CN103368836B - 一种数字微波设备及其网管数据路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字微波设备，包括：中央处理器CPU，负责产生本网元的网管数据，在数据包转发过程中查找路由，通过CPU与交换芯片之间的接口收发网管数据；交换芯片，负责数据包的转发，具有三层路由和二层转发功能；调制解调器，负责将数据包编解码，送到中频部分进行发送，以及解析中频部分接收到的数据；路由同步模块，负责将CPU生成的路由信息和ARP协议信息同步到交换芯片中。本发明还公开了一种应用于上述数字微波设备的网管数据转发方法。采用本发明技术方案，通过配置单个三层接口，使用单个IP地址，即能够实现三层路由功能，从而能够节省IP地址，并且提高了微波网管组网灵活度。

Description

一种数字微波设备及其网管数据路由方法

技术领域

本发明涉及移动通讯技术领域，特别是涉及一种数字微波设备及其网管数据路由方法。

背景技术

微波通信作为现代无线通信的先行者，一直在通信领域起着举足轻重的作用,作为一种快速的通信手段，在移动网络中扮演着不可或缺的角色。无论是在移动接入网络，还是在移动城域网络和核心网络中，随处都可以看到微波设备的身影，尤其在应急通信中，微波更是一个不可替代的手段。对微波网元的监控和管理也越来越成为关注的焦点，即通常所说的DCN(Data Connection Network，网管数据)通道。

微波站点之间是通过地面视距进行信息传播的，是一种点到点的传输。目前，都是通过IP地址管理微波网元的，微波网元上都有专门的网管接口，网管数据使用DCN通道传输，协议传输为TCP/IP协议，采用网管服务器集中管理。单个网元既是一个数据源设备，也是一个数据转发设备，它可以通过网管接口将自己的网管数据和后继设备的数据向上一级传送。网管服务器只要连接处于最上层的网元，就可以管理到整个网络中的所有网元。因此，网元的网管口连接方式和数据包路由方式是微波设备设计时必须要考虑的问题。本发明主要针对该问题提出了DCN通道实现方法。

目前，网管数据都是使用TCP/IP协议传送数据的，TCP/IP协议的通用性好，便于搭建网络，也方便维护。对于单个网元，在传输网管数据时，主要有两种方式：第一种方式是二层交换+默认网关+静态路由。在这种方式下，网元都被配置成二层交换方式，且每个网元只有一个三层接口，该接口配置一个IP 地址，网管数据通过该接口收发；另外，所有网元需划分在同一子网，使用相同网段内的IP地址。当该子网中的设备需要访问其它子网的设备时，采用两种途径，使用静态路由访问下一级的设备，使用默认网关访问上一级的设备，也就是说如果某设备的后继设备存在于多个网段中，就需要在该设备中添加多条静态路由。这种方式的缺点是网元没有路由功能，配置的静态路由和默认网关只能供本网元网管数据路由使用，不能路由其它设备发来的网管数据；其次是维护管理较为麻烦，需要在每个设备中添加静态路由和默认网关；再次，当网络发生变化时，需要重新修改静态路由和默认网关。优点是，当网络结构较稳定时，只需要配置一次静态路由和默认网关，之后就再不需要维护和管理。第二种方式是动态路由，每个设备上都运行一个动态路由协议，每个设备相当于一个路由器，设备上有多个三层接口，接入不同的网段。当开启动态路由功能后，设备可以自动学习和更新路由。这种方式的优点是维护管理方便，不需要配置静态路由和默认网关等，当网络结果发生变化时，也不需要进行任何的修改操作，设备会自动更新路由表。缺点在于路由学习和更新的效率取决于使用的路由协议和网络规模，且增加了设备的复杂度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种设备较简单、且网元具有路由功能的数字微波设备，以及该数字微波设备的一种网管数据路由方法，该网关数据路由方法可节省IP地址，并且提高了微波网管组网灵活度。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种数字微波设备，包括：

中央处理器CPU，负责产生本网元的网管数据，在数据包转发过程中查找路由，通过CPU与交换芯片SWITCH之间的接口收发网管数据；

交换芯片SWITCH负责数据包的转发，具有三层路由和二层转发功能；

调制解调器MODEM负责将数据包编解码，送到中频部分进行发送，以及解析中频部分接收到的数据；

路由同步模块SYNRC，负责将CPU生成的Dynamic Route(动态路由)、ARP(Address Request Protocol，地址解析协议)和Static Route(静态路由)信息同步到交换芯片SWITCH中。

进一步地，所述CPU与交换芯片SWITCH之间的接口为三层接口，用于收发IP报文。

更进一步地，所述CPU与交换芯片SWITCH之间仅有一个三层接口，该三层接口仅配置了一个IP地址。

进一步地，所述交换芯片负责数据包的转发，具体包括：从MODEM接收数据发送到CPU，以及将CPU产生的数据发送到MODEM。

进一步地，Dynamic Route信息是靠CPU上运行的OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)协议生成的；Static Route信息是靠用户手动配置的；ARP信息是靠CPU计算运行的ARP协议生成的。

另一方面，本发明还提供一种网管数据路由方法，应用于本发明所述数字微波设备，该方法包括：

CPU与SWITCH之间路由信息和ARP信息同步过程；

临跳信息获取过程。

其中，所述CPU与SWITCH之间路由信息和ARP信息同步过程包括：

当CPU的动态路由和静态路由信息变化时，所述路由同步模块同步更新交换芯片的动态路由和静态路由信息；如果路由对应的目标MAC(Media Access Control)地址在ARP信息中找不到，主动触发ARP学习过程，并将学习到的ARP信息同步到交换芯片；

临跳网元的ARP信息变化时，所述路由同步模块也将该ARP信息更新到CPU操作***和交换芯片。本发明中，交换芯片中的路由表是由三个表构成的，通过目标IP地址和掩码作为索引，因此路由同步模块同步路由信息和ARP信息时要根据交换芯片的表结构做解析。

进一步地，写入交换芯片的路由信息具有老化功能，交换芯片中的路由表 不启动自动老化功能，老化由所述路由同步模块控制，交换芯片提供了一个L3表项的命中字段，用来作为老化的参考。

进一步地，对于用户添加的默认网关，所述路由同步模块只同步到CPU操作***中，不同步到交换芯片上；当数据包达到交换芯片后找不到路由，直接送产品协议栈处理，如果目的IP和本数字微波设备在同一网段，则发起APR学习过程，从面板口(Front Port)学习到MAC地址后，再封装转发，并将学习到的ARP信息同步到交换芯片；如果目的IP和本数字微波设备不在同一网段，则根据用户配置的网关地址进行转发：如果网关是临跳设备，直接封装后转发，如果网关IP是本数字微波设备IP或者与本数字微波设备在同一网段的IP，则发起ARP学习过程，学到后再封装转发，没学到则丢弃。

进一步地，CPU操作***路由表中有一条本地路由，即到达本数字微波设备IP所在网段的路由，该本地路由在配置CPU与SWITCH之间的接口IP地址和掩码的时候添加到操作***路由表中。

进一步地，所述临跳信息获取过程包括：

A、数字微波设备启动后，CPU通过MODEM和对端设备建立联系；

B、通过三次握手成功建立连接后，从临跳信息获取对端设备的ARP信息(IP，MAC)；

C、临跳网元通过心跳信息一直保持连接，并随时进行临跳信息的更新。

本发明有益效果如下：

本发明数字微波设备，每个网元只有一个三层接口，在该接口上配置了一个IP地址，并且能够实现三层路由功能，即学习更新路由表，并且进行网关数据路由转发。而普通路由器会有多个三层接口，每个接口上都配置不同的IP地址，并且接入不同的网段，以达到路由的功能。本发明方法不需要配置多个三层接口和IP地址，使用单个IP地址，同样能够实现三层路由功能，并且能够同时支持动态路由和静态路由，其中关键技术在于使用了微波设备的临跳信息获取临跳设备的ARP信息。与现有技术相比，本发明方法能够节省IP地址， 并且提高了微波网管组网灵活度。

附图说明

图1是本发明实施例的数字微波设备内部结构示意图；

图2是本发明所述的路由同步模块功能示意图；

图3是本发明实施例的数字微波设备三层接口示意图；

图4是本发明实施例的数字微波设备对外呈现的网管接口示意图；

图5是本发明实施例1所述网管数据路由方法示意图；

图6(A)是本发明实施例2所述网管数据路由方法中数据包从广播口进入示意图；

图6(B)是本发明实施例2所述网管数据路由方法中数据包从空口进入示意图；

图7是本发明实施例3所述网管数据路由方法示意图；

图8是本发明实施例4所述网管数据路由方法示意图；

图9是本发明实施例5所述网管数据路由方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

首先对本发明数字微波设备做进一步详细说明。

图1是本发明实施例的数字微波设备内部结构示意图，如图1所示，本发明数字微波设备包括：中央处理器CPU102、交换芯片SWITCH103、调制解调器MODEM104和路由同步模块SYNRC105。

图1中，CPU102与MODEM104之间的连线表示IDU内部通讯通道，SWITCH103与MODEM104之间的连线表示IDU中网管数据传输路径。

因为数字微波设备是成对传输数据的，所以对应的还有另一个相同的设 备，两个设备构成一跳微波传输链路。

在网管数据输送过程中，中央处理器CPU102负责产生本网元的网管数据，在数据包转发过程中查找路由，通过CPU102与SWITCH103之间的接口收发网管数据。

交换芯片SWITCH103负责数据包的转发，具有三层路由和二层转发功能，主要功能包括从MODEM104接收数据发送到CPU102，以及将CPU102产生的数据发送到MODEM104，SWITCH103可以连接两个以上的MODEM104。

MODEM104负责将数据包编解码，送到中频部分进行发送，或者解析中频部分接收到的数据。

如图2所示，路由同步模块SYNRC105负责将CPU102生成的Dynamic Route、ARP和Static Route信息同步到SWITCH103中。其中，Dynamic Route信息生成是靠CPU102上运行的OSPF协议，Static Route信息的生成是靠用户手动配置，ARP信息的生成是靠CPU102计算运行的ARP协议。

需要说明的是，如图3所示，CPU102与SWITCH103之间只有一个接口interface，该接口配置成三层接口，即能够收发IP报文。

如图4所示，微波网元对外呈现了两种接口，面板口和空口(Radio Port)，面板口属于broadcast类型端口，可以接入broadcast类型网络中，空口是点到点类型，可以接入point-to-point类型网络。

下面结合图5-图9，以及相应的五个实施例对本发明网管数据路由方法做进一步详细说明:

实施例1

如图5所示，该实施例中，数据包从数字微波设备外部进入交换芯片，且目标MAC地址不是本数字微波设备。

这种包是业务数据，不需要经过本数字微波设备处理，目标地址不是本数字微波设备的MAC地址，直接进行二层转发，数据不会进行SWITCH的三层路由过程，不会发到CPU上去。

实施例2

如图6所示，该实施例中，数据包从数字微波设备外部进入交换芯片，目标MAC地址是本数字微波设备，目标IP地址不是本数字微波设备。

这些包是要经过本数字微波设备路由的，分两种情况处理：一种是数据包从广播口进入，如图6(A)所示；一种是数据包从空口进入，如图6(B)所示。

1、对于第一种情况，数据包从广播口进入：

进入设备的数据包在发送之前先发起ARP请求；如果请求的地址存在，设备学习到数据包中携带的目的IP对应的MAC地址；

2、对于第二种情况，数据包从空口进入：

此时SWITCH上没有学习到目标设备的MAC地址，SWITCH将数据包发送到CPU，主动发起ARP请求，然后用学习到的MAC地址作为原始数据包的目的MAC地址，之后转发出去。

并且，将新学习到的ARP信息同步到SWITCH，之后再有同样的数据包进入SWITCH时就不用再送到CPU处理。

实施例3

如图7所示，本实施例中，数据包从设备外部进入交换芯片，目标MAC地址是本设备的MAC地址，且IP地址是本设备。

这种包是网管数据，目标MAC和IP地址都是本设备，因此SWITCH将数据包发送到本设备CPU进行处理。报文达到SWITCH后先进行一次三层路由查找，目的端口为连接CPU的端口；

SWITCH将数据包发到CPU进行本地终结。

实施例4

如图8所示，本实施例中，数据包从本设备的CPU发出，发往面板口上连接设备。则本发明方法包括如下处理：

1、从CPU发出去的包是网管数据包，经过CPU上运行的TCP/I P协议栈处理后，封装成MAC帧，然后发到SWITCH；

2、交换芯片根据目的MAC地址进行二层转发；

3、面板口是广播口，连接到面板口的设备和本设备在同一个网段内，因此不需要路由过程，只需要ARP查找过程，CPU通过发送ARP请求获取目标IP的MAC地址。

实施例5

如图9所示，本实施例中，数据包从本设备的CPU发出，发往临跳设备。则本发明方法包括如下处理：

1、临跳设备和本设备在不同网段，因此首先查找三层路由，找到下一跳地址的IP地址；

2、CPU通过ARP表查找目的IP对应的MAC地址，封装成二层帧后发到SWITCH；

3、SWITCH根据目的MAC地址进行二层转发。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种数字微波设备，其特征在于，包括：

中央处理器CPU，负责产生本网元的网管数据，在数据包转发过程中查找路由，通过CPU与交换芯片SWITCH之间的接口收发网管数据；其中，所述CPU与交换芯片SWITCH之间的接口为三层接口，用于收发IP报文；

交换芯片SWITCH负责数据包的转发，具有三层路由和二层转发功能；

调制解调器MODEM负责将数据包编解码，送到中频部分进行发送，以及解析中频部分接收到的数据；

路由同步模块SYNRC，负责将CPU生成的动态路由Dynamic Route、地址解析协议ARP和静态路由Static Route信息同步到交换芯片SWITCH中。

2.如权利要求1所述的数字微波设备，其特征在于，所述CPU与交换芯片SWITCH之间仅有一个三层接口，该三层接口仅配置了一个IP地址。

3.如权利要求1或2所述的数字微波设备，其特征在于，所述交换芯片负责数据包的转发，具体包括：从MODEM接收数据发送到CPU，以及将CPU产生的数据发送到MODEM。

4.如权利要求1或2所述的数字微波设备，其特征在于，Dynamic Route信息是靠CPU上运行的开放式最短路径优先OSPF协议生成的；Static Route信息是靠用户手动配置的；ARP信息是靠CPU计算运行的ARP协议生成的。

5.一种网管数据路由方法，应用于如权利要求1所述的数字微波设备，其特征在于，包括：

CPU与SWITCH之间路由信息和ARP信息同步过程；以及临跳信息获取过程；

其中，所述CPU与SWITCH之间路由信息和ARP信息同步过程包括：

当CPU的动态路由和静态路由信息变化时，所述路由同步模块同步更新交换芯片的动态路由和静态路由信息；如果路由对应的目标MAC地址在ARP信息中找不到，主动触发ARP学习过程，并将学习到的ARP信息同步到交换芯片；

临跳网元的ARP信息变化时，所述路由同步模块也将该ARP信息更新到CPU操作***和交换芯片。

6.如权利要求5所述的网管数据路由方法，其特征在于，写入交换芯片的路由信息具有老化功能，老化由所述路由同步模块控制，交换芯片提供了一个L3表项的命中字段，用来作为老化的参考。

7.如权利要求5所述的网管数据路由方法，其特征在于，对于用户添加的默认网关，所述路由同步模块只同步到CPU操作***中，不同步到交换芯片上；当数据包达到交换芯片后找不到路由，直接送产品协议栈处理，如果目的IP和本数字微波设备在同一网段，则发起APR学习过程，从面板口Front Port学习到MAC地址后，再封装转发，并将学习到的ARP信息同步到交换芯片；如果目的IP和本数字微波设备不在同一网段，则根据用户配置的网关地址进行转发：如果网关是临跳设备，直接封装后转发，如果网关IP是本数字微波设备IP或者与本数字微波设备在同一网段的IP，则发起ARP学习过程，学到后再封装转发，没学到则丢弃。

8.如权利要求5或6或7所述的网管数据路由方法，其特征在于，CPU操作***路由表中有一条本地路由，该本地路由在配置CPU与SWITCH之间的接口IP地址和掩码的时候添加到操作***路由表中。

9.如权利要求5或6或7所述的网管数据路由方法，其特征在于，所述临跳信息获取过程包括：

A、数字微波设备启动后，CPU通过MODEM和对端设备建立联系；

B、通过三次握手成功建立连接后，从临跳信息获取对端设备的ARP信息；

C、临跳网元通过心跳信息一直保持连接，并随时进行临跳信息的更新。