CN101119252A - 接入网络系统、接入装置、arp代理和ip桥接转发方法 - Google Patents

接入网络系统、接入装置、arp代理和ip桥接转发方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种接入网络系统及用于接入网络系统的地址解析协议代理方法和IP桥接转发方法。其中该接入网络系统包括：一个或多个接入网络边缘节点，连接有一个或多个接入节点；以及一个或多个接入节点，用于将用户终端接入接入网络，接入节点之间引入参考点以支持接入节点之间的连接。利用本发明，可以减少网络内部的组播或广播流量，并可减少通信时延、缩短通信路径，从而能避免BRAS/BNG成为通信的瓶颈。

Description

接入网络系统、接入装置、ARP代理和IP桥接转发方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别地涉及一种接入网络系统和该系统中的接入装置，以及其地址解析协议代理、IP桥接转发方法。
背景技术
DSL网络架构正由PPP over ATM向基于以太网汇聚和连接(Ethemet Aggregation and connectivity)的IP服务质量(Quality ofService，简称QoS)使能形架构演变，在此背景下，数字用户线(Digital Subscriber Line，简称DSL)通用参考架构如图1所示。
其中，T为CPN网络中用户设备UE(User Equipment，用户设备)和RG(Residential Gateway，驻地网关)间的参考点；U为RG和AN(AccessNode，接入节点)(即DSLAM，DSL AccessMultiplexer，数字用户线接入复用器)间的参考点；在接入网(AccessNetwork)中，AN(即DSLAM)和宽带接入服务器(Broadband RemoteAccess Server，简称BRAS)或宽带网络网关(BNG，BroadbandNetwork Gateway)间为汇聚网络(Aggregation Network)，V为接入网中，AN(即DSLAM)和BRAS/BNG间的以太网汇聚(EthernetAggregation)参考点；A10为接入网与SP间的参考点，该参考点既可以连接ASP到拥有接入网的NSP，或在漫游情景下，连接NSP到拜访地接入网。CPN网络与接入网间采用DSL接入技术互连。对于PON网络，AN为OLT，CPN与接入网间采用PON等接入技术互连。
目前，如图1所示的DSL参考架构所示，DSL网络的AN(即DSLAM)间不存在参考点，DSL网络的AN(即DSLAM)与BRAS/BNG间只能采用星形或树形组网，其缺点如下：
1、为了支持IP TV等组播业务，必须要求BRAS/BNG和汇聚网络支持组播复制，如图2所示，这需要改造现有的DSL网络；另外，由于采用星形或树形的组网路径(BNG-＞AN1，BNG-＞AN2，BNG-＞AN3，...，BNG-＞ANn)传送组播或广播数据流，网络内部的组播或广播流量较大。
2、当AN与BRAS/BNG的连接BRAS/BNG出现单点故障时，如图3所示，AN将失去与BRAS/BNG的联系，AN所带用户将全部得不到服务。
3、不同AN下的用户通信，必须通过BRAS/BNG中转，如图4所示，通信时延大，通信路径长，BRAS/BNG成为通信的瓶颈，无法适应未来VoIP和Peer-to-Peer通信的要求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明旨在提供一种接入网络系统和该系统中的接入装置以及地址解析协议代理、IP桥接转发方法，可以用于数字用户线接入网络和无源光网络，以减少网络内部的组播或广播流量，并减少通信时延、缩短通信路径，从而避免BRA/BNG成为通信的瓶颈。
根据本发明的一方面，提供了一种接入网络系统，包括：一个或多个接入网络边缘节点，连接有一个或多个接入节点；以及一个或多个接入节点，用于将用户终端接入接入网络，接入节点之间引入参考点以支持接入节点之间的连接。
上述的接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关。
接入网络边缘节点和接入节点之间采用以下至少一种组网方式：星形、树形、链形、以及环形。接入节点之间可以采用环形连接方式。
在进行单播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用星形或树形的组网方式。在进行组播或广播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用链形或环形的组网方式。在进行组播或广播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用双环形的组网方式。
接入节点为以下至少一种接入节点：支持三层路由的接入节点、支持二层的接入节点、支持IP桥接的接入节点、以及支持地址解析协议代理的接入节点。
在接入节点之间直接传输用户数据，以支持不同接入节点之间的用户通信。在接入节点和接入网络边缘节点之间发生单点故障的情况下，接入节点通过其他接入节点与接入网络边缘节点之间建立连接。在接入节点之间发生故障的情况下，接入节点通过接入节点与其他接入节点之间的逆向环形路径建立连接并传输数据。
根据本发明的一方面，提供了一种上述接入网络系统中的接入装置，该装置包括：用户侧端口模块，用于与用户终端进行通信；网络侧端口模块，用于与接入网络边缘节点进行通信；接入装置侧端口模块，用于与接入网络系统中的其他接入装置进行通信；以及地址解析协议代理模块，用于代理转发地址解析协议消息，连接至用户侧端口模块、网络侧端口模块、以及接入装置侧端口模块；以及IP桥接转发模块，用于转发分组，连接至用户侧端口、网络侧端口模块、以及接入装置侧端口模块。
上述的接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关。上述的IP桥接转发模块存储有IP桥接转发表。上述的IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点的MAC地址。IP业务连接信息还进一步包括以下至少一种信息：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
在接入装置接收到地址解析协议请求的情况下，接入装置中的地址解析协议代理模块将地址解析协议请求转发至下一接入装置，并将接入装置的MAC地址通过地址解析协议响应转发至地址解析协议请求的发送方。
在接入装置的IP桥接转发表中，接入装置的用户MAC地址项为与用户侧物理端口相连的前一接入装置或用户终端的MAC地址。
在接入装置的IP桥接转发表中，接入网络边缘节点的MAC地址项为与所述网络侧物理端口相连的下一接入装置或网络边缘节点的MAC地址。
在接入装置接收到分组的情况下，接入装置根据分组中的IP地址查找IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息，根据IP会话信息和/或IP业务连接信息对接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新，并将更新后的分组转发至下一个接入装置。
根据本发明的一方面，提供了一种用于上述接入网络系统的地址解析协议代理方法，多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行地址解析协议代理的方法包括以下步骤：步骤S602，接入节点1将地址解析协议请求方发送的第一地址解析协议请求转发至接入节点2，并将接入节点1的MAC地址通过地址解析协议响应发送至地址解析协议请求的发送方；以及步骤S604，接入节点2将其MAC地址通过地址解析协议响应发送至接入节点1。
根据本发明的一方面，提供了一种用于上述接入网络系统的IP桥接转发方法，多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行IP桥接转发的方法包括以下步骤：步骤S702，在接入节点1和接入节点2上建立IP桥接转发表；步骤S704，接入节点1和/或接入节点2根据接收到的分组中的IP地址查找IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息；步骤S706，接入节点1和/或接入节点2根据IP会话信息和/或IP业务连接信息对接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新；以及步骤S708，接入节点1将更新后的分组转发至接入节点2，或接入节点2将更新后的分组转发至接入节点1。
上述的接入节点通过用户设备发起的动态主机配置协议报文(DHCP)获取用户设备的MAC地址，以及ARP代理获得的地址信息建立IP桥接转发表。
上述的IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。在接入节点2的IP桥接转发表中，与接入节点1相连的用户侧物理端口所对应的用户MAC地址项为接入节点1的MAC地址。
上述的IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点MAC地址。IP业务连接信息还进一步包括：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
在接入节点1的IP桥接转发表中，与接入节点2相连的网络侧物理端口所对应的接入网络边缘节点的MAC地址项为通往所述接入网络边缘节点的接入节点2的MAC地址。
在分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点的情况下，接入节点1将分组转发至接入节点2的IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S802a，接入节点1根据来自用户终端的分组中的源IP地址查找IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；步骤S804a，接入节点1将分组中的目的MAC地址更新为接入节点2的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址，并添加或更新分组中的虚拟局域网标识信息；以及步骤S806a，接入节点1将更新后的分组由获取的网络侧物理端口转发至接入节点2。
在分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点的情况下，接入节点2将分组转发至接入网络边缘节点的IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S802b，接入节点2根据来自用户终端的分组中的源IP地址查IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；步骤S804b，接入节点2将分组中的目的MAC地址更新为接入网络边缘节点的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址，并添加或更新分组中的虚拟局域网标识信息；以及步骤S806b，接入节点2将更新后的分组由获取的网络侧物理端口转发至接入网络边缘节点。
在分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端的情况下，接入节点2将分组转发至接入节点1的IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S902a，接入节点2根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；步骤S904a，接入节点2将分组中的目的MAC地址更新为接入节点1的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址；以及步骤S906a，接入节点2将更新后的分组由获取的用户侧物理端口转发至接入节点1。
在分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端的情况下，接入节点1将分组转发至用户终端的IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S902b，接入节点1根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；步骤S904b，接入节点1将分组中的目的MAC地址更新为用户MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址；以及步骤S906b，接入节点1将更新后的分组由获取的用户侧物理端口转发至用户终端。
本发明减少了网络内部的组播或广播流量，并减少了通信时延、缩短通信路径，从而避免了BRA/BNG成为通信的瓶颈。
附图说明
附图提供本发明的进一步理解，并结合到本申请中构成本申请的一部分，与说明书一起说明本发明的实施例以解释本发明的原理。在附图中，
图1是根据现有技术的多媒体广播和组播业务功能层的示意图；
图2是星形或树形组网组播和广播模型的示意图；
图3是网络单点故障问题示意图；
图4是用户间通信路径问题示意图；
图5a是根据本发明的接入网络系统的结构图；
图5b是根据本发明的接入网络系统中的接入装置的框图；
图6是根据本发明的用于接入网络系统的地址解析协议代理方法的流程图；
图7是根据本发明的用于接入网络系统的IP桥接转发方法的流程图；
图8a是根据本发明的用于接入网络系统的IP桥接转发方法的又一流程图；
图8b是根据本发明的用于接入网络系统的IP桥接转发方法的又一流程图；
图9a是根据本发明的用于接入网络系统的IP桥接转发方法的再一流程图；
图9b是根据本发明的用于接入网络系统的IP桥接转发方法的再一流程图；
图10是新的单边缘接入网参考架构的示意图；
图11是新的多边缘接入网参考架构的示意图；
图12a、图12b、图12c和图12d是新的链形或环形组网组播和广播模型的示意图；
图13a和图13b是新的链形组网组播和广播故障模型的示意图；
图14a、图14b、图14c和图14d是新的双环形组网组播和广播故障模型的示意图；
图15是新的组网单播故障模型1的示意图；
图16是新的组网单播故障模型2的示意图；
图17a和图17b是用户间通信路径示意图；
图18是新接入网参考架构的IP桥接的示意图；
图19是新接入网参考架构下的ARP代理的示意图；
图20是新参考架构下的IP桥接的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例详细说明本发明。
图5a示出了根据本发明的接入网络系统的结构图。根据本发明的一方面，提供了一种接入网络系统，包括：一个或多个接入网络边缘节点，连接有一个或多个接入节点；以及一个或多个接入节点，用于将用户终端接入接入网络，接入节点之间引入参考点以支持接入节点之间的连接。
上述的接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关。
接入网络边缘节点和接入节点之间采用以下至少一种组网方式：星形、树形、链形、以及环形。接入节点之间可以采用环形连接方式。
在进行单播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用星形或树形的组网方式。在进行组播或广播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用链形或环形的组网方式。在进行组播或广播业务的情况下，接入网络边缘节点和接入节点之间采用双环形的组网方式。
接入节点为以下至少一种接入节点：支持三层路由的接入节点、支持二层的接入节点、支持IP桥接的接入节点、以及支持地址解析协议代理的接入节点。
在接入节点之间直接传输用户数据，以支持不同接入节点之间的用户通信。在接入节点和接入网络边缘节点之间发生单点故障的情况下，接入节点通过其他接入节点与接入网络边缘节点之间建立连接。在接入节点之间发生故障的情况下，接入节点通过接入节点与其他接入节点之间的逆向环形路径建立连接并传输数据。
图5b是根据本发明的接入网络系统的接入装置的框图。如图所示，本发明的接入网络系统中的接入装置包括：用户侧端口模块502，用于与用户终端进行通信；网络侧端口模块504，用于与接入网络边缘节点进行通信；接入装置侧端口模块506，用于与接入网络系统中的其他接入装置进行通信；以及地址解析协议代理模块508，用于代理转发地址解析协议消息，连接至用户侧端口模块、网络侧端口模块、以及接入装置侧端口模块；以及IP桥接转发模块510，用于转发分组，连接至用户侧端口、网络侧端口模块、以及接入装置侧端口模块，其中，分组为包括IP包头和MAC帧的数据。
上述的接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关。在接入装置接收到地址解析协议请求的情况下，接入装置中的地址解析协议代理模块将地址解析协议请求转发至下一接入装置，并将接入装置的MAC地址通过地址解析协议响应转发至地址解析协议请求的发送方。
上述的IP桥接转发模块存储有IP桥接转发表。上述的IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点的MAC地址。IP业务连接信息还进一步包括以下至少一种信息：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
在接入装置的IP桥接转发表中，接入装置的用户MAC地址项为与用户侧物理端口相连的前一接入装置或用户终端的MAC地址。
在接入装置的IP桥接转发表中，接入网络边缘节点的MAC地址项为与网络侧物理端口相连的下一接入装置或接入网络边缘节点的MAC地址。
在接入装置从用户终端/接入网络边缘节点/其他接入装置接收到分组的情况下，接入装置根据分组中的IP地址查找IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息，根据IP会话信息和/或IP业务连接信息对接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新，并将更新后的分组转发至下一个接入装置。
图6示出了根据本发明的用于上述接入网络系统的地址解析协议代理方法的流程图。多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行地址解析协议代理的方法：在分组信息从用户终端向网络边缘接入节点传送的上行情况下，该方法包括：步骤S602，接入节点1将地址解析协议请求方发送的第一地址解析协议请求转发至接入节点2，并将接入节点1的MAC地址通过地址解析协议响应发送至地址解析协议请求的发送方；以及步骤S604，接入节点2将其MAC地址通过地址解析协议响应发送至接入节点1。
图7示出了根据本发明的用于上述接入网络系统的IP桥接转发方法的流程图。本发明的多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行IP桥接转发的方法包括以下步骤：步骤S702，在接入节点1和接入节点2上建立IP桥接转发表；步骤S704，接入节点1和/或接入节点2根据接收到的分组中的IP地址查找IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息；步骤S706，根据所述IP会话信息和/或IP业务连接信息对接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新；以及步骤S708，接入节点1将更新后的分组转发至接入节点2，或接入节点2将更新后的分组转发至接入节点1。
其中，接入节点通过用户设备发起的动态主机配置协议(DHCP)报文获取用户设备的MAC地址，以及ARP代理获得的地址信息以建立IP桥接转发表。
IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。
在接入节点2的IP桥接转发表中，与接入节点1相连的用户侧物理端口所对应的用户MAC地址项为接入节点1的MAC地址。
IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点MAC地址。IP业务连接信息还进一步包括以下至少一种信息：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
在接入节点1的IP桥接转发表中，与接入节点2相连的网络侧物理端口所对应的接入网络边缘节点的MAC地址项为通往接入网络边缘节点的接入节点2的MAC地址。
如图8a所示，在分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点(上行方向)，接入节点1将分组转发至接入节点2的情况下，IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S802a，接入节点1根据来自用户终端的分组中的源IP地址查找IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；步骤S804a，接入节点1将分组中的目的MAC地址更新为接入节点2的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址，并添加或更新分组中的虚拟局域网标识信息；以及步骤S806a，接入节点1将更新后的分组由获取的网络侧物理端口转发至接入节点2。
如图8b所示，在分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点(上行方向)，接入节点2将分组转发至接入网络边缘节点的情况下，IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S802b，接入节点2根据来自用户终端的分组中的源IP地址查IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；步骤S804b，接入节点2将分组中的目的MAC地址更新为接入网络边缘节点的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址，并添加或更新分组中的虚拟局域网标识信息；以及步骤S806b，接入节点2将更新后的分组由获取的网络侧物理端口转发至接入网络边缘节点。
如图9a所示，在分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端(下行方向)，接入节点2将分组转发至接入节点1的情况下，IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S902a，接入节点2根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；步骤S904a，接入节点2将分组中的目的MAC地址更新为接入节点1的MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址；以及步骤S906a，接入节点2将更新后的分组由获取的用户侧物理端口转发至接入节点1。
如图9b所示，在分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端(下行方向)，接入节点1将分组转发至用户终端的情况下，IP桥接转发方法可以包括以下步骤：步骤S902b，接入节点1根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；步骤S904b，接入节点1将分组中的目的MAC地址更新为用户MAC地址，将分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址；以及步骤S906b，接入节点1将更新后的分组由获取的用户侧物理端口转发至用户终端。
从以上内容可看出，本发明在AN间引入参考点R，使得AN间能够相互连接，建立新的单边缘或多边缘接入网参考架构，从而：
对于组播或广播业务，可以采用链形或环形或双环形的组网路径(BNG-＞AN1-＞AN2-＞AN3-＞...-＞ANn)传送组播或广播数据流；对于单播业务，则采用星形或树形的组网路径传送单播数据流。BRAS/BNG和汇聚网络无需支持组播复制，AN间仅需互连即可支持组播或广播业务，极大地减少了网络内部的组播或广播流量。
由于AN间能够相互连接，当AN与BRAS/BNG的连接BRAS/BNG出现单点故障时，可以通过AN间的连接，切换到其他AN链路上，实现多归属功能。
可适应未来VoIP和Peer-to-Peer通信的要求，不同AN下的用户通信，在数据面上可以不通过BRAS/BNG中转，直接通过AN间的接口中转，能明显减小通信时延，缩短通信路径，避免BRAS/BNG成为通信的瓶颈。
可采用支持三层路由的AN，或采用支持IP桥接(IP bridging)的AN。
下面参考附图，说明本发明的完整技术方案。
本发明在AN间引入参考点R，使得AN间能够相互连接，新的单边缘接入网参考架构如图10所示。另外，新的多边缘接入网参考架构如图11所示，同样在AN间引入参考点R。
新的接入网网络架构下，AN(即DSLAM或OLT)与BRAS/BNG间可以采用星形或树形与链形或环形混合组网，如图12。如图12(a)和图12(b)所示，对于组播或广播业务，采用链形或环形或双环形的组网路径(BNG-＞AN1-＞AN2-＞AN3->...-＞ANn)传送组播或广播数据流；对于单播业务，则采用星形或树形的组网路径传送单播数据流。如图12(c)和图12(d)所示，也可以简单地采用环形的组网路经传送组播或广播数据流。BRAS/BNG和汇聚网络无需支持组播复制，AN间仅需互连即可支持组播或广播业务，极大地减少了网络内部的组播或广播流量。
对于组播或广播业务，假设当BNG-＞AN1路径发生单点故障时，如图13(a)和图13(b)所示，可以简单地采用新的链形的组网路径(BNG-＞AN2-＞AN3->...-＞ANn；AN2-＞AN1)传送组播或广播数据流，AN2为组播复制点；或如图14(a)和图14(b)所示，可以简单地采用双环形的第二环组网路径(BNG-＞ANn-＞...AN3-＞AN2-＞AN1)传送组播或广播数据流；假设当AN1-＞AN2路经发生单点故障时，如图14(c)和图14(d)所示，可以简单地采用环形的逆向组网路经(BNG-＞AN1-＞ANn-＞...AN3-＞AN2)传送组播或广播数据流；显示出了支持组播或广播的链形或环形的组网灵活性。
对于单播业务，假设当BNG-＞AN1路径发生单点故障时，如图15所示，可以简单地采用新的组网路径(BNG-＞AN2-＞AN1)传送单播数据流，实现多归属功能；或如图16所示，可以简单地采用新的组网路径(NSP2-＞BNG2-＞AN2-＞AN1)传送单播数据流，实现多归属功能。
为了适应未来VoIP和Peer-to-Peer通信的要求，不同AN下的用户通信，控制信令仍可走BRAS/BNG，单数据面上的分组数据可以不通过BRAS/BNG中转，直接通过AN间的接口中转，如图17(a)和图17(b)所示，能明显减小通信时延，缩短通信路径，避免BRAS/BNG成为通信的瓶颈。
对于图15和图16的单播模型，可采用支持三层路由的AN，或采用支持IP桥接(IP bridging)的AN。如图18所示，假设RG为二层桥接设备，UE1的IP地址为IPa，BNG/ER的IP地址为IPr(为用户的缺省网关)，UE的通信对等方(图中为服务器Server)的IP地址为IPx，UE1的MAC地址为MAC1，AN1的MAC地址为MAC2，AN2的MAC地址为MAC3，BNG/BRAS/ER的MAC地址为MAC4；AN1的互连端口n与AN2的互连端口m互连，UE1所在的AN1用户端口为端口x，AN1通过端口t上连，AN2通过端口r上连。当BNG-＞AN1路径发生单点故障，将切换到BNG-＞AN2路径。
AN支持ARP代理功能(Address Resolution Protocol Proxy，简称ARP Proxy)，如图19所示，AN1将对于来自AN1用户端口x的ARP请求(ARP-req)转发给AN2，AN1同时以AN1的MAC地址MAC2回应ARP应答(ARP-reply)给用户，AN2则以AN2的MAC地址MAC3回应ARP应答(ARP-reply)给AN1；AN2将对于来自端口r的ARP请求(ARP-req)转发给AN1，AN2同时以AN2的MAC地址MAC3由端口r回应ARP应答(ARP-reply)，AN1则以AN1的MAC地址MAC2回应ARP应答(ARP-reply)给AN2。
AN可以通过UE发起的DHCP(Dynamic Host ConfigurationProtocol，动态主机配置协议)报文得到用户设备的MAC地址，以及通过ARP代理获得的地址信息建立IP桥接转发表。从而在AN上建立起基于IP会话的IP桥接转发表，如表1-2。其中，IP会话由用户侧物理端口、用户IP地址和用户的MAC地址表征；IP业务连接由网络侧物理端口、虚拟局域网标识标识S-VLAN和BNGMAC地址表征。
S-VLAN可采用静态或动态配置。表1中，AN2的互连端口m下用户IP地址实际所对应的MAC地址不是用户的MAC地址，而是用户所属的AN的MAC地址；表2中，AN1的互连端口n下用户IP地址实际所对应的MAC地址不是用户所属BNG的MAC地址，而是AN1的互连端口n所互连的AN的MAC地址。此为本发明的特色。
表1  AN2的IP桥接转发表
  IP会话   IP业务连接
  用户侧物理端口   用户IP地址   用户MAC地址   网络侧物理端口   S-VLAN   BNG MAC地址
  m   IPa   MAC2(下一个AN的MAC地址)   r   1011   MAC4
  y   ...   ...   r   1011   MAC4
表2  AN1的IP桥接转发表
  IP会话   IP业务连接
  用户侧物理端口   用户IP地址  用户MAC地址   网络侧物理端口   S-VLAN   BNG MAC地址
  ...   ...   ...   t   1011   MAC4
  x   IPa   MAC1   n   0111   MAC3(下一个AN的MAC地址)
新接入网参考架构下的IP桥接过程，如图20，其中的括号表示某一层的分组，带IP地址的为IP分组，带MAC地址的为MAC帧。
上行方向：
对来自AN1用户侧端口的分组(带MAC帧和IP包头)，AN1根据IP分组源IP地址(本例中为IPa)查AN1的IP桥接转发表(即表2)，得到网络侧物理端口(本例中为端口n)、S-VLAN(本例中为0111)和BNG MAC地址(本例中为MAC3)，然后将该分组的MAC帧的目的地址改为MAC3，源地址改为AN1的MAC地址MAC2，添加或修改MAC帧中的S-VLAN为“0111”；随后将该分组通过端口n转发给AN2，完成在该节点的IP桥接。也可将端口n缺省绑定特定S-VLAN值，如“0111”，IP业务连接仅由S-VLAN和BNG MAC地址表征，当查表得到S-VLAN为“0111”，即默认由端口n转发，当查表得到其他S-VLAN，则由端口t转发。
对来自AN2用户侧端口的分组(带MAC帧和IP包头)，AN2根据IP分组源IP地址(本例中为IPa)查AN2的IP桥接转发表(即表1)，得到网络侧物理端口(本例中为端口r)、S-VLAN(本例中为1011)和BNG MAC地址(本例中为MAC4)，然后将该分组的MAC帧的目的地址改为MAC4，源地址改为AN2的MAC地址MAC3，添加或修改MAC帧中的S-VLAN为“1011”；随后将该分组通过端口r转发给BNG，完成在该节点的IP桥接。
下行方向：
对来自AN2网络侧端口的分组(带MAC帧和IP包头)，AN2根据IP分组目的IP地址(本例中为IPa)查AN2的IP桥接转发表(即表1)，得到用户侧物理端口(本例中为端口m)和用户MAC地址(本例中为MAC2)，然后将该分组的MAC帧的目的地址改为MAC2，源地址改为AN2的MAC地址MAC3；随后将该分组通过端口m转发给AN1，完成在该节点的IP桥接。
对来自AN1网络侧端口的分组(带MAC帧和IP包头)，AN1根据IP分组目的IP地址(本例中为IPa)查AN1的IP桥接转发表(即表2)，得到用户侧物理端口(本例中为端口x)和用户MAC地址(本例中为MAC1)，然后将该分组的MAC帧的目的地址改为MAC1，源地址改为AN1的MAC地址MAC2；随后将该分组通过端口x转发给用户，完成在该节点的IP桥接。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种接入网络系统，其特征在于，所述系统包括：
一个或多个接入网络边缘节点，连接有一个或多个接入节点；以及
所述一个或多个接入节点，用于将用户终端接入接入网络，所述接入节点之间引入参考点以支持接入节点之间的连接。
2.根据权利要求1所述的接入网络系统，其特征在于，所述接入网络边缘节点和所述接入节点之间采用以下至少一种组网方式：星形、树形、链形、环形、以及双环形。
3.根据权利要求1所述的接入网络系统，其特征在于，所述接入节点之间采用环形连接方式。
4.根据权利要求2所述的接入网络系统，其特征在于：
在进行单播业务的情况下，所述接入网络边缘节点和所述接入节点之间采用所述星形或树形的组网方式；以及在进行组播或广播业务的情况下，所述接入网络边缘节点和所述接入节点之间采用所述链形、环形或双环形的组网方式。
5.根据权利要求4所述的接入网络系统，其特征在于，在所述接入节点之间直接传输用户数据，以支持不同接入节点之间的用户通传。
6.根据权利要求4所述的接入网络系统，其特征在于，在所述接入节点和所述接入网络边缘节点之间发生故障的情况下，所述接入节点通过其他接入节点与所述接入网络边缘节点之间建立连接。
7.根据权利要求3所述的接入网络系统，其特征在于，在所述接入节点之间发生故障的情况下，所述接入节点通过所述接入节点与其他接入节点之间的逆向环形路径建立连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的接入网络系统，其特征在于，所述接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关；所述接入节点为以下至少一种接入节点：
支持三层路由的接入节点、支持二层的接入节点、支持IP桥接的接入节点、以及支持地址解析协议代理的接入节点。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的接入网络系统中的接入装置，其特征在于包括：
用户侧端口模块，用于与用户终端进行通信；
网络侧端口模块，用于与接入网络边缘节点进行通信；
接入装置侧端口模块，用于与所述接入网络系统中的其他接入装置进行通信；
地址解析协议代理模块，用于代理转发地址解析协议消息，连接至所述用户侧端口模块、所述网络侧端口模块、以及所述接入装置侧端口模块；以及
IP桥接转发模块，用于转发分组，连接至所述用户侧端口、所述网络侧端口模块、以及所述接入装置侧端口模块，并且所述IP桥接转发模块存储有IP桥接转发表。
10.根据权利要求9所述的接入装置，其特征在于，所述接入网络边缘节点包括以下至少一个：宽带接入服务器和宽带网络网关。
11.根据权利要求9所述的接入装置，其特征在于，在所述接入装置接收到地址解析协议请求的情况下，所述接入装置中的地址解析协议代理模块将所述地址解析协议请求转发至下一接入装置，并将所述接入装置的MAC地址通过地址解析协议响应转发至所述地址解析协议请求的发送方。
12.根据权利要求9所述的接入装置，其特征在于，所述IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。
13.根据权利要求9所述的接入装置，其特征在于，所述IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点的MAC地址。
14.根据权利要求13所述的接入装置，其特征在于，所述IP业务连接信息还进一步包括以下至少一种信息：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
15.根据权利要求12所述的接入装置，其特征在于，所述接入装置的所述IP桥接转发表中，所述接入装置的用户MAC地址项为与所述用户侧物理端口相连的前一接入装置或用户终端的MAC地址。
16.根据权利要求13所述的接入装置，其特征在于，在所述接入装置的所述IP桥接转发表中，所述接入网络边缘节点的MAC地址项为与所述网络侧物理端口相连的下一接入装置或网络边缘节点的MAC地址。
17.根据权利要求15或16所述的接入装置，其特征在于，在所述接入装置接收到分组的情况下，所述接入装置根据所述分组中的IP地址查找所述IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息，根据所述IP会话信息和/或IP业务连接信息对所述接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新，并将所述更新后的分组转发至下一个接入装置。
18.一种用于权利要求1至8中任一项所述的接入网络系统的地址解析协议代理方法，其特征在于，多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行地址解析协议代理的方法包括以下步骤：
步骤S602，接入节点1将地址解析协议请求方发送的第一地址解析协议请求转发至接入节点2，并将所述接入节点1的MAC地址通过地址解析协议响应发送至地址解析协议请求的发送方；以及
步骤S604，所述接入节点2将其MAC地址通过地址解析协议响应发送至所述接入节点1。
19.一种用于权利要求1至8中任一项所述的接入网络系统的IP桥接转发方法，其特征在于，多个接入节点中的接入节点1和接入节点2之间进行IP桥接转发的方法包括以下步骤：步骤S702，在所述接入节点1和所述接入节点2上建立IP桥接转发表；
步骤S704，所述接入节点1和/或所述接入节点2根据接收到的分组中的IP地址查找所述IP桥接转发表，获取IP会话信息和/或IP业务连接信息；
步骤S706，所述接入节点1和/或所述接入节点2根据所述IP会话信息和/或IP业务连接信息对所述接收到的分组中的MAC帧头信息进行更新；以及
步骤S708，所述接入节点1将所述更新后的分组转发至所述接入节点2，或所述接入节点2将所述更新后的分组转发至所述接入节点1。
20.根据权利要求19所述的IP桥接转发方法，其特征在于，接入节点通过用户设备发起的动态主机配置协议报文获取所述用户设备的MAC地址，以建立IP桥接转发表。
21.根据权利要求19所述的IP桥接转发方法，其特征在于，所述IP桥接转发表中的IP会话信息包括：用户侧物理端口、用户IP地址、用户MAC地址。
22.根据权利要求21所述的IP桥接转发方法，其特征在于，在所述接入节点2的所述IP桥接转发表中，与所述接入节点1相连的用户侧物理端口所对应的用户MAC地址项为所述接入节点1的MAC地址。
23.根据权利要求19所述的IP桥接转发方法，其特征在于，所述IP桥接转发表中的IP业务连接信息包括：接入网络边缘节点MAC地址。
24.根据权利要求23所述的IP桥接转发方法，其特征在于，所述IP业务连接信息还进一步包括以下至少一种信息：网络侧物理端口、虚拟局域网标识。
25.根据权利要求22或24所述的IP桥接转发方法，其特征在于，
在所述接入节点1的所述IP桥接转发表中，与接入节点2相连的网络侧物理端口所对应的接入网络边缘节点的MAC地址项为通往所述接入网络边缘节点的接入节点2的MAC地址。
26.根据权利要求25所述的IP桥接转发方法，其特征在于，在所述分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点的情况下，所述IP桥接转发方法包括以下步骤：
步骤S802a，所述接入节点1根据来自所述用户终端的分组中的源IP地址查找所述IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；
步骤S804a，所述接入节点1将所述分组中的目的MAC地址更新为所述接入节点2的MAC地址，将所述分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址，并添加或更新所述分组中的虚拟局域网标识信息；以及
步骤S806a，所述接入节点1将所述更新后的分组由获取的所述网络侧物理端口转发至接入节点2。
27.根据权利要求25所述的IP桥接转发方法，其特征在于，在所述分组的发送方向为由用户终端到接入网络边缘节点的情况下，所述IP桥接转发方法包括以下步骤：
步骤S802b，所述接入节点2根据来自所述用户终端的分组中的源IP地址查所述IP桥接转发表，获取网络侧物理端口、虚拟局域网标识、以及接入网络边缘节点的MAC地址；
步骤S804b，所述接入节点2将所述分组中的目的MAC地址更新为所述接入网络边缘节点的MAC地址，将所述分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址，并添加或更新所述分组中的虚拟局域网标识信息；以及
步骤S806b，所述接入节点2将所述更新后的分组由获取的所述网络侧物理端口转发至接入网络边缘节点。
28.根据权利要求26或27所述的IP桥接转发方法，其特征在于，在所述分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端的情况下，所述IP桥接转发方法包括以下步骤：
步骤S902a，所述接入节点2根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找所述IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；
步骤S904a，所述接入节点2将所述分组中的目的MAC地址更新为所述接入节点1的MAC地址，将所述分组中的源MAC地址更新为接入节点2的MAC地址；以及
步骤S906a，所述接入节点2将所述更新后的分组由获取的所述用户侧物理端口转发至接入节点1。
29.根据权利要求26或27所述的IP桥接转发方法，其特征在于，在所述分组的发送方向为由接入网络边缘节点到用户终端的情况下，所述IP桥接转发方法包括以下步骤：
步骤S902b，所述接入节点1根据来自网络侧物理端口的分组中的目的IP地址查找所述IP桥接转发表，获取用户侧物理端口、以及用户MAC地址；
步骤S904b，所述接入节点1将所述分组中的目的MAC地址更新为所述用户MAC地址，将所述分组中的源MAC地址更新为接入节点1的MAC地址；以及
步骤S906b，所述接入节点1将所述更新后的分组由获取的所述用户侧物理端口转发至用户终端。
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