專利名稱：以太網(wǎng)交換機內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)表最小化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)交換機，以及一種操作所述交換機的方法。
背景技術(shù)：
多年來，出于效率和經(jīng)濟原因，電信運營商已部署多個分組交換網(wǎng)絡(luò)，替代或優(yōu)先于電路交換網(wǎng)絡(luò)。諸如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)或以太網(wǎng)絡(luò)的分組交換網(wǎng)本質(zhì)上是無連接的，因此面臨服務(wù)質(zhì)量(QoS)問題?？蛻艨粗卦趲捄蚎oS方面得到保證的業(yè)務(wù)。
理想的是，在運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用以太網(wǎng)交換機。在運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用以太網(wǎng)交換機將具有協(xié)同工作的優(yōu)點，因為以太網(wǎng)和諸如IP的其他幀/分組/信元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的映射和幀中繼眾所周知，且很經(jīng)濟，因為與IP路由器相比，以太網(wǎng)交換機相對便宜。其還提供了一個明顯的優(yōu)點，即其是需要來自運營商的廣域網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的企業(yè)所使用的主要技術(shù)，因而能夠以本地模式工作。
常規(guī)的高容量以太網(wǎng)交換機具有一組入口端口和一組經(jīng)由交換機架構(gòu)連接的出口端口。在啟動或重啟時，常規(guī)的交換以太網(wǎng)如同“經(jīng)典”以太局域網(wǎng)(LAN)一樣工作，即通過整個網(wǎng)絡(luò)廣播每個以太網(wǎng)幀。每個交換機在一個端口處接收到以太幀時，在每個其他端口處廣播所述幀。此過程在其他交換機接收到幀時重復(fù)，從而通過整個網(wǎng)絡(luò)廣播所述幀。在交換以太網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制(MAC)地址中，提供了自動學(xué)習(xí)功能來改善配置效率。以太網(wǎng)幀具有對應(yīng)于其源和目的地以太網(wǎng)端口的源和目的地MAC地址。當(dāng)源交換機所發(fā)送出的以太幀由中間或目的地以太網(wǎng)交換機接收時，所述接收交換機觀察在哪個端口接收所述幀，以及所述幀的源地址。然后，所述交換機構(gòu)建用于后續(xù)幀交換的轉(zhuǎn)發(fā)表。一旦在端口處已經(jīng)了解MAC地址，如果任何一個端口遇到此地址，則所有將被使用的端口都可得到此信息，。中央處理器基于在所有端口處可見的MAC地址構(gòu)建單個轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫(FDB)。繼而，所述網(wǎng)絡(luò)建立能夠?qū)崿F(xiàn)有效交換以太幀的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，而不再依賴廣播。在現(xiàn)代高性能交換機的情況下，F(xiàn)DB通常被復(fù)制到位于每個入口端口的存儲器內(nèi)，而與每個端口相關(guān)的FDB的拷貝相同。這允許每個端口路由所接收的幀，而無需等待存取共享轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫。在所述交換機具有大量入口和出口端口和較大FDB的情況下，對于存儲器的全面要求變得至關(guān)重要。
常規(guī)的以太網(wǎng)是無連接的，即并未為對應(yīng)于業(yè)務(wù)流的幀或一組幀預(yù)先建立通過所述網(wǎng)絡(luò)的路徑。于2005年4月6日遞交的專利申請PCT/GB2005/001332描述了一種在以太網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供面向連接的行為方式。通過經(jīng)由控制平面或管理接口配置以太網(wǎng)交換機，以將所接收的數(shù)據(jù)幀映射到特定出口端口，從而通過以太網(wǎng)絡(luò)提供連接。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于以太網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機包括一組用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口和一組出口端口。存儲器與每個入口端口相關(guān)，并存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口?？刂苹蚬芾斫涌诮邮贞P(guān)于通過所述交換機建立或?qū)⒈唤⒌木W(wǎng)絡(luò)連接的信息。交換機控制器基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息被存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。轉(zhuǎn)發(fā)信息不會存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將不會使用的第二入口端口集相關(guān)的存儲器內(nèi)。優(yōu)選地，所述交換機控制器使轉(zhuǎn)發(fā)信息僅存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的一個或多個入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而不會存儲在與其他任何入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。當(dāng)業(yè)務(wù)在所述以太網(wǎng)交換機處發(fā)散(分路)時，轉(zhuǎn)發(fā)信息將使到達入口端口的數(shù)據(jù)幀被轉(zhuǎn)發(fā)到多個出口端口。當(dāng)業(yè)務(wù)路由在以太網(wǎng)交換機處會聚時，轉(zhuǎn)發(fā)信息將被存儲在所述路由的數(shù)據(jù)幀將到達的所述多個入口端口的每一個中，并且所述轉(zhuǎn)發(fā)信息將使所述數(shù)據(jù)幀被轉(zhuǎn)發(fā)到公共出口端口。
以面向連接的操作模式使用以太網(wǎng)交換機的后果在于，與通過所述網(wǎng)絡(luò)的特定路由相關(guān)的幀將借助于已知端口離開交換機，并僅可通過已知端口(或端口集)到達所述交換機。與每個入口端口相關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫(FDB)可能因而被分別填充，僅包括那些網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)了解可在此端口處有效接收的條目。這與以常規(guī)以太網(wǎng)交換機的方式將所述FDB復(fù)制到所有端口相比，使FDB存儲器得到明顯地減少，從而可顯著節(jié)省成本。作為選擇，所述網(wǎng)絡(luò)可以對于給定存儲器大小而被縮放。通過研究典型運營商部署情況，顯示出存儲器大小的減小可簡單地為因數(shù)4。
盡管已分別參照了入口和出口端口，但應(yīng)當(dāng)理解的是，以太網(wǎng)交換機通常包括一組雙向接口端口，每個雙向接口端口包括入口端口和出口端口。所述交換機架構(gòu)選擇性地將一個雙向接口端口的入口端口與另一雙向接口端口的出口端口互連。通常，雙向接口端口的入口端口和出口端口將共享公共MAC地址。
本發(fā)明的另一方面提供了端口卡，所述端口卡包括用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口，以及用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的存儲器，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述交換機中的所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口。存儲在所述存儲器內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)信息僅與使用此入口端口的網(wǎng)絡(luò)連接相關(guān)。所述端口卡通常支持具有入口端口功能和出口端口功能的雙向端口。所述端口卡可能宿留單個入口端口(或雙向端口)或多個端口(或雙向端口)。所述多個入口端口可能共享同一個存儲器。
本發(fā)明另一方面提供了一種端口控制器，所述端口控制器包括控制邏輯，所述控制邏輯可用于經(jīng)由所述入口端口從所述交換機控制器接收轉(zhuǎn)發(fā)信息，并為所述入口端口更新所述存儲器內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息用于所建立或?qū)⒔⒌木W(wǎng)絡(luò)連接?；谒鼍W(wǎng)絡(luò)連接是否將使用所述入口端口來接收所述轉(zhuǎn)發(fā)信息。
本發(fā)明又一方面提供了一種交換機控制器，所述交換機控制器包括控制邏輯，所述控制邏輯可用于接收關(guān)于通過所述交換機建立或?qū)⒈唤⒌木W(wǎng)絡(luò)連接的信息；并且基于所接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而并不存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)將不會使用的第二入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
此功能可以硬件、軟件或兩者組合的形式實現(xiàn)?？山柚ㄈ舾瑟毩卧?，并借助適當(dāng)編程的計算機實施本發(fā)明。因此，本發(fā)明另一方面提供了用于提供交換機控制器和/或端口控制器功能的軟件。所述軟件可能存儲在電子存儲設(shè)備、硬盤、光盤或其它機器可讀存儲媒體內(nèi)。所述軟件可作為計算機程序產(chǎn)品在機器可讀載體上傳遞，或可被經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接直接下載到所述交換機。


以下將借助實例，并參照附圖描述本發(fā)明實施例，在附圖中圖1示出了形成運營商網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機和通過所述運營商網(wǎng)絡(luò)的連接的布置；圖2示出了控制平面的節(jié)點如何與傳送平面的以太網(wǎng)交換機交互作用來建立圖1所示的連接；圖3示出了將不同轉(zhuǎn)發(fā)用于通過網(wǎng)絡(luò)的兩個業(yè)務(wù)流；圖4示出了在圖1和2網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用的多個以太網(wǎng)交換機中的一個；圖5示出了具有VLAN標記的以太網(wǎng)幀的格式。
具體實施例方式
圖1和2示出了形成運營商網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機和通信鏈路的布置。運營商網(wǎng)絡(luò)20包括以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b、26和28。以太網(wǎng)交換機22a、22b和26位于運營商網(wǎng)絡(luò)20的邊緣處，以太網(wǎng)交換機24a、24b和28位于核心網(wǎng)內(nèi)。通信鏈路(被示為直線)被設(shè)置在以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b、26與28之間。例如，這些通信鏈路可能是在光學(xué)設(shè)備上的具有以太接口的相對長距離的鏈路，所述光學(xué)設(shè)備例如是SONET/SDH設(shè)備，所述以太網(wǎng)接口使用一般成幀進程(Generic Framing Procedure，GFP)(ITU-T建議G.7041/Y.1303)。盡管運營商網(wǎng)絡(luò)被示為可與所述以太網(wǎng)交換機一起使用的網(wǎng)絡(luò)類型的實例，但是本發(fā)明并不僅限于此。此外，盡管核心網(wǎng)交換機24a、24b和28被視為具有全網(wǎng)狀的配置，即存在著將每個核心網(wǎng)絡(luò)交換機24a、24b和28彼此連接的直接通信鏈路，但這并非必不可少的。
所述運營商以太網(wǎng)絡(luò)20提供客戶站點之間的連接。具有對應(yīng)的地理上相距較遠的以太網(wǎng)交換機對(40a和40b、42a和42b、44a和44b)的三個客戶機被示為分別經(jīng)由邊緣以太網(wǎng)交換機22a和22b連接到運營商網(wǎng)絡(luò)20。邊緣交換機22a和22b與客戶機交換機40a、40b、42a、42b、44a、44b之間的通信鏈路可能是諸如T1、E1租賃線路的專有鏈路或諸如數(shù)字用戶線路(DSL)的接入鏈路。運營商邊緣交換機22a、22b、26可在邏輯上被分為單個提供商邊緣(PE-)核心和一個或多個PE邊緣功能。所述PE邊緣是客戶業(yè)務(wù)在此處進入或離開所述運營商網(wǎng)絡(luò)20的入口/出口點。PE核心優(yōu)選地通過在MAC封裝(或如果需要的話，為經(jīng)由偽有線(Pseudo-Wire)的MAC封裝)中使用媒體接入控制(MAC)，封裝來自客戶機的呼入以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，并通過所述運營商網(wǎng)絡(luò)20轉(zhuǎn)發(fā)所述封裝后的業(yè)務(wù)。此實施例被優(yōu)選作為一種限制所需表條目數(shù)量的機制，因為僅所述運營商網(wǎng)絡(luò)的MAC地址空間需要被識別，而非可獨立改變的整個客戶MAC地址空間。類似地，所述PE核心解封(剝離)出口以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，并經(jīng)由適當(dāng)PE邊緣將所剝離的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述客戶機。VLAN標記通常用于為邏輯PE核心處的客戶機分離提供連接到每個具有唯一VLAN標記的邊緣交換機。堆疊的VLAN(即VLAN內(nèi)VLAN封裝或Q內(nèi)Q)可能用于保護客戶機業(yè)務(wù)所使用的任何VLAN標記。例如，客戶機交換機42a可將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)由通信鏈路46a發(fā)送到邊緣交換機22a的邏輯PE邊緣。邊緣交換機22A的邏輯PE核心通過將邊緣交換機22a上的入口端口的MAC地址用作源地址，將適當(dāng)出口點的——在這種情況下為邊緣交換機22b上的端口的——MAC地址用作目的地地址，將每個以太網(wǎng)幀封裝在另一以太網(wǎng)幀內(nèi)。所封裝的業(yè)務(wù)被通過經(jīng)由運營商網(wǎng)絡(luò)20的通信鏈路48建立的連接轉(zhuǎn)發(fā)到邊緣交換機22b。連接通常被隧道發(fā)送，因為將通過相同連接路由來自多個客戶機的業(yè)務(wù)。作為選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，獨立連接48可用于每個客戶機。在邊緣交換機22b的PE核心處，原始幀被從其封裝中剝離，并經(jīng)由邊緣交換機22b的PE邊緣在通信鏈路46上發(fā)送到客戶機交換機42b。
所述邏輯PE邊緣可能還在物理上與邏輯PE核心分離，并可能位于客戶建筑物處，而PE核心優(yōu)選地位于中央辦公室或運營商的存在點(PoP)。讀者應(yīng)當(dāng)理解的是，其他邊緣交換機可能還具有到客戶機站點的連接，客戶機可能必須帶有兩個或更多地理上相距較遠的站點之間的、經(jīng)由運營商網(wǎng)絡(luò)20的連接。
以下將描述運營商網(wǎng)絡(luò)20如何被設(shè)置為建立通過其轉(zhuǎn)發(fā)所封裝的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的連接。連接可能被定義為在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)被配置為提供從源節(jié)點到一個或多個接收節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送的實體。如上所述，運營商網(wǎng)絡(luò)20至少呈部分網(wǎng)狀——即在所述網(wǎng)絡(luò)的至少一些，優(yōu)選地為全部節(jié)點之間通常存在多個可能路徑。因此，如下所述，廣播和以太網(wǎng)MAC地址自動學(xué)習(xí)功能應(yīng)當(dāng)至少部分被去激活，以在所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)安全地形成環(huán)路。在啟動(或重啟)時，常規(guī)交換以太網(wǎng)如同“經(jīng)典”以太局域網(wǎng)(LAN)一樣動作，即通過整個網(wǎng)絡(luò)廣播每個以太幀。因此，每個交換機在一個端口上接收以太網(wǎng)幀時，在其他每個端口處廣播所述幀。在其他交換機接收所述幀時，該過程重復(fù)，從而將所述幀廣播通過整個網(wǎng)絡(luò)。
MAC地址自動學(xué)習(xí)功能被提供用于改進交換以太網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的配置效率。以太網(wǎng)幀具有對應(yīng)于其源和目的地以太網(wǎng)端口的源和目的地MAC地址。(此處，以太網(wǎng)端口表示借助至少一個MAC地址配置的終端系統(tǒng)。)當(dāng)源交換機所發(fā)送出的以太網(wǎng)幀由中間或目的地以太網(wǎng)交換機接收時，所述接收交換機觀察在哪個端口處接收所述幀，以及所述幀的源地址。然后，所述接收交換機構(gòu)建用于后續(xù)幀交換的轉(zhuǎn)發(fā)表。所述轉(zhuǎn)發(fā)表將目的地地址映射到出口端口，并被通過使用所接收幀的源地址以及接收所述幀的入口端口而被得以建立。隨后，所述網(wǎng)絡(luò)建立實現(xiàn)以太網(wǎng)幀的有效交換的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，而不再依賴廣播。因此，可以看出，使用自動學(xué)習(xí)的常規(guī)交換以太網(wǎng)絡(luò)必須被簡單連接——即在網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點之間必須存在一個且僅有一個路徑。如果在任何兩個節(jié)點之間存在多個路徑，則從源節(jié)點接收幀的入口端口不會是用以轉(zhuǎn)發(fā)指向所述節(jié)點的后續(xù)業(yè)務(wù)的正確出口端口的指示符。在以太網(wǎng)交換機上的轉(zhuǎn)發(fā)表內(nèi)的不一致導(dǎo)致幀循環(huán)。此外，如果在網(wǎng)絡(luò)的一部分內(nèi)存在任何環(huán)路，則任何廣播分組將被在所述環(huán)路內(nèi)連續(xù)地復(fù)制，并且所述副本被在整個網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)發(fā)，僅受到相關(guān)鏈路容量的限制。這不可避免導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的災(zāi)難性的故障。
在面向連接的以太網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，以太網(wǎng)交換機并不使用自動學(xué)習(xí)來獨立配置其轉(zhuǎn)發(fā)表，而是使用以太網(wǎng)控制平面直接配置轉(zhuǎn)發(fā)表。在一個可能實施例中，所述控制平面可能實際上是集中式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其完全了解整個網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。在另一實施例中，所述控制平面可能是分布式功能。以下將描述所述以太網(wǎng)絡(luò)的配置。圖2示出了用于控制圖1以太運營商網(wǎng)絡(luò)的控制平面/傳送平面體系結(jié)構(gòu)的單元32a、34、34b、32b。ITU-T自動交換傳送網(wǎng)絡(luò)(ASTN)，有時被稱作自動交換光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(ASON)可被用作控制平面。在ITU-T建議G.8080內(nèi)提出了ASTN的一般體系結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范?？刂破矫?0包括對應(yīng)于運營商網(wǎng)絡(luò)20的每個以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b、26和28的多個連接控制器32a、32b、34a、34b、36和38?？刂破矫?0可能在概念上被認為位于傳送平面32之上，所述傳送平面32包括運營商網(wǎng)絡(luò)20的以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b、26和28。連接控制器(CC)是邏輯代理，每個邏輯代理對應(yīng)于傳送平面32內(nèi)的對應(yīng)以太網(wǎng)交換機(其代表ASTN術(shù)語中的交叉連接)。每個CC使用連接控制接口(CCI)信令(如圖2虛線所示)控制其對應(yīng)交換機的交換。CCI信令用于直接配置運營商網(wǎng)絡(luò)20的以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b、26和28所使用的轉(zhuǎn)發(fā)表。CC可使用網(wǎng)對網(wǎng)接口(NNI)在其之間通信。一般而言，CC將使用NNI信令，交換關(guān)于其操作狀態(tài)和其通信鏈路的狀態(tài)，尤其是容量的信息。可使用如今被稱為Y.17ethOAM的ITU-T準備標準，或IEEE標準802.1ag方法，提供諸如心跳(heartbeat)、聲脈沖(ping)和電路監(jiān)控的其他控制平面功能。
盡管CC 32a、32b、34a和34b邏輯上與以太網(wǎng)交換機22a、22b、24a、24b分離，但讀者應(yīng)當(dāng)理解的是，它們可實施在分布式控制平面模型中的相同物理節(jié)點內(nèi)。此外，一個CC可控制向更集中控制平面模型移動的一個或多個以太網(wǎng)交換機。此外，NNI信令可在用于傳送用戶業(yè)務(wù)的相同通信鏈路上發(fā)生。
圖2示出了控制平面30如何與傳送平面32交互作用，以建立通過運營商網(wǎng)絡(luò)20的點到點連接。一般而言，所述連接將是雙向的，盡管這可被簡單當(dāng)作兩個單向點到點連接的組合。對于建立連接的請求例如由監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(未顯示)或分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)或功能生成，所述連接規(guī)定所需帶寬，以及通過運營商網(wǎng)絡(luò)20的明確路由。將考慮到所述運營商網(wǎng)絡(luò)的拓撲、網(wǎng)絡(luò)資源的操作狀態(tài)、當(dāng)前連接和未來的可能連接的帶寬，根據(jù)常規(guī)路由協(xié)議確定所述明確路由。圖2所示示例性連接所經(jīng)過的路由跨過通信鏈路48上的以太網(wǎng)交換機22a、24a、24b和22b。由于所述連接與SONET/SDH軌跡具有許多相同質(zhì)量，因此已為SONET/SDH軌跡管理研發(fā)的管理系統(tǒng)可能被重新用于管理本發(fā)明的連接——例如Nortel的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)管理器。優(yōu)點在于，已使用SONET/SDH軌跡(trail)管理系統(tǒng)的運營商網(wǎng)絡(luò)在部署本發(fā)明所建議的網(wǎng)絡(luò)布置時，無需投資于新的管理系統(tǒng)。所述路由還可能是通過CC之間的直接NNI信令以自組織方式建立的。對于建立連接的請求首先被發(fā)送到CC 32a。在接收到所述請求時，CC 32a檢查交換機22a和24a之間的通信鏈路是否具有足夠容量來支持所需帶寬。如果是，則其將連接建立請求消息50轉(zhuǎn)發(fā)到CC 34a，所述連接建立請求消息50規(guī)定所需帶寬和明確路由。然后，CC 34a檢查交換機24a和24b之間的通信鏈路是否具有足夠容量來支持所需帶寬。該過程一直繼續(xù)，直至連接建立消息請求50到達CC 32b。沿著所述路由，CC可任選預(yù)留其對應(yīng)交換機和通信鏈路的帶寬，以避免其中經(jīng)由相同資源建立競爭連接的競爭情況。當(dāng)連接建立請求消息50到達CC 32b時，如果沿著整個路徑存在足夠帶寬來支持所需連接，則CC 32b將連接建立響應(yīng)消息32發(fā)送回CC 34b、CC 34a，并最終發(fā)送到CC 32a。在連接建立響應(yīng)消息52穿越CC時，每個CC將CCI信令54發(fā)送到其對應(yīng)交換機，以配置每個交換機的轉(zhuǎn)發(fā)表，從而建立用于建立所述連接所需的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，用于如上所述通過運營商網(wǎng)絡(luò)20建立連接的機制僅是示例性的，也可使用其他眾所周知的機制。例如，所有接入控制可被在控制多個，在極端情況下為所有以太網(wǎng)交換機的集中CC內(nèi)執(zhí)行。在另一示范布置中，所述監(jiān)督管理功能可能用于計算連接路由，同時執(zhí)行必需的接入控制；這反過來會簡化CC所執(zhí)行的角色。另一實施例為，監(jiān)督管理功能或CC咨詢專門化和集中或分布式帶寬管理器或策略判定功能，以執(zhí)行接入控制。
一般而言，任何時候都存在通過運營商網(wǎng)絡(luò)建立的幾千或幾萬條連接。這些連接將共享所述運營商網(wǎng)絡(luò)的物理資源——即交換機和通信鏈路。因此，每個交換機通常將具有任何時刻通過其建立的大量連接。然而，每個交換機必須能夠根據(jù)正通過其發(fā)送業(yè)務(wù)的特定連接的明確路由要求來轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。類似的情況在于，所述運營商網(wǎng)絡(luò)將需要從相同源節(jié)點建立多個連接、建立多個連接到相同目的地節(jié)點、既從相同源節(jié)點建立多個連接又建立多個連接到相同目的地節(jié)點。然而，為業(yè)務(wù)設(shè)計目的，后者連接可能需要通過在網(wǎng)絡(luò)上物理距離遙遠的路由建立。此外，這些路由可能需要在所述運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)再次會聚和偏離。為了支持連接中的這種路由靈活性，需要每個交換機能夠區(qū)別在不同連接內(nèi)傳播的數(shù)據(jù)并相應(yīng)地轉(zhuǎn)發(fā)。常規(guī)的交換以太網(wǎng)無法以這種方式區(qū)別數(shù)據(jù)流，因為常規(guī)以太網(wǎng)交換機僅基于將目的地地址映射到出口端口的轉(zhuǎn)發(fā)表(通過自動學(xué)習(xí)得以建立)來轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。因此，常規(guī)以太網(wǎng)交換機將無法區(qū)別具有相同目的地地址的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，盡管其可能與多個不同連接相關(guān)。
有多種方式將以太網(wǎng)交換機配置為識別屬于通過所述網(wǎng)絡(luò)的某一預(yù)計路徑的業(yè)務(wù)。一種優(yōu)選的方式是使用目的地地址和在幀內(nèi)傳遞的VLAN標記的組合，這在2005年4月6日申請的未公開專利申請PCT/GB2005/001332內(nèi)描述，這里引入作為參考。VLAN標記被在IEEE 802.1Q內(nèi)定義，并通常用于識別所述業(yè)務(wù)所屬于的LAN。此處，以不同方式使用VLAN標記，預(yù)計沿通過以太網(wǎng)絡(luò)20的特定路徑的業(yè)務(wù)被分配VLAN標記和目的地地址的唯一組合。每個以太網(wǎng)交換機都存儲用于每個所配置的VLAN標記的獨立轉(zhuǎn)發(fā)表，所述VLAN標記充當(dāng)對于轉(zhuǎn)發(fā)表的映射(或索引)，并且每個轉(zhuǎn)發(fā)表將目的地地址映射到出口端口。每個交換機中的轉(zhuǎn)發(fā)表組提供從目的地地址和VLAN標記的組合到出口端口的映射。
根據(jù)優(yōu)選實施例，VLAN標記僅在目的地地址的語境內(nèi)有意義。這樣，VLAN標記的分配邏輯上被定位到擁有所述目的地地址的節(jié)點，此處被稱為目的地節(jié)點。因此，在請求新連接的地點，其目的地節(jié)點將會為所述連接分配VLAN標記，以與對應(yīng)于此節(jié)點的目的地地址組合使用。所述VLAN標記將被這樣分配，即使得到目的地地址的現(xiàn)有連接將不共享VLAN標記，其中所述現(xiàn)有連接的路由與新連接相交，并且隨后與所述新連接相偏離。這使得在需要不同轉(zhuǎn)發(fā)(在偏離點)的情況下，偏離連接的目的地地址/VLAN標記對是明顯不同的。可對本文所述的分配施加另外的限制，以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的被疏忽的部分路由遷移情況下，其中未知廣播并未在所有用于連接的VLAN標記上完全禁用，改善路徑邏輯行為。
圖3示出了其中這種行為可用于在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)路由業(yè)務(wù)的方式。連接76和77具有相同的源地址(邊緣以太網(wǎng)交換機71-PE1)和目的地地址(邊緣以太網(wǎng)交換機73-PE3)。然而，所述連接76和77橫越的路由是不同的。尤其可以看出，在核心以太網(wǎng)交換機75中，連接76和77會聚然后立即偏離。除公共目的地地址之外，核心以太網(wǎng)交換機75能夠基于其不同的VLAN標記，區(qū)別屬于連接76的幀和屬于連接77的幀(并相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)它們)。因此，連接76中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有VLAN標記2，例如，連接77中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有VLAN標記1。屬于不同連接的以太網(wǎng)幀之間的區(qū)別是根據(jù)目的地地址和VLAN標記的組合來實現(xiàn)的。每種不同可用于實現(xiàn)連接所需的不同轉(zhuǎn)發(fā)。
圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的以太網(wǎng)交換機100。所述交換機100具有一組由交換機架構(gòu)140互連的端口110-117。一個所述端口110被詳細示出，每個端口都具有相同的結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)端口是雙向的，包括共享公共MAC地址的入口部分120和出口部分130。所述入口部分120具有連接到通信鏈路127的線路接口124。所述線路接口將呼入信號從在線路127上使用的格式轉(zhuǎn)換為可由后續(xù)階段使用的基帶電子數(shù)字信號。一般而言，這包括接收和解調(diào)光信號，并根據(jù)用于傳輸?shù)木€路代碼譯碼解調(diào)后的信號。對于每個幀而言，階段125通過檢查所述幀內(nèi)的字段和所述幀的優(yōu)先級，確定所述幀應(yīng)當(dāng)被發(fā)送到的交換機的目的地端口。在上面描述的優(yōu)選方案中，這需要階段125檢查目的地地址字段，以及所述幀的VLAN標記字段。查閱表123被存儲在所述端口的本地存儲器內(nèi)。階段125通過使用目的地地址和VLAN標記來識別所述幀應(yīng)當(dāng)被發(fā)送到的端口，執(zhí)行查閱操作。階段125將所述幀發(fā)送到適當(dāng)?shù)木彺嫫?25，在所述緩存器125中，在所述交換機架構(gòu)將所述幀傳送到所需目的地端口之前，對所述幀進行排隊。一般而言，交換機傳送固定大小的數(shù)據(jù)塊(例如長度為80字節(jié)的信元)通過交換機架構(gòu)，以最大化所述交換機的效率，并最小化交換機端口之間的阻塞，但這對于本發(fā)明并不重要，所述交換機可將任何技術(shù)用于交換機架構(gòu)。在目的地端口的出口部分處，所述數(shù)據(jù)塊在被發(fā)送到線路接口134之前，在緩存器131內(nèi)重新組裝。一般而言，這將包括借助線路代碼編碼所述數(shù)據(jù)幀，并將所述電子數(shù)字信號調(diào)制到光載波上。
每個端口都與負責(zé)在此端口處保持所述轉(zhuǎn)發(fā)表123的端口控制器121相關(guān)。端口控制器121與交換機控制器102通信。端口控制器121基本上為“內(nèi)務(wù)(housekeeping)”處理器，其響應(yīng)于從交換機控制器102接收的指令，在所述端口處本地執(zhí)行任務(wù)。交換機控制器102在所述控制器102的本地存儲器內(nèi)保持主轉(zhuǎn)發(fā)表104，并經(jīng)由信令接口105通信到連接控制器。在建立、改變(例如歸因于業(yè)務(wù)管理操作)或斷掉通過網(wǎng)絡(luò)20的連接時，交換機控制器102從網(wǎng)絡(luò)連接控制器接收指令，以在所述轉(zhuǎn)發(fā)表104內(nèi)增加或刪除條目。在交換機控制器102處從網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)接收的信息將通常參照物理地址，并將同時建立雙向路徑(即前向和返回路徑)(即將到達端口X的具有目的地MAC_address 1和VLAN 1的幀轉(zhuǎn)發(fā)到端口Y；將到達端口Y的具有目的地MAC_address 2和VLAN 2的幀轉(zhuǎn)發(fā)到端口X)。作為選擇，所述交換機控制器102可以以更具符號性的地址形式接收信息，所述地址被在交換機100中分解為物理地址(例如確定在所述連接內(nèi)涉及的準確端口)。每次對于表104的改變，交換機控制器102都確定所述改變所影響的端口，然后指令負責(zé)該端口的端口控制器進行改變。然后，端口控制器121更新在所述端口處本地保持的轉(zhuǎn)發(fā)表123。可以看出，由于每個端口僅保持涉及該端口的連接的轉(zhuǎn)發(fā)表，因此本地表的大小遠小于非這種情況下所需的大小。這使得所述端口具有更小的存儲器，從而降低了每個端口的成本。端口控制器121/存儲器122與端口之間的相關(guān)可以是1∶1(即一個端口控制器121和存儲器122用于每個雙向端口，這允許高速存取在存儲器122內(nèi)保持的轉(zhuǎn)發(fā)表123)，或其可是1∶N，其中N是端口卡上的端口集或端口子集。
以在每個端口處保持的轉(zhuǎn)發(fā)表類型為例，以下表示在端口110處保持的轉(zhuǎn)發(fā)表123部分

其中“目的地地址”字段將包括對應(yīng)于節(jié)點22b或22c的以太網(wǎng)地址。在此實例中，到達端口110的具有被設(shè)置為“節(jié)點22b”的目的地地址字段和VLAN標記＝1的幀將被路由到所述交換機的目的地端口117，如圖4的路徑141所示。由于連接控制器控制通過網(wǎng)絡(luò)20的路徑，因此了解每個業(yè)務(wù)流將通過哪個交換機，以及所述業(yè)務(wù)流將到達和離開哪個端口。盡管以上轉(zhuǎn)發(fā)表內(nèi)的每個條目僅列出一個目的地端口，但可將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到多個目的地端口。表123不必存儲任何用于未到達端口110的業(yè)務(wù)流的轉(zhuǎn)發(fā)信息。業(yè)務(wù)通常包括反向流，其被示為通過交換機架構(gòu)140的路徑142。通過使用查找表153，將到達端口117的入口部分150的幀路由到端口110的出口部分130。在業(yè)務(wù)流在交換機處合并的情況下，相同的轉(zhuǎn)發(fā)信息將被存儲在與多個入口端口120相關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)表123內(nèi)。
在上述實施例中，每個端口都具有端口控制器121。然而，并非必須為每個端口提供端口控制器。在交換機提供每個外圍卡的多個物理端口的情況下，每個卡具有端口/卡控制器——基本上為“內(nèi)務(wù)”處理器——其與硬件通話并與交換機控制器通信。所述交換機控制器可準確規(guī)定端口/卡控制器將更新哪個端口。
為完整起見，圖5示出了以太網(wǎng)幀的格式，以及目的地地址字段200(6字節(jié))、源地址字段202(6字節(jié))和VLAN標記字段204(2字節(jié))的位置。
本發(fā)明并不僅限于上述實施例，可在并不背離本發(fā)明范圍的情況下修改或變更。
權(quán)利要求
1.一種用于以太網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機，所述交換機包括一組用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口；一組出口端口；用于選擇性互連所述入口和出口端口的交換機架構(gòu)；存儲器，其與每個入口端口相關(guān)，用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息，其中所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述入口端口所接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個所述出口端口；控制或管理接口，用于接收關(guān)于通過所述交換機已建立或?qū)⒈唤⒌木W(wǎng)絡(luò)連接的信息；以及交換機控制器，被設(shè)置為基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息被存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而并不存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將不會使用的第二入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的以太網(wǎng)交換機，其中所述交換機控制器被設(shè)置為基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息僅被存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的以太網(wǎng)交換機，其中所述存儲在存儲器內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)信息包括預(yù)計將在所述入口端口以及所述數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口上接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地網(wǎng)絡(luò)地址和VLAN標記或其一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的以太網(wǎng)交換機，其中所述信息包括目的地網(wǎng)絡(luò)地址和以下中的至少一個預(yù)計將在所述入口端口以及所述數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口上接收到的數(shù)據(jù)幀的IEEE 802.1Q字段和MPLS標簽或其一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的以太網(wǎng)交換機，其中每個入口端口都具有端口控制器，所述端口控制器被設(shè)置為接收所選擇的轉(zhuǎn)發(fā)信息，并在與所述入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)更新所述轉(zhuǎn)發(fā)信息。
6.一種以太網(wǎng)絡(luò)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1的多個以太網(wǎng)交換機。
7.一種用于以太網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機的端口卡，在所述以太網(wǎng)絡(luò)中可通過所述交換機建立網(wǎng)絡(luò)連接，所述交換機包括一組端口卡，每個端口卡包括用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口；以及用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的存儲器，其中所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述交換機中的所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口；其中所述存儲在存儲器內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)信息僅與使用所述入口端口的網(wǎng)絡(luò)連接相關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的端口卡，其包括多個入口端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的端口卡，其中所述多個入口端口共享同一個存儲器。
10.一種用于以太網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)交換機的入口端口的端口控制器，所述交換機包括一組用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口、一組出口端口、被設(shè)置為接收關(guān)于通過所述網(wǎng)絡(luò)的連接的信息的交換機控制器，其中每個所述入口端口都具有用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的存儲器，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述端口所接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口，所述端口控制器包括控制邏輯，所述控制邏輯用于經(jīng)由所述入口端口，從所述交換機控制器接收用于已被建立或者將被建立的網(wǎng)絡(luò)連接的轉(zhuǎn)發(fā)信息；以及為所述入口端口更新所述存儲器內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)信息，其中基于所述網(wǎng)絡(luò)連接是否將使用所述入口端口來接收所述轉(zhuǎn)發(fā)信息。
11.一種入口端口卡，包括根據(jù)權(quán)利要求10的端口控制器。
12.一種用于以太網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)交換機的交換機控制器，所述交換機包括一組用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口、一組出口端口，每個所述入口端口都具有與其相關(guān)的用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的存儲器，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口，所述交換機控制器包括控制邏輯，所述控制邏輯可用于接收關(guān)于通過所述交換機已建立或者將被建立的網(wǎng)絡(luò)連接的信息；以及基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而并不存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)將不會使用的第二入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的交換機，用于基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息僅存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
14.一種在以太網(wǎng)交換機的入口端口處管理轉(zhuǎn)發(fā)信息的方法，所述交換機包括一組用于接收數(shù)據(jù)幀的入口端口、一組出口端口、與每個入口端口相關(guān)的、用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的存儲器，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口，所述方法包括借助控制或管理接口，接收關(guān)于通過所述交換機建立或?qū)⒔⒌木W(wǎng)絡(luò)連接的信息；以及基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而并不存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)將不會使用的第二入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，用于基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息僅存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
16.用于使以太網(wǎng)交換機處的處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14的方法的指令。
17.一種帶有權(quán)利要求16的指令的機器可讀介質(zhì)。
全文摘要
一種用于以太網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機，所述交換機包括一組用于接收所述數(shù)據(jù)幀的入口端口和一組出口端口。存儲器與每個入口端口相關(guān)，并且存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述轉(zhuǎn)發(fā)信息指示所述入口端口接收的數(shù)據(jù)幀應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)發(fā)到的一個或多個出口端口。控制或管理接口接收關(guān)于通過所述交換機已建立或?qū)⒈唤⒌木W(wǎng)絡(luò)連接的信息。交換機控制器基于所述接收的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的信息，使轉(zhuǎn)發(fā)信息被存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。轉(zhuǎn)發(fā)信息并未存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將不會使用的第二入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。優(yōu)選地，所述交換機控制器使轉(zhuǎn)發(fā)信息僅存儲在與所述網(wǎng)絡(luò)連接將使用的第一入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)，而并不存儲在與其他任何入口端口相關(guān)的存儲器內(nèi)。
文檔編號H04L12/54GK101072162SQ20061012127
公開日2007年11月14日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者奈杰爾·布拉格, 邁克爾·陳, 約翰·奧斯瓦爾德, 莫澤·艾利佛維克 申請人:北電網(wǎng)絡(luò)有限公司