一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备和方法与流程

本发明涉及网络通信，尤其涉及一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备和方法。

背景技术：

1、flexe(flexible ethernet，灵活以太网)是承载网实现业务隔离和网络切片的一种接口技术。通过打破mac层与phy层强绑定的一对一映射关系，flexe实现了对接口资源的灵活、精细化管理，解决了不同客户业务需求与网络能力之间不平衡的问题，使部分行业对硬管道隔离、带宽按需分配的需求得到了满足。ip网络的融合承载已成为大势所趋。随着新应用、新业务的不断涌现，现有的通信行业在按需快速组网、资源灵活配置等方面，面临新的挑战。以捆绑、通道化和子速率功能为基础，flexe在ip网络中通过大带宽接口、网络切片、通道化子接口物理隔离等特性，可以实现带宽按需分配、硬管道隔离等方案，这些方案可用于支持基于业务体验的未来网络架构，以支撑未来的高带宽视频、vr/ar、5g等业务发展。目前，flexe主要应用在超大带宽接口、ip+optical灵活组网以及网络切片等场景中。

2、flexe的实施进一步增大了数据路由的压力，在一些场景下由于数据类型复杂，存在数据传输不稳定，丢包率高和时延不可控的问题，缺乏安全性。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备和方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有flexe网络由于数据量和数据类型复杂导致的传输不稳定、效率低且路由压力大的问题。

2、本发明的一个方面提供了一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备，包括：

3、现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列构建多个flexe端口，通过flexe端口外接多个物理接口；所述现场可编程门阵列用于创建多个flexe组，并将各flexe端口虚拟化为客户端client并加入所述flexe组，由所述现场可编程门阵列根据所配置的带宽为各客户端分配时隙以基于灵活以太网进行数据传输；

4、确定性网络终端，所述确定性网络终端通过多协议标签交换网络端组连接所述现场可编程门阵列，并关联至各客户端；

5、交换芯片，所述交换芯片通过多个虚拟通道口连接所述确定性网络终端，并将各虚拟通道口关联至各客户端；所述交换芯片还用于连接上层应用或设备；所述

6、所述确定性网络终端还用于对所述交换芯片和所述现场可编程门阵列之间交互的多种格式的报文数据包按照设定格式进行封装和打包为封装数据包，所述设定格式至少包括关联引流标签和流指示。

7、在一些实施例中，所述封装数据包括预设数据长度的标签值、保留位、指示位和生存时间位，所述标签值标记用于转发的指针，所述指示位用于指示栈底，所述生存时间位用于指示数据生存时间。

8、在一些实施例中，所述封装后的报文数据包包括：所述关联引流标签、物理端口信息、flexe端口信息、客户端组信息、多协议标签交换网络端组信息、虚拟通道口信息和流指示。

9、在一些实施例中，所述确定性网络终端包括边缘路由器和/或标签交换路由器。

10、另一方面，本发明还提供一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换方法，所述方法在上述的基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备上运行，所述方法包括：

11、由交换芯片通过虚拟通道口将待发送的报文数据包发送至确定性网络终端；

12、由所述确定性网络终端按照预设多协议标签交换体系将所述报文数据包格式封装为封装数据包，以基于多协议标签交换的形式进行数据路由；由所述确定性网络终端将所述封装数据包发送至现场可编程门阵列；由所述现场可编程门阵列创建flexe组，将被设置为flexe端口的物理端口添加到所述flexe组；将各flexe端口虚拟化为客户端client加入所述flexe组，并关联至所述交换芯片中的所述虚拟通道；由所述现场可编程门阵列根据所配置的带宽为各客户端分配时隙，基于灵活以太网通过关联所述虚拟通道的客户端将所述封装数据包传输至所述物流端口，以进行传输。

13、在一些实施例中，由所述确定性网络终端按照预设多协议标签交换体系将所述报文数据包格式封装为封装数据包，包括：配置关联引流标签、物理端口信息、flexe端口信息、客户端组信息、多协议标签交换网络端组信息、虚拟通道口信息和流指示，并封装所述报文数据包。

14、在一些实施例中，所述关联引流标签采用预设的多协议标签交换标签栈编码，依次包括标签值、保留位、指示位和生存时间位，所述标签值标记用于转发的指针，所述指示位用于指示栈底，所述生存时间位用于指示数据生存时间。

15、在一些实施例中，所述标签值为20bit，所述保留位为3bit、所述指示位为1bit和所述生存时间位为8bit。

16、在一些实施例中，所述流指示依次包括20bit的流id、3bit的保留值，1bit的s位指示是否为栈底，8bit的next header；其中，所述保留值的最后一位sn flag指示是否有封包序号值，所述next header用于指示所述封包序号值后的封装类型。

17、另一方面，本发明还提供一种基于灵活以太网和确定性网络的数据交换方法，所述方法在上述的基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备上运行，所述方法包括：

18、由所述现场可编程门阵列创建flexe组，将被设置为flexe端口的物理端口添加到所述flexe组；将各flexe端口虚拟化为客户端client加入所述flexe组，并关联至交换芯片中的虚拟通道；

19、由所述现场可编程门阵列根据所配置的带宽为各客户端分配时隙，基于灵活以太网通过所述客户端接收报文数据包，并通过多协议标签交换网络端组发送至确定性网络终端；

20、由所述确定性网络终端按照预设多协议标签交换体系将所述报文数据包格式封装为封装数据包，以基于多协议标签交换的形式进行数据路由；所述确定性网络终端将所述封装数据包通过虚拟通道口发送至交换芯片；

21、由所述交换芯片对所述封装数据包进行转发。

22、本发明的有益效果至少是：

23、本发明所述基于灵活以太网和确定性网络的数据交换设备和方法中，所述数据交换设备将flexe的接口管理配置与确定性网络进行融合，将实体的物理接口通过现场可编程门阵列配置的flexe端口关联至创建的虚拟客户端client和flexe组；而将客户端通过mpls网络协议与detnet终端的mpls网络端组进行关联，对发送或接收的客户端的多种格式的报文数据包按照设定格式进行格式封装，得到封装数据包，封装数据包再由交换芯片进行发送或接收，实现接口安全和高效管理的交互功能。使得报文数据包在接口之间的数据流通拓扑关系明确、数据交换有序、数据交换有生存时间，保证海量关联数据交换的正确率。

24、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

25、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。