CN1551578B - 具有l3 ip转发的svc/spvc - Google Patents

Abstract

在多业务网络中，诸如IP业务的、根据本发明的第二层业务在ATMSVC或者SPVC上被承载。也讨论了通过使用PNNI协议来建立这种连接的方法。利用对标准ATM SPVC/SVC信令消息的增强，在网络的相对两端的多业务交换机上的第三层IP路由过程，允许业务经过底层的第二层虚连接来透明地流动。这就提供了一种简单而有效的方法来通过ATM网络传输IP分组。

Description

具有L3 IP转发的SVC/SPVC

技术领域

本发明涉及利用多业务交换体系结构的数字通信，更具体地说，涉及在SVC或SPVC上承载第三层IP业务的系统和方法，并且涉及使用ATM信令协议来建立这些连接。

背景技术

在数字通信网络中的现有技术交换体系结构典型地使用了数据链路(第二层)业务。ATM分组交换技术使用虚连接来通过ATM网络进行端到端的通信。虚连接类型包括永久虚连接(PVC)，交换虚连接(SVC)或软永久虚连接(SPVC)。SVC通过网络传输分组，每个分组包含路由和寻址信息。这些分组与来自其它消息的分组共享某些路径，而经过网络。永久虚电路是其中终端经由虚电路永久地相关联的电路。SPVC从网络的边缘到终端用户使用PVC型连接，在网络中使用SVC型交换。

图1示出了根据现有技术允许用户业务通过ATM网络17在两个ATM交换机14和16之间流动的SPVC12。在网络边缘处，SPVC12具有两个端点18和20(在图中每个都以黑点示出)。每个SPVC端点在端口处终止，该端口提供从它们各自的ATM交换机到CPE的直接连接。从源节点方面看(交换机14)，端点18在内部交叉连接15到出口端口22，在出口端口22处SPVC12离开该节点。从目的地节点方面看(交换机16)，端点20在内部交叉连接19到入口端口24，在入口端口24处SPVC12请求进入该节点。SPVC12的剩余部分以通过ATM网络团17的虚线示出。通过使用诸如PNNI(专用网间接口)协议这样的ATM信令协议在ATM交换机之间建立SPVC。

图2描述了根据现有技术的实例DSL(数字用户线)应用。在该实例中，终端用户的计算机32经由ATM交换机45，ATM网络34，以及相关的设备连接到三个单独的IP业务上。这些单独的业务是游戏服务器36提供的网络游戏，通过应用服务器38提供的视频点播，以及通过宽带远程访问服务器(BRAS)40提供的互联网访问。为这些业务的每一个存在专用的SPVC连接(SPVC1，SPVC2和SPVC3)。每个SPVC连接在DSL访问复用器(DSLAM)42的入口端口有一个端点，在远端ATM交换机50的IP接口上有另一个端点。在远端ATM交换机50中，每个SPVC有内部交叉连接，该交叉连接将与其相关联的IP接口连接到该交换机的入口端口52。用户计算机32经过CPE调制解调器43连接到DSLAM 42上。对于每个SPVC，在用户计算机和CPE调制解调器上的出口端口之间有PVC连接。每个相应的SPVC和PVC对共享相同的VPI/VCI(虚通道标识符/虚电路标识符)来建立CPE调制解调器和DSLAM之间的连接。

图3描述了现有技术的SVC的应用，其大体上与图1所示的相同，其中使用了SPVC。连接从被连接到交换机72的CPE 70发起，并且在连接到交换机76的ISP服务器74上终止。SVC 78以通过ATM网络80的虚线示出。交换机72和76分别有内部交叉连接73和77。

现有技术的问题是其导致大量的PVC和SPVC连接，尤其是对于图2所示的实例的应用来说。PVC和SPVC资源有限；因此就希望尽可能有效地使用这些资源。实际上，经验是，在CPE调制解调器中达到PVC限制已经是一个问题了。而且，随着用户数量和其预定的业务在这样的应用中增长到很大的数量，在网络节点中的SPVC限制将成为问题。此外，为了建立和保持连接，例如，作为对网络故障的响应，希望通过有效使用现有的连接来使连接的总数最小。

图3中所示的现有技术的另一个问题是，SVC仅向CPE设备之间的单一连接提供连接性。如果需要来自同一节点上的不同的CPE设备(可能有不同的IP地址)的多个业务，则当单个的SVC足够时从源CPE需要多个SVC。

发明内容

本发明描述了一种新方法，该方法通过使用诸如PNNI协议这样的ATM信令协议，以及增强SVC或SPVC信令消息来动态地建立通过ATM网络的虚IP链路，从而在ATM网络团上承载第三层业务(例如IP业务)。其它的ATM信令协议包括AINI，UNI和IISP。

根据本发明第一个方面，提供了一种在通信系统中建立连接的方法，该系统具有第一端点，该第一端点具有在第一多业务网络节点中的第三层转发能力，该方法包括步骤：

a)在系统中建立第二端点，该第二端点具有第二多业务网络节点；

b)通过任何中间网络节点，在第一多业务网络节点和第二多业务网络节点之间建立连接；

由此，第一端点被分配地址信息，该地址信息被加到在第一多业务网络节点中的转发信息中。

附图说明

现在将参照附图对本发明作更加详细的描述，其中；

图1示出了承载SPVC连接的现有技术的ATM网络；

图2示出了现有技术的DSL业务应用；

图3示出了现有技术的SVC应用；

图4示出了根据本发明的第三层SPVC应用；以及

图5示出了根据本发明的在DSL应用中的第三层SPVC。

具体实施方式

本发明的目的是在独立的路由过程之间建立连接，这些路由过程运行在网络的源和目的地处的交换机上，例如以允许它们之间的路由信息的直接交换，以及在与其相关联的子网之间建立可达性。最重要的是，提供连接要通过底层的L2 ATM网络并且以一种透明的方式进行，这样到建立了连接的时候，交换机将彼此认定为下一跳路由器，而不管沿着L2虚连接的路径上中间ATM交换机的数量。

本发明介绍了一些对标准ATM SPVC/SVC信令消息的增强(由此根据具体情况称之为L3-SPVC信令或L3-SVC)，从而，在第二多业务交换机上的L3 IP路由过程能够与第二多业务交换机上的另一个L3 IP路由过程建立对等关系，并且能够交换路由信息，以及允许通过底层的第2层虚连接透明地流动。对于两个交换机上的路由过程，虚连接的端点(由此称之为L3-SPVC端点)能被看作是IP流可以通过的另一个IP接口(虚IP接口)。

通过底层的ATM网络来建立对等关系的能力为本发明产生了多个适用情形。其中一些是：

1.在公用的情形下，允许子网连接到提供公用业务的公用网络，例如，因特网访问。

2.在专用的情形下，允许子网加入虚拟专用网(VPN)，并且使其能够与包括在VPN中的第二子网通信。

3.在半专用的情形下，提供包括在VPN中的子网和包括在第二VPN(例如外部网)中的第二子网间的可达性。

如在标准的IP路由情形下，交换机上路由过程之间的对等关系的建立将要求它们将L3-SPVC端点看作配置了适当IP地址的另一个IP接口，从而每个端点假定另一个是下一跳接口。然后，两个交换机上的路由过程通过该(虚IP)接口交换路由信息。为了建立两端的这两个虚IP接口之间所需要的连接(通过L2 VC)，网络管理系统可以用于配置任一个L3-SPVC端点来初始化信令过程。L3-SPVC信令消息将要求对标准的SPVC信令消息中承载的信息元(IE)进行某种扩充(或附加)。所以，所要求的对标准SPVC消息的扩充，以及在L3-SPVC连接的两端上处理那些消息的方式代表了本发明的关键方面。

在相关联的L3-SPVC信令消息中所要求的附加的IE可以包括下面的任意组合：

●在发起端的虚IP接口的IP地址

●在终止端的虚IP接口的IP地址

●在发起节点上的L3-SPVC端点标识符

●在终止节点上的L3-SPVC端点标识符

●在发起节点上的路由过程id

●在终止节点上的路由过程id

●其它静态配置的IP地址信息

可能被包括在信令消息中的其它可选的IE包括但不限于以下各项，这些信令消息在L3-SPVC的建立过程中交换：

●VPN地址

●用于鉴定和鉴权的证实信息

●用于协商IP路由协议和策略的参数

●可达性信息

●转发表标识符

应该注意，L3-SPVC信令过程的具体实现方案细节将确定来自图4中所示的管理站130的什么信息可用于每个多业务交换机，以及确定附加消息的什么样的组合在信令处理过程中需要被交换。例如，一种特定的实现方案情形可能用L3-SPVC的两个端点的适当的IP地址来预配置这两个端点，然后使L3-SPVC的端点的一端初始化该信令，仅包括在建立消息中的发起虚IP接口的IP地址，和目的地虚IP接口的IP地址。在终止节点端，L3-SPVC的建立则要求SPVC端点映射到适当的虚IP接口，因此，通过底层的VC来创建用于IP分组交换的端到端虚IP链路。

上面建议的附加IE的任意组合是除通常承载在SPVC信令消息中的标准IE之外的，如用于连接的L2资源特性，比如业务类别(CBR，rtVBR，nrtVBR，UBR，或ABR)，带宽，延迟，抖动，信元丢失率等。

同样假定路由过程的实现方案要考虑到路由策略的配置，该路由策略如安全策略(例如访问控制列表)，其确定来自哪个网络的哪个流应该映射到给定的L3-SPVC连接。在路由中通常所支持的隐含的特征是能够将通过不同接口进入的流复用到同一输出接口的能力，以及还能够把这样的来自输入接口的聚合流解复用到不同的输出接口的能力。把L3-SPVC端点当作虚IP接口，其完全支持这样的路由策略：1-1映射，1-N映射，N-1映射，和N-N映射。此外，L3-SPVC提供另外的好处，如保证QoS，不影响转发表的透明自动重新路由的能力，以及能够在工作中修改在ATM层上分配的资源的能力。

图4示出了根据本发明的一种新型ATM连接。这种类型的连接在此后被称为L3-SPVC(或L3-SVC，看情况而定)。这种类型的连接使用了多业务，特别是ATM/IP，多业务交换/路由平台的能力。该连接区别于传统的SPVC连接的地方是，它的至少一个端点是在此被称为L3-转发端点的端点。这样一个端点的特征在于：其位于“目的地”多业务交换机的入口端口上(或“源”多业务交换机的出口端口上)的位置，以及其具有被分配的或被标记的IP地址，并且其在其入口端口和该交换机的其它的出口端口的IP接口之间使用L3 IP转发来对IP分组进行路由。图4示出了L3-SPVC连接101，它经由ATM网络114连接两个多业务交换机。图中的连接有两个L3转发端点。图4中多业务交换机102在出口端口106上有SPVC端点104，在入口端口110上有IP接口108。图4中标号105代表通过多业务交换机结构从IP接口108向端点104转发IP分组以及反之的能力。事实上，可能存在多个这样的能够通过多业务交换结构向L3端点104转发分组以及反之的IP接口108。同样地，在ATM网络114的对端的多业务交换机112在入口端口118上有SPVC端点116，在出口端口122上有IP接口120。图4的标号124同样代表通过多业务交换机112转发IP分组的能力。应当理解在本发明的另一个实施例中，交换机102和交换机112其中之一有L3 IP转发特征，而另一个则没有。

图5中将与图2中描述的相同的概念描述为可能的DSL业务的实例应用。然而，在这种情况中使用了L3-SPVC连接作为替代。L3-SPVC代替了在前面的实例中的到每个IP接口的专用SPVC，因此，减少了网络中以及交换机上的连接数量。L3-SPVC用于承载对于IP业务的被合并了的业务，因此，网络和交换机的连接资源被更有效地利用。

如图5中所示，在DSL应用中的L3-SPVC在ATM网络206的相对两端上有多业务交换机202和204。在图5中，仅交换机204配有L3 IP转发，然而应当理解两个交换机可都有这个特征。图5也示出了L3-SPVC连接，尽管该应用可能也有L3 SVC连接。L3 IP转发特征允许SPVC端点208经由IP接口独立于单独的应用210，212，214通信。在用户端，交换机202经由DSLAM216和CPE调制解调器218连接到多个工作站。LAN上的几台计算机经由L3-SPVC连接到IP业务。因此，L3-SPVC的建立请求包括计算机的IP地址，并且在远端ATM交换机上的IP转发表在L3-SPVC连接建立时，将用这些地址来更新。

L3-SPVC连接能以两种方式建立：

1)通过以适当的IP地址信息配置在目的地和/或源交换机上的L3-SPVC端点，或

2)通过响应新类型的连接请求建立L3-SPVC，该新类型的连接请求即L3-SPVC建立请求，其包括用户计算机或其它设备的IP地址信息。在IP地址信息被动态地分配的情况下，L3-SPVC建立请求能被初始化包含动态配置的信息。如果L3-SPVC连接已经存在，而IP地址信息改变，那么该信息可能在连接修改请求中通知到目的地节点，从而没有拆除连接，L3转发信息就被修改。

下面总结由本发明说明的L3-SPVC(SVC)所支持的不同类型的消息。

●Setup-该消息在L3-SPVC的初始建立期间被发送。这种消息类型也被标准的SPVC建立消息支持，除了配置这种类型的连接所需要的附加IE。

●Connect-该消息被用于通知沿着建立路径的L3-SPVC资源的成功分配。这也被标准SPVC消息支持，除了如果需要时的附加的IE之外。

●Reachability-该消息被用于宣告可达性。这是由本发明定义的一种新的信令消息。

□Inclusion-可达性消息指示当前可达的网络。此外，其业务被聚集到已存在的L3-SPVC上的新添加的网络(或接口)，能够使发送可达性消息以便在L3-SPVC的对端处的转发表中包括该消息成为必需。

□Withdrawal-一种可达性消息，其指示不再可达并且应该从转发表中撤销的网络。如果在给定的时间期间相关联的转发表中没有可达的网络，那么L3-SPVC就能被自动拆除，以保存网络资源。

□如果需要，则这种类型的消息也可能被用于承载BGP，OSPF或ISIS路由信息。

●Modify-这种类型的消息被用于请求对已经分配给一个给定的L3-SPVC的资源的修改。根据是否有添加或撤销的新的用户，这种修改消息类型能够指示增加或减少。

有很多其它的应用，其中可能用到L3-SPVC和L3-SVC，例如，在网络核心的节点之间的连接中用来提供ATM网络中的专用IP隧道。这个概念类似于在核心中实现MPLS的网络中的MPLS LSP(标签交换路径)。

总体上说，本发明提供一种工具，其允许多业务交换机通过L2 SPVC和SVC连接来提供L3 IP转发能力。

本发明提供了一种通过ATM网络传输IP分组的更简单的方法。

本发明提供了在网络中以及在诸如DSL调制解调器的CPE设备中对连接资源的更有效的使用。这就使得资源供应更容易，提高可量测性，并且使得业务应用受连接资源限制的影响更小。

本发明提供了在不需要拆除和重建连接的情况下就改变连接中的L3IP转发信息的能力。

因为固有的QoS特性以及在当前存在的网络中使用ATM连接而可目前获得的能力，本发明提供了一种相对于其它要求QoS的技术的有竞争力的替代方案。

利用对当前信令规范的小的改变来处理L3-SVC和L3-SPVC信令信息，SVC和SPVC连接能被增强以提供具有在VC上转发IP分组能力的多业务交换机，该多业务交换机包括了使用SVC或SPVC的所有好处。这种方式提供了用于IP信息流的极好的QoS。因为与IP相关联的QoS考虑当前正受到普遍关注，解决这些问题的一种可替换的解决方案可能引起人们普遍的兴趣，并有广泛的适用性。

尽管已经描述并示出了本发明的具体实施例，但是对本领域技术人员来说显而易见在不脱离本发明基本概念的情况下可以作出各种变化。然而应当理解，这些变化都将落入由所附的权利要求书所定义的本发明的整个范围中。

Claims (21)

1.一种在通信系统中的第一多业务网络节点(112)中所建立第一端点(116)与第二多业务网络节点(102)中所建立的第二端点(104)之间建立第三层虚电路的方法，其中，所述第二端点(104)是第三层转发端点，其特征在于，所述第二端点(104)：

-位于所述第二多业务网络节点(102)的第二端口(106)处；

-具有第二IP地址；并且

-使用第二第三层路由过程(105)以在所述第二端口(106)与位于所述第二多业务网络节点(102)的第一端口(110)上的第二IP接口(108)之间路由IP分组，

其中，所述第一多业务网络节点中的IP转发表被更新以指示从所述第一端点(116)可到达所述第二IP地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一端点(116)是第一第三层转发端点并且：

-位于所述第一多业务网络节点(112)的第一端口(118)处；

-具有第一IP地址；以及

-使用第一第三层路由过程(124)以在所述第一多业务网络节点(112)的第一IP接口(120)与所述第一端口(118)之间路由IP分组，

其中，所述第二多业务网络节点中的IP转发表被更新以指示从所述第二端点(104)可到达所述第一IP地址。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三层虚电路(101)使得连接到所述第一IP接口(120)的用户能够通过所述第二IP接口(108)而获得在所述第二多业务网络节点(102)可用的互联网访问。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三层虚电路(101)使得连接到所述第一IP接口(120)的用户能够访问应用服务器中可用的一个或多个应用，所述应用服务器连接到所述第二多业务网络节点(102)中的所述第二IP接口(108)。 

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三层虚电路(101)承载连至所述第一IP接口(120)的第一子网与连至所述第二IP接口(108)的第二子网之间的第三层业务。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二端点(104)和所述第三层虚电路(101)是利用多个信令消息来建立的，所述信令消息用于实现所述第一和第二多业务网络节点(112、102)上的路由过程之间的路由信息交换，每个所述信令消息除了由标准SPVC消息承载的标准信息元素IE之外还承载附加的信息元素IE。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第三层虚电路(101)是L3-SPVC和L3-SVC中的一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述附加IE包括下列数据的任何组合：所述第二IP接口(108)的IP地址、所述第二端点(104)的标识符、以及所述第二多业务网络节点(102)上的第二路由过程的标识。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一端点(116)和所述第三层虚电路(101)是利用多个信令消息来建立的，所述信令消息用于实现所述第一和第二多业务网络节点(112、102)上的路由过程之间的路由信息交换，每个所述信令消息除了由标准SPVC消息承载的标准信息元素IE之外还承载附加的信息元素IE。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述附加IE包括下列数据的任何组合：所述第一IP接口(120)的IP地址、所述第一端点的标识符、以及所述第一多业务网络节点(112)上的第一路由过程的标识。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，每个信令消息还包括可选的IE。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可选的IE包括下列数据的任何组合：VPN地址、用于鉴定和鉴权的证实信息、用于协商IP路由协议和策略的参数、可到达性信息以及转发表标识符。

13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信令消息包括至少一个Setup消息、Connect消息、Reachability消息、Inclusion消息、Withdrawal 消息和Modify消息。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，由所述Setup消息承载的所述附加的IE包括配置所述第三层虚电路所需要的数据。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述Connect消息向沿所述第三层虚电路(101)的中间网络节点通知成功地分配了第三层资源给所述第三层虚电路(101)。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述Reachability消息向沿所述第三层虚电路(101)的节点告知可到达性，从而提供与从所述第一和第二多业务网络节点可到达的当前子网有关的信息。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，当另一个子网或接口被添加到所述第二多业务网络节点中时，所述Reachability消息向所述另一子网告知可到达性，从而通过将所述另一子网或IP接口的IP地址包含于所述第二多业务网络节点中的转发表中而使得来自所述另一子网的业务能够被聚集到所述第三层虚电路上。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述Reachability消息告知不再可到达的子网，从而使得不再可到达的所述子网的IP地址能够从所述转发表中被撤销。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述Modify消息请求已分配给所述第三层虚电路(101)的第三层资源的修改。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述第三层虚电路(101)的自动路由是根据ATM信令协议来实现的。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述ATM信令协议是PNNI、AINI、UNI和IISP中的一种。 

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