一种实现弹性永久虚连接的系统和方法 【技术领域】
本发明涉及一种数据通讯领域中的实现弹性永久虚连接的系统和方法。背景技术
永久虚连接(PVC)和交换虚连接(SVC)是ATM交换机的两种基本连接建立方式。永久虚连接的VPI(虚路径标识符)、VCI(虚信道标识符)标识通过网管系统直接配置指定，而交换虚连接VPI、VCI标识通过标准信令过程动态分配。PVC不需要用户侧设备支持，便于用户的接纳，但配置不够灵活；SVC可以通过信令交互过程，实现资源的动态分配与释放，但需要用户终端设备的支持。弹性永久虚连接(Stretchy PVC)是一种混合连接建立方式，只在连接建立的起始端和终止端具有永久虚连接(PVC)特性，而在连接中间段上具有交换虚连接(SVC)特性的连接建立方式。从而弹性PVC方式综合了PVC和SVC二者的优点，既便于用户接纳，又便于配置和实现资源的动态分配与释放。
目前，ATM论坛中的PNNI1.0协议中的软PVC过程可以实现弹性永久虚连接类似的功能。但是由于软PVC协议中在SETUP(建立)、ADDPARTY(增加站点)消息中使用Calling party soft PVPC or PVCC信息单元和Called party softPVPC or PVCC信息单元来实现端到端的VPI、VCI值协商，而这两个信息单元是PNNI1.0协议中的一种特殊的信息单元，在其他信令协议规范中，不带有这两个信息单元。因此该方法不能使用在需要与其他网络协议进行互通的ATM网络中，要想通过信令协议过程实现弹性永久虚连接，必须寻找一种新的方法。
另外组播和广播是ATM网络中常用的通信方式。在ATM网络中一般使用点到多点的连接结构来实现组播和广播。点到多点地连接结构分为空间多播和逻辑多播两种形式。空间多播是指发生在多个不同的物理口上的点到多点；逻辑多播是指发生在一个物理口上的点到多点。空间多播可构建不同拓扑类型的网络，逻辑多播可弥补空间多播对物理口数目要求的不足。空间多播与逻辑多播结合在一起，可以实现各种类型的宽带组播和多播业务。
若要通过信令过程实现逻辑多播，必须要在发生逻辑多播的节点发出ADDPARTY消息时，分配建立逻辑多播的资源，在用户回应ADD PARTY ACK消息时建立物理连接。但是由于网络侧信令实体发送的ADD PARTY消息中不带有VPI、VCI标识，因此即使网络设备能够提供逻辑多播通道，用户仍然无法获知和使用该通道。发明内容
本发明解决的技术问题之一是提供一种实现弹性永久虚连接的系统，在系统的起始端和终止端具有永久虚连接(PVC)特性，而在连接中间段上具有交换虚连接(SVC)特性。
本发明解决的技术问题之二是提出一种在ATM交换网中，兼容其他信令协议的实现弹性永久虚连接的方法。
本发明实现弹性永久虚连接的系统包括依次相连的数据配置模块、弹性PVC模块、信令模块和路由模块；
数据配置模块用于接收用户数据配置，并通过弹性PVC模块向信令模块发起连接创建请求；
弹性PVC模块集成了始端节点和终端节点的功能；始端节点模块用于将数据配置模块发来的连接创建请求转化为标准的信令消息发送给信令模块，并在连接创建起始阶段或链路出现告警之后自动发起重建；终端节点模块用于执行标准信令的用户侧功能；
信令模块用于根据弹性PVC模块的连接创建消息，执行标准的宽带网络信令过程，创建点到点或点到多点的连接；
路由模块用于根据被叫端ATM地址寻找出口路由，并能在链路出现告警之后自动切换到备份路由。
本发明提出的实现弹性永久虚连接的方法如下：
第一步，数据配置模块接收网管系统发出的建立弹性PVC的命令；获取建立连接的协议类型，连接类型，始端VPI、VCI值，终端VPI、VCI值，目的ATM地址，以及流量参数，重试次数等；
第二步，在始端弹性PVC模块中将始端VPI、VCI值和终端VPI、VCI值装载到由创建连接消息携带的并由用户终端解释，并在中间节点被透明传输的信息单元中；
第三步，信令模块提取始端的PVC端点参数，并向路由模块发送寻路请求；
第四步，路由模块根据信令模块提供的目的ATM地址查找路由，并标识出端口是否为弹性永久虚连接类型端口；若路由模块回应的是普通的SVC路由类型，此时信令模块执行标准的SVC过程；若路由模块回应的是弹性PVC路由类型，则信令模块提取终端的VPI、VCI值，并向终端的弹性PVC模块发送创建连接请求；
第五步，信令模块收到终端弹性PVC模块回应的创建响应消息之后，利用提取的PVC端点参数建立物理连接；
第六步，当弹性PVC模块收到连接建立消息时，向数据配置模块回应连接建立结果，再由数据配置模块通知网管用户；若弹性PVC模块收到连接建立失败消息时，可根据配置的重建次数自动发起重建，直至创建成功或者创建次数超过配置的重建次数才向数据配置模块回应连接建立结果。
通过本发明不仅可以实现端到端PVC，并且可以通过在连接始端的失败重试过程实现自动保护：
当连接链路出现短暂故障时，能够自动重建使连接恢复到正常状态；
当物理链路永久故障时可启用备份路由实现数据流的自动保护。
弹性永久虚连接两端也可以同时在一个网络节点上，这种连接可以看成是具有连接保护功能的PVC。
本发明中实现的逻辑多播，选择在远端的边缘节点上发生，因此还具有节省骨干网络的带宽、VPI、VCI资源的优点。
本发明充分利用了有限的网络资源，组网灵活、可靠，适于构造各种类型的ATM网络。附图说明
图1是本发明的实现弹性永久虚连接的系统工作原理图。
图2是本发明的宽带高层信息单元(Broad High Layer Information)结构示意图。
图3是本发明当弹性永久虚连接链路出现短暂故障时连接重建过程示意图。
图4是本发明利用信令过程控制逻辑多播发生时消息交互过程示意图。
图5是本发明通过配置控制逻辑多播的发生地点示意图。
图6是本发明弹性永久虚连接利用路由系统的备份路由机制实现自动保护的原理图。具体实施方式：
本发明提出的弹性永久虚连接(Stretchy PVC)是一种混合连接建立方式，它是一种通过标准信令协议过程实现的，只在连接建立的起始端和终止端具有永久虚连接(PVC)特性，而在连接中间段上具有交换虚连接(SVC)特性的连接建立方式。这种连接建立方式对于终端设备相当于PVC，便于用户的接纳；但对于网络中间节点来说是SVC，可以通过信令交互过程，实现资源的动态分配与释放。
在UNI的系列协议规范和NNI的系列协议规范中，用于创建连接的SETUP、ADD PARTY消息中携带的某些信息单元是由用户终端进行解释的，中间节点透明传输这些单元，这些消息单元有宽带高层信息单元(Broad High LayerInformation)和宽带低层信息单元(Broad Low Layer Information)等。因此可以在建立连接的发起端的交换机上，采用这些消息单元装载建立弹性永久虚连接所需的终端节点的VPI、VCI值，当终端交换机收到创建连接的消息时再从相应的信息单元中取出VPI、VCI值，并利用该VPI、VCI标识建立一条点到点连接或者点到多点连接(包括空间多播和逻辑多播)。
本发明采用UNI系列协议和用于NNI接口的IISP协议规范中的宽带高层信息单元(Broad High Layer Information)作为端点连接标识承载单元，该信息单元结构如附图2所示，下面结合附图说明本发明方法和系统的具体实施。
本发明实现的弹性PVC的系统由以下四个部分组成：数据配置模块，弹性PVC模块，信令模块，路由模块(参见附图1)，它可以通过以下方式实现：一、数据配置模块实现步骤：
1.接收网管系统建立弹性PVC的人机命令：包括协议类型，连接类型，始端VPI、VCI值，终端VPI、VCI值，目的ATM地址，以及流量参数，重试次数等；
2.向弹性PVC模块发起创建弹性PVC的请求。二、弹性PVC模块的实现步骤
该模块包括了始端节点和终端节点的功能。
始端节点的实现步骤为：
1.接收数据配置模块的连接创建请求，根据不同的连接类型，构建相应的SETUP或ADDPARTY标准信令原语，并这样填写宽带高层信息单元(Broad High Layer Information)：在宽带高层信息单元的信息单元长度字段中填充该信息单元内容的长度；在宽带高层信息单元类型字段(High Layer Information Type)中填充000 0001表示用户定义，该编码点的使用表示宽带高层信息单元中的具体内容依赖于终端用户的协商；在宽带高层信息扩展字节中填充主叫侧VPI、VCI标识和被叫侧VPI、VCI标识。
2.当弹性PVC模块收到连接建立CONNECT或者ADDPARTY ACK消息时，向数据配置模块回应连接建立结果，再由后者通知网管用户；
3.若弹性PVC模块收到连接建立失败消息时，可根据配置的重建次数自动发起重建，直至创建成功或者创建次数超过配置的重建次数才向数据配置模块回应连接建立结果。
另外，由附图3可见，在连接建好之后，当线路发生故障时，信令的二层协议SSCOP会向信令三层协议实体报告故障，信令三层协议实体会向弹性PVC的始端、终端启动连接拆除过程。当始端节点收到连接故障拆除消息时，会启动重建过程，从而实现连接的自动保护。终端节点通过标准的信令交互过程实现。三、信令模块的实现步骤
1.当信令模块收到始端弹性PVC模块发送的创建消息时，从宽带高层信息单元High Layer Information相应字节中提取始端的PVC端点参数，并向路由模块发送寻路请求；
2.若路由模块回应的是普通的SVC路由类型，此时信令模块执行标准的SVC过程；若路由模块回应的是弹性PVC路由类型，则信令模块从创建消息中的宽带高层信息单元High Layer Information相应字节中取出终端的VPI、VCI，并向终端的弹性PVC进程发送创建原语。
3.收到终端弹性PVC模块回应的创建响应消息之后，利用取出的PVC端点参数建立物理连接。在收到CONNECT消息时，按照要求建立点到点连接或者空间多播连接；在收到ADDPARTY ACK消息时，建立物理连接，这时便在被叫端交换机上发生了逻辑多播。
由附图4可见，若要通过信令过程实现逻辑多播，必须要在发生逻辑多播的节点发出ADD PARTY消息时，分配建立逻辑多播的资源，在用户回应ADD PARTY ACK消息时建立物理连接。但是由于网络侧信令实体发送的ADD PARTY消息中不象SETUP消息那样带有可以携带VPI、VCI标识Connection Identifier消息单元，因此即使网络设备能够提供逻辑多播通道，用户仍然无法获知和使用该通道。通过本发明所描述的方法和信令过程控制，便可以在网络节点上提供为用户真正可知的逻辑多播通道，因此这是一种在宽带交换机上实现逻辑多播的一种新的方法。并且由附图5可见，可以通过将逻辑多播的发生地点配置为SPVC的终端节点，从而控制逻辑多播的灵活发生。四、路由模块的实现步骤
1.根据信令模块提供的目的ATM地址查找路由，并标识出端口是否为弹性永久虚连接类型端口。当采用动态路由机制时，路由表可以根据网络拓扑结构自动更新；当采用静态路由机制时，可以通过数据配置模块手动配置路由；
2.向信令模块返回路由查找结果。
附图6所示为本发明弹性永久虚连接利用路由系统的备份路由机制实现自动保护的原理图，通过路由系统的备份路由机制实现自动保护，即当连接出现故障时，路由模块会自动切换到备份路由，这样在弹性PVC模块收到连接故障拆除消息之后启动重建过程时，会利用路由系统返回的备份路由重建一条新的连接，便实现了数据流的自动保护。