现有技术
近年来，随着因特网的不断普及与发展，诸如IP(因特网协议)
数据包的数据系统的业务量正在急剧地增长。为实现此类数据体制业
务量的高效传送，需要将原先与诸如电话网的传统语音网络一致地设
计的网络配置及设备，改变成更适于传送上述数据系统业务量的一种
模式，尤其是，一种适合于传送可变长度数据包的模式。
常规地，作为用于WAN(广域网)数字网络，常用的有一种
SONET/SDH(同步光纤网络/同步数字分级)。SONET/SDH采用了
一种适用于容载语音信号的数据结构，同时随着近年来数据系统业务
量近年来的不断扩展，用于在SONET/SDH上的高效传送技术也正在
研究之中。
此类技术之一便是GFP(通用组帧程序)。GFP是一种除了
SONET/SDH技术之外，还利用了WDM(波分多路复用)技术，用
于在OTN(光传输网络)中容载基于多种不同协议的可变长数据包的
通用封装技术或适配技术。GFP的技术内容公开于，由作为美国T1
委员会的技术委员会之一的T1X1.5所发布的文献“T1X1.5/2000-209
GP(GFP)标准”(下文中我们简称其为文献(1))中。
图1所示为GFP的协议栈。GFP由一个GFP载荷相关子层和GFP
载荷无关子层构成，是一种用于在与用户网络接口的边缘节点容载多
种用户协议(用户网络协议：以太网，HDLC，令牌环等等)，并透
明地在上述各种用户协议之间进行转换的技术。
图2所示为GFP的基本帧格式。图2所示的GFP帧由一个4字
节的核心帧头字段，一个长度可变的(4到65535字节)载荷区字段，
以及一个4字节FCS(帧校验序列)字段组成。
如图3所示，上述核心帧头包括有两个分别具有2个字节长度的
PLI(PDU长度表示符)字段，以及两个cHEC(核心帧头错误控制)
字段。PLI指示了上述载荷区的长度(字节数)，而cHEC则指示了
对PLI字段进行CRC16计算后所得的结果，以用于保护核心帧头中
的信息的完整性。
如图4所示，载荷区由载荷头和载荷字段(下文中简称为“载荷”)
组成。载荷头的字节长度可在4到64之间变化，而载荷的字节长度
则可在0到65536之间变化。此载荷区中的载荷存储了所要传送的信
息。
如图5所示，FCS字段是一个4字节固定长度的字段。FCS字段
指示了在整个上述载荷区上进行FCS计算(一种CRC32计算)所得
的结果，并被用来保护载荷区的内容。
图6例示了在一个GFP点到点帧(线性帧)(即GFP用于点到
点连接(两个节点之间的连接))中的载荷头。该线性帧的载荷头具
有帧类型字段、tHEC(帧类型头错误控制)字段、作为扩展头的DP
(目的端口)和SP(源端口)字段、以及eHEC(扩展头错误控制)
字段。帧类型字段指示了GFP帧格式的类型，以及存储在载荷字段中
的数据的上层协议的类型。tHEC指示了在帧类型字段上进行CRC16
计算的所得结果，并被用来保护类型字段中的信息的完整性。DP(目
的端口号)指示了由GFP边缘节点在出口一侧上所拥有的16端口中
的一个，并指示存储在相关GFP帧中的用户数据包从GFP边缘节点
的出口一侧开始的输出目的地。SP(源端口号)则指示了边缘节点在
入口一侧所拥有的16个端口中的一个，并指示从存储在相关GFP帧
中的用户数据包从GFP边缘节点的出口一侧开始的输出目的地。eHEC
指示了在上述扩展头上(不包括类型和tHEC字段)执行CRC16计算
所得的结果，并被用来保护扩展头中的信息的完整性。
图7所示为GFP环帧(ring frame)(用于环形连接的GFP帧)
中的载荷头的示意图。GFP环帧中的载荷头与如图6所示线性帧的载
荷头相同地也包括多个帧类型字段，多个tHEC字段，一个DP字段，
一个SP字段以及多个eHEC字段，并且在其扩展头(图7中所示的
第5到第20个8位字节)中另外包括：作为优先级字段的DE(丢弃
合格性)，以及COS(业务类别)，TTL(存在时间)字段，目的地
MAC(目的地介质访问控制)地址(DST MAC)和源MAC(源介质
存取控制)地址(SRC MAC)字段。上述DE字段指示了在丢弃GFP
帧过程中的优先级。使用COS(业务类别)技术的专用方法正在研究
之中。TTL是一个用于指示GFP传送(GFP“跳频”)的剩余计数的
8位区，例如，TTL＝0表示该GFP帧将在下一个GFP节点终止。目
的地MAC地址是一个6字节字段，指示了目的地GFP节点的地址，
而源MAC地址则也是一个6字节字段，用于指示源GFP节点的地址。
在GFP中，适配的类型一般是由载荷头中的帧类型字段来指定
的，而其也可以根据载荷头中的单独适配信息来定义。目前建议采用
基于点到点帧和环帧的适配类型，其具有如下的特性：
●点到点帧 在SONET的入口节点处对多种不同用户协议的
数据流进行多路复用，并将其传送给出口处的SONET节点。为了识
别数据流的多路复用，在载荷头中需要另外提供端口地址(SP，DP)。
由于在载荷头中不存在用于标识SONET节点的地址信息，因此在中
继节点上将不能以GFP帧为单位来进行路由。
●环帧 构造一个类似于SONET环拓扑结构上的共享总线的
环，并向客户提供类似于以太网的数据包传输。为了在该环中进行数
据传输，在载荷头中需要提供用于标识SONET节点的MAC地址。
在上述文献1和2000年10月发表的文献“T1X1.5/2000-210《GFP
帧类型字段的一种建议格式》”(下文中简称为文献2)，以及2000
年10月发表的文献“T1X1.5/2000-197《用于光纤信道和ESCON的
透明GFP映射”(下文中简称为文献3)中，对用于在上述GFP中容
载千兆位以太网、ESCON、光纤信道、FICON等网络的适配方法均
有报道。
但是，这些文献中所考虑的网络模型仅限于上述的点对点连接或
环形连接。但是，当考虑到文章“T1X1.5/2000-127R1，在SONET
上分接数据组的报告，2000年10月”(以下称为“文章(4)”)中
所述的GFP的最终目的时，就有必要通过在各种网络拓扑上对用户数
据的不同部分进行多路复用来传输用户通信，而且不引发网络扩充。
在如上述文谳(4)所述的各种网络拓扑上实现灵活传输时，现
有的方案会设计到几个问题。新方案应满足的标准包括以下内容：
●开销…用户数据应被封装入一个GFP帧以防止网络扩充。这
对减少载荷头的开销来说是尤为重要的。
●多路复用…对多个用户流进行多路复用以及对复用流的传输
需要一种能够识别单个用户流的机制。
●路径选择…在网络拓扑上实现灵活的传输需要使GFP帧含有
可被给定路由的地址信息。
当前远程通信网络上的应用都具有这样一些特征，如：面向连接
的逻辑点对点连接模式，利用标号进行交换并传输多个经多路复用的
用户流，等等。
典型的应用包括ATM、帧中继，MPLS，等等。所有这些应用都
包括面向连接的端对端路径，并且都能够根据附在每个数据包和单元
之中的标号执行传输。如文献(4)所述，只有当在各种拓扑结构(内
部多环连接，经偶数个DSC的连接，等等)上执行灵活传输时，这种
面向连接的路径的定义才会有效。通过对多个链路进行多路复用，这
些传输系统就可以产生统计性多路复用效果，而这些链路在相同的时
刻上基本都是点对点逻辑链路。
另外，目前在含有MPLS的路由器之间经常利用POS(SONET
上的数据包)来传送数据包数据。POS以CBR(固定比特率)点对点
地连接路由器。但是，用户并不总是100％地使用带宽。因此，可以
考虑让应用在一个SONET路径上接纳POS路径同时允许其它最佳效
果通信量使用额外的带宽。可通过在SONET路径内对POS连接用户
进行优先级控制，从而使应用通过保证峰值速率的带宽以获取QoS(服
务质量)。一旦GFP普通封装使得对IP(POS)和最佳效果通信量的
多路复用成为可能，则链路利用率就可通过统计性多路复用效果而得
到提高。
因此可以认为，对面向连接和标号复用的通信量将会有很大的需
求。但是，用一个已经由GFP指定的帧格式来容纳这种通信量将涉及
到以下一些问题：
●点对点帧不能实现端对端的灵活传输。
由于点对点帧不含有用于识别传输目的地SONET节点的地址信
息，所以一个中继节点就不能在GFP帧单元中执行路径选择。在一入
口节点上被复用的用户流必须被向上传输至STM路径上的一个出口
节点。在此出口节点上，各个数据流根据端口地址被传输至一个预定
的分支(用户网络，等等)。
●环帧会在除以太网以外的其它应用上产生极大的开销，这将导
致网络扩充。
如图8所示，通过HDLC将一个用户接口封装入一个环帧将会产
生约50％的开销，从而导致极大的网络扩充。开销在点对点帧中也会
产生，但它保持在约20％之内。
●当许多用户流在入口节点上被复用时，环帧不能识别出单个的
用户流。
环帧内的MAC地址只能够识别出SONET节点的地址。如果端
口接纳了多个用户，则通过端口号就可识别出分支上的用户流，但其
最大数目为16。因此，例如，如果有许多用户流被复用并传输至如图
9所示的出口节点，则该出口节点需要终止高于GFP的层，而这将导
致设备成本的提高，并且会降低GFP帧的利用率。
●环帧不能容易地识别出一个路径。
环帧内的MAC地址只表示出源节点地址和目标节点地址。它并
不是用于表示从源节点到目标节点的路径的信息。为了在环帧上控制
一个面向连接的路径，就必需将一对源MAC地址和目标MAC地址
转换成一个网络中指定的路径ID并控制此路径ID。而这将增加SONET
节点以及整个网络的成本。
本发明的意图是要解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种
GFP帧传送设备以及GFP帧传输方法，它们能够在除点对点连接和环
形连接以外的其它十分复杂的网络拓扑结构上提供灵活的面向连接的
GFP帧传输、减小开销、对多个用户流进行多路复用/分离，等等。并
由此提高GFP的利用率。
优选实施例的详细说明
以下将参考附图对本发明的各个实施例进行详细说明。
[第一实施例]
图10显示了由根据本发明第一实施例所述的GFP帧传送设备传
输的一个GFP帧(以下称为“GFP路径帧”)的帧格式的一个例子。
本实施例中所用的GFP路径帧具有与图2至图5所示GFP帧的传统
帧格式相一致的结构。在其扩展头区(载荷头中除帧类型，tHEC和
eHEC以外的区域)中提供有一个标号字段(11比特)，一个DE(丢
弃合格性)字段(1比特)以及一个保留字段(4比特)。
当一个根据本实施例所述的GFP路径帧被传输时，将有一个用
来唯一指定在本实施例所述GFP网络(以下称为“GFP路径帧网络”)
上从源GFP节点到目的GFP节点的路径的路径ID被定义出来，它取
代了环帧内的MAC地址和端口地址(DP，SP)。上述标号字段内储
存了一个与该路径ID相对应的标号值。
上述DE字段被用来显示在丢弃多个GFP路径帧时的优先级，这
与图7所示传统环帧的情况相同，该字段还用于拥塞控制。上述保留
字段是一个为保留使用的区域。在面向连接的帧传输中，帧并不在操
作期间被循环和传输，因此就可省略传统环帧中的TTL字段。
图11是根据本发明第一实施例所述的GFP帧传送设备的结构示
意框图。图11显示出了第一实施例中的GFP边缘节点1和GFP核心
节点2。
图12的框图显示出了由上述多个GFP帧传送设备组成的网络系
统(在本实施例中被称为“GFP路径帧网络”)的一个例子。图12
中，GFP路径帧网络由三个GFP边缘节点1(E1，E2及E3)和四个
GFP核心节点2(C1，C2，C3及C4)组成。GFP边缘节点1与一个
或多个用户网络(子网)连接，GFP核心节点2则不与任何用户网络
相连。
图11所示的GFP边缘节点1拥有一个数据包交换机3、多个用
户协议终接部分4以及多个GFP路径帧终接部分5。各个终接部分(4，
5)都被安装作为(例如)一个线路卡(LC)。GFP核心节点2配有
一个数据包交换器3以及多个GFP路径帧终接部分5。GFP核心节点
2不与任何用户网络相连，因此，它不含有用户协议终接部分4。
用户协议终接部分4是用于终止用户网络中所使用的网络协议的
部分。可根据用户网络的类型而对用户协议终接部分4的结构和功能
作出相应的改变。例如，当与一千兆比特以太网(GbE)相连时，用
户协议终接部分4将执行千兆比特以太网的帧终接处理。另外，当与
一POS(SONET上的数据包)网络相连时，用户协议终接部分4将
利用储存在此SONET帧中的点对点协议来执行SONET帧和类HDLC
帧的终接处理。
GFP路径帧终接部分5是用于终接OSI参考模型的第一层(物理
层)的部分，该层在一使用GFP帧的网络(被称为“GFP路径帧网络”)
中容载GFP帧。可根据GFP路径帧网络的OSI参考模型的第一层的
类型而对GFP路径帧终接部分5的结构和功能作出相应的改变。例如，
当采用SONET作为OSI参考模型的第一层并且GFP帧被映射入
SONET帧的载荷(SPE(同步载荷))中时，GFP路径帧终接部分5将
执行诸如终接SONET帧、提取和映射GFP帧的处理。另外，当采纳
一个使用WDM(波分复用)的OTN(光传输网络)以作为OSI参考
模型的第一层并且当GFP帧被映射入一个作为此OTN帧(数字环绕)
的载荷的光信道载荷单元(OPUk)时，GFP路径帧终接部分5则可
执行诸如终接数字环绕帧以及为OPUk提取和映射GFP帧的处理。
SONET标准在ANSI T1.105和ANSI T1.105.02或ITU-T G.707
中有说明。而OTN的OPUk则在ITU-T G.709中有说明。
图13的框图显示了本发明第一实施例中的一个GFP边缘节点1
的详细结构的一个例子。除了图11所示的各个部分以外，GFP边缘
节点1还包括一个监控控制处理部分16。为简单起见，图13中的GFP
边缘节点1只显示出了一个用户协议终接部分4和一个GFP路径帧终
接部分5。但是，也可为GFP边缘节点1的一个或多个用户网络侧端
口配备一个或多个用户协议终接部分4，并且可为两个GFP路径帧网
络方端口配备一个或多个GFP帧终接部分5，而且各个终接部分(4，
5)都与一数据包交换器3相连接。
用户协议终接部分4包括：用户网络接口部分6，接收调整处理
部分7，地址解析部分8，通信量仪表9，数据包交换接口部分10，
存储器11以及传输调整处理部分12。
用户网络接口部分6能够向用户网络发送/从用户网络接收用户
数据包。当一个来自用户网络的用户网络帧(其中储存有一个用户数
据包)被接收到时，用户网络接口部分6终接此用户网络帧，为用户
网络从该用户网络帧中删除不必要的开销，提取用户数据包并将此用
户数据包发送给接收调整处理部分7。另外，用户网络接口部分6还
像后面所述的那样向用户网络发送一个用户数据包。
接收调整处理部分7加入作为GFP帧字段的“帧类型”以调整
来自用户网络接口部分6的用户数据包，在此帧类型上执行一个CRC
16计算，加入“tHEC”，并且为扩展头获取一个区域。以下也将根
据用户数据包而形成的GFP帧称为“GFP路径帧”。
地址解析部分8根据储存在用户数据包(它储存于该GFP路径
帧的载荷字段内)之中的用户网络的目的地址(用户目的地址)对存
储器11进行访问，识别出该GFP路径帧网络上的路径ID，据此在GFP
路径帧的扩展头区域中加入一个GFP路径帧传输标号，在该扩展头区
域上执行CRC 16计算并给其加入“eHEC”。地址解析部分8还识别
出与该节点中的数据包交换器3之内的路径ID相对应的输出端口。
当上述用户数据包是一个以太网MAC帧或是一个从POS的HDLC帧
的载荷中提取出来的IP数据包时，用户网络的这个目的地址(用户目
的地址)指的是“目的地址(DA)”。
业务量计9通过对控制处理部分16进行监视，从而监视超过为
每个路径ID设定的带宽的过剩通信量的流动情况，如果带宽被超出，
则业务量计9将向控制GFP路径帧读取的部分(数据包交换接口部分
10)发出指令，以使其放弃此GFP路径帧或者执行“抛光”控制以缩
减读取优先级次序。
数据包交换接口部分10具有根据调度功能对数据包交换器3进
行控制的功能，此调度功能能够根据分配给数据包所属路径ID的网
络资源量而改变传输频率。
存储器11中储存有：“用户目的地址”，它是用户网络上的目
的地址；“SONET目的地址”，它是GFP路径帧网络上的目标节点
地址；“入口端口”，它代表相关节点上的输入端口；“出口标号”
它是用于识别待被加入GFP路径帧的路径的输出目标上的标号；以及
“出口端口”，它代表相关节点上的输出端口。此信息由监控控制处
理部分16设定。
传输调整处理部分12从由数据包交换器3交换、被传输给用户
协议终接部分4并经数据包交换接口部分10而被提供的GFP帧内删
除载荷头(帧类型，tHEC，控制头，eHEC)，并将其传送给用户网
络接口部分6。
已从传输调整处理部分12接收到储存在GFP路径帧的载荷区的
载荷之中的数据包(以下称为“用户数据包”)的用户网络接口部分
6在该用户数据包中加入用于用户网络的开销，将其储存入用户网络
的帧中，并将储存有该用户数据包的帧发送给用户网络。
另一方面，GFP路径帧终接部分5包括：GFP路径帧接口部分13，
GFP路径帧转发解决部分14，数据包交换接口部分10，业务量计19
以及存储器15。
GFP路径帧接口部分13能够向/从GFP路径帧网络发送/接收GFP
路径帧(储存有GFP路径帧的SONET帧)。当GFP路径帧接口部分
13接收到储存有GFP路径帧的SONET帧时，GFP路径帧接口部分13
将从该SONET帧中提取出GFP路径帧，删除GFP路径帧中的核心头，
执行解除扰频处理并执行FCS校验，并且将该GFP路径帧传输给GFP
路径帧转发解决部分14。另外，该GFP路径帧还像下面所述的那样
被发送给GFP路径帧网络。
GFP路径帧转发解决部分14根据从GFP路径帧接口部分13接
收到的GFP路径帧的扩展头来指定数据包交换器3的输出端口。
数据包交换接口部分10与用户协议终接部分4中的数据包交换
接口部分10具有几乎相同的功能。
存储器15储存有“入口标号”和“出口标号”，前者是GFP路
径帧输入的标号，后者则是各个路径ID的输出目标端口的标号。此
信息由监控控制处理部分16设定。
业务量计19通过对控制处理部分16进行监视，从而监视超出为
每个路径ID设定的带宽的过剩通信量的流动情况。结果，如果带宽
被超出，则业务量计19将向控制GFP路径帧读取的部分(数据包交
换接口部分10)发出指令，以使其放弃此GFP路径帧或者执行“抛
光”控制以缩减读取优先级次序。
GFP路径帧被数据包交换器3交换，被传输给GFP帧终接部分5
并经数据包交换接口部分10被提供给业务量计19。已接收到GFP路
径帧的GFP路径帧接口部分13加入一个FCS(帧校验序列)字段(它
代表在该GFP路径帧的载荷区上执行FCS计算的结果)，加入一个
核心头，并且执行加扰频处理。然后，GFP路径帧接口部分13将此
GFP路径帧储存在SONET帧的载荷当中，并且将其中储存着该GFP
帧的SONET帧发送给GFP路径帧网络。
图14的框图显示出了在由多个根据本发明第一实施例所述的GFP
节点所组成的一个网络(GFP路径帧网络)上利用一GFP路径帧进行
数据包传输的例子。
图14中的GFP路径帧网络由三个GFP边缘节点1(E1，E2和E3)
和四个GFP核心节点2(C1，C2，C3和C4)组成。各个GFP边缘
节点1都与一个用户网络连接。每个GFP边缘节点都拥有多个端口，
而且这些端口都各自分配有端口号。
此GFP路径帧网络配有四条数据包路径。本实施例假设各个路
径都是单向的，但也可将它们定义为双向的。以下将以路径ID＝1的
数据包路径为例进行说明。该数据包路径指定了一条从GFP边缘节点
E1的端口5经GFP核心节点C1和C2到达GFP边缘节点E3的端口
1的路径。其它ID＝2，3，4的路径也显示出了图14中的所述路径。
以下将假设采用SONET作为GFP路径帧网络的OSI参考模型的第一
层来对本实施例进行说明。
本实施例使用的是一个全球标号系统，该系统在整个GFP路径
帧网络上分配一个唯一的标号以加入到各个路径ID的GFP路径帧中。
即，一个用于识别路径的固定值被加入到通过各个路径传输的数据包
的标号中，并且此标号值在GFP路径帧网络中不会改变。例如，序号
1被分配给通过路径ID＝1的路径传输的数据包的标号，并且此标号
的数值在GFP路径帧网络中不会改变。
以下将利用图13等对根据本实施例所述的GFP边缘节点1中的
操作进行详细说明。
首先参考图13和图15对当一个用户数据包从用户网络到达并且
储存有该用户数据包的GFP路径帧被发送给GFP路径帧网络时GFP
边缘节点1的操作进行说明。图15的流程图显示了GFP边缘节点1
在上述情况下的主要操作过程。
当一个用户数据包(储存有一个用户数据包的用户网络帧)到达
GFP边缘节点1的用户协议终接部分4上时，用户协议终接部分4中
的用户网络接口部分6将在该用户网络帧上执行终接处理(步骤S1)，
并提取出用户数据包(步骤S2)。在这种情况下，用户网络接口部分
6通过删除用户网络帧内不必要的开销以为用户网络提取出用户数据
包。例如，当用户网络帧是一个以太网MAC帧时，此不必要的开销
就是其“报头”和“帧定界符的开始”。
当该用户数据包被传送给接收调整处理部分7时，接收调整处理
部分7设定一个代表此数据包协议类型(以太网，令牌环，HDLC，
等等)的数值或者一个代表环帧以及将在GFP的Type(帧类型)字
段中使用的路径帧的数值，获取一个扩展头所需的区域，并将其加入
到该数据包中(步骤S3)(以下也将这种根据用户数据包而形成的GFP
帧称为“GFP帧”)。
然后，当GFP路径帧被传送给地址解析部分8时，地址解析部
分8在储存于该GFP帧的载荷字段之中的用户数据包内搜索目的地址
信息，或者通过“用户目的地地址”和输入端口“入口端口”搜索储
存于存储器11之中的数据包路径信息，识别出路径ID并据此在自身
节点上识别出待被加入到GFP路径帧中的标号(出口端口)以及数据
包交换器3的输出端口(出口端口)。地址解析部分8将搜索到的标
号数值设定在扩展头区的标号字段中(步骤S4)，并在此扩展头区上
执行CRC 16运算以加入“eHEC”(步骤S5)。
接下来，当GFP路径帧被传送至业务量计9时，业务量计9将
通过对控制处理部分16进行监视，从而监视超出为每个路径ID设定
的带宽的过剩通信量的流动情况。结果，若带宽被超出，则业务量计
9将向数据包交换接口部分10发出指令，以使其放弃此GFP路径帧
或者执行“抛光”控制以缩减读取优先级次序。
然后，当GFP路径帧被传送至数据包交换接口部分10时，数据
包交换接口部分10将根据其调度功能来控制数据包交换器3，从而根
据分配给GFP路径帧所属路径ID的网络资源量而改变传输频率，并
且将GFP路径帧从用户协议终接部分4传送给数据包交换器3。
GFP路径帧被数据包交换器3交换(步骤S6)，被传输给作为
交换目的地的GFP路径帧终接部分5(与自身节点的数据包交换器3
的输出端口相对应)。GFP路径帧经GFP路径帧终接部分5内部的数
据包交换接口部分10到达业务量计19，业务量计19则执行上述的带
宽监视、流速限制以及优先级控制操作。
当GFP路径帧被传送至GFP路径帧接口部分13时，GFP路径帧
接口部分13将生成一个FCS(帧校验序列)字段(步骤S7)，生成
一个核心头(步骤S8)，并执行扰频处理(步骤S9)。然后，它将
GFP路径帧映射到该GFP路径帧网络中所用的SONET载荷(SONET
帧的载荷)中(步骤S10)。接着，储存有该GFP路径帧的SONET
帧被从GFP路径帧终接部分5发送至GFP网络(步骤S11)。
本实施例中，假设GFP路径帧接口部分13在GFP边缘节点1中
增加/删除GFP路径帧的核心头，并且无核心头的GFP路径帧被在GFP
边缘节点1内传送或处理。可以采用各种方法以作为在GFP边缘节点
1内发送代表GFP路径帧长度(分界)的信息的方法，如：传送一个
与长度有关的数值，将其加在GFP路径帧中(多路复用传送或作为一
个不同的信号)以作为控制信息，增加一个代表GFP路径帧的起始和
结束的标志(标志位)，发送一个代表在其中GFP路径帧并行存在的
信号部分的信号(使能信号，等)，等等。也可利用GFP边缘节点1
内所增加的核心头来传送和处理GFP路径帧。
接下来将参考图13和图16对当GFP路径帧从GFP路径帧网络
到达并且储存在其中的用户数据包被发送至用户网络时GFP边缘节点
1的操作进行说明。图16的流程图显示了GFP边缘节点1在上述情
况下的主要操作过程。
当GFP路径帧(储存有GFP路径帧的SONET帧)到达GFP边
缘节点1中的西侧或东侧上的GFP路径帧终接部分5时，GFP路径
帧终接部分5内的GFP路径帧接口部分13将终接此SONET帧(步
骤T1)，并且提取出GFP帧(定界)(步骤T2)。GFP路径帧终接
部分5还从该GFP帧中删除核心头(步骤T3)，执行扰频处理(步
骤T4)，并对该GFP帧执行FCS字段校验(FCS校验)(步骤T5)。
当GFP路径帧被传送至GFP路径帧转发解决部分14时，GFP路
径帧转发解决部分14将根据该GFP路径帧的扩展头之中的标号对储
存在存储器15中的数据包路径信息进行搜索，识别出路径ID并据此
识别出该节点中的输出目标(出口端口)(步骤T6)。
然后，当GFP路径帧被传送至数据包交换接口部分10时，数据
包交换接口部分10将利用其调度功能来控制数据包交换器3，从而根
据分配给GFP路径帧所属路径ID的网络资源量而改变传输服务频率，
并将GFP路径帧从GFP路径帧终接部分5传送给数据包交换器3。
GFP路径帧被数据包交换器3交换，并被传输给作出交换的用户
协议终接部分4(步骤T7)。在用户协议终接部分4中，GFP路径帧
经过数据包交换接口部分10到达传输调整处理部分12。传输调整处
理部分12删除载荷头(帧类型字段，tHEC，扩展头区，eHEC)，形
成一个用户数据包(步骤T8)，并将此用户数据包传送给用户网络接
口部分6。
用户网络接口部分6对储存在该载荷字段中并被转换成用户网络
帧载荷的用户数据包进行映射(加入开销，等等)(步骤T9)。然后，
储存有这个用户数据包的用户网络帧被从用户协议终接部分4发送至
与其连接的用户网络(步骤T10)。
接下来将对当GFP路径帧从GFP路径帧网络到达或者当GFP路
径帧被发送至GFP路径帧网络时GFP边缘节点1的操作进行说明。
当GFP路径帧(储存有GFP路径帧的SONET帧)到达GFP边
缘节点1中的西侧或东侧上的GFP路径帧终接部分5时，GFP路径
帧终接部分5内的GFP路径帧接口部分13将终接此SONET帧并提
取出GFP帧(定界)。它还从该GFP帧中删除核心头，执行扰频处
理并对该GFP帧执行FCS字段校验(FCS校验)。
然后，与GFP路径帧终接部分5在上述情况中相同的处理将被
执行，并且此GFP路径帧被数据包交换器3交换，并被传送至与输出
目标端口(出口端口)相对应的GFP路径帧终接部分5。
然后，作为交换目标的GFP路径帧终接部分5将执行与GFP路
径帧终接部分5在上述GFP路径帧传输的情况中相同的处理，并且此
GFP帧(储存有GFP路径帧的SONET帧)被发送至GFP路径帧网络。
图17的框图显示了根据本实施例所述的一个GFP核心节点2的
详细结构的一个例子。除了图11中所示的部分以外，该GFP核心节
点2还含有一个监控控制处理部分16。为简单起见，图17中的GFP
核心节点2只显示出了两个GFP路径帧终接部分5，但是，也可为GFP
核心节点2的GFP路径帧网络一侧上的一个或多个端口提供一个或多
个GFP路径帧终接部分5。各个GFP路径帧终接部分5都与数据包交
换器3相连接。
GFP核心节点2的操作就是按照与上述GFP边缘节点1的操作
相同的方式接收来自GFP路径帧网络的GFP路径帧，并且将此GFP
路径帧发送至GFP路径帧网络。
图18A至18G显示出了图14中本实施例的GFP边缘节点E1，E2
和E3和GFP核心节点C1，C2，C3和C4内的存储器11和15之中
所储存的一个地址转换表以及多个数据包传输表。
首先对图18A中所示的GFP边缘节点E1的地址转换表进行说
明。如果用户数据包中的目的地址(用户目的地址)为“A”，则相
应GFP路径帧网络中的目标节点(SONET目的地址)将被识别为
“E3”，并且路径ID被识别为“1”。与此同时可以发现，待被加入
至GFP路径帧中的标号值(出口标号)为“1”，并且本节点中的交
换器的输出端口号(出口端口)也为“1”。
在这个例子中，如果用户数据包中的目的地址为“B”，则目标
节点、路径ID、标号值以及本节点中的交换器的输出端口号都与“A”
情况中一样。本例中，对路径ID的识别只根据用户数据包中的目的
地址(用户目的地址)，但是，也可根据两个信息来识别路径ID，即，
目的地址(用户目的地址)和用户数据包的这个GFP边缘节点1的输
入端口(入口端口)。
然后将对图18B中所示的GFP核心节点C1的传输表进行说明。
如果GFP路径帧输入的标号值(入口标号)为“3”，则可发现，相
应的GFP路径帧属于具有ID“3”的数据包路径，并且作为传输目标
的交换器的输出端口号(出口端口)为“2”。
顺便提一下，当用户数据包中的目的地址(用户目的地址)是一
个全球性地址时(即，当地址的分配在多个用户网络的整体中没有重
复时)，可以通过此目的地址(用户目的地址)唯一地确定出路径ID。
因此，“入口端口”项(与相关的GFP核心节点C1有关)就不再是
必需的。
当用户数据包中的目的地址(用户目的地址)是一个局域地址时
(即，地址分配在各个子网络(各个用户网络)中没有重复，但却可
能在多个子网络的整体中存在重复情况)，如果端口的目标是一个子
网络，则可通过“用户目的地址”和“入口端口”来确定路径ID。
如上所述，本第一实施例使用的是一个全球标号系统，该系统在
整个GFP路径帧网络上分配一个唯一的标号，以加入到属于各个路径
ID的GFP路径帧中，并且此标号值不会改变。因此，在图14中，利
用在GFP边缘节点E1上加入的标号1，属于数据包路径#1的GFP
路径帧在传送中就带有这个标号1。因此，GFP路径帧被传送至GFP
核心节点C1，GFP核心节点C2以及GFP边缘节点E3，并且被传送
至GFP边缘节点E3的端口1(见：与图18A、B、C和G中所示的标
号(入口标号)1相对应的“出口端口”)之前的用户网络。
类似地，利用在GFP边缘节点E1上加入的标号2，属于数据包
路径#2的GFP路径帧在传送中就带有这个标号2。因此，GFP路径
帧被传送至GFP核心节点C3和GFP边缘节点E2，并且被传送至GFP
边缘节点E2的端口2(见：与图18A、D和F中所示的标号(入口标
号)2相对应的“出口端口”)之前的用户网络。
类似地，利用在GFP边缘节点E1上加入的标号3，属于数据包
路径#3的GFP路径帧在传送中就带有这个标号3。因此，GFP路径
帧被传送至GFP核心节点C1、GFP核心节点C4以及GFP边缘节点
E2，并且被传送至GFP边缘节点E2的端口2(见：与图18A、B、E
和F中所示的标号(入口标号)3相对应的“出口端口”)之前的用
户网络。
如上所述，经过各个数据包路径传输的GFP路径帧的标号被分
配以一个用来识别路径的固定值，并且该标号的值在GFP路径帧网络
中不会改变。在各个GFP核心节点2上，参考此标号值而执行交换。
如上所述，根据第一实施例所述的GFP帧传送设备和GFP帧传
输方法在GFP路径帧的扩展头区的标号字段中加入了一个与路径ID
相对应的标号，用以唯一识别从GFP路径帧网络中的源GFP节点到
目标GFP节点之间的路径，并且根据此标号经过该路径上的各个GFP
节点传送GFP路径帧，从而可在复杂的网络拓扑结构上执行灵活的路
径选择工作。另外，使用这种标号可以便于在各个GFP节点(入口节
点，中继节点)上对不同的用户流进行多路复用和传输。
与点对点帧或环帧不同是，本实施例所述的GFP路径帧也可被
应用在复杂的网络拓扑结构上(如网格状和多环形拓扑结构)，由此
提供了灵活的端对端传输。因此，使用GFP路径帧的调整可被应用在
多种拓扑结构上，并且可自然地应用在现有的点对点连接和环形连接
上。
图22显示了在GFP网络上采纳使用HDLC帧的POS(SONET
上的数据包)作为用户网络的情况下当使用环帧时与当使用第一实施
例所述的路径帧时所需带宽的比较结果的一个例子。
从图22可以明显看出，与使用环帧的情况相比，使用本实施例
所述的路径帧可以大大减少开销。当STS-1(50Mb/s)利用虚拟级
联容纳平均速率为600Mbps的HDLC通信量时，环帧的情况需要STS
-1-18v，而路径帧的情况下，STS-1-18v就已足够。另外，当STS
-3c(150Mb/s)利用虚拟级联容纳上述通信量时，环帧的情况需要
STS-3c-6v，而路径帧的情况下，STS-3c-5v就已足够。在T1X1.5.
的文献“T1X1.5/2000-193R1”的(3.75，(7.3.2，和(7.3.3中有对虚拟
级联定义的说明。
图19显示出了当采用千兆比特以太网作为用户网络时，在环帧
与本实施例所述的路径帧中所产生的开销量的对比结果。从图19中
可以明显看出，与使用环帧的情况相比，使用本实施例所述的路径帧
可以大大减少开销。在环帧的情况下，随着数据包的变短，甚至STS
-3c-7v(＝1048.32Mbps)也可能不能提供足够的带宽。而在路径
帧的情况下，STS-3c-7v则可充分地容纳通信量，并且短数据包一
方也可具有足够的容量。
可以仅为GFP路径帧网络内的GFP节点之间的通信量指定路径
ID，但是，它也可为上述实施例中所示的分支(用户网络，等等)节
点之间的通信量指定。因此，出口节点上的单个用户流就可仅由GFP
层识别或分离出来，而且对用户通信量的识别或分离无需其它较高协
议层(IP层，等等)的处理。
[第二实施例]
下面将对本发明的第二实施例进行说明。
与第一实施例不同，在第二实施例中采用了一个标号交换系统，
该系统可以在经过每个GFP节点(1，2)时改变标号值。
因此，图13和图17所示GFP路径帧终接部分5中的存储器15
内所储存的表格的内容与第一实施例不同。除了在第一实施例中使用
的输入端口上的标号“入口标号”和相关节点上的输出目标端口“出
口端口”以外，存储器15中还为每个路径ID储存了相关节点上的“入
口端口”和输出目标上的“出口端口”。
图20显示出了在由多个根据本发明第二实施例所述的GFP节点
所组成的一个GFP路径帧网络上利用一GFP路径帧进行数据包传输
的例子。
第二实施例所述的GFP路径帧网络与第一实施例中GFP路径帧
网络具有相同的节点布局、数据包路径组数目以及路由。第二实施例
与第一实施例在操作上的不同之处在于，每当路径帧经过节点时，加
入到GFP路径帧中的标号的数值可被节点适当改变。
图21A至21C显示出了在GFP边缘节点E1的存储器11中所储
存的一个地址转换表以及在图20所示第二实施例的GFP核心节点C1
和C4的存储器15中所储存的多个数据包传输表。
例如，属于数据包路径#1的GFP路径帧在GFP边缘节点E1上
被赋予标号值(出口标号)“1”，被传送至GFP核心节点C1，在GFP
核心节点C1上被赋予与入口标号“1”相对应的标号值(出口标号)
“2”，并被传送至GFP核心节点C2。该GFP路径帧在GFP核心节
点C2上被赋予与入口标号“2”相对应的标号值(出口标号)“3”，
然后被传送至GFP边缘节点E3，并被传送至GFP边缘节点E3的端
口1之前的用户网络。
为了实现这个标号交换功能，与第一实施例相比，GFP节点(1，
2)中的处理也得到了一定程度的改变。更具体地说，其GFP路径帧
终接部分5的GFP路径帧转发解决部分14的操作与第一实施例有轻
微不同。
当GFP路径帧被传送至GFP路径帧转发解决部分14时，GFP路
径帧转发解决部分14在输入端口(入口端口)的输入时刻上根据标
号值(入口标号)对储存在存储器15中的数据包路径信息以及相关
节点的GFP路径帧进行搜索，识别出路径ID，并识别出待被加入到
GFP路径帧中的一个新的标号值“出口标号”以及该节点中的输出目
标“出口端口”。搜索到的“出口标号”被与GFP路径帧的“入口标
号”交换(标号交换)。
剩余的操作被按照与第一实施例中相同的方式执行，并且GFP
路径帧被传输。
如上所述，对根据第二实施例所述的GFP路径帧传送设备和GFP
路径帧传输方法来说，可以利用标号交换系统来产生第一实施例中所
获得的效果。因此，它比全球标号系统需要更少的标号，而且当使用
具有相同比特数的标号区时，与第一实施例相比，它能够增加可被识
别和使用的路径的数目，并且可容纳更多的用户。
上述实施例显示了当在GFP路径帧网络上采用SONET作为OSI
参考模型的第一层的情况，但也可利用WDM(OTN)来执行相同的
传输过程。
另外，在上述实施例中，符合图10所示GFP路径帧格式的帧作
为装置(GFP边缘节点1，GFP核心节点2)中的一个普通帧得到传
输和处理。与此相反，也可定义一个独立的装置内部帧，并在该装置
内进行传输和处理。
对上述实施例的说明是以采用图10所示帧格式的GFP路径帧为
例的，但是，如果在上述标号字段中至少含有一个GFP路径帧，当然
也可采用不同的帧格式。例如，可以作出各种修改，如：在标号字段
的确定比特数或保留字段中提供一个COS(业务类)字段并且利用此
COS字段进行优先级控制，或者提供一个DP(目标端口)字段并在
出口节点上描述输出端口，等等。
在上述实施例中，GFP路径帧扩展头区的程度被假设为16比特，
但也可将其设为8比特或24比特，等等，而且在上述任何一种情况
下，与使用GFP环帧的情况(其扩展头区的长度为16×8＝128比特)
相比，它都可大大减小开销。例如，如果扩展头区的长度为8比特且
其中有5比特的标号字段，则可设定对应于32个路径ID的标号，而
且若提供6比特的标号字段，则可允许设定对应于64个路径ID的标
号，并且这种设定足以用于一定规模的GFP网络。按照这种方式就可
以根据GFP网络的设计需求等而适当改变GFP路径帧的格式。
上述实施例中的路径ID在GFP路径帧网络中是唯一设定的，其
目的是为了唯一地指定从GFP路径帧网络内的入口节点到出口节点之
间的路径，但是，当在GFP路径帧网络的操作中有一个端对端路径被
设定或释放时，当然也能使用随时间的变化改变路径ID设定的方法。
如上所述，在根据本发明所述的GFP帧传送设备中，这种用于
传输GFP帧的GFP帧传送设备含有一个GFP路径帧形成装置，它能
够在GFP帧的扩展头的预定字段中储存与一路径ID相对应的标号(该
标号被定义用来唯一指定从由多个GFP节点组成的GFP网络内的入
口节点到出口节点之间的路径)，并能在GFP帧的载荷字段中储存待
经过该路径传输的数据包，并进而形成一个GFP路径帧。此举允许各
个中继节点都可利用与该路径ID相对应的标号来交换或传输GFP路
径帧。因此，与点对点帧或环帧的情况不同的是，它可以为复杂的网
络拓扑结构(如网格形和多环形拓扑结构)执行灵活的路径选择，并
可实现灵活的端对端传输。这样，使用GFP路径帧的调整就可被应用
在多种拓扑结构上，并且可自然地应用在现有的点对点连接和环形连
接上。
另外，使用这种标号可以便于在各个GFP节点(入口节点，中
继节点)上对不同的用户流进行多路复用和传输。可以仅为GFP路径
帧网络内的GFP节点之间的通信量指定路径ID，但是，它也可为上
述实施例中所示的分支(用户网络，等等)节点之间的通信量指定。
因此，出口节点上的单个用户流就可仅由GFP层识别或分离出来，而
且对用户通信量的识别或分离无需其它较高协议层(IP层，等等)的
处理。
另外，与GFP环帧相比(扩展头的长度：16×8＝128比特)，
GFP路径帧中的扩展头区可被设定成具有极短的长度，例如16比特。
因此，与使用GFP环帧的情况相比，就可以大大减少开销。而且与使
用GFP环帧的情况相比，它还能够大大减小当诸如用户网络的子网络
被容纳在GFP网络中时伴随封装所产生的开销，并且能够大大减少网
络扩展及链路成本。
扩展头区配有一个用以储存上述标号的标号字段、一个用于储存
代表丢弃多个GFP路径帧时的优先级的标记的DE(丢弃合格性)字
段以及一个用于保留的保留字段。例如，各个字段的长度可以分别为
11比特，1比特和4比特。标号字段的长度可根据待设定在GFP路径
帧网络上的路径(路径ID)的数目而确定。例如，如果标号字段的长
度象上述实施例中所述的那样被设为11比特，则可在GFP路径帧网
络上设定2048个路径(路径ID)并设定32个5比特的路径(路径ID)。
另外，通过在DE字段中设定丢弃GFP路径帧时的优先级，当通信阻
塞或当FCS校验检测出一个GFP路径帧错误等等时，就可允许各个
GFP节点参考此DE字段而确定出是否要丢弃一个GFP路径帧。另外，
它还可允许GFP路径帧通过使用保留字段而具有其它各种功能。
可以采纳以太网、POS(SONET上的数据包)等等作为子网络。
例如，当采用以太网作为子网络时，GFP帧传送设备的数据包提取装
置可以终接该以太网的以太帧，从该以太帧的载荷中提取出一个数据
包，将此数据包储存在GFP路径帧的载荷字段中，并将其发送至GFP
路径帧网络。另一方面，例如，当采用POS作为子网络时，GFP帧传
送设备的数据包提取装置可以终接该POS的HDLC帧，从该HDLC
帧的载荷中提取出一个数据包，将此数据包储存在GFP路径帧的载荷
字段中，并将其发送至GFP路径帧网络。例如，通过从子网络的帧中
为子网络删除不必要的开销，就可将数据包从数据包提取装置提取出
来。因此，它将能通过容纳各种协议从而容纳较宽范围的应用。
当GFP路径帧形成装置在GFP网络上指定与路径ID相对应的标
号时，它可以根据(例如)当数据包被输入至GFP帧传送设备时储存
在数据包中的路由信息或者储存在数据包和输入端口中的路由信息来
指定标号。对路由信息来说，如果采用以太网MAC帧作为数据包，
则可使用储存在此以太网MAC之中帧的DA(目的地址)作为路由信
息，如果采用IP数据包作为数据包，则可使用储存在此IP数据包之
中的DA(目的地址)作为路由信息。
当GFP路径帧传送设备向GFP(路径帧)网络传输由GFP路径
帧形成装置所生成的GFP路径帧时，GFP网络可以在其层1帧(它是
容纳此GFP帧的OSI参考模型的第一层帧)内储存此GFP路径帧，
并且将储存有此GFP路径帧的层1帧从与GFP帧传送设备的标号相
对应的输出端口发送至GFP网络。作为此OSI参考模型的第一层，可
以使用SONET(同步光纤网络)，OTN(光纤传输网络)，等等。
当采用SONET作为第一层时，GFP路径帧传送设备可以将GFP路径
帧储存入SONET的SONET帧的载荷中，并将储存有该GFP路径帧
的SONET帧发送至GFP网络。另一方面，当采用OTN作为第一层
时，GFP路径帧传送设备可以将GFP路径帧储存入作为OTN数字环
绕帧的载荷的OPUk(光信道载荷单元)中，并将储存有该GFP路径
帧的数字环绕帧发送至GFP网络。
另外，根据本发明所述的另一种GFP帧传送设备包括：GFP路
径帧接收装置，它用于在GFP路径帧的扩展头区的一个预定字段中储
存与路径ID相对应的标号(该标号被定义用来唯一指定在由多个GFP
节点构成的GFP网络中从源GFP节点到目标GFP节点之间的路径)，
并且用于接收储存有待经过其载荷字段中的路径从GFP网络传输的
GFP路径帧；标号交换装置，它用于识别与储存在GFP路径帧的扩展
头区中的标号相对应的GFP帧传送设备的输出端口，并且用于将GFP
路径帧交换给已识别出的输出端口，从而通过与识别出来的输出端口
相连接的路径传输路径将GFP路径帧发送给GFP网络；以及GFP路
径帧传送设备，它用于将标号交换装置所交换的GFP路径帧从识别出
来的输出端口传输至GFP网络。这种结构允许各个中继节点利用标号
精确地传送GFP路径帧，并且可以用相同的方式产生与上述GFP帧
传送设备的GFP路径帧传输效果相关的效果。
另外，它还可使各个GFP帧传送设备能够根据预定的规则重新
写入与储存在GFP路径帧的扩展头区之中的路径ID相对应的标号。
在这种情况下，就可以获得上述使用标号交换系统的GFP帧传送设备
的效果。在这种情况下，所需的标号数目少于全球标号系统的标号数，
并且当使用具有相同比特数的标号区时，与使用全球标号系统的情况
相比，其可被识别并使用的路径数也可得到增加并可容纳更多的用
户。
另外，根据本发明所述的各种GFP帧传输方法也能够获取与本
发明的上述各个GFP帧传送设备相类似的效果。
虽然对本发明的说明是参考确定的优选实施例进行的，但是应该
明白，本发明所涵盖的中心思想并不仅限于这些特定的实施例。相反，
本发明中心思想的意图包括了所有的替换、修改和等价物，它们全部
包含在以下权利要求的精神和范围之内。