CN100596354C - 网络接入设备及其数据转发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络接入设备，包括线路接口卡，线路接口卡包括：媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用芯片或者至少一组与其相连的物理层复用级连装置。本发明还提供了该网络接入设备进行数据转发的方法，通过在低速物理端口业务向高速接口汇聚的过程中在业务数据帧中打上入物理端口标记的方式，MAC层转发芯片根据MAC地址转发表将数据帧中的物理端口标记进行替换，实现业务数据的正确转发。利用本发明，可以简化网络接入设备的线卡设计，减少MAC层芯片端口数目，降低网络接入成本。

Description

网络接入设备及其数据转发方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种网络接入设备及其数据转发方法。

背景技术

以太网具有传输速率高、网络软件丰富、安装连接简单、使用维护方便等优点，所以已成为国际流行的局域网标准之一。随着千兆以太网的成熟和万兆以太网(10Gb/s，IEEE802.3ae)的出现，加上低成本在光纤上直接架构Gb和10Gb以太网技术的成熟(光纤以太网)以及一些相关标准及协议：如快速生成树(802.1w)等的出现，以太网已开始进入城域网MAN和广域网WAN领域。目前，市场上的物理层接入芯片的规格有10/100Mbps自适应、GE(千兆以太网)、和10GE(万兆以太网)等芯片。这类芯片的主要功能是完成物理层的编码、数模转换、时钟恢复、以及模拟的放大等，其包括对外的接口(模拟信号)以及对MAC(媒体接入控制)层的接口(数字信号)。

这类芯片两侧的接口速率都是匹配的，即一个FE(快速以太网)的模拟对外接口，对应一个FE的MAC(媒体接入控制)层接口。一个GE的模拟对外接口，也对应一个GE的MAC层接口，即两侧的速度保持一致。

以现在市场上的普通8端口100Mbps物理层芯片为例，其内部功能结构如图1所示：

两侧的模拟接口和数字接口数目是一一对应的，每个端口对应一路信号。对每一路来说，从模拟端口进来的信号，首先经过模数转换，然后再进行时钟的提取和编解码处理，从物理层的编码数据流中提取出MAC层的数据信息，再经过MAC层的接口处理电路以后，从相应的数字侧接口送出。从数字接口到模拟接口的处理过程与之相反。

目前，接入设备体系结构基本由两类板卡组成一个系统，如图2所示：一类是由MAC层芯片和对应的物理层芯片组成的线路接口卡，来提供接入的对外接口；另外一类是由交换网芯片为基础组成的交换网卡，完成各个线卡之间的业务交换。其中，线卡上的MAC层芯片的端口与物理层芯片的端口一一对应。

当MAC层芯片对上行数据或下行数据进行转发时，在上行方向，根据对外物理端口进来的数据包的目的地址情况，得到每一个数据包的目的板号和目的出端口号，然后将这些标记打在每一个数据包的前面，送到交换网卡上去。在下行方向，交换网卡根据出目的板号将数据包再送到相应的目的接口板，目的接口板根据出端口标记，将数据包送到对应的出物理端口。

为了适应不同网络及速率的接入，并简化设备线卡设计、降低网络接入成本等目的，出现了多种速率的物理层复用芯片。在上行方向将多路低速的物理端口输入复用到一个高速的MAC层接口，在复用时打上复用标记，并进行源端口学习，即记录下复用标记与输入端口之间的对应关系；在下行方向，将来自一个高速的MAC层接口的业务、或者高速物理层接口的业务，通过标记查找，发送到对应的下行物理端口，完成解复用的功能。

物理层复用芯片的内部功能结构如图3所示：

与普通物理层芯片相比，其内部增加了一个复用和解复用功能模块，其功能具体为：以太网数据业务帧从下行方向的输入端口进入该模块后，根据配置情况，首先获取入端口标记，然后根据该标记进行学习，建立标记与物理端口之间的一一对应关系，然后将带有物理端口标记的数据包送到上行的高速MAC复用接口；以太网数据业务帧从上行高速端口进入该模块后，根据标记确定下行端口，然后将业务数据从相应的下行物理端口发送出去。在数据发送时，根据配置情况，去掉标记或者携带标记。

由于物理层复用芯片的上行接口是数字接口，所以只能与MAC层芯片对接，而不能支持与另外一个物理层复用芯片的下行接口对接。例如，有两个物理层复用芯片，一个是10Mbps复用芯片，功能是将8个10Mbps接口复用到一个100Mbps接口，另外一个100Mbps复用芯片，功能是将8个100Mbps接口复用到一个GE接口。但目前10Mbps复用芯片的上行100Mbps接口由于是数字接口，所以并不能直接与100Mbps复用芯片的物理模拟接口级连。为此，本申请人在申请号为200510073308.X的中国专利申请中提供了一种实现以太网物理层复用级连的装置及方法，在下层物理层复用芯片的数字接口和上层物理层复用芯片的模拟接口之间增加数/模转换模块，将复用后输出的数字信号转换为模拟信号，输出到上层物理层复用芯片的模拟接口，同时，由上层物理层复用芯片的下行接口支持接收和处理带有私有物理端口路径的数据帧，以及基于物理端口路径的学习和转发功能，从而实现多层物理层复用芯片的级连。

如果接入设备中的物理层芯片采用物理层复用芯片或者上述级连的物理层复用芯片，可以灵活地为用户提供各种不同的速率接入，但如何实现MAC层转发芯片与单个物理层复用芯片或者级连的物理层复用芯片之间数据的转发，目前还没有很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络接入设备，简单、方便地为用户提供多种不同的接入速率，简化接入设备设计，降低网络接入成本。

本发明的另一个目的是提供一种网络接入设备的数据转发方法，将物理层复用技术及复用的级连技术更好地应用在宽带接入领域，减少MAC层芯片数目，降低网络接入成本。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种网络接入设备，包括线路接口卡，

所述线路接口卡包括：媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用芯片，其中，

所述物理层复用芯片用于将多个低速物理端口的业务汇聚到所述MAC层转发芯片对应的高速接口上，并形成带有物理端口标记的上行数据帧；同时将MAC层转发芯片下发的带有物理端口标记的下行数据帧分发到对应的低速物理端口上；

所述MAC层转发芯片用于完成基于物理层复用情况下的二层地址学习和上、下行数据帧的转发。

一种网络接入设备，包括线路接口卡，其特征在于，

所述线路接口卡包括：媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用级连装置，所述物理层复用级连装置包括：至少两层物理层复用芯片和各下层物理层复用芯片对应的数/模转换模块，

所述物理层复用级连装置用于将多个低速物理端口的业务汇聚到所述MAC层转发芯片对应的高速接口上，并形成带有物理端口标记的上行数据帧；同时将MAC层转发芯片下发的带有物理端口标记的下行数据帧分发到对应的低速物理端口上；

所述MAC层转发芯片用于完成基于物理层复用情况下的二层地址学习和所述上行数据帧向交换网卡的转发、以及所述下行数据帧向物理层复用级连装置的高速物理端口的转发。

所述MAC层转发芯片具有多个相同或不同速率的高速接口。

一种网络接入设备数据转发的方法，所述网络接入设备包括线路接口卡，所述线路接口卡包括媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用芯片，所述方法包括：

A、物理层复用芯片接收上行信号时，记录所述上行信号与物理端口的对应关系，并将所述上行信号打上物理端口标记；

B、物理层复用芯片发送下行信号时，根据所述记录的上行信号与物理端口的对应关系查找所述下行信号应分发的物理端口，并将所述下行信号发送到所述物理端口；

C、由MAC层转发芯片根据物理端口标记和MAC层地址信息完成上行数据帧及下行数据帧的转发。

所述步骤A具体包括：

A1、在物理层复用芯片的物理端口上配置全局物理端口号或私有物理端口号；

A2、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述全局物理端口号或私有物理端口号建立源端口路径表；

A3、根据所述全局物理端口号或私有物理端口号将所述上行信号打上对应的物理端口标记。

一种网络接入设备数据转发的方法，所述网络接入设备包括线路接口卡，所述线路接口卡包括媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用级连装置，所述物理层复用级连装置包括：至少两层物理层复用芯片和各下层物理层复用芯片对应的数/模转换模块，所述方法包括：

a、物理层复用级连装置接收上行信号时，记录所述上行信号与物理端口的对应关系，并将所述上行信号打上物理端口标记；

b、物理层复用级连装置发送下行信号时，根据所述记录的上行信号与物理端口的对应关系查找所述下行信号应分发的物理端口，并将所述下行信号发送到所述物理端口；

c、由MAC层转发芯片根据物理端口标记和MAC层地址信息完成上行数据帧及下行数据帧的转发。

可选地，所述步骤a具体包括：

a1、在最下层的物理层复用芯片的物理端口上直接配置全局物理端口号；

a2、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述全局物理端口号建立源端口路径表，并将所述上行信号打上全局物理端口标记。

可选地，所述步骤a具体包括：

a1′、在各层的物理层复用芯片的物理端口上配置私有物理端口号；

a2′、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述私有物理端口号将所述上行信号打上与所述私有物理端口号对应的偏移标记和私有物理端口标记；

a3′、根据所述偏移标记在各层物理层复用芯片上建立源端口路径表。

所述步骤b包括：

根据所述下行信号获取其目的地址；

根据所述目的地址查询所述源端口路径表，获取解复用后的各下行信号应分发的物理端口；

剥离各下行信号最外层的偏移标记；

将剥离所述偏移标记后的各下行信号发送到所述物理端口。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明针对以太网物理层复用芯片的特点，将一个MAC层转发芯片与一个或多个物理层复用芯片相连，将多个低速物理端口的业务汇聚到一个MAC层转发芯片的高速接口，在汇聚过程中，将业务打上初始入物理端口的标记，使MAC层转发芯片根据该标记指示的入物理端口进行二层地址学习和二层转发，从而实现了MAC层和物理层之间数据的转发，有效地简化了设备线卡的设计，降低了网络接入成本。

更进一步，采用复用级连技术的物理层复用级连装置代替单个物理层复用芯片，将多个低速的物理层接口级连复用到更高速的MAC层，可以进一步减少MAC层转发芯片的端口数目，并使网络接入设备可以应用在局端，也可以在用户端单独使用，提高了设备的应用灵活性。

随着以太网交换机芯片技术的发展，高密度10GE转发芯片是一个技术发展趋势，如果使用这种高性能多口10GE转发芯片作机架式设备的转发引擎，则通过本发明提供高密度的低速接口板，将多路FE/GE物理层接口复用到一个更高速的MAC层接口，可大大节省设备成本。

附图说明

图1是普通8端口100Mbps物理层芯片端口及内部功能结构框图；

图2是现有网络接入设备体系结构框图；

图3是物理层复用芯片端口及内部功能结构框图；

图4是本发明网络接入设备的第一实施例的原理框图；

图5是本发明方法的第一实施例的流程图；

图6是多层物理层复用芯片级连的原理框图；

图7是本发明网终接入设备的第二实施例的原理框图；

图8是本发明方法的第二实施例的流程图；

图9是本发明方法的第三实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于利用物理层复用芯片以及由多级物理层复用芯片组成的物理层复用级连装置的特点，使网络接入设备中的线路接口卡上的MAC层转发芯片直接与一个或多个物理层复用芯片或物理层复用级连装置相连，为用户提供多种不同速率接口，并利用物理层复用芯片将多个低速物理端口的业务汇聚到一个MAC层转发芯片的高速接口上，从而简化设备线卡的设计，降低网络接入成本。

对于这种连接方式，接收上行信号时，由物理层复用芯片/物理层复用级连装置记录上行信号与物理端口的对应关系，即物理端口标记；发送下行信号时，由物理层复用芯片/物理层复用级连装置根据记录的上行信号与物理端口的对应关系，即物理端口标记，查找所述下行信号应分发的物理端口，并将下行信号发送到物理端口；由MAC层转发芯片根据物理端口标记和业务数据帧中的MAC层地址信息完成上行数据帧及下行数据帧的转发，从而实现MAC层和物理层之间数据的转发。

本技术领域人员知道，为了降低接入成本，对一些低端用户只需提供低速的接入端口即可满足其接入需求。比如10Mbps的接入带宽即可满足80％以上的宽带接入应用。但目前的以太网产品采用的商业套片由于偏向企业网市场，每个端口的速率都是100Mbps或者是1Gbps，甚至是10Gbps。由于每个用户需要一个端口，无疑会造成带宽的浪费。而且，随着以太网交换机芯片技术的发展，高速MAC层转发芯片是一个技术发展趋势，因此，使用物理层复用芯片或者物理层复用级连装置，将多路FE/GE物理层接口复用到一个更高速(如10GE)的MAC层接口，降低网络接入设备上线路接口卡的成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图4，图4示出了本发明网络接入设备的第一实施例的原理框图：

该网络设备包括：交换网卡S1和线路接口卡S2。线路接口卡S2包括MAC层转发芯片S21和多个物理层复用芯片S31、S32、...、S3N，这些物理层复用芯片将多个低速物理端口的业务汇聚到MAC层转发芯片对应的高速接口上，并形成带有入物理端口标记的上行数据帧；同时将MAC层转发芯片下发的带有物理端口标记的下行数据帧分发到对应的低速物理端口上。MAC层转发芯片S21用于完成二层地址学习和业务数据帧的转发。

根据实际接入能力及设备尺寸设计需要，可以使用多个MAC层转发芯片提供不同速率的高速接口，当然，也可以由一个MAC层转发芯片提供多个相同或不同速率的高速接口。在实际应用中，如果物理端口数目需求较少，则只需MAC层转发芯片即可提供足够的转发能力，也就是说对外接口足够的情况下，也可以不用交换网卡即可满足应用需求。

下面参照图5所示流程详细说明该网络接入设备进行数据转发的工作过程：

首先，在步骤501：当物理层复用芯片接收到上行信号时，记录上行信号与物理端口的对应关系，并将上行信号打上物理端口标记。

比如，可以在物理层复用芯片的物理端口上直接配置全局物理端口号，也就是说对所有物理层复用芯片的物理端口进行统一编号，各物理端口有一个唯一的号码。这样，各物理层复用芯片收到上行信号时，根据全局物理端口号建立一个源端口路径表，在该表中包括信号的源MAC地址和对应的全局物理端口号。当物理层复用芯片收到MAC层芯片发送的下行信号时，根据该源端口路径表即可知道该下行信号应分发的物理端口。

也可以在物理层复用芯片的物理端口上配置私有物理端口号，也就是说对各物理层复用芯片的物理端口分别进行编号，不同物理层复用芯片的物理端口编号可能相同，但同一物理层复用芯片的各物理端口号唯一。这样，各物理层复用芯片收到上行信号时，根据其对应的私有物理端口号建立一个源端口路径表，在该表中包括信号的源MAC地址和对应的私有物理端口号。当物理层复用芯片收到MAC层芯片发送的下行信号时，根据该源端口路径表也可知道该下行信号应分发的物理端口。

当采用全局物理端口号时，上行数据帧中添加的物理端口标记为对应的全局物理端口号；当采用私有物理端口号时，上行数据帧中添加的物理端口标记为对应的私有物理端口号。

步骤502：将带有物理端口标记的上行信号传送给MAC层转发芯片。

步骤503：MAC转发芯片根据上行信号中的物理端口标记和数据帧中的MAC地址信息建立MAC地址转发表。

步骤504：根据MAC地址转发表将数据帧中的物理端口标记进行替换，即将代表入物理端口的上行物理端口标记，替换为代表出物理端口的下行物理端口标记，并完成数据帧的转发。

步骤505：当物理层复用芯片收到下行数据帧时，根据其记录的物理端口标记与物理端口的对应关系查找下行数据帧应分发的物理端口，并将下行数据帧发送到物理端口上。

由于在上行的二层数据帧中携带了入物理端口标记，因此MAC层转发芯片可以按照入物理端口标记指示的入物理端口来进行二层地址学习和二层转发，数据转发流程后，发送携带对外的出物理端口标记的二层数据帧到物理层复用芯片，指示最终的输出端口信息。物理层复用芯片根据该出端口信息查找其保存的源端口路径表，即可将下行信号发送到对应的物理端口上。

针对以太网物理层复用芯片的特点，在下层物理层复用芯片的数字接口和上层物理层复用芯片的模拟接口之间增加数/模转换模块，可以实现多层物理层复用芯片的级连。

如图6所示在两层物理层复用芯片级连时：下层物理层复用芯片611、612和上层物理层复用芯片63为不同速率等级的普通复用芯片，上层物理层复用芯片63的上行数字接口与同等速率的MAC层芯片的接口相连，下层物理层复用芯片为用户提供模拟接入端口。上层物理层复用芯片有多少个模拟端口即可提供多少个下层物理层复用芯片与之级连。

每个下层物理层复用芯片对应一个数/模转换模块，如图1中所示，数/模转换模块621与下层物理层复用芯片611对应，数/转换模块622与下层物理层复用芯片612对应。这些数/模转换模块分别与下层物理层复用芯片的上行数字接口及上层物理层复用芯片的下行模拟接口相连，用于将下层物理层复用芯片上行数字接口输出的高速数字信号转换为模拟信号，并将上层物理层复用芯片下行模拟接口输出的低速模拟信号转换为数字信号。

与上述两层复用级连时的结构相同，还可以实现多层物理层复用芯片的级连。其中，最上层的物理层复用芯片的上行数字接口与MAC层芯片接口相连，最下层的物理层复用芯片的下行模拟接口与用户端相连，最下层及中间层的各物理层复用芯片分别对应一个数/模转换模块，实现下层物理层复用芯片上行数字接口与上层物理层复用芯片下行模拟接口信号的转换。

最上层的物理层复用芯片支持两种应用模式，一种是单独应用模式，即非级连的物理层复用芯片模式，在这种情况下，复用芯片根据数据帧进来的物理端口号打上相应的私有物理层复用端口标记。另外一种是级连应用模式，在这种模式下，复用芯片识别下层复用芯片的标记，并根据输入信号的端口在原标记上增加一个偏移标记，以正确标识输入信号的传输路径。

可以将增加的数/模转换模块集成在下层物理层复用芯片上，使下层物理层复用芯片同时提供上行数字接口和上行模拟接口。当这种复用芯片单独应用时，使用数字接口直接与MAC层芯片对接，而级连应用时，使用模拟接口与上层芯片的下行模拟接口对接。

也可以将所有级连的物理层复用芯片及对应的增加数/模转换模块集成在同一芯片上，应用在用户端，方便低端用户的接入。

本发明利用上述物理层复用级连装置，可以进一步减少MAC层转发芯片的端口数目，简化网络接入设备的设计和成本，并使网络接入设备可以应用在局端，也可以在用户端单独使用，提高了设备的应用灵活性。

参照图7，图7示出了本发明网络接入设备的第二实施例的原理框图：

其中，线路接口卡上的物理层复用芯片采用物理层复用级连装置，如图中所示的S41和S48。物理层复用级连装置采用两层级连的方式，将8×8个10Mbps物理端口信号复用为一路GE信号。由多个物理层复用级连装置输出的每路GE信号分别与MAC层转发芯片的一个GE接口相连。

上行信号经过物理层复用级连装置后，形成被打上入物理端口标记的上行数据帧，然后由MAC层转发芯片S2根据数据帧中的物理端口标记完成二层地址学习和上行数据帧向交换网卡S1的转发；MAC层转发芯片将带有物理端口标记的下行数据帧转发到对应的物理层复用级连装置，然后由物理层复用级连装置根据数据帧中的物理端口标记将下行信号分发到对应的物理端口上。

为了实现数据的正确转发，可以在最下层的物理层复用芯片的物理端口上直接配置全局物理端口号，也可以分别在各层的物理层复用芯片的物理端口上配置私有物理端口号。

为了对不同的用户业务提供QoS(服务质量)保证，MAC层转发芯片需要针对每个物理层复用芯片的入物理端口提供队列保证。比如，假设一个线卡的一个上行GE接口接了64个10Mbps的子接口，而原来一个10M子接口的队列是4个，那么MAC层转发芯片的一个GE接口就需要有4*64＝256个队列，以保证对每一个子接口都有独立的4个队列。

从组播的角度来说，同样的道理，MAC层转发芯片的每一个GE接口都需要将组播复制到其下面的所有10M子接口。复制后的组播从每一个物理层复用芯片的物理端口输出。

下面针对这两种方式，分别详细说明该网络接入设备进行数据转发的工作过程。

参照图8所示本发明方法的第二实施例的实现流程：

首先，在步骤801：在最下层的物理层复用芯片的物理端口上直接配置全局物理端口号。

例如，图7所示的两层级连方式中，共有8×8个10Mbps物理端口，则需要对这8×8个端口进行统一编号，每个端口对应一个唯一的号码，即全局物理端口号。该端口号会穿越中间级及最上层的物理层复用芯片到达MAC层转发芯片的接口，而保持物理端口的全局统一。

步骤802：物理层复用芯片接收上行信号，根据全局物理端口号建立源端口路径表，并将上行信号打上全局物理端口标记。

也就是说建立一个上行信号与全局物理端口号的对应关系，以便当接收到下行信号时，根据该对应关系获得下行信号应分发的物理端口。

下层的复用芯片接收到上行信号后，经过对该信号进行模数转换，时钟和编解码处理后，带有全局物理端口标记的数据帧会送到MAC层处理接口。MAC层处理接口对该数据帧处理完毕后，发送一个带有全局物理端口标记的数据帧到上层复用芯片。但该数据帧并不能直接发送到上层复用芯片的模拟端口，还需要先对其进行转换，即将输出的数字信号转换为模拟信号，然后再输出到与其级连的上层复用芯片的下行模拟接口。上层的复用芯片的下行模拟接口收到下层复用芯片发送的上行信号后，采用与上述相同的处理方法，向MAC层转发芯片发送带有全局物理端口标记的数据帧。

步骤803：将带有全局物理端口标记的上行信号传送给MAC层转发芯片。

步骤804：MAC转发芯片根据上行信号中的全局物理端口标记和业务数据帧中的MAC地址信息建立MAC地址转发表。

步骤805：根据MAC地址转发表将数据帧中的物理端口标记进行替换，即将代表入物理端口的上行物理端口标记，替换为代表出物理端口的下行物理端口标记，并完成数据帧的转发。

步骤806：物理层复用芯片收到下行数据帧时，根据源端口路径表查找下行数据帧应分发的物理端口，并将下行数据帧发送到物理端口上。

上层的复用芯片收到MAC层转发芯片转发的下行数据帧后，根据该数据帧中的全局物理端口号，查找其保存的源端口路径表，即可将该下行数据帧分发到该复用芯片的物理端口上，然后，对该数据帧经过数/模转换，输出到与该物理端口相连的下层复用芯片，同样，下层复用芯片根据该数据帧中的全局物理端口号，查找其保存的源端口路径表，即可将该下行数据帧分发到该复用芯片的物理端口上。

参照图9所示本发明方法的第三实施例的实现流程：

首先，在步骤901：在各层的物理层复用芯片的物理端口上配置私有物理端口号。

例如，图7所示的两层级连方式中，每层的复用芯片都有8个物理端口，各芯片对这8个端口进行单独配置，即在各物理层复用芯片上分别配置其私有物理端口号。比如两个8口的10Mbps复用芯片，都对其从第一个物理端口进来的数据帧打上私有物理端口标记1。那么这两个标记都为1的数据帧由于分属两个物理层复用芯片的上行接口，所以会送到上层复用芯片的不同下行接口。然后，上层复用芯片再加上一层偏移标记，比如从第一个上行接口进来的数据帧，都在其前面加一个偏移量10；从第二个上行进来的数据帧，都在其前面加一个偏移量20。这样一来，从不同接口进来的下层物理端口标记都为1的数据帧，就变成了物理端口标记分别为11和21。这样，上层复用芯片就可根据数据帧中的偏移标记知道其对应的下行物理端口。

步骤902：物理层复用芯片接收上行信号，根据私有物理端口号将上行信号打上与私有物理端口号对应的偏移标记，并根据偏移标记在各层物理层复用芯片上建立源端口路径表。也就是说建立起上行信号与物理端口的对应关系，以便当接收到下行信号时，根据该对应关系获得下行信号应分发的物理端口。

各物理端口对应的偏移标记可以与配置的私有物理端口号相同，也可以不同。

下层的复用芯片物理层复用芯片接收到上行信号后，经过对该信号进行模数转换，时钟和编解码处理后，带有下层偏移标记的数据帧会送到MAC层处理接口。MAC层处理接口将与该层入物理端口对应的偏移标记添加到数据帧中。可以将偏移标记添加在上行数据帧的VLAN域或者上行数据帧的帧头前。然后，将带有多层偏移标记的数据帧发送到上层物理层复用芯片。但该数据帧并不能直接发送到上层物理层复用芯片的模拟端口，还需要先对其进行转换，即将输出的数字信号转换为模拟信号。然后再输出到与其级连的上层复用芯片的下行模拟接口。上层的复用芯片的下行模拟接口收到下层复用芯片发送的上行信号后，采用与上述相同的处理方法，向MAC层转发芯片发送带有物理端口标记(私有物理端口标记+偏移标记)的数据帧。

每层的物理层复用芯片都各自维护自己的源端口路径表，除了最下层的物理层复用芯片中的源端口路径表中每个端口只对应一层偏移标记外，其他各层的物理层复用芯片中的源端口路径表中每个端口会对应多层偏移标记。

步骤903：将带有私有物理端口标记和偏移标记的上行信号传送给MAC层转发芯片。

步骤904：MAC转发芯片根据上行信号中的私有物理端口标记和偏移标记以及业务数据帧中的MAC地址信息建立MAC地址转发表。

步骤905：根据MAC地址转发表将数据帧中的物理端口标记进行替换，即将代表入物理端口的上行物理端口标记，替换为代表出物理端口的下行物理端口标记，并数据帧的转发。

步骤906：物理层复用芯片收到下行数据帧时，根据源端口路径表查找下行数据帧应分发的物理端口，并将下行数据帧发送到物理端口上。

首先，上层复用芯片根据接收的下行信号获取其目的地址；根据该目的地址查询该复用芯片维护的源端口路径表，获取解复用后的各下行信号应分发的物理端口；由MAC层处理接口剥离下行信号最外层的偏移标记；然后将剥离偏移标记后的下行信号发送到对应的物理端口，再将下行信号进行模/数转换，输出到与其级连的下层物理层复用芯片的上行数字接口。同样，下层复用芯片根据该数据帧中的私有物理端口标记，查找其保存的源端口路径表，即可将该下行数据帧分发到该复用芯片的物理端口上。

可见，本发明通过一个MAC层转发芯片与多个物理层复用芯片或物理层复用芯片的级连装置相接，将多个低速物理端口的业务汇聚到一个MAC层芯片的高速接口，大大简化了网络接入设备的设计复杂度及成本。通过在汇聚过程中将业务数据打上入物理端口的标记的方式，实现业务数据的正确转发。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (9)

1、一种网络接入设备，包括线路接口卡，其特征在于，

所述线路接口卡包括：媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用芯片，其中，

所述物理层复用芯片用于将多个低速物理端口的业务汇聚到所述MAC层转发芯片对应的高速接口上，并形成带有物理端口标记的上行数据帧；同时将MAC层转发芯片下发的带有物理端口标记的下行数据帧分发到对应的低速物理端口上；

所述MAC层转发芯片用于完成基于物理层复用情况下的二层地址学习和上、下行数据帧的转发。

2、一种网络接入设备，包括线路接口卡，其特征在于，

所述线路接口卡包括：媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用级连装置，所述物理层复用级连装置包括：至少两层物理层复用芯片和各下层物理层复用芯片对应的数/模转换模块，

其中，

所述物理层复用级连装置用于将多个低速物理端口的业务汇聚到所述MAC层转发芯片对应的高速接口上，并形成带有物理端口标记的上行数据帧；同时将MAC层转发芯片下发的带有物理端口标记的下行数据帧分发到对应的低速物理端口上；

所述MAC层转发芯片用于完成基于物理层复用情况下的二层地址学习和所述上行数据帧向交换网卡的转发、以及所述下行数据帧向物理层复用级连装置的高速物理端口的转发。

3、根据权利要求1或2所述的网络接入设备，其特征在于，所述MAC层转发芯片具有多个相同或不同速率的高速接口。

4、一种基于权利要求1所述网络接入设备数据转发的方法，所述网络接入设备包括线路接口卡，所述线路接口卡包括媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用芯片，

其特征在于，所述方法包括：

A、物理层复用芯片接收上行信号时，记录所述上行信号与物理端口的对应关系，并将所述上行信号打上物理端口标记；

B、物理层复用芯片发送下行信号时，根据所述记录的上行信号与物理端口的对应关系查找所述下行信号应分发的物理端口，并将所述下行信号发送到所述物理端口；

C、由MAC层转发芯片根据物理端口标记和MAC层地址信息完成上行数据帧及下行数据帧的转发。

5、根据权利要求4所述的网络接入设备数据转发的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、在物理层复用芯片的物理端口上配置全局物理端口号或私有物理端口号；

A2、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述全局物理端口号或私有物理端口号建立源端口路径表；

A3、根据所述全局物理端口号或私有物理端口号将所述上行信号打上对应的物理端口标记。

6、一种基于权利要求2所述网络接入设备数据转发的方法，所述网络接入设备包括线路接口卡，所述线路接口卡包括媒体接入控制MAC层转发芯片和至少一个与其相连的物理层复用级连装置，所述物理层复用级连装置包括：至少两层物理层复用芯片和各下层物理层复用芯片对应的数/模转换模块，

其特征在于，所述方法包括：

a、物理层复用级连装置接收上行信号时，记录所述上行信号与物理端口的对应关系，并将所述上行信号打上物理端口标记；

b、物理层复用级连装置发送下行信号时，根据所述记录的上行信号与物理端口的对应关系查找所述下行信号应分发的物理端口，并将所述下行信号发送到所述物理端口；

c、由MAC层转发芯片根据物理端口标记和MAC层地址信息完成上行数据帧及下行数据帧的转发。

7、根据权利要求6所述的网络接入设备数据转发的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：

a1、在最下层的物理层复用芯片的物理端口上直接配置全局物理端口号；

a2、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述全局物理端口号建立源端口路径表，并将所述上行信号打上全局物理端口标记。

8、根据权利要求6所述的网络接入设备数据转发的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：

a1′、在各层的物理层复用芯片的物理端口上配置私有物理端口号；

a2′、当所述物理层复用芯片接收到上行信号时，根据所述私有物理端口号将所述上行信号打上与所述私有物理端口号对应的偏移标记和私有物理端口标记；

a3′、根据所述偏移标记在各层物理层复用芯片上建立源端口路径表。

9、根据权利要求8所述的网络接入设备数据转发的方法，其特征在于，所述步骤b包括：

根据所述下行信号获取其目的地址；

根据所述目的地址查询所述源端口路径表，获取解复用后的各下行信号应分发的物理端口；

剥离各下行信号最外层的偏移标记；

将剥离所述偏移标记后的各下行信号发送到所述物理端口。

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