CN100508480C - 一种涉及以太网接入系统的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过接入网在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信的设备，其中，所述接入网根据以太网技术支持在多个帧内的分组数据的通信。该设备包括至少对于在终端用户与业务提供商之间分组连接的建立、将到达入口点的分组基本上无修改地封装进另一新传送帧内的装置。所述传送帧具有标识，例如所述帧的起始地址和目的地址信息的组合，该组合对于该连接是唯一的，并且，该接入网支持巨型帧的传送，使得新的传送帧可以包括巨型帧。

Description

一种涉及以太网接入系统的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过接入网在终端用户之间和/或在终端用户与业务提供商之间提供通信的设备，其中，接入网根据以太网或相似技术支持在多个帧内的分组数据的通信。本发明也涉及一种充当到/从接入网的入口点/出口点的节点或者点，所述接入网支持以太网或者相似技术，或者支持用于在多个帧内传输数据的功能性。本发明此外还涉及一种通过接入网在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信的方法，该接入网支持实现以太网或相似技术的、在多个帧内的分组数据的通信。

现有技术

接入网操作者提供用于在接入网的客户之间的信息(比特)传送。支持分组数据通信的网络包含用于实现这种业务的适当技术。一种看来似乎对建立接入网有用的技术是基于以太网技术的，其中尤其有一个原因便是因为以太网设备的普遍性和低成本。以太网最初被开发来作为用于例如在公司内提供数据网的有效基础结构的LAN(局域网)技术。它最初被开发用于中速共享媒介，但是当前技术主要应用于由支持虚拟LAN(VLAN)的高容量以太网交换机互连的高达10Gbps的点对点链路，参照IEEE 802.1q。虚拟LAN是一组系统，例如应能够在相互之间进行通信的一个工作组内的计算机、和用于限制将帧只传送到该VLAN的成员的协议。可以将LAN分为多个VLAN，为每一个VLAN指配一个被称为VLAN识别符或VLAN标记的号码，用于在该LAN内唯一识别该VLAN。LAN包含至少一个VLAN，默认VLAN。交换机包括先进的自学习特征和广播性能，它们适于建立例如支持许多用户群的公司网络。

然而，在用于公共业务接入的结构中，对于服务的安全性、缩放比例、收费等等的要求与LAN中的要求不同。在公共网络中，每一个用户最好具有他自己的完全隔离的可用工作组设备。所引发的问题是可用VLAN标记的数量被限制到数字4096，其中每一个标记定义一个用户，当考虑可能要为几千或者甚至几十万用户提供服务时，这个数字4096是个小数目。

因此，虽然以太网是用于建立接入网的有吸引力的技术，但是与以太网技术相关的几个特征根本也不适于用做接入网。连接到以太网的设备能够监控打算发送给其他接收者的分组，尤其是广播分组。它还能够改变如由透明的生成树算法所配置的网络拓扑结构。此外，它还能够得到对其他设备使用哪种IP地址(DHCP，PPPoE)的控制。在一个其中主机根据DHCP(动态主机配置协议，RFC 2131)获得它的配置的网络中，恶意的用户能够建立非授权的DHCP服务器，从而能够以毁坏通信或使到另一用户的所有信息流可被观察或更改的方式来配置其它的主机，该恶意用户能够通过将她自己的设备指定为默认网关来实现它。以太网上的点到点协议(PPPoE，RFC 2516)也将出现类似的问题。它还可以通过对地址解析协议(ARP)请求(RFC 826)发送假响应来充当另一用户设备。除此之外，它能够将它自己建立为实际上打算发送到其他设备(ARP)的信息的接收者。但是，由于连接到接入网的用户不能被信赖以便一直良好地运行，因此，这些特征不是所期望的，并需要被消除掉。VLAN思想通过将该设备分离为多个组来解决这些问题，其中各组不能影响其他组的成员。然而，这要求限制到4096个分组或者甚至比市场上大多数设备的更少。在以太网中，任何设备可以和任何其它的设备通信；VLAN在这里被认为是单独的网络。另一方面，接入网操作者希望能够控制哪条通信路径可以使用，以便能够区别收费。操作者希望能够保持路径封锁，直到有人付费来开通这些路径。这样，虽然将以太网技术实现为接入网由于几种原因是非常有吸引力的，但是以太网技术包含一些根本不适合的特征，特别是由于安全性的原因和对有限用户数的限制、以及在使操作者能够实现适当收费模型方面的困难。

发明概述

因此，需要一种设备，通过该设备，实现以太网技术或相似技术的接入网能够被用于在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信，在有大量的用户时也如此，其中数量甚至可以基本上不受限制。还需要一种设备，通过该设备，可以考虑公共网络的安全性方面。还需要一种如上面提及的设备，通过该设备，可基于一种已建立的和直接转送技术使用低成本接入网。此外还需要一种设备，通过该设备，对于接入网的要求涉及为了收费和付费的目的而向操作者提供关于哪些分组属于哪个订户等等的信息的可能性。特别地，需要一种设备，通过该设备，可以以安全的方式并利用与收费所需要的、可用路径相关的适当信息来容易地处理业务提供商与订户之间的业务。此外，还需要一种设备，通过该设备，可以区别收费，并可以在实际上被付费之前或在提供它们将被付费的指示之前封锁通信路径。此外，还需要一种设备，通过该设备，为接入网操作者提供控制通信路径可用性的能力。还需要一种设备，该设备以一种容易和低成本的方式允许在业务绑定、单播、以及多播绑定的建立中的业务量控制，并且，通过该设备可以安全地建立业务连接。

此外，还需要一种网络中的节点或点，其充当允许实现一个或多个上述提及目的的入口点或出口点。此外，还需要一种用于通过接入网在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信的方法，其中，该接入网根据以太网技术或相似技术支持在多个帧内的分组数据的通信，通过该方法，可以实现上述提及的一个或多个目的。

因此，本发明建议一种用于通过接入网在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信的设备，其中，所述接入网根据例如以太网技术支持在多个帧内的分组数据的通信。该设备包括至少对在终端用户与业务提供商之间分组连接的建立、用于将到达入口点的分组基本上无修改地封装进另一新传送帧内的装置。所述传送帧具有该连接的标识，该标识例如由该帧的起始地址和目的地址信息的组合组成，其中该组合对于该连接是唯一的。接入网支持巨型帧的传送，这样，新的传送帧可以包括巨型帧。该设备特别地包括用于在接入网出口点上或在充当该连接出口点的点上解封装新传送帧的装置。特别地，该入口和/或出口点包括所谓的外围点，或者充当该外围点。该入口/出口点可以说是形成到内部接入网的接口。所述封装/解封装装置特别地包括转换装置，其甚至更特别地可以包括所谓的外围转换器。在一种实施中，该入口点包括需要封装的所有分组数据业务量被强制通过(例如，通过VLAN)的封装分支点。有利地是，在入口点或在对内部接入网充当入口点的点上所接收的并且必须被封装的分组被封装，并被通过隧道传送。特别地是，该分组被封装进GRE分组并通过GRE隧道传送，GRE(通用路由封装)。例如在S.Hanks，NetSmiths，Ltd.T.Li等人的、请求评注：1701，类别：信息的，Cisco Systems，1994年10月的通用路由封装(GRE)，网络工作组中描述了通用路由封装。在一种备选的实施中，MPLS(多协议标签交换)用于封装和隧穿。当然，可以实现许多其他的封装和隧穿技术。

为了建立用于连接的识别，提供关于新传送帧(例如，GRE封装帧、或者依赖于使用哪个隧穿技术而根据其它一些类型的封装技术)内的目的地址与接入网内连接的协定。该识别或者有关该连接识别的信息被包含在该新传送帧内。隧穿封装技术的其它例子是分别在RFC 2684和RFC3031中讨论的具有地址VPI+VCI的ATM(AAL5)和带有作为地址的标签的MPLS。

在一种特别的实施中，接入网外部的装置负责将到达的分组拣选到多个连接，并将拣选结果定义为将要在新传送帧内使用的连接识别。特别地是，通过提供目的地址，提供关于应使用哪个隧道的信息。在一种特定的实施中，一个隧道(任何隧道)用于分组的外部传送，而对于通过接入网的传送，使用用于本发明目的的隧道，并且，这两个隧道在充当入口/出口点的点上被映射。

特别地，该接入网包括所谓的VLAN、即如上面提及的虚拟局域网，并执行VLAN技术。在一种特定实施中，连接标识包括VLAN标记。根据不同实施例，以VLAN标记形式的连接标识只用于到终端用户的连接或接口，而在另一种实施中，以VLAN标记形式的连接标识既用于到终端用户的连接或接口，又用于到业务提供商的连接或接口。如果VLAN标记只用作到终端用户的接口/连接的连接标识，则提供的其它标识被实现用于到业务提供商的接口/连接。由于VLAN标记的数量是受限的，因此这是特别相关的，然而，取决于实施，这可能是重要的或者是不重要的。

如上面所提及的，为了标识(和封装)的目的，也可以实施例如MPLS。

在一种实施中，对于每一个单播连接分别为起始地址和目的地址指定MAC(媒体接入控制)地址。可以以不同方式执行MAC地址的指定，但是根据一种实施，管理该连接的管理系统指定MAC地址。虽然是实现以太网技术，但是通过阅读此文档，应该清楚的是，以太网的其中一些属性被实现，但不是全部都实现，根据不同的实施，可以实现或者不实现特定的属性。这样，在一种实施中，业务提供商(ISP)的同一地址用于到那个特定业务提供商的多个连接。类似地，可以实现广播，以指示MAC地址的位置(如果实现了MAC地址的话)。来自终端用户的广播帧可以被封装进新的传送帧内。

在一种实施中，不用封装就可以建立多播连接，每一个业务提供商被指配或限制到特定的多播地址范围。

为了解决较早提及的一个或多个问题，本发明还提供一种点/节点，该点/节点充当或包括到接入网的入口点/自接入网的出口点，其中，该接入网支持用于帧传送的以太网功能性(或相似功能性)。它包括装置，该装置至少对在通过接入网的终端用户与业务提供商之间的连接、用于将到达该点/节点的分组基本上无修改地封装进另一新传送帧内、并用于为所述新传送帧提供唯一的连接标识，该唯一的连接标识是该帧的起始(终端用户)地址和目的地址的组合。从而所述新传送帧可以包括巨型帧。该连接标识至少必须是与该帧的起始地址和目的地址相关的信息。

当充当出口点时，该点/节点另外还包括用于解封装所述封装帧、特别是巨型帧的装置。该节点或点特别地包括所谓的外围点，且该封装/解封装装置特别地包括转换装置。在一种实施中，该点/节点包括需要封装的所有分组数据业务量都被强制通过的分支点。该封装装置特别用于封装分组，以便使它们隧穿通过接入网。可以执行不同类型的隧穿技术。在一种特别的实施中，它包括GRE隧道。其它的选择方案也是可能的。

该点/节点特别地包括一种装置或者与一种装置相关联，其中，该装置用于将到达的分组拣选到多个连接，并用于将拣选结果定义为用于新传送帧的或在该新传送帧内的目的地址。

在一种特别的实施中，标识包括VLAN标记。根据不同的实施例，为了连接标识的目的，VLAN标记只能用于到终端用户的连接或接口，在这种情况下，以不同方式提供到业务提供商的连接标识或接口/连接。在另一种实施中，作为连接标识的VLAN标记既用于到用户的连接或接口，又用于到业务提供商的连接或接口。特别地是，对于每一个单播连接，分别为起始地址和目的地址指定MAC地址。可以以不同方式指定MAC地址，但是在一种有利的实施中，由管理该连接的管理系统指定MAC地址。

为了消除一个或多个这样的问题，或者为了实现最初提及的目的，本发明还建议一种用于通过接入网在终端用户之间与终端用户和/或业务提供商之间提供通信的方法，其中，该接入网支持实施以太网技术或相似技术的、在多个帧内的分组数据通信。该方法包括步骤：确定或生成唯一的连接标识，该连接标识包括用于帧的分组连接的起始地址和目的地址信息的组合，其中所述帧到达充当或作为接入网入口点的点，该连接标识至少用于终端用户与业务提供商之间的连接；将该帧和连接标识封装进新的传送帧内；通过接入网将该传送帧传送到相关的点，该点包括或充当利用目的地址信息的接入网的出口点；在作为或充当出口点的点上解封装所产生的传送帧；继续发送原始帧。入口点可以包括物理入口点，且该方法支持巨型帧的传送，从而该接入网支持这种帧的传送。该方法包括为了隧穿的目的将进入的帧封装进隧道的步骤。原则上，可以使用任何隧穿技术，例如GRE、MPLS等等。

该方法可以另外还包括步骤：将到达的分组拣选到多个连接；将拣选结果定义为不同连接的目的地址；在每一个所产生的传送帧内使用相关目的地址。

在一种实施中，该方法包括步骤：在包括多个VLAN的接入网中，使用VLAN标记作为至少用于到终端用户的连接或接口的连接标识。VLAN标记也可用作用于到业务提供商的连接或接口的连接标识。可选地，对于业务提供商，可以以其他方式提供连接标识。

在一种特别的实施中，该方法包括以下步骤：对于每一个单播连接，为起始地址指定MAC地址，并为目的地址指定MAC地址。在一种实施中，由映射相应连接的管理系统来指定MAC地址。

附图简述

以下将以非限定的方式并参考以下附图来进一步解释本发明：

图1A、图1B示出在其中实现本发明思想的外部网和接入网的概观；

图2示意性地图示包括具有外围点的以太网的接入网，其中，外围点包括由管理系统管理的外围转换器；

图3图示到达到接入网的入口点的分组的格式；

图4图示为了穿过接入网传送而由转换装置转换的分组的格式；

图5图示在用户侧的以太网帧与在巨型帧内封装的用户帧之间的转换；

图6是描述生成封装帧的过程(将来自用户的帧转换到接入网帧)的流程图；

图7是示意性图示分组进入到充当接入网的出口点的点的程序的流程图，即帧解封装程序的流程图；

图8是一个流程图，描述将接入网的封装帧转换为打算发送到执行GRE的业务提供商的分组的过程；

图9图示在接入网巨型封装与外部网GRE封装之间的转换；

图10是图示将(来自业务提供商的)外部网的帧转换为网络传送帧的过程的流程图；和

图11图示在巨型传送帧与外部网GRE帧之间转换的一种备选实施，其中，外部GRE头标包含在该巨型帧内。

发明详述

图1A非常示意性地示出在用户1(这里包括PC)、包括连接到PC和XBOX的路由器的用户2、和具有相应路由器的ISP 1，2(互联网业务提供商)之间提供连接的接入网。

图1B示出可实现本发明思想的接入网的一个例子。在虚线内示出该接入网，并且在这里，它包括中央节点、地区节点和本地节点，其中，该中央节点包括到业务提供商ISP 1，ISP 2的路由接口，所述业务提供商包括安全功能，地区节点(在这里)用于接入网(该接入网假定是以太网)内部的以太网交换，本地节点包括到终端用户的接口。这里还图示了传统的0&M节点(操作和维护)。

该以太接入网起初向家庭和小型企业提供通信业务。这里，表示的接入网业务用于专门的目的，即，用于通过接入网传输信息。

该接入网业务只是终端用户认知的业务实施的一小部分。用户所看见的业务的几个例于是TV频道分发、电话、视频点播。互联网接入是用户所认知的业务的另一个例子。然而，由于互联网接入具有很多可被自身看作其自己的应用的不同用法，所以它不适合用于业务概念的分类。

对于每一个终端用户，存在一个物理点，该终端用户在该物理点将其设备连接到网络。该信息典型地通过光纤、电线或无线电波从这一点向网络内部传送。在某个点上，该信息到达与许多终端用户的设备交互以集合并分发信息流的设备。特定用户连接到该设备的点被称为端口。该端口是一个点，接入网在那里具有自然的手段去区别来自不同用户和到不同用户的信息。

用户将几个不同的单元(通信设备)、特别地是电话、PC、和TV机顶盒连接到网络。根据哪个单元正在通信，至少在一些情况下不同地处理来自这些单元的信息。这些帧例如可以被指定到不同的端口，并对延迟、可靠性和带宽有不同的要求。

在大多数的以太网/IP网络中，发送者通过指定合适的目的地址来决定目的地。发送设备在所发送的分组中标记服务质量(QoS)要求也是常见的。在接入网中，网络自身必须保持对怎样处理分组的闭合控制。用户购买对某些业务的访问。该用户用某些东西来标记每一个所发送的分组，网络可以通过其来确定该分组属于哪个业务。该网络可以修改分组，以便根据某个网络内部方案来标记该分组，用于区分不同的业务。该网络内的所有设备都被配置，以便根据为该分组所属业务定义的规则来处理每一个分组，其中，根据标记来确定该分组属于哪个业务。目的地址常常是该业务定义的一部分。这意味着提供相同业务的两个业务提供商被表示为该网络内的两种业务。应指出的是，为了使网络知道怎样处理分组，网络必须知道哪个用户发送了该分组(通过标记出该分组到达哪个端口来确定)和该分组属于哪个业务(通过读取由发送者附加到每一个分组上的信号来确定)。由于缺乏更好的术语，术语“流”被用于起始于相同用户并属于相同业务的所有分组。

在接入网(由Ericsson公司提出的名字为AXC 105的光纤以太接入网)中，需要终端用户通过在特定VLAN内发送分组来标记业务的密切关系，即，他们的设备在使用不同业务的分组中写下不同的VLAN识别符值。这例如可以通过用户安装带有基于VLAN的端口的交换机、将PC、IP电话转换器和TV机顶盒连接到该交换机内的不同端口、并根据来自该接入网操作员的指令配置这些端口中的每一个以属于适当的VLAN来实现。作为一种特殊情况，该系统允许在每一端口上的多个流之一使用不带VLAN字段的分组。

为了执行一个终端用户可认知的完整通信业务，需要多于该接入网业务的业务。为了使PC连接到互联网，该接入网必须连接到该互联网中的所有其它网络。为了进行电话呼叫，该网络必须连接到国际电话网络，这涉及由电话网关执行的通信标准之间的转换。提供与外部网的连通性和对其它网络的格式适配的组织被称为业务提供商。业务提供商还可以例如通过安装在硬盘上存储有电影片的视频服务器或通过安装提供网页的万维网服务器来生成所通信的实际信息内容。在本发明的环境下，终端用户与业务提供商之间的重要区别是：业务提供商可能需要区分与它们通信的大量的其它实体。这意味着可能需要接入网提供手段来通过其识别该通信的另一端。一个业务的完整定义包括业务提供商的标识。

根据本发明的思想，所有分组被封装入新的分组中，该新的分组只用于接入网内。这意味着每一个流获得它自己的隧道。在封装分组(新的传送分组)中的寻址具有识别端口和隧道的端点并识别该隧道所用于的业务的双重作用。在AXC 105中，分组是带有目的地址和源地址的以太网帧。为了让以太网工作，这些地址必须唯一地指示分组进入网络的端口(源)和分组离开网络的端口(目的地)。使几个不同地址表示同一端口是可接受的，但是每个地址只可以表示一个端口。在本发明的隧穿方案中，VLAN标记可用于发信号通知该分组属于哪个业务。

在隧道的每一端以及对于该流的每一个方向，必须有关于怎样在接入网内部所使用的封装内的信息与在外部网中所使用的格式之间进行转换的协定。

根据本发明，分组被封装，而不被修改。虽然按所期望的被限制到连接，然而通过外部网有对以太网功能性的接入。

图2图示接入网20，在这里，接入网20包括以太网，该以太网具有分别包括外围转换器3，4的外围点1，2，外围转换器3，4由管理系统50管理。管理系统50接受关于在外围点1，2之间建立连接的请求。对于每一个点，该连接由一些特征来识别，其中，这些特征对于在入口点的入口上的所有分组是共有的，而对于在该特定入口点的入口上用于其它连接的分组不具有这些特征。在一种实施中，所谓的VLAN标记用作连接标识。在一种实施中，VLAN标记用作到终端用户的接口的连接标识。对于到业务提供商的接口，由VLAN标记提供的地址空间可能不够。因而，需要一些用于连接标识的其它手段来确立任何一种分组属于什么连接。根据一个实施例，当分组到达接口时，需要将分组封装进隧道。在一个特别的实施中，执行GRE封装。例如在本申请中较早提到的请求评注：1701，通用路由封装(GRE)中描述了GRE封装，所述请求评注在此结合作为参考。然后可以通过在GRE封装分组(即，新的传送分组)中的目的地址与接入网内的连接之间映射的协定来建立连接识别，即，需要接入网外部的设备将分组拣选到多个连接，并将拣选结果表示为封装分组内的目的地址。

对于单播连接，管理系统为该连接的每一个端点指定一个MAC地址。优选地，在中央点上提供包含这种信息的大的转发表，然而也可能进行其它实施，主要的事情是该信息可得到。外围点(这里是1，2)被配置，以通过这些地址接收信息并向这些地址发送信息，其中，要在所述外围点1，2之间建立连接。当外围点从外侧或从外部网接收用于该连接的分组时，相应的外围转换器(这里例如是3(或4))将进入的帧放入另一个新传送帧内，其中为该新传送帧提供作为源地址的该连接的这端的MAC地址和作为目的地址的该连接的另一端的地址，即，这里是外围点2的地址。有一个要求是多个地址的组合或一个地址信息对于特定连接是唯一的，但是多个地址之一可以被共享并也可被用于其它连接。典型地是，对于到一个业务提供商的几个连接，该业务提供商的地址可以是相同的。这意味着到达的帧被封装进一个新传送帧内。

图3示意性地图示到达网络20的外部或外围点1的进入分组。在一个传统的方式中，该进入分组包括用于目的地址、源地址、类型、VLAN和以太网净荷的数据字段。在外围点中，由外围转换器对到达的分组进行转换和封装。在图4中示意性地图示了新的传送分组，并且在这个新的分组中，全部到达的分组包含在以太网净荷数据字段内，而在该图中，在目的字段和源字段中提供有包括上述目的地址和源地址的连接标识。还提供有类型指示和VLAN指示。由于新传送帧必然稍微大于到达的帧，因此当到达的帧具有最大尺寸时，可能出现潜在的问题。根据本发明，通过将到达的帧限制到标准帧尺寸并将它们封装进巨型帧来解决该问题。因此，需要接入网内的设备支持巨型帧的传送。原则上，巨型帧是大于IEEE标准中最大尺寸的要求的任何帧。由于这些不是IEEE标准的部分，所以帧尺寸的定义是由厂商决定的。巨型帧是比1518比特(包括层2(L2)头标和帧校验序列(FCS))的标准以太网帧尺寸更大的帧。

当新传送帧(即封装帧，)到达另一个外围点(例如2)时，该封装帧被取出或被解封装，并向前发送。在封装帧或传送帧内的目的地址信息可任选地被用于确定将其发送到哪个端口。在一种实施中，在确实的外围设备或在实际的外围点中执行封装。在其它实施例中，在确实的外围设备中不执行封装。例如可以组织VLAN以形成分支，该分支的所有业务量被确保通过一个封装点。

特别地，在该接入网内，广播仅仅被用于实现连接，以向网络说明MAC地址在哪里。当封装点发现到一个它自己实现的地址的广播时，它在另一方向发送空帧(即，不封装任何信息)作为响应。来自终端用户的广播帧以与其它业务相同的方式被封装并被传送到接收者或接收机。

在一种实施中，多播连接在相同网络上被执行，而不被封装进传送帧。然而，将不同业务提供商限制到不同的多播地址范围是必要的。

图5更详细地说明了根据本发明的在用户分组(即，在用户侧的分组)与封装帧(即，已封装进新传送帧内的用户的分组))之间的转换。该图示出在普通的(plain)以太网帧与已封装的巨型帧之间的转换，即在用户侧的正常以太网帧与在接入网侧的巨型帧内的封装之间的格式改变。在说明VLAN标记用作识别符的实施例中的隧道转换的这种实现中，在到终端用户的正常接口内，VLAN标记发信号通知该分组属于哪个业务。在来自用户的方向中，网络使用端口号和VLAN标记来查询表中的隧道数据。在另一方向中、即朝向用户的方向中，在封装分组内的VLAN标记足以确定应放进发送到该用户的分组内的VLAN标记。在该图中的字段名表示用户帧内的字段。这些字段中的大多数在用户帧内与在接入网帧(即，新传送帧或已封装的巨型帧)内具有相同的值。TPID涉及标记协议识别符，TCI表示标记控制信息，FCS表示帧校验序列。除了报头(preamble)之外，用户分组的输入帧的大部分数据被简单地复制到传送帧，该传送帧被扩大，以包含巨型帧，并包括带有报头、目的地、源、TPID、TCI和长度/类型数据字段的封装头标。从输入帧(从用户侧到接入网的方向)复制的数据包括已封装的巨型帧或新传送帧的以太网净荷。

图6是示意性描述当在将接入网入口点上接收到用户分组或用户帧时的过程的流程图，其中在所述接入网入口点处，用户分组或用户帧被转换为封装(巨型)帧。这样，来自用户端口的原始帧在接入网入口点被接收，100。然后用于该帧的存储空间被扩大，以便也能够容纳附加的头标信息、即上面所描述的封装头标，101。随后，通过组合相关的VLAN识别符(例如在出自TCI的12比特)与端口号来形成密钥，102。然后，在前面的步骤中找到的密钥被用于在隧道交叉引用表中寻找适当的入口，103。再后，来自交叉引用表入口的附加的数据被复制进封装巨型帧内的附加的字段，104。生成报头和FCS字段，105。当已完成时，可以发送新传送帧或该封装帧(几乎包括所有的原始帧)，106。

图7图示在出口点从接入网到外部网、特别是当帧要被发送到用户时的程序。更精确地说，这涉及解封装或拆包该帧(所谓的封装帧或传送帧)的过程。这样，假定在接入网出口点处接收封装的传送帧，200。然后将找到隧道交叉引用表入口。在该实施中，将在封装头标中的VLAN识别符或VLAN标记用作密钥来找到所述入口，201。随后，来自该表入口的TCI被复制到封装帧内的TCI，202。于是，封装字段(即，图5中图示的封装头标)被移除，203。应清楚的是，可以不包括步骤201，202，因此在图7中在虚线内表示它们。随即生成用于通过外部网传送的帧的报头和FCS字段，204。随后，通过外部网转送较小的帧，205。由于该帧打算要被发送给用户，因此它比封装的巨型帧(也指传送帧)小。

在随后的实施例中将描述用于穿过接入网传送(即，用于以上所描述的封装巨型帧)的隧道与外部网内的隧道之间的转换。在到业务提供商的接口中，可能需要区别连接到隧道另一端的不同终端用户的多个流。这例如可以通过将内部隧道连接到外部网中的一些其它隧穿系统(例如，通用路由封装(GRE)隧道)来完成。

在朝向业务提供商的方向中，封装分组的源地址被转换(或者可能仅仅复制)为外部网中的源地址(在这种情况下是GRE隧道)。源地址是重要的一部分。根据一些实施，也需要改变目的地址。另一方面，在朝向接入网的方向中，目的地址被转换(或者可能仅仅复制)为能在接入网中起作用的目的地址。在转换与复制之间的选择依赖于地址选择是怎样处理的。如果允许接入网选择地址，则地址可以在接入网内部和在外部网中是相同的地址，即，它们被复制。

图8图示一个在其中将用于穿过接入网传送的封装帧或传送帧转换为将要发送到业务提供商的外部网或该业务提供商的分组的实施例。因此，在生成将要发送到业务提供商的分组的过程中，在第一步骤中，在接入网出口点接收封装(传送)帧，301。随后移除该巨型封装，302。通常，存储或者缓冲该识别信息、即源地址。随后扩大帧存储空间，以使得能够包含外部网的更大量的头标信息，303。如果这挑战到业务提供商的以太网链路的最大尺寸极限，则IP分组(即GRE分组)的净荷也可以被拆分成两个分组。这是IP(互联网协议)协议的正常程序，因此这里将不再进一步描述。然而，优选地，巨型帧也被用在到业务提供商的接口中，以便不要求分组拆分。这样，假定在接入网入口点接收到原始帧，并扩大该原始帧，以便形成要穿过接入网传输的传送帧或封装帧，并再次扩大该帧，以在外部GRE隧道中传送。(如果来自外部GRE隧道或一些其它隧道的分组到达接入网入口点，则GRE头标等等被移除，并且原始用户帧被扩大，并被提供有巨型封装头标等等。)

随后使用封装巨型帧的源地址作为密钥进行表查找，304，以发现表入口。然后从所找到的表入口写入IP源地址和IP目的地址，305。随即写入其它的IP和GRE字段。在一种实施中，所有这些都是恒定的、且在所有分组中都是一样的。然而，一个或多个字段可能必须是可变的，即从查找表被复制，306。最后写入用于该链路的以太网帧头，307，并通过GRE隧道(在该实施中)将修改了的外部帧发送到业务提供商，308。

图9图示在根据本发明的在用于接入网传送的封装巨型帧与外部网的外部GRE封装之间的转换。正如可以看到的，原始用户帧被封装进新传送帧或巨型帧，这意味着所有的或基本上所有的原始用户帧在以太网净荷字段中被发送，以及用于形成巨型封装头标的目的地址、源地址、TPID、TCI和长度/类型被增加且因此被转换，到达形成接入网入口点的外围点的帧通过接入网传送。在接入网出口点上，移除巨型封装头，保留其中的地址信息，以在外部网GRE封装帧中使用，为原始帧提供有用于到业务提供商的链路的GRE头标、GRE递送IP分组头标和帧头标。虽然一些行可以只包含8个比特，但是通常每一行包含16个比特。这样，扩大的“原始帧”在到接入网的入口上被扩大、封装，并在离开接入网时再次被拆包、并被改而封装进GRE隧道。

图10示出一种实施，在该实施中，在接入网入口点上从业务提供商接收到的帧内的分组被转换为用于穿过接入网传送的封装传送帧。这样，在接入网入口点上，从业务提供商接收到(在该帧中的)分组，401。使用IP分组目的地址作为密钥进行表查找，402。随后如从表入口找到的巨型封装帧头标被写入，403。并转送封装的接入网传送帧，404。这样，来自外部网络的封装帧包括一个外部封装头标被移除，而增加了另一个传送(巨型)封装头标，并且通过接入网传送封装帧。在这种情况下，通过接入网发送的帧小于从业务提供商网络到达的帧。由于巨型封装头标使得用户帧更大，但是当巨型封装头标被封装入更大的GRE封装中时，该帧、即传送帧小于到达的帧。

为了建立新业务，可以在每一个端点建立要连接的隧道类型。隧道类型可以是VLAN，其不是实际隧道。另外，它可以涉及任何相关的隧道类型。在隧道的每一端确定寻址模式。同样也确定是否仅可以拷贝地址信息，或者是否需要使用交叉引用表来改变地址。

为了向用户提供业务，在用于该业务的隧道的每一端将表入口插入交叉引用表。

在图11中图示了另一种实施，在该实施中，将GRE头标信息引入接入网传送帧、即封装巨型帧中。这是一个使程序更简单的实施例，但是，另一方面，该实施例比上面所描述的实施例需要更多的带宽。

图11图示了一种实施，在该实施中，根据本发明思想在来自/到用户的帧与已进行GRE封装并进一步封装进新传送帧(巨型帧)的用户帧之间执行转换。对于在使用VLAN来识别连接的接口与使用GRE(IP)来识别连接的接口之间的连接，在VLAN接口上进行GRE封装和解封装可能是有利的。有利的一个原因可能是VLAN接口可更容易编程，并具有更多的用于格式转换的容量。然而在接入网中，这将需要另外的带宽。

在用户接口上，从用户到达的帧被封装入GRE封装，该GRE封装被封装入巨型封装，并且从网络(业务提供商)到达的帧被去除了它的巨型封装以及它的GRE封装。

在GRE(业务提供商)接口上唯一的必要操作是拆分IP分组，这可能是必要的，因为巨型帧可能太大，以致不能通过到业务提供商的链路传送。

应该清楚的是，本发明不局限于这些具体图示的实施例。相反，在所附的权利要求的范围之内，它可以以许多种方式被改变。

Claims (37)

1.一种用于通过接入网在终端用户之间和/或终端用户与业务提供商之间提供通信的设备，其中所述接入网支持根据以太网技术的、在多个帧内的分组数据的通信，其特征在于：

该设备包括用于至少对终端用户与业务提供商之间分组连接的建立、将到达入口点的分组无修改地封装进另一新传送帧内的装置，所述传送帧配有包括所述帧的起始地址和目的地址信息的组合的标识，该组合对于该连接是唯一的，并且该接入网支持巨型帧的传送，使得新传送帧包括巨型帧。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于：该设备包括用于在接入网出口点或在充当出口点的点上解封装新传送帧的装置。

3.根据权利要求2的设备，其特征在于：该设备包括充当接入网入口点和/或出口点的所谓的外围点。

4.根据权利要求2的设备，其特征在于：该封装/解封装装置包括外围转换器的转换装置。

5.根据权利要求2的设备，其特征在于：所述入口点包括其所有需要封装的分组数据业务量都被通过VLAN强制而通过的封装分支点。

6.根据权利要求1的设备，其特征在于：在入口点上所接收的、将要被封装的分组被封装进隧道。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于：所述隧道包括在巨型帧隧道中的GRE隧道。

8.根据权利要求6的设备，其特征在于：为了建立用于连接的标识，提供关于新传送帧内的目的地址和接入网连接的协定，并且所述标识包含在新传送帧内。

9.根据权利要求6的设备，其特征在于：接入网外部的装置负责将到达的分组拣选到多个连接，并将拣选结果定义为将要在新传送帧内使用的连接标识。

10.根据权利要求6的设备，其特征在于：在作为或充当到接入网的入口点的点上将外部隧道映射到接入网内部隧道上，并且在充当/作为接入网出口点的点上进行相反映射。

11.根据权利要求1的设备，其特征在于：该接入网包括VLAN。

12.根据权利要求11的设备，其特征在于：所述标识包括至少用于到终端用户的连接或接口的VLAN标记。

13.根据权利要求12的设备，其特征在于：VLAN标记只用作到终端用户的接口/连接的连接标识，而提供的其它标识用于到业务提供商的接口/连接。

14.根据权利要求12的设备，其特征在于：VLAN标记既用作到终端用户的接口/连接的连接标识，又用作到业务提供商的接口/连接的连接标识。

15.根据权利要求1-5中任何一项的设备，其特征在于：为了实现所述标识而实施多协议标签交换。

16.根据权利要求1-14中任何一项的设备，其特征在于：对于每一个单播连接，分别为起始地址和目的地址指定MAC地址。

17.根据权利要求16的设备，其特征在于：由管理该连接的管理系统指定MAC地址。

18.根据权利要求1-14中任何一项的设备，其特征在于：业务提供商的同一地址用于到该业务提供商的多个连接。

19.根据权利要求1-14中任何一项的设备，其特征在于：建立多播连接而没有封装，每一个业务提供商被指配或限制到特定的多播地址范围。

20.根据权利要求17的设备，其特征在于：实施广播以指示MAC地址的位置。

21.根据权利要求中1-14中任何一项的设备，其特征在于：来自终端用户的广播帧被封装进新传送帧。

22.一种节点，该节点充当到接入网的入口点或自接入网的出口点，其中，该接入网支持用于帧传送的以太网功能性，其特征在于：

该节点包括至少对通过接入网在终端用户与业务提供商之间的连接、将到达该节点的分组无修改地封装进另一新传送帧内、并用于为所述新传送帧提供唯一的标识的装置，其中该唯一的标识是所述帧的起始地址和目的地址的组合，并且所述新传送帧包括巨型帧。

23.根据权利要求22的节点，其特征在于：当充当出口点时，该节点进一步包括用于解封装一个封装巨型帧的装置。

24.根据权利要求23的节点，其特征在于：该节点包括所谓的外围点，并且所述封装/解封装装置包括转换装置。

25.根据权利要求22的节点，其特征在于：该节点包括所有需要封装的分组数据业务量都被强制通过的分支点。

26.根据权利要求24的节点，其特征在于：所述封装装置用于将分组封装进巨型隧道。

27.根据权利要求22-26中任何一项的节点，其特征在于：该节点包括用于将到达的分组拣选到多个连接并将拣选结果定义为将在新传送帧中使用的连接识别的装置或与该装置相关联。

28.根据权利要求27的节点，其特征在于：连接识别为目的地址。

29.根据权利要求26的节点，其特征在于：所述标识包括至少用于到终端用户的连接或接口的VLAN标记，而以不同方式提供用于到业务提供商的接口/连接的标识。

30.根据权利要求22-26中任何一项的节点，其特征在于：对于每一个单播连接，分别为分组的起始和目的地址指定MAC地址。

31.根据权利要求30的节点，由管理该连接的管理系统指定MAC地址。

32.一种用于通过接入网在终端用户与终端用户/业务提供商之间提供通信的方法，所述接入网支持实施以太网技术的多个帧内的分组数据的通信，其特征在于，该方法包括步骤：

-至少为在终端用户与业务提供商之间的连接确定/生成唯一标识，该标识包括分组连接的起始地址和目的地址信息的组合，该分组连接用于到达充当或作为到该接入网入口点的点上的帧，

-将该帧和所述标识封装进新传送帧内，

-利用目的地址信息，通过接入网将该传送帧传送到相关的出口点，

在出口点上解封装所创建的传送帧，

-继续发送原始的封装帧。

33.根据权利要求32的方法，其特征在于：所创建的传送帧包括巨型帧，从而该接入网支持巨型帧的传送。

34.根据权利要求33的方法，其特征在于：该方法进一步包括步骤：

-将所述到达充当或作为到该接入网入口点的点上的帧封装进巨型隧道内的GRE隧道。

35.根据权利要求33或34的方法，其特征在于：该方法包括步骤：

-将到达的分组拣选到多个连接，

-将拣选结果定义为用于不同连接的目的地址，

-在所创建的传送帧内使用相关目的地址。

36.根据权利要求32、33或34的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：在包括VLAN的接入网中，

-使用VLAN标记作为至少用于到终端用户的连接或接口的标识。

37.根据权利要求32-34中任何一项的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：对于每一个单播连接，

-为起始地址指定MAC地址，并且

-为目的地址指定MAC地址。

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