CN102325074A - 三网融合*** - Google Patents

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曾烈光
金德鹏
龚宇
李勇
刘中金
苏厉
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Abstract

本发明公开了一种三网融合***，涉及三网融合领域。该***包括：由支持虚拟化的硬件路由器组成的物理设备层；在所述物理设备层的基础上通过虚拟化技术形成虚拟网络层；所述虚拟网络层包括：虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网。本发明的三网融合***，通过虚拟路由器技术，有效的解决了具有不同业务质量需求的多网并行问题。通过软件实现虚拟路由器和硬件实现虚拟路由器两种方案共存的结构设计，使得本发明的三网融合***，在实现低成本灵活部署的同时也满足了核心路由器高速率大吞吐量的性能要求。

Description

三网融合***
技术领域
本发明涉及三网融合技术领域，特别涉及一种三网融合***。
背景技术
互联网在过去几十年的发展过程中，取得了举世瞩目的成就。随着其用户群体的不断扩大，基础网络的不断完善和性能的提升，互联网凭借其高效双向的信息传递特性，逐步向传统的电信网及广播电视网承载的业务扩展延伸。
电信网、广播电视网及互联网各自经历了独立的技术发展道路，三网各自业务也具有不同的业务特性及业务质量需求。为了更好的兼容现有的电信网与广播电视网，就要求在传统互联网上实现对电信网、广播电视网业务的支持，而这同时需要合理的共享已有的互联网底层硬件资源，以使得三网融合后网络在具有易于管理的同时实现资源集中利用的效益提升。
在三网融合的方案结构设计中应遵循以下设计目标：首先，三网可以共享相同的底层物理网络，且彼此之间互相独立与隔离；第二，对于运行的不同业务网络，支持其在拓扑上的自我定义及路由协议的自主选择配置，以保证相应的网络业务特性的满足。
尤其是，不同网络由于业务不同导致的不同业务质量需求，迫切要求人们提出一种更加有效的三网融合***。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种三网融合***，以解决不同业务质量需求的三网并行问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种三网融合***，其包括：由支持虚拟化的硬件路由器组成的物理设备层；在所述物理设备层的基础上通过虚拟化形成虚拟网络层；所述虚拟网络层包括：虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网。
优选地，在所述物理设备层传输的数据包中设置有对应所述虚拟互联网、虚拟电信网或者虚拟广播电视网的VLAN标签。
优选地，所述虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网均由虚拟路由器构成；所述虚拟路由器在所述硬件路由器基础上通过软件方式或者硬件方式实现。
优选地，通过硬件方式实现的所述虚拟路由器基于FPGA网卡实现硬件虚拟化，通过所述网卡上的FPGA进行数据包处理与查表转发，利用所述网卡上不同的缓冲队列存储不同虚拟网络的数据来实现不同虚拟网络的数据隔离。
优选地，通过在所述虚拟互联网中的虚拟路由器上运行RIP路由协议实现互联网的路由功能。
优选地，通过在所述虚拟电信网中的虚拟路由器上运行OSPF路由协议实现电信网的路由功能。
优选地，通过在所述虚拟广播电视网中的虚拟路由器上运行PIM-SM组播协议和RIP单播路由协议实现广播电视网的路由功能。
优选地，在所述虚拟互联网中，所述虚拟路由器连接运行RTSP协议的Helix服务器。
优选地，在所述虚拟电信网中，所述虚拟路由器连接运行SIP协议的Asterisk服务器。
优选地，在所述虚拟广播电视网中，所述虚拟路由器连接运行VLC的视频服务器及客户端。
(三)有益效果
本发明的三网融合***，通过虚拟路由器技术，有效的解决了具有不同业务质量需求的多网并行问题。通过软件实现虚拟路由器和硬件实现虚拟路由器两种方案共存的结构设计，使得本发明的三网融合***，在实现低成本灵活部署的同时也满足了核心路由器高速率大吞吐量的性能要求。
附图说明
图1是本发明实施例所述三网融合***的结构图；
图2是硬件实现的虚拟路由器的结构示意图；
图3是软件实现的虚拟路由器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施例所述三网融合***的结构图。如图1所示，所述三网融合***包括：物理设备层和虚拟网络层。所述虚拟网络层通过虚拟化形成于所述物理设备层之上，这里所采用的虚拟化技术包括但不限于Xen(一种虚拟机技术)技术。所述虚拟网络层包括：虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网。
在所述物理设备层传输的数据包中设置有对应所述虚拟互联网、虚拟电信网或者虚拟广播电视网的VLAN(虚拟局域网)标签，从而使共享所述物理设备层的所述虚拟互联网、虚拟电信网或者虚拟广播电视网彼此隔离独立。
所述物理设备层包括：互相连接的硬件路由器。所述硬件路由器包括：一般的支持虚拟化的路由器(下称普通路由器)，以及基于FPGA网卡支持虚拟化的路由器(下称连接有FPGA网卡的路由器)，通过网卡上的FPGA进行数据包处理转发，并实现不同虚拟网络的数据隔离。
所述虚拟路由器以软件方式，在所述普通路由器基础上通过虚拟化技术实现，或者以硬件方式，在所述连接有FPGA网卡的路由器基础上通过虚拟化技术实现。以硬件方式实现的虚拟路由器用于满足虚拟网络中核心虚拟路由器大数据量高速率转发需求，以软件方式实现的虚拟路由器则可以满足一般的路由需求并提供更大的灵活性。
所述虚拟网络层的虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网，均由所述虚拟路由器互联组成。所述虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网，通过在所述虚拟路由器上运行相应的路由协议实现相应的路由功能。
所述虚拟互联网，包括多个互相连接的所述虚拟路由器(图1中虚拟单播路由器)，通过在所述虚拟互联网中的虚拟路由器上运行RIP(路由信息协议)路由协议实现互联网的路由功能，所述虚拟路由器能够连接运行RTSP(实时流传输协议)协议的Helix(一种流媒体服务器软件)服务器，以实现视频单播服务。
所述虚拟电信网，包括多个互相连接的所述虚拟路由器(图1中虚拟VoIP路由器)，通过在所述虚拟电信网中的虚拟路由器上运行OSPF路由协议实现电信网的路由功能，所述虚拟路由器能够连接运行SIP(会话初始化协议)协议的Asterisk(一个VoIP***软件)服务器，以实现VoIP(Voice over Internet Protocol，IP电话)服务。
所述虚拟广播电视网，包括多个互相连接的所述虚拟路由器(图1中虚拟组播路由器)，通过在所述虚拟广播电视网中的虚拟路由器上运行PIM-SM(协议无关多播-稀疏模式)组播协议和RIP单播路由协议实现广播电视网的路由功能，所述虚拟路由器能够连接运行VLC(一种多媒体播放器和服务器软件)的视频服务器及客户端，以实现视频广播服务。
图2是硬件实现的虚拟路由器的结构示意图。如图2所示，物理主机(即连接有FPGA网卡的路由器)通过虚拟化技术建立多个虚拟主机(即硬件实现的虚拟路由器)，虚拟主机的网卡通过桥接方式连接到FPGA网卡，生成的路由表直接传到FPGA网卡，数据包转发由FPGA网卡完成。通过硬件实现的虚拟路由器，通过转发平面数据隔离功能的植入，在保留线速转发性能的同时支持多个网络的并行工作，可以保证部分核心虚拟路由器的大速率高吞吐量的转发需求，对于通过软件实现的虚拟路由器是一个重要的功能补充。
图3是软件实现的虚拟路由器的结构示意图。如图3所示，虚拟路由器被划分为控制平面和数据平面。控制平面通过Xorp软件生成路由表，转发平面利用Click自定义转发引擎或操作***内核转发引擎依据控制平面生成的路由表转发数据包。通过软件实现的所述虚拟路由器采用Xorp+Click的解决方案，可以适用不同的路由协议，实现不同的转发功能。
本发明实施例所述的三网融合***具有以下优势：
通过虚拟路由器技术，并且在不同的虚拟网络层设置相应的VLAN标签，有效的解决了具有不同业务质量需求的多网并行问题。通过软件实现虚拟路由器和硬件实现虚拟路由器两种方案共存的结构设计，使得本发明的三网融合***，在实现低成本灵活部署的同时也满足了核心路由器高速率大吞吐量的性能要求。
在同一物理设备层基础上，可以根据业务特性灵活快速的部署需要的网络异构拓扑，有效解决了三网融合中不同网络的拓扑异构问题。并且，新的网络的拓展仅仅涉及软件层面，可以方便的实现远程智能化管理。而便捷高效的网络扩展，也同时可以极大的减少网络部署的成本开销。
采用虚拟路由器作为网络节点，任何一个网络节点仅属于一个特定网层。因此任何一张并行的网络(即虚拟互联网、虚拟电信网或者虚拟广播电视网)都可以自由修改，配置其网络层及以上各层的通信协议及实现软件，并可以在以太网层进行节点接入网络速率的控制。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种三网融合***，其特征在于，包括：由支持虚拟化的硬件路由器组成的物理设备层；在所述物理设备层的基础上通过虚拟化形成虚拟网络层；所述虚拟网络层包括：虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，在所述物理设备层传输的数据包中设置有对应所述虚拟互联网、虚拟电信网或者虚拟广播电视网的VLAN标签。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述虚拟互联网、虚拟电信网和虚拟广播电视网均由虚拟路由器构成；所述虚拟路由器在所述硬件路由器基础上通过软件方式或者硬件方式实现。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，通过硬件方式实现的所述虚拟路由器基于FPGA网卡实现硬件虚拟化，通过所述网卡上的FPGA进行数据包处理与查表转发，利用所述网卡上不同的缓冲队列存储不同虚拟网络的数据来实现不同虚拟网络的数据隔离。
5.如权利要求3所述的***，其特征在于，通过在所述虚拟互联网中的虚拟路由器上运行RIP路由协议实现互联网的路由功能。
6.如权利要求3所述的***，其特征在于，通过在所述虚拟电信网中的虚拟路由器上运行OSPF路由协议实现电信网的路由功能。
7.如权利要求3所述的***，其特征在于，通过在所述虚拟广播电视网中的虚拟路由器上运行PIM-SM组播协议和RIP单播路由协议实现广播电视网的路由功能。
8.如权利要求3所述的***，其特征在于，在所述虚拟互联网中，所述虚拟路由器连接运行RTSP协议的Helix服务器。
9.如权利要求3所述的***，其特征在于，在所述虚拟电信网中，所述虚拟路由器连接运行SIP协议的Asterisk服务器。
10.如权利要求3所述的***，其特征在于，在所述虚拟广播电视网中，所述虚拟路由器连接运行VLC的视频服务器及客户端。
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