CN1133301C - 利用sdh接入网数据通道实现路由器的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用SDH接入网数据通道实现路由器的方法及其装置，其装置包括：通讯处理CPU，受CPU控制的SDH系统接口电路、存储器、以太网物理接口、RS232串口以及通向SDH网管的双口RAM；其采用IP+PPP的包模式到SDH虚容器(VC)的直接映射，实现动态路由器的功能，提供局域网口与本地局域网直接连接，进而将各地局域网互连起来，用户可以不必再另建局域网，大大减少了投资，降低了运营成本。
Description
本发明涉及数据通信技术领域，特别是一种利用SDH接入网设备的数据通道实现路由器的方法及其装置。
在SDH光传输设备或接入网设备中，一般都提供有功能强大的数据通信通道。但是，就目前的应用来看，这些数据通信通道主要是用来传送话音等标准业务，而不能直接提供数据通信的功能，尤其是支持TCP/IP协议的网络通信功能。随着网络技术，特别是INTERNET技术的发展，用户对数据通信的需求日益突出，例如通过SDH或接入网设备进行局域网互连等。目前这类设备进行局域网互连的实施例如图1所示，在每一个局域网与设备之间需连接通用路由器和modem，用户需要再投资购买通用路由器和modem，另外组成数据通信网络，来实现数据通信。这样做的缺点是显而易见的，不仅需要用户投入很多资金另外重建数据通信网络，而且还需要有专门的技术人员来进行数据通信网络的运营和维护工作，用户在设备和人力两方面的费用支出巨大。
本实用新型的目的在于提供一种利用SDH接入网设备的数据通道实现路由器的方法及其装置。它提供局域网口与本地局域网直接连接，广域网的连接利用SDH设备自身的数据通道完成，实现IP路由器的功能，将各地局域网互连起来。
本发明的利用SDH接入网数据通道实现路由器的装置包括：通信处理器CPU，用于提供多个和多种类型的通讯端口；SDH系统接口电路，它为CPU通讯口和SDH设备间的中间电路，用于将所述通讯口和设备的通道往来的数据按标准互相转换；连接于CPU总线的RAM存储器，用于存储程序运行时的数据；连接于CPU总线的FLASH ROM，用于存放系统运行的程序和配置信息；以太网物理接口，用于连接CPU的以太网控制器到局域网中；双口RAM(DPRAM)，它一个端口接于CPU的总线，另一个端通过接口接于SDH网管通讯接口；以及1路RS232串口，用于系统调试和配置的终端接口。
利用SDH接入网数据通道实现路由器方法的步骤如下：
a、在CPU的控制下，运行BSP(板支持)模块程序，完成CPU的初始化、RAM自检及出错指示，进一步引导提供TCP/IP支持的pSOS系统启动；
b、运行驱动模块程序，设置CPU的以太网口、同步串口以及其它通讯口；
c、运行网络接口模块程序，完成主要TCP/IP网络接口的初始化和配置，即以太网网络接口的初始化和配置，及PPP协议的网络接口的初始化和配置；
d、运行采用RIP-2或OSPF-2协议的动态路由模块程序，主要完成下面任务：
接收和发送路由信息，使用UDP协议与相邻网关通讯；发送本地网络路由信息，同时接收其它网络的路由信息；
计算、维护路由表，根据接收到的路由信息，使用协议路由算法，完成网络路由的计算，并更新路由表；
e、运行配置管理模块，完成用户配置和查询工作，即本地网元监控和远程监控，远程监控时，通过SNMP(简单网管协议)接收用户远程管理，接收用户发出的命令并提供用户需要的信息。
本发明与现有技术比较有如下优点：
采用本发明所述的装置和方法，用户可以不必再另建局域网，大大减少了用户在数据通信方面设备和人力的投入，简化了用户的使用和维护工作，降低了运营成本。
本发明利用SDH等接入网设备原有的数据通道和IP装置(或板)，采用IP+PPP的包模式到SDH虚容器(VC)(可根据需要和以后版本的升级提供N×2M带宽)的直接映射，实现动态路由器的功能。其可以完成多设备点间的局域网的互连，并能够用来传送使用TCP/IP的网管信息(例如当前流行的SNMP)。
本发明的使用可以充分利用现有的光传输设备的高带宽和灵活的组网性能，使其除了承载传统的话音业务之外，还可以承载其它宽带业务，如各种数字图象信号等。
以下结合附图对本发明进一步描述。
图1为传统的用SDH设备进行局域网互连的实施例；
图2为采用含有本发明IP装置的SDH设备进行局域网互连的实施例；
图3为本发明的装置原理框图；
图4为本发明的软件结构图。
图3为本发明的装置原理框图，图3是以与SDH 2.5G光接入设备结合为例。其主要包括以下部分：
通讯处理器CPU，选用32位CPU芯片MPC860T，它为硬件系统的核心，用于提供多个和多种类型的通讯端口；
SDH系统接口电路，提供4路NRZ和HDB3之间的编解码电路，在这里，4个双向2.048Mb/s链路等同于路由器设备中的同步口，因此，IP板(或装置)可以提供最大8.192Mb/s(双向)速率的广域网连接(点对点连接时)。当需要更高速率(带宽)的广域网连接时(接口码型可能不同)，须选用其它芯片或用FPGA设计；
SDRAM存储器使用64Mbit芯片，总容量可扩充到16Mbyte或32Mbyte。选用较大容量内存，主要是因为860T的处理能力不够，如链路繁忙时，能通过缓存来尽量弥补CPU处理能力的不足；
系统程序的存储使用FLASH，FLASH总容量为2Mbyte，可扩充到4Mbyte或8Mbyte；
100M以太网物理接口芯片选用LEVEL ONE公司的LXT970LC接口电路，LXT970LC接口电路连接于MPC860T的FEC口；
连接于MPC860T串行口的1路RS232串口选用RS232控制器接口ST16C2550，设计保留它主要为了一些网络上的临时应用所需，是IP板一种广泛应用的备份口，可用于系统调试和配置；
双口RAM(DPRAM)，它一个端口接于CPU的总线，另一端通过一个接口接于SDH网管，用于与主设备间通讯；以及电源和时钟等。
上述SDH系统接口电路、SDRAM存储及FLASH ROM均连接于MPC860T的总线，SDH系统接口电路另一端口连接于MPC860T的通讯口。
如软件结构图4所示，本发明方法的软件部分采用模块结构设计，其主要模块说明如下：
(1)嵌入式操作系统
采用pSOS系统，操作系统提供TCP/IP支持。
(2)BSP(板支持)模块
该模块主要完成IP板初始化，其中包括860T的初始化、RAM自检、出错指示和系统引导等。BSP设置860T各寄存器初始值，并检测860T芯片是否正常，然后进行RAM读写检查，再将程序由FLASHMEM中装入RAM，引导pSOS启动。在IP板初始化过程中，若有任何一个步骤失败，系统将停止，并点亮IP板上的红灯，产生故障告警。
和硬件的接口说明如下：
1、MPC860T使用外部有源晶振5MHZ，内部默认倍频5倍，系统时钟25MHZ。
2、MPC860T串行通讯口
FEC口：10M/100M以太网接口，MII方式，控制芯片LXT970，默认使用10M以太网，可以通过拨码开关设置为100M以太网。
SCC1～SCC4：HDLC协议，接收时钟、发送时钟(2MHZ)由外部时钟引脚输入。
SMC2：UART协议，发送数据时，先置位PB22，等待NCP板确认。
3、10M/100M以太网控制器接口LXT970，可参考相关资料。
4、RS232控制器接口ST16C2550，参考相关资料。
(3)驱动模块
该模块主要完成860T各通讯口的设置，包括以太口、SCC口和SMC口。以太口驱动完成对860T的10/100M自适应以太口的初始化和参数设置，SCC口驱动完成对860T四个SCC口的初始化和参数设置，SMC口驱动完成对860T两个SMC口的初始化和参数设置，将SMC口设置成RS-232接口。PSOS操作系统为底层驱动程序开发了DISI标准接口，底层驱动程序符合DISI接口可方便地扩展和移植，并使上层应用软件完全隔离硬件特性。
(4)网络接口模块
这里，主要描述PPP协议接口，以太网接口请参考pSOS相关bsp的实现。
本模块完成在SCC口上的PPP通讯协议的实现，并和pSOS的pNA+模块接口，将从相邻SDH网元传过来的信息进行验证和处理后提取出IP信息传递给上层应用模块。
在pSOS中，pNA+网络模块定义了与其接口的标准形式。网络接口(NI)在初始化时将下层协议模块和pNA+相连。M把它的函数入口地址传递给pNA+，供pNA+模块调用。
(5)动态路由模块
动态路由模块采用RIP-2或OSPF-2作为动态路由协议。RIP-2使用矢量距离算法传播路由信息，OSPF使用链路状态算法来传播路由信息。RIP-2协议简单，适合于小规模局域网，但由于其存在的效率等缺点，不适合大型局域网和广域网；OSPF-2协议复杂，但能很好地反映网络的变化，适应于广域网。
在IP板上实现动态路由分为两个层次，底层包括接口信息，通用路由信息，定时器，SOCKET通讯的支持，上层可以运行动态路由协议，包括RIP、OSPF。
1内存管理：
内存管理是用在对数据包进行发送接收和处理时使用的，是数据包发送接收和处理的基础；
2定时器：由定时器模块来完成各模块的定时器的触发工作；
3接口信息：
管理系统当前所有up的接口。当系统网络模块的网络接口有变动时，可通知接口管理模块更新接口信息；
4通用路由信息：
此数据结构为RIP协议的运行提供本地的路由信息，并定时与系统内部路由表保持同步。
5 SOCKET通讯：
处理所有SOCKET有关的通讯和配置。如发送一个UDP包，或得到和配置系统路由信息。
6路由协议处理：路由协议处理，参见相关RFC文档。
7配置命令处理：
对路由协议进行配置，控制运行的方式和运行的范围。例如：在哪些接口上发送路由信息数据，在哪些接口接受路由信息，定义自治系统id。
(6)配置管理模块
配置管理模块主要可分为以下部分：
本地网元监控：通过邮箱(2.5G设备)或RS-232(155/622设备)和本地SDH网元通讯，接收SDH网管程序的管理，同时还可通过本地串口接受IP管理软件的管理。
远程监控：通过SNMP(简单网管)或WWW协议接收用户远程管理，接收用户发出的命令并提供用户需要的信息。
数据库管理：高效的管理IP板的数据库。
配置管理模块接收用户的管理命令，完成对本地程序的运行监控，并记录在数据库中，同时为系统初始化和运行提供必要的信息，在系统出现故障时能发出告警信息并做必要的本地处理。
图2为采用含有本发明IP装置的SDH设备进行局域网互连的实施例。在SDH设备中增加了本发明的IP装置板，利用SDH设备的原有的数据通道实现路由功能，使局域网口与本地局域网直接连接，将各地局域网互连起来。
Claims (4)
1、一种利用SDH接入网数据通道实现路由器的装置包括：
通信处理器，用于提供多个和多种类型的通讯端口；
SDH系统接口电路，它为通信处理器通讯口和SDH设备间的中间电路，用于将所述通讯口和设备的通道往来的数据按标准互相转换；
连接于通信处理器总线的RAM存储器，用于存储程序运行时的数据；
连接于通信处理器总线的FLASH ROM，用于存放系统运行的程序和配置信息；
以太网物理接口电路，用于连接通信处理器的以太网控制器到局域网中；
双口RAM，它一个端口接于通信处理器总线，另一端口通过一个接口连接于SDH网管；
以及1路RS232串口，用于系统调试和配置的终端接口。
2、根据权利要求1所述利用SDH接入网数据通道实现路由器的装置，其特征在于：所述的通信处理器是MPC860T处理器。
3、根据权利要求1所述利用SDH接入网数据通道实现路由器的装置，其特征在于：所述的以太网物理接口电路采用LXT970接口电路。
4、一种通过权利要求1所述的SDH接入网数据通道实现路由器的方法，其特征在于采取如下步骤：
a、在通信处理器的控制下，运行板支持模块程序，完成通信处理器的初始化、RAM自检及出错指示，进而引导提供TCP/IP支持的pSOS系统启动；
b、运行驱动模块，设置通信处理器的以太网口、同步串口以及其它通讯口；
c、运行网络接口模块程序，完成主要TCP/IP网络接口的初始化和配置，即以太网网络接口的初始化和配置，及PPP协议的网络接口的初始化和配置；
d、运行采用RIP-2或OSPF-2协议的动态路由模块程序，主要完成下面任务：
接收和发送路由信息，使用UDP协议与相邻网关通讯；发送本地网络路由信息，同时接收其它网络的路由信息；
计算、维护路由表，根据接收到的路由信息，使用协议路由算法，完成网络路由的计算，并更新路由表；
e、运行配置管理模块程序，完成用户配置和查询工作，即本地网元监控和远程监控，远程监控时，通过简单网管协议接收用户远程管理，接收用户发出的命令并提供用户需要的信息。
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