[发明专利]一种负荷分担模式的交换系统及端口级保护倒换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交换技术，尤其是涉及一种基于共享内存以及负荷分担模式的交换系统中的端口级保护倒换系统及端口级保护倒换。

背景技术

随着Internet突飞猛进的发展以及宽带技术的不断涌现，对Internet的互联设备——路由器的性能要求越来越高，组建骨干网的路由器一般都需要有千兆以上的转发能力，传统的交换网一般有四种形式，分别是总线交换、环形交换、Crossbar交换以及共享内存交换结构。

总线交换是最古老的一种数据交换方式，它没有专门的交换网芯片，通过共享背板总线进行各线卡之间的数据传递，各线卡分时占用背板总线。总线交换虽然结构和技术都比较简单，但是其突出缺点是交换容量受背板总线带宽限制，无法构建大容量的交换系统，并且随着背板总线带宽的增加，码流的同步控制也成为一大瓶颈。

环形交换实质上仍然是一种总线交换方式，改进点就是将总线从背板移到了芯片上。它虽然能够比总线交换提高一定的带宽，但是并没有从根本上解决总线交换的弊端。因此随着网络的不断发展，以上两种技术越发显得力不从心，逐渐将退出历史舞台。

Crossbar交换是目前应用很广泛的一种交换结构，这种交换方式最大的优点就是扩展性比较好，但是它的调度机制非常复杂，同时需要两倍以上的冗余交换能力才能满足无阻塞交换，成本高，而且复杂的调度机制使得时延增加，特别是对于组播和多播传输方式，系统开销和时延都比较大。

共享内存是目前业界非常看好的一种交换方式，它采用并行操作，先将串行数据流在输入口进行串并转换，并将并行数据按照端口顺序写入R100M，输出端口处理单元从存储器中读取并行数据，并经并串转换后发送出去。共享内存的交换技术是所知的有潜力提供最好性能的结构，它充分利用了输出带宽，并且在充分利用缓冲内存的情况下，达到很低的时延。输出队列不需要Crossbar所需要的中央调度器，每个端口可以自主的允许数据进入本端口所对应的共享缓存。另外，共享内存的交换方式对于多播或者组播也有良好的支持，对于多播和组播，它能够避免了数据的多次拷贝，提高了交换效率。

众所周知，电信网络需要为其用户提供稳定可靠不间断的服务，基于共享内存的交换结构由于其内部有一个很大的存储单元，传输过程中会有大量报文缓存在里面，如果该交换平面发生故障，会造成大量的数据丢失。对于通信设备稳定性所需要的性能要求，出错倒换的时间只有控制在毫秒级才能够满足电信级设备的要求，因此如何提高共享内存交换结构的稳定性、可靠性，以及在出错时能够在尽可能短的时间恢复是需要解决的一个难题。

现有的采用共享内存的交换系统多采用1+1主备方式，这种方式的缺点是：

(1)所有工作都集中在一个交换平面上，其工作负荷过重；

(2)一个交换端口的故障会导致整个系统内所有交换平面的倒换，代价过高。

而现有的负荷分担和保护倒换系统及方法都有以下不足：

将交换端口的故障处理等同于交换模块故障，一个端口的故障就会影响整个交换系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于共享内存以及负荷分担模式的交换系统及其端口级保护倒换方法。采用本发明系统及方法能使系统进行端口级的保护倒换，满足电信级设备的倒换要求。

为解决上述技术问题，本发明基于共享内存以及负荷分担模式的交换系统包括两个交换平面与若干个交换终端，通过背板总线以及高速链路线、信号线相连，每个交换终端都具有过滤器，所述若干个交换终端的过滤器的设置使得任何一个交换终端只从一个固定的交换平面接收报文。

进一步，所述每个交换终端包括：第一过滤器与第二过滤器，分别对应于所述两个交换平面，所述第一与第二过滤器的设置使得每两个终端之间收发的报文经过的交换平面是固定的，并且每个交换终端的过滤器设置都相同。

进一步，所述每个过滤器都具有N个比特，其中每个比特对应一个终端，通过该比特的值来表示发向该比特对应终端的报文是否将从该过滤器对应的交换平面流经。

根据本发明所述基于共享内存以及负荷分担模式的交换系统，本发明端口级保护倒换方法包括如下步骤：

(1)初始工作时，将交换平面设置成负荷分担的工作模式；

(2)所有交换终端和交换平面定时检测链路状况；

(3)当某个交换终端的主用链路检测出错时，修改所述交换终端的过滤器设置，改用备用链路进行包传输，