CN101217476A - 一种多平面包交换方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多平面包交换方法，包括以下步骤：对接收的业务进行分类，分为高等级业务和低等级业务；根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的流选路，对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；根据确定的物理交换网链路把业务转发到至少一个交换网芯片。本发明公开了一种多平面包交换系统及设备。本发明实施例使得多平面包交换系统具有提供高保证业务的能力，如企业专线，并且使系统可以提供差异化的QOS服务。

Description

一种多平面包交换方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多平面包交换方法、系统及设备。

背景技术

目前城域交换机，通常采用包交换网的交换架构。包交换网芯片正朝着端口越来越多，端口速率越来越高，容量越来越大发展。但是由于包交换网的单芯片容量的限制，如果设备需要扩大成更大的交换容量，都需要采用多平面的包交换网结构来进行容量的扩展/叠加。甚至采用多平面多级交换结构。而由于目前的多平面的包交换网结构，在业务流量平面的负荷分担上都是采用简单的随机算法(如Hash算法)进行随机的负荷分担。而hash算法是基于统计意义上的负载平均，不能保证交换网架构的不丢包，也不能绝对保证业务区分丢包。这样导致的问题就是交换架构的QoS(Quality of Service，服务质量)不足，影响业务的保证和开展，特别是高保证(高等级)业务的开展。

图1是现有技术中单级多平面交换网结构示意图，其中Plane0到Plane M-1是交换网芯片，一个芯片对应一个交换平面。图2是现有技术中多级多平面交换网结构示意图，其中Stage1～3是多级，然后每一级内又是多平面交换结构。多平面交换网中一个交换平面与所有输入模块、输出模块都有连接；也就是每个输入模块可以通过任意一个交换网，交换到任意一个输出。

对于多平面的包交换结构，线卡板的FAD(Fabric Adaptor，交换网适配模块)需要对进入系统的业务流量进行多个交换平面选路和负载分担，即对进入系统的业务流选择交换平面进行转发。目前多平面的包交换结构选路多采用随机算法的负荷选路分担的模式。Hash随机算法是随机选路分担的一种方式，原理实现如图3所示，业务进入交换系统，FAD模块根据业务流的特征，使用随机算法例如Hash进行计算，不同流最后计算得到任意一个交换平面的选择结果，然后FAD模块把业务转发这个交换平面，由这个交换平面完成后续的包转发。由于Hash算法选择固定，和同一条的流的特征固定，所以会固定选路到同一平面。

在实现现有技术的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于随机选路算法(Hash算法)的随机性，实际上选路算法是基于流特征的，各路径的流量均衡是统计意义上的。而这种随机算法应用于多平面包交换结构系统的话，会存在结构性缺陷，就是会产生结构性的拥塞，丢包。其中，结构性的拥塞是指：多平面包交换结构，由于平面选路的随机性，容易导致某些交换平面拥塞丢包，而这时其他平面空闲。如图4，A和B的业务流从不同的设备单板和端口进入系统，都是分别要交换到目的单板的C、D端口出去。由于选路算法的随机性，2个流量很容易随机Hash算法选路到同一个交换平面上，如1、2链路所示，这时如果2个流的流量大于这个交换平面出口流量(3链路)，在交换网上产生丢包。而这个时候其他交换平面又是空闲的，如果选择从另外一个路径(如虚线4链路所示)通过，就不会丢包。

因此，由于随机选路算法(Hash算法)实际上是基于流特征的，各路径的流量均衡是统计意义上的。实际应用中流粒度细(流个数多)时，负载分担选路比较均匀，丢包较少；流粒度粗(流个数少)时统计特性不够明显，容易超出预期值太大，大量丢包。现有技术中的多平面包交换系统，无论设备的负载情况轻重，都会随机丢包，设备不能向用户提供高QoS保证，及企业专线等需求的保证承诺的业务和带宽等。

发明内容

本发明实施例提供了一种多平面包交换方法、系统及设备，在多平面包交换架构中实现对不同级别用户业务的不同QOS保证。

本发明实施例提供了一种多平面包交换系统，包括多个线卡板和多个交换网芯片，所述线卡板包括交换网适配模块，交换网适配模块具体包括：

复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；

软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；

随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务转发到至少一个交换网芯片。

本发明实施例提供了一种多平面包交换方法，包括以下步骤：

对接收的业务进行分类，分为高等级业务和低等级业务；

根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路，对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

根据确定的物理交换网链路把业务进行转发。

本发明实施例提供了一种交换网适配装置，所述交换网适配装置具体包括：

复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；

软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；

随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务进行转发。

本发明实施例中，使得多平面包交换系统具有提供高保证业务的能力，如企业专线，并且使系统可以提供差异化的QOS服务。

附图说明

图1是现有技术中单级多平面交换网结构示意图；

图2是现有技术中多级多平面交换网结构示意图；

图3是现有技术中多平面包交换Hash选路分担示意图；

图4是现有技术中多平面包交换结构性拥塞说明；

图5是本发明实施例中FAD模块的选路实现系统结构图；

图6是本发明实施例中一种多平面包交换方法流程图；

图7是本发明实施例中多平面包交换网负载均衡QOS方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

本发明实施例提供了一种多平面包交换系统，包括多个线卡板和多个交换网芯片，所述线卡板包括交换网适配模块。其中交换网适配模块具体如图5所示，包括：复杂流分类子模块，用于根据接收的业务类型进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，通过物理交换网链路把业务进行转发到至少一个交换网芯片。

交换网适配模块进一步包括扩展选路子模块，用于对扩展业务进行交换平面的算法选路，并通过选路结果适配子模块进行转发。

所述交换网芯片具体包括：业务接收模块，用于接收来自不同线卡板的业务；业务处理模块，用于在拥塞时按业务优先级丢弃，低等级业务先丢弃。

输入业务先经过复杂流分类子模块进行识别出不同业务类型，获得对应的业务分类，不同的业务输出结果到不同选路子模块；不同选路子模块，根据自身的算法，计算出选路的结果。选路结果适配子模块最后根据各个选路子模块输出的结果，选择特定的物理交换网链路把业务转发到下一级模块。对于目前方案，对于高等级业务流需要使用软件配置流选路子模块，通过软件计算交换网的资源分配，可以把高等级业务流，选路到有高等级资源的平面，保证包通过率；对于BE(Best Effort，尽力传送)业务需要使用随机选路子模块，其他算法选路作为后续扩展业务需要。

其中，采用“复杂流分类子模块”进行业务的分类，可以灵活对用户，以及业务流类型进行识别、区分。流分类算法有多种，可以根据协议报文的属性和各个协议字段的不同，分别进行识别、区分业务流类型。

本发明实施例提供了一种多平面包交换系统流负载均衡方法，解决多平面包交换网系统，结构性的拥塞、丢包，高QOS业务无法保证问题；主要是提供高等级用户的业务和带宽保证(如企业专线)，对于BE业务本身是不要求保证的。如图6所示，包括以下步骤：

步骤s601，对接收的业务进行分类，分为高等级业务和低等级业务。软件系统支持对交换系统资源的进行计算和分配。针对高等级业务，通过软件的计算，规划、配置交换系统资源；对于低等级业务采用交换平面的物理交换网链路随机选路。当开展新的高等级业务时，根据带宽和服务质量QOS，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路。

步骤s602，根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路，对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路。基于流交换平面灵活选路技术(FAD模块)：根据业务流的进行交换平面的配置选路。通过软件计算交换网的资源分配，保证选路的正确性，不丢包。可以把高等级业务流，选路到有高等级资源的平面，保证包通过率。交换平面hash随机分担算法(FAD模块)：有选择地在某些(或者所有)交换平面内进行Hash随机分担选路。我们可以把BE业务Hash随机分担选路到某些交换平面，包通过率不保证。

步骤s603，根据确定的物理交换网链路把业务转发到至少一个交换网芯片。

步骤s604，交换平面支持拥塞时区分优先级丢弃，即交换网芯片优先丢弃低等级业务。交换网拥塞时按优先级丢弃；交换网可以采用区分优先级的WRED(Weighted Random Early Detection，加权随机早期检测)来实现丢弃。为了保证交换网系统的高利用率，BE业务可以和高等级业务可以选路到共同的交换平面，由于BE业务是不保证的，所以要求交换网系统在拥塞时按业务优先级丢弃，低优先级BE业务先丢弃；然而高优先级是软件按业务流配置流量选路保证的，软件可以保证高等级业务是不超标，类似SDH(SynchronousDigtal Hierarchy，同步数字体系)的时隙交换，所以可以保证高等级业务不会丢包。既提供了交换网系统的高利用率，又有保证了高等级业务的通过率。解决方案说明如图7：

如图7所示，A、B流是高等级业务(如企业专线，实线所示)；C流是BE业务。B流进行选路时，由软件进行交换平面选路，如果1链路没有资源，就选择有资源的2链路传送。对于BE业务C流采用随机路由的方法进行选路，如hash，随机从3条虚线路径的任意一条选路转发。当交换网系统出现拥塞时，按业务优先级丢弃，低优先级BE业务先丢弃；然而高优先级是由软件配置流量选路保证的，软件可以保证高等级业务是不超标，所以可以保证高等级业务不会丢包，保证了高等级业务的通过率。

本发明实施例还提供了一种交换网适配装置，包括：复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务进行转发。

所述交换网适配装置还包括：扩展选路子模块，用于对扩展业务进行交换平面的物理交换网链路选路。

所述交换网适配装置可以集成在线卡板中。

本发明实施例中，使得多平面包交换网系统具有提供高保证业务的能力，如企业专线；使系统可以提供差异化的QOS服务。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以通过单独的硬件或者软件实现，或者但很多情况下2者结合是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分是：结合了SDH交换的时分复用的QoS效益最高，以太网包交换系统的统计复用的共享效益最高的特性，基于业务流进行高速转发。特别适用于下一代通信网络设备的全IP化，和QOS的保证要求。也可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多平面包交换系统，包括多个线卡板和多个交换网芯片，其特征在于，所述线卡板包括交换网适配模块，所述交换网适配模块包括复杂流分类子模块、软件配置流选路子模块、随机选路子模块和选路结果适配子模块：

所述复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到所述软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到所述随机选路子模块；

所述软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；

所述随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

所述选路结果适配子模块，用于根据所述软件配置流选路子模块和所述随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务转发到至少一个所述交换网芯片。

2.如权利要求1所述多平面包交换系统，其特征在于，所述交换网适配模块还包括：

扩展选路子模块，用于对扩展业务进行交换平面的物理交换网链路选路。

3.如权利要求1所述多平面包交换系统，其特征在于，所述交换网芯片具体包括：

业务接收模块，用于接收来自不同线卡板的业务；

业务处理模块，用于在拥塞时按业务优先级丢弃业务，低等级业务先丢弃。

4.一种多平面包交换方法，其特征在于，包括以下步骤：

对接收的业务进行分类，将所述业务分为高等级业务和低等级业务；

根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路，对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

根据确定的物理交换网链路把业务进行转发。

5.如权利要求4所述多平面包交换方法，其特征在于，所述根据确定的物理交换网链路把业务进行转发包括：根据确定的物理交换网链路把业务转发到交换网芯片。

6.如权利要求5所述多平面包交换方法，其特征在于，所述转发到交换网芯片之后还包括：

所述交换网芯片拥塞时优先丢弃低等级业务。

7.一种交换网适配装置，其特征在于，所述交换网适配装置具体包括：

复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；

软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；

随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务进行转发。

8.如权利要求7所述交换网适配装置，其特征在于，所述交换网适配装置还包括：

扩展选路子模块，用于对扩展业务进行交换平面的物理交换网链路选路。

9.如权利要求7所述交换网适配装置，其特征在于，所述交换网适配装置可以集成在线卡板中。

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