专利名称：通用组帧程序帧的传送设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于传送GFP(通用组帧程序)帧的GFP帧传送设 备以及GFP帧传送方法，具体地说，就是涉及一种能够在GFM帧传 送过程中进行端对端路径性能监控的GFP帧传送设备和GFP帧传送方 法。
背景技术：
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"TIXI.5/2000-209 GP (GFP)标准"(下文中我们简称其为文献(l))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(丢弃合法 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(DSTMAC)和源MAC (源介质存取控 制)地址(SRCMAC)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，TTI^O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"TIXI.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。
为了对环形连接中两个节点之间所要建立的路径进行性能监控， 常用的一种方法是，接收GFP帧的节点，在GFP帧上可用的一端采用 FCS字段校验。图8所示为用于生成FCS的常规目标区。如上所述， 被附加到此GFP帧末端的FCS字段(4字节)是对整个载荷区执行一 次FCS计算(一种CRC32计算)所得的结果，而作为CRC32计算的 生成函数G(x)，所釆用的是如下公式
G(X)" + X + X2+X4+X5+X7+X8+Xi0+X"+X X!6 + X22 +X23 +X26 +X32
对于每个终接GFP帧的每个SONET节点，上述环帧的载荷头中 的TTL和拥塞控制/优先级(DE, COS)字段均将被重写。另外，在本 发明人等人提出的作为用于在GFP中提供灵活路由等优点的GFP帧模 式的"GFP旁通帧"中，对于每个终接GFP帧的SONET节点，载荷 头和控制字段中的一些标号可被重写。即，在很多情况下，在SONET 节点中，载荷头的一部分将被更新，同时FCS也将被重新计算。因此， 其能够利用FCS字段以环为单位来逐环地进行监控，但是不能进行从
入口处的SONET节点到出口处的SONET节点之间的整个端对端路径 的监控。例如，当载荷区中的数据中发生了错误时，接收此GFP帧的 节点能够通过FCS字段校验发现该错误，但是如果此节点就此丢弃了 该GFP帧，则该GFP帧和FCS将不能被传送到接下来的节点去，从而 使其不能再如上所述地利用FCS字段进行端对端路径监控。即使如果 该节点不能丢弃含有错误的GFP帧，FCS也将被重新计算(重新生 成)，并且附加有重新计算的FCS的GFP帧被传送到接下来的节点， 造成下一节点将FCS校验结果判断为"正确"，使其不能实现利用FCS 字段来进行端对端路径的性能监控。
本发明就是要解决上述问题，并提供一种能够在GFP帧传输中利 用FCS字段进行端对端路径的性能监控的GFP帧传送设备和GFP帧传 送方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够在GFP帧传输中利用FCS字段 进行端对端路径性能监控的GFP帧传送设备和GFP帧传送方法。
根据本发明的GFP帧传送设备是一种在GFP网络上传送GFP(通 用组帧程序)帧的GFP帧传送设备，其包括多个用户协议终接部， 用于向用户网络发送/从用户网络接收用户数据包，并根据用户数据包 生成GFP帧；包交换机，用于接收和传送所述GFP帧；多个GFP帧 终接部，其与所述包交换机连接，用于向GFP网络发送/从GFP网络接 收GFP帧；其中，所述GFP帧终接部包括帧校验序列(FCS)生成部， 用于在所述GFP帧被生成并由所述GFP帧传送设备进行发送时，利用 所述GFP帧的载荷字段作为生成目标区来生成FCS，并将此FCS附加 到所述GFP帧的FCS字段上。
本发明另一种配置中的GFP帧传送设备是一种用于在GFP网络上 传送GFP (通用组帧程序)帧的GFP帧传送设备，其包括多个用户
协议终接部，用于向用户网络发送/从用户网络接收用户数据包，并根 据用户数据包生成GFP帧；包交换机，用于接收和传送所述GFP帧；
多个GFP帧终接部，其与所述包交换机连接，用于向GFP网络发送/ 从GFP网络接收GFP帧；其中，所述GFP帧终接部包括FCS重新计 算部，用于当所述GFP帧传送设备接收到所述GFP帧，并将其传送给 下一 GFP帧传送设备时，根据所述GFP帧传送设备更新前后所述GFP 帧的扩展头区和扩展头错误控制(eHEC)字段的差值，以及当所述GFP 帧被输入到所述GFP帧传送设备中时的帧校验序列(FCS)，来重新 计算从所述GFP帧传送设备输出的所述GFP帧的FCS，并将此FCS 附加到所述GFP帧的FCS字段上。
本发明的另外一种配置的GFP帧传送设备是一种用于在GFP网络 上传送GFP (通用组帧程序)帧的GFP帧传送设备，其包括多个用 户协议终接部，用于向用户网络发送/从用户网络接收用户数据包，并 根据用户数据包生成GFP帧；包交换机，用于接收和传送所述GFP帧； 多个GFP帧终接部，其与所述包交换机连接，用于向GFP网络发送/ 从GFP网络接收GFP帧；帧校验序列(FCS)校验/错误通知位设置部， 用于当所述GFP帧传送设备接收到所述GFP帧时，利用所述GFP帧 的FCS执行错误检测，并在该FCS校验发现了错误时，对在所述GFP 帧的扩展头区中的预定字段中的错误通知位进行置位。
根据本发明的GFP帧传送方法是一种用于在GFP网络上传输GFP (通用组帧程序)帧的GFP顿传送方法，其包括GFP帧传送设备的 多个用户协议终接部之一从用户网络接收用户数据包，并根据用户数 据包生成GFP帧，或该GFP帧传送设备的多个GFP帧终接部之一从 另一 GFP帧传送设备的多个GFP帧终接部之一接收GFP帧的步骤； 通过该GFP帧传送设备的包交换机传送所述GFP帧的步骤；通过该 GFP帧传送设备的所述多个GFP帧终接部之一向GFP网络发送GFP 帧或通过该GFP帧传送设备的多个用户协议终接部之一将GFP帧形成 用户数据包并传送给用户网络的步骤；和帧校验序列FCS生成步骤，
用于在所述GFP帧被生成并由所述GFP帧传送设备进行发送时，利用 所述GFP帧的载荷字段作为目标区来生成FCS，并将此FCS附加到所 述GFP帧的FCS字段上。
根据本发明的另一种配置下的GFP帧传送方法是一种用于在GFP 网络上传送GFP(通用组帧程序)帧的GFP帧传送方法，其包括GFP 帧传送设备的多个用户协议终接部之一从用户网络接收用户数据包， 并根据用户数据包生成GFP帧，或该GFP帧传送设备的多个GFP帧 终接部之一从另一 GFP帧传送设备的多个GFP帧终接部之一接收GFP 帧的步骤；通过该GFP帧传送设备的包交换机传送所述GFP帧的步骤； 通过该GFP帧传送设备的所述多个GFP帧终接部之一向GFP网络发 送GFP帧或通过该GFP帧传送设备的多个用户协议终接部之一将GFP 帧形成用户数据包并传送给用户网络的步骤；和帧校验序列(FCS)重 新计算步骤，用于当所述GFP帧传送设备接收到所述GFP帧，并将其 传送给下一 GFP帧传送设备时，根据所述GFP帧传送设备中更新前后 的所述GFP帧的扩展头区和扩展头错误控制(eHEC)字段的差值，以 及当所述GFP帧被输入到所述GFP帧传送设备中时的FCS,来重新计 算从所述GFP帧传送设备输出的所述GFP帧的FCS，并将此FCS附加 到所述GFP帧的FCS字段上。
本发明中的另外一种配置的GFP帧传送方法是一种用于在GFP 网络上传送GFP (通用组帧程序)帧的GFP帧传送方法，其包括GFP
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'HW1专达议食H'、J步，、州厂W、t乂玲伎部^l一/A州厂鬥殆恢HX/t)厂双Wt^， 并根据用户数据包生成GFP帧，或该GFP帧传送设备的多个GFP帧 终接部之一从另一 GFP帧传送设备的多个GFP帧终接部之一接收GFP 帧的步骤；通过该GFP帧传送设备的包交换机传送所述GFP帧的步骤； 通过该GFP帧传送设备的所述多个GFP帧终接部之一向GFP网络发 送GFP帧或通过该GFP帧传送设备的多个用户协议终接部之一将GFP 帧形成用户数据包并传送给用户网络的步骤；和帧校验序列(FCS)校 验/错误通知位设置步骤，用于当所述GFP帧传送设备接收到所述GFP
帧时，利用所述GFP帧的FCS执行错误检测，并且在该FCS校验发现 了错误时，对在所述GFP帧的扩展头区中的预定字段中的错误通知位 进行置位。
本发明的上述或其它目的、特性以及优点将从接下来参照附图所 进行的详细说明中变得显而易见，其中-
图1所示为GFP协议栈的示意图2所示为GFP的基本帧格式的示意图3所示为GFP帧的核心帧头的格式示意图4所示为GFP帧的载荷区格式的示意图5所示为GFP帧的FCS字段的格式示意图6所示为在一个GFP点到点帧中的载荷头的示意图7所示为GFP环帧的载荷头的示意图8所示为常规的FCS生成目标区的示意图9所示为由根据本发明第一实施例的GFP帧传送设备构成的 GFP网络的一种示例的方框图10所示为用于显示根据本发明第一实施例的GFP帧传送设备 的简要配置的方框图11所示为用于显示本发明第一实施例中的GFP节点的详细配 置的方框图12所示为用于显示当一个用户数据包从用户网络抵达并且其 中存储有此用户数据包的GFP帧被发送到GFP网络上时，GFP节点上 所执行的主要操作的流程图13所示为用于显示当一个GFP帧从GFP网络抵达并且存储在 该GFP帧中的用户数据包被发送给用户网络时，GFP节点上所执行的
主要操作的流程图14所示为根据本发明第一实施例的FCS生成目标区的示意图； 图15所示为用于显示在本发明的第一实施例中利用FCS字段所
进行的点到点路径性能监控的示意图16所示为根据本发明第二实施例的FCS重新计算方法的示意
图17所示为用于显示利用一个显示了 GFP帧的FCS生成目标区 内容的信息多项式F(x)及其逆运算多项式L(x)来生成FCS的示意图； 图18所示为FCS计算中所用的CRC运算电路的电路图； 图19所示为根据本发明第二实施例的FCS重新计算方法的示意
图20所示为本发明第三实施例中所用的错误通知位的示意图； 图21所示为本发明第三实施例中利用FCS字段和错误通知位进 行点到点路径的性能监控的示意图。
具体实施例方式
接下来将参照附图，对本发明的实施例进行详细地说明。 (第一实施例)
图9所示为由根据本发明第一实施例的GFP帧传送设备构成的一 个网络(被称为"GFP网络")的一种示例的方框图。接下来我们将 以被形成为SONET环的环形连接GFP网络为例，来对本实施例进行 说明。为此，假设在此GFP网络所要传送的是具有如图7所示的载荷 头格式的GFP环帧。
根据图9，本实施例中的环形GFP网络由一组连成环形的GFP节 点i (Ni, N2， ...， N7)构成。每个GFP节点i与一个或多个用户网 络相连。在接下来的说明中，为了简单，假设每个GFP节点1只与单 独一个用户网络相连。每个GFP节点1具有多个端口，且每个端口均 具有一个相应的端口号。例如，假设西侧端口的端口号被指定为"1"， 而东侧端口的端口号则为"2"，而在用户网络一侧，端口号则为"3"。
图10所示为用于显示根据本发明第一实施例的GFP帧传送设备 的简要配置的方框图。根据图10，本发明第一实施例的GFP节点1由 一个用户协议终接部4和两个GFP帧终接部5构成。每个终接部(4， 5)均被安装为，例如，线路卡(line card) (LC)。
用户协议终接部4的配置与功能将根据用户网络的类型作相应地 改变。例如，当其与一个千兆以太网(GbE)相连时，用户协议终接部 4将执行千兆以太网的帧终接处理。而当其与一个POS (SONET上信 息包)网络相连时，用户协议终接部4将利用在SONET帧中的点到点 协议对SONET帧和类似于HDLC的帧进行终接处理。
GFP帧终接部5是用于终接在上述GFP网络中用于容载OSI参考 模型的第一层(物理层)的那一部分。GFP帧终接部5的配置与功能 可以根据GFP网络的OSI参考模型的第一层的类型变化作合适的变化。 例如，当SONET被用作OSI参考模型的第一层，并且GFP帧被映射 到SONET帧(SPE (同步载荷封装))的载荷上时，GFP帧终接部5 将执行诸如SONET帧终接，GFP帧的提取和映射等处理。另外，当采 用了 WDM (波分多路复用)的OTN (光传输网络)被用作OSI参考 模型的第一层，且GFP帧被映射到作为OTN帧(数字环绕(wrapper)) 的载荷的光信道载荷单位(OPUk)上时，GFP帧终接部5将执行诸如 "数字环绕"终接以及对OPUk的GFP帧提取和映射等处理。
在ANSI T1.105和ANSI Tl.105.02或Itu隱TG.707中对SONET标 准进行了说明，而在ITU-TG.709中则对OTN的OPUk进行了说明。
图11所示为本发明第一实施例的GFP节点1的详细配置的一种 示例的方框图。GFP节点1除了图10中所说明的部件外，还包括一个 监控控制处理部16。为了简洁起见，图11中的GFP节点1只显示了 一个用户协议终接部4和一个GFP帧终接部5。然而，其对于GFP节 点1的一个或多个用户网络侧端口可以提供一个或多个用户协议终接 部4，而对于两个GFP (环形)网络侧端口 (东侧，西侧)则提供了两 个GFP帧终接部5，同时每个终接部(4， 5)均与一个包交换机3相
连。如上所述，由于本实施例假设每个GFP节点l均只容载一个用户 网络，因此接下来将在假设用户协议终接部4的数目为1的情况下来 对本实施例进行说明。
用户协议终接部4包括一个用户网络接口部6， 一个接收适配处 理部7， 一个地址解析部8， 一个业务量计9， 一个包交换机接口部IO， 一个存储器11以及一个发送适配处理部12。
用户网络接口部6向用户网络发送/从用户网络接收用户数据包 (存储有用户数据包的用户网络帧)。当其从用户网络上接收到存储 有用户数据包的用户网络帧时，用户网络接口部6将终接此用户网络 帧，从该用户网络帧中去除掉该用户网络所不需要的开销，并将此用 户数据包发送给接收适配处理部7。另外，用户网络接口部6还以下文 中所要说明方式将该用户数据包发送给用户网络。
接收适配处理部7将GFP帧中用于适配的"帧类型"字段附加到 从用户网络接口部6所接收来的用户数据包上，并进行有关此类型的 CRC16计算，然后增加"tHEC"并获取用作扩展头的一个区域。下文 中，根据用户数据包所形成的GFP帧将也被简称为"GFP帧"。
地址解析部8根据此GFP帧的载荷字段中所存储的用户数据包中 所存储的用户网络目的地地址(用户目的地地址)访问存储器11，并 识别出目的MAC地址，其指示了此GFP网络中的目的节点，该目的 GFP节点的输出端口 (DP)以及在此GFP节点l位置上的包交换机3 的输出端口 (出口端口)。例如，当上述用户数据包是一个以太网MAC 帧或是从POS的HDLC帧中提取出来的IP数据包时，用户网络的目的 地址(用户目的地址)表示的是"目的地址(DA)"。另外，由于指 示了在此GFP网络中的源GFP节点以及该源GFP节点(此GFP节点 1)的输入端口(SP)的源MAC地址(SRC MAC)是对应于包交换机3 的用户协议终接部4的自身节点MAC地址和端口号(本实施例中为
"3")，因此其是可以自动识别出来的。随后，此DP， SP，目的MAC 地址(DST MAC)和源MAC地址(SRC MAC)均将被附加到GFP(环) 帧的扩展头区，同时将对此扩展头区进行CRC16计算并递增"eHEC"。
业务量计9通过监控控制处理部16来监控超过了为用户数据包中 所存储的每个用户网络源地址(用户源地址)所设置的带宽的过度业 务量。其结果是，如果业务量超过了带宽，则业务量计9将指示用于 控制GFP帧读取的部件(包交换机接口部10)丢弃GFP帧或执行抛光 控制以降低读取优先级次序。
例如，包交换机接口部10具有根据调度功能来控制包交换机3的 功能，根据指派给用户网络的每个源地址(用户源地址)的网络资源 量来改变传送频率。
存储器11存储了指示了 GFP网络中的目的节点、在目的GFP节 点位置上的输出端口 (DP)、以及在GFP节点1 (出口端口)位置上 用于用户网络的每个目的地址(用户目的地址)的输出端口 (DP)的 目的MAC地址(DSTMAC)。此信息是由监控控制处理部16来进行 设置的。
发送适配处理部12从由包交换机3进行交换后，被传送给用户协 议终接部4，并通过包交换机接口部10提供来的GFP帧中去除掉载荷 头(帧类型，tHEC，扩展头，eHEC)，并将其传送给用户网络接口部 6。
用户网络接口部6接收到存储在来自于发送适配处理部12的GFP 帧载荷区的载荷中的数据包(下文中简称为"用户数据包")后，先 对此用户数据包上附加用于该用户网络的开销，将其存储在该用户网 络的帧中，并将存储了此用户数据包的帧发送给上述用户网络。
另一方面，GFP帧终接部5具有一个GFP帧接口部13，一个GFP 帧转发解决部14， 一个包交换机接口部IO， 一个业务量计19，以及一 个存储器15。
GFP帧接口部13向GFP网络发送/从GFP网络接收GFP帧(存 储了该GFP帧的SONET帧)。当GFP帧接口部13接收到存储有GFP 帧的SONET帧时，GFP帧接口部13将先从该SONET帧中提取出上 述GFP帧，然后从该GFP帧中去除掉核心帧头，再执行解扰频处理， 并进行FCS字段校验，最后将此GFP帧发送给GFP帧转发解决部14。 即使在FCS校验中发现了错误，也并不丢弃上述GFP帧，而只是将已 经检测到错误的消息通知给监控控制处理部16。监控控制处理部16则 再将此错误检测消息通知给GFP网络的控制系统。而上述GFP帧则将 以如下方式继续被发送给GFP网络。
GFP帧转发解决部14对从GFP帧接口部13接收来的GFP帧的扩 展头中的目的MAC地址(Dest MAC)与自身节点的MAC地址进行比 较，如果两者不同，则将确定包交换机3的输出端口以使得此GFP帧 可以被传送给另一个GFP帧终接部5。例如，如果GFP帧终接部5是 位于西侧上的GFP帧终接部5，则GFP帧转发解决部14将确定对应于 东侧的GFP帧终接部5的输出端口 "2"作为包交换机3的输出端口， 由此将此GFP帧传送给位于东侧的GFP帧终接部5。而如果两者相互 匹配，则GFP帧转发解决部14将访问位于扩展头中的目的端口 (DP)， 并将该DP确定为包交换机3的输出端口。在本实施例中，由于每个 GFP节点1只与一个用户网络相连，因此包交换机3的输出目的地将 被固定在用户协议终接部4 (端口 "3")上，但是如果有多个用户网 络与GFP节点1相连，则此目的端口 (DP)将用来确定输出目的地位 置上的用户网络。
上述包交换机接口部10具有与用户协议终接部4中的包交换机接 口部IO几乎相同的功能。 存储器15存储了自身节点的MAC地址，而此自身节点MAC地 址被GFP帧转发解决部14用来进行比较。此信息是由监控控制处理部 16来设置的。
业务量计19通过监控控制处理部16来监控超过了为每个目的 MAC地址(DSTMAC)设定的带宽的过度业务量。其结果是，如果业 务量超过了带宽，则业务量计19将指令用于控制GFP帧读取的部件 (GFP帧接口部13)丢弃该GFP帧或执行抛光控制以降低读取优先级 次序。
GFP帧接口部13接收到由包交换机3进行交换后传送给GFP帧 终接部5、并通过包交换机接口部10和业务量计19提供来的GFP帧 后，将以后面所述的方式在该GFP帧上附加FCS字段，增加核心帧头， 执行加扰频处理，随后把此GFP帧存储在SONET帧的载荷中，并将 其中存储了此GFP帧的上述SONET帧发送给GFP网络。
接下来，将利用图11等附图对根据本实施例的GFP节点1的操 作进行详细地说明。
首先，将参照附图11和12对GFP节点l在用户数据包从用户网 络抵达，而存储了此用户数据包的GFP帧被发送给GFP网络时的操作 进行说明。图12是用于显示在上述情况中GFP节点l所执行的主要操 作的流程图。
当一个用户数据包(存储了用户数据包的用户网络帧)抵达GFP 节点1的用户协议终接部4时，用户网络接口部6将对此用户网络帧 执行终接处理(步骤S1)，并提取出用户数据包(步骤S2)。在此情 况下，用户网络接口部6将通过从该用户网络帧中去除掉与该用户网 络无关的开销的来提取出用户数据包。例如，当用户网络帧是一个以
太网MAC帧时，这些无关开销包括其"报头"和"帧定界符的开始位 置"。
当此用户数据包被传送给接收适配处理部7时，接收适配处理部 7将设置指示此数据包的协议类型(以太网，令牌环，HDLC等)的数 值，或在GFP的类型字段中指示了将采用环帧的一个数值，获取用于 扩展头的所需区域，并将其附加到此数据包上(步骤S3)(此后我们 把上述根据用户数据包而形成的GFP帧也简称为"GFP帧")。
随后，当GFP帧被传送给地址解析部8时，地址解析部8将根据 存储在此GFP帧的载荷字段中的用户数据包中的目的地址信息(用户 目的地址)访问存储器11，并识别出对应的目的MAC地址(DST MAC)，目的GFP节点输出端口 (DP)和自身节点包交换机3的输出 端口 (出口端口)(步骤S4)。另外，如上所述，源MAC地址(SRC MAC)和源节点输入端口 (SP)也将被自动地识别出。随后，地址解 析部8将此DP，SP，目的MAC地址(DSTMAC)和源MAC地址(SRC MAC)附加到该GFP (环)帧的扩展头区上(步骤S5)，在扩展头区 中的TTL字段中设置预定的GFP传送(GFP跳频)剩余次数(初始值) (步骤S6)，并对此扩展头区执行CRC16计算以加上"eHEC"(步 骤S7)。
随后，当GFP帧被传送到业务量计9时，业务量计9将监控为用 户网络的每个源地址(用户源地址)所设置的带宽的过度业务量。其 结果是，如果超过了带宽，则业务量计9将指令包交换机接口部10丢 弃该GFP帧，或执行抛光控制以降低读取优先级次序。
随后，当GFP帧被传送到包交换机接口部10时，包交换机接口 部10将根据调度功能，来控制包交换机3，并将GFP帧从用户协议终 接部4传送给包交换机3。该调度功能按照被指派给用户网络的每个源 地址(用户源地址)的网络资源来改变传送频率。
上述GFP帧被包交换机3交换，并传送给作为交换目的地的GFP 帧终接部5 (在对应于自身节点包交换机3的输出端口 (出口端口)的 东侧或西侧上)(步骤S8)。经由GFP帧终接部5内部的包交换机接 口部10抵达业务量计19的GFP帧，将执行上述带宽监控、流速限制 以及优先级控制。
当GFP帧被传送到GFP帧接口部13时，GFP帧接口部13将执行 如下所述的FCS (帧校验序列)计算，并附加用于显示上述计算结果 的FCS字段(步骤S9)，生成一个核心帧头(步骤SIO)，执行加扰 频处理(步骤Sll)以及将GFP帧映射到在此GFP网络中所使用的 SONET载荷(SONET帧的载荷)上去(步骤S12)。随后，存储了此 GFP帧的SONET帧将从GFP帧终接部5发送到GFP网络(步骤S13)。
在本实施例中，假设GFP帧接口部13在GFP节点1中附加/去除 GFP帧的核心帧头，同时没有核心帧头的GFP帧被传送或在GFP节点 1内部进行处理。有多种方法可以被用作传送显示了 GFP节点1中的 GFP帧长度(分界符)信息的方法，诸如传送作为控制信息附加到GFP 帧(以多路复用方式传送的或作为另一不同信号)上的与长度相关的 数值，附加一个指示了 GFP帧的开始和结束的标志(标志位)，发送 指示了其中GFP帧以并行方式存在的信号部分的信号(使能信号，等)。 其还可以在GFP节点1内传送或处理其上附加有核心帧头的GFP帧。
下面将参照图11和13对当GFP帧从GFP网络抵达且存储于其中 的用户数据包被发送给用户网络时，GFP节点1所执行的操作进行说 明。图13所示为在上述情况中GFP节点l所执行的操作的流程图。
当GFP帧(存储该GFP帧的SONET帧)抵达GFP节点1中位于 西侧或东侧的GFP帧终接部5时，GFP帧接口部13终接上述SONET 帧(步骤T1)并提取出GFP帧(定界delineation)(步骤T2) 。 GFP
帧终接部5还将从GFP帧中去除掉核心帧头(步骤T3)，执行解扰频 处理(步骤T4)，并对GFP帧执行FCS字段校验(FCS校验)(步 骤T5)。即使当通过FCS校验发现了错误时，GFP帧终接部5也并不 丢弃GFP帧，而是将发现错误的事实通知给监控控制处理部16。监控 控制处理部16则将把此错误发现信息通知给GFP网络控制系统。
当GFP帧被传送给GFP帧转发解决部14时，GFP帧转发解决部 14对该GFP帧的扩展头中的目的MAC地址(DSTMAC)与自身节点 的MAC地址进行比较。如果两者不同，则其将确定包交换机3的输出 端口以使得此GFP帧被传送到另一个GFP帧终接部5 (西侧到东侧， 东侧到西侧)。在此情况下，当通过检测GFP (环)帧的TTL字段而 发现TTL已经被设置为0时，则此GF将被丢弃。如果TTL是1或更 大值，TTL将被递减1， eHEC将被重新计算及加和，而此GFP帧被输 出给包交换机接口部10。另一方面，如果目的MAC地址与自身节点 的MAC地址相互匹配，则包交换机3的输出端口将根据扩展头中的目 的端口 (DP)被确定为DP，且GFP帧被输出给包交换机接口部10 (步 骤T6)。
随后，当上述GFP帧被传送到包交换机接口部10时，包交换机 接口部IO将根据按照被指派给用户网络的每个目的地址(DSTMAC) 的网络资源来改变传送频率的调度功能，来控制包交换机3，并将GFP 帧从GFP帧终接部5传送给包交换机3。
上述GFP帧由包交换机3交换后，被传送给用户协议终接部4(步 骤T7)。在用户协议终接部4中，GFP帧将经由包交换机接口部10 抵达发送适配处理部12。发送适配处理部12删除掉载荷头(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6。
用户网络接口部6对存储在此载荷字段中的用户数据包进行映射 (附加开销等等)，并将其转换为用户网络帧的载荷(步骤T9)。随 后，存储了此用户数据包的用户网络帧将从用户协议终接部4传送到 与其相连的用户网络(步骤TIO)。
下面我们将对GFP节点1在GFP帧从GFP网络抵达或GFP帧被 发送到GFP网络(当GFP帧抵达GFP节点1的西侧或东侧，并被发 送给另一侧(东侧或西侧))时的操作进行说明。
当GFP帧(存储了 GFP帧的SONET帧)抵达GFP节点1中位于 西侧或东侧的GFP帧终接部5时，GFP帧终接部5中的GFP帧接口部 13将终接上述SONET帧并提取出GFP帧(定界delineation)。其还 将从GFP帧中去除掉核心帧头，执行解扰频处理，并执行GFP帧FCS 校验。
随后，将执行与GFP帧终接部5在上述情况中的处理相同的处理， 而此GFP帧将由包交换机3进行交换，并被传送到对应于目的端口 (出 口端口)的另一个GFP帧终接部5。
交换目的地位置上的GFP帧终接部5，随后执行与GFP帧终接部 5在上述GFP帧传输情况中的处理几乎完全相同的处理，而此GFP帧 (存储了 GFP帧的SONET帧)将被发送给GFP网络。在此情况下， 也将以后面所述方式执行与FCS字段相关的处理。
图14所示为当根据本发明第一实施例的GFP帧终接部5中的GFP 帧接口部13校验/生成一个FCS字段时的目标区的示意图。
用于常规FCS计算(生成)的目标区对应于如图8所示的GFP帧 的整个载荷区，而在本第一实施例中，该目标区对应于其中载荷区不 包含载荷头的那部分载荷(字段)。
在终接和中继GFP帧的GFP节点1中，载荷字段的内容将不发生 变化。因此，在本第一实施例中，载荷被考虑为FCS生成目标区，其 没有必要对每个连接都重新计算FCS。因此，在当GFP帧从GFP网络 抵达并被发送到GFP网络时GFP节点1所执行的操作中，GFP帧发送 方一侧的GFP帧终接部5中的GFP帧接口部13将不进行FCS重新计 算，而是直接发送上述具有与其抵达GFP节点1时所附加的FCS相同 的FCS的GFP帧。如果GFP帧接口部13重新计算FCS，则即使当载 荷区与FCS字段之间存在不匹配时，当GFP帧抵达时，重新计算FCS 便会消除上述不匹配，使得FCS校验的结果在接下来的GFP节点1中 被视为"正确"，从而不能进行端对端路径的性能监控。为此，即使 当载荷区与FCS字段之间由于出现不匹配、同时FCS校验也标明出现 出错时，本第一实施例也将不进行任何FCS重新计算，而是把直接上 述GFP帧向上传送给出口节点。
图15所示为在本发明第一实施例中利用FCS所进行的端对端路 径性能监控的示意图。图15所示为图9所示的环形GFP网络的一部分， 其中所示为当图9中的GFP节点N2被视为此GFP网络的入口节点、 而GFP节点N5被视为此GFP网络的出口节点时，GFP帧传输的一个 实例。
如图15所示，在每个GFP节点上将利用FCS校验对每个连接进 行性能监控(PM)。如上所述，在终接节点将不进行FCS重新计算。 这使得其能够通过在出口节点上进行FCS校验，来检测出发生在入口 节点与出口节点之间路径上的性能恶化/错误。
如上所示，本发明第一实施例中的GFP帧传送设备和GFP帧传送 方法在载荷区的载荷字段中设置FCS生成目标区，同时当其从GFP网 络上接收到GFP帧并将其发送给GFP网络时并不进行FCS重新计算。 为此，如果在该路径上出现了错误，则通过在出口节点上进行一次FCS 校验便可以将该错误检测出来，从而利用FCS字段能够实现端对端路
径性能监控。
另外，通过FCS校验检测到错误的GFP节点1的监控控制处理部 16，将把检测到错误的信息通知给GFP网络的控制系统，并由此能够 很容易地识别出错误在路径中的位置。
(第二实施例)
接下来，将对本发明的第二实施例进行说明。
此第二实施例不加改变地将常规的FCS生成目标区用作为FCS生 成目标区，同时采用一种不同的FCS重新计算方法。其根据常规标准 在入口 GFP节点1处执行FCS生成(计算)，在中间GFP节点1或输 出GFP节点1上进行FCS校验。而另一方面，当在中间GFP节点1 处重新计算FCS时，本实施例将利用载荷头与原有FCS之间变化差值 来计算一个新的FCS。
第二实施例计算原有载荷头(当GFP节点1是输入时)与新载荷 头(当GFP节点1是输出时)之间的差值，并将此差值除以一个CRC32 计算生成函数G(x)。对除法结果中的余数和原有FCS之间进行异或运 算的结果将得到一个新的FCS (见图16)。
接下来将对当GFP节点1的GFP帧终接部5发送GFP帧时，利 用了 GFP帧接口部13的FCS生成方法和重新计算方法，进行详细地 说明。在接下来的说明中，所有的数学表达式均对应于利用了模2运 算的运算，而在利用了模2运算的运算中，减法等价于加法。
我们将利用如下的表达式来生成一个FCS。
信息多项式F(x): —个利用一个x的(k-l)阶多项式来表示FCS 生成目标区的k位信息的表达式，具体形式如下F(x) = c+ c2x + c3x…+ ckxK—
在上述FCS生成目标区中，所要发送的第一位是最高阶项((k-l) 阶)的系数Ck，而最后一位则是最低阶项(O阶)的系数q。
顺便提及，在上述GFP中，SONET以网络字节顺序(最高有效8 位字节最先)MSB最先的方式将信息发送到传输路径上。由此，在其 中FCS的计算目标是全部的载荷区(从核心帧头的cHEC的下一个8 位字节到该载荷的最后一个8位字节)的第二实施例中，帧类型字段 的MSB是F(x)的最高阶项(x一1)的系数Ck,而最后一个8位字节的 LSB则是最低阶项(x°)的系数c,。
生成函数G(x):在FCS生成时，将采用如下的生成函数作为CRC32 的生成函数
G(x) = 1 + x + x2 + x4 + x5 + x7 + x8 + x10 + x11 + x12 + x16 + x22 + x23 + x26 + x32 上式中各项的系数中，0阶，l阶，2阶，4阶，5阶，7阶，8阶，10 阶，11阶，12阶，16阶，22阶，23阶，26阶和32阶项的系数为1， 而其它阶项的系数为0。
逆运算多项式L(x)则是一个全部分项系数均为1的31阶多项式 L(x) = 1 + x + x2 +…+ x31
上式用于进行位反转运算。
FCS是通过将两个表达式(值)的和表示为32位，并取其对1的 补数来进行计算的。
1) 对x32F(x) ((k+31)阶表达式)除以G(x)(阶数为31或更低)所得的
余数
2) 将xkL(x) ((k+31)阶表达式)除以G(x)(阶数为31或更低)所得 的余数
假设x32F(x)+xkL(x)除以G(x)的商为Q(x)，余数为R(x) 艮卩x32F(x)+xkL(x) = G(x)Q(x) + R(x) 因此，FCS= R(x) (R(x)对l的补数)(位反转) =R(x) + L(x)
=x32F(x)+xkL(x) - G(x)Q(x) + L(x)
=x32F(x)+xkL(x) + G(x)Q(x) + L(x) ... (1)
在传送GFP帧的过程中，F(x)的系数d， c2， c2，...，"从最高阶 的系数开始依次地(即按照ck， Ck.p ...， c2， Cl的次序)进行发送， 随后紧跟着的是FCS从最高阶开始的各个系数。艮P，
x32F(x) + FCS = x32F(x) + R(x)
图17所示为利用表示了 GFP帧的FCS生成目标区的内容的信息 多项式F(x)和逆运算多项式L(x)生成FCS的示意图。
在实际的FCS计算中，采用了如图18所示的CRC运算电路。该 CRC运算电路由32个余数寄存器(D-FF) Do到D31以及生成函数G(x) 的各阶系数gi构成，并且只向对应于系数gi为1的部分提供反馈。即， 图18中的gi部分电路中，只有其对应系数gi为1的被连接，而其对 应系数gi为0的部分则没有被连接。生成函数G(x)通常不变，并因此 使得对于每部分的gi其电路布线形式是固定的。在图18所示的CRC 运算电路中，每个EXOR电路执行等价于表达式求和的运算，再利用 生成函数G(x)的每个系数gi的反馈，便可以执行对应于除以生成函数 G(x)的运算。
在开始计算时，图18所示的CRC运算电路中的余数寄存器Do到 Dw被预先设置为1，并将信息位(x32F(x))输入于其中。在输入完所 有数位之后，在下一个时钟被输入时，余数寄存器Do到Dn的位反转输 出将变为FCS。上述xkL(x)等价于在开始计算时的初始状态中，将所有 的32位余数寄存器预先设置为1 ，而加上L(x)的运算则等价于低32位
的位反转运算。
利用如图18所示的CRC运算电路来进行FCS校验的步骤如下。 当在图18所示的CRC运算电路的所有余数寄存器D。到D^被预设为1 的情况下，将x"F(x)+FCS输入到CRC运算电路中时，如果没有错误 出现，则所有的余数寄存器D。到DH将在下一个时钟输入时变为1。因 为，
x32F(x) + FCS + xkL(x) =G(x)Q(x)+R(x)+FCS =G(x)Q(x)+R(x)+R(x)+L(x) =G(x)Q(x)+L(x)
并且，如果通过将x"F(x) + FCS+xkL(x)除以G(x)所得的余数为 L(x)，则在上述输入结果中所有的余数寄存器Dc到D3,将变为1。如果 在上述输入结果中所有的余数寄存器De到Dw并没有全部变为1，则 其意味着检测到了错误。
在中间节点位置上所进行的FCS重新计算的步骤如下。
假设F，(x)是代表了在中间节点位置上的GFP帧的新FCS生成目 标区的内容的信息多项式，而FCSNew表示新的FCS。假设将 x"F，(x)+xkL(x)除以G(x)所得的商为Q，(x)，余数为R，(x)(阶数为31 或更低)。在一般的FCS重新计算方法中，FCSNew是根据定义通过 先将x"F，(x)+x"L(x)除以G(x)再将其余数R，(x)对1取补数来计算出来 的。
x32F，(x)+xkL(x) = G(x) Q，(x) + R，(x)
FCSNew-R，(x) (=R，(x) + L(x))
=x32F，(x)+xkL(x) + G(x)Q,(x) + L(x) ... (2)
由此，我们可以从公式(1)和(2)中建立如下的公式
FCSNew = FCS + { x32F，(x)-x32F(x) }+G(x){Q,(x)-Q(x)} ... (3) 上面的公式(3)可以利用如下方式来进行证明(接下来的公式中， 符号表示"定义")。
由FCS和FCSNew的定义可得 FCSNew s R，(x) + L(x) 并且 FCS = R(x) + L(x)
上面两个公式相减可得
FCSNew - FCS = R,(x) — R(x)
因此FCSNew = FCS + R，(x) — R(x)
这里，由Q(x)， R(x)， Q'(x)和R'(x)的定义可得
x32F(x)+xkL(x) e G(x)Q(x) + R(x)
x32F，(x)+xkL(x) e G(x)Q，(x)+R，(x)
然而，
R，(x)-R(x)
=x32F，(x) +G(x)Q，(x) - { x32F(x) +G(x)Q(x)} ={ x32F,(X)-X32F(X) }+G(x){Q，(x) - Q(x)}
因此，FCSNew = FCS + {x32F，(x)-x32F(x)}+G(x){Q，(x)-Q(x)} 即 公式(3)，得证。
这里，由于R(x)， R，(x)均是31阶或更低阶，
因此(x32F，(x)-x32F(x"+G(x)(Q，(x)-Q(x))的阶数也将是31或更低，
由此
{ x32f，(x)-x32F(x)〉+G(x)(Q，(x)-Q(x"将等价于用x32F，(x)-X32F(x;^ 以G(x)所得的余数。
艮P，上述新FCS是通过将原有的FCS加上余数而得到的，通过将 表示了中间节点位置上新信息与原有信息之间差异的信息多项式 x32F，(x)-x32F(x)除以G(x)得到该余数。
根据上述新的计算方法，在执行除以G(x)的运算过程中将不再需 要诸如预先将所有32位余数寄存器D。到Dw设置为1，或对低32位执 行位反转运算的处理。
在进行节点间GFP帧传送的过程中，其中存储了高层协议数据的 载荷字段的内容将发生变化，因此新信息与原有信息之间的差别将对 应于扩展头区以及eHEC字段。因此假设某次更新前扩展头区和eHEC 段的信息多项式为E(x)，而更新后的信息多项式则为E'(x)，同时载荷 字段的位数为p。随后，如图19所示，通过将x32F，(X)-x32F(X)= x"+p(E'(x)-E(x))除以G(x)所得的余数，与原有FCS的和将变为一个新 的FCS (FCSNew)。
此时，对G(x)的除法运算将不需要如下处理
(1) 将所有32位余数寄存器预选全部设置为1
(2) 对低32位进行位反转处理
由此，通过将所有余数寄存器初始化为0，输入位串E'(x)-E(x)， 并对CRC运算电路的32位输入"0"，随后将其加到原有的FCS上。
总之，存在如下所述的多种FCS计算方法
(1) 将图18所示的CRC运算电路的所有余数寄存器预先设置为1
(2) 将GFP帧的帧类型字段输入到CRC运算电路中
(3) 在紧接着空的FCS 32个位被输入时所在时钟的下一个时钟位 置上，发送余数寄存器的位反转输出。
(l)将图18所示的CRC运算电路的所有余数寄存器预先设置为1
(2) 将GFP帧的帧类型字段输入到CRC运算电路中
(3) 如果在紧接着自由FCS32个数位被输入时所在时钟的下一个时 钟位置上，所有的余数寄存器均为l，则在载荷区中没有错误发生。如 果余数寄存器并不全为1，则表明一定发生了错误。
(1) 将图18所示的CRC运算电路的所有余数寄存器初始化为0
(2) 将扩展头区和eHEC更新前后的差值输入到CRC运算电路中(3) 在紧接着将载荷字段的位数(p)+32被输入为0时所在时钟的下 一个时钟位置上，将原有的FCS加到余数寄存器的输出上。
由此，将生成一个新的FCS (FCSNew)(不需要位反转运算)。
在上述FCS重新计算(2)的过程中，将利用，例如，由多个EXOR 电路构成并用于对每个数位执行减法运算(等价于模2计算中的加法 运算)减法电路，来计算更新前后扩展头区与eHEC之间的差值。另夕卜， 在上述FCS重新计算(3)的过程中，还将利用一个由多个EXOR电 路构成、用于对每个数位进行加法运算的加法电路，对原有FCS和余 数寄存器的输出进行加法运算。
在本第二实施例中，即使由GFP帧接口部13通过FCS校验发现 了错误，上述GFP帧也不会被丢弃，但是发现错误的事实将被通知给 监控控制处理部16。监控控制处理部16随后再将上述错误信息通知给 GFP网络控制系统。
如上所述，根据本发明第二实施例的GFP帧传送设备和GFP帧传 送方法使用了与常规FCS目标区相同的FCS生成目标区，同时在中间 GFP节点1位置上重新计算FCS时，是利用载荷头与原有FCS之间的 变化差值来进行计算的。由此，当在上述路径中出现了错误时，则上 述错误将可以通过在出口节点位置上进行FCS校验而被检测出来，这
将允许与第一实施例相类似地利用FCS字段来对端对端路径进行性能 监控。另外，其中通过FCS校验检测到错误发生的GFP节点1的监控 控制处理部16，将把发现了错误的信息通知给GFP网络控制系统，这 将便于识别出错误在路径中的具体位置。因此，尽管所采用的是不考 虑在各GFP节点1中基本上不会发生变化的载荷字段的计算方法，本 实施例也能够使其与第一实施例相同地利用FCS字段来进行端对端路 径的性能监控，并识别出错误所在的位置。
(第三实施例)
接下来，我们将对本发明的第三实施例进行说明。
如图20所示，本实施例将常规的FCS输出目标区用作FCS输出 目标区，而不对其进行任何的修改，同时在载荷头中定义一个新的错 误通知位。在例如GFP环帧的情况下，可以在载荷头的空闲字段中来 定义此错误通知位。
图21所示为在根据本发明的第三实施例中利用FCS字段和错误 通知位来进行端对端路径性能监控的示意图。图21所示为在如图15 所示的情况中，在如图9所示的环形GFP网络中的一部分中(N2—N5) 传送GFP帧的示意图。
如图21所示，当通过FCS校验发现在GFP链路中出现了错误时， 发现了错误的所在GFP节点1的GFP帧终接部5的GFP帧接口部13， 将把错误通知位设置为1。而每个GFP节点1则将以与现有技术相同 的方式以GFP链路为单位逐一地进行FCS重新计算。由于抵达出口一 侧上的GFP节点的GFP帧中的错误通知位，是该路径中所有链路中的 性能监控结果的逻辑和，因此出口一侧上的GFP节点1将能够利用该 错误通知位来实现端对端路径的性能监控。另外，每个终接GFP层的 GFP节点1可以通过FCS校验逐链路地检测出恶化/错误(品质降低)。 因此，其能够通过该错误通知位和FCS校验，检测出该路径上的所有问题。
如上所述，根据本发明第三实施例的GFP帧传送设备和GFP帧传 送方法所采用的是与常规的FCS生成目标区相同的FCS生成目标区， 同时在载荷头中还定义了一个错误通知位。由于本实施例在每个GFP 节点1上均要进行FCS重新计算，并且对于通过FCS校验发现了错误 的GFP节点设置相应的错误通知位，所以其能够通过上述错误通知位 和FCS校验检测出该路径上的所有问题(以链路为单位的端对端路径 性能监控以及恶化/错误检测)。
上述实施例均是以在环形连接GFP网络中传送GFP环帧为例来进 行说明的，但是上述实施例也同样适用于诸如"GFP路径帧"(本发 明人所同时提出申请的)等其它的GFP帧格式。此种GFP路径帧是一 种与图2到5所示的GFP帧的基本帧格式相一致的帧，其在扩展头的 预定字段中存储有一个对应于被定义来唯一指定在该GFP网络中从出 口节点到出口节点之间路径的路径ID的标号，并根据此标号来进行路 由。上述GFP路径帧同样可以用于诸如网格形(mesh)或多环形拓扑结 构等更为复杂的网络拓扑结构，而除了上述环形连接的GFP网络之外， 上述实施例同样适用于这些复杂的模式。由此，其能够利用GFP路径 帧的FCS字段，来实现对于复杂模式下的GFP网络中的帧传送来说尤 为重要的端对端路径性能监控。
另外，上述实施例假设路径上的每个GFP节点1都将进行FCS校 验，但是其当然可以只在某个特定的中间节点上进行FCS校验。第二 和第三实施例中则需要在每个中间节点上进行FCS重新计算，这是因 为在每个中间节点上，载荷头的内容均将会由于TTL重写等操作而发 生变化。
如上所述，根据本发明第一实施例的GFP帧传送设备，在生成和 发送GFP帧时，在GFP网络上传送GFP帧的GFP帧传送设备包含有
一个FCS生成部，其用于利用该GFP帧的载荷字段作为生成目标区来 生成FCS(帧校验序列)，并将此FCS附加到该GFP帧的FCS字段上， 这样做基本上防止了 GFP帧的载荷字段中的内容在中继节点处发生变 化，并由此基本上消除了对于每个中继节点和每条路径都重新计算FCS 的必要性，允许每个中继节点利用在接收到具有未重新计算的FCS的 GFP帧时所附加的相同FCS来发送GFP帧。
另外，由于上述GFP帧传送设备还包括一个用于在此GFP帧传送 设备接收到GFP帧时，利用载荷字段和FCS字段来执行FCS校验的 FCS校验部，其能够确定在由另一个GFP帧传送设备传送来的GFP帧 中是否发生了错误。如果由FCS校验部所进行的FCS校验发现在所要 传送给下一 GFP帧传送设备的GFP帧中出现了错误，其优选地不是丢 弃该GFP帧，而是利用在检测到错误时所附加的相同FCS将其传送给 下一 GFP帧传送设备。通过将GFP帧传送给GFP网络中的出口节点， 其能够通过输出节点上的FCS校验检测出在入口节点和出口节点之间 路径上所发生的错误，并由此利用FCS字段实现了端对端路径性能监 控。
另外，由于通过FCS校验发现了错误的上述GFP帧传送设备的监 控控制处理部将会把错误发生的消息通知给GFP网络控制系统，其除 了可以实现上述端对端路径性能监控之外，还可以使路径中错误位置 的识别变得更加容易。
根据本发明第二实施例的GFP帧传送设备，当接收到GFP帧并将 其传送给下一 GFP帧传送设备时，上述GFP帧传送设备包含有一个 FCS重新计算部，用于根据GFP帧的扩展头区和eHEC在GFP帧传送 设备的更新(update)前后的差值，重新计算从前一 GFP帧传送设备输出 时GFP帧的FCS，以及输入到下一 GFP帧传送设备中时该GFP帧的 FCS (帧校验序列)，同时将此FCS附加到GFP帧的FCS字段上，并 由此能够只对每个中继节点上可能发生改变的扩展头区和eHEC字段
取差值，并利用此差值以及利用不考虑基本上不会被各GFP帧传送设 备改变的载荷字段的计算方法，来重新计算FCS。
另外，由于上述GFP帧传送设备另外配备有一个FCS校验部，用 于当此GFP帧传送设备接收到GFP帧时，利用该GFP帧的载荷区和 FCS字段进行FCS校验，因此其能够确定在从另一个GFP帧传送设备 传送来的GFP帧中是否出现了错误。当上述FCS校验部通过FCS校验 发现在所要传送给下一 GFP帧传送设备的GFP帧中出现了错误时，其 优选地并不丢弃上述GFP帧，而是利用FCS重新计算部所重新计算所 得的FCS，将其继续传送给下一GFP帧传送设备。通过将该GFP帧传 送给出口节点，其能够通过出口节点位置上的FCS校验检测出在输入 节点和出口节点之间的路径上所发生的错误，并由此利用FCS字段实 现了对端对端路径的性能监控。
另外，由于通过FCS校验发现了错误的GFP帧传送设备的监控控 制处理部，会把发现错误的信息通知给GFP网络控制系统，因此除了 能够实现上述端对端路径性能监控之外，其还能够使路径中错误位置 的识别变得更加容易。
FCS重新计算部可以由下列电路来实现GFP帧传送设备中的一 个用于计算GFP帧传送设备更新前后GFP帧的扩展头区和eHEC的变 化差值的减法电路；CRC运算电路，包含有多个余数寄存器，并对应 于FCS的生成函数向上述多个余数寄存器提供反馈，同时接收上述差 值作为输入；以及加法电路，用于在GFP帧被输入到GFP帧传送设备 中时，计算上述CRC运算电路中的各余数寄存器输出与GFP帧的FCS 位之和。在此情况下，上述FCS重新计算部是通过先利用上述减法电 路计算出上述差值，在将CRC运算电路的各余数寄存器初始化为0， 并将上述差值输入到CRC运算电路中，然后将载荷字段+32位的0输 入给CRC运算电路，并在GFP帧通过另外的电路在下一时钟输入到 GFP帧传送设备中时，将上述各余数寄存器的输出与GFP帧的FCS位
加在一起，来重新计算FCS的。
根据本发明第三实施例的GFP帧传送设备，在接收GFP帧时，上 述GFP帧传送设备包括一个用于利用上述GFP帧的FCS(帧校验序列) 来进行错误检测，并在上述FCS校验发现了错误时在GFP帧扩展头区 的预定字段中设置错误通知位，并由此能够通过上述错误通知位来通 知接下来的GFP帧传送设备，在本GFP帧传送设备中是否出现了错误 的FCS校验/错误通知位设置部。当上述FCS校验/错误通知位设置部 通过FCS校验发现在所要传送给下一 GFP帧传送设备的GFP帧中出现 了错误时，其优选地并不丢弃该GFP帧，而是利用由本GFP帧传送设 备所重新计算的FCS继续将该GFP帧传送给下一 GFP帧传送设备。这 使得出口一侧上的GFP帧传送设备能够参照上述错误通知位来实现端 对端路径的性能监控，并以链路为单位通过FCS校验发现每个中间节 点位置上的恶化/错误，并通过该错误通知位和FCS校验发现该路径中 的所有问题。
也可以将常规的GFP环帧用作如上所述的GFP帧，而在此情况下， 其可以在扩展头区中的部分空闲字段中提供其中用于设置上述错误通 知位的上述预定字段。
作为GFP帧，其还可以使用在扩展头区的预定字段中，存储有对 应于被定义来唯一指定GFP网络中从输入节点到出口节点的路径的路 径ID的标号的GFP路径帧。此GFP路径帧是一种除了环形连接网络 之外，还能够用于诸如网格形或多环形等类型的复杂网络拓扑的帧， 由此能够利用GFP路径帧的FCS字段，来实现对于复杂模式网络中的 帧传送尤为重要的端对端路径性能监控。
另外，其还可以允许上述GFP帧传送设备容载诸如以太网，POS (SONET上信息包)的子网络。当容载的子网络是以太网时，GFP帧 传送设备的数据包提取部可以先终接此以太网帧，并将此数据包存储
在GFP帧的载荷区中，并将其发送给GFP网络。另外，当所容载的子 网络是POS时，GFP帧传送设备的数据包提取部可以先终接此POS的 HDLC帧，从此HDLC帧的载荷中提取出数据包，将此数据包存储在 GFP帧的载荷中，再将其发送给GFP网络。数据包提取部，例如，通 过从该子网络的帧中去除掉对于上述子网络不需要的开销，来提取出 上述数据包。
另外，当上述GFP帧传送设备的GFP帧传送部向GFP网络发送 了一个GFP帧时，GFP网络可以把上述GFP帧存储在作为容载GFP 网络中的GFP帧的OSI参考模型的第一层帧的层l帧中，并将存储有 此GFP帧的上述层1帧从GFP帧传送设备的合适输出端口发送给GFP 网络。作为OSI参考模型的第一层，其可以使用SONET (同步光纤网 络)，OTN (光传输网络)等类型的网络。当上述第一层采用SONET 时，GFP帧传送部可以将GFP帧存储在SONET的SONET帧的载荷中， 并将存储了此GFP帧的上述SONET帧发送给GFP网络。另外，当把 OTN用作上述第一层时，GFP帧传送部可以将GFP帧存储在作为OTN 的数字环绕帧载荷的OPUk (光学信道载荷单元)中，并将存储了此 GFP帧的上述数字环绕帧发送给GFP网络。
另外，根据本发明的各种GFP帧传送方法同样能够实现与本发明 的各种GFP帧传送设备相类似的效果。
尽管本说明书中是根据某些具体的优选实施例来对本发明进行说 明的，其所应理解的是本发明的范围并不仅局限于此。在由接下来的 权利要求所定义的本发明的精神和范围内，可以对本发明进行多种形 式的修改、变型。
权利要求
1. 一种用于在通用组帧程序(GFP)网络上传送GFP帧的GFP帧传送设备，包括多个用户协议终接部，用于向用户网络发送/从用户网络接收用户数据包，并根据用户数据包生成GFP帧；包交换机，用于接收和传送所述GFP帧；多个GFP帧终接部，其与所述包交换机连接，用于向GFP网络发送/从GFP网络接收GFP帧；帧校验序列(FCS)校验/错误通知位设置部，用于当所述GFP帧传送设备接收到所述GFP帧时，利用所述GFP帧的FCS执行错误检测，并在该FCS校验发现了错误时，对在所述GFP帧的扩展头区中的预定字段中的错误通知位进行置位。
2. 如权利要求1所述的GFP帧传送设备，其特征在于，当由所述 FCS校验/错误通知位设置部所执行的FCS校验发现在所要传送给下一 GFP帧传送设备的GFP帧中出现了错误时，所述GFP帧将不被丢弃， 而是在附加了由所述FCS重新计算部重新计算所得的FCS后，继续将 该GFP帧传送给下一 GFP帧传送设备。
3. 如权利要求1所述的GFP帧传送设备，其特征在于，所述GFP 帧是一种GFP环帧，而其中设置有所述错误通知位的所述预定字段则 是由所述GFP环帧中的所述扩展头区中的部分空闲字段来提供的。
4. 一种用于在通用组帧程序(GFP)网络上传送GFP帧的GFP 帧传送方法，包括GFP帧传送设备的多个用户协议终接部之一从用户网络接收用户 数据包，并根据用户数据包生成GFP帧，或该GFP帧传送设备的多个 GFP帧终接部之一从另一 GFP帧传送设备的多个GFP帧终接部之一接 收GFP帧的步骤；通过该GFP帧传送设备的包交换机传送所述GFP帧的步骤； 通过该GFP帧传送设备的所述多个GFP帧终接部之一向GFP网 络发送GFP帧或通过该GFP帧传送设备的多个用户协议终接部之一将 GFP帧形成用户数据包并传送给用户网络的步骤；和帧校验序列(FCS) 校验/错误通知位设置步骤，用于当所述GFP帧传送设备接收到所述 GFP帧时，利用所述GFP帧的FCS执行错误检测，并且在该FCS校验 发现了错误时，对在所述GFP帧的扩展头区中的预定字段中的错误通 知位进行置位。
5. 如权利要求4所述的GFP帧传送方法，其特征在于，当由所述 FCS校验/错误通知位设置步骤中所执行的FCS校验发现在所要传送给 下一 GFP帧传送设备的GFP帧中出现了错误时，所述GFP帧将不被 丢弃，而是在附加了在所述FCS校验/错误通知位设置步骤中重新计算 所得的FCS后，继续将该GFP帧传送给下一个GFP帧传送设备。
6. 如权利要求4所述的GFP帧传送方法，其特征在于，所述GFP 帧是一种GFP环帧，而其中设置有所述错误通知位的所述预定字段则 由所述GFP环帧中的所述扩展头区中的部分空闲字段来提供。
全文摘要
为了允许利用GFP(通用组帧程序)帧中的FCS(帧校验序列)校验对GFP网络中从入口节点到出口节点的端到端路径进行性能监控，将GFP帧的载荷字段中设置FCS生成目标区，由此使得在中继节点不需要进行FCS重新计算，甚至在通过FCS校验发现了错误的情况下，也可以只利用在GFP帧被接收时所附加的FCS来将GFP帧继续传送给下一节点。
文档编号H04L29/06GK101394247SQ20081016101
公开日2009年3月25日 申请日期2001年12月26日 优先权日2000年12月26日
发明者池松龙一, 神谷聪史, 西原基夫 申请人:日本电气株式会社