专利名称：一种非对称的宽带因特网接入系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种网络的接入方法，特别涉及一种利用现有的公共电话交换网(PSTN)与单向光纤/同轴线缆混合网(HFC)实现非对称的宽带因特网的接入方法。
随着计算机网络技术的飞速发展，因特网作为全球最大的互联网日益渗入到人们的生活，人们通过因特网不仅能够实现远距离通信，浏览、阅读、搜集信息，还可以欣赏音乐、电影，进行在线购物等，极大地满足了人们的精神和物质需求。但同时，上网拨号难，传输速度慢及掉线率高等问题使得因特网的接入成为始终困扰着人们进一步开发利用网上资源的重要问题之一。
目前成熟的因特网接入方式包括三种1、普通电话线拨号上网；2、ISDN专线拨号上网；3、线缆调制解调器(Cable Modem)上网，它们的实现方式如下1、电话线拨号上网电话线拨号上网是利用现有的公共电话交换网PSTN，通过双绞线与服务系统远程连接，从而进入到因特网的，其接入方式如
图1所示。这是目前大多数家庭用户采用的上网方式，信息的下行传输和上行回传均通过PSTN。这种方式的特点是接入技术成熟，但是属于窄带网通信，最高传输速率只能达到56K，而且还要占用一条电话线路，即上网和打电话不能同时进行，如果在短时间内不访问因特网，也不宜下网，否则需要重新登录，而且登录时间较长。
2、ISDN专线拨号上网ISDN又称综合业务数字网，即通过一个网络，只需一个终端，一个号码，用户便可以统一处理诸如电话、传真、数据通信、可视图文等多种业务。目前，ISDN最广泛的应用之一就是访问因特网，其接入方式如图2所示。ISDN使用标准化的用户接口，如基本速率接口，它包括两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路，即2B＋D，所以能够提供多种业务。当采用ISDN接入因特网时，传输速率可以达到128kbps，并且相对于电话线拨号上网要稳定。
ISDN解决了电话线拨号上网存在的一些问题，如传输速率低、连接不稳定，并且可以在传输数据的同时通话，还可以支持多种业务，但是目前国内的ISDN专线还是通过PSTN网实现通信，对于传输比较大的文件，如语音、图像，及软件下载等传输速率仍不能满足用户要求。此外，普通电话线上网和ISDN专线上网都受到自身信息处理能力的限制，如本地出口的限制，往往达不到理想传输速率56kbps或128kbps，所以虽然ISDN专线虽然比普通电话线先进，但没有从根本上解决传输速率的问题。
3、线缆调制解调器上网线缆调制解调器上网是近几年随着有线电视宽带综合业务网(CATV)的不断发展而迅速兴起的一种新的因特网接入方式，它能够实现宽带因特网的接入，连接方式如图3所示。这种接入方式的特点是利用宽带网通信，符合未来计算机网、电信网、有线网三网合一的发展趋势，频带资源丰富，传输速率快，最大可达10Mbps，可以在一个网上同时开展电话、电视节目、会议电视、可视电话、网上购物、网上教学等多种业务。但是线缆调制解调器必须工作在双向HFC网，而目前除极少数试验小区外，国内绝大部分地区的HFC网都是单向网，而如果要在现有的单向HFC网上进行技术设备改造，改成双向网，则投资过于巨大，在三、五年内不可能完成，所以线缆调制解调器上网在短时间内无法普及。
因此人们考虑将上述各种接入方式结合起来的接入方法，以便解决各种接入方式存在的不足。目前出现的非对称因特网接入方法中，有一种是利用有线电视台作为因特网服务提供商(ISP)，如图4所示，用户通过该有线电视台与因特网接入。有线电视台中包括以下设备调制解调器、路由器、高速缓存器Cache、复用器、因特网服务器、因特网接入器、调制解调器池等。它们彼此间通过局域网连接。这种接入方法对于下传信息，利用HFC网，而对于回传信息利用PSTN网。由于下传信息和回传信息均要通过有线电视台端来实现，这样对于有线电视台不仅必须新购置因特网接入设备，还须确保各个接入环节，如申请号源、搭建中继线，计费系统等等。此外，各地有线电视台在开展因特网接入代理服务时在政策方面也有各种限制。由于以上的原因，要真正实施上述非对称因特网接入方法还具有一定难度。
本发明的目的是为了克服上述现有的非对称因特网接入方法中的缺陷，提供一种利用现有的公共电话交换网(PSTN)与单向HFC网的非对称宽带因特网接入方法。此方法在有线电视台端不必购置新的因特网接入设备，例如中继线、计费系统等，因此结构简单，成本较低。
本发明是通过以下的技术方案来实现的本发明的非对称的宽带因特网接入系统，包括客户终端、因特网服务提供商、有线电视台，该客户终端的信息通过公共电话交换网传送给因特网服务提供商，而该有线电视台通过单向光纤/同轴线缆混合网将从因特网得到的信息传送给客户终端，其特征在于，还包括一个放置于因特网服务提供商内的非对称接入路由服务器、和一个放置于有线电视台内的非对称接入因特网服务器；所述因特网服务提供商和有线电视台通过通信介质连接。
本发明还提供一种用于非对称的宽带因特网接入系统的因特网的接入方法，该系统包括客户终端、因特网服务提供商、有线电视台，该客户终端的信息通过公共电话交换网传送给因特网服务提供商，而该有线电视台通过单向光纤/同轴线缆混合网将信息传送给客户终端，其特征在于，在客户终端、因特网服务提供商、有线电视台间对信息数据进行传输前，先将信息数据打成包括客户终端地址、客户终端要求的服务器地址、及服务器端口地址项目的非对称因特网接入协议包，以便进行路由选择，及对用户请求信息进行管理。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
图1是现有的利用公共电话交换网上网的接入方式的示意图；图2是现有的利用综合业务数字网上网的接入方式示意图；图3是现有的利用线缆调制解调器上网的接入方式示意图；图4是现有的利用公共电话交换网和HFC网上网的非对称接入的方式示意图；图5是本发明的非对称宽带因特网接入系统的示意图；图6是图5的接入系统的具体结构的示意图；图7是本发明的非对称因特网接入协议(SBAIAP)包的格式；图8是本发明的客户终端发送请求信息的处理过程；图9是本发明的因特网服务提供商的信息处理过程；图10是本发明的有线电视台的信息处理过程；图11是本发明的客户终端接收有线电视台信息的过程。
本发明的非对称接入方式如图5和图6所示。从图5可以看出，ISP一端与因特网连接后，接受终端用户通过PSTN上传的信息，并通过专线与有线电视台连接，有线电视台通过HFC将信息下传给终端用户。在这里，由于用户的回传信息多是一些HTTP、POP3、SMTP等指令，数据传输量很少，所以采用普通的电话网，通过本地任一因特网服务提供商ISP，由因特网服务提供商ISP端的非对称接入路由服务器验证用户身份，并将数据包转发给有线电视台。在有线电视台端，由解析收到的数据包，根据用户的请求信息或者从Cache中直接调用，或者通过ISP从因特网上下载，并将大量的下传信息，如声音、图像的传输、软件下载等通过单向HFC网传给用户。采用这种方法不用搭建新网，对现有设备也无需进行大规模改造，并且可达到连接稳定、传输速率快(最大可达10Mbps)，合理利用频带资源等目的。如果用户在本地找到一家收费低廉的因特网服务提供商，则用户还可以通过采用本发明的系统及方法，花费普通电话线上网的费用而享受到高速的宽带因特网接入服务，从而得到超值服务。
现以用户通过一因特网服务提供商ISP上网为例，说明具体实现本发明的这种非对称的宽带因特网接入方式的具体结构。
如图6所示，该接入系统包括用户单元、因特网服务提供商ISP单元、有线电视台单元等。其中，有线电视台单元包括路由器、调制解调器、高速缓冲器、复用器。这些部件都是现有的有线电视单元所具有的。另外，与现有的有线电视台不同的是，还设置了一个非对称接入因特网服务器。该非对称接入因特网服务器通过局域网与上述各个部件连接，用来与下面将要提到的因特网服务提供商单元中的非对称接入路由服务器之间进行通信，接收来自因特网服务提供商单元中的非对称接入路由服务器的数据。因特网服务提供商ISP单元包括路由器、调制解调器、服务器、因特网接入服务器、调制解调器池。调制解调器池通过PSTN与用户连接。其与现有的ISP单元不同之处在于，还设置了一个非对称接入路由服务器。有线电视台和ISP单元间通过专线连接，也可通过其它的传输介质连接。使得有线电视台的服务器和ISP单元的服务器间能够进行通信。而用户单元包括用户终端、计算机或电视等显示设备。下面详细说明其工作过程。
一、用户终端服务请求过程(1)用户使用因特网服务提供商ISP提供的帐号进行拨号；(2)调制解调器链接成功后，用户打开本地浏览器，输入想要进入的网址，进入主页，否则将继续拨号，直到链接成功；(3)用户通过主页登录用户名和密码，在因特网服务提供商ISP处的非对称接入路由服务器检验用户的合法性。只有注册的合法用户才能享用这种接入服务；(4)用户登录成功后，提出各种服务请求，如浏览网页，收发电子邮件，下载软件等，现以浏览网页为例详述服务请求的实现过程，其余与此类似；(5)客户终端将用户提出的浏览网页所采用的HTTP协议打成一种非对称因特网接入协议包，即SBAIAP协议包，此过程是为了保证信息安全、可靠地传输，关于SBAIAP包将在下面描述；(6)客户终端将SBAIAP包打成UDP包，再打成IP包，通过PSTN网送给ISP处的因特网服务器，至此用户终端处理服务请求部分处理完毕，具体流程图如图8所示。在这里，UDP包和IP包分别是传输层和网络层的一个协议，将数据打成UDP包和IP包是为了传输的需要，由于它们都是公知技术，故不再赘述。
二、因特网服务提供商ISP端的非对称接入路由服务器的处理过程(1)非对称接入路由服务器收到用户端发来的IP包后进行解析，得到UDP包，再由UDP包解析，得到SBAIAP包；(2)非对称接入路由服务器检验SBAIAP包是否为合法的，如果是合法的将转发给有线电视台端的非对称接入因特网服务器，否则将表示出此服务请求为非法的。ISP与有线台之间通过一条带宽为2M的E1专线通信，也可以是DDN专线，以保证两者之间高速、高效的信息传输，非对称接入路由服务器为了进行传输，将解析后得到的SBAISP包再打成TCP包和IP包，然后传送到有线电视台端的非对称接入因特网服务器，至此ISP端的处理过程完毕，具体流程图如图9所示。在这里，TCP包和IP包分别是传输层和网络层的一个协议，将数据打成TCP包和IP包是为了传输的需要，由于它们都是公知技术，故不再赘述。
三、有线电视台端的处理过程(1)有线电视台端的非对称接入因特网服务器收到SBAISP包后进行解析，解出用户的服务请求，如HTTP协议；(2)非对称接入因特网服务器根据HTTP协议，从Cache中查找相应html文件。这里的Cache是一种大型存储设备，安装有特殊软件，可以定时自动查询因特网，并将大量用户比较感兴趣的网站下载过来，而且还能不断刷新。因特网网关服务器主要从Cache中获取信息，只有少数在Cache中查找不到的通过ISP端与相应的因特网上的服务器建立连接，从因特网上获得。这样当有成千上万个用户同时提出服务请求时，可以保证处理过程的迅速、高效；(3)非对称接入因特网服务器将html文件打成SBAIAP包，然后再打成UDP包，最后再打成IP包；(4)非对称接入因特网服务器将IP包送给复用器MUX；(5)复用器采用DOCSIS 1.1(Data-Over-Cable-Service InterfaceSpecification)协议，将IP包打成适宜线调制解调器通信传输用的MAC包。这里的DOCSIS协议是规定线缆调制解调器接入的协议；(6)复用器将MAC包打成MPEG2标准的数据包，并转换成传输流；(7)复用器将此次服务请求的传输流与其他信息一起通过HFC网下传给用户端的客户终端，至此有线电视台端的处理过程完毕，具体流程图如图10所示；四、用户终端处理过程用户终端收到传输流，经过相应的层层解码、解析过程，如图11所示，最终实现用户在本地的浏览器上浏览自己喜欢的网页。
在上述过程中，所有由客户终端发出的服务请求信息都通过PSTN网进行传输，用户端可以是普通电话线拨号，也可以是通过ISDN专线拨号；而所有因特网上的信息大部分从有线电视台端的Cache中获得，少数通过ISP端从因特网上直接下载后传送给有线电视台，两种方式获得的信息都由有线电视台通过HFC网下传给用户。本发明同样适用于未来有线电视台自主经营因特网接入服务。
客户终端数据量较少的上传信息，如各种服务请求，经PSTN网，通过设在本地任一ISP端的非对称接入路由服务器，验证用户身份、服务请求的合法性，并转发给有线电视台；有线电视台收到转发信息，由非对称接入因特网服务器分析处理，或者从Cache中获得相关信息，或者经ISP端从因特网下载，这些大量用户请求的下传信息，如多媒体网页等，将从有线电视台端，经单向HFC网传给用户。采用上述宽带因特网接入方法，能够方便地利用现有技术设备，特别是对于有线电视台无需进行大规模技术设备改造。而对于普通用户，如果能够在本地找到一家收费低廉的ISP，便可花费使用普通电话线上网的费用而享受到传输速率高达10Mbps的宽带因特网接入服务，尽享网上冲浪的乐趣。
在上述过程中所提到的非对称因特网接入协议(SBAIAP协议)是基于应用层的办议，该协议将各种具体协议，如用于浏览网页的HTTP协议、用于收发电子邮件的POP3协议和SMTP协议等，用户信息，原始文件等先统一打成SBAIAP包，然后再按不同网络层协议打包进行数据交换。SBAIAP包包括用户名、用户密码、应用ID、客户终端的IP地址、用户有效性等多种信息，应用于本发明所提供的非对称因特网接入方法，可以实现用户验证，便于分类管理，提供路由选择，并且还具有灵活的扩展功能。
在该协议中，每个数据包由若干数据对组成，中间用“；\r\n”分隔，每个数据对由数据头和数据体两部分，长度是可变的，整个数据包格式如图7所示上述数据对主要包括以下几种类型1、 Time显示当前时间，是可选的2、 Username用户名3、 Password用户密码4、 ApplicationID应用ID号5、 SBA Address显示客户终端地址6、 Server Address显示用户要求的Web和Mail服务器地址，只存在于HTTP、POP3、SMTP等数据包中7、 Server Port显示Web和Mail服务器端口号，如HTTP服务端口是80，POP3服务端口是110，SMTP服务端口是258、 Version客户终端应用程序版本9、 Data Type数据类型10、 DataSegment表明数据体的开始11、 User Vaild表明用户身份是否是有效的，如果用户是有效的，值为1否则为0SBAIAP包的数据类型主要分为以下几项
1、 Login表明该数据包是登陆数据包2、 Logout表明该SBA用户退出3、 LogACK用于判断用户身份4、 CMD未定义的命令数据包，用于未来功能扩展，如超级用户远程修改数据库5、 HTTPHTTP数据包6、 POP3POP3数据包7、 SMTPSMTP数据包8、 其它类型例如一个HTTP数据包，格式如下Time2000-5-27；\r\nUsemameCachay Roxus；\r\nPassword******；\r\nData TypeHTTP\r\n；User Valid1\r\n；Server Addresswww.263.net\r\n；Server Port80\r\n；SBA Address123.23.45.4\r\n；ApplicationID21231\r\n；Version1.1.1\r\n；Data Segmentfull HTTP protocoldata packet为了安全，用户密码用密文显示。
SBAIAP协议主要为所有的应用层协议提供一个共同的载体，在本发明提供的非对称因特网接入方法中，所有用户发出的服务请求以及从前端发送的大量下传信息都要先打成SBAIAP包，并且客户终端、托管于ISP端的因特网服务器、有线电视台端的因特网网关服务器都必须支持SBAIAP协议。采用SBAIAP协议的好处主要在于(1)ISP端的因特网服务器通过验证SBAIAP包中的用户名和用户口令来确认该SBAIAP包是否为合法，并进行路由选择，是发送给有线电视台还是退回用户；(2)所有客户终端发出的SBAIAP包均由有线电视台端的非对称因特网服务器进行解析，便于有线电视台端对用户请求信息进行分类管理。
(3)具有灵活的扩展功能。SBAIAP协议中的CMD包是未定义的命令包，是为将来利用网络开展新的服务项目预留的，如未来某些授权用户可在远程修改有线电视台端数据库等。
权利要求
1.一种非对称的宽带因特网接入系统，包括客户终端、因特网服务提供商、有线电视台，该客户终端的信息通过公共电话交换网传送给因特网服务提供商，而该有线电视台通过单向光纤/同轴线缆混合网将从因特网得到的信息传送给客户终端，其特征在于，还包括一个放置于因特网服务提供商内的非对称接入路由服务器、和一个放置于有线电视台内的非对称接入因特网服务器；所述因特网服务提供商和有线电视台通过通信介质连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信介质是El专线，或是DNN专线。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从因特网得到的信息可以通过公共电话交换网传给客户终端。
4.一种用于非对称的宽带因特网接入系统的因特网的接入方法，该系统包括客户终端、因特网服务提供商、有线电视台，该客户终端的信息通过公共电话交换网传送给因特网服务提供商，而该有线电视台通过单向光纤/同轴线缆混合网将信息传送给客户终端，其特征在于，在客户终端、因特网服务提供商、有线电视台间对信息数据进行传输前，先将信息数据打成包括客户终端地址、客户终端要求的服务器地址、及服务器端口地址项目的非对称因特网接入协议包，以便进行路由选择，及对用户请求信息进行管理。
5.根据权利要求4所述的接入方法，其特征在于，所述非对称因特网接入协议包还包括客户终端用户名、用户密码、用户身份有效标识，以便确认用户的合法性。
6.根据权利要求4所述的接入方法，其特征在于，客户终端将信息数据打成非对称接入协议包后，再打成适合于在因特网中传输的UDP协议包、IP协议包；因特网服务提供商内的非对称接入路由服务器在接收信息数据时，先打开UDP协议包、IP协议包，再打开所述非对称因特网接入协议包。
全文摘要
本发明提供一种非对称的宽带因特网接入系统和方法,包括:客户终端、ISP、有线电视台,客户终端的信息通过PSTN传送给ISP,而有线电视台通过HFC网将从因特网得到的信息传送给客户终端,还包括一个放置于ISP内的非对称接入路由服务器、和一个放置于有线电视台内的非对称接入因特网服务器;因特网服务提供商和有线电视台通过通信介质连接。本发明可以在有线电视台端不必购置新的因特网接入设备,结构简单,成本较低。
文档编号G06F15/173GK1336599SQ0012114
公开日2002年2月20日 申请日期2000年7月28日 优先权日2000年7月28日
发明者谢永恒 申请人:北京华诺信息技术有限公司