CN1275298A - 用于封装/解封装硬件中每一信道基上的数据的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种转送节点,对数据进行解封装和封装。解封装可使用模式匹配技术来执行并且封装可应用模式插入技术来执行。解封装和封装优选通过硬件装置如专用集成电路(ASIC)来执行以提高这种操作的速度。解封装和封装彼此无关并且在每一虚拟电路基上执行。

Description

用于封装/解封装硬件中 每一信道基上的数据的方法和系统
技术领域
本发明一般涉及转换节点，并且尤其涉及用于在每一信道基上用硬件执行封装和解封装的方法与系统。
发明背景
当传统的转换器和路由选择器接收输入数据时，它们必须检查输入数据流的内容以确定把数据引向哪里。为了在数据流内找到相关的转换和路由选择信息，数据中的帧和信元必须被识别(即“描绘”(delineated))并且分组必须从它们的数字“信包(envelop)”经已知为“解封装”的处理而抽出。在传统的转换器和路由选择器中解封装由在处理器上执行的软件执行。软件指导解封装来确保解封装正确地执行。
在数据已经被解封装后必须被再封装，这样它可从外向链路要求的数字信包中的转换器或路由选择器中发送出去。在传统的路由选择器中，再封装由在处理器上执行的软件来执行。
发明概述
传统的路由选择器执行封装和解封装有点慢。传统的路由选择器的缓慢部分归因于由软件来执行封装和解封装。本发明通过在硬件中执行封装和解封装而着手解决这种限制。在本发明一个实施例中，第一ASIC包含用于执行解封装的信息，并且另一个ASIC包含用于执行封装的信息。这导致高速地进行解封装和封装。
本发明也不把作为输出的数据的封装与作为输入的数据的封装联系在一起。反而，在输入数据的封装与作为输出的数据的封装之间是独立的。在每一支路(tributary)或每一“虚拟信道”基上发生解封装。类似地，在每一虚拟信道或支路上执行封装。结果，作为输出的封装不同于作为输入的封装。
根据本发明的一个方面，在转送节点中找到硬件装置以把数据引向目的地。硬件装置包括用于接收来自信源的以多种格式之一封装的数据的输入端口。转送节点还包括不用执行处理器指令的用于把数据解封装为用在转送节点中的分组格式的解封装逻辑电路。
根据本发明的另一方面，在转送节点中找到硬件装置来把数据指引向目的地，并且该装置包括用于把数据输出到目的地的输出端口。硬件装置还包括应用可编程的模式插入用于以目的地所需格式解封装数据的封装逻辑电路。
根据本发明的再另一方面，转送节点把数据从信源指引向目的地。转送节点包括基于信源解封装数据的解封装逻辑电路和基于目的地与信源无关地来封装数据的封装逻辑电路。
根据本发明的又一方面，在转送节点中应用一种方法，该节点是用于执行解封装以把数据从信源引向目的地的硬件装置。由这种方法，在转送节点接收数据并且确定数据源。使用硬件装置来基于数据源对数据解封装。
根据本发明的另一方面，提供要被解封装的并且从转送节点输出到目的地的数据。确定目的地并且通过硬件装置和基于目的地适合于目的地的格式来解封装数据。
根据本发明的再又一方面，硬件装置包括用于接收来自信源的以多种格式之一来封装的数据的输入端口。硬件装置还包括用于使用模式匹配技术把数据解封装为用在转送节点中的分组格式的解封装逻辑电路。
附图简要说明
相对于随后的附图下面将解释本发明的图示实施例：
图1描述了在本发明的图示实施例中使用的转换架子。
图2描述了其中使用多个转换架子的图示实施例的装置的实施。
图3描述了在本发明的图示实施例中使用的信道化SONET方案。
图4描述了多路复用器和带有4个线路卡的转换架子。
图5具体描述了线路卡的组件。
图6描述在输入通信上执行的处理的3个主要阶段。
图7是表示在数据通信上执行的步骤的功能图。
图8是表示在输入处理期间执行的步骤的流程图。
图9是表示在输入处理期间执行的功能步骤的功能图。
图10是图5的接收ASIC 70的具体框图。
图11表示SONET STS-1帧的逻辑格式。
图12表示一行DS-3 PLCP帧的逻辑格式。
图13表示PPP帧的逻辑格式。
图14表示帧中继帧的逻辑格式。
图15表示AAL5 IDU的逻辑格式。
图16是表示应用HEC识别执行来描绘ATM信元的步骤的流程图。
图17是表示执行来描绘PLCP帧并因此描绘PLCP帧中的ATM信元的步骤的流程图。
图18是表示执行来描绘PPP帧的步骤的流程图。
图19是表示执行来描绘帧中继帧的步骤的流程图。
图20表示对图示实施例期望的IP分组的封装。
图21表示ATM信元的逻辑格式。
图22是表示在ATM信元输入处理期间执行的步骤的流程图。
图23是内部信元的逻辑格式。
图24是表示在IP输入处理期间执行的步骤的流程图。
图25是表示在转换阶段期间执行的步骤的流程图。
图26是表示在输出处理期间执行的功能阶段的功能图。
图27是图5中的传送ASIC 64的更具体的图。
本发明的具体描述
本发明的图示实施例提供用于以多种不同的可能封装来转换、转送和/或路由选择数据的单一集成系统。该系统对到来的数据解封装并把数据转换为规范格式。该规范格式被用于内部传送数据直到到达装置的传送侧。传送侧能够进行很大范围的不同的封装。传送侧把以规范格式接收到的数据封装以生成对于输出端口适当的封装。解封装和封装在硬件中执行。解封装使用模式匹配，封装使用模式插入。在图示的实施例中，专用集成电路(ASIC)被用来执行解封装和封装。硬件的使用在执行解封装和封装操作时提供增加的速度。
解封装和封装依赖于每一虚拟电路信息。基于一条数据到达其上的虚拟电路，可确定用于虚拟电路的封装并使用其来执行解封装。类似地，基于数据正被输出到其上的虚拟电路，在每一虚拟电路基上执行数据的再封装并且再封装与数据到达其上的虚拟电路无关。出于上下文一致的目的，虚拟电路指的是通信链路，其对用户呈现为是专用的点对点电路。虚拟电路也可以指的是下面讨论的“信道”或“接口”。
本发明的图示实施例提供用于执行网际协议(IP)转送/路由选择和异步传输模式(ATM)转送/路由选择的单一集成系统。该系统装置包含IP分组转送设备和ATM转换设备。在上下文中，“转送”指的是在通信节点如转换器、路由选择器或转换器/路由选择器中信源端口与一个或多个目的地端口之间的分组的传送。“路由选择”指的是拓朴信息的积累以通过用于把输入数据引向目的地的通信节点提供信息给转送表或类似的结构。“转换”指的是经中间转换节点引导分组或其它模块化信息以把连接取向环境中的发送者与接收者连接起来。
图示的实施例不需要具有独立的转换器和路由选择器。在图示的实施例中使用的装置可在单一装置中处理ATM信元和IP分组并且也可处理ATM信元承载的IP分组。图示的实施例可指导以多种不同形式的封装而封装的数据。图示的实施例的系统可用在IP网络如因特网、局域网或外联网或更传统的转换环境如虚拟专用网(VPN)和专用数据网中。系统支持在其它封装中IP分组在SONET(同步光网络)上的路由选择、IP分组在ATM和纯ATM转换上的路由选择。更一般情况是，图示的实施例排除层2装置与层3装置之间的分离从而层2数据单元和层3数据单元可由单一集成系统引向它们的目的地。
图示的实施例使用适合于用在通信网络如计算机网络或电话网络中的转换器/路由选择器。更具体地是，本发明可用转送节点如路由选择器、转换器、计算机系统或其它可执行本发明的方法的装置来实现。转换器/路由选择器包括用于接收输入数据通信的输入端口和用于把输入数据通信引向目的地的输出端口。各个输入数据端口与通信线路如光纤线路相联系。类似地，各个输出端口同样与通信线路(如光纤线路)相联系。对每个输入端口提供ATM信元转送设备和IP分组转送设备。ATM信元转送设备对由输入端口接收到的各个ATM信元确定使用哪个输出端口来输出ATM信元。IP分组转送设备对由输入端口接收到的各个IP分组确定使用哪个输出端口来输出IP分组。因此，各个输入端口可接收ATM信元和IP分组并且转换器/路由选择器将正确地指导ATM信元和IP分组。
下面的讨论总结图示的实施例的转换器/路由选择器装置的结构和操作。
图1描述适合于用在图示的实施例的转换器/路由选择器装置中的转换架10。转换架10提供用于装置的芯转换设备。如下面将具体解释的那样，该装置可包括多个转换架以提高装置的转换容量。转换设备的模块化使得网络提供者可选择适合于网络提供者需要的转换容量。转换架10包括用于容纳转换架的组件的包括8个线路卡14的外壳12。8个线路卡14是包含用于接收和传送数据的信息的印刷电路板。各个线路卡14被设计来接收/传送相应于每秒2.488Gb的OC-48输入流。SONET是定义有助于多个厂家的传输产品的网络互连的一系列光纤传输率的标准。SDH是技术上与SONET一致的标准。光传输率已知为光传送(OC)率。SONET/SDH OC率如下定义：
OC级                线路速率                         容量
    OC-1     51.84Mbps   28 DS1或1 DS3
    OC-3     155.52Mbps   84 DS1或3 DS3s
    OC-9     466.56Mbps   252 DS1或9 DS3s
    OC-12     622.08Mbps   336 DS1或12 DS3s
    OC-18     933.12Mbps   504 DS1或18 DS3s
    OC-24     1.244Gbps   67 2DS1或24 DS3s
    OC-36     1.866Gbps   1008 DS1或36 DS3s
    OC-48     2.488Gbps   1344 DS1或48 DS3s
    OC-96     4.976Gbps   2688 DS1或96 DS3s
    OC-192     9.953Gbps   5376 DS1或192 DS3s
如从上面确定表可看到的那样，OC-48是一种特定的线路速率。在表中的“容量”列中，以DS-1和DS-3速率为参考。这些是根据用于对线路或干路的容量进行分类的准同步数字系统(PDH)数字信号速度中的线路速率表达的SONET/SDH容量。在PDH中基本的速度级是DS-0，其相应于每秒64Kb。DS-1相应于每秒1.54Mb，DS-3相应于每秒44.736Mb。
转换架10还包含占用3个槽的转换模块卡18。转换模块卡18是提供转换容量以促进线路卡之间的通信的印刷电路板。转换模块卡18形成“互连”的核芯，其在下面将具体描述。转换源模块16占用转换架10中剩余的两个槽。这些模块16管理用于转换架10的板级状态信息。
如上面提到的那样，附加的转换架10可被应用于装置中以提高装置的转换容量。图2表示使用8个转换架10的例子。在装置中也使用存取架20。各个存取架20具有从各个OC-12，OC-3，DS-3和/或E3支路生成结构化的OC-48数据流的一对线性终端多路复用器。在图2描述的示例中，使用8个存取架20。对每个相应的转换架10提供一个存取架20。该装置也包含若干控制架24。各个控制架24在有效处理器和备用处理器上包含成对的冗余的一对处理器。延伸架22是用于互连直到8个转换架10的160Gbps转换器。延伸架22允许输入数据流在转换架10的第一个中的线路卡上被接收并允许该输入数据流从转换架的第二个上的线路卡上被输出。
图示的实施例的装置提供信道化SONET/SDH模式的操作，从而可对DS-3、OC-3和OC-12或OC-48支路结构来构造各个OC-48线路卡模块。图3表示这种信道化的示例。单一OC-48输入流30具有包括在SONET支路32和OC-12 ATM支路34上的OC-12C分组的支路。OC-48输入流30还包括被分为4个包括SONET支路44和OC-3C ATM支路46上的OC-3C分组的OC-3C支路的支路38。支路38还包含支路47，其被分为3个DS-3支路，包括OS-3 ATM支路40和ATM HEC描绘的支路40、DS-3 ATM PLCP描绘的支路41和PPP对DS-3支路42。在线路卡模块14上的每一个把OC-48输入流解除多路复用成为特定的支路并且然后在支路(即“信道”)上独立操作。支路的结构可以是动态地变化的。
图4表示用于图示实施例的装置的接收侧的按功能布置的一部分的示例。装置包括耦合于输入通信线路的线路卡53，55，57和59。各个线路卡53，55，57和59经一个输入端口接收单一物理OC-48数据流。图5描述在线路卡59上找到的一些附属组件。其它的线路卡53，55和57的每一个都假设具有类似的布置。线路卡59包括微处理器72和存储器74。存储器74采取包括随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)的多种不同形式。线路卡59包括专用集成电路(ASIC)，其包括接收ASIC 70和传送ASIC 64。接收ASIC 70负责接收到来的数据并处理数据从而把数据准备好以经互连62传送。传送ASIC 64接收来自互连62的数据并经输出端口把数据转送出去到达输出线路。如上面提到的那样，各个线路卡53，55和57具有与图5中所描绘的相类似的结构。因此，线路卡53包括ASIC 54，线路卡55包括ASIC 56，线路卡55包括ASIC 58。
熟悉本领域的人员可理解图5所示的线路卡59的描绘被认为仅是为图示的目的，并不构成对本发明的限制。其它线路卡结构可被用于本发明的实践中。而且，各个线路卡提供的功能不需要在线路卡自身上执行，而是可以不同方式或通过不同硬件构造来执行。另外，接收ASIC 70和传送ASIC 64不需要作为两个独立的ASIC来执行，而是作为两个以上ASIC或作为单一ASIC来执行。
线路卡53可具有SONET多路复用器，如放置在输入端口的输入处的用于线路卡的多路复用器50和52以把到来的支路数据流多路复用为OC-48数据流。在图4描绘的示例中，SONET多路复用器50把4个OC-12数据流多路复用为OC-48数据流。解除多路复用器50和52在反馈处被放置到输出端口以携带来自线路卡的OC-48并把它分为分量支路如OC-12、OC-13或OS-3支路。控制处理器64控制线路卡53，55，57和59以及互连62的监督操作。
一个示例有助于图示经图4描绘的组件的数据流程。假设4个OC-12数据流在用于线路卡59的输入端口处被多路复用为单一OC-48输入数据流。线路卡59上的接收ASIC 70把数据解封装并确定如何指导输入数据流中的数据。数据经互连62被传递到目的线路卡，如线路卡53。线路卡53上的传送ASIC 64把数据以适合于目的地的格式分组(即封装)。然后数据经输出端口被发送出去。多路复用器50可把来自线路卡上出来的OC-48流的输出数据多路复用到物理OC-12端口上。
图6描述包括在用装置处理输入数据流中的3个主要阶段。开始，执行输入处理80。如下面更具体描述的那样，输入处理把ATM信元和IP分组放置在到来的数据流中并把到来的分组数据解封装并分段。输入处理80以适当的格式放置数据以经互连62指导数据。作为输入处理80的一部分执行IP转送和ATM转换查找。互连阶段82把输入数据经互连62引向适当的输出线路卡或卡。输出处理84包括封装经互连接收到的数据并把数据引出适当的输出端口从而数据到达指定的目的地。下面将具体讨论这些阶段。
图7提供了呈现对于在图示实施例中给出的数据流的从输入到输出的处理全过程的功能图。OC-48输入数据流90首先被解除多路复用92为独立的支路(也称为“信道”或“虚拟电路”)。在各个SONET帧内的并在SONET副信道上承载的数据被分离，点对点协议(PPP)帧、帧中继(FR)帧和ATM信元被“描绘”。随后，分组被解封装94。使用其中模式被存储在可编程的模式存储器中的并且被用于识别解封装如何包络维持数据的模式匹配技术来解封装分组。ATM输入处理96在输入数据中的ATM信元上执行，IP输入处理98在输入数据中的IP分组上执行。数据经互连62传递到输出线路卡。输出线路卡执行输出处理102，其包括排队和通信整形102。封装104在数据上执行，并且各个支路被多路复用106以产生OC-48输出数据流108。封装使用其中来自可编程模式存储器的模式与数据一起被插入的可编程模式插入技术以生成适当的封装。
图示的实施例对SONET/SDH的基础结构起杠杆作用以支持多个数据封装。假设所有到来的数据在SONET帧内被接收到。附加类型的帧和信元可包含在SONET帧内。
图8是表示在图示的实施例中的输入处理期间执行的步骤的流程图。开始，到来的数据必须被解除多路复用成为各个SONET/SDH支路或信道(图8的步骤110)。在所有支路上同时实际执行输入处理。图9描述输入处理(比图7的图更具体)的功能图。开始，OC-48数据流90被SONET解除多路复用器92在逻辑上解除多路复用成为各个支路。
在各个支路中的数据可以处于若干不同格式的任何一种。接收ASIC70描绘该数据(图8中的步骤112)以得到对那里承载的ATM信元、PPP帧或FR帧的访问(见图7中的94)。各个IP分组可由多个ATM信元构成或可被包含在PPP帧或FR帧中。
在数据中找到的各种类型的帧下面将具体解释。另外，用于执行描绘的技术下面也更具体地描述。在一些情况下，也有必要在解封装期间把分组放置在帧内从而分组可以被IP路由(转送)。这种分组化将一个例子一个例子的来具体描述。
图11描述SONET STS-1帧(OS-1)200的格式。其它的SONET帧格式可用于支持OC-3、OC-12和OC-48。SONET帧200包括9行，各行包含90个8比特组(即90个8位字节)。SONET帧200的有效负荷被包含在同步负荷包络线(SPE)202中。SPE 202包含专用于路径内务操作(OH)(path overhead)208的9字节。SONET帧200还包含区域OH 204和线路OH 206。区域OH 204和线路OH 206是SONET传输内务操作的一部分。在全文中，“内务操作”指的是对计算机网络的各种层面使用而提供的标题信息。
图10具体描述接收ASIC 70的组件。接收ASIC 70包括接收输入数据的SONET去帧器140。SONET去帧器140把SPE 202的内容从SONET帧200移除。结果的有效负荷可包含附加的帧，下面将具体描述。一种可能是SONET帧200的有效负荷包含一个或多个DS-3 PLCP(物理层汇集协议)帧。这种帧维持把ATM信元映射到DS-3设备上时使用的有效负荷。帧包括12行如图12所示的行210。各个行包括PLCP成帧8比特组(A1和A2)212以识别使用的成帧模式。路径内务操作指示符(POI)214指出相邻的路径内务操作(POH)8比特组216并且识别用于POH 8比特组的编码。ATM信元218对于帧210维持数据内容，并且帧可包括尾部4位字节(即4位)。
数据也可在PPP帧222中被封装，如图13所示。PPP是建筑在标准高级数据链路控制(HDLC)协议的限制子集的顶部上的第二层协议。PPP帧222通过标记223和231而定界。各个PPP帧222包括地址224和控制字段226以用于维持流程控制信息。PPP帧222包含信息部分228和PPP有效负荷。CRC字段230识别用于该帧的各种循环码校验。
数据也可在FR帧232中被封装(图14)，各个FR帧232包括一字节的标记信息234。FR帧232以FR帧标题中的地址字段236开始。FR帧232也包含维持有效负荷的信息字段238并以维持用于检查帧是否被正确接收的信息的帧校验序列8比特组240终止。最后，帧中继帧232在其末尾具有8比特组标记242。
图15描述AAL5帧245的格式。帧245包含可维持多个ATM信元和尾记录248的有效负荷246。帧245可以具有变量长度。尾记录248包含用户对用户(UU)字段250，其维持要在用户之间进行透明传送的数据。公用部分指示符(CPI)字段252对齐总的位流中的尾记录。长度字段254代表总的有效负荷246的长度。循环冗余码校验(CRC)字段256用于在包括ALL 5帧的全部的信元的全部有效负荷上进行错误检测。包含在帧245中的整组数据被分段为预先考虑5个8比特组标题的48个8比特组有效负荷来形成53个8比特组ATM信元。
解封装的第一步骤之一是执行描绘。描绘是数据流通过检查数据流内的位和字节而被组织为信元的有效帧的机制。图示的实施例支持下面的描绘：
1.在SONET有效负荷内通过标题错误控制(HEC)识别的ATM信元描绘。
2.在DS-3有效负荷内通过物理层面转换协议(PLCP)的ATM信元描绘。
3.在SONET有效负荷内通过用CRC32或CRC16的8比特组同步高级数据链路控制(HDLC)的点对点协议(PPP)帧描绘。
4.用DS-3有效负荷通过用CRC32或CRC16的位同步HDLC的PPP帧描绘。
5.载有多协议标记转换(MPLS)的PPP帧描绘。
6.用SONET有效负荷通过用CRC16的8比特组HDLC的帧中继帧描绘。
7.在DS-3有效负荷内通过用CRC16的位同步HDLC的帧中继帧描绘。
8.载有MPLS的帧中继帧描绘。
用上述列出的第一描绘，HEC识别被用于把ATM信元放置在SONET有效负荷内。各个ATM信元包括被计算为首先的4字节标题的循环冗余校验的HEC字节。HEC字节被用于确定是否ATM信元的开始已经被找到。图16是表示用这种描绘执行的步骤的流程图。开始，检查SONET有效负荷内为首的4字节(图16中的步骤260)。然后对4个字节计算HEC值(图16中的步骤262)。计算的HEC值与随后的为首的4个字节的字节相比(图16中的步骤264)。如果二者匹配(图16中的步骤266)，它是ATM已经被放置的清楚而强烈的表示。如果在一行中已经找到足够数目的匹配(图16中的步骤267)，可确定ATM信元已经被放置(图10中的步骤270)。如下面更具体的描述的那样，一旦ATM信元已经被识别出来，标题从信元被去除并且有效负荷可被传递。如果没有匹配(图16中的步骤266)，处理对每一个副信道向下移动数据流中的一个字节或4位的字节(在DS-3非PLCP情况下)(图16中的步骤268)，并且从图16的步骤260开始重复上述步骤。
在一些情况下，ATM信元可位于DS-3 PLCP帧中。在这种情况下，必须使用不同描绘方法。如图17所示，对于这种情况，PLCP帧的A1和A2成帧8比特组(看图12中的“PLCP成帧”212)被放置(图17中的步骤280)。这些成帧8比特组具有固定值。尤其，A1成帧8比特组具有“11110110”值并且A2成帧8比特组具有“00101000”值。处理移动到下一个信元线路应在的位置(即由于ATM信元用53字节和由于内务操作的4字节而得到的57字节)(图17中的步骤282)并且A1和A28比特组被放置(图17中的步骤284)。一旦这种字节已经被放置(信元线路的剩余部分是固定尺寸)，那么如果N个连续PLCP信元线路被找到(看图17中的步骤285)，假设PLCP帧已经被找到(看图17中的步骤287)。在PLCP帧内ATM信元的位置是固定并已知的。从而ATM信元可被清楚地描绘。
上述确定的第三、第四和第五描绘涉及PPP帧的描绘。PPP帧同在开始和末尾处的“7E”标记一起被传送。因此，PPP帧可通过首先放置初始“7E”标记而被放置(图18的步骤290)。接着，放置跟随该帧的第二“7E”标记(图18的步骤292)。然后得到结论：标记之间的部分构成一个PPP帧(图18的步骤294)。
PPP可使用多种成帧技术以与不同媒体一起使用。这些成帧技术的两种是位同步HDLC和8比特组同步HDLC。从而，第三描绘涉及使用8比特组同步HDLC的情况，第四描绘情况涉及使用位同步HDLC的时候。第五描绘涉及PPP帧包括MPLS信息的情况。 MPLS信息是在PPP帧内包含的副信道信息。
上面提出的第五、第六、第七和第八描绘全部涉及帧中继帧描绘。图19是表示执行来识别描绘帧中继帧的步骤的流程图。帧中继帧包括开始标记和末尾标记。对于帧中继帧的描绘处理很大程度上需要识别这些标记。第一步是放置开始标记(图19中的步骤300)。接着，放置末尾标记(图19中的步骤302)。如果开始标记和末尾标记都被放置了，可得出结论：标记之间的部分构成一个帧中继帧(图19的步骤304)。
输入数据可具有若干不同的封装。图示的实施例搜索来把IP分组放置在这种封装内。对于ATM信元情况，ATM信元在SONET帧的有效负荷内被描绘并且在把SONET帧去帧后被放置。但是，IP分组可具有更多的复杂封装。图20列出对图示的实施例的装置而言是可接受的用于IP分组的封装。封装312是其中IP被封装在AAL5内的情况，而AAL5被封装在SONET内。封装314是其中IP分组被封装在包括子网络访问协议(SNAP)信息的AAL5内的情况。AAL5被封装在SONET内。封装316是其中IP被封装在其被封装在SONET内的PPP内的情况。封装318是其中IP被封装在其被封装在SONET内的帧中继内的情况。
封装320是其中IP被封装在帧中继内并包含SNAP信息的情况。帧中继被封装在SONET内。封装322是其中IP被封装在PPP内的情况，PPP被封装在帧中继内，而帧中继被封装在SONET内。该封装322可带有或不带有协议压缩。
封装324是其中IP被封装在PPP内的情况。PPP被封装在AAL5内，AAL5被封装在带有或不带有协议压缩的SONET内。封装328是其中IP被封装在包含逻辑链路控制(LLC)信息的PPP内的情况。PPP被封装在AAL5内，AAL5被封装在带有或不带有协议压缩的SONET内。
封装332是其中IP被封装在帧中继内的情况。帧中继被封装在AAL5内，AAL5被封装在SONET内。
封装334是其中IP被封装在包含MPLS信息的PPP内的情况。PPP被封装在SONET内。
封装336是其中IP被封装在包含MPLS信息的帧中继内的情况。帧中继被封装在SONET内。
最后，封装338是其中IP被封装在维持MPLS信息的AAL5内的情况。AAL5被封装在SONET内。
熟悉本领域的人员将理解另外的封装可应用于实践本发明。而且，并非在图20中描述的所有封装对实践本发明都是必须的。
作为解封装的一部分(图8的步骤112)，ATM信元或IP分组从封装帧移开。接收ASIC 70(图5)保持关于输入数据被接收的输入端口的接口信息。接口对于各个支路保持独立的环境并且该环境确定支路的本性。各个支路是虚拟电路的种类并且关于对支路的期望的封装的环境信息被保持。对于包含IP分组的封装，启动PPP/FR去帧器144并且数据被发送到PPP/FR去帧器144。去帧器144包括用于解封装的可编程模式匹配存储器。
对于其中ATM信元要被抽出的封装，数据跟随不同的路由。如果ATM信元要被HEC描绘来描绘，启动ATM HEC描绘器146并如上所述来放置ATM信元。但是，如果数据包含PLCP帧，启动PLCP去帧器142以使包含ATM信元的PLCP帧去帧。
一旦ATM信元被放置，必须在各个ATM信元上执行ATM输入处理(看图8中的步骤114和116)。在该输入处理期间，对于各个ATM信元的ATM信元标题303与输入端口信息一起被发送给ATM查找引擎。剩余的48字节的ATM信元被发送到接收FIFO 152。图21更具体描述ATM信元350的格式。各个ATM信元在长度上是48字节的有效负荷352和5字节的标题354组成的53字节。ATM信元350也包含对ATM信元标识虚拟路径的虚拟路径标识符(VPI)358。ATM信元350包括对信元标识虚拟信道的虚拟信道标识符(VCI)360。ATM信元使用VCI和VPI来指定信元的处理。VC(虚拟信道)是两个通信ATM项之间的连接。VP(虚拟路径)是一组在两个点之间承载的VC。VP提供方便的工艺来把朝向相同目的地的通信打包。在一些情况下，转换节点仅需要检查一个VPI来转播通信，而不用检查更完整的地址。
有效负荷类型362被包括在标题354中并包括代表信元是包含用户信息还是包含相关层管理信息的3位字段。信元损失优先位364允许对信元详细说明损失优先级。ATM信元350的标题354也包含在信元标题中的由网络的物理层使用的用于位错误的字段366。
图22表示在ATM输入处理期间执行的步骤的流程图。如上面所述，ATM信元标题354被发送到ATM查找引擎150(图22中的步骤370)。有效负荷352被发送到接收FIFO 372(图16中的步骤262)。ATM查找引擎150使用ATM表154来执行查找以确定把ATM信元指向哪里(图22中的步骤374)。ATM查找引擎150在管辖(看图9中的126)和查找功能(看图9中的128)中起一定作用。应该可以理解被发送到ATM查找引擎115的ATM信元标题354不包括HEC字段366。应该也可以理解ATM查找引擎150在48字节的数据被存储在接收FIFO 152中时执行查找。
查找150的结果(即目的地编号)被发送到CRC模块164(图22中的步骤376)。ATM查找150可确定是否放弃信元或不作为管辖的一部分(图22中的步骤398)。然后适当的信元被放弃(图22中的步骤380)。如果信元不被放弃，要求来自标签主管162的标签(图22中的步骤382)。该标签是指向接收数据停落台160内的位置的指针(图10)。接收数据停落台160是在执行处理时用于存储数据的地方。标签可被履行来从标签指定的位置抽取数据。响应于要求，标签主管162发出标签并把标签发送给ATM查找引擎150(图22中的步骤384)。包含数据的信元的48字节部分然后从接收FIFO 152被传送到接收数据停落台160。数据被存储在发出的标签指定的位置(图22中的步骤386)。检查是否ATM信元包含IP分组部分(图22中的步骤387)。如果包含，IP输出处理必须在图24的步骤412开始被执行(下面将叙述)。否则，维持在接收数据停落台160中的信元的48字节部分与标签和目的地标题一起被发送到互连62(图22中的步骤388)。尤其，构造带有图23描述的格式的内部信元390。内部信元390包括数据396，也包括用于信元的目的地编号394。互连标题392维持被互连62使用的标题信息。
解封装模块182(图10)具有确定从接收的数据分组抽出的数据应如何被封装到内部信元(即到规范格式)的解封装表184。把数据放置为规范格式随抽出的数据类型而变化。源ATM信元是最简单的情况。对于源ATM信元，ATM信元的有效负荷与标题信息和目的地编号结合以产生处于经互连62而发送的状态的内部信元。IP分组被以规范格式被发送的情况在下面更具体讨论。
在图8的步骤118，确定到来的数据不是单一的ATM信元而是IP分组或IP分组的一部分。例如，ATM信元可包含IP分组的一部分。执行IP输入处理(图8的步骤120)。图24是表示在IP分组的输入处理期间执行的步骤的流程图。如果必要，IP分组被AAL5分段符148分为伪ATM信元(图24的步骤400)。在以分组经ATM输入的这种情况下，IP分组可被维持在一个ATM信元中或维持在多个ATM信元中。来自各个伪ATM信元的标题信息被发送到ATM查找引擎150(图24的步骤402)。要求来自标签主管162的标签(图24中的步骤404)。响应于要求，标签主管162发出标签(图24中的步骤406)。来自分组的48字节的数据然后被传送到停落台(图24中的步骤408)。ATM查找引擎150识别包含IP分组数据的信元并把信元的标签放在即将到来的信元队列166中(图24中的步骤410)。即将到来的信元队列166累积构成单一分组的信元从而分组的所有信元经互连62被传送给相同的目的地。
为了理解处理如何前进，考虑PPP帧包含IP分组的情况是有益的。在这种情况下，接收ASIC 70把PPP帧中的IP分组破碎成伪ATM信元、把标题发送给ATM查找引擎150并把48字节数据发送给接收FIFO 152。PPP帧被混淆到ATM信元从而ATM查找引擎150能处理它们。尤其，经PPP环境而来的通信具有预构造值为0/1的VPI/VCI。该值被插入AAL5分段符148产生的内部信元的标题。对于PPP环境的0/1的VPI/VCI值被构造为被路由选择的电路。对于帧中继帧，根据到来的DLCI值设定VPI/VCI。当处理到来的标题数据时，ATM查找引擎150返回目的地编号或占位符目的地编号。占位符目的地编号表示到来的标题是用于IP分组的并且是需要进一步的IP处理的。占位符目的地编号输出的存在引起标题信息被放置在即将到来的信元队列166中。
ATM查找150确定信元是否是对于IP分组的第一信元的(图24的步骤412)。如果确定信元是对于IP分组的第一信元的，IP标题信息被放置在可为第一信元解封装模块170使用的第一信元的有效负荷中(图24的步骤414)。对于信元的48字节数据从接收FIFO 152被发送并且到达第一信元解封装模块170(图24的步骤416)。第一信元解封装模块170对包含在第一信元的有效负荷中的信息解封装以发送适当的信息到IP查找模块174并且数据被发送到停落台(图24中的步骤418)。第一信元解封装模块120使用解封装表171来确定如何解封装信元。IP查找模块174执行对IP分组的转送查找132(图9)和管辖130。IP查找模块174返回表明把经互连62发送的内部信元发送到哪里的目的地编号(DH)(图24中的步骤420)。数据从停落台取回(图24中的步骤422)。IP分组被聚集为具有AAL5帧的规范帧而不是再安置的尾记录字节。多个48字节块聚集成规范帧增强经互连62的传送效率。规范帧经互连62被发送(图24中的步骤424)。
图25是描述作为转换阶段82的一部分的互连执行的步骤的流程图(图6)。互连履行标签来从接收数据停落台160获得数据(图25中的步骤430)。来自停落台的数据然后经互连62被传送(图25中的步骤432)。数据被发送到适当的传送线路卡(图25中的步骤434)。然后标签返回接收ASIC 70上的标签主管162(图25中的步骤436)。在题目为“Interconnect Network For Operation Within A CommunicationNode”的转让给本发明的共同受让人的申请中具体描述了互连，该文献在这里作为参考而被引入。
互连62把内部信元传递到传送ASIC 64。传送ASIC负责执行输出处理(看图6中的84)从而经适当的端口输出适当的输出数据流。这可在图26中看到，从互连62接收的输出通信在传送停落台546中被缓冲直到信元或分组被传送到它。如果内部信元作为IP分组的一部分被接收，输出处理被正常推迟到用于那个分组的所有内部信元已经被接收到。
图27具体描述传送ASIC 64的功能性。64字节内部信元从互连62被接收到。互连标题392(图23)被移开，内部信元390的数据部分396被发送到传送数据停落台546。传送数据停落台546可作为SDRAM实施。熟悉本领域的人员将理解传送数据停落台546可另外用若干其它类型的存储器装置来实施。
标签管理器552管理标签的分布。标签管理器552可以使用标签空闲表存储器556并访问存储器556以给互连62在可利用的传送数据停落台546中提供空闲标签库位置。互连62选择空闲标签之一并把标签呈现给标签管理器552。互连62还要求数据被存储在传送数据停落台546中标签确定的位置。
标签管理器552提供有用于内部信元的目的地编号(DH)并把DH传送给信元链管理器558。信元链管理器558累积信元链的分组。在传统情况中，信元链管理器558确保IP分组的所有组件(即数据包)在IP分组被传送之前都是可利用的。也可有这种限制被放松的截然不同的(cut-through)情况。
输出队列管理器570提供用于执行服务质量(QOS)选择的时序安排。它管理下面将具体描述的各种输出队列。输出队列管理器570与QOS表574及日程队列572合作。
输出数据流不需要是单宗(unicast)数据流而可以是多宗数据流从而同一数据流被发送到多个目的地。图29中的组件564负责在传送队列中对信元排序并执行支持多宗输出必备的步骤。多宗分组或信元被组件564确定并给出相应于ATM或IP多宗组的多宗标识符。要被发送的分组或信元被组件564复制以产生象多宗同义名表566中指出的目的地一样多的拷贝。复制的数据被输入到适当的队列。
日程队列540被提供来对通信整形并限制通信速率。数据经日程队列540被调整以被放置到队列中。如果信元或分组要被整形(即输出到QOS处理)，那么信元或分组经日程队列540被传送。当日程队列540把向外的通信延迟到可配置的阈值以外时，通信量下降。在完成整形后，输入队列中的信元或分组被传送到特定的输出队列。日程队列540是一个带有时间上相应于将来瞬间的时间段的环形结构。日程队列540有基于时间的编排队列和解编队列指针。解编队列指针基于时间段和日程环的宽度根据时间安排而前进。编排队列指针指向在解编队列指针到达之前被安全编排队列的最后一个时间段。两个指针一起前进。数据基于所需的速率被排队列，从而基于最后的传送时间对于要被排队列的项计算“将来时间”。“将来时间”不能小于编排队列指针指向的时间段。日程队列540依据QOS表524来构造适合于正被使用的QOS的日程队列。
对日程队列540的解编队列处理相对于编排队列处理是异步的。解编队列处理对“当前时间”的时间段移开所有项，并使编排队列和解编队列指针前进。从“当前”时间段移开的项被放置到它们的QOS处理指定的队列中。
队列调度程序544(在输出队列管理器570中)负责把来自输出队列542的数据解编队列。队列调度程序544在输出队列管理器570中提供。调度程序544执行优先级排队和加权循环排队。可编程的阈值把优先级队列和加权循环队列分开。调度程序544首先处理以严格的优选级次序传送通信的优先级队列。剩余的队列以加权循环次序处理。输出队列典型地被分配给QOS类和因此构造的队列上的加权优先级。优先级阀值可被用于对所有输出队列选择仅优先级排序或仅加权循环排序。
输出队列管理器570把标签列表和目的地编号传送给封装选择器576。封装选择器576然后从输出队列542取回适当的数据。封装选择器576把用于选择的信元的目的地编号传送给目的地描述管理器580。目的地描述管理器580联系封装引擎590一起工作来确定如何适当封装要被输出的数据。封装与接收ASIC 70接收到的数据的原始封装无关。在每一支路或虚拟电路基上执行封装。目的地描述管理器580访问封装RAM578以得到关于用于目的地的适当的封装的信息。目的地编号(伴随每个信元)被目的地描述管理器580使用来放置目的地描述符。目的地编号包含被用于访问目的地描述符的目的地描述符ID。目的地描述符是包含再封装数据必备的信息和状态的结构。包含在那里的信息包括部分CRC的和要被生成的帧的长度的表示。目的地描述符包含参考封装描述符592的表中的Encap描述符的Encap标识符。Encap描述符包含要被插入到确定模式封装的向外的帧的开始处的模式。如上所述，封装依赖于从可编程的插入存储器得到模式的模式插入技术。
从适当封装的传送数据停落台546取回的目的地编号和数据被聚集来进行ATM输出。结果ATM信元被发送到ATM输出模块594。ATM输出模块生成正确的AAL5尾记录并设置信元中的各种位。OAM 596可被产生或者由LCP产生的并由接收ASIC 70转送的OAM信元需要被格式化。结果数据被传送给PLCP模块598。如果不需要PLCP封装，信元不进行修改地通过端口传送队列600。否则，信元被PLCP模块598封装到PLCP帧中。
IP分组被通过到PPP/FR输出模块604，其负责生成用于封装数据的PPP帧或FR帧。结果帧经端口传送队列600被传送。一些分组需要被传送到LCP。LCP分组输出606经LCP缓冲器608被传送并最终传送到LCP上。
SONET成帧器/物理接口602被提供用于把数据成帧为SONET帧并用于执行并串转换。SONET成帧器/物理接口602给输出线路提供物理接口。结果数据是向它的描述符的输出。
尽管本发明参考其图示实施例进行了描述，熟悉本领域技术的人员应理解在不脱离如后附权利要求那样的本发明的预定范围的情况下可进行形式和细节上的各种改变。

Claims (45)

1.一种在用于把数据引向目的地的转送节点中的硬件装置包括：
用于从信源接收以多种格式之一封装的数据的输入端口；
不用执行处理器指令的用于把数据解封装为用在转送节点中的分组格式的解封装逻辑电路。
2.如权利要求1的装置，其特征在于该装置是专用集成电路(ASIC)。
3.如权利要求1的装置，其特征在于该装置还包括用于存储定义什么解封装是适合于信源的信息的由解封装逻辑电路使用的可编程模式存储器。
4.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于描绘数据中的异步传输模式(ATM)信元的描绘器。
5.如权利要求4的装置，其特征在于描绘器通过寻找标题错误控制(HEC)字段来放置ATM信元。
6.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对PLCP帧去帧的物理层汇集协议(PLCP)去帧器。
7.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路从数据中抽取互联网协议(IP)分组。
8.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括位同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
9.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括8比特组同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
10.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对PPP帧去帧的点对点协议(PPP)去帧器。
11.如权利要求1的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对帧中继帧去帧的帧中继去帧器。
12.一种在用于把数据引向目的地的转送节点中的硬件装置包括：
用于把数据输出到目的地的输出端口；
用于应用可编程的模式插入以目的地所需格式封装数据的封装逻辑电路。
13.如权利要求12的装置，其特征在于该装置是专用集成电路(ASIC)。
14.如权利要求12的装置，其特征在于该装置还包括用于存储关于什么封装是适合于目的地的信息的由封装逻辑电路使用的可编程模式存储器。
15.如权利要求12的装置，其特征在于封装逻辑电路与在数据被转送节点接收到时初始是如何被封装的无关地再封装数据。
16.一种把数据从信源指引向目的地的转送节点，包括：
基于信源解封装数据的解封装逻辑电路；和
基于目的地与信源无关地来封装数据的封装逻辑电路。
17.如权利要求16的转送节点，其特征在于解封装逻辑电路被包含在专用集成电路(ASIC)中。
18.如权利要求16的转送节点，其特征在于封装逻辑电路被包含在专用集成电路(ASIC)内。
19.如权利要求16的转送节点，其特征在于还包括用于存储关于数据的期望的封装的信息的由解封装逻辑电路使用的可编程模式存储器。
20.如权利要求16的转送节点，其特征在于还包括用于存储关于对目的地而言适当的数据封装的信息的由封装逻辑电路使用的可编程存储器。
21.如权利要求16的转送节点，其特征在于解封装电路包括用于对数据中的帧中继帧去帧的帧中继去帧器。
22.如权利要求16的转送节点，其特征在于解封装电路包括对数据中的PPP帧去帧的点对点协议(PPP)去帧器。
23.如权利要求16的转送节点，其特征在于封装电路包括对PPP帧中的数据封装的点对点协议(PPP)成帧器。
24.如权利要求16的转送节点，其特征在于封装逻辑电路包括对帧中继帧中的数据封装的帧中继成帧器。
25.如权利要求16的装置，其特征在于解封装电路包括位同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
26.如权利要求16的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括8比特组同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
27.在具有用于执行解封装以把数据从信源引向目的地的硬件装置的转送节点的一种方法，包括步骤：
在转送节点接收数据；
确定数据源；及
使用硬件装置来基于数据源对数据解封装。
28.如权利要求27的方法，其特征在于硬件装置不执行计算机指令来解封装数据。
29.如权利要求27的方法，其特征在于硬件装置从数据中抽取互联网协议(IP)分组。
30.如权利要求27的方法，其特征在于硬件装置从数据中抽取异步传输模式(ATM)信元。
31.如权利要求27的方法，其特征在于硬件使用模式匹配技术来解封装数据。
32.在具有用于封装数据的硬件装置的转送节点中的方法包括步骤：
提供要被封装的并且从转送节点输出到目的地的数据；
确定目的地；及
基于目的地，用硬件装置以适合于目的地的格式来封装数据。
33.如权利要求32的方法，还包括从转送节点向目的地输出数据的步骤。
34.如权利要求31的方法，其特征在于数据被封装来包括自适应层5(AAL5)帧。
35.在用于把数据引向目的地的转送节点中的一种硬件装置包括：
用于接收来自信源的以多种格式之一来封装的数据的输入端口；及
用于使用模式匹配技术把数据解封装为用在转送节点中的分组格式的解封装逻辑电路。
36.如权利要求35的装置，其特征在于该装置是专用集成电路(ASIC)。
37.如权利要求35的装置，其特征在于该装置还包括用于存储定义什么解封装是适合于信源的信息的由解封装逻辑电路使用的可编程模式存储器。
38.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于描绘数据中的异步传输模式(ATM)信元的描绘器。
39.如权利要求35的装置，其特征在于描绘器通过寻找标题错误控制(HEC)字段来放置ATM信元。
40.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对PLCP帧去帧的物理层汇集协议(PLCP)去帧器。
41.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路从数据中抽取互联网协议(IP)分组。
42.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括位同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
43.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括8比特组同步高级数据链路控制(HDLC)描绘器。
44.如权利要求35的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对PPP帧去帧的点对点协议(PPP)去帧器。
45.如权利要求36的装置，其特征在于解封装逻辑电路包括用于对帧中继帧去帧的帧中继去帧器。
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