CN109274605B - 一种适用于分组交换网络的同步传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于分组交换网络的同步传输方法，所述方法基于同步传输域实现，所述同步传输域包含两种交换设备：边缘交换机和中间交换机，所述边缘交换机分为入***换机和出***换机；所述方法包括：步骤1)对同步传输域中各交换节点进行时钟同步；步骤2)业务流由所述入***换机进入同步传输域，所述入***换机对该业务流进行流分类、流限速、包分片或拼接，然后按同步传输方式将数据包转发出去；步骤3)所述中间交换机收到数据包的传输同步信号包后，按同步传输方式将包转发出去；步骤4)数据包进入所述出***换机，出***换机对数据包进行包拼接或分片，恢复成原数据包，并为原数据包添加外网包头，然后通过端口转发出去。

Description

一种适用于分组交换网络的同步传输方法
技术领域
本发明涉及网络通信领域，具体涉及一种适用于分组交换网络的同步传输方法。
背景技术
随着Internet的快速发展，多媒体业务也逐渐转移到互联网上来，高清网络机顶盒，视频直播，各种实时业务流量的涌入，对网络服务质量提出了更高的要求。
分组交换采用了统计复用技术，即多个会话连接可以共享一条通信信道，这无疑大大提高了传输效率。而且分组交换网络技术成熟，规程完备，在世界各国都得到广泛应用，现在全球因特网就是分组交换网络。
DTM(动态同步传输模式)作为一种新兴的网络传输技术，很好的满足了多媒体业务的传输需求。DTM是采用TDM(时分复用)的光纤网络进行电路交换的一种形式，将可用的带宽动态重新分配给需要带宽的用户。它能够满足多媒体业务的传输需求，同时又能通过光纤将传统的语音和Internet业务汇聚到统一的平台上。然而，同步传输设备昂贵，部署复杂，成本较高。另一方面，DTM采用电路交换，电路交换虽然实时性强，传输时延小，但是电路交换信道被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其它用户使用，信道利用率低，时延高。
发明内容
本发明的目的在于克服目前动态同步传输模式存在的信道利用率低，时延高的缺陷，提出适用于分组交换网络的同步传输方法。该方法将带宽资源映射为时隙资源，然后将时隙资源分配给对应的业务流，通过这种资源分配方式，保证各业务之间互不抢占带宽，互相隔离；在传输过程中，要求各节点时钟保持同步，各节点按周期发包，每个周期发送一帧数据，各节点保持相同发包节拍，从而实现低时延，低抖动传输保障。
为了实现上述目的，本发明提出一种适用于分组交换网络的同步传输方法，所述方法基于同步传输域实现，所述同步传输域包含两种交换设备：边缘交换机和中间交换机，所述边缘交换机分为入***换机和出***换机；所述方法包括：
步骤1)对同步传输域中各交换节点进行时钟同步；
步骤2)业务流由所述入***换机进入同步传输域，所述入***换机对该业务流进行流分类、流限速、包分片或拼接，然后按同步传输方式将数据包转发出去；
步骤3)所述中间交换机收到数据包的传输同步信号包后，按同步传输方式将包转发出去；
步骤4)数据包进入所述出***换机，出***换机对数据包进行包拼接或分片，恢复成原数据包，并为原数据包添加外网包头，然后通过端口转发出去。
作为上述方法的一种改进，所述步骤2)具体包括：
步骤2-1)按流分类规则为不同的业务流打上流标签；
步骤2-2)根据标签可知该流的预留带宽BW，对该流限速至带宽BW，超出带宽BW则丢包；
步骤2-3)判断数据包的长度；对数据包进行处理，使每个数据包的长度为X；
如果数据包长度小于X，则对小包进行拼接；如果数据包长度大于X，则对大包进行分片；
步骤2-4)根据流标签将数据包提交至所属流队列；
步骤2-5)按同步传输方式将数据包转发出去。
作为上述方法的一种改进，所述同步传输方式的数据定义为：传输单元为帧，一帧数据包含N个包，每帧数据都包含一个传输同步信号包；一个周期T传输一帧数据，一个周期分为N个时隙，每个时隙长为t,t＝T/N，每个时隙传输一个包；传输同步信号包占帧中第一个时隙；所述同步传输方式的过程为：
a)将每个时隙对应一个输出队列；
b)接收到数据包后，根据数据包中流标签查找时隙，提交该包至相应时隙的输出队列；
c)第一个时隙发送传输同步信号包；
d)按时隙从相应时隙队列中取包发送；若该时隙队列有包则直接发送，然后等待下一时隙到来，转入e)；若该时隙队列无包，则等待下一时隙到来，转入e)；
e)若上一时隙为第N个时隙，则该帧数据传输完毕，否则，转入d)。
作为上述方法的一种改进，所述步骤3)具体包括：
步骤3-1)业务流进入中间交换机，根据流标签缓存至流队列中；
步骤3-2)当收到数据包的传输同步信号后，按时隙从流队列取包并发送；
作为上述方法的一种改进，所述步骤4)具体包括：
步骤4-1)对数据包进行检测；
步骤4-2)若数据包经过拼接操作，则执行步骤4-3)；若数据包经过分片操作，则执行步骤4-4)；否则，转入步骤4-5)；
步骤4-3)将数据包进行分片，恢复原数据包，执行步骤4-5)；
步骤4-4)将数据包进行拼接，恢复原数据包，执行步骤4-5)；
步骤4-5)打掉流标签，执行步骤4-6)；
步骤4-6)为数据包添加外网包头，从相应端口转发出去。
本发明的优势在于：本发明的方法在分组交换网络上实现同步传输，从而实现低抖动，低时延的传输质量保障，降低成本。
附图说明
图1为本发明所定义的同步传输域的示意图；
图2为本发明所传输的包结构的示意图；
图3为本发明所传输的帧结构的示意图；
图4为本发明适用于分组交换网络的同步传输方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的方法进行详细说明。
首先介绍同步传输域的概念，本发明的方法所实现的低时延低抖动传输保障仅指在同步传输域内，同步传输域如附图1所示，同步传输域内主要包含两种交换设备：边缘交换机(Edge Switch,ES)和中间交换机(Centre Switch,CS)。同步传输域中边缘交换机主要分为入***换机和出***换机，其中入***换机主要作用如下：
1、流分类：为进入的各种业务流进行分类，并打上相应的流标签。
2、流限速：根据标签可知该流的预留带宽BW，对该留限速至带宽BW，超出带宽BW则丢包。
3、包分片(拼接)：每个时隙传输固定长度X的包，所以要对大包进行分片，小包进行拼接。
4、按时隙转发。一个周期T含有N个时隙，每个时隙都分配给对应的业务流，按时隙从流队列取包转发。
出***换机主要作用如下：
1、包分片(拼接)：包在离开同步传输域时要复原，拼接(拆分)为原包结构。
2、打掉流标签。
3、封装：封装外网协议头。
同步传输域中中间交换机主要作用为：
1、传输同步：接收同步信号后，开始按时隙转发。
2、按时隙转发。
同步传输一个周期T含N个时隙，每个时隙长为t,t＝T/N，按时隙发包，主要包含以下步骤：
a)每个时隙对应一个输出队列
b)接收到数据包后，根据数据包中流标签查找时隙，提交该包至相应时隙的输出队列
c)第一个时隙发送SOF信号包；
d)然后开始按时隙从相应时隙队列中取包发送；
e)若该时隙队列有包则直接发送，然后等待下一时隙到来；
f)若该时隙队列无包，则等待下一时隙到来；
在同步传输域内，采用同步传输协议进行包交换。同步传输协议要求为不同业务流打上相应的流标签，节点交换根据标签作为唯一选路依据。同步传输协议传输单元为帧，一个周期T传输一帧数据，一个周期分为N个slot(时隙)，每个时隙传输一个包，一帧数据包含N个包。
同步传输包结构如图2所示，每个时隙要求传输固定长度X的数据包；同步传输帧结构如附图3所示，此数据帧结构是一种逻辑帧结构。逻辑帧结构中开始发一个SOF同步信号包，然后每个时隙发送一个数据包，发一个周期的包组成逻辑上的一帧数据。
每帧数据都包含一个SOF信号包，SOF(Start Of Frame)为传输同步信号包，SOF占帧中第一个时隙。同步传输域的节点收到SOF信号后，代表一帧数据开始进入，则该节点开始按时隙转发。
综上所述，如图4所示，一种适用于分组交换网络的同步传输方法，包含以下步骤：
步骤1)对同步传输域中各交换节点进行时钟同步；
步骤2)业务流由入***换机进入同步传输域，入***换机对该业务流进行处理，具体包括：
步骤2-1)按流分类规则为不同的业务流打上流标签；
步骤2-2)根据标签可知该流的预留带宽BW，对该留限速至带宽BW，超出带宽BW则丢包；
步骤2-3)判断数据包的长度；对数据包进行处理，使每个数据包的长度为X；
如果数据包长度小于X，则对小包进行拼接；如果数据包长度大于X，则对大包进行分片；
步骤2-4)将数据包提交至所属流队列；
步骤2-5)按周期T发包，每个周期内按时隙发包；
步骤3)中间交换机收到SOF，中间交换机对该业务流进行处理，具体包括：
步骤3-1)业务流进入中间交换机，根据流标签缓存至流队列中；
步骤3-2)当收到数据包的SOF信号后，按时隙从流队列取包并发送；
步骤4)业务流进入出***换机，出***换机对该业务流进行处理，具体包括：
步骤4-1)对数据包进行检测；
步骤4-2)若数据包经过了拼接(分片)操作，则执行步骤4-3)；若数据包未经过拼接(分片)操作，则执行步骤4-4)；
步骤4-3)将数据包进行分片(拼接)，恢复原数据包，执行步骤4-5)；
步骤4-4)打掉流标签，执行步骤4-5)；
步骤4-5)为数据包添加外网包头；
步骤4-6)从相应端口转发出去。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种适用于分组交换网络的同步传输方法，所述方法基于同步传输域实现，所述同步传输域包含两种交换设备：边缘交换机和中间交换机，所述边缘交换机分为入***换机和出***换机；所述方法包括：
步骤1)对同步传输域中各交换机进行时钟同步；
步骤2)业务流由所述入***换机进入同步传输域，所述入***换机对该业务流进行流分类、流限速、包分片或拼接，然后按同步传输方式将数据包转发出去；
步骤3)所述中间交换机收到数据包的传输同步信号包后，按同步传输方式将包转发出去；
步骤4)数据包进入所述出***换机，出***换机对数据包进行包拼接或分片，恢复成原数据包，并为原数据包添加外网包头，然后通过端口转发出去；
所述步骤2)具体包括：
步骤2-1)按流分类规则为不同的业务流打上流标签；
步骤2-2)根据标签可知该流的预留带宽BW，对该流限速至带宽BW，超出带宽BW则丢包；
步骤2-3)如果数据包长度小于X，则对数据包进行拼接，如果数据包长度大于X，则对数据包包进行分片，使每个数据包的长度为X；
步骤2-4)根据流标签将数据包提交至所属流队列；
步骤2-5)按同步传输方式将数据包转发出去；
所述同步传输方式的数据定义为：传输单元为帧，一帧数据包含N个包，每帧数据都包含一个传输同步信号包；一个周期T传输一帧数据，一个周期分为N个时隙，每个时隙长为t,t＝T/N，每个时隙传输一个包；传输同步信号包占帧中第一个时隙；所述同步传输方式的过程为：
a)将每个时隙对应一个输出队列；
b)接收到数据包后，根据数据包中流标签查找时隙，提交该包至相应时隙的输出队列；
c)第一个时隙发送传输同步信号包；
d)按时隙从相应时隙队列中取包发送；若该时隙队列有包则直接发送，然后等待下一时隙到来，转入e)；若该时隙队列无包，则等待下一时隙到来，转入e)；
e)若上一时隙为第N个时隙，则该帧数据传输完毕，否则，转入d)；
其特征在于，所述步骤3)具体包括：
步骤3-1)业务流进入中间交换机，根据流标签缓存至流队列中；
步骤3-2)当收到数据包的传输同步信号后，按时隙从流队列取包并发送；
所述步骤4)具体包括：
步骤4-1)对数据包进行检测；
步骤4-2)若数据包经过拼接操作，则执行步骤4-3)；若数据包经过分片操作，则执行步骤4-4)；否则，转入步骤4-5)；
步骤4-3)将数据包进行分片，恢复原数据包，执行步骤4-5)；
步骤4-4)将数据包进行拼接，恢复原数据包，执行步骤4-5)；
步骤4-5)打掉流标签，执行步骤4-6)；
步骤4-6)为数据包添加外网包头，从相应端口转发出去。
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