CN100579131C - 求取终端设备装置的因特网协议地址的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于求取通过电信网(DSLAM、ATM-NET)连接到IP网上的终端设备装置(EA)的IP地址的方法和装置。从管理上给所述终端设备装置(EA)的用户端口分配作为标识的伪硬件地址(a:b:c)。在电信网(DSLAM)的外围区域(PHM)中存储该标识，并由所述终端设备装置(EA)在IP地址请求信号中传送到用于分配IP地址的网管单元(BOOTP-S)上。该网管单元(BOOTP-S)在采用该用户端口标识(a:b:c)的条件下分配IP地址(x.x.x)，并将该IP地址发送到终端设备装置(EA)上。

Description

求取终端设备装置的因特网协议地址的方法和装置
本发明涉及一种用于求取IP地址的方法和一个适用于这种方法的装置，该IP地址是明确地分配给通过电信网用户连接线路连接到IP网上的终端设备装置的。
在因特网协议网或IP网(英语为：IP NETWORK)中，也就是在采用TCP/IP协议的网络中，每个网络装置和每个终端设备装置需要一个明确的因特网协议地址或IP地址。由网络地址和设备地址所建立的IP地址在IP版本4(Ipv4)中由分别通过一个点来分开的四个数(八位字节)组成，譬如204.107.64.2。在稍后的IP版本中将更多的八位字节用于IP地址。可以手动建立IP地址，并固定地分配给网络中的一个终端设备装置。但是IP网的手动配置是费事的，并只有对于较小的不常变化的子网络是有意义的。
网络经营者因此通常将所谓的引导协议BOOTP或动态主配置协议(英语为：DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL)DHCP用于IP地址分配的自动化。BOOTP是一种TCP/IP协议，终端设备装置借助该TCP/IP协议可以求取它们的象服务器地址和网关信息那样的IP地址或其它的网络信息。在起动终端设备装置时，由该终端设备装置在UDP分组(英语为：USER DATA PROTOCOL用户数据协议，一种不可靠的TCP/IP协议)中发送一个请求BOOTP REQUEST(请求)给BOOTP服务器，该BOOTP服务器用信号BOOTP-RESPONSE(应答)回送所需要的IP地址。此时在已知道专用的IP地址之前，BOOTP REQUEST信号和BOOTP-RESPONSE信号采用一种用其可以发送信号的IP广播功能(IPBROADCAST)。譬如在US6,115,545中详述了这种方法。
DHCP同样是一个用于自动分配终端设备装置上的IP地址的软件，这些终端设备装置被注册在TCP/IP网中。DHCP软件通常在服务器上运行，并譬如在US5,884,024中说明了这种DHCP服务器。DHCP与BOOTP的区别主要在于，存储一个一次发放的IP地址，并在稍后的DHCP请求信号中重新被发放。
为了发放IP地址，BOOTP服务器或DHCP服务器需要终端设备装置的硬件地址，由该终端设备装置的网络接口在IP地址请求信号，譬如BOOTP REQUEST，中向相应的服务器传送该硬件地址。在按以太网标准的网络中，将形成网络接口的以太网卡的硬件地址(MAC地址)采用为每个IP地址请求和IP地址应答(BOOTP REQUEST，BOOTREEPONSE)的明确可分配的标识。
在这里所讨论意义上的终端设备装置譬如是具有以太网卡的，或具有作为网络接口的调制解调器的网络计算机。但是对于终端设备装置尤其也指的是网络终端设备，这些网络终端设备按英语的术语INTEGRATED ACCESS DEVICE(集成接入装置)被称为IAD。这种IAD是一种用于在用户侧将不同的通信技术复用到各个电信网端口上的网络终端设备。所述的IAD也将从网络到来的数据流解复用到所属的信道中。用于连接IAD的电信网端口可以是模拟的电话端口，但是也可以是ISDN端口、DSL端口、或T1端口。IAD设备的当今最常用的用途是复用通过DSL端口的语音和数据。DSL(英语：DIGITAL SUBSCRIBERLINE(数字式用户线路))表示一种数字式用户端口，该用户端口不象ISDN端口那样用交换技术来激活，而是持续地连接的，并通过中央网络装置，也即用户连接线路接入复用器DSLAM(英语：DSL ACCESSMULTIPLEXER(接入复用器))被供应以语音信息和数据信息。某个本地区域的数字式用户连接线路DSL从这种大多是外围网络节点的一部分的DSLAM出发，并常常对于DSLAM中的每个用户连接线路存储了一个专用的用户端口数据组(英语：Port data(端口数据))，而且是可以由中央网络管理配置的。
为了集中管理譬如象IP网中的IAD那样的终端设备装置，网络经营者譬如可以通过IP来利用SNMP。SNMP代表英语术语SIMPLENETWORK MANAGEMENT PROTOCOL(简单网络管理协议)。在此涉及的是一个广泛推广的网络观察和控制协议。为了管理终端设备装置，网络经营者必须给所分配的网络管理接口分配一个静态的IP地址，该IP地址可以被用于交换网络管理信号。除此之外，网络经营者的IP网之内的IP路由器和网络管理系统也必须知晓该IP地址。网络经营者为此以上述方式采用协议BOOTP或DHCP中的一个。用于确定在BOOTP服务器或DHCP服务器中的IP地址的明确标识是终端设备装置的硬件地址。
在设置终端设备装置时，在具有所采用终端设备装置的相应网络装置的因特网协议接口的硬件地址的BOOTP服务器中，网络经营者必须输入必要的信息。为此有必要要么由用户在设置之前手动输入终端设备装置的确切的硬件地址，要么在用户处设置了终端设备装置之后，用户必须通过电话或邮件在网络经营者处登录硬件地址。譬如如果用户不是从网络经营者获得，而是在商店中购买了终端设备装置，由用户登录所述终端设备装置的硬件地址则是当今唯一的解决方案。登录的以上两个提及的可能性是很费工的，要求在用户和网络经营者之间进行协调，容易出差错，并在用户处安装了终端设备装置之后，可能导至不受欢迎地延迟业务的可用性。
本发明的任务是说明一种用于分配终端设备装置IP地址的有利的方法，以及适合于此的装置。
用于求取IP地址的本发明的方法具有以下的方法步骤，该IP地址是明确分配给通过电信网的用户连接线路连接到IP网上的终端设备装置的：
-由IP网的网络管理装置分配一个固定地分配给终端设备装置用户端口的标识；
-在电信网的外围区域中存储用户端口的该标识；
-由终端设备装置在IP地址请求信号中将该存储的标识传送到用于分配IP地址的网管单元上；
-在采用用户端口标识的条件下所述用于分配IP地址的网管单元分配IP地址，以及
-所述网管单元发送该IP地址到终端设备装置上。
譬如在设置用户端口时，可以通过在电信网外围区域中的网元中或在用户连接线路接入复用器中配置用户连接线路卡，来实现固定地分配给用户端口的标识的分配。也可以借助象SNMP那样的网络管理协议来分配所述的标识，并在电信网的外围区域中在具有已知IP地址的网元中存储该标识。在标识的分配方面，所述的网管单元不必等同于如下的设备，即用于分配IP地址的网管单元位于这种设备中。更确切地说指的是一种既可以集中地，也可以离散地以公知的方式实现的网络管理功能。
电信网外围区域中的上述网元譬如可以是一个用户连接线路组，用户连接线路通过该用户连接线路组可以与交换设备相连接。在这种用户连接线路组中，也象在用户连接线路接入复用器中那样，配置了各个用户端口，并对于每个用户端口存储了一个用户连接线路数据组。在用户连接线路的区域中，在这里所采用意义上的外围区域因此相当于可分配给某些用户连接线路的网络侧的或用户侧的设备。如果用户连接线路是直接从电信网的中央设备出发配置的，则也可以在这种中央设备中存储所分配的标识。
在电信网外围区域中用户端口标识的存储可意味着，在分配给多个用户连接线路的网元中的、譬如象在用户连接线路组或用户连接线路接入复用器中的存储。在这里每个用户端口的该标识譬如可以是作为该用户端口的用户端口数据组的一部分来存储的。在此情况下，必须附加地向终端设备装置传送该标识，以便该终端设备装置可以在IP地址请求信号中采用所述的标识。
在用户连接线路的终端设备侧，譬如在网络终端设备中也可以存储用户端口的标识。这种网络终端设备用于将可由终端设备装置的各个终端设备处理的协议和数据格式转换成在用户连接线路上可传输的协议和数据格式，并必要时用于复用和解复用各种信息种类的数据。这种网络终端设备可被看作为电信网的一部分，但是也可以分配给终端设备装置。本发明方法的一种扩展形式规定了，譬如在采用网络管理功能的条件下，直接在所述用户端口的网络终端设备中永久性存储固定地分配给该用户端口的标识。此时有利的可能是，可直接使用终端设备装置的标识，以便发送出IP地址请求信号。此外，在用户连接线路上可能需要较少的信令。缺点可能在于，在由于失效而更换网络终端设备时需要重新的配置。
在本发明方法的另一种扩展形式中，其中，在分配给多个用户端口的网元中，譬如在用户连接线路组中存储了分配给用户端口的标识，在初始化终端设备装置时，譬如在激活终端设备侧的网络终端设备时，向终端设备装置传送该存储的标识。在此情况下可建议，也在终端设备装置中至少临时地存储标识，以便将它在任何时刻可用于IP地址请求信号。
本发明方法的一个优点是，在向用户端口分配标识的同时，譬如在配置外围的网络设备时，也可以在网络管理系统中的用于发放IP地址的设备中实现动态IP地址的生成，并实现该动态IP地址向所述标识的分配。如果网络管理系统中的用于发放IP地址的该设备是一个DHCP服务器，此时则也可以已经固定地分配在未来的IP地址请求时要发放的IP地址。为此在电信网的外围区域中，和在用于分配IP地址的网管单元中，在配置所分配的用户端口时存储明确的标识。
具有用于通过电信网用户连接线路连接到IP网上的通信接口的终端设备装置拥有一个用于存储明确标识的标识存储装置。按本发明的这种终端设备装置具有一个用于通过通信接口从电信网外围网元接收明确标识的控制器。除此之外，这种终端设备装置的控制器用于在标识存储装置中存储所接收的标识，并在采用该存储的标识的条件下用于通过通信接口向IP网的网络管理装置发送IP地址请求信号。
这种终端设备装置譬如可以是一个具有与用户连接线路匹配的通信接口的H.323可视电话。它也可以涉及具有相应通信接口的计算机。除此之外，这种终端设备装置可以由用于复用不同通信技术的一个网络终端设备组成，数据终端设备、语音终端设备、视频终端设备、或它们的组合有需要时是连接到，或可连接到该网络终端设备上的。在本发明的功能方面，所述的网络终端设备于是可能是这种本发明终端设备装置的最低的扩建级。
在采用由设备制造商在硬件标识存储器中所存储的硬件标识条件下，通常的终端设备装置向IP网的管理系统发送IP地址请求信号，与之相反，本发明的终端设备可以通过通信接口从电信网接收标识。譬如可以由电信网的网络设备在通信接口的初始化阶段传送该标识。本发明的终端设备装置采用通过通信接口接收的标识来用于形成IP地址请求信号。只要在其中应存储标识的设备的IP地址是已知的(譬如在DSLAM中存储了标识的情况下)，也就可以借助网络管理功能，譬如借助通过IP的SNMP来由网络管理装置传送标识。
在本发明终端设备装置的一种特别有利的扩展形式中，规定了一个具有固定给定的硬件标识的硬件标识存储器，和一个用于存储所分配标识的本发明的标识存储装置。这种终端设备装置具有一个用于检查在标识存储装置中是否存储了明确标识的控制器。如果该控制器不能求出已存储的明确分配的标识，它则在采用固定给定硬件标识的条件下触发一个IP地址请求信号。这种终端设备装置的一个优点在于，它既可被采用在IP网中，这些IP网对于每个用户端口规定了标识的分配，又可以被采用在使用固定给定硬件标识的IP网中。
由于在求取IP地址时为了代替硬件标识或硬件地址而采用由网络管理所分配的标识，因此也可以象在实施例的说明中那样一般地将所分配的标识称为伪硬件地址。
对于给数字式用户连接线路提供复用信息的用户连接线路接入复用器，它按本发明具有用于用户端口专用地存储用户端口标识的存储装置。此外，安排了一个控制器，以便由网管单元控制将用户端口专用的标识存储到该存储装置中，以及以便在初始化用户侧的网络终端设备时将所存储的用户端口专用的标识传送到该网络终端设备上。这种用户连接线路接入复用器不依赖于用户侧的硬件地实现了网络的简单的集中配置。
以下根据附图借助特别有利的实施例来详述本发明。
图1以示意的方框图展示了因特网协议网的部件，在该因特网协议网中可应用本发明的方法；
图2以示意图根据附图1的网络状态展示了本发明方法的一种特别有利扩展形式的流程；
图3以示意的方框图展示了本发明终端设备装置的和本发明用户连接线路接入复用器的一种特别有利的扩展形式。
附图1展示了因特网协议网的网络管理系统NMS，该网络管理系统具有元件管理设备EM、故障管理设备FM和由操作人员可操作的网络管理系统输入设备NMS-E。除了未特别表示的子设备之外，所述的元件管理设备EM还含有引导协议服务器BOOTP-S。所述的网络管理系统NMS是通过LAN通信连接与因特网协议数据网相连接的，通过三个因特网协议路由器IPR1，IPR2和IPR3以及一个网络过渡因特网协议路由器IPER示出了该因特网协议数据网。在该网络区域的所述路由器IPR1，IPR2，IPR3和IPER之间交换基于因特网协议IP的信息。
按英语术语EDGE DEVICE(边缘设备)也称为边缘路由器(EDGEROUTER)的网络过渡因特网协议路由器IPER是装备了未示出的ATM卡的，并因此以基于异步传递方式ATM的信息交换实现了从因特网协议网进入电信网的过渡。在示出的实施例中，网络过渡协议路由器IPER是连接到按标准ATM/SDH的ATM网上的，用户连接线路接入复用器DSLAM属于该ATM网的外围区域。所述的网络过渡协议路由器IPER含有引导协议中继功能BOOTP-R，该引导协议中继功能还主管将引导协议信号送到网元DSLAM、终端设备装置EA和网络管理系统NMS上。由于网络过渡因特网协议路由器IPER承担因特网协议中继的功能，因此它也被称为中继路由器IPER。
所述的用户连接线路接入复用器DSLAM具有用户连接线路TAL从其出发的用户连接线路端口TAL-PRT。在附图中仅展示了一个与终端设备装置EA的网络终端设备IAD相连接的用户连接线路TAL。在网络过渡协议路由器IPER和网络终端设备IAD之间，正象通向任何其它的附图中未示出的网络终端设备IAD那样，设置了永久性的虚ATM通信连接，所谓的ATM-PVC。通过这些虚ATM通信连接可以从网络过渡因特网协议路由器IPER向网络终端设备IAD传送网络管理系统NMS的基于上述协议SNMP上的信息和控制指令。在网络管理系统NMS和网络终端设备IAD之间的管理信道方面，网络过渡因特网协议路由器IPER只具有一个交换技术的功能。
附图1中示出的终端设备装置EA除了网络终端设备IAD之外还由电话终端设备TE组成，该电话终端设备是通过S0接口S0与网络终端设备IAD相连接的。此外安排了通过以太网接口ETH与网络终端设备IAD相连接的多媒体终端设备MME。
附图2展示了来自附图1的几个部件，以及本发明方法的一种特别有利扩展形式的方法步骤。附图2在细节上展示了网络管理系统输入设备NMS-E、具有引导协议服务器BOOTP-S和因特网协议地址n.n.n的元件管理设备EM、具有因特网协议地址m.m.m的网络过渡协议路由器的引导协议中继功能BOOTP-R、具有用户连接线路端口TAL-PRT的用户连接线路接入复用器DSLAM、用户连接线路TAL、以及网络终端设备IAD。
附图2的方法中的步骤1是，通过操作人员在网络管理系统输入设备NMS-E上的输入来管理用户连接线路端口TAL-PRT，并通过虚ATM信道向用户连接线路接入复用器DSLAM传送包括用户端口的伪硬件地址a:b:c在内的这些输入。
步骤2意味着在DSLAM的用户连接线路端口TAL-PRT中存储包括伪硬件地址a:b:c在内的用户连接线路端口数据。
在步骤3中，由DSLAM譬如在网络终端设备IAD的初始化阶段中向网络终端设备IAD传送所述的伪硬件地址a:b:c。
在步骤4中，在网络终端设备IAD中存储所述的伪硬件地址a:b:c。
在步骤5中，网络终端设备IAD借助广播功能向引导协议中继功能BOOTP-R发送具有伪硬件地址a:b:c的IP地址请求信号BOOTPREQUEST。
在步骤6中，引导协议中继功能BOOTP-R向网络管理系统NMS的因特网协议地址n.n.n，尤其是向引导协议服务器BOOTP-S发送具有伪硬件地址a:b:c的和具有它自己的因特网协议地址m.m.m的IP地址请求信号BOOTP REQUEST。
在步骤7中，引导协议服务器BOOTP-S给网络终端设备IAD分配硬件地址a:b:c的因特网协议地址x.x.x。
在步骤8中，在引导协议应答信号BOOTP REPLY(引导应答)中向引导协议中继功能BOOTP-R的因特网协议地址m.m.m传送具有伪硬件地址a:b:c的和附加了服务器信息的该因特网协议地址x.x.x。在第9步骤中，引导协议中继功能BOOTP-R借助广播传输来通过虚ATM通信连接AAL5 PVC向网络终端设备IAD发送此接收的信号。
附图3展示了一个终端设备装置EA，该终端设备装置象附图1中的终端设备装置EA那样含有一个通过S0接口S0与终端设备装置EA中的网络终端设备IAD相连接的电话终端设备TE，并含有一个通过以太网接口ETH与网络终端设备IAD相连接的多媒体终端设备MME。此外在附图3中的网络终端设备IAD中还示出了一个通信接口KIF，用户连接线路TAL是连接到该通信接口上的，并且该通信接口具有一个用于连接多媒体终端设备MME的以太网接口ETH，以及用于连接电话终端设备TE的S0接口S0。除此之外，通信接口KIF与控制设备MP相连接。通信接口KIF的任务在于，将在用户连接线路TAL上接收的信息和指令转送到终端设备装置EA的能够处理这些信息和指令的设备TE，MME和MP上，并实施为此所必要的格式转换和解复用过程。必要时通信接口KIF应以相同的方式复用和以它的格式来转换从终端设备装置EA的各个设备TE，MME和MP所接收的信息和指令，使得在用户连接线路TAL上能向一个电信网传输这些信息和指令，在附图3中仅通过所述用户连接线路TAL、一个用户连接线路接入复用器DSLAM和一个一侧开放的通信连接ATM-NET示出了该电信网。由网络终端设备IAD的通常通过具有相应程序指令的处理机设备所实现的控制设备MP来控制通信接口KIF，并与伪硬件地址存储器PHMx处于写/读连接之中，伪硬件地址a:b:c是可以写入该伪硬件地址存储器中的。此外，控制设备MP还与硬件地址存储器HM处于读取连接之中。
附图3中示出的用户连接线路接入复用器DSLAM具有用户连接线路端口TAL-PRT0，TAL-PRT，TAL-PRTn，用户连接线路TAL0，TAL，TALn是分别连接到这些用户连接线路端口上的。用户连接线路端口TAL-PRT0，TAL-PRT，TAL-PRTn中的每一个具有一个伪硬件地址存储装置PHM0，PHM，PHMn，以作为用户连接线路数据组存储装置TALDM0，TALDM，TALDMn的一部分。在用于连接用户连接线路TAL的用户连接线路端口TAL-PRT0的伪硬件地址存储装置PHM中存入了伪硬件地址a:b:c。用户连接线路接入复用器DSLAM也含有一个通信接口CIF，各个用户连接线路端口TAL-PRT0，TAL-PRT，TAL-PRTn是可以通过该通信接口连接到未详细示出的中央电信网上的。通信接口CIF在此用于匹配数据和信号格式，以及必要时用于信息数据和控制数据的复用和解复用。
此外，用户连接线路接入复用器DSLAM还含有用于控制通信接口CIF和用户连接线路端口TAL-PRT0，TAL-PRT，TAL-PRTn的控制设备PU。
如附图3中示出那样的用户连接线路接入复用器DSLAM的特别有利的扩展形式，它通过电信网ATM-NET来接收用于向某些用户连接线路分配伪硬件地址(包括用户连接线路TAL用的伪硬件地址a:b:c在内)的管理功能。根据该管理信息，用户连接线路接入复用器DSLAM的控制设备PU促使在用户连接线路数据组存储装置TALDM的伪硬件地址存储装置PHM中存入伪硬件地址a:b:c，该伪硬件地址存储装置是分配给用户连接线路端口TAL-PRT的。
在初始化终端设备装置EA的在附图3中所示出的网络终端设备IAD时，即当该网络终端设备IAD被供应能源，或在物理上通过用户连接线路与用户连接线路接入复用器DSLAM的用户连接线路端口TAL-PRT相连接时，通过用户连接线路TAL向网络终端设备IAD传送存储在伪硬件地址存储装置PHM中的伪硬件地址a:b:c，并由网络终端设备IAD的控制设备MP存储到网络终端设备IAD的伪硬件存储装置PHMx中。
如果终端设备装置EA需要动态的IP地址，网络终端设备IAD的控制设备MP则检查，在伪硬件存储装置PHMx中是否存储了一个伪硬件地址。如果是肯定的，控制设备MP则读出该伪硬件地址a:b:c，并在IP地址请求信号BOOTP REQUEST中采用它，通过网络终端设备IAD的通信接口KIF和用户连接线路TAL向附图1中所展示的引导协议服务器BOOTP-S传送该IP地址请求信号。
如果伪硬件存储装置PHMx不含有伪硬件地址，控制设备MP则读出存储在硬件地址存储器HM中的硬件地址，并在IP地址请求信号BOOTP REQUEST中采用该硬件地址。通过该功能性既可以在用伪硬件地址配置的网络段中，也可以在以迄今通常的方式所配置的网络段中采用这种终端设备装置EA。因而可以在已有的网络中采用这种终端设备装置，并实现在稍后的时刻进行本发明方法所要求的网络配置。

Claims (7)

1.用于求取IP地址的方法，该IP地址是明确地分配给通过电信网的用户连接线路连接到IP网上的终端设备装置的，
具有以下的步骤：
-由所述IP网的网络管理装置向所述终端设备装置分配一个明确的标识，
-在所述电信网的外围区域中，和在用于分配IP地址的网管单元中存储所述标识，
-由终端设备装置在IP地址请求信号中将存储的标识传送到用于分配IP地址的网管单元上，并且在采用所存储的用户端口标识的条件下，所述用于分配IP地址的网管单元分配IP地址，
-由所述网管单元发送所分配的IP地址到所述终端设备装置上，以作为对所接收的IP地址请求信号的应答。
2.按权利要求1所述的方法，其中，在所述电信网的外围区域中，所述标识被存储在分配给多个用户连接线路的网元中，并在初始化所述终端设备装置时向所述终端设备装置传送所述标识。
3.按权利要求2所述的方法，其中，所述标识作为用户连接线路数据组的一部分被存储。
4.按以上权利要求的其中任一项所述的方法，其中，所述标识永久性或临时地被存储在所述终端设备装置中。
5.按权利要求1至3的其中任一项所述的方法，其中，所述标识在配置所述终端设备装置的用户端口时被存储。
6.按权利要求1至3的其中任一项所述的方法，其中，在采用所存储的用户端口标识的条件下，固定地分配所述在IP地址请求时要发送的IP地址。
7.具有用于通过电信网的用户连接线路将终端设备装置连接到IP网上的通信接口的终端设备装置，其拥有用于存储明确标识的标识存储装置，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于通过所述电信网外围网元的通信接口来接收明确的标识、用于在标识存储装置中存储该接收的标识、以及用于在采用该存储的标识的条件下通过所述的通信接口向所述IP网的网络管理系统发送IP地址请求信号，
其中所述控制器用于通过所述电信网网元的通信接口触发而把包含在IP地址请求信号中的所述的标识传送到用于分配IP地址的网管单元上；
所述终端设备装置还包括一个具有固定存入的硬件标识的硬件标识存储装置，以及
所述控制器用于检查明确标识是否在所述标识存储装置中，以及如果在所述标识存储装置中未求出明确的标识，则用于将所述的硬件标识用于IP地址请求信号。
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