实现用于异步传输方式(ATM)网络的环回测试的带外控制

摘要

环回测试包括一个用户应用接口，它使网络操作员实际上与网络中全部的ATM点联通。工作中，网络操作员选择环回端点和源端点。发送用于测试单元的第一地址信息到上述环回端点，发送第二地址信息到上述源端点，在基于上述第二地址信息的上述源端点产生一个测试单元并将该单元置入上述网络；在基于上述第一地址信息的上述环回端点接收上述测度单元，将上述测试单元环回到上述源端点。

说明书

本发明一般地涉及异步传输方式(ATM)网络，更具体地涉及提供一个外部控制的ATM网内各点间的环回测试系统。

可以理解ATM技术提供了适于通过单独的综合通信网发射视频，声音和数据的宽带能力。ATM技术使用53个8位位组单元以建立非常快的分组定向交换，这里多重逻辑连接通过一个单独的实际接口多路复用。ATM传输中存在两种类型的逻辑连接。第一种称为虚拟通道连接，这里的虚拟通道允许两个端点间固定大小的单元的不变或可变的速率流。为便于工作、管理和维护(OAM)的目的单元的流动可以是全双向的或是在反方向带有保留带宽的单向的。第二种连接称为虚拟路径连接，这里的虚拟路径是具有相同端点的一组虚拟通道。虚拟路径连接基于虚拟路径标识来交换单元，而虚拟通道连接则基于虚拟路径标识和虚拟通道标识两者的来交换单元。因为ATM技术支持增强的网络业务，所以ATM技术的应用预期将得到很大的发展。

当ATM的采用增加时，网络操作员就需要有效地操作和维护该ATM网。因此，网络操作员必须经常测试网络以保证ATM单元在网络的ATM点间正常地传输。要了解：这里采用的“ATM点”指的是网络中的任意一点，该点可为源出和/或吸入以及处理例如ATM交换系统的ATM单元，用户住宅设备，例如ATM高性能终端，电话，多媒体设备或任何其他类似的高性能装置等。一个这样的测试是一个单元环回测试，其中将一个测试单元从第一个ATM点，例如一个ATM交换机或其它ATM装置，发送到第二个ATM点，该测试单元由此返回或“环回”到第一个ATM点。第一个ATM点检查环回的单元以确定它是否原始发送的单元。如果实际环回的测试单元与预期的测试单元不符，则系统操作员就知道第一和第二ATM点间发生了路由、交换或传输差错，并能够采取适当的纠正措施。

现存的环回测试使用带内控制来选择用于测试的第一和第二ATM点并控制测试过程。参考图1，图示现有技术的测试单元包括5个8位位组(按标准ATM格式每个8位位组或字节包含8比特)的地址头11，它包含一个虚拟路径标识(VPI)，一个虚拟通道标识(VCI)和有效负载类型指示符(PTI)以及差错控制。VPI，VCI和PTI包含用于规定单元通过网络的路由的标题地址。下一个8位位组包括识别操作，管理和维护(OAM)单元12的4比特和识别环回测试单元的4比特14。下面45个8位位组包含功能专用字段16。关于本发明，功能专用字段16包含确定环回测试的信息。具体地说，字段16的第一个8位位组的最低位包含一个环回指示18，而第二到第五个8位位组包含一个相关标记20，例如专用于该测试单元的时间标记。可以理解：相关标记是用以区分其它与之相同的测试单元。接着16个8位位组确定环回位置标识22。环回位置标识22确定网络中将产生测试单元环回的ATM点，可是环回位置标识22的内容和格式尚未标准化。接着的16个8位位组确定网络中该测试单元起源的ATM点的源标识24。功能专用字段16中45个8位位组的最后8个8位位组26是未使用的。最后，测试单元的倒数第二字节6比特28是保留的，而测试单元最后的10比特30则确定全部ATMOAM单元所共有的检错码。

为了完成现有技术的环回测试，已按上述格式化的测试单元在源端点被置入网络中。当该单元按地址头11指定的路由通过网络时，它就被源端点与环回位置终点间的每个中间ATM点复制。在每个中间的ATM点，均检查环回位置标识22，如果环回位置标识与中间的ATM标识不一致，则舍弃该测试单元。在测试单元中已识别的环回位置端点，若测试单元中的环回位置标识22与端点的位置标识一致，则将测试单元环回到已识别的源端点。

这样一个测试系统使用带内控制因为所有控制该测试的信息(即环回位置标识，VPI，VCI和PTI)均包含在测试单元本身内。带内控制的一个问题就是测试单元的格式和内容，特别是带内控制的基本部分环回位置标识22尚未标准化。结果，在不同的网络对于测试单元使用不同的格式或控制协议的场合，要进行网络间的测试实际上是不可能的。在此情况下，一个网络内的ATM点将不能识别来自其他网络的带内控制。此外，因为带内控制要求在每个中间ATM点复制和检查测试单元以便确定该测试单元是否应供该ATM点使用，在安排测试单元路由时，这种系统得使用扩展的网络资源。使用带内控制还会出现安全问题，因为并非网络操作员的其它实体也能将一个环回测试单元置入网络。

因此，需要一种用于ATM网络的改进的环回测试方法。

本发明的环回测试克服了上述的现有技术问题，它包含将网络操作员实际上连接到网络中全部ATM点上去的用户应用接口(UAI)。可以看出：UAI可由用于一般OAM目的的任何现存的用户网络接口组成。工作中，网络操作员选择两个ATM点作为用于环回测试的环回终端和源端点。虚拟路径标识(VPI)，虚拟通道标识(VCI)和有效负载类型指示符(PTI)，当测试单元到达环回端点时将处于测试单元标题内，以及环回终点的位置标识都经过来自UAI的一个键路发送到环路终点。组成测试单元标题地址的VPI，VCI，PTI以及源端点的位置标识都经由来自VAI的单独链路提供到源端点，上述测试单元是由源端点置入并指定去环回终点的。源端点产生一个基于此信息的测试单元并将该单元根据标题地址所安排的路由置入网络中。可以看出：由VPI和VCI确定的虚拟路径连接和虚拟通道连接是确定网络中实际路径的逻辑连接。该实际路径终止于所连接的ATM点的业务节点上以便源端点和环回端点得知哪些是既发射又接收测试单元的节点。位置标识是在相应的ATM点上给予业务节点的唯一标识符。因此，目标环回端点监测已识别的节点预期测试单元的到达。当测试单元到达时，由环回端点接收，检查以保证它是合宜的环回单元，然后更新环回指示并将该单元重新发送到源端点。因为环回测试的控制是在带外(即将控制消息通过VAI直接发送到端点而不是并入单元)，中间的ATM点并不接收单元因而使用以完成该测试的网络资源可减到最小。再者，因为只有系统操作员可进入VAI并能控制测试单元的置入和环回，故可增加安全性。最后，本发明的环回测试特别适用于网络间的测试，因为发送到终点的消息并非必须使用相同的协议或格式，而环回标识也不必一致并由各网络共享。

图1表示现有技术的测试单元；

图2是说明运用本发明测试系统的ATM网络的方框图；

图3是一个表，它说明用于虚拟通道连接和虚拟路径连接的标准确定值；

图4是说明本发明的系统工作的一个流程图；

图5是说明本发明的测试系统跨网工作的一个流程图。

更仔细地查阅图2，一个典型的ATM网由许多ATM交换机1，2，和3组成，它通过传输接口4互相连接到公共交换网5的其他部件。ATM交换机可由GCNS2000交换机组成，它是由AT&T公司生产和销售的可作为GlobeView^TM-2000宽带系统的部件亦可为任何其他类似的交换机。ATM交换机通常包括一个用于确定ATM单元路由的ATM交换机结构，一个把交换机结构连接到传输设备上的接口，和一个用于控制交换机工作的控制处理器。因为一个ATM交换机通常包括能够源出和/或吸入以及处理ATM单元的许多部件，所以它包括如同本发明中所用术语表明的一个或多个ATM点。可以理解：一个ATM点并不限于ATM交换机，而是包含网络中能够处理源出和/或吸入ATM单元的任何部件。传输接口4可由标准的SONET/SOH(同步光纤网)DS3，E3接口或任何类似设备组成。ATM交换机通过线路，电缆或光纤7连接到用户基本设备6例如个人计算机，电视，电话，多媒体设备或诸如此类的设备上，并通过光纤或数字传输接口4连接到内容供应者例如视频和/或数据服务器8上。多个CPE6和多个服务器8还组成多个ATM点。

一个用户应用接口(UAI)9通过控制链路10将系统操作员与网络中的每个ATM点联通。系统操作员经过UAI能够访问网内每个ATM点，对网络提供操作，管理和维护控制，正如技术上已知的那样。

为了实现本发明的测试方法，网络操作员发送一个建立消息到要成为此项特殊测试的环回端点的一个ATM点上。该环回端点是要接收测试单元并将它环回到单元的源的ATM点。为了说明起见，假设指定ATM交换机3为环回端点。通过链路发送到交换机3的建立消息包括VPI和VCI，当测试单元到达交换机3时，它们包含在测试单元的地址头内，并确定了要接收该测试单元的交换机3内的服务节点。建立消息还包括有效负载类型指示符(PTI)。对于虚拟通道连接，PTI指定该单元将是一个分段型单元或是一个端到端型单元。可以理解：这些单元类型是在ATM点使用不同硬件进行不同管理的ATM标准单元类型。因此，PTI指令环回端点按照操作员的期望把测试单元或是当作端到端型单元或是当作分段型单元来处理，这决定于操作员希望测试的连接和硬件。同样地，对于虚拟路径连接，VCI用以指示分段型或端到端型单元。

还可进一步理解：环回测试的目标可以是用于测试虚拟路径连接(VPC)的一个标准F4环回流程，或是用于测试虚拟通道连接(VCC)的一个F5环回流程。更详细地参照图3表格的第一列，如果要测试VPC，则建立消息包括合宜的VPI(通常标明为X)，VCI或是被设置为了指示一个分段型单元，或是被设置为4指示一个端到端型单元，而没有使用PTI。参照图3表格的第二列，如果要测试VCC，建立消息包括合宜的VPI(通常标明为X)和VCI(通常标明为Y)，则PTI对于分段型单元被设置为4或是对于端到端型单元被设置为5。将这个信息提供给环回端点，交换机3即得知该测试是用于VCC还是VPC，该测试是用于一个分段型单元还是一个端到端型单元，并知道虚拟连接和将由环回端点(交换机3)接收到测试单元的实际位置。此外，建立消息可有选择地包括交换机3的位置标识，该位置标识是给予将要接收测试单元的交换机3的实际位置的唯一标识，位置标识的使用将在下面详细地解释。

同样地，类似的建立消息从UAI发送到测试单元的源端点。源端点就是产生测试单元并把它置入网络的ATM点。为了便于说明，假设源端点是交换机1。到交换机1的建立消息包括VPI，VCI和PTI，它们组成指定为环回终点，即交换机3的测试单元标题地址。此外，在建立消息中交换机1的位置标识也可有选择地向交换机发送。

当交换机1接收到建立消息时，就产生一个基于建立消息中的参量的测试单元并将该单元置入网络。为了解释单元是怎样产生的，将参照图1。为了便于说明将假定：测试请求是关于虚拟通道连接(VCC)(F5流程)测试的。可以理解：在建立消息中实际测试由系统操作员确定并经过VAI9通知源端点。交换机1将从UAI9接收到的建立消息中的VPI和VCI填入ATM标题11(即测试单元的头5个8位位组)。用识别OAM单元的标准码(0001)填入接着的4比特12，并用识别环回功能的标准码(1000)填入此后的4比特14。

下面的45个字节定义功能专用字段16。开头8比特定义环回指示18。当源端点(交换机1)起始产生单元时，这个代码设置为00000001指明该单元将要环回。当环回端点(交换机3)接收到这个单元时，这个字节改变为00000000指明该测试单元已经环回并应该检验而不再环回。

其次的4比特包含一个相关标记20例如一个时间标记或其他唯一的标识符。相关标记是用来与其它相同的测试单元相区分的。例如，当发送一个测试单元时，源端点将等侯测试单元一段预定的时间待其环回。如果在此时间内没有接收到，则第二测试单元被置入网络，该单元除相关标记外均与第一测试单元相同。如果此时源端点接收到一个环回测试单元，它就能通过相关标记确定两个起始发射的测试单元中的哪一个是环回的单元。在标准测试过程中，对于单一的测试最多发送三个测试单元。

以后的16个字节，用于在现在技术中识别环回位置标识22而不用于本发明的测试单元。通常用空闲码填入这些位。在本发明的系统中不需要填充这个字段，因为如上所述通过带外建立消息早已选出了环回端点并予以通报。

再后的16个字节可用源端点的位置标识(源标识24)填入或用空闲码填入。可以理解，交换机1的位置标识不同于交换机3的位置标识因此，假如使用位置标识，当测试单元到达交换机3时，即从UAI9到交换机3的建立消息中的位置标识与测试单元中的位置标识(源标识24)相比较来确定该测试单元是否是交换机3原始发送出而不应环回的那一个单元，或者是来自另一个ATM点应当环回的一个测试单元。因此，通过将建立消息中接收的位置标识与所接收的测试单元中的位置标识(源标识24)相比较，交换机3就能够保证它正在环回正确的单元。完成本发明的测试位置标识的比较是不必要的，因为环回指示18完成了类似的功能，但是，正如上述，这个比较提供了证实合适的消息正在被环回。

最后，以空闲码填入功能专用字段16的最后8个字节。正如现有技术中已知的那样，测试单元中其次6比特28被保留而最后的10比特30则包括一个检错码。

建立测试单元后，正如技术上已知的那样，根据含有VPI和VCI的地址头，将测试单元置入网络内并安排到环回端点(交换机3)的路由。因为带外用控制建立消息来警告环回端点，任何中间ATM点(例如交换机2)并不接收测试单元。只有当测试单元出现在交换机3的已识别的业务节点上时才被接收。

现在参考图4的流程图来说明本发明的测试系统的工作步骤。系统操作员通过从UAI9发送一个建立消息，其中包括关于环回终点的VPI，VCI，PTI以及源标识到所希望的环回端点，自动地或人工地开始测试(方框401)。UAI也向源端点发送一个建立消息，它包括VPI，VCI，PTI以及用于该端点的源标识(方框402)。源端点产生一个基于建立消息的测试单元，将该测试单元置入网络并建立一个用于环回测试单元的接收程序(方框403)。网络用已知的方式把测试单元送到环回端点(方框404)。环回端点接收该测试单元(方框405)，如需要的话可比较源标识。如果测试单元象环回指示18所指示的那样要被环回(并可有选择地比较源标识)，则改变环回标识，并将该单元环回到源端点(方框406)。源端点接收环回的测试单元并确定该环回的单元是否就是原始发送出的那个单元(方框407)。将测试结果通过链路10发送到UAI9，使得如果没有接收到该测试单元或所接收到的单元是不正确的，网络操作员即可采取进一步测试和/或其它补救的措施(方框408)。一旦完成测试，UAI9就发送一个拆卸消息给环回端点以终止测试(方框409)。

更仔细地参照图5，这里示出两个独立的ATM网，网A和网B，分别包括ATM点1A，2A，3A和1B，2B和3B，它们相互连接并与前已说明的公共交换网5的其它部件相连接。可以理解，网A和网B被认为是分离的，因为他们使用不同的控制协议和/或由不同的系统操作员操作，然而，二网络均允许网络间的信号传输并能和公共交换网5内的其它部件或网络进行通信。为了实现本发明跨网的测试系统，只需要经过链路50，网络A与网络B分别通过它们相应的UAI9A和9B就能够进行通信。可以理解，只要两个网络均可进入所述的建立信息，则该建立信息就能够通过任何其他过程在网络间通信。为了建立源端点1A和环回端点2C间的环回测试，由始发网络A的UAI9A通过链路50或通过任何其它通信装置向网络B的UAI9B发送一个测试开始请求。网络B以信息方式向UAI9A证实该请求，并发送一个建立消息到提供VPI，VCI和PTI的环回端点2C。因为这个建立消息不跨越其它网络，所以网络B可以使用任何消息格式来传送这个数据。同样地，网络A发送一个建立消息到源端点1A。该二建立可以具有不同的格式和/或协议，只要各自均能传输此控制信息。因为不需要一个标准的格式或协议，本发明的系统大大地促进了网络间的测试。一旦两个网络内的端点已经接收到建立消息，环回测试就如上所述进行。

可以理解以上说明仅是本发明的一个优选实施例。不偏离本发明的范围，一个本领域的技术人员就可以设计出许多其他的方案。因此，本发明仅限于在附加的权利要求书中所规定的内容。