CN106972906B - 一种分组光传送网业务交换及映射系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分组光传送网业务交换及映射系统，按照信号流的方向依次包括：业务输入模块、输入端交换模块、映射传输模块、输出端交换模块和业务输出模块；针对所传输的业务的不同业务类型、颗粒度大小、优先级和可靠性需求来对业务进行编号的方案，并在交换时根据这个编号来选择对应的输出端口，并涉及了将不同类型的业务在同一条传输线路上统一映射的组装、切分和恢复方法。以此来完成对多种业务类型和业务粒度大小的统一映射及交换。此外实现了当业务粒度大时在光层传输，当业务粒度小时在电层传输，提高了光层和电层资源的利用率，降低了电层设备的负载压力，降低了网络的成本。

Description

一种分组光传送网业务交换及映射系统和方法

技术领域

本发明涉及互联网通信领域，特别是指一种分组光传送网业务交换及映射系统和方法。

背景技术

随着4G应用、大客户以太网专线和家庭宽带业务的迅猛发展迎来了大带宽时代。运营商面临着大带宽的消耗与资源紧缺的矛盾。“分组传送网(Packet TransportNetwork，PTN)+光传送网(Optical Transport Network，OTN)”多层网络架构虽可以解决带宽问题，但是存在投资高、机房空间和资源消耗大、业务调度困难等多种问题。

目前，我国运营商的骨干网主要分为两层：骨干路由器IP承载网(IP层)和骨干光传送网(光层)，两层一直分别独立地发展。近年来互联网等数据业务的快速发展导致骨干网流量急剧增长，使得IP层的路由器面临着巨大的扩容和处理压力，导致其容量、复杂度与功耗不断提高。而其中的“过境”流量大大加重了P路由器的负担。使用昂贵的路由器线卡处理这类流量，造成了网络成本和功耗的快速增长。

分组光传送网(Packet Optical Transport Network，POTN)指具有光通路数据单元(ODUk)交叉、分组交换、虚容器(Virtual Container，VC)交叉和光通路交叉等处理能力，可实现对时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)和分组等业务统一传送的网络。它通过深度融合PTN和OTN系统，实现了网络的扁平化，相对于传统的“PTN+OTN”叠加组网模式，POTN避免了城域OTN下沉，极大地缓解了建设压力，并可大幅度节省机房空间、能耗等配套投资，其效果将大幅超出PTN与OTN的简单堆叠，实现“1+1>>2”。

中兴通讯发布了业界首个PTN向POTN平滑演进的解决方案。该方案在ZXCTN 6500产品平台上采用统一交换实现了PTN和OTN的有机融合，支持L1/L2/L3业务的统一高效承载，并率先完成了中国移动POTN初步技术验证性测试。在转发层面，该方案引入了通用交换矩阵，在一个平台上实现了PTN和OTN的统一交换与功能集成，采用业界首创的Hybrid线卡技术实现PTN分组业务和ODU子波长业务在线路侧的融合，实现了PTN分组和OTN子波长业务的灵活调度与任意转换。在光层，引入光子集成(Photonic Integrated Circuit，PIC)技术实现波分功能的集成化，提升了设备集成度，避免了波分的复杂规划和运维，提供SDH-Like的运维能力。

在业务映射方面，现有的研究主要提出将所有的信号以一种固定的大小进行统一封装，若信号粒度小于固定格式，则对其进行填充，若信号大于固定格式，则将其进行分段。以保证所传输的信元以固定的大小和格式进行传输。

虽然传统“IP层+光层”多层网络架构虽可以解决带宽问题，有效降低对核心路由设备的容量需求，解决网络容量的瓶颈，从而提升整个网络的容量。但是在向下层延伸时，又遇到了投资高、机房空间和资源消耗大、业务调度困难等多种问题。以发达省份为例，接入层和汇聚层的机房资源都非常紧张，现有机房已经堆叠了同步数字系列(SynchronousDigital Hierarchy，SDH)、OTN、PTN、无源光网络(Passive Optical Network，PON)等多种承载设备，对空间及电源的消耗极大，已没有足够的空间再放设备及配套电源，而新建机房又面临房价高、寻址困难等问题。

此外，由于业务映射层次多，涵盖IP/MPLS、ODUK、波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)，跨层规划要满足各个层次的性能、可靠性要求，并尽量降低对整体带宽的需求。IP网络配置复杂，IP+光协同使复杂度进一步提升。

现有的方案在进行业务交换时，需要处理信号的所有字段，没有一种合适的方式使得交换过程中能够只读一部分字段就能够完成对整个信号的交换，因而交换的效率不够高，时延较大。

此外，目前POTN在对信号进行业务映射的时候主要采用统一信元交换，即将每一个信号按照统一的大小格式进行封装，将信号粒度小于标准大小的信号进行填充，对信号粒度大于标准大小的信元进行切分。这样的方式会引起较大的时延，并且会造成大量带宽资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种分组光传送网业务交换及映射系统和方法，以解决多层网络架构在向下层延伸时，又遇到了投资高、机房空间和资源消耗大、业务调度困难等多种问题，同时满足业务映射层次的可靠性要求，降低业务交换过程中的时延。

基于上述目的本发明提供的一种分组光传送网业务交换及映射系统，按照信号流的方向依次包括：业务输入模块、输入端交换模块、映射传输模块、输出端交换模块和业务输出模块；

所述业务输入模块用于对输入端的输入信号进行排队，并对所述输入信号进行编号和封装，使得后续模块对信号自身不可见，只需读取编号字段甚至其中的某几个比特位；

所述输入端交换模块用于根据所述输入信号的编号中对应的优先级字段和输入顺序对所述输入信号统一排队，并将所述输入信号输出到相应的映射传输模块中；

所述映射传输模块用于根据所述输入信号所在的传输链路带宽对所述输入信号进行切片，依次映射到传输总线中，并在传输总线的输出端对信号进行恢复，将恢复后的信号输送到输出端交换模块；

所述输出端交换模块用于根据所述输入信号的编号中对应所述输入信号的优先级字段和所述输入信号抵达的顺序对所述输入信号进行排序，将排序后的信号输出到业务输出模块；

所述业务输出模块用于去除在业务输入模块中对所述输入信号添加的编号，并将所述输入信号输送回网络中。

进一步的，所述业务输入模块包括多个输入端口，每个输入端口对应一个输入队列和分类模块，所述分类模块用于识别所述输入信号的类型和粒度大小，以及优先级和服务质量需求，并对所述输入信号添加编号。

进一步的，采用n个比特对所述输入信号进行编号，其中第一比特位表示所述输入信号的传输层，第二比特位表示可靠性需求，第三比特位表示优先级需求，第四比特位表示是否为其他业务类型，其余比特位表示业务类型，其中n为大于等于5的正整数。

进一步的，所述其余比特位中，通过具体类型业务所占用比特位置的不同来区分不同类型的业务，并利用所述业务的可用比特位的编号区分业务粒度。

进一步的，所述输入端交换模块还用于将所述输入信号中优先级较高的业务排在队列前边。

进一步的，所述映射传输模块包括业务切片单元、输入控制单元、缓冲存储器单元、输出控制单元和业务恢复单元；

从输入端交换模块接收到信号之后，业务切片单元将业务切片后映射到传输线路中，再在输出端由业务恢复单元将信号恢复成切片前的状态，缓冲存储器单元负责存储输出队列中的信号，输出控制单元和输入控制单元分别根据输出端的队列和存储器中的队列将要溢出时逐级控制输入速度。

进一步的，所述业务切片单元以管道的带宽作为业务的切分点，完成业务的统一映射。

进一步的，所述输出端交换模块对预设时间段内从映射传输模块接收的信号进行排序，将具有优先级特性的信号排在队列前面。

进一步的，所述业务输出模块包括多个输出端口，所述输出端口具有编号，所述编号与所输入信号的编号相对应。

基于上述目的，本发明实施例还提供一种分组光传送网业务交换及映射的方法，包括：

当系统接收到输入信号后，业务输入模块对所述输入信号进行编号，并由输入端交换模块根据优先级和输入顺序对所述输入信号排队，之后由所述映射传输模块对所述输入信号进行切片，依次映射到传输总线中，并在传输总线的输出端对信号进行恢复，将恢复后的信号输送到输出端交换模块，由输出端交换模块根据优先级和到达顺序进行排队后经业务输出模块的对应输出端口输送回到网络中。

从上面所述可以看出，本发明提供的分组光传送网业务交换及映射系统和方法，按照信号流的方向依次包括：业务输入模块、输入端交换模块、映射传输模块、输出端交换模块和业务输出模块。针对所传输的业务的不同业务类型、颗粒度大小、优先级和可靠性需求来对业务进行编号的方案，并在交换时根据这个编号来选择对应的输出端口，并涉及了将不同类型的业务在同一条传输线路上统一映射的组装和切分方法。以此来完成对多种业务类型和业务粒度大小的统一映射及交换。此外实现了当业务粒度大时在光层传输，当业务粒度小时在电层传输，提高了光层和电层资源的利用率，降低了电层设备的负载压力，降低了网络的成本。

附图说明

图1为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块示意图；

图3为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块对业务编号流程图；

图4为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块对业务编号示意图；

图5为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的输入端交换模块功能原理图；

图6为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块逻辑框图；

图7为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块对输入信号切片示意图；

图8为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块的业务恢复单元的业务恢复原理图；

图9为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的输出端交换模块功能模型示意图；

图10为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输出模块模型示意图；

图11为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的一种分组光传送网业务交换及映射系统，按照信号流的方向依次包括：业务输入模块、输入端交换模块、映射传输模块、输出端交换模块和业务输出模块；

所述业务输入模块用于对输入端的输入信号进行排队，并对所述输入信号进行编号和封装,使得后续模块对信号自身不可见，只需读取编号字段甚至其中的某几个比特位；

所述输入端交换模块用于根据所述输入信号的编号中对应的优先级字段和输入顺序对所述输入信号统一排队，并将所述输入信号输出到相应的映射传输模块中；

所述映射传输模块用于根据所述输入信号所在的传输链路带宽对所述输入信号进行切片，依次映射到传输总线中，并在传输总线的输出端对信号进行恢复，将恢复后的信号输送到输出端交换模块；

所述输出端交换模块根据所述输入信号的编号中对应所述输入信号的优先级字段和所述输入信号抵达的顺序对所述输入信号进行排序，将排序后的信号输出到业务输出模块；

所述业务输出模块用于去除在业务输入模块中对所述输入信号添加的编号，并将所述输入信号输送回网络中。

本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统，针对所传输的业务的不同业务类型、颗粒度大小、优先级和可靠性需求来对业务进行编号的方案，并在交换时根据这个编号来选择对应的输出端口，并涉及了将不同类型的业务在同一条传输线路上统一映射的组装、切分和恢复方法，以此来完成对多种业务类型和业务粒度大小的统一映射及交换。此外实现了当业务粒度大时在光层传输，当业务粒度小时在电层传输，提高了光层和电层资源的利用率，降低了电层设备的负载压力，降低了网络的成本。

如图1所示，为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的结构示意图。整个系统分为业务输入模块1、输入端交换模块2、映射传输模块3、输出端交换模块4和业务输出模块5。

业务输入模块1负责对输入端的业务进行排队，再依次对输入信号读取其业务类型、颗粒大小、可靠性需求、时延需求这些信息，并依此对信号进行编号，实现对信号的封装，使得系统中的输入端交换模块和映射传输模块对信号自身携带的信息不可见，而只能识别添加的编号开销字段，保证对业务映射和交换的透明性。

输入端交换模块2的主要工作是依队列读取每个信号的编号字段，判断出每个信号的优先级之后，对所述信号按照优先级和输入顺序进行统一排队，并依队列先后根据信号的编号将其输出到对应的传输线路上。

映射传输模块3的功能是对输入端交换模块2中传输过来的信号根据自身所在的传输线路进行切片，将信号依次映射到传输总线中，再在传输总线的输出端对信号进行恢复，再将其输送到输出端交换模块4。

输出端交换模块4的任务是针对从映射传输模块3中接收到的信号，再依队列对业务进行编号解读，据接收顺序以及业务优先级进行排序，将其输出到业务输出模块5中相应的输出端口。

业务输出模块5负责去除在业务输入模块1中添加的编号字段，将业务恢复为初始状态，在将其输送回网络中去。

如图2所示，为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块示意图。业务输入模块中包含若干个输入端口，IS(Input Signal)表示输入信号，若干个输入端口同时输入信号。每个输入端口有一个输入队列，用于缓存当前端口输入的信号。Tag模块实现对信号的解读，识别出信号的类型和颗粒度大小，以及信号的优先级和QoS需求，再根据编号方案中的编号方式给信号加上相应的编号字段，实现对信号的封装以保证交换和映射模块中对业务处理的透明性。其中编号方案的流程图如图3所示，图3为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块对业务编号流程图，包括以下步骤：

步骤一：本方案首先采用8个比特来对业务进行编号，实现对不同类型不同粒度以及不同需求的业务进行划分。即所有业务的可用比特位数表示为11111111。

步骤二：由于电层交换的业务粒度相对较小，光层交换的业务粒度相对较大。本方案希望实现能够将粒度大于100G的大粒度业务直接用光层传输，以节省电层的带宽，旁路电层的中间路由器，降低网络的成本。则根据业务的粒度大小，针对业务需要在电层传输还是在光层传输加以区分。当业务粒度小于或等于100G时选择电层传输，当业务粒度大于100G时选用光层传输。本方案首先从电层交换和光层交换的角度进行划分，用8位比特中的第一位来表示该业务应为电层传输还是光层传输，如，若第一位为0，表示为该业务要在电层传输，若第一位为1，则表示该业务应在光层传输。

步骤三:本方案考虑到不同业务对可靠性的要求有所不同。如政府、军方和一些企业对数据的可靠性和安全性要求非常高，而一些普通的业务并没有这么高的QoS需求，而提供QoS保护需要耗费一定的资源。因此本方案考虑对业务的可靠性进行分级，用8比特中的第二比特进行区分，如，用0表示为一般可靠性需求的业务，用1表示为高可靠性保障需求的业务。针对于具体的业务，其可靠性可根据其丢包率、抖动、信噪比、误码率、安全性等参数判定。

步骤四:考虑业务的优先级。针对于语言、图像等一些TDM业务，对时延非常敏感，需要给予较高的优先级，将其与其他对时延要求不太高的业务进行区分。在对业务进行处理时，就在一定长度的队列中优先处理这类优先级高的业务。本方案用8比特中的第3比特来表示业务的优先级，用1表示该业务优先级高，需进行优先处理，用0表示该业务为一般业务，无需优先处理。需要注意的是:后续步骤均以普通业务为例说明，若为具有优先级或步骤三中有高可靠性要求的业务，直接把相应第三比特位和第二比特位变为1即可。

步骤五：再分别针对在电层交换和在光层交换的业务，根据其业务种类数量进行进一步划分每层的可用比特数，如分配给电层交换和光层交换的可用比特数均为4位，即可用比特表示为：1000 1111，其中后四位的1表示可用比特，此时可以区分2⁴即16种在电层交换的业务种类。同理，光层的普通业务可用比特表示为：0000 1111，此时可以区分2⁴即16种光层交换数据类型。

步骤六：具体考虑电层交换的业务。目前电层交换的业务主要有SDH业务中的VC-n，OTN业务中的ODUk，以及以太网数据包，本次方案针对这三种业务类型进行举例说明。

(1)针对SDH虚容器VC-n(n＝1，2，3，4)，针对它的种类数量，在电层交换可用比特的基础上再定义2位可用比特，即：1000 0011，此时可为SDH的虚容器进行区分，如：VC1:1000 0000，VC2:1000 0001，VC3:1000 0010，VC4：1000 0011。其中定位的可用比特位数及位置可以根据需要调整，若增加了更多的颗粒大小，也可按照这种方法继续编号。

(2)针对ODUk(k＝0，1，2，2e，3，4，flex)带宽颗粒的业务，针对它的颗粒大小种类，在电层交换可用比特的基础上再给ODUk类型的业务定位3位可用比特，如给定最后三位，即：1000 0111，便可以有2³即8种情况。在此基础上便可对每一个ODUk进行编号，如：ODU0：1000 0001，ODU1：1000 0010，ODU2：1000 0011，ODU2e：1000 0100，ODU3：1000 0101，ODU4:1000 0110，ODUflex：1000 0111。

(3)对以太网数据进行划分，若考虑的业务类型有：TCP、UDP、ICMP、ARP等。在电层交换可用比特位的基础上，根据以太网业务类型的数量定位以太网数据包的可用比特，如定义为：0000 1110，即有2³＝8种可以定义的以太网业务类型。再对各种类型的业务进行编号，如：TCP：1000 0010，UDP:1000 0100，ICMP:1000 0110，ARP:1000 1000。其它类型的以太网数据以此类推。

步骤七：具体考虑光层的业务。光层的业务主要针对以波长为承载方式的业务，本方案给波长业务的可用比特位数为4位，即0000 1111，此时有2⁴即16个区间，此时根据波长的带宽进行分区，并根据实际需要调整同一个编号的带宽取值范围，本方案以50G的带宽范围作划分：100G-150G:0000 0001，150G-200G:0000 0010，200G-250G:0000 0011，300G-350G:0000 0100，350G-400G:0000 0101，…，850G-900G:0000 1111。

步骤八：编号系统的完善方案——ELSE类。由需要考虑所例举业务类型之外的其他没有设置的业务，所以还需要针对每一种业务类型集合设置一个表示其它业务的ELSE接口，针对这个接口也要进行编号，若出现的业务类型在目前所列范围之外，则将这个业务的编号设置为所能判断的业务类型下的ELSE接口的编号。编号的方案比较灵活，本方案使用上述编号系统的第四位来表示是否为ELSE业务类型。如第四位为1，则表示为该类型对应的ELSE业务，如第一位为0，则表示已经考虑了这种业务类型。对这种编号方式的详细ELSE业务类型编号如下：

电层交换集合：{SDH、ODUk、以太网数据、ELSE}，对应的编号1000 1111：{10000011，1000 0111，1000 1110，1001 1111}。SDH业务类型集合：{VC1，VC2，VC3，VC4，ELSE}，对应的编号1000 0011：{1000 0000，1000 0001，1000 0010，1000 0011，1001 0011}。ODUk类型的业务集合：{ODU0，ODU1，ODU2，ODU2e，ODU3，ODU4，ODUflex，ELSE}，对应的编号10000111：{1000 0001，1000 0010，1000 0011，1000 0100，1000 0101，1000 0110，1000 0111，1001 0111}。以太网数据业务集合：{TCP，UDP，ICMP，ARP，ELSE}，对应的编号0000 1110：{0000 0010，0000 0100，0000 0110，0000 1000，1000 1110}。光层承载的波长业务集合：{100G-150G，150G-200G，200G-250G，250G-300G，300G-350G，350G-400G，…，850G-900G，ELSE}，对应的编号0000 1111：{0000 0000，0000 0001，0000 0010，0000 0011，0000 0100，0000 0101，…，0000 1111，0001，1111}。

图4为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输入模块对业务编号示意图，编号的标注方式为：针对本发明中的编号方案，由于不同类型的业务编号可能相同，故不能采用只标志粒度的最后一级编号，而应采用逐级编号的方式。由电层光层到业务类型再到业务粒度逐级进行编号。由于前四比特位如果每层都标记则会比较冗余因此本方案采用的编号形式为：“最后一级编号前四比特：第一级后四比特.第二级后四比特.第三级后四比特”。如普通业务SDH的VC3的编号标志为：1000:1111.0011.0010。光层340G的高QoS需求业务的编号标志为：0100:1111.1111.0100。

图5所示为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的输入端交换模块功能原理图。它将在T时间段内，在各个接收端接收到的信号进行统一排队，读取在业务输入模块中添加的编号字段，将优先级高的业务排在队列前端。队列排好之后再依次读取业务的编号将其输出到对应的传输总线。对于图5中的四条传输总线，前两条传输电层的业务，后两条传输光层的业务。其中第二条和第四条分别传输电层和光层中对QoS要求更高的业务，它们对信号的保护比较全面，而针对于普通QoS要求的业务，为了节省传输的带宽可以采用相对简单的保护机制。因此，针对于上文的编号方案，四条传输总线的业务编号前两位比特位依次为：00、01、10、11。

此时仅需读取信号编号字段的前两个比特位即可，即电层普通信号传输线端口为10、电层高QoS信号传输线为11、光层普通信号传输线端口为00、电层高QoS信号传输线为01。由于前期的封装使得此时交换模块对信号本身不可见，而只能识别编号字段，在增加了对业务透明输送的同时读取效率也大大提高。

图6所示为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块逻辑框图。映射传输模块包含业务切片单元、输入控制单元、缓冲存储器单元、输出控制单元以及业务恢复单元五部分。从输入端交换模块接收到信号之后，业务切片单元将业务切片后映射到传输线路中，再在输出端由业务恢复单元将信号恢复成传输前的状态。缓冲存储器单元负责存储输出队列中的信号，输出控制单元和输入控制单元分别根据输出端的队列和存储器中的队列将要溢出时逐级控制输入速度。

图7为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块对输入信号切片示意图。业务切片单元将要在其管道上传输的业务进行切片，将业务统一输送到传输线路中。本方案的切片功能不需要将所有的业务按照固定的大小进行传输而对每个信号进行填充或分段。由于POTN设备具有大容量交换、大管道传输的特性，为了提升传输效率以及提高管道带宽利用率，本方案采用直接将信号进行传输，以管道的带宽G作为业务的切分点，完成业务的统一映射。由于核心模块对信号自身不可见，而只能识别业务输入模块中添加的编号字段，故业务切片单元只需要读取业务的长度，当多个信号组装到一起超过了管道带宽时，便将这个业务进行切分。具体的切片映射的方式为：以其管道的带宽G作为业务的切分点，将当前T时间段内接收到的业务，按照从输入端交换模块发送过来的队列，依次进行组装，并直接输入传输总线，当组装到整体带宽为G时，在此位置对业务进行切片。

具体实例如图7所示，当1、2、3号业务放入传输管道中时，并没有超过传输带宽，而当第4个信号放入管道中时则超出了传输管道的带宽范围，此时就将超出部分的4号业务进行切分，4号业务就被分割为4.1和4.2两部分。将1、2、3、4.1号业务组装在一起放入管道中进行传输。再将4.2放入下一次组装的开头部分，则4.2、5、6组装在一起之后，7号业务超出带宽范围，则将7号业务超出带宽部分进行切分，产生7.1和7.2两段，把4.2、5、6、7.1组装在一起进行传输，7.2再与后续业务进行组装。

图8为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的映射传输模块的业务恢复单元的业务恢复原理图。由于接受到的信号均按照顺序排列，恢复模块首先依次读取能够识别出来的编号字段，读取一个编号字段之后将后续信号体与当前编号字段进行拼接，直到遇到下一个编号字段，拼接完一个信号之后就直接将它输出到交换模块中。如此重复。

图9为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的输出端交换模块功能模型示意图。输出端交换模块与输入端相似但不相同。首先将在T时间段内从映射传输模块中收到的信号进行排序，排序时只需要读取优先级位第二比特位是否为1，将具有优先级特性的信号排在队列前面。再根据队列的顺序依次读取信号的编号字段，将其输送到想对应的输出端口。如编号为1000：1111.0011.0001的信号，则将其输出到端口1。

图10为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射系统的业务输出模块模型示意图。业务输出模块中包含若干个输出端口，每个输出端口对应一个编号，此处的编号与输入时对每一种业务类型的编号相对应。根据输入端的编号方式，输出端首先需要有四个总接口，分别管理电层业务与光层业务以及高QoS需求的业务。在电层业务接口下再部署SDH、ODUk、以太网数据、ELSE四个接口，分别用于传输对应类型的业务。针对于具体业务的粒度划分，以ODUk为例，ODUk已经部署的接口有：ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3、ODU4、ODUflex。此时根据业务在业务输入模块中添加的编号来判断输出到哪个端口，若编号为1000：1111.0111.0001，则将此业务输出到ODU0的端口，若编号为1001:1111.0111.0111，则将其输出到ODUk的ELSE端口。再以以太网数据业务类型为例，当前已经部署的包类型有TCP、UDP、ICMP、ARP、ELSE。则根据业务的编号对应输出端口，若编号为1000：1111.1110.0110，则将其输出到ICMP端口。若编号为1000:1111.1110.1110，则输出到以太网数据类下的ELSE端口。其他类型业务输出方法以此类推。

每个输出端口对应有一个Untag模块，这个模块的功能是去掉在业务输入模块中添加的编号字段，把信号还原成网络中的初始状态，再排队输出回网络中。

由于发明的编号方案中需要基本上列出了所有的业务类型，当多种业务之间不需要进行区分传输的时候可以选择在同一个输出端口输出，也就是使用相同的编号，以此来提高设备端口的利用率。因此如果接收到的业务不属于当前所考虑到的任何一种数据类型，也就可能不是正常的数据，如数据已经被破坏而不能正确的读取出它的数据类型，或者属于一些恶意数据，被输出到ELSE端口之后，可以根据实际需要进行处理，如丢弃。

图11为本发明实施例的分组光传送网业务交换及映射方法的流程图。即总体流程为：当系统接收到信号之后，通过对信号进行解读，判断出信号的类型、粒度、优先级、可靠性，并据此贴上相对应的编号标签，再在输入端交换模块进行排队，并依队列把信号传输到各个总线上。传输时先要对信号按照本方案中的切分方法进行组装或分割，在输出端把信号恢复成切分之前的状态，再输出到输出端的交换模块中。交换模块再根据优先级和到达顺序进行排队，再依队列根据编号选择业务对应的输出端口。当输出端队列快要溢出时，输出控制会控制存储器到输出端的输出速度；当存储器快要溢出时，输入控制则控制输入端的输入速度，以此方式进行拥塞控制,保证业务的无阻塞调度。

为了帮助本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，根据本发明提出的具体交换和映射方案，举例说明本方案的系统流程，若当前传入的信号有：1.ODUk中ODU3的高优先级信号。2.带宽为210G的高QoS信号。3.以太网数据包中的高可靠性TCP信号。4.带宽为170G的普通信号。

首先不同的信号从输入端口进入输入队列中，由各个端口的Tag模块对信号进行解读，判断出信号的类型、粒度、优先级以及可靠性需求详细信息。再通过编号方案中的流程对信号进行编号。针对第一个信号识别出它是高优先级ODUk类型的信号，其粒度大小为ODU3。则根据编号方案判断它应该在电层传输，根据编号方案贴上的编号字段为：1010:1111.0111.0101。对第二个信号，解读出的信息为粒度是210G带宽的高QoS信号，则将其判断为在光层传输，对应编号为0100:1111.1111.0011。对第三个信号解读为电层高可靠性以太网TCP数据，则编号为1100:1111.1110.0010。对第四个信号进行解读时，首先因为它是带宽为170G的普通信号，则将其判断为在光层传输，对应的编号为0000.1111.1111.0001。

然后将四个信号传输到输入端的交换模块中，若四个信号均在时间间隔T之内到达，则交换模块按照优先级和先后顺序进行统一排序，加入此时队列的顺序先后为：信号1，1010:1111.0111.0101，信号2，0100:1111.1111.0011，信号3，1100:1111.1110.0010，信号4，0000.1111.1111.0001。此时交换矩阵依次读取编号字段的前两位，将其交换到对应的传输总线上，即：将信号1传输到电层普通线路，将信号2传到光层高QoS线路，将信号3传输到电层高QoS线路，将信号4传输到光层普通线路。

信号传输到各个线路之后，由业务切片单元对其处理，将其余其它在T时间间隔内到达的信号进行组装或切分，将其送入传输线路上，在线路的输出端在把信号还原，再输送到输出端交换模块中。

若这四个信号都在同一个T时段内到达输出端交换模块，则输出端交换模块在讲这四个信号与其它到达的信号再次按照优先级和到达先后顺序进行排序，若此时的队列先后为：信号1，1010:1111.0111.0101，信号3，1100:1111.1110.0010，信号4，0000.1111.1111.0001，信号2，0100:1111.1111.0011。此时输出端减缓模块读取编号字段将其输送到编号对应的端口中。将信号1送到1010:1111.0111.0101的输出端口，将信号3输送到1100:1111.1110.0010的输出端口，将信号4输送到0000.1111.1111.0001的输出端口，将信号2输送到0100:1111.1111.0011的输出端口。

在输出端口处对应的Untag模块将解除信号的编号字段，把信号还原成初始状态。

本发明提出了一种分组光传送网业务映射及交换系统和方法，具有以下优点：具体涉及了针对所传输的业务的不同业务类型、颗粒度大小、优先级和可靠性需求来对业务进行编号的方案，并在交换时根据这个编号来选择对应的输出端口，并涉及了将不同类型的业务在同一条传输线路上统一映射的组装和切分方法。以此来完成对多种业务类型和业务粒度大小的统一映射及交换。此外实现了当业务粒度大时(大于100G)在光层传输，当业务粒度小时(小于100G)在电层传输，提高了光层和电层资源的利用率，降低了电层设备的负载压力，降低了网络的成本。

本发明的编号方案具有普适性，即可以对不同类型的业务进行不同粒度大小的区分以及粒度范围的扩充。也可以根据实际需要选择只交换不同的业务类型而不区分不同的粒度。对业务粒度的进一步划分，有利于为该业务找到最合适的承载方式，从而提高带宽资源利用率，而避免导致将小颗粒业务如ODU1传输到大颗粒承载如OUD3上，引起不必要的资源浪费。此外，还可以对业务的类型进行扩充。

同时，ELSE接口的设计提高了网络的安全性，避免了网络中的错误数据占用网络资源。此外也提高了网络的灵活性和安全性，可以根据实际的需要选择对当前没有设置的数据进行处理，如若这类数据是恶意数据，可以选择寻找这类数据的来源，找出网络的攻击者。

在映射及传输模块中对业务的组装和切分方法与传统的对每一个信号用同样的大小来对每一个信号进行填充和封装不同。本方案不对每一个业务进行处理，而是采用直接根据管道带宽作为切割点，当组装的业务没有达到这个带宽范围是不对信号进行处理，而是采用直接将各个信号组装传输的方式，不仅大大的节省了操作时延，并以最高的效率利用了大管道的带宽优势。

针对于方案中的交换模块，由于其对信号自身不可见的特性，而只能识别输入模块中的编号字段。因此在交换时只需要读取编号字段甚至其中的某几个比特位，可以大大的提高交换效率，也保证了系统中信号的透明性。

方案中涉及到几个T时间段，主要针对当前输入的信号中，以T为一个时间间隔对所受到的信号进行排队处理。在处理的时候到达的信号在下一个T时间进行处理。而对于T时间段内接受到的信号的处理时间也大致为T，这样的思路能够提高处理的效率，同时针对于业务的排队时每次都对优先级高的信号进行优先处理，最大可能的降低了信号的整体传输时延。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (9)

1.一种分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，按照信号流的方向依次包括：业务输入模块、输入端交换模块、映射传输模块、输出端交换模块和业务输出模块；

所述业务输入模块用于对输入端的输入信号进行排队，并对所述输入信号进行编号和封装，使得后续模块对信号自身不可见，只需读取编号字段甚至其中的某几个比特位；所述业务输入模块包括多个输入端口，每个输入端口对应一个输入队列和分类模块，所述分类模块用于识别所述输入信号的类型和粒度大小，以及优先级和服务质量需求，并对所述输入信号添加编号；

所述输入端交换模块用于根据所述输入信号的编号中对应的优先级字段和输入顺序对所述输入信号统一排队，并将所述输入信号输出到相应的映射传输模块中；

所述映射传输模块用于根据所述输入信号所在的传输链路带宽对所述输入信号进行切片，依次映射到传输总线中，并在传输总线的输出端对信号进行恢复，将恢复后的信号输送到输出端交换模块；

所述输出端交换模块用于根据所述输入信号的编号中对应所述输入信号的优先级字段和所述输入信号抵达的顺序对所述输入信号进行排序，将排序后的信号输出到业务输出模块；

所述业务输出模块用于去除在业务输入模块中对所述输入信号添加的编号，并将所述输入信号输送回网络中。

2.根据权利要求1所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，采用n个比特对所述输入信号进行编号，其中第一比特位表示所述输入信号的传输层，第二比特位表示可靠性需求，第三比特位表示优先级需求，第四比特位表示是否为其他业务类型，其余比特位表示业务类型，其中n为大于等于5的正整数。

3.根据权利要求2所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述其余比特位中，通过具体类型业务所占用比特位置的不同来区分不同类型的业务，并利用所述业务的可用比特位的编号区分业务粒度。

4.根据权利要求1所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述输入端交换模块还用于将所述输入信号中优先级较高的业务排在队列前边。

5.根据权利要求1所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述映射传输模块包括业务切片单元、输入控制单元、缓冲存储器单元、输出控制单元和业务恢复单元；

从输入端交换模块接收到信号之后，业务切片单元将业务切片后映射到传输线路中，再在输出端由业务恢复单元将信号恢复成切片前的状态，缓冲存储器单元负责存储输出队列中的信号，输出控制单元和输入控制单元分别根据输出端的队列和存储器中的队列将要溢出时逐级控制输入速度。

6.根据权利要求5所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述业务切片单元以传输链路带宽作为业务的切分点，完成业务的统一映射。

7.根据权利要求2所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述输出端交换模块对预设时间段内从映射传输模块接收的信号进行排序，将具有优先级特性的信号排在队列前面。

8.根据权利要求1所述的分组光传送网业务交换及映射系统，其特征在于，所述业务输出模块包括多个输出端口，所述输出端口具有编号，所述编号与所输入信号的编号相对应。

9.一种利用权利要求1到8任一项所述的分组光传送网业务交换及映射系统进行分组光传送网业务交换及映射的方法，其特征在于，包括：

当系统接收到输入信号后，业务输入模块对所述输入信号进行编号，并由输入端交换模块根据优先级和输入顺序对所述输入信号排队，之后由所述映射传输模块对所述输入信号进行切片，依次映射到传输总线中，并在传输总线的输出端对信号进行恢复，将恢复后的信号输送到输出端交换模块，由输出端交换模块根据优先级和到达顺序进行排队后经业务输出模块的对应输出端口输送回到网络中。