专利名称：局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光传送网(OTN，Optical Transport Networks)中的数据传输技术，特别是指一种局域网(LAN)信号在光传送网中传输的实现方法和装置。
背景技术：
为满足未来数据业务增长需求所推出的OTN网络是一种同时具有运行、管理、维护和指配(OAM&P，Operation，Administration，Maintenance andProvision)能力、大容量长距离传送能力和大容量的调度能力的网络。
OTN的客户业务有恒定比特率(CBR，Constant Bit Rate)CBR 2.5G、CBR 10G、CBR 40G、通用成帧规程(GFP，General Framing Procedure)等；OTN能提供对以上CBR速率的业务透明传送能力，这种透明性主要是比特(BIT)透明；当客户信号为千兆以太网(GE，Gigabyte Ethernet)、10GE的LAN业务时，客户信号通过GFP协议适配到OTN，OTN能保证GFP信号的字节透明性和帧透明性，同时也能保证以太网媒体访问控制(MAC)帧的透明性；其中，MAC帧透明是以太网数据传送的主要需求。
随着数据业务的增长，同步数字系列(SDH，Synchronous DigitalHierarchy)、同步光纤网络(SONET，Synchronous Optical Network)等网络的建网减少，以太网将是未来最主要的数据业务。电气与电子工程师协会(IEEE)标准802.ae中定义了两种接口，一种是10GE的广域网(WAN)接口，速率为OC-192/STM-64(10Gbase-W)；另一种是10GE的LAN接口(10Gbase-R)，利用64B/66B编码传送。骨干路由器或数据交换机互连，虽然有10G WAN接口，但由于10G WAN接口成本较高，因此很多骨干路由器选择10GE LAN接口，这样OTN必须解决10GE LAN接口如何在OTN上传送的问题。OTN传送10GE LAN接口的主要问题在于，OTN中2级光通道净荷单元(OPU2)净荷区的速率比10GE LAN的信息速率小，一般，10GE LAN的信息速率为10.0000±100ppm Gbit/s；而OPU2净荷区的速率为9.9953±20ppm Gbit/s。显然，10GE LAN是不可能直接映射到OPU2的，为了在OTN上传送10GE LAN业务，目前业界提出了一些技术方案。
参见图1所示，将10GE LAN业务信号去除64B/66B编码后，通过GFP适配到5个OPU1的虚级联信号，即OPU1-5V，然后在OTN上传送。
该方法的缺点是需要5个OPU1，如果线路速率为1级光通道传送单元(OTU1)，则需要5个彩色波长来传递；即使线路速率为OTU2，也需要一个OTU2传其中4个OPU1，并需要另外一个OTU2中的一个ODU1来传递另一个OPU1。当客户需要以一个GE为单位进行带宽调整时，该方法的2.5G的颗粒太粗，链路容量调整机制(LCAS)只能以2.5G为单位进行带宽调整。总的来说这种方法效率不高，浪费带宽资源。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置，在实现局域网信号在光传送网中的透明传送的同时，提高带宽利用率。
基于上述目的本发明提供的一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法，包括A.将局域网信号映射到适配协议帧；B.将适配协议帧映射到由一个以上1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；C.将所述虚级联组中至少一个所述1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
该方法步骤A所述映射过程包括将局域网信号进行64B/66B解码后，提取MAC帧封装到适配协议帧中。
该方法所述适配协议为GFP协议；所述MAC帧到适配协议帧的封装为GFP-T封装或GFP-F封装。
该方法所述封装为GFP-T封装，封装过程包括64B/66B解码后，去掉IPG，提取出MAC帧封装至GFP帧；或者64B/66B解码后，利用块编码方式将解码后的信号编码到适合GFP-T封装的GFP帧格式。
该方法所述适配协议帧封装过程中进一步包括根据实际需要在适配协议帧中插入空闲帧和/或适配协议的管理帧。
该方法所述局域网信号为10GE局域网信号，步骤B中所述每个适配协议帧映射到由9个1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中。
该方法步骤C中所述每个所述高阶光通道数据单元中复用进去的所述1Gbps级别光通道数据单元的数量是通过LCAS控制。
该方法所述LCAS为预先配置，或根据当前局域网信号的流量动态配置。
该方法进一步包括接收从光传送网发来的高阶光通道传送单元解映射为高阶光通道数据单元，对高阶光通道数据单元进行解复用处理；将解复用处理后得到的1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组，将虚级联组解映射为适配协议帧；将适配协议帧解映射为局域网信号。
该方法所述将适配协议帧解映射为局域网信号包括将适配协议帧还原为MAC帧；将MAC帧进行64B/66B编码后生成局域网信号输出到局域网中。
该方法所述适配协议为GFP协议、或LAPS协议、或HDLC。
本发明提供的一种局域网信号在光传送网中传输的实现装置，包括适配协议帧映射单元，用于将局域网信号映射到适配协议帧；
虚级联模块，用于接收适配协议模块输出的适配协议帧映射到由一个以上1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；复用模块，用于接收虚级联模块输出的至少一个所述1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
该装置所述适配协议帧映射单元包括物理接口模块，用于对输入的局域网信号进行64B/66B解码；MAC处理模块，用于接收物理接口模块输出的信号，提取MAC帧；适配协议模块，用于接收MAC处理模块输出的MAC帧，封装到适配协议帧中。
该装置进一步包括控制器和网络管理模块；所述MAC处理模块对MAC帧的流量进行监视，控制器采集或接收MAC处理模块的流量监视的结果发送给网络管理模块，网络管理模块根据收到的流量监视结果计算出最优的链路容量，启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
该装置进一步包括控制器和网络管理模块；网络管理模块根据预先配置的链路容量启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
该装置所述复用模块进一步用于接收从光传送网发来的高阶光通道传送单元解映射为高阶光通道数据单元，对高阶光通道数据单元进行解复用处理；所述虚级联模块进一步用于接收所述复用模块输出的1Gbps级别光通道数据单元，组成的虚级联组，将虚级联组解映射为适配协议帧；
所述适配协议模块进一步用于接收虚级联模块输出的适配协议帧，还原为MAC帧；所述MAC处理模块进一步用于接收适配协议模块输出的MAC帧转换为所述物理接口模块需要处理的信号；所述物理接口模块进一步用于接收MAC处理模块输出的信号进行64B/66B编码后生成局域网信号输出到局域网中。
该装置所述适配协议为GFP协议、或LAPS协议、或HDLC。
从上面所述可以看出，本发明提供的局域网信号在光传送网中传输的实现方法和装置，通过将LAN业务的带宽调整颗粒为1GE级别等技术手段，实现LAN业务的透明传送的同时，提高了带宽利用率；并且不改变线路速率，兼容现有的OTN体制，进一步还可以实现以GE为带宽单位的LCAS，以及网络终端复用器(TMUX)；实现点到点的传送10GELAN业务，或与TDM业务混合传送。
图1为现有技术10GE LAN业务信号到OPU1的适配过程示意图；图2为本发明实施例10GE LAN信号在光传送网中传输的实现方法的流程示意图；图3为本发明实施例的ODU0帧格式；图4为本发明实施例10GE LAN信号在光传送网中传输的实现装置的结构示意图；图5为本发明装置用来实现OTN或密集波分复用系统(DWDM)终端复用器的示意图。
具体实施例方式
本发明技术方案的核心是将LAN信号映射到适配协议帧；将适配协议帧映射到由一个以上1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；将至少一个所述1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。从而既实现了局域网信号在光传送网中的透明传送，也使带宽利用率大大提高。
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
参见图2所示，下面以10GE LAN信号为例，对10GE LAN信号在光传送网中传输的实现方法进行相信描述10GE LAN信号经64B/66B 编码后的速率为10G×66/64＝10.3125GBIT/S±100ppm，将10GE LAN信号按64B/66B解码后，得到的信息速率为10G BIT/S±100ppm。其中，64B/66B中包含有控制信息。
步骤201，将10GE LAN信号映射到GFP帧。过程为按64B/66B解码10GE LAN客户信号，提取MAC帧，将MAC帧封装到GFP帧中。
当然，这里的GFP封装过程包括透明GFP(GFP-T)封装和成帧映射GFP(GFP-F)封装；MAC帧提取过程中提取的内容包括提取MAC信息和控制信息。
以GFP-T封装为例，10GE LAN信号到GFP的封装有两种情况一种是直接从10GE LAN端口提取MAC帧，封装到GFP帧，也就是所谓的帧映射，需要先对64B/66B信号进行解码处理，同时也需要去掉包间间隔(IPG，Inter-Packet Gap)，即Ethernet IPG；另外一种是对10GE LAN进行64B/66B信号解码后得到10GE信号，再利用一种块编码方式把10GE信号编码到适合GFP-T封装的GFP帧格式。
这里仅是以GFP帧为例，根据实际情况所述10GE LAN信号也适配为如LAPS帧、HDLC等其他适配协议帧。
步骤202，将GFP帧映射到由多个子速率ODU0组成的虚级联组。
这里的子速率是指1G级别的子速率。在本发明的一个实施例中，针对GE、FC等1Gbps级别的低速率业务，参照国际电信联盟电信标准部(ITU-T)G.709建议，定义了1Gbps级别光通道数据单元(ODU0)，其净荷单元为OPU0，称为1Gbps级别的光通道净荷单元。
参见图3所示，图中示出了本发明实施例的ODU0帧格式。其中，前14列的第二行到第四行为ODU0的数据管理开销区(ODU0 OH)，15、16列为净荷管理开销(OPU0 OH)；17列以后的3808列为净荷区(OPU0)，最后为FEC。在本发明的一个较佳实施例中，ODU0 OH各字节的定义与数字包封技术所定义的ODU OH相同，以使得对1Gbps级别的业务有一个端到端的管理开销，能实现对GE等业务端到端的性能管理。参考ITU-T建议G.709，1-7列的第一行包含FAS直接，其中第7列第一行为MFAS字节，用于指示多帧承载时开销字节所对应的帧号。其中，OPU0 OH包含PSI字节，位于的15列第四行，对应MFAS为0～255的分别有255个复用字节，其中包含PT字节及保留字节。
ODU0是基于ITU-T G.709建议定义的，因此其结构框架符合该建议，与ODUK(K＝1，2，3)相似，关键的区别在于ODU0的速率级别是符合低速率业务需求的。在优选实施方案中，ODU0的比特率为(STM-16速率)/2±20pprn＝1244160Kbps±20ppm，容量为4×3824字节；ODU0净荷区OPU0的大小为4×3810字节。
而子速率OPU0的净荷为4×3808字节，比特率对应为(3808/3824)×(124416020±20ppm)＝(238/239)×(124416020±20ppm)＝1238954.31Kbps±20ppm。如果要完全传递10GE LAN的MAC帧速率，需要9个子速率OPU0的净荷区容量，9×1238954.31Kbps±20ppm＝11150588.79Kbps±20ppm；由于虚级联组的总容量大于10GE，因而可以完全实现10GE的MAC帧透明传送。
ODU0/OPU0根据需要，还可以传递GFP的管理帧。这保证了对于每个低速率业务的单独GFP传输、管理、维护功能的实现。在GFP映射填充到ODU0/OPU0的净荷区时，需要按照GFP映射方法插入一定数量的空闲(IDLE)帧，使得GFP信号和空闲帧的总速率恰好与OPU0净荷区的速率相等。插入空闲帧的方法可以参考ITU-T G.709建议。
步骤203，利用LCAS来控制链路容量大小。
通过网管配置LCAS，使链路容量符合客户需要的容量，例如虽然客户的10GE LAN端口速率10G级别，但在业务量较小时，只需要提供5GE的带宽，就可以利用LCAS来调整链路容量为ODU0-5V；LCAS可在1×ODU0到9×ODU0之间调整。
除了通过网管来配置LCAS，也可以通过设置一种流量监视装置，监视10GE LAN中的MAC帧流量，报告给网管；网管根据当前流量信息进行处理，自动配置LCAS，使ODU0-XV的容量大小最适合当前要传递的10GELAN流量。
步骤204，将这些1G级别的ODU0复用到高阶ODUK上，组成高阶OTUK，然后在OTN线路上传输。
这里在复用时，根据LCAS控制的所分配链路带宽，即容量的大小，每个ODUK中复用的可以完全是上面步骤得到的ODU0信号，完成X×ODU0到OTUK的复用，其中K＝1，2，3，比如2个ODU0复用到1个ODU1、8个ODU0复用到一个ODU2、32个ODU0复用到1个ODU3；也可以是一个所述虚级联组中的所有或部分ODU0信号与其他链路上的信号夹杂在一起复用在一个ODUK上，比如完成X×ODU0与Y×ODUJ到ODUK/OTUK的混合复用，其中J＝0，1，2；K＝1，2，3；K＞J。当然也可以来自更多路的信号复用在一起。
参见图4所示，为本发明较佳实施例的10GE LAN在光传送网中传输的实现装置，该装置包括GFP帧映射单元、虚级联模块、复用模块以及控制和管理单元。其中，GFP帧映射单元由物理接口模块、MAC处理模块和GFP模块组成；控制和管理单元由控制器和网络管理模块组成。下面分别对各模块的功能进行详细说明物理接口模块(PMA/PCS)，用于对10GE LAN信号的编码和解码，主要是64B/66B编解码。
MAC处理模块，在发送方向，接收物理接口模块的信号，提取MAC帧，并可进一步对MAC帧进行流量监视，将流量监视的结果发送至控制器；在接收方向，接收GFP模块送来的MAC帧，转换为物理接口模块需要处理的信号。
GFP模块，在发送方向，接收MAC处理模块送来的MAC帧，根据需要插入IDLE帧封装到GFP帧；在接收方向，将从ODU0-XV虚级联模块送来的GFP帧，去除IDLE帧，还原成MAC帧，送到MAC处理模块。
ODU0-XV虚级联模块，发送方向，将GFP模块送来的GFP帧映射到ODU0-XV；并可进一步包括LCAS功能，LCAS根据网管配置来确定链路容量的大小。接收方向，接收复用模块输出的1Gbps级别光通道数据单元，组成的虚级联组，将虚级联组解映射为GFP帧。
复用模块，发送方向，完成X×ODU0到ODUK的复用，或X×ODU0与Y×ODUJ，或更多路ODU信号到ODUK的混合复用，映射为OTUK信号后输出；其中J＝0、1、2；其中，K＞J。接收方向，接收来自OTN的OTUK解映射为ODUK，对ODUK进行解复用处理。
如果所述MAC处理模块监视MAC流量，则控制器负责采集或接收来自MAC处理模块的MAC流量监视数据，发送到网络管理模块进行处理；网络管理模块根据收到的流量信息，计算出最优的ODU-XV链路容量，启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
如果所述MAC处理模块没有MAC流量监视功能，则网络管理模块根据人工配置所需要的链路容量启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
其中，所述控制器和网络管理模块也可以结合为一个整体。
参见图5所示，本发明的上述装置可以设置在OTN或DWDM终端，用来实现OTN或DWDM终端复用器。在一个终端复用器中内置多个这样的装置，从而实现对多个10GE LAN、10GE FC等信号的业务汇聚，并通过OTN网络来实现点到点的传送。
通过本发明可以实现对10GE LAN业务的带宽可调整的透明传送，调整的颗粒为1GE级别，例如，10GE LAN客户要求只需要5个GE带宽，就配置LCAS调整到ODU0-5V的容量，如果全速率传送10GE LAN信号，就配置LCAS调整到ODU0-9V；其中8个ODU0占用1个OTU2，另一个ODU0从另外的OTU2传送，此OTU2的剩余容量可以来传送其他的ODU1或ODU0信号，与此OD0复用到OTU2，从而节省总的线路容量。
本领域人员应该知道，除10GE LAN信号以外，本发明方案对其它速率的LAN信号也可适用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法，其特征在于，包括A.将局域网信号映射到适配协议帧；B.将适配协议帧映射到由一个以上1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；C.将所述虚级联组中至少一个所述1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述映射过程包括将局域网信号进行64B/66B解码后，提取MAC帧封装到适配协议帧中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述适配协议为GFP协议；所述MAC帧到适配协议帧的封装为GFP-T封装或GFP-F封装。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述封装为GFP-T封装，封装过程包括64B/66B解码后，去掉IPG，提取出MAC帧封装至GFP帧；或者64B/66B解码后，利用块编码方式将解码后的信号编码到适合GFP-T封装的GFP帧格式。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述适配协议帧封装过程中进一步包括根据实际需要在适配协议帧中插入空闲帧和/或适配协议的管理帧。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述局域网信号为10GE局域网信号，步骤B中所述每个适配协议帧映射到由9个1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中所述每个所述高阶光通道数据单元中复用进去的所述1Gbps级别光通道数据单元的数量是通过LCAS控制。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述LCAS为预先配置，或根据当前局域网信号的流量动态配置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括接收从光传送网发来的高阶光通道传送单元解映射为高阶光通道数据单元，对高阶光通道数据单元进行解复用处理；将解复用处理后得到的1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组，将虚级联组解映射为适配协议帧；将适配协议帧解映射为局域网信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将适配协议帧解映射为局域网信号包括将适配协议帧还原为MAC帧；将MAC帧进行64B/66B编码后生成局域网信号输出到局域网中。
11.根据权利要求1、2、5至10任意一项所述的方法，其特征在于，所述适配协议为GFP协议、或LAPS协议、或HDLC。
12.一种局域网信号在光传送网中传输的实现装置，其特征在于，包括适配协议帧映射单元，用于将局域网信号映射到适配协议帧；虚级联模块，用于接收适配协议模块输出的适配协议帧映射到由一个以上1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；复用模块，用于接收虚级联模块输出的至少一个所述1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出到所述光传送网中。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，该装置所述适配协议帧映射单元包括物理接口模块，用于对输入的局域网信号进行64B/66B解码；MAC处理模块，用于接收物理接口模块输出的信号，提取MAC帧；适配协议模块，用于接收MAC处理模块输出的MAC帧，封装到适配协议帧中。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括控制器和网络管理模块；所述MAC处理模块对MAC帧的流量进行监视，控制器采集或接收MAC处理模块的流量监视的结果发送给网络管理模块，网络管理模块根据收到的流量监视结果计算出最优的链路容量，启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括控制器和网络管理模块；网络管理模块根据预先配置的链路容量启动LCAS生成链路容量调整值发送给控制器，控制器根据容量调整值产生容量控制命令发送给所述虚级联模块，虚级联模块根据所述调整命令配置该虚级联模块与所述复用模块之间的链路容量。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述复用模块进一步用于接收从光传送网发来的高阶光通道传送单元解映射为高阶光通道数据单元，对高阶光通道数据单元进行解复用处理；所述虚级联模块进一步用于接收所述复用模块输出的1Gbps级别光通道数据单元，组成的虚级联组，将虚级联组解映射为适配协议帧；所述适配协议模块进一步用于接收虚级联模块输出的适配协议帧，还原为MAC帧；所述MAC处理模块进一步用于接收适配协议模块输出的MAC帧转换为所述物理接口模块需要处理的信号；所述物理接口模块进一步用于接收MAC处理模块输出的信号进行64B/66B编码后生成局域网信号输出到局域网中。
17.根据权利要求12至16任意一项所述的方法，其特征在于，所述适配协议为GFP协议、或LAPS协议、或HDLC。
全文摘要
本发明公开了一种局域网信号在光传送网中传输的实现方法，包括将局域网信号映射到适配协议帧；将适配协议帧映射到由1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；将1Gbps级别光通道数据单元复用到光传送网支持的高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出。本发明还公开了一种局域网信号在光传送网中传输的实现装置，包括适配协议帧映射单元，用于将局域网信号映射到适配协议帧；虚级联模块，用于将适配协议帧映射到由1Gbps级别光通道数据单元组成的虚级联组中；复用模块，用于将1Gbps级别光通道数据单元复用到高阶光通道数据单元中，映射为高阶光通道传送单元输出。本发明在实现局域网信号在光传送网中的透明传送的同时，提高了带宽利用率。
文档编号H04L29/06GK1852215SQ20051013782
公开日2006年10月25日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者邹世敏 申请人:华为技术有限公司