CN1138392C - 一种千兆以太网与波分复用体系融合的适配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种千兆以太网和快速以太网与波分复用体系融合的适配方法，通过定义以太网与波分复用体系(WDM)融合的物理层的基本参数，波分复用体系(WDM)链路接入规程(LAPW)，同步的面向比特的组帧方法，不确认式信息传送服务模式(UITS)，4B/5B或8B/10B的编码方式，实现WDM与快速以太网(IEEE802.3u)和千兆以太网(IEEE802.3z)系列组网应用的融合适配。
Description
技术领域
本发明涉及以太网/快速以太网/千兆以太网的数据传送领域，包括公用网和专用网，它是一种用于以太网与波分复用体系(英文缩写WDM)融合的适配方法，主要用于具有快速以太网/千兆以太网接口的核心交换路由器和边缘交换路由器，高低端以太网交换机，快速以太网/千兆以太网接入设备，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
查阅有关资料，到目前为止还没有用于以太网与波分复用体系融合的符合标准的适配方法，但若采用“点对点协议”(英文缩写PPP)加上“高级数据链路规程”(英文缩写HDLC)。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Request ForComments)。但若把“点对点协议”(英文缩写PPP)加上“高级数据链路规程”(英文缩写HDLC)用于以太网/快速以太网/千兆以太网与同步数字体系(英文缩写SDH)的融合适配上，就存在一些不足和缺陷。主要表现在：
(1)整个应用方案没有统一的国际标准支持，导致不同厂家的设备在公用网或专用网上互连时无法统一；
(2)对于每秒2.5G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；
(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，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RFC1619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；
发明内容
本发明的目的是，针对现有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千兆以太网与波分复用体系融合的适配方法。本发明的构想是在以太网协议和波分复用体系(英文缩写WDM)之间只保留面向字节的WDM链路接入规程(英文缩写LAPW)，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。
本项发明的技术解决方案是，采用一种用于千兆以太网与波分复用体系融合的适配方法，包括下列步骤：
从千兆以太网接收数据包，将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、含SAPI标识符的地址字段、控制字段、包含所述数据包的信息字段、帧校验序列字段和终止标志的帧格式，形成第二类帧；将所述第二类帧封装到净荷部分，并插入相应的开销，加上类似SDH的A1和A2字节，形成第三类帧；将所述第三类帧映射到波分复用体系的光通道层设备。
如上所述的适配方法，所述第二类帧的起始标志和终止标志为“0x7E”。
如上所述的适配方法，所述第二类帧的控制字段的值为“0x03”。
如上所述的适配方法，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，对第二类帧除起始标志、终止标志以及帧校验序列字段外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。
如上所述的适配方法，可在第二类帧之间发送一个或多个连续的填充字节。
如上所述的适配方法，所述的第一类帧是MAC帧，所述第二类帧是光通道链路接入规程(LAPW)帧，所述第三类帧是WDM的光通道层帧。
如上所述的适配方法，所述的千兆以太网是IEEE802.3z。
本发明的优点，相对于RFC1619，具有以下创新：
(1)目前国外个别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LAPW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)把RFC1619用于千兆以太网与WDM的融合，目前尚无标准支持，导致把这一现有方案用与公用网和专用网时，不同厂家的设备难以互通互联；
(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；
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千兆以太网和快速以太网到WDM的协议适配，用WDM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，支持快速以太网/千兆以太网的各类应用。
附图说明
图1，本发明所提出的构想示意图
图2，本发明组网的协议栈配置举例示意图
图3，本发明所提出的用于千兆位介质独立接口(GMII)和介质独立接口(MII)的调解(Reconciliation)子层与波分复用物理层之间的关系图
图4，本发明所提出的千兆位以太网与波分复用适配的功能要素组成图
图5，本发明所提出的介质访问控制子层、LAPW链路层和物理层之间的原语关系图
图6，本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的专用网举例
图7，本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的公用网举例
图8，本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的远端接入以太网交换机举例
具体实施方式
下面，根据附图描述本发明的实施例。
本发明所提出的设想主要用于具有快速以太网/千兆以太网接口的核心交换路由器，边缘交换路由器，基于包交换的高低端以太网端交换机，用户端以太网综合接入设备和与以太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IEEE 802.3u/802.3z分别表示快速以太网/千兆以太网，MAC表示介质访问控制，在MAC子层与WDM之间采用WDM链路接入规程(英文缩写LAPW)，物理层采用波分复用体系(WDM)，主要包括各类高阶和低阶虚容器。在这个框架中，LAPW链路层向MAC子层提供的服务访问点只有一个，供快速以太网/千兆以太网的MAC帧使用。它们的服务访问点标识符(SAPI)是十进制数“28”。在MAC子层的整个MAC帧，在发送时作为原语的参数映射到LAPW链路层。在LAPW链路层，把映射下来的MAC帧作为LAPW的信息字段，其原来的大小和顺序不变；LAPW链路层采用不确认式信息传送服务(UITS)，它与WDM物理层也通过相应的服务访问点用原语和参数交互。图2本发明组网的协议栈配置举例示意图，它表示千兆以太网接口通过WDM接入另外一个以太网的进端和出端网关的协议栈配置，其中LLC表示逻辑链路控制子层，MAC表示介质访问控制子层，WDM表示波分复用体系，LAN表示局域网，TCP表示传输控制协议，UDP表示用户数据报协议，IPX表示Novell网网络协议，“Ethernet Frame over WDM”表示以太网协议与波分复用体系的融合，在网关处，同时配有WDM和MAC两类物理接口，而网络层仍然是Ipv4/Ipv6/IPX不变。图3是本发明所提出的用于千兆位介质独立接口(GMII)和介质独立接口(MII)的调解(Reconciliation)子层与WDM链路接入规程(LAPW)及WDM物理层之间的关系图，其中，WDM表示波分复用体系，AUI表示连接绑定单元接口，MDI表示介质独立接口，MII表示介质独立接口，GMII表示千兆位介质独立接口，PLS表示物理层信令，PCS表示物理编码子层，PMA表示，PMD表示物理介质依赖性(接口)，在这一关系图中，MAC功能子层以下可以分别配置以太网/快速以太网/千兆以太网三类物理接口系列，而对于WDM侧，则通过LAPW对MAC子层和SDH物理层进行适配。图4描述的是本发明所提出的千兆位以太网与WDM适配的功能要素组成图，在其中，对于WDM侧，通过LAPW对MAC子层和WDM物理层进行适配，对于千兆位以太网，可采用双线或四线制电缆接口、单模光纤接口、多模光纤接口和非屏蔽双绞线接口。图5是本发明所提出的介质访问控制子层、LAPW链路层和物理层之间的原语关系图，LAPW提供一个服务访问点，其标识符值(SAPI)等于十进制数”28”供以太网/快速以太网/千兆以太网用，从MAC子层发送MAC帧到LAPW链路层，使用“DL-UNACK-DATA请求”原语，从LAPW链路层接收数据包到MAC子层，使用“DL-UNACK-DATA指示”原语；在LAPW链路层和物理层之间，从LAPW到物理层，使用“PH-DATA请求”原语建链，使用“PH-DATA指示”原语则表示由物理层向LAPW链路层发建链指示，从LAPW链路层发数据包到物理层，使用“PH-DATA请求”原语，从物理层接收数据包到LAPW链路层，使用“PH-DATA指示”原语。图6是本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的专用网举例，其中OADM表示WDM传输设备的光分插复用器，利用这一WDM环中的通道，可以把两个100M/1000M以太网2层交换机联接起来，一般说来为避免带宽浪费，所选用的通道速率最好是不大于实际连接的千兆以太网或快速以太网接口速率。图7是本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的公用网举例，其中OADM表示WDM传输设备的光分插复用器，利用这一WDM环中的通道，可以把两个100M/1000M以太网3层交换机联接起来，一般说来，所选用的WDM通道的速率最好是大于实际连接的以太网接口速率。图8是本发明所提出的以太网帧在WDM上运行的远端接入以太网交换机举例，实际应用中，可把这一远端接入单元做在传输设备上，实现远端接入以太网交换机，其中OADM表示WDM传输设备的光分插复用器。
Claims (8)
1.一种用于千兆以太网与波分复用体系融合的适配方法，包括下列步骤：
从千兆以太网接收数据包，将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、含服务访问点标识符的地址字段、控制字段、包含所述数据包的信息字段、帧校验序列字段和终止标志的帧格式，形成第二类帧；将所述第二类帧封装到净荷部分，并插入相应的开销，加上SDH的A1和A2字节，形成第三类帧；将所述第三类帧映射到波分复用体系的光通道层设备。
2.如权利要求1所述的适配方法，所述第二类帧的起始标志和终止标志为“0x7E”。
3.如权利要求1所述的适配方法，所述第二类帧的控制字段的值为“0x03”。
4.如权利要求1所述的适配方法，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，对第二类帧除起始标志、终止标志以及帧校验序列字段外的所有比特进行校验，检测帧在传输过程中是否出现差错。
5.如权利要求1所述的适配方法，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。
6.如权利要求1所述的适配方法，在第二类帧之间发送一个或多个连续的填充字节。
7.如权利要求1所述的适配方法，所述的第一类帧是介质访问控制帧，所述第二类帧是光通道链路接入规程帧，所述第三类帧是波分复用体系的光通道层帧。
8.如权利要求1所述的适配方法，所述的千兆以太网是IEEE802.3z。
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