专利名称：路由体系结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域，特别的涉及数据通信。
背景技术：
数据通信是21世纪生活的一种反映。诸如电子邮件和因特网这样的应用已日益成为主流。此外，一场将语音业务从电路交换型网络移植到包交换(packet-switch)型网络以支持IP上的语音(“VoIP”)应用的运动正在进行。因此，随着这些应用被日益接受和采用，数据流量也在持续增长。
伴随该数据应用的持续扩充，出现了正在持续增长的消费者需求，即精确的有线和无线高速访问。支持数据通信的系统通常使用一些应用处理(“AP”)或通信节点。这些AP节点可以由有线和无线高速访问来驱动，如同VoIP应用一样。
AP节点通过传输或互连结构相互连接来完成彼此间信息发送。为了支持高速数据通信，这些互连结构可以是基于单元(cell)或包的从而使得若干彼此不同的高速数据通信格式中的任意一种成为可能。因此，单元或包信息的路由或转发已成为日益重要的功能。
每个AP节点通常由电路板实现。在每个AP节点内，单元或包信息可以依靠专用接线器(switch)被路由或转发到任一数量的板上处理设备。该接线器有效地控制了AP节点电路板的信息流量。
尽管专用接线器的使用相当有效，但也存在明显的局限性。首先，该专用接线器消耗很大的能量。因此，能源消耗与散热需引起注意。此外，每个专用接线器的成本，和其消耗的AP节点电路板上的空间也会对系统的设计和效率产生影响。
因此，存在一种针对AP节点体系结构的需求，即消除该专用接线器的局限性。此外，需要一种支持改善能源与冷却预算、降低板空间消耗和总成本的路由体系结构。
发明内容
本发明提出一种路由体系结构来改善能源与冷却预算，并且降低板空间消耗和总成本。更特别地，本发明提出一种通信节点体系结构来在应用处理器之间路由单元和/或包信息。本发明实现该通信节点体系结构而无需专用接线器设备，例如以太网接线器。该通信节点体系结构可以配置于多种应用中，包括例如无线电节点控制器、基站控制器、和流量处理控制器。
在一个具体实施例中，本发明的该通信节点体系结构包括至少两个网络处理设备来路由或转发单元和/或包信息，用以替代该领域中众所周知的专用接线器设备。每个网络处理设备可以经由共享总线结构，例如外部设备互连(“PCI”)总线来进行互连。该共享总线结构也可以将该网络处理设备与通用处理设备相耦合，该通用设备用以控制每个网络处理设备执行的任务。网络处理设备中的至少一个可以与一结构相耦合来将一个节点与其它节点进行互连。该一个或多个网络处理设备可以经由系统接口与一结构耦合。另外，单元和/或包信息可以通过维护接口被接收。应当注意的是由该维护接口接收的该单元和/或包信息(例如操作和/或维护类型信息)可能与由系统接口接收到的(例如载体传输路径处理和/或呼叫控制类型信息)不同。因此，该网络处理设备(组)可以通过该系统接口从该结构接收单元和/或包信息来在节点内部路由或转发。
在更进一步的具体实施例中，该节点体系结构也可以使用多路复用器。该多路复用器可以用于将该网络处理设备(组)与该系统接口和/或该维护接口耦合。按照这一设计，该网络处理设备(组)可以依靠系统接口通过互连结构从维护接口以多路复用的方式接收单元和/或包信息。
在另一具体实施例中，该一个或多个网络处理设备(组)可以通过接口设备与外部系统输入/输出相耦合。该接口设备可以支持一个或多个传输机制。因此，该接口设备可以被设计为支持例如异步传输模式(“ATM”)、网际协议(“IP”)、和/或帧中继(“FR”)。
本发明可以通过阅读下列非限制性具体实施例的描述，并参考下面所附的附图更好的被理解图1示出了一个数字通信系统；图2示出了应用处理或通信节点体系结构；以及图3示出了本发明的具体实施例。
需要强调的是本申请的附图不试图限定而仅仅是示意性的陈述，因而其并不试图描绘本发明的特定结构，这可由本领域的普通技术人员通过研究此处所揭示的内容而确定。
具体实施例方式
参考图1，其示出了一个数字通信系统10的高级方框图。如其所示，系统10能够支持多种服务，包括语音和/或数据流通信。更特别的，系统10可以允许有线和/或无线通信应用。
为了更进一步实现这些目的，数字通信系统10包括了大量的应用处理(“AP”)或通信节点20。每个节点20执行一个(组)系统10所需求的功能并且可以由印刷电路板(“PCB”)来实现。该被执行的功能可以包括例如载体传输路径处理、呼叫控制、操作和维护。AP节点20可以被配置为执行相同的功能(组)，并且因此可以使用相同或相似的设计来实现。另一种选择是，每个AP节点20依赖于系统10的需求可以，部分的或整体的，实现不同的功能(组)，并因此可以具有相对不同的配置。
系统10还包括大量的接口处理器(“IP”)节点40。每个IP节点40可以与外部输入/输出端口45连接。此外，每个接口处理器节点40也可以在到/从外部输入/输出端口45的输入信息流上执行某些处理。
数字通信系统10也可以包括传输或互连结构30来允许在AP节点20之间发送信息。使用一些彼此不同的通信格式中的任意一个，可以使基于单元和/或包的互连结构30与系统10协同来支持高速通信。结果使得系统10内的单元和/或包信息的路由或转发变成一项日益重要的功能。
为了这一目的，每个AP节点20，可以通过互连结构30彼此互相连接。依赖于互连的类型，可能需要使用专用结构卡50。互连结构30可以使用互连格式类型来实现，这依赖于通信系统10所支持的应用数量。该可用的互连格式类型可以包括，举例来说，用于电路交换应用中的时分多路复用(“TDM”)总线，用于ATM应用中的基于单元的互连，和/或用于包交换应用中的以太网连接。还需要注意的是数字通信系统10也可以同时支持多个互连格式类型，以及由它们组成的混合互连格式。
参考图2，示出了应用处理(“AP”)或通信节点100的体系结构实例的方框图。AP节点100在应用的上下文中执行一个或多个功能，诸如，举例来说，图1中的数字通信系统10。
为了支持高速数据通信，AP节点100可以使用多个处理器。如所示，AP节点100包括第一和第二网络处理器110和120，其中至少有一个接收单元和/或包信息。此外，AP节点100还包含通用处理器130，它与网络处理器110和120一起，连同一互连结构(未示出)通过专用接线器140彼此相互耦合。如所示，专用接线器140可以由以太网接线器实现，举例来说，特别是那些使用基于以太网方案提供的互连结构。
以太网接线器140作为AP节点100的一部分执行若干功能。首先，以太网接线器140提供AP节点100上多个“端口”之间的互连，这些“端口”包括互连结构的冗余接口，包括系统接口150以及维护接口160。此外，接线器140还提供在AP节点100上多个“端口”和处理器110、120和130之间的互连。
此外，以太网接线器140还充当路由设备。这里，接线器140在端口之间路由和转发以太网包。这些端口通常基于L2(以太网)或L3(网际协议)路由指令集。应当注意的是通用处理器130在这里可以充当接线器140的流量控制机制。
以太网接线器140也可以为AP节点100提供故障解决(fail-over)特性。这里，接线器140可以协助处理诸如系统接口150的互连结构冗余接口的故障解决。此外，接线器140可以在检测到活动端口上的故障时从活动端口切换到备用端口。
应当注意的是以太网接线器140可以按照AP节点100的呼叫执行其它功能。该功能可以具有特殊的相关性，使AP节点100的应用在数字通信系统中其应用的上下文中。这些功能可以包括缓冲、支持服务类、和流控制，举例来说。
虽然在AP节点100中使用以太网接线器140具有一些有益效果，但是仍存在明显的局限性。首先，该专用接线器消耗可观的能量。因此，能量消耗与散热问题需引起注意。此外，每个专用接线器的成本和其所占用的AP节点电路板上的空间也会对系统的设计、容量和效率产生影响。
参考图3，示出了本发明的具体实施例。更特别的，记述了路由体系结构200来处理与使用图2中AP节点100中的专用(例如，以太网)接线器140相关的局限性。路由体系结构200排除了该体系结构中对专用接线器的需求，这有利于一种更加分布式的方法。
应当注意的是路由体系结构200的灵活特性可以使AP节点同时支持多个单元或包协议的本源(native)传输。这一附加的灵活性可以允许一个(组)AP节点处理已知领域中过去不可能的那些附加应用。在这一点上，路由体系结构200可以在体系结构200中同时并行的路由和/或转发一个(组)单元和/或一个(组)包(例如以太网、IP、ATM)。
路由体系结构200在无需专用接线器元件来执行单元和/或包路由和/或转发的情况下提供一个性能超集。为了这一目的，路由体系结构200通过互连结构210接收单元和/或包信息。正如路由体系结构200所反映的，互连结构210将AP节点与另一AP节点(未示出)相耦合。应当注意的是在本公开中，虽然参考文件中体现的是路由体系结构200从互连结构210接收单元和/或包信息，单元和/或包信息也可以如下文所述在由构成路由体系结构200的构件处理后再发送给互连结构210。因此，为简化起见，这里“接收”一词也可以包括发送。
接收到的单元和/或包信息可以依靠系统接口220传输给或从路由体系结构200获得。单元和/或包信息也可以通过维护接口230接收。在一具体实施例中，由维护接口230接收的单元和/或包信息可以符合操作和/或维护类型信息，举例来说。相反，由系统接口220接收的单元和/或包信息可以符合载体传输路径处理和/或呼叫控制类型信息，举例来说。
为了处理上述单元和/或包信息，路由体系结构200包括大量的网络处理(“NP”)设备240、250和260。更特别的，一个或多个NP设备，240、250和/或260，可以被指派通过系统接口220从互连结构210接收单元和/或包信息。因而，系统接口220可以将至少一个NP设备240、250和/或260与结构210相耦合来协助不同AP节点之间的通信。
为了支持NP设备240、250和260所假定的功能性，路由体系结构200还可以包括共享总线结构270。共享总线结构270提供一装置来将每个NP设备240、250和260，与相应于路由体系结构200上的同一AP节点的NP设备彼此相互耦合。在一具体实施例中，共享总线结构270可以包含外部设备互连(“PCI”)总线。
路由体系结构200也可以包括通用处理器280。通用处理器280可以提供多种功能，包括控制每个NP设备240、250和260。此外，通用处理器280也可以执行AP节点上的维护，正如由路由体系结构200所实现的。为了支持这些功能，通用处理器280也可以与共享总线结构270耦合。
由上述配置，NP设备240、250和/或260也可以执行附加功能。一个或多个NP设备240、250和/或260，举例来说，可以确定在路由体系结构200中接收到的单元和/或包信息的目的地。在一具体实施例中，该单元和/或包信息的目的地可以通过响应一个或多个所存储的路由准则和/或该单元和/或包信息的特定的特征(例如，包类型，L2，L3，目的地址，源地址和其它包信息)来确定。继而，至少一个NP设备240、250和/或260，可以向所确定的目的地转发或路由该单元和/或包信息。
应当注意的是一个或多个NP设备240、250和/或260，可以支持对等(peer-to-peer)路由。这里对等路由意味着一个NP设备240、250或260与一个或多个其它NP设备240、250和/或260之间的路由。类似的，对等路由也可以包括通用处理器280与一个或多个NP设备240、250和/或260之间的路由。
路由体系结构200也可以支持直接递送特性。这里，一个(组)单元和/或包可以经由该共享总线结构270，从通用处理器280或一个NP设备240、250或260直接地递送到一个或多个其它处理设备(例如，另一(组)NP设备240、250和/或260和/或通用处理器280)的存储器中，举例来说。按照这一设计，被传递的单元或包可以到达而不产生中断(或唤醒这一或多个其它处理设备)，这些设备此时可能正在处理其它信息(或在睡眠状态操作)。因此，当一个或多个这些其它处理设备处于就绪(或被唤醒)状态时，该特定的单元或包正等待加速其后续的内部处理。作为选择，该特定的单元或包可以直接到达一个或多个其它处理设备的存储器内，从而初始化那里的中断(或唤醒)例程。
还应当注意的是在NP设备240、250和/或260和/或通用处理器280之间的单元和/或包信息的路由和/或转发依赖于体系结构200的开发其灵活性结构的可编程性方面。在这一点上，该存储的路由准则可以从简单到复杂变化。然而，这些路由准则可以收录于软件中，并且从而可以被更新和/或升级来提供更大的灵活性。
路由体系结构200也可以允许在NP设备层的深层包检查。这里，深层包检查可以赋予体系结构200授权路由软件可以访问单元和/或包中一些或全部字段的能力。随后举例来说，可以使用从该包的多个协议层获取的单个的或多个字段来执行路由和/或转发。举例来说，具有相同的第三层目标IP地址的以太网包基于第四层或更高层的参数(例如，UDP端口号)可以被递送到不同的NP设备240、250和/或260。
在一具体实施例中，路由体系结构200还包含多路复用器290。多路复用器290将系统接口220和维护接口230与一个或多个NP设备240、250和/或260相耦合。按照这一设计，多路复用器290从所接收的系统接口220和维护接口230的单元和/或包信息创建一多路复用流来使得至少一个NP设备240、250和/或260，可以执行这里详细陈述的各种处理功能。
路由体系结构200还可以包含至少一个外部系统输入/输出接口300。外部系统输入/输出接口300可以与一个或多个NP设备240、250和/或260相耦合。作为外部系统输入/输出接口300，可以要求其支持一个或多个传输机制类型。因此，外部系统输入/输出接口300可以支持异步传输模式、网际协议、和帧中继中的至少一个，举例来说。
示例实施例在基于本发明中体系结构的AP节点中，单元或包的路由和/或转发应当由NP设备之一来执行。在AP节点通常的应用中，路由和/或转发功能性可以只需求NP设备(组)资源的一个子集。结果是，在NP设备(组)中将存留有不定数量的资源可以处理其它事务。
参考图3中的具体实施例，至少NP设备240例如可以接收来自系统接口220或维护接口230的包或单元，其间或许经由可选的多路复用器290。至少一个NP设备240应当为给定的单元和/或包确定目的地，诸如另一NP设备250和/或NP设备260和/或通用处理器280，并且经由共享总线或某些其它便利的互连装置将该单元和/或包移动到该指定设备(组)上。如果给定的单元和/或包的目的地是NP设备自身，该包应当在本地被转发。该单元和/或包信息的该移动过程应当基于一套本地存储的路由准则，以及可能的该单元或包的其它特性，诸如源端口等。
在相反方向上，至少NP设备240例如可以经由共享总线从剩余的处理器中收集单元和/或包。因此，至少NP设备240例如可以随后基于本地存储的路由准则向适当的端口转发单元和/或包。这里，至少NP设备240也能够支持处理器之间的对等路由。
可以看出先前由诸如图2中的以太网接线器140这样的专用接线器执行的重要功能，可以分布到至少一个诸如图3中的NP设备240这样的网络处理器中的路由软件，举例来说，以及共享总线结构，和可能的可选多路复用器中。在这一点上，共享总线结构和可选多路复用器可以处理板上多个“端口”之间的互连，包括该冗余系统接口，本地维护接口，以及多个处理器。此外，单元和/或包的转发和/或路由可以由NP设备之一的处理资源的一个子集来执行。类似的，进行冗余系统接口的故障处理可以由NP设备之一与可选多路复用器的组合来执行。最后，诸如缓冲，服务类支持，以及流控制这样的功能也可以由NP设备的处理资源的一个子集来执行。
需要注意的是，没有诸如图2中以太网接线器140这样的专用接线器，本发明的路由体系结构在能源预算，散热，板空间和成本方面可以表现出更好的性能。有了这些改进后，设计具有多个处理器元件的AP节点将成为可能，从而进一步推进系统性能。除上面略述的性能改进之外，这一体系结构表现出更强的灵活性，这使得依照这一体系结构设计的应用处理器可以处理新的应用。
由于去除了体系结构中对专用接线器的需求，使得AP节点可以执行附加的功能。举例来说，作为本发明的一个结果，AP节点可以同时支持多个单元或包传输协议，并借此对它们进行传输。这可以归结于实现于该板上处理器之一的可编程元件中的单元或包的路由和/或转发机制。
本发明的路由体系结构的灵活性具有很多优点。首先，利用这一体系结构的AP节点可以支持多个单元或包传输机制，从而该单元和包可以以它们的原本的格式进行传输。这可以提供比使用封装来支持多格式的系统更高的性能。其次，依照本发明的AP节点可以支持附加应用。容易看出AP节点可被配置来支持需要与外部系统输入/输出进行接口的应用，诸如接口处理器，举例来说。
此外，本发明的路由体系结构也可以支持包头信息预剥离。更特别的，一个(组)包可以不使用头信息在组成AP节点的处理设备中间被路由和/或转发。这与先前使用专用接线器的其它体系结构(例如，图2中的以太网接线器140)大不相同。
应当注意的是NP设备240、250和/或260共享总线结构270以及通用处理器280，可以分别进行配置以促进路由体系结构200的灵活性。如上文所述，路由体系结构200可以同时地和/或并发地路由和/或转发一个(组)单元和/或一个(组)包。因此，体系结构200的单元(组)和/或包(组)数据可以在NP设备240、250和/或260、共享总线结构270和/或通用处理器280之间移动。
在本发明另一具体实施例中，如果这里详述的路由和/或转发机制正对以太网包进行操作，ATM接口块可以与外部系统输入/输出相耦合来在某些适合的物理接口上传输ATM单元。这里，该ATM接口块也可以连接到该网络处理器之一上，在其上可以实现路由和/或转发机制。在本例中网络处理器的连接装置由一理想总线实现将会更加有利，举例来说。
本发明的路由体系结构的操作为如下这些。首先，网络处理器之一可以被编程来支持附加传输装置(例如，理想的)，并被一组附加的本地存储的路由准则使用来为进入的单元确定其适当的目标处理器。这里，被标识的网络处理器随后可以在该共享总线结构或类似结构上转发该单元。如果该单元被预定到该网络处理器自身，该单元可以被在本地转发。
在相反方向上，该网络处理器可以经由共享总线从其它处理器收集单元。检测过该本地存储的路由准则之后，该网络处理器可以确定该单元被预定到该ATM接口块上。其后，该网络处理器可以在理想总线上转发该单元，举例来说。
虽然该特殊发明已参考说明性的具体实施例来加以描述，但这一叙述并不意味一限制性的解释。可以理解虽然本发明已被描述，该说明性具体实施例的各种各样的修改，以及该发明附加的具体实施例，对于一个本领域普通技术人员来说参考这一描述而不脱离本发明主旨的情况下仍是显而易见的，这正如这里附录中权利要求所陈述的那样。因此，需要实现并且使用该描述的系统的处理电路可以由应用特定的集成电路，软件驱动的处理电路，固件，可编程逻辑设备，硬件，离散部件或该上述部件的组合实现，正如本领域普通技术人员借助所公开的有益效果所能理解的。该领域的普通技术人员可以认识到这些以及多种其它修改，组织和方法可以在按照本发明而不需严格依照这里展示和描述的具体实施例应用并且不偏离本发明的主旨与范围的情况下构造出来。因此附随权利要求将试图涵盖所有在本发明真实范围中的所有修改或具体实施方式
。
权利要求
1.一种数字通信系统，用于处理单元和包信息中的至少一个，所述数字通信系统包括通过一结构相互连接的至少一个节点，所述至少一个节点包括多个网络处理设备中的至少一个，用于接收所述单元和包信息中的至少一个、为所述单元和包信息确定在所述节点内的目的地、以及至少路由或转发所述单元和包信息到所述目的地；共享总线结构，用于将每个网络处理设备彼此相互耦合；以及接口，用于将网络处理设备中的至少一个与所述结构相耦合以支持节点之间的通信。
2.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述目的地是响应所存储的路由准则以及所述单元和包信息的特征中的至少一个来确定的。
3.如权利要求2所述的数字通信系统，其特征在于，所述多个网络处理设备中的至少一个使用动态更新的路由准则。
4.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述多个网络处理设备中的至少一个直接向所述目的地的存储器中递送至少路由或转发的所述单元和包信息。
5.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述至少一个网络处理设备支持对等路由。
6.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述接口将所述单元和包信息提供给所述至少一个网络处理设备，所述接口包含多路复用器，用于从所述单元和包信息中的至少一个创建多路复用流。
7.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述节点还包括通用处理器，至少用于控制至少两个网络处理设备或用于执行所述节点的维护，其中所述共享总线结构将所述通用处理器与所述网络处理设备的每一个相耦合。
8.如权利要求7所述的数字通信系统，其特征在于，所述共享总线结构包含外部设备互连总线。
9.如权利要求1所述的数字通信系统，其特征在于，所述通用处理器支持与所述网络处理设备中的至少一个的对等路由。
10.如权利要求1所述的数字通信系统，还包括至少一个外部系统输入/输出接口，其中所述外部系统输入/输出接口支持至少一种传输机制类型，所述至少一种传输机制类型包含异步传输模式、网际协议、和帧中继中的至少一个。
全文摘要
本发明公开一种数字通信系统，用于处理单元和包信息中的至少一个。该数字通信系统包括一个或多个通过一结构互相连接的通信节点。该通信节点(组)有至少一个网络处理设备，其中一个可以被指定来接收该单元和/或包信息、为该单元和/或包信息确定该节点内的目的地、以及用来将该单元和/或包信息路由和/或转发到该目的地。每个通信节点也可以包括共享总线构来将每个网络处理设备耦合在一起，以及一接口来将该指定的网络处理设备与该结构相耦合以支持与其它通信节点之间的通信。
文档编号H04L12/56GK1677961SQ200510059598
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月31日
发明者凯文·洛克伦, 瑞·A.·斯尔瓦, 乔瑟夫·维尔特瑞 申请人:朗迅科技公司