CN101087232B - 一种基于以太网上点对点协议的接入方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PPPoE的接入方法，包括以下步骤：接入设备接收到终端设备的接入请求；接入设备获取向该终端设备发送接入响应的间隔时间；接入设备在间隔时间到达时向该终端设备发送接入响应。本发明还公开了一种基于PPPoE的接入系统和设备。通过使用本发明，使得网络中的设备间不需要信息交互即可达到对PPPoE接入终端进行负载分担的目的。另外，使得各个负载分担设备接入的终端数量大致相同，提高了网络设备和网络资源的利用率。

Description

一种基于以太网上点对点协议的接入方法、系统和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于PPPoE的接入方法、系统和设备。

背景技术

PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太网上的点对点协议)，通过把以太网和点对点协议的可扩展性及管理控制功能结合在一起，使得网络服务提供商和电信运营商可以利用可靠和熟悉的技术来加速部署高速互联网业务。它使服务提供商在通过数字用户线、电缆调制解调器或无线连接等方式，提供支持多用户的宽带接入服务时更加简便易行，同时该技术也简化了最终用户在选择这些服务时的配置操作。

PPPoE接入模型中，典型的组网如图1所示：用户PC安装PPPoE客户端(Windows XP自带)，通过DSLAM(Digital subscriber line access multiplexer，在数字用户线接入复用器)设备以ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Loop，非对称数字用户环路)方式接入网络侧，或通过L2(Layer 2，二层)设备以LAN(Local Area Network，局域网)方式接入网络侧。运营商以BRAS(Broadband Remote Access Server，宽带远程接入服务器)设备作为网络侧的Server(服务器)端，与核心网中的AAA(Authentication，Authorization andAccounting，认证、授权、计费)等设备连接。

由于BRAS设备承载了用户接入控制、认证、计费等重要功能，所以对设备的性能和可靠性要求非常高。为了取得高性能如接入更多的用户，设备制造商往往采用昂贵的硬件如ASIC(Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路)或者NP(Network Processor，网络处理器)，从而导致了BRAS设备的成本急剧上升；为了取得高可靠性，需要部署2台以上的BRAS设备，其中一台作为主设备(Master)工作，其他设备作为备份(Backup)。同时，在多个BRAS之间运行VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议)协议，当Master失效后，在Backup设备中选出一台设备作为新的Master工作。

现有技术的问题在于，网络中的多个BRAS设备虽然提高了网络的可靠性，但是平时只有1台BRAS设备工作而其余的设备处于空闲状态，造成了网络设备的浪费，降低了网络资源的利用率。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种基于PPPoE的接入方法、系统和设备，使得接入过程中各个接入设备负载的终端数量大致相同，提高网络设备和网络资源的利用率。

为达到上述目的，本发明提供一种基于以太网上的点对点协议PPPoE的接入方法，包括以下步骤：

各接入设备接收到终端设备的接入请求；

所述各接入设备获取各自向所述终端设备发送接入响应的时间间隔；所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间；所述随机获取一预设时间范围内的时间参数前还包括：设定一包括多个可选时间参数的时间范围，用于进行发送接入响应的间隔时间的随机选取；

所述各接入设备按照所述时间间隔向所述终端设备发送接入响应，所述终端与第一个向其发送接入响应的接入设备建立连接。

本发明提供一种基于PPPoE的接入设备，包括：

接收单元，用于接收终端设备发送的接入请求；

间隔时间获取单元，用于在所述接收单元接收到终端设备发送的接入请求时，获取发送接入响应的时间间隔，并通知发送单元，所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间；

发送单元，用于根据间隔时间获取单元通知的时间间隔，在所述间隔时间到达时向终端设备发送处理所述接入请求得到的接入响应；

间隔时间设定单元，用于在需要时按照预先设定的规则，生成从接收接入请求到发送接入响应的间隔时间并通知所述接收单元。

本发明提供一种基于PPPoE的接入系统，包括至少两台接入设备，

所述各接入设备分别预先设定一包括多个可选时间参数的时间范围，用于进行发送接入响应的间隔时间的随机选取；接收到终端设备的接入请求时，分别按照预先设定的间隔时间获取方法，获取间隔时间并在间隔时间到达时向所述终端设备发送接入响应；所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间。

其中，所述接入设备包括：

接收单元，用于接收终端设备发送的接入请求；

间隔时间获取单元，用于在所述接收单元接收到终端设备发送的接入请求时，获取发送接入响应的时间间隔，并通知发送单元；

发送单元，用于根据间隔时间获取单元通知的时间间隔，在所述间隔时间到达时向终端设备发送处理所述接入请求得到的接入响应；

间隔时间设定单元，用于在需要时按照预先设定的规则，生成从接收接入请求到发送接入响应的间隔时间并通知所述接收单元。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

使得网络中的设备间不需要信息交互即可达到对PPPoE接入终端进行负载分担的目的，避免了传统的在负载分担的设备间进行协议交互的复杂过程。另外，使得各个负载分担设备接入的终端数量大致相同，提高了网络设备和网络资源的利用率。

附图说明

图1是现有技术中PPPoE接入模型的典型组网示意图；

图2是现有技术中Discovery阶段用户终端与BRAS设备的交互流程图；

图3是本发明的实施例中基于PPPoE的接入方法的流程图；

图4是本发明的实施例中接入设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于，对网络中的接入设备发送响应消息的间隔时间进行设定，使用户终端接入负载较轻的接入设备，达到多接入设备对PPPoE接入终端进行负载分担的目的。

为了更加清楚的了解本发明实施例的技术细节，首先对现有技术中PPPoE的接入过程进行简单的描述。PPPoE会话过程可以分为Discovery(发现)阶段和PPP会话阶段。Discovery阶段是无状态的Client/Server模式，目的是获得PPPoE终结端的以太网MAC地址，并建立一个唯一的会话标识符SESSION_ID。PPP会话阶段执行标准的PPP过程。该Discovery阶段中用户终端与BRAS设备的交互流程如图2所示，包括：

步骤s201、UE(User Equipment，用户终端)以广播的方式发出PADI(PPPoEActive Discovery Initiation，PPPoE有效发现初始)数据包，寻找接入服务器，即BRAS设备。

步骤s202、BRAS收到PADI包后，发送PADO(PPPoE Active DiscoveryOffer，PPPoE有效发现提供)数据包，以响应UE的请求。

由于网络中可能存在多个BRAS设备，这些BRAS设备都会对UE的请求进行响应，UE可能会先后收到多个PADO数据包。

步骤s203、UE向选定的BRAS设备发送PADR(PPPoE Active DiscoveryRequest，PPPoE有效发现要求)数据包。

UE接收到多个PADO数据包时，只响应收到的第一个PADO数据包，即向发送第一个PADO数据包的BRAS设备发送PADR数据包。

步骤s204、BRAS设备向UE发送PADS(PPPoE Active Discovery Sessionconfirmation，PPPoE有效发现会话确定)数据包。

至此，Discovery阶段结束，UE与BRAS设备建立了唯一的PPPoE会话ID标识符，并获得了对端的MAC地址，从而建立了PPPoE会话。

由上述现有技术的流程可见，UE选择BRAS设备建立PPP连接的标准为BRAS设备对PADI包的响应速度。因此，通过对BRAS设备响应UE请求的时间进行设置，可以使UE的接入分布到网络中的各个BRAS设备上，达到提高网络设备资源利用率的目的。

基于上述分析，本发明的实施例中，一种基于PPPoE的接入方法如图3所示，包括如下步骤：

步骤s301、BRAS设备接收到UE的接入请求。

由上述描述可知，该接入请求为UE发送的PADI数据包。

步骤s302、BRAS设备根据设置获取向UE发送接入响应的间隔时间。

与现有技术中BRAS设备在接收到PADI数据包后立即向UE返回响应消息不同的是，本发明的实施例中，BRAS设备首先获取向UE发送接入响应的间隔时间。

步骤s303、BRAS设备在该时间间隔到达时向UE发送接入响应。

该接入响应为向UE发送的PADO数据包，对于间隔时间的到达与否可以通过计时器实现。

在上述步骤s302中，在BRAS设备上设置从收到PADI数据包到给UE返回PADO数据包的时间间隔的方法可以有很多，如：

设定以当前接入终端设备的数量作为变量的算法，用于根据当前接入终端设备的数量获取发送接入响应的间隔时间；或

设定接入终端设备的数量范围与发送接入响应的间隔时间的关系，用于根据当前接入终端设备的数量所述的范围获取发送接入响应的间隔时间；或

设定一包括多个可选时间参数的时间范围，用于在该进行发送接入响应的间隔时间的随机选取。

以下列举两种方法。

方法一：

假设每个BRAS设备的UE接入数量上限为N，即BRAS设备不会响应第N+1个UE发送的PADI包。

设K为可配置的正整数，n为接入BRAS设备的UE的数量，[n/K]表示n除以K得到的正整数，当0＜n/K＜1时，[n/K]＝0；当1≤n/K＜2时，[n/K]＝1，依此类推。Tn表示BRAS设备从收到PADI数据包到给UE返回PADO数据包的时间间隔，单位是毫秒(ms)。t为一可配置的常数，表示时间间隔，单位是ms。

则BRAS设备在从接收到第n个(n≤N)请求接入的UE发送的PADI数据包，到向该UE返回PADO数据包的间隔为：

Tn＝[n/K]×t  (n≤N)

使用该方法的实例如下：假定BRAS设备的接入容量为N＝5000，预先设置的K＝1000，t＝30ms。

则BRAS设备给第1到第999个(1≤n≤999)请求接入的UE返回PADO数据包的时间间隔Tn为：

Tn＝[n/K]×t＝[n/1000]×30＝0ms(1≤n≤999)；

给第1000到第1999个(1000≤n≤1999)请求接入的UE返回PADO数据包的时间间隔Tn为：

Tn＝[n/K]×t＝[n/1000]×30＝30ms(1000≤n≤1999)；

给第2000到第2999个(2000≤n≤2999)请求接入的UE返回PADO数据包的时间间隔Tn为：

Tn＝[n/K]×t＝[n/1000]×30＝60ms(1000≤n≤1999)。

对于其他情况依此类推，得到不同UE接入数量时的时间间隔。

使用该方案时，假设有3台BRAS设备做负载分担接入UE，最初UE的连接会随机建立在3台BRAS设备中的任意一台上，但当其中一台BRAS设备首先接入999个用户的时候，此BRAS给下一个请求接入的UE返回PADO数据包的时间将比其他2台设备晚30ms(考虑到不同的网络情况，该30ms为近似值)，那么此UE的连接将建在另外的BRAS设备上。当剩余的2台BRAS设备中的其中1台建满999个连接的时候，下一个登录上来的UE将建在剩下的一台BRAS设备上，直到其也建满999个为止。第3×999+1＝2998个UE在请求接入时，三台BRAS设备返回PADO数据包的时间都会比正常情况晚30ms左右，UE的连接又会随机建在3台BRAS设备中的任意一台上，从而重复上述过程。从整体上看，UE可以近似均匀的分布在不同的BRAS设备上，不同BRAS设备上用户的数量差异不会超过预先设置的K。

方法二：

各个BRAS设备以预先设置的随机的时间间隔向UE响应PADO报文。

具体的，BRAS设备在给US返回PADO数据包的时间间隔设置为一随机数，此随机数由每个BRAS设备独立生成，各BRAS设备生成随机数的方法相同，产生的随机数的区间可以配置，单位是ms。这样，通过不同的BRAS设备以随机的方式给UE返回PADO数据包，从而对于不同BRAS设备，从长期的统计上看，各个BRAS设备上的接入UE的数量是非常接近的。

使用该方案时，假设有3台BRAS设备做负载分担接入UE，对这3台BRAS设备向UE返回PADO数据包的时间间隔进行设置，如：每次接收到用户的接入请求，则在0ms、30ms、60ms这三个时间中随机选择一个作为向UE返回PADO数据包的时间间隔。则每个UE的连接会随机建在3台BRAS设备中的任意一台上，从长期的统计上分析，每个BRAS选择三个时间中的任意一个作为时间间隔的概率相同，则各个BRAS设备上的接入UE的数量应该是非常接近的。

通过使用上述实施例所描述的PPPoE接入方法，使得网络中的设备间不需要信息交互即可达到对PPPoE接入终端进行负载分担的目的，避免了传统的在负载分担的设备间进行协议交互的复杂过程。另外，使得各个负载分担设备接入的终端数量大致相同，提高了网络设备和网络资源的利用率。

本发明的实施例还提供了一种接入设备，该接入设备可以为BRAS设备，向请求接入的用户终端提供PPPoE接入服务，与现有技术中的接入设备功能的不同之处在于，在向用户终端发送接入响应时，发送接入响应的时间和当前已经接入的用户终端的数量有关。具体的，该设备的结构示意图如图4所示，包括：接收单元10，间隔时间获取单元30以及发送单元40。

其中，接收单元10用于接收用户终端发送的接入请求，并通知间隔时间获取单元30，该接入请求可以为PADI数据包。

间隔时间获取单元30，与接收单元10和发送单元40连接，用于在接收单元10接收到用户终端发送的接入请求时，获取发送接入响应的时间间隔，并通知发送单元40。

发送单元40，与间隔时间获取单元30连接，用于根据间隔时间获取单元30通知的时间间隔，向用户终端发送处理接入请求得到的接入响应，该接入响应可以为PADO数据包。

另外，该接入设备还包括间隔时间设定单元20，与间隔时间获取单元30连接，用于在需要时按照预先设定的规则，生成从接收接入请求到发送接入响应的时间间隔，并将该时间间隔通知间隔时间获取单元30。

当网络中具有多个上述接入设备时，不同的接入设备中的间隔时间设定单元20使用相同的设定规则，以实现在终端接入过程中各接入设备上的终端负载平衡。

本发明的实施例还提供了一种接入系统，包括至少两台上述实施例所描述的接入设备，各接入设备接收到终端设备的接入请求时，分别按照预先设定的间隔时间获取规则，获取间隔时间并在间隔时间到达时向终端设备发送接入响应。

通过使用上述实施例所提供的接入设备，使得网络中的接入设备间不需要信息交互即可达到对PPPoE接入终端进行负载分担的目的，避免了传统的在负载分担的接入设备间进行协议交互的复杂过程。另外，使得各个负载分担设备接入的终端数量大致相同，提高了网络设备和网络资源的利用率。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于以太网上的点对点协议PPPoE的接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

各接入设备接收到终端设备的接入请求；

所述各接入设备获取各自向所述终端设备发送接入响应的时间间隔；所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间；所述随机获取一预设时间范围内的时间参数前还包括：设定一包括多个可选时间参数的时间范围，用于进行发送接入响应的间隔时间的随机选取；

所述各接入设备按照所述时间间隔向所述终端设备发送接入响应，所述终端与第一个向其发送接入响应的接入设备建立连接。

2.一种基于PPPoE的接入设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收终端设备发送的接入请求；

间隔时间获取单元，用于在所述接收单元接收到终端设备发送的接入请求时，获取发送接入响应的时间间隔，并通知发送单元，所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间；

发送单元，用于根据间隔时间获取单元通知的时间间隔，在所述间隔时间到达时向终端设备发送处理所述接入请求得到的接入响应；

间隔时间设定单元，用于在需要时按照预先设定的规则，生成从接收接入请求到发送接入响应的间隔时间并通知所述接收单元。

3.一种基于PPPoE的接入系统，包括至少两台接入设备，其特征在于，

所述各接入设备分别预先设定一包括多个可选时间参数的时间范围，用于进行发送接入响应的间隔时间的随机选取；接收到终端设备的接入请求时，分别按照预先设定的间隔时间获取方法，获取间隔时间并在间隔时间到达时向所述终端设备发送接入响应；所述获取向终端设备发送接入响应的时间间隔为：随机获取一预设时间范围内的时间参数，将所述时间参数作为发送接入响应的间隔时间。

4.如权利要求3所述的基于PPPoE的接入系统，其特征在于，所述接入设备包括：

接收单元，用于接收终端设备发送的接入请求；

间隔时间获取单元，用于在所述接收单元接收到终端设备发送的接入请求时，获取发送接入响应的时间间隔，并通知发送单元；

发送单元，用于根据间隔时间获取单元通知的时间间隔，在所述间隔时间到达时向终端设备发送处理所述接入请求得到的接入响应；

间隔时间设定单元，用于在需要时按照预先设定的规则，生成从接收接入请求到发送接入响应的间隔时间并通知所述接收单元。

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