專利名稱：在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速atm接口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的異步傳輸模式(以下簡(jiǎn)稱ATM)接口，尤其涉及在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速ATM接口的方法。
如

圖1所示，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)ATM接口卡技術(shù)中，ATM物理層器件101通過(guò)UTOPIA接口105連接到ATM SAR 102，可高效地完成ATM信元的分拆重裝，其中的UTOPIA接口105是ATM通用測(cè)試和操作物理接口；之后由通用CPU 104通過(guò)軟件完成信元/包轉(zhuǎn)發(fā)。CPU 104通過(guò)PCI總線106與ATM SAR102和交換處理器103連接，從ATM端口接收的信元經(jīng)PCI總線進(jìn)入CPU，由CPU處理后再經(jīng)PCI總線將包送入交換處理器，這樣數(shù)據(jù)包需兩次經(jīng)過(guò)PCI總線，同時(shí)CPU還要通過(guò)微處理器接口107來(lái)執(zhí)行器件讀寫、網(wǎng)管等多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，顯然這種實(shí)現(xiàn)方法的性能在很大程度上取決于PCI總線和CPU的性能。目前采用66M的PCI總線和高性能CPU，可實(shí)現(xiàn)1路155M ATM的線速接口；如果要實(shí)現(xiàn)多路155M ATM線速接口，就要復(fù)制多套相同的電路，使用多個(gè)獨(dú)立的PCI總線和高性能CPU。顯然現(xiàn)有方法在實(shí)現(xiàn)多路線速155M ATM接口時(shí)，必將大幅度增加器件數(shù)量，增加線卡的復(fù)雜度、功耗和成本。
本發(fā)明的基本思想是在ATM接口卡中使用一片或多片網(wǎng)絡(luò)處理器，利用網(wǎng)絡(luò)處理器的并行硬件處理引擎和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的處理器，以流水線方式完成ATM SAR和全雙工的信元/包轉(zhuǎn)發(fā)，在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)多路線速ATM接口。
本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括以下步驟(1)、從SONET(同步光網(wǎng)絡(luò))/SDH(同步數(shù)字系列)流恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，提取同步負(fù)載封裝，并成幀ATM負(fù)載；(2)、以通道描述符連接信元和工作隊(duì)列，ATM負(fù)載以流水線方式完成ATM SAR和信元/包轉(zhuǎn)發(fā)；(3)成幀以太網(wǎng)包，根據(jù)MAC地址表或路由表進(jìn)行IP包的交換和路由。
其中的第(1)步中包括以下3個(gè)小步驟(1-1)、由物理層器件通過(guò)串行接口接收SONET/SDH流，恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘；(1-2)、提取攜帶ATM信元的同步負(fù)載封裝；(1-3)、利用信元結(jié)構(gòu)成幀ATM負(fù)載，由物理層器件的Utopia Level2接口送出。
其中的第(2)步中包括以下8個(gè)小步驟(2-1)、由網(wǎng)絡(luò)處理器通過(guò)Utopia Level 2接口接收信元，建立輸入流水線；(2-2)、抽取信元頭部，生成通道描述符并通過(guò)指針連接信元；(2-3)、把輸入事件放入輸入事件工作隊(duì)列，啟動(dòng)輸入事件處理線程；(2-4)、輸入事件處理線程根據(jù)通道描述符建立包頭，通過(guò)ATM SARDMA(直接存儲(chǔ)器存取)將信元轉(zhuǎn)入包隊(duì)列，并修改通道描述符連接表的尾指針；(2-5)當(dāng)通道描述符到達(dá)通道描述符連接表頭部時(shí)，處理器建立輸出流水線；(2-6)、把輸出事件放入輸出事件工作隊(duì)列，激活輸出事件處理線程；(2-7)、輸出事件處理線程通過(guò)包DMA將包輸出到SATURN Level 2接口(一種標(biāo)準(zhǔn)的POS-PHY接口，由一個(gè)有幾十個(gè)廠家聯(lián)合的論壇定義)，并更新通道描述符連接表頭指針；(2-8)、TSS(The Traffic Scheduling System，業(yè)務(wù)計(jì)劃模塊)硬件引擎通過(guò)當(dāng)前通道描述符中的參數(shù)，安排下一信元的傳輸時(shí)間，以保證多通道、多線程的線速處理。
其中的第(3)步中包括以下5個(gè)小步驟
(3-1)、由交換處理器通過(guò)SATURN Level 2接口接收包，識(shí)別其所攜帶的協(xié)議類型；(3-2)、加上/去除一些幀頭組成一個(gè)符合Ethernet(以太網(wǎng))V.2的包；(3-3)、包被送到2層交換模塊，同時(shí)將包的MAC(介質(zhì)存取層)DA(Destination Address，目的地址)與路由表中的MACDA比較，判斷包的MACDA與路由表中的MACDA是否相同；(3-4)、如果相同，則將包送到3層路由模塊的隊(duì)列等候路由，路由模塊抽取/解析包頭，進(jìn)行必要的處理，根據(jù)路由表送到相應(yīng)的端口和設(shè)備；(3-5)、如果不相同，則根據(jù)MAC地址表將包送到相應(yīng)的端口和設(shè)備。
采用本發(fā)明所述方法，可集成多路ATM接口，同時(shí)由于采用了網(wǎng)絡(luò)處理器，利用網(wǎng)絡(luò)處理器的并行硬件處理引擎和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的處理器，實(shí)現(xiàn)信元/包的流水線處理，可在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)多通道線速ATM接口的效果，大幅度地提高其性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在實(shí)現(xiàn)低速ATM接口時(shí)，如155M ATM接口，大幅度的降低了成本和復(fù)雜度；在實(shí)現(xiàn)高速ATM接口時(shí)，如622M ATM接口時(shí)，解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問題。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中ATM線卡的原理框圖；圖4是本發(fā)明方法的流程圖。
本發(fā)明實(shí)施例一中ATM線卡的原理框圖如圖2所示，它可以實(shí)現(xiàn)4路155M線速ATM接口。線路端為單片4路155M ATM物理層器件201，它可進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘合成/恢復(fù)，以及SONET/SDH處理。它通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的UTOPIALevel 2接口205連接具有622M全雙工處理能力的網(wǎng)絡(luò)處理器202，UTOPIALevel 2接口提供50M雙向16bit位寬且最大為800Mbps的數(shù)據(jù)流量，可以滿足4路155M ATM的要求。網(wǎng)絡(luò)處理器實(shí)現(xiàn)ATM SAR，進(jìn)行信元/包的線速轉(zhuǎn)發(fā)，并通過(guò)SATURN Level 2接口206連接交換處理器203，實(shí)現(xiàn)IP包的交換和路由；SATURN Level 2接口也提供50M雙向16bit位寬且最大為800Mbps的數(shù)據(jù)流量，可以滿足4路155M ATM的要求。
同時(shí)在ATM接口卡上使用一片CPU 204，連接以上各器件的微處理器接口207，實(shí)現(xiàn)器件配置、網(wǎng)管等功能。由于CPU不需要執(zhí)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，負(fù)擔(dān)不大，可以選擇中低性能CPU。圖2中這種基于網(wǎng)絡(luò)處理器的實(shí)現(xiàn)方法，可實(shí)現(xiàn)4路155M線速ATM接口。
本發(fā)明實(shí)施例二中ATM線卡的原理框圖如圖3所示，它可以實(shí)現(xiàn)2路622M線速ATM接口。線路端采用2片單路622M ATM物理層器件301、302，進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘合成/恢復(fù)，SONET/SDH處理。它通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的UTOPIALevel 2接口308、309分別連接2片具有622M全雙工處理能力的網(wǎng)絡(luò)處理器303、304，UTOPIA Level 2接口提供50M、雙向16bit位寬、最大為800Mbps的數(shù)據(jù)流量，可以滿足1路622M ATM的要求；網(wǎng)絡(luò)處理器實(shí)現(xiàn)ATMSAR，進(jìn)行信元/包的線速轉(zhuǎn)發(fā)，并通過(guò)SATURN Level 2接口310、311分別連接2片交換處理器305、306，實(shí)現(xiàn)IP包的交換和路由；SATURN Level2接口也提供50M、雙向16bit位寬、最大為800Mbps的數(shù)據(jù)流量，可以滿足1路622M ATM的要求。交換處理器之間通過(guò)專用的交換結(jié)構(gòu)接口313連接。
同時(shí)在ATM接口卡上使用一片CPU307，連接以上各器件的微處理器接口312，實(shí)現(xiàn)器件配置、網(wǎng)管等功能，由于CPU不需要執(zhí)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，負(fù)擔(dān)不大，可以選擇中低性能CPU。這種基于網(wǎng)絡(luò)處理器的實(shí)現(xiàn)方法，可實(shí)現(xiàn)2路622M線速ATM接口。
本發(fā)明的方法的處理流程如圖4所示步驟401、ATM物理層器件通過(guò)串行接口接收SONET/SDH流，恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)；步驟402、提取攜帶ATM信元的同步負(fù)載封裝；步驟403、利用信元結(jié)構(gòu)成幀ATM負(fù)載，由物理層器件的Utopia Level2接口送出；步驟404、網(wǎng)絡(luò)處理器通過(guò)Utopia Level 2接口接收信元，建立輸入流水線；步驟405、抽取信元頭部，生成通道描述符并通過(guò)指針連接信元；步驟406、把輸入事件放入輸入事件工作隊(duì)列，啟動(dòng)輸入事件處理線程；步驟407、輸入事件處理線程根據(jù)通道描述符建立包頭，通過(guò)ATM SARDMA(直接存儲(chǔ)器存取)將信元轉(zhuǎn)入包隊(duì)列，并修改通道描述符連接表的尾指針；步驟408、當(dāng)通道描述符到達(dá)通道描述符連接表頭部時(shí)，處理器建立輸出流水線；步驟409、把輸出事件放入輸出事件工作隊(duì)列，激活輸出事件處理線程；步驟410、輸出事件處理線程通過(guò)包DMA將包輸出到SATURN Level 2接口，并更新通道描述符連接表頭指針；步驟411、TSS硬件引擎通過(guò)當(dāng)前通道描述符中的參數(shù)，安排下一信元的傳輸時(shí)間，以保證多通道、多線程的線速處理；
步驟412、交換處理器通過(guò)SATURN Level 2接口接收包，識(shí)別其所攜帶的協(xié)議類型；步驟413、加上/去除一些幀頭組成一個(gè)符合Ethernet V.2的包；步驟414、包被送到2層交換模塊，同時(shí)將包的MACDA與路由表中的MACDA比較，判斷包的MACDA與路由表中的MACDA是否相同；步驟415、如果相同，則將包送到3層路由模塊的隊(duì)列等候路由，路由模塊抽取/解析包頭，進(jìn)行必要的處理，根據(jù)路由表送到相應(yīng)的端口和設(shè)備；步驟416、如果不相同，則根據(jù)MAC地址表將包送到相應(yīng)的端口和設(shè)備。
從上述實(shí)施例中可以看出，本發(fā)明可集成多路ATM接口，同時(shí)由于采用了網(wǎng)絡(luò)處理器，利用網(wǎng)絡(luò)處理器的并行硬件處理引擎和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的處理器，在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)了多路線速ATM接口。本發(fā)明的方法實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低，可大幅度地提高ATM接口的性能。
權(quán)利要求
1.一種在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速ATM接口的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、從SONET/SDH流恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，提取同步負(fù)載封裝，并成幀ATM負(fù)載；(2)、以通道描述符連接信元和工作隊(duì)列，ATM負(fù)載以流水線方式完成ATM SAR和信元/包轉(zhuǎn)發(fā)；(3)、成幀以太網(wǎng)包，根據(jù)MAC地址表或路由表進(jìn)行IP包的交換和路由；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速接口的方法，其特征在于，在所述第(1)步中由ATM物理層器件通過(guò)串行接口接收SONET/SDH流，恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘；提取攜帶ATM信元的同步負(fù)載封裝；利用所述信元結(jié)構(gòu)成幀ATM負(fù)載，由ATM物理層器件的Utopia Level2接口輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速接口的方法，其特征在于，在所述第(2)步中由網(wǎng)絡(luò)處理器通過(guò)Utopia Level 2接口接收由所述ATM物理層所輸出的信元，建立輸入流水線；抽取信元頭部，生成通道描述符并通過(guò)指針連接信元；把輸入事件放入輸入事件工作隊(duì)列，啟動(dòng)輸入事件處理線程；輸入事件處理線程根據(jù)通道描述符建立包頭，通過(guò)ATM SARDMA將信元轉(zhuǎn)入包隊(duì)列，并修改通道描述符連接表的尾指針；當(dāng)通道描述符到達(dá)通道描述符連接表頭部時(shí)，處理器建立輸出流水線；把輸出事件放入輸出事件工作隊(duì)列，激活輸出事件處理線程；輸出事件處理線程通過(guò)包DMA將包輸出到SATURN Level 2接口，并更新通道描述符連接表頭指針；TSS硬件引擎通過(guò)當(dāng)前通道描述符中的參數(shù)，安排下一信元的傳輸時(shí)間，以保證多通道、多線程的線速處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速接口的方法，其特征在于，在所述第(3)步中由交換處理器通過(guò)SATURN Level 2接口接收包，識(shí)別其所攜帶的協(xié)議類型；加上/去除一些幀頭組成一個(gè)符合以太網(wǎng)(Ethemet)V.2的包；包被送到2層交換模塊，同時(shí)將包的MACDA與路由表中的MAC DA比較，判斷包的MACDA與路由表中的MACDA是否相同；如果相同，則將包送到3層路由模塊的隊(duì)列等候路由，路由模塊抽取/解析包頭，進(jìn)行必要的處理，根據(jù)路由表送到相應(yīng)的端口和設(shè)備；如果不相同則根據(jù)MAC地址表將包送到相應(yīng)的端口和設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)多路線速接口的方法，其中，(1)、從SONET/SDH流恢復(fù)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，提取同步負(fù)載封裝，并成幀ATM負(fù)載；(2)、以通道描述符連接信元和工作隊(duì)列，ATM負(fù)載以流水線方式完成ATMSAR和信元/包轉(zhuǎn)發(fā)；(3)、成幀以太網(wǎng)包，根據(jù)MAC地址表或路由表進(jìn)行IP包的交換和路由。采用本發(fā)明所述方法，可在多層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)多通道線速ATM接口的效果，大幅度地提高其性能，同時(shí)降低了成本和復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L12/42GK1428978SQ0113166
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者李錦飛, 張磊, 徐振 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所