CN1138391C - 一种用于英特网与同步数字体系融合的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于英特网与同步数字体系融合的数据传输方法，针对现有技术：不支持低阶虚容器的应用、硬件转发部分处理开销太大、用于光的包交换代价太高、重发定时器的值没有明晰的定义和填充功能导致效率很低等不足加以改进，提出了SDH链路接入规程等技术，通过把Ipv4和Ipv6包头中的版本字段随原语作为参数映射到第2层来实现多协议的封装，用类似方法可支持包括英特网协议第四版和第六版在内的250多种协议。

Description

一种用于英特网与同步数字体系融合的数据传输方法

技术领域

本发明涉及英特网的数据传送领域，它是一种用于英特网与同步数字体系融合的适配方法的帧封装方法，主要用于核心交换路由器，边缘交换路由器，基于包交换的高低端交换机，用户端综合接入设备和与英特网有关的互连互通设备等。

背景技术

现用于英特网与同步数字体系融合的适配方法的帧封装，有“点对点协议”(英文缩写PPP)。在英特网工程任务组(英文缩写IETF)，把它规定为(代号)RFC1619(RFC是请求评论，英文RequestFor Comments)，它可以封装三十多种网络协议，含有用于英特网的”英特网协议第四版(英文IPV4)，这种协议适配方法通过MODEM上网是成功的，还有防火墙，但若用于同步光网络(英文缩写SONET)或同步数字体系(英文缩写SDH)上，就存在一些不足和缺陷。主要表现在：

(1)RFC1619的帧封装由点对点协议和高级同步数据链路规程两项完成，对上层协议的封装由PPP帧中的“协议字段(8/16比特)”完成；

(2)对于低阶虚容器(英文缩写LOVC)的应用，没有帧封装标准支持，导致IP over SDH不能用于英特网边缘接入；

(3)对于每秒2.5千兆比特及其以上速率，开发设备时硬件转发部分开销太大，用于“英特网协议(英文缩写IP)直接在波分复用光缆网(英文缩写IP over WDM)”上运行时，更是如此，因为RFC1619规定：推荐使用“链路控制协议(英文缩写LCP)”和魔数(英文表述为Magic Number)。这两项比较复杂；

(4)采用RFC1619时，因为PPP是需要建立连接的，重发定时器的默认值在PPP中定为3秒。对于高速链路，这种方法过于迟钝。对于具体工程应用，应要求支持从每秒2兆比特到每秒10000兆比特的速率范围全部(约差4032倍)。所以重发定时器的值应根据线路往返的时延确定。这些在RFC 1619中都没有作出规定，从而在不同厂家的设备互连时会出现不确定性；

(5)填充功能(英文表述为Padding Function)，PPP的信息字段一般要填充到最大接收单元(英文缩写MRU，在英特网上一般规定为1500字节)。对于一般的英特网数据包，如浏览器(英文表述为MW)上网的应用(该种应用约占整个英特网应用的75％)，平均数据包长度是330字节，这样有平均约350％是在做无用功，效率很低。另外，这个填充字段在接收端还需要一个功能来区分哪些是信息字段，哪些是填充字段。这又增加了处理开销；

(6)链路控制协议(英文缩写LCP)的整个规程包括10种配置数据包(英文表述为configurationpacket)、16种状态事件(英文表述为Event)和12种动作(英文表述为Action)，把这些复杂的机理用于光的包交换(光---光)是很难实现的。即使做出来了，代价也太高。

发明内容本发明的目的是，针对现有帧封装技术存在的不足和缺陷加以改进，并提出和设计出适用于各种情况的一种用于英特网与同步数字体系融合的适配方法的帧封装；本发明的构想是在英特网协议(英文缩写IP)和同步数字体系(英文缩写SDH)之间只保留面向字节的SDH链路接入规程(英文缩写LAPS)，用多服务访问点代替地址字段，实现多协议封装，可以支持从低阶虚容器到高阶虚容器(包括级联)的全部速率范围，也特别适合用到光的包交换接口，没有任何协议的不确定性，本构想不仅能解决新的设备开发和运营问题，而且为我国现有的上千亿元电信传输资源找到了一条非常好的出路。

本项发明的技术解决方案是，采用一种用于英特网与同步数字体系融合的数据传输方法，包括下列步骤：

从英特网的网络层设备接收数据包，识别数据包的类型，根据识别的类型产生SAPI标识符，并将所述数据包转换成第一类帧；将所述第一类帧封装成包括起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧校验序列字段和终止标志的帧格式，以形成第二类帧；将上述第二类帧用X⁴³+1多项式进行扰码；将上述扰码之后的第二类帧封装到净荷部分，插入适当的开销，形成第三类帧输出到同步数字体系设备。

如上所述的数据传输方法，所述第二类帧的地址字段为SAPI标识符。

如上所述的数据传输方法，所述第二类帧的信息字段包含所述第一类帧。

如上所述的数据传输方法，所述第二类帧的起始标志和终止标志为“0x7E”。

如上所述的数据传输方法，所述第二类帧的控制字段的值为“0x03”。

如上所述的数据传输方法，还包括计算步骤，利用生成多项式1+x+x²+x⁴+x⁵+x⁷+x⁸+x¹⁰+x¹¹+x¹²+x¹⁶+x²²+x²³+x²⁶+x³²，对除起始标志、终止标志以及帧校验序列字段外的第二类帧的所有比特进行校验，检测帧在传输过程中是否出现差错。

如上所述的数据传输方法，对于第二类帧，前一帧的终止标志是相邻随后帧的起始标志。

如上所述的数据传输方法，对于第二类帧，在帧与帧之间发送一个或多个连续的填充标志。如权利要求1所述的数据传输方法，所述的来自网络层的数据包为IPv4或IPv6数据包，所述的第一类帧是IPv4或IPv6帧或数据包，所述的第二类帧是PDH链路接入规程(LAPS)帧，所述第三类帧是SDH/SONET的STM-I/OC-3c，STM-4c/OC-12c，STM-16c/OC-48c，STM-64c/OC-192c帧。

本发明的优点，相对于已有的RFC1619，具有以下创新：

(1)目前国外一些厂商按照英特网工程任务组(英文缩写IETF)提出的PPP over SONET/SDH(即RFC1619，SONET是指北美的同步光网络)开发，就RFC1619本身而言，链路层有PPP(点对点协议)和HDLC(高级数据链路规程)两种协议，比较复杂，把它用于每秒2.5千兆比特以上速率时硬件开销太大，相比之下本发明只采用一个LAPS要素，其难易程度与HDLC相当，省去了PPP中的复杂的“链路控制协议(英文缩写LCP)”和魔数(英文表述为Magic Number)机制，所用的协议适配之开销大大减小；

(2)RFC1619目前尚不支持SDH的低阶虚容器，这样PPP over SONET/SDH的应用推广到Internet边缘层或靠近用户側的综合接入时没有标准支持，相比之下本发明对低阶虚容器完全能支持，既简单，又完整；

(3)采用RFC1619时，因为PPP是需要建立连接的，重发定时器的默认值在PPP中定为3秒.对于高速链路，过于迟钝，对于具体工程应用，应要求从每秒2兆比特到每秒10000兆比特的速率范围全部支持，所以重发定时器的值应根据线路往返的时延确定，这些在RFC1619中都没有作出规定，从而在不同厂家的设备互连时可能会出现不确定性，相比之下本发明采用不确认式信息传送服务方式，不需要建立连接，也不需要使用重发定时器，不会出现任何对等实体之间通信的不确定性，从每秒2兆比特到每秒10000兆比特的速率范围的应用全部支持；

(4)关于填充功能的使用，PPP的信息字段一般要填充到最大接收单元(英文缩写MRU，在英特网上一般规定为1500字节)，对于一般的英特网数据包，如浏览器(英文表述为WWW)上网的应用(该种应用约占整个英特网应用的75％)，包长度是平均为330字节，这样平均有约350％是在做无用功，效率很低；另外，这个填充字段在接收端还需要一个功能来区分哪些是信息字段，哪些是填充字段，这又增加了处理开销，相比之下本发明与填充功能无关，对于任何英特网应用，没有这种无用功；

(5)LCP的整个规程包括10种配置数据包(英文表述为configuration packet)，16种状态事件(英文表述为Event)，12种动作(英文表述为Action)，把这些复杂的机理用于光的包交换(光---光)是很难实现的。即使做出来了，成本也太高。相比之下，本发明没有这些配置数据包，状态事件和动作，可以很容易地用于光的包交换(光---光)；

(6)本发明已考虑到目前正在使用的Ipv4和即将使用的Ipv6，用统一的LAPS机理来支持，具有很好的现实应用特点和将来的可扩展性；

通俗地说，本发明是以非常简炼的，快捷的和廉价的方式解决英特网到SDH电信传输的协议适配，用SDH链路接入规程一项要素代替“点对点协议(英文缩写PPP)和高级数据链规程(英文缩写HDLC)两项要素，来支持英特网协议第四版(英文缩写Ipv4)和英特网协议第六版(英文缩写Ipv6)在SDH上的应用。

附图说明

图1，本发明所提出的构想示意图

图2，本发明所提出的LAPS的帧结构

图3，本发明所提出的用(x⁴³+1)多项式扰码和解扰的示意图

图4，本发明在全国IP over SDH核心层组网应用构想图

图5，本发明在省内IP over SDH核心层组网应用构想

下面，根据附图描述本发明的实施例。

具体实施方式

本发明所提出的设想主要用于核心交换路由器，边缘交换路由器，基于包交换的高低端交换机，用户端综合接入设备和与英特网有关的互连互通设备等。本发明的应用框架见图1，即本发明所提出的构想示意图，其中在网络层采用英特网协议(IP)(包括Ipv4和IPv6)，链路层采用SDH链路接入规程(英文缩写LAPS)，物理层采用同步数字体系(SDH)，主要包括各类高阶和低阶虚容器。在这个框架中，第2层向第3层提供的服务访问点有两个，分别供基于IPV4的数据包和基于IPV6的数据包使用。它们的服务访问点标识符(SAPI)分别是十进制数”4”和”6”。在第3层IP包中的整个协议数据单元(英文缩写PDU)、“版本字段”(英文Version)、细分业务(英文DifferentiatedServices)码点或IPv4业务类型字段(英文缩写TOS)，在发送时作为原语的参数映射到第2层。在第2层，把映射下来的PDU作为LAPS的信息字段；把映射下来的版本字段作为服务访问点标识符(英文缩写SAPI)，并转为LAPS的地址字段；把映射下来的细分业务码点或IPv4业务类型字段作为一种依据，控制队列算法。在第2层采用不确认式信息传送服务(UITS)，它与第1层也通过相应的服务访问点用原语和参数交互。图2是本发明所提出的LAPS的帧结构，最上面的那个八位组为LAPS帧的开始标志，其值规定为二进制数“01111110”，紧接着是地址字段，一个八位组长，它的值即为Ipv4或Ipv6的帧格式的“版本字段”，操作时作为参数随“DL-UNACK-DATA请求”原语从网络层映射而来。图3是本发明所提出的用(x⁴³+1)多项式扰码和解扰的示意图，虚框中围起的部分是一个43比特移位寄存器，圆圈部分表示为一个异或逻缉电路，按图中的逻缉关系，从“扰码前的数据流输入”到“扰码后的数据流输出”即可完成扰码功能；从“扰码数据流输入”到“解扰后的数据流输出”即可完成解扰功能。也可以采用从D1到D43移位的移位寄存器，但相应的逻缉关系也应作调整。图4是本发明在全国IP over SDH核心层组网应用构想图，这个例子以目前中国8×8SDH或波分复用(英文缩写WDM)干线传输网为现有资源举例，白色界面的计算机表示现有的传输网网管；在各个节点城市采用具有IP over SDH接口的核心交换路由器后，可以形成一个四通八达的包交换核心网，黑色界面的计算机表示即将布局的核心交换路由器网的网管。图5是本发明在省内IP over SDH核心层组网应用构想，其中黑圆圈表示基于IP over SDH设备的核心路由交换设备，小白圆圈表示基于IP over SDH设备的支线路由交换设备，REG为再生中继器，ADM为分插复用器，LAN为局域网；目前各省多半以SDH环型组网，这个例子以目前中国各省SDH环网或波分复用系统(英文缩写WDM)干线传输网为现有资源举例；在省内的各个地市节点城市采用具有IP over SDH接口的核心交换路由器后，可以形成一个在省内四通八达的包交换核心网。

Claims (9)

1.一种用于英特网与同步数字体系融合的数据传输方法，包括下列步骤：

从英特网的网络层设备接收数据包，识别数据包的类型，根据识别的类型产生服务访问点标识符，并将所述数据包转换成第一类帧；将所述第一类帧封装成包括起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧校验序列字段和终止标志的帧格式，以形成第二类帧；将上述第二类帧用X⁴³+1多项式进行扰码；将上述扰码之后的第二类帧封装到净荷部分，插入适当的开销，形成第三类帧输出到同步数字体系设备。

2.如权利要求1所述的数据传输方法，所述第二类帧的地址字段为服务访问点标识符。

3.如权利要求1所述的数据传输方法，所述第二类帧的信息字段包含所述第一类帧。

4.如权利要求1所述的数据传输方法，所述第二类帧的起始标志和终止标志为“0x7E”。

5.如权利要求1所述的数据传输方法，所述第二类帧的控制字段的值为“0x03”。

6.如权利要求1所述的数据传输方法，还包括计算步骤，利用生成多项式l+x+x²+x⁴+x⁵+x⁷+x⁸+x¹⁰+x¹¹+x¹²+x¹⁶+x²²+x²³+x²⁶+x³²，对除起始标志、终止标志以及帧校验序列字段外的第二类帧的所有比特进行校验，检测帧在传输过程中是否出现差错。

7.如权利要求1所述的数据传输方法，对于第二类帧，前一帧的终止标志是相邻随后帧的起始标志。

8.如权利要求1所述的数据传输方法，对于第二类帧，在帧与帧之间发送一个或多个连续的填充标志。

9.如权利要求1所述的数据传输方法，所述的来自网络层的数据包为IPv4或IPv6数据包，所述的第一类帧是IPv4或IPv6帧或数据包，所述的第二类帧是同步数字体系链路接入规程帧，所述第三类帧是同步数字体系或同步光网络体系的STM-1/OC-3c，或STM-4c/OC-12c，或STM-16c/OC-48c，或STM-64c/OC-192c帧。

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