CN1722699A - 一种以太网在多个e1信道中传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以太网在多个E1信道中传输的方法，以多个E1做为RPR的物理层的承载平台来传送以太网，它依次采用MPLS协议和RPR协议来封装以太网报文，对RPR帧格式的分组则进行GFP封装，以反向复用的方式在多个E1中传输，通过无损的增减E1信道的个数，实现动态的调整带宽，并可以基于E1来进行组环，从而实现MPLS，RPR的多项技术指标，实现以太网在E1上的传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种以太网在多个E1信道中传输的方法，特别涉及一种把一路高速数据适配到多路E1信道中传输的方法。
背景技术
传统E1平台接入数据业务的方法大致分为两种。一种为协议转换器即E1和以太网的互换，通常一个以太网口对应一个E1信道，该方法只是简单的把以太网报文封装进E1帧结构里面没有任何协议封装，只能点对点传输是简单的以太网报文的透传。
另一种为一个以太网口对应多个E1信道的，其复用方式可以为字节间插，也可以为包间插即以包为单位轮流在多个E1上传输，所述包间插方式效率不高，上述方法不进行任何封装，但其带宽是固定的，不能动态添加和删除E1信道的个数。
上述两种方法都是基于对以太网报文的点对点的透传，不能进行组环，也不能进行动态带宽调整。
在数据交换业务中，电信运营商的空闲E1资源(带宽为2.048M)非常丰富。于是，就产生了采用多个E1资源来传送带宽大于单个E1带宽的数据业务。
但是，传统的E1平台接入数据业务的方法，例如E1到以太网的协议转换器，存在诸如带宽利用率不高，带宽不能动态改变以及可靠性不高等缺点。
通常，可以采用反向复用的技术将多个E1资源用来传送带宽大于E1的数据业务。反向复用，即把一路高速数据适配到多路低速信道中传输，提供相当于多路低速之和的带宽。当高速数据业务为以太网业务时，我们称之为以太网反向复用，简称为IME(Inverse Multiplexing for Ethernet)，传送同一路数据业务的多个E1的组合称之为IME组(IME group)。
弹性分组环(RPR)是一种新的MAC层协议，是为优化数据包的传输而提出的，目前正由IEEE 802.17工作组对其进行标准化。RPR可在多种物理层媒质上运行，具有物理层的无关性。目前，RPR技术正广泛应用于SDH传输平台和裸光纤，但还没有在E1上的应用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的是利用RPR在数据传输上的优势，在E1的物理层平台上实现RPR协议来传送以太网业务。在E1传输平台上引入MPLS、RPR技术并提供如何在E1平台上采用RPR的技术，从而解决用多个E1来传送带宽不断变化的以太网业务的需求。
为了达到本发明的目的，本发明提供了一种以太网在多个E1信道中传输的方法，即将以太网数据映射到一个IME组的方法，所述方法包含如下步骤：
发送端，通过MPLS协议处理把待发送的以太网报文帧格式转换为MPLS帧格式；
通过RPR协议处理将MPLS帧格式转换为RPR帧格式；
进行GFP格式封装；
在IME组的E1信道上顺序传送转换后的数据包；
接收端，把来自E1链路层的信号写入Delay Compensation Buffers(DCB)；
从该组的E1链路DCB中读取数据；
解封装GPF报文；
剥离RPR帧结构；
剥离MPLS帧结构。
特别的为实现动态的调整传输带宽，本发明提出了一种在不中断业务的情况下无损的增加和删除该IME组的E1链路的个数的方法。即为IME组内的每条E1链路建立下述握手方法：
发送侧建立如下状态：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，发送端不工作即Tx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，其对应的发送端发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但发端仍在发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端正常工作，其上已在传送数据，即Tx＝On；
发送侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Tx Fault：E1链路发送端有故障；
(4)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(5)FF Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Tx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Tx Fault or NE Rx Fault操作回到Unusable_state状态，通过FE Rx＝Active的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Rx/＝Active的判断回到Unusable_state状态，通过Inhibiting or Tx Faultor NE Rx Fault的操作转到Unusable_state状态。
接收侧建立如下状态：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，接收端不工作即Rx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，接收端处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但接收端仍处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端接收端都正常工作，其上已在传送数据，即Rx＝On；
(5)Blocking：在进行E1链路的无损删除时，接收端在确认了发送侧停止传送数据后，才退出正常接收状态。
接收侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(4)Not_Right_ID：收发端的E1链路的IME号和在IME组内的序号不一致；
(5)FE Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Rx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Rx Fault or Not Right ID判断回到Unusable_state状态，通过FE Tx＝Activeor Usable的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Tx/＝Active or Usable的判断回到Unusable_state状态，通过Rx Fault的判断转到Unusable_state状态，通过Inhibiting操作转到Blocking状态；Blocking状态通过FE Tx/＝Active or Rx Fault的判断转到Unusable_state状态。
用上述握手方法实现业务无损的增加和减少传输带宽。
利用所述方法可以直接把RPR的多种优势直接地引用到了E1传输平台中，使基于E1传输平台来传送以太网业务时不仅能有效地支持环形拓扑结构，在线路断开或连接失败时可实现快速恢复，同时支持空间复用技术和全环带宽公平分配机制，而且具备数据传输的高效、简单和低成本等典型以太网特性。
本发明所述的方法采用多协议标签交换(MPLS)适配可以实现以太网在同一个E1网络上既能提供点到点传送，也可以提供多点传送，而且在核心节点可以提供大容量的业务连接，不受VLAN的地址空间限制。此外，MPLS适配后能提供尽力传送的服务，同时能进行具有很高QoS要求的实时交换服务，以满足不同用户的服务要求。基于MPLS封装的以太网业务，不仅能够实现端到端的流量控制，还具有公平的接入机制和合理的带宽动态分配机制。而且由于采用MPLS标签，路由计算可以基于以太网拓扑结构，从而可以大大减少路由设备数量和复杂度。
其次，引入RPR协议可以在E1网络上提供多业务等级、可靠的QoS服务，支持动态的环网拓扑发现，提供及时可靠的环路自愈能力。尤其是它有很好的空间重用性，环路上的每个节点都掌握环路拓扑结构和资源情况，可以通过公平算法根据实际情况动态地调整E1环路带宽分配情况，实现环上每个节点都能公平地享用每一段带宽，这样就大大提高了基于E1的以太环网的带宽利用率。此外这种自动动态带宽调整，不需要网管人员对节点间资源分配进行太多干预，减少了人工配置，达到了局部网络资源的优化使用。本发明通过对MPLS封装的以太网业务进行标准的RPR帧头封装，通过RPR环路技术，大大的提高了基于E1组环的以太环网的带宽利用率。
再有，GFP是一种高速的链路层数据封装协议，可以透明地封装各种数据信号，无论是不定长的数据包还是固定长度的数据块。采用通用成帧过程(GFP)映射和解映射标准可以提供一种新的帧定界方式：核心帧头定界，不对上层数据做比特插入，大大减小传输层的开销，避免了带宽膨胀问题，可以保证接入带宽的确定性，从而使数据业务能够以一个固定的、稳定的速率在E1网络上传输，而无需过度地依赖网络的上行链路，这是以太网接入的最基本要求。GFP可以支持不同的拓扑结构，改变了以前链路层适配协议只能支持点到点拓扑结构的状况，同时GFP还引进了多服务等级的概念，以此可以实现用户数据的统计复用、带宽控制和QoS的简单功能。所以GFP是一种简单而又灵活的数据业务适配方法，它为不同厂商的设备互联互通打下了基础。
附图说明
图1示出了以太网数据到IME组的映射方式。
图2为以太网数据帧映射到MPLS帧的示意图。
图3为MPLS帧映射到RPR帧的示意图。
图4为RPR帧映射到GFP帧结构的示意图。
图5为发送端E1链路的状态机。
图6为接收端E1链路的状态机。
图7为三个IME组在E1传输平台组环的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
如何将RPR技术引入到E1传输平台是本发明一个非常重要的方法。这里称在E1上实现RPR为RPR OVER E1。本发明的一个目的即是提供一种方法来组织多个E1链路来传送以太网报文，这种映射方式，使得RPR OVER E1可以基于E1进行组环，可以根据数据业务的实际带宽动态的调整用以传输以太网报文的E1链路的个数，从而实现数据传输链路带宽的动态调整。
首先，采用反向复用的技术利用多个E1资源来传送带宽大于E1的数据业务。反向复用，就是把一路高速数据适配到多路低速信道中传输，提供相当于多路低速之和的带宽。当高速数据业务为以太网业务时称之为以太网反向复用，简称为IME(Inverse Multiplexing for Ethernet)，对于传送同一路数据业务的多个E1的组合称之为IME组(IME group)。
将一路以太网数据映射到一个IME组的方法如图1所示。在发送端，通过MPLS协议处理把待发送的以太网报文帧格式转换为MPLS帧格式，帧的转换格式由图2示出；通过RPR协议处理将MPLS帧格式转换为RPR帧格式，如图3所示；进行GFP(Generic Framing Procedure)格式封装，如图4所示。然后按照字节间插的方式，在同组的E1信道上顺序传送数据包。在接收端，把来自E1链路层的信号写入Delay Compensation Buffers(DCB)，以消除同一个IME组内不同E1链路在传输过程中因经历路径不同而存在的链路延时；而后按字节间插的方式顺序的从该组的E1链路DCB中读取数据；解封装GPF报文；剥离RPR帧结构；剥离MPLS帧结构；
上述字节间插的方法具体来说即当一个字节长为n的数据包在由m个E1信道组成的IME组中传输时，则该数据包的第i个字节通过IME组的第j个E1信道传输，i与j的关系由如下公式表述：
j＝mod(i/m)
举例来说，若有一个字节长为n(用0…n-1表示)的以太网包要在拥有3个E1(用0，1，2表示)的IME组中传输时，该包的第0字节通过第0个E1传输；第1个字节通过第1个E1传输；第2字节通过第2个E1传输；第3个字节又在第0个E1传输；第4字节又在第1个E1传输；第5个字节又在第2个E1传输……依据此方法将一个以太网包映射到3个E1链路中。在接收端，按此方法的逆向恢复数据包。
根据本发明的另一个具体实施例，将实现动态的调整传输带宽，设置一种握手机制在不中断业务的情况下通过增加和删除该IME组的E1链路的个数来实现，所述带宽的调整过程要满足对业务不损伤，即无损的添加和删除IME组的E1成员的要求。当然，基于E1带宽的考虑调整带宽的最小粒度为2M。
为了实现在同一个IME组可自动控制无损的增加和减少传输带宽，本发明提供了一种对IME组内的每一条E1链路建立状态机及握手信号的机制。
如图5所示，发送侧建立如下状态机(Tx LSM)：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，发送端不工作即Tx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，其对应的发送端发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但发端仍在发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端正常工作，其上已在传送数据，即Tx＝On；
发送侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Tx Fault：E1链路发送端有故障；
(4)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(5)FE Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Tx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Tx Faultor NE Rx Fault操作回到Unusable_state状态，通过FE Rx＝Active的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Rx/＝Active的判断回到Unusable_state状态，通过Inhibiting or Tx Faultor NE Rx Fault的操作转到Unusable_state状态。
如图6所示，接收侧建立如下状态机(Rx LSM)：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，接收端不工作即Rx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，接收端处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但接收端仍处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端接收端都正常工作，其上已在传送数据，即Rx＝On；
(5)Blocking：在进行E1链路的无损删除时，接收端在确认了发送侧停止传送数据后，才退出正常接收状态。
接收侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(4)Not_Right_ID：收发端的E1链路的IME号和在IME组内的序号不一致；
(5)FE Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Rx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Rx Fault or Not Right ID判断回到Unusable_state状态，通过FE Tx＝Activeor Usable的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Tx/＝Active or Usable的判断回到Unusable_state状态，通过Rx Fault的判断转到Unusable_state状态，通过Inhibiting操作转到Blocking状态；Blocking状态通过FE Tx/＝Active or Rx Fault的判断转到Unusable_state状态。
当然，对于这些状态的传送只占用E1极少的带宽资源，可以看作是线路维护的开销。
根据本发明的另一个具体实施例，对于一个网元节点，若至少包含两个IME组则可以在E1物理层上进行组环。图7示出了三个IME组在E1传输平台组环的示意图。
根据以上的描述，本领域的普通技术人员可以容易的实施本发明所述的系统和方法当然上述的发明可以在其他的特殊形式中得到实施，且并不背离所揭示的精髓或根本特征。因此可以理解，本发明不应被前面说明性的细节所限定，而是由附加的权利要求所定义。
在权利要求书中的任何参考符号并不限制权利要求书。“包括”一次不排除权利要求书中所列之外的其他组件的出现，在组件或单元之前的“一个”不排除多个这种组件或单元的存在。
Claims (5)
1.一种以太网在多个E1信道中传输的方法，即将以太网数据映射到一组E1信道(IME组)的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
发送端，通过MPLS协议处理把待发送的以太网报文帧格式转换为MPLS帧格式；
通过RPR协议处理将MPLS帧格式转换为RPR帧格式；
进行GFP格式封装；
在IME组的E1信道上顺序传送转换后的数据包；
接收端，把来自E1链路层的信号写入Delay Compensation Buffers(DCB)；
从该组的E1链路DCB中读取数据；
解封装GPF报文；
剥离RPR帧结构；
剥离MPLS帧结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送端，按照如下方式将一个以太网包映射到m个E1链路中，在IME组中的E1信道上顺序传送数据包：当一个字节长为n的数据包在由m个E1信道组成的IME组中传输时，则该数据包的第i个字节通过IME组的第j个E1信道传输，i与j的关系由如下公式表述：
j＝mod(i/m)
在接收端，依据上述公式逆向恢复数据包。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过增加或删除IME组E1链路的个数来动态调整带宽。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，为IME组内的每条E1链路建立下述握手方法：
发送侧建立如下状态：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，发送端不工作 即Tx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，其对应的发送端发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但发端仍在发送不带有效数据的空帧即Tx＝Filler；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端正常工作，其上已在传送数据，即Tx＝On；
发送侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Tx Fault：E1链路发送端有故障；
(4)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(5)FE Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Tx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Tx Fault or NE Rx Fault操作回到Unusable_state状态，通过FE Rx＝Active的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Rx/＝Active的判断回到Unusable_state状态，通过Inhibiting or Tx Faultor NE Rx Fault的操作转到Unusable_state状态；
接收侧建立如下状态：
(1)Not_in_group_state：该E1链路没有被分配到任一个IME组，接收端不工作 即Rx＝Off；
(2)Unusable_state：该E1链路已被分配到某个IME组，但链路仍不可用，接收端处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(3)Usable_state：该E1链路处于可用状态，但接收端仍处于监视状态，即Rx＝Monitor；
(4)Active_state：该E1链路已被激活，其发送端接收端都正常工作，其上已在传送数据，即Rx＝On；
(5)Blocking：在进行E1链路的无损删除时，接收端在确认了发送侧停止传送数据后，才退出正常接收状态；
接收侧为上述状态建立转换条件：
(1)Inhibit：强制停止该链路工作，动态的减少传输带宽；
(2)Assign LID：当有多个IME组时给该物理E1信道分配IME的组号以及在该IME组内的链路序号；当仅有单个IME组时分配IME组内的链路序号；
(3)Rx Fault：E1链路的接收端有故障；
(4)Not_Right_ID：收发端的E1链路的IME号和在IME组内的序号不一致；
(5)FE Tx：对端E1链路发送侧的状态；
(6)Deleted：从IME组中删除该E1信道；
状态Not_in_group_state通过Assign LID操作后跳转到Usable_state状态；Usable_state状态通过Deleted操作转到Not_in_group_state状态，通过NotInhibiting and No Rx Fault的判断转到Unusable_state状态；Unusable_state状态通过Inhibiting or Rx Fault or Not Right ID判断回到Unusable_state状态，通过FE Tx＝Activeor Usable的判断跳转到Active_state状态；Active_state状态通过FE Tx/＝Active or Usable的判断回到Unusable_state状态，通过Rx Fault的判断转到Unusable_state状态，通过Inhibiting操作转到Blocking状态；Blocking状态通过FE Tx/＝Active or Rx Fault的判断转到Unusable_state状态；
用上述握手方法实现自动控制的无损的增加和减少传输带宽。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，运用至少两个IME组在E1物理层上进行组环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HUAWEI TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: GANGWAN NETWORK CO., LTD. Effective date: 20060922 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20060922 Address after: 518129 Bantian HUAWEI headquarters office building, Longgang District, Guangdong, Shenzhen Applicant after: Huawei Technologies Co., Ltd. Address before: 100089, No. 21 West Third Ring Road, Beijing, Haidian District, Long Ling Building, 13 floor Applicant before: Harbour Networks Holdings Limited |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HUAWEI DIGIT TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HUAWEI TECHNOLOGY CO LTD Effective date: 20111229 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518129 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 100085 HAIDIAN, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111229 Address after: 100085 Beijing, Haidian District on the road, No. 3 Patentee after: Huawei Digit Technology Co., Ltd. Address before: 518129 Bantian HUAWEI headquarters office building, Longgang District, Guangdong, Shenzhen Patentee before: Huawei Technologies Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080423 Termination date: 20150714 |
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