专利名称：虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法
技术领域：
本发明涉及虚拟局域网交换技术领域，特别涉及一种虚拟局域网交换系统及系统内各设备之间信令交互的方法。
背景技术：
局域网(LAN)是指由少数几台家用计算机构成的网络，也可以是数以百计的计算机构成的企业网络。虚拟局域网(VLAN，Virtual LAN)所指的LAN特指使用路由器分割的网络，也就是广播域。广播域，指的是广播帧所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围。严格地说，并不仅仅是广播帧，多播帧(Multicast Frame)和目标不明的单播帧(Unknown Unicast Frame)也能在同一个广播域中畅行无阻。
最初的二层交换机只能构建单一的广播域，使用VLAN功能后能够将网络分割成多个广播域，提高了网络整体的传输性能。
目前，在IEEE802.1Q标准中，VLAN ID(VLAN Identification，VLAN标识符)的长度只有12位，也就是说整个二层网络中只能够支持4096个全局的VLAN，远远不能够满足运营网络的要求。随着用户数目和业务种类的发展，运营商对用户和网络链路资源越来越难以管理，尤其在采用二层技术的宽带接入网中。
解决虚拟电路交换碰到的VLAN ID紧张的问题目前可以使用层次化VLAN。使用多层次的VLAN虽然很容易解决VLAN ID紧张的问题，但也存在以下缺点一、需要进行复杂的配置工作，不方便维护；二、增加了一层VLAN ID也就增加了报文的长度，特别是以太网，直接导致线路利用率下降；三、当网络规模比较大时，对用户的管理、链路资源管理都存在一定的问题。四、网络的QOS难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法，采用基于VLAN交换的虚拟局域网交换体系架构，通过虚拟局域网交换系统内各设备间的信令交互，解决以下问题宽带接入网中VLAN ID紧张的问题；网络运营商对用户、链路资源难管理的问题；网络运营商对用户不能提供差异服务的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法。系统包括一个或多个业务控制实体设备、业务触发实体设备，以及业务转发实体设备，相互连接组成业务控制层网络，用于在业务触发后，通过业务转发实体到业务控制实体设备的数据库中查询用户签约数据，并发起链路请求；一个或多个资源控制实体设备，相互通过信令连接关系与路由连接关系而组成连接控制层网络，用于业务路由、资源预留与呼叫接纳控制，提供基于流的动态策略，承担端到端的虚拟局域网交换连接的建立、维护与拆除；一个或多个具备虚拟局域网交换能力的数据转发实体设备，通过以太网物理连接组成承载能力层网络，用于接收并执行所述资源控制实体设备下发的策略，对业务流实施流量监控、调度与转发。
所述的系统还可以包括监测与维护模块，构成操作管理维护层，用于对承载能力层、连接控制层和业务控制层内的实体设备进行监测和维护管理。
所述业务控制实体设备的数据库中可以记录用户物理位置、权限、计费认证以及接口能力信息。
所述一个或多个业务控制实体，可以是根据用户定制的业务类型，向相邻的资源控制实体发起链路请求。
所述资源控制实体设备之间的信令连接关系，可以包括用户与网络间的信令，以及网络设备之间的信令处理。
所述资源控制实体设备，可以在业务流跨越本域时，本域的资源控制实体与下一个域的资源控制实体协商，为业务流分配端到端路经。
方法包括
(1)由业务控制实体设备根据用户定制的业务类型，向资源控制实体设备发起链路请求；(2)所述资源控制实体设备根据本设备的资源情况，向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求；(3)所述数据转发实体设备根据本设备的虚拟局域网资源分配情况，执行所述链路请求，并把执行结果反馈给资源控制实体设备；(4)根据执行结果，资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的响应消息。
所述步骤(1)可以包括一个或多个业务控制实体根据用户定制的业务类型，向相邻的资源控制实体设备发起链路请求。
所述步骤(1)可以进一步包括当业务流跨越本域时，所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备向下一个域的资源控制实体设备发起链路请求，并在步骤(2)中，由下一个域的资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求。
所述步骤(3)可以进一步包括所述下一个域的资源控制实体设备将执行结果反馈给所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备；所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求，并获得反馈的执行结果。
所述步骤(4)，如果执行结果为成功，则可以由资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的成功响应消息；如果执行结果为失败，则资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的失败响应消息。
所述链路请求可以为链路建立请求；所述虚拟局域网表项请求可以为表项建立请求。
所述链路请求可以为链路修改请求；所述虚拟局域网表项请求可以为表项修改请求。
所述链路请求可以为链路拆除请求；所述虚拟局域网表项请求可以为表项拆除请求。
所述的方法可以进一步包括当所述数据转发实体设备发现本设备资源出现异常时，将资源异常消息上报给资源控制实体设备；由资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起与异常资源相关的虚拟局域网表项删除请求；数据转发实体设备执行删除虚拟局域网表项请求，并将执行结果反馈给资源控制实体设备；资源控制实体设备将链路异常删除结果上报给关联的业务控制实体设备。
本发明虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法具备完善的以太网VLAN交换和调度功能，灵活的业务调度和建立、调整的手段，丰富了VLAN ID资源和可扩展的二层业务提供能力，完善了操作维护管理工具和信息。使用本发明系统和方法，可以实现网络资源的统一管理和规划及对不同业务的差分服务，本发明简化管理自动配置，能自动选择起点、终点，根据物理链路中的链接计算最短路径，部署时采用最短路径部署。
图1为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统结构示意图；图2为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路建立示意图；图3为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路修改示意图；图4为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路拆除示意图；图5为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的资源异常上报示意图。
具体实施例方式
如图1所示，为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统结构示意图。其中，虚拟局域网交换系统(VSS，Vlan Switch System)采用分层架构，包括承载能力层103，连接控制层102、业务控制层101和操作管理维护层(OAM管理层，Operation Administration and Maintenance)104。
VSS系统中主要包括的设备有数据转发实体设备(DSE，Data SwitchEntity)109、资源控制实体设备(RCE，Resource Control Entity)108和业务控制实体设备(SCE，Service Control Entity)105。通过DSE109、RCE108和SCE105之间的信令交互，完成链路资源异常上报和链路的建立、修改、拆除。
VSS具备完善的以太网VLAN交换和调度功能，灵活的业务调度和建立、调整的手段，丰富了VLAN ID资源和可扩展的二层业务提供能力，完善的操作维护管理工具和信息。
VSS各层的总体功能如下1)承载能力层103是VSS的基础层，由具备VLAN交换能力的数据转发实体设备DSE109——VLAN交换功能节点之间相互通过多种形式的以太网物理连接而组成的承载能力网络。它接收并执行RCE108下发的策略，对业务流实施流量监控、调度、转发，保证业务流的QoS(服务质量，QualityofService)。DSE主要提供的功能有动态策略的安装/更新/删除；VLAN交换；流量监控(CAR)；优先级队列调度等功能。
2)连接控制层102由VSS的RCE108之间相互通过信令连接关系和路由关系而组成的承载控制网络，承担端到端的VLAN交换连接的建立、维护、拆除等功能，是VSS的控制神经。RCE108包含用户和网络间信令(UNS，User-Network Signaling)以及网络设备之间的信令(NNS，Network-NetworkSignaling)的处理。RCE(Resource Control Entity)主要提供的功能有承载资源管理；用户物理位置信息管理；业务路由；资源预留；呼叫接纳控制(CAC)；基于流的动态策略等功能。
3)业务控制层101由业务触发功能设备107通过转发功能设备106和业务控制实体设备SCE105相连接而组成的业务控制网络，SCE105纪录了用户数据，包含物理位置、权限、计费认证、接口能力信息等，业务触发后，通过转发功能设备106到SCE105进行数据查询，得到业务的必要信息。业务控制层101是VSS的大脑。SCE(Service Control Entity)主要提供的功能有用户及签约数据管理；网络编码；连接管理。
4)OAM管理层104负责提供管理、监视、维护、告警等运维功能，对承载能力层103、连接控制层102、业务控制层101内的各功能部件如DSE109/RCE108/SCE105进行监测和维护管理。
如图2所示，为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路建立示意图，具体步骤如下(步骤21)由SCE根据用户定制的业务类型，向相邻的RCE1发起链路建立请求。
(步骤22)RCE1根据资源情况，向相关的RCE2发起链路建立请求。
(步骤23)由RCE2向相关的DSE4和DSE5发起VLAN表项建立请求。
(步骤24)DSE4和DSE5根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路建立请求。并把执行结果反馈给RCE2.
(步骤25)由RCE2把链路建立结果，反馈给RCE1.
(步骤26)如果RCE2链路建立成功，由RCE1向相关的DSE1、DSE2、DSE3发起VLAN表项建立请求，否则RCE1向发起端SCE反馈“链路未能成功建立”消息。
(步骤27)DSE1、DSE2、DSE3根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路建立请求。并把执行结果反馈给RCE1。
(步骤28)RCE1向发起端SCE发送“链路成功建立”的消息。
RCE支持同时为多个SCE服务，RCE支持VSS连接建立功能。RCE接收并处理SCE发起连接建立请求，完成CAC(连接接纳控制，ConnectionAdmission Control)，业务路由，资源预留，向业务流经过的DSE下发策略，建立端到端的VSS连接。RCE支持跨域资源的协商，当业务流跨越本域时，RCE和下一个域的RCE协商，为业务流分配一条端到端的路径。
如图3所示，为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路修改示意图，具体步骤如下(步骤31)由SCE向相邻的RCE1发起链路修改请求。
(步骤32)RCE1根据链路资源分配情况，向相关的RCE2发起链路修改请求。
(步骤33)由RCE2向相关的DSE4和DSE5发起VLAN表项修改请求。
(步骤34)DSE4和DSE5根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路修改请求。并把执行结果反馈给RCE2。
(步骤35)由RCE2把链路修改结果，反馈给RCE1。
(步骤36)如果RCE2链路修改成功，由RCE1向相关的DSE1、DSE2、DSE3发起VLAN表项修改请求，否则RCE1向发起端SCE反馈“链路未能成功修改”消息。
(步骤37)DSE1、DSE2、DSE3根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路修改请求。并把执行结果反馈给RCE1。
(步骤38)RCE1向发起端SCE发送“链路成功修改”的消息。
RCE支持VSS连接修改功能。对于一个已经建立的VSS连接，RCE接收并处理SCE发起连接修改请求，根据请求中携带的新的参数完成CAC，业务路由，资源预留，并更新DSE中的策略。当VSS连接跨越本域时，RCE向下一跳RCE发起VSS连接修改请求。
如图4所示，为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的链路拆除示意图，具体步骤如下(步骤41)由SCE向相邻的RCE1发起链路拆除请求。
(步骤42)由RCE1向相关的DSE1、DSE2、DSE3发起VLAN表项拆除请求。
(步骤43)DSE1、DSE2、DSE3根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路拆除请求。并把执行结果反馈给RCE1。
(步骤44)由RCE1向相关的RCE2发起链路拆除请求。
(步骤45)由RCE2向相关的DSE4和DSE5发起VLAN表项拆除请求。
(步骤46)DSE4和DSE5根据本设备的VLAN资源分配情况，执行链路拆除请求。并把执行结果反馈给RCE2。
(步骤47)由RCE2把链路拆除结果，反馈给RCE1。
(步骤48)由RCE1把链路拆除结果，反馈给SCE。
RCE支持VSS连接拆除功能。对于一个已经建立的VSS连接，RCE能够接收处理SCE发起连接拆除请求，释放该连接占用的资源，并更新DSE中的策略。当VSS连接跨越本域时，RCE向下一跳RCE发起VSS连接拆除请求。
如图5所示，为根据本发明实施例所述的虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法的资源异常上报示意图，具体步骤如下(步骤51)当DSE1发现本设备资源出现异常情况如链路断了，DSE1把资源异常消息上报给相邻的RCE1。
(步骤52)由RCE1向相关的DSE1、DSE2和DSE3发起与异常资源相关的VLAN表项删除请求。
(步骤53)由RCE1向相关的RCE2发起链路删除请求。
(步骤54)DSE1、DSE2和DSE3执行删除VLAN表项请求，并把执行的结果反馈给RCE1。
(步骤55)由RCE2向相关的DSE4和DSE5发起VLAN表项删除请求。
(步骤56)DSE4、DSE5执行删除VLAN表项请求，并把执行的结果反馈给RCE2.
(步骤57)由RCE2把链路删除结果，发送给RCE1。
(步骤58)由RCE1把链路异常删除结果，上报给关联的SCE。
RCE可以处理DSE上报的资源异常事件，RCE能够主动拆除异常资源上承载的VSS连接，向DSE下发策略删除指令，并通知SCE连接拆除。
权利要求
1.一种虚拟局域网交换系统，其特征在于，包括一个或多个业务控制实体设备、业务触发实体设备，以及业务转发实体设备，相互连接组成业务控制层网络，用于在业务触发后，通过业务转发实体到业务控制实体设备的数据库中查询用户签约数据，并发起链路请求；一个或多个资源控制实体设备，相互通过信令连接关系与路由连接关系而组成连接控制层网络，用于业务路由、资源预留与呼叫接纳控制，提供基于流的动态策略，承担端到端的虚拟局域网交换连接的建立、维护与拆除；一个或多个具备虚拟局域网交换能力的数据转发实体设备，通过以太网物理连接组成承载能力层网络，用于接收并执行所述资源控制实体设备下发的策略，对业务流实施流量监控、调度与转发。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括监测与维护模块，构成操作管理维护层，用于对承载能力层、连接控制层和业务控制层内的实体设备进行监测和维护管理。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述业务控制实体设备的数据库中记录有用户物理位置、权限、计费认证以及接口能力信息。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个业务控制实体，是根据用户定制的业务类型，向相邻的资源控制实体发起链路请求。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述资源控制实体设备之间的信令连接关系，包括用户与网络间的信令，以及网络设备之间的信令处理。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述资源控制实体设备，当业务流跨越本域时，本域的资源控制实体与下一个域的资源控制实体协商，为业务流分配端到端路经。
7.一种虚拟局域网信令交互方法，其特征在于，包括(1)由业务控制实体设备根据用户定制的业务类型，向资源控制实体设备发起链路请求；(2)所述资源控制实体设备根据本设备的资源情况，向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求；(3)所述数据转发实体设备根据本设备的虚拟局域网资源分配情况，执行所述链路请求，并把执行结果反馈给资源控制实体设备；(4)根据执行结果，资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的响应消息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括一个或多个业务控制实体根据用户定制的业务类型，向相邻的资源控制实体设备发起链路请求。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步包括当业务流跨越本域时，所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备向下一个域的资源控制实体设备发起链路请求，并在步骤(2)中，由下一个域的资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步包括所述下一个域的资源控制实体设备将执行结果反馈给所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备；所述与发起端业务控制实体设备相邻的资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求，并获得反馈的执行结果。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)，如果执行结果为成功，则资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的成功响应消息；如果执行结果为失败，则资源控制实体设备向发起端业务控制实体设备发送所述链路请求的失败响应消息。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述链路请求为链路建立请求；所述虚拟局域网表项请求为表项建立请求。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述链路请求为链路修改请求；所述虚拟局域网表项请求为表项修改请求。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述链路请求为链路拆除请求；所述虚拟局域网表项请求为表项拆除请求。
15.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括当所述数据转发实体设备发现本设备资源出现异常时，将资源异常消息上报给资源控制实体设备；由资源控制实体设备向相关的数据转发实体设备发起与异常资源相关的虚拟局域网表项删除请求；数据转发实体设备执行删除虚拟局域网表项请求，并将执行结果反馈给资源控制实体设备；资源控制实体设备将链路异常删除结果上报给关联的业务控制实体设备。
全文摘要
本发明提供了一种虚拟局域网交换系统及系统设备信令交互方法。系统包括一个或多个业务控制实体设备组成的业务控制层网络；一个或多个资源控制实体设备组成的连接控制层网络；一个或多个数据转发实体设备组成的承载能力层网络。信令交互方法包括以下步骤(1)业务控制实体设备向资源控制实体设备发起链路请求；(2)资源控制实体设备向数据转发实体设备发起虚拟局域网表项请求；(3)数据转发实体设备执行链路请求；(4)根据执行结果，资源控制实体设备向业务控制实体设备发送响应消息。本发明具备完善的以太网VLAN交换和调度功能，丰富了VLAN ID资源和可扩展的二层业务提供能力，完善了操作维护管理工具和信息。
文档编号H04L12/56GK101030904SQ20061005870
公开日2007年9月5日 申请日期2006年3月2日 优先权日2006年3月2日
发明者卯玉成, 罗鉴, 范成法 申请人:中兴通讯股份有限公司