[发明专利]一种多平面包交换方法、系统及设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多平面包交换方法、系统及设备。

背景技术

目前城域交换机，通常采用包交换网的交换架构。包交换网芯片正朝着端口越来越多，端口速率越来越高，容量越来越大发展。但是由于包交换网的单芯片容量的限制，如果设备需要扩大成更大的交换容量，都需要采用多平面的包交换网结构来进行容量的扩展/叠加。甚至采用多平面多级交换结构。而由于目前的多平面的包交换网结构，在业务流量平面的负荷分担上都是采用简单的随机算法(如Hash算法)进行随机的负荷分担。而hash算法是基于统计意义上的负载平均，不能保证交换网架构的不丢包，也不能绝对保证业务区分丢包。这样导致的问题就是交换架构的QoS(Quality of Service，服务质量)不足，影响业务的保证和开展，特别是高保证(高等级)业务的开展。

图1是现有技术中单级多平面交换网结构示意图，其中Plane0到Plane M-1是交换网芯片，一个芯片对应一个交换平面。图2是现有技术中多级多平面交换网结构示意图，其中Stage1～3是多级，然后每一级内又是多平面交换结构。多平面交换网中一个交换平面与所有输入模块、输出模块都有连接；也就是每个输入模块可以通过任意一个交换网，交换到任意一个输出。

对于多平面的包交换结构，线卡板的FAD(Fabric Adaptor，交换网适配模块)需要对进入系统的业务流量进行多个交换平面选路和负载分担，即对进入系统的业务流选择交换平面进行转发。目前多平面的包交换结构选路多采用随机算法的负荷选路分担的模式。Hash随机算法是随机选路分担的一种方式，原理实现如图3所示，业务进入交换系统，FAD模块根据业务流的特征，使用随机算法例如Hash进行计算，不同流最后计算得到任意一个交换平面的选择结果，然后FAD模块把业务转发这个交换平面，由这个交换平面完成后续的包转发。由于Hash算法选择固定，和同一条的流的特征固定，所以会固定选路到同一平面。

在实现现有技术的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于随机选路算法(Hash算法)的随机性，实际上选路算法是基于流特征的，各路径的流量均衡是统计意义上的。而这种随机算法应用于多平面包交换结构系统的话，会存在结构性缺陷，就是会产生结构性的拥塞，丢包。其中，结构性的拥塞是指：多平面包交换结构，由于平面选路的随机性，容易导致某些交换平面拥塞丢包，而这时其他平面空闲。如图4，A和B的业务流从不同的设备单板和端口进入系统，都是分别要交换到目的单板的C、D端口出去。由于选路算法的随机性，2个流量很容易随机Hash算法选路到同一个交换平面上，如1、2链路所示，这时如果2个流的流量大于这个交换平面出口流量(3链路)，在交换网上产生丢包。而这个时候其他交换平面又是空闲的，如果选择从另外一个路径(如虚线4链路所示)通过，就不会丢包。

因此，由于随机选路算法(Hash算法)实际上是基于流特征的，各路径的流量均衡是统计意义上的。实际应用中流粒度细(流个数多)时，负载分担选路比较均匀，丢包较少；流粒度粗(流个数少)时统计特性不够明显，容易超出预期值太大，大量丢包。现有技术中的多平面包交换系统，无论设备的负载情况轻重，都会随机丢包，设备不能向用户提供高QoS保证，及企业专线等需求的保证承诺的业务和带宽等。

发明内容

本发明实施例提供了一种多平面包交换方法、系统及设备，在多平面包交换架构中实现对不同级别用户业务的不同QOS保证。

本发明实施例提供了一种多平面包交换系统，包括多个线卡板和多个交换网芯片，所述线卡板包括交换网适配模块，交换网适配模块具体包括：

复杂流分类子模块，用于对接收的业务进行分类，将高等级业务输出到软件配置流选路子模块，将低等级业务输出到随机选路子模块；

软件配置流选路子模块，用于根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路；

随机选路子模块，用于对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；

选路结果适配子模块，用于根据软件配置流选路子模块和随机选路子模块的输出结果，选择物理交换网链路把业务转发到至少一个交换网芯片。

本发明实施例提供了一种多平面包交换方法，包括以下步骤：

对接收的业务进行分类，分为高等级业务和低等级业务；

根据所述高等级业务的带宽和服务质量，对业务流进行交换平面的物理交换网链路选路，对所述低等级业务进行交换平面的物理交换网链路随机选路；