CN1671113A - 一种以太网到sdh/sonet的映射和解映射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以太网到SDH/SONET的映射和解映射方法，包括：将以太网数据首先封装为MPLS帧，再将所述MPLS帧封装为RPR帧，最后将所述RPR帧封装为GFP；将所述GFP帧数据流放入级联组中；再将该级联组中的虚容器内的数据以STM－N/OC－N的形式复用到SDH/SONET帧内；解映射与上述过程互逆。这里级联组可以是任意相邻级联形成的级联组(VC－N－XC)，或者是通过LCAS来添加和删除成员的虚级联组(VC－N－XV)，或者是两种级联组并存。本发明网络上承载的以太网业务具有大容量、良好的可扩展性和业务管理能力，可以支持多协议和多业务，具有灵活的业务带宽调度能力。
Description
技术领域：
本发明涉及一种以太网到SDH/SONET的映射和解映射方法。
背景技术：
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，尤其是近年来，随着信息技术的快速发展，特别是Internet和多媒体技术的发展，对以太网在SDH的传输技术(EOS，Ethernet over SDH)提出了越来越多的要求。SDH(SynchronousDigital Hierarchy)是一种信号传输的基本模式，在信道上以同步传输模式(STM)进行信息传输、复用和交叉连接。SDH帧结构由信息净负荷(Playload)、段开销(SOH)和管理指针单元(AU PTR)三个区域组成，其中，信息净负荷区包含待传送的各种信息码块和用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节(POH)；段开销区包含供网络运行、管理和维护使用的字节；管理指针单元是一种指示符，用来指示信息净负荷的第一个字节在帧内的位置。
现有的SDH/SONET传输技术一直在采用类似高级链路控制(HDLC)成帧结构中的桥接控制协议(BCP)或者点到点协议(PPP)来直接实现这种以太网到SDH/SONET的映射和解映射，也有采用SDH链路接入协议(LAPS)来直接实现这种映射和解映射的。然而现有的EOS映射方式仍然有以下问题没有解决，如何减少帧定界时传输层的开销，如何提供多点到多点的连接，如何提供良好的Qos支持和不同位置节点的公平接入，如何灵活高效地提供合适的SDH信道容量来满足数据业务的带宽要求，如何平滑无损地实现SDH信道容量与数据业务的带宽适配，以及在不同厂家的通讯设备之间实现互联互通等等，所有这些都极大地限制了以太网技术的迅速发展。
发明内容：
针对现有的以太网和SDH/SONET映射和解映射所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种灵活通用、具有良好的扩展性、支持多协议和多业务、具有大带宽和高效业务管理能力的以太网到SDH/SONET的映射和解映射方法。
本发明是这样实现的：一种以太网到SDH/SONET的映射方法，包括以下步骤：
将以太网数据首先封装为MPLS(多协议标签交换，Multi-Protocol LabelSwitching)帧，再将所述MPLS帧封装为RPR(弹性分组环，Resilient Packet Ring)帧，最后将所述RPR帧封装为GFP(通用成帧过程，Generic Framing Procedure)帧；
将所述GFP帧数据流放入级联组中；
再将该级联组中的虚容器内的数据以STM-N/OC-N的形式复用到SDH/SONET帧内。
进一步地，所述级联组可以是任意相邻级联形成的级联组(VC-N-XC)，或者是通过LCAS来添加和删除成员的虚级联组(VC-N-XV)，或者是两种级联组并存。
进一步地，所述GFP帧为连续的数据信号流。
进一步地，所述的帧映射先后顺序为：先将以太网帧映射到MPLS帧，再将MPLS帧映射到RPR帧，然后将RPR帧映射到GFP帧，最后将GFP帧映射到SDH/SONET帧。
一种以太网到SDH/SONET的解映射方法，包括以下步骤：
接收到的SDH/SONET帧按映射时确立的关系存储在相应的级联组中的虚容器内；
将所述SDH/SONET帧经过SDH/SONET帧解映射，GFP解帧，RPR解帧和MPLS解帧得到以太网数据；
将所述以太网数据通过以太网端口发送出去。
进一步地，所述级联组可以是任意相邻级联形成的级联组，或者是通过LCAS来添加和删除成员的虚级联组，或者是两种级联组并存。
进一步地，所述SDH/SONET帧解映射就是从SDH/SONET帧中解出连续的GFP帧数据流。
进一步地，所述的帧解映射先后顺序为：先将SDH/SONET帧解成GFP帧，再将GFP帧解成RPR帧，然后将RPR帧解成MPLS帧，最后将MPLS帧解成以太网帧。
本发明网络上承载的以太网业务具有大容量、良好的可扩展性和业务管理能力，可以支持多协议和多业务，具有灵活的业务带宽调度能力。MPLS和RPR可以大大增强数据业务传输的能力和提供良好的Qos支持，GFP可以提供通用的简单有效的数据业务封装方式，任意相邻级联和虚级联提供了更加灵活的信道容量组织方式来更好地满足数据业务的传输特点，LCAS提供了平滑无损地动态调整传送信道容量的机制。基于通用成帧格式(GFP)的LCAS技术，为各厂家的设备互联互通打下了坚实的基础，可以说，这种以太网到SDH/SONET的映射方法为新一代网络建设提供了非常理想的解决方案。
附图说明：
下面结合附图，对本发明作出详细描述。
图1为本发明的映射结构示意图；
图2为本发明的解映射结构示意图；
图3为本发明以太网数据帧映射到MPLS帧的示意图；
图4为本发明MPLS Shim Header的封装格式；
图5为本发明MPLS帧映射到RPR帧的示意图；
图6为本发明RPR帧映射到GFP帧的示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明中以太网数据帧首先经过数据适配处理，即先将以太网数据帧封装为MPLS帧，再在MPLS帧基础上将其封装为RPR帧，最后在RPR帧基础上将其封装为GFP帧。再根据客户业务带宽容量和业务带宽颗粒要求，可以选择采用虚级联组(VC-N-XV)或任意相邻级联(VC-N-XC)的信道方式，将GFP帧数据放到对应地虚级联组或级联组中。若是选用虚级联的信道方式，再使用信道容量调整方案(LCAS)来添加或删除虚级联组中的成员，实现带宽的动态无损调整。最后将级联组或虚级联组复用到SDH/SONET帧中。
本发明通过SDH/SONET任意相邻级联(VC-N-XC)和虚级联(VC-N-XV)的信道容量提供方式，以及动态容量调整方案(LCAS)来实现数据业务带宽与SDH/SONET信道带宽的适配。
本发明同时提供SDH/SONET的任意相邻级联(VC-N-XC)和虚级联(VC-N-XV)的信道提供方式，根据客户业务带宽调整颗粒的大小来选择使用。其中任意相邻级联实现如下：用来承载以太网业务的各个VC在SDH/SONET帧结构中的通道开销(POH)是共用的，级联大小是任意的，起始级联的VC位置是SDH/SONET帧结构中任意的，级联的各个VC在SDH/SONET帧结构中是连续的。虚级联实现方式如下：用来承载以太网业务的各个VC在SDH/SONET帧结构中是独立的，其位置可以灵活处理。通过任意相邻级联和虚级联，可以很方便地实现以太网带宽和SDH/SONET虚通道之间的速率适配，做到从VC-4到VC-12等不同颗粒大小的带宽调整，相应的级联后的最大带宽也能在很小的范围内调节。这样就可以非常经济有效地利用SDH/SONET的带宽资源，避免了带宽的浪费。
此外，本发明通过使用动态带宽调整方案(LCAS)，可以在不中断数据流的情况下动态添加或删除虚级联组中的成员，平滑无损地改变传送网中虚级联带宽以自动适应业务带宽的需求。LCAS可以实现带宽的连续调整，不需要网管进行复杂电路的交叉配置，这样就显著提高了带宽调整的速度。而且当系统出现故障时，可以动态地调整系统带宽，无须人工介入。另外，LCAS技术在带宽动态调整时，可以保证业务无损伤，一般情况下，在通过网管增加或者删除虚级联组中的成员时，能够保证不丢包，即使是由于“断纤”或者“告警”等原因产生虚级联组中的成员删除时，也能够保证只有少量丢包。所以LCAS技术在以太网业务适配到SDH/SONET网络上有非常好的优化作用，可以在保证服务质量的前提下大大提高网络资源的利用率。
本发明各帧的映射过程具体如下：
如图3所示，本发明以太网MAC层发送过来的以太网数据格式如图3的左侧所示，数据帧去掉了以太网的前导码和帧定界符。这部分内容整个作为MPLS帧的Payload，在MPLS的Payload的前面添加上标准的MPLS Shim Header，这些标签包括Tunnel Label、VC Label和可选的Control Word，MPLS Shim Header的具体格式如图4所示。其中Label为20bit标签值，EXP为试验字段，S为栈底指示，TTL为生存周期，Reserved为保留字段，Flags为标志字段，Length为长度字段，Sequence Number为分段序列号字段。经过添加MPLS标签后的以太网帧即成为MPLS帧，完成以太网帧到MPLS帧的映射。
如图5所示，本发明MPLS帧到RPR帧的映射过程与前述以太网数据帧映射到MPLS帧的方式相同，整个MPLS帧作为RPR帧的Payload，再在前面添加标准的RPR帧头(帧头各个域的定义可参见P802.17.xxx)，即成为完整的RPR帧。
如图6所示，本发明整个RPR帧作为GFP帧的Payload，在最前面添加2字节的PLI和2字节的Chec，作为GFP的Core Header，再在Core Header后面添加2字节的Type和2字节的Thec，作为GFP的Payload Header(Extension Header和Extension Hec为0 Byte)，在整个RPR帧的尾部添加4字节的GFP FCS，该FCS是针对整个RPR帧所作的校验。这样就完成了RPR帧到GFP帧的映射。
通过上述过程，即完成了以太网帧到GFP帧的整个映射过程。再将GFP帧根据客户业务带宽容量和带宽调整颗粒的需求，选择SDH/SONET的任意相邻级联或者虚级联，完成以太网到SDH/SONET的映射，若是选择虚级联作为SDH/SONET的信道容量提供方式，则使用链路动态调整方案(LCAS)来实现客户业务带宽动态无损的调整。
如图2所示，本发明的解映射过程与映射过程互逆，接收SDH/SONET帧按映射时确立的关系存储在相应的级联组或虚级联组中的虚容器内，从SDH/SONET帧中根据任意相邻级联解映射处理或LCAS、虚级联解映射处理得到连续的GFP帧数据。将连续的GFP帧数据先经过GFP解帧，再经过RPR解帧，最后经过MPLS解帧得到以太网数据，将此以太网数据通过以太网端口发送出去。这样就完成了整个解映射过程。
本发明采用了通用成帧过程(GFP)标准，GFP是一种高速的链路层数据封装协议，可以透明地封装各种数据信号，无论是不定长的数据包，还是固定长度的数据块。它提供一种全新的帧定界方式(核心帧头定界)，不对上层数据做比特插入，大大减小传输层的开销，避免了带宽膨胀问题，可以保证接入带宽的确定性，从而使以太网能够以一个固定的、稳定的速率在SONET/SDH网络上传输，而无需过度地依赖网络的上行链路，这是以太网接入的最基本要求。同时GFP可以支持不同的拓扑结构，改变了以前链路层适配协议只能支持点到点拓扑结构的状况。GFP还引进了多服务等级的概念，以此可以实现用户数据的统计复用、带宽控制和QoS的简单功能。所以GFP是一种简单而又灵活的数据业务适配方法，它为不同厂商的设备互联互通打下了基础。
本发明通过引入多协议标签交换(MPLS)适配，来实现以太网在同一个网络上既能提供点到点传送，也可以提供多点传送，而且在核心节点可以提供大容量的业务连接，不受虚拟局域网(VLAN)的地址空间限制。此外，本发明既能提供尽力传送的服务，又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务，以满足不同用户的服务要求。基于MPLS封装的以太网业务，不仅能够实现端到端的流量控制，还具有公平的接入机制和合理的带宽动态分配机制。而且由于采用MPLS标签，路由计算可以基于以太网拓扑结构，从而可以大大减少路由设备数量和复杂度。本发明使用标准的MPLS标签对上层以太网数据业务进行统一封装，将路由和MPLS交换置于网络中心，把以太网业务适配到SDH信道上，从整体上避免了第三层路由设备的引入，优化了以太网数据的传输效率，达到了网络资源的优化配置和优化使用。
本发明通过引入标准的RPR协议适配层，来提供良好的扩展性和兼容性，实现以太网业务和其他多业务(诸如IP/MPLS业务、视频和专线业务等等)很好地共享环网资源。RPR是一种在环形拓扑结构上优化数据业务的新型MAC层协议，用它可以更好地处理环形拓扑上的数据流问题。RPR可以提供多业务等级、可靠的QoS服务，支持动态的环网拓扑发现，提供及时可靠的环路自愈能力。尤其是它有很好的空间重用性，环路上的每个节点都掌握环路拓扑结构和资源情况，可以通过公平算法，根据实际情况动态地调整环路带宽分配情况，实现环上每个节点都能公平地享用每一段带宽，这样就大大提高了以太环网的带宽利用率。此外这种自动地动态带宽调整，不需要网管人员对节点间资源分配进行太多干预，减少了人工配置，达到了局部网络资源的优化使用。本发明通过对MPLS封装的以太网业务进行标准的RPR帧头封装，通过RPR环路技术，大大的提高了以太环网的带宽利用率。
Claims (8)
1.一种以太网到SDH/SONET的映射方法，包括以下步骤：
将以太网数据首先封装为MPLS帧，再将所述MPLS帧封装为RPR帧，最后将所述RPR帧封装为GFP帧；
将所述GFP帧数据流放入级联组中；
再将该级联组中的虚容器内的数据以STM-N/OC-N的形式复用到SDH/SONET帧内。
2.如权利要求1所述的以太网到SDH/SONET的映射方法，其特征在于，所述级联组可以是任意相邻级联形成的级联组，或者是通过LCAS来添加和删除成员的虚级联组，或者是两种级联组并存。
3.如权利要求1所述的以太网到SDH/SONET的映射方法，其特征在于，所述GFP帧为连续的数据信号流。
4.如权利要求1所述的以太网到SDH/SONET的映射方法，其特征在于，所述的帧映射先后顺序为：先将以太网帧映射到MPLS帧，再将MPLS帧映射到RPR帧，然后将RPR帧映射到GFP帧，最后将GFP帧映射到SDH/SONET帧。
5.一种以太网到SDH/SONET的解映射方法，包括以下步骤：
接收到的SDH/SONET帧按映射时确立的关系存储在相应的级联组中的虚容器内；
将所述SDH/SONET帧经过SDH/SONET帧解映射，GFP解帧，RPR解帧和MPLS解帧得到以太网数据；
将所述以太网数据通过以太网端口发送出去。
6.如权利要求5所述的以太网到SDH/SONET的解映射方法，其特征在于，所述级联组可以是任意相邻级联形成的级联组，或者是通过LCAS来添加和删除成员的虚级联组，或者是两种级联组并存。
7.如权利要求5所述的以太网到SDH/SONET的解映射方法，其特征在于，所述SDH/SONET帧解映射就是从SDH/SONET帧中解出连续的GFP帧数据流。
8.如权利要求5所述的以太网到SDH/SONET的解映射方法，其特征在于，所述的帧解映射先后顺序为：先将SDH/SONET帧解成GFP帧，再将GFP帧解成RPR帧，然后将RPR帧解成MPLS帧，最后将MPLS帧解成以太网帧。
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