一种分组与光传送网融合产品的DCN处理方法与系统与流程

一种分组与光传送网融合产品的dcn处理方法与系统
技术领域
1.本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种分组与光传送网融合产品的dcn处理方法与系统。


背景技术：

2.分组传送网( packet transport network，ptn)是以分组交换为核心，面向分组数据业务的传送网。ptn也是一种基于分组转发的、面向连接的多业务传送技术。
3.光传送网(otn) 技术是电网络与全光网折衷的产物，将sdh 强大完善的oam&p 理念和功能移植到了wdm 光网络中，有效地弥补了现有wdm 系统在性能监控和维护管理方面的不足。
4.随着移动业务进入4g、5g时代，每天都有大量的信息数据需要从一个地方送到另一个地方。现有的信息运输方式sdh、wdm、otn、ptn都为单一数据传输方式，不能同时满足高速tdm专线、分组交换的全业务传送需求，迫使人们提出了一种新的融合承载信息方案potn。
5.数据通信网络（dcn）是指为传送平面、控制平面和管理平面的内部以及三者之间的管理信息和控制信息通信提供传送通路。dcn是一种支持网络七层协议栈中第一层（物理层）、第二层（数据链路层）和第三层（网络层）功能的网络，主要承载管理信息和分布式信令消息。在公用数据通信网中有电路交换、分组交换和租用电路三种形式的数据传输业务。
6.分组与光传送网融合设备也需要通过已有部署的管控系统来管控该设备。对于这种需求，需要打通管控系统与设备的通路，光传送网管控信息通常通过gcc开销的方式来传递，而分组网络是基于分组转发的。因此有必要提供一种分组与光传送网融合产品的dcn处理方法与系统。


技术实现要素：

7.本发明提出的一种分组与光传送网融合产品的dcn处理方法与系统，可解决potn设备与已有分组管控系统之间通讯的难题。
8.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种分组与光传送网融合产品的dcn处理方法，包括以下步骤：当从本融合设备发向光传送网光口连接信息时：步骤s100、cpu上生成对应光口的虚拟ppp接口，并生成相关转发表项信息和光传送网信息，下发需要连接的协议报文并封装特殊的eth头部和分组交换芯片的头部到分组交换芯片；步骤s200、分组交换芯片收到报文，解析头部是发向与fpga连接端口的报文，将报文头部剥掉定向发出端口到fpga；步骤s300、fpga根据报文中携带的报文头部信息，解析出发往光传送网的端口，然后将特殊的头部剥掉，封装原始ppp报文头部，恢复原始ppp报文，将其封装成hdlc格式后，
用gcc开销形式将帧发送到光传送网出口，；当从光传送网光口收到发向本融合设备连接信息时：步骤s400、fpga将帧信息解析出gcc开销后还原成报文形式，再进行hdlc格式解封装，进一步还原成原始ppp报文，将ppp报文头部剥掉再封装特殊的eth头部包括入端口信息,将报文发送给分组交换芯片；步骤s500、分组交换芯片收到报文，解析是从fpga收到的报文，将报文填加相应的头部后发往与cpu连接的端口；步骤s600、cpu收到报文解析分组交换芯片头部知道是fpga来源的报文，再解析特殊的eth头表明是需要上送协议报文到对应的虚拟ppp接口。
9.进一步，所述步骤s100具体包括：步骤s101：otn是否有光口存在；步骤s102：如果不存在，流程结束；如果存在，根据端口类型、端口所在槽位号和端口号进行组合运算，得到dcn ppp虚拟接口的索引；步骤s103：根据dcn虚拟接口索引，通过配置管理，控制平面产生相应的dcn ppp虚拟接口，并下发对应虚拟接口的建链协议报文；步骤s104：转发面收到报文，根据生成的端口转化表项查找出真正的出口；步骤s105：为便于光传送网fpga方便识别该管控报文，封装特殊的eth头部标识此类型报文，包括特殊的mac,以及一层特殊的vlan 4094表明是dcn信息报文；步骤s106：再将出端口以vlan的形式封装进报文；步骤s107：再封装一层tag给分组交换芯片识别将报文发送给fpga。
10.进一步，所述步骤s300具体包括：步骤s301：fpga收到的报文是否为约定的特殊eth mac头；步骤s302：如果不是，丢弃该报文，如果是，提取特殊eth头vlan信息根据优先级进行入队；步骤s303：判断能否得到调度；步骤s304：如果不能，缓存中等待，如果能，剥掉特殊eth头；步骤s305：封装原始ppp报文的头部恢复成原始ppp报文；步骤s306：再进行hdlc格式的报文封装；步骤s307：将封装后的报文插入gcc开销中包括步骤s308：将以帧的形式从对应光口发到光传送网网络上。
11.进一步，所述步骤s400中，入端口的信息为vlan信息和表示dcn报文的vlan 4094。
12.进一步，所述步骤s600具体包括：步骤s601：解析报文tag信息并剥掉，判断是否从fpga发送过来的报文；步骤s602：如果不是，按照普通报文流程处理，如果是，进入otn dcn处理流程；步骤s603：判断是否为特殊的eth mac头；步骤s604：如果不是，丢包，如果是，进一步解析封装的vlan信息提取otn接口的槽位端口号；步骤s605：查找转发表项，转换出该接口对应的dcn ppp虚拟接口；步骤s606：剥掉特殊的eth头，并封装ppp头，还原原始ppp报文；
步骤s607：将控制面需要的端口信息等内容封装上送头，与报文一起上送控制面。
13.一种分组与光传送网融合产品的dcn处理系统，包括分组控制平面、分组转发平面、光传送网转发平面；所述的分组控制平面的处理，包括otn dcn接口的生成、ppp协议模块的处理、dhcp功能的配置、ospf协议配置、路由处理；dcn虚拟接口的生成，用于管控系统方便管理各个相对应的用户；ppp协议模块，用于相邻两台设备之间建立链接；dhcp功能，用于远端的管控系统可以按照需要分配给用户地址池中的地址；ospf协议模块，用于通告路由，打通管控系统之间的通路；路由模块，用于转发报文到需要的目的地址；所述的分组转发平面，包括分为转发表模块、多核cpu转发模块、分组交换芯片模块；转发表模块由控制平面生成；多核cpu转发模块执行查找动作，主要包括端口之间的转换；分组交换芯片模块负责多核cpu模块与光传送网之间的信息传递；所述的光传送网转发平面主要为fpga模块；fpga负责将报文根据优先级进行入队，并进行调度处理，调度出队的报文进行hdlc封装后转换成gcc开销模式以光网络帧格式从光口发送到otn网络；或反向从otn网络光口收到相应帧，解析出gcc开销，还原成报文再进行hdlc解封装，最终封装成约定的报文发送到分组模块。
14.与现有技术相比较，本发明使用在分组设备上产生otn网络的对应虚拟端口，通过分组的控制转发与otn网络产生相对应的关系，将ptn与otn不同的网络转发特性连接在一起，从而达到管控信息的传送目的。
附图说明
15.图1为本发明方法的流程图；图2为本发明硬件结构连接示意图；图3为本发明在整个网络中的管控示意图；图4为本发明cpu到分组交换芯片的cpu处理流程图；图5为本发明分组交换芯片到fpga的分组交换芯片处理流程图；图6为本发明fpga到光网络口的fpga处理流程图；图7为本发明光网络口到fpga的fpga处理流程图；图8为本发明fpga到分组交换芯片的分组交换芯片处理流程图；图9为本发明分组交换芯片到cpu的cpu处理流程图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
17.如图1所示，本实施例所述的分组与光传送网融合产品的dcn处理方法，包括：
当从本融合设备发向光传送网光口连接信息时：步骤s100、cpu上生成对应光口的虚拟ppp接口，并生成相关转发表项信息和光传送网信息，下发需要连接的协议等报文并封装特殊的eth头部和分组交换芯片的头部到分组交换芯片；步骤s200、分组交换芯片收到报文，解析头部是发向与fpga连接端口的报文，将报文头部剥掉定向发出端口到fpga；步骤s300、fpga根据报文中携带的报文头部信息，解析出发往光传送网的端口，然后将特殊的头部剥掉，封装原始ppp报文头部，恢复原始ppp报文，将其封装成hdlc格式后，用gcc开销形式将帧发送到光传送网出口，特别地，由于开销形式带宽只有几兆，fpga需要根据报文优先级进行调度发送，协议报文会打上高优先级，这样可以保证不断链。
18.当从光传送网光口收到发向本融合设备连接信息时：步骤s400、fpga将帧信息解析出gcc开销后还原成报文形式，再进行hdlc格式解封装，进一步还原成原始ppp报文，将ppp报文头部剥掉再封装特殊的eth头部包括入端口信息,将报文发送给分组交换芯片；步骤s500、分组交换芯片收到报文，解析是从fpga收到的报文，将报文填加相应的头部后发往与cpu连接的端口；步骤s600、cpu收到报文解析分组交换芯片头部知道是fpga来源的报文，再解析特殊的eth头表明是需要上送协议报文到对应的虚拟ppp接口。
19.如图2所示,为本发明的硬件结构连接图：分组层面由cpu和分组交换芯片组成，光传送网层面主要由fpga实现。多核cpu作为控制面和转发的核心，承载着整个控制面软件系统的运行，并生成转发面需要的各种表项，转发根据表项进行转发。分组交换芯片则可以将报文根据需要交换转发到对应的器件，起到了承上启下的关键灵活的作用。fpga则是光传送网重要的器件，能够接收与发送光传送网的帧信号，以及进行开销的处理，并在报文与帧格式之间转换。
20.如图3所示，为整个管控系统网络图：接入型otn下挂在局端otn（包括hub）下，局端otn先与管控系统建立管控连接，然后接入型otn再与管控系统建立管控连接。局端otn与域管控系统之间部署了专用的管理网络（由以太交换机和路由器组成），利用ospfv2协议打通路由。接入型otn与局端otn之间没有部署专用的管理网络，只能通过业务网络传递管控信息。
21.接入型otn与局端otn之间使用otn的gcc（general communication channel）开销作为基础物理通道，ppp协议报文经过hdlc编码并映射入gcc开销，形成pppoverhdlc的数据链路层格式，并被传递到对端，对端经解映射和解码，还原出ppp协议报文。
22.接入型otn与局端otn建立ppp链路后，发起dhcp请求（discover/request）。局端otn作为dhcp relay，基于管理网络在接入型otn与管控系统间转发dhcp协议报文。管控系统响应dhcp请求，按照一定的规划策略分配ip地址，产生dhcp应答（offer/ack）。同时，dhcp ack还要通过dns option携带管控系统地址。
23.为进一步了解本发明实施例提供的数据包在设备中转发的步骤流程，下面将详细说明。
24.如图4所示，是cpu到分组交换芯片的流程：
步骤s101：otn是否有光口存在；步骤s102：如果不存在，流程结束；如果存在，根据端口类型、端口所在槽位号和端口号进行组合运算，得到dcn ppp虚拟接口的索引；步骤s103：根据dcn虚拟接口索引，通过配置管理，控制平面产生相应的dcn ppp虚拟接口，并下发对应虚拟接口的建链协议报文；步骤s104：转发面收到报文，根据生成的端口转化表项查找出真正的出口；步骤s105：为便于光传送网fpga方便识别该管控报文，封装特殊的eth头部标识此类型报文，包括特殊的mac,以及一层特殊的vlan 4094表明是dcn信息报文；步骤s106：再将出端口以vlan的形式封装进报文；步骤s107：再封装一层tag给分组交换芯片识别将报文发送给fpga。
25.如图5所示，是分组交换芯片到fpga的流程：步骤s201：分组交换芯片收到报文，解析报文携带tag并剥掉；步骤s202：出端口是否为与fpga相连端口；步骤s203：如果是发送到fpga,如果不是，发送到其它器件。
26.如图6所示，是fpga到光网络口的流程：步骤s301：fpga收到的报文是否为约定的特殊eth mac头；步骤s302：如果不是，丢弃该报文，如果是，提取特殊eth头vlan信息根据优先级进行入队；步骤s303：判断能否得到调度；步骤s304：如果不能，缓存中等待，如果能，剥掉特殊eth头；步骤s305：封装原始ppp报文的头部恢复成原始ppp报文；步骤s306：再进行hdlc格式的报文封装；步骤s307：将封装后的报文插入gcc开销中：步骤s308：将以帧的形式从对应光口发到光传送网网络上。
27.如图7所示，是fpga到分组交换芯片的流程：步骤s401：fpga从光传送网收到对应的帧并提取gcc开销：步骤s402：将gcc开销还原成报文形式；步骤s403：将报文进行hdlc解封装；步骤s404：将ppp报文的ppp头部剥掉；步骤s405：封装与cpu约定的特殊eth头，包含入端口的vlan信息和表示dcn报文的vlan 4094，将报文发向分组交换芯片。
28.如图8所示，是分组交换芯片到cpu的流程：步骤s501：分组交换芯片判断入端口是否为与fpga相连的端口；步骤s502：如果不是，发送到其它端口；如果是，将报文发送到目的端口为与cpu相连的端口；步骤s503：分组交换芯片封装与cpu交互的tag信息，包含入端口信息，将报文发送到cpu。
29.如图9所示，是cpu上最终到控制面的流程：步骤s601：解析报文tag信息并剥掉，判断是否从fpga发送过来的报文；
步骤s602：如果不是，按照普通报文流程处理，如果是，进入otn dcn处理流程；步骤s603：判断是否为特殊的eth mac头；步骤s604：如果不是，丢包，如果是，进一步解析封装的vlan信息提取otn接口的槽位端口号；步骤s605：查找转发表项，转换出该接口对应的dcn ppp虚拟接口；步骤s606：剥掉特殊的eth头，并封装ppp头，还原原始ppp报文；步骤s607：将控制面需要的端口信息等内容封装上送头，与报文一起上送控制面。
30.以上步骤完成分组与光传送网融合产品的dcn通讯。
31.本发明的dcn处理系统，包括分组控制平面、分组转发平面、光传送网转发平面。
32.分组控制平面的处理，包括otn dcn接口的生成、ppp协议模块的处理、dhcp功能的配置、ospf协议配置、路由处理。dcn虚拟接口的生成，用于管控系统方便管理各个相对应的用户。ppp协议模块，用于相邻两台设备之间建立链接。dhcp功能，用于远端的管控系统可以按照需要分配给用户地址池中的地址。ospf协议模块，用于通告路由，打通管控系统之间的通路。路由模块，用于转发报文到需要的目的地址。
33.分组转发平面分为转发表模块、多核cpu转发模块、分组交换芯片模块。其中，转发表模块由控制平面生成；多核cpu转发模块执行查找动作，主要包括端口之间的转换；分组交换芯片模块负责多核cpu模块与光传送网之间的信息传递。多核cpu转发模块分为从otn的网络口接收报文发向控制面、从控制面下发报文转发到otn网络口、以及otn网络口与ptn网络口之间的转发。从otn的网络口接收报文发向控制面的处理，转发平面收包模块将从网络口收到的报文做解析识别出是dcn的报文和来源单板端口，根据需要查找相应的端口转换表转换出dcn接口将报文上送给控制面；从控制面下发报文转发到转发平面otn网络口的处理，需要根据端口转换表查找dcn接口对应的单板端口，然后通过封装特定的报文格式发送到对应的网络口；otn网络口与ptn网络口之间的转发，同样先解析然后通过路由查找的方式直接转发到另外的接口，封装特定报文发送出去。
34.光传送网转发平面主要为fpga模块。fpga负责将报文根据优先级进行入队，并进行调度处理，调度出队的报文进行hdlc封装后转换成gcc开销模式以光网络帧格式从光口发送到otn网络；或反向从otn网络光口收到相应帧，解析出gcc开销，还原成报文再进行hdlc解封装，最终封装成约定的报文发送到分组模块。
35.由上可知，本发明以实现分组与光传送网融合产品的dcn处理方法与系统，满足灵活与高效的网络要求，解决与现在已部署管控系统之间通讯的难题。
36.综上，本发明实施例使用在分组层面创建光传送网对应接口的虚拟接口，通过分组交换芯片将分组的报文传递给光传送网以gcc开销形式发送到otn网络中，或将光传送网络的信息通过gcc开销提取出来转换成分组报文的形式传递给分组层面，达到能够将分组与光传送网融合产品与现有已部署管控系统进行通讯的目的，满足了管控网络设备的需求。
37.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。