CN1997035A

CN1997035A - 接入复用器

Info

Publication number: CN1997035A
Application number: CNA2006101670735A
Authority: CN
Inventors: R·切廷; R·J·L·佩特斯
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-07-11
Also published as: US20070140119A1; EP1798901A1

Abstract

一种接入复用器(1)，包括用于连接网络链路(12)和网络单元(2)的网络接口(22)、用于连接用户链路(13)和用户单元(3)的用户接口(23)以及用于耦合网络接口(22)和用户接口(23)的装置(31)，为提高效率，引入分配装置(32)用于将媒体访问控制地址分配给网际协议会话，并引入控制装置(30)用于依照分配控制接入复用器(1)。用户单元(3－5)形成一个子网(10)的一部分。网络链路(12)包括由每子网(10)的虚拟局域网标签定义的以太网连接。分配装置(32)包括用于将虚拟局域网标签和媒体访问控制地址的组合关联到网际协议会话的会话标识的关联装置(33)，所述分配包括关系。用户链路(13－15)包括异步传输模式连接或以太网连接。

Description

接入复用器

技术领域

本发明涉及一种接入复用器，其包括用于连接网络链路与网络单元的网络接口、用于连接用户链路与用户单元的用户接口，以及用于耦合所述网络接口和所述用户接口的装置。

这种接入复用器的实例是数字用户线接入复用器，这种网络单元的实例是边缘路由器，这种用户单元的实例是诸如路由器、调制解调器和个人计算机的用户端设备，不排斥其它类型的接入复用器、其它类型的网络单元和其它类型的用户单元。

背景技术

现有技术的接入复用器是众所周知的常识。它包括诸如交叉连接或用于连接一方面的网络接口和另一方面的用户接口的桥接器，不排除其它类型的耦合装置。网络接口连接了耦合到网络单元的网络链路。第一用户接口连接了耦合到第一用户单元的第一用户链路，第二用户接口连接了耦合到第二用户单元的第二用户链路。网络接口将网络链路耦合到耦合装置，反之亦然。第一用户接口将第一用户链路耦合到耦合装置，反之亦然。耦合到第二用户链路的第二用户接口连接到耦合装置，反之亦然。

已知接入复用器是不利的，尤其是缘于这样的事实：例如，在用户单元形成同一子网的一部分的情况下，以及在网络链路包括以太网连接的情况下，将需要每个用户单元的虚拟局域网标签。于是，虚拟局域网标签聚合必须在网络单元中执行，并且下行广播业务必须经虚拟局域网连接并行发送。这是一种相对低效的环境。

发明内容

特别地，本发明的目的在于提供一种如上所述的接入复用器，所述接入复用器形成部分相对高效环境的一部分。

根据本发明的接入复用器的特征在于，所述接入复用器包括用于分配媒体访问控制地址给网际协议会话的装置，并且包括用于依照分配控制接入复用器的装置。

分配装置分配第一媒体访问控制地址给第一网际协议会话，分配与第一媒体访问控制地址不同的第二媒体访问控制地址给第二网际协议会话。这样，媒体访问控制地址用在接入复用器内部。源自分配装置的分配提供给控制装置，以依照所述分配控制接入复用器(耦合装置)(内部的路由)。这种接入复用器使得其环境相对高效。例如，在用户单元形成同一子网一部分的情况下，以及在网络链路包括以太网连接的情况下，就不再需要每用户单元的虚拟局域网标签。那么，虚拟局域网标签聚合不再必须在网络单元中执行或仅需降级执行，而且下行广播业务不再需要并行发送。

根据本发明的接入复用器的进一步的优点在于，特别地，它自身更有效率，因为，例如在用户单元形成同一子网的一部分的情况下，以及在网络链路包括以太网连接的情况下，接入复用器不再必须处理聚合的虚拟局域网业务。

在用户单元不形成同一子网的一部分的情况下/或在网络链路不包括以太网连接的情况下，根据本发明接入复用器仍然被看好。

分配装置例如包括用于存储媒体访问控制地址的装置和网际协议会话的表示，所述表示例如网际协议会话标识。这种网际协议会话经用户单元并经用户接口发生。

根据本发明接入复用器的实施例的特征在于，网际协议会话的媒体访问控制地址是内部媒体访问控制地址，所述内部媒体访问控制地址在从网络单元到接入复用器的下行方向上是目的地址，从接入复用器到网络单元的上行方向上是源地址。

这种内部媒体访问控制地址取代例如整个接入复用器的公共媒体访问控制地址。这些媒体访问控制地址为内部媒体访问控制地址，因为它们都分配给接入复用器内部的内部业务且/或诸如用户接口的接入复用器内部部分。然而，这些内部媒体访问控制地址还用于接入复用器和网络单元间的外部通信。

根据本发明的接入复用器的实施例的特征在于，耦合装置包括每子网的交叉连接、构成子网的一部分的用户单元。

特别是在用户单元形成同一子网的一部分的情况下，根据本发明的接入复用器是十分有利的。

根据本发明的接入复用器的实施例的特征在于，网络链路包括由每子网的虚拟局域网标签定义的以太网连接。

特别是在网络链路包括由每子网的虚拟局域网标签定义的以太网连接的情况下，根据本发明的接入复用器是十分有利的。

根据本发明的接入复用器的实施例特征在于，分配装置包括用于将虚拟局域网标签和媒体访问控制地址的组合关联到网际协议会话的会话标识的装置，并且，所述分配包括源自关联装置的关系。

关联装置例如包括用于存储关系的装置，例如用于存储第一列虚拟局域网标签及第二列媒体访问控制地址和第三列网际协议会话的会话标识中的每一行的表格存储器。这种会话标识可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号或者可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号和地址的组合，所述地址例如耦合到该用户接口或其用户的用户单元的媒体访问控制地址，下面将进一步说明。

根据本发明的接入复用器的实施例特征在于，用户链路包括异步传输模式连接或以太网连接。

尤其在用户链路包括异步传输模式连接或以太网连接的情况下，根据本发明的接入复用器将会十分有利。在用户链路包括异步传输模式连接的情况下，媒体访问控制地址到网际协议会话的分配将对应于：分配媒体访问控制地址到该网际协议会话涉及的用户接口和/或分配媒体访问控制地址到用户单元和接入复用器之间的永久虚拟连接。在用户链路包括以太网连接的情况下，媒体访问控制地址到网际协议会话的分配将对应于：分配媒体访问控制地址到该网际协议会话所涉及的用户接口(以太网端口)和用户单元或其用户的媒体访问控制地址的组合，和/或分配媒体访问控制地址到用户单元和接入复用器之间的永久虚拟连接以及用户单元或其用户的媒体访问控制地址的组合。

本发明还涉及如上定义的用在接入复用器中的装置。这些装置可以是分配装置或关联装置。这样的装置可以独立于根据本发明接入复用器而被出售和/或生产和/或安装。

本发明还涉及用在接入复用器中的方法，所述接入复用器包括用于连接网络链路与网络单元的网络接口，包括用于连接用户链路与用户单元的用户接口，以及包括用于耦合所述网络接口和所述用户接口的装置。

根据本发明的方法的特征在于，所述方法包括分配媒体访问控制地址给网际协议会话的第一方法步骤，以及包括依照分配控制接入复用器的第二方法步骤。

根据本发明的方法的实施例与根据本发明的接入复用器的实施例一致。

本发明还涉及用于执行如上定义的方法的方法步骤的计算机程序产品。

本发明还涉及包括如上定义的计算机程序产品的介质。

本发明尤其基于这样的认识：例如，整个接入复用器的一个公共媒体访问控制地址导致了低效的环境。本发明尤其基于这样的基本思想：应该分配媒体访问控制地址到网际协议会话，并且应该依照分配控制接入复用器。

特别地，本发明解决了这样的问题：提供一种接入复用器，其形成相对高效的环境的一部分。特别地，根据本发明的接入复用器的更有利之处在于，其自身是更高效的，因为，例如在用户单元形成同一子网的一部分的情况下，以及在网络链路包括以太网连接的情况下，接入复用器不再必须处理聚合的虚拟局域网业务。

根据下面参照实施例的说明，本发明的这些和其它方面将变得明显。

附图说明

图1概略地示出耦合到网络单元和三个用户单元的根据本发明的接入复用器，

图2概略地示出耦合到网络单元和二加二用户单元的根据本发明的接入复用器，以及

图3较详细地图示了根据本发明接入复用器。

具体实施方式

如图1所示的根据本发明的接入复用器1经由网络链路12耦合到网络单元2，并经由第一用户链路13耦合到第一用户单元3，经由第二用户链路14耦合到第二用户单元4，经由第三用户链路15耦合到第三用户单元5。用户单元3-5形成同一子网10的一部分。接入复用器1例如是数字用户线接入复用器，网络单元2例如是边缘路由器，用户单元3-5例如是诸如路由器、调制解调器和个人计算机的用户端设备。用户链路13-15包括例如异步传输模式连接。

如图2所示，根据本发明的接入复用器1经由网络链路12耦合到网络单元2，经由用户链路16-19耦合到用户单元6-9。用户单元6-9形成同一子网10的一部分。用户链路16、17包括例如异步传输模式连接，用户链路18、19包括例如以太网连接。

如图3所示，根据本发明的接入复用器1包括：用于连接网络链路12的网络接口22、用于连接第一用户链路13的第一用户接口23、用于连接第二用户链路14的第二用户接口24、用于连接第三用户链路15的第三用户接口25、用于一方面耦合网络接口22而另一方面耦合用户接口23-25的装置31，还包括用于控制接入复用器1的装置30。控制装置30包括用于分配媒体访问控制地址到网际协议会话的装置32，所述网际协议会话经由用户单元3-5和用户接口23-25执行。控制装置30依照源自分配装置32的分配控制接入复用器1，还包括用于监视接口22和23-25的监视装置36、37，例如用于报告输入和/或输出业务，还包括用于存储控制信息的装置35。优选地，分配装置32包括用于将虚拟局域网标签和媒体访问控制地址的组合关联到网际协议会话的会话标识的装置33。会话标识可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号，或者可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号和地址的组合，所述地址例如耦合到该用户接口或其用户的用户单元的媒体访问控制地址，其中分配包括源自关联装置33的关系。装置32-37耦合到处理器34。耦合装置31例如包括交叉连接或桥接器。监视装置36、37还可用于连接接口22-25和处理器34，用于控制接口22-25的缓冲功能和/或封装功能和/或拆封功能和/或地址置换功能和/或地址删除功能等等。

在现有技术状况下，分配装置32没有出现，接入复用器1例如由公共媒体访问控制地址定义，用于与网络单元2和用户单元3-5通信。在用户单元3-5形成同一子网10的一部分的情况下，以及在网络链路12包括以太网连接的情况下，每个用户单元3-5就会需要虚拟局域网标签。然后，虚拟局域网标签聚合必须在网络单元2中执行，且下行广播业务必须经虚拟局域网并行发送。这是一种相对低效的环境。

更特别地，对于诸如用户端设备CPE的用户单元，其中所述用户端设备作为经由异步传输模式上的网际协议IPoA封装连接到数字用户线接入复用器DSLAM的路由器(商业用户)，DSLAM交叉连接CPE IPoA用户接口到以太网上的网际协议IPoE网络接口，所述IPoE网络接口通过由虚拟局域网标签VLAN标识，其在采取服务提供商边缘路由器形式的网络单元上终止。于是，在上行方向：

-IP分组从IPoA中提取，封装进IPoE中并且桥接到边缘路由器，

-在目的IP地址为单播IP地址的情况下(当目的IP为广播时，目的MAC地址也应该为广播，当目的IP为多播时，目的MAC地址应该为多播)，目的媒体访问控制MAC地址(边缘路由器的MAC地址)经诸如地址解析协议ARP的协议获悉或者在DSLAM中配置，并且

-源MAC地址是DSLAM的MAC地址，

并且，在下行方向：

-IP分组从IPoA中提取，封装进IPoA并且在CPE用户接口(永久虚拟连接)上发送。

在IPoA网络接口上，DSLAM的MAC地址用作源MAC地址(在上行方向)和除广播与多播分组外的目的MAC地址(在下行方向)，并且对于每个CPE一个VLAN用作唯一地标识CPE接口。

如果形成相同子网一部分的多个CPE连接到DSLAM，那么VLAN聚合必须在边缘路由器上启用。然后，VLAN-1用于第一CPE，VLAN-2用于第二CPE等。由于两个VLAN都在同一个子网中，VLAN-1和VLAN-2必须作为VLAN聚合在边缘路由器中配置。

此外，作为结果，任何在下行方向的广播分组将在每个VLAN中(例如，经ARP)发送。因此，这导致以太网城域网络EMAN中的更多业务。

根据本发明，相对高效的环境是通过引入用于分配媒体访问控制地址给网际协议会话的分配装置32以及通过使控制装置30依照分配控制接入复用器1来产生的。

分配装置32分配第一媒体访问控制地址到第一网际协议会话，分配不同于第一媒体访问控制地址的第二媒体访问控制地址到第二网际协议会话以及分配不同于第一和第二媒体访问控制地址的第三媒体访问控制地址到第三网际协议会话。这样，媒体访问控制地址用在接入复用器1的内部。源自分配装置32的分配提供给控制装置30，以依照分配控制接入复用器1(内部的路由)。

分配装置32例如包括用于存储媒体访问控制地址的装置和诸如网际协议会话标识的网际协议会话的表示。

优选地，网际协议会话的媒体访问控制地址为内部媒体访问控制地址，在从网络单元2到接入复用器1的下行方向上，该地址是目的地址(除广播和多播)，从接入复用器1到网络单元2的上行方向上，该地址是源地址，下面还要更详细地说明。

这种内部媒体访问控制地址代替例如整个接入复用器1的一个公共媒体访问控制地址。这些媒体访问控制地址为内部媒体访问控制地址，是因为它们被分配给接入复用器1里的内部业务和/或诸如用户接口23-25的接入复用器1里的内部部分。然而，这些内部媒体访问控制地址还可用在接入复用器1和网络单元2间的外部通信中。

优选地，网络链路12包括由每个子网10的虚拟局域网标签定义的以太网连接，和/或分配装置32包括用于将虚拟局域网标签和媒体访问控制地址的组合关联到网际协议会话的会话标识的关联装置33，分配包括源自关联装置33的关系。关联装置33例如包括用于存储关系的装置，例如用于存储第一列虚拟局域网标签和第二列媒体访问控制地址以及第三列网际协议会话的会话标识的每行的表格存储器。该会话标识可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号或可能对应于耦合到用户接口的端口的端口号和地址的组合，所述地址例如耦合到该用户接口或其用户的用户单元的媒体访问控制地址。

更特别地，本发明在DSLAM中引入用于每个子网的交叉连接，在子网中，交叉连接安排将VLAN连同内部指定的MAC地址转换成CPE端口号，以便用传送的封装(IPoA)唯一标识CPE端口。这种转换使用数据库来完成，所述数据库包括VLAN和内部指定给相应交叉连接CPE端口号的MAC地址之间的关系。

于是在每个IP子网的DSLAM和边缘路由器之间只有一个VLAN。DSLAM给每个PVC分配内部MAC地址，并且在下行方向中基于VLAN+MAC地址组合来选择CPE接口(PVC)。

对于单播IP分组，从IPoA CPE接口接收的IP分组的转发如下进行：

-IP分组被封装进以太网，

-将VLAN设置为与CPE接口相关的VLAN，

-将源MAC设置为分配给CPE接口的内部MAC，

-将目的MAC设置为边缘路由器的MAC(在DSLAM中配置或者经ARP获知)，

-在IP分组广播情况下，将目的MAC设置为广播MAC，

-在IP分组多播情况下，将目的MAC设置为多播MAC(从多播目的IP地址中获取)。

对于单播IP分组，从IPoE网络接口接收的IP分组到IPoA CPE接口的下行转发如下进行：

-VLAN是与交叉连接相关的VLAN，

-目的MAC是分配给CPE接口的内部MAC，

-CPE接口是基于VLAN+目的MAC组合而选择的，

-IP分组封装进ATM并在CPE接口上发送，

-在IP分组广播的情况下，目的MAC是广播MAC，IP分组的一个拷贝在与VLAN相关的每个CPE接口上发送，

-在IP分组多播的情况下，目的MAC是多播MAC，IP分组的一个拷贝在与VLAN相关的每个CPE接口上发送。

可选地，互联网组管理协议IGMP探听可以在DSLAM中启用。在这种情况下，多播IP分组可以根据由探听IGMP消息动态建立的多播树来发送。

由边缘路由器发起的广播ARP请求如下进行：

-VLAN是与交叉连接相关的VLAN，

-将目标IP地址(在ARP消息中)和与VLAN相关的CPE的IP地址相比较。

如果存在匹配，则DSLAM会发送ARP应答，这种情况下，将源IP地址设置为CPE的内部MAC地址，所述CPE的IP地址与ARP请求中的目标IP地址匹配，这需要DSLAM获知CPE的IP地址，CPE IP地址可以在DSLAM中静态地配置，也可由探听动态主机配置协议DHCP消息动态获知。还有一种可能是，存在经由IPoE接口连接到DSLAM的CPE，并且它们和IPoA CPE在同一子网中。在这种情况下，为了确保CPE MAC地址不会与分配给IPoE CPE的内部MAC地址不谐调，最好对于IPoECPE执行MAC转换。

对于IP分组的单播、广播、多播，接收自IPoE CPE接口的IP分组的上行转发如下进行：

-将VLAN设置为与CPE子网相关的VLAN，

-源MAC由分配给CPE MAC的内部MAC代替，

-目的MAC保持不变。

ARP处理如下进行：

-DSLAM提供ARP代理，

-DSLAM用ARP应答响应，这种情况下，将源MAC设置为边缘路由器MAC，

-边缘路由器MAC可以在DSLAM中配置，或者经ARP获知。

对于单播IP分组，从IPoE边缘路由器接口接收的IP分组至IPoE CPE接口的下行转发如下进行：

-VLAN是与交叉连接相关的VLAN，

-目的MAC分配给CPE MAC的内部MAC，

-基于VLAN+目的MAC的组合选择CPE接口，

-在CPE接口上发送IPoE分组，

-目的MAC由CPE MAC代替，

-源MAC保持不变，

-在广播IP分组的情况下，目的MAC是广播MAC，在与VLAN相关的每个CPE接口上发送IPoE分组的一个拷贝，

-在多播IP分组的情况下，目的MAC是多播MAC，在与VLAN相关的每个CPE接口上发送IPoE分组的一个拷贝。

可选地，IGMP探听可以在DSLAM中启用。在这种情况下，多播IP分组根据由探听IGMP消息动态建立的多播树发送。

由边缘路由器发起的ARP请求的广播如下进行：

-DSLAM提供ARP代理，

-VLAN是与交叉连接相关的VLAN，

-将目标IP地址(在ARP消息中)和与VLAN相关CPE的IP地址进行比较，

-如果存在匹配，则DSLAM发送ARP应答，这种情况下，将源MAC设置为对应于CPE MAC的内部MAC，其中所述CPE MAC的IP地址与ARP请求中的目标地址相匹配，

-这要求DSLAM获知CPE的IP地址，CPE IP地址可以在DSLAM中静态配置也可以由探听DHCP消息动态获知。

在CPE接口封装类型IPoA或IPoE不能预先知晓的情况下，可以在DSLAM中启用封装类型的自动检测。在这种情况下，DSLAM基于由CPE发送的帧检测封装类型并且因此适应交叉连接的性能。

这一切所产生的好处，例如由于每个子网只需要一个VLAN，EMAN网络中VLAN的数量减少，以及例如在边缘路由器上不必需要VLAN聚合。

在图1-3中，每个耦合/连接可以是有线耦合/连接或无线耦合/连接。示出的任何模块都可以分割成子模块，并且任何两个或更多模块可以合并成新的更大的模块。示出的任何模块可以包括硬件和/或软件。根据本发明计算机程序产品可以存储在和/或包括固定介质，如存储装置35或未示出的可移动介质。

在例如“用于连接”的表述方式“用于”等不排除同时或不同时地也执行其它功能。表述方式“耦合到Y的X”、“X与Y间的耦合”和“耦合X与Y”等，不排除在X与Y间存在元件Z。表述方式“P包括Q”和“包括Q的P”等，不排除同样包括/包括元件R。

分配和控制的步骤和/或功能不排除更多步骤和/或功能，尤其是例如针对附图所描述的步骤和/或功能。

Claims

1.一种接入复用器(1)，包括用于连接网络链路(12)和网络单元(2)的网络接口(22)、用于连接用户链路(13)和用户单元(3)的用户接口(23)，以及用于耦合网络接口(22)和用户接口(23)的装置(31)，其特征在于，所述接入复用器(1)包括用于将媒体访问控制地址分配给网际协议会话的装置(32)，以及用于依照分配控制所述接入复用器(1)的装置(30)。

2.根据权利要求1的接入复用器(1)，其特征在于，所述网际协议会话的所述媒体访问控制地址是内部媒体访问控制地址，该地址在从所述网络单元(2)到所述接入复用器(1)的下行方向上是目的地址，并且在从所述接入复用器(1)到所述网络单元(2)的上行方向上是源地址。

3.根据权利要求2的接入复用器(1)，其特征在于，所述耦合装置(31)包括每子网(10)的交叉连接，所述用户单元(3)形成所述子网(10)的一部分。

4.根据权利要求3的接入复用器(1)，其特征在于，所述网络链路(12)包括由每子网(10)的虚拟局域网标签定义的以太网连接。

5.根据权利要求4的接入复用器(1)，其特征在于，所述分配装置(32)包括用于将虚拟局域网标签和媒体访问控制地址的组合关联到所述网际协议会话的会话标识的装置(33)，还在于所述分配包括发源于所述关联装置(33)的关系。

6.根据权利要求5的接入复用器(1)，其特征在于，所述用户链路(13，14)包括异步传输模式连接或以太网连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所限定的装置(32，33)，用在接入复用器(1)中。

8.一种在接入复用器(1)中使用的方法，所述接入复用器(1)包括用于连接网络链路(12)和网络单元(2)的网络接口(22)、用于连接用户链路(13)和用户单元(3)的用户接口(23)，以及用于耦合网络接口(22)和用户接口(23)的装置(31)，其特征在于，所述方法包括分配媒体访问控制地址给网际协议会话用户接口(23，24)的第一方法步骤，以及依照分配控制所述接入复用器(1)的第二方法步骤。

9.一种计算机程序产品，用于执行如权利要求8限定的方法的方法步骤。

10.一种包括如权利要求9中限定的计算机程序产品的介质。