CN101188534B - 一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置和方法， 该装置包括通过以太网接口相连接的网元控制单板和至少一光接口单板；网元控制单板用于完成路由协议、处理或转发以太网报文；光接口单板用于***和提取光信号的开销，对不同格式的光信号报文进行适配和转发。通过利用以太网的技术，使得光传输网元设备ECC网管信令、ASON信令可以共用数据总线，采用通过硬件实现的三层交换单元减轻CPU单元的压力；以最低的成本在传输设备内实现了大容量高速的SCN和MCN通道，既与原有的IP over PPP外部接口兼容，又提供了大带宽、低CPU负载和总线复用的功能，为光传输设备的智能化实现提供更强处理能力的支持。
Description
技术领域
本发明涉及同步数字体系技术和光传送体系技术，尤其涉及的是，一种用于光传输设备的SCN和MCN通道实现装置和方法。
背景技术
在光传输设备(SDH/OTH设备)中，信令通讯网络(SCN，SignalingCommunication Network)和管理通讯网络(MCN，ManagementCommunication Network)是实现光传输设备控制信令传递和网络管理的核心平台。
传统的SCN和MCN通道一般采用两条2Mbps至8Mbps的高级数据链路控制(HDLC，High-level Data Link Control)总线分别作为网元控制单板(NCP)与各单板之间的通讯通道，光传输网元设备对外使用标准的IP overPPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)的方式，即IP数据包被封装进点对点协议帧中进行传输，通过MCN承载通道传递网管信令，以及通过SCN承载通道传递ASON信令。
随着SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)技术和OTH(光传送体系)技术的发展，对基于GMPLS(通用多协议标志交换，Generalized Multi-protocol Label Switching)协议的VC3/VC4颗粒业务、基于光波长的业务以及基于包的业务，进行统一的智能调度和保护恢复等处理，已经成为下一代SDH技术和OTH技术的发展趋势。随着网络的智能化发展，管理和控制信令的通讯量越来越庞大，在设备端口众多时，传统的HDLC总线已无法承载，网元控制单板的CPU也无法处理如此众多的转发报文。
为了满足技术发展对带宽和通讯质量上的新需求，就需要采用一种新的方式实现传输设备内部SCN和MCN总线，提供更大的带宽、更低的CPU负载、更少的总线数量。
在现有技术中，以太网作为一种广泛使用的通信技术，具有大量开放式协议和数量众多的芯片支持，但是现有技术没有采用以太网技术实现SCN和MCN信令通道。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的目的是提出一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置和方法，所要解决的技术问题是如何利用以太网技术实现SCN和MCN信令通道，既能与原有的IP over PPP外部接口兼容，又能提供大带宽、低CPU负载和总线复用的功能。
本发明的技术方案如下：
一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置，其中，包括通过以太网接口相连接的网元控制单板和至少一光接口单板；所述网元控制单板用于完成路由协议、处理或转发以太网报文；所述光接口单板用于***和提取光信号的开销字节，对不同格式的光信号报文进行适配和转发。
所述的装置，其中，所述网元控制单板包括一CPU单元、一三层交换单元和各信令接口；所述CPU单元用于配置和管理所述三层交换单元、处理所述以太网报文；所述三层交换单元用于完成路由协议、转发所述以太网报文。
所述的装置，其中，所述三层交换单元包括路由模块，用于将IP与虚拟局域网关联，实现IP报文的快速转发。
所述的装置，其中，所述光接口单板包括接口单元、开销字节处理单元和报文适配单元；所述接口单元用于完成对外连接、光电转换和传送信号；所述开销字节处理单元用于***和提取光信号的开销字节；所述报文适配单元用于对不同格式的光信号报文进行适配和转发，所述光信号报文的格式为PPP帧或以太网帧。
所述的装置，其中，所述网元控制单板与各光接口单板之间通过背板以太网接口进行点对点的物理连接。
一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的方法，用于包括网元控制单板和至少一光接口单板的装置中，该方法包括以下步骤：A1、光接口单板接收光信号并提取开销字节，对外部信令进行PPP解封装后，封装入以太网帧，添加目的地址和虚拟局域网标识，发送到网元控制单板；其中，所述以太网帧的内容至少包括，信令通讯网络报文或管理通讯网络报文其中之一；A2、所述网元控制单板接收所述以太网帧，判断其内容为IP报文并且其目的地址不是本网元，则转发到所述目的地址；否则处理所述以太网帧的内容；
所述的方法，其中，在上行方向，该方法还包括以下步骤：B1、网元控制单板将以太网帧发送到光接口单板；B2、所述光接口单板对所述以太网帧进行解封装后，封装到PPP帧；B3、根据所述虚拟局域网标识，将所述PPP帧***光信号的开销字节并发送。
所述的方法，其中，步骤A1中，封装入以太网帧时，还添加相关信息；所述相关信息至少包括源地址、标签协议标识、IP报文类型或帧校验序列其中之一。
所述的方法，其中，步骤A1还执行以下步骤：配置所述开销字节位置；所述开销字节位置至少包括数据通信信道、扩展数据通信信道、或通用通信信道其中之一。
所述的方法，其中，所述解封装具体包括以下步骤：进行帧定界、错误检测和提取信息后，判断封装的数据是否IP报文，是则提取IP报文，否则提取PPP净荷。
采用上述方案，本发明通过利用以太网的技术，使得光传输网元设备ECC网管信令、ASON信令可以共用数据总线，采用通过硬件实现的三层交换单元减轻CPU单元的压力；从而以最低的成本在传输设备内实现了大容量高速的SCN和MCN通道，既与原有的IP over PPP外部接口兼容，又提供了大带宽、低CPU负载和总线复用的功能，为光传输设备的智能化实现提供更强处理能力的支持。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的外部网络组网示意图；
图3是本发明方法的信令传递流程图；
图4是本发明方法的SCN和MCN通道实现示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明的目的是提出一种新型的应用于光传输设备的SCN和MCN通道实现装置和方法，通过该装置和方法可以充分利用以太网平台的优势为传输设备提供一种高带宽高质量的SCN和MCN通道。
本发明提供了一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置，以光传输网元设备的网元控制单板NCP为处理核心，以各光接口单板为辅助处理单元，网元控制单板与各光接口单板之间可以采用背板以太网接口进行点对点的物理连接，网元控制单板作为报文路由和处理核心，集成高速CPU单元和交换单元，完成路由协议、内部以太网帧交换以及外部IP包的交互；各光接口单板主要完成光传输网元设备内、外不同帧格式的报文缓冲和适配处理。
如图1所示，本发明装置包括通过以太网接口相连接的网元控制单板和至少一光接口单板；所述网元控制单板用于完成路由协议、处理或转发以太网报文；所述光接口单板用于***和提取光信号的开销字节，对不同格式的光信号报文进行适配和转发。
一般的情况下，所述网元控制单板与各光接口单板之间可以通过背板以太网接口进行点对点的物理连接；必要时，也可以将所述网元控制单板与各光接口单板之间直接通过以太网接口相连接，并且设置在一块单板上。
例如，所述网元控制单板包括一CPU单元、一三层交换单元和各信令接口；所述CPU单元用于配置和管理所述三层交换单元、处理所述以太网报文；所述三层交换单元用于完成路由协议、转发所述以太网报文。
其中，所述三层交换单元可以包括路由模块，用于管理一张路由表，可以配置IP与虚拟局域网之间的关系，从而将IP与虚拟局域网关联，以实现IP报文的快速转发。
所述的装置，其中，所述光接口单板包括接口单元、开销字节处理单元和报文适配单元；所述接口单元用于完成对外连接、光电转换和传送信号；所述开销字节处理单元用于***和提取光信号的开销字节；所述报文适配单元用于对不同格式的光信号报文进行适配和转发，所述光信号报文的格式为PPP帧或以太网帧。
以下是本发明单个网元设备的一个完整的例子，如图1所示，单个网元具体可以包括下面各单元。
CPU单元：负责协议和算法处理，位于NCP单板上。
三层交换单元：负责以太网报文转发，进行IP报文交换，CPU单元通过相应的通讯接口实现对交换单元的配置管理和与交换单元的数据传递，位于NCP单板上。
报文适配单元：完成光传输网元设备内、外不同帧格式的报文缓冲和适配处理，各光接口单板的报文缓冲单元的一端通过背板以太网接口与NCP单板的交换单元实现点对点的物理连接，报文缓冲单元的另外一端连接开销字节处理单元，报文缓冲单元位于光接口单板上。
开销字节处理单元：完成SDH/OTH帧结构内，相关开销字节字节的提取和***，作为报文缓冲单元与接口单元之间的中间单元，位于光接口单板上。
接口单元：完成对外的光纤连接与相应的光/电转换等功能，位于光接口单板上。
采用本发明的设备组网时，如图2所示，本网元NCP单板的CPU单元接口、自动交换光网络(ASON)带外信令接口、网管信令接口(Qx口)以及其他网元通过光接口单板过来的ECC(错误检查修正)网管和ASON接口都采用IP交换方式进行信令的交互，内部三层交换网络采用VLAN隔离各端口的数据流，通过配置NCP内部三层交换单元的路由表确定IP与VLAN的关系，从而实现IP包的快速转发，不需要CPU参与转发动作，减轻CPU速度压力。
由于传输网元设备内部基于纯以太网方式工作，外部信令，包括ECC网关信令和ASON信令，需要利用光接口单板完成IP/PPP帧与以太网帧的格式互转；作为对外接口，各光接口连接的都是一个子网，传输设备内部通过VLAN或通道等方法隔离不同子网间的数据帧，外部子网间的通讯需要配置路由表通过三层交换实现。
并且，如图3所示，本发明还提供了一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的方法，用于上述装置中。如上所述，该装置包括网元控制单板和至少一光接口单板，网元控制单板和光接口单板之间通过以太网接口相连接。该方法包括以下的接收信号步骤。
A1、光接口单板接收光信号并提取开销字节，光信号包括SDH或OTH信号，然后对外部信令进行PPP解封装后，封装入以太网帧，添加目的地址和虚拟局域网标识，发送到网元控制单板。所述解封装具体可以包括以下步骤：进行帧定界、错误检测和提取信息后，判断封装的数据是否IP报文，是则提取IP报文，否则提取PPP净荷。
在步骤A1中，当封装以太网帧时，除了添加目的地址和虚拟局域网标识之外，还可以添加相关信息；所述相关信息至少包括源地址、标签协议标识、IP报文类型或帧校验序列其中之一。
在本发明中，所述以太网帧的内容至少包括信令通讯网络报文或管理通讯网络报文其中之一，从而实现SCN和MSN通道。
并且，步骤A1还可以执行以下步骤：配置所述开销字节位置；所述开销字节位置至少包括数据通信信道、扩展数据通信信道、或通用通信信道其中之一。
A2、所述网元控制单板接收所述以太网帧，判断其内容为IP报文并且其目的地址不是本网元，则转发到所述目的地址；否则处理所述以太网帧的内容。
例如，ECC网管信令和ASON信令，在设备的接收侧传递，可分如下几个步骤。
第一步：光接口单板的接口单元接收侧接收SDH或OTH信号，通过开销字节处理单元提取SDH或OTH段开销字节。其中使用的开销字节位置可以通过软件进行配置，开销字节位置可以是SDH的DCC(数据通信信道)、扩展DCC，或OTH的GCC(通用通信信道)，以及***配置需提取的其它开销字节。由于ECC和ASON信令可能分为两个通道进行传递或使用同一通道，因此ECC和ASON信令使用的开销字节位置应可单独配置，可以共用也可分开。
第二步：报文适配单元进行ECC/ASON信令的PPP解封装，完成帧定界，错误检测等，如封装的是IP包，则提取IP包，如封装的非IP包，则提取PPP帧净荷。
第三步，报文适配单元将IP包和PPP帧净荷分别封装进入以太网帧，添加以太网相关的目的地址、源地址、TPID(标签协议标识)、VLAN ID(虚拟局域网标识)、Type、以太网FCS(Frame Check Sequence，帧校验序列)等，并通过背板以太网发送出去。其中的VLAN ID用于进行开销字节通道的识别，其中的Type可用于区别IP报文和非IP报文。
第四步：NCP单板的三层交换单元对接收到的以太网数据帧内容进行接收和识别，如是到达本网元的IP报文或为非IP报文，则送往本单板的CPU单元，否则根据IP地址进行转发，将该IP报文通过交换和标记处理后从相应的端口转发出去。
第五步：NCP单板的CPU单元对属于本网元的数据包进行处理(ECC信令和ASON信令协议运算)。
并且，该方法还包括以下发送步骤。
B1、网元控制单板将以太网帧发送到光接口单板；
B2、所述光接口单板对所述以太网帧进行解封装后，封装到PPP帧；
B3、根据所述虚拟局域网标识，将所述PPP帧***光信号的开销字节并发送。
例如，ECC网管信令和ASON信令，在设备的发送侧传递，可分如下几个步骤。
第一步：NCP单板的CPU单元向交换单元发送以太网封装的MCN和SCN报文。
第二步：NCP单板的交换单元根据报文内容处理CPU单元发送的报文和接收侧第四步转发的IP报文，一同发送到对应的端口。
第三步：光接口单板报文适配单元完成以太网帧的解封装，进行定界和VLAN信息提出后，如封装的是IP包，则提取IP包，如封装的非IP包，则提取其中的PPP净荷。
第四步：报文适配单元将IP包和PPP净荷分别封装到PPP帧，并根据第三步提取的VLAN ID送往对应的开销字节处理单元。
第五步：光接口单板开销字节处理单元，将PPP帧***SDH或OTH段开销字节，并通过接口单元发送出去。其中使用的开销字节位置与接收侧一样，可以通过软件配置。
下面以SDH传输设备为例，对本发明作进一步的详细说明。如图4所示，是本发明中提出的SCN和MCN通道在设备内实现的示意图。
NCP单板包含CPU单元和三层交换单元，光接口单板包含报文适配单元和SDH开销字节处理和接口单元，其中报文适配单元主要实现以太网帧与PPP帧的互相转换和缓存，SDH Framer(开销字节处理单元)实现SDH开销字节的***和提取(一个光接口单板可以支持多个光口，即多路DCC)。
光接口单板的报文缓冲适配单元与NCP单板的三层交换单元之间通过以太网物理层芯片(PHY)实现背板点对点互联，带宽为100M。由于SDH网元设备内可能有多个光接口单板，所以NCP需要提供多个网口与光接口单板进行互联，整个SDH网元设备的背板以太网形成一个端到端相连的星型网络结构。
在接收侧，SDH网元内光接口单板的SDH Framer完成各光口SDH开销字节的提取，送往报文缓冲和适配处理单元，在这里PPP数据包被解帧缓存后，经过以太网成帧处理，并加上相应的VLAN等信息后送往相应的背板以太网端口，该数据包经过NCP单板上的PHY芯片后，送往NCP单板的三层交换单元，交换单元以高速交换芯片为核心，内部建立了IP路由表项，路由表项可以由软件通过路由协议生成。
当交换芯片收到数据包时，首先确认其是否为IP报文，非IP报文直接送往CPU单元处理，如是IP报文且目的IP地址为本节点地址，也送往本节点CPU单元处理，否则交换单元根据路由表项将其发送到指定的输出端口。
发送侧的需要的处理步骤与接收侧类似，只是处理顺序与接收侧相反而已，本发明对此并无限制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的装置，其特征在于，包括通过以太网接口相连接的网元控制单板和至少一光接口单板；
所述网元控制单板用于完成路由协议、处理或转发以太网报文，所述以太网报文中以太网帧的内容至少包括信令通讯网络报文或管理通讯网络报文其中之一；
所述光接口单板用于***和提取光信号的开销字节，对不同格式的光信号报文进行适配和转发，所述开销字节的位置至少包括数据通信信道、扩展数据通信信道、或通用通信信道其中之一。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网元控制单板包括一CPU单元、一三层交换单元和各信令接口；
所述CPU单元用于配置和管理所述三层交换单元、处理所述以太网报文；
所述三层交换单元用于完成路由协议、转发所述以太网报文。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述三层交换单元包括路由模块，用于将IP与虚拟局域网关联，实现IP报文的快速转发。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光接口单板包括接口单元、开销字节处理单元和报文适配单元；
所述接口单元用于完成对外连接、光电转换和传送信号；
所述开销字节处理单元用于***和提取光信号的开销字节；
所述报文适配单元用于对不同格式的光信号报文进行适配和转发，所述光信号报文的格式为PPP帧或以太网帧。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网元控制单板与各光接口单板之间通过背板以太网接口进行点对点的物理连接。
6.一种实现信令通讯网络和管理通讯网络通道的方法，用于包括网元控制单板和至少一光接口单板的装置中，该方法包括以下步骤：
A1、光接口单板接收光信号并提取开销字节，对外部信令进行PPP解封装后，封装入以太网帧，添加目的地址和虚拟局域网标识，发送到网元控制单板；其中，所述以太网帧的内容至少包括，信令通讯网络报文或管理通讯网络报文其中之一；配置所述开销字节位置；所述开销字节位置至少包括数据通信信道、扩展数据通信信道、或通用通信信道其中之一；
A2、所述网元控制单板接收所述以太网帧，判断其内容为IP报文并且其目的地址不是本网元，则转发到所述目的地址；否则处理所述以太网帧的内容。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在上行方向，该方法还包括：
B1、网元控制单板将以太网帧发送到光接口单板；
B2、所述光接口单板对所述以太网帧进行解封装后，封装到PPP帧；
B3、根据所述虚拟局域网标识，将所述PPP帧***光信号的开销字节并发送。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A1中，封装入以太网帧时，还添加相关信息；所述相关信息至少包括源地址、标签协议标识、IP报文类型或帧校验序列其中之一。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述解封装具体包括以下步骤：进行帧定界、错误检测和提取信息后，判断封装的数据是否IP报文，是则提取IP报文，否则提取PPP净荷。
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