CN1299469C - 一种基于业务等级交换的交换系统及其交换方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于业务等级交换的交换系统，涉及弹性分组环RPR技术的基于不同业务等级交换的系统及其方法，该交换系统包括多个RPR设备通过RPR环路侧端口组成一个RPR环，该交换系统包括：RPR帧处理单元、业务分类处理单元、上环交换单元以及调度单元；RPR帧处理单元对RPR环路进入的RPR帧进行处理，根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务；业务分类处理单元对从本地端口进入的以太网业务进行业务等级分类；上环交换单元根据目的站点最短路径原则选择输出环；调度单元对RPR环路进入的非本站点业务即所述首要及次要传送队列的业务及分类后的队列业务从RPR环路输出。本发明还提供了一种基于该交换系统的交换方法。

Description

一种基于业务等级交换的交换系统及其交换方法
技术领域
本发明涉及一种基于业务等级交换的交换系统及其交换方法，尤其涉及RPR技术中A/B/C三类业务等级的分类以及基于不同业务等级的交换和调度的系统和方法。
背景技术
弹性分组环RPR(Resilient Packet Ring)技术是一项新兴技术，目的就是组建具有带宽可复用的、各个节点具有公平算法保证各个节点的带宽占用率的、具有环保护和服务质量QoS(Quality of Service)能力的RPR环，目标是针对城域骨干环网和城域接入环网的。2000年12月IEEE专门成立了IEEE802.17标准组，目的就是制定基于RPR技术的能够组建以RPR环的RPRMAC(Media Access Control)层标准。
RPR技术最主要的特征之一就是对业务进行了分类，业务被分成A、B、C三类业务，其中A类为实时业务，B类分成两个部分，B-CIR(CommittedInformation Rate)为承诺速率等级业务，B-EIR(Excess Information Rate)为超过承诺速率等级的业务，C类为尽力而为业务，在帧结构中定义ServiceClass的业务类别位。但是目前的业务都是承载在以太网上的，因此如何将以太网的业务桥接到RPR环路上，并且对以太网业务适配到RPR技术的A/B/C类业务等级上，保证用户业务根据优先等级进行传送是需要解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一个基于业务等级交换的交换系统及其交换方法，包括RPR技术中A、B、C三类业务的分类方法以及在多种分类方法同时存在的情况下如何进行优选，包括IEEE802.3与IEEE802.17之间的基于业务等级的交换和桥接系统，以及基于业务等级的调度系统，以便实现以太网业务桥接到RPR环路上。
本发明的技术方案如下：
一种基于业务等级交换的交换系统，其包括多个RPR设备通过RPR环路侧端口组成一个RPR环，该交换系统还包括下述部分：RPR帧处理单元、业务分类处理单元、上环交换单元以及调度单元；
所述RPR帧处理单元对RPR环路进入的RPR帧进行处理，根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务，如是，则将该RPR帧分发到不同的本地目的端口，如不是，则将该RPR帧发送到首要或次要传送队列；
所述业务分类处理单元对从本地端口进入的以太网业务进行业务等级分类；
所述上环交换单元根据目的站点最短路径原则选择输出环，并将业务帧发送到该输出环的对应等级类的业务队列中排队，等待调度；
所述调度单元对RPR环路进入的非本站点业务即所述首要及次要传送队列的业务，以及本地端口进入的对应不同等级类的业务队列中的业务进行统一调度，并从RPR环路输出。
所述的交换系统，其中，所述业务分类处理单元还将进入的以太网帧转换成RPR帧。
所述的交换系统，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于端口的业务，即根据数据流进入的用户侧端口的端口号进行业务分类，其设置一个端口的缺省业务类别配置项，从该用户侧端口进入的业务都被配置成该端口缺省业务类别配置项配置的业务等级。
所述的交换系统，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于VLAN ID(Visual Local Area Network identification)，如果数据进入时是带IEEE802.1q标记的帧，并且其中的VLAN ID有效，则使用该VLAN ID号，否则使用该端口的缺省VLAN ID进行业务等级分类；同时，设置一可由用户配置的VLAN ID与业务类别映射表，所述进入的数据根据该映射表被配置成相应的业务等级。
所述的交换系统，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于源/目的MAC地址组的，设置一源/目的MAC地址组与业务类别的映射表，进入用户侧端口的数据流根据该映射表进行业务分类。
所述的交换系统，其中，所述源/目的MAC地址组可以是源和目的MAC地址都是特定的，或者源MAC地址特定而目的MAC地址任意，或者目的MAC地址特定而源MAC地址任意。
所述的交换系统，其中，所述业务分类处理单元还使用一基于端口的优选方法，其包括在每一端口设置一基于该端口的业务分类模式配置寄存器，当业务从用户侧端口进入所述交换系统时，所述交换系统会查询该端口的分类模式配置寄存器，根据查询到的业务分类方法对该业务进行业务分类。
一种基于业务等级交换的交换方法，其交换系统包括多个RPR设备通过RPR环路侧端口组成一个RPR环，该交换系统还包括：RPR帧处理单元、业务分类处理单元、上环交换单元以及调度单元；其主要步骤包括：
a)所述交换系统对RPR环路进入的RPR帧进行处理，根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务，如是，则将该RPR帧分发到不同的本地目的端口，如不是，则将该RPR帧发送到首要或次要传送队列；
b)所述交换系统对从本地端口进入的以太网业务进行业务等级分类；
c)所述交换系统对上环交换进行处理，即根据目的站点最短路径原则选择输出环，并将业务帧发送到该输出环的对应等级类的业务队列中排队，等待调度；
d)所述交换系统对调度的处理包括对RPR环路进入的非本站点业务即所述首要及次要传送队列的业务，以及本地端口进入的对应不同等级类的业务队列中的业务进行统一调度，并从RPR环路输出。
所述的交换方法，其中，所述业务分类处理单元将进入的以太网帧转换成RPR帧。
所述的交换方法，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于端口的业务，即根据数据流进入的用户侧端口的端口号进行业务分类，其设置一个端口的缺省业务类别配置项，从该用户侧端口进入的业务都被配置成该端口缺省业务类别配置项配置的业务等级。
所述的交换方法，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于VLAN ID，如果数据进入时是带IEEE802.1q标记的帧，并且其中的VLANID有效，则使用该VLAN ID号，否则使用该端口的缺省VLAN ID进行业务等级分类；同时，设置一可由用户配置的VLAN ID与业务类别映射表，所述进入的数据根据该映射表被配置成相应的业务等级。
所述的交换方法，其中，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于源/目的MAC地址组，设置一源/目的MAC地址组与业务类别的映射表，进入用户侧端口的数据流根据该映射表进行业务分类。
所述的交换方法，其中，所述源/目的MAC地址组可以是源和目的MAC地址都是特定的，或者源MAC地址特定而目的MAC地址任意，或者目的MAC地址特定而源MAC地址任意。
所述的交换方法，其中，所述业务分类处理单元还使用一基于端口的优选方法，其包括在每一端口设置一基于该端口的业务分类模式配置寄存器，当业务从用户侧端口进入所述交换系统时，所述交换系统会查询该端口的分类模式配置寄存器，根据查询到的业务分类方法对该业务进行业务分类。
本发明提供的一种基于业务等级交换的交换系统及其交换方法，由于采用上述交换系统对业务分类，以及在多种分类方法同时存在的情况下进行优选，实现了以太网业务与RPR环路的桥接，提供了一种有效的针对RPR技术的交换系统及方法，该方法可以融合多种业务分类技术，给最终用户进行业务分类，并对不同等级的业务进行不同的处理。从而对不同等级的用户提供不同的服务和价格带来了多种策略。
附图说明
图1是本发明的一种基于业务等级交换的交换系统及其交换方法中基于业务等级交换的交换系统框图；
图2是本发明系统中的端口配置寄存器表，其中包括了基于端口的缺省业务类别配置寄存器以及业务分类模式配置寄存器；
图3是本发明系统及方法的VLAN映射表，其中包括了VLAN ID与业务类别的映射关系；
图4是本发明的源/目的MAC地址组映射表，其中包括了源/目的MAC地址组与业务类别的映射关系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案的实施作进一步的详细描述：
本发明的基于业务等级交换的交换系统，如图1所示，其中RPR设备一般包括2个RPR环路侧端口，从该端口进入和输出的帧是RPR帧，具有A、B、C业务分类标识，以及一组用户侧端口，用户侧端口多数是以太网端口，从该端口进入和输出的帧是以太网帧，帧结构是不带A、B、C业务分类标识的。该多个RPR设备通过RPR环路侧端口组成一个RPR环，所述RPR设备的主要模式有交换模式以及路由模式两种，本发明主要针对交换模式下的业务分类，但并未将此作为本发明的保护范围的限制，本发明同样也适用于路由模式的设备。
本发明的基于业务等级交换的交换方法，如图2所示的，其包括四个部分：1)RPR帧处理；2)业务分类；3)上环交换；4)调度。
1、RPR帧处理
所述RPR帧处理主要是对从RPR环路进入的RPR帧进行处理，包括根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务，并且分发到不同的本地目的端口，以及对不是本站点的业务送到PTQ/STQ(PTQ首要传送队列，STQ次要传送队列)业务队列中去。
2、业务分类
所述业务分类处理主要是对从本地端口进入的以太网业务进行A/B/C业务等级的分类。这部分的处理也可以包括将进入的以太网帧转换成RPR帧这个步骤。
本发明方法的业务分类方法包括三种，1)基于端口的业务分类方法；2)基于虚拟局域网标识VLAN ID的业务分类方法；3)基于源/目的MAC地址组的业务分类方法；另外在IEEE802.17标准中制定了IEEE802.3COS(Classof Service)位与IEEE802.17的A、B、C业务的映射表，这也是一种可能的业务分类方法。
以下详细描述各业务分类方法：
1)基于端口的业务分类方法：主要是根据数据流进入的用户侧端口的端口号进行业务分类，采用的方法就是设置一个端口的缺省业务类别配置项，如图2所示的，从该用户侧端口进入的业务都被配置成该端口缺省业务类别配置项配置的业务等级。
2)基于VLAN ID的业务分类方法：主要是根据数据流进入用户侧端口时的VLAN ID号进行分类，如果数据进入时是带IEEE802.1q标记的帧，并且其中的VLAN ID是有效的，则使用该VLAN ID号；否则取该端口的缺省VLAN ID号进行业务分类。另外还设置了一张可以由用户配置的VLAN ID与业务类别的映射表，如图3所示的，所述进入用户侧端口的数据根据这张表被配置成相应的业务等级。
3)基于源/目的MAC地址组的业务分类方法：本发明设置了一张源/目的MAC地址组与业务类别的映射表，如图4所示的，其中的MAC地址组，可以是MAC-MAC(即源和目的MAC地址都是特定的)、MAC-ANY(即源MAC地址是特定的，但是目的MAC地址是任意的)、ANY-MAC(即目的MAC地址是特定的，但是源MAC地址是任意的)类型的MAC地址组，所述进入用户侧端口的数据流根据这张配置表进行业务分类。
由于RPR业务分类的方法有多种，在同一系统中可能同时存在，本发明方法提供了一种基于端口的优选方法，因为所有的业务都是通过某一个用户侧端口进入RPR环的，因此可以在用户侧端口上进行业务类别分类方法的控制。本发明的系统及方法中提供了一个基于端口的业务分类模式配置寄存器，如图2所示，每个端口都设置有这么一张配置寄存器，当业务从用户侧端口进入系统时，本发明系统会查询该端口的该业务分类模式配置寄存器，根据具体配置的业务分类方法对该业务进行业务分类。
3上环交换
所述上环交换的处理过程包括，根据到目的站点的最短路径原则选择输出环，并且将业务帧分别发送到该输出环的A/B/C类业务队列中排队，等待调度。
4调度
所述调度的处理包括对RPR环路进入的非本站点业务流量，即PTQ首要传送队列和STQ次要传送队列里的业务，以及本地端口进入的A/B/C类业务队列中的业务进行统一调度，并从RPR环路输出。
以下详细描述本发明的一较佳实施例：
当数据从用户侧某个端口进入设备时，要首先进行业务分类处理。
1、业务分类处理过程
1)系统检查该业务是从哪个端口进入的，假设从i端口进入；
2)查找该i端口的端口配置表，提取其业务分类模式配置寄存器的值，如图2所示SCMode值，如果是根据IEEE802.1p区分，则转步骤3)；如果是根据端口区分，则转步骤4)；如果根据VLAN ID区分，则转步骤5)；如果是根据MAC流区分则转步骤6)。
3)如果该业务帧是带IEEE802.p标记的，则根据标记中的COS位的值，否则认为COS位为0，查找IEEE802.1P-IEEE802.17的A/B/C业务的映射表，取得具体的业务分类值作为该业务的业务类别。转步骤7)。
4)查找该端口i的端口配置表的缺省业务类别配置寄存器，如图2所示的，具体的业务分类值作为该业务的业务类别。转步骤7)。
5)如果该业务帧是带IEEE802.q标记的，则根据标记中的VLAN标记的值，否则取该端口的缺省VLAN ID值，根据这个VLAN ID查找所述VLAN映射表，取得该VLAN对应的业务类别值作为该业务的业务类别。转步骤7)。
6)用该业务帧的源和目的MAC地址查找MAC地址组映射表，如果找到匹配的表项，则取该条目对应的业务类别值作为该业务的业务类别，否则使用缺省的业务类别值(C类)。转步骤7)。
7)进行上环交换处理。
2、上环交换处理
1)根据目的MAC地址查找上环选择表，上环选择表提供用户MAC地址与该用户所在的RPR站点的MAC地址以及根据最短路径原则得到的RPR环路选择的对应关系，根据查表得到给业务的输出RPR环路j。
2)根据业务分类处理得到的业务等级，将该业务帧送到RPR环路j的A/B/C业务队列中。
3)转调度处理
3、RPR帧处理
对从RPR环路进入的RPR帧进行处理。
1)系统检查业务从RPR的哪个环路进入，假设是环路k；
2)系统判断该业务的RPR帧的目的MAC地址是否是本站点的，如果是转步骤3)，否则转步骤5)。
3)提取RPR帧中扩展封装的IEEE802.3帧的目的MAC地址，查找下环MAC地址表，下环MAC地址表包含MAC地址和本地端口的对应关系，由此得到该业务需要输出的本地端口号m。
4)从该RPR帧中剥离出IEEE802.3帧，并且从本地端口m输出。流程结束。
5)将RPR帧根据RPR帧中的业务等级分别放到PTQ和STQ队列中，其中A类业务放到PTQ，其他业务放到STQ中。进入调度处理。
4、调度处理
依次调度PTQ/STQ/A/B/C5个队列的业务帧，并且从对应输出环路输出，该调度处理遵循IEEE802.17的定义。
本发明的系统及方法是一种有效的针对RPR技术的交换系统，该方法可以融合多种业务分类技术，给最终用户进行业务分类，并针对不同等级的业务进行不同的处理，从而对不同等级的用户提供不同的服务和价格带来了多种策略。
虽然本发明的业务类别分类方法已在本发明具体实施例中被说明和描述，但很明显本发明是不受此分类方法的限制，在不偏离由所附权利要求书所确定的本发明技术方案的构思和范围的条件下，本领域的技术人员将会考虑到许多修正、更换、变化、替代和等效的内容，而这些内容都应属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种基于业务等级交换的交换系统，其包括多个RPR设备通过RPR环路侧端口组成一个RPR环，其特征在于，该交换系统还包括下述部分：RPR帧处理单元、业务分类处理单元、上环交换单元以及调度单元；
所述RPR帧处理单元对RPR环路进入的RPR帧进行处理，根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务，如是，则将该RPR帧分发到不同的本地目的端口，如不是，则将该RPR帧发送到首要或次要传送队列；
所述业务分类处理单元对从本地端口进入的以太网业务进行业务等级分类；
所述上环交换单元根据目的站点最短路径原则选择输出环，并将来自本地端口的业务帧发送到该输出环的对应等级类的业务队列中排队，等待调度；
所述调度单元对RPR环路进入的非本站点业务即所述首要及次要传送队列的业务，以及本地端口进入的对应不同等级类的业务队列中的业务进行统一调度，并从RPR环路输出。
2、根据权利要求1所述的交换系统，其特征在于，所述业务分类处理单元还将进入的以太网帧转换成RPR帧。
3、根据权利要求2所述的交换系统，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于端口的业务，即根据数据流进入的本地端口的端口号进行业务分类，其设置一个本地端口的缺省业务类别配置项，从该本地端口进入的业务都被配置成该本地端口缺省业务类别配置项配置的业务等级。
4、根据权利要求2所述的交换系统，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于VLAN ID，如果数据进入时是带IEEE802.1q标记的帧，并且其中的VLAN ID有效，则使用该VLAN ID号，否则使用数据从其进入的端口的缺省VLAN ID进行业务等级分类；同时，设置一可由用户配置的VLAN ID与业务类别映射表，所述进入的数据根据该映射表被配置成相应的业务等级。
5、根据权利要求2所述的交换系统，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于源/目的MAC地址组，设置一源/目的MAC地址组与业务类别的映射表，进入本地端口的数据流根据该映射表进行业务分类。
6、根据权利要求5所述的交换系统，其特征在于，所述源/目的MAC地址组是源和目的MAC地址都是特定的，或者源MAC地址特定而目的MAC地址任意，或者目的MAC地址特定而源MAC地址任意。
7、根据权利要求3或4或5所述的交换系统，其特征在于，所述业务分类处理单元还使用一基于端口的优选方法，其包括在每一本地端口设置一基于该端口的业务分类模式配置寄存器，当业务从本地端口进入所述交换系统时，所述交换系统会查询该业务从其进入的端口的分类模式配置寄存器，根据查询到的业务分类方法对该业务进行业务分类。
8、一种基于如权利要求1所述的交换系统的交换方法，其包括如下步骤：
a)所述交换系统对RPR环路进入的RPR帧进行处理，根据RPR帧的目的MAC地址判断是否是本站点的下环业务，如是，则将该RPR帧分发到不同的本地目的端口，如不是，则将该RPR帧发送到首要或次要传送队列；
b)所述交换系统对从本地端口进入的以太网业务进行业务等级分类；
c)所述交换系统对上环交换进行处理，即根据目的站点最短路径原则选择输出环，并将来自本地端口的业务帧发送到该输出环的对应等级类的业务队列中排队，等待调度；
d)所述交换系统对调度的处理包括对RPR环路进入的非本站点业务即所述首要及次要传送队列的业务，以及本地端口进入的对应不同等级类的业务队列中的业务进行统一调度，并从RPR环路输出。
9、根据权利要求8所述的交换方法，其特征在于，所述业务分类处理单元将进入的以太网帧转换成RPR帧。
10、根据权利要求9所述的交换方法，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于端口的业务，即根据数据流进入的本地端口的端口号进行业务分类，其设置一个本地端口的缺省业务类别配置项，从该本地端口进入的业务都被配置成该本地端口缺省业务类别配置项配置的业务等级。
11、根据权利要求9所述的交换方法，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于VLAN ID，如果数据进入时是带IEEE802.1q标记的帧，并且其中的VLAN ID有效，则使用该VLAN ID号，否则使用数据从其进入的端口的缺省VLAN ID进行业务等级分类；同时，设置一可由用户配置的VLAN ID与业务类别映射表，所述进入的数据根据该映射表被配置成相应的业务等级。
12、根据权利要求9所述的交换方法，其特征在于，所述业务分类处理单元的业务等级分类方法基于源/目的MAC地址组，设置一源/目的MAC地址组与业务类别的映射表，进入本地端口的数据流根据该映射表进行业务分类。
13、根据权利要求12所述的交换方法，其特征在于，所述源/目的MAC地址组是源和目的MAC地址都是特定的，或者源MAC地址特定而目的MAC地址任意，或者目的MAC地址特定而源MAC地址任意。
14、根据权利要求10或11或12所述的交换方法，其特征在于，所述业务分类处理单元还使用一基于端口的优选方法，其包括在每一本地端口设置一基于该端口的业务分类模式配置寄存器，当业务从本地端口进入所述交换系统时，所述交换系统会查询该业务从其进入的端口的分类模式配置寄存器，根据查询到的业务分类方法对该业务进行业务分类。
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