專利名稱：無連接的分組交換通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)。
背景技術：
隨著信息社會的到來，人們通信依賴的信息媒體越來越多的是數據，網絡中的數據流量早已超過了話音流量，因此在下一代電信網中以分組交換技術來承載話音、數據、視頻多媒體業(yè)務是最優(yōu)的傳送方法。目前業(yè)界基于分組交換的技術包括ATM(Asynchronous Transfer Mode；異步傳輸模式)、IP(Internet Protocol；網間協(xié)議)/MPLS(Multi-Protocol Label Switch；多協(xié)議標簽交換)和以太網網絡等。
ATM網絡復雜，建網成本高，現(xiàn)在已退出核心網，主要應用在邊緣匯聚網，在下一代網絡(NGN)中不再考慮ATM作為備選的分組傳送技術。
IP/MPLS本質上源自于IP，組合了IP的控制面與ATM的數據面，為了流量工程，再進一步改造控制面使MPLS成為一種面向連接的分組傳送技術。
以太網傳送技術目前在城域匯聚網中得到廣泛的應用，有可能取代ATM匯聚網的地位，但是要使以太網作為核心網的分組傳送技術還需要做很多改進，畢竟以太網本質上是一種局域網技術，應用到公共電信網中時，很多需求還無法滿足。
使用IPV6的下一代IP網絡，是下一代互連網的技術方向。IPv6最大的改進是能夠解決IPV4的地址短缺問題，同時也面臨一個與現(xiàn)有IP網的互通問題，IPv6取代IPV4是一個長期的過程。
下一代分組傳送網要求業(yè)務控制與分組承載分離，各自獨立演進。下一代網絡中承載的流媒體業(yè)務量所占的比重越來越大，商業(yè)專網的價值(大客戶)是運營商關注的焦點，因此分組傳送網中組播與VPN(虛擬專網)能力將考驗網絡的核心性能，傳送網絡大規(guī)模可擴展性將受制于能否適應這些關鍵技術。
ATM和MPLS基于面向連接分組交換技術，在每一次通信過程中都必須建立連接，這對大量流媒體組播的點對多點動態(tài)連接很難適應，當規(guī)模擴大后，對于VPN的多點對多點的全網狀連接，將變得無法管理。從長遠發(fā)展觀點看，基于連接的分組交換技術無法滿足業(yè)務需求，網絡的可擴展性受到制約。
從目前技術來看采用無連接分組交換的IP技術是分組傳送網一種備選方案。
與本發(fā)明相關的現(xiàn)有技術的技術方案如下IP網具備控制面與數據面。在控制面上運行路由協(xié)議，用于動態(tài)建立網絡的拓樸關系，生成路由表，控制數據面的轉發(fā)表。在數據面上運行IP協(xié)議(IPv4或IPv6)且在分組通信之前不需要在源端與目的端建立連接，只需根據IP分組頭中的目的地址去匹配轉發(fā)表，以決定轉發(fā)至下一跳節(jié)點，因此IP數據面轉發(fā)是逐跳進行的，在全程轉發(fā)過程中，目的地址保持不變。
IP網本質上是所有信息共享通信資源，因此不論是控制面還是數據面均共享通信資源，如傳輸帶寬與節(jié)點內部資源，所有業(yè)務也是共享通信資源，不論是話音、數據、視頻業(yè)務在傳輸鏈路上完全統(tǒng)計復用，在節(jié)點內部作為IP分組共享隊列，共用轉發(fā)表。
IP分組頭中提供了對流分類的標識字段(ToS；Type of Service)，因此可以利用此字段控制不同的業(yè)務流量等級，依賴不同的資源調度優(yōu)先級，提供可區(qū)分的服務質量等級。ToS解決了不同等級的業(yè)務流量在節(jié)點內部轉發(fā)優(yōu)先級，但在鏈路資源上所有業(yè)務流量仍是統(tǒng)計復用，無法分割與預留，所以一般采用超額配置鏈路帶寬來保證所有業(yè)務流量的及時傳送。
由上述現(xiàn)有技術的技術方案可以看出，其存在如下缺陷1、IP網中沒有將控制面與數據面分離開，網絡運營商與終端用戶在控制面上處于相同地位，無法實現(xiàn)運營商對網絡的絕對控制，因而網絡的安全無法得到保障。
2、IP網中所有業(yè)務流量對傳輸鏈路是共享的，不能針對業(yè)務流量等級保留鏈路帶寬資源，在下一代網絡中能對業(yè)務等級保留鏈路帶寬資源是確保QoS重要的手段之一，IP協(xié)議生來就缺少這樣的機制，無法實現(xiàn)分組交換網內源端到目的端全程QoS。
3、IP網承載VPN業(yè)務時，IP技術本身不具備業(yè)務與資源的隔離，在傳輸鏈路上需要依賴如MPLS等其它技術手段來隔離資源，建立虛擬專線；在內部通過分割轉發(fā)表隔離私有信息。當VPN內的站點數量增大，分組傳送網內采用MPLS建立的連接數將與站點數的平方增加，網絡的可擴展性受到極大的限制。
4、在IP網中一般通過路由協(xié)議動態(tài)計算轉發(fā)路由，當網絡中的鏈路或節(jié)點設備出現(xiàn)故障，路由協(xié)議必須重新計算路由，并在全網收斂后，分組的轉發(fā)才能穩(wěn)定。IP網的路由機制無法實現(xiàn)故障定位，且故障恢復時間很長，這很難滿足電信級網絡對故障定位與保護切換要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)，通過本發(fā)明，實現(xiàn)了控制面、管理面和數據面的分離從而使網絡運營商對控制面和管理面的絕對控制，進而確保網絡的安全；另外，通過本發(fā)明能夠在鏈路層上使用邏輯信道，隔離流量與保留資源，從而能夠針對業(yè)務流量等級保留鏈路帶寬資源，使用戶更加信賴分組交換網，而不必對傳輸的信息加密，實現(xiàn)了分組交換網內源端到目的端全程QoS；本發(fā)明綜合了無連接分組交換網的可擴展性與面向連接的業(yè)務流量隔離與鏈路資源保留的雙方優(yōu)勢，從而確保業(yè)務QoS；當主路由出現(xiàn)故障時，通過本發(fā)明從源節(jié)點開始切換到傳送信息中指定的備份路由傳送分組，從而能保證業(yè)務通信過程不中斷，達到電信級高可靠性要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)，包括至少兩個通信節(jié)點，所述節(jié)點分別包括控制分組通信協(xié)議、控制分組信息處理單元、數據分組通信協(xié)議和數據分組處理單元；所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議分別包括傳輸業(yè)務流量時所使用協(xié)議的版本號、業(yè)務流量的長度、源地址和目的地址信息，并設置有分組類型；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于控制面、管理面時，用于指示各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元在控制面、管理面對所述業(yè)務流量進行處理；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于數據面時，用于指示各通信節(jié)點的數據分組信息處理單元在數據面對所述業(yè)務流量進行處理。
其中，所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中還設置有保護切換標識，用于指示各通信節(jié)點轉發(fā)業(yè)務流量時采用的主或備路由，并且當系統(tǒng)主路由出現(xiàn)故障時，通過各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元和/或數據分組處理單元將所述業(yè)務流量切換到備路由。
其中，所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中還設置有地址長度標識，用于指示所述分組交換通信系統(tǒng)對各通信節(jié)點編址時所采用的地址長度。
其中，所述控制分組通信協(xié)議中還設置有交互識別序號，用于標識業(yè)務流量在各通信節(jié)點之間交互的完整過程，并指示所述控制分組信息處理單元對所述業(yè)務流量采用統(tǒng)一的交互識別序號。
其中，所述控制分組通信協(xié)議中還設置有消息體，當對消息封裝處理時，用于指示控制分組處理單元按照采用<類型.長度.值>三元組對每條消息進行封裝后，緊接前一條消息裝入消息體中的原則，裝運命令消息的主體；以及，當對消息解封裝時，用于指示控制分組處理單元根據<類型.長度.值>三元組獲得消息的類型、長度和值。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有流量分類標識信息，用于將業(yè)務流量分成不同的業(yè)務等級，并指示數據分組處理單元根據所述流量分類標識信息進行不同等級的隊列調度。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有凈荷類型，用于指示數據分組處理單元處理的用戶數據的類型。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有VPN標識，用于指示業(yè)務流量是否需要隔離；其中，當業(yè)務流量需要隔離時，所述數據分組協(xié)議中還設置有VPN ID信息，用于標識對應的需要隔離的業(yè)務流量。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有組播標識，當將其置位時，用于系統(tǒng)需要承載組播業(yè)務，并用與目的地址長度相同的信息標識組播編號。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有選項標識，當將其置位時，用于指示數據平面各通信節(jié)點的數據分組處理單元，按照首先標識各選項消息的總長，緊接著其后，每個選項消息按<類型.長度.值>三元組進行封裝，緊接前一個選項消息裝入選項消息體中。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有分片標識，當系統(tǒng)需要對數據分組信息進行分片時，用于指示數據分組處理單元將所述分片標識置位，并在所述數據分組協(xié)議中添加所述數據分組信息的分片識別號，以及所述分片后的數據分組信息中的凈荷在整體凈荷中的指針偏移量。
其中，所述數據分組協(xié)議中還設置有凈荷信息，用于裝載用戶數據信息。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明在所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中設置有分組類型；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于控制面、管理面時，用于指示各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元在控制面、管理面對所述業(yè)務流量進行處理；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于數據面時，用于指示各通信節(jié)點的數據分組信息處理單元在數據面對所述業(yè)務流量進行處理。通過本發(fā)明，明確指示業(yè)務流量是屬于控制面、管理面還是數據面，即使不單獨建立支撐網，或在鏈路層無法標識邏輯信道時，各節(jié)點在網絡層也能識別不同性質的流量，實現(xiàn)控制面、管理面、數據面的分離，使網絡運營商對控制面、管理面的絕對控制，確保網絡的安全性。
另外，本發(fā)明中在數據分組通信協(xié)議中通過設置VPN信息，從而明確指示數據面內的業(yè)務流量可以通過VPN ID隔離資源，并通過VPN ID在節(jié)點內部設置隔離的轉發(fā)信息，在鏈路上通過VPN ID分配資源，從而能夠達到在鏈路層上使用邏輯信道隔離流量與保留資源的效果，使用戶更加信賴分組交換網，不必對傳輸的信息加密。而且，本發(fā)明綜合了無連接分組交換網的可擴展性與面向連接的業(yè)務流量隔離與鏈路資源保留的雙方優(yōu)勢，能確保業(yè)務QoS。
再者，本發(fā)明在分組協(xié)議中通過設置保護切換標識，從而明確指示當主路由出現(xiàn)故障時，從源節(jié)點開始切換到按保護切換標識中指定的備份路由傳送分組，能保證業(yè)務通信過程不中斷，達到電信級高可靠性要求。


圖1為本發(fā)明提供的分組交換系統(tǒng)原理示意圖；圖2為本發(fā)明中控制分組通信協(xié)議格式；圖3為本發(fā)明中數據分組通信協(xié)議格式；圖4為本發(fā)明選項消息封裝后的結構示意圖；圖5為本發(fā)明中的分片識別號字段的格式；圖6為應用本發(fā)明封裝控制分組信息時的流程圖；圖7為應用本發(fā)明處理控制分組信息時的流程圖；圖8為應用本發(fā)明的封裝數據分組信息時的流程圖；圖9為應用本發(fā)明的處理數據分組信息時的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)，其核心是包括至少兩個通信節(jié)點，所述節(jié)點分別包括控制分組通信協(xié)議、控制分組信息處理單元、數據分組通信協(xié)議和數據分組處理單元；所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議分別包括傳輸業(yè)務流量時所使用協(xié)議的版本號、業(yè)務流量的長度、源地址和目的地址，并設置有分組類型；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于控制面、管理面時，用于指示各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元在控制面、管理面對所述業(yè)務流量進行處理；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于數據面時，用于指示各通信節(jié)點的數據分組信息處理單元在數據面對所述業(yè)務流量進行處理。
本發(fā)明指定的分組交換網絡在地域分布上由若干個相互分隔的通信節(jié)點組成，各節(jié)點之間通過傳輸鏈路連接構成一定的拓樸關系。即任意兩節(jié)點之間一定會存在一條或多條獨立的連通路徑。
本發(fā)明提供的實施例，如圖1所示，包括，節(jié)點A、節(jié)點F、節(jié)點K和節(jié)點N；節(jié)點A與節(jié)點N之間存在著兩條獨立的連通路徑，一條是由節(jié)點A經過節(jié)點K與節(jié)點N之間的連通路徑；另一條是節(jié)點A經過節(jié)點F與節(jié)點N之間的連通路徑。
由于節(jié)點A與節(jié)點N之間至少存在著兩條路徑，因此兩節(jié)點之間的分組交換可以從任一路徑上進行。為了確保兩節(jié)點之間分組通信質量與可靠性，在節(jié)點A與節(jié)點N之間確定一條工作路徑，同時配備一條備份路徑。如果節(jié)點A要向節(jié)點N傳送分組，向中間節(jié)點K請求，保留一定的資源，如鏈路帶寬，隊列空間等。這樣分組從節(jié)點A到達節(jié)點K時，能保證能及時地傳送到節(jié)點N。
在每個節(jié)點配置兩個基本的模塊，一個是控制模塊，用來完成分組在源節(jié)點與目的節(jié)點之間路徑上的資源控制；另一個是轉發(fā)模塊，數據分組沿著預留資源(或缺省資源)的路徑安全無誤地將信息傳送到目的地。
為了使各節(jié)點之間能協(xié)調工作，本發(fā)明分別為控制模塊與轉發(fā)模塊在分組交換網絡中各節(jié)點之間的交互協(xié)調設計了通信協(xié)議?？卣胀ㄐ艆f(xié)議，控制模塊能完成源節(jié)點與目的節(jié)點之間路徑上所有節(jié)點的相應資源控制，轉發(fā)模塊能使此路徑上的所有節(jié)點安全、準確傳送數據分組。
所述控制模塊分別包括控制分組通信協(xié)議和控制分組信息處理單元。
其中控制分組信息處理單元完成硬件計算、存儲、時序的功能，由通用的中央處理器、內部/外部存儲器、邏輯電路等器件制成的電路板，插入節(jié)點設備的機架之中?？刂铺幚砥鞯膶崿F(xiàn)可利用業(yè)界已經成熟的技術，在此不作詳細說明。
所述控制分組通信協(xié)議，如圖2所示，包括版本號用于表明分組交換網絡當前使用的協(xié)議版本，指示網絡中各節(jié)點的控制分組處理單元按照當前版本協(xié)議約定的協(xié)議對進入此節(jié)點的控制分組信息進行相應的處理。
地址長度標識用于指示控制分組處理單元對該分組交換系統(tǒng)中的節(jié)點編址所采用的地址長度。本發(fā)明中設計短、中、長三類不同的固定地址長度，以便充分利用網絡傳送資源。
保護切換標識用于指示各節(jié)點轉發(fā)時采用的主或備路由。當主路由出現(xiàn)故障，系統(tǒng)反向通知源節(jié)點全程切換到備份路由，并在保護切換標識中置備分路由標識，沿途各中間節(jié)點按所置的標識選擇對應的轉發(fā)信息對分組轉發(fā)。
分組類型用于在網絡層標識控制分組、管理分組與數據分組，以便各節(jié)點對流量分離并分開處理。分組類型標識可以在分組交換網中使控制面、管理面、數據面邏輯分離，確保網絡安全。
交互認別序號用于標識命令消息在各模塊之間的交互完整過程。命令消息每發(fā)出一次請求分配一個認別序號，接下來的任何一個序列狀態(tài)都必須使用該認別號，直到最后一個狀態(tài)(如確認狀態(tài))完成為止。
消息總長用于指示控制分組中消息體以字節(jié)為單位的總長度，便于控制處理器分析、存儲、核對。
源地址用于標識分組交換網中發(fā)起命令請求的節(jié)點地址。網絡運行時可以配置短、中、長任一類。一旦完成設置，通信過程中不可再改變，除非到下一次網絡升級。
目的地址用于標識組交換網中發(fā)起接受請求的節(jié)點地址。網絡運行時可以配置短、中、長任一類。一旦完成設置，通信過程中不可再改變，除非到下一次網絡升級。
控制分組消息體用于裝運命令消息的主體。每個控制分組一次可以裝運多條命令消息。而每一條消息以<類型.長度.值>三元組進行封裝后緊接前一條消息裝入消息體中。
所述轉發(fā)模塊分別包括數據分組通信協(xié)議和數據分組處理單元。
其中，數據分組處理單元，用于完成硬件計算、緩存、查表、隊列調度的功能，由通用網絡處理器芯片、片內/外存儲器、邏輯電路等器件成的電路板，插入節(jié)點設備的機架之中。其實現(xiàn)過程可利用業(yè)界已經廣泛使用的技術，本發(fā)明不作詳細說明。
數據分組通信協(xié)議在數據平面各轉發(fā)模塊之間根據節(jié)點的目的地址獨立處理，對業(yè)務流量按可區(qū)分的業(yè)務服務質量要求進行相應的資源調度，按業(yè)務流量類型隔離轉發(fā)與傳輸資源，對組播群組標識。當傳輸鏈路層受最大傳輸單元長度限制時對數據分組進行適配處理等。
數據分組通信協(xié)議體現(xiàn)在各節(jié)點轉發(fā)模塊之間流動的數據分組中。其格式如圖3所示，包括版本號用于表明分組交換網絡當前使用的協(xié)議版本，指示網絡中各節(jié)點的網絡處理器按照當前版本協(xié)議約定的協(xié)議對進入此節(jié)點的數據分組進行相應的處理。
地址長度標識用于表明分組交換網絡對節(jié)點編址所采用的地址長度。本發(fā)明設計短、中、長三類不同的固定地址長度，以便充分利用網絡傳送資源。對分組交換網絡中各節(jié)點的控制模塊與轉發(fā)模塊可以用同一個地址編址，也可以用完全獨立空間的地址分別編址。后一種情況必須在同一節(jié)點內使控制模塊地址與轉發(fā)模塊地址之間映射實現(xiàn)關聯(lián)。
保護切換標識用于指示各節(jié)點轉發(fā)時采用的主或備路由。當主路由出現(xiàn)故障，系統(tǒng)反向通知源節(jié)點全程切換到備分路由，在保護切換標識中置備分路由標識，沿途各中間節(jié)點按所置的標識選擇對應的轉發(fā)信息對分組轉發(fā)。
分組類型在網絡層標識控制分組、管理分組與數據分組，以便各節(jié)點對流量分離并分開處理。分組類型標識可以在分組交換網中使控制面、管理面、數據面邏輯分離，確保網絡安全。
流量分類用于對業(yè)務流量分成不同的等級，以便分配不同等級的通信資源。分組交換網絡中各節(jié)點的轉發(fā)模塊根據流量分類指示進行不同等級的隊列調度，對輸出鏈路的不同等級的統(tǒng)計復用，以保證數據平面滿足可區(qū)分的業(yè)務服務質量要求。
凈荷長度用于指示數據分組中承載的用戶數據的總長度，便于網絡處理器存儲、核對。
源地址用于標識分組交換網中數據分組起源的節(jié)點地址。網絡運行時可以配置短、中、長任一類。一旦完成設置，通信過程中不可再改變，除非到下一次網絡升級。
凈荷類型用于指示數據分組中承載的用戶數據的類型，便于源節(jié)點與目的節(jié)點服務層的相對應的處理。中途節(jié)點只負責用戶數據傳輸，不對服務層處理。
目的地址用于標識分組交換網中數據分組最終到達的節(jié)點地址。網絡運行時可以配置短、中、長任一類。一旦完成設置，通信過程中不可再改變，除非到下一次網絡升級。
在數據分組通信協(xié)議中還有四類比較特殊的狀態(tài)標識，對于分組交換網絡靈活適應業(yè)務需求十分重要，也是本發(fā)明與業(yè)界現(xiàn)狀技術相比的獨特之處。
VPN標識用于表明業(yè)務在數據平面是否需要隔離。對于企業(yè)專網業(yè)務在分組交換系統(tǒng)上承載時一定要求特定企業(yè)網的業(yè)務流量與其它業(yè)務流量隔離；而對于互連網接入的上網業(yè)務可能不要求與其它業(yè)務隔離。如果VPN標識需要業(yè)務隔離，不僅要求在傳輸鏈路上要做到業(yè)務流量隔離，而且在節(jié)點內部轉發(fā)模塊中，隊列調度，轉發(fā)信息等資源分配均要求隔離，因此利用數據分組通信協(xié)議中設置的VPN ID來標識對應的業(yè)務流量；如果VPN標識復位表示不需要業(yè)務隔離，網絡處理器對業(yè)務流量的資源分配均按缺省的設置進行處理，數據分組通信協(xié)議中的VPN ID字段無意義。
組播標識當將其置位時，用于系統(tǒng)需要承載組播業(yè)務，并用與目的地址長度相同的信息標識組播編號。當分組交換系統(tǒng)需要承載組播業(yè)務時，為了充分利用網絡資源必須支持按組播抽象拓樸方式，即按組播樹傳送數據分組。組播源節(jié)點位于組播樹的根，用數據分組頭中的源地址表示，組播成員位于組播樹的各葉枝節(jié)點上，此時用與數據分組通信協(xié)議中目的地址段長度相同的信息表示某一組播編號，如果各葉枝節(jié)點需加入此特定的組播群組，必須使用該組播編號。當數據分組協(xié)議承載單播業(yè)務時，組播標識復位，源地址與目的地址按正常語義解釋。
選項標識在數據分組通信協(xié)議中可以帶一個或多個選項，用于指示數據平面各節(jié)點轉發(fā)模塊相應的操作，如對凈荷的壓縮、加密、簽權等。在通常的操作中很少使用選項，如果業(yè)務需要在數據分組中使用選項，則如圖4所示，在選項標識位上標明(置位)，隨后在分組頭末尾附上選項消息體。
在選項消息體中首先用數位字節(jié)的字段表示各選項消息的總長，緊接之后，每一個選項的消息按<類型.長度.值>三元組進行封裝，緊接前一個選項消息裝入選項消息體中。如果分組頭中不帶任何選項，選項標識位上不作標識(復位)。
分片標識當系統(tǒng)需要對數據分組信息進行分片時，用于指示數據分組處理單元將所述分片標識置位，并在所述數據分組協(xié)議中添加所述數據分組信息的分片識別號，以及所述分片后的數據分組信息中的凈荷在整體凈荷中的指針偏移量。
受某些傳輸鏈路層技術的限制，最大的信息傳輸單元不能超過特定的字節(jié)值。如果數據分組大于這個值，在源節(jié)點就必須對數據分組進行分片，并對分片標識置位，然后在分組頭中增加一個分片識別號字段，如圖5所示，包括兩部分，一部分由數位字節(jié)表示該分組的識別號，另一部分由數位字節(jié)表示該數據分組中的凈荷在整體凈荷中的以字節(jié)為單位的指針偏移量。
各分片的數據分組到了目的節(jié)點后，根據分組識別號與指針偏移量可以唯一地組裝還原成分片前的整體凈荷，提交給用戶層處理。如果不需要分片，分片標識復位，數據分組頭中不會出現(xiàn)分片識別號字段。
數據分組凈荷用于裝運的用戶數據信息，分組交換系統(tǒng)中的中間接點轉發(fā)模塊不對凈荷內容進行分析，只是到了目的節(jié)點后轉發(fā)模塊才將凈荷提交給特定的用戶層處理。凈荷的長度必須在凈荷長度字段能標識的最大長度范圍之內。
上述為本發(fā)明所提供的系統(tǒng)情況，當應用本發(fā)明時，其處理過程簡要介紹如下假設圖1中在源節(jié)點A與目的節(jié)點N之間承載一個VPN要求分配的特定帶寬為Kbit/s，從源節(jié)點A開始途徑K節(jié)點到目的節(jié)點N均要執(zhí)行分配VPN帶寬的命令。源節(jié)點對分配VPN帶寬的請求命令協(xié)議封裝過程如圖6所示首先，封裝控制消息體按<類型.長度.值>三元組進行封裝——類型為“分配VPN帶寬”，長度為消息體的總長字節(jié)數，值為“α”；其次，依次加上目的節(jié)點N的地址、源節(jié)點A的地址；接著，加上消息體的總長字節(jié)數(因為此處僅一個分配VPN帶寬命令，因此消息體的總長與<類型.長度.值>中的長度指示值相同)；然后，給此請求命令過程分配一個唯一的識別號，并將此識別號加在消息體總長標識之前。每分配一次識別號，下一次命令過程識別號加一。沿途中間節(jié)點與目的節(jié)點不可對源節(jié)點分配的認別號更改；接著，加上分組類型字段，此處應為“控制分組”；最后，加上保護切換標識字段，正常情況上為“工作路徑”；加上地址長度標識字段，如為“短地址”；
加上版本號字段。
至此，控制分組協(xié)議封裝完成，然后由保護切換指示的路徑(此處為“工作路徑”)，匹配目的地址N，將此控制分組轉發(fā)至連接中途節(jié)點K的接口進行分組傳輸?？刂品纸M的轉發(fā)表在各節(jié)點中是獨立配置的，與用戶數據轉發(fā)表隔離開，確保網絡安全。
控制分組信息到達網絡中各節(jié)點的控制模塊后均應對其中命令消息進行處理，實現(xiàn)對該節(jié)點管轄的轉發(fā)面通信資源進行監(jiān)視與控制。該節(jié)點如果順利完成對應的命令執(zhí)行后，繼續(xù)將控制分組信息送往目的地路徑的下一節(jié)點控制模塊；如果在執(zhí)行命令時出現(xiàn)問題與錯誤，則停止將控制分組送往目的地路徑的下一節(jié)點控制模塊，而反向向源節(jié)點控制模塊發(fā)送錯誤狀態(tài)信息。沿途各節(jié)點控制分組信息的處理過程，如圖7所示沿途各節(jié)點接收到上游節(jié)點發(fā)來的控制分組信息后，根據協(xié)議首先判斷版本號是否為預設值，如果不為預設值，停止處理，簡單丟棄接收到的控制分組信息；如果版本號為預設值，再判斷地址長度標識是否為約定值，如果不為約定值，停止處理，簡單丟棄接收到的控制分組信息；如果地址長度標識為約定值，再判斷分組類型，如果不為控制分組類型，轉其它處理；如果為控制分組類型，讀取交互識別號，再讀取消息總長字段得到消息體的總長字節(jié)數。根據消息總長字節(jié)數讀取消息體中消息內容處理，根據<類型.長度.值>三元組獲得消息的類型，長度與值(如分配VPN帶寬Kbit/s)?？刂颇K按照消息類型執(zhí)行命令，如果由于資源限制等原因，該節(jié)點無法完成請求的命令，則使用與請求相同的交互識別號，向控制分組信息中源地址表示的源節(jié)點回送拒絕請求消息，表示請求失敗；如果該節(jié)點能按照請求的命令執(zhí)行對應的操作(如為VPN分配Kbit/s的帶寬)，再根據控制分組信息中的目的地址判斷本節(jié)點是否為目的節(jié)點，如果為目的節(jié)點，使用與請求相同的交互識別號，向控制分組信息中源地址表示的源節(jié)點回送響應請求消息，表示請求成功；如要該節(jié)點不為目的節(jié)點，使用與請求相同的交互識別號及控制分組信息中目的地址向相鄰的下一個節(jié)點繼續(xù)發(fā)送請求消息。
不論是向源節(jié)點回送失敗與成功消息還是向相鄰的下一節(jié)點繼續(xù)發(fā)送請求消息，均按照控制協(xié)議分組信息中的保護切換標識指示的路徑查找轉發(fā)表，由控制分組信息中的目的地址確定對控制分組信息的轉發(fā)。
通過上述過程，本發(fā)明的源節(jié)點已經成功申請了Kbit/s的VPN帶寬，當轉發(fā)模塊之間處理數據分組時，能夠利用所述申請的VPN帶寬。根據數據分組通信協(xié)議在任意節(jié)點發(fā)送數據分組信息時，其封裝流程如圖8所示首先對選項標識、分片標識、組播標識、VPN標識全復位(比特位置O)，然后判斷承載的凈荷是否大于鏈路層限制的最大傳輸單位(MTU)。如果凈荷大于MTU需要對凈荷分片后多次傳送，然后在目的節(jié)點重裝，因此對需分片的凈荷分配一個分組序列號，計算出每個分片相對于凈荷的偏移字節(jié)數作為相對位置指針，再按序分別將分片裝入數據分組凈荷域，每一分片裝入一個數據分組凈荷域中；如果凈荷小于MTU，則直接裝入數據分組凈荷域中。
再判斷是否需要攜帶選項，如果需要攜帶選項，按圖4所示對選項消息體封裝后填入數據分組信息的選項域中，同時選項標識置位；如果無選項，接下來判斷是否進行了分片操作，如果執(zhí)行了分片操作，凈荷中裝載的任一分片，分組序列號應保持不變，但指針偏移量應記錄與該分片在原凈荷中的相對位置，同時將分片標識置位；如果沒有進行分片操作，接下來判斷是否是組播數據分組，大多數情況下為單播時，加上目的節(jié)點的地址；如果為組播時，目的地址域中應填入組播群組號，并將組播標識置位。
再加上數據分組起始的源節(jié)點地址與代表服務層特定功能的凈荷類型。
接著判斷是否需要劃分VPN，如果需要區(qū)分VPN，則在VPN ID字段中加上該數據分組信息所屬的VPN號，并將VPN標識置位；如果不需要區(qū)分VPN，不對VPN ID字段進行操作，即該字段在數據分組信息頭中無意義。
接下來加上4個狀態(tài)標識位選項標識、分片標識、組播標識、VPN標識，各標識記錄了實際封裝過程中相應的操作。
再加上凈荷長度字段，代表數據分組中凈荷域中的實際長度。
加上該分組所屬的流量類型，代表該數據分組信息的服務質量等級。
加上分組類型字段，此處應為“數據分組”；加上保護切換標識字段，正常情況上為“工作路徑”；加上地址長度標識字段，如為“短地址”；加上版本號字段。
經過上述過程后，數據分組信息封裝完成，然后根據保護切換字段指示的路徑(此處為“工作路徑”)，在轉發(fā)表中匹配目的地址，將此數據分組信息轉發(fā)至于鄰近的下一節(jié)點。如果VPN標識置位，表明數據分組需要區(qū)分VPN，因此對該數據分組信息的轉發(fā)應查找VPN ID對應的轉發(fā)信息。各VPNID對應的轉發(fā)表在各節(jié)點中相互隔離開，確保用戶流量的安全。
分組交換系統(tǒng)中各節(jié)點轉發(fā)模塊對接收到的數據分組信息處理流程如圖9所示根據協(xié)議首先判斷版本號是否為預設值，如果不為預設值，停止處理，簡單丟棄接收到的數據分組信息；如果版本號為預設值，再判斷地址長度標識是否為約定值，如果不為約定值，停止處理，簡單丟棄接收到的數據分組信息；如果地址長度標識為約定值，再判斷分組類型，如果不為數據分組類型，轉其它處理；如果為數據分組類型，讀取流量類型，分配不同服務等級隊列以便緩存，再讀取凈荷長度字段表示的字節(jié)數，以便對數據分組信息中的凈荷進行暫時貯存。
判斷選項標識是否置位，如果置位，表示數據分組信息中攜帶有選項消息，每個節(jié)點都對其處理。根據選項消息體中總長字節(jié)數讀取消息體中消息內容，再根據<類型.長度.值>三元組逐一獲得各條消息的類型，長度與值(如服務層協(xié)議地址壓縮等)，執(zhí)行相應的操作。
再判斷組播標識是否置位，如果置位，對于組播數據分組，目的地址字段已變?yōu)榻M播群組號，因此轉發(fā)模塊不能依賴單播時使用的轉發(fā)表，而必需依賴控制模塊設置的組播樹進行數據分組復制并按組播轉發(fā)表與進行轉發(fā)。如果組播標識沒有置位，表示為單播，讀取目的地址分析是否為本節(jié)點地址，如果數據分組信息中的目的地址為本節(jié)點的地址，說明數據分組信息已到達目的地，再判斷分片標識是否置位，如果置位應該根據分組序號與指針偏移量對分片進行凈荷重裝；如果分片標識沒有置位，表明沒有分片。接下來讀取數據分組信息頭中的協(xié)議類型字段，將數據分組信息的凈荷提交給服務層相應的功能處理。
如果數據分組中的目的地址不是本節(jié)點的地址，應轉發(fā)至通往目的節(jié)點路徑相鄰的下一跳節(jié)點。先判斷VPN標識是否置位，如果已置位，讀取數據分組中的VPN ID，并根據此ID對應的VPN轉發(fā)信息，再沿著切換保護字段中指示的路徑(此處為“工作路徑”)，由分組中的目的地址確定轉發(fā)到相鄰的下一節(jié)點。各VPN ID對應的轉發(fā)信息在節(jié)點中相互隔離開，確保用戶流量的安全。
由上述本發(fā)明的具體實施方案可以看出，本發(fā)明在分組協(xié)議中通過設置分組類型字段，明確指示業(yè)務流量是屬于控制面、管理面還是數據面，即使不單獨建立支撐網，或在鏈路層無法標識邏輯信道時，各節(jié)點在網絡層也能識別不同性質的流量，實現(xiàn)控制面、管理面、數據面的分離，使網絡運營商對控制面、管理面的絕對控制，確保網絡的安全性。
而且，本發(fā)明在數據分組通信協(xié)議中通過設置VPN ID字段，明確指示數據面內的業(yè)務流量可以通過VPN ID隔離資源，通過VPN ID在節(jié)點內部設置隔離的轉發(fā)表，在鏈路上通過VPN ID分配資源，能達到在鏈路層上使用邏輯信道隔離流量與保留資源的效果，使用戶對分換交換網可信賴，不必對傳輸的信息加密。即使采用明文傳送由于在分組網中VPN ID的隔離機制使得信息不可能被非法截獲。
另外，由于在網絡層數據分組頭內設置VPN ID字段達到了鏈路層通過邏輯信道隔離流量與保留鏈路資源的目的，在網絡層通過分組的全局目的地址的整體轉發(fā)，即使采用不連接也能完成在分組交換網內的端到端全程通信；而在鏈路層通過邏輯信道隔離流量與保留鏈路資源時，由于邏輯信道只在某鏈路上本地有意義，超出此鏈路之外便無任何意義，因此必須建立連接，在各節(jié)點交換才能完成在分組交換網內的端到端全程通信。無連接機制能使網絡的擴展性不受限制，面向連接的網絡在流量突發(fā)的環(huán)境中，VPN內站點數量增大時，連接建立與連接數量將成為網絡擴展的瓶徑。本發(fā)明綜合了無連接分組交換網的可擴展性與面向連接的業(yè)務流量隔離與鏈路資源保留的雙方優(yōu)勢，能確保業(yè)務QoS。
再者，本發(fā)明在分組協(xié)議中通過設置保護切換標識字段，明確指示當主路由出現(xiàn)故障時，從源節(jié)點開始切換到按保護切換標識字段中指定的備份路由傳送分組，能保證業(yè)務通信過程不中斷，達到電信級高可靠性要求。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)，包括至少兩個通信節(jié)點，所述節(jié)點分別包括控制分組通信協(xié)議、控制分組信息處理單元、數據分組通信協(xié)議和數據分組處理單元；所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議分別包括傳輸業(yè)務流量時所使用協(xié)議的版本號、業(yè)務流量的長度、源地址和目的地址信息，其特征在于所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中設置有分組類型；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于控制面、管理面時，用于指示各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元在控制面、管理面對所述業(yè)務流量進行處理；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于數據面時，用于指示各通信節(jié)點的數據分組信息處理單元在數據面對所述業(yè)務流量進行處理。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中還設置有保護切換標識，用于指示各通信節(jié)點轉發(fā)業(yè)務流量時采用的主或備路由，并且當系統(tǒng)主路由出現(xiàn)故障時，通過各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元和/或數據分組處理單元將所述業(yè)務流量切換到備路由。
3.根據權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議中還設置有地址長度標識，用于指示所述分組交換通信系統(tǒng)對各通信節(jié)點編址時所采用的地址長度。
4.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制分組通信協(xié)議中還設置有交互識別序號，用于標識業(yè)務流量在各通信節(jié)點之間交互的完整過程，并指示所述控制分組信息處理單元對所述業(yè)務流量采用統(tǒng)一的交互識別序號。
5.根據權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制分組通信協(xié)議中還設置有消息體，當對消息封裝處理時，用于指示控制分組處理單元按照采用<類型.長度.值>三元組對每條消息進行封裝后，緊接前一條消息裝入消息體中的原則，裝運命令消息的主體；以及，當對消息解封裝時，用于指示控制分組處理單元根據<類型.長度.值>三元組獲得消息的類型、長度和值。
6.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有流量分類標識信息，用于將業(yè)務流量分成不同的業(yè)務等級，并指示數據分組處理單元根據所述流量分類標識信息進行不同等級的隊列調度。
7.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有凈荷類型，用于指示數據分組處理單元處理的用戶數據的類型。
8.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有VPN標識，用于指示業(yè)務流量是否需要隔離。
9.根據權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于當業(yè)務流量需要隔離時，所述數據分組協(xié)議中還設置有VPN ID信息，用于標識對應的需要隔離的業(yè)務流量。
10.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有組播標識，當將其置位時，用于系統(tǒng)需要承載組播業(yè)務，并用與目的地址長度相同的信息標識組播編號。
11.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有選項標識，當將其置位時，用于指示數據平面各通信節(jié)點的數據分組處理單元，按照首先標識各選項消息的總長，緊接著其后，每個選項消息按<類型.長度.值>三元組進行封裝，緊接前一個選項消息裝入選項消息體中。
12.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有分片標識，當系統(tǒng)需要對數據分組信息進行分片時，用于指示數據分組處理單元將所述分片標識置位，并在所述數據分組協(xié)議中添加所述數據分組信息的分片識別號，以及所述分片后的數據分組信息中的凈荷在整體凈荷中的指針偏移量。
13.根據權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數據分組協(xié)議中還設置有凈荷信息，用于裝載用戶數據信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無連接的分組交換通信系統(tǒng)，其核心包括至少兩個通信節(jié)點，在所述控制分組通信協(xié)議和數據分組通信協(xié)議分別包括傳輸業(yè)務流量時所使用協(xié)議的版本號、業(yè)務流量的長度、源地址和目的地址，以及設置有分組類型；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于控制面、管理面時，用于指示各通信節(jié)點的控制分組信息處理單元在控制面、管理面對所述業(yè)務流量進行處理；當系統(tǒng)當前傳輸的業(yè)務流量屬于數據面時，用于指示各通信節(jié)點的數據分組信息處理單元在數據面對所述業(yè)務流量進行處理。通過本發(fā)明，能夠實現(xiàn)控制面、管理面、數據面的分離，使網絡運營商對控制面、管理面的絕對控制，確保網絡的安全性。
文檔編號H04L29/06GK1866914SQ20051010483
公開日2006年11月22日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權日2005年9月21日
發(fā)明者楊賢貞 申請人:華為技術有限公司