CN1791012A - 用于低成本、多端口协议分析与监视的装置和方法 - Google Patents

用于低成本、多端口协议分析与监视的装置和方法 Download PDF

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Abstract

集中器将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据复用为在高速线路上运载的复用网络数据。线路接口模块解复用高速线路上运载的复用网络数据，将解复用的网络数据装配为信元，并且将信元重新装配为分组以用于分析。单个分布式网络分析仪分析重新装配的网络数据。

Description

用于低成本、多端口协议分析与监视的装置和方法
技术领域
本发明涉及分析和监视来自网络中的大量数据的装置和方法。
背景技术
分布式网络分析仪(DNA)用来分析来自网络的数据。通常，DNA经由线路接口模块(LIM)接收来自网络的数据。然而，LIM的尺寸限制了LIM用来从网络接收数据的物理上可用的输入数量。因此，由于LIM加入的输入限制，各个DNA只能接收并分析相对少量的数据。结果，需要多个LIM和DNA来分析来自网络的大量数据。
例如，图1图示了传统上使用DNA来接收并分析来自网络的大量数据的情形。参考图1，多个LIM 5、6、7和8分别接收多个线路20、21、22和23，这多个线路20、21、22和23运载来自网络的数据。DNA 10、11、12和13分别接收来自LIM 5、6、7和8的数据。一般来说，线路20、21、22和23所运载的数据来自于网络中的多个链路。
人们希望能同时监视并分析来自网络的大量数据。然而，使用多个LIM和DNA是较昂贵的。而且，使用多个LIM和DNA增大了所需设备的尺寸和总的复杂度。另外，协调多个DNA的监视和分析也存在困难。
人们希望能在远端位置同时监视大量数据，在本地位置分析所述数据，并利用被监视的网络来将所述数据从远端位置运载到本地位置。
人们希望该分析仪能分析异步传输模式(ATM)格式的数据，也能执行ATM上的反向复用(IMA)功能。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种装置，包括：集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据复用为在高速线路上运载的复用网络数据；以及分布式网络分析仪，用于从高速线路上运载的复用网络数据中确定网络统计信息(statistics)。
根据本发明的第二方面，提供了一种装置，包括：集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据复用为在高速线路上运载的复用网络数据；以及线路接口模块，用于解复用高速线路上运载的复用网络数据，将解复用的网络数据装配为信元，并且将信元重新装配为分组，以由单个分布式网络分析仪分析。
根据本发明的第三方面，提供了一种方法，包括：将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的多个网络数据集中为在高速线路上运载的复用网络数据；对在高速线路上运载的复用网络数据进行解构处理；以及利用解构的网络数据，以单个分布式网络分析仪同时分析来自不同链路的网络数据。
附图说明
从下面结合附图的优选实施例的描述中，本发明的这些和其他的目的和优点将变得清楚并更容易理解，在附图中：
图1(现有技术)图示了传统的使用LIM和DNA来接收并分析来自网络的大量数据的情形；
图2的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个光信号以由单个分布式网络分析仪处理的装置；
图3的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个低速线路以由单个分布式网络分析仪处理的更为详细的装置；
图4的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的集中器；
图5的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的复用器；
图6的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的线路接口模块(LIM)；以及
图7的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个光信号以由单个分布式网络分析仪处理的装置。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，附图中示出了本发明的示例，其中相似的标号指代相似的元件。
图2的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个光信号以由单个分布式网络分析仪处理的装置。参考图2，低速线路20、21、22和23运载来自于网络中不同链路的网络数据。例如，低速线路可以是OC-3线路。然而，本发明并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行的线路。
集中器40将由低速线路20、21、22和23运载的网络数据复用为高速线路60。高速线路60的带宽比各条低速线路20、21、22和23的带宽大。例如，如果低速线路20、21、22和23是运载速率为155.52Mbps的OC-3线路，则高速线路60可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而，本发明的高速线路60并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行。另外，尽管图2中所示的集中器40接收4条低速线路，但是本发明并不限于接收任何具体数目的线路。
如图2所示，单个DNA 80随后从高速线路60运载的复用网络数据来确定网络统计信息。
图3的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个低速线路以由单个分布式网络分析仪处理的更为详细的装置。参考图3，多条低速线路20、21、22、23、24、25、26和27运载来自于网络中不同链路的网络数据。例如，低速线路20、21、22、23、24、25、26和27可以是OC-3线路。然而，本发明的低速线路并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行。此外，尽管图3图示了8条低速线路，但是本发明的装置并不限于任何具体数目的线路。
集中器40将由低速线路20、21、22、23、24、25、26和27运载的来自网络中不同链路的网络数据复用为高速线路60和61，高速线路60和61可以是OC-12线路。高速线路60和61的带宽比各条低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中每一个的带宽都大。例如，如果低速线路20、21、22、23、24、25、26和27是运载速率为155.52Mbps的OC-3线路，则高速线路60和61可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而，本发明的高速线路60和61并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行。另外，尽管图3图示了每组四条的两组低速线路被复用为两条高速线路的情形，但是本发明并不限于任何具体数目的低速线路和高速线路，或者任何具体数目的组。
另外，集中器40可以收集来自各条低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中每一个的遥测数据。例如，收集的遥测数据可以包括各个低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中每一个的光功率测量值。收集的遥测数据也可以包括统计和报警信息，例如各个光输入中每一个的B1、B2和B3比特交织奇偶校验(BIP)错误、远程错误指示路径(REI-P)计数、信号丢失(LOS)、帧外(OOF)数据、报警指示信号线路(AIS-L)、远程缺陷指示线路(RDI-L)、指针丢失(LOP)、报警指示信号路径(AIS-P)和远程缺陷指示路径(RDI-P)。这些统计和报警信息是公知的。本发明的遥测数据并不限于这些统计和报警信息。
复用的网络数据以SONET/SDH帧结构成帧。例如，如果要将网络数据复用为OC-12线路，则将以OC-12帧将复用的网络数据成帧。然而，本发明并不限于使用OC-12帧。SONET/SDH帧结构允许集中器将收集的遥测数据插入到SONET/SDH帧的未使用的开销字节(overhead byte)中。例如，可以将收集的遥测数据插入到OC-12帧的D1到D6开销字节中。然而，本发明并不限于使用D1到D6开销字节。另外，如果将网络数据例如复用为两个OC-12线路，则每个OC-12线路将把与各个OC-12线路所运载的网络数据有关的遥测数据插入到各个OC-12帧的开销字节中。
另外，远程链路90允许利用线路接口模块(LIM)70远程控制低速线路20、21、22、23、24、25、26、27的映射模式。所选择的映射模式可以例如是虚拟容器3(VC3)或虚拟容器4(VC4)。光协议之间的映射是公知的。此外，可以利用来自LIM 70的该远程链路90来升级集中器软件。
LIM 70接收运载复用网络数据的高速线路60和61，并解复用网络数据。然后例如，LIM 70可以对解复用的网络数据进行IMA。LIM 70还提取插入到SONET/SDH帧结构的开销字节中的遥测数据，以由计算机100处理。计算机100可以例如是个人计算机或手持式计算机，但是并不限于任何具体类型的计算机。然后，LIM 70将ATM数据重新装配为合适的形式，以由单个分布式网络分析仪80处理。在本发明的各种实施例中，可以不需要反向复用(inverse multiplexing)。
图4的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的集中器40。如图4所示，多个低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中的每一个分别由光电模块120、121、122、123、124、125、126和127接收。多个光电模块120、121、122、123、124、125、126和127中的每一个分别包括光功率计(PM)110、111、112、113、114、115、116和117。光功率计(PM)110、111、112、113、114、115、116和117分别测量低速线路20、21、22、23、24、25、26和27的光功率。光功率的测量是公知的。光功率测量值被收集作为遥测数据的一部分。多个低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中每一个的光功率例如是可以指示网络问题的临界1级(critical level-one)测量。光电模块中光功率测量值可以指示的问题示例包括额外连接损耗、对连接的损害或者源激光输出级别的降低。另外，由于对多个低速线路20、21、22、23、24、25、26和27中每一个都进行光功率测量，所以循着所检测到的任何问题都可以找到发生该问题的低速线路。
如图4所示，时钟和数据140用来同步多个已转换的电信号。然后，在复用器160中复用已转换的电信号。复用器160以同步光网络(SONET)/同步数字体系(SDH)帧结构来使复用数据成帧。SONET/SDH帧结构允许复用器将收集的遥测数据插入到帧结构的未使用的开销字节中。因此，复用网络数据和对应于复用网络数据的遥测数据250都可以由同一高速线路运载。
图4图示了复用两组四条低速线路的情形。例如，图4图示了第一组低速线路20、21、22和23被复用为SONET/SDH电信号165，第二组低速线路24、25、26和27被复用为SONET/SDH电信号166的情形。然后，分别在串行化器180和181中对SONET/SDH电信号165和166进行串行化处理。对SONET/SDH电信号165和166进行串行化处理使得由每个SONET/SDH电信号运载的数据可以分别由两根光纤60和61运载。然后，分别在电光模块200和201中将串行化后的电信号165和166从SONET/SDH电信号转换为光信号。
然后，高速线路60和61(可以是OC-12线路)运载原先由多个低速线路20、21、22、23、24、25、26和27(如OC-3线路)运载的网络数据和插入的遥测数据。高速线路60和61的带宽比低速线路20、21、22、23、24、25、26和27的带宽都大。例如，如果光输入20、21、22、23、24、25、26和27是运载速率为155.52Mbps的OC-3线路，则高速线路60和61可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而，本发明的高速线路60和61并不限于OC-12线路。
另外，如图4所示，远程链路90允许利用LIM 70远程控制低速线路20、21、22、23、24、25、26和27的映射模式。所选择的映射模式可以例如是虚拟容器3(VC3)或虚拟容器4(VC4)。然而，本发明并不限于任何具体的映射模式。光协议之间的映射是公知的。此外，可以利用来自LIM 70的该远程链路90来升级集中器40的软件。
图5的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的复用器160。在本发明中，复用器160是现场可编程门阵列(FPGA)。然而，本发明的复用器160并不限于FPGA。
复用器160接收分别来自光电模块120、121、122和123的SONET/SDH电信号130、131、132和133。例如，如果本发明要复用8个低速线路，则可以重复图5所示的复用器160的结构以适应额外的低速线路。本发明的复用器并不限于复用特定数目的低速线路。
然后，同步器220、221、222和223根据本地时钟域来同步SONET/SDH电信号130、131、132和133。SONET/SDH电信号的同步在本领域中是公知的。然后，在组合器240中将同步后的SONET/SDH电信号130、131、132和133交织为单个数据流。交织同步后的SONET/SDH电信号的处理是公知的。由于SONET/SDH电信号130、131、132和133被组合为单个数据流，所以处理成本更低。
SONET/SDH去帧器260检测数据流的成帧模式，该成帧模式标识了数据流所运载的SONET/SDH载荷。SONET/SDH成帧模式和检测SONET/SDH成帧模式的处理是公知的。另外，SONET/SDH去帧器260检测统计和报警信息，如各个低速线路中每一个的B1、B2和B3比特交织奇偶校验(BIP)错误、远程错误指示路径(REI-P)计数、信号丢失(LOS)、帧外(OOF)数据、报警指示信号线路(AIS-L)、远程缺陷指示线路(RDI-L)、(LOP)、报警指示信号路径(AIS-P)和远程缺陷指示路径(RDI-P)。这些统计和报警信息是公知的，并且包括在遥测数据250中。
例如，如果SONET/SDH去帧器260所检测的SONET载荷是AU3，则AU3和AU4提取器280从SONET帧中提取AU3载荷。如果所检测的SONET载荷是AU4，则AU3和AU4提取器280从SONET帧中提取AU4载荷。
AU3-VC3/AU4-VC4解复用器300使用指针处理来获取适合于所检测的成帧模式的同步载荷包封(SPE)数。然后，VC4-AU4/VC3-AU3指针处理器320将所获取的SPE包装为所检测的成帧模式所确定的AU3或AU4载荷，这些AU3或AU4载荷与外发的高速电信号165同步。然后，在AU3/AU4复用器340中将同步的AU3或AU4载荷交织为单个数据流。
成帧器360在复用的AU3/AU4载荷周围放置合适的SONET/SDH帧。SONET/SDH帧并不限于OC-12帧。另外，SONET/SDH帧有未使用的开销字节。成帧器360例如将收集的遥测数据250插入到D1到D6开销字节中。遥测数据250并不限于SONET/SDH帧结构的D1到D6开销字节。
图5示出了以特定SONET/SDH协议图示的去帧器、提取器、解复用器、指针处理器、复用器和成帧器。然而，本发明并不限于基于任何特定协议的去帧器、提取器、解复用器、指针处理器、复用器和成帧器。
图6的框图图示了根据本发明实施例的更为详细的线路接口模块(LIM)。尽管图6所示的LIM 70适合于接收单个高速线路60，但是本发明的LIM 70并不限于接收单个高速线路。例如，如果从集中器40接收高速线路60和61，则可以复制图6所示的结构以适应两个高速线路。
高速光线路60被输入到LIM 70的光电模块400，光电模块400将高速光线路所运载的信号转换为电信号。然后，解串行化器420对转换的电信号进行解串行化处理。然后，解复用器460对解串行化后的电信号解复用。解复用后的信号代表低速线路20、21、22和23所运载的最初形式的网络数据。另外，可以用印时戳器430给解复用信号加上时间戳。然而，时间戳不是必需的。HEC描画器(delineator)470随后将解复用信号例如配置为53字节的信元490，如图6所示。
另外，如图6所示，反向复用器480可以反向复用解复用的信元。例如，可以在异步传输模式上反向复用解复用的网络数据，这种处理也称为IMA。然而，本发明并不限于IMA或ATM，其中IMA或ATM都是公知的处理。如果发生IMA，则数据仍然为53字节的信元。另外，可能根本不发生反向复用，如图6中旁通线路501所示。然后，重组器500将反向复用的数据或(在反向复用器480被旁路或根本未提供的情况下)来自HEC描画器的信元在重组器500中重新装配为分组505。重组器500利用ATM适配层协议(AAL)(如AAL-2或AAL-5)将53字节信元的48字节载荷重新装配为分组505。这一协议是公知的。然而，本发明并不限于该协议。另外，重新装配的分组505的长度可以变化。然后，可以由DNA80分析这些重新装配的分组505。
此外，在LIM 70中，由统计信息收集器520提取并收集插入在SONET/SDH帧的开销字节中的遥测数据250。统计信息收集器520收集的统计信息由计算机100处理。计算机100可以例如是个人计算机或手持式计算机，但是并不限于任何具体类型的计算机。
图7的框图图示了根据本发明实施例的用于集中多个光信号以由单个分布式网络分析仪处理的装置。如图7所示，该装置包括集中器40和线路接口模块70，其中集中器40接收多个低速线路20、21、22和23。集中器40(在图3中更详细示出)将来自网络中不同链路的在多个低速线路20、21、22和23上运载的数据复用为在高速线路60上运载的复用网络数据。LIM 70(在图4中更详细示出)对复用网络数据解复用，将解复用的网络数据封装为信元，并且重新装配信元网络数据，以由单个分布式网络分析仪80分析。
根据以上内容，本发明提供了一种方法，该方法用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的多个网络数据集中为在高速线路上运载的复用网络数据；对复用网络数据进行解构处理；并且利用解构的网络数据，以单个分布式网络分析仪同时分析来自不同链路的网络数据。
本发明允许集中器40放置在远端，只要其可以经由高速线路60(如OC-12线路)连接到LIM 70或DNA 80即可。另外，由于需要很少的设备来同时分析多个光输入，所以本发明允许低成本、多端口的协议分析和监视。另外，本发明允许利用现有的DNA来分析并监视多个光输入，从而增加了现有的分析和监视系统的灵活性。
这里描述了各种协议和标准。然而，本发明并不限于任何特定的协议和/或标准。
尽管图示并描述了本发明的几个优选实施例，但是本领域的技术人员应当理解，可以对这些实施例进行变化而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围应由权利要求及其等同物定义。

Claims (21)

1.一种装置，包括：
集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据复用为在高速线路上运载的复用网络数据；以及
分布式网络分析仪，用于从所述高速线路上运载的复用网络数据来确定网络统计信息。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述集中器将与所述多个低速线路中每一个所运载的网络数据有关的遥测数据插入到运载所述复用网络数据的高速线路的开销字节中。
3.如权利要求2所述的装置，还包括线路接口模块，用于解复用所述高速线路运载的复用网络数据，将解复用的网络数据装配成信元，并且将所述信元重新装配成分组，以由单个分布式网络分析仪分析。
4.如权利要求3所述的装置，还包括与所述集中器相连接的远程链路，用于控制所述低速线路的映射模式。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述集中器包括：
多个光电模块，分别将来自所述多个低速线路的网络数据转换为电信号，每个光电模块包括用于从所述网络数据收集遥测数据的光功率计；
复用器，用于将转换后的网络数据复用为复用网络数据，以同步光网络/同步数字体系帧结构使所述复用网络数据成帧，并且将所述光功率计收集的遥测数据和所述复用器收集的额外遥测数据插入到所述同步光网络/同步数字体系帧结构的开销字节中；
串行化器，用于对具有插入的遥测数据的成帧后的复用网络数据进行串行化处理；以及
电光模块，用于将串行化后的数据转换为光信号，所述光信号是在所述高速线路上运载的复用网络数据。
6.如权利要求3所述的装置，其中，所述线路接口模块包括：
光电模块，用于将所述高速线路运载的复用网络数据转换为电信号；
解串行化器，用于对所述复用网络数据进行解串行化处理；
解复用器，用于对解串行化后的网络数据解复用；
HEC描画器，用于将解复用后的网络数据装配为信元；
重组器，用于将所述信元重新装配为分组，以由单个网络分析仪分析；以及
统计信息收集器，用于从同步光网络帧的开销字节中提取所述遥测数据，以由计算机分析。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述集中器包括用于复用所述网络数据的软件，所述软件可以经由远程光链路升级。
8.一种装置，包括：
集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据复用为在高速线路上运载的复用网络数据；以及
线路接口模块，用于解复用所述高速线路上运载的复用网络数据，将解复用的网络数据装配为信元，并且将所述信元重新装配为分组，以由单个分布式网络分析仪分析。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述集中器将与所述多个低速线路中每一个所运载的网络数据有关的遥测数据插入到运载所述复用网络数据的高速线路的开销字节中。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述线路接口模块从所述高速线路提取所述遥测数据，以由计算机处理。
11.如权利要求8所述的装置，还包括用于分析所述重新装配的网络数据的分布式网络分析仪。
12.如权利要求8所述的装置，还包括与所述集中器相连接的远程链路，用于控制所述低速线路的映射模式。
13.如权利要求8所述的装置，其中，所述集中器包括：
多个光电模块，分别将来自所述多个低速线路的网络数据转换为电信号，每个光电模块包括用于从所述网络数据收集遥测数据的光功率计；
复用器，用于将转换后的网络数据复用为复用网络数据，以同步光网络/同步数字体系帧结构使所述复用网络数据成帧，并且将所述光功率计收集的遥测数据和所述复用器收集的额外遥测数据插入到所述同步光网络/同步数字体系帧结构的开销字节中；
串行化器，用于对具有插入的遥测数据的成帧后的复用网络数据进行串行化处理；以及
电光模块，用于将串行化后的数据转换为光信号，所述光信号是在所述高速线路上运载的复用网络数据。
14.如权利要求9所述的装置，其中，所述线路接口模块包括：
光电模块，用于将所述高速线路运载的复用网络数据转换为电信号；
解串行化器，用于对所述复用网络数据进行解串行化处理；
解复用器，用于对解串行化后的网络数据解复用；
HEC描画器，用于将解复用后的网络数据装配为信元；
重组器，用于将所述信元重新装配为分组，以由单个网络分析仪分析；以及
统计信息收集器，用于从同步光网络帧的开销字节中提取所述遥测数据，以由计算机分析。
15.如权利要求8所述的装置，其中，所述集中器包括用于复用所述网络数据的软件，所述软件可以经由远程光链路升级。
16.一种方法，包括：
将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的多个网络数据集中为在高速线路上运载的复用网络数据；
对在所述高速线路上运载的复用网络数据进行解构处理；以及
利用解构的网络数据，以单个分布式网络分析仪同时分析来自不同链路的网络数据。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述集中步骤包括：
从所述多个低速线路中的每一个收集遥测数据；以及
将来自所述不同链路的网络数据复用为复用网络数据，以同步光网络帧结构使所述复用网络数据成帧，并且将从所述多个低速线路中每一个收集的遥测数据插入到所述同步光网络帧结构的开销字节中。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述解构步骤包括：
对所述复用网络数据解复用；
将解复用的网络数据装配为信元；
从所述同步光网络帧结构的开销字节中提取所述遥测数据，以由计算机分析；以及
将所述信元重新装配为分组，以由所述单个分布式网络分析仪分析。
19.如权利要求3所述的装置，还包括在将所述解复用网络数据装配为信元之前，对所述解复用网络数据反向复用。
20.如权利要求8所述的装置，还包括在将所述解复用网络数据装配为信元之前，对所述解复用网络数据反向复用。
21.如权利要求1所述的装置，其中，所述集中器位于远端，所述复用网络数据由所述网络运载，并且所述分布式网络分析仪位于本地。
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