专利名称：接入网的制作方法
技术领域：
本发明涉及将数据从电信交换机传递到客户房屋的接入网。
传统上，已经要求了电信服务供应者向客户提供语音通信。最近，出现了多种可用的IP业务，例如通过IP传递的话音、视频和互联网接入等。这导致了对于如何设计接入网进行的重新评估。
由电信公司服务的许多企业使用基于以太网或者IEEE802.3标准的计算机网络。我们已经意识到人们渴望建立基于这些标准的接入网。
我们还意识到这样一种解决方案需要克服由接入网与以太网/IEEE802.3网络之间的特性差异造成的大量的不同问题。
图1a)和图1b)分别示出了典型的以太网/IEEE802.3和接入网。使用于商业环境中的前者利用在网络中的不同节点间的相对随机的业务流而工作。在所示的简单实例中有两个节点10、12，每个节点被连接到许多客户机14和一个服务器16，而且这些节点互连。随机业务可以在客户机与服务器之间，并且要被扩展到整个网络。图1b)的接入网包括连接到前端集中器节点22的多个服务器20，所述前端集中器节点22连接到一对另外的集中器节点24，每个集中器节点24又连接到多个客户机26。几乎所有的业务都将从客户机流到前端节点，反之亦然，其中前端节点是到服务网络的连接点。
商用通信网中各节点之间的长度通常较短。所以，安装高带宽链路相对便宜。与此相反，在接入网中，客户机分布于在地理上较为宽广的区域，并且许多链路将使用低带宽技术，如DSL或者调制解调器链路。此外，接入网通常比商用通信网大许多倍。
以太网/IEEE802.3交换机依赖于使用广播来发现位置未知的主机。在比商用通信网大许多的接入网中，这是不能被接受的，因为广播业务将无效地沿网络中所有链路传送，在带宽资源稀少的环境中耗尽大量带宽。
本发明的目的在于克服上述问题。相应地在此提供了一种在接入网中为数据选择路由的方法，所述网络包括一个服务器、至少一个耦合到服务器的集中器和多个耦合到集中器的终端，该方法包括经由集中器将每个终端的唯一地址从该终端发送到服务器；在集中器上存储该唯一的终端地址；并将寻址到给定终端的未来数据选择路由到该集中器所存储的该终端的地址。
本发明还提供了一种接入网，该接入网包括一个服务器、至少一个耦合到服务器的集中器和多个耦合到集中器的终端，其中，每个终端包括经由集中器将该终端的唯一地址发送到服务器的装置；所述集中器包括用于存储该唯一的终端地址的存储器，由此，集中器可以将寻址到给定终端的未来数据选择路由到存储在存储器中的该终端的地址。
本发明的实施例具有以下优点通过在集中器中高速缓存终端的地址，就不需要在不知道目的地地址的时候广播关于所有端口的帧，因为不知道目的地地址的情况是不会出现的。这样就可以实现使用以太网/IEEE802.3技术建立接入网。
优选地，服务器是DHCP服务器，该唯一地址是在DHCP发现消息中发送的终端MAC地址。
优选地，集中器存储与接收到终端地址的端口相对的终端的地址优选地，在终端的IP地址已知而MAC地址未知的情况下，ARP请求被发送到服务器。当服务器已经知道所有MAC地址时，它可以自己答复ARP请求或者将它作为一个单播发送到适当的目的地。其优点是，避免了ARP请求在整个网络上广播，从而避免了由此可能带来的网络洪泛及性能降低的问题。
下面将通过举例的方式并参照附图来说明本发明，在附图中正如前面指出的，图1a)和图1b)分别图示了典型的商用通信网和接入网的示例；图2图示了具体实施本发明的接入网。
在图2的接入网25中，标称数目个30a-30f的PC机被连接到两个集中器32a、32b中的一个。尽管在该实例中使用的是PC机，但是应当理解也可以使用其它以太网装置。两个集中器被连接到另一个集中器34，该集中器34又连接到DHCP(动态主机配置协议)服务器36和路由器38。该路由器连接到另一个PC机40，尽管也许不是直接连接的。PC机30a、PC机30b位于同一个局域网(LAN)上。
当源PC机(例如PC机30a)要发送一个以太网帧给另一个PC机时，最希望的帧路由选择将依赖于目的地PC机在网络中的位置。
为了与位于同一LAN 41上的PC机30b通信，路由选择将在LAN上进行，而根本就不需要将帧发送到接入网。这由图2中的箭头42所示。实际上，如果LAN使用以太网交换机，该帧就可以保持在LAN内。然而，如果改为使用简单的以太网集中器，则所述帧将出现在集中器32a)中。将不再在整个接入网上传播所述帧。
当源PC机30a要向PC机30c发送帧时，理想的路由是向连接PC机30c的集中器32a的端口而不向其它端口发送帧。这样，消息是单播的。该路由由箭头44所示。
当帧从源PC机30a发送到PC机30e时，最理想的路由是通过第一集中器32a，然后到达第二集中器34，再到达第三集中器32b)，第三集中器32b为该帧选择路由到连接PC机30e的端口。这些集中器都不应该将该帧选择路由到任何其它端口。
最后，当源PC机要将帧发送到PC机40时，该帧必须离开本地网络，并被发送到第一集中器32a，然后发送到第二集中器34，再使用IP传输协议经由一个或多个路由器38发送到PC机40。
因此，在所示的每个路由选择方案中，如果PC机的目的地地址未知，则不能向所有其它PC机广播。路由选择环境是单播。将每个集中器点的上行和下行传输的帧传输规则概括如下上行帧如果帧的目的地MAC(媒体存取控制)地址已知是任何集中器输出端口的下行，则把帧发送到该端口(除非是在该端口接收到该帧)而不发送到其它端口；否则将该帧上行发送到下一个集中器点。
下行帧如果帧的目的地MAC地址已知是任何输出端口的下行，则发送该帧到该端口而不是其它端口，否则丢弃该帧。
传统的以太网交换机应当在目的地已知时服从上行和下行条件，但是如果地址未知则不会服从这些规则，求助于网络广播，询问目的地以便标识自身。该问题通过保持网络上的上行位置的所有PC机的身份记录而得以解决。在接入网中，最主要的是，每个集中级知道其端口下行的PC机的所有MAC地址。与传统的LAN不同，在客户机它自己讲话之前，不可能对客户机说话。
在图2实施例中，这些是通过使用对DHCP服务器36的DHCP请求来建立终端与集中器内的地址之间的联系而实现的。在PC机启动时，随着它的引导，PC机将发送一个含有它的MAC地址的DHCP发现消息。这些MAC地址在集中器上被接收，并在发送到DHCP服务器之前，与接收它们的端口相对地被高速缓存和存储。
因此，以太网集中器的每一个都具有一个地址表，该地址表存储它的各端口号以及连接到这些端口的每个PC机的地址的记录。集中器将经常使得地址表中的条目过期(age out)。为了防止它成为一个问题，可以将DHCP租约超时设置为一个比集中器使用超时(age timeout)更短的时间。这样，工作于互联网上的客户机将在它们更新其DHCP租约时刷新其MAC地址。
下面的部分考虑当已经知道客户机的IP地址时如何确定客户机的MAC地址。在该情况下，按惯列发送ARP(地址解析协议)消息。该协议使用广播消息以标识自身。在一个接入网中，该行为是不受欢迎的。
如果在接入网中以传统方式使用该网络，则该网络将被广播消息洪泛，因为每当客户PC机使用ARP来发现任何其它用户的MAC地址时，都会向所有其它客户机发送一个广播。这将降低诸如接入网等有限带宽网络的性能。
这一问题可以通过使用DHCP服务器或者前端集中器34内的ARP代理功能而得以消除。集中器上行转发所有的广播，而不是向所有连接的端口进行上行和下行的回送。具有所有客户机的MAC地址的已存储表的ARP代理功能将代表客户机进行答复。
可替换地，ARP代理功能可以接收ARP请求，查找预期收件人的MAC地址，并将ARP请求转发到该收件人。这种情况是单播而不是下行广播。客户机然后以正常方式答复原请求者。该方法将只有在客户机的软件接受单播ARP请求时才工作。
因此，在上述系统和方法中，广播帧仅被上行发送而从不下行传送。
从上述说明中将会明白，所述实施例使以太网/IEEE802.3网络能够用于接入网。由于连接到接入网的许多客户已经在使用此类型的网络，因此这是非常有利的。
在本发明的范围之内能够对所述实施例进行各种修改，并由本领域普通技术人员实现。本发明由所附的权利要求定义。
权利要求
1.一种在接入网中为数据选择路由的方法，所述网络包括一个服务器、至少一个耦合到服务器的集中器和多个耦合到集中器的终端，该方法包括经由集中器将每个终端的唯一地址从终端发送到服务器；在集中器上存储该唯一的终端地址；以及将寻址到给定终端的未来数据选择路由到该集中器所存储的该终端的地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，发送唯一地址的步骤包括发送每个终端的MAC地址。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述服务器是DHCP服务器，并且，发送唯一地址到服务器的步骤包括发送DHCP发现消息到服务器，所述DHCP发现消息包含唯一地址。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，在集中器存储该唯一的终端地址的步骤包括存储与接收到该终端地址的集中器端口相对的终端地址。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述终端、服务器和集中器中的每一个都具有用于已存储的条目的超时周期，包括将终端地址的超时设置为比集中器存储或服务的超时更短的超时。
6.根据权利要求1至5所述的方法，包括将地址解析协议(ARP)广播消息从终端发送到集中器，并将ARP广播消息选择路由到服务器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述服务器向请求的终端发出在ARP请求中标识的终端的唯一地址。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述服务器把ARP请求作为一个单播消息转发到在ARP请求中标识的终端的唯一地址。
9.一种接入网，包括一个服务器、至少一个耦合到服务器的集中器和多个耦合到集中器的终端，其中，每个终端包括用于经由集中器将终端的唯一地址发送到服务器的装置；所述集中器包括用于存储该唯一的终端地址的存储器，由此，集中器可以将寻址到给定终端的未来数据选择路由到存储于该存储器中的该终端地址。
10.根据权利要求9所述的接入网，其中，每个终端中的唯一地址发送装置包括用于发送该终端的MAC地址的装置。
11.根据权利要求9或10所述的接入网，其中，所述服务器是DHCP服务器，并且在每个终端用于发送唯一地址到DHCP服务器的装置包括用于发送DHCP发现消息到DHCP服务器的装置，所述DHCP发现消息包含唯一地址。
12.根据权利要求9至11任一项所述的接入网，其中，所述集中器存储器存储与从终端接收到终端唯一地址的端口相对的唯一的终端地址。
13.根据权利要求9至12任一项所述的接入网，其中，所述终端、服务器和集中器存储器中的每一个具有用于已存储的条目的超时，其中终端的超时被设置为比服务器或集中器存储器的超时更短的一个时间。
14.根据权利要求9至13任一项所述的接入网，其中，所述终端包括经由集中器将ARP消息广播到服务器的装置。
15.根据权利要求14所述的接入网，其中，所述服务器包括向请求的终端发出在ARP请求中标识的终端的唯一地址的装置。
16.根据权利要求14所述的接入网，其中，所述服务器包括用于将ARP请求选择路由到在ARP请求中标识的终端的装置。
17.根据权利要求9至16任一项所述的接入网，其中，所述网络是以太网或者IEEE802.3网络。
18.根据权利要求9至17任一项所述的接入网，其中，所述网络包括安排在服务器与终端之间的多个集中器，第一集中器连接在服务器与其它集中器之间，所述其它集中器连接到终端，或者经由一个或多个其它集中器间接连接到终端。
全文摘要
一种使用以太网或者IEEE802.3技术建立的接入网。该网络包括多个终端、一个集中器分级体系和一个DHCP服务器。在终端启动时，包含有终端的MAC地址的DHCP发现消息被发送到服务器。这些地址在集中器上与接收到它们的端口相对地被高速缓存。这样，未知的MAC地址仅仅被上行发送。为了避免网络由于任何时候一个客户PC机使用ARP来发现其它客户机的MAC地址时出现的广播消息而出现泛洪，中心服务器提供一个代理ARP功能。
文档编号H04L29/12GK1531813SQ02806815
公开日2004年9月22日 申请日期2002年3月11日 优先权日2001年3月20日
发明者W·G·哈迪, V·格兰迪, W G 哈迪, 嫉 申请人:马科尼英国知识产权有限公司