CN1368814A - 一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异步传输模式(ATM)与国际互联网协议(IP)叠加建网的方法,是在同一个宽带多业务交换机中,以一个统一的交换网络,同时实现ATM交换与高速IP路由交换,并能实现ATM与IP业务互通。该统一的交换网络采用“一机双平面”方案,包括设置:一个ATM业务平面、一个高速IP业务平面、一个统一的核心交换平台、一个对ATM和IP业务进行信息互通的互通功能模块、分别对ATM和高速IP业务平面进行控制的两控制模块,和统一控制ATM/IP业务的多协议签交换(MPLS)控制模块。

Description

一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法

本发明涉及交换技术领域，更确切地说是涉及一种异步传输模式(ATM)与国际互联网协议(IP)叠加建网的方法，是一种用于解决异步传输模式(ATM)与国际互联网协议(IP)重叠建网时，应用于宽带多业务交换机中的一种一机双平面技术方案。

随着数据业务迅速而蓬勃的发展，网络对带宽的需求日益增大，网络宽带化正成为网络发展的趋势。解决网络宽带化主要包括两种类型的方案，即异步传输模式(ATM)技术与国际互联网协议(IP)技术。

国际互联网协议(IP)技术，以下简称IP网络技术，为传统数据通信厂商所提倡，其优点是路由体系灵活，由于采用非面向连接的尽力而为的服务方式，因而适于作非实时信息的传输，但传统IP网络技术无法保证对时延、带宽等的服务质量(QoS)要求，也就不能满足语音、视频等实时信息的传输要求。

异步传输模式(ATM)技术，为传统电信厂商所提倡，采用面向连接的传输技术，又能支持语音、数据和图像通信，且综合有分组交换与电路交换的优点，因而具有良好的服务质量(QoS)保证，其缺点是：建立连接的信令过于复杂、路由灵活性不高，在传输较短的一般数据时，则显得效率不高。

随着数据业务的蓬勃发展，网络的业务流量不断增大，分析现有的网络业务流量，特别是城域网中的网络业务流量，一方面存在着大量的如3W、FTP、E-mail等不要求有严格服务质量(QoS)保证的业务，它们是通过传统的IP技术来实现的；另一方面又同时存在着大量的如企业网专线互联、VOIP(Voice of Internet Protocol)等需要有严格服务质量(QoS)保证的业务，它们是通过由ATM承载IP的方式来实现的。

ATM与IP分别为不同服务质量(QoS)要求的网络业务提供了最有效的解决方案，而一个宽带网络则必须能同时满足两类业务的需求：对服务质量要求较高的企业互联和实时视频业务和对服务质量要求较低的互联网上网业务。为了同时支持两类质量(QoS)要求不同的业务，传统的解决方案有三种：包括纯ATM解决方案、纯IP解决方案和ATM+IP的叠加方案。

参见图1，图中示出ATM交换机业务实现原理，是一种纯ATM解决方案。如国内许多城市选择利用ATM骨干交换机与边缘交换机建设的ATM多业务网，采用多种IPOA(IP OVER ATM)技术，如用IPOA、1483B、LANE、MPOA等协议来承载IP业务。

ATM交换机包括输入线路接口单元11、内部交换单元12、输出线路接口单元13和ATM控制单元14。

其中输入线路接口单元11包括物理层(PHY)111、ATM层处理112和ATM队列管理113，物理层(PHY)111从物理链路上提取ATM信元(在接入部分已将IP包承载在ATM信元中)；ATM层处理112从ATM信元中提取信元头中的VPI/VCI值，经查询接续路由表后对应生成内部信元格式(如加上内部信元封装头Tag等)和进行ATM流量监控；ATM队列管理113在ATM控制单元14的控制下进行每个虚通道(per VC)排队和按业务类别进行调度。

输出线路接口单元13包括ATM队列管理131、ATM层处理132和物理层(PHY)133，ATM队列管理131在ATM控制单元14的控制下进行输出排队；ATM层处理132去除内部信元封装头(Tag)和进行信元头切换；物理层(PHY)133将信元发送到物理链路上。

ATM交换机输入ATM信元的格式为信元头(包括VPI/VCI)+信元净荷(48字节定长数据)；ATM交换机内部交换定长分组的格式为内部路由标签Tag+信元头+信元净荷；ATM交换机输出ATM信元的格式为信元头+信元净荷。

该纯ATM技术将IP数据封装到ATM信元中，能够为IP提供面向连接、带宽可控、安全性高、时延小的高品质多媒体应用和商业用户互联服务。其优点是具有严格的服务质量保障、可进行多业务承载和技术成熟；其缺点是对于大量的WWW浏览、FTP、E-MAIL等国际互联网(Internet)上网业务应用，存在协议复杂(两套协议)、承载IP时存在信元税、传输效率低、不能实现分布路由转发。这种简单的“ATM+IP”方式不能满足为宽带网络提供大量简单、廉价Internet业务的需求。

需要指出的是，有些ATM交换机上虽然能够提供POS(Package Over SDH)和GE(千兆以太网)等接口，但由于ATM交换机上的POS/GE接口采用IPOA(IP OVERATM)的方式接入到ATM交换核心上，同样存在协议复杂、开销大的缺点，不能实现分布路由转发。因此即使在ATM交换机上全部插上POS等IP业务接口板，与真正的千兆比特交换路由器GSR(Gigabyte Switch Router)相比，本质上仍然是不同的.

参见图2，图中示出高速路由器业务实现原理，是一种利用高速交换路由器建设城域网的方案。采用以IP技术为核心的千兆比特交换路由器(GSR)，通过POS(Package OVER SDH)或千兆以太网(GE)方式联网，省去中间的ATM层直接承载IP。

以IP技术为核心的千兆比特交换路由器(GSR)包括输入单元21、内部交换单元22、输出单元23和IP控制单元24。

其中输入单元21包括物理层(PHY)211、IP层处理212和IP队列管理213，物理层(PHY)211通过POS/GE接口从物理链路上提取IP包；IP层处理212对IP包进行RED、WFQ、CBQ(分别表示流量监控策略)等处理和将IP切(分)片成定长数据包，进行上网控制；IP队列管理213在IP控制单元24的控制下进行提取IP头中的目的IP地址、查路由表，对IP流进行分类和对IP流量进行监控。

输出单元23包括IP队列管理231、IP层处理2 32和物理层(PHY)233，IP队列管理231在IP控制单元24的控制下对IP切片进行重组IP包和输出排队；IP层处理232完成L3/L2(IP网与以太网的层处理封装)地址映射；物理层(PHY)233将IP包通过POS/GE接口发送到物理链路上。

高速路由器输入IP包的格式为IP头+不定长IP净荷数据；高速路由器内部交换定长分组的格式为内部路由标签Tag+IP分片定长数据；高速路由器输出IP包的格式为IP头+不定长IP净荷数据。

该方式承载IP的优点是明显的：IP传输效率高、协议简单、端口速率易扩展，其网络简单，运行费用低，能基于庞大且性能稳定的SDH网，且有一定的服务质量保证能力。其缺点是：流量控制和带宽管理能力差，可管理性和安全性差，很难支持商业用户的企业互联和实时多媒体业务，难以保证话音通信和视频通信的服务质量，因而比较适用于尽力传送的Internet骨干网。目前很多运营商都已经意识到采用单纯的高速路由器(GSR)建网的业务局限性。

同样需要指出的是：有些GSR设备虽能提供ATM接口，但GSR设备上的ATM接口是ATM网络上的终端侧设备，在进入GSR交换网络之前，已经将所有的虚通道(VC)终结，需将信元重新组装成IP包进行转发，因此GSR不能实现ATM VC的交换，也就不能具备ATM交换机特有的完善的流量工程。通俗地说：通过GSR提供的ATM接口不能提供真正的ATM应用。

由图1及图2所示的单纯地依靠一种技术是很难满足不同用户、不同服务质量的业务需求的。ATM和IP都有各自的优势，用ATM承载IP，可以获得可控带宽的高品质服务，但却有开销大，协议复杂，效率不高的缺点；用GSR或千兆以太网来承载IP，具有传送效率高、组网简单等优点，但又失去了严格的IP QOS保证，带宽不可控，不能满足商业用户的高服务质量需求。由此可见，这个矛盾的统一，必须依赖这两种技术的相互弥补来实现。

参见图3，图中示出采用IP+ATM叠加组网方式，即利用ATM交换机和高速交换路由器重叠建网的方案。通过采用在建设一个ATM多业务网的同时又叠加建设一个纯IP网的方式，以同时满足高质量的企业互联业务和低质量的Internet上网业务的需求来实现宽带网络。

针对网络中主要存在的两类业务，一类是服务质量要求较高的企业互联业务及实时视频业务，另外一类是服务质量要求较低的互联网上网业务，而产生两种分别满足这两类业务需求的网络，即在建设一个异步传输模式(ATM)多业务网的同时再叠加建设一个纯国际互联(IP)网络，来分别并同时满足高质量的企业互联、实时视频业务和低质量的互联网业务需求。

如图中所示，用户网中的用户311、312在进行服务质量要求较高的企业互联业务及实时视频业务时，通过接入层设备321、322连接骨干层的ATM交换机331进入ATM本地网33；用户网中的用户313、314在进行服务质量要求较低的互联网上网业务时通过接入层路由设备323、324连接骨干层的高速路由器341进入IP本地网34，而ATM本地网33中的ATM交换机331与IP本地网34中的高速路由器341间的信息交互，迄今为止则存在有互通瓶颈点。

采用ATM+IP重叠建网方式的最明显的优点是可以充分满足不同用户的业务需求，可为不同服务质量要求的业务提供最有效的解决方案。利用ATM交换技术来提供需要服务质量保证的业务，利用高速路由器技术来提供传统的IP业务。通过ATM和IP的结合，给不同服务质量要求的业务提供高效的服务，充分利用了ATM交换和IP路由的优点。

但是，采用ATM+IP重叠建网方式的缺点也是十分明显的：重叠建网需要提供两套独立的网管系统，使网络管理过程复杂化；建设两套网络系统投资大，增加了营运商的投资建设成本与风险；两网业务间的互通即在连接节点处还存在有带宽瓶颈。

本发明的目的是：为了解决ATM+IP重叠建网的弊端而设计一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，在一个宽带多业务交换机设备中，通过采用独创的“一机双平面”技术，成功解决ATM+IP重叠建网的缺点，同时简化网络管理、降低建网成本、解决两网业务互通的瓶颈，为营运商提供简单、可靠、低成本的单机双业务解决方案。

实现本发明目的的技术方案是这样的：一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：是在同一个宽带多业务交换机中，以一个统一的交换网络，同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换，和进行异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务的互通。

所述的一个统一的交换网络，包括设置一个异步传输模式(ATM)业务平面、一个高速国际互联网协议(IP)业务平面、一个统一的核心交换平台、一个对异步传输模式(ATM)业务和高速国际互联网协议(IP)业务进行信息互通的互通功能模块、分别对异步传输模式(ATM)业务平面进行控制的控制模块和对高速国际互联网协议(IP)业务平面进行控制的控制模块，以及对异步传输模式(ATM)/国际互联网协议(IP)业务进行统一控制的多协议签交换(MPLS)控制模块。

所述的同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换，进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收异步传输模式(ATM)信元，经所述的异步传输模式(ATM)业务平面处理和在异步传输模式(ATM)控制模块或多协议签交换(MPLS)控制模块控制下，经过队列调度后送往核心交换平台，由核心交换平台交换至对应的异步传输模式(ATM)端口，实现异步传输模式(ATM)交换机功能；由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收国际互联网协议(IP)包，经所述的高速国际互联网协议(IP)业务平面处理和在高速国际互联网协议(IP)控制模块或多协议签交换(MPLS)控制模块控制下，经过队列调度后送往所述的核心交换平台，由所述的核心交换平台交换至对应的国际互联网协议(IP)输出端口，实现国际互联网协议(IP)路由功能。

所述的实现异步传输模式(ATM)交换机功能进一步包括：从异步传输模式(ATM)物理层接收异步传输模式(ATM)信元；对接收的异步传输模式(ATM)信元作异步传输模式(ATM)层处理；对异步传输模式(ATM)队列进行管理和调度后送至所述的核心交换平台作交换；由所述的核心交换平台交换送至对应的异步传输模式(ATM)输出端口；对异步传输模式(ATM)队列进行管理和调度后送至异步传输模式(ATM)层处理；和，从物理端口输出异步传输模式(ATM)信元。

所述的实现国际互联网协议(IP)路由功能进一步包括：对接收的国际互联网协议(IP)包作国际互联网协议(IP)层处理；经国际互联网协议(IP)队列管理和调度后送至所述的核心交换平台作交换；由所述的核心交换平台交换到对应的国际互联网协议(IP)输出端口；经国际互联网协议(IP)队列管理和调度后送至国际互联网协议(IP)层处理；和，从物理端口输出国际互联网协议(IP)包。

所述的核心交换平台是对异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务采用统一的定长数据包进行交换；和采用统一的包封装和统一的队列管理与调度。

所述的统一的定长数据包的格式包括异步传输模式(ATM)业务定长数据包的格式和国际互联网协议(IP)业务定长数据包的格式；异步传输模式(ATM)业务定长数据包的格式是K字节的内部数据包头+53字节的异步传输模式(ATM)信元头及异步传输模式(ATM)净荷+M字节的扩充位；国际互联网协议(IP)业务定长数据包的格式是K字节的内部数据包头+N字节的国际互联网协议(IP)包报文+L字节的扩充位。

所述的K、M、N、L为小于53的正整数，且统一的定长数据包的长度是K+53+M＝68字节和K+N+L＝68字节。

所述的进行异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务的互通，包括由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通，和由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通。

所述的由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通是将异步传输模式(ATM)接口接收的数据经核心交换平台统一交换至互通功能模块，再由互通功能模块转发到目标国际互联网协议(IP)端口；所述的由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通是将国际互联网协议(IP)接口接收的数据经核心交换平台统一交换至互通功能模块，再由互通功能模块转发到目标异步传输模式(ATM)端口。

所述的互通功能模块，是按异步传输模式(ATM)与国际互联网协议(IP)互通带宽要求进行扩充的，可对扩充的各互通功能模块进行堆叠，扩充的各互通功能模块间可进行互通操作。

所述的由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收异步传输模式(ATM)信元，经所述的异步传输模式(ATM)业务平面处理和经过统一的队列调度后送往所述的核心交换平台；由所述的核心交换平台交换至所述的互通功能模块；在互通功能模块中，经异步传输模式(ATM)队列管理及层处理后组装为国际互联网协议(IP)包；由所述的互通功能模块根据组装后的国际互联网协议(IP)包包头查找路由表，确定转发的国际互联网协议(IP)输出端口；再经国际互联网协议(IP)层处理及队列管理后送往所述的核心交换平台，并交换至对应的国际互联网协议(IP)输出端口。

所述的由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收国际互联网协议(IP)包，经所述的高速国际互联网协议(IP)业务平面处理、经过排队和调度后送往核心交换平台；由所述的核心交换平台交换至所述的互通功能模块；在互通功能模块中，经国际互联网协议(IP)队列管理及层处理后，根据国际互联网协议(IP)包包头查找路由表，确定转发的异步传输模式(ATM)输出端口；再经异步传输模式(ATM)层处理及队列管理后送往所述的核心交换平台，并交换至对应的异步传输模式(ATM)输出端口。

实现本发明目的的技术方案还可以是这样的：一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：是在同一个宽带多业务交换机中，以一个统一的交换网络，同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换。

所述的一个统一的交换网络，包括设置一个异步传输模式(ATM)业务平面、一个高速国际互联网协议(IP)业务平面、一个统一的核心交换平台、分别对异步传输模式(ATM)业务平面进行控制的控制模块和对高速国际互联网协议(IP)业务平面进行控制的控制模块，和对异步传输模式(ATM)/国际互联网协议(IP)业务进行统一控制的多协议签交换(MPLS)控制模块。

本发明的异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，是在充分考虑当前网络融合的大趋势下，首先实现的一种网络设备级的融合；本发明的异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，是在一宽带多业务交换机中，通过采用统一的交换网络，同时实现ATM交换和高速IP路由功能，和同时在该宽带多业务交换机中提供ATM业务和IP业务的互通，即所述的“一机双平面”技术。

应当说明的是：由于目前电信市场主要依赖于IP和ATM两个网络来提供Internet业务和宽带数据业务，运营商承受着维护两个网络的巨大压力，多协议签交换(MPLS)使人们看到统一运营网络平台的曙光，但由于MPLS标准至今尚未定稿，各厂家的MPLS互通存在不统一的问题，这使MPLS在服务质量(QoS)、虚拟专用网(VPN)、流量工程等方面的优势难以发挥出来，而现阶段仍采用以MPLS网络代替ATM网络和IP网络。因此，到目前为止，实现整网的融合还不现实，整网的融合不仅没有任何优势，相反还会带来许多风险。

本发明是针对目前ATM+IP重叠建网模式的缺点，在现有的技术环境下，首先实现的两种服务质量要求业务的设备级的融合，待MPLS技术成熟后，就可逐步达到网络级融合。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。

图1是纯ATM解决方案的ATM交换机业务实现原理框图。

图2是利用高速交换路由器建设城域网的高速路由器业务实现原理框图。

图3是利用ATM交换机和高速路由器重叠建网方案的实现框图。

图4是本发明的单机双业务平面技术原理框图。

图5是本发明采用的ATM/IP业务定长数据包格式示意图。

图1至图3的说明前已述及，不再赘述。

参见图4，图中示出采用本发明的方法所实施的Radium 8750单机双业务平面技术，包括：设置一个异步传输模式(ATM)业务平面41、一个高速国际互联网协议(IP)业务平面42、一个统一的核心交换平台43、一个对异步传输模式(ATM)业务和高速国际互联网协议(IP)业务进行信息互通的互通功能模块44，分别对异步传输模式(ATM)业务平面进行控制的控制模块451和对高速国际互联网协议(IP)业务平面进行控制的控制模块452，和对异步传输模式(ATM)/国际互联网协议(IP)业务进行统一控制的多协议签交换(MPLS)控制模块45。

其中的异步传输模式(ATM)业务平面41具有与图1所示的ATM交换机相同的实现原理。其输入线路接口单元包括物理层(PHY)411、ATM层处理412和ATM队列管理413，物理层(PHY)411从物理链路上提取ATM信元；ATM层处理412从ATM信元中提取信元头中的VPI/VCI值，经查询接续路由表后对应生成内部信元格式(如加上内部信元封装头Tag等)和进行ATM流量监控；ATM队列管理413进行每个虚通道(per VC)排队和按业务类别进行调度。其输出线路接口单元包括ATM队列管理414、ATM层处理415和物理层(PHY)416，ATM队列管理414进行输出排队；ATM层处理415去除内部信元封装头(Tag)和进行信元头切换；物理层(PHY)416将ATM信元发送到物理链路上。

对异步传输模式(ATM)业务平面41可以通过ATM控制模块452进行控制和管理，同时支持多协议签交换(MPLS)，为网络向统一的MPLS网络过渡提供基础。

其中的高速国际互联网协议(IP)业务平面42具有与图2所示的高速路由业务相同的实现原理。其中的输入单元包括物理层(PHY)421、IP层处理422和IP队列管理423。物理层(PHY)421通过POS/GE接口从物理链路上提取IP包；IP层处理422对IP包进行RED、WFQ、CBQ(分别表示流量监控策略)等处理和将IP切(分)片处理成定长数据包，进行上网控制；IP队列管理423进行提取IP头中的目的IP地址、查路由表，对IP流进行分类和对IP流量进行监控。其中的输出单元包括IP队列管理424、IP层处理425和物理层(PHY)426，IP队列管理424对IP分片进行重组IP包和输出排队；IP层处理425完成L3/L2(IP网与以太网的层处理封装)地址映射；物理层(PHY)426将IP包通过POS/GE接口发送到物理链路上。

对高速国际互联网协议(IP)业务平面42可以通过IP控制模块451进行控制和管理，同时支持多协议签交换(MPLS)，为网络向统一的MPLS网络过渡提供基础。

统一的核心交换平台43，主要表现在对于ATM业务与IP业务都采用统一的定长数据包进行交换；对于ATM业务数据信元与IP业务数据包都采用统一的包封装和统一的队列管理与调度。

互通功能模块(RFM)44包括有处理ATM业务的ATM队列管理441与ATM层处理442，处理IP业务的IP队列管理443与IP层处理444，和实现互通功能的IP/ATM互通功能模块445。

实现ATM业务交换功能时：交换机从物理端口411接收ATM信元，经过ATM层处理412、ATM队列管理413，经调度后送往统一的核心交换平台43，交换后送往对应的ATM端口(经ATM队列管理414、ATM层处理415和物理层416)。输入ATM信元的格式是标准的ATM信元：信元头(包括VP/VCI)+48字节定长数据；内部交换定长分组的格式是内部头标志(如Tag等)+ATM信元；输出ATM信元格式是信元头(包括VPI’/VCI’)+48字节定长数据。

实现IP业务路由功能时：交换机从物理层421接收IP数据包业务，进行分片处理和切成定长的数据包(422)，送往IP队列管理(423)，经调度后送往统一的核心交换平台43，交换后送到对应的IP端口(经IP队列管理424、IP层处理425和物理层426)。输入IP包的格式是IP头+不定长IP净荷；内部交换定长分组的格式是内部头标志(如Tag等)+IP分片；输出IP包格式是IP头+不定长IP净荷。

实现ATM业务至IP业务的互通时：从ATM接口接收的数据，经物理层411、ATM层处理412和ATM队列管理413，经过调度后送往统一的核心交换平台43，经核心交换平台43交换后送往互通功能模块44；经ATM队列管理441作输出排队和ATM层处理442组装成IP数据包，IP/ATM互通功能模块445根据组装后的IP数据包头查找路由表，确定转发的输出端口；再经IP层处理425和IP队列管理424进行地址映射、重组IP包和输出排队，送往统一的核心交换平台43，即经互通功能模块(RFM)转发后，转发到相应的目标IP端口(经IP队列管理423、IP层处理422和物理层421)。输入ATM信元的格式是信元头(包括VP/VCI)+48字节定长数据；内部交换定长分组的格式是内部标志头(如Tag等)+ATM信元；输出IP包格式是IP头+不定长IP净荷。

实现IP业务至ATM业务的互通时：从IP接口接收的数据，经物理层421、IP层处理422和IP队列管理423，经过调度后送往统一的核心交换平台43，经核心交换平台43交换后送往互通功能模块44；经IP队列管理443和IP层处理444作重组IP包、输出排队和地址映射，IP/ATM互通功能模块445根据组装后的IP数据包头查找路由表，确定转发的ATM连接端口；再经ATM层处理442和ATM队列管理441进行去除内部信元封装头、信元头切换和输出排队，送往统一的核心交换平台43，即经互通功能模块(RFM)转发后，转发到相应的目标ATM端口(经ATM队列管理413、ATM层处理412和物理层411)，将IP包封装在ATM信元中。输入IP包的格式是IP头+不定长IP净荷；内部交换定长分组的格式是内部头标志(如Tag等)+定长数据包(IP分片)；输出ATM信元格式是ATM信元头(包括VPI’/VCI’)+48字节定长数据。

概括地说，实现IP业务与ATM业务的互通，是对从ATM接口接收的数据经核心交换平台43交换后送往互通功能模块44，经过互通功能模块44转发后转发到相应的IP目标端口；对从IP接口接收的数据经核心交换平台43交换后送往互通功能模块44，经过互通功能模块44转发后转发到相应的ATM目标端口。

因此在交换机中，需要经过内部的互通功能模块(RFM)44实现ATM业务和IP业务的互通。

统一核心交换平台，主要表现在对于ATM和IP业务都采用统一的定长数据包进行交换，如在实施例的Radium 8750设备中，定长数据包长为68字节(Byte)。该ATM/IP业务定长数据包格式如图5中所示。

互通功能模块(RFM)可根据互通带宽进行扩充，各RFM可以堆叠，各RFM之间可以互通。互通功能模块(RFM)主要完成三层转发功能，在每个RFM上都维护一张动态路由表。RFM主要完成：在ATM接口板之间，采用IP承载ATM(IP OVERATM)方式完成IP的路由和转发；在ATM接口板和IP业务接口板之间完成IP的路由和转发。

本发明是在一个交换机中同时设置两个平面：ATM平面和IP平面。由承载在IP平面上的POS/GE等IP业务接口板实现IP路由分布式线速转发。其转发模式、转发效率、路由协议及路由备份机制与GSR设备完全一样，能满足大量的Internet业务尽力传送的要求，同时，其流分类、排队、缓存、调度机制又能满足一定的IP服务质量保证。而承载在ATM平面上的IP业务可享用豪华型服务，通过ATM提供的精确完善的流量控制、拥塞控制、时延保证等服务质量保证机制，向商业用户提供有特色的差别服务，具有标准ATM交换机所具有全部功能。

本发明在纯ATM平面或纯IP平面交换的应用情况下，不需要配备互通功能模块(RFM)，可提高设备的经济性。只有在ATM平面和IP平面互通和采用IP OVERATM等实现IP路由转发的情况下，才需要设置RFM模块。由于RFM的强大转发性能和可堆叠特性，确保整个设备无论在那个平面上承载IP，都可以实现任何端口之间的IP线速传递。

参见图5，对于统一的核心交换平台43，ATM信元和IP数据包在交换网络中采用统一的内部交换定长分组：K字节的内部数据包头Tag+ATM信元/IP数据分片；其中的ATM信元由53字节的ATM信元头加ATM净荷和M字节的扩充位组成；其中的IP数据分片由N字节的IP包报文加L字节的扩充位组成。K、M、N、L为小于53的正整数，且K+53+M＝68，K+N+L＝68。

本发明中，让ATM业务和IP业务的内部数据包的长度一致，如都为68 BYTE。在本发明的技术中，对IP数据包的分片不同于传统的IPOA(IP OVER ATM)方式。传统的做法是将IP包封装在ATM信元的净荷中。而本发明的“一机双平面”技术，则直接将IP包封装在内部数据包中，而可克服传统IPOA方式低效率的缺点，极大地提高数据包的转发速率，使所有的IP接口都能达到线速。

本发明采用的“一机双平面”技术，可以克服传统网络解决方案的缺点，既可以高效处理尽力传送的IP业务，也可以满足需要服务质量保证的业务。用“一机双平面”技术设计的交换机来组建ATM+IP网络，无须分别建设ATM网络和IP网络，简化了网络结构，极大地减低了建设成本和投资风险。在网络管理方面，克服了传统IP+ATM网络需要对ATM平面和IP平面分别管理的缺点，只需对同一设备进行管理，大大简化了网络的管理。在双平面互通效率方面，传统的ATM+IP重叠建网模式，在两个独立的物理网之间只能通过某个ATM或POS端口互联，存在两个网之间IP传递速率的瓶颈问题。但采用“一机双平面”技术的交换机建网时，两个业务平面之间的IP传送是通过设备内核心交换平台来完成的，不存在端口速率之间的瓶颈问题，也就是在任何核心节点上，这两个网都可以全交换式无缝互通，实际上很好地解决了ATM网和IP网的集成问题。

Claims (15)

1.一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：是在同一个宽带多业务交换机中，以一个统一的交换网络，同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换，和进行异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务的互通。

2.根据权利要求1所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的一个统一的交换网络，包括设置一个异步传输模式(ATM)业务平面、一个高速国际互联网协议(IP)业务平面、一个统一的核心交换平台、一个对异步传输模式(ATM)业务和高速国际互联网协议(IP)业务进行信息互通的互通功能模块、分别对异步传输模式(ATM)业务平面进行控制的控制模块和对高速国际互联网协议(IP)业务平面进行控制的控制模块，以及对异步传输模式(ATM)/国际互联网协议(IP)业务进行统一控制的多协议签交换(MPLS)控制模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换，进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收异步传输模式(ATM)信元，经所述的异步传输模式(ATM)业务平面处理和在异步传输模式(ATM)控制模块或多协议签交换(MPLS)控制模块控制下，经过队列调度后送往核心交换平台，由核心交换平台交换至对应的异步传输模式(ATM)端口，实现异步传输模式(ATM)交换机功能；由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收国际互联网协议(IP)包，经所述的高速国际互联网协议(IP)业务平面处理和在高速国际互联网协议(IP)控制模块或多协议签交换(MPLS)控制模块控制下，经过队列调度后送往所述的核心交换平台，由所述的核心交换平台交换至对应的国际互联网协议(IP)输出端口，实现国际互联网协议(IP)路由功能。

4.根据权利要求3所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于所述的实现异步传输模式(ATM)交换机功能进一步包括：从异步传输模式(ATM)物理层接收异步传输模式(ATM)信元；对接收的异步传输模式(ATM)信元作异步传输模式(ATM)层处理；对异步传输模式(ATM)队列进行管理和调度后送至所述的核心交换平台作交换；由所述的核心交换平台交换送至对应的异步传输模式(ATM)输出端口；对异步传输模式(ATM)队列进行管理和调度后送至异步传输模式(ATM)层处理；和，从物理端口输出异步传输模式(ATM)信元。

5.根据权利要求3所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于所述的实现国际互联网协议(IP)路由功能进一步包括：对接收的国际互联网协议(IP)包作国际互联网协议(IP)层处理；经国际互联网协议(IP)队列管理和调度后送至所述的核心交换平台作交换；由所述的核心交换平台交换到对应的国际互联网协议(IP)输出端口；经国际互联网协议(IP)队列管理和调度后送至国际互联网协议(IP)层处理；和，从物理端口输出国际互联网协议(IP)包。

6.根据权利要求4或5所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的核心交换平台是对异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务采用统一的定长数据包进行交换；和采用统一的包封装和统一的队列管理与调度。

7.根据权利要求6所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的统一的定长数据包的格式包括异步传输模式(ATM)业务定长数据包的格式和国际互联网协议(IP)业务定长数据包的格式；异步传输模式(ATM)业务定长数据包的格式是K字节的内部数据包头+53字节的异步传输模式(ATM)信元头及异步传输模式(ATM)净荷+M字节的扩充位；国际互联网协议(IP)业务定长数据包的格式是K字节的内部数据包头+N字节的国际互联网协议(IP)包报文+L字节的扩充位。

8.根据权利要求7所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的K、M、N、L为小于53的正整数，且统一的定长数据包的长度是K+53+M＝68字节和K+N+L＝68字节。

9.根据权利要求1或2所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的进行异步传输模式(ATM)业务与国际互联网协议(IP)业务的互通，包括由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通，和由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通。

10.根据权利要求9所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通是将异步传输模式(ATM)接口接收的数据经核心交换平台统一交换至互通功能模块，再由互通功能模块转发到目标国际互联网协议(IP)端口；所述的由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通是将国际互联网协议(IP)接口接收的数据经核心交换平台统一交换至互通功能模块，再由互通功能模块转发到目标异步传输模式(ATM)端口。

11.根据权利要求10所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的互通功能模块，是按异步传输模式(ATM)与国际互联网协议(IP)互通带宽要求进行扩充的，可对扩充的各互通功能模块进行堆叠，扩充的各互通功能模块间可进行互通操作。

12.根据权利要求9所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于所述的由异步传输模式(ATM)业务至国际互联网协议(IP)业务的互通进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收异步传输模式(ATM)信元，经所述的异步传输模式(ATM)业务平面处理和经过统一的队列调度后送往所述的核心交换平台；由所述的核心交换平台交换至所述的互通功能模块；在互通功能模块中，经异步传输模式(ATM)队列管理及层处理后组装为国际互联网协议(IP)包；由所述的互通功能模块根据组装后的国际互联网协议(IP)包包头查找路由表，确定转发的国际互联网协议(IP)输出端口；再经国际互联网协议(IP)层处理及队列管理后送往所述的核心交换平台，并交换至对应的国际互联网协议(IP)输出端口。

13.根据权利要求9所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于所述的由国际互联网协议(IP)业务至异步传输模式(ATM)业务的互通进一步包括：由所述的宽带多业务交换机从物理端口接收国际互联网协议(IP)包，经所述的高速国际互联网协议(IP)业务平面处理、经过排队和调度后送往核心交换平台；由所述的核心交换平台交换至所述的互通功能模块；在互通功能模块中，经国际互联网协议(IP)队列管理及层处理后，根据国际互联网协议(IP)包包头查找路由表，确定转发的异步传输模式(ATM)输出端口；再经异步传输模式(ATM)层处理及队列管理后送往所述的核心交换平台，并交换至对应的异步传输模式(ATM)输出端口。

14.一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：是在同一个宽带多业务交换机中，以一个统一的交换网络，同时实现异步传输模式(ATM)交换与高速国际互联网协议(IP)路由交换。

15.根据权利要求14所述的一种异步传输模式与国际互联网协议叠加建网的方法，其特征在于：所述的一个统一的交换网络，包括设置一个异步传输模式(ATM)业务平面、一个高速国际互联网协议(IP)业务平面、一个统一的核心交换平台、分别对异步传输模式(ATM)业务平面进行控制的控制模块和对高速国际互联网协议(IP)业务平面进行控制的控制模块，和对异步传输模式(ATM)/国际互联网协议(IP)业务进行统一控制的多协议签交换(MPLS)控制模块。

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