CN101399751B - 一种通信网络中的交换系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种通信网络中的交换系统和方法。其中系统包括：配置信息提供模块，用于静态生成用于指示时分复用(TDM)帧净荷的每个字节出端口的TDM配置信息，根据交换系统输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，将生成的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息进行发送；配置模块，用于根据收到的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息实施交换控制；交换矩阵模块，用于接收TDM帧净荷或分组报文，在所述配置模块的控制下对所述TDM帧净荷或分组报文以字节为单位进行交换。本发明提出的系统和方法，能够较好地支持网络由TDM向全IP化演进。
Description
技术领域
本发明涉及交换技术领域，特别涉及一种通信网络中的交换系统和方法。
背景技术
目前，电信运营商的业务承载网络正面临由传统的同步数字体系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)网络向全IP化的分组网络演进，但在此过程中，时分复用(TDM，Time Division Multiplexed)和以分组报文传送的分组网络将在一段相当长的时期内共存。如何使TDM业务与分组报文业务共存，在业界存在以下两种主流设备解决方案。
方案一：采用以SDH设备发展形成的多业务传送平台(MSTP，Multi-ServiceTransmission Platform)设备，MSTP设备的交换网是以TDM为核心的处理结构。MSTP设备将以太网报文等分组报文业务通过通用成帧过程(GFP，GenericFraming Procedure)或SDH上的链路接入规程(LAPS，Link Access Procedure-SDH)等协议封装到SDH的虚容器(VC，Virtual Container)中进行传送。由于分组报文经封装后，其调度粒度就是SDH的VC的大小，而VC的粒度较大，因此会对分组报文的处理缺乏灵活性，比如：以太网报文经封装后调度粒度就是SDH的VC的大小，如VC12约提供2M的业务带宽粒度，可见2M的调度粒度会使得对以太网报文的处理缺乏灵活性。
方案二：以分组报文交换为交换设备内核，采用电路仿真业务(CES，CircuitEmulation Service)的方式提供对TDM业务的支持，这种方式就是将TDM业务通过切片封装到报文中进行统一的交换调度。由于CES技术本身的成本相对较高，并且目前对于TDM业务实现困难，因此，采用CES的方式提供对TDM业务的支持，会使得这种解决方案的成本较高。
可见，现有的同时支持TDM业务和分组报文业务的两种交换系统，分别以TDM交换或分组报文交换为交换设备内核。其中，采用TDM交换为交换设备内核的方式，对于分组报文的处理缺乏灵活性；而采用分组报文交换为交换设备内核的方式成本较高。可见，由于现有技术本身的特点，这两种实现方式都各自存在缺点，均不能很好地支持网络由TDM向全IP化的演进。
发明内容
本发明实施例提出一种通信网络中的交换系统和方法，该系统和方法能够对TDM帧和分组报文进行统一交换，且处理方式灵活、成本较低，从而较好地支持网络由TDM向全IP化演进。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种通信网络中的交换系统，包括：配置信息提供模块，用于静态生成用于指示TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM帧配置信息，根据交换系统输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，将生成的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息进行发送；
配置模块，用于根据收到的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息实施交换控制；
接口模块，用于对外界输入的串行数据进行时钟数据恢复和串并转换；当所述串行数据为TDM帧时，向TDM帧接收处理模块发送经过串并转换后的TDM帧，当所述串行数据为分组报文时，向交换矩阵模块发送经过串并转换后的分组报文；并将经交换矩阵模块交换后的并行数据进行并串转换；
TDM帧接收处理模块，用于将从所述接口模块接收的TDM帧进行定帧处理，完成再生段开销RSON和复用段开销MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，并将提取的TDM帧的净荷发送至交换矩阵模块；
交换矩阵模块，用于接收TDM帧净荷或分组报文，在所述配置模块的控制下对所述TDM帧净荷或分组报文以字节为单位进行交换，将交换后的TDM帧净荷发送至TDM帧发送处理模块，将交换后的分组报文发送至接口模块；
TDM帧发送处理模块，用于接收交换矩阵模块发送的TDM帧的净荷，完成RSON和MSON的再生处理，生成TDM帧，将生成的TDM帧发送至所述接口模块。
一种通信网络中的交换方法，包括：当进行交换的数据为TDM帧时，进行TDM帧的定帧处理，完成再生段开销RSON和复用段开销MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，静态生成用于指示TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM帧配置信息，根据所述TDM帧配置信息对TDM帧净荷以字节为单位进行交换，对交换之后的TDM帧净荷完成RSON和MSON的再生处理，生成TDM帧；当进行交换的数据为分组报文时，根据输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，根据所述分组报文配置信息对分组报文以字节为单位进行交换。
可见，本发明实施例提出的通信网络中的交换系统和方法，通过分别生成用于指示TDM帧净荷每个字节出端口的TDM帧配置信息和用于指示分组报文每个字节出端口的分组报文配置信息，用于配置交换矩阵模块对TDM帧净荷和分组报文以字节为交换单元进行交换，实现了TDM帧和分组报文的统一交换。并且本发明实施例的交换系统和方法的处理方式灵活、成本较低，从而能够较好地支持网络由TDM向全IP化演进。
附图说明
图1为本发明实施例一交换系统结构示意图；
图2为TDM帧结构示意图；
图3为4个同步传输模块-1(STM-1，Synchronous Transport Module-1)到1个STM-4的字节间插关系示意图；
图4为TDM帧配置信息示意图；
图5为分组报文结构以及分组报文配置信息示意图；
图6为本发明实施例二交换系统结构示意图；
图7采用本发明系统和方法对TDM帧和分组报文进行交换的具体实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细介绍。
本发明提出一种通信网络中的交换系统，如图1所示，图1为本发明实施例一交换系统结构示意图。该系统包括：
配置信息提供模块101，用于静态生成用于指示TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM帧配置信息，根据交换系统输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，将生成的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息进行发送；
配置模块102，用于根据收到的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息实施交换控制；
交换矩阵模块103，用于接收TDM帧净荷或分组报文，在所述配置模块102的控制下对所述TDM帧净荷或分组报文以字节为单位进行交换。
上述系统中，配置信息提供模块101生成了两种不同的配置信息：TDM帧配置信息和分组报文配置信息，用于控制交换矩阵模块对TDM帧净荷与分组报文进行两种不同形式的交换，这种处理方式的原因在于：TDM帧与分组报文的组成形式不同，并且TDM业务不会出现网络拥塞、而分组报文报文有可能出现网络拥塞。以下具体详细介绍。
参见图2，图2为TDM帧结构示意图。TDM帧采用块状的帧结构承载信息，TDM帧包括：再生段开销(RSON，Regenerator Section Overhead)、管理单元指针(AU-PTR，Administrative Unit-Pointer)、复用段开销(MSON，Multiplex Section Overhead)以及净荷(payload)。其中，TDM帧净荷是字节间插的方式实现的业务复合关系，交换系统仅对TDM帧净荷进行交换，交换之后再形成新的TDM帧并发送出去。
如图3所示，图3为4个同步传输模块-1(STM-1，Synchronous TransportModule-1)到1个STM-4的字节间插关系示意图。每4个STM-1通过字节间插形成1个STM-4。由于TDM帧净荷的间插关系是固定的，因此，可以根据这一固定的间插关系，对TDM帧配置信息进行静态配置，采用TDM帧配置信息控制对TDM帧净荷的交换。
如图4所示，图4为TDM帧配置信息示意图。以字节为单位对TDM帧净荷进行交换，TDM帧净荷的每个字节对应一个输出端口。当输入的TDM帧净荷为STM-4时，对STM-4交换后还原出4个STM-1，将还原出的4个STM-1从4个不同的端口输出。
上述为TDM帧配置信息，对于分组报文来说，由于其与TDM帧的组成结构不同，必须生成不同的配置信息，用于对分组报文进行交换。
参见图5，图5为分组报文结构以及分组报文配置信息示意图。以F端口进入的80字节的分组报文单元为例，分组报文单元头部信息包括：
类型(Type)：用于标识该分组报文单元的类型，如单播、多播，需要送往CPU接口的协议报文等；
输出(Output)/多播标识(MID)：当该分组报文的Type为单播时，采用Output标识经过交换后该分组报文的出端口信息；当该分组报文的Type为多播时，采用MID标识多播ID信息，需要通过该多播ID信息查找预先设置的多播转发配置表，得到该分组报文的多个出端口信息。
为了能够实现分组报文与TDM帧采用同一个交换矩阵模块进行交换，需要以字节为单位生成分组报文配置信息，分组报文的每个字节对应一个出端口，用来控制交换矩阵模块对分组报文进行交换。假设图5中从F端口进入的80字节的分组报文的Output为G端口，用连续的80字节长度配置相同出端口(本例中为G端口)的方式，就能够实现分组报文在交换系统中的交换，并且保证一个分组报文中的所有字节对应一个出端口。
另外，由于分组报文业务自身的特点，分组报文在网络中有可能出现拥塞，因此，必须首先对需要交换的分组报文的出端口信息进行仲裁，只有当该出端口没有拥塞的情况下才允许对分组报文交换并从该出端口发送出去。
为了形成上述TDM帧配置信息和分组报文配置信息，实现对TDM帧和分组报文的交换，在上述系统中，配置信息提供模块101可以包括：
CPU接口模块1011，用于静态生成TDM帧配置信息并发送至配置模块。
通道掩码模块1012，用于判断交换系统输入端口的业务类型，并发送判断得到的业务类型信息。
所述交换系统输入端口的业务类型为：交换系统的输入端口所输入业务的类型信息，也就是说，交换系统各个输入端口中，哪些用于输入TDM帧、哪些用于输入分组报文、哪些没有使用。将非使用的输入端口的输入数据置为固定值。
由于在交换系统中，输入端口与输出端口存在对应关系，因而可以将交换系统输入端口的业务类型作为约束条件，对分组报文的出端口进行仲裁。
仲裁器模块1013，用于将从所述通道掩码模块1012接收的所述交换系统输入端口的业务类型信息作为约束条件，对分组报文的出端口信息进行仲裁，生成所述分组报文配置信息并发送至所述配置模块。
上述交换系统中还可以进一步包括：接口模块、时钟复位模块、TDM帧接收处理模块、分组报文接收处理模块、TDM帧发送处理模块、分组报文发送处理模块、反压处理器模块以及路由检查模块，参见图6，图6为本发明实施例二交换系统结构示意图。该系统包括：
CPU接口模块1011、通道掩码模块1012、仲裁器模块1013、配置模块102、交换矩阵模块103，这些模块在实施例一中已作介绍，在此不再赘述。
该系统还进一步包括：
接口模块601，包括接收部分和发送部分。接收部分用于对外界输入的串行数据进行时钟数据恢复和串并转换，当所述串行数据为TDM帧时，发送经过串并转换后的TDM帧，当所述串行数据为分组报文时，发送经过串并转换后的分组报文；发送部分用于将经交换矩阵交换后的并行数据进行并串转换；
时钟复位模块602，用于产生交换系统主时钟及时钟和数据恢复(CDR，Clock and Data Recovery)参考时钟，完成时钟的检测、分频倍频处理；并完成硬复位、软复位的处理；
TDM帧接收处理模块603，用于将从所述接口模块601接收的TDM帧进行定帧处理，完成RSON和MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，并将提取的TDM帧的净荷发送至交换矩阵模块103；
分组报文接收处理模块604，用于将从所述接口模块601接收的分组报文进行缓存，获取分组报文的头信息中所包含的该分组报文的出端口信息，将所述出端口信息发送至仲裁器模块102；
TDM帧发送处理模块605，用于接收所述交换矩阵模块103发送的TDM帧的净荷，完成RSON和MSON的再生处理，生成TDM帧，将生成的TDM帧发送至所述接口模块601；
分组报文发送处理模块606，用于接收所述交换矩阵模块103发送的分组报文，并将该所述分组报文发送至所述接口模块601。
上述系统还可以进一步包括：
反压处理器模块607，用于当网络出现拥塞时，将反压信息发送至与交换系统相连的业务处理单板接口，通知其不要再向交换系统的输入端口发送分组报文；
路由检查模块608，用于对即将交换的TDM帧净荷或分组报文进行路由检查和有效性检查。
上述时钟复位模块602、TDM帧接收处理模块603、分组报文接收处理模块604、TDM帧发送处理模块605、分组报文发送处理模块606、反压处理器模块607以及路由检查模块608，均为现有交换系统中的已有模块，因此对这些模块的具体功能不再进行详细描述。
本发明实施例还提出一种通信网络中的交换方法，该方法包括：
当进行交换的数据为TDM帧净荷时，静态生成用于指示TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM帧配置信息，根据所述TDM帧配置信息对TDM帧净荷以字节为单位进行交换；当进行交换的数据为分组报文时，根据输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，根据所述分组报文配置信息对分组报文以字节为单位进行交换。
上述方法中，静态生成TDM帧配置信息的步骤包括：根据TDM帧净荷的字节间插方式，静态生成所述TDM帧配置信息。
上述方法中，根据输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成分组报文配置信息的步骤包括：
将输入端口的业务类型信息作为约束条件，对分组报文的出端口信息进行仲裁，生成所述分组报文配置信息。
上述仲裁的步骤包括：判断分组报文出端口是否存在拥塞，如果不存在，则生成所述分组报文配置信息。
上述TDM帧配置信息和分组报文配置信息、分别对交换矩阵模块进行配置，实现了在同一系统中进行TDM帧净荷和分组报文的交换。上述TDM帧配置信息和分组报文配置信息均以字节为交换单位，通过固定周期的间插关系实现TDM业务的交换转发，并通过以分组报文长度为周期将连续的字节配置相同出端口的方式，实现分组报文在交换网中的转发。
由于在交换系统中，输入端口与输出端口存在对应关系，因而可以将交换系统输入端口的业务类型作为约束条件，对分组报文的出端口进行仲裁，仲裁之后生成分组报文配置信息。
上述方法中，还可以在交换之前进一步包括：对外界输入的串行数据进行时钟数据恢复和串并转换；在交换之后进一步包括：对交换之后的并行数据进行并串转换；以及与现有交换方法中相同的一些功能，在此不再赘述。
以下举一个具体的交换过程，详细描述采用本发明实施例系统和方法对TDM帧和分组报文进行交换的具体过程。参见图7，图7采用本发明系统和方法对TDM帧和分组报文进行交换的具体实现流程图。
步骤701：接口模块对接收到的数据流进行串并转换，同时完成时钟提取。将串并转换后的数据发送至通道掩码模块。
步骤702：通道掩码模块完成对数据流类型的识别，获取到交换系统输入端口的业务类型信息，将所述信息发送至仲裁器模块。
步骤703：通道掩码模块判断输入数据类型，如果输入数据流为TDM帧，则执行步骤704；如果输入数据流为分组报文，则执行步骤708。
步骤704：TDM帧接收处理模块完成TDM帧的接收、TDM帧的定帧处理、完成RSON和MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，并将提取的TDM帧的净荷送入交换矩阵模块。
步骤705：根据TDM帧的类型，CPU接口模块静态生成TDM帧配置信息并发送至配置模块，用于配置交换矩阵模块。
步骤706：交换矩阵模块在TDM帧配置信息的控制下，对TDM帧的净荷以字节为单位进行交换处理，并发送至TDM帧发送处理模块。
步骤707：TDM帧发送处理模块完成TDM帧净荷与RSON、以及MSON的再生处理，组合完成TDM帧并发送至接口模块的发送部分，接口模块的发送部分对收到的TDM帧进行并串转换后发送出去。结束当前流程。
步骤708：分组报文接收处理模块完成分组报文的接收及缓存，获取分组报文头信息中所包含的该分组报文的出端口信息，将所述出端口信息发送至仲裁器模块。
步骤709：仲裁器模块将步骤702中接收的交换系统输入端口的业务类型信息作为约束条件，对步骤708中接收的分组报文的出端口信息进行仲裁，生成分组报文配置信息并发送至配置模块。分组报文配置信息被缓存在配置模块中，用来配置交换矩阵模块。
步骤710：交换矩阵模块在分组报文配置信息的控制下，以字节为单位对分组报文进行交换处理，并发送至分组报文发送处理模块。
步骤711：分组报文发送处理模块将收到的分组报文发送至接口模块的发送部分，接口模块的发送部分对收到的分组报文进行并串转换后发送出去。结束当前流程。
可见，本发明实施例提出的通信网络中的交换系统和方法，分别生成用于指示TDM帧净荷每个字节出端口的TDM帧配置信息和用于指示分组报文每个字节出端口的分组报文配置信息，用于控制交换矩阵模块对TDM帧净荷和分组报文进行交换，利用以字节为交换单元的方式，实现TDM帧和分组报文的统一交换。并且，本发明实施例提出的交换系统和方法的交换方式灵活，并且成本较低，较好地支持网络由TDM向全IP化演进。
以上只是对本发明的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种通信网络中的交换系统，其特征在于，所述系统包括：
配置信息提供模块，用于静态生成用于指示时分复用TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM配置信息，根据交换系统输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，将生成的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息进行发送；
配置模块，用于根据收到的所述TDM帧配置信息和所述分组报文配置信息实施交换控制；
接口模块，用于对外界输入的串行数据进行时钟数据恢复和串并转换；当所述串行数据为TDM帧时，向TDM帧接收处理模块发送经过串并转换后的TDM帧，当所述串行数据为分组报文时，向交换矩阵模块发送经过串并转换后的分组报文；并将经交换矩阵模块交换后的并行数据进行并串转换；
TDM帧接收处理模块，用于将从所述接口模块接收的TDM帧进行定帧处理，完成再生段开销RSON和复用段开销MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，并将提取的TDM帧的净荷发送至交换矩阵模块；
交换矩阵模块，用于接收TDM帧净荷或分组报文，在所述配置模块的控制下对所述TDM帧净荷或分组报文以字节为单位进行交换，将交换后的TDM帧净荷发送至TDM帧发送处理模块，将交换后的分组报文发送至接口模块；
TDM帧发送处理模块，用于接收交换矩阵模块发送的TDM帧的净荷，完成RSON和MSON的再生处理，生成TDM帧，将生成的TDM帧发送至所述接口模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述配置信息提供模块包括：
CPU接口模块，用于静态生成所述TDM帧配置信息并发送至所述配置模块；
通道掩码模块，用于判断交换系统输入端口的业务类型，并发送判断得到的业务类型信息；
仲裁器模块，用于将从所述通道掩码模块接收的所述交换系统输入端口的业务类型信息作为约束条件，对分组报文的出端口信息进行仲裁，生成所述分组报文配置信息并发送至所述配置模块。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
时钟复位模块，用于产生交换系统主时钟及时钟和数据恢复CDR参考时钟，完成时钟的检测、分频倍频处理；并完成硬复位、软复位的处理；
分组报文接收处理模块，用于将从所述接口模块接收的分组报文进行缓存，获取分组报文的头信息中所包含的该分组报文的出端口信息，将所述出端口信息发送至仲裁器模块；
分组报文发送处理模块，用于接收所述交换矩阵模块发送的分组报文，并将该分组报文发送至所述接口模块。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
反压处理器模块，用于当网络出现拥塞时，将反压信息发送至与交换系统相连的业务处理单板接口，通知其不要再向交换系统的输入端口发送分组报文；
路由检查模块，用于对即将交换的TDM帧净荷或分组报文进行路由检查和有效性检查。
5.一种通信网络中的交换方法，其特征在于，所述方法包括：
当进行交换的数据为TDM帧时，进行TDM帧的定帧处理，完成再生段开销RSON和复用段开销MSON的终结，提取该TDM帧的净荷，静态生成用于指示TDM帧净荷的每个字节出端口的TDM帧配置信息，根据所述TDM帧配置信息对TDM帧净荷以字节为单位进行交换，对交换之后的TDM帧净荷完成RSON和MSON的再生处理，生成TDM帧；当进行交换的数据为分组报文时，根据输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成用于指示分组报文的每个字节出端口的分组报文配置信息，根据所述分组报文配置信息对分组报文以字节为单位进行交换。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述静态生成TDM帧配置信息的步骤包括：
根据TDM帧净荷的字节间插方式，静态生成所述TDM帧配置信息。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据输入端口的业务类型信息和分组报文的出端口信息生成分组报文配置信息的步骤包括：
将输入端口的业务类型信息作为约束条件，对分组报文的出端口信息进行仲裁，生成所述分组报文配置信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述仲裁的步骤包括：判断分组报文出端口是否存在拥塞，如果不存在，则生成所述分组报文配置信息。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述交换之前进一步包括：对外界输入的串行数据进行时钟数据恢复和串并转换；
所述交换之后进一步包括：对交换之后的并行数据进行并串转换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110209 Termination date: 20160925 |
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