CN101156414A - 局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置 - Google Patents

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CN101156414A CNA2006800117540A CN200680011754A CN101156414A CN 101156414 A CN101156414 A CN 101156414A CN A2006800117540 A CNA2006800117540 A CN A2006800117540A CN 200680011754 A CN200680011754 A CN 200680011754A CN 101156414 A CN101156414 A CN 101156414A
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Abstract

本发明实施例所公开的局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置，均可将局域网信号映射到适配协议帧；将适配协议帧映射到由1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；将1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，再将所述高阶光通道数据单元映射为高阶光通道传送单元输出。本发明实施例在实现局域网信号在光传送网中的透明传送的同时，提高了带宽利用率。

Description

局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置
技术领域
本发明涉及光传送网 （OTN, Optical Transport Networks ) 中的数据 传输技术， 特别是指一种局域网 （LAN )信号在光传送网中传输的实现 方法和装置。 发明背景
为满足未来数据业务增长需求所推出的 OTN 网絡是一种同时具有 运行、管理、维护和指配 ( OAM&P, Operation, Administration, Maintenance and Provision ) 能力、 大容量长距离传送能力和大容量的调度能力的网 络。
OT 的客户业务有恒定比特率（ CBR, Constant Bit Rate )CBR 2.5G、 CBR 10G、 CBR 40G、 通用成帧规程 ( GFP, General Framing Procedure ) 等； OTN能提供对以上 CBR速率的业务透明传送能力， 这种透明性主 要是比特（ BIT )透明；当客户信号为千兆以太网（ GE, Gigabyte Ethernet )、 10GE的 LAN业务时， 客户信号通过 GFP协议适配到 OTO, OTN能保 证 GFP信号的字节透明性和帧透明性，同时也能保证以太网媒体访问控 制 （MAC )帧的透明性； 其中， MAC帧透明是以太网数据传送的主要 需求。
随着数据业务的增长， 同步数字系列 （SDH, Synchronous Digital Hierarchy )、 同步光纤网络 ( SONET, Synchronous Optical Network )等 网络的建网减少， 以太网将是未来最主要的数据业务。 电气与电子工程 师协会 (IEEE)标准 802.ae 中定义了两种接口， 一种是 10GE 的广域网 ( WAN )接口， 速率为 OC-192/STM-64(10Gbase-W); 另一种是 10GE 的 LAN接口（10Gbase-R), 利用 64B/66B编码传送。 骨干路由器或数据 交换机互连， 虽然有 10G WAN接口， 但由于 10G WAN接口成本较高， 因此很多骨干路由器选择 10GE LAN接口 , 这样 OTN必须解决 10GE LAN接口如何在 OTN上传送的问题。 OTN传送 1 OGE LAN接口的主要 问题在于， OTN中 2级光通道净荷单元（ OPU2 )净荷区的速率比 10GE LAN的信息速率小，一般， 10GE LAN 的信息速率为 10.0000 ± 100 ppm Gbit/s;而 OPU2净荷区的速率为 9.9953土 20 ppm Gbit/s„显然， 10GE LAN 是不可能直接映射到 OPU2的，
为了在 OTN上传送 10GE LAN业务， 目前业界提出了一些技术方 案。
参见图 1所示， 将 10GE LAN业务信号去除 64B/66B编码后， 通过 GFP适配到 5个 OPU1的虚级联信号， 即 OPU1-5V, 然后在 OTN上传 送。
该方法的缺点是需要 5个 OPU1 , 如果线路速率为 1级光通道传送 单元（OTU1 ), 则需要 5个彩色波长来传递； 即使线路速率为 OTU2, 也需要一个 OTU2传其中 4个 OPU1 , 并需要另外一个 OTU2中的一个 ODU1来传递另一个 OPUl。 当客户需要以一个 GE为单位进行带宽调 整时， 该方法的 2.5G的颗粒太粗， 链路容量调整机制 （LCAS )只能以 2.5G为单位进行带宽调整。总的来说这种方法效率不高，浪费带宽资源。 发明内容
有鉴于此， 本发明实施例提供一种局域网信号在光传送网中传输的 实现方法和装置， 在实现局域网信号在光传送网中的透明传送的同时， 提高带宽利用率。
本发明公开了一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法，包括： A. 将局域网信号映射到适配协议帧；
B. 将适配协议帧映射到由一个以上 lGbps级别光通道数据单元组 成的虚级联组中；
C. 将所述虛级联组中至少一个所述 lGbps级别光通道数据单元复 用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中 , 再将所述高阶光通道数据 单元映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
本发明还公开了一种局域网信号在光传送网中传输的实现装置， 该 装置包括：
适配协议帧映射单元， 用于将局域网信号映射到适配协议帧； 虚级联模块， 用于接收适配协议模块输出的适配协议帧并映射到由 一个以上 lGbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；
复用模块， 用于接收虚级联模块输出的至少一个所述 lGbps级别光 通道数据单元并复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中 , 再将所 述高阶光通道数据单元映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送 网中。
从上面所述可以看出， 本发明实施例提供的局域网信号在光传送网 中传输的实现方法和装置， 通过将 LAN业务的带宽调整颗粒为 1GE级 别等技术手段， 实现 LAN业务的透明传送的同时， 提高了带宽利用率； 并且不改变线路速率， 兼容现有的 OTN体制， 进一步还可以实现以 GE 为带宽单位的 LCAS, 以及网络终端复用器（TMUX ); 实现点到点的传 送 10GELAN业务， 或与 TDM业务混合传送。 附图简要说明
图 1为现有技术 10GE LAN业务信号到 OPU1的适配过程示意图； 图 2为本发明实施例 10GE LAN信号在光传送网中传输的实现方法 的流程示意图；
图 3为本发明实施例的 ODU0帧格式；
图 4为本发明实施例 10GE LAN信号在光传送网中传输的实现装置 的结构示意图；
图 5 为本发明实施例装置用来实现 OTN 或密集波分复用系统 ( DWDM )终端复用器的示意图。 实施本发明的方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行伴细描述。
参见图 2所示， 下面以 10GE LAN信号为例， 对 10GE LAN信号在 光传送网中传输的实现方法进行相应描述：
10GE LAN 信号 经 64B/66B 编码后 的速率为 10G 66/64=10.3125GBIT/S±100ppm, 将 10GE LAN信号按 64B/66B解码后， 得到的信号速率为 10G BIT/S±100ppm。其中， 64B/66B中包含有控制信 步骤 201 , 将 10GE LAN信号映射到 GFP帧。 具体的映射过程为： 按 64B/66B解码方法解码 10GE LAN客户信号并提取其中的 MAC帧， 再将提取的 MAC帧封装到 GFP帧中。
当然， 这里的 GFP封装过程包括透明 GFP ( GFP-T )封装和成帧映 射 GFP ( GFP-F )封装； MAC帧提取过程中提取的内容包括提取 MAC 信息和控制信息。
以 GFP-T封装为例， 从 10GE LAN信号到 GFP的封装有两种情况： 一种是直接从 10GE LAN端口提取 MAC帧并封装到 GFP帧 ,也就是所 谓的帧映射； 这种方式需要先对 64B/66B信号进行解码处理， 同时也需 要去掉包间间隔（IPG, Inter-Packet Gap ), 即 Ethernet IPG; 另外一种是 对 lOGE LAN进行 64B/66B信号解码后得到 10GE信号， 再利用一种块 编码方式把 10GE信号编码到适合 GFP-T封装的 GFP帧格式。
这里仅是以 GFP帧为例， 居实际情况所述 10GE LAN信号也适配 为如 LAPS帧、 HDLC等其他适配协议帧。
步骤 202, 将 GFP帧映射到由多个子速率 ODU0组成的虚级联组。 这里的子速率通常是指 1G级别的子速率。 在本发明的一个实施例 中， 针对 GE、 FC等 IGbps级别的低速率业务， 参照国际电信联盟电信 标准部（ ITU-T )G.709建议，定义了 IGbps级别光通道数据单元（ ODU0 ), 其净荷单元为 OPU0, 称为 IGbps级別的光通道净荷单元。
参见图 3所示， 图中示出了本发明实施例的 ODU0帧格式。 其中， 前 14列的第二行到第四行为 ODU0的数据管理开销区 （ODU0 OH ), 15、 16列为净荷管理开销 （OPU0 OH ); 17列以后的 3808列为净荷区 ( OPU0 ), 最后为 FEC。 在本发明的一个较佳实施例中， ODU0 OH各 字节的定义与数字包封技术所定义的 ODU OH相同， 以使得对 IGbps 级别的业务有一个端到端的管理开销， 能实现对 GE等业务端到端的性 能管理。 参考 ITU-T建议 G.709, 1 - 7列的第一行包含 FAS直接， 其中 第 7列第一行为 MFAS字节， 用于指示多帧承载时开销字节所对应的帧 号。 其中， OPU0 OH包含 PSI字节， 位于的 15列第四行， 对应 MFAS 为 0 ~ 255的分别有 255个复用字节， 其中包含 PT字节及保留字节。
ODU0是基于 ITU-T G.709建议定义的， 因此其结构框架符合该建 议， 与 ODUK ( K = l, 2, 3 )相似， 关键的区别在于 ODU0的速率级別 是符合低速率业务需求的。 在优选实施方案中， ODU0 的比特率为 (STM-16速率) /2 ±20 ppm=1244160Kbps土 20ppm，容量为 4 χ 3824字节； ODU0净荷区 OPU0的大小为 4 X 3810字节。
而子速率 OPU0 的净荷为 4 x 3808 字节， 比特率对应为： ( 3808/3824 ) x (124416020 + 20ppm ) = ( 238/239 ) x ( 124416020土 20ppm ) = 1238954.31Kbps ± 20ppm。 如果要完全传递 10GE LAN 的 MAC帧速率，需要 9个子速率 OPU0的净荷区容量， 9 X 1238954.31Kbps 土 20ppm = 11150588.79Kbps 土 20ppm; 由于虚级联组的总容量大于 10GE, 因而可以完全实现 10GE的 MAC帧透明传送。
ODU0/OPU0根据需要， 还可以传递 GFP的管理帧。 这保证了对于 每个低速率业务的单独 GFP传输、 管理、 维护功能的实现。 在 GFP映 射填充到 ODU0/OPU0的净荷区时，需要按照 GFi>映射方法插入一定数 量的空闲 （IDLE ) 帧， 使得 GFP信号和空闲帧的总速率恰好与 OPU0 净荷区的速率相等。 插入空闲帧的方法可以参考 ITU-T G.709建议。
步骤 203， 利用 LCAS来控制链路容量大小。
通过网管配置 LCAS, 使链路容量符合客户需要的容量， 例如： 虽 然客户的 10GE LAN端口速率 10G级别， 但在业务量较小时， 只需要 提供 5GE的带宽，就可以利用 LCAS来调整链路容量为 ODU0-5 V； LCAS 可在 1 ODU0到 9 X ODU0之间调整。
除了通过网管来配置 LCAS, 也可以通过设置一种流量监视装置， 监视 10GE LAN中的 MAC帧流量， 报告给网管； 网管才艮据当前流量信 息进行处理， 自动配置 LCAS, 使 ODU0-XV的容量大小最适合当前要 传递的 10GE LAN流量。
步骤 204, 将 1G级别的 ODU0复用到高阶 ODUK上， 组成高阶 OTUK, 然后在 OTN线路上传输。
在复用时，根据 LCAS控制的所分配链路带宽（通常指容量的大小）， 每个 ODUK中复用的可以完全是上面步骤得到的 ODU0信号， 完成 X X ODU0到 OTU 的复用， 其中 K = 1, 2, 3 , 比如： 2个 ODU0复用到 1 个 ODU1、 8个 ODU0复用到一个 ODU2、 32个 ODU0复用到 1个 ODU3； 也可以是一个所述虚级联组中的所有或部分 ODU0信号与其他链路上的 信号夹杂在一起复用在一个 ODUK上， 比如： 完成 X x ODUO与 Y x ODUJ到 ODUK/OTU 的混合复用 , 其中 J=0, 1, 2; K = 1, 2, 3; K>J。 当然， 也可以将来自更多路的信号复用在一起。
参见图 4所示， 为本发明较佳实施例的 10GE LAN在光传送网中传 输的实现装置， 该装置包括： GFP帧映射单元、 虚级联模块、 复用模块 以及控制和管理单元。 其中， GFP 帧映射单元由物理接口模块、 MAC 处理模块和 GFP模块組成；控制和管理单元由控制器和网络管理模块组 成。 下面分别对各模块的功能进行详细说明：
物理接口模块 ( PMA/PCS ), 用于对 10GE LAN信号的编码和解码， 主要是 64B/66B编解码。
MAC处理模块，在发送方向，接收物理接口模块的信号，提取 MAC 帧， 并可进一步对 MAC帧进行流量监视， 将流量监视的结果发送至控 制器； 在接收方向， 接收 GFP模块送来的 MAC帧， 转换为物理接口模 块需要处理的信号。
GFP模块， 在发送方向， 接收 MAC处理模块送来的 MAC帧， 根 据需要插入 IDLE帧封装到 GFP帧； 在接收方向， 将从 ODU0-XV虚级 联模块送来的 GFP帧， 去除 IDLE帧， 还原成 MAC帧， 送到 MAC处 理模块。
ODU0-XV虚级联模块， 在发送方向， 将 GFP模块送来的 GFP帧映 射到 ODU0-XV; 并可进一步包括 LCAS功能， LCAS根据网管配置来 确定链路容量的大小。 在接收方向， 接收复用模块输出的 lGbps级别光 通道数据单元所组成的虚级联组， 并将收到的虚级联组解映射为 GFP 帧。
复用模块， 在发送方向， 完成 X x ODUO到 ODUK的复用， 或 Χ χ ODU0与 Y x ODUJ、 甚至更多路 ODU信号到 ODU 的混合复用， 将 信号映射为 OTUK信号后输出； 其中 J=0、 1、 2; 其中， K>J。 在接收 方向，接收来自 OTN的 οτυκ并解映射为 ODUK,再对 ODUK进行解 复用处理。
如果所述 MAC处理模块监视 MAC流量，则控制器负责采集或接收 来自 MAC处理模块的 MAC流量监视数据，并将 MAC流量监视数据发 送到网络管理模块以进行处理； 网络管理模块根据收到的流量信息， 计 算出最优的 ODU-XV链路容量， 启动 LCAS生成链路容量调整值并发 送给控制器 , 控制器根据容量调整值产生容量控制命令并发送给所述虚 级联模块， 虚级联模块根据所述调整命令配置自身与所述复用模块之间 的链路容量。
如果所述 MAC处理模块没有 MAC流量监视功能，则网络管理模块 根据人工配置的链路容量启动 LCAS以生成链路容量调整值并发送给控 制器， 控制器根据收到的容量调整值产生容量控制命令并发送给所述虚 级联模块， 虚级联模块根据所述调整命令配置自身与所述复用模块之间 的链路容量。
其中， 所述控制器和网络管理模块可以设置于同一物理实体中。 参见图 5所示，本发明实施例的上述装置可以设置在 OTN或 DWDM 终端， 用来实现 OTN或 DWDM终端复用器。在一个终端复用器中内置 多个这样的装置，从而实现对多个 10GE LAN 、 10GE FC等信号的业务 汇聚， 并通过 OTN网络来实现点到点的传送。
本发明实施例可以实现对 10GE LAN业务的带宽可调整的透明传 送， 调整的颗粒为 1GE级别， 例如， 10GE LAN客户要求只需要 5个 GE带宽，就配置 LCAS调整到 ODU0-5V的容量，如果全速率传送 10GE LAN信号， 就配置 LCAS调整到 ODU0-9V; 其中 8个 ODU0占用 1个 OTU2, 另一个 ODU0从另外的 OTU2传送， 此 OTU2的剩余容量可以 来传送其他的 ODU1或 ODU0信号， 与此 OD0复用到 OTU2, 从而节 省总的线路容量。
本领域人员应该知道， 除 1 OGE LAN信号以外， 本发明实施例方案 对其它速率的 LAN信号也可适用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡 在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

  1. 权利要求书
    1、 一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法， 其特征在于， 包 括：
    A. 将局域网信号映射到适配协议帧；
    B. 将适配协议帧映射到由一个以上 IGbps级别光通道数据单元组 成的虚级联组中；
    C. 将所述虚级联组中所述 IGbps级别光通道数据单元复用到光传 送网支持的高阶光通道数据单元中 , 再将所述高阶光通道数据单元映射 为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
  2. 2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 步骤 A所述映射过 程包括： 将局域网信号进行解码后， 提取其中的 MAC帧并封装到适配 协议帧中。
  3. 3、根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述适配协议为 GFP 协议； 所述 MAC帧到适配协议帧的封装为 GFP-T封装或 GFP-F封装。
    4、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述封装为 GFP-T 封装， 该 GFP-T封装过程包括： 将完成解码后的局域网信号去掉: IPG, 从中提取出 MAC帧并封装至 GFP帧。
  4. 5、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述封装为 GFP-T 封装， 该 GFP-T封装过程包括： 利用块编码方式将完成解码后的的局域 网信号编码到适合 GFP-T封装的 GFP帧格式中。
  5. 6、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 步骤 C中， 所述复 用是 X X 1 Gbps级别光通道数据单元到高阶光通道数据单元的复用； 或 者， 是所述虛级联组中的所有或部分 IGbps级别光通道数据单元与其他 链路上的信号夹杂在一起复用在一个 ODU上。 7、根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述适配协议帧封装 过程进一步包括：根据实际需要在适配协议帧中插入空闲帧和 /或适配协 议的管理帧。
  6. 8、 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述局域网信号为 10GE局域网信号；步骤 B中，所述每个适配协议帧映射到由 9个 IGbps 级别光通道数据单元组成的虚级联组中。
  7. 9、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于：
    步骤 C中，每个高阶光通道数据单元中复用的所述 IGbps级别光通 道数据单元的数量是通过 LCAS控制。
  8. 10、 根据权利要求 9所述的方法， 其特征在于， 所述 LCAS是预先 配置的， 或是才艮据当前局域网信号的流量动态配置的。
  9. 11、根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该方法进一步包括： 将来自光传送网的高阶光通道传送单元解映射为高阶光通道数据单元， 并对完成解映射处理的高阶光通道数据单元进行解复用处理， 再将解复 用处理后得到的 IGbps级别光通道数据单元組成的虚级联组解映射为适 配协议帧； 将得到的适配协议帧解映射为局域网信号。
  10. 12、根据权利要求 11所述的方法， 其特征在于， 所述将适配协议帧 解映射为局域网信号的方法包括：
    将适配协议帧还原为 MAC帧， 将还原出的 MAC帧进行编码后生 成局域网信号输出到局域网中。
  11. 13、根据权利要求 12所述的方法，其特征在于，所述编码为 64B/66B 编码。
  12. 14、根据权利要求 1、 2、 7至 12任意一项所述的方法，其特征在于， 所述适配协议为 GFP协议、 LAPS协议或 HDLC。
  13. 15、 一种局域网信号在光传送网中传输的实现装置， 其特征在于， 该装置包括：
    适配协议帧映射单元， 用于将局域网信号映射到适配协议帧； 虚级联模块， 用于接收适配协议模块输出的适配协议帧并映射到由 一个以上 lGbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；
    复用模块， 用于接收虚级联模块输出的至少一个所述 lGbps级别光 通道数据单元并复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中， 再将所 述高阶光通道数据单元映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送 网中。
  14. 16、根据权利要求 15所述的装置， 其特征在于， 所述适配协议帧映 射单元包括：
    物理接口模块， 用于对输入的局域网信号进行解码；
    MAC 处理模块， 用于接收物理接口模块输出的信号并提取其中的 MAC帧；
    适配协议模块， 用于接收 MAC处理模块输出的 MAC帧并封装到 适配协议帧中。
  15. 17、根据权利要求 16所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括： 控制器和网络管理模块；
    所述 MAC处理模块， 进一步用于对 MAC帧的流量进行监视； 控制器， 用于采集或接收 MAC处理模块的流量监视的结果并发送 给网络管理模块 , 以及根据收到的容量调整值产生容量控制命令并发送 给所述虚级联模块；
    网络管理模块， 用于根据收到的流量监视结果计算出最优的链路容 量， 启动 LCAS并生成链路容量调整值， 再将生成的链路容量调整值发 送给控制器；
    虚级联模块， 进一步用于根据所述调整命令配置自身与所述复用模 块之间的链路容量。
  16. 18、根据权利要求 16所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括： 控制器和网络管理模块；
    网络管理模块， 用于根据预先配置的链路容量启动 LCAS并生成链 路容量调整值， 再将生成的链路容量调整值发送给控制器；
    控制器， 用于根据收到的容量调整值产生容量控制命令并发送给所 述虚级联模块；
    虚级联模块， 进一步用于根据所述调整命令配置自身与所述复用模 块之间的链路容量。
    19、 根据权利要求 16所述的装置， .其特征在于：
    所述复用模块， 进一步用于接收来自光传送网的高阶光通道传送单 元并解映射为高阶光通道数据单元 , 再对高阶光通道数据单元进行解复 用处理；
    所述虚级联模块， 进一步用于接收所述复用模块输出的 lGbps级別 光通道数据单元所组成的虚级联组， 并将收到的虚级联组解映射为适配 协议帧；
    所述适配协议模块，进一步用于接收虚级联模块输出的适配协议帧， 并将收到的适配协议帧还原为 MAC帧；
    所述 MAC 处理模块， 进一步用于接收适配协议模块输出的 MAC 帧并转换为所述物理接口模块需要处理的信号；
    所述物理接口模块， 进一步用于接收 MAC处理模块输出的信号， 将对收到的信号进行编码处理后所生成的局域网信号输出到局域网中。
  17. 20、 根据权利要求 15至 19任意一项所述的装置， 其特征在于， 所 述适配协议为 GFP协议、 LAPS协议或 HDLC。
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