CN1859382A - 支持多业务的通信设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多网融合的通用通信设备，公开了一种支持多业务的通信设备及其方法，使得设备复杂度降低、可靠性和兼容性提高。本发明中，在设备内部实现多种不同业务到统一格式的映射，从而实现多种业务的统一交换平面，摒弃传统的多业务交换平面的结构，采用单一交换平面承载和传输多种业务；通过使用自定义的或已有开放的统一帧格式来实现统一交换，通过在帧头设置标识来区分各种不同业务数据，有效实现单一交换平面上的多业务混合交换；将控制信息封装为统一帧格式在统一交换平面上传输，实现***的控制信令传输。

Description

支持多业务的通信设备及其方法

技术领域

本发明涉及多网融合的通用通信设备，特别涉及支持多业务的通信设备及其方法。

背景技术

多年来，通信网络的发展过程形成了目前的三大主流网络，即电信网(电话网)、有线电视网和计算机网络，其中计算机网络又称互联网(InternetProtocol，简称“IP”)。这样的网络效率低、层次复杂、成本高。因此，电信网、有线电视网和IP网络融合为一个网络，将成为下一代网络发展的必然趋势。

其中，IP网络、有线电视网以及电信网的各种业务不断渗透和融合，出现了诸如IP电话、视频会议等新兴业务类型，然而由于IP网络、有线电视网和电信网采用的是不同的网络架构，要使这三种网络的所有业务都完全融合，需要一种全新的处理机制。因此目前下一代网络(Next GenerationNetwork，简称“NGN”)已经成为将上述三种网络融合的一种主要机制，并成为了研究的热点。

从发展的角度来看，NGN是从传统的以电路交换为主的电信网中逐渐迈出了向以分组交换为主的步伐，它承载了原有电信网的所有业务，把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻电信网的重荷，又以IP网络技术的新特性增加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，NGN是基于时分多路复用(Time Division Multiplexing，简称“TDM”)的电信语音网络和基于IP/异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称“ATM”)的分组网络融合的产物。它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务完全融合成为了可能，使IP网络、有线电视网以及电信网的各种业务在网络层上实现互连互通。

在基于TDM技术的窄带业务中，所有的TDM网络设备都按照全网同步的时钟来进行数据传输。在宽带业务中数据的传输已经不再依赖于时钟同步，但是由于历史的原因往往还是需要在纯宽带分组技术构建的承载网络上承载窄带业务。

目前的纯宽带分组技术有很多种，例如ATM、IP、多协议标记交换(MultiProtocol Label Switching，简称“MPLS”)等。

其中，IP是因特网上最重要的协议软件。因特网是由众多网络相互连接而成的，就是依靠这些协议软件才得以实现互联，实现网际之间的通信。它也是最基本的通信协议，具体地规定了因特网上的计算机通信应当遵守的规则。

而ATM在20世纪80年代末被国际电信联盟认定是未来宽带综合业务数字网(Broadband Integrated Services Digital Network，简称“B-ISDN”)的关键技术和核心技术。

ATM是指用户传送的信息不固定地占用某个信道，在电信网中传输、复用和交换的方式。这种异步模式动态地占用信道，随时使用空闲的信道，因此能使信息传输具有很大的灵活性、使网络资源达到最大限度的利用。

另外，ATM把已经数字化的信息(包括语音、数字、图像等各种信息)在发送时分割成许多固定长度的分组，每个分组的固定长度是53个字节，分成信头(占5个字节)和信息域(48个字节)两部分。信头部分的内容是去向地址等控制信息，信息域部分的内容则是用户发送的信息。这种固定长度的分组叫做“信元”(cell)，是ATM传送的基本单元。

因此，ATM的这种传送方式既有分组交换的灵活性，适用于非实时性的各种数据传输业务；又有电路交换的简便性，适用于电话等实时性的传输业务。应用这种传输模式可以将话音、数字和图像等多种业务综合起来，实现B-ISDN。

随着业务的综合应用和开放的交换互连技术的发展的驱动，各种接入、承载、业务处理、核心交换设备的内部采用单一的交换网络是电信设备的发展方向。

各种接入、承载、业务处理设备需要同时支持IP、ATM、TDM等业务，同时需要提供丰富的业务接口和多业务处理能力。目前的方案是一个设备针对不同的业务存在多个(两个或更多)交换网，如IP交换网、ATM交换网、TDM交换网等，如图1示。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：***实现复杂、成本高、可扩展性差、灵活性差、业务处理效率低、可靠性低。例如图1所示的通信设备***，包含多个交换网，***复杂，成本相应就高；由网络互通模块集中处理IP、ATM、TDM等这些不同的业务，使得网络互通模块成为瓶颈，可扩展性差、灵活性差；同时若***中任何一个业务平面设计不合理，都可以成为瓶颈，使得业务处理效率低；***采用的多总线平面结构、串行的故障模式，可靠性低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种支持多业务的通信设备及其方法，使得设备复杂度降低、可靠性和兼容性提高。

为实现上述目的，本发明提供了一种支持多业务的通信设备，包含

至少两个不同的业务模块，用于将对应业务的业务数据映射到统一帧格式；

统一交换模块，用于交换所述统一帧格式数据；

其中，所述统一帧格式包含标识字段，用于指示所承载的业务数据类型，所有模块根据所述标识字段区分所述统一帧格式承载的不同数据。

其中，该通信设备还将控制信息映射到所述统一帧格式，并设置所述标识字段以指示所承载的数据为控制信息，由所述统一交换模块进行统一交换。

此外，所述业务模块还用于完成对所述业务数据的业务处理，所述业务模块与所述统一交换模块之间通过高速物理接口相连。

此外，支持以下业务中的任意一种或组合：异步传输模式任意层业务，时分复用业务，基于网际互联协议的业务。

此外，所述统一交换模块包含传输层和物理层，还用于实现***内部数据传输；

所述统一交换模块采用以太网技术、异步传输模式技术、光纤通道网技术中的任意一种交换技术实现。

本发明还提供了一种支持多业务的通信方法，包含以下步骤：

业务模块将接收到的多种业务数据按统一帧格式封装，并在帧头标识业务数据类型；

统一交换模块将所述统一帧格式数据进行统一交换；

所述业务模块将交换后的所述统一帧格式数据去封装，并在对应业务出口发送。

其中，还包含以下步骤：

***将控制信息按所述统一帧格式封装，并在所述统一交换模块进行传输交换。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

所述业务模块对所述业务数据进行业务处理。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在设备内部实现多种不同业务到统一格式的映射，从而实现多种业务的统一交换平面，摒弃传统的多业务交换平面的结构，采用单一交换平面承载和传输多种业务；

通过使用自定义的或已有开放的统一帧格式来实现统一交换，通过在帧头设置标识来区分各种不同业务数据，有效实现单一交换平面上的多业务混合交换；

将控制信息封装为统一帧格式在统一交换平面上传输，实现***的控制信令传输；

用高速物理接口连接***的各个业务模块与统一交换模块，保证***性能；

用现有各种交换网技术实现统一交换平面，与协议无关的交换网，不关心协议数据包本身的内容，可以支持各种现有业务和扩展新业务。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即在设备内部实现多业务统一、数据平面和控制平面统一的单一交换平面，可以灵活支持多种业务，提供灵活的应用协议的封装，满足各种业务的应用；

同时单一交换平面更加稳定，***设计简洁，降低***复杂度和成本，提高***可靠性、可扩展性、灵活性，满足电信级的高可靠性，提供开放的标准架构；

建立在统一的交换平面之上，提供良好的扩展性，网络的拓扑结构和节点数可以灵活扩展，可以通过简单级联成为更大容量的交换网络；

采用统一的业务无关的封装格式，使得本***很容易兼容以前的***设计，是***移植的理想方案，同时对未来业务提供足够的发展空间，可以适应未来业务的需求扩展性。

附图说明

图1是现有技术中传统的通信设备***内部业务交换结构示意图；

图2是本发明中通信设备***内部业务交换结构示意图；

图3是本发明中通信设备***内部业务承载和传输方式层次示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的支持多业务通信设备的业务承载和传输方式层次示意图；

图5是根据本发明第二实施方式的支持多业务通信设备的业务承载和传输流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明中通信设备***内部业务交换结构示意图如图2所示，采用统一交换模块，实现***内部IP、ATM、TDM等多业务承载、传输、交换、级联。

***的统一交换模块完成各业务模块间数据包的交换和互联功能。其交换模式及其物理层、链路层或传输层的选择，可以采用某项标准协议，如构造层(Fabric)、***器件互联(Peripheral Component Interconnect，简称“PCI”)、以太网、MPLS、快速输入输出(Rapid In/Out，简称“Rapid IO”)等。也可以采用自己定义的方式，即与协议无关的交换模式，如自己定义的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称“ASIC”)等。

并且，协议封装与数据交换相互独立，只需要根据灵活的协议封装将业务数据映射到统一的帧格式，并且在帧头信息中标识该业务数据类型，而与封装的业务数据的内容无关，使得本***可以适应各种业务的应用。

但不管采用哪种交换模式，都需要考虑协议的开放性，保证不同的业务类型对带宽、延时、抖动、同步的需求，对服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)的支持和完善的流控功能。另外，为保证电信级的高可靠性，交换模式一般采用冗余配置。

而***中的IP、TDM、ATM业务模块则完成相关协议层次的协议处理或更上层的业务处理，同时该模块需要将其对应的IP、TDM或ATM业务数据组包和拆包，来实现不同的业务流能在统一的物理层、链路层或传输层上得以承载、传输和交换。

组包和拆包的格式可以按需求自己定义，但都需要保证传输效率高、组包拆包过程简单、组包拆包延时小。

该***这种业务交换结构中的业务承载和传输方式的层次如图3所示。

具体地说，业务传输方式可以统一到物理层、链路层或传输层中任何一层；业务承载方式可以自己根据需求定义，可以承载的业务包括IP类业务、TDM类业务、ATM类业务、其他类型的业务和控制信息。其中，TDM类业务包含G.711、G.723、G.729等，ATM类业务包括ATM、ATM适配层(ATMAdaptation Layer，简称“AAL”)、业务特定分段与重组子层(Service SpecificSegmentation and Reassembly sublayer，简称“SSSAR”)等层的业务。

本发明第一实施方式的支持多业务通信设备的业务承载和传输方式层次如图4所示。在该通信设备内，采用统一标准的千兆以太网(GigabitEthernet，简称“GE”)交换模块来构造一个多业务的传输、处理平台，该通信设备的业务交换的结构如图2所示。

其中，不同的业务模块，将对应业务的业务数据映射到统一帧格式。而统一帧格式还包含标识字段，用于指示所承载的业务数据类型，所有业务模块根据标识字段区分统一帧格式承载的不同数据。例如，ATM业务模块采用自己定义的ATM数据封装(ATM over Packet，简称“AOP”)协议进行封装，得到统一帧格式的业务数据，其标识字段设为001；TDM业务模块采用自己定义的TDM数据封装(TDM over Packet，简称“TOP”)协议进行封装，得到统一帧格式的业务数据的标识字段设为002。

业务模块还将控制信息映射到统一交换模块中，并设置标识字段以指示所承载的数据为控制信息，例如，控制信息的标识字段设为009。

并且，统一帧格式的业务数据和控制信息，都由统一交换模块进行统一交换。这种在设备内部实现多业务统一、数据平面和控制平面统一的单一交换平面方式，可以灵活支持多种业务，提供灵活的应用协议的封装，满足各种业务的应用；同时单一交换平面的结构更加稳定，通信设备***的设计也更简洁，有效降低***复杂度和成本，提高***可靠性、可扩展性、灵活性，能满足电信级的高可靠性，提供开放的标准架构。

另外，统一交换模块包含传输层和物理层，还用于实现***内部数据传输，最终保证所有的业务都统一承载在媒体访问控制(Medium AccessControl，简称“MAC”)上。这样使设备内部省掉了如ATM、TDM交换网等各种传输网络，而在统一的交换平面之上，提供良好的扩展性。其扩展性主要指网络的拓扑结构和节点数可以灵活扩展，还可以通过简单级联使之成为更大容量的交换网络。

统一交换模块与业务模块之间通过高速物理链路相连。

最后，对业务数据的业务处理由业务模块完成，例如，ATM业务模块收到由统一交换模块送来的数据，根据标识字段009，判断其收到数据为控制信息。若标识字段为002则判断其收到数据为TDM业务数据。

本实施方式中的通信设备，支持以下业务中的任意一种或者组合：异步传输模式任意层业务、时分复用业务和基于网际互联协议的业务。其中，统一交换模块可以采用以太网技术、ATM技术、光纤通道网技术中的任意一种交换技术实现。

本发明第二实施方式的支持多业务通信设备的业务承载和传输的流程如图5所示。

在步骤501中，业务模块将接收到的多种业务数据按统一帧格式封装，并在帧头标识业务数据类型。例如，ATM业务模块封装得到的统一帧格式的业务数据标识字段为001。这种采用统一的与业务无关的封装格式，使得本通信设备***很容易兼容以前的***设计，是***移植的理想方案，同时对未来业务提供足够的发展空间，可以适应未来业务的需求扩展性。

在步骤502中，统一交换模块将统一帧格式数据进行统一交换。

在步骤503中，业务模块将交换后的统一帧格式数据去封装，并对业务数据进行业务处理，在对应的业务出口发送。

控制信息的承载和传输过程同业务数据，区别仅在于，控制信息的帧头标识字段不同，例如，控制信息的标识字段设为009。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种支持多业务的通信设备，其特征在于，包含

至少两个不同的业务模块，用于将对应业务的业务数据映射到统一帧格式；

统一交换模块，用于交换所述统一帧格式数据；

其中，所述统一帧格式包含标识字段，用于指示所承载的业务数据类型，所有模块根据所述标识字段区分所述统一帧格式承载的不同数据。

2.根据权利要求1所述的支持多业务的通信设备，其特征在于，该通信设备还将控制信息映射到所述统一帧格式，并设置所述标识字段以指示所承载的数据为控制信息，由所述统一交换模块进行统一交换。

3.根据权利要求1或2所述的支持多业务的通信设备，其特征在于，所述业务模块还用于完成对所述业务数据的业务处理，所述业务模块与所述统一交换模块之间通过高速物理接口相连。

4.根据权利要求1或2所述的支持多业务的通信设备，其特征在于，支持以下业务中的任意一种或组合：异步传输模式任意层业务，时分复用业务，基于网际互联协议的业务。

5.根据权利要求1或2所述的支持多业务的通信设备，其特征在于，所述统一交换模块包含传输层和物理层，还用于实现***内部数据传输；

所述统一交换模块采用以太网技术、异步传输模式技术、光纤通道网技术中的任意一种交换技术实现。

6.一种支持多业务的通信方法，其特征在于，包含以下步骤：

业务模块将接收到的多种业务数据按统一帧格式封装，并在帧头标识业务数据类型；

统一交换模块将所述统一帧格式数据进行统一交换；

所述业务模块将交换后的所述统一帧格式数据去封装，并在对应业务出口发送。

7.根据权利要求6所述的支持多业务的通信方法，其特征在于，还包含以下步骤：

***将控制信息按所述统一帧格式封装，并在所述统一交换模块进行传输交换。

8.根据权利要求6或7所述的支持多业务的通信方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述业务模块对所述业务数据进行业务处理。

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