專利名稱：在以太網(wǎng)上支持同步數(shù)字系列/同步光纖網(wǎng)自動(dòng)保護(hù)交換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)講，本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)交換體系結(jié)構(gòu)，更具體地說(shuō)，涉及支持以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的SDH/SONET自動(dòng)保護(hù)交換(APS)功能性。
背景技術(shù)：
SDH/SONET(同步數(shù)字系列/同步光纖網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)最初是為用于語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)而開(kāi)發(fā)的。SDH是與北美開(kāi)發(fā)的SONET標(biāo)準(zhǔn)基本相同的歐洲版標(biāo)準(zhǔn)。SDH/SONET包含面向連接的同步TDM電路交換技術(shù)。SDH/SONET配置的網(wǎng)絡(luò)在相同的時(shí)鐘域上運(yùn)行(例如，每段網(wǎng)絡(luò)可以被追溯到主時(shí)鐘參考)。網(wǎng)絡(luò)為各電路分配固定的帶寬時(shí)隙。SDH/SONET體系結(jié)構(gòu)是基于連接的協(xié)議，因?yàn)榻粨Q機(jī)中的端口之間存在物理電路配置以建立端到端的路徑。經(jīng)SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)傳播的信號(hào)中的數(shù)字轉(zhuǎn)變以相同速率出現(xiàn)，但是，在任何兩個(gè)信號(hào)的轉(zhuǎn)變之間可能存在由傳輸系統(tǒng)中的時(shí)延或抖動(dòng)引起的相差。
以太網(wǎng)主要是作為數(shù)據(jù)網(wǎng)來(lái)開(kāi)發(fā)的。與SDH/SONET相比，以太網(wǎng)是無(wú)連接的異步的帶碰撞檢測(cè)的載波檢測(cè)多址(CSMA/CD)分組交換技術(shù)。以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)不依靠類似于SDH/SONET體系結(jié)構(gòu)的單一時(shí)鐘域。以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一系列包含數(shù)據(jù)的分組。每當(dāng)需要發(fā)送分組時(shí)，發(fā)射器將嘗試發(fā)送分組。以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)也是無(wú)連接的，因?yàn)榉纸M在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳播到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而沒(méi)有建立邏輯或物理電路。端到端的路徑通過(guò)一種稱作“橋接”的過(guò)程來(lái)發(fā)現(xiàn)。以太網(wǎng)從根本上講是局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)。
SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)提供可靠的有保證的可用帶寬、低抖動(dòng)的連接。對(duì)于語(yǔ)音質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，要求這些特性。但是，SDH/SONET帶寬效率低，并且具有高于其它許多網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)銷。相反，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供較低可靠性的最佳努力傳送以及低成本帶寬連接。這些特性適合于數(shù)據(jù)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)具有無(wú)保證的傳輸和低開(kāi)銷，并支持少于SDH/SONET的操作功能。在SDH/SONET中，一旦建立了電路，則為一種應(yīng)用分配帶寬，而該帶寬無(wú)法被任何其它應(yīng)用所使用，即使原應(yīng)用現(xiàn)在并未使用該帶寬。在以太網(wǎng)中，應(yīng)用僅當(dāng)它們需要帶寬傳送分組時(shí)才使用該帶寬。
在SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)中，自動(dòng)保護(hù)交換(APS)功能性是已知的。SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)對(duì)APS控制器的定義為“節(jié)點(diǎn)的組成部分，它負(fù)責(zé)產(chǎn)生和端接APS協(xié)議中傳送的信息并實(shí)現(xiàn)APS算法”。SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)還定義APS信令協(xié)議和APS(K1/K2)字節(jié)。SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)還定義用于線性、環(huán)形和網(wǎng)狀保護(hù)的各種算法。SDH/SONET APS功能性可支持50ms切換、單向和雙向切換、可逆和不可逆切換、手動(dòng)或自動(dòng)切換。SDH/SONET APS功能性還可支持線性、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)湟约熬€路和路徑保護(hù)。APS特征在電路出故障的情況下能夠進(jìn)行電路切換，并且常常用于光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般來(lái)講，APS特征把網(wǎng)絡(luò)組織成“工作”接口和“保護(hù)”接口的集合。當(dāng)工作接口出故障時(shí)，保護(hù)接口立即承擔(dān)工作接口業(yè)務(wù)負(fù)荷。在APS中，存在工作端口/鏈路和保護(hù)端口/鏈路。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初始化和完全起作用之后，工作端口/鏈路是活動(dòng)的，而保護(hù)端口/鏈路保持備用模式。如果在工作中出現(xiàn)設(shè)備故障，則保護(hù)端口/鏈路變成活動(dòng)端口/鏈路，接管出故障的工作端口/鏈路，也就是說(shuō)，保護(hù)端口/鏈路成為新的工作端口/鏈路。在已知的APS系統(tǒng)下，在切換期間會(huì)存在最小業(yè)務(wù)中斷，大約小于50ms。
在語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)中，SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)功能性為環(huán)形、線性或網(wǎng)狀拓?fù)鋸脑O(shè)備出故障起50ms以內(nèi)提供用于保護(hù)的體系結(jié)構(gòu)。為了讓數(shù)據(jù)網(wǎng)能夠支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)必須能夠在恢復(fù)時(shí)間以及與不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑浜瞎ぷ?、即支持環(huán)形和線性拓?fù)鋬蓚€(gè)方面提供相同的保護(hù)等級(jí)。以太網(wǎng)是最普遍的數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。沒(méi)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供APS功能性。
在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，若干標(biāo)準(zhǔn)和專有技術(shù)支持鏈路故障。跨接樹(shù)協(xié)議(STP)IEEE 802.1D標(biāo)準(zhǔn)提供拓?fù)渥兓?。STP通過(guò)發(fā)送和收聽(tīng)配置消息和若干計(jì)時(shí)器來(lái)計(jì)算和維護(hù)拓?fù)?。每?dāng)“問(wèn)候計(jì)時(shí)器”超時(shí)，就發(fā)出這些配置消息。這通常設(shè)置為2秒。這意味著STP不能支持鏈路APSSDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)所要求的50ms恢復(fù)。隨著STP域中節(jié)點(diǎn)數(shù)量增大，STP會(huì)聚也顯著地變慢?？赡芤〝?shù)分鐘進(jìn)行會(huì)聚。由于輪詢，因而STP還耗用一些帶寬。STP主要是為環(huán)路分辨率設(shè)計(jì)的，最初的假定是拓?fù)渥兓怀０l(fā)生。STP不太注重從故障中快速恢復(fù)。在數(shù)據(jù)網(wǎng)中，快速恢復(fù)往往不作要求。
鏈路集合(LA)IEEE 802.3ad標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)成支持集合鏈路。鏈路集合特征之一是支持集合鏈路中物理鏈路故障之一的可能性。鏈路集合控制協(xié)議(LACP)定義為“在協(xié)作系統(tǒng)中自動(dòng)配置和維護(hù)集合”。這些消息定期發(fā)出。通常，這個(gè)周期對(duì)于快速率是每秒，對(duì)于慢速率是每30秒。這意味著鏈路集合也不支持50ms恢復(fù)。在標(biāo)準(zhǔn)正式化之前，存在鏈路集合的若干專有實(shí)現(xiàn)，最著名的是Cisco Systems開(kāi)發(fā)的FastEtherChannel產(chǎn)品。
最近，已經(jīng)發(fā)展了若干專有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)載波網(wǎng)絡(luò)的50ms第二恢復(fù)要求。這些技術(shù)可以分為兩大類基于以太網(wǎng)和新的基于非以太網(wǎng)。在基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)中，大部分技術(shù)采用基于20ms的“心跳”或“問(wèn)候”協(xié)議，與上層軟件一起輪詢檢測(cè)鏈路故障以便在50ms內(nèi)恢復(fù)。Atrica的Atrica彈性以太網(wǎng)訪問(wèn)(AREA)框架技術(shù)是它的一個(gè)示例。Occam網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)保護(hù)交換(EPS)技術(shù)也是一個(gè)示例。因特網(wǎng)光子學(xué)采用以太網(wǎng)中的幀間間隙來(lái)支持類似的功能性。
還有其它正在進(jìn)行的以太網(wǎng)工作，也在嘗試解決快速恢復(fù)問(wèn)題?？焖倏缃訕?shù)協(xié)議(RSTP)IEEE委員會(huì)正在進(jìn)行對(duì)STP的修改工作，但目前，存在1秒有保證會(huì)聚/恢復(fù)而不是50ms的要求。以太網(wǎng)第一英里IEEE委員會(huì)也在進(jìn)行修改以太網(wǎng)以支持50ms恢復(fù)的工作。
正在定義的基于非以太網(wǎng)的技術(shù)包括Metro以太網(wǎng)論壇，它采用多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)來(lái)支持保護(hù)。彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)正在由RPR聯(lián)盟定義。RPR是一種新的協(xié)議，它與以太網(wǎng)協(xié)議不兼容，但設(shè)計(jì)用于支持環(huán)網(wǎng)中的50ms恢復(fù)。
大部分上述技術(shù)解決了以太網(wǎng)的有限功能性。它們通常支持線性或環(huán)網(wǎng)環(huán)境中的50ms保護(hù)，但不同時(shí)支持兩者。另外，它們僅限于鏈路故障。它們僅針對(duì)SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)所定義的功能的子集。
發(fā)明概述本領(lǐng)域中需要如SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)所定義的以太網(wǎng)中的APS功能性。本發(fā)明針對(duì)滿足這種需求的其它解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例，用于支持MAC自動(dòng)保護(hù)交換(APS)功能性的媒體接入控制(MAC)硬件具有MAC APS控制子層和多個(gè)MAC子層。
根據(jù)本發(fā)明的示例方面，多個(gè)MAC子層還包括鏈路集合子層。多個(gè)MAC子層還可包括至少一個(gè)MAC控制子層。MAC APS控制子層可位于MAC內(nèi)。MAC控制層能夠處理控制幀中的可選VLAN標(biāo)記。MAC APS控制子層可在MAC硬件中實(shí)現(xiàn)。MAC APS控制子層支持鏈路集合子層所形成的邏輯鏈路的APS。MACAPS控制子層支持物理鏈路的APS。MAC APS控制子層支持網(wǎng)絡(luò)層路徑的APS。MAC子層能夠在以太網(wǎng)交換裝置和以太網(wǎng)MAC裝置其中至少一個(gè)中實(shí)現(xiàn)。MAC APS控制子層處理以太網(wǎng)MAC控制APS幀。MAC APS控制子層維護(hù)以太網(wǎng)MAC控制APS狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，MAC APS控制層在檢測(cè)到APS幀時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。MAC APS控制子層在檢測(cè)到APS狀態(tài)變化時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。MACAPS控制子層與以太網(wǎng)MAC客戶端APS控制器交互作用。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，以太網(wǎng)PHY硬件裝置包括至少一個(gè)物理子層。至少一個(gè)物理子層之一在檢測(cè)到端口/鏈路故障時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于支持SDH/SONET APS信令協(xié)議的以太網(wǎng)MAC APS控制幀包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀前置碼字段。控制幀的其它元素包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀開(kāi)始定界符字段、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)目標(biāo)MAC地址字段、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)源MAC地址字段、可選標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)VLAN標(biāo)記字段、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)類型字段、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC控制操作碼字段、操作碼特定的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC控制參數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀校驗(yàn)序列字段。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，以太網(wǎng)MAC控制操作碼還包括區(qū)別邏輯鏈路故障、物理鏈路故障和路徑故障的能力。另外，多個(gè)以太網(wǎng)MAC控制參數(shù)還包括含有SDH/SONET K1字節(jié)的K1字字段、含有SDH/SONET K2字節(jié)的K2字字段、端口標(biāo)識(shí)(ID)字段、時(shí)隙ID字段、機(jī)架ID字段、橋ID字段、節(jié)點(diǎn)ID/IP字段以及包含零個(gè)或更多的零值八位字節(jié)的保留字段。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，以太網(wǎng)MAC客戶端包括至少一個(gè)MAC客戶端。MAC客戶端包括網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)功能其中至少一個(gè)。MAC客戶端還可包括至少一個(gè)MAC控制客戶端APS控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在MAC硬件和PHY硬件上提供APS功能性的方法包括在近端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上沿第一鏈路檢測(cè)故障。物理層在檢測(cè)到端口/鏈路故障時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。向第二鏈路進(jìn)行切換以糾正故障。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在MAC硬件上提供APS功能性的方法包括近端MAC APS控制子層接收包含來(lái)自MAC APS控制幀緩沖器的APS請(qǐng)求的MAC APS控制幀。近端MAC APS控制子層更新MACAPS狀態(tài)硬件寄存器以反映APS請(qǐng)求的接收。MAC APS硬件為所接收的MAC APS控制幀提供可屏蔽中斷。近端MAC APS控制子層產(chǎn)生中斷以調(diào)用APS控制器。APS控制器處理APS請(qǐng)求。APS請(qǐng)求可包括采用APS K1/K2信令協(xié)議的切換請(qǐng)求和APS管理請(qǐng)求其中至少一個(gè)。手動(dòng)和自動(dòng)切換APS請(qǐng)求其中至少一個(gè)是可行的。該方法還可包括區(qū)別邏輯故障、物理故障和路徑故障。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在MAC硬件裝置上提供APS功能性的方法包括近端MAC APS控制子層接收要傳送的APS控制器請(qǐng)求。MAC APS控制子層采用所請(qǐng)求的控制參數(shù)創(chuàng)建APS控制幀。近端MAC APS控制子層發(fā)送MAC APS控制幀。APS控制器請(qǐng)求可包括采用APS K1/K2信令協(xié)議的切換請(qǐng)求和APS管理請(qǐng)求其中至少一個(gè)。APS控制器請(qǐng)求還可包括手動(dòng)和自動(dòng)切換APS請(qǐng)求其中至少一個(gè)。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中提供APS功能性的方法包括沿第一端口/鏈路遇到故障。產(chǎn)生中斷。中斷被轉(zhuǎn)發(fā)到APS控制器。APS控制器發(fā)起從第一端口/鏈路向第二端口/鏈路的切換。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中提供APS功能性的方法包括接收具有APS請(qǐng)求的APS控制幀。處理APS控制幀APS請(qǐng)求。產(chǎn)生中斷。中斷轉(zhuǎn)發(fā)到APS控制器，APS控制器處理所接收的APS請(qǐng)求。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。另外，該方法可采用SDH/SONET APS信令協(xié)議的SDH/SONET K1/K2字節(jié)提供對(duì)用于以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的線性、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)涞臉?biāo)準(zhǔn)SDH/SONETAPS功能性的支持。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中提供APS功能性的方法包括接收來(lái)自APS控制器客戶端的APS請(qǐng)求。采用APS請(qǐng)求創(chuàng)建APS控制幀。發(fā)送APS控制幀。該方法可在50ms內(nèi)執(zhí)行以提供恢復(fù)功能性。該方法還可采用SDH/SONET APS信令協(xié)議的SDH/SONET K1/K2字節(jié)提供對(duì)用于以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的線性、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)涞臉?biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS功能性的支持。
附圖簡(jiǎn)介參照以下描述和附圖，將會(huì)更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)、其它特征和方面，附圖中圖1A和1B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面、利用APS的路徑的切換；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的以太網(wǎng)MAC APS控制體系結(jié)構(gòu)的圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的以太網(wǎng)MAC APS控制子層內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)的圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的以太網(wǎng)MAC APS控制幀格式的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的以太網(wǎng)MAC APS操作的圖示；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的以太網(wǎng)MAC APS控制流程的圖示。
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例涉及以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)SDH/SONETAPS功能性的實(shí)現(xiàn)。為了在以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中支持SDH/SONET APS功能性，本發(fā)明擴(kuò)展以太網(wǎng)MAC控制子層。以太網(wǎng)MAC控制子層是數(shù)據(jù)鏈路層(第2層，本文中稍后說(shuō)明)的子層。MAC控制子層駐留在MAC(媒體接入控制，它是用于協(xié)商對(duì)共享或?qū)Ｓ猛ㄐ判诺赖慕尤氲膶?shí)體或算法)和該MAC的客戶端(其中客戶端通常是由網(wǎng)橋或交換機(jī)所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議或中繼功能)之間。MAC的客戶端可使用MAC控制子層來(lái)控制以太網(wǎng)MAC的操作。MAC控制子層的實(shí)現(xiàn)在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下是可選的。
本發(fā)明的一些方面包括以太網(wǎng)MAC APS控制協(xié)議，它可用于支持以太網(wǎng)MAC APS。以太網(wǎng)MAC APS控制協(xié)議擴(kuò)展MAC控制子層，以便利用以太網(wǎng)MAC多播或單播地址以及擴(kuò)展MAC控制操作碼來(lái)支持APS功能。MAC APS功能在全雙工以太網(wǎng)鏈路上實(shí)現(xiàn)SDH/SONETAPS。MAC APS幀包含SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)所描述的K1/K2字節(jié)。MAC APS還以與已知的SDH/SONET APS相同的方式工作。APS控制器可以是以太網(wǎng)MAC APS控制子層的客戶端。APS控制器使用根據(jù)本發(fā)明的一些方面提供的以太網(wǎng)MAC APS基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)APS功能性。
在圖1至6中，類似的部分全部由類似的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示，這些


根據(jù)本發(fā)明、用于在以太網(wǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)SDH/SONET APS的方法的示例實(shí)施例。雖然將參照附圖所示的示例實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，許多替代形式也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員另外還會(huì)理解改變所公開(kāi)的實(shí)施例的參數(shù)的不同方式，例如要素或物質(zhì)的大小、形狀或類型，但其方式仍然與本發(fā)明的精神和范圍一致。
為了理解本文所述的說(shuō)明性實(shí)施例的操作，理解開(kāi)放式系統(tǒng)互連(OSI)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)是有幫助的，該網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)把網(wǎng)絡(luò)看作由若干分層組成。在分層結(jié)構(gòu)中，第1層是物理層，包含執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)囊?。?層是數(shù)據(jù)鏈路層，提供允許在第1層的基礎(chǔ)物理信道上在裝置之間直接通信的業(yè)務(wù)。第3層是網(wǎng)絡(luò)層，負(fù)責(zé)多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路上站到站的數(shù)據(jù)傳遞。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)上的分組的路由選擇。第4層是傳輸層，提供無(wú)差錯(cuò)的有序的有保證傳遞的消息業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)允許網(wǎng)絡(luò)上站之間的過(guò)程到過(guò)程通信。第5層是會(huì)話層，處理應(yīng)用之間通信的建立。該層對(duì)安全應(yīng)用有用。第6層是表示層，實(shí)現(xiàn)采用不同本機(jī)數(shù)據(jù)表示方法的連網(wǎng)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享。最后，第7層為應(yīng)用層。該層提供一般應(yīng)用功能，例如電子郵件、文件傳輸功能等等。
在SDH/SONET中，APS提供物理層(即第1層)上的節(jié)點(diǎn)之間的端口/線路保護(hù)。幾種拓?fù)淠軌蛑С諥PS(即環(huán)形、線性或網(wǎng)狀拓?fù)?，而且若干保護(hù)等級(jí)是可能的(即1+1、N+1和N:1)。為了進(jìn)行以下描述，采用節(jié)點(diǎn)之間的1+1 APS配置來(lái)說(shuō)明APS。N+1和N:1 APS配置可由相同的體系結(jié)構(gòu)來(lái)支持。APS“1+1”體系結(jié)構(gòu)一般安排兩條線路或路徑，其中信息傳播同時(shí)順著每條線路或路徑進(jìn)行。連接可以是雙向或單向的。另外，“1+1”體系結(jié)構(gòu)提供與各工作接口或電路配對(duì)的保護(hù)接口或電路。保護(hù)和工作電路常常與向工作和保護(hù)電路發(fā)送相同業(yè)務(wù)負(fù)荷的增/減復(fù)用器連接。
在保護(hù)電路中，表示APS連接的當(dāng)前狀態(tài)的信息通過(guò)電路連續(xù)傳播，并傳達(dá)任何動(dòng)作請(qǐng)求。此信息可用于使工作電路和保護(hù)電路同步。
本發(fā)明可支持線性和環(huán)形保護(hù)、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)?，并提供物理鏈路、邏輯鏈路和路徑保護(hù)。但是，為了清楚地描述本發(fā)明，本文所包含的描述采用線性APS配置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)浔Ｗo(hù)也可根據(jù)本發(fā)明的一些方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)提供適當(dāng)?shù)脑春湍繕?biāo)以太網(wǎng)MAC地址，本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)也可支持路徑級(jí)保護(hù)。
圖1A和1B說(shuō)明兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的APS配置。有兩個(gè)網(wǎng)元或節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)103。第一節(jié)點(diǎn)102具有沿第一鏈路104延伸的第一光纖對(duì)，第二節(jié)點(diǎn)103具有沿第二鏈路105延伸的第二光纖對(duì)。第一鏈路104和第二鏈路105分別在第一APS端口對(duì)110和第二APS端口對(duì)112上連接第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)103。在各節(jié)點(diǎn)102和103內(nèi)部，在節(jié)點(diǎn)102、103的入口端口和出口端口之間存在連接106、107、108和109。實(shí)線箭頭表示活動(dòng)業(yè)務(wù)，而虛線箭頭表示備用業(yè)務(wù)。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，圖1A和1B僅表示出朝一個(gè)方向流動(dòng)的業(yè)務(wù)。在雙向體系結(jié)構(gòu)的情況下，另一個(gè)方向具有與所示箭頭相反方向的相同業(yè)務(wù)模式。圖1A和1B說(shuō)明APS業(yè)務(wù)之前和之后的狀態(tài)(即線路中斷之前以及在光纖斷點(diǎn)111上切斷光纖之后，導(dǎo)致線路中斷)。
在APS中，如圖1A和1B所示，一條鏈路(104或105)由另一條鏈路(104或105)保護(hù)，預(yù)期并解決各種故障。這些故障可包括諸如節(jié)點(diǎn)故障、卡故障和端口故障之類的設(shè)備故障或者諸如電纜/光纖切斷之類的鏈路故障。這些差錯(cuò)一般稱作硬故障。稱作軟故障的第二類差錯(cuò)包括在鏈路上出現(xiàn)明顯誤碼率時(shí)的情況。
第一鏈路104支持在第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)103之間延伸的工作端口/鏈路。第二鏈路105支持也在第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)103之間延伸的保護(hù)端口/鏈路。確定哪條鏈路104或105作為工作端口/鏈路還是作為保護(hù)端口/鏈路來(lái)工作取決于節(jié)點(diǎn)102和103上的APS控制器的狀態(tài)。在圖1A中，第一鏈路104是活動(dòng)工作端口/鏈路。數(shù)據(jù)幀傳送到第一工作連接106和第一保護(hù)連接107。幀的傳送稱作橋接。數(shù)據(jù)幀沿第一鏈路104的工作端口/鏈路和第二鏈路105的保護(hù)端口/鏈路傳播。然后，數(shù)據(jù)幀通過(guò)第二節(jié)點(diǎn)103沿活動(dòng)的第二工作連接108轉(zhuǎn)移，但不通過(guò)備用的第二保護(hù)連接109傳播。選擇器可選擇哪條路徑用于接收幀。橋接和選擇器可采用支持雙播的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如用于電接口的Y連接器、用于電或光接口的2×2交叉連接轉(zhuǎn)換芯片。也可使用串行總線體系結(jié)構(gòu)。
當(dāng)例如因圖1B的光纖斷點(diǎn)111而在沿第一鏈路104的工作端口/鏈路上出現(xiàn)故障時(shí)，第二節(jié)點(diǎn)103中的接收器(未標(biāo)出)檢測(cè)硬件中的鏈路故障，并為MAC APS客戶端產(chǎn)生中斷，MAC APS客戶端又發(fā)起向第二鏈路105的保護(hù)端口/鏈路的切換。第二工作連接108進(jìn)入備用狀態(tài)，以及第二保護(hù)連接109變?yōu)榛顒?dòng)的。然后，通過(guò)沿第二鏈路105的保護(hù)端口/鏈路從第一保護(hù)連接107到第二節(jié)點(diǎn)103的第二保護(hù)連接109的傳播，數(shù)據(jù)幀在第一節(jié)點(diǎn)102和第二節(jié)點(diǎn)103之間能夠連續(xù)。
圖2說(shuō)明以太網(wǎng)MAC APS控制體系結(jié)構(gòu)。MAC客戶端或高層201可以是例如網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、如IP或者是交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。在所述實(shí)施例中，MAC客戶端201還實(shí)現(xiàn)APS控制器功能性。MAC客戶端201中的APS控制器管理APS的狀態(tài)，并對(duì)各種差錯(cuò)或命令作出反應(yīng)而進(jìn)行切換。
MAC APS控制子層202支持鏈路集合子層203所形成的邏輯鏈路的APS。鏈路集合子層203允許多個(gè)物理鏈路集合為一個(gè)集合鏈路。集合鏈路是邏輯鏈路的一種形式。另外，MAC APS控制子層204A、204B和204C支持物理鏈路的APS。標(biāo)準(zhǔn)MAC控制子層205A、205B和205C支持所有當(dāng)前定義的MAC控制幀、例如PAUSE幀，它防止交換機(jī)因輸入緩沖器過(guò)載而不必要地丟棄數(shù)據(jù)幀。所有MAC控制子層205A、205B和205C是可選的。標(biāo)準(zhǔn)MAC子層206A、206B和206C控制對(duì)媒體的訪問(wèn)。標(biāo)準(zhǔn)PHY子層207A、207B和207C實(shí)現(xiàn)傳輸媒體的物理層信號(hào)。
為了讓SDH/SONET APS支持雙向切換、預(yù)占和幾個(gè)其它APS特征，SDH/SONET APS要求對(duì)APS K1/K2信令協(xié)議的支持。K1/K2信令協(xié)議涉及用于SDH/SONET信令中的實(shí)際字節(jié)。更具體地說(shuō)，SDH/SONET體系結(jié)構(gòu)中的K1字節(jié)和K2字節(jié)用于雙向自動(dòng)保護(hù)交換的線路端接實(shí)體之間的保護(hù)信令，以及用于檢測(cè)告警指示信號(hào)(AIS-L)和遠(yuǎn)程檢測(cè)指示信號(hào)(RDI)。
MAC控制子層通過(guò)使以太網(wǎng)能夠支持K1/K2信令協(xié)議來(lái)擴(kuò)展為提供APS功能性。MAC控制子層還擴(kuò)展為提供對(duì)MAC控制幀的VLAN標(biāo)記的可選支持。本發(fā)明的一些方面引入以太網(wǎng)MAC APS控制子層202、204A、204B和204C，如圖2所示。以太網(wǎng)MAC APS控制子層202、204A、204B和204C包括以太網(wǎng)MAC控制APS幀，其中包含根據(jù)已知的SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)中的K1/K2字節(jié)的定義的K1/K2字節(jié)。MAC APS子層202能夠支持鏈路集合子層203(邏輯網(wǎng)絡(luò)接口層)和/或物理網(wǎng)絡(luò)接口層204A、204B和204C上的MAC APS。應(yīng)當(dāng)指出，相同的物理硬件可用于處理MAC APS子層202、204A、204B和203C的APS信令協(xié)議。
以太網(wǎng)中的APS能夠在組幀過(guò)程中通過(guò)修改組幀或利用APS信令協(xié)議的幀間間隙在物理層(第1層)上像SDH/SONET一樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以在以太網(wǎng)MAC控制子層像本領(lǐng)域已知的PAUSE功能或鏈路集合功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。修改以太網(wǎng)組幀以實(shí)現(xiàn)APS不會(huì)向后兼容，并且難以在最終用戶和行業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)化。另外，修改以太網(wǎng)組幀只是部分解決方案，因?yàn)橐蕴W(wǎng)幀僅在有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才被傳送。如果沒(méi)有要發(fā)送的數(shù)據(jù)，則沒(méi)有以太網(wǎng)幀來(lái)傳送APS信號(hào)。相反，在SDH/SONET中，幀是連續(xù)產(chǎn)生的(數(shù)據(jù)或空閑)。因此，在以太網(wǎng)MAC控制子層上實(shí)現(xiàn)APS允許ASP信令以自然的以太網(wǎng)方式成為事件和分組驅(qū)動(dòng)的。
圖3說(shuō)明以太網(wǎng)MAC APS控制子層內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)。同樣，MAC客戶端或高層306可以是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、如IP或者是交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。在所述實(shí)施例中，MAC客戶端306還實(shí)現(xiàn)MAC APS控制器305功能性。MAC APS控制器305管理APS的狀態(tài)，并對(duì)各種差錯(cuò)或命令作出反應(yīng)而進(jìn)行切換。
MAC APS控制子層301支持鏈路集合子層304所形成的邏輯鏈路的APS。鏈路集合子層304允許許多物理鏈路集合為一個(gè)邏輯鏈路。MAC APS控制子層302A、302B和302C支持物理鏈路的APS。標(biāo)準(zhǔn)MAC控制子層307A、307B和307C支持所有當(dāng)前定義的MAC控制幀、例如PAUSE幀。所有MAC控制子層都是可選的。標(biāo)準(zhǔn)MAC子層308A、308B和308C控制對(duì)媒體的訪問(wèn)。標(biāo)準(zhǔn)PHY子層303A、303B和303C實(shí)現(xiàn)傳輸媒體的物理層信號(hào)。
MAC APS控制子層301包括MAC APS控制操作301A，它根據(jù)從MAC APS控制幀緩沖器301B接收的MAC APS控制幀來(lái)管理MACAPS狀態(tài)301C。MAC APS控制操作301A還在APS K1/K2狀態(tài)有變化時(shí)產(chǎn)生沿線路314的中斷。MAC APS控制器305可訪問(wèn)MAC APS狀態(tài)301C。MAC APS狀態(tài)301C包含各種中斷狀態(tài)寄存器、K1/K2字節(jié)狀態(tài)寄存器、所接收的APS操作碼和其它APS相關(guān)信息。MACAPS控制器305還可發(fā)送來(lái)自MAC APS控制幀緩沖器301D并且由MAC APS控制器305通過(guò)在MAC APS狀態(tài)301C中設(shè)置寄存器所建立的MAC APS控制幀。
如圖3所示，以太網(wǎng)MAC體系結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)修改以支持MACAPS控制子層301、302A、302B和302C。以太網(wǎng)MAC體系結(jié)構(gòu)支持MACAPS控制幀緩沖器301B和301D的MAC APS控制操作301A中的APS處理，維護(hù)MAC APS狀態(tài)301C，以及在已經(jīng)接收到MAC APS控制幀時(shí)和/或在MAC APS狀態(tài)301C上已經(jīng)存在APS狀態(tài)變化的情況下產(chǎn)生沿中斷線路314的中斷。
以太網(wǎng)硬件支持來(lái)自物理層303A、303B和303C、由端口故障或鏈路故障產(chǎn)生的硬故障所導(dǎo)致的中斷。同樣，以太網(wǎng)硬件可擴(kuò)展為支持軟故障，如大于預(yù)定配置閾值的差錯(cuò)率。以太網(wǎng)硬件在MAC APS狀態(tài)301C為高層和MAC APS控制器305提供附加寄存器，以便經(jīng)由訪問(wèn)線路313訪問(wèn)APS的當(dāng)前狀態(tài)，例如K1/K2字節(jié)等等。
專用MAC APS控制幀緩沖器301B和301D分別接收和發(fā)送MACAPS控制幀。MAC APS控制幀緩沖器301B和301D的存在防止控制幀的隊(duì)列頭阻塞，使得鏈路切換能夠根據(jù)SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)在50ms內(nèi)發(fā)生。以太網(wǎng)硬件還能夠?yàn)镸AC APS狀態(tài)301C中的APS功能性提供獨(dú)立的控制和可屏蔽狀態(tài)寄存器。來(lái)自MAC APS控制幀緩沖器301D的MAC APS控制幀(發(fā)送)能夠由MAC APS控制器305利用硬件路徑312來(lái)訪問(wèn)。訪問(wèn)可以作為寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)或者經(jīng)由對(duì)MAC APS控制幀緩沖器301D的直接訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所接收的數(shù)據(jù)幀沿客戶端幀接收路徑310直接傳遞到MAC客戶端306。MAC客戶端306發(fā)送數(shù)據(jù)幀路徑311直接向MAC硬件發(fā)送MAC客戶端306數(shù)據(jù)幀。
如圖3所示的MAC APS控制子層能夠設(shè)置在鏈路集合子層304之下，以便保護(hù)MAC APS控制子層302A、302B和302C的各個(gè)物理鏈路。或者，MAC APS控制子層可設(shè)置在鏈路集合子層304之上，以便保護(hù)邏輯鏈路。相同的體系結(jié)構(gòu)支持兩種情況。不同的MAC控制操作碼用于區(qū)別不同情況中的每種情況。
在近端節(jié)點(diǎn)(靠近傳輸源的節(jié)點(diǎn))上本地檢測(cè)到故障時(shí)，以太網(wǎng)PHY層303A、303B和303C沿中斷線路314產(chǎn)生中斷，從而調(diào)用MACAPS控制器305并又導(dǎo)致切換。
在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(靠近傳輸目標(biāo)的節(jié)點(diǎn))遠(yuǎn)程檢測(cè)到故障并請(qǐng)求切換時(shí)，它從MAC APS控制幀緩沖器301D發(fā)送MAC APS控制幀，其中帶有K1/K2字節(jié)所需的適當(dāng)APS命令和信息。在近端節(jié)點(diǎn)接收到MACAPS控制幀時(shí)，近端MAC控制子層301A、302A從MAC APS控制幀緩沖器301B接收MAC APS控制幀，并更新MAC APS狀態(tài)301C上的MAC APS硬件狀態(tài)/寄存器以反映新的請(qǐng)求。如果在MAC APS狀態(tài)301C上的MAC APS狀態(tài)字節(jié)中存在變化，則該硬件為所接收的MAC APS控制幀提供可屏蔽中斷。當(dāng)這種中斷發(fā)生時(shí)，它再次調(diào)用MAC APS控制器305來(lái)執(zhí)行APS切換。
在發(fā)送方向上，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件，使得在MAC APS狀態(tài)301C上存在K1/K2寄存器，并且當(dāng)APS控制器305需要發(fā)送MAC APS控制幀時(shí)，它經(jīng)由控制寄存器的硬件路徑312寫(xiě)入MAC APS控制幀緩沖器301D。
有若干實(shí)施例用于在MAC層中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些方面。為了區(qū)分任一情況中存在哪種MAC APS環(huán)境，邏輯的還是物理的，進(jìn)行以下幾個(gè)過(guò)程之一。一種實(shí)現(xiàn)是采用MAC控制幀、多播目標(biāo)地址01-80-C2-00-00-03、類型0x8808和物理APS、邏輯APS幀以及路徑APS幀的三個(gè)操作碼。第二種實(shí)現(xiàn)可以利用不同的幀類型來(lái)取代操作碼?；蛘?，一個(gè)實(shí)施例可把MAC APS作為慢協(xié)議的一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)，如以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所定義的，在協(xié)議的一個(gè)類中，它們?cè)诿總€(gè)時(shí)間周期從不發(fā)出超過(guò)指定最大數(shù)量的幀。另一個(gè)實(shí)施例包括采用廠商相關(guān)的多播目標(biāo)地址的實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，也可使用上述實(shí)施例的不同組合以及沒(méi)有指明的其它實(shí)施例。以下描述的一個(gè)示例實(shí)施例說(shuō)明具有第一選項(xiàng)的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
圖4說(shuō)明示例以太網(wǎng)MAC APS控制幀400的格式。所有以太網(wǎng)幀以各包含值0x55的七字節(jié)的前置碼401開(kāi)始。幀開(kāi)始定界符(SFD)402包含值0xD5。目標(biāo)地址403包含為MAC APS操作保留的唯一多播地址01-80-C2-00-00-03。這將要求向802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)登記。目標(biāo)地址403還可以是目標(biāo)端口的單播MAC地址。目標(biāo)端口將通過(guò)外部機(jī)制、如系統(tǒng)軟件來(lái)配置。目標(biāo)地址403需要六個(gè)字節(jié)。同樣需要六個(gè)字節(jié)的源地址404包含發(fā)送MAC APS幀的源接口的單播地址。VLAN標(biāo)記字段410是可選的，在字段的前兩個(gè)字節(jié)中包含標(biāo)準(zhǔn)VLAN協(xié)議ID 0x8100，并且后兩個(gè)字節(jié)包含VLAN標(biāo)識(shí)符、優(yōu)先級(jí)和標(biāo)記控制信息位。這些由802.1Q/1p標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義。類型字段405包含用于所有MAC控制幀的保留值0x8808，并且需要兩個(gè)字節(jié)。用于MAC APS物理鏈路級(jí)的MAC APS控制操作碼406為0x0002。用于MAC APS邏輯鏈路級(jí)的MAC APS控制操作碼406為0x0003。用于MAC APS路徑級(jí)的MAC APS控制操作碼406為0x0004。這將要求向802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)登記。在所有情況下，MAC APS控制操作碼406都需要兩個(gè)字節(jié)。MAC APS控制參數(shù)字段407采用兩個(gè)參數(shù)，它們稱作K1字407A和K2字407B。這些都是4字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)值，包含標(biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS的K1和K2字節(jié)。字長(zhǎng)度的使用允許K1字節(jié)的增長(zhǎng)，并且允許K2字節(jié)中超過(guò)16個(gè)站ID。在MAC APS控制參數(shù)中，存在用于端口ID 407C、時(shí)隙ID 407D、機(jī)架ID 407E、橋ID 407F和節(jié)點(diǎn)ID/IP 407G的其它可選字段。這些字段可用于路徑APS保護(hù)情況中的故障隔離，并需要圖中所示的字節(jié)。外部軟件可使用這些字段來(lái)產(chǎn)生告警或報(bào)告出現(xiàn)故障的狀態(tài)。保留字段408為將來(lái)擴(kuò)展而保存，并全部設(shè)為零。幀校驗(yàn)序列(FCS)字段409是對(duì)于包括從目標(biāo)地址403直至保留字段408結(jié)尾在內(nèi)的幀的內(nèi)容所計(jì)算的校驗(yàn)和。
圖5說(shuō)明以太網(wǎng)MAC APS操作的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)。MAC客戶端或高層501可以是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、如IP或者是交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。在所述實(shí)施例中，MAC客戶端501還實(shí)現(xiàn)MAC APS控制器501A功能性。MAC APS控制器501A管理APS的狀態(tài)，并對(duì)各種差錯(cuò)或命令作出反應(yīng)而進(jìn)行切換。MAC APS控制子層503和514支持鏈路集合子層504和515所形成的邏輯鏈路的APS。鏈路集合子層504和515允許許多物理鏈路集合為一個(gè)邏輯鏈路。MAC APS控制子層505、509、516和520支持物理鏈路的MAC APS。下一層中是標(biāo)準(zhǔn)MAC控制子層506、510、517和521，它支持所有當(dāng)前定義的MAC APS控制幀、如PAUSE幀。所有MAC控制子層都是可選的。在MAC控制子層之后是控制對(duì)媒體的訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)MAC子層507、511、518和522。隨后是標(biāo)準(zhǔn)PHY子層508、512、519和523，實(shí)現(xiàn)傳輸媒體的物理層信號(hào)。
邏輯級(jí)工作鏈路502發(fā)送502A和接收502B表示為代表活動(dòng)業(yè)務(wù)的箭頭線。邏輯級(jí)保護(hù)鏈路513發(fā)送513A表示為活動(dòng)的，接收513B表示為備用模式。同樣，各物理鏈路表示為物理工作鏈路523和525、相應(yīng)的活動(dòng)發(fā)送鏈路523A和525A、相應(yīng)的活動(dòng)接收鏈路523B和525B。還表示了物理保護(hù)鏈路524和526，以及相應(yīng)的活動(dòng)發(fā)送鏈路524A和526A、相應(yīng)的備用接收鏈路524B和526B。
APS操作如圖5所示，其中表示邏輯(鏈路集合)APS鏈路作為工作鏈路502和保護(hù)鏈路513的情況。圖5還表示物理APS鏈路作為工作鏈路523和525、保護(hù)鏈路524和526的情況。APS控制器501A按照相同的狀態(tài)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)與所參照的SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)化的相同的命令。
APS操作控制流如圖6所示，同時(shí)參照?qǐng)D4和圖5來(lái)描述本發(fā)明的操作。首先確定是否檢測(cè)到故障(步驟610)。如果沒(méi)有檢測(cè)到故障，則不采取任何動(dòng)作(步驟612)。如果檢測(cè)到本地故障、如工作鏈路523上的鏈路故障或超過(guò)閾值的誤碼，則以太網(wǎng)MAC 507或PHY 508層為MAC APS控制器501A產(chǎn)生中斷(步驟620)。隨后調(diào)用MAC APS控制器501A(步驟630)。MAC APS控制器501A使所有出故障的物理鏈路從工作鏈路523切換到保護(hù)524鏈路(步驟640)。可以對(duì)于與邏輯工作鏈路502關(guān)聯(lián)的所有物理鏈路進(jìn)行這個(gè)步驟。再次確定是否仍然存在故障(步驟650)。如果沒(méi)有再出故障，則不采取進(jìn)一步動(dòng)作(步驟652)。如果邏輯鏈路繼續(xù)接收到差錯(cuò)，則MAC APS控制器能夠使邏輯鏈路從邏輯工作鏈路502切換到邏輯保護(hù)鏈路513(步驟660)。
當(dāng)遠(yuǎn)程或遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)想請(qǐng)求切換時(shí)，它發(fā)送具有K1/K2字節(jié)中適當(dāng)APS命令的以太網(wǎng)MAC APS幀(步驟642、662和682)。當(dāng)近端節(jié)點(diǎn)接收幀時(shí)，執(zhí)行適當(dāng)?shù)那袚Q。如果操作碼為0x0002，則物理鏈路切換(執(zhí)行步驟640)。如果操作碼為0x0003，則邏輯鏈路切換(執(zhí)行步驟660)。如果操作碼為0x0004，則路徑切換(執(zhí)行步驟680)。
上述功能性允許如SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)所定義的環(huán)形拓?fù)渲械穆窂郊?jí)保護(hù)。為了支持網(wǎng)狀拓?fù)渲械穆窂郊?jí)APS，該方法可按照以下方式繼續(xù)進(jìn)行。
利用目標(biāo)地址403的端點(diǎn)的單播MAC地址和圖4的操作碼字段406中的路徑級(jí)APS操作碼0x0003，可支持路徑級(jí)APS。單播MAC地址可以是工作或保護(hù)端口的，或者是受APS保護(hù)的端口的。當(dāng)配置了APS路徑時(shí)，外部軟件則提供到APS控制器的路徑。信息也可以存儲(chǔ)在MAC APS狀態(tài)寄存器中，并用于創(chuàng)建路徑APS控制幀。在路徑級(jí)APS支持的示例情況中，APS幀被發(fā)送到電路的兩個(gè)端點(diǎn)，其中MAC硬件通過(guò)MAC APS控制幀中所指定的路徑APS操作碼來(lái)接收該幀。為了出現(xiàn)這種情況，高層應(yīng)用可能已經(jīng)使到端點(diǎn)的路徑被學(xué)習(xí)，并且在刪除APS路徑配置之前未老化?；蛘撸邔討?yīng)用可繼續(xù)依靠學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)低于50ms恢復(fù)時(shí)間。為了向APS幀400提供優(yōu)先級(jí)，VLAN字段410可以設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)。
繼續(xù)圖6所示的方法，再次確定是否仍然存在故障(步驟670)。如果不存在故障，則不采取任何動(dòng)作(步驟672)。如果確實(shí)存在故障，則APS幀400經(jīng)過(guò)一般APS控制機(jī)制，調(diào)用MAC APS控制器501A，它檢測(cè)這是作為路徑級(jí)請(qǐng)求來(lái)接收的(步驟682)，并執(zhí)行路徑級(jí)切換(步驟680)。然后，MAC APS控制器501A調(diào)用高層應(yīng)用，它更新其路徑狀態(tài)和附加的后切換處理。后切換處理可包括用于搜索其它保護(hù)路徑或其它功能性的配置。
應(yīng)當(dāng)指出，如果VLAN標(biāo)記410用于路徑級(jí)保護(hù)，則通過(guò)定義，沿該路徑的所有站/節(jié)點(diǎn)需要知道VLAN?；蛘撸吘壵?節(jié)點(diǎn)可剝離VLAN標(biāo)記。配置必須表明這是VLAN邊緣站/節(jié)點(diǎn)。
APS幀400還可構(gòu)造成包括更多信息、如端口ID 407C、時(shí)隙ID407D、橋ID 407F和節(jié)點(diǎn)ID/IP 407G。這些可用于故障隔離。
為了增加反應(yīng)速度，可以有兩個(gè)MAC APS控制幀緩沖器，一個(gè)用于鏈路級(jí)保護(hù)，一個(gè)用于路徑級(jí)保護(hù)。由于這兩個(gè)MAC APS控制幀可以明顯不同，因此它們不應(yīng)當(dāng)在故障時(shí)刻建立。邏輯和物理鏈路幀極為相似，因此在邏輯和物理鏈路幀之間可能不需要附加幀緩沖器。實(shí)現(xiàn)的折衷平衡費(fèi)用和效率。
在全部三個(gè)保護(hù)(即物理級(jí)保護(hù)、鏈路級(jí)保護(hù)和路徑級(jí)保護(hù))均處于工作中的情況下，物理鏈路保護(hù)首先作出反應(yīng)(執(zhí)行步驟640)。如果故障持續(xù)(如步驟650所確定)，則邏輯鏈路保護(hù)作出反應(yīng)(執(zhí)行步驟660)。如果故障持續(xù)(如步驟670所確定)，則觸發(fā)路徑級(jí)保護(hù)，并且終端站執(zhí)行路徑級(jí)保護(hù)切換(執(zhí)行步驟680)。如果以后的確定發(fā)現(xiàn)再?zèng)]有故障，則不采取進(jìn)一步動(dòng)作(步驟692)。但是，如果仍然檢測(cè)到故障，則由外部軟件對(duì)電路故障產(chǎn)生告警(步驟695)，并結(jié)束涉及本發(fā)明的操作方法。
本發(fā)明提供若干優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗桓淖円蕴W(wǎng)組幀，因此向后兼容并符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。由于它修改可選的以太網(wǎng)MAC控制子層，因此廠商能夠選擇是否實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能性。本發(fā)明一流的設(shè)計(jì)和配置使得較易于在MAC硬件中實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法是事件驅(qū)動(dòng)的，因此僅在需要時(shí)才發(fā)送APS幀。因此，本發(fā)明的設(shè)備維持低開(kāi)銷并占用極少帶寬。由于它再用標(biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS定義和過(guò)程，因此本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)完全符合SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。由于它支持預(yù)配置幀以及不是隊(duì)列頭阻塞，因此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)為支持50ms或50ms以內(nèi)的切換。另外，本發(fā)明利用標(biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS定義和過(guò)程，因此能夠支持線性、網(wǎng)狀和環(huán)形拓?fù)涞谋Ｗo(hù)，支持物理級(jí)、邏輯級(jí)和路徑級(jí)保護(hù)，以及支持1+1、N+1和N:1保護(hù)。
通過(guò)以下描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)十分清楚本發(fā)明的大量修改和備選實(shí)施例。因此，本描述應(yīng)視為只是說(shuō)明性的，并用于向本領(lǐng)域的技術(shù)人員講授執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式。只要不背離本發(fā)明的精神，結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可以極為不同，保留所附權(quán)利要求書(shū)的范圍中的所有修改的專用權(quán)。目的在于，本發(fā)明僅限于所附權(quán)利要求書(shū)及現(xiàn)行法律條文所要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種媒體接入控制(MAC)硬件裝置，用于支持MAC自動(dòng)保護(hù)交換(APS)功能性，包括MAC APS控制子層，用于處理APS幀和維護(hù)APS狀態(tài)；以及多個(gè)MAC子層，用于執(zhí)行MAC操作。
2.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述多個(gè)MAC子層還包括鏈路集合子層。
3.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述多個(gè)MAC子層還包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生控制幀的MAC控制子層。
4.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層位于MAC之內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，MAC控制層處理控制幀中的可選VLAN標(biāo)記。
6.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層在所述MAC硬件中實(shí)現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層支持鏈路集合子層所形成的邏輯鏈路的APS。
8.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層支持物理鏈路的APS。
9.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層支持網(wǎng)絡(luò)層路徑的APS。
10.如權(quán)利要求9所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC子層可在以太網(wǎng)交換裝置和以太網(wǎng)MAC裝置其中至少一個(gè)中實(shí)現(xiàn)。
11.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層處理以太網(wǎng)MAC控制APS幀。
12.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層維護(hù)以太網(wǎng)MAC控制APS狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，MAC APS控制層在檢測(cè)到APS幀時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。
14.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，MAC APS控制層在檢測(cè)到APS狀態(tài)變化時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。
15.如權(quán)利要求1所述的MAC硬件，其特征在于，所述MAC APS控制子層與以太網(wǎng)MAC客戶端APS控制器交互作用。
16.一種以太網(wǎng)PHY硬件裝置，包括解碼器；以及至少一個(gè)物理子層，其中所述至少一個(gè)物理子層之一在檢測(cè)到端口/鏈路故障時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器。
17.在MAC APS硬件裝置中，用于支持SDH/SONET APS信令協(xié)議的以太網(wǎng)MAC APS控制幀，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀前置碼字段；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀開(kāi)始定界符字段；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)目標(biāo)MAC地址字段；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)源MAC地址字段；可選的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)VLAN標(biāo)記字段；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)類型字段；標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC控制操作碼字段；操作碼特定的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC控制參數(shù)；以及標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀校驗(yàn)序列字段。
18.如權(quán)利要求17所述的以太網(wǎng)MAC APS控制幀，其特征在于，所述以太網(wǎng)MAC控制操作碼還包括區(qū)別邏輯鏈路故障、物理鏈路故障和路徑故障的能力。
19.如權(quán)利要求17所述的以太網(wǎng)MAC APS控制幀，其特征在于，所述多個(gè)以太網(wǎng)MAC控制參數(shù)還包括包含SDH/SONET K1字節(jié)的K1字字段；包含SDH/SONET K2字節(jié)的K2字字段；端口標(biāo)識(shí)字段；時(shí)隙標(biāo)識(shí)字段；機(jī)架標(biāo)識(shí)字段；橋標(biāo)識(shí)字段；節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)/IP字段；以及包含零個(gè)或更多的零值的八位字節(jié)的保留字段。
20.一種以太網(wǎng)MAC客戶端，包括網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)功能其中至少一個(gè)；以及至少一個(gè)MAC控制客戶端APS控制器。
21.一種在MAC硬件和PHY硬件上提供APS功能性的方法，包括在近端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上沿第一鏈路檢測(cè)故障；物理層在檢測(cè)到端口/鏈路故障時(shí)產(chǎn)生中斷以調(diào)用MAC客戶端APS控制器；以及切換到第二鏈路以糾正所述故障。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上提供恢復(fù)功能性。
23.一種在MAC硬件上提供APS功能性的方法，包括近端MAC APS控制子層從MAC APS控制幀緩沖器接收包含APS請(qǐng)求的MAC APS控制幀；所述近端MAC APS控制子層更新MAC APS狀態(tài)硬件寄存器以反映所述APS請(qǐng)求的接收；所述MAC APS硬件為所接收的MAC APS控制幀提供可屏蔽中斷；所述近端MAC APS控制子層產(chǎn)生中斷以調(diào)用所述APS控制器；以及所述APS控制器處理所述APS請(qǐng)求。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述APS請(qǐng)求包括采用APS K1/K2信令協(xié)議的切換請(qǐng)求和APS管理請(qǐng)求其中至少一個(gè)。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括手動(dòng)和自動(dòng)切換APS請(qǐng)求其中至少一個(gè)。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括區(qū)別邏輯故障、物理故障和路徑故障。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而提供恢復(fù)功能性。
28.一種在MAC硬件裝置上提供APS功能性的方法，包括近端MAC APS控制子層接收要傳送的APS控制器請(qǐng)求；所述MAC APS控制子層采用所請(qǐng)求的控制參數(shù)創(chuàng)建APS控制幀；以及所述近端MAC APS控制子層發(fā)送所述MAC APS控制幀。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述APS控制器請(qǐng)求包括采用APS K1/K2信令協(xié)議的切換請(qǐng)求和APS管理請(qǐng)求其中至少一個(gè)。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述APS控制器請(qǐng)求包括手動(dòng)和自動(dòng)切換APS請(qǐng)求其中至少一個(gè)。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而提供恢復(fù)功能性。
32.一種在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上提供APS功能性的方法，包括以下步驟沿第一端口/鏈路遇到故障；產(chǎn)生中斷；以及把所述中斷轉(zhuǎn)發(fā)到APS控制器，所述APS控制器發(fā)起從所述第一端口/鏈路向第二端口/鏈路的轉(zhuǎn)換。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而提供恢復(fù)功能性。
34.一種在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上提供APS功能性的方法，包括以下步驟接收帶有APS請(qǐng)求的APS控制幀；處理所述APS控制幀APS請(qǐng)求；產(chǎn)生中斷；以及把所述中斷轉(zhuǎn)發(fā)到APS控制器，所述APS控制器處理所述接收的APS請(qǐng)求。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而提供恢復(fù)功能性。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述方法采用SDH/SONET APS信令協(xié)議的SDH/SONET K1/K2字節(jié)提供對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的線性、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)涞臉?biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS功能性的支持。
37.一種在以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上提供APS功能性的方法，包括以下步驟從APS控制器客戶端接收APS請(qǐng)求；利用所述APS請(qǐng)求創(chuàng)建APS控制幀；以及發(fā)送所述APS控制幀。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法在50ms以內(nèi)執(zhí)行，從而提供恢復(fù)功能性。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法采用SDH/SONET APS信令協(xié)議的SDH/SONET K1/K2字節(jié)提供對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的線性、環(huán)形和網(wǎng)狀拓?fù)涞臉?biāo)準(zhǔn)SDH/SONET APS功能性的支持。
全文摘要
提供以太網(wǎng)MAC APS控制子層(305)，用于支持以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)功能性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供以太網(wǎng)MAC APS控制子層(305)，用于處理以太網(wǎng)MAC APS控制幀(301B)。MAC APS控制子層(305)提供對(duì)MAC客戶端APS控制器的支持，以便實(shí)現(xiàn)全部的SDH/SONET APS標(biāo)準(zhǔn)功能性。MAC APS控制幀(301B)提供對(duì)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的SDH/SONET K1/K2 APS信令協(xié)議的支持。近端APS控制器可在切換和其它APS操作請(qǐng)求期間使用MAC APS控制幀與遠(yuǎn)端APS控制器通信。遠(yuǎn)端APS控制器又可使用MAC APS控制幀(301B)為了切換和其它APS操作請(qǐng)求與近端APS控制器通信。
文檔編號(hào)H04L12/413GK1579064SQ02821663
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者朗米·謝爾雅·岡達(dá) 申請(qǐng)人:朗米·謝爾雅·岡達(dá)