专利名称：用于以太网网络上的dsl用户标识的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请一般地涉及数据通信系统，更具体地，涉及高速网络上的用户接入 (access)禾口通信。
背景技术：
如今数字用户线路(DSL)技术被广泛地用于增大现有电话网络基础设施上的数 字数据传输的带宽。在典型的系统配置中，多个DSL用户通过数字用户线路接入多路复用 器(DSLAM)连接到服务供应商(SP)网络，所述DSLAM在电话服务供应商位置处集中信号并 将其多路复用以传输到更广阔的广域网。基本上，DSLAM获得来自许多客户或用户的连接， 并将其汇聚到单个、大容量(high-capacity)的连接上。DSLAM还可为用户提供诸如路由或 因特网协议(IP)地址分配之类的附加功能。传统地，异步传送模式(ATM)协议网络已被用于DSLAM设备和web特征服务器 (web feature server)之间的通信，web特征服务器例如宽带远程接入服务器(BRAQ和第 三层虚拟专用网络(L3VPN)服务器。BRAS是终止企业网络处的远程用户或因特网服务供 应商(ISP)网络处的因特网用户并且通常为远程用户提供防火墙、认证以及路由服务的设 备。ATM协议是国际标准，其中多种服务类型(例如语音、视频或数据)经由点对点的网络 连接在固定长度的“信元(cell)”中传送。ATM网络在可能发生数据传送之前需要设立跨 网络的虚拟电路(VC)。也就是说，用户和特征服务器之间的通信需要分配独立的VC。通过 被称作虚拟路径标识符/虚拟信道标识符(VPI/VCI)转换的过程，数据分组信元穿过ATM 交换机从用户网络接口(UNI)到达网络节点接口(NNI)。VPI/VCI标识符被ATM交换机用 来将用户流量交换/导向到给定的特征服务器，并在相反方向上将服务器流量转发到给定 的DSLAM/用户，这是很明确的。此外，VPI/VCI机制被特征服务器用来标识用户。作为背 景技术，美国专利No. 6，801，533教导了用于DSLAM中的代理信令(proxy signaling)的系 统和方法，并一般地描述了如下的DSL网络，其包含经由高速ATM网络从DSLAM到远程接入 服务器的信号的通信传送。在美国专利No. 6，785，232中也教导了经由ATM网络的分组数 据的传输。以太网是一种基于在发送消息的网络上的对等体的概念而发起的技术，这种网络 本质上是普通导线或信道。每一对等体具有被称作媒体访问控制(MAC)地址的全局唯一密 钥，以确保以太网中的所有系统具有不同的地址。大部分现代的以太网安装采用以太网交 换机(也被称作“网桥”)来实现提供到附接设备的连通性的以太网“云(cloud)”或“安全岛(island) ”。交换机充当智能数据流量转发器，其中帧被发送到目的地设备被附接到的端 口。在美国专利No. 6,850,542、No. 6，813，268和No. 6，850，521中可找到用于以太网网络 环境中的网络交换机的示例。随着以太网的使用越来越广泛，研究人员和服务供应商已经研发了多种利用以太 网技术进行数据传输的方法和系统。例如，美国专利No. 6，829，252教导了一种DSLAM设备， 其结合了在甚高速DSL(VDSL)传输设施上传输以太网帧数据的装置。根据此方法，以太网 帧被封装在根据高级数据链路控制(HDLC)协议格式化的VDSL帧中，然后该VDSL帧经由多 条点对点链路被发送到客户所在地。在美国专利No. 6，785，265中也描述了基于以太网的 DSL方法和系统。以太网的增长还导致服务供应商寻找利用以太网接入网络技术而非ATM网络技 术来将DSLAM流量连接并汇聚(aggregate)到BRAS和其他特征服务器的方法。然而，已经 证明明确达到所有如下的三条基本要求是困难的(1)根据所请求的服务将用户流量导向 到给定的特征服务器；( 在特征服务器处标识用户；以及C3)在相反方向上将特征服务器 流量导向到给定用户。根据一种方案，动态主机配置协议(DHCP)中继代理(relay agent)或以太网上的 点对点(PPPoE)中间代理被结合到诸如DSLAM或以太网接入交换机之类的网络边缘设备 中(PPPoE是一种用于将以太网用户通过诸如DSL之类的普通宽带介质连接到因特网的规 范)。在此方法中，以太网边缘设备给DHCP服务器或拨入用户远程认证服务/认证、授权和 计费(RADIUS/AAA)服务器提供相同的信息，正常情况下所述信息本应从BRAS DHCP中继代 理或从ATM网络中的BRAS RADIUS客户端功能模块接收。虽然此方案解决了在特征服务器 处标识用户的问题，但它未能满足上述列出的其他两个要求。在另一方案中，边缘设备将用户分组的源MAC地址转换为利用DSLAM ID和线路ID 编码的新的MAC地址。执行此转换的目的是使得所得到的MAC地址在服务供应商网络中是 唯一的。当特征服务器接收到分组时，从源MAC地址中抽取用户ID。然而，此方案存在一些 缺点，这些缺点包含有限的DSLAM ID和端口 ID空间、供应商MAC地址到用户MAC地址的反 向映射的问题，以及安全性问题。此外，此方法不适合用于其中每个服务实例都需要独立广 播域(例如，独立VLAN)的多点应用。因此，所需要的是克服了以前方法的缺点的用于经由以太网网络在DSLAM设备和 特征服务器之间进行数据通信的替代系统和方法。
本发明将从下面的具体实施方式
和附图中得到更完全的理解，然而，附图不应被 理解为将本发明限定于所示出的具体实施例，而仅是用于说明和理解目的。图1是示出根据本发明的一个实施例的网络拓扑的图。图2示出据本发明的一个实施例的VLAN集束(bundling)模型。图3示出据本发明的另一实施例的VLAN集束模型。图4是网络节点的通用电路示意框图。
具体实施例方式描述了一种DSL网络VLAN集束机制，该机制提供以太网网络上的DSL用户标识， 还提供特征服务器选择并将用户流量转发到给定的特征服务器，并且在相反方向上将流量 转发回给定的用户，这是很明确的。为了全面地理解本发明，在以下的描述中提出了诸如设 备类型、协议、配置等之类的具体细节。然而，网络技术领域内的普通技术人员应理解实践 本发明可能不需要这些具体细节。计算机网络是用于在诸如中间节点和末端节点之类的节点之间传输数据的互联 子网的地理上分布的集合(collection)。局域网(LAN)是这样的子网的示例；多个LAN还 可通过诸如路由器、网桥或交换机之类的中间网络节点互连，从而扩展计算机网络的有效 “大小”并增加通信节点的数目。末端节点的示例可包含服务器和个人计算机。这些节点一 般通过根据预定协议交换离散的数据帧或分组进行通信。在此申请的上下文中，协议由一 组定义节点彼此之间如何进行交互的规则组成。如图4所示，每一节点50 —般包括多个基本子系统，所述基本子系统包含处理器 子系统51、主存储器52以及输入/输出(I/O)子系统55。数据经由存储器总线53在主 存储器(“系统存储器”)52和处理器子系统51之间传送，并且经由系统总线56在处理器 和I/O子系统之间传送。系统总线的示例可包含传统的瞬间数据传输(lightning data transport)(或超传输)总线，以及传统的外设组件计算机互联(PCI)总线。节点50还 可包括耦合到系统总线56的用于执行附加功能的其他硬件单元/模块M。处理器子系统 51可包括支持一条或多条系统总线及直接存储器访问(DMA)引擎的一个或多个处理器，以 及结合一组包含系统存储器控制器的功能的控制器设备。通常，单片设备是出于通用目的 设计的，并未针对网络应用进行明显的优化。在典型的网络应用中，从诸如附接到系统总线的I/O子系统的以太网媒体访问控 制(MAC)控制器之类的成帧器(framer)接收分组。MAC控制器中的DMA引擎在系统存储器 中设有其可访问的缓冲器地址列表(例如，以系统存储器中的描述符环(ring)的形式)。 由于在MAC控制器处接收到每一分组，所以DMA引擎获得系统总线的所有权(“控制”)，从 而访问下一描述符环以获得系统存储器中的下一缓冲器地址，它可以例如将包含在分组中 的数据存储(“写入”)在所述缓冲器地址处。DMA引擎可能需要经由系统总线发布许多写 操作从而传送所有的分组数据。本发明平衡了(leverage)在支持所谓的“Q-in_Q”封装(也被称作VLAN集束或 标签堆叠(tag stacking))机制的公布的IEEE 802. Iad规范中定义的一些功能和帧格式。 根据此标准草案，每一数据分组包含上部(即外部)12比特VLAN标签和下部(即内部)12 比特VLAN标签。根据本发明的一个实施例，内部VLAN标签用于识别客户或用户，而外部 VLAN标签用于指定DSLAM及特征服务器对。图1是示出DSLAM接入/汇聚网络拓扑10的图，所述网络拓扑10包含以太网 接入网络12，其中通过一个或多个网桥或交换机25和26 (也经常被称为供应商边缘汇聚 (Agg-PE)设备)将面向用户的供应商边缘(u-PE)设备22和23连接到面向网络的供应商 边缘(n-PE)设备观(在本申请的上下文中，术语“网桥”和“交换机”被视为同义的)。图 1的左侧示出耦合到u-PE设备23的多个DSLAM (即，设备18和19)。每一 DSLAM汇聚多个 客户或用户。例如，客户边缘(CE)设备14和15 (分别代表家用(residential) DSL用户14和商用DSL用户15)被示为连接到DSLAM 18的输入端口。类似地，客户边缘(CE)设备16 和17被示为连接到DSLAM 19。在图1的右侧示出连接到多个服务节点的n_PE设备观，所 述服务节点包含BRAS服务器30和L3VPN服务器31。图2示出根据本发明的一个实施例的VLAN集束的概念。图2的顶部示出从CE设 备15到特征服务器30的路径，所述路径穿过DSLAM 18、u-ΡΕ设备23、以太网接入网络12 以及n-PE设备观。在每一相应的网络连接下示出了数据分组格式图。在图2的示例中，VLAN集束功能由边缘交换机(即，u_PE设备23)执行，其中DSLAM 18的处理器将用户VLAN(线路id)及所请求的服务类型映射到IEEE 802. Iq VLAN标签中。 如所公知的，IEEE 802. Iq规范定义了用于将虚拟局域网(VLAN)信息插入以太网帧中的标 准。例如，根据现有标准，唯一地标识用户VLAN的12比特标签在DSLAM 18处被插入到以 太网帧中。此后，由CE设备15发送的客户帧到达u-PE设备23，其具有与IEEE 802. Iq规 范一致的数据分组格式，所述格式包含客户MAC头部、用户VLAN标签、第二层协议数据单元 (L2PDU)有效载荷以及服务供应商帧校验和(FCS)。在图2的示例性实施例中，u-ΡΕ设备23是标准的IEEE 802. Iad交换机，其添加 指定DSLAM/特征服务器连接的外部VLAN标签。换句话说，外部VLAN标签标识DSLAM和特 征服务器设备(例如设备18和31)的对，从而数据分组总是到达正确的网络目的地。内部 VLAN标签标识用户，在本示例中内部VLAN标签用于识别通过CE设备15连接的用户，以与 连接到CE设备14的家用用户区分。网络技术领域中的技术人员应理解，由于唯一的VLAN(外部标签)被用于唯一地 标识DSLAM和特征服务器对，所以前向方向上(S卩，图2中从左到右)的数据通信仅被转发 到指定的特征服务器。在相反方向上情况相同。当帧到达特征服务器31时，通过检查内部 VLAN标签可确定用户线路id。此外，由于唯一的外部VLAN标签被用于每个DSLAM/服务器 对，所以每个跨接入网络12的DSLAM/服务器对使用独立的广播域，因此避免了潜在冲突， 所述潜在冲突当不同DSLAM上的用户MAC地址相互重叠(overlap)时可能发生。此外，由 于在每个DSLAM内使用唯一的内部VLAN标签，所以类似地避免了由给定的DSLAM中的重叠 的用户MAC地址引起的任何潜在冲突。网络技术领域中的技术人员应理解，IEEE 802. Ip规范使得第二层交换机能够区 分流量的优先次序，并执行动态的多播过滤。区分优先次序的规范在媒体访问控制(MAC) 成帧层(即，开放系统互联模型第二层)起作用。根据本发明的另一实施例，通过采用 802. Ip比特，可扩展由12比特VLAN标签字段施加的对4094个DSLAM/特征服务器对的限 定。在此实施例中，DSLAM添加仅代表用户线路id的内部标签，其中服务类型在802. Ip比 特中得到反映。边缘交换机(例如，u-PE设备23)利用802. lq(VLAN id)和802. Ip比特二 者的组合来确定外部VLAN标签，从而将能够支持的DSL用户/所请求的服务连接的总数增 加到32K(即，4Κ用户线路，每一线路支持至多8种不同服务)。在此情况下，外部VLAN标 签仍代表如前所述的相关联的DSLAM及所请求的服务。图3示出根据本发明的另一实施例的VLAN集束模型，其中在DSLAM边缘设备(例 如DSLAM 18)处执行VLAN集束。应注意此实施例本质上与图2中所示的实施例相同，只是 之前由u-PE设备23执行的添加外部VLAN标签的功能现在由DSLAM 18执行。也就是说， DSLAM 18被配置用于执行IEEE 802. Iad集束，其中DSLAM 18将第一和第二 VLAN标签添加到客户帧。第一 VLAN标签标识数字用户线路(DSL)用户，第二 VLAN标签标识DSLAM/特征 服务器对。应注意在图3的实施例中，如果在CE设备15和DSLAM 18之间使用了 ATM帧封装， 则ATM VC(VPI/VCI)被映射到IEEE 802. Iad帧的内部VLAN标签，并且外部VLAN标签代表 DSLAM及在那个DSLAM上所选择的服务。例如，如果ATM VC与特定的数据服务相关联，则外 部VLAN标签代表相关联的DSLAM以及数据服务类型二者。还应理解，本发明的元素也可设置为计算机程序产品，所述计算机程序产品可包 含其上存储有可用于对计算机(例如，处理器或其他电子设备)编制程序从而执行操作序 列的指令的机器可读介质。或者，可通过硬件和软件的组合执行操作。机器可读介质可包含 (但并不局限于)软磁盘(floppy diskette)、光盘、CD-ROM，以及磁光盘、ROM、RAM、EPR0M、 EEPR0M、磁卡或光卡、传播媒体或适用于存储电子指令的其他类型的媒体/机器可读介质。 例如，本发明的元素可作为计算机程序产品下载，其中程序可经由通信链路(例如，调制解 调器或网络连接)作为包含在载波或其他传播介质中的数据信号传送到节点或者交换机。此外，虽然已经结合具体实施例描述了本发明，但是大量修改和变更也落入本发 明的范围中，因此，说明书和附图应视为说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种由处理器实现的用于以太网接入网络的面向用户的供应商边(u-PE)缘设备的 操作方法，所述方法包括从数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)设备接收分组，所述分组包含标识数字用户 线路(DSL)用户的内部虚拟局域网(VLAN)标签；以及将外部VLAN标签添加到所述分组，所述外部VLAN标签标识所述DSLAM和耦合到所述 以太网接入网络的目的地服务器。
2.如权利要求1所述的由处理器实现的方法，其中所述u-PE设备依照IEEE802. Iad 规范操作。
3.如权利要求1所述的由处理器实现的方法，其中所述第二VLAN标签指定所述以太网 接入网络的广播域。
4.一种由处理器实现的用于耦合到以太网接入网络的数字用户线路接入多路复用器 (DSLAM)设备的操作方法，包括从客户边缘(CE)设备接收客户帧；将内部和外部虚拟局域网(VLAN)标签添加到所述客户帧，所述内部VLAN标签标识数 字用户线路(DSL)用户，并且所述外部VLAN标签标识所述DSLAM设备和耦合到所述以太网 接入网络的目的地服务器。
5.如权利要求4所述的由处理器实现的方法，其中DSLAM设备依照IEEE802. Iad规范操作。
6.一种由处理器实现的用于耦合到以太网接入网络的数字用户线路接入多路复用器 (DSLAM)设备的操作方法，包括从客户边缘(CE)设备接收异步传送模式(ATM)帧；将内部和外部虚拟局域网(VLAN)标签添加到所述用户帧，所述内部VLAN标签映射到 ATM虚拟电路(VC)，并且所述外部VLAN标签标识所述DSLAM设备和数据服务类型。
7.如权利要求6所述的由处理器实现的方法，其中DSLAM设备依照IEEE802. Iad规范操作。
8.一种与以太网接入网络相关联的面向用户的供应商边缘(u-PE)设备，所述u-PE设 备包括用于从数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)设备接收分组的端口，所述分组包含标 识数字用户线路(DSL)用户的内部虚拟局域网(VLAN)标签；以及将外部VLAN标签添加到所述分组的处理器，所述外部VLAN标签标识所述DSLAM和耦 合到所述以太网接入网络的目的地服务器。
9.如权利要求8所述的面向用户的u-PE设备，其中所述u-PE设备依照IEEE802. Iad 规范操作。
10.如权利要求8所述的面向用户的u-PE设备，其中所述外部VLAN标签指定所述以太 网接入网络的广播域。
11.一种用于连接到以太网接入网络的数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)设备， 包括用于接收客户帧的端口，所述分组包含标识数字用户线路(DSL)用户的内部虚拟局域 网(VLAN)标签；以及将内部和外部虚拟局域网(VLAN)标签添加到所述客户帧的处理器，所述内部VLAN标 签标识数字用户线路(DSL)用户，并且所述外部VLAN标签标识所述DSLAM设备和耦合到所 述以太网接入网络的目的地服务器。
12.如权利要求11所述的DSLAM设备，其中所述DSLAM设备依照IEEE802. Iad规范操作。
13.一种用于连接到以太网接入网络的数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)设备， 包括用于接收异步传送模式(ATM)帧的端口 ；用于将内部和外部虚拟局域网(VLAN)标签添加到所述用户帧的处理器，所述内部 VLAN标签映射到ATM虚拟电路(VC)，并且所述外部VLAN标签标识所述DSLAM设备和数据 服务类型。
14.如权利要求13所述的DSLAM设备，其中所述DSLAM设备依照IEEE802. Iad规范操作。
15.一种与以太网接入网络相关联的供应商边缘设备，所述供应商边缘设备包括用于从数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)设备接收分组的端口，所述分组包含标 识数字用户线路(DSL)用户的内部虚拟局域网(VLAN)标签；以及用于将外部VLAN标签添加到所述分组的装置，所述外部VLAN标签标识所述DSLAM和 耦合到所述以太网接入网络的目的地服务器。
16.一种以太网接入网络，包括面向用户的供应商边缘(u-PE)设备，被配置用于从数字用户线路接入多路复用器 (DSLAM)设备接收分组，所述分组包含标识数字用户线路(DSL)用户的内部虚拟局域网 (VLAN)标签，所述u-PE设备包含用于将外部VLAN标签添加到所述分组的装置，所述外部 VLAN标签标识所述DSLAM和耦合到所述以太网接入网络的目的地服务器；以及面向网络的供应商边缘(n-PE)设备，被配置用于将具有所述外部VLAN标签的分组转 发到所述目的地服务器。
全文摘要
一种数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)汇聚拓扑虚拟局域网(VLAN)集束机制包含从DSLAM设备接收分组的边缘设备端口，所述分组包含标识数字用户线路(DSL)用户的内部VLAN标签。边缘设备的处理器将外部VLAN标签添加到所述分组，所述外部VLAN标签标识所述DSLAM和耦合到所述以太网接入网络的目的地服务器。需要强调的是提供此摘要是为了遵守允许搜索者或其他读者能够快速确定技术公开的主题的规则。应理解此摘要并不用于解释或限定权利要求的范围或含义。37CFR 1.72(b)。
文档编号H04L12/56GK102106122SQ200680006784
公开日2011年6月22日 申请日期2006年3月17日 优先权日2005年4月28日
发明者阿里·萨嘉西 申请人:思科技术公司