CN102480413B - 数字微波设备、网络及网管数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字微波设备、网络及网管数据传输方法，该数字微波设备包括：室内工作单元和室外工作单元。其中，室内工作单元包括：中央处理器、交换芯片、可编程逻辑器件、第一通道和第二通道。当数字微波设备工作在三层路由模式下，根据中央处理器查找到的路由将数据包通过第二通道进行转发；当数字微波设备工作在二层交换模式下，将数据包通过第一通道在二层子网中直接转发。本发明引入了一种二三层混合组网的方式，工作在两种模式下的微波设备可以直接通过网口连接，不需要特殊配置，组网灵活，提高微波网元的网管通道的稳定性和可管理性。

Description

数字微波设备、网络及网管数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种数字微波设备、网络及网管数据传输方法。

背景技术

微波通信作为现代无线通信的先行者，一直在通信领域起着举足轻重的作用，作为一种快速的通信手段，在移动网络中扮演着不可或缺的角色。无论是在移动接入网络，还是在移动城域网络和核心网络中，随处都可以看到微波设备的身影，尤其在应急通信中，微波更是一个不可替代的手段。对微波网元的监控和管理也越来越成为关注的焦点。

组成微波通信的微波站点之间是采用点到点的传输方式，通过地面视距进行信息传播的。通常，微波站点之间采用线型、环型或树型的拓扑结构进行链接。这种连接方式，决定了在进行微波组网时，对网元的管理也需要采用相应的方式。

对于微波网元的管理，目前都是通过IP地址管理实现的：网元上都有专门的网管接口，使用专用通道进行网管数据传输，采用TCP/IP传输协议(通用性好，便于网络的搭建和维护)，采用网管服务器进行集中管理。单个网元既是一个数据源设备，也是一个数据转发设备，它可以通过网管接口将自己的网管数据和后继设备的数据向上一级传送。将网管服务器连接在处于最上层的网元，就可以管理到整个网络中的所有网元了。因此，单个网元既是一个数据源设备，也是一个数据转发设备。因而，在微波设备组网时，对于网元的网管口连接方式和数据包路由方式，是必须要考虑的问题。

目前，在微波组网时主要有以下两种方式：

第一种方式，二层交换+默认网关+静态路由。在这种方式下，网元都被配置二层交换方式，所有网元被划分在同一子网，使用相同网段内的IP地址。当该子网中的设备需要访问其它子网的设备时，采用两种途径，使用静态路由访问下一级的设备，使用默认网关访问上一级的设备，也就是说如果某设备的后继设备存在于多个网段中，就需要在该设备中添加多条静态路由。这种方式的缺点是维护管理较为麻烦，首先，需要在每个设备中添加静态路由和默认网关，其次，当网络发生变化时，需要重新修改静态路由和默认网关。优点是，当网络结构较稳定时，只需要配置一次静态路由和默认网关，之后就再不需要维护和管理。

第二种方式是动态路由。每个设备上都运行一个动态路由协议，每个设备相当于一个路由器，当开启动态路由功能后，设备可以自动学习和更新路由。这种方式的缺点在于路由学习和更新的效率取决于使用的路由协议和网络规模，且增加了设备的复杂度。优点是维护管理方面，不需要配置静态路由和默认网关等，当网络结构发生变化时，也不需要进行任何的修改操作，设备会自动更新路由表。

申请号为CN200910261177.6的中国专利公开了一种组网方案，其采用的技术方案是：在汇聚层站点使用三层路由方式，在接入层使用二层交换方式。该发明虽然在组网方式上更加灵活，但还是存在以下不足：同时涉及业务通道和网管通道，在汇聚层和接入层需要使用不同的设备，混合组网模式被限制在汇聚层和接入层。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字微波设备、网络及数据传输方法，以至少解决上述微波网元在网管组网不够灵活的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种数字微波设备，包括：室内工作单元IDU和室外工作单元ODU。其中，室内工作单元IDU包括：中央处理器CPU，用于在数据包转发过程中的路由查找；交换芯片SWITCH，用于数据包的转发；可编程逻辑器件FPGA，用于将数据包编码后，传输到室外工作单元ODU进行发送，或者将室外工作单元ODU接收到的数据包进行解码；当数字微波设备工作在三层路由模式下，根据中央处理器查找到的路由将数据包通过第二通道进行转发；当数字微波设备工作在二层交换模式下，将数据包通过第一通道在二层子网中直接转发；第一通道，用于传输交换芯片与可编程逻辑器件之间的数据包；第二通道，用于传输交换芯片经中央处理器至可编程逻辑器件之间的数据包。

进一步地，当数字微波设备工作在三层路由模式下时，第一通道被禁用；当数字微波设备工作在二层交换模式下时，第一通道被打开。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于数字微波设备的网管数据传输的网络，包括：至少一个二层子网，二层子网至少包括一跳网元，该网元由前文所述的数字微波设备组成，二层子网内的数字微波设备工作在二层交换模式下；至少一个三层网络，三层网络至少包括一跳网元，该网元由前文所述的数字微波设备组成，三层网络内的数字微波设备工作在三层路由模式下；二层子网之间通过三层网络连接。

进一步地，根据二层子网内的数字微波设备的网口的带宽、数字微波设备的CPU处理能力、每个数字微波设备的平均占用的网络带宽和二层子网中的平均广播数，确定二层子网能够容纳的数字微波设备的数目。

进一步地，用于数字微波设备的网管数据传输的网络的拓扑结构为线型、环型或树型。

进一步地，树型网络的根节点为三层网络。

进一步地，通过数字微波设备的网管口进行该数字微波设备的二层交换模式和三层路由模式的切换。

根据本发明的又一方面，提供了一种网管数据传输方法，包括：当工作在三层路由模式下的数字微波设备接收到需转发的网管数据时，进行下一跳的路由查找；根据所查找到的下一跳路由将网管数据通过第二通道进行转发。

进一步地，还包括：当工作在二层交换模式下的数字微波设备接收到需转发的网管数据时，将网管数据通过第一通道在二层子网中直接转发。

通过本发明，引入了一种二三层混合组网的方式，工作在两种模式下的设备可以直接通过网口连接，不需要特殊配置，组网灵活，提高微波网元的网管通道的稳定性和可管理性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的数字微波传输设备的内部结构示意图；

图2是根据本发明实施例的二三层设备连接示意图；

图3是根据本发明实施例一的混合组网方案在线型网络中的应用示意图；

图4是根据本发明实施例二的混合组网方案在环型网络中的应用示意图；

图5是根据本发明实施例三混合组网方案在树型网络中的应用示意图；以及

图6是根据本发明实施例的网管数据传输方法流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的数字微波传输设备的内部结构示意图，如图1所示，该设备中与本发明相关的部分，包括：室内工作单元IDU 101和室外工作单元ODU 105。其中，室内工作单元IDU 101包括：中央处理器CPU 102、交换芯片SWITCH 103、和可编程逻辑器件FPGA 104。在交换芯片SWITCH 103与可编程逻辑器件FPGA 104之间设置有第一通道120；在交换芯片SWITCH 103经中央处理器CPU 102至可编程逻辑器件FPGA 104之间设置有第二通道121。

因为微波设备是成对传输数据的，所以对应的还有另一个相同的设备，两个设备构成一跳微波传输链路。

在网管数据输送过程中，中央处理器CPU 102负责产生本网元的数据，在数据包转发过程中查找路由；交换芯片SWITCH 103负责数据包的转发；FPGA 104负责将数据包编解码，送到中频部分进行发送，或者解析中频部分接收到的数据。在本实施例中，IDU 101有两种工作模式：二层交换和三层路由。如果工作在三层路由模式下，IDU 101中，SWITCH 103与FPGA 104之间的第一通道120被禁用，同样在IDU 106中，SWITCH 108与FPGA 109之间的第一通道也被禁用，SWITCH 108与FPGA 109之间的数据传送经过第二通道121；IDU101和IDU 106的IP地址配置在不同的网段，IDU 101与IDU 106之间的网管数据传送需要经过CPU 102和CPU 107，CPU 102和CPU 107在数据包转发过程中需要找路由。当工作在二层交换模式下，IDU 101中，SWITCH 103与FPGA 104之间的第一通道120被打开，同样在IDU 106中，SWITCH 108与FPGA 109之间的第一通道也被打开，IDU 101和IDU 106的IP地址在相同的网段，IDU 101与IDU 106之间的数据传送不需要经过CPU 102和CPU107。

以上列出部件是该设备中与本发明相关的部分，不相关部分属于现有技术，在此不作详细描述。

在本实施例中，数字微波设备支持两种网管通道工作模式，可以根据需要切换工作模式，切换时只需要通过软件修改相关参数，与现有的数字微波设备相比，使用更加灵活方便。

图2是根据本发明实施例的二三层设备连接示意图，如图2所示，可以按以下步骤进行设备的配置和连接：

步骤S201.将IDU 205和IDU 208配置成三层路由模式，此时IDU 205和IDU 208内部将断开FPGA与SWITCH之间的通道。

步骤S202.将IDU 205和IDU 208配置不同网段的IP地址，这样，IDU 205与IDU 208之间传送网管数据时就需要查找路由。

步骤S203.将IDU 201、IDU 204、IDU 209、IDU 212配置成二层交换模式，此时IDU201、IDU 204、IDU 209、IDU 212内部将连通FPGA与SWITCH之间的通道。

步骤S204.为IDU 201、IDU 204分配一个与IDU 205相同网段的IP地址，这样，IDU201与IDU 204之间传送网管数据时不需要查找路由。

步骤S205.为IDU 209、IDU 212分配一个与IDU 208相同网段的IP地址，这样，IDU209与IDU 212之间传送网管数据时不需要查找路由。

步骤S206.使用双绞线连接IDU 204与IDU 205的网管口，连接IDU 208与IDU 209的网管口；

步骤S207.按照以上步骤，根据需要对网络中的其它网元进行配置。

本实施中，如果两个工作在三层路由模式下的网元之间存在若干个工作在二层交换模式下的网元，那么这两个工作在三层交换模式下的网元之间的路由信息交换是不受影响的。

图3是根据本发明实施例一的混合组网方案在线型网络中的应用示意图，如图3所示，可以进行如下组网实施步骤：

步骤S301.根据网元网口的带宽、网元的CPU处理能力、每个网元平均占用的网络带宽、网络中平均广播数，计算出一个二层网络能够容纳的网元数目，假设是N跳。

步骤S302.当该线型网络的网元数目大于N跳时，将网络分成若干个网元数目小于N跳的子网络；当线型网络的网元数目小于等于N跳时，可以不用划分。

步骤S303.将连接两个子网络的一跳设备配置成三层路由模式，将各个子网络中的设备都配置成二层交换模式。

图4是根据本发明实施例二的混合组网方案在环型网络中的应用示意图；如图4所示，可以进行如下组网实施步骤：

步骤S401.根据网元网口的带宽、网元的CPU处理能力、每个网元平均占用的带宽、网络中平均广播数，计算出一个二层网络能够容纳的网元数目，假设是N跳。

步骤S402.当环型网络的网元数目大于N跳时，将网络分成若干个网元数目小于N跳的子网络，至少划分成2个子网络；当环型网络的网元数目小于等于N跳时，按照网元数目将网络划分成2个子网络。

步骤S403.将连接两个子网络的一跳设备配置成三层路由模式，将各个子网络中的设备配置成二层交换模式。

在上述的网络中，一个二层网络就是一个广播域，两个二层网络之间通过工作在三层路由模式下的设备连接，就可以将广播域隔离，打破环网可能造成的广播风暴。

图5是根据本发明实施例三混合组网方案在树型网络中的应用示意图；如图5所示，可以进行如下的组网实施步骤：

步骤S501根据网元网口的带宽、网元的CPU处理能力、每个网元平均占用的带宽、网络中平均广播数，计算出一个二层网络能够容纳的网元数目，假设是N跳。

步骤S502计算整个树型网络的网元数目，若网元数目小于N，则将网络中的所有网元配置成二层交换模式，若网元数目大于N，执行步骤S503。

步骤S503从树型网络的根节点开始，计算每个分支上的网元数目，假设现在又有m个分支，每个分支上的网元数目分别是N1，N2...Nm。若N1，N2...Nm都小于N，则将该树型结构的根节点设备配置成三层路由模式，其它设备全部配置成二层交换模式；若N1，N2...Nk大于N，而Nk+1...Nm(k＜m)都小于N，则将该树型结构的根节点设备配置成三层路由模式，将k+1...m分支配置成二层交换模式；对于1，2...k分支，继续执行步骤S504。

步骤S5041，2...k分支的结构应该分为两种：线型和树型。对于线性结构的分支，按照本方案在线性结构中的实施方案进行处理；对于树型结构的分支，以该分支的根节点为起始，重新跳转到步骤S502开始执行。

图6是根据本发明实施例的网管数据传输方法流程图，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S601，当工作在三层路由模式下的数字微波设备接收到需转发的网管数据包时，进行下一跳的路由查找；

步骤S602，根据所查找到的下一跳路由将网管数据包通过第二通道进行转发。

其中，在上述的方法中，当接收网管数据包的数字微波设备是工作在二层交换模式下是，则将网管数据包通过第一通道在二层子网中直接转发。

在本实施例中，网管数据可以在两种工作模式下的微波设备中灵活的转发，提高了微波网元的网管通道的稳定性和可管理性。

在本发明的上述实施例中，引入了一种二三层混合组网方式，工作在两种模式下的设备可以直接通过网口连接，不需要特殊配置。本组网方式适合三种基本的微波组网拓扑，即线型、环型和树型。工作在三层路由模式下的设备可以起到隔离广播域的作用，抑制广播数据的传播；同时提供子网间的路由功能。在一个混合网络中，工作在三层路由模式下的设备之间可以进行正常的路由学习和更新，工作在二层交换模式下的设备只转发路由协议相关数据包，不对其做任何处理，因此路由协议在混合组网方式下可以正常运行。混合网络中的二层设备上只需要将默认网关配置成与该二层设备距离最近的上一级三层设备的IP地址。通过本发明，使得微波网元的网管组网更加灵活，提高了微波网元的网管通道的稳定性和可管理性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字微波设备，其特征在于，包括：室内工作单元IDU和室外工作单元ODU，其中所述室内工作单元IDU包括：

中央处理器CPU，用于在数据包转发过程中的路由查找；

交换芯片SWITCH，用于所述数据包的转发；

可编程逻辑器件FPGA，用于将数据包编码后，传输到所述室外工作单元ODU进行发送，或者将所述室外工作单元ODU接收到的数据包进行解码；当所述数字微波设备工作在三层路由模式下，根据所述中央处理器查找到的路由将所述数据包通过第二通道进行转发；当所述数字微波设备工作在二层交换模式下，将所述数据包通过第一通道在二层子网中直接转发；

所述第一通道，用于传输所述交换芯片与所述可编程逻辑器件之间的数据包；

所述第二通道，用于传输所述交换芯片经所述中央处理器至所述可编程逻辑器件之间的数据包；

其中，当所述数字微波设备工作在三层路由模式下时，所述第一通道被禁用；当所述数字微波设备工作在二层交换模式下时，所述第一通道被打开。

2.一种用于数字微波设备的网管数据传输的网络，其特征在于，包括：

至少一个二层子网，所述二层子网至少包括一跳网元，该网元由权利要求1所述的数字微波设备组成，所述二层子网内的数字微波设备工作在二层交换模式下；

至少一个三层网络，所述三层网络至少包括一跳网元，该网元由权利要求1所述的数字微波设备组成，所述三层网络内的数字微波设备工作在三层路由模式下；所述二层子网之间通过所述三层网络连接。

3.根据权利要求2所述的网络，其特征在于，根据所述二层子网内的数字微波设备的网口的带宽、数字微波设备的CPU处理能力、每个数字微波设备的平均占用的网络带宽和所述二层子网中的平均广播数，确定所述二层子网能够容纳的数字微波设备的数目。

4.根据权利要求2所述的网络，其特征在于，所述用于数字微波设备的网管数据传输的网络的拓扑结构为线型、环型或树型。

5.根据权利要求4所述的网络，其特征在于，树型网络的根节点为三层网络。

6.根据权利要求2-5任一项所述的用于数字微波设备的网管数据传输的网络，其特征在于，通过数字微波设备的网管口进行该数字微波设备的二层交换模式和三层路由模式的切换。

7.一种网管数据传输方法，用于权利要求2-6任一项所述的网络，其特征在于，包括：

当工作在三层路由模式下的数字微波设备接收到需转发的网管数据时，进行下一跳的路由查找；

根据所查找到的下一跳路由将所述网管数据通过第二通道进行转发。

8.根据权利要求7所述的网管数据传输方法，其特征在于，包括：

当工作在二层交换模式下的数字微波设备接收到需转发的网管数据时，将所述网管数据通过第一通道在二层子网中直接转发。