CN1625175A - 传送多协议标签交换协议数据单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在一种低层协议上传送高层协议数据单元的方法，公开了一种传送多协议标签交换协议数据单元的方法，使得MPLS网络业务的传输效率、资源利用率、网络性能均得到提高。这种传送多协议标签交换协议数据单元的方法包含以下步骤：A将待发送的多协议标签交换协议数据单元填充到遵循X.85协议的同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中；B根据X.85协议将同步数字系列链路接入规程帧传输到目的节点；C在目的节点从同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中取出多协议标签交换协议数据单元。

Description

传送多协议标签交换协议数据单元的方法

技术领域

本发明涉及在一种低层协议上传送高层协议数据单元的方法，特别涉及在X.85协议基础上传送多协议标签交换协议数据单元的方法。

背景技术

多协议标签交换(Multi-protocol Label Switch，简称“MPLS”)是国际互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，简称“IETF”)的标准协议。MPLS是基于标签的互联网协议(internet Protocol，简称“IP”)路由选择方法，它属于第三层交换技术，引入了基于标签的机制，把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径，数据传输通过标签交换路径(Label Switch Path，简称“LSP”)完成，它将原本在IP网络的第三层的包交换转换成第二层的交换。

图1示出了MPLS网络结构。MPLS网络101由核心部分的标签交换路由器104(Label Switch Router，简称“LSR”)、边缘部分的标签边缘路由器103(Label Edge Router，简称“LER”)组成。其中LER 103用于分析IP包头，执行第三层网络功能，决定相应的传送级别和LSP，它与外部网络102相连接的，从外部网络102接收外部分组交换数据单元105；LSR 104用于建立LSP，执行标签交换机制和服务质量保证(Quality of Service，简称“QoS”)，转发MPLS网络101内部的分组数据单元106，它由控制单元和交换单元组成，它处在网络内部，与LER 103和其他LSR 104相连。

MPLS的标签交换的工作流程如下：最初由标签分发协议(LabelDistribution Protocol，简称“LDP”)和传统路由协议，比如开发最短路优先协议(Open Shortest Path First，简称“OSPF”)等，在LSR中建立路由表和标签映射表；在网络运行中，首先在MPLS核心网入口处的LER接收外部网络的IP包，完成第三层网络功能，并给IP包加上标签；接着该数据单元在LSP中传输，此时LSR不再对分组进行第三层处理，只是根据分组上的标签通过交换单元进行转发，最终达到网络另一端即出口处的LER；最后在MPLS出口处的LER将分组中的标签去掉后按照相应外部网络协议继续进行转发。

由于MPLS技术隔绝了标签分发机制与数据流的关系，因此，它的实现并不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理层和数据链路层技术。目前实现了在帧中继(Frame Relay，简称“FR”)、异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称“ATM”)和点到点协议(Point-to-PointProtocol，简称“PPP”)链路以及国际电气电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，简称“IEEE”)802.3协议的局域网上使用MPLS的业务。采用MPLS技术的网络对于IP业务的转发，简化的层与层之间的路由转发过程，加快MPLS交换速度，提高网络效率，同时能满足不同等级业务的传送，所以说MPLS既有交换机的高速度与流量控制能力，又具备了路由器灵活的功能和服务质量保证机制。

国际电信联盟电信标准部(The International Telecommunication UnionTelecommunication Standardization Sector，简称“ITU-T”)建议的X.85/Y.1321标准是基于SDH上直接传送IP数据的世界先进技术，可以使用传统而普遍存在的SDH资源承载数据业务，满足适应网络时代电信运营的业务需求。主要优势在于成本低、效率高，可使IP网络的性能提高4倍。美国第一条信息干线巴尔帝诺-马里兰干线和日本的NTT等均已采用了此标准。

X.85协议是在同步数字系列(Synchronous digital hierarchy，简称“SDH”)上传输IP包的技术，采用的是SDH的链路接入规程协议(Linkaccess procedure-SDH，简称“LAPS”)，所以X.85又称为IP over SDH usingLAPS。X.85协议提供了一种简单的高级数据链路接入控制(High-level datalink control，“HDLC”)方法即所述LAPS，使得IP适应直接架构在SDH之上。X.85协议还引入了服务访问点标识符(Service Access Point Identifier，简称“SAPI”)，用于封装IPv4、IPv6、PPP等高层协议数据单元。当然X.85也可以被扩展，支持新出现类型的互联网业务。图2(a)示出了X.85协议结构中LAPS与上下层IP、SDH的关系。LAPS层通过物理层提供的服务访问点(Service Access Point，简称“SAP”)与SDH通信，这里定义了物理层的基础单元。LAPS层还向IP网络层提供数据链路层的SAP，这里定义了数据链路层的基础单元。协议定义在LAPS层。X.85是一种组合IP网络和SDH的数据通信结构。图2(b)示出了LAPS在X.85网络协议栈中的位置。在物理层的最低层为电路或光媒质的网络，其次是物理媒质之上的再生器，然后是复用层。链路层中可以分为高阶虚通路(Virtual Circuit，简称“VC”)和低价虚通路，VC之上即为LAPS。网络层为IP业务。

多年来，通信网络的发展过程形成了目前的三大主流网络，即电信网(电话网)、有线电视网和计算机网络(IP网络)。这样的网络效率低、层次复杂、成本高。随着光纤通信技术和分组交换网(Packet Switching Network，简称“PSN”)的发展，使电话网、有线电视网和IP网络融合为一个网络。众所周知，现有的电信骨干传输网主要采用同步数字系列/同步光网络技术(Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Network，简称“SDH/SONET”)。SDH/SONET技术十分适合采用时分复用(Time DivisionMultiplexing，简称“TDM”)技术传输的话音业务，它具有良好的网络保护和自愈功能。另外一方面，目前的IP网络还十分依赖于电信网，如电信运营商之外的互联网服务提供商(Internet Service Protocol，简称“ISP”)均需要租用电信线路。因此，如何使IP直接在SDH/SONET网络上传输，即IP over SDH/SONET(简称“POS”)就具有十分重要的现实意义。  目前，POS有两种，一种是IETF定义的、采用IP/PPP/HDLC/SDH结构的IP overSDH；另外一种即ITU-T X.85/Y.1321定义的、采用IP/LAPS/SDH结构的IPover SDH。采用X.85的好处有：设备简单；效率高；与PPP/HDLC方式等效并兼容；给运营商带来的好处是可大大改善IP包的性能。

然而当MPLS等新兴PSN才开始发展的时候，目前MPLS网络架构采用的是在HDLC等传统数据链路层上承载PSN的方法。所以现有的MPLS的数据链路层一般采用HDLC/PPP、FR、ATM、Ethernet等，在光传送网一般是采用HDLC/PPP的方式。并未出现将MPLS架构在LAPS上的技术方案。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：数据业务用PPP/HDLC方式封装在光传送网上传送，显得比较复杂、效率低、不灵活，直接影响构建在其上的MPLS网络的性能。

造成这种情况的主要原因在于，目前的MPLS网络采用的传统数据链路层协议或封装方法不能完全满足MPLS网络的要求，也不能适应未来网络业务发展的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种传送多协议标签交换协议数据单元的方法，使得MPLS网络业务的传输效率、资源利用率、网络性能均得到提高。

为实现上述目的，本发明提供了一种传送多协议标签交换协议数据单元的方法，包含以下步骤：

A将待发送的所述多协议标签交换协议数据单元填充到遵循X.85协议的同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中；

B根据所述X.85协议将所述同步数字系列链路接入规程帧传输到目的节点；

C在所述目的节点从所述同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中取出所述多协议标签交换协议数据单元。

其中，所述步骤A还进一步包含以下子步骤：

A1根据所述多协议标签交换协议数据单元的类型，在所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段中填写预先定义的对应值。

所述步骤A1还进一步包含以下子步骤：

A11判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为控制协议单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值一；

A12判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为单播数据单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值二；

A13判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为组播数据单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值三。

所述值一的十六进制值为0x8281；所述值二的十六进制值为0x0281；所述值三的十六进制值为0x0283。

还进一步包含以下步骤：

在将所述多协议标签交换协议数据单元填充到所述信息字段中以前，对所述多协议标签交换协议数据单元进行编码或压缩；

在从所述信息字段取出所述多协议标签交换协议数据单元后，对所述多协议标签交换协议数据单元进行解码或解压缩。

所述步骤C包含以下子步骤：

去除所述同步数字系列链路接入规程帧的帧头，将所述同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中的内容取出，作为所述多协议标签交换协议数据单元。

所述同步数字系列链路接入规程帧的地址字段的十六进制值为0x04；

所述同步数字系列链路接入规程帧的控制字段的十六进制值为0x03。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，扩展X.85协议使其适用于MPLS的承载，采用LAPS帧封装MPLS协议数据单元，同时定义SAPI值用于指示该帧承载的是MPLS协议数据单元，并在光传送网上传输。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即采用扩展的X.85协议承载MPLS，用LAPS封装MPLS协议数据单元，使得网络设备更加简单，传输效率更高，并且与PPP/HDLC方式等效并兼容，可以大大提高MPLS分组交换网的性能和服务质量。

附图说明

图1是MPLS网络结构示意图；

图2是LAPS与网络上下层的关系及在协议栈中的位置示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于封装MPLS协议数据单元的LAPS帧格式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明扩展了X.85协议，并采用扩展以后的LAPS封装MPLS协议数据单元，并在物理网络上传送，实现MPLS网络业务功能。这样使得MPLS网络结合了X.85的简单、高效、兼容性强的优点，其性能更加完善。

首先，本发明给出采用X.85协议的LAPS封装MPLS协议数据单元的帧格式。图3示出了根据本发明的一个实施例的用于封装MPLS协议数据单元的LAPS帧格式。

如图3所示，X.85协议的LAPS帧301按照发送顺序包含以下部分：标志序列(Flag sequence，简称“Flag”)302、地址字段(Address field，简称“Addr”)303、控制字段(Control field，简称“Ctrl”)304、服务访问点标识符(Service Access Point Identifier，简称“SAPI”)305、信息字段(Information field)306、帧校验序列(Frame Check Sequence，简称“FCS”)307以及Flag 308。

其中每一帧的开始和结尾Flag 302和Flag 308都是作为帧定界用的同步序列，位于Addr 303之前的Flag 302为帧开始标志序列，位于FCS 307之后的Flag 308为帧结束标志序列，在某些应用中可以将连续发送的两帧中的前一帧的帧结束标志序列作为后一帧的帧开始标志序列。X.85协议规定Flag302和Flag 308均为8位，其十六进制值为0x7E，即第一位为0、中间六位为1、最后一位为0。为了避免帧定界字节在帧的其他部分中出现，X.85协议采用了字节填充方法。Addr 303长为8位，X.85协议参考HDLC等标准规定其十六进制值为0x04。Ctrl 304长为8位，X.85协议参考HDLC等标准规定其十六进制值为0x03。SAPI 305长为16位，用于标识数据链路层实体在向网络层提供数据链路层服务时的服务访问点，从而SAPI 305的值定义了处理数据链路层帧的数据链路实体的类型和接收数据链路层帧所传送的信息的网络层等高层协议实体。X.85协议规定SAPI 305的十六进制值为0x0021时，承载的网络层协议为IPv4；SAPI 305的十六进制值为0x0057时，承载的网络层协议为IPv6。LAPS信息字段306用于承载网络层协议数据单元，长度可以为任意整数个字节。FCS 307用于检测帧的数据完整性，采用32位循环冗余校验(Cyclic redundancy check，简称“CRC”)。

在本发明的一个实施例中，被承载的MPLS协议数据单元被直接填充在LAPS帧301的LAPS信息字段306中。MPLS协议数据单元包含MPLS标签和MPLS负荷两部分。

如上所述，在本发明的一个实施例中，将MPLS协议数据单元直接填充为LAPS帧中的信息字段部分。用于封装MPLS协议数据单元的LAPS帧按照发送顺序包含以下部分：标志序列、地址字段、控制字段、服务访问点标识符、信息字段即MPLS协议数据单元、帧校验序列、标志序列。其中MPLS协议数据单元按照发送顺序包含MPLS标签和MPLS负荷两部分。经过这样封装以后的LAPS帧即可承载MPLS协议数据单元。熟悉本领域的技术人员可以理解，这里MPLS协议数据单元也可以以其他方式填充于LAPS帧当中，比如经过编码、压缩之后填充，也可以实现LAPS帧对于MPLS协议数据单元的封装，而不影响本发明的实质和范围。

在LAPS上传输的MPLS协议数据单元可以分为三类：MPLS控制协议单元、MPLS单播数据单元和MPLS组播数据单元。在本发明的一个实施例中，对应地定义LAPS帧的SAPI字段的十六进制值为0x8281时，标识该LAPS帧承载的是MPLS控制协议单元；LAPS帧的SAPI字段的十六进制值为0x0281时，标识该LAPS帧承载的是MPLS单播数据单元；LAPS帧的SAPI字段的十六进制值为0x0283时，标识该LAPS帧承载的是MPLS组播数据单元。熟悉本发明的技术人员可以理解，这里也可以定义LAPS帧的SAPI值为任意三个不同的可行值，用于分别指示该LAPS帧承载的三类MPLS协议数据单元，而不影响本发明的实质和范围。

在本发明的一个实施例中，在光传送网上传输MPLS业务的方法包含以下步骤：

首先，对将待传输的MPLS协议数据单元字节封装在X.85协议的LAPS帧当中，封装方法可以是将MPLS协议数据单元填充于LAPS帧的信息字段中，并按照X.85协议的规定对LAPS帧的其他字段进行赋值；

接着，将LAPS帧的SAPI字段定义为预定的值，用于指示该帧承载的是MPLS控制协议单元、MPLS单播数据单元或者MPLS组播数据单元，这里预定的值可以为任意可行值；

此后，根据扩展后的X.85协议将封装后的LAPS帧在光传送网上传输到目的节点。LAPS帧在传播过程中可以根据SAPI字段定义的值区分帧的类型，以便进行相应的处理。

最后，在目的节点从LAPS帧的信息字段取出MPLS协议数据单元。该步骤实质上是解封装，为上述封装过程的逆过程，将X.85帧头去掉，将净荷从信息字段中取出。需要说明的是，以前MPLS只定义了两种承载MPLS的链路层技术——以太网MAC和PPP协议。现在我们增加了X.85作为一种选择，使MPLS能够高效地在SDH/SONET上传送。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，包含以下步骤：

A将待发送的所述多协议标签交换协议数据单元填充到遵循X.85协议的同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中；

B根据所述X.85协议将所述同步数字系列链路接入规程帧传输到目的节点；

C在所述目的节点从所述同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中取出所述多协议标签交换协议数据单元。

2.根据权利要求1所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，所述步骤A还进一步包含以下子步骤：

A1根据所述多协议标签交换协议数据单元的类型，在所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段中填写预先定义的对应值。

3.根据权利要求2所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，所述步骤A1还进一步包含以下子步骤：

A11判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为控制协议单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值一；

A12判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为单播数据单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值二；

A13判断所述多协议标签交换协议数据单元是否为组播数据单元，如果是则将所述同步数字系列链路接入规程帧的服务访问点标识符字段的值设置为值三。

4.根据权利要求3所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，所述值一的十六进制值为0x8281；所述值二的十六进制值为0x0281；所述值三的十六进制值为0x0283。

5.根据权利要求1所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，还进一步包含以下步骤：

在将所述多协议标签交换协议数据单元填充到所述信息字段中以前，对所述多协议标签交换协议数据单元进行编码或压缩；

在从所述信息字段取出所述多协议标签交换协议数据单元后，对所述多协议标签交换协议数据单元进行解码或解压缩。

6.根据权利要求1所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，所述步骤C包含以下子步骤：

去除所述同步数字系列链路接入规程帧的帧头，将所述同步数字系列链路接入规程帧的信息字段中的内容取出，作为所述多协议标签交换协议数据单元。

7.根据权利要求1至6中任意一条所述的传送多协议标签交换协议数据单元的方法，其特征在于，所述同步数字系列链路接入规程帧的地址字段的十六进制值为0x04；

所述同步数字系列链路接入规程帧的控制字段的十六进制值为0x03。

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