专利名称：基于lan的单元间通信的制作方法
技术领域：
本发明涉及到具有至少两个基本设备的网络元件，该基本设备被连接到链路系统从而选择性地在公共传输流中传输有效载荷数据流和管理数据流。此外，本发明还涉及相应的通信方法。
背景技术：
像路由器、传输引擎(例如蜂窝网的基站)这样的网络元件或通信网络或数据网络的相似网络元件可能有一种多设备结构，该结构包括几个内部单元、子单元或者基本设备，例如内部结构的构成部分等。
通常，已提供几个底板连接来将这样的网络元件中的基本设备互连，从而在基本设备之间传送有效载荷控制数据和管理数据。该传送接口设备包括具有数据被加到其上的外部端口的接口转换器。基本设备外部产生并加到其上的数据和基本设备内部产生的数据需要在基本设备之间传输。来自和要送往用户终端的外部产生的数据如有效负荷和内部产生的数据(诸如用于管理用途的数据)都必须在该网络元件中的基本设备之间交换。当将一个公共接口用于各种数据时，每个基本设备必须能够判断通过该公共接口传送的数据是外部产生的数据还是内部产生的数据。虽然能够提供专有接口和协议来帮助该判断，但是这样的使用典型地将增加该系统的成本和复杂度。
当在这样的单元处执行的操作对于元件操作而言是必不可少的时，网络元件有时也利用冗余的基本设备。例如，网络元件中的智能路由器对于网络元件的操作是必不可少的，因而被安装在网络元件中。如果主路由器发生故障，则备用路由器被用来执行正常情况下由主路由器执行的操作。因此，网络继续运行。术语“保护”有时用来指示即便该网络提供网络服务的某个部分不能正常工作，也确保该网络服务能够继续。冗余组件(诸如冗余路由器等)的使用提供了这种保护。
设备保护处理在节点或者网络元件中的局部化的故障。冗余、备用电路的使用补偿或替换了发生故障的组件和保护设备。
可在电信网络中运行的网络元件被构建为满足运行标准，该标准是就可用性和故障间的平均时间来定义。该要求通常相当严格。例如，公众网的网络运营商经常要求系统在约百分之99.99的时间可用。冗余设备被用来满足这样的要求。一个基本设备(称为活动设备)正在正常工作，当该活动设备可运行时，另一个设备(称为冗余设备)仅仅控制或者监控该活动设备。如果冗余设备单元判断活动设备工作得不够好，冗余设备就变为活动设备并且接管该活动单元的功能性。保护切换涉及到从活动设备到冗余设备的操作转换。保护切换正常情况下很快地发生，并且对由活动和冗余设备执行的功能操作的总体功能性没有任何影响。常规地，将物理上分离的信令电缆用于在活动和冗余设备之间通信。然而，由于使用了不标准的连接设备和相关实现设备，所以使用除有效载荷链路以外的这样的分离电缆或其它网络路径增加了硬件成本。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种网络元件和相关的方法，通过该网络元件和相关方法，可有助于基本设备之间的数据通信。
这个目的是通过具有一个第一基本设备和至少一个第二基本设备的网络元件来实现的，所述第一和第二基本设备通过链路系统连接在一起从而在公共传输流上选择性地传输有效载荷数据流和管理数据流，所述第一基本设备包括-帧封装装置，它被安排来接收数据，该数据要传输到所述至少一个第二基本设备中选定的一个，并且用来将所述接收数据格式化为与所述公共传输流相关的帧；和-通信装置，它被耦合到所述帧封装装置从而接收所述公共传输流，所述通信装置被安排来使用设备特定的地址、通过所述链路系统将从所述帧封装装置接收到的帧转发给所述选定的基本设备。
此外，上述目的通过具有被设置为活动状态的第一基本设备和被设置为非活动状态的第二基本设备的网络元件来实现，所述第一和第二基本设备被连接到用于在公共传输流上选择性地传输有效载荷数据流和管理数据流的链路系统，所述第二基本设备包括-检测装置，它被安排成检测所述第一基本设备(R)是否正常工作；-保护控制装置，它被耦合到所述检测装置，并且被安排成响应于所述检测装置的输出而将所述第二基本设备的状态设置为活动状态；和
-信令装置，它使用所述公共传输流、通过所述链路系统用信号通知指示所述活动状态的信息。
另外，上述目的通过在具有第一基本设备和至少第二基本设备的网络元件中通信的方法来实现，所述第一和至少第二基本设备通过链路系统被连接在一起，所述方法包括如下步骤-接收要被传输给所述至少一个第二基本设备中选定的一个的数据，并且将所述接收数据格式化为与在所述链路系统上使用的公共传输流相关的帧；和-使用设备特定的地址、通过所述链路系统将帧转发给所述选定的基本设备。
因此，提供了一种方式用来形成一种公知的依照标准的以太网点到点链路，用于在多设备网络元件的两个或更多基本设备之间的通信。因此能采用标准的以太网协议(例如IEEE 802.3标准中定义的)，它允许多设备网络元件相对于采用公共底板链路的相应网络元件而言具有降低的复杂度和成本。因为采用一种标准而不是专有协议，所以多设备网络元件能够相对于采用专有协议和接口的相应网络元件而言有降低的复杂度和成本。
要被第一基本设备通过以太网连接传输到第二基本设备的数据被封装在不同的以太网帧内。为了完成设备通信，基本设备可能只通过依照标准的以太网点到点链路来连接，它为每一个设备使用唯一的以太网MAC(介质访问控制)地址。
以太网连接可以作为用于交换普通有效载荷数据的太网帧传送和作为用于交换管理信息的特殊以太网帧传送，从而避免了分离的管理网络连接。在通信过程中为了区分源自或目的到的数据，网络元件可以被安排成具有以太网或其它LAN链路的完整的虚拟局域网(VLAN)。每个基本设备因此就可能包括具有帧封装器的VLAN处理器装置，该帧封装器用于在源自不同物理接口或目的地为不同物理接口的这样的帧的头标中插入标记控制信息字段(例如所谓的Q标记前缀)。该Q标记前缀可以包括识别数据来源的VID(虚拟LAN标识符)，所述数据被封装到依照IEEE 802.1Q标准定义的帧中。
此外，封装为帧的数据可能源于基本设备中的一个。在这种情况下，没必要在帧中插入具有VID的Q标记前缀或类似结构。常规的没有标记的帧能够用于传送该数据。当在基本设备接收时，检测器可能搜索该Q标记前缀或类似结构。当分析检测到没有该Q标记前缀时，该第二基本设备可能确定包含在源于第一基本设备的帧中的数据。当帧根据单元间通信被传输时，具有VID的该Q标记前缀不一定可用于检查。这样的帧可直接用于管理用途。
相反地，当封装到帧中的数据在第一基本设备外产生，并且该数据例如通过基本设备的外部端口加到第一基本设备时，该Q标记前缀或其它标记头标字段能够用VID的值来填充。该值可能被选择为与外部端口相应，数据在该外部端口处被加到第一基本设备。该数据帧在内部LAN连接上被传输到第二基本设备。当在第二基本设备接收时，可能对Q标记前缀进行分析从而判断该字段是否由VID的值填充。当被检测到时，这个值指示该数据去定义目的地接口。因此VID标识数据在其上被加到基本设备的外部端口。
当数据帧在目的设备被接收到时，就进行对涉及Q标记前缀的帧结构的分析。如果该帧包含由VID填充的Q标记前缀，该帧中包含的数据可被传递到相应的目的点。
通信可以在一个多端口接口转换器和一个提供在网络元件中的路由器之间完成。外部数据选择性地加到多端口接口转换器的外部端口。并且，内部产生的数据(诸如管理信息等)可能在该接口转换器产生。该接口转换器的VLAN处理器将数据封装为数据帧并选择性地填充例如由IEEE 802.1Q标准定义的Q标记前缀，该前缀具有IEEE 802.1Q标准定义的VID。VID与外部数据在其上选择性地加到转换器的外部端口中的每一个相关联。当封装到数据帧中的数据是外部产生的数据时，Q标记前缀用与数据加到其上的外部端口相关的VID填充。相反地，如果数据是内部产生的，该Q标记前缀可能不用VID填充，或者在本发明的一个特别有利的实施例中通常使用以太网帧，例如根据IEEE 802.3。在内部业务量的情况下，该前缀结构不一定是必须去掉的。它可能维持为空或者可能指示用于内部转发和/或处理的其它地址。一旦封装成数据帧，该数据帧就在LAN连接上传输到路由器，并且该Q标记前缀被分析从而确定该数据帧的数据的源和目的地。源于该路由器或者加到该路由器的数据类似地被封装和传输到转换器。
因为能够采用标准LAN协议，IEEE 802.1Q协议，所以不需要开发和使用专有协议和相应接口。因此，与其他情况下一个相应元件所要求的相比，由基本设备构成的网络元件能够更廉价并且以更低的复杂度来构造。
在本发明的另一个方面，提供了这样一种方式，通过该方式来用信号通知冗余单元的保护状态，从而指示该冗余单元中个体冗余单元的状态。该信令被产生用来指示一个单元是在活动状态还是在备用状态。该信令信息流借助于冗余单元间相同的内部链路系统(例如诸如以太网等的局域网(LAN)或其它网络路径)产生。使用了周期的、增加的消息帧，如以太网帧。当冗余单元由IP网络中的活动路由器单元和备用路由器单元构成时，分离的多接口单元具有LAN连接，例如以太网连接。
因此，在这些以及其它方面，设备以及相关方法被提供给具有几个基本设备的网络元件。至少两个基本设备被链路系统或结构分别连接在一起。帧封装器接收要被传输到其它基本设备的数据。该帧封装器将该数据帧格式化为数据帧。该数据帧包括头标部分和数据部分。为了识别不同的数据源，头标部分包括由标记头标填充的诸如Q标记前缀等的前缀结构。由Q标记前缀构成的该标记头标字段不是特定的保留字段，而是在头标部分意义明确的位置处插入的前缀。该数据帧一旦形成，就要通过链路系统传输到第二基本设备。对于内部数据业务量，该前缀结构也可以被省略。
现在将基于优选实施例并参照附图描述本发明，附图包括图1示出了根据本发明的第一和第二实施例并具有基本设备的网络元件的功能框图；图2示出了根据第一优选实施例的基本设备的功能框图；图3示出了根据IEEE 802.1Q构成的帧的标记帧结构；图4示出了在活动设备和备用设备之间的保护切换功能的代表性示意功能框图；和图5示出了根据第二优选实施例的保护切换功能的示意流程图。
具体实施例方式
优选实施例涉及到多设备网络元件NE中的内部基本设备(单元)之间的业务量通信，例如智能路由器和至少一个传输引擎或其它外部实体ED1到EDj(例如基站)。
图1示出了根据第一优选实施例的这样一个网络元件NE的示意框图。对于内部数据流，网络元件NE包括以太网LAN结构10。从IP(因特网协议)的观点来看，这个LAN 10被看作单IP子网。根据本发明，所有的基本设备U1到Um仅仅通过依照标准的以太网(例如标准高速以太网或吉比特/秒(Gbit/s)以太网)点到点链路来连接，以完成基本设备U1-Um之间的通信。因此，能够避免去使用那些执行分离网络管理的附加的专用链路。
对于基本设备U1-Um中每一个都是唯一的专用MAC地址被用来经LAN10的这种链路来交换各种信息。特别地，控制分组(例如单元(设备)间通信和网络管理信息)与源于和定址到通过总线系统或者其它网络系统连接的实体(例如的外部实体ED1到EDn)、或者源于和定址到多设备网络元件NE以外的IP网络20的有效载荷业务量结合到一起，成为每对设备之间的一个公共传输流。基本设备U1到Um中的每一个包括多个可寻址的端口Pi1-Pin，从而使得专用数据能够分别流过LAN 10或者流到外部实体ED1到EDj。在优选实施例中，基本设备U1到Um能够被看作在其外部端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn、通过各自的链路(例如SDH线路)而光学地或电学地连接到外部实体ED1到EDj的接口单元或者多接口转换器，该外部实体可以是RF传送链路的基站、无线电站或者无线电收发机、通过E1或E3线路连接的专有子网、或者无线LAN。
此外，多设备网络元件NE包括活动单元R和相应的处于备用状态的可选非活动单元R’，它们分别通过至少一个可寻址端口Pi和Pi’连接到所述LAN 10。该活动和非活动单元R，R’是关键单元(例如路由器单元)的相同的或者可替换型式，该关键单元必须被保护并且因此为了冗余性的原因而被加倍。注意到，对于LAN 10上的数据通信，活动和非活动设备R，R’能被看作为类似于基本设备U1到Um的、但具有特定功能(例如路由选择功能)的基本设备。
图2示出了图1的基本设备U1的示意框图，该结构与所有的其它基本设备U2到Um的一致。基本设备U1包括用于将内部信息源170产生的信息分组添加到源于外部的信息的添加功能性150。此外，提取功能性110被提供用来提取接收到的信息并将它转发到不同的内部或外部接收点140。特别地，当多设备网络元件NE具有由冗余单元(诸如活动和非活动单元R，R’等)完成的设备保护时，被保护的活动单元R和其它非活动的备用单元R’之间的所有业务量能够在不需要额外链路的情况下交换。
换句话说，LAN 10为源于不同的外部和内部实体的数据业务量提供了一种复用功能性。除了有效载荷业务量以外，诸如设备间通信和管理信息等控制业务量也能在基本设备U1-Um和/或冗余单元R，R’之间内部地交换。所有的业务量都能在两个方向交换。
在优选实施例中，以太网LAN 10被采用，它为基本设备U1-Um和冗余单元R，R’的每一个端口只提供了唯一的以太网MAC地址。
这个寻址机制使得IP层和网络层能够在通信期间区分不同的接口。例如，当基站的多接口转换器与多个网络通信时。
特别地，公知的来自于IEEE 802.1Q标准的VLAN(虚拟LAN)结构能够被“误用”为复用层。公知的VLAN使用包含具有VLAN ID(VID)的标记头标字段的帧。对于在单个的以太网链路上的数据传送，该VID被用来定址不同的IP数据流分组。每个流源于或者去往单元上不同的物理接口或端口，正如由它自己的唯一MAC地址来确定的。已指配的VID确定单元上的每个逻辑接口。逻辑接口可以是SDH(同步数字系列)接口或者单个PDH(准同步数字系列)接口。在这些情况下，它也是一个与作为第二层协议的PPP(点到点协议)的物理接口，或者是它可以是ATMPVC(异步转移模式永久虚电路)或者是由多链路PPP绑定到一起的一对PDH接口。
此外，每个基本设备U1-Um中的封装功能性160将所有要通过以太网链路传送的数据封装到使用选定目的单元的目的MAC地址的以太网帧中。在被指配到外部接口的数据的所有帧中，基本设备U1-Um至少添加所提到的、具有根据IEEE 802.1Q的VID的标记头标。
此外，每一个基本设备U1-Um包含用来分析和读取通过接口功能性130接收到的数据帧的头标的分析功能性120。在识别出被标记的帧后，分析功能性120读取VID。基于这个VID，相关联的端口将被用于将这些帧转发到目的地点作进一步处理。
在优选实施例中，未被标记的帧能用于各对通信单元自己之间的业务量。在这种情况下，LAN 10的以太网链路上的数据流包含标记的和未被标记的以太网帧。与未被标记的以太网帧一起传送的数据能够直接传到下一层，指明它源自发送单元本身并且是通过以太网链路接收到的。此单元软件将把未被标记的帧解释为直接用于管理用途的单元间通信。这是有利的，因为当各个基本设备在没有VLAN的情况下与常规单元连接时，它的工作被限于通过仅仅使用单元间的通信特征。所谓Q标记前缀的存在已经指明数据已经通过外部接口接收到。Q标记前缀中的VID被用来定义目的地接口。Q标记前缀和VID的存在都不能给出与数据源于哪一层有关的信息。然而，内部产生的数据(例如源设备的管理数据)能够拥有Q标记前缀。但是如果它们是未被标记的，则是有利的。以太网帧没有为Q标记前缀保留特定字段。Q标记前缀被插入到以太网帧头标中意义明确的位置。被标记的帧因此比传送相同数据的未被标记的帧更大。
基本设备U1到Um的端口P11-Pm1以及路由器单元R的端口Pi是用于形成以太网连接(例如与路由器单元R的相应端口Pi)的连接端口。在以太网连接上使用的帧格式是由IEEE 802.3标准规范指定的以太网帧格式。端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn构成了允许与网络元件NE外的外部实体ED1-EDj进行数据交换的外部数据端口。根据本优选实施例，每个基本设备包括提供图2所指示功能性的VLAN处理器。该VLAN处理器可以以任何期望的方式来实现。例如，该VLAN处理器可以可选地实现为硬件设备、软件设备或者两种设备的结合。该处理器被耦合到端口Pi1-Pin(i＝1～m)和Pi中的每一个。
该VLAN处理器还被耦合用来接收在每个基本设备内产生的、内部产生的数据，该数据也经过帧格式化以便被封装到与剩下的数据业务量不同的帧中。
外部端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn中的每一个都由VID来标识。当数据被加到这些端口中的任何一个时，数据被VLAN处理器的帧封装功能性160封装到一个帧格式中。根据VID，数据被加到的端口的身份也被提供给VLAN处理器。为了在基本设备U1到Um之间的数据流中识别外部端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn的不同帧，帧封装功能性160标记相应的帧并且将分配给原始的源的VID插入到Q标记前缀。
由帧封装功能性160封装的各种数据帧被提供给各自的端口，并且在以太网连接上被传送给路由器单元R。路由器单元R也包括VLAN处理器，数据帧被加到该VLAN处理器。路由器单元R的分析功能性120搜索被标记的帧并读取包含在该帧头标部分内的VID从而确定该帧应该被路由到哪一个逻辑的第3层接口。在这里，该数据目的地可以是路由器单元R自己、到网络元件NE内的另一个位置、或者是该帧要被转发到另一个外部位置(这里由外部实体ED1-EDj和IP网20来指示)。例如对被标记的帧中包含的VID作出响应，而做出转发数据帧的转发判定，并且该帧因此被借助于另一个接口(图中未示出)发送出去。并且，一旦传递到适当的第3层接口元件，转发路由的判定就根据接收到的数据中的信息(这里是VID)来做出。
当在各自设备之间允许双向通信时，各个VLAN处理器既包括帧封装功能性160也包括分析功能性120。
图3示出了数据帧的帧结构，数据被帧封装功能性160(图2所示)帧格式化为该数据帧。总地以102显示的数据帧是根据IEEE 802.1Q的被标记的数据帧的范例，该数据帧由加到传输基本设备从而在VLAN中使用的外部产生的数据构成。该数据帧被格式化为在一个前同步(图中未示出)之后包括一个具有如下部分的头标部分目的地MAC地址字段104、源MAC地址字段106、以太网类型字段108、标记控制信息字段112和MAC(媒体接入控制)长度/类型字段114。有效载荷部分包括数据字段116、PAD字段118和帧校验序列FCS字段122。该数据格式与IEEE 802.1Q标准协议中阐述的格式一致。
标记控制信息字段112包括Q标记前缀124，根据本发明的优选实施例VLAN标识符选择性地插入到Q标记前缀124。在这里，当由帧封装功能性160封装的数据是源于网络元件NE外、在端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn中的一个处时，帧封装功能性160用与接收该数据的端口相关联的VID来填充被标记的头标字段124。
根据本优选实施例，当封装到帧中的数据在内部交换时(即内部管理信息)，该帧应该不包括Q标记前缀或者不用VID值填充更为有利。在数据帧被传输到路由器单元R以后，其中的分析功能性120在每个接收到的数据帧中搜索Q标记前缀从而确定数据帧的源。如果接收到的数据未被标记或者Q标记前缀不是用VID填充的，则帧中包含的数据由此可知是源自各自的基本设备，以便由路由器单元R使用。
换句话说，在基本设备的端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn接收到的数据被各自的VLAN处理器的帧封装功能性160封装到被标记的以太网帧中。该目的地址字段用路由器单元R的MAC地址填充，并且VLAN Q标记前缀被使用与基本设备的适当端口相关的VID、来插入到根据IEEE802.1Q协议的添加的标记控制信息字段112中。以太网帧然后在以太网连接上从各自的传送端口传送。
相反地，在基本设备的内部信息源170产生的数据被帧封装功能160格式化为数据帧，并且该数据在没有VLAN Q标记前缀的情况下、在“未被标记的”帧中通过以太网连接从传送端口传送。当数据帧的Q标记前缀不使用VID填充时，不知道源设备的任何特定功能性的任何其它设备认为该设备是表现为普通的设备。
当在路由器单元R检测到数据帧时，无论它是被标记的帧还是未被标记的帧，都进行分析以确定该Q标记前缀是否包括VID。如果该数据帧是未被标记的帧，则当数据帧被指明为在端口Pi接收到时，其中包含的数据直接传递到下一更高层。如果数据帧是被标记的数据帧，并且已注明是从端口Pi接收到的，那么VID的值被分析。取决于VID的值，来确定数据帧中包含的数据所源于的相关联的外部端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn，并且该帧中包含的数据被传递到下一更高层，指明该数据是从源基本设备的哪一个端口接收到的。
数据的通信在路由单元R类似地实施。数据在更高层处可获得，这里指定为逻辑第3层数据。帧格式化通过VLAN处理器的操作而对该数据执行，并且所有的数据帧从该设备的数据端口(诸如数据端口Pi等)传送到特定的目的地设备(即基本设备U1到Um中的一个)。
如果源于路由器单元R的数据帧的目的地是基本设备U1到Um中的一个，该数据帧在经VLAN处理器进行帧格式化操作后通过LAN 10的各自以太网连接进行通信。该数据帧的Q标记前缀不由VID填充，或者该路由器单元R的帧封装功能性160产生一个未被标记的帧。在另一个实现中，该数据帧可以由标识传输基本设备的VID来填充。当数据帧在选定的基本设备接收到时，分析功能性120的检测就在VLAN处理器中用来判定是否插入了标记头标字段且标记头标字段由VID来填充。如果做出判定数据帧构成了一个未被标记的数据帧，则该数据被传递到选定基本设备的更高逻辑层作进一步处理。相反地，如果数据帧的目的地是一个耦合到外部端口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn的设备，那么该标记头标字段被用预定目的地相关联的VID填充。
该VID的特征是根据IEEE 802.1Q标准规定的。因此，该VID为12比特长并且位于IEEE 802.1Q标准中阐述的数据帧的标记控制信息部分内。
包含在数据帧中的数据是源于超出外部接口P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn，并且该Q标记前缀由相应的VID填充。更高级别逻辑层的数据被传送到路由器单元R。由于该Q标记前缀由VID来填充，所以数据帧被传递到路由器单元R的更高级别逻辑层以便在那里作进一步的处理。
在第二优选实施例中，建议的基于LAN的单元间通信结构被用来提供一个保护切换功能性。在这里，信令也可以在冗余基本设备间实施，该冗余基本设备由活动设备(例如路由器单元R)和至少一个备用设备(图1中虚线指示的附加或冗余路由器单元R’)构成。特别地，冗余设备R，R’的保护或活动状态被用信号通过LAN 10通知从而指示它们各自的状态，即是活动还是备用。该信令信息通过内部以太网LAN 10流动，该内部因特网LAN被形成以使用周期的、添加的消息以太网帧而在冗余设备间延伸。然而需要注意的是，保护切换功能可以提供给网络元件NE的任何其它关键单元或基本设备。
图4示出了根据第二优选实施例的保护切换功能性的示意功能框图。为了快速地活动备用路由器单元R’，该备用路由器单元R’中的保护控制器PC’控制该活动路由器单元R。两个设备都通过各自相连的设备的相同端口Pi，Pi’来使用相同的MAC地址和相同的IP地址。两个连接都在基本设备U1到Um的每个多接口单元中终止在相同的端口。如果备用路由器单元R’判定活动路由器单元R的运行不令人满意，则备用路由器单元变为活动的并接管该活动路由器单元R的功能。也就是说，备用路由器单元R’变为活动单元。第一活动路由器单元R的缺陷可能影响两个单元，即活动和备用路由器单元同时是活动的，且该第一单元发送不正确的业务量数据。因此，在每个多接口单元中正确工作的单元的适当指示对于在其端口上执行保护切换是必要的。
在选定的时间间隔内，所有的活动单元都通过LAN 10的标准化的以太网连接发送状态消息从而指示其状态。该消息在附加的特定以太网帧中发送，该帧不同于其它数据帧。每一条消息包含设备相关的排列号。活动路由器单元R和备用路由器单元R’之间在单元缺陷或误操作发生之前进行的通信按这样一种方式来调整备用路由器单元R’的排列号，即当备用路由器单元R’变为活动时，该备用路由器单元R’开始发送一个比活动路由器单元R的那个更高的排列号。如果冗余单元之间的保护切换发生，则多接口基本设备U1到Um因而就被使得能够来基于该排列号去识别来自两个活动单元的有价值的业务量。
类似于第一优选实施例，该信令信息也通过内部以太网LAN 10在单元间使用周期的添加的消息以太网帧而流动。
根据图4，每一个基本设备U1到Um分别通过以太网链路L1和L2耦合到路由器单元R，R’。以太网链路L1，L2通常在例如基本设备U1的端口P11处耦合。
在运行期间，在各自的基本设备U1中的VLAN处理器的消息帧比较功能性230必须判定是以太网链路L1还是L2延伸到活动路由器单元R。该判定是响应于从路由器单元R，R’接收到的数据而作出的。
在规则的时间间隔内，活动路由器单元R发送特殊的消息来指示其状态为活动路由器单元。该消息在不同于用来发送正常数据的帧类型的以太网帧中发送。因此，独立的数据类型互不干扰。由活动路由器单元R在不同类型的以太网帧中发送的消息包含一个排列号RN作为参数。
比较功能性230通过两步过程来确定哪一个路由器单元是活动路由器单元。首先，该比较功能性230确定接收到的特殊消息是否仅仅由路由器单元R，R’中的一个来产生。如果路由器单元R，R’中的仅仅一个发送该特殊消息，那么那个路由器单元构成活动路由器单元。然而，如果消息在共同时间周期内从两个路由器R，R’接收到，那么，用于通信的活动单元被确定为这样的路由器单元它发送一个消息，在它的消息中包含一个更高值的或其它的额定的号码。当备用路由器单元R’变为活动路由器单元、而先前活动的路由器单元R有可能继续企图充当活动路由器单元时，两个路由器都可以发送消息。
当活动路由器单元R构成了初始活动的路由器设备时，备用路由器单元R’以备用模式动作并构成备用路由器单元。该备用路由器单元R’运行于备用模式来监控活动路由器R的运行以确保其正常工作。该备用路由器单元R’也保持知道活动路由器单元R发送的指示消息中的号码值。如果备用路由器单元R’确定活动路由器单元R没有正常运行，则该备用路由器单元R’变为活动并接管活动路由器功能的操作。通过将由消息产生功能性210’产生并被加到MAC信令单元220’中产生的数据流的指示消息发送到比较功能性230，该先前的备用路由器单元R’指示其状态为新的活动路由器单元。具有的值大于先前活动路由器R采用号码数值的经过更新的排列号RN从保护控制器PC’获得，并且被消息产生功能性210’加到指示消息中。如果先前活动的路由器单元R仍然发送指示消息，则比较功能性230仍然能够因消息中更高值的排列号RN而确定新活动的路由器单元R’为活动路由器单元。
当先前活动的路由器单元R被替代并变为新的备用路由器单元时，以前的活动路由器单元R变为可作为备用路由器单元运行。如果再次要求进行保护切换，相同的过程就再一次地实施。
图5示出了根据第二优选实施例的保护切换功能性的示意流程图。
在步骤301中，活动路由器单元R的状态指示消息由备用路由器单元R’的保护控制器PC’进行检查。如果在步骤302中确定活动路由器单元R在工作或运行正常，例如没有任何参数在不可容许的范围内，则备用路由器R’维持其非活动状态。另一方面，如果在步骤302中确定活动路由器单元R工作不正常，那么备用路由器单元R’的保护控制器PC’将备用路由器单元R’设置为活动状态并产生一个高于活动路由器单元R的排列号RN的排列号。基于该更高的排列号RN，以前的备用路由器单元R’的状态指示消息由消息产生功能性210’产生，并且被添加到通过到基本设备U1和其它基本设备U2到Um的各个以太网链路提供的信令流中去。
注意，本发明不限于上面的优选实施例，而是可以用在任何具有基本设备的网络元件中，因而促进了单元间通信。而且，任何类型的基于帧的网络结构能够用作用于在基本设备、路由器单元等之间的路由公共传输流的链路系统。特别地，可以使用其它的诸如基于轮询的结构或基于传递令牌的结构等的LAN标准。这样，优选实施例可以在所附权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种具有至少两个基本设备(U1-Um，R，R’)的网络元件，所述基本设备通过链路系统(10)连接在一起，从而在公共传输流上选择性地传输有效载荷数据流和管理数据流，所述每个基本设备包括a)帧封装装置(160)，它被安排成接收要传输给所述至少两个基本设备(U2-Un)中选定的一个基本设备的数据，并且将所述接收到的数据格式化为与所述公共传输流相关的帧；和b)通信装置(130)，它耦合到所述帧封装装置(160)来接收所述公共传输流，所述通信装置被安排成使用设备特定的地址、通过所述链路系统(10)将从所述帧封装装置(160)接收到的帧转发给所述选定的基本设备。
2.根据权利要求1的网络元件，还包括帧分析装置(120)，该帧分析装置(120)耦合到所述链路系统来接收所述公共传输流相关的帧，所述帧分析装置(120)被安排成识别所述设备特定的地址，且对其进行响应以选择性地转发所述公共传输流相关的帧。
3.根据权利要求1或2的网络元件，其特征在于，所述帧封装装置(160)被安排成产生具有头标部分和数据部分的数据帧，所述头标部分选择性地包括一个前缀结构，该前缀结构标识一个产生所述数据帧的数据的实体(ED1-EDj)。
4.根据权利要求3的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)被连接到的所述链路系统(10)构成依照标准的LAN点到点链路，且所述帧封装装置(160)将数据封装进的数据帧包括LAN帧。
5.根据权利要求4的网络元件，其特征在于，所述依照标准的LAN是以太网。
6.根据权利要求3到5中任何一个的网络元件，其特征在于，所述前缀结构包括虚拟局域网的标识符(VID)。
7.根据权利要求3到6中任何一个的网络元件，其特征在于，所述前缀结构的长度与根据IEEE 802.1Q标准定义的VID字段长度一致，且所述VID包括IEEE 802.1Q定义的VID。
8.根据权利要求3到7中任何一个的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)至少包括第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)，并且所述实体(ED1-EDj)位于所述基本设备(U1-Um)外部且耦合到所述第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)，以及所述前缀结构标识所述实体耦合到的所述第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)。
9.根据权利要求8的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)包括分组数据接口转换装置(130)；所述实体包括分组数据源；以及所述前缀结构将所述第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)标识为配置参数。
10.根据权利要求8或9中任何一个的网络元件，其特征在于，所述帧封装装置(160)被配备在虚拟LAN处理器中。
11.根据权利要求3到10中任何一个的网络元件，其特征在于，所述数据帧的数据根据包括至少一个较低逻辑层和至少一个较高逻辑层的逻辑层定义；并且所述帧封装装置(160)格式化的数据包括由所述至少一个较高逻辑层形成的数据。
12.根据权利要求3到11中任何一个的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)包括耦合到所述链路系统(10)的输出端口(P11-Pm1，Pi，Pi’)；所述基本设备(U1)包括耦合到所述链路系统(10)的输入端口(P11-Pm1，Pi，Pi’)；且由所述帧封装装置(160)形成的所述数据帧被提供给所述基本设备(U1-Um，R，R’)的所述输出端口(P11-Pm1，Pi，Pi’)。
13.根据权利要求3到12中任何一个的网络元件，还包括位于所述基本设备(U1-Um)内部的附加数据实体(170)，且包含由所述附加实体产生的数据的数据帧的头标部分的前缀结构保持不被填充，使得所述数据帧构成一个未被标记的帧。
14.根据权利要求13的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)至少包括第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)；所述实体(ED1-EDj)位于所述第一基本设备(U1)的外部并耦合到所述第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)；以及由所述帧封装装置(160)产生的所述数据帧选择性地由所述外部实体产生的数据和所述内部实体(170)产生的数据构成。
15.根据权利要求13或14的网络元件，其特征在于，由所述内部实体(170)产生的数据包括管理数据而由所述外部实体(ED1-EDj)产生的数据包括有效载荷数据；以及当数据帧由所述外部实体产生的数据构成时，所述头标字段用所述前缀结构填充。
16.根据权利要求3到15中任何一个的网络元件，还包括检测装置(120)，该检测装置(120)位于所述基本设备(U1-Um，R，R’)处并被耦合来接收在所述基本设备(U1)之间传输的数据帧的指示，所述检测装置(120)被安排成检测所述前缀结构是否被包括作为所述头标部分的一部分。
17.根据权利要求16的网络元件，其特征在于，如果所述检测装置(120)在头标部分未能检测到所述前缀结构，所述检测装置(120)就被安排成指示仅仅要在所述基本设备(U1-Um，R，R’)接收的数据帧。
18.根据权利要求17的网络元件，其特征在于，所述基本设备(U1-Um，R，R’)至少包括第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)；和当所述检测装置(120)检测到所述前缀结构时，所述检测装置(120)被安排成将耦合到所述第一外部端口(P12-P1n，P22-P2n和Pm2-Pmn)的第一数据端口标识为与该数据帧相关联。
19.一种具有第一基本设备(R)和第二基本设备(R’)的网络元件，所述第一基本设备(R)被设置为活动状态，所述第二基本设备(R’)被设置为非活动状态，所述第一和第二基本设备被连接到用于在公共传输流上选择性地传输有效载荷数据流和管理数据流的链路系统(10)，所述第二基本设备(R’)包括a)检测装置(PC’)，它被安排成检测所述第一基本设备(R)是否正常工作；b)保护控制装置(PC’)，它被耦合到所述检测装置，并被安排成将所述第二基本设备设置为活动状态来响应所述检测装置的输出；和c)信令装置(210)，它用于通过所述链路系统(10)、使用所述公共传输流来用信号通知指示所述活动状态的信息。
20.根据权利要求19的网络元件，其特征在于，所述链路系统(10)构成依照标准的LAN点到点链路。
21.根据权利要求20的网络元件，其特征在于，所述依照标准的LAN是以太网。
22.根据权利要求19到21中任何一个的网络元件，其特征在于，所述保护状态信息在预定的、不同于所述公共传输流中其它数据帧的数据帧中用信号通知。
23.根据权利要求22的网络元件，其特征在于，所述保护状态信息作为排列号来用信号通知，所述活动保护状态由最高的排列号指示。
24.一种在至少具有两个基本设备(U1-Um，R，R’)的网络元件中通信的方法，所述基本设备通过链路系统(10)连接在一起，所述方法包括如下步骤a)接收要被传输到所述基本设备(U1-Um，R，R’)中选定的一个基本设备的数据，并将所述接收数据格式化为在所述链路系统(10)上使用的公共传输流相关的帧；和b)使用设备特定的地址来通过所述链路系统(10)将帧转发给所述选定的基本设备。
25.根据权利要求24的方法，还包括检测步骤，一旦数据帧被传递到所述第二基本设备，所述检测步骤就检测头标部分是否包含前缀结构。
26.根据权利要求25的方法，其特征在于，所述前缀结构选择性地插入到所述头标部分中，并且包括虚拟LAN标识符(VID)。
27.根据权利要求25或26的方法，其特征在于，所述前缀结构与根据IEEE 802.1Q标准定义的VID字段一致；并且所述VID包括IEEE802.1Q定义的VID。
28.根据权利要求24的方法，其特征在于，所述基本设备中的第一个(R)被设置为活动状态而所述基本设备中的第二个(R’)被设置为非活动状态；所述通信方法被用来通过所述链路系统(10)、用信号通知所述活动状态。
全文摘要
本发明涉及一种网络元件和相关方法，它们通过使用基于LAN的链路系统促进了数据帧在网络元件的基本设备(U1－Um)之间的通信。加到多端口接口转换器的端口的数据被格式化为数据帧，该数据帧可能选择性地包括由IEEE 802.1Q标准中定义的VID(虚拟LAN标识符)填充的Q标记前缀。如果要由多端口接口转换器传输的数据是源于该转换器，该数据就被格式化为数据帧，但是不包括该前缀结构，因此，该帧不用VID填充。当数据帧是在路由器设备接收到时，对数据帧是否包括前缀结构进行检测。响应于该前缀结构是否由数据帧中包含的VID构成，而进行该数据帧的数据的路由选择。此外，活动和非活动单元的活动状态能够使用建议的基于LAN的链路系统被用信号通知出去。因此，网络元件的基本设备之间的通信可被促进而复杂度可被降低。
文档编号H04L12/46GK1611040SQ02826398
公开日2005年4月27日 申请日期2002年12月23日 优先权日2001年12月28日
发明者T·马约尔, M·阿尔托 申请人:诺基亚有限公司