CN1300010A - 用于帧中继网络和异步传输模式网络互通的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

揭示了一种用于帧中继网络和异步传输模式网络互通的方法以及装置。利用主从中央处理单元作为硬件结构,通过软件来揭示、转换和发送两种不同的数据包。从中央处理单元的数目可以大于1。主中央处理单元的逻辑结构包括配置管理模块、邮箱处理模块、信令模块、定时器模块、告警模块和通信模块。从中央处理单元的逻辑结构包括高级数据链路控制处理模块、异步传输模式处理模块、协议处理模块、数据存储模块以及通信模块。

Description

用于帧中继网络和异步传输模式网络互通的方法以及装置

本发明涉及通信技术，说得更详细些，本发明涉及在帧中继(Frame Relay,FR)网络和异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)网络之间进行互通的方法及其装置。

在FR网络和ATM网络互通或者在FR接口接入ATM网络时，在FR网络和ATM网络之间需要一个同时支持FR和ATM的互通单元来完成FR数据帧和ATM信元的接收、转换和发送。其中，在FR至ATM方向是把高级数据链路控制(High LevelData Link Control,HDLC)的帧转换为ATM适配层5(ATM Adaption Layer 5,AAL5)的帧，而在ATM至FR方向是把AAL5的帧转换为HDLC的帧。就发明人所知，在现有技术中，FR和ATM之间的互通主要是通过硬件逻辑来实现的。但是，用硬件来实现这种互通的缺点是不容易升级和灵活性较差。目前还没有使用软件实现FR和ATM之间的互通。

本发明的目的是设计一种利用中央处理单元(CPU)通过软件来接收、转换和发送两种不同的数据包的方法和装置，来完成FR数据帧和ATM信元之间的相互转换和转发，实现FR网络和ATM网络之间的互通。

本发明采用一个主CPU和数个从CPU来完成FR和ATM的数据包转发。要求所采用的CPU带有通信控制器，能够支持HDLC和SAR(Segmentation andReassembly，分接和复接)。其中，主CPU用于控制，而从CPU用于数据包转发。作为整个系统的控制模块，主CPU完成链路建立、配置管理以及与上层控制管理系统通信等功能。在主CPU中包括有配置管理模块、邮箱处理模块、信令模块、定时器模块、告警模块以及通信模块。作为系统的数据包转发模块，从CPU用于处理FR和ATM的数据转发。在从CPU中包含有HDLC处理模块、ATM处理模块、协议处理模块、数据存储模块以及通信模块。每个从CPU构成一个独立的模块，负责若干路HDLC数据和ATM信元之间的转发。主CPU和从CPU之间通过一条内部ATM信元通道进行通信。主CPU通过该通道发送命令来控制从CPU，而从CPU通过该通道响应主CPU的命令。从CPU相互之间不进行通信。

采用本发明的主从CPU包转发方法的优点在于：

(1)硬件结构简单，采用模块化结构，由一个主CPU模块和数个相同的从CPU模块组成系统结构，每个从CPU均为一个独立模块。

(2)采用CPU结构，包转发由软件完成，避免设计复杂的转发逻辑，容易实现和升级。软件采用模块化结构，可以通过升级软件来达到升级系统的目的。

(3)采用主从CPU结构，主CPU用于控制，从CPU用于包转发。由于在物理上分开了控制和转发这两个功能，因此有利于系统的管理，也能节约CPU的资源，提高转发速度。

下面将结合附图详细描述本发明的实施例。在这些附图中：

图1是本发明的网络结构的示意图；

图2是本发明的互通单元的系统结构的示意图；

图3(a)是本发明的互通单元的主CPU模块的逻辑图；

图3(b)是本发明的互通单元的从CPU模块的逻辑图；

图4是建立永久虚连接(Permanent Virtual Connection,PVC)链路的流程图；

图5是从FR至ATM方向的处理流程图；以及

图6是从ATM至FR方向的处理流程图。

参见图1，该图示出实现本发明的FR和ATM互通的网络结构。图中，标号11表示FR网络，12是ATM交换机，13是上层控制管理系统，14是FR和ATM互通单元，15是ATM终端，16是FR终端。图1中，A是业务互通通道，B是网络互通通道。

现在参见图2，该图是本发明的互通单元的系统结构示意图。在本实施例中，一共使用了五片CPU来构成互通单元14，其中标号为141的一片CPU是用作控制的主CPU，而标号为142、143、144和145的另外四片CPU是用作系统的数据包转发的从CPU。这五片CPU都选用MPC860SAR，因为它带有通信控制器，并且支持HDLC和SAR，符合使用要求。每个从CPU接两路HDLC物理端口。标号146代表ATM信元的SAR模块，它用于把来自从CPU142-145的ATM信元复接成一路ATM信元，送至ATM交换网络，以及把从ATM交换网络送来的ATM信元分接至从CPU142-145。图2中，符号C对应于全部的HDLC通道(如果每个从CPU有两条HDLC通道，则总共有八条HDLC通道)，符号D代表ATM信元通道，而符号E代表主从通信的ATM信元通道。

下面结合图3(a)和3(b)分别描述FR和ATM互通单元的主CPU141和从CPU之一的CPU142。应该指出，实际上，从CPU的数目没有限制。虽然在图2所示的本实施例中采用了四片相同的CPU作为从CPU142-145，但为了说明方便起见，在图3(b)中只示出从CPU142的逻辑示意图。

现在参见图3(a)，该图是FR和ATM互通单元的主CPU141的逻辑示意图。图中，标号1411是邮箱处理模块，用于和上层控制管理系统的通信，接收从上层控制管理系统送来的建立链路、删除链路、设置端口属性、设置信令激活状态以及获取链路统计信息等各种命令，并且送至下述的配置处理模块1412进行处理。邮箱处理模块1411还将下述的告警模块1414产生的各种告警上报给上层控制管理系统。

标号1412是配置管理模块，它处于核心地位，用于分配和管理链路资源，确定链路的添加和删除，完成PVC连接方式、端口属性和信令激活状态的管理等功能。来自上层控制管理系统的各种命令经邮箱处理模块1411送至配置管理模块1412，由其作出相应的处理，并向从CPU发出相应的命令。为说明方便起见，假设这些命令通过主CPU141的通信模块1416发送给从CPU142的通信模块1425(图3(b))，由从CPU142执行链路的添加或删除等操作，并修改更新其数据存储模块1424(图3(b))的内容，然后通过其通信模块1425和主CPU的通信模块1416返回执行成功或失败信息，配置管理模块1412根据返回的信息通过邮箱处理模块1411向上层控制管理系统发送不同的信息。

标号1413是信令模块，用于完成信令(诸如Q933A信令)功能，并将信令帧通过主CPU的通信模块1416和从CPU142的通信模块1425发送给从CPU142，再由从CPU142把信令发送到对端；而从CPU142接收到的信令帧也通过主从CPU之间的通信模块1416和1425交给主CPU的信令模块1413来处理。

标号1414是告警模块，用于处理系统产生的各种告警信息，并通过邮箱处理模块1411上报给上层控制管理系统。

标号1415是定时器模块，用于管理各种定时器资源。

标号1416是通信模块，用于和从CPU142的通信模块1425通信。

接着参见图3(b)，它是FR和ATM互通单元的从CPU之一的CPU142的逻辑示意图。

图中，标号1421是HDLC处理模块，用于接收和发送HDLC数据帧，检查接收到的数据的正确性，并且把接收到的HDLC数据帧交给下述的协议处理模块1423作进一步的处理。

标号1422是ATM信元处理模块，用于接收和发送ATM AAL5帧，检查接收到的数据的正确性，并且把接收到的AAL5数据帧交给协议处理模块1423作进一步的处理。

标号1423是协议处理模块，用于进行从FR到ATM方向的处理和从ATM到FR方向的处理。从FR到ATM方向的处理包括：接收由HDLC模块1421送来的数据，根据HDLC端口号以及数据帧的数据链路控制标识符(Data Link ControlIdentifier,DLCI)值来索引下述的数据存储模块1424中对应的ATM虚通道连接(Virtual Channel Connection,VCC)连接。如果是信令帧，就直接由通信模块1425送给主CPU141处理，否则作相应的协议处理，再通过这个VCC连接，由ATM信元处理模块1422将数据帧发送出去。从ATM到FR方向的处理包括：接收从ATM信元处理模块1422送来的数据，根据VCC连接来索引数据存储模块1424中对应的HDLC端口和DCLI值，如果是信令帧，就直接由通信模块1425送给主CPU141处理，否则作相应的协议处理，再通过这个HDLC端口由HDLC处理模块1421将数据帧发送出去。

概略地说，PVC链路的建立过程分为三个步骤：首先，在FR侧建立STREAM，确定STREAM时隙和信令管理模式；其次，在ATM侧建立ATM VCC，确定ATMVCC的带宽、VPI(Virtual Path Identifier，虚路径标识符)/VCI(Vitual ChannelIdentifier，虚通道标识符)和信令管理模式；最后，建立PVC，将STREAM和ATMVCC对应起来，确定PVC连接方式、双方的DLCI和协议的映射方式。PVC的连接方式有FR和ATM网络互通方式、FR和ATM业务互通的透明方式、FR和ATM业务互通的翻译方式以及HDLC帧的透明传输方式。下面参见图4具体描述PVC链路的建立过程。

在步骤401，邮箱处理模块1411接收到上层控制处理系统送来的建链命令。在步骤402，邮箱处理模块1411检查该命令的合法性，如果合法，就进至步骤403，否则进至步骤412。在步骤403，配置管理模块1412处理合法的建链命令，分配PVC资源。在步骤404，配置管理模块1412将建链命令通过通信模块1416发送到相应的从CPU(例如，从CPU142)。在步骤405，从CPU142建立物理链路。在步骤406，判断物理链路的建立是否成功，如果成功，就转至步骤407，否则转至步骤408。在步骤407，更新数据存储模块1424，保存链路信息。在步骤408，生成物理链路添加失败响应消息。在步骤409，生成物理链路添加成功响应消息。在步骤410，从CPU142的通信模块1425向主CPU141发送建链成功与否的响应消息。在步骤411，配置管理模块1412接收到由通信模块1416传来的建链响应消息，判断建链成功与否，产生不同的响应消息。在步骤412，邮箱处理模块1411向上层控制处理系统发送建链的响应消息。

下面参见图5，描述由FR到ATM方向的数据帧的处理流程。

在步骤501，HDLC处理模块1421接收到从线路上某个STREAM端口传来的数据帧。在步骤502，HDLC模块1421对该数据帧进行错误检查，如果有错，则转至步骤512，丢弃该帧，否则进至步骤503。在步骤503，协议处理模块1423处理该FR到ATM的数据帧。在步骤504，协议处理模块1423检查STREAM端口是否激活，如果没有激活，则转至步骤512，丢弃该帧，否则进至步骤505。在步骤505，协议处理模块1423判断该STREAM端口的PVC连接方式是否为HDLC透明传输方式，如果是HDLC透明传输方式，就转至步骤508，否则执行步骤506。在步骤506，判断该数据帧是否为信令帧(DLCI值是否为0)，如果是信令帧，就转至步骤511，否则转至步骤507。在步骤507，对于非信令的数据帧，协议处理模块1423根据STREAM端口和该帧的DLCI值来索引数据存储模块1424，查找对应的ATM VCC连接。在步骤509，对于HDLC透明传输方式，直接通过STREAM端口来索引数据存储模块1424，查找对应的ATM VCC。在步骤509，协议处理模块1423根据PVC的连接方式对该数据帧作相应的协议处理。在步骤510，协议处理模块1423在完成对该数据帧的处理后，把该数据帧交给ATM信元处理模块1422，由ATM信元模块1422发送数据。在步骤511，对信令帧进行处理，所有的信令帧都由通信模块1425发送至主CPU141，由信令模块1413处理。

现在参见图6，描述由ATM到FR方向的数据帧的处理流程。

在步骤601,ATM信元处理模块1422接收到某个ATM VCC端口传来的AAL5数据帧。在步骤602,ATM信元处理模块1422对此数据帧进行错误检查。如果有错，则转至步骤613，丢弃该帧，否则进至步骤603。在步骤603，协议处理模块1423处理该ATM到FR方向的数据帧。在步骤604，协议处理模块1423检查该ATM VCC端口是否激活，如果没有激活，则转至步骤613，丢弃该帧，否则进至步骤605。在步骤605，协议处理模块1423根据ATM VCC来索引数据存储模块1424，查找PVC连接方式和对应的STREAM端口号，然后根据不同的PVC连接方式分别进至步骤606、607或608，以便作不同的处理。在步骤606，由于是HDLC透明传输方式，故不作任何处理，直接转至步骤611。在步骤607，由于是业务互通方式，ATM到FR方向没有信令，故转至步骤610。在步骤608，由于是网络互通方式，故需要对信令作处理。在步骤609，判断该数据帧是否为信令帧(DLCI值是否为0)，如果是信令帧，则转至步骤612，否则执行步骤610。在步骤610，协议处理模块1423根据不同的PVC连接方式对数据帧作相应的协议处理。在步骤611，协议处理模块1423完成对数据帧的处理后，把该数据帧交给HDLC处理模块1421，由HDLC处理模块1421发送数据。步骤612对信令帧进行处理，所有的信令帧都由通信模块1425发送到主CPU141，由信令模块1413处理。

上面已结合附图详细描述了本发明的一个具体实施例。应该指出，给出实施例只是为了举例说明的需要，而并非为了限制本发明。对于熟悉本领域技术的人士而言，根据本发明的原理，无需进行创造性的思维即可作出不偏离本发明的精神和范围种种修改和变更。所有这些修改和变更都落在所附的权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1．一种进行帧中继网络和异步传输模式网络互通的方法，其特征在于，所述方法采用主中央处理单元控制整个互通装置，而采用从中央处理单元转发数据包。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一个或数个所述从中央处理单元进行所述数据包转发。

3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主、从中央处理单元之间的通信采用一条内部的异步传输模式信元通道。

4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行由所述帧中继方向到所述异步传输模式方向的数据帧处理主要包括下述步骤：

(1)接收步骤，由所述从中央处理单元的某个STREAM端口接收来自所述帧中继网络的数据帧；

(2)转换步骤，包括：

对所述数据帧进行错误检查，并作相应处理；

检查所述端口是否激活，并作相应处理；

判断所述端口的永久虚连接方式是否为HDLC透明传输方式，并作相应处理；以及

判断所述数据帧是否为信令帧，并作相应处理；以及

(3)发送步骤，由所述从中央处理单元发送经转换的数据帧。

5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行由所述异步传输模式方向到所述帧中继方向的数据帧处理主要包括下述步骤：

(1)接收步骤，由所述从中央处理单元的某个ATM VCC端口接收来自所述异步传输网络的数据帧；

(2)转换步骤，包括：

对所述数据帧进行错误检查，并作相应处理；

检查所述端口是否激活，并作相应处理；

确定永久虚连接方式和输出端口；以及

根据不同的所述永久虚连接方式作相应处理；以及

(3)发送步骤，由所述从中央处理单元发送经转换的数据帧。

6．一种进行帧中继网络和异步传输模式网络互通的装置，其特征在于，所述装置包括硬件和软件，

所述硬件包括：

主中央处理单元，用于控制整个互通装置；

一个或数个从中央处理单元，用于数据包转发；以及

分接和复接模块，用于异步传输模式信元的分接和复接，

其中，所述主中央处理单元与所述从中央处理单元藉助于一条内部异步传输模式信元通道通信，所述主、从中央处理单元与所述分接和复接模块经异步传输模式信元通道相连，而如果所述装置有数个所述从中央处理单元时，这些所述从中央处理单元之间互不通信，

所述软件包括：

控制软件，供所述主中央处理单元使用，以对所述整个互通装置进行控制；以及

包转发软件，供所述从中央处理单元使用，以转发所述数据包。

7．如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主中央处理单元的逻辑结构包括配置管理模块、邮箱处理模块、信令模块、定时器模块、告警模块和通信模块。

8．如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述从中央处理单元的逻辑结构包括高级数据链路控制处理模块、异步传输模式处理模块、协议处理模块、数据存储模块以及通信模块。

9．如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述配置管理模块在所述主中央处理单元中处于核心地位，用于处理链路的建立、删除和管理等配置信息，并且控制所述从中央处理单元的链路信息。

10．如权利要求7所述的装置，其特征在于，所有的信令信息均由所述主中央处理单元的所述信令模块处理，而由所述从中央处理单元发送到对端。

11．如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述协议处理模块可以进行帧中继到异步传输模式方向和异步传输模式到帧中继方向的协议处理。

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