专利名称：一种利用以太网以叠加方式承载ip电信网的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用以太网承载IP电信网的方法，尤其涉及一种利用以太网技术实现IP电信网的物理层以及链路层的帧封装，从而将IP电信网的链路层与网络层直接封装入以太网的方法，属于电信技术领域。
背景技术：
随着电信技术的发展，电信网经历了从模拟到数字，从电路交换(如TDM)到分组交换(如X.25、FR、ATM、IP)的变迁。分组交换技术以其简单、易扩展，易复用且经济有效， 应用越来越广泛，已经成为未来电信网发展的趋势。以太网(Ethernet) —开始是作为一种局域网技术，速率从原来的10Mbps，到现在已经普遍使用mbps以及出现的10(ibpS等。以太网以其接口简单、连接介质种类多(如同轴缆、双绞线、光纤等)、价格便宜，不同速率之间兼容等特点，使得它不仅成为应用最为广泛的局域网连接技术，而且已扩展至城域网甚至是广域网的领域中。在现有的分组交换技术中，IP技术由于其具备开放、自由的、无序、分散的特点，以及相关支撑技术(如计算机软硬件技术、以太网技术)的迅猛发展，取得了巨大的成功。但也正是由于其自由、无序、互联互通的设计初衷，使得IP技术存在一些天生的弊端无序的网络拓扑、不确定的网络行为、不确定的网络传输质量、安全问题、糟糕的网络可管理性。而电信网不仅要具备良好的连通性，还需要为用户提供安全、有服务质量保证的业务；具有良好的运行维护能力，能够准确地掌握、控制、管理网络及业务资源；提供可持续发展的运营模式等。因此IP技术的自身缺陷严重地阻碍了其成为电信网的核心支撑技术。IP电信网是发明人在专利号为ZL 200410037641. 0的发明专利中提出的新概念。 它采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式，由位于内层的至少一个复址无连接数据网 (简称为PTDN网)和位于外层的多个IP网组成，还包括多个边缘关口设备。IP网通过边缘关口设备与该复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；边缘关口设备通过地址映射设备完成双地址间的映射。复址无连接数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，IP网中的所有设备和上述边缘关口设备都分配有IP地址，IP地址和复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在地址映射设备内的地址映射表之中，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在复址无连接数据网内部还具有网络管理设备，该网络管理设备同时管理复址无连接数据网内的接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。在IP电信网中，从源端发向目的端的IP帧通过如下方式进行传输首先，位于源端的边缘关口设备(简称为ED设备)接收来自IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备(简称为ADT设备)；地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端ED设备的复址无连接数据网地址回送给源端ED设备；源端ED设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端ED 设备；目的端ED设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文，从而使IP分组最终到达目的端。IP电信网作为一种全新的网络体系架构，采用了层次化的网络拓扑，具有确定的通信路径、提供相互隔离的可知、可控的网络资源，从而能够更好地为用户提供各种类型业务，也可以用于承载其它业务网络，如IP网，ATM网、FR网以及未来的电信网、互联网等其它新兴业务网络。但是，IP电信网尽管在技术上比现有网络技术优越，能够克服现有分组网络尤其是IP网络的种种弊端，但是能否得到广泛应用，还取决于技术实现的难易程度、网络投资成本等因素。如果能够充分利用现有的成熟网络技术如以太网等，将会在很大程度上加速该新技术的推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法。为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案一种利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于包括如下步骤在发送过程中，IP电信网的端设备首先确定出端口，确定出端口的以太网信息，然后按照标准链路层封装来自上层的数据或者链路层用于控制和维护的帧，所述端设备中的以太网发送模块根据源MAC地址、目的MAC地址、协议类型和净荷数据封装以太网帧，并将所述以太网帧发送出去；在接收过程中，所述端设备从以太网接口接收到所述以太网帧之后，进行以太网链路层的处理，当所述以太网帧合法后，根据协议类型字段分发所述以太网帧。其中，在发送过程中，所述以太网帧的协议类型字段中放置IP电信网协议族编号。在接收过程中，如果所述以太网帧的协议类型字段为IP电信网协议族编号，则将所述以太网帧发送给所述端设备中的IP电信网协议模块，进行IP电信网的报文处理。所述以太网信息包括目的MAC地址和自身MAC地址。所述以太网链路层的处理包括差错处理和类型字段检查。本发明所提供的利用以太网承载IP电信网的方法可以利用现有技术与设备很好地解决IP电信网的设备实现问题，同时又保持了 IP电信网的协议独立性，有利于处于完善阶段的IP电信网的发展。另外，利用以太网来承载IP电信网，可以充分发挥以太网的多速率特点，满足从核心层到接入端的各种不同速率连接要求。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1是一个典型的IP电信网的组成结构示意图；图2是常用的以太网帧格式的主要部分示意图；图3是为实施本发明所提供的方法，对现有以太网帧格式进行改造后的示意图。
具体实施方式
为了解决利用以太网承载IP电信网的技术课题，本发明所提出的解决思路是利用以太网实现IP电信网的物理层以及链路层的帧封装，从而将IP电信网的链路层与网络层直接封装入以太网。这种利用以太网承载IP电信网的方式实质上是将IP电信网协议直接叠加在以太网之上，因此被称为叠加方式。它可以利用现有技术与设备很好地解决IP电信网的设备实现问题。下面对本发明所提供的利用以太网承载IP电信网的具体实现方法展开说明。如图1所示，在一个典型的IP电信网系统中，核心层、汇聚层、接入层分别是由多个核心层设备CR、汇聚层设备MR和接入层设备AR组成。每一个接入层设备AR都与至少一个边缘关口设备ED连接，并且向上连接一个汇聚层设备。所有汇聚层设备分别连接多个接入层设备和多个核心层设备，核心层设备之间相互连接，并且不同PTDN网中的核心层设备之间也可以建立连接关系。网络管理设备(图中未示)同时管理接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。地址映射设备ADT(图中未示)是实现地址映射的设备，它保存地址映射表。地址映射表中可以是外部网络的IP地址和边缘关口设备的PTDN网地址的映射关系，也可以是 PTDN网地址和ATM地址的映射关系或PTDN网地址和帧中继(F. R)地址的映射关系。边缘关口设备ED是外部的IP网(或ATM网、帧中继网等)与PTDN网连接的关口设备。它至少具有两方面的功能，其一是实现PTDN网地址和IP地址的转换，使网络可以用于承载现有的 IP帧；另一个功能是对IP网的业务流进行汇聚，来自IP网的外部设备的IP帧由源端边缘关口设备ED汇聚，并转发到PTDN网另一侧的目的端边缘关口设备ED，由目的端边缘关口设备ED发给目的端侧的IP网的外部设备。在IP电信网中，端设备在发送/接受数据帧时，需要完成正常的IP电信网协议族的封装。此处的端设备是指使用IP电信网进行数据交互的起始设备和终结设备，例如是IP 电信网的网络节点设备或者边缘关口设备等。它们可以由支持以太网协议的路由器等现有网络设备实现。为此，本发明专门申请一个用来标识IP电信网协议族的编号，该编号用来唯一标识IP电信网协议族。为叙述方便起见，我们将其称为IP电信协议族号。图2为常用的以太网帧格式的主要部分示意图。它包括前导码(7字节)、帧起始定界符(1字节)、目的MAC地址(6字节)、源MAC地址(6字节)、802. Iq tag G字节)、类型/长度O字节)、数据(46 1500字节)、帧校验序列G字节)。帧与帧间有至少12个字节的帧间隙。其中，前导码和帧起始定界符用来检测，判断帧起始；帧校验序列用来检测整个帧的错误；目的MAC、源MAC、(可选的)802. Iq tag、类型/长度字段构成帧头，用来标明帧的源、目的、类型等特征；净荷用来存放上层信息(如网络层内容)。依被封装的净荷内容大小的不同，以太网整帧的长度范围是84 1542字节。前已述及，一个典型的以太网数据帧包括6字节的目的MAC地址字段、6字节的源 MAC地址字段、2字节的类型字段和46字节以上的净荷部分。其中，净荷部分可以被用来放置符合IP电信网协议要求的数据报文。因此如图3所示，将2字节的类型字段固定填写为 IP电信协议族号，同时在净荷部分放置IP电信网的链路层(或网络层)的内容，然后进行符合以太网协议的帧封装。这样，IP电信网的数据报文变成了可以在以太网设备上传输的以太网帧，其中类型字段中的IP电信协议族号表明以太网帧格式的净荷O^yload)部分是 IP电信网的协议内容。
在图1所示的IP电信网的一个应用场景中，IP电信网中的核心层设备CR、汇聚层的汇聚层设备MR、接入层的接入层设备AR以及边缘关口设备均采用类似IP网络中路由器所采用的以太网连接技术，连接组成IP电信网。上述的核心层设备CR、汇聚层设备MR、 接入层设备AR以及边缘关口设备均可以采用支持以太网协议的路由器等现有网络设备实现。在核心层可以采用万兆以太网(IO(^bps)技术实现连接。边缘关口设备通过千兆以太网(Kibps)、百兆以太网(IOOMbp s)将外部的用户网络接入到IP电信网中。接入层与汇聚层可以根据网络以及业务规划选用千兆以太网或者万兆以太网的速率实现连接。利用以太网承载IP电信网的过程实质上是利用以太网发送/接收IP电信网的数据帧的过程。在这个过程中，IP电信网的数据帧采用以太网帧格式进行封装/解封装。下面，对这个过程的详细实施步骤进行说明。在发送过程中，如果IP电信网的端设备要发送IP电信网的数据帧，首先需要确定出端口，确定该端口的以太网信息(如目的MAC地址、自身MAC地址等)。至于如何获取这些MAC地址，可以采取以太网中常用的静态配置方法或者其它的动态探寻方法，在此就不详细赘述了。IP电信网的端设备按照标准链路层封装来自上层的数据，或者是链路层用于控制和维护的帧。同时，协议类型取值为IP电信网协议族编号。然后，端设备中的以太网发送模块，根据输入的源MAC地址、目的MAC地址、协议类型和净荷数据封装为以太网帧，然后执行常规的以太网发送过程，将以太网帧发送出去。在接收过程中，IP电信网的端设备从某个以太网接口接收到以太网帧之后，进行以太网链路层应有的处理，如差错处理、类型字段检查等。当以太网帧合法后，根据协议类型字段分发这些帧。如果协议类型字段为IP电信网协议族编号，则将该帧发送给端设备中的IP电信网协议模块，进行IP电信网的报文处理(包括链路层和可能的网络层处理)。链路层的主要功能是提供点到点的通信能力，这主要包括成帧、传输可靠性和链路复用三大功能。在PTDN网中，链路层仍然要具备上述能力，提供点到点的通信功能。但由于PTDN链路层支持面向连接和不面向连接两种工作方式。在面向连接工作方式下，链路层提供包封装、差错控制和基于逻辑信道的复用功能；在不面向连接工作方式下，提供包封装和差错控制功能。由于IP电信网的端设备采用以太网技术，使用现有成熟的以太网芯片，将自然符合以太网的物理层标准，具备链路层的成帧、帧校验等功能。而该端设备只需要对以太网帧的帧头和净荷部分进行操作就能满足PTDN网的链路层和网络层要求。其中，可以采用叠加方式，即PTDN链路帧从PTDN帧头开始作为以太网帧的净荷内容直接放入，利用以太网帧头中的类型字段来标识这个内容是PTDN链路帧；也可以采用集成方式，即将PTDN链路帧再细分，从不同的字段开始映射入以太网净荷中。以上对本发明所提供的利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于包括如下步骤在发送过程中，IP电信网的端设备首先确定出端口，确定出端口的以太网信息，然后按照标准链路层封装来自上层的数据或者链路层用于控制和维护的帧，所述端设备中的以太网发送模块根据源MAC地址、目的MAC地址、协议类型和净荷数据封装以太网帧，并将所述以太网帧发送出去；在接收过程中，所述端设备从以太网接口接收到所述以太网帧之后，进行以太网链路层的处理，当所述以太网帧合法后，根据协议类型字段分发所述以太网帧。
2.如权利要求1所述的利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于 在发送过程中，所述以太网帧的协议类型字段中放置IP电信网协议族编号。
3.如权利要求2所述的利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于 在接收过程中，如果所述以太网帧的协议类型字段为IP电信网协议族编号，则将所述以太网帧发送给所述端设备中的IP电信网协议模块，进行IP电信网的报文处理。
4.如权利要求1所述的利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于 所述以太网信息包括目的MAC地址和自身MAC地址。
5.如权利要求1所述的利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法，其特征在于 所述以太网链路层的处理包括差错处理和类型字段检查。
全文摘要
本发明公开了一种利用以太网以叠加方式承载IP电信网的方法。在发送过程中，IP电信网的端设备按照标准链路层封装来自上层的数据或者链路层用于控制和维护的帧，端设备中的以太网发送模块根据源MAC地址、目的MAC地址、协议类型和净荷数据封装以太网帧，并将以太网帧发送出去；在接收过程中，端设备接收到以太网帧之后，进行以太网链路层的处理，当以太网帧合法后，根据协议类型字段进行分发。本方法可以利用现有技术与设备很好地解决IP电信网的设备实现问题，同时又保持了IP电信网的协议独立性，有利于处于完善阶段的IP电信网的发展。
文档编号H04L29/06GK102238080SQ20111002307
公开日2011年11月9日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者张 杰, 胡筑华, 蒋林涛 申请人:北京中京创原通信技术有限公司