CN101860481A - 一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法及其装置 - Google Patents

一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法及其装置 Download PDF

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张永军
孟勇涛
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Abstract

本发明公开了一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法及其装置，方法包括以下步骤：OTN边缘节点MPLS-TP业务入口接收MPLS-TP数据；所述业务数据通过帧头双标签信息区分业务类型，将不同业务划分到不同优先级的发送队列；封装成统一的OTN帧结构后，依据节点光链路带宽资源，分配合适的带宽资源发送出去；在接收端经过相应处理，还原为对应的业务经过MPLS-TP标签处理，从业务接口发送出去，最终完成基于优先级的MPLS-TP业务传送。本发明基于MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法和系统有效保障了业务优先级，提高了OTN节点线路资源利用率。

Description

一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法及其装置
技术领域
本发明属于通信技术，基于MPLS-TP(MPLS Transport Profile)的双标签技术，具体涉及将MPLS-TP网络中传送的不同优先级业务适配到OTN(Optical Transport Network：光传送网)中的业务传送实现方法。
背景技术
随着IP分组化网络应用的高速发展，MPLS-TP技术以其多粒度接入能力、良好的OAM(OperationAdministration and Maintenance：操作，管理和维护)和QoS(Quality of Service：服务质量)特性成为PTN(Packet Transport Network：分组传送网)的不二选择，得以飞速发展。而OTN也是传送网发展的产物。随着分组业务的大量出现，OTN作为独立的设备，以电的交叉调度弥补光交叉的不足，获得了越来越广泛的应用发展。
MPLS-TP和OTN分别作为光传输网在接入层面和核心层面的两大发展方向，可以通过灵活的适配、调度相结合，在不同的网络层次上进行部署，既能利用PTN技术对客户和业务流进行精细管理，又能在大容量业务疏导时利用OTN的大颗粒容器进行调度，同时还能满足TDM(Time Division Multiplexing：时分复用)业务对同步时钟的传送要求，有效解决了下一代传送网IP化的需求，将为客户提供IP化的适应整网的解决方案。
然而在汇聚层面，针对OTN承载MPLS-TP网络中传送的不同优先级业务方面并没有提出非常理想而有效的解决方案。而利用MPLS-TP的双标签技术，区分接入业务的不同优先级。按照业务粒度和优先级分配相应的OTN节点资源，从而在光线路上进行传输。
现有的传输技术中，由于OTN设备不具有MPLS-TP业务功能，较常用的是针对MPLS-TP网络底层传输技术(Ethernet，SDH等)适配到OTN的相应业务接口直接承载。这不但无法发挥业务粒度灵活特点而降低了网络资源利用率，而且无法提供良好的QoS保证而带来了不确定因素，这些都降低了网络的综合效率(时间延时、功耗和成本等)，使得MPLS-TP技术的诸多优势难以充分发挥出来。所以研究如何在OTN中承载MPLS-TP业务成为需要迫切解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种有效区分业务等级、提高OTN节点线路资源利用率的MPLS-TPover OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法，包括以下步骤：OTN边缘节点业务入口接收MPLS-TP数据包；所述业务数据包通过双标签帧头信息区分业务类型，将不同业务划分为不同优先级放入相应的发送队列；封装成统一的OTN帧结构后，依据节点光链路带宽资源，分配合适的带宽资源发送出去；在接收端经过相应处理，还原为原始业务数据，经过MPLS-TP标签处理，从业务接口发送出去，最终完成基于优先级的MPLS-TP业务传送。
所述业务接口为GE(Gigabit/s Ethernet：千兆以太网)或SDH标准接口，取决于接入的MPLS-TP网络中物理层承载技术。由于MPLS-TP协议标准中没有定义物理层具体采用多种技术，所以可以依据网络采用承载技术选择业务接口。
所述标签信息为MPLS-TP数据帧中的双层标签帧头，借鉴分组网中用三层IP传输二层以太网数据的方法，MPLS-TP采用双标签传送模式，即MPLS-TP为客户层提供分组式数据传输时，会对客户数据分配两类标签，分别是公共互通指示标签(Common Interworking Indicator，CII标签)和传输标签交换通道标签(T-LSP标签)。CII标签用来对二层业务提供统一的传输平台将两端的客户联系在一起，用于终端设备区分客户数据；T-LSP标签是在PTN中的MPLS-TP隧道标签，用于客户数据在MPLS-TP分组数据通道中的交换和转发。双标签机制将二层业务(TDM)和IP/MPLS业务进行融合，外层T-LSP标签完成路由交叉连接功能，内层CII标签完成业务区分和等级划定，从而通过双标签技术实现MPLS-TP业务在OTN中的分等级传送。
所述MPLS-TP业务按照实际业务接入情况，分为五类：
1)OAM业务：完成连接监测，故障定位等MPLS-TP网络所必需的管理功能，要求以最快的方式在各节点之间传递OAM信息。
2)TDM业务：通过伪线封装后的电路业务，为客户提供端到端的电路连接，比特速率恒定。
3)高等级IP业务：突发性强，具有严格的时延和抖动要求，类似于Diffserv体系中的加速转发业务，下文称其为EF(Expedited Forwarding)业务。
4)普通IP业务：要进行带宽的分配，并具有一定的QoS保障，类似于Diffserv体系中的确保转发业务，下文称其为AF(Assured Forwarding)业务。
5)以太网业务：是指以太网封装和MPLS-TP适配的IP业务，该业务等级低于AF业务，在调度中保证其最小吞吐量即可。
分析业务特征之后，利用分级的调度机制来完成多业务的调度。
所述光链路带宽资源即OTN节点的多波长资源，各种业务封装到OTN统一帧格式中，按照不同业务粒度分配某个波长或某个波长的一部分，经过复用后调制到各个波长的光信号，并将许多不同波长的特定帧格式汇聚到一根光纤中，从而实现长距离大容量业务传送。
根据上述描述，一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送系统，包括MPLS-TP业务入口、光传送网和MPLS-TP业务出口。业务入口和出口包括业务识别模块、标签处理模块、队列调度模块、波长调度模块、合分波模块、光线路处理模块和监控管理模块。通过各个模块协同操作，完成MPLS-TP业务在业务入口的发送和业务出口的接收。
本发明的有益效果是，本发明将MPLS-TP业务区分等级，实现不同优先级业务的差异性传输，有效保障了高等级业务的传输质量要求。同时针对不同的业务粒度，分配合适的带宽资源，提高OTN节点线路资源利用率。
进一步地，本发明基于MPLS-TP业务接入OTN中，还能够进行一般性扩展，使其满足其他业务要求，从而更好的解决了OTN承载各种业务的问题。
附图说明
图1示出本发明提供的业务传送系统示意图；
图2示出本发明提供的MPLS-TP业务入口流程图；
图3示出本发明提供的MPLS-TP业务出口流程图；
图4示出本发明提供的一种承载MPLS-TP业务的OTN装置结构示意图；
图5示出本发明提供的一种承载MPLS-TP业务的OTN装置结构中队列调度模块示意图；
图6示出本发明提供的一种承载MPLS-TP业务的OTN装置结构的完整结构示意图。
具体实施方式
通过参照下面对示例性的非限定性的实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特征以及实现本发明的方法可更易于理解。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，而不应被解释为受限于在此阐释的实施例。此外，提供这些实施例从而该公开将是彻底的和完全的，并将完整地将本发明的构思传达给本领域技术人员，本发明将仅由所附权利要求定义。
如图1为本发明的MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送系统示意图。包括多路MPLS-TP业务接入101、业务入口节点102、光传送网103、MPLS-TP业务出口节点104和多路MPLS-TP业务接出105。多路MPLS-TP业务101和105是随机接入的MPLS-TP业务，包括发明内容所述的五种业务类型(OAM业务、TDM业务、高等级IP业务、普通IP业务和以太网业务)，节点102和104支持GE和SDH接口连接MPLS-TP业务。
OTN业务入口节点102将接入的多路MPLS-TP业务101进行区分优先级的业务发送，经过光传送网103的传送到达目的端业务出口节点104，经过反向操作还原为原始MPLS-TP业务输出到多路业务接出105，从而完成MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送过程。
由于网络中的节点是双工对等的，所以每个OTN边缘节点都包括了MPLS-TP业务入口和业务出口功能模块，图1中只是按照功能进行了描述，在节点102和104中分别强调了业务入口和业务出口功能。
如图2为本发明的MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法的MPLS-TP业务入口流程图，包括以下步骤：
步骤201：业务解封装，对接入MPLS-TP业务的承载技术进行识别，按照相应的技术规范对数据帧进行处理，恢复二层数据包；
步骤202：标签处理，提取数据包的双标签信息，将T-LSP标签用于分组数据通道中的交换和转发依据，CII标签用于识别MPLS-TP所承载业务的类型；
步骤203：队列调度：根据标签中业务类型字段将数据包放入相应的缓冲队列，并采用不同的保障算法管理；
步骤204：合波复用：对不同队列中的业务数据分配合适粒度的带宽资源，在带宽资源受限时，对高优先级业务优先提供带宽资源，并依据T-LSP标签中的路由信息实现交叉和调度；
步骤205：光线路处理，将业务带宽生成的各种特定波长光信号进行汇聚管理，并最终发送出去；
步骤206：监控管理，用于实现节点设备的监控和管理。
如图3为本发明的MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法的MPLS-TP业务出口流程图，包括以下步骤：
步骤301：光线路处理，将接收的波长光信号进行处理，转换为电信号；
步骤302：分波解复用，实现电信号的解汇聚功能，恢复出各种类型的业务数据流；
步骤303：队列调度，根据业务类型将数据包放入相应的缓冲队列，并采用不同的保障算法管理；
步骤304：标签恢复，依据不同的业务队列恢复CII标签，并通过帧头信息恢复T-LSP标签，将业务添加双标签头变为MPLS-TP业务帧；
步骤305：业务封装，依据MPLS-TP接出的承载技术，将MPLS-TP业务帧适配到相应的帧格式中，并传送出去；
步骤306：监控管理，用于实现节点设备的监控和管理。
如图4所示为本发明提供的一种承载MPLS-TP业务的OTN装置结构示意图。
所述实施方式的业务装置包括封装处理模块401、标签处理模块402、队列调度模块403、合分波模块404、光线路处理模块405和监控模块406等。当某一路MPLS-TP数据接入后，封装处理模块401去掉外层承载技术帧头恢复成二层MPLS-TP数据帧，标签处理模块402处理帧头双标签信息，从外层T-LSP标签提取转发信息并与OTN信息相关联，从CII标签提取业务类型信息进行分类处理，根据CII标签中业务类型字段选择相应的缓存队列。
如图5所示队列调度模块403根据设定的五种业务类型分别设定从高到底的优先级，进行差异化处理。在入口处若队列缓存不足，则调用不同算法进行处理，OAM业务和TDM业务采用队尾丢弃算法501处理，EF，AF和以太网业务参照随机早丢弃算法503丢包。在调度时考虑到要保证MPLS-TP的网管功能和对实时TDM电路业务的快速转发，将这两种业务分别放入第一二等级的调度队列502并保证带宽资源。EF，AF和以太网业务共享剩余带宽资源，将其放入第三四五等级的调度队列504并尽力而为的保证带宽资源。
合分波模块404将各个业务按照优先级要求封装成OTN传送所需的统一数据帧格式并汇聚到一起，为了在业务接收端恢复成原有MPLS-TP业务，OTN帧头中包含了MPLS-TP业务的双标签信息。最后由光线路处理模块405转发为多波长光信号发送出去。监控模块406负责对各个模块状态信息的监测，并进行必要的指令调整控制。如图6所示，为整个OTN装置完整结构示意图。
当接收业务数据时，光线路处理模块405将接收到的光路MPLS-TP数据信号转化为电信号，合分波模块404按照优先级恢复出业务数据和双标签信息，队列调度模块403依据优先级将可能的五种业务缓存到不同的队列中，标签处理模块402依据恢复的双标签信息为缓存的业务数据封装为二层MPLS-TP数据帧，封装处理模块401根据业务下路的接口类型封装为合适的物理层信息号并发送出去，从而完成整个多层网络的区分优先级的业务通信过程。监控模块406负责对各个模块状态信息的监测，并进行必要的指令调整控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，还可以进行若干推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。如可以将MPLS-TP over OTN多层网络结构改为其他多层网络结构，更符合多业务介入的多层网络的发展趋势。

Claims (7)

1.一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送方法，其特征在于，包括以下步骤：
OTN边缘节点业务入口接收MPLS-TP数据包；
所述业务数据包通过双标签帧头信息区分业务类型，将不同业务划分为不同优先级放入相应的发送队列；
封装成统一的OTN帧结构后，依据节点光链路带宽资源，分配合适的带宽资源发送出去；
在接收端经过相应处理，还原为对应的业务，经过MPLS-TP标签处理，从业务接口发送出去，最终完成基于优先级的MPLS-TP业务传送。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述业务接口为GE(Gigabit/s Ethernet：千兆以太网)或SDH标准接口，取决于接入的MPLS-TP网络物理层承载技术。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述标签信息为MPLS-TP数据帧中的双层标签帧头，分别是公共互通指示标签(Common Interworking Indicator，CII标签)和传输标签交换通道标签(T-LSP标签)；
外层T-LSP标签完成路由交叉连接功能，内层CII标签完成业务区分和等级划定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述MPLS-TP业务按照实际业务接入情况，优先级从高到底分为五类：
OAM业务、TDM业务、高等级IP业务、普通IP业务和以太网业务。
5.一种MPLS-TP over OTN多层网络中区分优先级的业务传送系统的装置，包括封装处理模块、标签处理模块、队列调度模块、合分波模块、光线路处理模块和监控模块，其特征在于：
封装处理模块：解析或添加MPLS-TP数据帧头；
标签处理模块：处理MPLS-TP帧头双标签信息；
队列调度模块：依据业务优先级进行差异化的队列调度；
合分波模块：将MPLS-TP数据封装成OTN传送所需的统一数据帧格式并汇聚到一起，在接收端恢复成原有MPLS-TP业务；
光线路处理模块：完成电信号到多波长光路中的适配，光信号到电信号的转换；
监控模块：监控各个模块状态信息，并进行必要的指令调整控制。
6.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述标签处理模块从外层T-LSP标签提取转发信息并与OTN信息相关联，从CII标签提取业务类型信息进行分类处理，根据CII标签中业务类型字段选择相应的数据队列。
7.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述队列调度模块根据设定的五种业务类型分类设定从高到底的优先级，在入口处若队列缓存不足则采用不同算法进行处理，OAM业务和TDM业务采用尾丢弃算法，EF，AF和以太网业务参照随机早丢包算法丢包；
在调度时考虑到要保证MPLS-TP的网管功能和对实时TDM电路业务的快速转发，将这两种业务分别列为调度等级第一二的业务并保证带宽资源；EF，AF和以太网业务共享剩余带宽资源，将其列为调度等级第三四五的业务群。
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