CN103441949A

CN103441949A - 基于e1链路的以太网数据传输方法和***

Info

Publication number: CN103441949A
Application number: CN2013103429870A
Authority: CN
Inventors: 张斌; 何定高; 陈宝仁; 邓皓; 卓越; 傅俊鹏; 楚鹰军
Original assignee: INFORMATION INDUSTRY DEPARTMENT NO 5 TELECOMMUNICATION TECHNOLOGICS RESEARCH INSTITUTE; China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Current assignee: INFORMATION INDUSTRY DEPARTMENT NO 5 TELECOMMUNICATION TECHNOLOGICS RESEARCH INSTITUTE; China Southern Power Grid Co Ltd; China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN103441949B

Abstract

本发明提供一种基于E1链路的以太网数据传输方法，包括：从以太网接口接收端接收以太网数据，识别出以太网数据属于需时延控制的以太网数据或属于非时延控制的以太网数据；将需时延控制的以太网数据进行缓存及时延计数或非时延控制的以太网数据进行缓存，再对缓存数据及其时延数据进行分类封装后，将封装数据通过E1链路传输；将从E1链路接收到的封装数据进行解封；若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存并做时延计数，进行延时后通过以太网接口输出端输出；若解封得到的非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出。本发明还提供对应的***，能够降低以太网业务在转换传输过程中的时延抖动。

Description

基于E1链路的以太网数据传输方法和***

技术领域

本发明涉及以太网传输、控制技术领域，特别是涉及一种基于E1链路的以太网数据传输方法，以及一种基于E1链路的以太网数据传输***。

背景技术

PTP（IEEE1588）是精密时间同步协议标准，可在主、从设备间提供基于网络连接的时间同步功能。PTP协议采用软硬件相结合的方式，在物理层由硬件打时间戳，主、从之间的同步精度可达微秒级。PTP同步精度会受网络流量变化以及时延抖动等因素的影响，因此在进行多跳数、长距离传输时，同步精度往往不能得到保证。目前情况下，PTP协议还不能在传统路由器或交换机上进行高精度远程传输。

目前的传输网络以SDH传输网为主体。SDH技术，以其可靠性、可控性、扩展性以及完善的网络体制，在传输网中占着主导地位。以SDH技术为基础发展的MSTP(多业务传送平台)技术，在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成，目前已经形成了多个版本：基于二层交换、内嵌RPR(弹性分组环)功能、内嵌MPLS功能、ATM处理等。在承载3G移动业务方面的性能也优于光纤直连、ATM等方案。

运营商目前拥有丰富的E1资源，一般情况下，直接将PTP数据包通过ETHERNET/E1协议转换器封装到E1链路，通过E1链路接入SDH中实现长距离时间数据传输。通常以太网口传输速率为1000/100/10Mbit/s，而E1线路传输速率为2.048Mbit/s，并且以太网接口的数据特征为间歇性和突发性强，而E1接口的数据特征则是固定速率传输。由于速率不匹配，ETHERNET/E1协议转换器都应具有缓存机制，因此，以太数据包通过协议转换器的时延是不确定的。这不确定的传输时延对一般的以太数据业务影响不大，但对传输线路时延抖动敏感的以太业务影响大，如会造成PTP数据包授时精度的下降。传统的ETHERNET/E1协议转换器时延抖动可达几十微秒，即使采用优先转发PTP数据包的方式，时延抖动也会有几个微秒。

已有的一种为解决PTP远程传输时延抖动的ETHERNET/E1协议转换方法如图1所示，将从网口进入的ETHERNET数据进行PTP数据识别，如果是PTP事件包则立即传输，否则将数据缓存传输。当识别到PTP事件报文时，立即中断非PTP事件报文传输，优先传输PTP事件报文。

该实现方法根据PTP事件包类型的长度固定的特点，采用即收即发的方式进行传输处理，保证了PTP事件包通过该协议转换传输***的时延一致，从而到达控制线路时延的目的。但是要保证通过该传输***的PTP事件包的时延精度，必须控制相邻两个PTP事件包的间隔，即要等前一个PTP事件包发送完成后，下一个PTP事件包再进入***传输。因为以太和E1的速率是不对等的，PTP事件包会积压在发送端，这样在发送端被诸塞的PTP事件包的时延精度会受影响。另外该***对非PTP事件包做中断传输处理的机制，会造成线路带宽的效率下降；并且只能对PTP事件包做时延控制，不能对其他类型ETHERNET业务做时延控制，因此***的通用性不强。

发明内容

基于此，针对时延控制精度较低的问题，本发明提供一种基于E1链路的以太网数据传输方法和***，能够降低以太网数据在转换传输过程中的时延抖动。

一种基于E1链路的以太网数据传输方法，包括如下步骤：

从以太网接口接收端接收以太网数据，根据预设的业务类型识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据或属于非时延控制的以太网数据；

将当前接收的所述需时延控制的以太网数据及计算的时延数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路进行传输；

将从E1链路接收到的封装数据进行解封；

若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；

若解封得到的是非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存并进行时延计数，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出。

一种基于E1链路的以太网数据传输***，包括：

识别模块，用于从以太网接口接收端接收以太网数据，根据预设的业务类型识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据或属于非时延控制的以太网数据；

封装模块，用于将当前接收的所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路传输；

解封模块，用于将从E1链路接收到的封装数据进行解封；

第一输出模块，用于若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；

第二输出模块，用于若解封得到的非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出。

上述基于E1链路的以太网数据传输方法和***，根据不同业务类型的以太网数据，识别出需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据，封装后通过E1链路传输；在接收到封装数据时，对解封到的数据先进行缓存，需时延控制的以太网数据根据预设的时延控制值进行时延控制后输出，对非时延控制的以太网数据则等待以太网接口输出端空闲后再输出；能够在满足指定数据包的时延抖动的情况下，尽可能发挥了设备的传输功能，并提高线路带宽利用率，本发明还通过缓存、时延控制机制保证了连续两帧时间间隔小的数据的传输时延精度。

附图说明

图1为已知技术中ETHERNET/E1协议转换方法的示意图。

图2为本发明一种基于E1链路的以太网数据传输方法在一实施例中的流程示意图。

图3为图2中GFP帧格式示意图。

图4为本发明一种基于E1链路的以太网数据传输方法在另一实施例中的主从设备的***结构图。

图5为本发明一种基于E1链路的以太网数据传输***在一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图2所示，为本发明一种基于E1链路的以太网数据传输方法在一实施例中的流程示意图，包括如下步骤：

S21、从以太网接口接收端接收以太网数据，根据预设的业务类型识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据或属于非时延控制的以太网数据；

根据业务需求预设业务类型，对以太网接口接收到以太网数据进行识别，识别出需要进行时延控制的以太网数据，需时延控制的以太网数据优先级高，需根据设定的时延控制值进行精确的延时处理，非时延控制的以太网数据不做时延控制处理。

S22、将当前接收的所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路传输；

在本实施例中，根据业务需求的设置，从当前接收的以太网数据中识别出属于哪类数据，对其进行封装后通过E1链路输出；可分别将所述需时延控制的以太网数据和非时延控制的以太网数据封装在GFP帧中；如图3所示，示出了GFP帧的帧格式，GFP帧类型分为两种：数据帧和管理帧。数据帧可用来传送以太网业务数据；管理帧用来传送与业务信号和GFP连接有关的管理信息。

在一较佳实施例中，可将所述需时延控制的以太网数据和非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧的净荷区域中。

S23、将从E1链路接收到的封装数据进行解封；

S24、若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；

S35、若解封得到的非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出；

当接收到封装数据时，对该数据进行解封；若解封得到的是需时延控制的以太网数据，对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；若解封得到的是非时延控制的以太网数据，将其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出；

一般的ETHERNET传输***，当有高优先级数据传输时，中断正在传输的低优先级数据，这样通常会破坏***中传输数据的完整性，即使对低优先级数据有缓存或重传机制，这将会降低传输线路的有效带宽。而本发明中，为传输的数据设置了缓存，并对需时延控制的数据做时延控制，允许高优先级的数据在发送端缓存延时，即使当前传输的数据的优先级低，也要先完成当前数据传输后，才传输优先级高的数据。这样即保证了线路传输数据的完整性，也提高了线路有效带宽。

在其中一个实施例中，可将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧的净荷区域中；

在其中一个实施例中，还可包括步骤：当识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据时开始进行时间记录，直到将得到的封装数据通过E1链路开始传输时结束，得到计算的时延数据；

在将所述需时延控制的以太网数据映射至GFP数据帧中的净荷区域的同时，将所述时延数据与所述需时延控制的以太网数据封装在同一个在GFP数据帧中；其中，可将所述时延数据封装在GFP数据帧的扩展净荷报头中；

所述若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出的步骤为：

在解封出所述需时延控制的以太网数据的同时开始进行时延计数，当所述时延数据与时延计数的和达到所述时延控制值时，将缓存的所述需时延控制的以太网数据通过以太网接口输出端输出。

在设备中传输的GFP帧分为两类：传输ETHERNET数据的帧（PTI=0000）和***管理帧（PTI=100），如下表。将ETHERNET映射到GFP净荷区域进行封装，ETHERNET数据中带有FCS校验，因此可设置PFI=0。设备传输不做时延控制的一般数据不使用扩展报头EXI=0000，传输做时延控制的特殊数据采用扩展报头传输时延数据，EXI=0011。用户净荷识别符规定为UPI=11110000。扩展报头字段设置为3Bytes，传输时延数据。

以下再通过一具体实施例中说明本发明。

图4为基于E1链路的ETHERNET主、从设备传输***结构图。

主（MASTER）、从（SLAVE）设备通过E1链路连接，E1链路接入SDH/PDH传输网，从而可以实现该***的长距离双向传送。主、从设备间通过GFP管理帧传输设置***参数：特殊ETHERNET的时延控制值（T_set）及业务数据分类等其他管理信息。

Clk_tx为外部输入***的标准时钟，频率为2.048MHz，用于MASTER设备端的时延计数、GFP封装及E1发送的工作时钟。

T_{MS_tx}为特殊ETHERNET数据在MASTER发送端的时延数据，从数据进入以太接口到通过GFP封装发送间的时间间隔。

Clk_rx为SLAVE/MASTER设备端从E1接收线路中提取的时钟，频率为2.048MHz，用于时延计数、GFP解封装和SLAVE设备发送端GFP封装和E1发送的工作时钟，

T_{MS_rx}为特殊ETHERNET在SLAVE接收端的延时数据，从数据进入E1接口到从以太接口发出间的时间间隔。

T_{MS_tx}与T_{MS_rx}需满足的条件为T_{MS_tx}+T_{MS_rx}＝T_set。

T_{SM_tx}为特殊ETHERNET在SLVAE发送端的时延数据，特殊ETHERNET数据从以太口进入到通过GFP封装发送间的时间间隔。

T_{SM_rx}为特殊ETHERNET在MASTER接收端的时延数据，特殊ETHERNET从E1接口进入到从以太接口发出的时间间隔。

T_{SM_tx}与T_{SM_rx}需满足的条件为T_{SM_tx}+T_{SM_rx}＝T_set。

T_set作为***时延值，应该满足的条件如下：

***封装特殊ETHERNET数据的GFP的开销为13字节，分别由4字节核心报头与9字节净荷报头构成，其中净荷报头由2字节类型、2字节tHEC、3字节延时数据作为扩展报头和2字节eHEC组成。***中传输的特殊ETHERNET数据的最大长度为L_max（L_max≥64）字节，则L_max字节通过GFP封装后在E1链路上传输的时间为(L_max+13)*8个2.048MHz时钟周期。因此为满足特殊ETHERNET数据的传输要求，必须要求T_set＞(L_max+13)*8。

本发明中的主、从设备间的数据传送方式为点对点传输方式，传输过程可为：

1）MASTER设备端从以太接口接收、缓存ETHERNET数据，并对数据进行识别，如为特殊ETHERNET则做时延计数，并采用带扩展报头的GFP封装T_{MS_tx}信息，将ETHERNET数据映射到GFP净荷区域后通过E1发送；如为一般数据则不做延时计数，并采用不带扩展报头的GFP封装，将ETHERNET数据映射到GFP净荷区域后通过E1发送。

2）SLAVE设备端从E1线路接口解析出数据，通过GFP解封装出ETHERNET数据，并根据GFP封装类型将数据分两类缓存：从带有扩展报头的GFP数据帧中得到的ETHERNET数据缓存在特殊数据区域，并对数据做时延计数，当该数据的时延时间到达时，立即向以太接口发送；从不带扩展报头的GFP数据帧中得到的ETHERNET数据缓存在一般数据区域，当以太接口空闲且不影响最近一帧特殊ETHERNET数据发送时，发送一般数据区域的ETHERNET数据。

3）SLAVE设备端从以太接口接收、缓存ETHERNET数据，并对数据进行识别，如为特殊ETHERNET则做时延计数，并采用带扩展报头的GFP封装T_{SM_tx}信息，将ETHERNET数据映射到GFP净荷区域后通过E1发送；如为一般数据则不做延时计数，并采用不带扩展报头的GFP封装，将ETHERNET数据映射到GFP净荷区域后通过E1发送。

4）MASTER设备端从E1线路接口解析出数据，通过GFP解封装出ETHERNET数据，并根据GFP封装类型将数据分两类缓存：从带有扩展报头的GFP数据帧中得到的ETHERNET数据缓存在特殊数据区域，并对数据做延时计数，当该数据的总时延时间到达时，立即向以太接口发送；从不带扩展报头的GFP数据帧中得到的ETHERNET数据缓存在一般数据区域，当以太接口空闲且不影响最近一帧特殊ETHERNET数据发送时，发送一般数据区域的ETHERNET数据。

本发明基于E1链路传输ETHERNET的方法具有以下优点：

通用性强：采用GFP封装传输数据，很方便的实现对不同长度的ETHERNET数据进行传输；利用GFP帧的扩展头传输特殊ETHERNET的时延数据；对传输数据进行识别，对特殊ETHERNET数据进行时延控制，对一般数据不进行时延控制；主、从设备间通过GFP管理传递***设置和管理信息，方便维护和查询。本发明中，还可对ETHERNET数据的类型进行优先级设置，即指定特定ETHERNET数据业务进行时延控制传输，这样不仅提高了***的灵活性，也提高了***的通用性。

数据完整性好：一般的ETHERNET传输***，当有高优先级数据传输时，中断正在传输的低优先级数据，这样通常会破坏***中传输数据的完整性，即使对低优先级数据有缓存或重传机制，这将会降低传输线路的有效带宽。本发明中，为传输的数据设置了缓存，并对高优先级的数据做时延计算，允许高优先级的数据在发送端缓存延时，即使当前传输的数据的优先级低，也要先完成当前数据传输后，才传输优先级高的数据。这样即保证了线路传输数据的完整性，也提高了线路有效带宽。

时延控制精度可以保证：本发明提出的基于E1链路传输EHTERNET业务，并控制传输时延的方法，采用硬件计算时延的方式，不修改传输ETHERNET的内容，简化了***设计，同时在缓存的基础上实现时延控制，可以控制ETHERNET数据时延抖动小于1微秒。另外，在一般同类***中，如果连续两帧高优先级数据间隔小，即当前一帧数据未传输完成时，下一帧高优先级数据就到了，这样就会造成后一帧高优先级数据的传输时延变化。本发明中，对高优先级的数据具有缓存功能，这样从机制上保证了连续两帧时间间隔小的数据的传输时延精度。

如图5所示，为本发明一种基于E1链路的以太网数据传输***，包括：

识别模块51，用于从以太网接口接收端接收以太网数据，根据预设的业务类型识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据或属于非时延控制的以太网数据；

根据业务需求预设业务类型，对以太网接口接收到以太网数据进行识别，识别出需要进行时延控制的以太网数据，需时延控制的以太网数据优先级高，需根据设定的时延控制值进行精确的延时处理，非时延控制的以太网数据不做延时处理。

封装模块52，用于将当前接收的所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路传输；

在本实施例中，根据业务需求的设置，从当前接收的以太网数据中识别出属于哪类数据，对其进行封装后通过E1链路传输；可分别将所述需时延控制的以太网数据和非时延控制的以太网数据封装在GFP帧中；在一较佳实施例中，可将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧中。

解封模块53，用于将接收到的封装数据进行解封；

第一输出模块54，用于若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；

第二输出模块55，用于若解封得到的非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出。

当从E1链路接收到封装数据时，对该数据进行解封；若解封得到的是需时延控制的以太网数据，对其进行缓存，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；若解封得到的是非时延控制的以太网数据，将其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出；

在一较佳实施例中，所述封装模块52还可用于：将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧的净荷区域中。

在一较佳实施例中，还包括时间记录模块，用于当识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据开始进行时间记录，直到将得到的封装数据通过E1链路开始传输时结束，得到时延数据；其中，可将所述时延数据封装在GFP数据帧的扩展净荷报头中；

所述封装模块52还用于在将所述需时延控制的以太网数据映射至GFP数据帧中的净荷区域的同时，将所述时延数据与所述需时延控制的以太网数据封装在同一个GFP数据帧中；

所述第一输出模块还用于在解封出所述需时延控制的以太网数据的同时开始进行时延计数，当所述时延数据与时延计数的和达到所述时延控制值时，将缓存的所述需时延控制的以太网数据通过以太网接口输出端输出。

本发明基于E1链路的以太网数据传输方法和***，根据不同业务类型的以太网数据，识别出需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据，封装后通过E1链路传输；在从E1链路接收到封装数据时，对解封到的数据先进行缓存，需时延控制的以太网数据根据预设的时延控制值进行时延控制后输出，对非时延控制的以太网数据则等待以太网接口输出端空闲后再输出；能够在满足特殊数据包的时延抖动的情况下，尽可能发挥了设备的传输功能，并提高线路带宽利用率，本发明还通过缓存机制保证了连续两帧时间间隔小的数据的传输时延精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于E1链路的以太网数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

将当前接收的所述需时延控制的以太网数据及计算的时延数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路传输；

将从E1链路接收到的封装数据进行解封；

若解封得到的是需时延控制的以太网数据，则对其进行缓存并进行时延计数，根据预设的时延控制值进行延时后通过以太网接口输出端输出；

若解封得到的是非时延控制的以太网数据，则对其进行缓存，当所述以太网接口输出端空闲时将其输出。

2.根据权利要求1所述的基于E1链路的以太网数据传输方法，其特征在于，所述将当前接收的所述需时延控制的以太网数据及计算的时延数据或非时延控制的以太网数据进行封装的步骤为：

将所述需时延控制的以太网数据及时延数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧中。

3.根据权利要求2所述的基于E1链路的以太网数据传输方法，其特征在于，将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧的净荷区域中。

4.根据权利要求3所述的基于E1链路的以太网数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：当识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据时开始进行时间记录，直到将得到的封装数据通过E1链路开始传输时结束，得到所述计算的时延数据；

在将所述需时延控制的以太网数据映射至GFP数据帧中的净荷区域的同时，将所述时延数据与所述需时延控制的以太网数据封装在同一个GFP数据帧中；

在解封出所述需时延控制的以太网数据的同时开始进行时延计数，当所述时延数据与所述时延计数的和达到所述时延控制值时，将缓存的所述需时延控制的以太网数据通过以太网接口输出端输出。

5.根据权利要求4所述的基于E1链路的以太网数据传输方法，其特征在于，将所述时延数据封装在GFP数据帧的扩展净荷报头中。

6.一种基于E1链路的以太网数据传输***，其特征在于，包括：

封装模块，用于将当前接收的所述需时延控制的以太网数据及计算的时延数据或非时延控制的以太网数据进行封装后，将得到的封装数据通过E1链路传输；

解封模块，用于将从E1链路接收到的封装数据进行解封；

7.根据权利要求6所述的基于E1链路的以太网数据传输***，其特征在于，所述封装模块还用于：将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧中。

8.根据权利要求7所述的基于E1链路的以太网数据传输***，其特征在于，所述封装模块还用于：将所述需时延控制的以太网数据或非时延控制的以太网数据封装在GFP数据帧的净荷区域中。

9.根据权利要求8所述的基于E1链路的以太网数据传输***，其特征在于，还包括时间记录模块，用于当识别出当前接收的以太网数据属于需时延控制的以太网数据时开始进行时间记录，直到将得到的封装数据通过E1链路开始传输时结束，得到所述计算的时延数据；

所述封装模块还用于在将所述需时延控制的以太网数据映射至GFP数据帧中的净荷区域的同时，将所述时延数据与所述需时延控制的以太网数据封装在同一个GFP数据帧中；

10.根据权利要求9所述的基于E1链路的以太网数据传输***，其特征在于，所述封装模块还用于将所述时延数据封装在GFP数据帧的扩展净荷报头中。