專利名稱:用于分組交換通信網(wǎng)絡(luò)中面向連接傳輸?shù)难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及用于電信和數(shù)據(jù)通信的裝置和方法,尤其是在傳統(tǒng)的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上提供面向連接的通信的裝置。
背景技術(shù):
以太網(wǎng)是迄今為止世界上主要的局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)。術(shù)語(yǔ)以太網(wǎng)指的是由IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品家族,IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了通常所說(shuō)的CSMA/CD協(xié)議(帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路存取協(xié)議)。以太網(wǎng)有很多引人注目的特性,這些特性導(dǎo)致了它在市場(chǎng)上的流行-易于理解、實(shí)現(xiàn)、管理和維護(hù)-允許低成本的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)-為網(wǎng)絡(luò)安裝提供了廣闊的拓?fù)潇`活性,以及-不管制造商是誰(shuí),都能確保服從標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的成功互連和運(yùn)行。
在上面列出的特性中,以太網(wǎng)相對(duì)較低的實(shí)現(xiàn)成本可能是以太網(wǎng)流行的主要原因,并且由于以太網(wǎng)是如此的流行,其部件被大批量生產(chǎn),這進(jìn)一步造成了成本的下降。
以太網(wǎng)技術(shù)正在被日益看作是未來(lái)的載波類(lèi)城域網(wǎng)(MAN)和廣域網(wǎng)(WAN)的候選技術(shù)。但是,因?yàn)橐蕴W(wǎng)技術(shù)是無(wú)連接的,它不能提供面向連接技術(shù)(例如,多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS)所支持的流量工程、路由選擇、保護(hù)、服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制。
無(wú)連接傳輸方式專注于要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的目標(biāo)地址或其它標(biāo)識(shí),而不是源網(wǎng)元和目標(biāo)網(wǎng)元之間的任何具體路徑。以太網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議(IP)、IPx和SNA是使用無(wú)連接傳輸模式的例子。在面向連接模式中,信號(hào)在從源網(wǎng)元到目標(biāo)網(wǎng)元的指定路徑上被傳輸。使用面向連接傳輸?shù)膫鬏敿夹g(shù)的例子有MPLS、異步傳輸模式(ATM)、幀中繼和packet-over-SONET。
面向連接的網(wǎng)絡(luò)提供了有效的帶寬管理,有效的帶寬管理使流量工程和QoS控制成為可能,并因而允許運(yùn)營(yíng)商提供具有QoS的服務(wù)。無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于面向連接網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是它們的簡(jiǎn)單性、可靠性和可擴(kuò)展性。因而面向連接的傳輸模式和無(wú)連接傳輸模式各自都有自己的優(yōu)勢(shì),因而分別適用于不同情況和不同類(lèi)型的服務(wù)。但是,因?yàn)楹芏嗑W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商希望向他們的客戶提供廣泛的服務(wù)或者可能希望在他們所提供的服務(wù)類(lèi)型方面能夠靈活一些,就需要具有在相同網(wǎng)絡(luò)中使用兩種傳輸模式的能力。
已知多種將面向連接傳輸和無(wú)連接傳輸組合在相同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的解決方案。
美國(guó)專利6,151,324和6,449,279說(shuō)明了一種方法和裝置,用于在通信網(wǎng)絡(luò)中提供面向連接的交換以便實(shí)現(xiàn)連接聚集從而降低交換機(jī)之間所需連接的總數(shù)。它包括修改無(wú)連接分組以使它們能夠在入口交換機(jī)和出口交換機(jī)之間預(yù)先建立的路徑上被發(fā)送。
國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/87000說(shuō)明了一種使用普通網(wǎng)元傳遞無(wú)連接和面向連接分組的系統(tǒng)和方法。確定出每個(gè)信號(hào)的信令類(lèi)型并對(duì)每個(gè)信號(hào)附加一個(gè)表示該信號(hào)信令類(lèi)型的標(biāo)簽。隨后根據(jù)與每個(gè)信號(hào)的信令類(lèi)型相關(guān)的信令過(guò)程傳輸信號(hào)。
2002年8月的IETF草案“廣義多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)體系結(jié)構(gòu)”通過(guò)概述MPLS上的以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)而給出了在普通網(wǎng)絡(luò)中無(wú)連接傳輸和面向連接傳輸?shù)慕M合。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于在MPLS幀中對(duì)以太幀的封裝。
上述現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的共同缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)它們的預(yù)期費(fèi)用相對(duì)較高,因?yàn)樗鼈兓蛘咝枰獙?duì)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)有相當(dāng)大的改動(dòng)或者需要使用特別適用于面向連接傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)交換結(jié)點(diǎn)。與(例如)大量生產(chǎn)的以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)相比,用于面向連接傳輸?shù)慕粨Q結(jié)點(diǎn)相對(duì)較貴。根據(jù)美國(guó)專利6,151,324和6,449,279以及WO 01/87000給出的解決方案,對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組要進(jìn)行修改,這意味著需要新更改的網(wǎng)元以便實(shí)現(xiàn)這些解決方案。在上面提到的IETF草案“廣義多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)體系結(jié)構(gòu)”中說(shuō)明的在MPLS幀中對(duì)以太幀的封裝需要使用相對(duì)較貴的傳統(tǒng)MPLS交換結(jié)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
目前的面向連接技術(shù)為流量工程、路由選擇、保護(hù)和QoS控制功能提供了豐富的控制面。不幸的是,由于相對(duì)較低的產(chǎn)量,用于實(shí)現(xiàn)這些目前的面向連接技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)趨向于昂貴。另一方面,用于實(shí)現(xiàn)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)點(diǎn),例如以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn),則由于大量生產(chǎn)而相對(duì)便宜。
因而本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供使得用傳統(tǒng)的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和硬件以面向連接模式傳輸通信流成為可能的裝置。
根據(jù)本發(fā)明而定的裝置用面向連接的控制面補(bǔ)充了傳統(tǒng)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的不足。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,保留在無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)定義目標(biāo)地址的一個(gè)地址空間子集用于面向連接的傳輸并用它來(lái)定義路徑標(biāo)簽。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面,提供了一種控制系統(tǒng)用于控制分組交換通信網(wǎng)絡(luò),以便轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)定分組格式的數(shù)據(jù)分組。具有預(yù)定地址格式的一組地址被指定給該網(wǎng)絡(luò),并且該網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。該控制系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)連接控制面用于激活和控制通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)的無(wú)連接數(shù)據(jù)分組傳輸,和一個(gè)面向連接的控制面用于激活和控制通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)的面向連接的數(shù)據(jù)分組傳輸。這些地址的第一個(gè)子集與無(wú)連接控制面相關(guān)聯(lián),第二個(gè)子集與面向連接的控制面相關(guān)聯(lián)。無(wú)連接控制面被安排用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行以使具有屬于第一子集的地址的分組被以無(wú)連接傳輸方式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā),面向連接的控制面被安排用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行以使具有屬于第二子集的地址的分組被以面向連接的傳輸方式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面,提供了一種分組交換通信系統(tǒng),該通信系統(tǒng)包括一個(gè)用于轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)定分組格式的數(shù)據(jù)分組的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。具有預(yù)定地址格式的一組地址被指派給該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),并且該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)組成。該通信系統(tǒng)還包括一個(gè)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)連接控制面和一個(gè)面向連接的控制面,無(wú)連接控制面用于激活和控制數(shù)據(jù)分組通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的無(wú)連接傳輸,面向連接的控制面用于激活和控制數(shù)據(jù)分組通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的面向連接的傳輸。另外該通信系統(tǒng)還包括一個(gè)地址管理器用于分配這些地址的第一子集給無(wú)連接控制面,分配這些地址的第二子集給面向連接的控制面。無(wú)連接控制面用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行以使具有屬于第一子集的地址的分組被以無(wú)連接方式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā),面向連接的控制面用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行以使具有屬于第二子集的地址的分組被以面向連接的方式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了一種分組交換通信系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個(gè)用于根據(jù)以太幀的預(yù)定地址字段的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)以太幀的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn),并且該通信系統(tǒng)還包括一個(gè)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)包括一個(gè)面向連接的控制面用于激活和控制數(shù)據(jù)分組通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的面向連接的傳輸。該預(yù)定地址字段的地址空間的一個(gè)地址子集被和該面向連接的控制面關(guān)聯(lián)在一起以便允許使用該子集中的地址作為由面向連接的控制面建立的連接的路徑標(biāo)簽。該面向連接的控制面用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行以使具有屬于該預(yù)定地址字段的所述子集的地址的分組被以面向連接的傳輸方式通過(guò)該以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它使得低成本交換硬件(例如以太網(wǎng)交換機(jī))用于載波類(lèi)聯(lián)網(wǎng)成為可能。通過(guò)本發(fā)明可以重復(fù)利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)和IP硬件以提供低成本高傳輸容量的載波類(lèi)聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)用面向連接的控制面(它使得提供像流量工程、QoS控制、資源管理和路徑保護(hù)等特性成為可能)補(bǔ)充目前無(wú)連接控制面的不足可以增強(qiáng)傳統(tǒng)的無(wú)連接以太網(wǎng)技術(shù)。因而一發(fā)明提高了以太網(wǎng)技術(shù)相對(duì)于其它MAN或WAN交換和互連技術(shù)(如ATM、SDH和MPLS)的地位。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是它允許運(yùn)營(yíng)商在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上并行使用無(wú)連接和面向連接的傳輸方式。這為運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)管理和可以提供給客戶的服務(wù)方面提供了高度的靈活性。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)是它對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)硬件所需做的改動(dòng)最少并且與用于在相同網(wǎng)絡(luò)中合并無(wú)連接和面向連接的信號(hào)傳輸?shù)钠渌阎慕鉀Q方案相比更簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它根據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)化接口的本發(fā)明通過(guò)將對(duì)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的分布式自配置的支持和配置面向連接的控制面的自動(dòng)化配置工具結(jié)合在一起而提供了極其簡(jiǎn)單的管理。
通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)清楚地了解本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)和目標(biāo)。
圖1是傳統(tǒng)的交換以太網(wǎng)的示意框圖。
圖2是一個(gè)示意框圖,示出了典型的以太幀格式。
圖3是一個(gè)示意框圖,示出了本發(fā)明的原理,即在公共以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)(一個(gè)是無(wú)連接網(wǎng)絡(luò),另一個(gè)是面向連接的網(wǎng)絡(luò))。
圖4是一個(gè)示意框圖,示出了依照本發(fā)明無(wú)連接控制面和面向連接的控制面之間的關(guān)系以及交換過(guò)程。
圖5是一個(gè)流程圖,示出了依照本發(fā)明的不僅用于無(wú)連接傳輸還用于面向連接傳輸?shù)慕粨Q過(guò)程。
圖6是一個(gè)示意框圖,示出了本發(fā)明的一種實(shí)施方案,其中面向連接的控制面被實(shí)現(xiàn)在了單獨(dú)的控制結(jié)點(diǎn)(CN)中。
圖7是一個(gè)流程圖,示出了用于配置根據(jù)本發(fā)明的基本原理運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)的方法。
圖8是一個(gè)示意框圖,示出了本發(fā)明的第一種基本應(yīng)用實(shí)例。
圖9是一個(gè)示意框圖,示出了本發(fā)明的第二種應(yīng)用實(shí)例,用于設(shè)置虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)。
圖10是一個(gè)示意框圖,示出了本發(fā)明的第三個(gè)應(yīng)用實(shí)例,用于寬帶接入。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)在將在下文中參考附圖更完整地說(shuō)明本發(fā)明,附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。但是,也可以用多種不同的形式具體化本發(fā)明,并且本發(fā)明不應(yīng)被解釋為只限于這里所闡明的實(shí)施方案;相反,提供這些實(shí)施方案是為了使本公開(kāi)更全面更完整,并將完整地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣,本發(fā)明可以采用的形式有硬件實(shí)施方案、軟件實(shí)施方案或組合了軟件和硬件特征的實(shí)施方案。
現(xiàn)在用流程圖說(shuō)明和框圖來(lái)公開(kāi)本發(fā)明。將會(huì)認(rèn)識(shí)到(流程圖說(shuō)明和框圖的)每個(gè)塊和塊組合都可以由計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些程序指令可以被提供給網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件中的處理器電路,以使在這些處理器電路上執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實(shí)現(xiàn)塊中指定的功能的方法。計(jì)算機(jī)程序指令可以由處理器電路執(zhí)行,以使得處理器電路完成一系列操作步驟,從而產(chǎn)生一個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程,這樣在處理器電路上執(zhí)行的指令就提供了實(shí)現(xiàn)塊中指定的功能的步驟。
因此,所述塊支持用于完成指定功能的方法的組合、用于完成指定功能的步驟和用于完成指定功能的程序指令。還將認(rèn)識(shí)到每個(gè)塊和塊組合都可由完成指定功能或步驟的專用的基于硬件的系統(tǒng)或者專用硬件和計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在第一個(gè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)中,多個(gè)站點(diǎn)通常在一個(gè)總線配置中被連接到由同軸電纜形成的公共段?,F(xiàn)代以太網(wǎng)使用雙絞線或光纖以放射模式連接站點(diǎn)。今天通常由交換以太網(wǎng)(對(duì)每個(gè)站點(diǎn)都有一個(gè)專用段)代替過(guò)去由多個(gè)站點(diǎn)使用共享介質(zhì)。專用段連接到交換機(jī),交換機(jī)還可以再連接到其它交換機(jī)。圖1中示出了交換以太網(wǎng)10的一個(gè)示例,其中大量站點(diǎn)11是通過(guò)專用段12連接到以太網(wǎng)交換機(jī)13的。以太網(wǎng)交換機(jī)被配置用來(lái)從站點(diǎn)或其它交換機(jī)獲得以太幀,并根據(jù)幀中的信息在適當(dāng)?shù)亩紊限D(zhuǎn)發(fā)各幀。
以太網(wǎng)中介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)子層負(fù)責(zé)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)封裝在幀中,幀被按照指定的以太網(wǎng)分組格式組裝。圖2示出了典型的以太幀21的格式。幀21包括下列字段前同步碼22a,由7個(gè)八位組(字節(jié))構(gòu)成,它是0和1交替的模式,告訴接收站點(diǎn)來(lái)了一個(gè)幀,幀開(kāi)始分隔符22b,由1個(gè)八位組構(gòu)成,它是序列10101011,表示幀的開(kāi)始,目標(biāo)地址23,由6個(gè)八位組構(gòu)成,標(biāo)識(shí)應(yīng)該接收該幀的站點(diǎn),源地址24,由6個(gè)八位組構(gòu)成,標(biāo)識(shí)發(fā)送站點(diǎn),類(lèi)型25,由2個(gè)八位組構(gòu)成,從多種可選幀類(lèi)型中指出正在發(fā)送的幀的類(lèi)型,數(shù)據(jù)26,由42-1500個(gè)八位組構(gòu)成,包含要發(fā)送或接收的信息數(shù)據(jù)位,幀校驗(yàn)序列27,由4個(gè)八位組構(gòu)成,是用來(lái)校驗(yàn)受破壞的幀的位序列。
以太幀21還包括附加的4個(gè)八位組的可選字段VLAN標(biāo)記28,在基于以太網(wǎng)創(chuàng)建虛擬LAN時(shí)使用。
以太網(wǎng)交換機(jī)包括一張交換表,該交換表指出根據(jù)幀的一個(gè)或多個(gè)地址字段中的信息將在該交換機(jī)的哪個(gè)輸出端口上輸出該幀。通常是基于目標(biāo)地址字段的內(nèi)容交換幀,但很多以太網(wǎng)交換機(jī)還支持根據(jù)其它字段或字段的組合的內(nèi)容進(jìn)行交換,例如VLAN標(biāo)記或源地址字段。在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中,交換表是由控制面管理的,控制面使得以無(wú)連接模式傳輸幀成為可能。
本發(fā)明提供了一種新的面向連接的控制面,它可以在以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)的無(wú)連接控制面并行操作,并且它還向以太網(wǎng)提供了面向連接的傳輸模式。例如,根據(jù)本發(fā)明的面向連接的控制面可以是類(lèi)似MPLS的控制面。通過(guò)該面向連接的控制面,還可以在以太網(wǎng)中支持流量工程、QoS和路徑保護(hù)領(lǐng)域中的大部分MPLS特性。
本發(fā)明允許將現(xiàn)有技術(shù)的以太網(wǎng)交換硬件用于以面向連接模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無(wú)連接的模式傳輸流量,或者以面向連接模式和傳統(tǒng)的無(wú)連接模式并行傳輸流量。以太網(wǎng)交換硬件可以不加修改地用于面向連接的傳輸,因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明不需要改變以太幀,并且交換仍然基于以太幀的預(yù)定字段中的信息,通常是目標(biāo)地址字段的信息。但是,本發(fā)明通過(guò)為路徑標(biāo)簽保留可用地址空間的一個(gè)子集而擴(kuò)展了這個(gè)字段的語(yǔ)義。新的以太網(wǎng)路徑標(biāo)簽用于和(例如)MPLS路徑標(biāo)簽相同的目的,即用來(lái)標(biāo)識(shí)面向連接的標(biāo)簽交換路徑。路徑標(biāo)簽作為編號(hào),通過(guò)引入一組通常由MPLS和ATM提供的面向連接的特性激活面向連接的控制面,從而改善以太網(wǎng)技術(shù)。
圖3用示意圖示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案和原理。該圖示出了普通以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)30,包括用傳統(tǒng)以太網(wǎng)硬件構(gòu)造的以太網(wǎng)交換機(jī)和邊沿路由器,邊沿路由器通過(guò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)接口32將該以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接到其它基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)34以及面向連接的網(wǎng)絡(luò)35都可被實(shí)現(xiàn)在普通以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)30上。無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)30象傳統(tǒng)的以太網(wǎng)一樣工作,由無(wú)連接控制面36控制,并且有無(wú)連接載體接口(CLBI)33a。根據(jù)本發(fā)明面向連接的網(wǎng)絡(luò)35由面向連接的控制面37控制,并且具有面向連接的載體接口(COBI)33b。圖3還用示意圖示出了用于在以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中傳輸數(shù)據(jù)的以太幀21。使用了相同的幀格式而不考慮該幀是在無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)34中通過(guò)無(wú)連接傳輸模式傳輸還是在面向連接的網(wǎng)絡(luò)35中通過(guò)面向連接的傳輸模式傳輸。每個(gè)幀21包括一個(gè)目標(biāo)地址字段23,該字段的內(nèi)容決定了以太網(wǎng)交換機(jī)如何交換該幀。
圖3中用示意圖示出了可用的以太網(wǎng)地址空間38,即可以包含在目標(biāo)地址字段中的位組合的集合,由引用編號(hào)38表示??捎玫刂房臻g38根據(jù)本發(fā)明在無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)34和面向連接的網(wǎng)絡(luò)35之間進(jìn)行了劃分。換句話說(shuō),位組合的第一子集38a形成了與無(wú)連接傳輸相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)地址,位組合的第二子集38b形成了與面向連接的傳輸相關(guān)聯(lián)的面向連接的路徑標(biāo)簽。無(wú)連接控制面36通過(guò)無(wú)連接控制接口(CLCI)39a控制地址空間38的第一子集38a,而面向連接的控制面37通過(guò)面向連接的控制接口(COCI)39b控制第二子集38b,下文中將會(huì)更詳細(xì)地對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是一個(gè)示意圖,更詳細(xì)地示出了圖3的無(wú)連接控制面36和面向連接控制面37之間的切換過(guò)程和關(guān)系。以太幀21的目標(biāo)地址字段23的內(nèi)容被用作在接收到該幀的以太網(wǎng)交換機(jī)31的交換表40中對(duì)一個(gè)表項(xiàng)的查找索引。這條表項(xiàng)存儲(chǔ)了要向其轉(zhuǎn)發(fā)該以太幀的輸出交換端口。因而控制面通過(guò)對(duì)每個(gè)查找索引分配一個(gè)輸出端口而控制了以太幀的轉(zhuǎn)發(fā)。如果是無(wú)連接幀,查找索引就是傳統(tǒng)的MAC地址,如果是面向連接的幀,查找索引是路徑標(biāo)簽,例如MPLS標(biāo)簽。
查找索引管理器41將48位地址空間38的無(wú)重疊子集38a、38b分配給控制面36、37。從而每個(gè)交換表40都被分割成了無(wú)連接區(qū)域40a和面向連接區(qū)域40b。注入網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)以太幀21被關(guān)聯(lián)到處理該幀的傳輸服務(wù)的特定控制面。還從已經(jīng)分配給該控制面的地址空間的子集中為幀分配一個(gè)查找索引。因而在以太幀21的目標(biāo)地址字段23中的特定查找索引和控制交換表中對(duì)應(yīng)表項(xiàng)的特定控制面36或37之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這個(gè)表項(xiàng)描述了將要在幀上進(jìn)行的交換運(yùn)作,即轉(zhuǎn)發(fā)到特定的輸出端口。
使用依照本發(fā)明的查找索引管理器41,不需要以太幀中有任何關(guān)于具體的幀與哪個(gè)控制面(36或37)相關(guān)聯(lián)的顯式信息。通過(guò)以太網(wǎng)中的查找索引和48位地址空間的無(wú)重疊子集的分配暗示該信息。
圖4中的虛線表示為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明除傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換功能之外還需要的功能塊。這些塊是面向連接的控制面37和查找索引管理器41。這些塊通常將用軟件實(shí)現(xiàn),因而允許利用傳統(tǒng)以太網(wǎng)硬件。
如上所述,不需要對(duì)傳統(tǒng)以太幀格式進(jìn)行任何改變。唯一的改動(dòng)是對(duì)目標(biāo)地址字段23中位模式的解釋根據(jù)它屬于地址空間子集38a、38b中的那一個(gè),或者解釋成傳統(tǒng)MAC地址,或者解釋成路徑標(biāo)簽。
在以太幀21上進(jìn)行的交換動(dòng)作遵循傳統(tǒng)以太網(wǎng)硬件中使用的過(guò)程,而不管是以無(wú)連接模式或面向連接模式傳輸該幀。圖4和圖5中概括了該過(guò)程,如下步驟51讀出目標(biāo)地址字段23中的查找索引。
步驟52在交換表40中查找對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)。
步驟53將幀轉(zhuǎn)發(fā)到交換表表項(xiàng)中的輸出端口。
為面向連接控制面37在交換表40中寫(xiě)入表項(xiàng)的過(guò)程與傳統(tǒng)的無(wú)連接控制面36相同。在這兩種情況下都是輸入一個(gè)48位查找索引和對(duì)應(yīng)的輸出端口。因此,交換表硬件中不需要任何改變。
通常情況下,查找索引管理器41可以將地址空間38的無(wú)重疊子集38a、38b分配給任意數(shù)量的控制面。例如,可能有若干個(gè)面向連接控制面和無(wú)連接控制面并行操作,每一個(gè)都使用單獨(dú)的路由協(xié)議。另外,所分配的子集不需要由連續(xù)的查找索引構(gòu)成。
在圖3和圖4所示的實(shí)施方案中,交換是基于目標(biāo)地址字段的內(nèi)容。如果硬件支持根據(jù)其它字段的內(nèi)容(如源地址字段24或VLAN標(biāo)記28)進(jìn)行交換,可以根據(jù)本發(fā)明劃分這些字段的地址空間以允許用不同傳輸模式傳輸不同分組。因而如果硬件支持基于源地址字段的交換,那么本發(fā)明的替代實(shí)施方案就可以使用源地址字段的內(nèi)容來(lái)確定是以無(wú)連接模式還是面向連接模式傳輸幀。替代實(shí)施方案以和圖3和圖4中所說(shuō)明的實(shí)施方案相似的方式工作,但交換是基于源地址字段而不是目標(biāo)地址字段,并且劃分了源地址空間而不是目標(biāo)地址空間。
此外,通常情況下交換動(dòng)作可能取決于以太幀中的附加信息,例如VLAN身份和優(yōu)先級(jí)位。那么交換動(dòng)作還可以包括轉(zhuǎn)發(fā)到與特定優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的特定輸出緩沖區(qū),并且轉(zhuǎn)發(fā)還可以取決于VLAN配置。為了避免屬于不同控制面的流量之間的干擾,優(yōu)選地應(yīng)該用和地址空間分配類(lèi)似的方式以無(wú)重疊方式分配VLAN身份和優(yōu)先級(jí)到不同的控制面。
IEEE已經(jīng)分配了地址空間,所以與傳統(tǒng)的全局唯一的MAC地址相關(guān)聯(lián)的幀將以“x0”作為48位的前兩位,而局部管理的地址將以“x1”作為前兩位,其中在單播通信情況下x=0、多播通信情況下x=1。在局部管理的地址空間內(nèi),運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)上述方案自由地分配MAC地址和路徑標(biāo)簽。
但是,如果全局唯一的MAC地址由無(wú)連接控制面使用,地址是被硬布線在以太網(wǎng)硬件中的,因而就超出了查找索引管理器的控制。為了避免重疊,在分配索引給面向連接控制面37時(shí),查找索引管理器41應(yīng)該轉(zhuǎn)而使用局部管理的地址空間的一個(gè)子集。這個(gè)地址空間按定義與全局管理的地址沒(méi)有重疊。
假定如此劃分地址空間,使得與無(wú)連接控制面相關(guān)聯(lián)的第一地址子集由48位序列的第2位是0的地址組成,與面向連接控制面相關(guān)聯(lián)的第二子集由48位序列的第二位是1的地址組成。此外,假定交換機(jī)接收到目標(biāo)地址字段讀作“00...”并對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)結(jié)點(diǎn)的目標(biāo)地址的第一個(gè)分組、以及目標(biāo)地址字段讀作“01.....”并對(duì)應(yīng)于由面向連接控制面建立的某個(gè)路徑的路徑標(biāo)簽的第二個(gè)分組。那么將以無(wú)連接方式傳輸?shù)谝粋€(gè)分組,以面向連接方式傳輸?shù)诙€(gè)分組。交換機(jī)將根據(jù)與圖5的流程圖所示相同的交換過(guò)程轉(zhuǎn)發(fā)第一和第二個(gè)分組,但因?yàn)榻粨Q機(jī)根據(jù)交換表中由不同控制面控制的不同的表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)分組,所以分組將以不同的傳輸模式被轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)面向連接控制面建立了路徑時(shí),它將從為路徑標(biāo)簽保留的地址空間子集中選取一個(gè)路徑標(biāo)簽,將該路徑標(biāo)簽指派給路徑,并確定沿著該路徑的交換機(jī)中與該路徑標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的交換表表項(xiàng)的內(nèi)容。隨后將要沿著建立的路徑傳輸?shù)姆纸M和目標(biāo)地址字段中包含的路徑標(biāo)簽組裝在一起。
假定新的以太網(wǎng)路徑標(biāo)簽空間38b大到足以支持標(biāo)簽對(duì)每個(gè)以太網(wǎng)域是唯一的。因此可以避免標(biāo)簽對(duì)換,這是復(fù)用已有的以太網(wǎng)交換硬件的要求。
本發(fā)明優(yōu)選地是通過(guò)更改當(dāng)前的以太網(wǎng)交換機(jī)軟件以引入面向連接控制面37而實(shí)現(xiàn)的,面向連接控制面37可以是類(lèi)似MPLS的控制面。如上所述,面向連接控制面37能夠和無(wú)連接控制面36并行控制以太網(wǎng)交換表40,因?yàn)闊o(wú)連接控制面處理與地址空間的第一子集38a相關(guān)聯(lián)的表項(xiàng),而面向連接控制面處理為路徑標(biāo)簽保留的地址空間的第二子集38b中的表項(xiàng)。因而以太網(wǎng)交換機(jī)31能夠并行使用這兩個(gè)控制面,每個(gè)控制面在它單獨(dú)的以太網(wǎng)地址空間部分上運(yùn)行。因而單個(gè)物理以太網(wǎng)能夠支持兩個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)34、35。一個(gè)是無(wú)連接的并且使用傳統(tǒng)以太網(wǎng)地址,另一個(gè)是面向連接的并且使用根據(jù)本發(fā)明為路徑標(biāo)簽所保留的地址空間。
從控制面角度,用路徑標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)的以太網(wǎng)與任何其它MPLS網(wǎng)絡(luò)相同。因而如果依照本發(fā)明的面向連接控制面基于傳統(tǒng)的MPLS控制面,只需進(jìn)行很少量的更改。但是,必須為以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)之間路徑標(biāo)簽信息的分布引入新的控制面協(xié)議。這個(gè)控制面可以基于當(dāng)前的MPLS協(xié)議,例如標(biāo)簽分布協(xié)議或GSMP(通用交換管理協(xié)議)。另外面向連接控制面還可基于類(lèi)似于ATM的控制面。
面向連接控制面可以用分布式方式實(shí)現(xiàn)以使每個(gè)以太網(wǎng)交換結(jié)點(diǎn)處理來(lái)自其它結(jié)點(diǎn)的路由控制信令消息并負(fù)責(zé)交換表的更新。
面向連接控制面還可以用單獨(dú)的控制結(jié)點(diǎn)(CN)60來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖6所示。該控制結(jié)點(diǎn)隨后用面向連接控制接口(COCI)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的所有交換結(jié)點(diǎn),包括內(nèi)部交換機(jī)61和邊界交換機(jī)62,進(jìn)行通信以更新交換表。COCI是邏輯接口而非網(wǎng)絡(luò)接口。在圖6中,COCI上的邏輯鏈路63由虛線所示,而物理鏈路64由實(shí)線所示。圖6中所示的實(shí)施方案允許通過(guò)COCI分離交換結(jié)點(diǎn)61、62中實(shí)現(xiàn)的基本轉(zhuǎn)發(fā)功能和位于控制結(jié)點(diǎn)60中的網(wǎng)絡(luò)控制功能。
需要控制結(jié)點(diǎn)和以太網(wǎng)交換機(jī)之間的通信來(lái)配置面向連接的網(wǎng)絡(luò)。這意味著在建立在面向連接網(wǎng)絡(luò)的通信路徑之前需要這種通信。通過(guò)使用在相同物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)的自配置無(wú)連接以太網(wǎng)可以解決為面向連接網(wǎng)絡(luò)的初始配置建立通信的啟動(dòng)問(wèn)題。傳統(tǒng)的無(wú)連接以太網(wǎng)通常包括網(wǎng)絡(luò)的分布式自配置功能。因而如果已經(jīng)由無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的自配置功能收集的與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)的信息也可由面向連接網(wǎng)絡(luò)使用,將是非常有利的。如果無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)支持控制結(jié)點(diǎn)和以太網(wǎng)交換機(jī)之間的通信,控制結(jié)點(diǎn)可以從交換機(jī)提取與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌焚Y源有關(guān)的信息,以便配置面向連接的路徑。因而通過(guò)將對(duì)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的分布式自配置的支持和在建立起來(lái)的控制接口上配置面向連接控制面的自動(dòng)化管理工具組合在一起可以實(shí)現(xiàn)極其簡(jiǎn)單的管理。
圖7是一個(gè)流程圖,示出了根據(jù)本發(fā)明配置既容許無(wú)連接傳輸也容許面向連接傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選方法中涉及的步驟。在第一步71中,安裝并互連網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)。在步驟72中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自配置支持(例如以太網(wǎng)自學(xué)習(xí)交換機(jī)和生成樹(shù)協(xié)議)建立無(wú)連接連通性。隨后,在步驟73中,在網(wǎng)絡(luò)的控制結(jié)點(diǎn)和所有交換機(jī)之間建立無(wú)連接連通性,并且控制結(jié)點(diǎn)從交換機(jī)提取與該無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜玩溌焚Y源有關(guān)的信息。在下一步74中,控制結(jié)點(diǎn)根據(jù)來(lái)自交換機(jī)的信息構(gòu)建出網(wǎng)絡(luò)圖。最后,在步驟75中,控制結(jié)點(diǎn)建立(例如)對(duì)應(yīng)于運(yùn)營(yíng)商銷(xiāo)售的服務(wù)級(jí)別規(guī)范(SLS)的面向連接的路徑。面向連接的路徑的建立是由與交換機(jī)通信的控制結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的,使用(如)GSMP以控制交換機(jī)的交換表內(nèi)容,以使交換機(jī)將沿著面向連接的路徑正確地轉(zhuǎn)發(fā)合適的幀。在初始配置之后,控制結(jié)點(diǎn)可以處理由運(yùn)營(yíng)商為與新的SLS相關(guān)聯(lián)的新路徑提交的請(qǐng)示。控制結(jié)點(diǎn)跟蹤已經(jīng)為與活動(dòng)的SLS相關(guān)聯(lián)的路徑而保留的網(wǎng)絡(luò)資源,并通過(guò)檢查是否為新的SLS剩下了足夠多的資源而進(jìn)行準(zhǔn)入控制。
值得注意的是,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的以太網(wǎng)缺乏具備環(huán)路預(yù)防機(jī)制的路由協(xié)議,生成樹(shù)協(xié)議在配置期間可以禁止由無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)使用一些物理鏈路以便預(yù)防環(huán)路。但是,如果對(duì)面向連接網(wǎng)絡(luò)提供了針對(duì)面向連接路徑的適當(dāng)?shù)沫h(huán)路保護(hù)機(jī)制,或者如果控制結(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)有完整的了解,那么面向連接的路徑可以使用已經(jīng)禁止由無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)使用的鏈路。
如果面向連接的控制面被分配到每個(gè)交換結(jié)點(diǎn),那么已有的以太網(wǎng)交換硬件可能需要升級(jí)控制處理能力。使用控制結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)大部分控制處理的好處是可能不需要這個(gè)升級(jí)?,F(xiàn)有的以太網(wǎng)交換機(jī)將只需要關(guān)于包括對(duì)COCI的支持的最小改動(dòng),該改動(dòng)優(yōu)選通過(guò)更改交換機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。
為路徑標(biāo)簽保留以太網(wǎng)地址可能會(huì)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題,也可能不會(huì)。一種可供選擇的解決方案是引入一種檢測(cè)感興趣的以太網(wǎng)中正被用于傳統(tǒng)的無(wú)連接交換的以太網(wǎng)地址的機(jī)制??梢越栌脹](méi)有使用的地址用于路徑標(biāo)簽。
上面已經(jīng)說(shuō)明了基于以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實(shí)施方案。但是本發(fā)明并不僅限于以太網(wǎng)技術(shù)。本發(fā)明還可被應(yīng)用到其它無(wú)連接協(xié)議上,例如IP。那么面向連接控制面將會(huì)以和上述以太網(wǎng)實(shí)施方案類(lèi)似的方式控制IP分組的預(yù)定字段(例如IP分組目標(biāo)地址字段)和IP路由器轉(zhuǎn)發(fā)表中的路徑標(biāo)簽。這就通過(guò)使用傳統(tǒng)IP分組格式和具有更改控制面的傳統(tǒng)IP路由器,能夠與傳統(tǒng)無(wú)連接IP路由并行地進(jìn)行面向連接的IP分組傳輸。那么將必須為路徑標(biāo)簽保留一個(gè)IP地址空間子集。本發(fā)明還可以基于其它協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)這些協(xié)議可以為路徑標(biāo)簽保留所分配地址的一個(gè)子集。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案包括了一個(gè)面向連接的控制面,它使用包括了VPN配置中所涉及的機(jī)制的MPLS的一個(gè)控制面子集。
MPLS中的基本機(jī)制使用標(biāo)簽。如果根據(jù)本發(fā)明的面向連接控制面基于MPLS控制面,那么根據(jù)本發(fā)明而使用的路徑標(biāo)簽的概念應(yīng)該與MPLS的標(biāo)簽概念相同。
普通MPLS標(biāo)簽是封裝了有效載荷的32位長(zhǎng)的“shim”首部。標(biāo)簽在特定的環(huán)境中(例如鏈路或VPN)中是唯一的。通過(guò)以若干標(biāo)簽層堆棧存儲(chǔ)首部可以構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。最外層的標(biāo)簽用于選擇MPLS網(wǎng)絡(luò)中的路徑。在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的所有邊緣結(jié)點(diǎn)之間通常會(huì)有一個(gè)隧道網(wǎng)絡(luò),稱為標(biāo)簽交換路徑(LSP)。每個(gè)LSP由最外層的MPLS虛擬電路標(biāo)簽定義,最外層的MPLS虛擬電路標(biāo)簽在每個(gè)標(biāo)簽交換路由器上被交換。可以由路由協(xié)議(例如OSPF)或流量工程協(xié)議(例如RSVP-TE)確定LSP。LSP網(wǎng)絡(luò)的目的是創(chuàng)建一個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò),以使每個(gè)PE-PE跳躍看上去像是單跳連接。
當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有許多LSP時(shí),堆棧存儲(chǔ)的標(biāo)簽可以用于中繼。標(biāo)簽被以推進(jìn)和彈出方式附加到棧上,在LSP被結(jié)束時(shí)使用??梢杂泻芏鄬又欣^。
根據(jù)本發(fā)明,以太幀中目標(biāo)地址字段可以用作(例如)路徑標(biāo)簽,盡管這個(gè)標(biāo)簽不被掉換但會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行交換。為了能夠用不止一個(gè)標(biāo)簽,可以將目標(biāo)地址字段分成若干個(gè)標(biāo)簽。但目標(biāo)地址字段只有48位長(zhǎng)。如果所有局部管理的地址都被按照本發(fā)明用于面向連接的網(wǎng)絡(luò),那么只有46位可以使用,依然包含最多一個(gè)MPLS標(biāo)簽。
不使用普通MPLS標(biāo)簽就可以解決這個(gè)問(wèn)題。MPLS體系結(jié)構(gòu)允許標(biāo)簽的其它定義。按照本發(fā)明使用的標(biāo)簽可以根據(jù)環(huán)境用不同的長(zhǎng)度定義,例如只用于中繼的標(biāo)簽可以非常短,而用于VPN識(shí)別的標(biāo)簽可以長(zhǎng)一些。因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)不掉換標(biāo)簽,因而不需要將標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化為任何固定長(zhǎng)度。可以為建立的每個(gè)面向連接的路徑計(jì)算出標(biāo)簽長(zhǎng)度并在邊沿結(jié)點(diǎn)間用信號(hào)通知該長(zhǎng)度。這樣就可以在目標(biāo)地址字段中以堆棧存儲(chǔ)若干個(gè)標(biāo)簽,盡管不是無(wú)限的。
當(dāng)在基于以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施方案中使用堆棧的標(biāo)簽時(shí)涉及了一個(gè)可擴(kuò)展性問(wèn)題。通常以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)不是成批的,因而標(biāo)簽不能用于中繼流量。這意味著在以太網(wǎng)交換機(jī)的交換表中可能有大量表項(xiàng)。通過(guò)在交換機(jī)中使用屏蔽機(jī)制可以避免這一點(diǎn),在這種機(jī)制下交換機(jī)只看到一部分目標(biāo)地址字段。另一種選擇是如果交換硬件支持基于VLAN字段的交換就使用以太幀的VLAN字段作為路徑標(biāo)簽。
在很多不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中都希望能夠有本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的在傳統(tǒng)無(wú)連接基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上提供面向連接的流量傳輸?shù)目赡苄?。下文中將更詳?xì)地說(shuō)明本發(fā)明的一些示范性應(yīng)用實(shí)例。
圖8中示出了本發(fā)明的基本應(yīng)用實(shí)例,圖8示出了在其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以太網(wǎng)81。該以太網(wǎng)是按照本發(fā)明由無(wú)連接控制面和面向連接控制面共同控制的,允許如上所述通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)連接和面向連接的幀傳輸。以太網(wǎng)81包括大量?jī)?nèi)部交換機(jī)82,并且通過(guò)邊沿路由器84連接到外圍IP網(wǎng)絡(luò)83。本發(fā)明能夠在以太網(wǎng)81上邊到邊地建立面向連接的路徑85以互連邊沿路由器84。在面向連接路徑85的初始配置期間,以太網(wǎng)81的無(wú)連接連通性可以用于控制信令。如上所述,該連通性優(yōu)選地由傳統(tǒng)的以太網(wǎng)自配置機(jī)制建立。與現(xiàn)有技術(shù)的面向連接網(wǎng)絡(luò)相比這使得配置更容易,在現(xiàn)有技術(shù)的面向連接網(wǎng)絡(luò)中控制信令的信道或者必須手工配置或者使用專用的元信令機(jī)制。
本發(fā)明的第二個(gè)應(yīng)用實(shí)例是用它設(shè)置VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))。運(yùn)營(yíng)商能夠在遠(yuǎn)距離的客戶站點(diǎn)之間創(chuàng)建隧道以便創(chuàng)建一個(gè)VPN。隧道可以由在按照本發(fā)明的原理運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中建立的路徑建立,這使得能夠以以太網(wǎng)或IP基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為該網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。按照本發(fā)明的基本原理運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)提供在攜帶不同類(lèi)型的有效負(fù)載和隧道傳輸不同類(lèi)型的幀的能力上與MPLS網(wǎng)絡(luò)相同的特性。因此其中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的這樣的網(wǎng)絡(luò)可以以和任何常規(guī)MPLS網(wǎng)絡(luò)相同的方式用于實(shí)現(xiàn)VPN。因?yàn)橐勒毡景l(fā)明的面向連接控制面可以是類(lèi)似MPLS的控制面,因而能如圖9所示的使用MPLS信令跨越多個(gè)域建立VPN。圖9示出了網(wǎng)絡(luò)91,它是按照本發(fā)明補(bǔ)充了面向連接控制面的以太網(wǎng),以允許在該網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行面向連接的傳輸。下文中稱這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)簽交換以太(LSE)網(wǎng)。LSE網(wǎng)絡(luò)91或LSE域根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)與MPLS域92互連??梢耘渲贸?jí)控制面93使得能夠跨越MPLS和LSE域91和92創(chuàng)建VPN。超級(jí)控制面優(yōu)選地應(yīng)該不知道結(jié)點(diǎn)是MPLS或LSE結(jié)點(diǎn)。在如圖9所示的配置中,邊沿路由器94可以是MPLS或LSE類(lèi)型。邊沿路由器94之間的內(nèi)部交換機(jī)將是MPLS類(lèi)型交換機(jī)95a、LSE類(lèi)型交換機(jī)95b或一端是MPLS接口另一端是LSE接口的網(wǎng)橋95c。網(wǎng)橋95c被超級(jí)控制面93看作是網(wǎng)絡(luò)中的普通內(nèi)部交換機(jī)。超級(jí)控制面93還能夠跨越相同類(lèi)型的多個(gè)域,例如多個(gè)LSE域。
第三個(gè)應(yīng)用實(shí)例是是用于如圖10所示連接家庭LAN 102到內(nèi)容或服務(wù)提供商103的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)101,在其中使用本發(fā)明可能是有利的。這里假設(shè)該寬帶接入網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)SE網(wǎng)絡(luò)。家庭LAN被連接到接入點(diǎn)104,它是充當(dāng)家庭集合點(diǎn)的LSE邊沿路由器。在該接入點(diǎn)中在家庭LAN和通過(guò)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)101建立的路徑之間有一個(gè)網(wǎng)橋到接入邊沿結(jié)點(diǎn)105。每條路徑都是各個(gè)LAN被映射到的一個(gè)VPN。因而每個(gè)家庭LAN 102被連接到了一個(gè)單獨(dú)的VPN直到接入邊沿結(jié)點(diǎn)105。接入邊沿結(jié)點(diǎn)105將寬帶接入網(wǎng)絡(luò)101連接到運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)106,這里假設(shè)106為一個(gè)MPLS域。這里進(jìn)一步假設(shè)大量?jī)?nèi)容/服務(wù)提供商被連接到了提供商骨干網(wǎng)106中的邊沿路由器107。每個(gè)內(nèi)容/服務(wù)提供商有一條從它的邊沿路由器107到接入邊沿結(jié)點(diǎn)105建立的路徑。在邊沿路由器107和接入邊沿結(jié)點(diǎn)105之間的每條這樣的路徑內(nèi)都有從內(nèi)容/服務(wù)提供商103到接入邊沿結(jié)點(diǎn)105的VPN。因而接入提供商能夠設(shè)置以所有方式從家庭LAN跨越到內(nèi)容/服務(wù)提供商的VPN。在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中使用本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是寬帶接入網(wǎng)絡(luò)可以基于很便宜的硬件(例如以太網(wǎng)硬件)并依然提供面向連接的特性,例如通常只能由專用于面向連接應(yīng)用的較貴的硬件提供的VPN特性。
從上面的說(shuō)明已經(jīng)了解到,本發(fā)明通過(guò)使用傳統(tǒng)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)的低成本基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可能實(shí)現(xiàn)允許如流量工程、QoS控制和路徑保護(hù)這種特性的面向連接網(wǎng)絡(luò)而使得將無(wú)連接傳輸和面向連接傳輸技術(shù)最好的部分組合在一起成為可能。本發(fā)明的實(shí)施方案通過(guò)用類(lèi)似MPLS的控制面補(bǔ)充以太網(wǎng)技術(shù)的當(dāng)前控制面而增強(qiáng)了以太網(wǎng)技術(shù)。由此可以在相同的傳統(tǒng)以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)的無(wú)連接模式并行地支持以太幀轉(zhuǎn)發(fā)的面向連接模式。
在附圖和說(shuō)明中,已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實(shí)施方案,盡管采用了具體的術(shù)語(yǔ),但它們只是用于一般的說(shuō)明性目的,而不是為了限制本發(fā)明,下面的權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于控制轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)定分組格式的數(shù)據(jù)分組的分組交換通信網(wǎng)絡(luò)(30)的控制系統(tǒng),其中具有預(yù)定地址格式的一組地址(38)被分配給了該網(wǎng)絡(luò),并且其中該網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31),該控制系統(tǒng)包括無(wú)連接控制面(36),用于啟動(dòng)并控制通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)的無(wú)連接數(shù)據(jù)分組傳輸,和面向連接控制面(37),用于啟動(dòng)并控制通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)的面向連接的數(shù)據(jù)分組傳輸,其中所述地址的第一個(gè)子集(38a)與無(wú)連接控制面(36)相關(guān)聯(lián),所述地址的第二個(gè)子集(38b)與面向連接控制面(37)相關(guān)聯(lián),其中的無(wú)連接控制面(36)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的操作以使具有屬于所述第一子集(38a)的地址的分組被以無(wú)連接傳輸模式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)(30)轉(zhuǎn)發(fā),并且其中的面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的操作以使具有屬于所述第二子集(38b)的地址的分組被以面向連接模式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)(30)轉(zhuǎn)發(fā)。
2.權(quán)利要求1的控制系統(tǒng),其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)包括一張交換表(40),它包括將大量所述地址(38)與相應(yīng)輸出位置相關(guān)聯(lián)的大量表項(xiàng),其中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)被配置用來(lái)將分組轉(zhuǎn)發(fā)到與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出位置,其中無(wú)連接控制面(36)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的第一部分(40a)的內(nèi)容,該第一部分(40a)涉及所述第一地址子集(38a),并且其中面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制交換表(40)的第二部分(40b)的內(nèi)容,該第二部分(40b)涉及所述第二地址子集(38b)。
3.權(quán)利要求2的控制系統(tǒng),其中無(wú)連接和面向連接控制面(36、37)被配置用來(lái)通過(guò)判定網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的哪個(gè)輸出端口與網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)中的哪個(gè)地址相關(guān)聯(lián)而控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的內(nèi)容,以使網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)把分組輸出到該網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)中與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出端口。
4.權(quán)利要求1-3的任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述第二地址子集(38b)的地址表示由面向連接控制面(37)建立的源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的連接的路徑標(biāo)簽。
5.權(quán)利要求1-4中任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述分組交換通信網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)(30),所述預(yù)定分組格式是以太幀(21)的格式,并且所述預(yù)定地址格式是以太幀(21)的目標(biāo)地址字段(23)、源地址字段(24)或VLAN標(biāo)記(28)之一的格式。
6.權(quán)利要求5的控制系統(tǒng),其中所述以太網(wǎng)(30)包括用于自動(dòng)配置無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)(34)的自配置功能,并且其中所述面向連接控制面(37)被配置用來(lái)根據(jù)由所述自配置功能獲得的網(wǎng)絡(luò)信息在所述以太網(wǎng)(30)中配置面向連接的網(wǎng)絡(luò)(35)。
7.權(quán)利要求1-4中任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述分組交換通信網(wǎng)絡(luò)是IP網(wǎng)絡(luò),所述預(yù)定分組格式是IP分組的格式并且所述預(yù)定地址格式是IP地址的格式。
8.權(quán)利要求1-7中任意一條中的控制系統(tǒng),其中面向連接控制面(37)基于MPLS控制面。
9.權(quán)利要求1-8中任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述無(wú)連接控制面和所述面向連接控制面(36,37)中至少有一個(gè)是在控制結(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)的,該控制結(jié)點(diǎn)被配置用來(lái)通過(guò)至少一個(gè)信令接口和所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)通信。
10.權(quán)利要求1-9的任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述無(wú)連接控制面和所述面向連接控制面(36,37)中至少有一個(gè)被分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)之間。
11.權(quán)利要求1-10的任意一條中的控制系統(tǒng),其中所述無(wú)連接控制面和所述面向連接控制面(36,37)是借助于計(jì)算機(jī)可讀程序指令實(shí)現(xiàn)的。
12.包括了用于轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)定分組格式的分組的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)的分組交換通信系統(tǒng),其中具有預(yù)定地址格式的一組地址(38)被分配給了該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30),并且其中該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31),所述通信系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng),它包括用于啟動(dòng)和控制通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)的無(wú)連接數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)臒o(wú)連接控制面(36),和用于啟動(dòng)和控制通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)的面向連接的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)拿嫦蜻B接控制面(37);和地址管理器(41),被配置用于把所述地址(38)的第一子集(38a)分配給無(wú)連接控制面(36),并且把所述地址(38)的第二子集(38b)分配給面向連接控制面(37),無(wú)連接控制面(36)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的操作以使具有屬于所述第一子集(38a)的地址的分組被以無(wú)連接傳輸模式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)轉(zhuǎn)發(fā),并且面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的操作以使具有屬于所述第二子集(38b)的地址的分組被以面向連接模式通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)轉(zhuǎn)發(fā)。
13.權(quán)利要求12的分組交換通信系統(tǒng),其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)包括一張交換表(40),該交換表包括了將大量所述地址(38)與各自的輸出位置關(guān)聯(lián)起來(lái)的大量表項(xiàng),其中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)被配置用來(lái)將分組轉(zhuǎn)發(fā)到與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出位置,其中無(wú)連接控制面(36)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的第一部分(40a)的內(nèi)容,該第一部分(40a)涉及地址的所述第一子集(38a),并且其中面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制交換表(40)的第二部分(40b),該第二部分(40b)涉及地址的所述第二子集(38b)。
14.權(quán)利要求13的分組通信系統(tǒng),其中無(wú)連接控制面和面向連接控制面(36、37)被配置用來(lái)通過(guò)判定網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的哪個(gè)輸出端口與網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)中的哪個(gè)地址相關(guān)聯(lián)而控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的內(nèi)容,這樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)就把分組輸出到在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表中與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出端口。
15.權(quán)利要求12-14的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述第二地址子集(38b)中的地址表示由面向連接控制面(37)建立的源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的連接的路徑標(biāo)簽。
16.權(quán)利要求12-15的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30),所述預(yù)定分組格式是以太幀格式(21)并且所述預(yù)定地址格式是以太幀(21)的目標(biāo)地址字段(23)、源地址字段(24)或VLAN標(biāo)記之一的格式。
17.權(quán)利要求16的分組交換通信系統(tǒng),其中所述以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)包括用于自動(dòng)配置無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)(34)的自配置功能,其中所述面向連接控制面(37)被配置用來(lái)根據(jù)由所述自配置功能獲得的網(wǎng)絡(luò)信息在所述以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)上配置面向連接的網(wǎng)絡(luò)(35)。
18.權(quán)利要求12-15的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),所述預(yù)定分組格式是IP分組格式,所述預(yù)定地址格式是IP地址格式。
19.權(quán)利要求12-18的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述無(wú)連接控制面(36)和所述面向連接控制面(37)中至少有一個(gè)是在控制結(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)的,該控制結(jié)點(diǎn)被配置用來(lái)通過(guò)至少一個(gè)信令接口與所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)通信。
20.權(quán)利要求12-19的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述無(wú)連接控制面(36)和所述面向連接控制面(37)中至少有一個(gè)是分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)之間的。
21.包括了用于根據(jù)以太幀(21)的預(yù)定地址字段(23、24、28)的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)以太幀(21)的以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)的分組交換通信系統(tǒng),其中該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)包括大量網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31),該通信系統(tǒng)還包括一個(gè)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)包括面向連接控制面(37),用于激活并控制通過(guò)所述以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)的面向連接的數(shù)據(jù)分組傳輸,其中預(yù)定地址字段的地址空間(38)的一個(gè)子集(38b)與面向連接控制面(37)相關(guān)聯(lián),以允許使用該子集(38b)的地址作為由面向連接控制面(37)建立的連接的路徑標(biāo)簽,并且其中該面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的操作,以使在預(yù)定地址字段中具有屬于所述子集(38b)的地址的分組都被以面向連接傳輸模式通過(guò)該以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)轉(zhuǎn)發(fā)。
22.權(quán)利要求21的分組交換通信系統(tǒng),其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)包括一張交換表(40),該表包括了將大量所述地址(38)與各自的輸出位置相關(guān)聯(lián)的大量表項(xiàng),其中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)被配置用來(lái)將分組轉(zhuǎn)發(fā)到與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出位置,并且其中面向連接控制面(37)被配置用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的一部分(40b)的內(nèi)容,該部分涉及所述地址子集(38b)。
23.權(quán)利要求22的分組交換通信系統(tǒng),其中該面向連接控制面(37)被配置用來(lái)通過(guò)判定網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的哪個(gè)輸出端口與該網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)中的哪個(gè)地址相關(guān)聯(lián)而控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)的內(nèi)容,這樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)就把分組輸出到在該結(jié)點(diǎn)(31)的交換表(40)中與該分組的地址相關(guān)聯(lián)的輸出端口。
24.權(quán)利要求21-23的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)包括用于自動(dòng)配置無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)(34)的自配置功能,并且其中所述面向連接控制面(37)被配置用來(lái)根據(jù)由所述自配置功能獲得的網(wǎng)絡(luò)信息在所述以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)上配置面向連接的網(wǎng)絡(luò)(35)。
25.權(quán)利要求21-24的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中預(yù)定地址字段是以太幀(21)的目標(biāo)地址字段(23)、源地址字段(24)或VLAN標(biāo)記(28)之一。
26.權(quán)利要求21-25的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中面向連接控制面(37)基于MPLS控制面。
27.權(quán)利要求21-26的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述面向連接控制面(37)是在控制結(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)的,該控制結(jié)點(diǎn)被配置用來(lái)通過(guò)至少一個(gè)信令接口和所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)通信。
28.權(quán)利要求21-26的任意一條中的分組交換通信系統(tǒng),其中所述面向連接控制面(37)被分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(31)之間。
29.權(quán)利要求21的分組交換通信系統(tǒng),其中所述面向連接控制面(37)是通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀程序指令實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠用傳統(tǒng)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)(34)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)和硬件以面向連接模式傳輸流量的控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明,對(duì)傳統(tǒng)的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充了面向連接控制面(37)。為面向連接的傳輸保留了在無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)定義目標(biāo)地址的地址空間(38)的一個(gè)子集(38b),并用該子集來(lái)定義路徑標(biāo)簽。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是可以用廉價(jià)的以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(30)實(shí)現(xiàn)面向連接的網(wǎng)絡(luò)(35)。
文檔編號(hào)H04L12/46GK1823505SQ200480020235
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者A·埃里克松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司