专利名称：用于低成本、多端口协议分析和监视的装置和方法
技术领域：
本发明涉及网络上数据的集中分析。
背景技术：
分布式网络分析仪(DNA)用来分析来自网络中的数据。通常，DNA经由线路接口模块(LIM)接收来自网络中的数据。然而，LIM的尺寸限制了LIM用来接收来自网络的数据的物理上可获得的输入数。因此，由于LIM的输入限制，各个DNA只能接收并分析很少量的数据。结果，就需要多个LIM和DNA来分析来自网络的大量数据。
例如，图1图示了传统上使用DNA来接收并分析来自网络的大量数据的情形。现参考图1，多个LIM 10、11、12和13分别接收多个线路1、2、3和4，这多个线路1、2、3和4运载来自网络的数据。DNA 20、21、22和23分别接收来自LIM 10、11、12和13的数据。一般来说，线路1、2、3和4所运载的数据来自于网络中的多个链路。
人们希望能同时监视并分析来自网络的大量数据。然而，使用多个LIM和DNA是较昂贵的。而且，使用多个LIM和DNA增大了所需设备的尺寸和总的复杂度。另外，协调多个DNA的监视和分析也存在困难。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种装置，包括多端口集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据集中为在高速线路上运载的数据流；以及测量系统，用于从高速线路运载的数据流中确定网络统计信息。
根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，包括将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据集中为在高速线路上运载的数据流；对高速线路上运载的单个数据流进行解构；以及利用被提取的网络数据通过单个分布式网络分析仪同时对来自不同链路的网络数据进行分析。
从下面结合附图的优选实施例的描述中，本发明的目的和优点将变得清楚并更容易理解，在附图中图1(现有技术)图示了传统的使用LIM和DNA来接收并分析来自网络中的大量数据的情形；图2的框示了根据本发明实施例的用于集中多个电信号以由测量系统处理的装置；图3的框示了根据本发明实施例的用于集中多个低速线路以由测量系统处理的更为详细的装置；图4的框示了根据本发明实施例的更为详细的多端口集中器；图5的框示了根据本发明实施例的更为详细的现场可编程门阵列(FPGA)；图6的框示了根据本发明实施例的更为详细的线路接口模块(LIM)；以及图7的框示了根据本发明实施例的更为详细的线路接口模块(LIM)；以及图8的框示了根据本发明实施例的用于集中多个电信号以由单个线路接口模块处理的装置。
具体实施例方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，附图中示出了本发明的示例，其中相似的标号指代相似的元件。
图2的框示了根据本发明实施例的用于集中多个电信号以由测量系统处理的装置。参考图2，低速线路1001…100n和1011…101n运载来自网络中不同链路的网络数据。例如，低速线路可以是T1或者E1线路。然而，本发明并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行的线路。
多端口集中器110将由低速线路1001…100n和1011…101n运载的网络数据集中为高速线路120运载的数据流。高速线路120的带宽比各个低速线路1001…100n和1011…101n的带宽大。例如，如果低速线路1001…100n和1011…101n是T1或者E1线路，运载速率分别为1.544Mbps和2.048Mbps，则高速线路120可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而本发明的高速线路120并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行的线路。另外，如图2所示，本发明的多端口集中器110不限于接收任何具体数目的线路。
测量系统130随后从高速线路120所运载的被集中的网络数据中确定网络的统计信息。
图3的框示了根据本发明实施例的用于集中多个低速线路以由测量系统处理的更为详细的装置。参考图3，多个低速线路1001…100n和1011…101n运载来自网络中不同链路的网络数据。例如，低速线路1001…100n和1011…101n可以是T1或者E1线路。然而，本发明的低速线路并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行的线路。此外，如图3所示，本发明的该装置并不限于任何具体数目的低速线路。
多端口集中器110将由低速线路1001…100n和1011…101n运载的来自网络中不同链路的网络数据集中到高速线路120和125，高速线路120和125可以是OC-12线路。高速线路120和125的带宽比各个低速线路1001…100n和1011…101n的带宽大。例如，如果低速线路1001…100n和1011…101n是T1或者E1线路，运载速率分别为1.544Mbps和2.048Mbps，则高速线路120和125可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而本发明的高速线路120和125并不限于任何具体速度/速率或者以任何具体协议运行的线路。另外，尽管图3图示了两组低速线路被集中到两个高速线路，但是本发明并不限于任何具体数目的低速线路和高速线路，或者任何具体数目的组。
另外，集中器110可以逐个端口地收集来自各个低速线路1001…100n和1011…101n中每一个线路的遥测数据。例如，收集的遥测数据可以包括统计和报警信息，如各个低速线路中每一个线路的线路码违例，循环冗余校验(CRC)错误，远程错误指示(REI)计数，信号丢失(LOS)，帧失步(OOF)数据，报警指示信号(AIS)，以及远程缺陷指示(RDI)。多端口集中器110逐个端口地把这些错误插入到集中的数据流中。这些统计和报警信息是公知的。本发明的遥测数据不限于这些统计和报警信息。
集中的数据流以SONET/SDH帧结构成帧。例如，如果网络数据被复用到OC-12线路中，则以OC-12帧将集中的数据流成帧。然而，本发明并不限于使用OC-12帧。此外，集中的数据可以被组织成异步传输模式(ATM)信元或者高级数据链路控制(HDLC)帧或者码型转换和速率适配单元(TRAU)帧。SONET/SDH帧结构允许多端口集中器110产生能够在现有SONET/SDH网络上进行传送的集中数据流。然而，本发明的帧结构并不限于适合在SONET/SDH网络上传送的OC-12帧。
另外，远程链路140允许利用测量系统130远程控制低速线路1001…100n和1011…101n的接口类型。例如，接口类型可以配置为T1或者E1。不同类型的数字传送链路是公知的。此外，多端口集中器110包括可以利用远程链路140从测量系统130对其升级的软件。
测量系统130接收运载集中数据流的高速线路120和125，并提取出多个数据流，每个被提取的数据流都包含网络中的一个低速线路上所运载的网络数据和该线路所对应的遥测数据。随后，单个测量系统会对来自网络中不同链路的网络数据进行分析。测量系统130与计算机150相连接，用于分析遥测数据，并且计算机150可以是例如个人计算机或者手持式计算机，但是并不限于任何具体类型的计算机。
图4的框示了根据本发明实施例的更详细的多端口集中器110。如图4所示，多个低速线路1001…100n和1011…101n中每一个线路分别通过线路接口2001…200n和2011…201n接收。多个线路接口2001…200n和2011…201n中的每一个分别包含功率计(PM)2101…210n和2111…211n。功率计2101…210n和2111…211n分别测量低速线路1001…100n和1011…101n的功率。功率的测量是公知的。功率测量结果被收集起来作为遥测数据的一部分。例如，多个低速线路1001…100n和1011…101n中的每一个线路的光功率都是可以指示网络中问题的临界1级测量。在线路接口中的功率测量可以指示的问题比如包括额外连接损耗，对连接的损害或者源输出功率的降低。另外，因为对多个低速线路1001…100n和1011…101n中的每一个都进行功率测量，所以循着所检测的任何问题都可以找到发生该问题的低速线路。
如图4所示，时钟和数据220用来传送多个电信号。电信号随后被集中到现场可编程门阵列(FPGA)230中。FPGA 230将复用后的数据以同步光网络(SONET)/同步数字系列(SDH)帧结构成帧。FPGA 230允许逐个端口地将遥测数据插入到集中数据流中。因此，集中的网络数据和低速线路所对应的遥测数据可以由同一个高速线路运载。
图4示出了复用两组低速线路的情形。例如，图4示出了第一组低速线路1001…100n被集中为SONET/SDH电信号235，以及第二组低速线路1011…101n被集中为SONET/SDH电信号236的情形。然后，分别在串行器240和241中对SONET/SDH电信号235和236进行串行化处理。SONET/SDH电信号235和236被串行化以使得由每个SONET/SDH电信号运载的数据可以分别由两根光纤120和125运载。串行化后的电信号235和236分别在电光模块250和251中从SONET/SDH电信号转换为光信号。
随后，高速线路120和125(可以为OC-12线路)运载原先由多个低速线路1001…100n和1011…101n(如T1线路或E1线路)运载的网络数据和插入的遥测数据。高速线路120和125的带宽比低速线路1001…100n和1011…101n的带宽大。例如，如果低速线路1001…100n和1011…101n是T1或者E1线路，运载速率分别为1.544Mbps和2.048Mbps，则高速线路120和125可以是运载速率为622.08Mbps的OC-12线路。然而本发明的高速线路120和125并不限于OC-12线路。
还是如图4所示，远程链路140允许利用测量系统130远程控制低速线路1001…100n和1011…101n的接口类型。例如，接口类型可以配置为T1或者E1。然而，本发明不限于任何具体的接口类型。不同类型的数字传送链路是公知的。此外，多端口集中器的软件可以利用远程链路140从测量系统130进行升级。
图5的框示了根据本发明实施例的更详细的FPGA 230。更具体地说，图5给出了FPGA 230在被选择用来产生适合于在ATM网络上传送的数据流时的详细说明。
FPGA 230分别从线路接口2001…200n和2011…201n上接收电信号2251…225n和2261…226n。例如，如果本发明要集中两组低速线路，每一组包括四个低速线路，则图5中所示的FPGA 230的结构将被重复以容纳附加的低速线路。本发明中的复用器不限于复用特定数目的低速线路。
然后，同步器2601、2602、2603和2604根据本地时钟域对电信号2251、2252、2253和2254进行同步。电信号的同步技术是公知的。同步后的电信号2251、2252、2253和2254随后在组合器270中被交织到单个数据流中。对同步电信号的交织处理是公知的。因为电信号2251、2252、2253和2254被组合到单个数据流中，所以在FPGA 230中的处理就更加合算。
去帧器(deframer)280对数据流成帧模式进行检测，成帧模式标识数据流所运载的载荷。T1和E1成帧模式和检测T1和E1成帧模式的过程是公知的。另外，去帧器280对统计和报警信息进行检测，如各个低速线路中每一个线路的线路码违例，循环冗余校验(CRC)错误，远程错误指示(REI)计数，信号丢失(LOS)，帧失步(OOF)数据，报警指示信号(AIS)，以及远程缺陷指示(RDI)。这些统计和报警信息是公知的，并且包含在遥测数据300中。
例如，如果去帧器280检测到的成帧模式是T1成帧模式，则字节调整器290同时将193比特的T1帧中的每一个取出并将其转换成25个字节的帧，其中填充成帧比特来构成完整的字节。随后，标记器310将两个字节的标记符置于每个调整过的T1字节上。这些两字节的标记符中的每一个都包含6比特的字节号，6比特的端口号，以及与各个端口号有关的4比特遥测数据300。这样，标记器310就把每个调整过的T1字节转换成了三个字节一组的组。这些三字节组被存储在弹性存储器320中，等待插入到OC-12帧中。随后，字节插入器330将字节组插入到9×1044字节的STS12c-spe/VC4-4c中。接下来，OC-12成帧器340在这个9×1044字节的STS12c-spe/VC4-4c的周围安置专用帧。专用帧中没有被用到的字节可以用于传输其他信息，比如与配置相关的信息。
如果去帧器280检测到的成帧模式是E1成帧模式，则不需要字节调整器290。标记器310将两字节的标记符置于每个E1的每个字节上。标记器310所置的两字节标记符包括6比特的字节号，6比特的端口号，以及与各个端口号有关的4比特遥测数据300。这样，标记器310就把每个E1字节转换成了三个字节一组的组。这些三字节组被存储在弹性存储器320中，等待插入到OC-12帧中。随后，字节插入器330将字节组插入到9×1044字节的STS-12c/AU4-4c中。这些三字节组从H3字节后的第一个字节开始，并且覆盖或者应为路径开销的字节。这些三字节组被存储在弹性存储器320中，等待插入到OC-12帧中。随后，字节插入器330将字节组插入到9×1044字节的STS-12c/AU4-4c中。
图5示出了在特定SONET/SDH协议中所示的组合器、去帧器、字节调整器、标记器、弹性存储器、字节插入器以及OC-12成帧器。然而，本发明不限于基于任何特定协议的组合器、去帧器、字节调整器、标记器、弹性存储器、字节插入器和OC-12成帧器。
图6的框示了根据本发明实施例的更详细的线路接口模块(LIM)。更具体地说，图6图示了集中数据流被配置用于在ATM网络上进行传输时，集中数据流的解构(deconstruction)。虽然图6图示了适于接收单个高速线路120的LIM，但是本发明中的LIM并不限于接收单个高速线路。例如，如果从多端口集中器110接收高速线路120和125，则图6中所示的结构要被复制以容纳两个高速线路。
高速光路120被输入到LIM中的光电模块345中，所述光电模块将高速光路所运载的信号转换成电信号。随后，解串行器(deserializer)350对转换后的电信号进行解串行处理。去帧器360再将解串行处理后的电信号进行去帧处理，提取出载荷。然后，流提取器370从载荷中提取出多个数据流和遥测数据，每个被提取的数据流对应于一个低速线路所运载的网络数据。被提取的数据流和低速线路中所运载的数据流一样，代表原始形式的网络数据。此外，可以通过时间戳380给被提取的数据流和遥测数据300加上时间戳。然而，时间戳并不是必需的。被提取的遥测数据300被发送到统计信息收集器420以由计算机150进行进一步的处理。计算机150可以是例如个人计算机或手持式计算机。多路(multi-stream)HEC裁剪器390随后将被提取的数据流配置为例如53字节的信元400，如图6所示。
还是如图6所示，反向复用器410可以反向复用信元400。例如，数据400可以在异步传输模式(ATM)上被反向复用，这种处理也称为IMA。然而，本发明并不限于IMA或ATM这两种公知的处理。如果发生了IMA，则数据将仍然是53字节的信元。另外，如图6中的旁通线路415所示，可能根本不发生反向复用。然后，重组器430将反向复用后的数据或(在反向复用器410被旁路或未提供的情况下)来自多路HEC裁剪器390的信元重新装配成分组440。重组器430利用ATM适配层协议(AAL)(如AAL-2或AAL-5)将53字节的信元中的48字节载荷重新装配成分组440。这个协议是公知的。然而本发明并不限于这个协议。此外，重新装配的分组440的长度可变。然后，这些重新装配的分组440可以通过分布式网络分析仪(DNA)进行分析。
另外，在LIM中，插入在集中数据流中的遥测数据300是由统计信息收集器420从流提取器370、反向复用器410和重组器430提取并收集的。统计信息收集器420收集到的统计信息由计算机150处理。计算机150可以是例如个人计算机或手持式计算机，并且不限于任何具体类型的计算机。
图7的框示了根据本发明实施例的更详细的线路接口模块(LIM)。更具体地说，图7图示了集中数据流被配置成HDLC或TRAU分组时，集中数据流的解构。虽然图7图示了适于接收单个高速线路120的LIM，但是本发明中的LIM并不限于接收单个高速线路。例如，如果从多端口集中器110接收高速线路120和125，则图7中所示的结构要被复制以容纳两个高速线路。
根据本实施例，高速光路120被输入到LIM中的光电模块460，所述光电模块将高速光路所运载的信号转换成电信号。随后，解串行器(deserializer)470对转换后的电信号进行解串行处理。去帧器480再将解串行处理后的电信号进行去帧处理，以提取出载荷。然后，流提取器490从载荷中提取出多个数据流和遥测数据，每个被提取的数据流对应于一个低速线路所运载的网络数据。被提取的数据流和低速线路中所运载的数据流一样，代表原始形式的网络数据。另外，可以通过时间戳500给被提取的数据流和遥测数据300加上时间戳。然而，时间戳并不是必需的。被提取的遥测数据300被发送到统计信息收集器520以由计算机150做进一步的处理。计算机150可以是例如个人计算机或手持式计算机。多路(multi-stream)HDLC或TRAU成帧器510随后将提取出的数据流配置成分组530，如图7所示。这个协议是公知的。
另外，在LIM中，插入在集中数据流中的遥测数据300是由统计信息收集器520从流提取器490和多路HDLC或TRAU成帧器510中提取并收集的。统计信息收集器520收集到的统计信息由计算机150处理。计算机150可以是例如个人计算机或手持式计算机，并且不限于任何具体类型的计算机。
图8的框示了根据本发明实施例的用于集中多个电信号以由单个线路接口模块处理的装置。如图8所示，该装置包括多端口集中器110和线路接口模块550，其中多端口集中器110接收多个低速线路1001…100n和1011…101n。多端口集中器110(在图3中更详细示出)将来自网络中不同链路的在多个低速线路1001…100n和1011…101n上运载的数据集中到高速线路120和125上运载的集中数据流中。LIM 550(其示例在图6和图7中更详细示出)提取出多个数据流和遥测数据，将数据流封装成信元，并且重新装配信元网络数据以做进一步的分析。
根据上述内容，本发明提供了一种方法，该方法用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的多个网络数据集中为在高速线路上运载的数据流；对集中数据流进行解构处理；并且利用解构的网络数据，由单个测量系统同时分析来自不同链路的网络数据。
本发明允许多端口集中器110放置在远端，只要其可以经由一个或多个高速线路(如OC-12线路)连接到测量系统130即可。另外，由于同时分析多个光输入需要更少的设备，所以本发明允许低成本、多端口的协议分析和监视。另外，本发明允许利用现有测量系统分析并监视多个输入，从而增加了现有的分析和监视系统的灵活性。另外，如图6和图7所示，本发明允许分析和监视大量的远端数据，这是因为多端口集中器110可以经由现有网络(包括被监视的网络)连接到测量系统130。
这里描述了各种协议和标准。然而，本发明并不限于任何特定的协议和/或标准。
尽管图示并描述了本发明的几个优选实施例，但是本领域的技术人员应当理解，可以对这些实施例进行变化而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围应由权利要求及其等同物定义。
权利要求
1.一种装置，包括多端口集中器，用于将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据集中为在高速线路上运载的数据流；以及测量系统，用于从所述高速线路运载的数据流中确定网络统计信息。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述多端口集中器将与所述多个低速线路中的每一个线路所运载的网络数据有关的遥测数据插入到所述高速线路上运载的数据流中。
3.如权利要求1所述的装置，还包括远程链路，所述远程链路结合所述测量系统一起控制所述多端口集中器的接口类型。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述多端口集中器包括用于集中所述网络数据的软件，所述软件是可以通过远程链路升级的。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述多端口集中器包括多个线路接口，用于将网络中的不同链路与所述集中器相连接，每个线路接口都包括从所述网络数据中收集遥测数据的功率计；现场可编程门阵列，用于同步网络数据，组合同步后的数据，对组合后的数据进行去帧处理，从组合后的数据中收集附加的遥测数据，标记去帧后的数据、遥测数据和附加遥测数据，以及对标记后的数据、功率计收集到的遥测数据以及现场可编程门阵列收集到的附加遥测数据以同步光网络/同步数字系列帧结构成帧；串行器，用于对所述成帧后的数据进行串行化处理；以及电光模块，用于将所述串行化后的数据转换成光信号，所述光信号是高速线路上所运载的数据流。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述测量系统包括线路接口模块或者分布式网络分析仪中的至少一个。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述测量系统包括线路接口模块，所述线路接口模块包括光电模块，用于将所述高速线路上运载的数据流转换成电信号；解串行器，用于对所述数据流进行解串行处理；流提取器，用于提取多个数据流，每个被提取的数据流都包含网络中的一条链路上运载的网络数据和遥测数据；以及统计信息收集器，用于收集插入到数据流中的遥测数据，以由计算机进行分析。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述线路接口模块还包括多路HEC裁剪器，用于将所述被提取的数据流装配成信元；以及重组器，用于将所述信元重新装配成分组，以由单个网络分析仪进行分析。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述线路接口模块还包括反向复用器，用于在将信元重新装配成分组之前，反向复用异步传输模式上的装配过的信元。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述线路接口模块还包括多路高级数据链路控制成帧器和码型转换及速率适配单元成帧器，用于将被提取的数据流组合成分组，以由单个网络分析仪进行分析。
11.一种方法，包括将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据集中为在高速线路上运载的数据流；对所述高速线路上运载的单个数据流进行解构；以及利用被提取的网络数据通过单个分布式网络分析仪同时对来自不同链路的网络数据进行分析。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述集中包括从所述多个低速线路中的每一个中收集遥测数据；同步所述网络数据；组合所述同步后的数据；对组合后的数据进行去帧处理；标记去帧后的数据和收集到的遥测数据；以及将所述带标记的数据和收集到的遥测数据以同步光网络/同步数字系列帧结构成帧。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述解构包括对所述高速线路上运载的数据流进行解串行处理；以及从所述单个数据流中提取出多个数据流，被提取的数据流中的每一个都包含所述网络中的一个链路上所运载的网络数据。
14.如权利要求13所述的方法，其中提取多个数据流还包括提取收集到的遥测数据以由计算机分析。
15.如权利要求13所述的方法，还包括将被提取的数据流装配成信元；以及将所述信元重新装配成分组以由所述单个分布式网络分析仪进行分析。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在将所述信元重新装配成分组之前，反向复用装配后的异步传输模式上的信元。
17.如权利要求13所述的方法，还包括将所述被提取的数据流组合成分组以由所述单个分布式网络分析仪进行分析。
18.如权利要求1所述的装置，其中所述多端口集中器放置在远端，所述集中数据流由所述网络运载，并且所述测量系统放置在本地。
全文摘要
多端口集中器将来自网络中不同链路的在多个低速线路上运载的网络数据集中为在高速线路上运载的数据流。测量系统从高速线路运载的数据流中确定网络统计信息。
文档编号H04L12/24GK1815976SQ20051010824
公开日2006年8月9日 申请日期2005年10月8日 优先权日2005年2月2日
发明者罗伯特·杰弗里·沃德 申请人:安捷伦科技有限公司