CN102739496B - 利用虚拟级联映射通信的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种节点，包括分组网络接口、以太网交换机、光端口和分配引擎。所述分组网络接口适于接收一个具有目的地址以及第一比特和第二比特的分组。所述以太网交换机适于接收并转发所述分组到与目的地相关联的虚拟队列。所述光端口具有线路系统，用于传输到多个线路。所述分配引擎具有一个或多个处理器，被配置为执行处理器可执行的程序代码以使得所述分配引擎：(1)从所述虚拟队列中读取第一比特和第二比特，(2)提供所述第一比特和第二比特到所述至少一个光端口以传输所述多个线路的第一预定组。

Description

利用虚拟级联映射通信的方法和装置

技术领域

此处公开的发明构思通常涉及用于通过光网络传输数据流的方法和装置，并且进一步特别涉及而不限于，用于通过具有多个线路的光网络传输高速分组流的方法和装置，其中所述具有多个线路的光网络利用虚拟级联技术将来自所述分组流的比特平均地分配到采用光通道数据单元的多个线路。

背景技术

信息网络在本领域已经为大家所熟知，其功能是用以在可操作地耦合到所述信息网络的多个计算机系统之间传输信息，如计算机数据。一般有两种类型的信息网络—线路切换和分组切换。线路切换网络通过在两个网络节点之间创建、维护和传输数据来操作。所述线路一般具有固定的带宽，其具有一些缺点，因为当数据量相对链路带宽来说较大时需要耗费很长时间以传输全部数据。光传输网络(此处称为“OTN”)是线路切换网络的一个例子。

多协议标签切换(MPLS)是一种分组切换技术，其将数据从一个网络节点定向并传送到下一个节点。所述多协议标签切换机制向数据分组分配标签。仅仅根据每个数据包的标签内容来做出从一个节点到下一个节点的分组转发决定而无需检查所述数据分组本身。

通用多协议标签切换(GMPLS)是一种协议，其将MPLS扩展为包括基于时分多路复用(例如SONET/SDH、PDH、G709)、波长多路复用和空间多路复用(例如入端口或光纤到出端口或光纤)的网络方案。多路复用，如时分多路复用是通过同一条链路传输两路或两路以上信号或比特流。特别地，时分多路复用(TDM)是数字多路复用的一种，其中两路或两路以上的信号或比特流作为一条OTN通信链路的子通道同时传输，但物理意义上是在所述通信链路上轮流传输。时间域被分成若干固定长度的循环时隙，每个时隙用于一条子通道。在上一个子通道之后，所述周期重新开始往复。时分多路复用通常用于具有固定数量链路以及每条链路具有恒定带宽的OTN线路模式通信。时分多路复用与统计多路复用(如分组切换)的不同点在于，时隙是以固定顺序被服务并预先分配给所述链路的。

光传输分层结构(OTH)支持对多种结构(如点到点、环网和网格结构)的OTN的操作和管理。所述光传输分层机构的一部分是多路复用分层结构，即由串联数字复用器按照有序序列组成的分层结构，所述串联数字复用器产生所述层次的每个级别的逐步更高数据速率的信号。

图1所示为多路复用分层结构的一个示例说明，以光通道数据单元的方式表示，即：ODUj，其中j从0到4变化；以及光通道传输单元，即：OTUk，其中k从1到4变化。所述光通道数据单元指一个帧格式，用于传输那些能够固定数据量或数据速率的数据或具有用户任意指定的数据速率的数据。所述固定数据量或数据速率的光通道数据单元的例子包括以ODU0、ODU1、ODU2、ODU3和ODU4表示的那些。一个或多个低阶ODU容器可以被多路复用为一个高阶ODU容器。现有技术中近来发展的具有任意数据速率的光通道数据单元的例子被称为ODUflex。ODUflex容器的大小可以适应客户的比特率从而最大化地利用可用带宽。光通道数据单元在下文中表示为ODU、ODU容器、ODUj容器。

其他的OTN通信(traffic)管理方面发展是虚拟级联(VCAT)和链路容量调整方案(LCAS)协议，它们都提供了对现有的与线路切换OTN基础结构相关的固定带宽电路的更加有效的利用。例如，这些协议用于网络内部的以太网上OTN数据通信的传输以及许多其他数据传输方面的应用。在例如ITU-T标准G7043和G7042中分别对所述VCAT和LCAS协议进行了详细的描述，此处将它们整体引用合并于此。

VCAT是一种逆向多路复用技术，其通常通过将客户信号比特分配到多个较低容量信号来创建一个大容量的负载容器，其中所述多个较低容量的信号被时分多路复用到公共传输设备上，只要这样的多路复用有可能。这样使得一个网络的给定源节点能够构成一个虚拟级联组(VCG)，所述虚拟级联组包括多个成员，每个成员与一个对应的数据流相关联。所述不同的数据流可以通过所述从源节点到目的节点之间的OTN以不同路径传输。所述目的节点重组所述流以重建所述源注入的初始数据流。

IEEE802标准定义了一个用于局域网(LAN)的分组切换网的例子。这些标准具有普适性并且许多LAN符合这些标准。所述IEEE标准的一个著名的变形，IEEE标准802.3，2000版本被称为“以太网”。根据所述802.3标准，传统的以太网是一种局域网，所述局域网利用线性串行总线和使用一个被称为具有冲突检测的载波侦听多路存取(“CSMA/CD”)的用于管理所述局域网的方案。CSMA/CD保证两台同时传输的计算机能够检测到由同时传输所引起的冲突，随后重传那些在前次传输中由于同时传输所破坏的任意分组。

电气和电子工程师学会(IEEE)802.3ad标准定义了链路聚合控制协议(LACP)，其通过每个采用链路聚合的设备内部的控制过程来检验配置并通过所述聚合逻辑链路内部的每一条通信链路发送分组。所述标准还提供用于从所述聚合逻辑链路中添加和删除以太网链路的机制。所述IEEE802.3ad标准以多种速率工作。特别地，所述IEEE802.3ad标准适用于10M、100M和1000M比特/每秒的速度并且可以利用任何物理以太网接口作为LAG成员来构成聚合链路。LAG成员具有相同的速度。

链路聚合(LAG)是一种用于聚合标准以太网链路的传统技术。同样的技术可以用于通过所述OTN网络内部的线路集合来传输分组通信。LAG的一个优点是它提供比单个通信链路更多的带宽并且在所述参与的通信链路中的一个或多个发生故障的情况下提供一些冗余。例如：用户可以在两个节点之间建立并行工作的四条100M比特/秒的链路，但是两个节点都可以处理所述通信，如同它们之间有一条400M比特/秒的链路。在LAG的一种典型实施方式中，节点在分组头部中执行查找然后转发该分组到负责在LAG成员间分配所给予通信的处理器；该处理器解析所述分组头部以识别子流然后以确定性(deterministic)方式将每个子流定向到LAG成员中的一个。然而，LAG的通信分配机制的一个主要缺点是它是基于静态分类准则的(基于数据分组中所包含的字段组合)。这种准则无法了解到所述分组流实际所需要的带宽。因而，LAG实施方式的性能对流过所述LAG的实际数据很敏感，并且当数据速率超过1G比特/秒时效率变得很低。在这种数据速率下，链路聚合可能导致通过可用通信链路的分组传播变得不均衡。这可能导致当通过其他通信链路传输比一条通信链路可以处理的通信更多的通信时，对一些通信链路的可用带宽的利用率低，从而导致拥塞并丢弃分组。此外，由于穿过不同的通信链路的分组在不同的时间到达，所述分组到达尾节点时可能会乱序。所述尾节点典型地使用一个大的抗扭斜缓冲器以存储数据直到全部分组到达。然后，所述尾节点以正确的顺序重新集合所述分组，这将带来额外的时延。

分组切换网络可以将原始数据分成分组，所述分组可以经由不同的通信链路，并经常乱序地通过所述网络。通过标记每个分组，使得目的地节点能够识别并将所述分组重新排序为原始数据。

为了具有较高效率，新的信息网络具有为使用分组切换而设计的硬件。许多现有网络具有原本为线路切换而设计的硬件。已经研发出一些方法用于利用现有OTN来高效地处理分组切换通信。

所以，需要一种用于通过OTN网络传输高速分组流的方法和装置，以相比已有的LAG构成的组网方案能够提供更加均衡的通过多电路传播分组的方案，从而增加带宽利用率并减少拥塞。此处公开的发明构思的目标正是这样的装置和方法。

发明内容

一方面，本发明公开一种节点。一种节点包括分组网络接口、以太网切换机、光端口和分配引擎。所述分组网络接口适用于接收具有目的地址和第一比特和第二比特的分组。所述以太网交换机适用于接收并转发所述分组到与目的地相关联的虚拟队列中。所述光端口具有线路系统，用于传输到多个线路，如TDM线路。所述分配引擎具有一个或多个处理器，其被配置为执行处理器可执行的程序代码以使得所述分配引擎：(1)从所述虚拟队列中读取第一比特和第二比特，(2)提供所述第一比特和第二比特到所述至少一个光端口以传输到所述多个线路的第一预定组。

应当理解所述节点可具备一个或多个分配引擎，每一个分配引擎可以读取一个或多个虚拟队列，所述每个虚拟队列与所述多个线路的一个不同的预定组相关联。

所述多个线路的预定组，在一方面，具备一个第一线路和一个第二线路。所述第一线路和第二线路可以是不同的TDM线路。所述第一比特可被提供到第一线路并且所述第二比特可以被提供到第二线路。

为了在目的节点重建所述分组，所述分配引擎进一步向所述至少一个光端口提供第一抗扭斜标识集合，以标识到所述预定线路组的第一比特和第二比特的第一序列。

所述第一比特可被映射到第一任意速率的光通道数据单元容器，所述第二比特可被映射到第二任意速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二任意速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

可替换地，所述第一比特可被映射到第一固定速率的光通道数据单元容器，所述第二比特可被映射到第二固定速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二固定速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

优选地，所述分配引擎以预定的顺序提供所述第一比特和所述第二比特到所述至少一个光端口。例如，所述预定顺序可以是循环顺序方式。

在一个实施例中，所述分配引擎提供所述第一比特到第一ODU容器，并且提供所述第二比特到第二ODU容器。

在另一方面，本发明提供一种方法，其中由一个节点的线路系统接收分组。根据所述分组的目的地，包括一个或多个处理器的以太网交换机将所述分组存储在第一队列。所述第一和第二比特从第一虚拟队列内的分组映射到第一虚拟级联组内的第一组光通道数据单元容器，并且所述第一虚拟级联组内的第一组光通道数据单元容器被发送到第一目的节点。

另一方面，所述将所述第一和第二比特从第一虚拟队列内的分组映射的步骤进一步包括在所述第一光通道数据单元容器集合中添加抗扭斜标识。在所述第一目的节点可以利用所述抗扭斜标识根据从所述第一光通道数据单元容器集合中提取出的多个数据流重建所述分组。

附图说明

如上所述，本发明公开了用于通过具有多个线路的光网络更高效地传输高速数据流的方法和装置，所述方法和装置利用虚拟级联技术将来自分组流的比特和/或比特集合平均分配到所述采用光通道传输单元容器的多个线路，然后在目的节点将所述光通道传输单元容器内的数据重组为分组。

相同的附图标记表示相同元件或功能。考虑以下详细描述的说明将能更好的理解本发明的实施方式。以下说明引用附图说明、示意图、图表、附图和附录。在所述附图中：

图1是表示现有技术中的用来在光传输网络内的节点之间通信的ODU多路复用分层结构的示意图。

图2是根据本发明的一个光传输网络的实施例的框图。

图3是根据本发明的一个源节点的实施例的硬件示意图。

图4是示出根据本发明的一个目的节点的实施例的硬件示意图。

图5是根据本发明的在所述源节点中抗扭斜标识插入方法的实施例的示意图。

图6是示出根据本发明的所述抗扭斜标识插入方法的实施例的一个可能实施方式的示意图，其中该示意图说明在所述目的节点接收所述抗扭斜标识的时间。

具体实施方式

现有技术中的利用链路聚合组在光网络上传输高速分组流的方法不能将来自所述分组流的数据平均分配到可用链路上，导致不能充分利用所述链路的可用带宽和/或导致某些链路过载，此问题从而又可能导致丢包。此处公开的本发明构思通过根据目的地将所述分组流内的分组分配到虚拟级联组(VCG)，然后将来自所述虚拟级联组内的分组的数据平均分配到可被称为VCG成员的预定的多个线路组中来克服现有技术的上述不足。此处公开的本发明构思可以充分利用线路集合中的全部可用带宽，而不会导致某些线路相对于其他线路过载，从而达到增加可用带宽的利用率并减少丢包。优选地，无需执行分组查找(这在传统的基于LAG的通信分配机制中一般是需要的)而执行在VCG成员之间指向所述VCG的数据分配。这样的转发不依赖于最初生成所述分组或使用该分组的应用。因此，此处公开的本发明构思可以被认为是应用无关(application-agnostic)的，即不依赖于任何那些如下详细所述的生成或使用该分组的特定应用。

在详细说明本发明构思的至少一个实施例之前，应该理解的是本发明构思的应用不限制于如下说明或附图中的具体结构和元件的排列或步骤或操作方法。此处公开的本发明构思能够以其他实施方式实现或以多种方式实施或执行。并且，还应理解的是此处采用的措词和术语是为了说明的需要而不应该被看做对本发明的限制。

在下面对本发明的实施例的具体描述中，描述的许多的细节是为了提供对本发明构思的更加深入的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本公开中的发明构思可以无需这些细节而实施。另外，未详细描述公知特征，以避免不必要地复杂化本发明公开。

此处所使用的术语“一个或多个”应该理解为只有一个、两个、三个、四个、五个、六个或多个其计量的元件。同样地，术语“多个”应理解为两个、三个、四个、五个、六个或多个其计量的元件。术语“两个或多个”应理解为只有两个、三个、四个、五个、六个或多个其计量的元件。

此处所使用的符号“a-n”、“a-m”、“l-n”、“a-c”、“n”、“m”和其它类似符号，无论大小写，都表示两个或更多或多个标注该符号的元件。这些符号为了清楚的说明，只是方便地表示两个或更多或多个相似的元件，并且不应看做任何限制。例如，后跟元件的注释“a-b”应看作表示两个或更多或多个这样的元件。类似地，后跟元件所标注的符号“a n”或“l-n”表示两个或更多该元件。

此处公开的本发明构思涉及方法和装置，用于利用光通道数据单元容器和虚拟级联技术在具有多个线路的OTN上传输高速分组流，然后在目的节点从所述多个线路中重建该分组流。

参考图2，其描述了根据本发明的一个OTN10的示例。该OTN10通常包括至少一个源节点12、至少两个中间节点14和至少两个目的节点16。此处为了描述的清楚只示出了一个源节点12、三个中间节点14a-c，以及两个目的节点16a-b，然而，应该理解该OTN10可以具有任意数量的源节点12、中间节点14和目的节点16。

源节点12能够通过一个或多个链路18a-n接收数据，其中图2中为了说明的清楚仅示出了一个链路。通过所述链路18a-n接收到的数据可由例如一个或多个处理器、计算机、服务器、数据中心、网络和/或网络节点以及它们的组合所提供。包括多个含比特和/或字节的分组的高速分组流通过链路18a-n在所述源节点12进入所述OTN10，然后通过一个或多个中间节点14a-c被传输到一个或多个目的节点16a-b或通过一个或多个链路20a-d直接地在所述源节点12和目的节点16之间传输。所述链路20a-d可以是物理通信链路，例如光纤、电缆、无线传输以及它们的组合。数据通过一个或多个链路22a-b离开目的节点16a-b。

中间节点14a-c在源节点12和目的节点16a-b之间转发数据。一个或多个中间节点14a-c可用来将数据从源节点12传输到一个或多个目的节点16a-b。例如：数据可以通过中间节点14a从源节点12传输到目的节点16a。在到达目的节点16b之前，数据也可能穿过两个或更多中间节点14b和14c。此外，数据可以通过链路20a直接从所述源节点12发到目的节点16a而不经过任何中间节点14a-c。应当理解的是中间节点14a-c的结构可能与上述源节点12的结构类似或基本上相同。此外，进一步应当理解的是，单个节点可以优选地同时作为源节点12、中间节点14和目的节点16。

所述至少两个目的节点16a-b的结构与所述源节点12的结构相似和/或基本上相同。这样的配置使得根据本发明的网络结构优选地能够同时处理双向的通信，这通过提供可以作为目的节点16的源节点12，和可以作为源节点12的目的节点16a-b而予以实现。

参考图3，源节点12包括具有一个或多个物理接口(PHY)23a-n和一个或多个媒介访问控制(MAC)24a-n的分组网络接口25、以太网交换机26、和光端口28。典型地，所述源节点12被认为是光-电-光的设备，其中光信号通过链路18a-n被接收、转换成电信号然后转换回光信号用于在链路20a-d上通信。所述源节点12在下文中将被描述为此。

物理接口23a-n可以从链路18a-n接收数据。所述物理接口23a-n的线路系统可包括光电转换器，例如光电二极管，还有一个或多个处理器(未示出)和/或一个现场可编程门阵列(未示出)，用于译码从物理接口23a-n接收到的数据并将该数据转换成含有比特的电分组和/或比特。所述物理接口23a-n可以实现为任何常规的能接收和/或发送数据的物理接口。

如图3所示，所述媒介访问控制24a-n通过总线21a-n与一个或多个物理接口23a-n通信，其中所述总线21a n能够在所述物理接口23a-n和所述媒介访问控制24a-n之间传输数据。所述媒介访问控制24a-n通过一个或多个总线32a-n与所述以太网交换机26通讯，其中所述总线32a-n能够在所述分组网络接口25和所述以太网交换机26之间传输数据。作为一个非限制性的示例，与Interlaken标准相符地实现总线32a-n。

以太网交换机26可以是任何常规的开关线路。开关线路是本领域公知的，详细描述如何制作和使用开关线路对于教导本领域技术人员如何制作和使用源节点12来说是没有必要的。所述光端口28可以是波分复用(WDM)设备的线路端。

所述源节点12还装备有一个或多个分配引擎36a-n，并且所述光端口28具有ODU交叉连接器(XCON)35、两个或多个多路复用器43a-n、多个调制器42a-n、和无源光多路复用器55。

分配引擎36a-n可通过总线33a-n与所述以太网交换机26通讯，其中所述分配引擎36a-n中的一个优选地与所述总线33a-n中的一个通讯。所述分配引擎36a-n用来封装从所述以太网交换机26接收到的分组流，优选地封装成通用成帧程序帧映射的(GFP-F)具有多个比特的恒定比特率(CBR)流。对于本发明所展示的技术领域的技术人员来说显而易见的是，所述分配引擎36a-n可执行GFP-F空闲填充以补偿分组流中的空隙。可替换地，分配引擎36a-n可将从以太网交换机26接收到的分组流编码成由以太网物理编码子层(PCS)块组成的CBR流或现有技术中称为“PCS码字”的66比特。应当理解的是，本发明所展示的技术领域的技术人员知道，所述分配引擎36a-n可以使用其他的封装方法。

所述分配引擎36a-n可以实现为一个或多个处理器(未示出)，所述处理器例如为CPU、微处理器、FPGA以及上述的组合，能够执行可执行代码。所述分配引擎36a-n的功能是类似的，通常为，利用预定序列，如循环法(round robin)，从所述CBR分配比特或比特组到ODU容器46a-n的预定组40a-n中。

ODU XCON35通过总线51a-n接收ODU容器46a-n的预定组40a-n。ODUXCON35通过路径41a-n与多路复用器43a-n通讯，其中每条路径41a-n可以具有一个或多个路线，在图3中以标记/M、/N和/P表示。ODU XCON35可以实现为任意常规的交叉连接器。如何制作和使用交叉连接器是本领域的公知常识。如下文所详述的，ODU XCON35用于重排和互联下层比特流，例如ODU比特流。总线51a-n和41a-n用以在分配引擎36a-n、ODU XCON35和多路复用器43a-n之间传输数据。

多路复用器43a-n，包括通过路径65a-n通信的ODU Mux61a-n和OTUk OH63a-n。多路复用器43a-n从ODU XCON35接收数据，OTUk OH63a-n添加OTUk开销然后将数据发送到调制器42a-n。

调制器42a-n从总线48a-n接收表示光通道传输单元(OTU)容器的电信号并将电信号转换成光信号，光信号然后通过总线49a-n被传输到无源光多路复用器55。调制器42a-n可以实现为任意常规的调制器，并且可以装备有激光和/或发光二极管，其可被，例如，来自多路复用器43a-n的电信号所控制。

无源光多路复用器55可以用本领域技术人员所公知的任意常规的无源光多路复用器来实现。无源光多路复用器55用以在链路20a-d上转发OTU。

现在参考图4，目的节点16包括具有一个或多个物理接口(PHY)57a-n的分组网络接口53、一个或多个媒介访问控制(MAC)50a-n、一个以太网交换机52和一个光端口54。光端口54可以是线性波分解复用设备。优选地，目的节点16可以是光-电-光的设备，其接收光信号、转换成电信号然后再转换回光信号用于在链路22a-c上通信。这是目的节点16以下如何要被描述的。

物理接口57a-n可以是任意的常规物理接口并且与物理接口23a-n具有相似的结构。物理接口57a-n通过一个或多个总线60a-n与媒介访问控制50a-n通信，其中总线60a-n能够在物理接口57a-n和媒介访问控制50a-n之间传输数据。总线60a-n与总线32a-n结构相似。物理接口57a-n能够传输数据到链路22a-n。

媒介访问控制50a-n与媒介访问控制24a-n操作相似。媒介访问控制50a-n通过总线74a-n与以太网交换机52通讯，其中总线74a-n可与总线32a-n类似地实现。

以太网交换机52可以是任意常规的开关线路。开关线路是本领域公知的，详细描述如何制作和使用开关线路对于教导本领域技术人员如何制作和使用目的节点16来说是没有必要的。总之，以太网交换机52可通过一个或多个总线69a-n与级联引擎64a-n通讯，其中总线69a-n可与总线60a-n相似地构造。以太网交换机52用于接收分组流内的多个分组比特并在媒介访问控制50a-n和级联引擎64a-n之间转发。

光端口54包括一个或多个ODU XCON68、多路解复用器76a-n、一个或多个解调器77a-n、和无源光解复用器78。

级联引擎64a-n可以用一个或多个处理器(未示出)来实现，所述处理器例如CPU、微处理器FPGA以及上述组合，能够执行可执行代码。级联引擎64a-n的功能将参考下述图6进一步详细描述。级联引擎64a-n可通过总线72a-n与ODUXCON68通讯。

总线72a-n可以是电通信链路，例如印刷电路板上的铜线。

ODU XCON68通过总线81a-n与ODU多路解复用器76a-n通讯。

多路解复用器76a-n包括ODU解复用器84a-n，通过总线85a-n与OTUk OH移除器86a-n通讯。OTUk OH移除器86a-n移除OTUk开销，然后解复用器84a-n解复用信号。解调器77a-n通过总线87a-n与多路解复用器76a-n通讯。无源光解复用器78可通过总线88a-n与解调器77a-n通讯。

应该理解的是，术语“源节点”、“中间节点”和“目的节点”仅仅是为了说明清楚的需要。这些术语只是根据信息通过OTN10所经过的路径来区分的节点，而并不用于根据节点的结构和/或其他方面的功能来区分节点。节点功能上的差别是根据通过节点的通信方向来确定的，例如源节点12通过分组网络接口25接收输入分组通信并通过光端口28发送输出通信。目的节点16通过光端口54接收输入通信并通过分组网络接口53发送输出通信。尽管源节点12和目的节点16用两个不同的框图分别描述，应该理解的是，源节点12和目的节点16，即本发明公开的节点可配置为具有能优选地同时实现源节点12和目的节点16的功能的硬件和软件。

参见图3，源节点12操作为通过一个或多个物理接口23a-n接收两个或更多个由比特组成的分组流。以太网交换机26转发分组流到分配引擎36a-n。本领域技术人员应知道，分组一般包括多个比特，所述比特包括存储有用于转发分组的控制信息的包头以及存储有一般为用户数据的多个比特的负载部分。控制信息一般包括源地址、目的地址、例如校验和的差错检验码和序列信息。两个或多个分组流优选地包括具有第一比特和第二比特的第一分组以及具有第三比特和第四比特的第二分组。

例如，分配引擎36a具有映射逻辑。当分配引擎36a通过总线33a接收到一个分组，映射逻辑将比特流分发到ODU容器46a-n的预定组40a，优选地以逐比特的形式或比特组的形式。分配引擎36可填充属于与分配引擎36a相关联的VCG的每一个ODU容器的OPUk-OH。可替换地，分配引擎36a以PCS代码字的形式分发PCS比特流到ODU容器46a-n的预定组40a。分配引擎36a优选地将抗扭斜标识94(图5)插入到属于与分布引擎36a相关联的VCG组的每一个ODU容器46a-n的负载部分。分配引擎36a读取一个或多个虚拟队列，并且以太网26分配分组到分配引擎36a，其中通过根据目的地分配分组到虚拟队列中的一个可以将所述分配引擎36a级联起来。以太网交换机26将分组分配到虚拟队列的一个，其中虚拟队列可由分配引擎36a读取。每个虚拟队列优选地具有一个基于目的地址的预定的分配值。在图2所示的例子中，假定目的节点16a位于纽约市内，目的节点16b位于芝加哥市内。分配引擎36a已经预先被指定到一个位于纽约的目的地址，并且分配引擎36n已经预先被指定到一个位于芝加哥的目的地址。假定分组具有一个位于纽约的目的地址，则分组将被分配和导向到一个由分配引擎36a读取和监控的虚拟队列。假定分组具有一个位于芝加哥的目的地址，则所述分组将被分配和导向到一个由分配引擎36n读取和监控的虚拟队列。

分配引擎36a的映射逻辑92可具有多个映射引擎，每个映射引擎优选地监控诸虚拟队列中特定的一个，然后提供或传输比特和/或分组内的比特到分配给或与虚拟队列相关联的ODU容器46a-n的一个预定组40a。预定组40a将在此处被称为“虚拟级联组”或“VCG”。

当表示分组的比特被接收和/或储存到一个虚拟队列中，分配引擎36a将比特转换为如上所述的比特流，然后分发或传输所述比特到ODU容器46a-n的预定组40a中。例如，假定所述分组具有一个目的地址，所述目的地址指示该分组是发往纽约的。以太网交换机26将会把所述分组分配并储存到虚拟队列中。监控虚拟队列的分配引擎36a然后将所述分组分成比特、加入抗扭斜标识(如图5和图6所示)，然后优选地以round-robin的形式提供或传输所述比特到ODU容器46a-n的预定组40a，以传输到位于纽约的目的节点16a。

换言之，以太网交换机26用以根据目的地将分组分配和储存到虚拟队列中，分配引擎36a用以将所述分组分成比特，然后发送所述比特到包括与特定目的地相关联的ODU容器46a-n的预定组40a的虚拟级联组中。这样，当根据本发明的一个节点接收到两个或多个分组，具有第一目的地址和第一比特以及第二比特的第一分组可被分配并存储到第一虚拟队列中并分成比特，并且所述比特被提供或传输到光通道数据单元容器的第一预定组中和/或被映射到光通道数据单元容器中。类似地，具有第二目的地址和第三比特以及第四比特的第二分组可被分配并存储到第二虚拟队列中并分成比特，并且所述比特被提供或传输到光通道数据单元容器的第二预定组中并映射到光通道数据单元容器中。

分配引擎36a优选地还通过使用VCAT，编码一个信道ID，用于通过ODU时隙将比特映射到逻辑虚拟级联组。分配引擎36a将比特(比特组)从每个虚拟队列中平均分配或“喷洒”到多个ODU容器46a-n内，并可根据例如光链路容量、网络需求、规划的通信模式和任意其他相关考虑，并可使用低粒度的ODU容器如ODU0或ODU1。可替换地，分配引擎36a可以逐个比特的粒度将比特分配到具有任意数据速率的多个ODU容器46a-n中，例如本领域中称为“ODUflex”的容器。ODU容器46a-n可具有任意的数据速率，例如ODUflex，并具有固定的数据和/或数据速率，例如低粒度的ODU容器。分配引擎36a可使用VCAT将ODU容器46a-n分到预定的组40a。分配引擎36a-n可在比特中插入周期性抗扭斜标识94以在目的节点16实现抗扭斜和分组重建。

应该理解的是，此处的术语“字节”可以指单个字节或以表示数据分组片段的一串字节的形式发送和/或接收的多个字节。此外应该理解的是，此处的术语“比特”可以指单个比特或以表示代码字的一串比特的形式发送和/或接收的多个比特。

举例来说，目的节点16a通过无源光解复用器78从传输在一个或多个链路20a和20c上的多个线路例如时分多路传输线路接收光通道数据单元容器46a-n。然后，光端口54的解调器77a-e从无源光解复用器78接收光通道数据单元容器46a-n。解调器77a-e优选地将通过一条或多条链路20a和20c传输的光信号转换为电信号，其中电信号被传送给解多路复用器76a-n。接着，光通道数据单元容器通过总线81a-n被传输到ODU交叉连接器68。级联引擎64知道(在该示例2中)VCG内线路的数量，并利用由源节点12插入的抗扭斜标识94从数据流中重建分组。所预计的是，属于同一个VCG的容器可经由不同的光纤和/或中间节点14a穿过网络并由目的节点16a在不同的时间接收。目的节点16a希望使用抗扭斜缓冲器200a-n来在由同一个VCG的容器所经由的不同的路径所引起的任意可能的差分时延期间存入数据流。目的节点16的级联引擎64a-n可利用抗扭斜缓冲器200a-n在重建分组期间暂时储存信息。所述分组然后被发送到以太网交换机52，以通过一个或多个媒介访问控制器24a-n和物理接口23a-n在分组交换网络上传输。

此处使用的术语“比特喷洒”指的是发送或传输比特以组成ODU容器46a-n，ODU容器46a-n将会经由链路20a-d上的多个线路中的一个或多个传输通过多个线路传送。例如，当节点用作源节点12时，分配引擎36a可操作用于通过将第一比特映射到ODU容器46a、第二比特映射到ODU容器46n、第三比特映射到ODU容器46a、第四比特映射到ODU容器46n等，优选地以round-robin的形式，以将虚拟队列中的分组流映射到ODU容器46a-n中，直到足够多的比特已经被映射到可经由一个或多个链路20a-d传输的ODU容器46a-n中，并将该ODU容器46a-n发送到光端口28。一旦上述完成后，重复所述过程，分配引擎36a如上所述地继续将比特从分组流映射到ODU容器46a-n。

术语“抗扭斜标识插入”指添加数据和/或比特到光通道数据单元容器中以使得能够在目的节点16抗扭斜并且将光数据单元中的比特重建到分组。

参见图5，可通过在构成光数据单元的数据流中插入周期性抗扭斜标识94a-h来达到抗扭斜。例如：被插入VCG成员中的抗扭斜标识94a-h可包括常规序列标识符98a-b和成员序列标识符99(为了清楚起见，仅对用于抗扭斜标识94a的常规序列标识符和成员序列标识符进行编号)。成员序列标识符99标识VCG的各个成员(例如特定的组40a-n)的顺序并当在目的节点16重建分组时使用。代码字96编号为D1-DN，并且优选地，包括VCG组的代码字96每一个包括固定和相等的比特数。第一组抗扭斜标识94可被插入到包括第一VCG组的比特中，并且第二组抗扭斜标识94可被插入到包括第二VCG组的比特中。

全局序列标识符98在预定的插入点(插入扭斜标识之间的时间段)同时被插入到每个组40a-n的数据流里。全局序列标识符98需要包括在所有插入的抗扭斜标识94中，并且随着每个插入的抗扭斜标识94增加。例如：第一个插入的全局序列标识符98a在抗扭斜标识94a内表示为“1”，并且第二个全局序列标识符98在抗扭斜标识94e内表示为“2”。全局序列标识符98可按这种方式增加。成员序列标识符99表明要传输的VCG成员的数量和顺序。

现在参见图6，成员序列标识符99通过指示数据在VCG成员之间分发的顺序使得目的节点16能够将接收的数据重新排序。全局序列标识符98指示抗扭斜标识94之间的时间关系，抗扭斜标识94是由源节点12同时插入到多个数据流中的。数据可被存储在抗扭斜缓冲器中直到全部的VCG成员已被接收。数据然后优选地被级联引擎64a-n中的一个重建，这通过如下实现：根据全局序列标识符98从各个VCG成员中定位并利用成员序列标识符99以正确的顺序重建或重装比特到分组里。

本领域技术人员根据本发明将理解，此处公开的抗扭斜标识94可以被插入到ODU/ODUflex容器中的多个位置，例如开销区和/或负载区。抗扭斜标识94可被插入开销中以使负载带宽的使用最小化。抗扭斜标识94可被插入ODU/ODUflex的负载中而非开销中。

本发明所展示的技术领域的技术人员将理解，用于构成VCG的ODU容器优选为同样的粒度，以简化喷洒和组合过程。举例来说，具有多种大小的ODU容器混合组成的VCG可能需要更加复杂的映射和解映射过程，其中比特可能不需要以上述循环法的方式解映射。本发明可使用任意大小的ODUflex容器，但是优选地，所有ODUflex容器具有同样的速率。

物理链路20a-e的数量可以根据带宽的需要改变(即增加或减少)。另外，例如可通过插入具有第一和第二比特的数据来实现对准插入，以促进在目的节点16重建分组。当节点用作目的节点16时，级联引擎64a-n可操作来重建比特到分组里，这通过如下实现：经由源节点12插入的抗扭斜标识94来对比特进行抗扭斜并将比特(或其它选中的片段)组合到分组里，所述分组然后优选地编组为用于各目的地的虚拟队列。本领域技术人员将理解本发明可采用其它的硬件和/或软件结构很容易的实现，而不脱离此处公开的发明构思的范围。

根据本发明所构造的网络的一个优点是通信分配是与应用无关的；通信被均匀地传播而不需要读取分组。之所以达成这一点是因为：例如分配引擎36a不需要读取分组，而只是将比特从所述分组分配到OOU容器46a-n的预定组40a，从而组成类似于VCAT组的逻辑组。然后通过在全部ODU容器46a-n的预定组40a之间均匀地划分所述比特，所述比特可按逐比特(或比特组)的粒度被传输到ODU容器46a-n(例如VCAT组)的预先建立的组40a。根据本发明的网络可支持具有不同成员大小和约束条件的ODUj和/或ODUflex VCAT或类似VCAT的组，但是每个单独组内的所有成员最好需具有同样的粒度。

此处公开的发明概念的另一个优点是增加的灵活性，其允许网络操作人员随意地改变每个VCAT组的成员数目或调整ODU/ODUflex容器的大小——应当理解的是所有ODUflex成员的速度需调整为同样的值。

根据本发明的网络结构需要保持足够的缓存空间并使用周期性的抗扭斜标识以在目的节点16抗扭斜和重建分组。然而，与分组切换器相比，所需要的抗扭斜缓冲器空间可大大减少。

本领域技术人员将理解，虽然仅在一个方向描述了通信流，但是通过使目的节点16具有源节点12的功能(辅以必要的硬件和/或处理器可执行的程序代码来实现该功能)，根据本发明的网络可具有同时双向流动的通信。

本领域技术人员将理解，可以改变此处描述的各元件、单元、组件的结构和操作或改变此处描述的方法的步骤或顺序，而不脱离本发明的发明构思的精神和范围。

根据上述说明，很明显的公开于此处的本发明的构思能很好的用于实现目的，并获得此处提及的优点以及此处公开的那些本发明构思所固有的优点。虽然此处公开的本发明构思的优选实施例已经描述了本发明的目的，可理解的是，可进行许多的改变，其对本领域技术人员来说是很容易想到的，并且其属于本发明构思在此处公开和请求保护的精神。

Claims (22)

1.一种在信息网络中的节点，包括：

分组网络接口，适于接收具有目的地址和第一比特和第二比特的分组；

以太网交换机，适于接收并转发所述分组到与所述目的地址相关联的虚拟队列中；

至少一个光端口，具有用于传输到多个线路的线路系统；和

分配引擎，具有一个或多个处理器，所述处理器被配置为执行处理器可执行代码以使所述分配引擎：(1)从所述虚拟队列读取所述第一比特和所述第二比特，(2)提供所述第一比特和第二比特到所述至少一个光端口以传输到与所述目的地址相关联的多个线路的第一预定组，以及(3)将所述第一比特和第二比特平均分配到所述第一预定组内的多个线路中。

2.权利要求1所述的节点，其中所述多个线路的所述第一预定组包括第一和第二线路，并且其中所述第一比特被发送到所述第一线路，所述第二比特被发送到所述第二线路。

3.权利要求1所述的节点，其中所述分配引擎进一步提供第一抗扭斜标识集合到所述至少一个光端口，所述至少一个光端口指示到所述线路的所述预定组的所述第一比特和第二比特的第一序列。

4.权利要求1所述的节点，其中所述第一比特被映射到第一任意速率的光通道数据单元容器，所述第二比特被映射到第二任意速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二任意速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

5.权利要求1所述的节点，其中所述第一比特被映射到第一固定速率的光通道数据单元容器，所述第二比特被映射到第二固定速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二固定速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

6.权利要求1所述的节点，其中所述分配引擎以预定序列发送所述第一比特和第二比特到所述至少一个光端口。

7.权利要求6所述的节点，其中所述预定序列是循环法方式。

8.一种用于在信息网络中传输数据流的方法，包括步骤：

通过节点的线路系统接收分组；

根据所述分组的目的地，通过以太网交换机储存所述分组到第一虚拟队列中；

映射所述第一虚拟队列内的所述分组的第一和第二比特到与所述目的地相关联的第一虚拟级联组内的光通道数据单元容器的第一预定组；

将所述第一和第二比特平均分配到所述第一预定组内的光通道数据单元容器中；和

发送所述第一虚拟级联组内的所述光通道数据单元容器的所述第一预定组到第一目的节点。

9.权利要求8所述的方法，其中将所述第一虚拟队列内的所述分组的所述第一和第二比特映射的步骤进一步包括：在所述光通道数据单元容器的所述第一预定组中添加抗扭斜标识。

10.权利要求9所述的方法，进一步包括：在所述第一目的节点利用所述抗扭斜标识根据从第一光通道数据单元容器集合中提取出的多个数据流重建所述分组的步骤。

11.权利要求8所述的方法，其中所述光通道数据单元容器具有由操作者选择的任意数据速率和固定数据速率中的一个或多个。

12.一种在信息网络中的节点，包括：

分组网络接口，适于接收多个分组，至少包括具有第一目的地址以及第一比特和第二比特的第一分组，以及具有第二目的地址以及第三比特和第四比特的第二分组；

光端口，包括线路系统，适于传输到多个线路；

以太网交换机，适于根据所述第一目的地址接收并转发所述第一分组到与多个线路中的第一预定组相关联的第一虚拟队列，以及根据所述第二目的地址接收并转发所述第二分组到与多个线路中的第二预定组相关联的第二虚拟队列；和

分配引擎，具有一个或多个处理器，所述处理器被配置为执行处理器可执行代码以使所述分配引擎：(1)提供所述第一比特和第二比特到所述光端口以传输到所述多个线路的第一预定组，(2)提供所述第三比特和第四比特到所述光端口以传输到所述多个线路的第二预定组，(3)将所述第一比特和第二比特平均分配到所述第一预定组内的多个线路中，以及(4)将所述第三比特和第四比特平均分配到所述第二预定组内的多个线路中。

13.权利要求12所述的节点，其中所述多个线路的所述第一预定组包括第一和第二线路，并且其中所述第一比特被提供到所述第一线路，所述第二比特被提供到所述第二线路。

14.权利要求12所述的节点，其中所述分配引擎进一步发送第一抗扭斜标识集合到所述光端口，指示到所述线路的所述第一预定组的所述第一比特和第二比特的第一序列，并发送第二抗扭斜标识集合到所述光端口，指示到所述线路的所述第二预定组的所述第三比特和第四比特的第二序列。

15.权利要求12所述的节点，其中所述第一比特被映射到第一任意速率的光通道数据单元容器，所述第二比特被映射到第二任意速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二任意速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

16.权利要求12所述的节点，其中所述第一比特被映射到第一固定速率的光通道数据单元容器，所述第二比特被映射到第二固定速率的光通道数据单元容器，并且其中所述第一和第二固定速率的光通道数据单元容器具有相同的数据速率。

17.权利要求12所述的节点，其中所述分配引擎以预定序列提供所述第一比特和第二比特到所述光端口。

18.权利要求17所述的节点，其中所述预定序列是循环法方式。

19.一种用于在信息网络中传输数据流的方法，包括步骤：

通过节点的线路系统接收第一分组和第二分组；

根据所述第一分组的第一目的地，通过以太网交换机储存所述第一分组到第一虚拟队列，以及根据所述第二分组的第二目的地，通过所述以太网交换机储存所述第二分组到第二虚拟队列；

通过包括一个或多个处理器的分配引擎映射所述第一虚拟队列内的所述第一分组的第一和第二比特到与所述第一目的地相关联的第一虚拟级联组内的光通道数据单元容器的第一组；

通过所述分配引擎映射所述第二虚拟队列内的所述第二分组的第三和第四比特到与所述第二目的地相关联的第二虚拟级联组内的光通道数据单元容器的第二组；

通过所述分配引擎将所述第一和第二比特平均分配到所述第一组内的光通道数据单元容器中；

通过所述分配引擎将所述第三和第四比特平均分配到所述第二组内的光通道数据单元容器中；

发送所述第一虚拟级联组内的所述光通道数据单元容器的所述第一组到第一目的节点；和

发送所述第二虚拟级联组内的所述光通道数据单元容器的所述第二组到第二目的节点。

20.权利要求19所述的方法，其中将所述第一虚拟队列内的所述第一分组的所述第一和第二比特映射的步骤进一步包括在所述光通道数据单元容器的第一组中添加抗扭斜标识。

21.权利要求20所述的方法，进一步包括在所述第一目的节点利用所述抗扭斜标识根据从所述光通道数据单元容器的所述第一组中提取出的多个数据流重建所述所述第一分组的步骤。

22.权利要求21所述的方法，其中所述光通道数据单元容器具有由操作者选择的任意数据速率和一个固定数据速率中的一个或多个。