CN102231701A - 一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法 - Google Patents

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王亚昕
陈量
罗明阳
蒋元兵
李艳新
郑建
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Chongqing Jinmei Communication Co Ltd
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Abstract

一种兼容ATM体制并基于IP二层/三层交换的QoS服务方法，该***由ATM信元适配单元和IP二层/三层交换单元两部分组成。其中：ATM信元适配单元负责把从某种链路层媒介接收到的ATM信元，根据IP二层/三层规定的适配规则，将其适配成以太网帧发送到IP二层/三层交换单元，并负责将从IP二层/三层交换单元收到的以太网帧反适配成ATM信元；IP二层/三层交换单元负责对交换ATM信元适配单元发来的以太网帧提供交换、流控和优先级调度等服务。通过上述两个单元可以达到兼容ATM体制并延续其QoS服务的效果。本发明与现有技术相比，有益效果在于：不需要维护ATM和IP两套维护和管理模块，只需要ATM具备寻址能力，然后由基于IP的交换芯片提供流量控制能力，简化了网络体系结构。

Description

一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法
技术领域
本发明涉及为数据链路层平面数据和网络层平面数据提供的有区分服务的方法，尤其涉及一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法。
背景技术
传统的IP路由技术是通过软件转发实现IP包针对目的地的交付，该机制下网络的带宽受限于路由器的交换能力。为了摆脱这种限制，提出了IP over ATM，该体制下IP的转发借助于ATM的高速交换能力，大大提高网络的带宽。
IP over ATM的方法包括：IP在ATM上传输，IP的路由协议由IP路由器来实施，ATM路由协议由ATM网络实现。本方法中，ATM网上的终端***需要定义两套地址结构及选路协议，即IP地址和ATM地址；IP数据包经过ATM网络传输时，必须经过地址解析，完成寻址。
该方法需要两套维护和管理模块，网络结构复杂且重复，传输效率低，ATM和TCP/IP都要具有寻址、选路和流量控制功能。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，要解决的问题是：使用交换芯片或其他硬件手段，对ATM信元提供基于连接的带宽预留和优先级调度，完成ATM交换与IP二/三层交换的QoS策略兼容，并提供针对IP的高速转发。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：不需要维护ATM和IP两套维护和管理模块，只需要ATM具备寻址能力，然后由基于IP的交换芯片提供流量控制能力，简化了网络体系结构。
附图说明
图1、ATM信元适配单元输出的数据格式。
图2、ATM信元适配单元输出的另一种数据格式。
图3、UNI的ATM信元格式。
图4、VLAN标签在以太网帧中的位置及内容。
具体实施方式
为了实现该方案，需要由以下两个单元完成。
ATM信元适配单元：该模块负责ATM信元到以太网帧的适配，通过判断ATM信元头部中的VPI/VCI、CID等信息(见图3)，判断该ATM信元属于的虚电路(VC)，然后选取相应的优先级封装规则，将其适配至以太网帧。
该模块的具体步骤实施如下。
1、从IP二层/三层交换单元芯片收到VC与以太网帧的对应关系，然后记录在本地。
2、从ATM链路接收ATM信元。
3、提取ATM信元中的VPI/VCI、CID等信息，还原成相应的VC信息。
4、根据VC信息,适配ATM信元为以太网帧数据，并通过以太网将其发送至二/三层交换芯片。
该单元的重点在于将ATM信元适配至以太网帧，根据VC的出口信息，封装成帧的格式也不同。如果出口为ATM链路，则将ATM信元封装入以太网帧中(见图1)，使其能被芯片二层交换；如果出口为非ATM链路，则将ATM信元头部去掉，保留IP数据，封装以太网头(见图2)，使其能够被芯片三层交换。
二/三层交换单元：该模块负责以太网帧的二层、三层交换，通过判断以太网帧的目的MAC地址，为该数据帧提供不同的QoS服务。
该模块的具体步骤实施如下。
1、配置目的MAC地址与优先级的映射关系。
2、配置本单元的cos队列带宽和队列调度方法。
3、发送VC与以太网帧的对应关系到ATM信元适配单元。
4、通过以太网从ATM信元适配单元接收到以太网帧。
5、提取该以太网帧中的目的MAC地址，判断该帧属于的优先级等级，将其交换至出端口。
6、出端口将数据帧放入cos(class of service)队列,等待调度。
7、芯片根据调度算法，调度cos队列中的数据帧发送。
该单元的重点在于配置芯片中目的MAC地址与优先级的映射关系，以及根据VC调整cos队列带宽。映射关系利用数据帧中、以太网头部后面的4字节VLAN(虚拟局域网)标签中(见图4)的优先级字段，来决定该数据帧的优先级，从而在交换后被放入相应的优先级队列；VC决定了连接的带宽，通过该带宽值调整cos的带宽。
ATM信元适配单元通过某种链路层媒介接收ATM信元，通过以太网接入IP二层/三层交换单元。ATM信元适配单元将ATM信元适配成以太网帧，交由IP二层/三层交换单元，由该单元交换、流量控制和优先级调度。存在两种情况。
1、若IP二层/三层交换单元判断该数据未抵达目的地，则交由ATM信元适配单元处理，由该单元进行反适配成ATM信元，继续在ATM体制下传输。
2、若IP二层/三层交换单元判断该数据抵达目的地，则根据目的IP进行三层交换，交由相应出口。
IP二层/三层交换单元对外提供以太网接口，用于接入计算机终端，或其他链路适配单元。

Claims (6)

1.一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：设计实现ATM信元适配单元和交换单元，通过建立ATM连接与以太网帧之间的映射关系，配置交换单元，为完成ATM信元到以太网帧适配的数据包提供QoS服务。
2.根据权利要求1所述的一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：设计实现ATM信元适配单元：
1）从IP交换单元芯片收到VC与以太网帧的对应关系，然后记录在本地；
2）从ATM链路接收ATM信元；
3）提取ATM信元中的VPI/VCI、CID等信息，还原成相应的VC信息；
4）根据VC信息,适配ATM信元为以太网帧数据，并通过以太网将其发送至二/三层交换芯片；
设计实现二/三层交换单元：
5）配置目的MAC地址与优先级的映射关系；
6）配置本单元的cos队列带宽和队列调度方法；
7）发送VC与以太网帧的对应关系到ATM信元适配单元；
8）通过以太网从ATM信元适配单元接收到以太网帧；
9）提取该以太网帧中的目的MAC地址，判断该帧属于的优先级等级，将其交换至出端口；
10）出端口将数据帧放入cos(class of service)队列,等待调度；
11）芯片根据调度算法，调度cos队列中的数据帧发送。
3.根据权利要求2所述的一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：步骤1）中，以太网中继单元上的IP接口通过动态分配IP的方式获取地址，然后从该地址的网关接口接收获取VC与以太网帧的对应关系，记录在本地单元。
4.根据权利要求2所述的一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：步骤4）中根据VC信息还原以太网帧数据，要根据VC与MAC地址的映射关系，配置以太网头部中的目的MAC地址，同时将源MAC地址设置为以太网中继单元的MAC地址。
5.根据权利要求2所述的一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：步骤5）中配置MAC地址与优先级的映射关系，包括：目的MAC地址内容、该MAC地址所对应的优先级、每个出端口的8个优先级队列与优先级的对应关系。
6.根据权利要求2所述的一种兼容ATM并基于IP二/三层交换的QoS服务方法，其特征在于：步骤6）中，配置本单元的cos队列带宽和队列调度方法，包括：
[1]针对使用较高优先级的VC，对应于优先级较高的cos队列，并采用严格优先级调度，保证高优先级的cos队列被最先调度；针对较低优先级，对应优先级较低的cos队列，并采用优先级轮询方式调度，保证优先级较高的队列被先行调度，并能保证公平性；
[2]针对某类优先级的VC的带宽，要动态调整cos队列的带宽，使该类优先级VC的总带宽等于相对应的cos队列的最大带宽。
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