用於乙太網網絡上的dsl用戶標識的方法和系統的製作方法

2023-05-20 06:07:51 5

專利名稱：用於乙太網網絡上的dsl用戶標識的方法和系統的製作方法
技術領域：
本申請一般地涉及數據通信系統，更具體地，涉及高速網絡上的用戶接入 (access)禾口通信。
背景技術：
如今數字用戶線路(DSL)技術被廣泛地用於增大現有電話網絡基礎設施上的數 字數據傳輸的帶寬。在典型的系統配置中，多個DSL用戶通過數字用戶線路接入多路復用 器(DSLAM)連接到服務供應商(SP)網絡，所述DSLAM在電話服務供應商位置處集中信號並 將其多路復用以傳輸到更廣闊的廣域網。基本上，DSLAM獲得來自許多客戶或用戶的連接， 並將其匯聚到單個、大容量(high-capacity)的連接上。DSLAM還可為用戶提供諸如路由或 網際網路協議(IP)地址分配之類的附加功能。傳統地，異步傳送模式(ATM)協議網絡已被用於DSLAM設備和web特徵伺服器 (web feature server)之間的通信，web特徵伺服器例如寬帶遠程接入伺服器(BRAQ和第 三層虛擬專用網絡(L3VPN)伺服器。BRAS是終止企業網絡處的遠程用戶或網際網路服務供 應商(ISP)網絡處的網際網路用戶並且通常為遠程用戶提供防火牆、認證以及路由服務的設 備。ATM協議是國際標準，其中多種服務類型(例如語音、視頻或數據)經由點對點的網絡 連接在固定長度的「信元(cell)」中傳送。ATM網絡在可能發生數據傳送之前需要設立跨 網絡的虛擬電路(VC)。也就是說，用戶和特徵伺服器之間的通信需要分配獨立的VC。通過 被稱作虛擬路徑標識符/虛擬信道標識符(VPI/VCI)轉換的過程，數據分組信元穿過ATM 交換機從用戶網絡接口(UNI)到達網絡節點接口(NNI)。VPI/VCI標識符被ATM交換機用 來將用戶流量交換/導向到給定的特徵伺服器，並在相反方向上將伺服器流量轉發到給定 的DSLAM/用戶，這是很明確的。此外，VPI/VCI機制被特徵伺服器用來標識用戶。作為背 景技術，美國專利No. 6，801，533教導了用於DSLAM中的代理信令(proxy signaling)的系 統和方法，並一般地描述了如下的DSL網絡，其包含經由高速ATM網絡從DSLAM到遠程接入 伺服器的信號的通信傳送。在美國專利No. 6，785，232中也教導了經由ATM網絡的分組數 據的傳輸。乙太網是一種基於在發送消息的網絡上的對等體的概念而發起的技術，這種網絡 本質上是普通導線或信道。每一對等體具有被稱作媒體訪問控制(MAC)地址的全局唯一密 鑰，以確保乙太網中的所有系統具有不同的地址。大部分現代的乙太網安裝採用乙太網交 換機(也被稱作「網橋」)來實現提供到附接設備的連通性的乙太網「雲(cloud)」或「安全島(island) 」。交換機充當智能數據流量轉發器，其中幀被發送到目的地設備被附接到的端 口。在美國專利No. 6,850,542、No. 6，813，268和No. 6，850，521中可找到用於乙太網網絡 環境中的網絡交換機的示例。隨著乙太網的使用越來越廣泛，研究人員和服務供應商已經研發了多種利用以太 網技術進行數據傳輸的方法和系統。例如，美國專利No. 6，829，252教導了一種DSLAM設備， 其結合了在甚高速DSL(VDSL)傳輸設施上傳輸乙太網幀數據的裝置。根據此方法，乙太網 幀被封裝在根據高級數據鏈路控制(HDLC)協議格式化的VDSL幀中，然後該VDSL幀經由多 條點對點鏈路被發送到客戶所在地。在美國專利No. 6，785，265中也描述了基於乙太網的 DSL方法和系統。乙太網的增長還導致服務供應商尋找利用乙太網接入網絡技術而非ATM網絡技 術來將DSLAM流量連接並匯聚(aggregate)到BRAS和其他特徵伺服器的方法。然而，已經 證明明確達到所有如下的三條基本要求是困難的(1)根據所請求的服務將用戶流量導向 到給定的特徵伺服器；( 在特徵伺服器處標識用戶；以及C3)在相反方向上將特徵伺服器 流量導向到給定用戶。根據一種方案，動態主機配置協議(DHCP)中繼代理(relay agent)或乙太網上的 點對點(PPPoE)中間代理被結合到諸如DSLAM或乙太網接入交換機之類的網絡邊緣設備 中(PPPoE是一種用於將乙太網用戶通過諸如DSL之類的普通寬帶介質連接到網際網路的規 範)。在此方法中，乙太網邊緣設備給DHCP伺服器或撥入用戶遠程認證服務/認證、授權和 計費(RADIUS/AAA)伺服器提供相同的信息，正常情況下所述信息本應從BRAS DHCP中繼代 理或從ATM網絡中的BRAS RADIUS客戶端功能模塊接收。雖然此方案解決了在特徵伺服器 處標識用戶的問題，但它未能滿足上述列出的其他兩個要求。在另一方案中，邊緣設備將用戶分組的源MAC地址轉換為利用DSLAM ID和線路ID 編碼的新的MAC地址。執行此轉換的目的是使得所得到的MAC地址在服務供應商網絡中是 唯一的。當特徵伺服器接收到分組時，從源MAC地址中抽取用戶ID。然而，此方案存在一些 缺點，這些缺點包含有限的DSLAM ID和埠 ID空間、供應商MAC地址到用戶MAC地址的反 向映射的問題，以及安全性問題。此外，此方法不適合用於其中每個服務實例都需要獨立廣 播域(例如，獨立VLAN)的多點應用。因此，所需要的是克服了以前方法的缺點的用於經由乙太網網絡在DSLAM設備和 特徵伺服器之間進行數據通信的替代系統和方法。


本發明將從下面的具體實施方式
和附圖中得到更完全的理解，然而，附圖不應被 理解為將本發明限定於所示出的具體實施例，而僅是用於說明和理解目的。圖1是示出根據本發明的一個實施例的網絡拓撲的圖。圖2示出據本發明的一個實施例的VLAN集束(bundling)模型。圖3示出據本發明的另一實施例的VLAN集束模型。圖4是網絡節點的通用電路示意框圖。
具體實施例方式描述了一種DSL網絡VLAN集束機制，該機制提供乙太網網絡上的DSL用戶標識， 還提供特徵伺服器選擇並將用戶流量轉發到給定的特徵伺服器，並且在相反方向上將流量 轉發回給定的用戶，這是很明確的。為了全面地理解本發明，在以下的描述中提出了諸如設 備類型、協議、配置等之類的具體細節。然而，網絡技術領域內的普通技術人員應理解實踐 本發明可能不需要這些具體細節。計算機網絡是用於在諸如中間節點和末端節點之類的節點之間傳輸數據的互聯 子網的地理上分布的集合(collection)。區域網(LAN)是這樣的子網的示例；多個LAN還 可通過諸如路由器、網橋或交換機之類的中間網絡節點互連，從而擴展計算機網絡的有效 「大小」並增加通信節點的數目。末端節點的示例可包含伺服器和個人計算機。這些節點一 般通過根據預定協議交換離散的數據幀或分組進行通信。在此申請的上下文中，協議由一 組定義節點彼此之間如何進行交互的規則組成。如圖4所示，每一節點50 —般包括多個基本子系統，所述基本子系統包含處理器 子系統51、主存儲器52以及輸入/輸出(I/O)子系統55。數據經由存儲器總線53在主 存儲器(「系統存儲器」)52和處理器子系統51之間傳送，並且經由系統總線56在處理器 和I/O子系統之間傳送。系統總線的示例可包含傳統的瞬間數據傳輸(lightning data transport)(或超傳輸)總線，以及傳統的外設組件計算機互聯(PCI)總線。節點50還 可包括耦合到系統總線56的用於執行附加功能的其他硬體單元/模塊M。處理器子系統 51可包括支持一條或多條系統總線及直接存儲器訪問(DMA)引擎的一個或多個處理器，以 及結合一組包含系統存儲器控制器的功能的控制器設備。通常，單片設備是出於通用目的 設計的，並未針對網絡應用進行明顯的優化。在典型的網絡應用中，從諸如附接到系統總線的I/O子系統的乙太網媒體訪問控 制(MAC)控制器之類的成幀器(framer)接收分組。MAC控制器中的DMA引擎在系統存儲器 中設有其可訪問的緩衝器地址列表(例如，以系統存儲器中的描述符環(ring)的形式)。 由於在MAC控制器處接收到每一分組，所以DMA引擎獲得系統總線的所有權(「控制」)，從 而訪問下一描述符環以獲得系統存儲器中的下一緩衝器地址，它可以例如將包含在分組中 的數據存儲(「寫入」)在所述緩衝器地址處。DMA引擎可能需要經由系統總線發布許多寫 操作從而傳送所有的分組數據。本發明平衡了(leverage)在支持所謂的「Q-in_Q」封裝(也被稱作VLAN集束或 標籤堆疊(tag stacking))機制的公布的IEEE 802. Iad規範中定義的一些功能和幀格式。 根據此標準草案，每一數據分組包含上部(即外部)12比特VLAN標籤和下部(即內部)12 比特VLAN標籤。根據本發明的一個實施例，內部VLAN標籤用於識別客戶或用戶，而外部 VLAN標籤用於指定DSLAM及特徵伺服器對。圖1是示出DSLAM接入/匯聚網絡拓撲10的圖，所述網絡拓撲10包含乙太網 接入網絡12，其中通過一個或多個網橋或交換機25和26 (也經常被稱為供應商邊緣匯聚 (Agg-PE)設備)將面向用戶的供應商邊緣(u-PE)設備22和23連接到面向網絡的供應商 邊緣(n-PE)設備觀(在本申請的上下文中，術語「網橋」和「交換機」被視為同義的)。圖 1的左側示出耦合到u-PE設備23的多個DSLAM (即，設備18和19)。每一 DSLAM匯聚多個 客戶或用戶。例如，客戶邊緣(CE)設備14和15 (分別代表家用(residential) DSL用戶14和商用DSL用戶15)被示為連接到DSLAM 18的輸入埠。類似地，客戶邊緣(CE)設備16 和17被示為連接到DSLAM 19。在圖1的右側示出連接到多個服務節點的n_PE設備觀，所 述服務節點包含BRAS伺服器30和L3VPN伺服器31。圖2示出根據本發明的一個實施例的VLAN集束的概念。圖2的頂部示出從CE設 備15到特徵伺服器30的路徑，所述路徑穿過DSLAM 18、u-ΡΕ設備23、乙太網接入網絡12 以及n-PE設備觀。在每一相應的網絡連接下示出了數據分組格式圖。在圖2的示例中，VLAN集束功能由邊緣交換機(即，u_PE設備23)執行，其中DSLAM 18的處理器將用戶VLAN(線路id)及所請求的服務類型映射到IEEE 802. Iq VLAN標籤中。 如所公知的，IEEE 802. Iq規範定義了用於將虛擬區域網(VLAN)信息插入乙太網幀中的標 準。例如，根據現有標準，唯一地標識用戶VLAN的12比特標籤在DSLAM 18處被插入到以 太網幀中。此後，由CE設備15發送的客戶幀到達u-PE設備23，其具有與IEEE 802. Iq規 範一致的數據分組格式，所述格式包含客戶MAC頭部、用戶VLAN標籤、第二層協議數據單元 (L2PDU)有效載荷以及服務供應商幀校驗和(FCS)。在圖2的示例性實施例中，u-ΡΕ設備23是標準的IEEE 802. Iad交換機，其添加 指定DSLAM/特徵伺服器連接的外部VLAN標籤。換句話說，外部VLAN標籤標識DSLAM和特 徵伺服器設備(例如設備18和31)的對，從而數據分組總是到達正確的網絡目的地。內部 VLAN標籤標識用戶，在本示例中內部VLAN標籤用於識別通過CE設備15連接的用戶，以與 連接到CE設備14的家用用戶區分。網絡技術領域中的技術人員應理解，由於唯一的VLAN(外部標籤)被用於唯一地 標識DSLAM和特徵伺服器對，所以前向方向上(S卩，圖2中從左到右)的數據通信僅被轉發 到指定的特徵伺服器。在相反方向上情況相同。當幀到達特徵伺服器31時，通過檢查內部 VLAN標籤可確定用戶線路id。此外，由於唯一的外部VLAN標籤被用於每個DSLAM/伺服器 對，所以每個跨接入網絡12的DSLAM/伺服器對使用獨立的廣播域，因此避免了潛在衝突， 所述潛在衝突當不同DSLAM上的用戶MAC地址相互重疊(overlap)時可能發生。此外，由 於在每個DSLAM內使用唯一的內部VLAN標籤，所以類似地避免了由給定的DSLAM中的重疊 的用戶MAC地址引起的任何潛在衝突。網絡技術領域中的技術人員應理解，IEEE 802. Ip規範使得第二層交換機能夠區 分流量的優先次序，並執行動態的多播過濾。區分優先次序的規範在媒體訪問控制(MAC) 成幀層(即，開放系統互聯模型第二層)起作用。根據本發明的另一實施例，通過採用 802. Ip比特，可擴展由12比特VLAN標籤欄位施加的對4094個DSLAM/特徵伺服器對的限 定。在此實施例中，DSLAM添加僅代表用戶線路id的內部標籤，其中服務類型在802. Ip比 特中得到反映。邊緣交換機(例如，u-PE設備23)利用802. lq(VLAN id)和802. Ip比特二 者的組合來確定外部VLAN標籤，從而將能夠支持的DSL用戶/所請求的服務連接的總數增 加到32K(即，4Κ用戶線路，每一線路支持至多8種不同服務)。在此情況下，外部VLAN標 籤仍代表如前所述的相關聯的DSLAM及所請求的服務。圖3示出根據本發明的另一實施例的VLAN集束模型，其中在DSLAM邊緣設備(例 如DSLAM 18)處執行VLAN集束。應注意此實施例本質上與圖2中所示的實施例相同，只是 之前由u-PE設備23執行的添加外部VLAN標籤的功能現在由DSLAM 18執行。也就是說， DSLAM 18被配置用於執行IEEE 802. Iad集束，其中DSLAM 18將第一和第二 VLAN標籤添加到客戶幀。第一 VLAN標籤標識數字用戶線路(DSL)用戶，第二 VLAN標籤標識DSLAM/特徵 伺服器對。應注意在圖3的實施例中，如果在CE設備15和DSLAM 18之間使用了 ATM幀封裝， 則ATM VC(VPI/VCI)被映射到IEEE 802. Iad幀的內部VLAN標籤，並且外部VLAN標籤代表 DSLAM及在那個DSLAM上所選擇的服務。例如，如果ATM VC與特定的數據服務相關聯，則外 部VLAN標籤代表相關聯的DSLAM以及數據服務類型二者。還應理解，本發明的元素也可設置為電腦程式產品，所述電腦程式產品可包 含其上存儲有可用於對計算機(例如，處理器或其他電子設備)編製程序從而執行操作序 列的指令的機器可讀介質。或者，可通過硬體和軟體的組合執行操作。機器可讀介質可包含 (但並不局限於)軟磁碟(floppy diskette)、光碟、CD-ROM，以及磁光碟、ROM、RAM、EPR0M、 EEPR0M、磁卡或光卡、傳播媒體或適用於存儲電子指令的其他類型的媒體/機器可讀介質。 例如，本發明的元素可作為電腦程式產品下載，其中程序可經由通信鏈路(例如，調製解 調器或網絡連接)作為包含在載波或其他傳播介質中的數據信號傳送到節點或者交換機。此外，雖然已經結合具體實施例描述了本發明，但是大量修改和變更也落入本發 明的範圍中，因此，說明書和附圖應視為說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種由處理器實現的用於乙太網接入網絡的面向用戶的供應商邊(u-PE)緣設備的 操作方法，所述方法包括從數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)設備接收分組，所述分組包含標識數字用戶 線路(DSL)用戶的內部虛擬區域網(VLAN)標籤；以及將外部VLAN標籤添加到所述分組，所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM和耦合到所述 乙太網接入網絡的目的地伺服器。
2.如權利要求1所述的由處理器實現的方法，其中所述u-PE設備依照IEEE802. Iad 規範操作。
3.如權利要求1所述的由處理器實現的方法，其中所述第二VLAN標籤指定所述乙太網 接入網絡的廣播域。
4.一種由處理器實現的用於耦合到乙太網接入網絡的數字用戶線路接入多路復用器 (DSLAM)設備的操作方法，包括從客戶邊緣(CE)設備接收客戶幀；將內部和外部虛擬區域網(VLAN)標籤添加到所述客戶幀，所述內部VLAN標籤標識數 字用戶線路(DSL)用戶，並且所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM設備和耦合到所述乙太網 接入網絡的目的地伺服器。
5.如權利要求4所述的由處理器實現的方法，其中DSLAM設備依照IEEE802. Iad規範操作。
6.一種由處理器實現的用於耦合到乙太網接入網絡的數字用戶線路接入多路復用器 (DSLAM)設備的操作方法，包括從客戶邊緣(CE)設備接收異步傳送模式(ATM)幀；將內部和外部虛擬區域網(VLAN)標籤添加到所述用戶幀，所述內部VLAN標籤映射到 ATM虛擬電路(VC)，並且所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM設備和數據服務類型。
7.如權利要求6所述的由處理器實現的方法，其中DSLAM設備依照IEEE802. Iad規範操作。
8.一種與乙太網接入網絡相關聯的面向用戶的供應商邊緣(u-PE)設備，所述u-PE設 備包括用於從數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)設備接收分組的埠，所述分組包含標 識數字用戶線路(DSL)用戶的內部虛擬區域網(VLAN)標籤；以及將外部VLAN標籤添加到所述分組的處理器，所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM和耦 合到所述乙太網接入網絡的目的地伺服器。
9.如權利要求8所述的面向用戶的u-PE設備，其中所述u-PE設備依照IEEE802. Iad 規範操作。
10.如權利要求8所述的面向用戶的u-PE設備，其中所述外部VLAN標籤指定所述以太 網接入網絡的廣播域。
11.一種用於連接到乙太網接入網絡的數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)設備， 包括用於接收客戶幀的埠，所述分組包含標識數字用戶線路(DSL)用戶的內部虛擬局域 網(VLAN)標籤；以及將內部和外部虛擬區域網(VLAN)標籤添加到所述客戶幀的處理器，所述內部VLAN標 籤標識數字用戶線路(DSL)用戶，並且所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM設備和耦合到所 述乙太網接入網絡的目的地伺服器。
12.如權利要求11所述的DSLAM設備，其中所述DSLAM設備依照IEEE802. Iad規範操作。
13.一種用於連接到乙太網接入網絡的數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)設備， 包括用於接收異步傳送模式(ATM)幀的埠 ；用於將內部和外部虛擬區域網(VLAN)標籤添加到所述用戶幀的處理器，所述內部 VLAN標籤映射到ATM虛擬電路(VC)，並且所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM設備和數據 服務類型。
14.如權利要求13所述的DSLAM設備，其中所述DSLAM設備依照IEEE802. Iad規範操作。
15.一種與乙太網接入網絡相關聯的供應商邊緣設備，所述供應商邊緣設備包括用於從數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)設備接收分組的埠，所述分組包含標 識數字用戶線路(DSL)用戶的內部虛擬區域網(VLAN)標籤；以及用於將外部VLAN標籤添加到所述分組的裝置，所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM和 耦合到所述乙太網接入網絡的目的地伺服器。
16.一種乙太網接入網絡，包括面向用戶的供應商邊緣(u-PE)設備，被配置用於從數字用戶線路接入多路復用器 (DSLAM)設備接收分組，所述分組包含標識數字用戶線路(DSL)用戶的內部虛擬區域網 (VLAN)標籤，所述u-PE設備包含用於將外部VLAN標籤添加到所述分組的裝置，所述外部 VLAN標籤標識所述DSLAM和耦合到所述乙太網接入網絡的目的地伺服器；以及面向網絡的供應商邊緣(n-PE)設備，被配置用於將具有所述外部VLAN標籤的分組轉 發到所述目的地伺服器。
全文摘要
一種數字用戶線路接入多路復用器(DSLAM)匯聚拓撲虛擬區域網(VLAN)集束機制包含從DSLAM設備接收分組的邊緣設備埠，所述分組包含標識數字用戶線路(DSL)用戶的內部VLAN標籤。邊緣設備的處理器將外部VLAN標籤添加到所述分組，所述外部VLAN標籤標識所述DSLAM和耦合到所述乙太網接入網絡的目的地伺服器。需要強調的是提供此摘要是為了遵守允許搜索者或其他讀者能夠快速確定技術公開的主題的規則。應理解此摘要並不用於解釋或限定權利要求的範圍或含義。37CFR 1.72(b)。
文檔編號H04L12/56GK102106122SQ200680006784
公開日2011年6月22日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年4月28日
發明者阿里·薩嘉西 申請人:思科技術公司