CN102238163A - 面向ip电信网的多协议报文传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向IP电信网的多协议报文传输方法。在某种网络通信协议的数据报文进行传输之前，IP电信网的端设备首先将该网络通信协议与供该网络通信协议的数据报文传输的数据平面或虚电路进行绑定。当属于某一个数据平面或虚电路的数据报文到达端设备时，根据数据平面或虚电路与网络通信协议之间的对应关系，判断数据报文是采用何种协议，进行后续的处理。利用本方法，在传输通过IP电信网的多种协议数据报文时，没有增加额外的封装字段，因此传输效率非常高。对网络通信协议的适配工作完全体现在端设备上，因此对各种网络通信协议的适配能力较强。

Description

面向IP电信网的多协议报文传输方法

技术领域

本发明涉及一种多协议报文传输方法，尤其涉及一种面向IP电信网实施，可以实现各种类型的协议报文在经过IP电信网时实现透明承载的多协议报文传输方法，属于电信技术领域。

背景技术

当前，传统电信网所面临的基本现实是：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PSTN话音业务的冲击十分明显。在此背景下，人们普遍认为：电信网正在面临重大的技术转型，需要有新的下一代网络结构和技术来支撑。

经过研究，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，用一个基于IP协议的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发明人在先提出的IP电信网技术为基础。

IP电信网是发明人在专利号为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(简称为PTDN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电信网中，从源端发向目的端的IP包通过如下方式进行传输：首先，位于源端的边缘关口设备(简称为ED设备)接收来自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(简称为ADT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ED设备的复址无连接数据网地址回送给源端ED设备；源端ED设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端ED设备；目的端ED设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文，从而使IP分组最终到达目的端。

在实践中，IP电信网作为一个独立的数据网，具有资源独立、可知、可控的特点，可以更好地为用户提供各种类型的业务，也可以用于承载其它业务网络，如IP网、ATM网、FR网以及互联网等其它业务网络。

无论是对IP电信网自身提供的具有鲜明特色的业务及应用，还是连接现有的多种业务网络，以及未来可能出现的令人眼花缭乱的新型业务及应用，IP电信网已经存在于一个多协议的网络环境中，这就需要IP电信网必须具备能够支持各种网络协议的能力。因此，如何实现各种类型的协议报文在经过IP电信网时实现透明承载就成为IP电信网技术所需要解决的一个重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向IP电信网的多协议报文传输方法。该方法可以使各种类型的协议报文在经过IP电信网时能够实现“透明”的承载。

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IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

首先判断IP电信网所采用的工作方式；

如果IP电信网工作在面向连接的工作方式下，利用虚电路传输数据报文，其中：

(1)如果两个端设备之间已有可用的虚电路，且双方经过预先配置，已经约定使用某条虚电路来传输特定网络通信协议的数据报文，则进入步骤(3)，否则进入步骤(2)；

(2)端设备使用控制信令建立虚电路，并利用建立过程中的信令报文交互，将包括协议类型在内的端到端信息通知双方，实现端设备对虚电路与所述网络通信协议的绑定；

(3)作为发送方的端设备将属于所述网络通信协议的数据报文放入对应的虚电路中，进行端到端的传输；作为接收方的端设备在接收到数据后，从虚电路取出数据报文，根据相应的虚电路与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，按照该网络传输协议进行后续处理；

如果IP电信网工作在不面向连接的工作方式下，利用数据平面传输数据报文，其中：

(4)如果两个端设备之间已有可用的数据平面，且双方经过预先配置，已经约定使用该数据平面来传输特定网络通信协议的数据报文，则进入步骤(6)；否则进入步骤(5)；

(5)作为发送方的端设备通过控制信令建立不面向连接的数据平面，利用建立过程中的信令报文交互，将包括协议类型在内的端到端信息通知双方，实现端设备对数据平面与所述网络通信协议的绑定；

(6)作为发送方的端设备将属于所述网络通信协议的数据报文封装到对应的数据平面中，进行端到端的传输；作为接收方的端设备在接收到数据后，从数据平面取出数据报文，根据相应的数据平面与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，按照该网络传输协议进行后续处理。

本发明所提供的多协议报文传输方法非常适合于外部网络通过IP电信网实现网络层面互通的情况。在传输通过IP电信网的多种协议数据报文时，没有增加额外的封装字段，因此传输效率非常高。对网络通信协议的适配工作完全体现在端设备上，因此对各种网络通信协议的适配能力较强。

具体实施方式

经过分析，发明人认为对于不同业务及其接入的层次，最终都可以归纳到某种网络通信协议上。因此，本发明所提供的多协议报文传输方法的基本思路在于使用不同的数据平面(或者虚电路)去承载不同类型的协议报文。在实际操作中，首先将不同数据平面的标识与相应的网络通信协议相对应，例如数据平面标识111对应FR协议，数据平面标识112对应FTP协议等。在某种网络通信协议的数据报文进行传输之前，IP电信网系统的端设备首先通过网络管理设备或者控制信令将该网络通信协议与提供该网络通信协议的数据报文传输的数据平面进行绑定，即不同的网络通信协议的报文分别使用不同的数据平面来进行传输。当属于某一个数据平面的数据报文到达端设备时，根据数据平面与网络通信协议之间的对应关系，就可以预先判断该数据平面所传输的数据报文是采用何种协议，从而进行后续的处理。此处的端设备是指使用IP电信网进行端到端数据交互的起始设备和终结设备，例如是IP电信网的网络节点设备或者边缘关口设备等。

在发明人在先提交的中国发明专利申请“面向公众数据网的多数据平面实现方法”(公开号：CN101527668A)中，对于在IP电信网系统中如何构建多个数据平面进行了详细的说明。具体而言，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)。

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 andMaintenance)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。

虚拟网的生成和撤销由网络管理设备来实施，具体操作步骤简述如下：

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。

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。

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IP电信网中，网络层有两种工作方式，即：面向连接的工作方式和不面向连接的工作方式。

在面向连接的工作方式下，对点到点的通信状态控制和管理在链路层的控制面(也称控制平面)实现；端到端连接的建立过程和连接状态的维护是由网络层的控制面完成；数据传输由链路层的数据面(也称数据平面)完成。

在面向连接的工作方式下，数据报文的传输方式表现为某个端到端的虚电路，即端到端的一串首尾相连的逻辑信道组成的逻辑电路，用于承载某种特定协议的数据报文。在利用虚电路实现多协议报文传输的情况下，按照如下步骤进行操作：

(1)IP电信网的端设备之间在传输上层业务数据之前，根据预先的配置确定使用面向连接工作方式来传递数据报文；

(2)如果两个端设备之间已有可用的虚电路，且双方经过预先配置，已经约定使用某条特定的虚电路来传输该特定协议的数据报文，则进入步骤(4)，否则进入步骤(3)；

(3)端设备使用控制信令建立面向连接的端到端连接，即虚电路。利用建立过程中的信令报文交互，将协议类型等端到端信息通知双方，从而实现端设备对虚电路与协议的绑定；

(4)端设备之间进行数据传输：发送方将属于该协议的数据报文放入对应的虚电路中，进行端到端的传输；接收方在接收到数据后，从虚电路取出数据报文，根据相应的虚电路与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，从而按照该网络传输协议进行后续的处理。

在不面向连接的工作方式下，由链路层的控制面承担点到点的通信控制和管理。网络层有三个层面：数据面、控制面和管理面(也称管理平面)，其中数据面承担数据包的传输；控制面承担差错报告、VPN管理、组播管理、地址解析等；管理面承担OAM管理、与网管设备的通信等。

在不面向连接的工作方式下，端到端的数据通信是网络节点设备凭借数据报文中携带的网络地址(此处是指全局地址)进行转发而实现的。在数据通信中，无需建立端到端的虚电路，数据报文的转发直接由网络层来实现，表现为用某个特定的虚拟网来承载某种网络通信协议的数据报文。具体的操作步骤是这样的：

(1)IP电信网的端设备之间在传输上层业务数据之前，根据数据传输要求以及端设备所能提供的网络传输能力，确定使用不面向连接工作方式来传递数据报文；

(2)如果两个端设备之间已有可用的数据平面(即虚拟网)，且双方经过预先配置，已经约定使用该特定的数据平面来传输该特定协议的数据报文，则进入步骤(4)；否则进入步骤(3)；

(3)作为发送方的端设备通过控制信令建立不面向连接的数据平面，利用建立过程中的控制信令报文交互，将协议类型等端到端信息通知作为接收方的端设备，从而实现端设备之间对数据平面与协议的绑定；

(4)端设备之间进行数据传输：发送方将属于该协议的数据报文封装到对应的数据平面中，进行端到端的传输；接收方在接收到数据后，从数据平面取出数据报文，根据相应的数据平面与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，从而按照该网络传输协议进行后续的处理。

从上述的数据报文传输过程可以看出，采用某种网络传输协议的数据报文在经过IP电信网时，首先会进入IP电信网的端设备中进行处理。该端设备可以是网络节点设备或者边缘关口设备等，自身具备一定的计算能力，并能通过软件方式实现升级，因此能够识别并处理各种网络通信协议的数据报文，适配能力较强。

另一方面，数据报文在进入IP电信网进行传输时，并没有封装/解封装的过程，而是直接通过相应的虚拟网(即数据平面)进行传输。从前述对虚拟网的说明可知，不同虚拟网之间是信息隔离、资源独立的。因此不同网络通信协议的数据报文虽然未经封装处理，在不同虚拟网之中的传输也不会发生冲突。相应的端设备通过识别数据报文所在的数据平面就可以准确辨识数据报文的网络协议是什么。这种多协议数据报文在IP电信网上的“透明”承载方式没有增加额外的封装字段，因此传输效率非常高。

以上对本发明所提供的面向IP电信网的多协议报文传输方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种面向IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

首先判断IP电信网所采用的工作方式；

如果IP电信网工作在面向连接的工作方式下，利用虚电路传输数据报文，其中：

(1)如果两个端设备之间已有可用的虚电路，且双方经过预先配置，已经约定使用某条虚电路来传输特定网络通信协议的数据报文，则进入步骤(3)，否则进入步骤(2)；

(2)端设备使用控制信令建立虚电路，并利用建立过程中的信令报文交互，将包括协议类型在内的端到端信息通知双方，实现端设备对虚电路与所述网络通信协议的绑定；

(3)作为发送方的端设备将属于所述网络通信协议的数据报文放入对应的虚电路中，进行端到端的传输；作为接收方的端设备在接收到数据后，从虚电路取出数据报文，根据相应的虚电路与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，按照该网络传输协议进行后续处理；

如果IP电信网工作在不面向连接的工作方式下，利用数据平面传输数据报文，其中：

(4)如果两个端设备之间已有可用的数据平面，且双方经过预先配置，已经约定使用该数据平面来传输特定网络通信协议的数据报文，则进入步骤(6)；否则进入步骤(5)；

(5)作为发送方的端设备通过控制信令建立不面向连接的数据平面，利用建立过程中的信令报文交互，将包括协议类型在内的端到端信息通知双方，实现端设备对数据平面与所述网络通信协议的绑定；

(6)作为发送方的端设备将属于所述网络通信协议的数据报文封装到对应的数据平面中，进行端到端的传输；作为接收方的端设备在接收到数据后，从数据平面取出数据报文，根据相应的数据平面与网络传输协议之间的映射关系，判断为某种网络传输协议的数据报文，按照该网络传输协议进行后续处理。

2.如权利要求1所述的面向IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

在面向连接的工作方式下，数据报文的传输由链路层的数据平面完成。

3.如权利要求1所述的面向IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

在不面向连接的工作方式下，数据报文的传输由网络层的数据平面完成。

4.如权利要求1所述的面向IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

所述端设备为IP电信网的网络节点设备或者边缘关口设备。

5.如权利要求4所述的面向IP电信网的多协议报文传输方法，其特征在于：

所述IP电信网根据所述端设备的网络传输能力以及数据传输要求，确定使用面向连接还是不面向连接的工作方式。