CN101527668B - 面向公众数据网的多数据平面实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向公众数据网的多数据平面实现方法。该公众数据网以IP电信网系统为基础。其中，通过在公众数据网中生成多个以数据平面标识符为表征的虚拟网来实现多个数据平面；虚拟网通过管理平面的配置或者控制平面的信令来生成；虚拟网生成之后，根据该虚拟网的所有端口之间的流量/流向表和支持的业务类别来确定每一条链路的资源，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行每一条链路的资源配置；虚拟网使用完毕之后，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行撤销。本发明可以针对不同客户或者运营商的实际需求，分别为其开辟多个相互独立的数据平面，从而为电信业务向下一代网转型奠定了技术基础。

Description

面向公众数据网的多数据平面实现方法

技术领域

本发明涉及一种在公众数据网中实现多个数据平面的方法，尤其涉及一种在以IP电信网系统为基础的公众数据网中，实现多个数据平面的方法，属于电信技术领域。

背景技术

当前，传统电信网所面对的基本现实是：带宽的消耗速度远快于流量的增加速度和收入的增长速度，IP业务对P STN话音业务的冲击十分明显。在此背景下，人们普遍认为，电信网正面临着重大的技术转型。固网急需新业务和全业务，这就需要有新的下一代网络结构和技术来支撑。

经过研究，本发明人认为能够有效满足未来业务需求的下一代网络(NGN)应该是以数字分组技术为核心的公众数据网。该公众数据网的基本特点是：承载网和业务网相分离，用一个承载网来承载为数众多的业务网，以此来大幅度地降低业务的运营成本。这样的公众数据网可以以本发明人在先提出的IP电信网技术为基础。

IP电信网是本发明人在专利号为ZL 200410037641.0的发明专利中提出的新概念。它采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式，由位于内层的至少一个复址无连接数据网和位于外层的多个IP网组成，还包括多个边缘关口设备。IP网通过边缘关口设备与该复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；边缘关口设备通过地址映射设备完成双地址间的映射。复址无连接数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，IP网中的所有设备和上述边缘关口设备都分配有IP地址，IP地址和复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在地址映射设备内的地址映射表之中，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在复址无连接数据网内部还具有网络管理设备，该网络管理设备同时管理复址无连接数据网内的接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。

在IP电信网系统的内部实现数据通信的过程是这样的：首先，向复 址无连接数据网中所有设备分配复址无连接数据网地址；边缘关口设备经认证向地址映射设备注册，并向地址映射设备传送地址映射关系表；源端边缘关口设备接收IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备；地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的数据网地址回送给源端边缘关口设备；源端边缘关口设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；目的端边缘关口设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文。

在本发明人就IP电信网技术提出的一系列专利申请中，已经就IP电信网系统的基本架构及其实现通信的方法、基于IP电信网系统实现虚拟专网及组播功能的方法、IP电信网系统内进行资源管理的方法、对其中传送的分组进行报头压缩的方法，以及在IP电信网系统中传送的特定分组格式及其实现机制等一系列问题进行了详细的说明，在此就不详细说明了。

以IP电信网系统为基础的公众数据网可以作为信息通信服务的基础承载网。按照电信业务的发展需要，该公众数据网不仅应该具备为运营商提供多业务的支持能力，还应能根据需要出租或出售承载网资源，供大客户建立其专网使用。鉴于上述要求，该公众数据网需要提供大量信息隔离、资源独立的数据平面，以满足上述应用的需要。

但是，在上述公众数据网中一方面要满足该数据网具有很好的可扩展性的要求，另一方面又要满足能够支持大量信息隔离、资源独立的数据平面的要求。这本身是一项极为困难的工作，现有技术中并没有很成熟的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种在以IP电信网系统为基础的公众数据网中实现多个数据平面的方法。利用该方法，可以将一个统一的物理数据网分割成为数总多的信息隔离、资源独立的数据平面(虚拟网)。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种面向公众数据网的多数据平面实现方法，所述公众数据网以IP电信网系统为基础，其特征在于：

通过在所述公众数据网中生成多个以数据平面标识符为表征的虚拟网来实现多个数据平面；

所述虚拟网通过管理平面的配置或者控制平面的信令来生成；其中，

如果准备生成的虚拟网是小型网络，通过管理平面进行操作：首先，网络管理设备根据数据网的物理拓扑结构和用户提出的端点间的连接关系表，计算出该虚拟网的网络拓扑，然后，向所有与该虚拟网相关的节点发出带有已确定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，所述节点收到带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，在数据库中记入数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系，向网络管理设备发出带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；网络管理设备收到所有节点的确认响应，该虚拟网生成；

如果准备生成的虚拟网是大型网络，通过管理平面与控制平面相互配合进行操作：首先，网络管理设备根据用户提出的端点间的连接关系表，向所有的源节点发出带有特定的数据平面标识符和各自目的节点的虚拟网生成命令，源节点收到虚拟网生成命令后，向各自的目的节点发送带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，沿途节点将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系记入数据库，并将该命令向下一个节点发送，直到目的节点，目的节点收到带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，向源节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；源节点收到发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应后，向网络管理设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；网络管理设备收到所有源节点发来的确认响应后，该虚拟网生成；

所述虚拟网生成之后，根据该虚拟网的所有端口之间的流量/流向表和支持的业务类别来确定每一条链路的资源，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行每一条链路的资源配置；

所述虚拟网使用完毕之后，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行撤销。

其中，在生成所述虚拟网之前，由网络管理设备为即将生成的虚拟网确定一个数据平面标识符，并对该数据平面标识符的唯一性进行确认，然后将确认后的数据平面标识符记入数据平面标识符数据库中。

在撤销虚拟网时，网络管理设备通过向节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网网络拓扑审计命令获得该虚拟网的网络拓扑，或者直接从该虚拟网的虚拟网络管理设备中获得该虚拟网的网络拓扑。

在面向连接的工作方式中，数据平面标识符在链路层的帧头字段中定义；在不面向连接的工作方式中，数据平面标识符在网络层的分组头字段中定义。

通过所述数据平面实现方法可在一个数据平面内进一步实现多个子数据平面，所述子数据平面通过所述数据平面标识符和子数据平面标识符来共同表征。

本发明所提供的面向公众数据网的多数据平面实现方法可以在公众数据网中针对不同客户或者运营商的实际需求，为他们分别开辟多个相互独立的数据平面进行服务，从而为电信业务向下一代网转型奠定了技术基础。

具体实施方式

本发明人经过研究，认为在以IP电信网系统为基础的公众数据网中，实现多个数据平面的关键就在于构建多个完全独立的虚拟网(Visual Network)。这是因为在公众数据网的不同数据平面中，不仅应该具备为运营商提供多业务的支持能力，还应能根据需要出租或出售承载网资源，供大客户建立其专网使用。满足这一要求的数据平面实际上就是公众数据网中的一个完全独立的虚拟网。

上述的虚拟网具有如下的技术特征：

1.不同的虚拟网之间是信息隔离的，即不同虚拟网之间信息是不可达的；

2.不同的虚拟网之间是资源独立的。各虚拟网拥有完全独立的资源，不同的虚拟网的资源是不可共享的；

3.不同的虚拟网拥有各自完整的拓扑结构，一个虚拟网其网络拓扑结构的改变，不影响其它虚拟网的网络拓扑。网络管理设备可以通过虚拟网网络拓扑审计来直接获得虚拟网的网络拓扑；

4.虚拟网拥有独立的虚拟网络管理设备，虚拟网络管理设备通过数据平面标识符(数据平面ID)可以对该虚拟网作除了资源配置以外的管理操作。

5.虚拟网拥有独立的OAM(Operation，Administration and Maintenance)能力。使用带有数据平面标识符(数据平面ID)的OAM命令，可以独立进行故障点测试、故障点环回、端到端环回等OAM操作。

在以IP电信网系统为基础的公众数据网中，表征虚拟网的唯一参数 是数据平面标识符(数据平面ID)。关于该数据平面ID的作用，下文中还有更进一步的说明。

虚拟网的生成和撤销由网络管理设备来实施。下面介绍在公众数据网中生成和撤销上述虚拟网的具体实现步骤。

1.虚拟网的生成过程：

首先，网络管理设备为即将生成的虚拟网确定一个数据平面标识符。在对该数据平面标识符的唯一性进行确认之后，就通过该数据平面标识符唯一标识了这个虚拟网。网络管理设备将该数据平面标识符记入数据平面标识符数据库中。

然后，根据准备生成的虚拟网的规模大小来确定采用何种方式来生成虚拟网。具体而言，对于小型网络，可以直接通过管理平面来生成虚拟网，而对于大型网络而言，需要通过管理平面与控制平面相互配合来生成虚拟网。另外，根据用户(包括业务网在内)提出的端点间的连接关系表，网络管理设备可以有两种方式来生成虚拟网的网络拓扑。

下面分别对此进行详细的说明。

在通过管理平面直接生成小型虚拟网时，首先，网络管理设备根据数据网的物理拓扑结构和用户提出的端点间的连接关系表，计算出该虚拟网的网络拓扑。网络管理设备向所有与该虚拟网相关的节点设备发出带有已确定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，网络节点设备收到带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，在节点数据库中记入数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系，向网络管理设备发出带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应。网络管理设备收到所有节点设备的确认响应，该虚拟网生成完成。

在通过管理平面与控制平面配合生成大型虚拟网时，网络管理设备首先根据用户提出的端点间的连接关系表，向所有的源节点设备发出带有特定的数据平面标识符和各自目的节点设备的虚拟网生成命令，源节点设备收到虚拟网生成命令后，向各自的目的节点设备发送带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，沿途节点设备将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系记入数据库，并将该命令向下一个节点设备发送，直到目的节点，目的节点收到带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，向源节点设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；源节点设备收到发送带有特定的数据平面标识符的虚 拟网生成命令的确认响应后，向网络管理设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应。网络管理设备收到所有源节点设备发来的确认响应后，该虚拟网生成。

虚拟网(即数据平面)生成之后，根据该数据平面的所有端口之间的流量/流向表，并根据该数据平面支持的业务类别来确定该数据平面中每一条链路的资源，通过管理平面来实现网络拓扑的配置和该数据平面中每一条链路的资源的配置。

另外，也可以根据该数据平面的所有端口之间的流量/流向表，并根据该数据平面支持的业务类别通过控制平面的信令来实现该数据平面的服务，并通过控制平面的信令确定该数据平面中每一条链路的资源的配置。链路的资源可以根据数据平面支持的业务类别来配置聚类比。

2.虚拟网的撤销过程

首先，网络管理设备通过向网络节点设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网网络拓扑审计命令来获得该虚拟网的网络拓扑，也可以从该虚拟网的虚拟网络管理设备中得到该虚拟网的网络拓扑。

然后，与上述生成虚拟网的过程类似，按照准备撤销的虚拟网的规模来确定采用何种方式来撤销虚拟网。具体而言：

对于小型的虚拟网，直接通过管理平面来撤销虚拟网。网络管理设备向该虚拟网涉及的所有节点设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令，所有节点设备收到带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令后，将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系从数据库中撤销，节点设备回发带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应，网络管理设备收到所有节点设备的确认响应后，同时撤销数据库中的相应条目，回收该数据平面标识符后，该虚拟网即被撤销。

对于大型的虚拟网，需要通过管理平面与控制平面的配合来撤销虚拟网。网络管理设备向所有的源节点设备发出带有特定的数据平面标识符和各自目的节点设备的虚拟网撤销命令，源节点设备收到虚拟网撤销命令后，向各自的目的节点设备发送带有特定的数据平面标识符虚拟网撤销命令，沿途节点设备将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系从数据库中撤销，并将该命令向下一个节点设备发送，直到目的节点，目的节点收到带有特定的数据平面标识符虚拟网撤销命令，向源节点设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应； 源节点设备收到发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应后，向网络管理设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应。网络管理设备收到所有源节点设备发来的确认响应后，该虚拟网撤销。

在本发明中，数据平面标识符(数据平面ID)的作用十分重要。在一个运营网内，每一个数据平面分别采用不同的数据平面标识符来标识，分配给一个数据平面的数据平面标识符是唯一的，两者是一一对应的关系。在跨越不同运营网的情况下，对应于同一个数据平面的数据平面标识符可以是不同的，由运营网间的网关设备来实现数据平面标识符的转换。

按照不同数据平面工作方式的不同，数据平面标识符在数据分组的帧头或分组头中分别选取相应的字段进行定义。

在面向连接的工作方式中，数据平面标识符在链路层(OSI模型的第2层)的帧头字段中定义，这是因为对于面向连接的工作方式，当连接建立后(虚电路建立后)，网络的中间节点只是根据第2层的交互标识符(逻辑信道号)来转发数据包，而不再打开网络层(OSI模型的第3层)分组头，因此数据平面标识符必须在帧头的字段中定义。

在不面向连接的工作方式中，数据平面标识符在网络层(OSI模型的第3层)的分组头的字段中定义，这是因为对于不面向连接的工作方式，无需建立连接，网络的中间节点只是根据第3层的地址来转发数据包。在这种情况下，第2层的帧头很简单，因此数据平面标识符可以在分组头的字段中定义。

当然，上述的区分也不是绝对的。对于面向连接工作方式的场合，也可以使用在分组头中的数据平面标识符字段；对于不面向连接工作方式的场合，也可以使用在帧头中的数据平面标识符字段。

另外，一个由数据平面标识符标识的数据平面还可以有多个子数据平面，子数据平面由数据平面ID+子数据平面ID来标识。在各个子数据平面之间均可实现信息隔离、资源独立。如果在数据平面中不设置子数据平面，则子数据平面ID等于零。

上面对本发明所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权 的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (7)

1.一种面向公众数据网的多数据平面实现方法，所述公众数据网以IP电信网系统为基础，其特征在于：

通过在所述公众数据网中生成多个以数据平面标识符为表征的虚拟网来实现多个数据平面；

所述虚拟网通过管理平面的配置或者控制平面的信令来生成；其中，

如果准备生成的虚拟网是小型网络，通过管理平面进行操作：首先，网络管理设备根据数据网的物理拓扑结构和用户提出的端点间的连接关系表，计算出该虚拟网的网络拓扑，然后，向所有与该虚拟网相关的节点发出带有已确定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，所述节点收到带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令，在数据库中记入数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系，向网络管理设备发出带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；网络管理设备收到所有节点的确认响应，该虚拟网生成；

如果准备生成的虚拟网是大型网络，通过管理平面与控制平面相互配合进行操作：首先，网络管理设备根据用户提出的端点间的连接关系表，向所有的源节点发出带有特定的数据平面标识符和各自目的节点的虚拟网生成命令，源节点收到虚拟网生成命令后，向各自的目的节点发送带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，沿途节点将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系记入数据库，并将该命令向下一个节点发送，直到目的节点，目的节点收到带有特定的数据平面标识符虚拟网生成命令，向源节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；源节点收到发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应后，向网络管理设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网生成命令的确认响应；网络管理设备收到所有源节点发来的确认响应后，该虚拟网生成；

所述虚拟网生成之后，根据该虚拟网的所有端口之间的流量/流向表和支持的业务类别来确定每一条链路的资源，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行每一条链路的资源配置；

所述虚拟网使用完毕之后，通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行撤销。

2.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

在生成所述虚拟网之前，由网络管理设备为即将生成的虚拟网确定一个数据平面标识符，并对该数据平面标识符的唯一性进行确认，然后将确认后的数据平面标识符记入数据平面标识符数据库中。

3.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

在撤销虚拟网时，网络管理设备通过向节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网网络拓扑审计命令获得该虚拟网的网络拓扑，或者直接从该虚拟网的虚拟网络管理设备中获得该虚拟网的网络拓扑。

4.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

对于小型的虚拟网，网络管理设备向该虚拟网涉及的所有节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令，所有节点收到带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令后，将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系从数据库中撤销，节点回发带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应，网络管理设备收到所有节点的确认响应后，同时撤销数据库中的相应条目，回收该数据平面标识符后，该虚拟网即被撤销。

5.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

对于大型的虚拟网，网络管理设备向所有的源节点发出带有特定的数据平面标识符和各自目的节点的虚拟网撤销命令，源节点收到虚拟网撤销命令后，向各自的目的节点发送带有特定的数据平面标识符虚拟网撤销命令，沿途节点将数据平面标识符的虚拟网与相邻节点的连接关系从数据库中撤销，并将该命令向下一个节点发送，直到目的节点，目的节点收到带有特定的数据平面标识符虚拟网撤销命令，向源节点发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应；源节点收到发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应后，向网络管理设备发送带有特定的数据平面标识符的虚拟网撤销命令的确认响应；网络管理设备收到所有源节点发来的确认响应后，该虚拟网撤销。

6.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

在面向连接的工作方式中，数据平面标识符在链路层的帧头字段中定义；在不面向连接的工作方式中，数据平面标识符在网络层的分组头字段中定义。

7.如权利要求1所述的面向公众数据网的多数据平面实现方法，其特征在于：

通过所述数据平面实现方法可在一个数据平面内进一步实现多个子数据平面，所述子数据平面通过所述数据平面标识符和子数据平面标识符来共同表征。