CN101635668A - 以太网数据的传输控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网数据的传输控制方法，该方法包括：统计GFP帧中的空闲帧数目；判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG的成员数目。本发明还公开一种以太网数据的传输控制系统。采用本发明可以节约以太网传输的业务带宽。

Description

以太网数据的传输控制方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及以太网数据的传输控制方法及系统。

背景技术

随着市场竞争的加剧，固网运营商由于其基于电路的语音业务增长不足，发展高速宽带，将数据业务分组化，即IP化则成为其未来可能的发展方向，如基于IP的“三重播放”业务，包括高速上网(HIS，Highway InformationTerminal，高速公路信息终端)、IP电话(VOIP，VoIP Voice over IP，基于IP的语音传输)、视频(IPTV)等宽带IP业务逐渐成为电信网络的主导业务。但是，固网运营商建设的传统城域数据网却无法满足这些类型数据业务在带宽、QOS(QoS Quality of Service，服务质量)、生存性等方面进行电信级数据业务承载的需求。

移动运营商已经意识到基于IP的数据业务必将成为未来主要的技术趋势，移动运营商的业务也逐渐由传统语音业务为主转向由数据业务为主。此外，移动运营商2G/3G网络的IP化趋势也使城域无线回传网络向电信级以太网的方向发展演进。

因此，如何建设能够适应电信级以太网业务的传输网络，即如何在传输网络上高效灵活的提供以太网业务，是当前网络通信研究的一个重点。

当前有多种提供电信级以太网业务的方法，比如利用GFP(Generic FramingProcedure，通用成帧规程)协议(参见ITU-T G.7041规范)进行处理，将以太网中的数据通过GFP封装到SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)、PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列)或OTN(OpticalTransport Network，光传送网)网络中进行传输。在SDH等设备上可以采用GFP技术封装开通以太网通道，还可以采用LCAS(Link Capacity AdjustmentScheme，链路容量调整方案)技术(参见ITU-T G.7042和G.7043规范)保证当某部分通道失效的时候仍然连通；或者，先将以太网数据经过分组传送网处理，比如将以太网数据进行分组T-MPLS(Transport-Multiprotocol LabelSwitching；传送多协议标记交换)处理，对以太网业务数据进行高效的汇聚后，再通过GFP协议封装到SDH、OTN或PDH中进行传送。

一般的，在提供电信级以太网业务时，将以太网业务数据或经过分组化处理的分组业务数据，通过GFP封装适配到传输单元中，如SDH VC(VirtualContainer，虚容器)，OTN ODU(Optical Data Unit，光数据单元)或PDH中。

发明人经过分析，发现在进行GFP封装的过程中，由于分组业务尤其是以太网业务是突发的，其没有类似TDM(Time Division Multiplexer，时分多址)平均发送的特性，因此在空闲时间内需要插入GFP空闲帧(IdleFrame)来填充传输单元。对于以太网业务来说，在GFP封装过程中，空闲时间内加入GFP空闲帧，实际上是将以太网数据帧封装成GFP数据帧和空闲GFP信元，通过字节轮询的方式映射到几路PDH/SDH/OTN虚级联的成员中。PDH/SDH/OTN虚级联由LCAS控制，虚级联中虚容器(VC或ODU)的数目由网络管理系统配置，调整数目需要LCAS协议。然而，在现行的LCAS协议中，GFP空闲帧并不能启动LCAS协议来调整虚级联的数目，而这也就导致传输带宽被大量无用的因空闲帧带来的空闲信息所占用，造成带宽的浪费。

发明内容

本发明提供一种以太网数据的传输控制方法，用以节约以太网传输的业务带宽，该方法包括：

统计GFP帧中的空闲帧数目；

判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目。

本发明还提供一种以太网数据的传输控制系统，用以节约以太网传输的业务带宽，该系统包括：

计数模块，用于统计GFP帧中的空闲帧数目；

判断模块，用于判定所述空闲帧数目是否大于阈值；

网络管理系统NMS，用于在判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目。

本发明实施例在以太网数据的传输控制过程中，通过在对GFP帧封装的同时，统计GFP帧中的空闲帧数目；并设置一定的阈值，当判定GFP帧中空闲帧的数目超过阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目，通过对虚级联组成员的数目进行的调整，节约了以太网传输的业务带宽。

附图说明

图1为本发明实施例中所述以太网数据的传输控制方法实施流程示意图；

图2为本发明实施例中所述以太网数据帧在PDH网络上传送的处理过程示意图；

图3为本发明实施例中所述以太网封装成GFP数据帧和GFP空闲帧在PDH虚级联上的轮询示意图；

图4为本发明实施例中所述以太网帧通过PDH传输的实施流程示意图；

图5、图6为本发明实施例中所述以太网数据的传输控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例中，以太网数据的传输控制处理流程如下：

步骤101、统计GFP帧中的空闲帧数目；

步骤102、判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目。

本发明实施例中，以以太网over GFP over PDH为例进行说明。以太网overGFP over PDH通过准同步数字体系(PDH)传输技术将本地以太网帧在现有的电信铜缆基础架构上传输。以太网over GFP over PDH实际上集合了众多的技术和新标准，使运营商可以充分利用其传统PDH和SDH、OTN设备组成的网络提供以太网服务。以太网over GFP over PDH中使用的标准化技术包括：帧封装、映射、链路聚合、链路容量调整及管理消息传递等。以太网over GFPover PDH设备的常见操作也包括为分离虚拟网络业务标记数据、用户业务数据优先级处理，以及大量如DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)服务器和HTML(HyperText Markup Language，超文本标记语言)用户界面等的高层应用。以太网over GFP over PDH技术的应用跨越了整个电信设备，因此，虽然本发明实施例中以以太网over GFP over PDH为例进行说明，但是本领域技术人员易知，基于该技术，尤其是都需要通过GFP协议进行传输的、所有的、将以太网帧放在PDH、SDH、OTN或其它级联链路上的设备均可利用本发明实施例进行实施。例如，可以实施的典型设备包括：远端DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，数字用户线接入复用器)、移动通信链路、广域网路由器、以太网入口、多用户存取单元以及EFM(Eightto Fourteen Modulation，8-14调制)设备。

下面对本发明实施例在以太网over GFP over PDH的具体实施进行说明。

如图2所示，以太网数据帧在PDH网络上传送的处理过程一般包括GFP帧封装过程、PDH虚容器处理过程、虚级联组和动态链路调整过程，图1所示流程的步骤101、步骤102中减少空闲帧的插入在GFP封装过程中实施，步骤102中减少虚级联组成员的数目则在虚级联组和动态链路调整过程中实施。

在GFP帧封装过程中，会对以太网数据帧进行封装，在以太网数据帧上加上包括以太网的长度信息、起始信息的GFP帧头，以及GFP的CRC(CyclicRedundancy Check，循环冗余校验)，以太网帧信息放在GFP帧头和CRC之间。在该过程中可以实施步骤101，确定GFP帧中的空闲帧数目。

在PDH虚容器处理过程中，通过轮询使封装后的GFP帧进入不同的PDH虚容器。GFP帧封装过程的目的是将封装后的以太网帧置于一个“容器”内，以便在链路上传输。不同的技术对这些容器有不同的命名。例如SDH中容器的例子可以包括C-11、C-12和C-3；而“干路”和“支路”通常也用来指PDH容器。PDH的例子则包括DS1、E1、DS3和E3成帧架构。在大多数情况下，一个或多个低速率容器可以形成(映射)一个更高速率的容器。在SONET(Synchronous Optical Network，同步光纤网)/SDH网络中，人们还定义了虚信道(VC，Virtual Channel)和支路单元，并提出一些基本容器以实现更大的灵活性。

在虚级联组和动态链路调整过程中，多个PDH虚容器组成一个VCG(Virtual Concatenation Group，虚级联组)，虚级联组成员的数目的增减由LCAS协议控制。分组化网络所使用的主要链路聚合技术叫做虚级联(VCAT)，在ITU-T G.707标准中定义。此标准利用现有开销通道作为VCAT开销。当将VCAT应用于PDH网络时，需要给VCAT开销分配一个新的空间，级联的链接亦被称之为虚级联组(VCG)。虚级联组的所有成员都有自己的VCAT开销通道，实施中可以参见ITU-T G.7043标准。

当添加或删除虚级联组的成员时，两个端节点利用LCAS进行协商。LCAS利用VCAT开销通道执行协商功能。利用LCAS，使得虚级联组的带宽可以在不中断数据流的情况下得到增加，实施中LCAS的标准可以参见ITU-TG.7042/Y.1305。在该过程中可以实施步骤103，减少VCG成员的数目以达到控制以太网数据传输的目的。

其中影响PDH带宽的是GFP封装和PDH虚容器的轮询过程，图3为以太网封装成GFP数据帧和GFP空闲帧在PDH虚级联上的轮询示意图，如图所示，GFP数据帧包括GFP头、以太网数据帧、GFP CRC，图中1、2、3、4、5是封装的以太网数据帧，6、7、8、9则是即将封装的空闲帧。图中示例为在轮询调度(Round Robin Scheduling)后，在对应PDH虚容器1的E12-1上传送以太网数据帧1、4以及空闲帧7；在对应PDH虚容器2的E12-2上传送以太网数据帧2、5以及空闲帧8；在对应PDH虚容器3的E12-3上传送以太网数据帧3以及空闲帧6、9。

如图3所示，由于以太网是突发的，因此在空闲时间内，会加入GFP空闲帧，实际上以太网数据帧封装成GFP数据帧和GFP空闲帧是通过字节轮询的方式映射到几路PDH中，PDH的带宽由LCAS进行控制，由此便可以明显的看出在这个过程中GFP空闲帧将会造成带宽的浪费。因此，当在进行GFP帧封装时增加GFP空闲帧计数的步骤101，通过统计GFP空闲帧，如图3中所示为6、7、8、9，一共4个空闲帧，当其超过一定的阈值时，如设定阈值为3，则4大于3，便可以通过NMS(Network Management System，网络管理系统)等管理系统将VCG成员的数目从N减少到N-1，同时减少发送GFP空闲帧，达到节约网络带宽的目的。实施中采用减1的方式，因为每次调整都是以1为单位进行减少。举个例子，例如线路上分配了6个2M，当业务层检测到空闲帧的插入超过了2M对应的阈值，则先从线路侧删除一个2M链路，如果在随后的计数中，插入的空闲帧还是超过阈值，则再次删除一个2M链路，直至插入的空闲帧少于阈值为止。所以每次操作均可以是以1个虚级联组成员为单位进行操作。当然，实施中也可以采用一次减去多个的方式，例如3个，此时每次调整以该3个为单位进行减少。显然，通过调整VCG中PDH的数目，使得空闲帧的发送量也减少了。

如图4所示，一个实施例中，以太网帧通过PDH传输的处理流程如下：

步骤401、判断是否有以太网帧发送，若是，则执行步骤402，否则执行步骤403。

步骤402、对以太网帧进行GFP封装。

步骤403、插入GFP空闲帧。

步骤404、GFP空闲帧计数。

步骤405、判断空闲帧数目是否超过阈值，若是，则执行步骤406，否则执行步骤409。

步骤406、通知网络管理系统减少GFP空闲帧的插入。

步骤407、启动LCAS协议。

步骤408、将VCG成员数目减1。

步骤409、进行VCG封装、LCAS协议处理。

步骤410、通过PDH传送GFP帧。

步骤411、进行VCG解封装、LCAS控制协议处理。

步骤412、将GFP帧解封装，获得以太网帧。

图4所示流程中，判断是否有以太网帧发送，如果有，就进行GFP封装，加上GFP帧头和CRC帧尾，形成携带数据的GFP帧，GFP帧经过轮询封装到PDH的虚级联组中，虚级联组成员的数目由LCAS控制，VCG组通过PDH接口在PDH网络中传送，接收端进行VCG解封装，将他们反轮询重新组成GFP帧，再经过GFP解封装解出以太网帧，传送给以太网设备进行处理。

如果判断没有以太网帧发送，需进行GFP空闲帧的插入，同时启动GFP空闲帧的计数，当计数超过一定的阈值后，发送消息给网络管理系统，网络管理系统需启动LCAS协议，设置LCAS的帧的CTRL字段的状态为空闲状态，在进行VCG的封装时，将VCG的成员的数目从N减1变为N-1，再进行后续传输处理。其中，CTRL是LCAS协议中的一个专用名词，它代表LCAS控制包信息中的“控制(control)”字段。由于是专门用法，一般可以写作控制(CTRL)字段。控制字段用户从源端到宿端传递信息，信息由CTRL字段的4个比特构成，例如：CTRL＝0001，即ADD，表明该成员将被添加到虚级联组；CTRL＝0101，即IDLE，表明该成员不属于该虚级联组或准备删除。因此，实施中，将该字段设为空闲(IDLE)，则表明该成员将会从虚级联组中去除。

在通过GFP空闲帧的插入和计数，以及利用LCAS调整VCG成员的数目来动态控制带宽的实施过程中，由于GFP和LCAS模块均可通过FPGA(FieldProgrammable Gates Array，现场可编程门阵列器件)实现，因此并不需要修改原有的硬件设计，使得本方案容易实施，无需增加硬件成本。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种以太网数据的传输控制系统，其结构如图5所示，可以包括：

计数模块501，用于统计GFP帧中的空闲帧数目；

判断模块502，用于判定所述空闲帧数目是否大于阈值；

NMS503，用于在在判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少VCG成员的数目。

如图6所示，一个实施例中，图5所示的传输控制系统还可以包括：

GFP封装模块504，用于在判定没有以太网数据发送时，插入空闲帧。

一个实施例中，NMS还可以用于通过在进行VCG封装时，将VCG的成员的数目从N减1，或从N个减去多个来减少虚容器的VCG成员的数目。

一个实施例中，NMS还可以用于在VCG的成员的数目从N减1后，判定GFP帧中的空闲帧数目在减少后还大于阈值时，再减少空闲帧插入，将VCG的成员的数目从N再减1；重复该步骤直至GFP帧中的空闲帧数目小于阈值。

一个实施例中，传输控制系统还可以包括传输模块，用于将GFP帧轮询封装到PDH的虚级联组中后，通过VCG组将所述GFP帧通过分组化网络传送。

一个实施例中，NMS还可以通过LCAS协议来减少VCG成员的数目。

一个实施例中，NMS还可以启动LCAS协议，设置LCAS的帧的CTRL字段的状态为空闲状态。

本发明实施例中，在PDH、SDH、OTN网络上利用GFP协议提供以太网业务时，进行GFP空闲帧的计数，当空闲帧超过阈值时，通过网络管理系统启动LCAS协议将VCG成员的数目减少，从而达到了减少传输带宽，节约带宽的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1、一种以太网数据的传输控制方法，其特征在于，所述方法包括：

统计通用成帧规程GFP帧中的空闲帧数目；

判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计通用成帧规程GFP帧中的空闲帧数目之前，进一步包括：

判定没有以太网数据发送时，插入空闲帧。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减少VCG成员的数目是指：

网络管理系统在进行VCG封装时，将VCG的成员的数目从N减1，或从N个减去多个。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，将VCG的成员的数目从N减1后，进一步包括：

判定GFP帧中的空闲帧数目在减少后还大于阈值时，再减少空闲帧的插入，将VCG的成员的数目从N再减1；重复该步骤直至GFP帧中的空闲帧数目小于阈值。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减少VCG成员的数目之后，进一步包括：

将GFP帧轮询封装到虚级联组中；

VCG组将所述GFP帧通过分组化网络传送。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减少VCG成员的数目是指：

网络管理系统通过链路容量调整方案LCAS协议来减少VCG成员的数目。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络管理系统通过链路容量调整方案LCAS协议来减少VCG成员的数目包括：

网络管理系统启动LCAS协议，设置LCAS的帧的控制CTRL字段的状态为空闲状态。

8、一种以太网数据的传输控制系统，其特征在于，所述系统包括：

计数模块，用于统计GFP帧中的空闲帧数目；

判断模块，用于判定所述空闲帧数目是否大于阈值；

网络管理系统NMS，用于在判定所述空闲帧数目大于阈值时，减少空闲帧的插入，减少虚级联组VCG成员的数目。

9、如权利要求8所述的传输控制系统，其特征在于，还包括：

GFP封装模块，用于在判定没有以太网数据发送时，插入空闲帧。

10、如权利要求8所述的传输控制系统，其特征在于，所述NMS进一步用于通过在进行VCG封装时，将VCG的成员的数目从N减1，或从N个减去多个来减少VCG成员的数目。

11、如权利要求10所述的传输控制系统，其特征在于，所述NMS进一步用于在VCG的成员的数目从N减1后，判定GFP帧中的空闲帧数目在减少后还大于阈值时，再减少空闲帧插入，将VCG的成员的数目从N再减1；重复该步骤直至GFP帧中的空闲帧数目小于阈值。

12、如权利要求8所述的传输控制系统，其特征在于，还包括：

传输模块，用于将GFP帧轮询封装到虚级联组中后，通过VCG组将所述GFP帧通过分组化网络传送。

13、如权利要求8所述的传输控制系统，其特征在于，所述NMS进一步用于通过LCAS协议来减少VCG成员的数目。

14、如权利要求13所述的传输控制系统，其特征在于，所述NMS进一步用于启动LCAS协议，设置LCAS的帧的CTRL字段的状态为空闲状态。

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