CN1352843A - 通用标号封装协议 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过串行通信链路的标号的数据报的封装方法和一种在所述链路的接收端提取数据报的方法。封装方法包括:将标号(210)和标号纠错(220)加到数据报的前面,标号纠错(220)是利用标号(210)导出的;并且将循环冗余校验(240)加到数据报的末端,循环冗余校验(240)是利用数据报导出的。用标号(210)、标号纠错字段(220)、循环冗余校验字段(240)封装数据报的分组的末端可以通过以下方式被识别:分析分组的输入比特,直到检测到匹配用预定编码公式编码的分组的许多以前比特的比特模式,并根据匹配的检测和预定编码公式识别分组的末端。

Description

通用标号封装协议
发明领域
本发明一般涉及串行通信系统，更具体的说，涉及通过串行链路传送标号交换信息包的通用标号封装协议。
技术背景
在数据服务商的网络中，对带宽的要求正在飞涨。对于这种要求，需要有效的带宽利用，较高的性能并且简单。预计互联网协议(IP)业务容量继续以相当高的速度持续增长。随着遍及全球网络的IP增长，许多大容量链路试图回避ATM信元所需要的额外负担。多数电信公司使用SONET(同步光纤网络)作为公众网络中通过光纤进行数据传输的OSI第1层的规范，使用ATM作为OSI第II层的链路。但是，必须添加分组中以通过ATM链路的附加数据会占用10％以上的ATM原始带宽。而且，还有许多其它分组协议用于打包传输的数据。尽管SONET在这里作为一个主要示例来提涉，然而本领域的技术人员将认识到这里讨论的概念对任何串行链路都是有效的。
SONET是传输速率从51.84Mbps(基本速率)到13.22Gbps的系列，它被产生以提供传输许多具有不同容量的数字信号的灵活性并为生产商提供设计标准。尽管它的名字是SONET，但它不限于光纤链路。SONET拟定起初是作为对交换载波标准协会(ExchangeCarriers Standards Association)的建议，并最终为美国国家标准化组织(ANSI)所接受。SONET还被国际电信联盟-电信标准化部门(ITU-T)采用。ITU-T的版本被称为同步数字系列(SDH)，它稍微做了一些修改，其速率从155Mbps开始。
为了提供有效的网络可操作性和可伸缩性，如今的数据网络都基于分层结构，它包括主干和服务节点层。路由器和主干的主要功能是提供运行和可伸缩性，以便每秒交换数百万个分组并可达到高速率。在服务节点或分配层，边缘路由器的主要目的是提供诸如安全访问控制的特征，通过服务级提供来支持不同的服务。例如，对于长途来说，多数运营者通过SONET/SDH平台传输其路由业务。SONET/SDH硬件形成修改全球电信提供商和企业的基础结构。因而需要数据设备与这个基础结构进行无缝的互操作。
SONET/SDH上的IP作为减轻上述ATM开销负担并压缩更多链路带宽的方法变得流行。SONET/SDH上的IP从传输图像中去除ATM，放弃传统的把IP分组封装到ATM信元的方法，在传统的方法中ATM信元之后被映射到SONET帧。而该技术直接把IP信息包映射到SONET帧。
SONET/SDH上的分组数据是通过使用点到点协议(PPP)在SONET帧上的数据伺服传输。PPP设计为通过点到点链路进行通信的标准方法。最初被设计用于短距离的本地线路、租用线路和使用调制解调器的普通老式电话业务(POTS)。随着新分组服务和较高速率线路引入，点对点协议也易于在这些环境使用。
PPP将SONET传输作为面向八位位组的同步链路来对待。PPP对物理层表现为八位位组接口并没有规定要备提供或接受的子八位位组(sub-octet)。八位位组流被映射为SONET同步净荷信包(SPE)，八位位组边界和SPE八位位组边界对齐。SONET提供丰富的开销信息，允许较为简单的复用和高消耗的操作、管理、维护和提供(OAM§P)能力。
SONET包括诸如映射、对齐、复用和填充的复用原则。SONET的优点之一是它能够承载大的净荷(超过50Mbps)。然而，为了传送和交换小于STS-1速率的净荷，通过把STS(同步传输信号)SPE细分成称为虚拟分支(VT)的较小结构单元，还能够容纳数字体系信号。
因此，SONET/SDH上的分组是被建立以提供互联网或IP数据的网络的理想特征。SONET/SDH上的分组提供比其它传输方法更高的带宽利用和效率。但是，不是所有网络都能受益于SONET/SDH上的IP的优点。首先，所有通过连路的数据必须是IP的。因为IP数据上的155Mbps不容易得到，这种要求是使用SONET/SDH上的IP的主要缺陷。统计上，ATM比SONET/SDH上的IP更容易被复用。可是，ATM能够在较低速率的链路上运行。但是，如上所述，ATM承载必须加到每个分组以通过ATM链路的额外开销。
当经通过任何媒体向任何位置提供高速传输的不同传输交换系统来集中传送音频、数据、图像和视频时，SONET作为用于传输分组的传输网络而获得动力，因为与通过ATM类型的解决方案的IP相比较，SONET的开销低。但是，如上所述，当前在SONET/SDH上分组的方法是使用点到点协议封装。
IETF中正致力于通过使用标号和标号交换路由器(LSR)为伺服链路上的分组业务提供容易的交换。多协议标号交换(MPLS)组的工作是致力于解决标号交换的复杂性和提出基于标准的互操作性测试协议。标号交换对诸如传输控制协议/网际协议(TCP/IP)无连接协议增加了连接。计算通过网络的路由并给这些路由分配“标记”或“标号”，帧发送被简化到也可以由硬件来实现。对于这种结构，标号交换理论上可以同等操作于ATM和非ATM环境。在ATM网络中，标号已经存在；它就是虚拟信道(VC)地址。在诸如以太网的非ATM环境中，需要拟定新协议来完成这个目的。使用标号的主要优点是：通过删除第三层查找提高的传送能力以及通过使用标号带来的业务工程能力。
但是，如上所述，当前用于在SONET/SDH上承载分组业务的唯一途径是使用点对点封装。还没有建议有关如何封装标号的定义。另外，即使标号用于通过伺服链路承载分组业务，然而还未解决不必在净荷中进行查看就检测分组末端的问题。
可见，需要用于通过伺服链路承载标号交换分组的封装。
可见，需要一种不必在净荷中进行查看就检测分组末端的方法。
发明概述：
为了克服上述先有技术中的限制，并克服在阅读和理解本发明说明书时将变得明显的其它限制，本发明公开一种用于通过串行链路来传送标号交换分组的通用标号协议。
本发明通过提供一种标号封装协议和一种用于检测可变长度分组末端的方法来解决上述问题。
一种按照本发明原理的方法包括：将标号和标号纠错加到数据报的前面，标号纠错可以用标号来导出；将循环冗余校验(CRC)加到数据报的末端，循环冗余校验可以用数据报来导出。
按照本发明原理的方法的其它实施例可以包括另外的或任选的附加方面。本发明的这样一个方面是标号包括三个字节。
本发明的另一方面是根据D8+D2+D+1得到标号纠错。
本发明的另一方面是数据报被加扰。
本发明的另一方面是根据D43+1加扰数据报。
本发明的另一方面是利用多项式D16+D15+D2+1得到循环冗余校验。
本发明的另一方面是数据报是IPv4分组。
本发明的另一方面是数据报是IPv6分组。
本发明的另一方面是标号包含多个比特，其中标号中的一个比特是指示没有承载净荷的标号有效比特。
本发明的另一实施例中提供一种方法，用于识别用标号、标号纠错字段和循环冗余校验字段封装数据报的分组的末端，该方法包括：分析分组的输入比特，直到检测到匹配用预定编码公式编码的分组的多个以前比特的比特模式，并根据匹配的检测和预定编码公式来识别分组的末端。
本发明的另一方面是：预定编码公式包括循环冗余校验多项式，并且分析包括根据循环冗余校验多项式对输入比特进行编码以产生计算的循环冗余校验，直到计算的循环冗余校验匹配循环冗余校验字段。
本发明的另一方面是：选择还包括根据匹配的检测来识别当前分组的末端。
本发明的另一方面是：预定编码公式包括标号纠错多项式，并且分析包括根据标号纠错多项式对输入比特进行编码以产生计算的标号纠错，直到标号纠错匹配标号纠错字段。
本发明的另一方面是：选择还包括根据匹配的检测来识别以前分组的末端。
本发明的另一方面是：预定编码公式包括循环冗余校验多项式和标号纠错多项式的组合，其中分析包括根据循环冗余校验多项式和标号纠错多项式对输入比特进行编码，其中循环冗余校验多项式产生计算的循环冗余校验，直到计算的循环冗余校验匹配循环冗余校验字段，并且标号纠错多项式产生计算的标号纠错，直到标号纠错匹配标号纠错字段。
成为本发明特征的上述和各种其它的优点及新颖性特征在后附的权利要求书中被详细指出，并成为其一部分。然而，为了更好的理解本发明、其优点及通过其使用达到的目的，应该参考附图及伴随的说明性材料，其中示出并描述了根据本发明设备中的具体示例。
附图简述：
参考附图，整个附图中相同的参考数字代表相应的部分。
图1说明适用于根据本发明的通用标号封装协议的用于通过串行链路传送标号交换分组的网络系统；
图2说明根据本发明的通用标号封装协议(GLEP)分组；
图3说明可变大小分组流300；和
图4说明用于检测具有根据本发明封装的标号的可变大小分组的末端的方法的流程图。
发明详述：
在下面对示例性实施例的说明中，参考构成所述示例性实施例的一部分并通过对可以实践本发明的特定实施例的说明来示出的附图。应该理解可以使用其它实施例，这些实施例结构有所变化，但没有脱离本发明的范围。
图1说明适用于根据本发明的通用标号封装协议的用于通过串行链路传送标号交换分组的网络系统100。在图1中，本地用户110通过串行链路130发送分组给远程用户120。分组经由网络140的每个端的路由器150、152穿过网络140。例如，分组可以通SONET/SDH传输。通过SONET/SDH的分组因为与通过ATM类型的IP解决方案相比其开销得到将低而获得了动力。IP网络中的标号交换到目前为止已经涉及诸如ATM和帧中继的链路层技术。但是与通过SONET/SDH的分组相比，ATM和帧中继更自然地将标号交换式业务映射到链路层技术。为了这个目的，当前通过SONET/SDH来分组的方法使用PPP封装。但是，还未定义能将标号封装在通过SONET/SDH的分组中的方式。
本发明提供通用标号封装协议，它使得可以以一种方式实现标号和相关分组的传送，所述方式将使得通过标号交换路由器(LSR)150、152容易交换。而且，本发明提供一种用于在远程端从标号中提取数据报的方法。
图2说明根据本发明的通用标号封装协议(GLEP)分组200。如图2所示，24比特或3字节分被配用于标号210信息。由于它是作为标号交换根据的主要包头，因而用1字节的标号纠错(LEC)字段220来检测这个GLEP分组200的标号包头中的错误。例如，可以使用多项式D8+D2+D+1得到LEC字段220。GLEP分组200还包括原始净荷230和循环冗余校验(CRC)字段240。
原始净荷是可变大小的分组。图3说明可变大小分组310至320的流300。每个可变大小分组310至320包括包头330和数据字段340。例如，可变大小分组310至320可以是IPv4或IPv6分组，或者他们可以基于任何其它的物理层协议。
再参考图2，净荷230是邻近LEC字段220的字段。净荷230可以被加扰，例如使用作为ATM加扰器的多项式D43+1。本领域的技术人员将认识到根据本发明的通用标号封装协议确实是多协议，实际上被承载的净荷230可以是任何网络层协议。这确保根据本发明的通用标号封装协议与MPLS工作组的工作一致。建议方案中的第四和最后的字段是CRC字段240。CRC可以长2字节。而且，能够利用CRC-16多项式D16+D15+D2+1得到CRC 240。
但是，本领域的技术人员将认识到本发明并不限于上述标号空间划分、字段大小和编码多项式。本领域的技术人员还将认识到：除了MPLS标号标识符，还可以包括象MAC比特、服务类型比特、堵塞指示比特的字段等，并且，在这样一种情况下，上面所示标号字段210可以超过3个字节。此外，可以保留标号字段210中的一个比特作为“标号有效比特”。它用于指示没有承载净荷230。实际上，有三个选项：
1.没有数据要发送时，这个比特设为“标号无效”，并且只要没有数据要发送，发送标有“标号无效”的相继标号。
2.甚至可以不必对此有比特，根据紧接的相继匹配符号的接收可以将它们丢弃。
3.其它选择是保留诸如00000000 00000000 xxxxxxxx的特别标号码点用于该功能(比特是昂贵的)。
说明了封装协议，接着将说明从标号提取净荷的方法。就本发明能否有效地用于标号交换GLEP分组200，而不需要太多的处理(诸如IP级处理)开销，需要检查所述提取。
ATM方法的主要优点之一在于：ATM信元是固定大小的，并且虚拟路径标识符/虚拟信道标识符(VPI/VCI)字段在信元中的固定位置。虽然即使在当前GLEP情况下，标号210置于固定位置并且只需要固定长度的查找，然而继续存在着问题，即GLEP分组200实际上是可变大小的，因为数据报230本身是可变长度的，如图3所示。随后的任务是检测分组的末端，而不用在净荷中进行查找。这可以利用CRC字段240和LEC字段220来完成。
图4说明用于检测具有根据本发明封装的标号的可变大小分组的末端的方法的流程图400。在图4中，可以以两种方式识别帧的末端。通过利用LEC来检测当前帧的标号的开头可以识别前一帧的末端，或通过利用CRC可以检测当前帧的末端。首先，在410中，选择方法。如果选择当前帧末端的方法412，则在414中，计算净荷比特的CRC。CRC的典型实现是用移位寄存器的形式。与参考图2的上述示例一致，当净荷比特输入时，用硬件执行16比特的CRC操作。然后，在416中，计算的CRC与末端16比特相比较。在418中，监视匹配，其中匹配表示当前GLEP帧的末端420。否则，处理器循环422。
如果选择前一帧的末端方法440，则在442中，计算标号比特的LEC。当标号的比特输入时，用硬件执行LEC操作。然后，在444中，检查计算的LEC，直到识别到与LEC字段的匹配。在446中，监视匹配，其中匹配448表示当前帧的开始，从而表示前一GLEP帧的末端。否则，处理循环450。
因而，有可能精确识别可变长度GLEP帧。LEC允许根据承载在包头里的标号传送GLEP帧，它是固定长度查找。因而，根据本发明的通用标号封装协议允许通过诸如SONET的串行链路容易运用MPLS。然而，本领域的技术人员将容易认识到本发明不意味着限于单独使用CRC和LEC。本领域的技术人员将认识到可以利用根据本发明的更为复杂的方法以增加性能。例如，两种方法的组合，即可以使用利用LEC和CRC的组合来检测GLEP分组的末端。
重新回到图1，根据本发明，进入网络140的分组在入口LSR 150会附加标号。出口LSR 152将按照上面参考图4描述的方法来提取标号。
总之，本发明描述了一种用于通过串行通信链路的封装标号数据报的新方法，以及一种在所述链路的接收端提取数据报的方法。在诸如ATM和帧中继的当前可用标号封装方法中，本发明的主要优点在于比通过其它选择的方法更为简单有效。而SONET和MPLS是网间互连的关键技术，接合两者是有益的。在此概述的方法表示在SONET中承载MPLS分组的最初成果。这消除了在SONET中运行ATM的附加开销，而仍然保留了MPLS交换能力。而且，可以得到MPLS所有相关的优点。由于SONET上的分组已在使用中，因而本发明进一步增强这样一种网络的能力。特别是，通过MPLS的使用，可以在SONET主干的IP上实现QoS(服务质量)。虽然SONET作为上面的主要示例，然而本领域的技术人员将认识到这里所述的本发明对任何串行链路都有效，因而可以在任何串行链路上实现MPLS。
为了说明和描述，已经给出本发明示例性实施例的上述说明。这不是用于穷举或限制本发明为公开的精确形式。根据上面的讲授有可能作出许多修改和改变。并不以本详细说明书来限制本发明的范围，而是在后附的权利书中定义本发明的范围。

Claims (32)

1.一种用于将标号封装在允许通过串行链路实现分组的标号交换的分组中的方法，它包括：
将标号和标号纠错加到数据报的前面，可以利用所述标号来导出所述标号纠错；以及
在所述数据报的末端添加循环冗余校验(CRC)，利用所述数据报来导出所述循环冗余校验。
2.权利要求1的方法，其特征在于所述标号包括三个字节。
3.权利要求1的方法，其特征在于根据D8+D2+D+1来得到所述标号纠错。
4.权利要求1的方法，其特征在于所述数据报被加扰。
5.权利要求的4方法，其特征在于根据D43+1来加扰所述数据报。
6.权利要求1的方法，其特征在于利用D16+D15+D2+1来得到所述循环冗余校验。
7.权利要求1的方法，其特征在于所述数据报是IPv4分组。
8.权利要求1的方法，其特征在于所述数据报是IPv6分组。
9.权利要求1的方法，其特征在于：所述标号包括多个比特，所述标号中的一个比特是用于指示没有承载净荷的标号有效比特。
10.一种用于识别封装具有标号、标号纠错字段和循环冗余校验字段的数据报的末端的方法，它包括：
分析分组的输入比特，直到检测到匹配许多用预定编码公式编码的分组的以前比特的比特模式；以及
根据所述匹配的检测和所述预定编码公式来识别所述分组的末端。
11.权利要求10的方法，其特征在于：所述预定编码公式包括循环冗余校验多项式，所述分析包括根据所述循环冗余校验多项式对输入比特进行编码以产生计算的循环冗余校验，直到所述计算的循环冗余校验匹配所述循环冗余校验字段。
12.权利要求11的方法，其特征在于所述选择还包括根据所述匹配的检测识别所述当前分组的末端。
13.权利要求10的方法，其特征在于：所述预定编码公式包括标号纠错多项式，所述分析包括根据所述标号纠错多项式对输入比特进行编码以产生计算的标号纠错，直到所述标号纠错匹配所述标号纠错字段。
14.权利要求13的方法，其特征在于所述选择还包括根据所述匹配的检测识别所述以前分组的末端。
15.权利要求10的方法，其特征在于：所述预定编码公式包括循环冗余校验多项式和标号纠错多项式的组合，所述分析包括根据所述循环冗余校验多项式和所述标号纠错多项式对输入比特进行编码，所述循环冗余校验多项式产生计算的循环冗余校验，直到所述计算的循环冗余校验匹配所述循环冗余校验字段，所述标号纠错多项式产生计算的标号纠错，直到所述标号纠错匹配所述标号纠错字段。
16.权利要求15的方法，其特征在于所述选择还包括根据所述匹配的检测识别所述当前分组的末端。
17.一种分组网络，它包括：
入口实体，用于接收数据报并以用于控制所述数据报处理的标号、标号纠错字段和循环冗余校验字段来封装所述数据报以产生标号的分组，并将所述标号的分组传送到下一跳(hop)；以及
出口实体，用于识别用所述标号、所述标号纠错字段和所述循环冗余校验字段封装所述数据报的分组的末端。
18.权利要求17中的分组网络，其特征在于：入口实体通过将标号和利用所述标号导出的标号纠错加到数据报的前面并将利用所述数据报导出的循环冗余校验加到所述数据报的末端来封装所述数据报。
19.权利要求18的分组网络，其特征在于所述标号包括三个字节。
20.权利要求18的分组网络，其特征在于根据D8+D2+D+1得到所述标号纠错。
21.权利要求18的分组网络，其特征在于所述数据报被加扰。
22.权利要求21的分组网络，其特征在于根据D43+1加扰所述数据报。
23.权利要求18的分组网络，其特征在于利用多项式D16+D15+D2+1得到所述循环冗余校验。
24.权利要求18的分组网络，其特征在于所述数据报是IPv4分组。
25.权利要求18的分组网络，其特征在于所述数据报是Ipv6分组。
26.权利要求18的分组网络，其特征在于：所述标号包括多个比特，其中，所述标号中的一个比特是用于指示没有承载净荷的标号有效比特。
27.权利要求17的分组网络，其特征在于所述出口实体识别用所述标号、所述标号纠错字段和所述循环冗余校验字段封装所述数据报的分组的末端，其方式是：分析分组的输入比特，直到检测到匹配用预定编码公式编码的分组的多个以前比特的比特模式并根据所述匹配的检测和所述预定编码公式识别所述分组的末端。
28.权利要求27的分组网络，其特征在于：所述预定编码公式包括循环冗余校验多项式，所述出口实体根据所述循环冗余校验多项式对输入比特进行编码以产生计算的循环冗余校验，直到所述计算的循环冗余校验匹配所述循环冗余校验字段。
29.权利要求28的分组网络，其特征在于所述选择还包括根据所述匹配的检测识别所述当前分组的末端。
30.权利要求27的分组网络，其特征在于：所述预定编码公式包括标号纠错多项式，所述出口实体根据所述标号纠错多项式对输入比特进行编码以产生计算的标号纠错，直到所述标号纠错匹配所述标号纠错字段。
31.权利要求30的分组网络，其特征在于所述选择还包括根据所述匹配的检测识别所述以前分组的末端。
32.权利要求27的分组网络，其特征在于：所述预定编码公式包括循环冗余校验多项式和标号纠错多项式的组合，所述出口实体根据所述循环冗余校验多项式和所述标号纠错多项式对输入进行编码，其中所述出口实体使用所述循环冗余校验多项式来产生计算的循环冗余校验直到所述计算的循环冗余校验匹配所述循环冗余校验字段，并且使用所述标号纠错多项式来产生计算的标号纠错，直到所述标号纠错匹配所述标号纠错字段。
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