專利名稱：以隧道方式通過mpls傳送tdm業(yè)務(wù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及話音和數(shù)據(jù)通信，更具體地說，涉及通過分組交換網(wǎng)傳送TDM業(yè)務(wù)。
背景技術(shù)：
電信技術(shù)當(dāng)前正向“全IP”基礎(chǔ)設(shè)施遷移。僅維護基于分組的網(wǎng)絡(luò)具有經(jīng)濟的優(yōu)點。這導(dǎo)致了如今通過諸如IP、MPLS之類的分組載體傳送實時應(yīng)用的解決方案。然而，基于分組的網(wǎng)絡(luò)是為數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計而不是為實時業(yè)務(wù)設(shè)計的。要考慮的重要實時參數(shù)是吞吐量、抖動(可變延遲)、損失等。
通過分組網(wǎng)絡(luò)傳送實時業(yè)務(wù)的主要問題是確保語音數(shù)據(jù)的質(zhì)量至少與現(xiàn)在的解決方案一樣好。使用例如IP話音涉及許多協(xié)議(參見圖2)，每個協(xié)議添加了許多開銷，從而使傳輸效率低。抖動和分組損失將使信號質(zhì)量降低并且增加總的延遲。在分組采用不同的路由通過網(wǎng)絡(luò)時會引起抖動，正如IP網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生的那樣。這還可能導(dǎo)致分組以錯誤順序到達。另一個難題是保證兩個通信主機之間有足夠的可用資源(這在電路交換線路上當(dāng)然不是問題，在該線路中始終可保證恒定的滿足需要的容量)。一種取得適當(dāng)質(zhì)量的方法是使用MPLS。
不同于典型的路由，MPLS基于MPLS用語中流或轉(zhuǎn)發(fā)等價類(FEC)的概念來工作。流由在通過諸如網(wǎng)絡(luò)地址、端口號或協(xié)議類型等特性識別的公共端點之間的分組組成。傳統(tǒng)的路由選擇讀取目標(biāo)地址并查看路由表以便為每個分組查找適當(dāng)?shù)穆酚?。每個路由器通過運行諸如RIP、OSPF或邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)等路由協(xié)議來識別通過網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)路由，從而填充這些路由表。
相反，MPLS對通過提供商網(wǎng)絡(luò)的每個流(或FEC)計算一次路由。MPLS兼容的路由器將由短的長度恒定的值組成的標(biāo)簽嵌入每個幀或信元內(nèi)。沿路上，路由器使用這些標(biāo)簽以減少查找時間并提高可伸縮性。
MPLS實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)同一路徑(LSP)傳輸所有分組，從而避免了分組失序和抖動。每個LSP可用不同的QoS參數(shù)設(shè)置。


圖1中顯示了MPLS協(xié)議。其中開銷為4字節(jié)，由字段標(biāo)簽(20比特)、Exp(3比特)、S(1比特)和TTL(8比特)組成。EXP指實驗比特，可在映射來自IP區(qū)分服務(wù)字段(ToS)的業(yè)務(wù)類時使用。S比特表示MPLS的棧深度。當(dāng)S被設(shè)置時，它表示這是最深的棧。TTL表示生存時間，由IPv4改編而來，指示在分組終止前允許分組遍歷多少跳(hop)。
使用MPLS的標(biāo)準(zhǔn)方式是除各種協(xié)議以外還使用它，只需添加更多的分組開銷以作為控制信息。應(yīng)用類型決定協(xié)議棧的其余部分看起來象什么。實時業(yè)務(wù)有不同于非實時業(yè)務(wù)的要求。話音業(yè)務(wù)可使用如圖2所示的協(xié)議棧。
所有協(xié)議層都有其功能，并且它們都向凈荷添加額外的信息，從而使設(shè)備能夠以正確的方式對業(yè)務(wù)進行路由選擇并分配優(yōu)先級。
基于協(xié)議和首部信息，MPLS標(biāo)簽可具有位字段，用于為當(dāng)前分組設(shè)置正確的優(yōu)先級。
所有協(xié)議的一個共同問題是數(shù)據(jù)鏈路的大量容量僅用于傳送開銷信息。在使用圖2所示的協(xié)議棧時，可能將20％或以上的開銷用于實時業(yè)務(wù)。這使得網(wǎng)絡(luò)容量的利用率很低。
例如，考慮具有256字節(jié)的用戶凈荷的分組，這可能是就實時業(yè)務(wù)和相關(guān)延遲要求而言典型的分組大小，正如它用于話音業(yè)務(wù)那樣。在添加協(xié)議開銷后，分組增加到312字節(jié)，這將是SDH/SONET/ATM/以太網(wǎng)分組的凈荷。這意味著分組大小增加了21.9％。
如果只使用MPLS和上述標(biāo)簽堆棧技術(shù)，則SDH/SONET/ATM/以太網(wǎng)分組凈荷將只增加3.1％。此協(xié)議棧顯示在圖3中。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種消除上述缺陷的配置。所附獨立權(quán)利要求中定義的特征描述了此方法的特征。
具體而言，本發(fā)明提供了一種方法，用于通過包括多個分組交換節(jié)點的分組交換網(wǎng)將分組交換連接的TDM(時分復(fù)用)時隙從第一電路交換節(jié)點傳送到第二電路交換節(jié)點；所述電路和分組交換節(jié)點全部具有多協(xié)議標(biāo)簽交換的特點，所述方法至少包括以下步驟在所述第一電路交換節(jié)點中，將所述時隙封裝在適于在所述分組交換網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)幀中；在所述數(shù)據(jù)幀上以堆棧形式堆疊唯一地尋址所述第二電路交換節(jié)點內(nèi)的某個PCM系統(tǒng)的至少一個內(nèi)部MPLS標(biāo)簽和/或標(biāo)識所述分組交換網(wǎng)內(nèi)連續(xù)分組交換節(jié)點的固定路徑的至少一個外部MPLS標(biāo)簽。
附圖簡述為更容易理解本發(fā)明，下面將參照附圖進行討論。
圖1顯示了MPLS協(xié)議棧；圖2顯示了用于話音業(yè)務(wù)的典型協(xié)議棧；圖3顯示了通過使用本發(fā)明，圖1中的協(xié)議棧的可能外觀；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的MPLS標(biāo)簽堆棧；圖5是連接到MPLS調(diào)整的分組交換網(wǎng)的電路交換電信節(jié)點的視圖。
優(yōu)選實施例說明在基于電路交換TDM的電信系統(tǒng)中，時隙為一條連接提供數(shù)據(jù)。一個時隙表示一條64kbit/s的連接。這些時隙集合成32或24個時隙的幀。這些幀傳送到接收電信交換機。網(wǎng)絡(luò)改為分組交換時，總?cè)萘繉㈦S額外開銷的添加而降低。
如果分組交換網(wǎng)在所有節(jié)點中提供MPLS，則根本無需額外的開銷。用戶數(shù)據(jù)應(yīng)該集合在24或32個時隙的幀中。其它大小的組也是可能的，最小的為每分組一個時隙，最大為網(wǎng)絡(luò)運營商允許數(shù)量的時隙。一個分組中的時隙越多，則產(chǎn)生的延遲就越長，這是因為數(shù)據(jù)在發(fā)送前需要進行緩沖。如果分組太小，則開銷/用戶-數(shù)據(jù)比將很差。根據(jù)本發(fā)明，將預(yù)定義的MPLS標(biāo)簽添加到用戶數(shù)據(jù)中。MPLS標(biāo)簽是地址標(biāo)記，它使所有分組在相同的路由中遍歷網(wǎng)絡(luò)。為使LSP的接收端能夠找出分組所屬的PCM系統(tǒng)，本發(fā)明通過映射表在MPLS標(biāo)簽與PCM系統(tǒng)之間提供映射。此映射表可手動設(shè)置。
此外，為減少MPLS網(wǎng)絡(luò)要處理的標(biāo)簽數(shù)量，本發(fā)明利用了MPLS的標(biāo)簽-堆棧概念。這可通過為每個交換機準(zhǔn)備一個標(biāo)簽或為交換機中端接輸入比特流的每個插板準(zhǔn)備一個標(biāo)簽，同時為交換機內(nèi)的每個PCM系統(tǒng)準(zhǔn)備一個標(biāo)簽來實現(xiàn)。于是，根據(jù)PCM系統(tǒng)的這些標(biāo)簽在標(biāo)簽棧的低層，并且只在外部標(biāo)簽被去除時才可在LSP的端點可見，因為外部標(biāo)簽用于在LSP路由器之間交換分組。
圖4顯示了一個示例，示例中棧深度為2(當(dāng)然也可能在合理時更多/更少)。圖1顯示了有關(guān)如何定義MPLS協(xié)議的詳情。一個可能的方案如下假定要建立到交換機OSLO的呼叫，該交換機具有5個155Mbit/s的SDH終端(155Mbit/s＝63×2Mbit/s“有效”凈荷，其余為開銷)。外部MPLS標(biāo)簽隨后將識別交換機OSLO。到達OSLO后，外部標(biāo)簽被去除，并且該交換機將研究表示實際PCM系統(tǒng)的內(nèi)部MPLS標(biāo)簽。在此示例中，5×63＝315個PCM系統(tǒng)將可用。每個PCM系統(tǒng)需要在交換機OSLO內(nèi)具有其自己唯一的標(biāo)簽。因此，在OSLO，必須有一個表格描述輸入MPLS標(biāo)簽與對應(yīng)PCM系統(tǒng)之間的映射。
源主機(由于它支持MPLS，因此被稱為標(biāo)簽邊緣路由器)將分組發(fā)送到第一MPLS路由器，該路由器稱為LSR(標(biāo)簽交換路由器)。此LSR將分組發(fā)送到下一LSR，并且下一跳的地址基于附加到分組的MPLS標(biāo)簽。整個路由由主機使用的標(biāo)簽預(yù)定義。分組在目的主機結(jié)束。從分組中剝離標(biāo)簽，并提取原數(shù)據(jù)。目標(biāo)主機是LER。由于路由是預(yù)定義的并且所有分組沿相同路由遍歷網(wǎng)絡(luò)，因此所有分組將以與發(fā)送時相同的順序到達。由于電信交換機會以恒定速率發(fā)送分組，因此接收端將檢測出分組何時丟失。
本發(fā)明的一個主要優(yōu)點在于減少了添加到每個分組中的開銷，因而避免了分組交換網(wǎng)中大百分比的開銷。對所有分組使用IP首部(20字節(jié))、RTP(16字節(jié))、UDP(8字節(jié))會使得“必需”發(fā)送“大”分組以避免差的網(wǎng)絡(luò)容量利用率，即，差的開銷/凈荷率。相反，在使用一個MPLS幀時，將4字節(jié)的開銷添加到每個分組中，并且如果將標(biāo)簽堆棧概念用于減少系統(tǒng)中的標(biāo)簽數(shù)量(如上所述)，則添加8字節(jié)的開銷。
這意味著在僅使用MPLS標(biāo)簽時，可使用更小的分組，并且網(wǎng)絡(luò)利用率仍可接受。
本發(fā)明實現(xiàn)了通過分組交換網(wǎng)傳送實時業(yè)務(wù)(例如語音)，而質(zhì)量大致與電路交換線路一樣好，且無需占用更多的網(wǎng)絡(luò)容量。
本發(fā)明適用分組交換網(wǎng)中所有類型的業(yè)務(wù)。主機應(yīng)只應(yīng)用于一個應(yīng)用，因為分組中沒有關(guān)于數(shù)據(jù)類型或哪個應(yīng)用使用數(shù)據(jù)的信息。
數(shù)據(jù)分組不必是長度恒定的。去除首部后，其余部分便是用戶數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的主要思想是讓LSP在電話交換機中終止，但也可使用在交換機外的節(jié)點中，例如在路由器中終止LSP的解決方案。在這種情況下，終止LSP的節(jié)點必須具有標(biāo)簽與接口(例如，PDH/SDH接口)之間的映射表，以便節(jié)點知道將輸入的MPLS分組轉(zhuǎn)發(fā)到何處，反之亦然。
可將不止一個首部附加到發(fā)送端的數(shù)據(jù)中。可在第一個節(jié)點中附加用于所有路由器的整個標(biāo)簽棧。隨后，其余節(jié)點無需交換輸入分組上的標(biāo)簽，而只是彈出棧頂部的標(biāo)簽并將分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一LSR。
20比特字段MPLS標(biāo)簽承載標(biāo)簽的實際值。收到有標(biāo)簽的分組時，在棧頂部可發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽值，隨后執(zhí)行查找。成功的查找可獲得以下信息a)分組要轉(zhuǎn)發(fā)到的下一跳；b)轉(zhuǎn)發(fā)前要對標(biāo)簽棧執(zhí)行的操作。后一操作可以是將頂部標(biāo)簽棧條目替換為另一條目，或者從標(biāo)簽棧彈出條目，或者替換頂部標(biāo)簽棧條目而后將一個或多個其它條目壓入標(biāo)簽棧中。所述操作取決于標(biāo)簽是否包括全部剩余路徑的地址(無需新條目)，或者是否它只應(yīng)包括下一節(jié)點的地址。
縮寫ATM異步傳送模式EXPMPLS協(xié)議中的實驗比特IP 因特網(wǎng)協(xié)議LER標(biāo)簽邊緣路由器LSP標(biāo)簽交換路徑LSR標(biāo)簽交換路由器RIP路由信息協(xié)議MPLS 多協(xié)議標(biāo)簽交換OSPF 開放最短路徑優(yōu)先PDH準(zhǔn)同步數(shù)字系列PPP點對點協(xié)議
SDH同步數(shù)字系列SONET 同步光網(wǎng)絡(luò)S MPLS協(xié)議中的棧深度TDM時分復(fù)用TSx時隙xTTL生存時間UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議VoIP IP話音
權(quán)利要求
1.一種通過包括多個分組交換節(jié)點的分組交換網(wǎng)將分組交換連接的TDM(時分復(fù)用)時隙從第一電路交換節(jié)點傳送到第二電路交換節(jié)點的方法；所述電路和分組交換節(jié)點全部具有多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)的特點，所述方法的特征在于以下步驟在所述第一電路交換節(jié)點中，將所述時隙封裝在適于在所述分組交換網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)幀中；在所述數(shù)據(jù)幀上以堆棧形式堆疊唯一地尋址所述第二電路交換節(jié)點內(nèi)的某個PCM系統(tǒng)的至少一個內(nèi)部MPLS標(biāo)簽和/或標(biāo)識所述分組交換網(wǎng)內(nèi)連續(xù)分組交換節(jié)點的固定路徑的至少一個外部MPLS標(biāo)簽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述第二電路交換節(jié)點中去除所述外部MPLS標(biāo)簽并且將所述時隙傳送到所述內(nèi)部標(biāo)簽尋址的所述PCM系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述外部標(biāo)簽除了包括所述第二電路交換節(jié)點的地址，還包括所述固定路徑中包含的所有所述分組交換節(jié)點的地址。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于以下其它步驟在所述第一節(jié)點中，將所述固定路徑的所述第一分組交換節(jié)點的地址作為所述外部標(biāo)簽包括；以及在每個所述連續(xù)的分組交換節(jié)點中，將所述外部標(biāo)簽的內(nèi)容與當(dāng)前分組交換節(jié)點之后分組交換節(jié)點的地址交換，或者，如果當(dāng)前分組交換節(jié)點是所述固定路徑的最后分組交換節(jié)點，則與所述第二電路交換節(jié)點的所述地址交換。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述第一和所述第二電路交換節(jié)點是標(biāo)簽邊緣路由器(LER)，并且所述分組交換節(jié)點是標(biāo)簽交換路由器(LSR)。
6.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述電路交換連接是64kbit/s連接，并且所述數(shù)據(jù)幀中時隙的數(shù)量為32或24。
7.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述第一和/或所述第二電路交換節(jié)點是公共電話網(wǎng)絡(luò)中的交換機。
8.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述電路交換連接是類似電話呼叫連接的實時連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過分組交換網(wǎng)傳送TDM業(yè)務(wù)的方法。對分組交換網(wǎng)的節(jié)點進行MPLS調(diào)整，并且將TDM連接的時隙封裝在發(fā)送電路交換節(jié)點的數(shù)據(jù)幀中，通過MPLS標(biāo)簽堆棧概念加入一個或多個MPLS標(biāo)簽，以標(biāo)識通過分組交換網(wǎng)的固定路徑，以及唯一地尋址電路交換接收節(jié)點中的PCM系統(tǒng)。本發(fā)明特別適用于通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
文檔編號H04Q11/04GK1717903SQ02830109
公開日2006年1月4日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者T·莫爾德斯塔德, P·E·海姆達爾, H·W·約爾斯塔, B·韋格 申請人:艾利森電話股份有限公司