CN101238660B - 链路容量调整方案控制信息的双向交换的方法和相关系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在由双向光通信线路互连的第一网元和第二网元之间交换LCAS控制信息的技术，同时以虚级联群组(VCG)二进制流的形式传送实质上单向数据业务量，所述二进制流经由所述双向光通信线路被发送，该技术包括：在第一方向中，通过将信息放在VCG二进制流传统上所规定的一个或多个开销字节中，经由双向光通信线路在VCG二进制流中发送LCAS控制信息，在第二(相反)方向中，在与上述单向数据业务量无关的现有二进制流中发送LCAS控制信息；该现有二进制流应当经由一个通信信道来传送，该通信信道连接第一网元和第二网元，但并不是必须与上述线路重合；所讨论的信息应当被放在现有二进制流的一个或多个开销字节中。

Description

链路容量调整方案控制信息的双向交换的方法和相关系统

技术领域

本发明涉及在相应通信网络中通过SDH、SONET或OTN帧的LCAS协议的发送。

背景技术

在ITU-T标准建议G.7042中描述了链路容量调整方案(LCAS)对于虚级联信号的作用。该建议规定了一种被用于增加或减小容器容量的链路容量调整方案，该容器在SDH/OTN网络中利用虚级联而被传输。该方案可应用于虚级联群组的每个成员。

该建议G.7042定义了在链路的信源侧和信宿侧所需的状态以及在链路的信源侧和信宿侧之间交换的控制信息，从而使该虚级联信号能灵活地调整大小。用于通过传输网络传送控制信息的现有的信息字段在其各自的建议中被定义，也就是SDH的ITU-T建议G707/.Y.1332和G.783以及OTN的ITU-T建议G.709/Y.1331和G.798，也被称为OTH-光传输层。

例如，在SDH/SONET帧中，有关LCAS协议的控制信息通过标准SONET/SDH传输模块的POH(路径开销)字节的方式被发送。在OTH中，这样的LCAS控制信息通常在OPU-k虚级联开销(VCOH1/2/3)中被发送。

在虚级联的信源和信宿自适应功能中，LCAS提供了一种控制机制以平滑地增加或减小链路的容量从而符合应用的带宽需求。它还提供了临时删除已经历故障的成员链路的能力。该LCAS假设在容量的起始、增加或减小的情况中，每个单独成员的端到端路径的建立或消除是网络和网元管理系统的职责。

发射机(So)和接收机(Sk)的容量变化的同步应当通过一个控制分组来实现。每个控制分组描述了下一个控制分组期间链路的状态。变化被提前发送，从而一旦变化到达，则接收机能切换到新的配置。

应当注意的是，LCAS协议经由传输网络在信源和目的地之间作为控制信息而被发送。由于经由通信链路的传输一般是双向的，因此需要一个被称为握手的过程来维持传输。二因此，在任意双向链路的两个方向中，有关LCAS协议的控制信息借助开销字节(如SDH数据帧的POH字节)的方式被发送。

在实质上单向的数据业务量的情况中，双向链路的反方向中的数据流几乎是可以忽略的。这种情况对于视频点播应用来说是典型的，这时，根据消费者的指令，在一个传输方向，大量数据流经由通信链路承载指定的视频信息。当大量数据按照他/她的单个瞬时请求(在相反的方向)被传送到用户(在一个传送方向)时，单向数据业务量的另一个例子是任何一种电子学习过程。在这些情况中，在提及的反方向中发送LCAS的需求导致转发几乎或全部的空SDH/SONET或OTN传输模块，却仅仅是为了传输其的一些提供信息的开销字节。因此，在这些情况中，通信链路的带宽容量未被有效利用。

发明内容

因此，本发明的目的是，当使用LCAS协议时提供一种有效利用光通信线路中的带宽容量的方法。

本发明的其他目的将通过发明效益的描述而变得显而易见。

在所有当前已知的系统中，LCAS协议利用SDH/SONET或OTN帧中的开销字节(级联群组的虚拟容器)来发送，所述SDH/SONET或OTN帧在连接两个通信网元的双向光线路的两个方向中传播。

现在提出一种用于在由双向光通信线路互连的第一网元和第二网元之间交换链路容量调整方案LCAS控制信息的方法，同时以虚级联群组VCG二进制流的形式传送实质上单向的数据业务量，所述VCG二进制流在第一方向上经由所述双向光通信线路被发送，

该方法包括用于交换LCAS控制信息的以下方案：

a)在第一方向中，通过将LCAS控制信息放在为所述VCG二进制流传统上所规定的一个或多个开销字节中，经由所述双向光通信线路在所述VCG二进制流中发送LCAS控制信息，

b)在与所述第一方向相反的第二方向中，在与所述实质上单向的数据业务量无关的现有二进制流中发送LCAS控制信息并经由连接所述第一网元和所述第二网元的通信信道(communication trail)在第二方向中传送，即通过将所述LCAS控制信息放在所述现有二进制流的一个或多个开销字节中。

因此，在第一方向中，根据目前有效的标准，如一在SDH/SONET网络(或在OTH网络的标准帧的相当部分)中的每个成员流路径开销(POH)中，LCAS控制信息被发送。

所提议的方法在网络的网络管理系统NMS的监督下被启动并执行。NMS知道网络拓扑并因此能够在所提及的第一和第二网元(NE1和NE2)所属的通信网络中分配备选通信信道(路径)。NMS适于经由所提到的通信网络，有时甚至经由附加的相邻网络，来分配适当的通信信道。选择这样一个信道的条件是该信道连接NE1和NE2且管理第二方向中的任何现有业务量。另外，在经由任意数目个网元发送现有业务量的期间，在将整个通信信道上传到其他网元(称为第二)的同时，在所需的第二方向中的信道必须明显地传送在一个(称为第一)网元中插入的LCAS控制信息，同时将通信信道传送至另一(称为第二)网元。

还提供一种网元管理系统EMS，其可能与上文的NMS协作。EMS应允许(用户)选择将LCAS控制信息插入到第二方向中的现有二进制流中的位置，还应帮助该插入并当从所述第二方向接收LCAS控制信息时应允许恢复LCAS控制信息。

根据本发明的另一个方面，提供一个能够执行上述方法的通信网络。

该网络优选地配备有NMS和/或EMS，能够控制网络的网络节点以执行上述方法。

根据本发明的再一个方面，提供一种程序产品，优选地至少由NMS和/或EMS软件系统的一部分组成，还包括在计算机上运行的软件指令，能够在通信网络的网络节点上执行上述方法。

附图说明

本发明将参考以下非限制性附图来作进一步描述，其中：

图1A(现有技术)阐释了经过双向通信链路在虚级联群组二进制流内标准化传输LCAS控制数据的示意性框图；

图1B(现有技术)示意性地阐释了VCG二进制流的传送模块的标准SDH数据帧，以及该帧的开销部分中的标准化位置，该位置上LCAS控制信息可被插入；

图2为示意性地阐释了根据本发明的方法的一个版本的框图，用于在单向业务量的情况下，通过利用信源网元和接收网元之间的通信信道，交换LCAS控制信息，承载与单向业务量无关的现有业务量；

图3示意性地阐释了所提议的方法的另一个版本，其中LCAS控制信息通过现有二进制流被发送，所述二进制流经由信源和信宿自网元之间的相同双向线路传送，并且与经由双向线路发送的单向业务量无关；

图4示意性地阐释了现有二进制流的SDH帧格式，其具有在传输的第二方向中承载LCAS控制信息的保留开销字节。

图5示意生地阐释了OTH传送模块，其具有GCC信道的保留字节，所述保留字节能被用于发送有关LCAS的控制信息。

具体实施方式

正如在发明内容中所提到的，用于交换形成实质上单向的数据业务量(主要在NE1和NE2之间的第一方向中被发送)的VCG二进制流的LCAS控制信息的发明方案包括，通过将LCAS控制信息放到现有二进制流的一个或多个开销字节中，在第二(相反)方向中发送该LCAS控制信息，所述现有二进制流经由连接NE1和NE2的通信信道而在该第二方向中传送，其中该现有二进制流与被所述LCAS控制信息所控制的VCG二进制流无关。同样要理解的是，该现有二进制流并不是为了在第二方向中发送LCAS控制信息而专门提供的(与某些提及的现有技术方案相反)。

优选地，所述现有二进制流的一个或多个开销字节不是所述VCG二进制流传统上规定的一个或多个字节。更优选地，所述现有二进制流的一个或多个开销字节是未规定用于在任意VCG二进制流中传输LCAS控制信息的开销字节。

在本说明书中的帧中，LCAS控制信息被理解为一连串LCAS控制分组。

为了说明的目的，术语VCG二进制流应当被理解为一群成员流，其中该群组包括一个二进制流或两个或多个二进制流，且其中每个所述成员流分别通过一连串同等传输模块(虚拟容器)而被形成；成员流经由平行路线从所述第一网元(NE1)和第二网元(NE2)中的一个被发送到所述两个网元(NE)中的另一个。VCG二进制流被理解为由适合于通信网络的传输模块形成，所述通信网络从包括SDH、SONET或OTH网络的非穷举的列表中选择。

应当注意，每个所述通信线路和通信信道可包括一个或多个通信链路，如，它们中的每个可包括第一网元NE1和第二网元NW2之间的附加网元NE。

对于SDH通信网络，VCG二进制流的一个例子为若干一个或多个虚拟容器(传输模块)VC-n(n＝3，4，12)，其由标准帧STM-k(k-1，4，16，64…)承载，举例如下：

STM-4可最多包括4个级联VC-4；

STM-16可最多包括16个级联VC-4；

STM-64可最多包括64个级联VC-4。

对于SONET网络，本领域技术人员可知，存在等同的传送模块和VCG群组，且因此在本说明书中不再提及。

对于OTH，存在由称为OPU-k的传送模块组成的VCG数据流，索引“k”代表比特速率(根据标准建议G.709/Y.1331和G.798，k＝1代表大约2.5Gb/sec的比特速率，k＝2代表大约10Gb/sec的比特速率，k＝3代表大约40Gb/sec的比特速率)。

术语“传统上规定的开销字节”应当被理解为由一个或另一个上述标准建议(有关SDH、SONET和OTH的)所规定的字节，用于承载LCAS控制信息。

在SDH中，根据ITU-T标准建议G.707，举例来说，传统上规定的开销字节为虚拟容器VC-4的路径开销(POH)部分中的H-4字节。

在OTH中，根据ITU-T标准建议G.709，传统上规定的字节为VCOH1/2/3中的字节。

在上述所提供的方法的定义中，所提到的通信信道可以是所述双向通信线路的一部分，或者是存在于网络中的一个独立通信信道(链路，路径)，其连接第一网元和第二网元，并承载与所提到的第一方向的VCG流无关的业务量。根据本发明，这样一个通信信道的任务为，它已承载任何可给LCAS控制信息“搭车”的适合业务量(如所述的预先存在的二进制流)，从而将其在所需的第二方向中传输。对于最初经由双向线路已被发送的VCG二进制流，LCAS的功能因此将在两个方向上被实现。

在第二方向中的第一和第二网元之间存在的但与单向业务量无关的二进制流可以是，如：

a)与第一方向中发送的VCG二进制流相似或不同类型的VCG流；

b)单个二进制流，在包括所述双向通信线路的通信网络中可接受，其中所述单个流不是任何VCG中的成员。

正如上文所提到的，在现有的二进制流中发送LCAS控制信息应优选地利用与传统上规定的字节不同的开销字节来实现。该方案对以下这样的情况特别有用，其中通信信道只形成用于在第二方向中发送业务量的双向通信线路的一部分。

该“不同”的开销字节可以是SDH网络的标准STM-n帧中称为段开销(SOH)部分的未使用字节。举例来说，在SOH开销部分中存在称为MS-DCC，RS-DCC字节的字节，其可被用于LCAS控制信息的传输。MS-DCC和RS-DCC分别位于作为SDH/SONET标准传送模块的SOH段的一部分的多段开销(MSOH)和再生段开销(ROH)中。

对于OTH传送模块，举例来说，该保留开销字节位于第2行与1、2、3列的交叉点；位于第4行与第9至14列的交叉点。OTH传送模块中的所述保留开销字节或其他未使用的开销字节可被用于传输“外来的”LCAS控制信息。

由于所提议的方案，双向通信线路的第二方向(其第一方向被单向VCG二进制流占据)免于只为发送LCAS控制信息而分配特殊的传送模块。也就是说，没有必要为特别发送一串几乎为空的传送模块而消耗大量带宽。因为这个节约，双向通信线路上的可用带宽能被更明智地使用，例如，提前于其他用户而被分配。如果有必要的话，这些用户的业务量(与单向业务量无关)可被成功地用作用于搭载一些附加的辅助信息的现有二进制流——也就是LCAS控制信息。

正如已提到的，通过使用任何其他连接第一网元和第二网元的被称为可选或附加通信信道以及通过利用该通信信道上必需的第二方向中现有的任何业务量(二进制流)，LCAS控制信息可在第二方向中发送。该现有的业务量明确地与”有问题的”单向业务量无关。

正如上文提到的，LCAS控制信息可被放在开销字节(优选地，预先存在的业务量的保留开销字节)中。

但是，其他开销字节(甚至是传统上规定的开销字节)可被用于经由可选通信信道通过现有的二进制流(与单向VCG无关)传输LCAS控制信息。在该情况中，现有二进制流优选地为非VCG成员的一个单二进制流或多个单二进制流。

图1A(现有技术)阐释了在光网络10中的第一网元NE1和第二网元NE2之间的虚级联群组二进制流中发送LCAS控制信息的传统方法。在NE1中的LCAS设备被标记为12，NE2中的类似的LCAS设备被标记为14。使这两个网元连接的是一个双向通信线路16，其由两组链路或路径组成：一个组(15)包括可在第一方向中传送业务量的一个或多个链路(路径)，使它从NE1到NE2，另一个组(17)包括在第二方向中承载业务量的链路或路径，从N2到N1。术语“路径”的意思是网元NE1和NE2可不直接互连，而是经由图中未显示的其他网元。

为了简便，只显示了一个子链路(子路径)15，其在第一方向中传送业务量，且一个子链路17被图示为在第二方向中传送业务量。假设经由线路16的业务量实质上是双向的。

图1A示意性地阐释了标记为18的虚级联群组(VCG)二进制流，由虚容器VC-4(20)所形成的4个成员流组成，成员流经由四个子路径(只显示了其中的一个15)被平行地发送。与线路状态相关的LCAS控制信息被插入到每个VC-4路径开销(POH)，部分H4字节中并用星号标记。

图1A还阐释了从NE2到NE1的第二方向中的业务量，通过由成员流24所组成的标记为22的类似形状的虚级联群组二进制流的形式。在这个例子中，第二方向中的流22显示为与第一方向中的流18相同。

但是，VCG二进制流的另一种类型可被用于第二方向中，就是说，由传送模块VC-3形成的可用于在第二方向中发送LCAS控制信息的目的。应当注意的是，双向线路16的每个子链路可构建一个物理上分离的链路(路径)。

如果我们现在假设第一方向中的业务量18为单向的(也就是，它承载视频程序)，那么第二方向中的业务量22将实际上不存在。然后变得清楚的是，只为了在第二方向中发送LCAS控制信息，必须形成至少一个VC-4n流并发送，即使VC-4m(m可等于或不等于n)的有效负载或保持为空(空闲)。

图1B(现有技术)示意性地阐释了一个标准的SDH帧30，其表示VCG流的一个传送模块(也就是，每个STM帧的一个VC-4)。该图示意性地阐释了该VCG流包括多个并行发送的成员流。该帧包括在行和列中排列的预定数量的字节，并被分为标准段：有效负载32承载数据信息，以及多个开销字节：POH(路径开销)字节34、RSOH36、MSOH38和AU指针39。在POH段34中有字节H4(标记为35)，其传统上被规定为用于发送有关LCAS的控制信息。

图2阐释了根据本发明发送LCAS控制信息的一个方案。与图1a所阐释的那些类似的网元用类似的数字作标记。在一个光通信网络40中，该光通信网络40具有用于多个网元的普通网络管理系统NMS41以及EMS43，在网元NE1和网元NE2之间提供了双向光线路16。

如图1a中那样，VCG流42经由线路16在第一方向中被发送，从NE1到NE2。只是为了举例，该流由虚容器VC-4形成。如图1a中那样，在线路16的第一方向中，LCAS控制信息被结合在POH部分的开销字节中，这是由VCG42的传送模块44的标准所规定的。让我们假设所提到的业务量是单向的，即是，线路16的第二方向(虽然对于多个目的是必须的，包括LCAS控制信息的传输)未被用于发送与二进制流VCG42相关的数据。与图1A所示的传统方案不同的是，在相反的第二方向(从NE2到NE1)中的LCAS控制信息不是必须经由相同的双向链路16而被发送。在这个图的一个例子中，它明确地不同；在NMS41的监督下，第二方向中的LCAS控制信息经由一个独立于该双向通信线路16的可选通信信道46而被发送。在信道46中存在的、从网络40中的NE2传送到NE1且与经由线路16的业务量42无关的任何业务量，可被用于传输有关线路16的LCAS控制信息。举例来说，在SDH网络40中，当VCG流的VC-4容器在双向通信线路16的第一方向中被发送时，存在VC-3虚容器的单个流47，其经由一个独立的通信信道46而在第二方向中被发送以承载外来的数据业务量。该流47能被用于承载有关线路16的“第二方向”LCAS控制信息。为了这个目的，可使用现有虚拟容器47中的一个或多个开销字节(POH部分中传统上规定的字节，或者SOH部分中的保留字节48)。

信道46可经由所述网络中的若干附加网元而旁路，甚至可与不同的通信网络49的一部分交叉。有用的情况是，当外来的现有业务量离开不同的通信网络49并回到光通信网络40时，VC-3容器47的POH中的LCAS信息被保存或恢复。

图3阐释了根据本发明的方法的另一个版本。在网络40中，该相似的NE1和NE2通过类似的双向线路16互连(与图1a比较)。让我们假设在多个路径15所服务的第一方向中(从NE1到NE2)，VCG流42由经由四个子路径15而被并行发送的多个VC-4传送模块44形成。与线路16的每个子路径15的状态相关的LCAS控制信息在其POH部分中被发送到NE2。假设与业务量42无关的业务量19存在于双向链路16的第二方向17中。该现有的二进制流19可包括相同类型的，或与在第一方向中所发送的那些相比另一类型的虚拟容器43。对于发送与第二方向中线路16的子路径15的状态相关的LCAS控制信息，至少一个二进制流(不是任何VCG流的成员)就已经是足够的。正如上文所提到的，可用于该目的的字节可以是任何预先同意的开销字节。但是，如果第二方向中的业务量为一个VCG流，那么开销字节应优选地不是传统上所规定的字节，这是为了不使有关链路16的不同业务量流的LCAS控制信息混淆。

在单向数据传输的情况下使用现有的业务量以帮助LCAS通信的好处是，不再需要创建并分配(从带宽这点上来说)独立的传送模块以在单向业务量的第二方向中通过容量控制信息来传输可忽略的东西。控制信息现在能通过双向通信线路或独立的可选通信信道由第二方向中已存在的被称为“外来”业务量的开销字节而被传送。该外来业务量因此给有关双向线路的LCAS控制信息搭了便车。

图4阐释了一个现有的通信模块52的帧。该图再次利用了标准SDH帧的例子。但是对于SONET和OTH的情况可以找到类似的阐释。在该实施例中，保留字节57位于帧52的开销部分的段RS(56)和MS(58)中。可选地，分别位于TOH的MSOH和RSOH段(如果未被用于其初始目的)中被称为MS-DCC和/或RS-DCC的字节可被用于在第二方向中发送LCAS控制信息。

图5示意性地阐释了表示OTH帧60的一个例子。OPUk：开销部分也被称为帧的VCOH部分，且在某种程度上类似与SDH/SONET 标准帧的POH部分。

根据本发明，在该帧的其他部分中，用单个星号表示的字节可被用于承载LCAS控制信息，且其可被称为保留字节。

正如本发明所提议的，用两个星号标记的字节可被用于传送LCAS控制信息，如果未被用于其直接目的的话。

应当理解的是，虽然在详细说明中的例子只显示了SDH帧、字节和与SDH相关的VCG流，但是加以必要的变更后，本发明的原理可应用与SONET和OTH传送模块、帧、字节和虚级联群组。

Claims (11)

1.一种用于链路容量调整方案LCAS控制信息的双向交换的方法，所述LCAS控制信息用于控制虚级联群组VCG二进制流，所述VCG二进制流经由互接第一网元和第二网元的双向光通信线路在所述两个网元之间被发送，同时所述VCG二进制流形成了经由所述双向光通信线路在第一方向中被发送的实质上单向的数据业务量，没有或可忽略的在与所述第一方向相反的第二方向中所发送的数据业务量；该方法的特征在于用于交换LCAS控制信息的以下方案：

a)在第一方向中，通过将LCAS控制信息放在传统上为所述VCG二进制流所规定的一个或多个开销字节中，在所述VCG二进制流中经由所述双向光通信线路发送所述LCAS控制信息，

b)在第二方向中，通过将所述LCAS控制信息放在现有二进制流的一个或多个开销字节中，发送LCAS控制信息，所述现有二进制流经由连接所述第一网元和所述第二网元的通信信道在第二方向中传送，其中所述现有二进制流

-与被所述LCAS控制信息所控制的所述VCG二进制流无关，以及

-不是为发送所述LCAS控制信息而专门提供。

2.根据权利要求1的方法，其中所述现有二进制流的所述一个或多个开销字节不是传统上为所述VCG二进制流所规定的一个或多个开销字节。

3.根据权利要求1的方法，其中所述VCG二进制流由适合于从SDH、SONET或OTH网络中所选择的通信网络的传送模块形成。

4.根据权利要求1的方法，其中通信信道为所述双向光通信线路的一部分。

5.根据权利要求1的方法，其中通信信道为连接第一网元和第二网元的附加的通信信道，不形成所述双向光通信线路的一部分。

6.根据权利要求2的方法，其中在现有二进制流中的所述开销字节为未使用的保留字节。

7.根据权利要求2的方法，其中在现有二进制流中的所述开销字节为SDH/SONET标准帧的MS-DCC和/或RS-DCC字节。

8.根据权利要求5的方法，其中在现有二进制流中的所述开销字节是现有二进制流中传统上规定的字节，该现有二进制流为不形成任何VCG的成员的二进制流。

9.一种通信网络的网络管理系统NMS，适用于安排LCAS控制信息的双向交换以控制虚级联群组VCG二进制流，所述VCG二进制流经由互连第一网元和第二网元的双向光通信线路在所述两个网元之间被发送，同时所述VCG二进制流形成了经由所述双向光通信线路在第一方向中被发送的实质上单向的数据业务量，没有或可忽略的在与所述第一方向相反的第二方向中所发送的数据业务量；

该NMS适用于分配在所述第一网元和所述第二网元之间在第二方向中传送的现有二进制流，其中所述现有二进制流与被所述LCAS控制信息所控制的所述VCG二进制流无关，且不是为了发送所述LCAS控制信息而专门提供；

该NMS实现用于交换LCAS控制信息的以下方案：

-在第一方向中，通过将LCAS控制信息放在传统上为所述VCG二进制流所规定的一个或多个开销字节中，在所述VCG二进制流中经由所述双向光通信线路发送所述LCAS控制信息，

-在第二方向中，通过将LCAS控制信息放在所述现有二进制流的一个或多个开销字节中，发送所述LCAS控制信息。

10.一种网元管理系统EMS，适用于能够执行根据权利要求1的方法，所述EMS可操作用于提供将LCAS控制信息放到第二方向中的现有二进制流中，且保证当从所述第二方向接收LCAS控制信息时恢复LCAS控制信息。

11.一种通信网络，适用于执行根据权利要求1的方法。

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