專利名稱：一種實現(xiàn)彈性分組環(huán)業(yè)務(wù)上下環(huán)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)和通訊領(lǐng)域，具體涉及一種RPR(Resilient Packet Ring，彈性分組環(huán))業(yè)務(wù)上下環(huán)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
RPR環(huán)網(wǎng)是一個MAC層的網(wǎng)絡(luò)，由許多RPR站點連接而成，環(huán)上所有站點構(gòu)成一個廣播域，其中橋是業(yè)務(wù)上下環(huán)的站點，如圖1所示。RPR標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.17附錄中建議RPR橋應(yīng)該和IEEE 802.1D透明橋和IEEE 802.1Q VLAN橋一致。公開號為20030074469的美國專利申請Method and apparatus for transparent LAN-to-LANconnection between two customer locations through a RPR data transport network，提出了一種在以太幀前加上一個控制幀頭后再封裝成RPR幀的處理方法，這種在以太幀前添加控制幀頭的方法增加了開銷，同時不能在環(huán)上直接傳送以太幀，不能直接支持透明橋和VLAN橋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)RPR業(yè)務(wù)上下環(huán)的方法和裝置，不需要增加開銷就可以實現(xiàn)RPR標(biāo)準(zhǔn)中業(yè)務(wù)上下環(huán)功能，不僅能支持RPR的相關(guān)功能，還能支持透明橋和VLAN橋的功能，實現(xiàn)分類業(yè)務(wù)以2層和3層的方式直接上下環(huán)。
本發(fā)明所述的實現(xiàn)RPR業(yè)務(wù)上下環(huán)的裝置由以下模塊組成2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭封裝/剝離模塊、業(yè)務(wù)帶寬控制模塊；所述2/3層處理模塊完成以太幀2/3層處理，處于數(shù)據(jù)流上環(huán)處理的第一個模塊和下環(huán)處理的最后一個模塊；所述環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊進(jìn)行業(yè)務(wù)分類和環(huán)選擇，在上環(huán)處理中，位于2/3層處理后，環(huán)選擇決策完成后對還需要上環(huán)的幀送到幀頭重寫/剝離模塊，否則丟棄；每一個上環(huán)的幀都會分配到一個業(yè)務(wù)等級；幀頭重寫/剝離模塊，在上環(huán)處理中，把以太幀頭重寫成RPR幀頭；在下環(huán)處理中，把RPR幀頭剝離，形成完整的以太幀；業(yè)務(wù)帶寬模塊，在上環(huán)處理中，根據(jù)業(yè)務(wù)等級控制帶寬，A類業(yè)務(wù)有最高的優(yōu)先級，B類次之，C類最低，是上環(huán)處理的最后一個部分；
控制模塊用于管理和填寫各部分的控制信息，控制信息保存在各個部分存儲的表格和配置信息中。
本發(fā)明所述實現(xiàn)RPR業(yè)務(wù)上下環(huán)的方法，由于業(yè)務(wù)流分為上環(huán)和下環(huán)兩個方向，上下環(huán)方法也包括兩個方向的處理上環(huán)處理和下環(huán)處理。
上環(huán)處理第一步2/3層處理，對于確定需要上環(huán)的，則轉(zhuǎn)第二步；第二步把以太幀的CoS(Class ofService，服務(wù)等級)映射到RPR的A、B、C三個不同的業(yè)務(wù)等級；第三步對高優(yōu)先級業(yè)務(wù)進(jìn)行環(huán)選擇，包括A、B類業(yè)務(wù)；環(huán)選擇操作根據(jù)源端口或者vlan信息查找高優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表，該表由控制部分填寫，用于指定高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的環(huán)選擇結(jié)果?？梢圆捎酶鶕?jù)控制信息指定環(huán)選擇的靜態(tài)配置方法，也可以采用根據(jù)環(huán)網(wǎng)信息的動態(tài)配置方法，比如站點間距離、環(huán)上流量等信息。對于可確定環(huán)選擇結(jié)果的，跳到第五步，否則繼續(xù)第四步；第四步低優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇。C類業(yè)務(wù)和上一步查找失敗的A、B類業(yè)務(wù)需要查找低優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表，根據(jù)目的mac地址進(jìn)行選擇，由控制部分根據(jù)學(xué)習(xí)到該地址的RPR端口、拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫、環(huán)上的流量等信息或者幾種信息相結(jié)合進(jìn)行填寫。如果查找失敗，取出默認(rèn)的環(huán)選擇設(shè)置。環(huán)選擇可以同時選擇兩個環(huán)，用于雙向洪泛。低優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇也可以在2層處理時從2層表中獲得。
第五步在確定環(huán)選擇結(jié)果后，進(jìn)行幀頭信息處理，完成以太幀到RPR幀的轉(zhuǎn)換；根據(jù)幀格式不同，幀頭信息分別從洪泛信息和幀頭信息表中獲得，該信息由控制部分配置。
第六步將RPR幀送到相應(yīng)的優(yōu)先級隊列然后經(jīng)過不同業(yè)務(wù)等級的整形器進(jìn)行帶寬控制后發(fā)送到相應(yīng)的環(huán)上。
下環(huán)處理第一步剝離RPR幀頭，剩下的部分是一個完整的以太幀。兩種幀格式分別處理。
第二步取出剝離后形成的以太幀的目的地址查2層表，如果目的地址是從環(huán)上學(xué)到的，丟棄該幀，防止洪泛到環(huán)外。
第三步2、3層處理，包括2層交換和3層路由，以及源地址學(xué)習(xí)。
采用本發(fā)明所述方法，在沒有增加開銷的情況下就可以實現(xiàn)RPR標(biāo)準(zhǔn)中業(yè)務(wù)上下環(huán)功能，不僅能支持以太幀和RPR幀之間的直接轉(zhuǎn)換、業(yè)務(wù)分類、按業(yè)務(wù)等級進(jìn)行環(huán)選擇等RPR相關(guān)功能，更重要的是能支持透明橋和VLAN橋的功能，使得RPR環(huán)網(wǎng)支持2層交換和3層路由，支持VLAN、STP等2層協(xié)議以及3層協(xié)議，支持以太網(wǎng)的單播、組播、廣播；同時能夠防止環(huán)上的數(shù)據(jù)流洪泛到RPR橋連接的網(wǎng)絡(luò)上。


圖1是RPR環(huán)網(wǎng)示意圖；圖2是本發(fā)明RPR橋業(yè)務(wù)上下環(huán)的一種實施方式示意圖；圖3是本發(fā)明RPR橋業(yè)務(wù)上下環(huán)的另一種實施方式示意圖；圖4是本發(fā)明業(yè)務(wù)上下環(huán)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述對應(yīng)于上述的方法和裝置，可以有兩種具體的實施方式，一種是RPR橋站點的兩個端口采用同一個模塊進(jìn)行處理，如圖2，每個端口對應(yīng)于一個環(huán)的接收和另一個環(huán)的發(fā)送，下環(huán)和上環(huán)的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過同一個模塊(這里的模塊指的是2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭重寫/剝離部分和業(yè)務(wù)帶寬模塊，用于數(shù)據(jù)流處理)處理，決定環(huán)選擇結(jié)果、幀頭信息等；另一種是每個端口分別采用一個模塊，兩個模塊相同，模塊之間通過通信來保持控制信息的一致，如圖3，兩個模塊從環(huán)外同時收到同一個以太幀，根據(jù)控制部分提供的信息單獨處理，最后發(fā)送到環(huán)上，可以是從一個端口上環(huán)，也可以同時從兩個端口上環(huán)。兩種實施方式的差別主要是裝置的各個部分要一分為二，控制部分可分可不分。這里根據(jù)第二種實施方式來描述，業(yè)務(wù)上下環(huán)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖4，這里只畫出一個端口，由以下模塊組成2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭封裝/剝離模塊、業(yè)務(wù)帶寬控制模塊；所述2/3層處理模塊完成以太幀2/3層處理，處于數(shù)據(jù)流上環(huán)處理的第一個模塊和下環(huán)處理的最后一個模塊；所述環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊進(jìn)行業(yè)務(wù)分類和環(huán)選擇，在上環(huán)處理中，位于2/3層處理后，環(huán)選擇決策完成后對還需要上環(huán)的幀送到幀頭重寫/剝離模塊，否則丟棄；每一個上環(huán)的幀都會分配到一個業(yè)務(wù)等級；幀頭重寫/剝離模塊，在上環(huán)處理中，把以太幀頭重寫成RPR幀頭；在下環(huán)處理中，把RPR幀頭剝離，形成完整的以太幀；業(yè)務(wù)帶寬模塊，在上環(huán)處理中，根據(jù)業(yè)務(wù)等級控制帶寬，A類業(yè)務(wù)有最高的優(yōu)先級，B類次之，C類最低，是上環(huán)處理的最后一個部分；控制模塊用于管理和填寫各部分的控制信息，控制信息保存在各個部分存儲的表格和配置信息中。
上環(huán)處理過程1、2/3層處理，完成對以太幀的修改，包括vlan tag的修改、優(yōu)先級的分配等，3層路由還需要修改以太幀頭的目的地址和源地址，如果需要上環(huán)，繼續(xù)下面的步驟。這時以太幀已經(jīng)確定，包括源和目的地址以及優(yōu)先級等。
2、將以太網(wǎng)的優(yōu)先級映射到RPR的業(yè)務(wù)等級，規(guī)則如表1。映射后獲得RPR幀頭的SC(service class，服務(wù)等級)和Fe(Fairness Eligible)字段的值，用于封裝RPR幀頭。

表1業(yè)務(wù)等級分配表3、查找高優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表，表結(jié)構(gòu)如表2所示。查找鍵值是源端口號，查找結(jié)果是環(huán)選擇結(jié)果。這里用最簡單的靜態(tài)配置方式，由控制部分填寫該表，為高優(yōu)先級配置靜態(tài)環(huán)選擇信息。環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類部分查找該表獲得高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的環(huán)選擇結(jié)果，如果查找的結(jié)果是不上環(huán)就丟棄，控制部分配置另外一個環(huán)的環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類部分讓幀從那兒上環(huán)。如果沒有查到，繼續(xù)下面的操作，否則跳到第5步。

表2高優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表4、查找低優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表，表結(jié)構(gòu)如表3所示。查找鍵值是目的mac地址，查找結(jié)果是環(huán)選擇結(jié)果。由于C類業(yè)務(wù)的優(yōu)先級較低，采取學(xué)習(xí)到新地址就觸發(fā)計算環(huán)選擇的方法來獲得環(huán)選擇信息。每次從環(huán)上學(xué)習(xí)到一個新mac地址，通知控制部分進(jìn)行計算。然后將結(jié)果同步給另外一個控制部分，最后兩者都寫回到學(xué)習(xí)到的地址條目的相應(yīng)環(huán)選擇位。環(huán)選擇的規(guī)則可以是選擇學(xué)習(xí)到新地址的端口、另一個端口、拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫中的信息、環(huán)上的流量等或者多個因素相結(jié)合。查表時，根據(jù)環(huán)選擇位決定是否從該端口上環(huán)。單播和單向洪泛時，兩個端口的環(huán)選擇結(jié)果不同。雙向洪泛時，數(shù)據(jù)幀從兩個端口都上環(huán)，兩個表都不丟包，不同的地方是從下一步中獲得的RPR幀頭中的TTL(timeto live)和FI(flooding indication)需要相應(yīng)的配置。

表3低優(yōu)先級環(huán)選擇表5、封裝RPR幀頭。劃分幀格式的依據(jù)是以太幀的源地址是否是本站地址，具體如表4。

表4幀格式選擇和封裝規(guī)則幀頭信息分成兩種，一種是洪泛幀的幀頭信息，可能是單向洪泛、也可以是雙向洪泛，體現(xiàn)在TTL和控制部分配置的環(huán)選擇信息中；另一種是單播幀的幀頭信息。前者是一些配置參數(shù)，后者在幀頭信息表中，需要用目的地址查找該表。具體的操作過程如下1)判斷源地址，決定幀格式。源地址和本站地址匹配，標(biāo)準(zhǔn)幀，否則是擴(kuò)展幀。
2)如果是標(biāo)準(zhǔn)幀，查找?guī)^信息表，獲得相應(yīng)的幀頭信息，如表5，單播。幀頭信息表的查找鍵值是以太幀目的地址，查找結(jié)果是封裝RPR單播幀的一些幀頭信息，具體內(nèi)容見表5。如果查找失敗，洪泛，幀頭信息從配置參數(shù)中的洪泛信息獲得，需要TTL、SO、WE、FI四個參數(shù)。

表5幀頭信息表3)如果是擴(kuò)展幀，直接取出配置參數(shù)中的洪泛信息做為幀頭信息。其中RPR幀頭的目的地址就是以太幀的目的地址，源地址是本站地址，RPR幀頭后面的地址就是以太幀的目的地址和源地址。TTL、SO、WE、FI和標(biāo)準(zhǔn)幀洪泛參數(shù)相同，但是Ef＝1，幀格式比標(biāo)準(zhǔn)幀多了兩個以太幀地址。
4)根據(jù)幀格式和幀頭信息封裝RPR幀。
6、將RPR幀送到相應(yīng)端口的對應(yīng)優(yōu)先級隊列，用流量整形器對不同業(yè)務(wù)等級分別進(jìn)行帶寬控制，然后從端口送到對應(yīng)的環(huán)上?？刂撇糠峙渲酶邇?yōu)先級帶寬，以便保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。帶寬控制還要修改A、B類業(yè)務(wù)超出部分的RPR的幀頭，具體規(guī)則見表1。
下環(huán)處理過程1、檢查RPR幀的源地址，如果和本站點地址相同，丟棄該幀；如果目的地址和本站點地址匹配，繼續(xù)下面的下環(huán)處理；如果不匹配，而且是洪泛幀，繼續(xù)下面的下環(huán)處理；如果不是洪泛幀，不丟棄也不下環(huán)，讓幀通過本站點繼續(xù)在環(huán)上傳送。接收規(guī)則如表6。

表6橋接收規(guī)則2、RPR幀頭剝離。直接將以太幀的信息取出，RPR的信息從幀上剝掉。兩種幀格式分別剝離。
3、進(jìn)行源地址學(xué)習(xí)和目的地址查找。如果查找的結(jié)果是連接到環(huán)上的端口，丟棄該包，防止環(huán)上的洪泛通過橋傳到環(huán)外；如果沒有查到，洪泛到環(huán)外，便于環(huán)外學(xué)習(xí)到該以太幀源地址。這一步同時還要完成2層的其他相關(guān)工作。
4、如果是路由，還繼續(xù)3層功能。
5、根據(jù)查找結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的以太網(wǎng)端口。
經(jīng)過上面的處理過程，完成了業(yè)務(wù)上下環(huán)的整個過程，實現(xiàn)了RPR標(biāo)準(zhǔn)中業(yè)務(wù)上下環(huán)的功能，達(dá)到了實現(xiàn)透明橋和VLAN橋的目的。同時能夠支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)以2、3層方式直接接入RPR環(huán)網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)彈性分組環(huán)業(yè)務(wù)上下環(huán)的裝置，其特征在于，所述裝置包括2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭封裝/剝離模塊、業(yè)務(wù)帶寬控制模塊和控制部分；所述2/3層處理模塊完成以太幀2/3層處理，處于數(shù)據(jù)流上環(huán)處理的第一個模塊和下環(huán)處理的最后一個模塊；所述環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊進(jìn)行業(yè)務(wù)分類和環(huán)選擇，在上環(huán)處理中，位于2/3層處理后，環(huán)選擇決策完成后對還需要上環(huán)的幀送到幀頭重寫/剝離模塊，否則丟棄；每一個上環(huán)的幀都會分配到一個業(yè)務(wù)等級；幀頭重寫/剝離模塊，在上環(huán)處理中，把以太幀頭重寫成RPR幀頭；在下環(huán)處理中，把RPR幀頭剝離，形成完整的以太幀；業(yè)務(wù)帶寬模塊，在上環(huán)處理中，根據(jù)業(yè)務(wù)等級控制帶寬，A類業(yè)務(wù)有最高的優(yōu)先級，B類次之，C類最低，是上環(huán)處理的最后一個模塊；控制模塊用于管理和填寫各部分的控制信息。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置中的業(yè)務(wù)帶寬模塊中有兩個RPR端口，分別對應(yīng)于一個環(huán)的接收和另一個環(huán)的發(fā)送，下環(huán)和上環(huán)的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過同一2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭重寫/剝離模塊和業(yè)務(wù)帶寬模塊，用于數(shù)據(jù)流處理、決定環(huán)選擇結(jié)果、幀頭信息。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，可使用兩個所述裝置，其中的業(yè)務(wù)帶寬模塊中分別有一個RPR端口，其中的控制部分可以合并或不合并；兩個裝置可從環(huán)外同時收到同一個以太幀，根據(jù)控制部分提供的信息單獨處理，最后發(fā)送到環(huán)上，可以是從一個RPR端口上環(huán)了另一個RPR端口下環(huán)，也可以同時從兩個端口上環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述裝置的上環(huán)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟第一步2/3層處理，對于確定需要上環(huán)的，則轉(zhuǎn)第二步；第二步把以太幀的服務(wù)等級映射到RPR的A、B、C三個不同的業(yè)務(wù)等級；第三步對高優(yōu)先級業(yè)務(wù)進(jìn)行環(huán)選擇，包括A、B類業(yè)務(wù)；對于可確定環(huán)選擇結(jié)果的，跳到第五步，否則繼續(xù)第四步；第四步低優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇，根據(jù)目的mac地址進(jìn)行環(huán)選擇，由控制部分根據(jù)學(xué)習(xí)到該地址的RPR端口、拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫、環(huán)上的流量信息或者這些信息的結(jié)合進(jìn)行填寫；如果選擇失敗，取出默認(rèn)的環(huán)選擇設(shè)置；第五步進(jìn)行幀頭信息處理，完成以太幀到RPR幀的轉(zhuǎn)換；第六步將RPR幀送到相應(yīng)的優(yōu)先級隊列，然后經(jīng)過不同業(yè)務(wù)等級的整形器進(jìn)行帶寬控制后發(fā)送到相應(yīng)的環(huán)上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二步中以太網(wǎng)幀的0-3服務(wù)等級映射到RPR的C業(yè)務(wù)等級，4-5服務(wù)等級映射到RPR的B業(yè)務(wù)等級，6-7服務(wù)等級映射到RPR的A業(yè)務(wù)等級。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第三步的環(huán)選擇操作根據(jù)源端口或者vlan信息查找高優(yōu)先級業(yè)務(wù)環(huán)選擇表，該表由控制部分填寫，用于指定高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的環(huán)選擇結(jié)果，業(yè)務(wù)環(huán)選擇表可以采用根據(jù)控制信息指定環(huán)選擇的靜態(tài)配置方法，也可以采用根據(jù)環(huán)網(wǎng)信息的動態(tài)配置方法。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第四步的環(huán)選擇可以同時選擇兩個環(huán)，用于雙向洪泛。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第五步的以太幀到RPR幀的轉(zhuǎn)換具體包括以下處理過程1)判斷源地址是否和本站地址相匹配，如果匹配則是標(biāo)準(zhǔn)幀，否則是擴(kuò)展幀；2)如果是標(biāo)準(zhǔn)幀，查找?guī)^信息表，獲得相應(yīng)的幀頭信息；如果查找失敗，洪泛，幀頭信息從配置參數(shù)中的洪泛信息獲得，需要TTL、SO、WE、FI四個參數(shù)；3)如果是擴(kuò)展幀，直接取出配置參數(shù)中的洪泛信息做為幀頭信息；4)根據(jù)幀格式和幀頭信息封裝RPR幀。
9.如權(quán)利要求1所述裝置的下環(huán)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟第一步剝離RPR幀頭，得到一個完整的以太幀；第二步取出剝離后形成的以太幀的目的地址查2層表，如果目的地址是從環(huán)上學(xué)到的，丟棄該幀，防止洪泛到環(huán)外；第三步進(jìn)行2、3層處理，包括2層交換和3層路由，以及源地址學(xué)習(xí)；第四步根據(jù)學(xué)習(xí)的結(jié)果將以太幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的以太網(wǎng)端口。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一步前還包括以下處理過程檢查RPR幀的源地址，如果和本站點地址相同，丟棄該幀；如果目的地址和本站點地址匹配，繼續(xù)下面的下環(huán)處理；如果不匹配，而且是洪泛幀，繼續(xù)下面的下環(huán)處理；如果不是洪泛幀，不丟棄也不下環(huán)，讓幀通過本站點繼續(xù)在環(huán)上傳送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)彈性分組環(huán)業(yè)務(wù)上下環(huán)的方法和裝置，所述裝置包括2/3層處理模塊、環(huán)選擇/業(yè)務(wù)分類模塊、幀頭封裝/剝離模塊、業(yè)務(wù)帶寬控制模塊和控制部分。采用本發(fā)明所述方法，在沒有增加開銷的情況下就可以實現(xiàn)RPR標(biāo)準(zhǔn)中業(yè)務(wù)上下環(huán)功能，不僅能支持以太幀和RPR幀之間的直接轉(zhuǎn)換、業(yè)務(wù)分類、按業(yè)務(wù)等級進(jìn)行環(huán)選擇等RPR相關(guān)功能，更重要的是能支持透明橋和VLAN橋的功能，使得RPR環(huán)網(wǎng)支持2層交換和3層路由，支持VLAN、STP等2層協(xié)議以及3層協(xié)議，支持以太網(wǎng)的單播、組播、廣播；同時能夠防止環(huán)上的數(shù)據(jù)流洪泛到RPR橋連接的網(wǎng)絡(luò)上。
文檔編號H04L29/06GK1728674SQ20041007069
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者李浩江, 童登金, 譚昭平 申請人:中興通訊股份有限公司