CN115552860A - 虚拟网络 - Google Patents

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CN115552860A CN202180034369.2A CN202180034369A CN115552860A CN 115552860 A CN115552860 A CN 115552860A CN 202180034369 A CN202180034369 A CN 202180034369A CN 115552860 A CN115552860 A CN 115552860A
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Abstract

一种虚拟网络(100)包括虚拟入口设备(110/200)、虚拟出口设备(112/600/800)以及将虚拟入口设备(110/200)耦合到web中的虚拟出口设备(112/600/800)的通信通道(114)，该web位于本地路由器/交换机(120)与远程路由器/交换机(122)之间，并且将本地路由器/交换机(120)与远程路由器/交换机(122)互连，其中虚拟入口设备(110/200)和虚拟出口设备(112/600/800)具有提供本质改进的性能的静态转发表。

Description

虚拟网络
技术领域
本申请涉及计算机网络领域，特别地，涉及虚拟网络。
背景技术
广域网(WAN)是网络设备的互连web，该互联web通常在诸如跨州或跨国的大地理区域上互连局域网或城域网。WAN允许远程计算机经由网络设备来彼此通信。
传统的网络设备通常包括一个或多个以预定固定数据速率工作的物理网络端口，诸如例如10/100/1000Mbps(兆比特每秒)、10Gbps(千兆比特每秒)、40Gbps以及100Gbps连接。作为通过网络来实现计算机系统之间通信的部分，传统网络设备协商网络端口的传输速度，并且在该过程期间，网络端口的传送速度是固定的。
传统网络设备的缺点中的一个缺点是通常需要比可用物理端口更多的物理端口，这导致服务减少或升级成本昂贵。因此，需要一种适应日益增长的端口需求的方法。
发明内容
本发明包括具有有效增加可用物理端口数目的虚拟端口的虚拟网络。本发明的虚拟网络包括虚拟入口设备、被耦合到远程路由器/交换机的虚拟出口设备，以及被耦合到虚拟入口设备和虚拟出口设备的通信通道。虚拟入口设备接收具有标识远程路由器/交换机的报头的输入帧。输入帧源自多个源中的一个源。虚拟入口设备还根据远程路由器/交换机的身份来确定虚拟出口设备，以及封装输入帧以形成第一经封装的帧。第一经封装的帧具有标识虚拟出口设备的字段和包括输入帧的字段。另外，虚拟入口设备根据虚拟出口设备的身份来确定针对第一经封装的帧的下一跳，以及封装第一经封装的帧以形成第二经封装的帧。第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括第一经封装的帧的字段。此外，虚拟入口设备将第二经封装的帧与来自其他源的第二经封装的帧组合，以形成第二经封装的帧的流，以及传输第二经封装的帧的流。
本发明还包括一种操作虚拟网络的方法。该方法包括接收具有标识远程路由器/交换机的报头的输入帧。输入帧源自多个源中的一个源。该方法还包括根据远程路由器/交换机的身份来确定虚拟出口设备，以及封装输入帧以形成第一经封装的帧。第一经封装的帧具有标识虚拟出口设备的字段和包括输入帧的字段。另外，该方法包括根据虚拟出口设备的身份来确定针对第一经封装的帧的下一跳，以及封装第一经封装的帧以形成第二经封装的帧。第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括第一经封装的帧的字段。此外，该方法包括将第二经封装的帧与来自多个源的其他第二经封装的帧组合以形成第二经封装的帧的序列，以及传输第二经封装的帧序列。
本发明还提供了一种其中嵌入有程序指令的非暂态计算机可读存储介质，该程序指令在由处理器执行时使处理器执行操作虚拟网络的方法。该方法包括接收具有标识远程路由器/交换机的报头的输入帧。输入帧源自多个源中的一个源。该方法还包括根据远程路由器/交换机的身份来确定虚拟出口设备，以及封装输入帧以形成第一经封装的帧。第一经封装的帧具有标识虚拟出口设备的字段和包括输入帧的字段。另外，该方法包括根据虚拟出口设备的身份来确定针对第一经封装的帧的下一跳，以及封装第一经封装的帧以形成第二经封装的帧。第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括第一经封装的帧的字段。此外，该方法包括将第二经封装的帧与来自多个源的其他第二经封装的帧组合以形成第二经封装的帧的序列，以及传输该第二经封装的帧的序列。
通过参考以下具体实施方式和附图将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，该附图阐述了其中利用了本发明的原理的说明性实施例。
附图说明
图1A是示出根据本发明的虚拟网络100的示例的框图。
图1B是示出根据本发明操作虚拟网络100的方法150的流程图。
图1C是示出根据本发明的帧的示例的图。
图2A是示出根据本发明的传输电路200的示例的框图。
图2B是示出根据本发明的传输电路250的示例的框图。
图3A是示出根据本发明的操作传输电路200的方法300的示例的流程图。
图3B是示出根据本发明的操作传输电路200的方法350的示例的流程图。
图4是示出根据本发明的备选实施例的传输电路400的示例的框图。
图5示出了说明根据本发明的备选实施例的传输电路500的示例的框图。
图6是示出根据本发明的虚拟出口设备600的示例的框图。
图7是示出根据本发明的操作虚拟出口设备600的方法700的示例的流程图。
图8是说明根据本发明的备选实施例的接收电路800的示例的框图。
图9是说明根据本发明的备选实施例的接收电路900的示例的框图。
通过参考以下具体实施方式和附图将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，该附图阐述了其中利用了本发明的原理的说明性实施例。
具体实施方式
图1A示出了说明根据本发明的虚拟网络100的示例的框图。如图1A所示，虚拟网络100包括虚拟入口设备110、虚拟出口设备112以及将虚拟入口设备110耦合到虚拟出口设备112的通信通道114。
虚拟网络100将本地路由器/交换机120与远程路由器/交换机122互连。在本示例中，本地路由器/交换机120被耦合到诸如机顶盒(STB)、个人计算机(PC)和视频设备(VID)的多个本地设备，而远程路由器/交换机122被耦合到对应数目的远程设备。
在操作中，虚拟入口设备110从本地路由器/交换机120接收诸如机顶盒(STB)数据帧、个人计算机(PC)数据帧和视频数据帧的数据帧的流，将数据帧的流组合成虚拟数据帧的单个流，以及将虚拟数据帧的单个流传输到通道114上。
图1B示出了说明根据本发明操作虚拟网络100的方法150的流程图。如图1B所示，方法150在152处开始，其中虚拟入口设备110接收来自本地路由器/交换机120的输入帧时。源自本地设备(诸如，STB、PC或VID)的输入帧(诸如，STB帧、PC帧或VID帧)具有标识远程路由器/交换机的报头，在本示例中，远程路由器/交换机是远程路由器/交换机122。
图1C示出了说明根据本发明的帧的示例的图。如图1C所示，输入帧具有报头，该报头包括标识本地路由器/交换机(诸如，本地路由器/交换机120)的MAC地址的Src MAC A字段，以及标识远程路由器/交换机(诸如，远程路由器/交换机122)的MAC地址的Dist MAC B字段。输入帧还包括其他字段，诸如类型字段、数据字段和纠错(CRC)字段。
再次参考图1B，方法150接下来移动到154，其中虚拟入口设备110根据远程路由器/交换机的身份来确定耦合到远程路由器/交换机的虚拟出口设备。例如，从Dist MAC B字段取得的远程路由器/交换机122的MAC地址可以被用于经由查找表来标识被耦合到远程路由器/交换机122的虚拟出口设备112的MAC地址。
在确定虚拟出口设备之后，方法150移动到156，其中虚拟入口设备110封装输入帧以形成第一经封装的(FE)帧。FE帧转而具有标识虚拟出口设备(在本示例中是虚拟出口设备112)的字段以及包括输入帧的字段。可以利用诸如提供方主干桥接业务工程(PBB-TE)协议或传输多协议标签交换(T-MPLS)协议的常规协议来执行封装。
如图1C所示，FE帧具有标识虚拟出口设备(诸如，虚拟出口设备112)的MAC地址的Dst MAC X字段和标识虚拟入口设备(诸如，虚拟入口设备110)的MAC地址的Src MAC N字段。FE帧还包括其他字段，诸如I标记字段、包括输入帧的有效载荷字段以及CRC字段。
再次参考图1B，方法150接下来移动到158，其中虚拟入口设备110根据虚拟出口设备的身份来确定针对FE帧的下一跳。例如，虚拟入口设备110可以将虚拟出口设备的MAC地址输入到查找表中，以确定虚拟网络100中的下一跳的MAC地址。此后，方法150移动到160，其中虚拟入口设备110封装FE帧以形成第二经封装的(SE)帧。每个SE帧转而具有标识下一跳的字段和包括FE帧的字段。
如图1C所示，SE帧具有标识当前设备(在本示例中是虚拟入口设备110)的MAC地址的Src MAC C字段和标识虚拟网络100中的下一跳(在本示例中是虚拟出口设备112)的MAC地址的Dist MAC H字段。SE帧还包括标识虚拟入口设备的虚拟端口的Dst vID字段和标识虚拟出口设备中的对应虚拟端口的Src vID字段。
再次参考图1B，方法150接下来移动到162，其中虚拟入口设备110将SE帧与来自其他源的第二经封装的帧组合以形成SE帧的单个流。例如，SE帧的单个流可以包括以任何次序(顺序或随机)排列的SE STB帧、SE PC帧和SE视频帧。在此之后，方法150移动到164，其中虚拟入口设备110将第二经封装的帧的流传输到通信通道114。在利用光纤电缆来实现时，通道114以单个波长向虚拟出口设备112传递SE帧的单个流。
本发明的优点中的一个优点是可以通过跨虚拟网络100来转发帧而不参考远程路由器/交换机的MAC地址。本发明的另一优点是组合来自多个源的第二经封装的帧允许从相同的物理端口输出具有低帧速率的源，从而有效地增加物理端口的数目。
方法150接下来移动到166，其中虚拟出口设备112接收第二经封装的帧的序列，并且将第二经封装的帧从第二经封装的帧的序列可切换地分离。此后，方法150移动到168，其中虚拟出口设备112对第二经封装的帧进行解包以提取第一经封装的帧，然后移动到170，其中虚拟出口设备112对第一经封装的帧进行解包以提取原始输入帧。此后，方法150移动到172，其中虚拟出口设备112将原始输入帧传输到在原始输入帧的报头中标识的远程路由器/交换机(在本示例中为远程路由器/交换机122)。
再次参考图1A，虚拟入口设备110和虚拟出口设备112具有管理地分配的静态转发表。例如，每个帧(例如，STB、PC、视频)包括远程路由器/交换机的MAC地址。被耦合到远程路由器/交换机的虚拟出口设备112的身份可以被管理地分配并且提供给虚拟入口设备110，使得由通过虚拟网络100的帧占用的跳被预先分配。
图2A示出了说明根据本发明的虚拟入口设备200的示例的框图。如图2A所示，虚拟入口设备200包括本地物理端口210、被耦合到本地物理端口210的成帧电路212以及被耦合到成帧电路212的多个传输虚拟端口vPORTa1至vPORTan。
每个传输虚拟端口vPORTa转而包括传输队列和发送帧格式化电路。此外，虚拟入口设备200还包括被耦合到传输虚拟端口vPORTa中的每个传输虚拟端口的传输虚拟交换机214，以及被耦合到传输虚拟交换机214的网络物理端口216。
图3A示出了说明根据本发明操作虚拟入口设备200的方法300的示例的流程图。如图3A所示，随着成帧电路212从本地物理端口210接收输入帧系列，方法300在310处开始。接下来方法300移动到312以检查该输入帧系列，以确定针对每个输入帧的帧类型(例如，STB、PC、视频)，然后移动到314以基于帧类型来确定与每个输入帧相关联的虚拟出口设备。每个虚拟出口设备转而具有多个接收虚拟端口。
此后，方法300移动到316，其中成帧电路212封装该输入帧系列以形成多个第一经封装的(FE)帧。FE帧具有标识与该输入帧系列相关联的虚拟出口设备的报头。
此后，方法300移动到318，其中传输虚拟端口vPORTa1至vPORTan基于FE帧的报头中的虚拟出口设备来确定针对FE帧的虚拟网络中的下一跳。接下来，方法300移动到320，其中传输虚拟端口vPORTa1至vPORTan封装FE帧以形成第二经封装的(SE)帧。每个SE帧具有基于FE帧的下一跳来标识SE帧的下一跳的报头。报头还标识输入帧的相关联的虚拟出口设备的接收虚拟端口。此外，传输虚拟端口占用共享存储器的第一部分。
此后，方法300移动到322，其中传输虚拟交换机214循环通过以固定的重复次序从每个传输虚拟端口vPORTa顺序地转发SE帧的传输虚拟端口vPORTa1至vPORTan，以输出SE帧序列。例如，虚拟交换机214可以输出SE帧序列，其中第一SE帧来自vPORT1、第二帧来自vPORT2、第三帧来自vPORT3以及第四帧也来自vPORT1。
如果传输虚拟端口vPORTa是空或部分完整的，则没有帧被生成。例如，如果传输虚拟端口vPORT2是空，则网络物理端口216输出包括帧1、没有帧、帧3的帧序列。接下来方法300移动到324，其中网络物理端口216将SE帧传输到虚拟网络上。
图3B示出了根据本发明的备选实施例的操作传输电路200的方法350的示例的流程图。方法350相似于方法300，因此利用相同的附图标记来表示两种方法共有的元素。
如图3B所示，方法350首先在352处与方法300不同，在352处虚拟交换机214确定是否已经从任何传输虚拟端口vPORTa接收到完整信号。完整信号指示传输虚拟端口vPORTa中的SE帧准备好被传输。在虚拟交换机214检测到来自传输虚拟端口vPORTa的完整信号时，方法350移动到354，其中虚拟交换机214将SE帧从输出完整信号的传输虚拟端口vPORTa转发到网络物理端口216。
例如，虚拟交换机214可以顺序地从传输虚拟端口vPORTa1、传输虚拟端口vPORTa2以及传输虚拟端口vPORTa3接收完整信号。在此情况下，虚拟交换机214输出SE帧序列，其中第一SE帧来自传输虚拟端口vPORT1、第二帧来自传输虚拟端口vPORT2、第三帧来自传输虚拟端口vPORT3。
备选地，源(例如，STB、PC、视频源)中的一个源可以具有比其他源(例如，STB、PC、视频源)的数据速率快得多的数据速率，这又使一个传输虚拟端口vPORTa比其他传输虚拟端口vPORTa更频繁地输出完整信号。
例如，如果网络物理端口216以每秒5帧的帧速率传输帧、传输虚拟端口vPORTa2以比传输虚拟端口vPORTa1和vPORTa3的帧速率中的每个帧速率快3倍的速率输出帧、传输虚拟端口vPORTa2在其他端口之前发送完整信号三次以及传输虚拟端口vPORTa1在vPORTa3发送信号之前发送信号，则虚拟交换机214转发帧序列，该帧序列包括来自传输虚拟端口vPORT2的第一帧、来自传输虚拟端口vPORT2的第二帧、来自传输虚拟端口vPORT2的第三帧、来自传输虚拟端口vPORT1的第四帧以及来自传输虚拟端口vPORT3的第五帧。
除了先进先出方法(其中接收完整信号的顺序确定SE帧由虚拟交换机214从传输虚拟端口vPORTa输出的顺序)之外，传输虚拟端口vPORTa至vPORTan可以备选地包括优先级方案，该优先级方案允许帧以任何数量以及任何顺序从传输虚拟端口vPORTa转发到网络物理端口。
返回参考图3B，在虚拟交换机214将SE帧从输出完整信号的传输虚拟端口vPORTa转发到网络物理端口216之后，方法350移动到356，其中网络物理端口216传输SE帧。在方法300中，尽管优先级方案提供了可预测性等级，要输出的帧是可预测的，而在方法350中要输出的帧是不可预测的。
再次参考图2A的示例，成帧电路212包括虚拟交换机220和被耦合到虚拟交换机220的成帧器222。虚拟交换机220检测输入帧的类型(例如，STB、PC、视频)，确定帧到与来自静态转发表的帧的类型相对应的虚拟端口vPORTa的路由，以及向虚拟端口vPORTa输出该帧。
在本示例中，虚拟交换机220接收由本地源路由器/交换机(诸如路由器/交换机120)传输的STB帧，并且将接收到的帧检测为来自STB帧中的源和/或目的地MAC地址的STB帧。然后，交换机220在第一虚拟端口线P1上输出STB帧，该第一虚拟端口线P1被路由到虚拟端口vPORTa1，虚拟端口vPORTa1被预先选择以接收STB帧。
相似地，虚拟交换机220接收由本地源路由器/交换机传输的PC帧，并且将接收到的帧检测为来自PC帧中的源和/或目的地MAC地址的PC帧。然后，交换机220在第二虚拟端口线P2上输出PC帧，该第二虚拟端口线P2被路由到虚拟端口vPORTa2，虚拟端口vPORTa2被预先选择以接收PC帧。
虚拟交换机220还接收由本地路由器/交换机传输的视频帧，将接收到的帧检测为来自视频帧中的源和/或目的地MAC地址的视频帧，然后在第三虚拟端口线P3上输出视频帧，该第三虚拟端口线P3被路由到虚拟端口vPORTa3，该虚拟端口vPORTa3被预先选择以接收视频帧。
成帧器222在虚拟端口线P1上接收STB帧，封装STB帧以形成第一经封装的(FE)STB帧，然后向虚拟端口vPORTa1的传输队列转发FE STB帧。相似地，成帧器222在虚拟端口线P2上接收PC帧，封装PC帧以形成第一经封装的(FE)PC帧，然后向虚拟端口vPORTa2的传输队列转发FE PC帧。成帧器222还在虚拟端口线P3上接收视频帧，封装视频帧以形成第一经封装的(FE)视频帧，然后向虚拟端口vPORTa3的传输队列转发FE视频帧。
成帧器222可以利用诸如提供方主干桥接业务工程(PBB-TE)协议或传输多协议标签交换(T-MPLS)协议的常规协议来生成经封装的帧。此外，FE STB帧、FE PC帧和FE视频帧各自都具有报头，该报头具有包括虚拟出口设备的标识的多个字段。
例如，FE帧的报头可以包括针对虚拟出口设备的MAC地址的出口地址字段、I-Tag字段或相似的字段。报头还可以包括诸如虚拟入口设备的MAC地址的其他字段。在本示例中，虚拟出口设备的MAC地址被管理地提供给虚拟入口设备。
传输电路200的虚拟端口vPORTa1中的帧格式化电路接收FE STB帧，基于FE STB帧的报头中的虚拟出口设备的标识(诸如，虚拟出口设备的MAC地址)来根据静态转发表确定针对FE STB帧在虚拟网络中的下一跳，以及封装FE STB帧以形成第二经封装的(SE)STB帧。
相似地，传输电路200的虚拟端口vPORTa2中的帧格式化电路接收FE PC帧，基于FEPC帧的报头中的虚拟出口设备的标识(诸如，虚拟出口设备的MAC地址)来根据静态转发表确定针对FE PC帧的虚拟网络中的下一跳，以及封装FE PC帧以形成第二经封装的(SE)PC帧。
此外，传输电路200的虚拟端口vPORTa3中的帧格式化电路接收FE视频帧，基于FE视频帧的报头中的虚拟出口设备的标识(诸如，虚拟出口设备的MAC地址)来根据静态转发表确定针对FE视频帧的虚拟网络中的下一跳，以及封装FE视频帧以形成第二经封装的(SE)视频帧。
SE STB帧、SE PC帧和SE视频帧各自都包括报头，该报头具有标识虚拟网络中的下一跳的MAC地址的下一跳字段、标识虚拟入口设备的虚拟端口号的源字段Src_vID，以及标识与虚拟入口设备的虚拟端口号相对应的虚拟出口设备的虚拟端口号的目的地字段Dst_vID。在本示例中，针对SE STB帧的源字段Src_vID是虚拟端口vPORTa1。还可以包括诸如最后一跳字段的其他字段。
此外，虚拟交换机214循环通过顺序地转发来自每个虚拟端口vPORTa的第二经封装的(SE)帧的虚拟端口vPORTa1至vPORTan，以向物理端口216输出SE帧系列。在本示例中，交换机214将SE STB帧从虚拟端口vPORTa1转发到物理端口216，随后将SE PC帧从虚拟端口vPORTa2转发到物理端口216，随后将SE视频帧从虚拟端口vPORTa3转发到物理端口216，随后将SE STB帧从虚拟端口vPORTa1转发到物理端口216，并且以相同的方式继续，物理端口216输出该帧。尽管图2示出了传输电路200接收来自单个本地路由器/交换机的输入并且利用该输入来操作，但是传输电路200可以备选地接收来自多个路由器/交换机的输入并且利用该输入来操作。
图2B示出了说明根据本发明的传输电路250的示例的框图。传输电路250相似于传输电路200，并且因此利用相同的附图标记来表示传输电路200与传输电路250共用的元素。
如图2B所示，传输电路250与传输电路200的不同之处在于传输电路250包括第一网络物理端口216A和第二网络物理端口216B，两者都被耦合到虚拟交换机214。此外，虚拟交换机214提供传输虚拟端口vPORTa1与网络物理端口216A之间的连续连接。此外，示出了附加的传输虚拟端口vPORTa4。
传输电路250基本上与传输电路200相同的进行操作，除了源中的一个或多个源(例如STB、PC或视频源)以大于网络物理端口216A和216B的最大帧速率的帧速率来输出数据帧。例如，网络物理端口216A和216B中的每个端口可以具有每秒五帧的最大帧速率。
在图2B的示例中，机顶盒每秒输出七个STB帧，而个人计算机每秒输出两个PC帧，视频设备每秒输出一个视频帧。(所引用的数字仅用于说明目的。)如图2B所示，七个STB帧中的五个帧从网络物理端口216A传输，而剩余的两个STB帧、两个PC帧和一个视频帧以方法300和350所示的方式从网络物理端口216B传输。传输电路250的一个优点是传输电路250可以处理比网络物理端口的最大帧速率大的输入帧速率。
图4示出了说明根据本发明的备选实施例的传输电路400的示例的框图。传输电路400相似于传输电路200，并且因此使用相同的附图标记来表示两个电路共用的结构。
如图4所示，传输电路400与传输电路200的不同之处在于传输电路400的成帧电路212利用跟随有被耦合到虚拟端口vPORTa1至vPORTan的、串行到并行虚拟交换机412的串行到串行成帧器410，来代替跟随有成帧器222的虚拟交换机220。
在另一备选实施例中，传输电路400的成帧器410和虚拟交换机412可以在物理上被分离，其中成帧器410被合并到本地路由器/交换机中。
图5示出了说明根据本发明的传输电路500的示例的框图。传输电路500相似于传输电路400，因此，使用相同的附图标记来表示电路400和电路500所共有的结构。如图5所示的示例中所示，本地成帧器路由器/交换机510与传输电路500一起被利用，来代替接收和输出STB、PC和视频帧的本地路由器/交换机。
图6示出了说明根据本发明的虚拟出口设备600的示例的框图。如图6所示，虚拟出口设备600包括网络物理端口610和被耦合到网络物理端口610的接收虚拟交换机612。虚拟出口设备600还包括被耦合到交换机612的多个接收虚拟端口vPORTb1至vPORTbn。每个接收虚拟端口vPORTb又包括接收队列和接收帧格式化电路。虚拟出口设备600还包括被耦合到接收虚拟端口vPORTb中的每个虚拟端口的解帧电路614，以及被耦合到解帧电路614的本地物理端口616。
图7示出了说明根据本发明的操作虚拟出口设备600的方法700的示例的流程图。如图7所示，随着网络物理端口610从虚拟网络接收第二经封装的(SE)帧，方法700在710处开始。SE帧具有包括下一跳地址和接收虚拟端口标识符的报头。
接下来，方法700移动到712，其中网络物理端口610检查SE帧以确定下一跳地址，并且将下一跳地址与存储的地址进行比较。此后，方法700移动到714，其中网络物理端口610将具有匹配的下一跳地址的SE帧作为匹配的经封装的(ME)帧进行转发。此外，在下一跳地址的身份与所存储的地址不匹配时，端口610丢弃接收到的SE帧。
此后，方法700移动到716，其中接收虚拟交换机612基于ME帧的报头中的接收虚拟端口标识符来可切换地传递ME帧。然后方法700移动到718，其中接收虚拟端口vPORTb1至vPORTbn对经可切换地传递的ME帧进行解包，以从经可切换地传递的ME帧中提取第一经封装的帧，使得每个接收虚拟端口vPORTb对ME帧进行解包以提取第一经封装的帧。
此后，方法700移动到720，其中解帧电路614对第一经封装的帧进行解包，以从第一经封装的帧中提取原始STB、PC和视频输入帧。原始STB、PC和视频输入帧具有多个帧类型。此外，每个输入帧具有标识目的地路由器/交换机的报头。然后方法700移动到722，其中解帧电路614向本地物理端口616转发STB、PC和视频帧，本地物理端口616向远程路由器/交换机(诸如，远程路由器/交换机122)输出原始STB、PC和视频帧。
在本示例中，虚拟交换机612从网络物理端口610接收ME STB帧，并且根据ME STB帧的报头中的目的地虚拟端口号Dst_vID来确定目的地虚拟端口是虚拟端口vPORTb1。此外，交换机612根据静态转发表来确定到虚拟端口vPORTb1的路由，并且然后在第一虚拟端口线上输出ME STB帧，第一虚拟端口线被路由到虚拟端口vPORTb1。
相似地，虚拟交换机612从网络物理端口610接收ME PC帧，并且根据ME PC帧的报头中的目的地虚拟端口号Dst_vID来确定目的地虚拟端口是虚拟端口vPORTb2。此外，交换机612根据静态转发表来确定到虚拟端口vPORTb2的路由，并且然后在第二虚拟端口线上输出ME PC帧，第二虚拟端口线被路由到虚拟端口vPORTb2。
此外，虚拟交换机612从网络物理端口610接收ME视频帧，并且根据ME视频帧的报头中的目的地虚拟端口号Dst_vID来确定目的地虚拟端口是虚拟端口vPORTb3。交换机612根据静态转发表来确定到虚拟端口vPORTb3的路由，并且然后在第三虚拟端口线上输出ME视频帧，第三虚拟端口线被路由到虚拟端口vPORTb3。
虚拟端口vPORTb1至vPORTbn接收ME帧，并且对ME帧进行解包以从ME帧中提取FE帧，诸如FE STB帧、FE PC帧和FE视频帧。在图6的示例中，第一虚拟端口vPORTb1的接收队列接收ME STB帧，而虚拟端口vPORTb1的帧格式化电路对ME STB帧进行解包以提取FE STB帧，该FE STB帧具有包括虚拟出口设备的身份的报头。
相似地，第二虚拟端口vPORTb2的接收队列接收ME PC帧，而虚拟端口vPORTb2的帧格式化电路对MEPC帧进行解包以提取第四经封装的PC帧，该第四经封装的PC帧具有包括虚拟出口设备的身份的报头。此外，第三虚拟端口vPORTb3的接收队列接收ME视频帧，而虚拟端口vPORTb3的帧格式化电路对ME视频帧进行解包以提取第四经封装的视频帧，该第四经封装的视频帧具有包括虚拟出口设备的身份的报头。
解帧电路614接收多个FE帧，并且从FE帧中提取原始STB、PC和视频输入帧。输入帧具有多个帧类型，例如STB、PC、视频。每个输入帧具有包括远程路由器/交换机的身份的报头。针对每个接收到的FE帧，解帧电路614对FE帧进行解包以提取输入帧，根据输入帧的报头来确定远程路由器/交换机的身份，以及向本地物理端口616输出输入帧，该本地物理端口616向远程路由器/交换机(诸如，远程路由器/交换机122)输出输入帧。
如图6所示，解帧电路614包括解帧器620和被耦合到解帧器620的虚拟交换机622。在操作中，解帧器620从多个接收虚拟端口vPORTb1至vPORTbn接收FE帧，并且对FE帧进行解包以提取原始输入帧(例如STB帧、PC帧和视频帧)，以及向虚拟交换机622转发STB帧、PC帧和视频帧。
在图6的示例中，解帧器620从接收虚拟端口vPORTb1接收FE STB帧，对FE帧进行解包以提取STB帧，以及向虚拟交换机622转发STB帧。相似地，解帧器620从接收虚拟端口vPORTb2接收FE PC帧，对FE帧进行解包以提取PC帧，以及向虚拟交换机622转发PC帧。另外，解帧器620从接收虚拟端口vPORTb3接收FE视频帧，对FE帧进行解包以提取视频帧，以及向虚拟交换机622转发视频帧。解帧器620可以利用与成帧器222相同或不同的协议。
虚拟交换机622循环通过顺序地接收输出帧并且向本地物理端口616转发输出帧的解帧器620的输出。在本示例中，虚拟交换机622从解帧器620接收STB帧，检测远程路由器/交换机的MAC地址，以及向本地物理端口616输出STB帧。相似地，虚拟交换机622从解帧器620接收PC帧，检测远程路由器/交换机的MAC地址，以及向本地物理端口616输出PC帧。此外，虚拟交换机622从解帧器620接收视频帧，检测远程路由器/交换机的MAC地址，以及向本地物理端口616输出视频帧。本地物理端口616转而向远程路由器/交换机输出该帧。
图6的示例示出了具有跟随有并行到串行虚拟交换机622的并行到并行解帧器620的解帧电路614。解帧电路614可以与其他电路设备交替地实现。例如，解帧电路614可以利用被耦合到跟随有串行到串行成帧器的虚拟端口vPORTb1至vPORTbn的串行到并行虚拟交换机来实现。
图8示出了说明根据本发明的备选实施例的虚拟出口设备800的示例的框图。虚拟出口设备800相似于虚拟出口设备600，因此，使用相同的附图标记来表示两个设备共用的结构。
如图8所示，接收电路800与接收电路600的不同之处在于，接收电路800的成帧电路614包括被耦合到虚拟端口vPORTb1至vPORTbn的并行到串行虚拟交换机810，跟随有串行到串行解帧器812。成帧电路212和解帧电路614的实现可以互换。例如，虚拟网络设备100可以利用成帧电路212，该成帧电路212利用虚拟交换机220和成帧器222而被实现，而解帧电路614可以利用虚拟交换机810和解帧器812来实现。
在另一备选实施例中，虚拟交换机810和解帧器812可以被物理上分离，其中解帧器812被合并到本地路由器/交换机中。
图9示出了说明根据本发明的接收电路900的示例的框图。接收电路900相似于接收电路800，因此，利用相同的附图标记来表示电路800和电路900两者共有的结构。如图9所说明的示例所示，在接收电路900中利用本地解帧器路由器/交换机910来代替本地路由器交换机。
除了跨虚拟网络来传送数据帧之外，可以通过生成测试SE帧来跨虚拟网络测试跳。传输虚拟端口vPORTa确定虚拟网络中到虚拟出口设备的下一跳，该虚拟出口设备结束测试中的链路。在此之后，传输虚拟端口vPORTa生成测试SE帧，该测试SE帧具有将该帧标识为测试帧的报头，并且标识结束要被测试的链路的虚拟出口设备。
虚拟交换机214以上文所描述的方式向传输测试SE帧的网络物理端口传递测试SE帧。测试SE帧以上文所描述的方式到达虚拟出口设备，其中接收虚拟端口vPORTb以上文所描述的方式对测试SE帧进行解包以提取测试信息。然后，接收虚拟端口vPORTb可以从测试SE帧确定帧延迟、帧丢失率和有效/关闭状态，该测试SE帧转而可以被利用于确定服务质量(QoS)测量。
现在已对本公开的各个实施例做出详细的参考，本公开的各个实施例的示例在附图中被示出。尽管结合各个实施例进行了描述，但是应当理解，这些各个实施例并非旨在限制本公开。相反，本公开旨在覆盖可以被包括在根据权利要求来解释的本公开的范围内的替换、修改和等同物。
此外，在本公开的各个实施例的前述详细描述中，阐述了多个具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，本领域的技术人员将认识到，可以在没有这些特定细节或其等效物的情况下实践本发明。在其他实例中，没有详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地模糊本公开的各个实施例的方面。
应当注意，尽管为了清楚起见，在此可以将方法描述为编号操作的序列，但是编号不必然指示操作的顺序。应当理解，一些操作可以被跳过、并行地执行，或者在不需要保持严格的顺序的情况下执行。
示出根据本公开的各个实施例的附图是半示意性的并且不是按比例的，并且特别地，一些尺寸是为了呈现的清楚并且在附图中夸大地示出。相似地，尽管为了便于描述，附图中的视图通常示出了相似的定向，但是图中的这种描绘对于大部分是任意的。通常，根据本公开的各个实施例可以在任何定向上操作。
具体实施方式的某些部分以过程、逻辑框、处理和对计算机存储器内的数据位的操作的其他符号表示的形式给出。数据处理领域的技术人员使用这些描述和表示来有效地将其工作的实质传达给本领域的其他技术人员。
在本公开中，程序、逻辑框、过程等被认为是导致期望结果的操作或指令的自洽序列。这些操作是利用物理量的物理操纵的操作。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够在计算系统中被存储、传送、组合、比较以及以其他方式操作的电或磁信号的形式。主要出于通用的原因，将这些信号称为事务、比特、值、元素、符号、字符、样本、像素等有时被证明是方便的。
然而应当记住，所有这些和相似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非特别声明否则如从以下讨论中清楚的，应当理解在整个本公开中利用诸如“生成”、“确定”、“分配”、“聚集”、“利用”、“虚拟化”、“处理”、“访问”、“执行”、“存储”等术语的讨论是指计算机系统或相似电子计算设备或处理器的动作和过程。
计算系统或相似的电子计算设备或处理器将计算机系统存储器、寄存器、其他此类信息存储和/或其他计算机可读介质中表示为物理(电子)量的数据处理和转换成计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中相似地表示为物理量的其他数据。
参考本申请实施例的附图，在前面的部分中已经清楚和完整地描述了本申请实施例中的技术方案。应当注意，在本发明的说明书和权利要求以及上述附图中的术语“第一”、“第二”等用于区分相似的对象，而不必然用于描述特定的顺序或次序。应当理解，这些数字可以在适当的地方互换，使得本文中所描述的本发明的实施例可以以不同于这里示出或描述的顺序来实现。
在本实施例的方法中所描述的功能，如果以软件功能单元的形式实现并且作为独立产品出售或使用，则可以被存储在计算设备可读存储介质中。基于这样的理解，对现有技术有贡献的本申请实施例的部分或技术解决方案的部分可以以存储在存储介质中的软件产品的形式实施，包括用于使计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动计算设备或网络设备等)执行本申请各个实施例中所描述的方法的全部或部分步骤的多个指令。前述存储介质包括可存储程序代码的USB驱动器、便携式硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘、光盘等。
本申请的说明书中的各个实施例以渐进的方式描述，并且每个实施例集中于其与其他实施例的区别，并且各个实施例之间的相同或相似的部分可以称为另一情况。所描述的实施例仅是实施例的一部分，而不是本申请的所有实施例。本领域普通技术人员基于本申请的实施例获得的所有其他实施例均在本申请的范围内而不脱离本发明的技术。
所公开的实施例的以上描述使得本领域技术人员能够制造或使用本申请。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言是清楚的，并且可以在其他实施例中实现本文所限定的一般原理而不脱离本申请的精神或范围。因此，本申请不限于本文中所示的实施例，而是与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种虚拟网络，包括：
虚拟入口设备；
要被耦合到远程路由器/交换机的虚拟出口设备；以及
被耦合到所述虚拟入口设备和所述虚拟出口设备的通信通道，
所述虚拟入口设备用以：
接收具有标识所述远程路由器/交换机的报头的输入帧，所述输入帧源自多个源中的一个源；
从所述远程路由器/交换机的所述身份确定所述虚拟出口设备；
封装所述输入帧以形成第一经封装的帧，所述第一经封装的帧具有标识所述虚拟出口设备的字段和包括所述输入帧的字段；
从所述虚拟出口设备的所述身份确定针对所述第一经封装的帧的下一跳；
封装所述第一经封装的帧以形成第二经封装的帧，所述第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括所述第一经封装的帧的字段；
将所述第二经封装的帧与来自其他源的第二经封装的帧组合，以形成第二经封装的帧的序列；以及
传输所述第二经封装的帧的序列。
2.根据权利要求1所述的虚拟网络，其中所述虚拟出口设备用以：
接收所述第二经封装的帧的序列；以及
从所述第二经封装的帧的序列分离所述第二经封装的帧。
3.根据权利要求2所述的虚拟网络，其中所述虚拟出口设备还用以：
对所述第二经封装的帧进行解包，以提取所述第一经封装的帧；
对所述第一经封装的帧进行解包，以提取所述输入帧；以及
向所述远程路由器/交换机传输所述输入帧。
4.根据权利要求3所述的虚拟网络，其中：
所述虚拟入口设备生成测试帧，并且向测试中的虚拟出口设备传输所述测试帧，所述测试帧具有标识测试中的所述虚拟出口设备的报头；
所述虚拟出口设备接收所述测试帧、对所述测试帧进行解包，以及从经解包的所述测试帧确定一个或多个状态度量。
5.根据权利要求3所述的虚拟网络，其中所述通信通道包括光纤电缆，所述光纤电缆以单个波长将所述多个打包的数据帧作为单个数据流传递。
6.根据权利要求3所述的虚拟网络，其中所述虚拟入口设备利用来自协议组的协议来封装所述输入帧，所述协议包括提供方主干桥接业务工程(PBB-TE)协议和传输多协议列表交换(T-MPLS)协议。
7.一种操作虚拟网络的方法，包括：
接收具有标识远程路由器/交换机的报头的输入帧，所述输入帧源自多个源中的一个源；
从所述远程路由器/交换机的所述身份确定虚拟出口设备；
封装所述输入帧以形成第一经封装的帧，所述第一经封装的帧具有标识所述虚拟出口设备的字段和包括所述输入帧的字段；
从所述虚拟出口设备的所述身份确定针对所述第一经封装的帧的下一跳；
封装所述第一经封装的帧以形成第二经封装的帧，所述第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括所述第一经封装的帧的字段；
将所述第二经封装的帧与来自所述多个源的其他第二经封装的帧组合，以形成第二经封装的帧的序列；以及
传输所述第二经封装的帧的序列。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
接收所述第二经封装的帧的序列；以及
从所述第二经封装的帧的序列分离所述第二经封装的帧。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
对所述第二经封装的帧进行解包，以提取所述第一经封装的帧；
对所述第一经封装的帧进行解包，以提取所述输入帧；以及
向在所述输入帧的所述报头中被标识的所述远程路由器/交换机传输所述输入帧。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
生成测试帧，并且向测试中的虚拟出口设备传输所述测试帧，所述测试帧具有标识测试中的所述虚拟出口设备的报头；以及
接收所述测试帧、对所述测试帧进行解包，以及从经解包的所述测试帧确定一个或多个状态度量。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：将所述第二经封装的帧的序列从所述虚拟入口设备传递到所述虚拟出口设备，所述第二经封装的帧的序列以单个波长作为单个数据流在光纤电缆中被传递。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二经封装的帧的序列包括第一帧、第二帧和第三帧，所述第一帧包括源自第一源的输入帧，所述第二帧包括源自第二源的输入帧，所述第三帧包括源自第三源的输入帧。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述输入帧利用来自协议组的协议而被封装，所述协议包括提供方主干桥接业务工程(PBB-TE)协议和传输多协议列表交换(T-MPLS)协议。
14.一种其中嵌入有程序指令的非暂态计算机可读存储介质，所述程序指令在由处理器执行时，使所述处理器执行操作虚拟网络的方法，所述方法包括：
接收具有标识远程路由器/交换机的报头的输入帧，所述输入帧源自多个源中的一个源；
从所述远程路由器/交换机的所述身份确定虚拟出口设备；
封装所述输入帧以形成第一经封装的帧，所述第一经封装的帧具有标识所述虚拟出口设备的字段和包括所述输入帧的字段；
从所述虚拟出口设备的所述身份确定针对所述第一经封装的帧的下一跳；
封装所述第一经封装的帧以形成第二经封装的帧，所述第二经封装的帧具有标识下一跳的字段和包括所述第一经封装的帧的字段；
将所述第二经封装的帧与来自所述多个源的其他第二经封装的帧组合，以形成第二经封装的帧的序列；以及
传输所述第二经封装的帧的序列。
15.根据权利要求14所述的介质，还包括：
接收所述第二经封装的帧的序列；以及
从所述第二经封装的帧的序列分离所述第二经封装的帧。
16.根据权利要求15所述的介质，还包括：
对所述第二经封装的帧进行解包，以提取所述第一经封装的帧；
对所述第一经封装的帧进行解包，以提取所述输入帧；以及
向在所述输入帧的所述报头中被标识的所述远程路由器/交换机传输所述输入帧。
17.根据权利要求16所述的介质，还包括：
生成测试帧，并且向测试中的虚拟出口设备传输所述测试帧，所述测试帧具有标识测试中的所述虚拟出口设备的报头；以及
接收所述测试帧、对所述测试帧进行解包，以及从经解包的所述测试帧确定一个或多个状态度量。
18.根据权利要求14所述的介质，其中所述方法还包括：将所述第二经封装的帧的序列从所述虚拟入口设备传递到所述虚拟出口设备，所述第二经封装的帧的序列以单个波长作为单个数据流在光纤电缆中被传递。
19.根据权利要求14所述的介质，其中所述第二经封装的帧的序列包括第一帧、第二帧和第三帧，所述第一帧包括源自第一源的输入帧，所述第二帧包括源自第二源的输入帧，所述第三帧包括源自第三源的输入帧。
20.根据权利要求14所述的介质，其中所述输入帧利用来自协议组的协议而被封装，所述协议包括提供方主干桥接业务工程(PBB-TE)协议和传输多协议列表交换(T-MPLS)协议。
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