DE60314161T2

DE60314161T2 - Verfahren zur Uebertragung eines ZeitMultiplex Rahmen über ein MPLS Netzwerk

Info

Publication number: DE60314161T2
Application number: DE60314161T
Authority: DE
Inventors: Damien Galand; Tan-Nhon Pham
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: DE60314161D1; US7813375B2; EP1545080A1; ATE363796T1; US20050135405A1; EP1545080B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Zeitmultiplex-Rahmens, im Folgenden als TDM bezeichnet, über ein MPLS-Netzwerk, wobei der Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen mit speziellen Bandbreiten enthält.
Das europäische und asiatische SDH (Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy; siehe International Telecommunication Union, Empfehlung G.707, März 1996) und sein amerikanisches Gegenstück SONST (Synchronous Optical Network Transport Systems; siehe GR-253-CORE, Ausgabe 2, Revision A, Dezember 1997) sind unflexible, auf TDM (Time Division Multiplexing, Zeitmultiplex) basierende Übertragungs-Architekturen.
Diese optischen Netzwerke haben eine große Bandbreite, eine gute Zuverlässigkeit und werden meistens zur Sprachübertragung benutzt, was einen immer größeren Erfolg hat. SDH/SONET schlägt eine Rahmenstruktur vor, in der die verschiedenen Zubringersignale durch synchronisierte Verschachtelung von Oktetten gemischt oder gemultiplext werden, und in virtuelle Container einer gegebenen Größe zusammengefasst werden. Eine gegebene Anzahl von zusammenhängenden Containern wird in Zeitschlitzen gesendet. Die Bandbreite (Größe, Datenrate) der Zeitschlitze hängt von der optischen Hierarchie von SDH/SONET und von der Übertragungsstruktur des Netzwerks aus optischen Fasern ab (siehe ITU; Standard G.803 Architectures of Transport networks based an the synchronous digital hierarchy).

Die Hierarchieebene gibt die Leitungs-Datenrate der Kommunikation in der in Tabelle 1 für SDH und SONST angegebenen Art und Weise an, wobei STM (Synchronous Transport Module) und OC (Optical Container) Datenträger-Einheiten sind.

Optische SDH-Ebene	Optische SONST-Ebene	Leitungs-Datenrate I (MBit/s)
	OC-1	51
STM-1	OC-3	155
STM-4	OC-12	622
STM-16	OC-48	2500
STM-64	OC-192	10000
STM-128	OC-384	20000
STM-256	OC-768	40000

Tabelle 1

Die Übertragungsstruktur von SDH/SONET begründet die Anzahl von Kanälen, die für die Übertragung bei der SDH/SONET-Leitungs-Datenrate benutzt werden.
Die gesamte Leitungs-Datenrate kann auf einem "verketteten" (oder "freien") Kanal übertragen werden, was bedeutet, dass die gesamte Leitungs-Datenrate als einzelner Kommunikationskanal zur Verfügung steht, und dass die gesamte Leitungs-Datenrate durch einen einzigen Fluss von Zeitschlitzen benutzt werden kann.
Andernfalls kann die Leitungs-Datenrate "kanalisiert" werden, und die Leitungs-Datenrate wird in mehrere Kanäle mit fester Datenrate unterteilt. Zum Beispiel kann die Nutzinformation einer OC-48-Verbindung in vier OC-12-Kanäle unterteilt werden. In diesem Fall ist die Datenrate eines einzelnen Zeitschlitz-Flusses durch und auf die Bandbreite eines einzelnen Kanals begrenzt.
Zusammenfassend kann man sagen, dass SDH/SONET-Rahmen auf synchronisierte Weise durch Aufeinanderfolge von Zeitschlitzen einer vordefinierten Bandbreite übertragen werden, wobei die Bandbreite des Zeitschlitzes von den Bedingungen der SDH/SONET-Übertragung abhängt.
MPLS-Netzwerke (Multiprotocol Label Switching Architecture; siehe Internet Engineering Task Force, RFC 3031) sind drahtgebundene Netzwerke, die eine gute Handhabbarkeit für die Bandbreiten-Verwaltung und die Entwicklung der Dienstgüte hinsichtlich der Skalierbarkeit, der Leitweglenkung und der Anpassungsfähigkeit bereitstellen. In einem MPLS-Netzwerk werden die Daten durch Pakete auf LSPs (Label Switched Paths) übertragen, die spezielle Bandbreiten haben.
Die Übertragung von SDH/SONET-Rahmen über ein MPLS-Netzwerk ist erforderlich, wenn ein SDH/SONET-Netzwerk durch ein MPLS-Netzwerk geht, weil kein anderer Pfad vorhanden ist, oder weil ein Netzbetreiber die auf dem SDH/SONET-Netzwerk übertragene Information steuern und überwachen möchte.
Ein Prozess zur Übertragung eines SDH/SONET-Rahmens über ein MPLS-Netzwerk wird in der internationalen Patentanmeldung WO 02/17542 beschrieben. Er besteht darin, den SDH/SONET-Rahmen, oder genauer jeden zugehörigen Zeitschlitz zu beschneiden, wenn er in das MPLS-Netzwerk eintritt, um Pakete mit gegebener Bandbreite zu erzeugen, welche die bereits existierenden LSPs des MPLS-Netzwerks durchlaufen können. Der Schnitt erfolgt entsprechend der Bandbreite der vorhandenen LSPs. Die Zeitschlitze und somit der SDH-SONET-Rahmen werden dann am Ausgang des MPLS-Netzwerks rekonstruiert (wieder zusammengesetzt), indem alle Pakete nacheinander neu angeordnet werden. Der Schnitt und die Rekonstruktion des SDH/SONET-Rahmens erfolgen jeweils in Eingangs- und Ausgangs-Routern des MPLS-Netzwerks.
Dieser Prozess garantiert keine optimale Übertragung der SDH/SONET-Rahmen, weil die Zeitschlitze zerschnitten werden müssen und die Rekonstruktion kompliziert ist. Darüber hinaus wird die Dynamik des SDH/SONET-Rahmens nicht berücksichtigt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, indem ein Verfahren bereitgestellt wird, bei dem die Übertragung in das MPLS-Netzwerk dynamisch an die TDM-Rahmen angepasst wird, insbesondere an SDH/SONET-Rahmen, und die komplizierte Rekonstruktion der TDM-, bzw. SDH/SONET-Rahmen vermieden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess bereitgestellt, einen Zeitmultiplex-(TDM)-Rahmen über ein MPLS-Netzwerk zu übertragen, wobei der Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen mit speziellen Bandbreiten umfasst, und durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

– Bestimmung der entsprechenden Bandbreite der Zeitschlitze des Rahmens;
– Für jeden Zeitschlitz des Rahmens Erzeugung und Reservierung eines Label Switched Path (LSP) in dem MPLS-Netzwerk, der eine Bandbreite hat, die im Wesentlichen identisch zur Bandbreite des Zeitschlitzes ist;
– Weiterleitung jedes Zeitschlitzes über das MPLS-Netzwerk in einem entsprechenden Label Switched Path.

Entsprechend einer anderen Ausführung der Erfindung ist der TDM-Rahmen ein SDH/SONET-Rahmen.
Demzufolge können die Zeitschlitze des SDH/SONET-Rahmens über das MPLS-Netzwerk gesendet werden, ohne abgeschnitten zu werden, was die Rekonstruktion des Rahmens erleichtert und den Übertragungsprozess verkürzt.
Weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Router zur Übertragung eines TDM-Rahmens über ein MPLS-Netzwerk bereitgestellt, wobei der Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen mit speziellen Bandbreiten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass er für folgendes ausgelegt ist:

– Erkennung der entsprechenden Bandbreite der Zeitschlitze des Rahmens;
– Für jeden Zeitschlitz des Rahmens Erzeugung und Reservierung eines Label Switched Path (LSP) in dem MPLS-Netzwerk, der eine Bandbreite hat, die im Wesentlichen identisch zur Bandbreite des Zeitschlitzes ist;
– Weiterleitung jedes Zeitschlitzes über das MPLS-Netzwerk in einem entsprechenden Label Switched Path.

Weiterhin entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein SDH/SONET-Netzwerk bereitgestellt, das den oben beschriebenen Router enthält.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden und eingeschätzt, wenn man auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm des Prozesses der Übertragung eines SDH/SONET-Rahmens über ein MPLS-Netzwerk gemäß der Erfindung ist.
2 ein schematisches Blockdiagramm des SDH/SONET-/MPLS-Routing-Prozesses gemäß der Erfindung ist.
1 zeigt schematisch den Prozess der Übertragung eines SDH/SONET-Rahmens 1 über ein MPLS-Netzwerk 2. Ein eintreffender SDH/SONET-Rahmen 1, der auf einem SDH/SONET-Netzwerk 3 übertragen wird, besteht aus mehreren Zeitschlitzen TS, zum Beispiel in 1 aus drei, TS1, TS2, TS3. Diese Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 haben gegebene Bandbreiten entsprechend der Struktur und der Konfiguration des SDH/SONET-Netzwerks 3. Die Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 gelangen über einen Eingangs-SDH/SONET-/MPLS-Border-Router 4 in das MPLS-Netzwerk 2. Jeder Zeitschlitz TS1, TS2, TS3 wird aus dem SDH/SONET-Rahmen entnommen, dann weitergeleitet und entsprechend in den Eingangs-Router 4 auf einem speziellen Label Switched Path LSP1, LSP2, LSP3 in das MPLS-Netzwerk 2 bis zu einem Ausgangs-SDH/SONET-/MPLS-Border-Router 5 als MPLS-Datenpaket TS1', TS2, TS3' übertragen. In diesem Ausgangs-Router 5 werden die MPLS-Datenpakete TS1', TS2', TS3' als Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 rekonfiguriert, die wieder zusammengesetzt werden, um einen abgehenden SDH/SONET-Rahmen 1 zu bilden, der zu dem eintreffenden SDH/SONET-Rahmen 1 identisch ist und auf einem empfangenen SDH/SONET-Netzwerk 3 übertragen wird.
2 zeigt im Detail einen Teil des Prozesses aus 1, spezieller wie der SDH/SONET-Rahmen 1 im Eingangs-Router 4 verarbeitet wird. Der Eingangs-Router 4 besteht aus einem Überwachungs-Modul 6, einer adaptiven Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente 7 und einem Leitweglenkungs- und Weiterleitungs-Modul 8.
Das eingebettete Überwachungs-Modul 6 erkennt die Zusammensetzung des eintreffenden SDH/SONET-Rahmens 1. Es erkennt automatisch die Anzahl und die Art der Zeitschlitze und die Bandbreiten der Zeitschlitze des Rahmens. Entsprechend der Art des Rahmens fordert das Überwachungs-Modul 6 die adaptive Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente 7 auf, eine automatische Anpassung der Rahmen-Übertragung zwischen den beiden Netzwerken 2, 3 durchzuführen. Die adaptive Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente 7 löst eine Lastausgleichs-Sitzung zwischen den beiden Routern 4, 5 (siehe 1) an der Grenze des MPLS-Netzwerks 2 aus, welche die Wege zwischen den SDH/SONET-Netzwerken 3 definiert. Während der Lastausgleichs-Sitzung fordert die Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente 7 eine angepasste Zuordnung der Bandbreiten zwischen den beiden Routern 4, 5, um Label Switched Paths LSP1, LSP2, LSP3 zu erzeugen und zu reservieren, die im Wesentlichen die gleiche Bandbreite haben, wie die Bandbreite der Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 des SDH/SONET-Rahmens 1. Die Anforderung und Reservierung von LSPs einer gegebenen Bandbreite erfolgt durch Anforderung beim Netzwerk-Verwaltungs-Element, das nicht dargestellt ist, und durch Senden von Meldungen und von Leitweglenkungs-Information in das MPLS-Netzwerk.
Gleichzeitig konfiguriert die Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente 7 das Leitweglenkungs- und Weiterleitungs-Modul 8 mit der Information über die Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 und ihre zugeordneten reservierten Label Switched Paths LSP1, LSP2, LSP3. Auf diese Weise wird im Leitweglenkungs- und Weiterleitungs-Modul 8 jeder Zeitschlitz TS1, TS2, TS3 in ein MPLS-Paket TS1', TS2'/TS3' umgewandelt und auf den zugeordneten Label Switched Path LSP1, LSP2, LSP3 abgebildet.
Die korrekte Aufteilung der Zeitschlitze, die den SDH/SONET-Rahmen 1 bilden, auf verschiedene LSPs derselben Lastausgleichs-Sitzung erleichtert die Rekonstruktion des Rahmens 1 in einem nicht gezeigten Basis-Rekonstruktions-Modul des Ausgangs-Routers 5 des MPLS-Netzwerks.
Wie in 1 gezeigt, wird am Ausgang des MPLS-Netzwerks 2 im Ausgangs-Router 5 jedes MPLS-Paket TS1', TS2, TS3' in Zeitschlitz TS1, TS2, TS3 rekonfiguriert, und der SDH/SONET-Rahmen 1 wird identisch wie vor der Eingabe in das MPLS-Netzwerk 2 wieder hergestellt, indem die Reihenfolge der Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 beachtet wird.
Entsprechend dieser Erfindung müssen die Zeitschlitze des SDH/SONET-Rahmens nicht zerschnitten werden, um über das MPLS-Netzwerk gesendet zu werden, so dass die Rekonstruktion des Rahmens erleichtert und der Übertragungs-Prozess verkürzt wird.
Die vorliegende Erfindung erlaubt eine dynamische Anpassung der Übertragung von SDH/SONET-Rahmen über ein MPLS-Netzwerk. Die Art des eintreffenden Rahmens wird automatisch bestimmt, und das MPLS-Netzwerk passt sich selbst entsprechend an.
Weiterhin kann die adaptive Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente eine neue Lastausgleichs-Sitzung auslösen oder eine bestehende anpassen, zum Beispiel durch Erzeugung und Hinzufügung eines neuen LSP.
Die adaptive Lastausgleichs-Anwendungs-Komponente kann weiterhin die verschiedenen Dienstguten (QOS, Quality of Service) und Dienstklassen (CoS, Class of Service) der Netzwerk-Benutzer berücksichtigen, zum Beispiel die Prioritätsreihenfolge für die Abbildung der verschiedenen Rahmen.
Diese Erfindung führt für die Netzbetreiber zu einer ziemlichen Verringerung der Anschaffungs- und Betriebskosten der MPLS-SDH/SONET-Netzwerke, da die topologischen Ressourcen der Netzwerke optimiert werden.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hier an einem Beispiel beschrieben wird, und für die Übertragung von Rahmen in anderen Netzwerk-Arten benutzt werden kann, zum Beispiel kann sie auf andere TDM-Rahmen erweitert werden, die in ein MPLS-Netzwerk hineinkommen. Die Erfindung wird nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

Verfahren zur Übertragung eines Zeitmultiplex-Rahmens (1), im Folgenden als TDM-Rahmen bezeichnet, über ein MPLS-Netzwerk (2), wobei der Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen (TS1, TS2, TS3) mit speziellen Bandbreiten enthält, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Erkennung der entsprechenden Bandbreite der Zeitschlitze des Rahmens (1); – Für jeden Zeitschlitz (TS1, TS2, TS3) des Rahmens Erzeugung und Reservierung eines entsprechenden Label Switched Path (LSP1, LSP2, LSP3) in dem MPLS-Netzwerk (2), der eine Bandbreite hat, die im Wesentlichen identisch zur Bandbreite des Zeitschlitzes ist; – und Weiterleitung jedes Zeitschlitzes (TS1, TS2, TS3) über das MPLS-Netzwerk (2) in einem entsprechenden Label Switched Path (LSP1, LSP2, LSP3).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der TDM-Rahmen ein SDH/SONET-Rahmen (1) ist.
Router (4) zur Übertragung eines TDM-Rahmens (1) über ein MPLS-Netzwerk (2), wobei der Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen (TS1, TS2, TS3) mit speziellen Bandbreiten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass er für folgendes ausgelegt ist: – Erkennung der entsprechenden Bandbreite der Zeitschlitze des Rahmens (1); – Für jeden Zeitschlitz (TS1, TS2, TS3) des Rahmens Erzeugung und Reservierung eines entsprechenden Label Switched Path (LSP1, LSP2, LSP3) in dem MPLS-Netzwerk, der eine Bandbreite hat, die im Wesentlichen identisch zur Bandbreite des Zeitschlitzes ist; – und Weiterleitung jedes Zeitschlitzes über das MPLS-Netzwerk in einem entsprechenden Label Switched Path.
MPLS-SDH/SONET-Netzwerke, die einen Router gemäß Anspruch 3 enthalten.