DE60317764T2

DE60317764T2 - Verfahren zur effizienten Übertragung von Nichtbenutzerdaten

Info

Publication number: DE60317764T2
Application number: DE60317764T
Authority: DE
Inventors: Larry Nepean Friesen; Robert John Ottawa Johnson; Jason Ottawa Sterne; James Michael Nepean Schriel; Dion Dunrobin Pike
Original assignee: Alcatel Canada Inc
Current assignee: Nokia Canada Inc
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: US20040114522A1; DE60317764D1; EP1432211A2; EP1432211A3; EP1432211B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein bewährtes Verfahren zur Übertragung von Nichtbenutzerdaten von einem „Packet over SONET"-Anschluss (bekannt unter der Bezeichnung POS) über eine SPI 4.2-Schnittstelle an einen Netzwerkprozessor auf einer POS-Karte. Das SPI 4.2-Protokoll wurde in „Implementation Agreement OIF-SPI4-02.0" des Optical Internetworking Forum sowie in „POS-PHY Level 4" von Saturn Group definiert.
Zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, wie z. B. POS, ist eine Schnittstelle zwischen der physikalischen Schicht und der Verbindungsschicht erforderlich. Beim SPI 4.2-Protokoll handelt es sich um eine Systempaketschnittstelle, die vom Optical Internetworking Forum (OIF) geschaffen wurde.
In dem in 1 dargestellten System nach dem aktuellen Stand der Technik ist ein Paar OC-192 I/O-Karten 10 in einer 1 + 1-Schutzkonfiguration über eine Mittelebene 12 mit einer OC-192 POS-Karte 11 in einem Vermittlungssystem verbunden. Jede I/O-Karte verfügt über einen Framer 13 zum Empfang eines OC-192 SONET-Signals und zur Umsetzung der im Signal empfangenen Daten in Datenworte, die im SPI 4.2-Schnittstellenprotokoll definiert sind. Die Datenworte durchlaufen die Mittelebene, die von den proprietären, kundenspezifischen Schnittstellen-ICs 14 auf den I/O-Karten und der POS-Karte unterstützt wird. Von der POS-Karte empfangt der Netzwerkprozessor 15 die gemäß SPI 4.2 formatierten Datenworte, verarbeitet diese und leitet die verarbeiteten Datenworte an eine Vermittlungsvorrichtung des Vermittlungssystems weiter.
Wie in 1 dargestellt, muss die SPI 4.2-Schnittstelle Nichtbenutzerdaten, wie z. B. Framing Bits vom Framer oder Diagnosedaten von der POS-Karte, in den Datenpfad des SPI 4.2-Datenwortverkehrs, der an die POS-Karte übermittelt wird, integrieren, ohne die Bandbreitengranularität zu beeinträchtigen. Das SPI 4.2-Protokoll bietet kein spezifisches Mittel zur Übertragung dieser Nichtbenutzerdaten im Datenpfad. Eine Möglichkeit dazu besteht darin, die Nichtbenutzerdaten einem „virtuellen" Anschluss zuzuweisen und im Mehrfach-PHY-Modus (physikalische Einrichtung) zu arbeiten, der ein Adressfeld als Anschluss-Indikator verwendet. Dies widerspricht jedoch nicht nur der Systemarchitektur, da diese nur eine PHY-Einrichtung pro Anschluss aufweist, die feinste Bandbreitengranularität, die mit diesem Verfahren erreicht werden kann, ist zudem für die OC-192-Übertragungsstandards unzureichend. Da die Datenströme als Kombination aus Strömen mit geringer Bandbreite und hoher Bandbreite betrachtet werden, um die Bandbreitengranularität zu erreichen, müssen die Ströme mit geringer Bandbreite mit hoher Priorität verarbeitet werden, da man davon ausgeht, dass sie eine eingeschränkte Geschwindigkeit aufweisen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einer ersten und einer zweiten Vorrichtung über ein System zu bieten, das einem Protokoll unterliegt, das für den Datenwortverkehr erstellt wurde, darunter auch Vorgaben für Adressbits, wie z. B. ein Verfahren zur Übertragung von Nichtbenutzerdaten von einem „Packet over SONET"-Anschluss (bekannt unter der Bezeichnung POS) über eine SPI 4.2-Schnittstelle an einen Netzwerkprozessor auf einer POS-Karte, wobei das genannte Verfahren eine verbesserte Bandbreitengranularität ermöglicht.
Genauer gesagt bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einer ersten und einer zweiten Vorrichtung über ein System, das einem Protokoll unterliegt, das für den Datenwortverkehr erstellt wurde, darunter auch Vorgaben für Adressbits, das die folgenden Schritte umfasst:

– Ausführung des Protokolls mit einer einzelnen, physikalischen Vorrichtung,
– Ermittlung, zu welchem Datentyp aus einer vordefinierten Gruppe von Datentypen der Datenanteil gehört,
– Einfügen eines Steuerworts mit einer Angabe des Datentyps vor dem Datenanteil, und
– Übertragung der Datenanteile und der Steuerworte von der ersten Vorrichtung, die eine Vermittlungseinrichtung umfasst, an die zweite Vorrichtung, die einen Netzwerkprozessor umfasst.

Die Erfindung bietet ein Mittel zur Übertragung von Nichtbenutzerdaten über eine SPI 4.2-Schnittstelle bei beliebiger Bandbreitengranularität. Im Einzel-PHY-Modus erfolgt die Übertragung zwischen einzelnen Anschlüssen, wobei die Anforderung für eine Anschlussadresse im Steuerwortanteil des SPI 4.2-Datenworts entfällt. Die Adressbits des Steuerwortanteils des SPI 4.2-Datenworts werden entsprechend gesetzt, um den im Einzel-PHY-Modus übertragenen Datentyp anzugeben. Da regelmäßig Nichtbenutzerdaten übertragen werden, wird die Bandbreitengranularität verbessert, weil nur dann Bandbreite genutzt wird, wenn dies für die Nichtbenutzerdaten erforderlich ist, im Gegensatz zu einer dedizierten Bandbreite für die Nichtbenutzerdaten. Die Bandbreitengranularität wird reduziert und liegt somit innerhalb der Spezifikationen für jede Art von SPI 4.2-Paketen, einschließlich OC-192.
1 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems nach dem aktuellen Stand der Technik, in dem POS-Karten und das SPI 4.2-Protokoll eingesetzt werden.
2 stellt das Format des SPI 4.2-Datenworts dar.
Im Patent US 6094683 wird eine Technik zur Bündelung von Verbindungen zur Erhöhung der Bandbreite und Reduzierung der Latenzzeit beschrieben. Zwei Knoten im Netzwerk werden entsprechend konfiguriert, um zwei oder mehr Verbindungen, die zwischen den beiden Knoten angeschlossen sind, zu bündeln. Die Daten werden zwischen diesen beiden Knoten übertragen, indem die Daten über jede Verbindung des Bündels geleitet werden. Die Daten werden in Zellen übertragen, und eine oder mehrere Zellen werden über jede Verbindung des Bündels übertragen. Die über eine oder mehrere der Verbindungen übertragenen Zellen beinhalten Routing-Informationen.
Im Patent US 6118785 wird ein Kommunikationsprotokoll zur Verwaltung der Kommunikation zwischen Peers beschrieben, beispielsweise das Punkt-zu-Punkt-Protokoll, einschließlich eines Signalisierungskanals mit Frames, die entsprechend dem Kommunikationsprotokoll formatiert sind. Der Signalisierungskanal wird von den zwischengeschalteten Einrichtungen im Netzwerk des Zugangsproviders genutzt, wie z. B. den zentralen Vermittlungsstellen oder anderen Konzentrationspunkten im Netzwerk, um die Verwaltung des Datenverkehrsflusses im Netzwerk des Zugangsproviders zu erleichtern. Der Signalisierungskanal wird in den zwischengeschalteten Einrichtungen und in den Endstationen, wie z. B. Kunden-Endgeräten oder Fernzugriffs-Server beispielsweise durch einen bestimmten Wert im Protokollfeld des PPP-Kapselungsformats gekennzeichnet. Die zwischengeschaltete Einrichtung ist entsprechend konfiguriert, um das Protokollfeld zu überwachen, und wenn der bestimmte Wert erkannt wird, den Frame in der zwischengeschalteten Einrichtung zu verarbeiten. In gleicher Weise ist die Endstation entsprechend konfiguriert, um den bestimmten Wert im Protokollfeld zu erkennen, und das empfangene Paket entsprechend der durch diesen bestimmten Wert spezifizierten Funktion des Signalisierungskanals zu verarbeiten.
In Bezug auf 2 bietet das SPI 4.2-Protokoll ein Datenwortformat mit Datenanteilen 22, die Vielfache der 16 Byte-Länge darstellen, die an jedem Ende in Klammern angegeben sind, wobei die Steuerwortanteile 21 ein Adress- und ein Steuerfeld mit jeweils 8 Bit aufweisen. Das SPI 4.2-Protokoll kann im Einzel-PHY-Modus (physikalische Einrichtung) oder im Mehrfach-PHY-Modus eingesetzt werden. Im Einzel-PHY-Modus wird das Adressfeld nicht zur Bandbreitenzuordnung verwendet. Beim Einsatz im Mehrfach-PHY-Modus mit einer Mehrfachanschluss-Schnittstelle wird das Adressfeld zur Angabe verwendet, zu welchem Anschluss das Datenwort gehört. Die feinste Bandbreitengranularität, die im Mehrfach-PHY-Modus erreicht werden kann, beträgt 1/256 oder 0,4% der Übertragungsgeschwindigkeit in der Leitung, da der Steuerwortanteil maximal 8 Adressbits aufweist. Die für die OC-192 POS-Anwendung erforderliche Bandbreitengranularität ist jedoch niedriger, d. h. unter 0,1% der Übertragungsgeschwindigkeit in der Leitung.
Auch wenn die SPI 4.2-Schnittstelle im Mehrfach-PHY-Modus betrieben würde, im Gegensatz zur Systemarchitektur, da sie nur über eine PHY-Einrichtung pro Anschluss verfügt, wäre die Bandbreitengranularität für Nichtbenutzerdaten nicht ausreichend.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Modifikation am Adressfeld im Steuerwortanteil des SPI 4.2-Datenworts beim Betrieb im Einzel-PHY-Modus. Insbesondere wird das Adressfeld verwendet, um den Datentyp innerhalb des Datenanteils des SPI 4.2-Datenworts zu identifizieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Nichtbenutzerdaten der POS-Anwendung innerhalb des Bandes mit einem beliebig kleinen Anteil an Bandbreitengranularität zu übertragen. In Bezug auf die POS-Anwendung kann das Adressfeld genutzt werden, um einen der folgenden Datentypen zu übertragen:

a) 10 Gbps Benutzerdaten
b) SONET DCC von Anschluss 1c
c) SONET DCC von Anschluss 2d
d) Diagnosemeldungen von der I/O-Karte 1
e) Diagnosemeldungen von der I/O-Karte 2

Die Datentypen b) bis e) stellen Nichtbenutzerdaten dar, die nach Bedarf gesendet werden und angeben, dass diesen Datentypen wie bei den Anschlüssen im Mehrfach-PHY-Modus keine Bandbreite zugeordnet ist. Infolgedessen kann die mögliche Bandbreitengranularität für Nichtbenutzerdaten beliebig klein sein.
Somit wurde ein verbessertes Verfahren zur Übertragung von Nichtbenutzerdaten in einer POS-Anwendung beim Betrieb innerhalb der Vorgaben des SPI 4.2-Protokolls beschrieben.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Benutzer- und Nichtbenutzerdaten über eine Schnittstelle (14) zwischen einer Vorrichtung der physikalischen Schicht (10) und einer Vorrichtung der Datenverbindungsschicht (11), wobei die genannte Schnittstelle (14) die genannten Daten Datenworten mit einer vordefinierten Anzahl an Datenanteilen (22) zuordnet, denen jeweils ein Steueranteil (21) vorangeht, wobei die genannte Vorrichtung der physikalischen Schicht (10) einen einzelnen Anschluss aufweist, das die folgenden Schritte umfasst: – Empfang eines Datenworts über den genannten einzelnen Anschluss, – Ermittlung, zu welchem Datentyp aus einer vordefinierten Gruppe von Datentypen die Daten gehören, die in den jeweiligen Datenanteil (22) der genannten Datenworte eingefügt werden sollen, – Einfügen des genannten Steueranteils in ein Steuerwort, das die Angabe des Datentyps im genannten Datenanteil (22) beinhaltet, und Einfügen von beliebigen Benutzer- und Nichtbenutzerdaten in den genannten Datenanteil (22), der auf den genannten Steueranteil (21) folgt, und – Übertragung des Datenworts von der Vorrichtung der physikalischen Schicht (10) über die genannte Schnittstelle (14) an die Vorrichtung der Datenverbindungsschicht (11).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die genannte Schnittstelle (14) das SPI 4.2-Protokoll verwendet.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Steuerwort in das Adressfeld des genannten Steueranteils eingefügt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannten Nichtbenutzerdaten die zur Formatierung des genannten Datenworts erforderlichen Framing Bits beinhalten.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nichtbenutzerdaten Steuer-, Diagnose- oder Wartungsdaten beinhalten.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das außerdem die Ermittlung des Datentyps im Datenanteil des Datenworts in der genannten Vorrichtung der Datenverbindungsschicht (11) umfasst, wodurch die Nichtbenutzerdaten von den Benutzerdaten unterschieden und die Datenanteile entsprechend verarbeitet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die genannte Vorrichtung der physikalischen Schicht (10) einen Framer (13) umfasst, der der genannten Schnittstelle (14) Nichtbenutzerdaten zur Formatierung des genannten Datenworts liefert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die genannte Vorrichtung der Datenverbindungsschicht (11) einen Netzwerk-Prozessor (15) zur Verarbeitung des genannten Datenworts und zur Übermittlung der verarbeiteten Datenworte an ein Vermittlungssystem umfasst.