CN1885959B - 用于电信系统的容错单平面交换结构 - Google Patents

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Abstract

一种包括由包含至少两个物理上独立的现场可替换元件的容错单平面交换结构互连的多个线路终端模块的电信系统交换节点。每个线路终端模块具有连接到至少两个不同现场可替换元件的进入/外出端口的端口。在该交换节点中避免多个逻辑脱节的交换平面。由线路终端模块注入单平面交换结构的一个物理进入端口中的业务，可以直接通过一个现场可替换元件或经由交换模块接口通过两个或更多现场可替换元件而到达任何物理外出端口。由于交换结构关于数据分组处理起单个逻辑交换结构作用，因此其能够关于通过那里传送的数据分组执行管理和配置，即用于过滤、分类、转发、排队、调度等。在交换结构平面或结构平面端口故障的情况下，标准机制负责业务保护。

Description

用于电信系统的容错单平面交换结构
技术领域
本发明涉及一种包括由容错单平面交换结构互连的许多线路终端模块的电信系统的交换节点。
背景技术
这种交换节点在现有技术中是已知的，如以下四个例子将描述的。
第一已知交换节点是由双平面交换结构以现用/备用模式构成的。当所述结构中没有发生故障时，使交换结构的一个平面能够处理到/来自具有它们期望的业务负载的线路终端模块的全部数量的物理端口。这个平面因而被物理地复制。线路终端模块从它们的结构平面端口到现用交换结构平面发送并接收业务。如果在这个平面中或到它的一个或多个线路终端模块的端口中检测到故障，则所有线路终端模块都切换为发送到备用结构平面的端口/从备用结构平面的端口接收。
利用该第一已知交换节点，交换结构的成本、覆盖范围和功耗是实际操作所需的两倍。除了当为保护而被激活时，平均每年几分钟，不使用附加的投资。关联的保护和转换软件通常相当复杂，仅在紧迫(stress)条件下运用，并且同样不太稳定(less hardened)。被线路终端模块分配之后的业务被限于现用结构平面。这意味着如果到/来自一个线路终端模块的结构平面端口发生故障，则所述平面对于所有线路终端变为无用。为了对其它线路终端模块提供连续服务，一些双倍故障情况将强制使至少一个线路终端模块不能服务。
第二已知交换节点是由双平面交换结构以现有/现有模式构成的。物理配置与上述第一已知交换节点相同，然而目前两个平面承载被注入业务的拷贝。进行发送的线路终端对每个平面提供业务的相同拷贝。进行接收的线路终端模块能够在它们的接收结构平面端口(来自每个交换结构平面的一个)上检测数据丢失或恶化，并且它们可以自主地选择最好的一个。一些缓存较少的实现可以借助于数据同步机制来提供无中断(hitless)转换。
再次，利用第一已知交换节点，所述交换结构的成本、覆盖范围(footprint)和功耗是实际操作所需的两倍。除了当为保护而被激活时，平均每年几分钟，不使用附加投资。转换或多个同时故障不是这个结构中的问题。
第三已知交换节点是由多个平行平面交换结构以负载共享模式构成的，例如MPSR。业务是由跨越多个(N)现用交换结构平面的进行发送的线路终端模块以负载平衡的方式来分配的。可以针对每个数据分组微流(以避免分组重排序的需要)、每个完整数据分组(可能在外出处重排序)或者每个数据分组段(在固定大小信元交换结构的情况下，也可能在外出处重排序)，发生所述分配。在任一平面中的故障可以被检测并且很快被信号通知给线路终端模块，之后，通过由所有线路终端模块穿过保持(N-1或更少)正常的平面重新分配业务来隔离出故障的平面。定每个平面的大小(dimensioning)取决于所需要的冗余度，并且典型地等于总业务量的1/(N-1)th。无中断保护在这个配置中几乎不可能。
利用该第三已知交换节点，所有平面独立地操作并且使用静态且低级的交换策略，尤其是在基于分组或分组段的负载平衡的情况下，从而避免由平行平面中的不同交换策略所导致的微流或甚至是单个分组的恶化。平面中混杂的(sophisticated)分组转发装置本身的集成是不可能的。被线路终端模块分配之后的业务限于单个结构平面。这再次意味着如果到/来自一个线路终端模块的结构平面端口发生故障，则所述平面对于所有线路终端变为无用。
第四已知交换节点是由单个专用集成电路ASIC(以太网)交换结构构造块所构成的，所述专用集成电路交换结构构造块：
-可以经由物理点对点接口而连接到有限数量的线路终端模块；
-规定一个或多个高带宽扩展接口，用于直接互连多个这种模块，或者通过高速第二级交换结构来互连所述模块。
-利用QoS感知而支持数据与网络层分组分类与转发；
-针对穿过多个互连模块扩展的有限数量的链路、根据协议802.3ad支持链路聚集。
-这种构造块用于基于以太网互连技术来构建压缩的单个平面、
非冗余的交换结构或者多平面容错交换结构。
这个第四已知交换节点具有与上述第三已知交换节点相同的缺点。此外，内部的(built-in)链路聚集协议802.3ad不能应用于一个线路终端模块与容错交换结构的两个或更多平面之间的链路上，这是因为这些平面起分离子系统的作用，每个都具有它们自己的分类、转发和QoS行为。
在许多类型的交换或路由节点设备中，所述交换结构典型地是集中式子系统，其可以在发生故障的情况下致使整个系统停机。因此其必须包括冗余。然而，如可根据上述内容所理解的，所有的已知交换节点具有缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种交换节点，其中，所述交换结构区域不允许：
-与其它区域交换被注入一个区域中的用户业务；
-在区域之间交换配置和控制信息，同时仍然保持任何容错系统所需的物理模块性。
根据本发明，这个目的是由于以下事实而实现的：所述单平面交换结构包括由至少一个交换模块接口互连的多个物理上独立的现场可替换元件；并且每个线路终端模块具有多个端口，该端口连接到所述单平面交换结构的至少两个不同的现场可替换元件的进入/外出端口。
以这种方式，避免了多个逻辑上脱节的交换平面。由线路终端模块注入单平面交换结构的一个物理进入端口中的业务，可以直接通过一个现场可替换元件或经由交换模块接口通过两个(或更多)现场可替换元件而到达任何物理外出端口。
应当指出，在本说明书的以下部分中，现场可替换元件通常称作FRE。
本发明另一特征实施例是，当存在至少一个现场可替换元件时，由交换模块接口互连的现场可替换元件中每一个适于执行所有系统管理和配置，以及关于通过那里传送的数据分组所需的分组处理。
这应用于当所述交换结构的一个或多个其它现场可替换元件不存在时。当存在多个FRE时，为了起单个交换结构的作用，它们交换业务和配置信息。
这样，所述交换结构关于数据分组处理而起单个逻辑交换结构的作用，即用于过滤、分类、转发、排队、调度等。在交换结构平面或者结构平面端口发生故障的情况下，标准机制负责业务的保护。
此外，线路模块可以具有到单个逻辑、物理模块化的交换结构的不同大小的接入接口，由于减少了一些线路终端模块的可达到性而无需完全隔离所述交换结构的操作部分。这是由来自一个现场可替换元件的业务可以移至另一现场可替换元件这一事实而产生的，与现有技术相反。
本发明的另一特征实施例是现场可替换元件之间的所述交换模块接口允许热插拔。
这样，执行现场可替换元件的服务中移除或添加而不干扰交换节点是可能的。换句话说，当其涉及在现场中的修复和容量扩展而没有服务中断时，所述交换结构包括多个物理上独立的现场可替换元件。
在本发明的优选特征实施例中，每个线路终端模块适于根据数据传输协议进行操作，以将业务聚集在具有物理上不同的现场可替换元件的一组物理接口上，如在单个进入/外出端口上。
这个逻辑上单个平面模块化的交换结构的组成模块，自动同步它们的分类和转发策略。不需要系统指定的保护与同步过程。由于通过微流级别的负载平衡避免了错误排序，以及由于归因于针对用户业务的单个平面行为而保证了连通性，即使用一些交换结构模块与一些线路终端模块之间的故障结构端口接口，关于同步也没有时间压力。
本发明另一特征实施例是，根据数据传输协议，所述业务以标准的方式而被内部聚集在所述线路终端模块之间的多个物理链路上。
在现场可替换元件中的端口发生故障之后，QoS行为，即缓存许可、排队与调度，自动地独立适配于到/来自受影响的线路终端模块的剩余业务容量。这不需要所有线路终端模块上的一般优先级业务的重新路由。
本发明的又一个特征实施例是，根据数据传输协议，所述业务被外部聚集在朝向其它交换节点的多个物理链路上。
操作者可以通过引入单个附加的现场可替换元件而同时受益于冗余和容量增加。而且，多个现场可替换元件交换结构提供了到网络侧的标准容错的、可配置大小的接口。
在所附权利要求中提到了当前交换节点的另一个特征实施例。应当指出，权利要求中使用的术语“包括”，不应解释为限于其后列出的装置。由此，“包括装置A和B的设备”这一表述的范围不应限于仅包括部件A和B的设备。其意味着所述设备仅关于本发明的相关部件是A和B。
类似地，应当指出，权利要求中也使用的术语“耦合”，不应解释为仅限于直接连接。因此，“耦合到设备B的设备A”这一表述的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。其意味着在A的输出与B的输入之间存在路径，其可以是包括其它设备或装置的路径。
附图说明
通过参考下面结合附图的实施例的描述，本发明的上述和其它目的和特征将变得显而易见，并且本发明本身将得到最好的理解，其中：
图1示出了根据本发明的具有单容错平面的交换节点，所述单个容错平面包括由交换模块接口互连的两个现场可替换元件模块；和
图2示出了如图1、但具有包括三个现场可替换元件模块的单容错平面的交换节点。
具体实施方式
针对利用以太网技术的物理链路聚集、业务负载平衡和链路故障隔离的公共标准802.3ad，允许将相同容量的多个物理点对点以太网链路组合到两个节点之间的一个逻辑干线接口中。这允许将系统外的结构的容错方面容易地扩展到邻近的其它系统。
此外，具有集成的L2-L3分类和转发能力的小覆盖范围以太网交换结构，可以利用现有组件来被构建。这些结构可以被构建为由可热插拔的“现场可替换元件”FRE所构成的模块化设计。
所述原理可以例如应用于基于以太网的DSL接入多路复用器中。向用户提供ADSL、SHDSL、VDSL、明文10/100/1000Mb/s以太网或以太网无源光网络接口的不同特性的线路终端模块，是通过支持具有L2-L3处理能力的以太网交换结构的模块化、链路聚集而被装(hooked)在一起。
所述交换结构包括使用至少一个以太网交换结构模块的至少一个现场可替换元件FRE，其提供至少等于线路终端模块LTM的数量的若干物理以太网接口。可以利用至少另一个FRE来扩展所述结构，该另一个FRE通过专用接口而链接到第一FRE。这个接口的带宽典型地大于被提供给由一个FRE服务的所有线路终端模块的聚集带宽的一半。
图1示出的电信系统包括交换节点，该交换节点包括由容错单平面交换结构互连的几个线路终端模块LT_0至LT_N。所述容错单平面交换结构包括由交换模块接口SMI互连的两个物理上独立的现场可替换元件FRE_1和FRE_2。
每个线路终端模块LTM，即LT_0...LT_N，具有几个端口，该端口也称作物理交换结构端口线路，其中的一个或多个连接到至少两个不同的现场可替换元件FRE_1和FRE_2的进入/外出端口，该进入/外出端口也称作物理端口线路PPL_10...PPL_1N；...；PPL_20...PPL2N。每个线路终端模块LT_0...LT_N的物理端口线路组利用802.3ad协议而在线路终端模块LTM和逻辑上单平面交换结构之间起单个逻辑接口线路SLIL_0...SLIL_N的作用。
容错单平面交换结构还具有连接到至少两个不同现场可替换元件FRE_1和FRE_2的进入/外出端口的多个物理端口网络PPN_1至PPN_2。耦合到容错单平面交换结构的网络侧接口的物理端口网络PPN_1至PPN_2构成了单个逻辑网络接口SLNI。
图2示出了类似的电信系统。然而，这个系统的容错单平面交换结构包括由三个交换模块接口SMI_1、SMI_2与SMI_3相互连接的三个物理上独立的现场可替换元件FRE_1、FRE_2和FRE_3。
在图1或图2中，包括由交换模块接口SMI互连的现场可替换元件FRE的交换结构，能够关于通过那里发送的数据分组而执行管理和配置。为此，所述交换结构关于数据分组处理的而起单个逻辑交换结构的作用，即用于过滤、分类、转发、排队、调度等。在交换结构平面或者结构平面端口发生故障的情况下，标准机制负责业务的保护。
每个线路终端模块LT_0至LT_N能够根据数据传输协议进行操作，以将业务聚集在具有物理上不同的现场可替换元件FRE的一组物理接口上，如在单个进入/外出端口PPL_10...PPL_1N；...；PPL_20...PPL2N上。所述业务以标准的方式被内部聚集在线路终端模块之间的多个物理链路上，或者被外部聚集在朝向其它交换节点的多个物理链路上。
最后应当指出，上面就功能块描述了本发明的实施例。从上面给出的这些块的功能描述，如何用已知电子部件制造这些块的实施例对于设计电子设备领域的技术人员是显而易见的。因此未给出所述功能块的内容的详细结构。
尽管上面已经结合指定设备描述了本发明的原理，然而应当清楚地理解，所述描述仅作为例子，而不作为对如所附权利要求中定义的本发明范围的限制。

Claims (6)

1.一种电信系统的交换节点，其包括由容错单平面交换结构互连的多个线路终端模块(LT_0，LT_N)，
其特征在于，
所述容错单平面交换结构包括由至少一个交换模块接口(SMI)互连的多个物理上独立的现场可替换元件(FRE_1，FRE_2)，以及
每个线路终端模块(LT_0，LT_N)具有多个端口，所述多个端口连接到所述容错单平面交换结构的至少两个不同现场可替换元件的进入/外出端口(PPL_10，PPL_1N；PPL_20，PPL2N)。
2.根据权利要求1的交换节点，其特征在于，当存在至少一个现场可替换元件时，包括由交换模块接口互连的一个或多个所述现场可替换元件(FRE_1，FRE_2)的所述容错单平面交换结构适于执行所有系统管理和配置以及关于通过该容错单平面交换结构传送的数据分组所需的分组处理。
3.根据权利要求1的交换节点，其特征在于，在所述现场可替换元件(FRE_1，FRE_2)之间的所述交换模块接口(SMI)允许热插拔。
4.根据权利要求1的交换节点，其特征在于，每个线路终端模块(LT_0，LT_N)适于根据数据传输协议进行操作，以将业务聚集在具有物理上不同的现场可替换元件(FRE_1，FRE_2)的一组物理接口上。
5.根据权利要求4的交换节点，其特征在于，根据数据传输协议，所述业务以标准的方式被内部聚集在所述线路终端模块(LT_0，LT_N)之间的多个物理链路上。
6.根据权利要求4的交换节点，其特征在于，根据数据传输协议，所述业务被外部聚集在朝向其它交换节点的多个物理链路上。
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