"NÓ DE ACESSO, MÉTODO PARA DISTRIBUIR UM FLUXO DEMULTI-DIFUSÃO DENTRO DE UMA REDE DE ACESSO DE BANDALARGA PPPOE/IPOE, E5 REDE DE ACESSO DE BANDA LARGA DEPPPOE/IPOE HÍBRIDA"
REIVINDICANDO BENEFÍCIO DO PEDIDO PROVISÓRIOANTERIOR DEPOSITADO
Este pedido reivindica o benefício do pedido Provisório U.S.N0 de Série 60/653,155 depositado em 15 de fevereiro de 2005, cujo conteúdoé incorporado aqui para referência.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Campo da Invenção
A presente invenção se refere a um nó de acesso (e.g.DSLAM) e método para otimizar a distribuição de um fluxo de multi-difusão(tráfego de multi-difusão) dentro de uma rede de acesso de banda larga dePPPoE/IPoE híbrida.
Descrição da técnica Relacionada
As abreviações a seguir serão aqui definidas, pelo menosalgumas das quais são referenciadas na descrição a seguir da técnica anterior eda modalidade preferida da presente invenção.
AAA Autenticação, Autorização e Contabilização BRAS Servidor de Acesso Remoto em Banda larga CPE Equipamentos de Premissas de Cliente DSL Linha de Assinante Digital DSLAM Multiplexador de Acesso por linha de Assinante Digital IGMP Protocolo de Gerenciamento de Grupo de Internet IP Protocolo de Internet IPoE IP sobre Ethernet PPP Protocolo de Ponto-a-Ponto PPPoE Protocolo de Ponto-a-Ponto sobre Ethernet.Provedores de serviços de telecomunicações têm tentadoconstruir uma rede de acesso de banda larga a custo efetivo, enquanto re-usando os investimentos existentes em redes DSL, ainda semcomprometimento na habilidade para fornecer serviços de largura de bandaalta (e. g. Internet, televisão), agradecem por sua compatibilidade com IP,simplicidade de distribuição, e proporção de desempenho por preço, aEthernet tem sido usada para ajudar a construir tal rede de acesso de bandalarga. Duas redes de acesso de banda larga baseada em Ethernet conhecidas eseus inconvenientes são descritos abaixo com respeito às FIGURAS 1-2.
Referindo a FIGURA 1 (TÉCNICA ANTERIOR), há umdiagrama de bloco, que ilustra os componentes básicos de rede de acesso debanda larga de IPoE tradicional 100. A rede de acesso de banda larga de IPoEtradicional 100 inclui múltiplos nós de acesso 102 (e. g. DSLAMs 102) queconecta usuários finais 104 e seus dispositivos de multi-difusão/CPEs 106para uma rede de agregação Ethernet 108. A rede de agregação Ethernet 108inclui múltiplos comutadores Ethernet 110 (somente três mostrados) e umroteador de multi-difusão 112 todos os quais são interconectados. O roteadorde multi-difusão 112 é acoplado a um servidor de multimídia 114. Emoperação, o servidor de multimídia 114 recebe um fluxo de multi-difusão 116(e. g. TV, rádio) proveniente de um provedor de conteúdo 118. Então, oservidor de multimídia 114 transmite o fluxo de multi-difusão 116 que passaatravés de comutadores Ethernet selecionados 110 e DSLAMs 102selecionado para os usuários finais 104 que solicitaram para receber o fluxode multi-difusão 116 (mostrado como usuários finais 104'). Uma discussãodetalhada sobre como todos esses componentes funcionam para distribuir ofluxo de multi-difusão 116 para os usuários finais 104' apropriados, éfornecido a seguir.
Em particular, os usuários finais 104' (somente três mostrados)que desejam receber o fluxo de multi-difusão 116 precisa transmitir umasolicitação de multi-difusão 120 (mensagem de junção de IGMP 120) emdireção a seus respectivos DSLAM s 102 '(somente três mostrados). Cadasolicitação de multi-difusão de fluxo de subida 120 contém um endereço dofluxo de multi-difusão 116 desejado. E, cada solicitação de multi-difusão defluxo de subida 120 é encapsulada em IPoE. O DSLAM 102'trata assolicitações de multi-difusão encapsuladas em IPoE 120 e registra o usuáriofinal 104' particular que solicitaram o fluxo de multi-difusão 116. Em adição,o DSLAM s 102'encaminha a solicitação de multi-difusão encapsulada emIPoE 120 em direção ao roteador de multi-difusão 112. Como as solicitaçõesde multi-difusão 120 viajam em direção ao roteador de multi-difusão 112, oscomutadores Ethernet 110 tratam as solicitações de multi-difusãoencapsuladas em IPoE 120 para determinar que enlaces 122 eles precisampara usar quando eles encaminharem o fluxo de multi-difusão de fluxo dedescida 116 para os usuários finais 104'. Este tratamento é como o DSLAM102'e comutadores Ethernet 110 podem efetivamente distribuir o fluxo demulti-difusão 116 (que é também encapsulado em IPoE) para os usuáriosfinais 104'.
O principal inconveniente desta topologia é que IPoE é usadapara encapsular as solicitações de multi-difusão de fluxo de subida 120 e ofluxo de multi-difusão de fluxo de descida 116. Contudo, a maioria dosprovedores de serviço gosta de usar PPoE como seu protocolo de acessoporque está em largo uso hoje e porque tem uma quantidade de capacidadesinerentes relacionadas com AAA e segurança. Em resposta a esseinconveniente, uma rede de acesso de banda larga de PPoE/IPoE híbrida temsido sugerida por Juniper Networks e BellSouth. A rede de acesso de bandalarga de PPoE/IPoE híbrida aborda este inconveniente encapsulando assolicitações de multi-difusão de fluxo de subida em PPPoE e encapsulando ofluxo de multi-difusão de fluxo de descida (e. g. conteúdo) em IPoE. Umadiscussão detalhada sobre a rede de acesso de banda larga de PPoE/IPoEhíbrida é fornecida nos documentos a seguir:
• "IGMP Proxying vs Transparente Snnoping: WT-IOlApplicability", DSL Forum document # dsl2004.471.00 por Jerome Moisand,Juniper Networks (December 7-9, 2004).
"High lever requirements for EPTV multicast delivery viaPPPoE", BellSouth's functional specifications (December 12, 2004).
O conteúdo desses documentos é aqui incorporado parareferência.
Uma discussão breve sobre a rede de acesso de banda larga dePPoE/IPoE híbrida 200 e seus principais inconvenientes é fornecida a seguircom respeito a FIGURA 2 (TÉCNICA ANTERIOR). Como mostrado, a redede acesso de banda larga de PPoE/IPoE híbrida tradicional 200 incluimúltiplos nós de acesso 202 (e. g. DSLAMs 202) que conecta usuários finais204 e seus dispositivos de multi-difusão/CPEs 206 para uma rede deagregação Ethernet 208. A rede de agregação Ethernet 208 inclui múltiploscomutadores Ethernet 210 (somente três mostrados), um roteador de multi-difusão 212 e um BRAS 213 todos os quais são interconectados. O BRAS213 é acoplado a Internet 215. Ε, o roteador de multi-difusão 212 é acoplado aum servidor de multimídia 214.
Em operação, o servidor de multimídia 214 recebe um fluxo demulti-difusão 216 (e. g. TV, rádio) proveniente de um provedor de conteúdo218. Então, o servidor de multimídia 214 transmite o fluxo de multi-difusão216 que passa através de todos os comutadores Ethernet 210 e DSLAMs 202selecionados para os usuários finais 204 que solicitaram para receber o fluxode multi-difusão 216 (mostrado como usuários finais 204'). Uma discussãodetalhada sobre como todas essa funções de componentes funcionam paradistribuir o fluxo de multi-difusão 216 para os usuários finais 204'apropriados, é fornecido a seguir.
Em particular, os usuários finais 204' (somente três mostrados)que desejam receber o fluxo de multi-difusão 216 precisam transmitir umasolicitação de multi-difusão 220 (mensagem de junção de IGMP 220) emdireção a seus respectivos DSLAM s 202 '(somente três mostrados). Cadasolicitação de multi-difusão de fluxo de subida 220 contém um endereço dofluxo de multi-difusão 216 desejado. E, cada solicitação de multi-difusão defluxo de subida 220 é encapsulada em PPPoE (compara com FIGURA 1). ODSLAMs 202' tratam as solicitações de multi-difusão encapsuladas emPPPoE 220 e registra o usuário final 204' particular que solicitaram o fluxo demulti-difusão 216. Em adição, o DSLAM s 202' transparentementeencaminha as solicitações de multi-difusão encapsuladas em PPPoE 220,através dos comutadores Ethernet 210, em direção ao BRAS 213. E, oscomutadores Ethernet 210 transparentemente encaminham as solicitações demulti-difusão encapsuladas em PPPoE 220, em direção ao BRAS 213 e nãopara o roteador de multi-difusão 212 (que não saberia o que fazer com assolicitações de multi-difusão encapsulada em PPPoE 220 já que ele nãosuporta PPP). Contudo, os comutadores Ethernet 210 não podem tratar assolicitações de multi-difusão encapsuladas em PPPoE 220.
Este é um problema já que os comutadores Ethernet 210 nãosão capazes de determinar os enlaces 222 que eles precisam usar paraencaminhar o fluxo de multi-difusão de fluxo de descida 216 para os usuáriosfinais 204'. Para resolver este problema, os comutadores Ethernet 210 ocupatodas as suas portas com o fluxo de multi-difusão 216 e envia o fluxo demulti-difusão 216 em ambos enlaces apropriados 222 e enlaces nãoapropriados 222'em direção a todos os DSLAMs 202. Isto gasta largura debanda na rede de acesso de banda larga de PPoE/IPoE híbrida tradicional 200.Neste exemplo, a largura de banda gasta pode se visto no comutador deEthernet 210 onde o enlace não apropriado 222' é ocupado com o fluxo demulti-difusão de fluxo de descida 216 mas não há usuário final 204'associadocom este link 222'ou com o correspondente DSLAM 202. Como tal, oscomutadores Ethernet 210 não distribuem eficientemente os fluxo de multi-difusão 216 (que é encapsulado em ΓΡοΕ) para os usuários finais 204'. Esteproblema é resolvido pela presente invenção.
DESCRIÇÃO BREVE DA INVENÇÃO
Um mais completo entendimento da presente invenção podeser obtido por referência a descrição detalhada a seguir quando tomada emconjunto com os desenhos anexos onde:
FIGURA 1 (TÉCNICA ANTERIOR) é um diagrama de blocoque ilustra os componentes básicos de uma rede de acesso de banda larga deIPoE tradicional;
FIGURA 2 (TÉCNICA ANTERIOR) é um diagrama de blocoque ilustra os componentes básicos de uma rede de acesso de banda larga dePPPoE/EPoE híbrida tradicional;
FIGURA 3 é um diagrama de bloco que ilustra oscomponentes básicos de uma rede de acesso de banda larga de PPPoE/IPoEhíbrida de acordo com a presente invenção; e
FIGURA 4 é um diagrama de bloco que ilustra oscomponentes básicos de um DSLAM que está presente na rede de acesso debanda larga de PPPoE/IPoE híbrida mostrada na FIGURA 3 de acordo com apresente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
Referenciando a FIGURA 3, há um diagrama de bloco queilustra os componentes básicos de uma rede de acesso de banda larga dePPPoE/IPoE híbrida 300 de acordo com a presente invenção. A rede deacesso de banda larga de PPPoE/IPoE híbrida 300 inclui múltiplos nós deacesso 302 (e. g. DSLAMs 302) que conecta usuários finais 304 e seusdispositivos de multi-difusão/CPEs 306 para uma rede de agregação Ethernet308. A rede de agregação Ethernet 308 tem múltiplos comutadores Ethernet310 (somente três mostrados), um roteador de multi-difusão 312 e um BRAS313 todos os quais são interconectados. O BRAS 313 é acoplado a Internet315. Ε, o roteador de multi-difusão 312 é acoplado a um servidor demultimídia 314. Em operação, o servidor de multimídia 314 recebe um fluxode multi-difusão 316 (e. g. TV, rádio) proveniente de um provedor deconteúdo 318. Então, o servidor de multimídia 314 transmite o fluxo de multi-difusão 316 através de comutadores Ethernet selecionados 310 e DSLAMs302 selecionado para os usuários finais 304 que solicitaram para receber ofluxo de multi-difusão 316 (mostrado como usuários finais 304'). Umadiscussão detalhada sobre como todos esses componentes funcionam paradistribuir o fluxo de multi-difusão 316 para os usuários finais 304'apropriados, é fornecido a seguir.
Em particular, os usuários finais 304' (somente três mostrados)que desejam receber o fluxo de multi-difusão 316 precisa transmitir umasolicitação de multi-difusão 320 (mensagem de junção de IGMP 320) emdireção a seus respectivos DSLAM s 302 '(ver estágio " 1 " na FIGURA 4).Cada solicitação de multi-difusão de fluxo de subida 320 contém um endereçodo fluxo de multi-difusão 316 desejado. E, cada solicitação de multi-difusãode fluxo de subida 320 é encapsulada em PPPoE. O DSLAM 302' trata assolicitações de multi-difusão encapsuladas em PPPoE 320 etransparentemente encaminhá-los em direção a rede de agregação Ethernet(ver estágio " 2 " na FIGURA 4). Em adição, o DSLAM s 302' replica a cargaútil (e. g. carga útil de IGMP) na solicitação de multi-difusão 320 e formauma solicitação de multi-difusão duplicada 32 Ique é encapsulada em IPoE(ver estágio " 3 " na FIGURA 4). O DSLAM 302'então encaminha assolicitações de multi-difusão encapsuladas em IPoE 321 em direção a rede deagregação Ethernet 308. Cada um dos DSLAMs 302'também registra osusuários finais particulares 304'que solicitaram o fluxo de multi-difusão 316.
Como as solicitações de multi-difusão encapsuladas em PPPoEviajam em direção ao BRAS 313, os comutadores Ethernet 310 não sãocapazes de tratar aquelas solicitações 320 (ver discussão acima com respeito aFIGURA 2). Contudo, os comutadores Ethernet 310 são capazes de tratar assolicitações de multi-difusão encapsuladas em IPoE 321. E, desde que oscomutadores Ethernet 310 podem tratar as solicitações de multi-difusãoduplicadas encapsuladas em IPoE 321, eles podem determinar que enlace 322precisa ser usado quando eles encaminham o fluxo de multi-difusão de fluxode descida 316 para os usuários finais 304'. Uma discussão detalhada sobrecomo todos esses componentes funcionam para distribuir o fluxo de multi-difusão 316 para os usuários finais 304' apropriados, é fornecido a seguir.
O roteador de multi-difusão 312 (possivelmente controladopelo BRAS 313) emite o fluxo de multi-difusão de fluxo de descida 316. Oscomutadores Ethernet 310 então encaminham o fluxo de multi-difusão 316somente nos enlaces 322 conduzindo aos DSLAMs 302'que são conectadosaos usuários finais 304'que solicitaram o fluxo de multi-difusão 316. OsDSLAMs 302'então encaminham o fluxo de multi-difusão 316 para osusuários finais 304'(ver estágio " 4 " na FIGURA 4). Isto é umaprimoramento de mercado sobre a rede de acesso de banda larga dePPoE/IPoE híbrida tradicional 200 na qual os comutadores Ethernet 210 nãopodiam tratar as mensagens de solicitação encapsuladas em PPPoE 220 (verFIGURA 2). Como tal, os comutadores Ethernet 210 não podem determinarque os de ligação 222 eles precisam usar de modo a encaminhar o fluxo demulti-difusão de fluxo de descida 216 para os usuários finais 204'. Pararesolver este problema, os comutadores Ethernet 210 ocupa todas as suasportas com o fluxo de multi-difusão 216 e envia o fluxo de multi-difusão 216em ambos enlaces apropriados 222 e enlaces não apropriados 222'em direçãoa todos os DSLAMs 202. Isto gasta largura de banda. Como pode ser visto, arede de acesso de banda larga de PPoE/IPoE híbrida 300 da presente invençãonão sofre deste problema e não gasta largura de banda.
A seguir estão algumas características adicionais e vantagensassociadas com a presente invenção:
• O uso otimizado da largura de banda da rede de acordo com apresente invenção, como oposto a ocupação de todos os fluxos de multi-difusão com foi feito no passado cria uma solução escalonada para cima paradistribuição de multi-difusão.
• Os DSLAMs 302, comutadores Ethernet 310 e BRAS 313cada um tem um processador/lógica/computador aqui incorporados quepodem efetuar várias ações da presente invenção usando circuitosespecializados (e. g. portas lógicas discretas interconectadas para efetuar umafunção especializada), instruções de programa, ou uma combinação de ambos.Por exemplo, o DSLAM 302'mostrado na FIGURA 4 ilustra tal processador 402.
• O roteador de multi-difusão 312 pode ser integrado como umaparte do BRAS 313 (não mostrado) ou pode ser um dispositivo separado(mostrado). A última arquitetura é a mesma que o modelo de referência doDSL Forum's Working Text " WTl-IOl " para acesso de banda larga sobreuma rede de agregação Ethernet.
• A mensagem de IGMP (pacote) 321 que é encapsulada emIpoE pelo DSLAM 302 pode ser sujeita a várias agregações/mecanismos desupressão. Tais mecanismos podem ser implementadas no DSLAM 302 ouem qualquer lugar na rede de agregação Ethernet 308.
• A descrição aqui fornecida sobre os componentes diferentes (e.g. DSLAMs 302, comutadores Ethernet 310, BRAS 313) na rede de acesso debanda larga de PPPoE/IPoE híbrida 300, omite certos detalhes sobre aquelescomponentes que são bem conhecidos na indústria e não são necessários paraentender a presente invenção. Isto é feito para clareza.
• Deve ser apreciado que as configurações das várias redes deacesso de banda larga 100, 200 e 300 aqui descritas são exemplares. E, queessas redes de acesso de banda larga 100, 200 e 300 podem ter uma largavariedade de configurações.
Embora uma modalidade da presente invenção tem sidoilustrada nos desenhos anexos e descritos nas Descrições Detalhadasanteriores. Deve ser entendido que a invenção não é limitada para amodalidade revelada, mas é capaz de numerosas reorganizações,modificações e substituições sem fugir do espírito da invenção estabelecida edefinida pelas seguintes reivindicações.