模块，用于根据所述各交换平面的网络拓扑结构，以及所述各交换平面与流量管理设备TM的拓扑结构，构建出所述多平面交换网的网络拓扑结构。

10、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述全局时标分发设备包括：

全局时标计数器，用于产生所述多平面交换网系统中唯一的全局时标，并在每计数到一定值后，在所述全局时标基础上加上一个固定值，作为新的全局时标；

全局时标分发模块，用于分发所述唯一的全局时标到所述多平面交换网系统的所有TM。

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