CN101523926A - 聚合交换机、操作聚合交换机的方法和相对应的计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将数字用户线接入复用器(102，104，106，…)耦合到聚合网络(100)的聚合交换机，该聚合交换机具有物理端口组(A，B，C，D)，所述物理端口组中的每个物理端口都适于提供虚拟端口组，其中每个虚拟端口由物理端口之一结合用户标识符来限定。

Description

聚合交换机、操作聚合交换机的方法和相对应的计算机程序产品
技术领域
本发明涉及一种用于将数字用户线接入复用器(DSLAM)耦合到聚合网络的聚合交换机。本发明也涉及相应的方法和计算机程序产品。
背景技术
DSLAM是用于接收来自多客户数字用户线(DSL)连接的信号并用于使用复用技术将这些信号聚合在高速主干线上的网络设备。DSLAM可以将DSL线路与某种组合的异步传输模式(ATM)、帧中继和/或网际协议(IP)网络相连接。当虚拟局域网(VLAN)通信量从用户传到上游路由器时，DSLAM可以提供给虚拟局域网(VLAN)通信量加上标签的能力。
一些现有技术的DSLAM提供额外的高级功能，诸如支持多播和通信量管理功能。然而，这种“智能的”DSLAM在资本支出与运营费用方面与仅提供基本网络连接功能的“无智能的”DSLAM相比都相当昂贵。
本发明的目的在于提供改进的用于将DSLAM耦合到聚合网络的聚合交换机以及相应的方法和计算机程序产品。
发明内容
本发明提供用于将数字用户线接入复用器耦合到聚合网络的聚合交换机，该聚合交换机具有物理端口组，所述物理端口组中的每个物理端口适于提供虚拟端口组，其中每个虚拟端口由物理端口之一结合用户标识符来限定。
当促进使用“无智能的”DSLAM时，本发明的实施例特别有利。特别是，本发明能够在聚合交换机中而不是在DSLAM中实现高级功能。由于大量“智能的”DSLAM的部署可以通过将高级功能移到第一级聚合交换机中而得以避免，所以这具有很大的成本优势。
如果超高速数字用户线2(VDSL2)被用作根据ITU-T推荐G.993.2的接入技术，则这是尤其有利的。VDSL2是DSL宽带有线线路通信的高级标准。VDSL2被设计来支持诸如语音、视频、数据、高清晰度电视(HDTV)和交互式游戏等的服务的广范部署。VDSL2是G.993.1VDSL的增强，其允许在使用高达30兆赫的带宽的双绞线上传输速率高达每秒200兆位的非对称的和对称的全双工聚合数据。然而，VDSL2从在“源”处的理论上最大值为每秒250兆位迅速恶化为在0.5km处的每秒100兆位。由于VDSL2可仅支持相对短的距离，所以需要相对应大量的DSLM。由于本发明促进使用“无智能的”且相对廉价的DSLAM，所以VDSL2应用的成本节省效应鉴于所需的大量DSLAM非常显著。
根据本发明的实施例，聚合交换机适于复制输入数据流，用于经由相同的物理端口传输所复制的数据流。诸如数字电视节目等的数据流的复制因此在聚合交换机层次执行而不是由DSLAM执行。
根据本发明的实施例，给定用户的终端用户设备连接到的DSLAM的端口标识符被用作用户标识符，用于限定虚拟端口。这种端口标识符因此可被用作外部VLAN标签。
根据本发明的实施例，聚合交换机包含虚拟端口的转发数据库。特别地，转发数据库可包括由学习部件(learning component)生成的映射信息。转发数据库也可以包括用于老化移出(age out)映射信息和/或映射到虚拟端口的信息的部件。
根据本发明的实施例，包括服务标识符和源媒体接入控制(MAC)地址的元组被映射到虚拟端口。服务标识符(诸如内部VLAN标签)可以指定用户已请求的特定服务，诸如用于接收数据流的服务请求、特别是数字电视节目。
这个映射信息对于单播MAC学习和老化特别有用。单播MAC信息在转发数据库中动态地被学习并且相应的映射信息被存储。
根据本发明的其他实施例，包括服务标识符和目的地MAC地址的元组被映射到虚拟端口。这对于提供单播MAC转发是特别有用的。当帧要被发送时，聚合交换机可搜索转发数据库，以便对从服务标识符、目的地MAC地址元组到虚拟端口的映射进行解析。然后，聚合交换机利用服务标识符和客户标识符给该帧加上标签，并将其发出。
根据本发明的其他实施例，包括服务标识符和目的地多播MAC地址的元组被映射到虚拟地址。这对于提供多播MAC转发功能是有用的。当要发送多播帧时，聚合交换机对转发数据库进行搜索，以对从服务标识符/目的地多播MAC地址元组到虚拟端口的映射进行解析。该帧然后被复制，并且每个复制都根据相应的虚拟端口信息被加上标签。带有相同的服务标识符和不同的客户标识符的复制被发出。
在另一方面，本发明涉及一种操作用于将数字用户线接入复用器耦合到聚合网络的聚合交换机的方法，该聚合交换机具有物理端口组，该方法包括为所述物理端口组中的每个物理端口提供虚拟端口组，其中虚拟端口由物理端口之一结合用户标识符进行限定。
在又一方面，本发明还涉及包含可执行指令的计算机程序产品，用于使用虚拟端口定义来操作聚合交换机。
附图说明
在下面，例如仅参考附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1为示出根据本发明实施例的包含第一级聚合交换机的网络的总体体系架构的示意图，
图2为本发明的聚合交换机的更详细的实施例的框图，
图3为本发明的聚合交换机的另一实施例的框图，
具体实施方式
遍及下面的详述，不同实施例的相同元件由相同的附图标记注明。
图1示出了将多个DSLAM102、104、106、...耦合到宽带远程接入服务器(BRAS)108、110、...的所谓的聚合交换机网络100。
每个DSLAM都具有多个用于连接终端用户设备的端口。
例如，DSLAM 102具有端口1至K，DSLAM 104具有端口1至L而DSLAM 106具有端口1至M，...，其中K、L和M为整数。例如，诸如个人计算机的终端用户设备112通过数字用户线114被连接到DSLAM102的端口1。同样地，终端用户设备116通过数字用户线(DSL)118被连接到DSLAM 102的端口3。
类似地，同样应用于通过相应的数字用户线连接到DSLAM 104或DSLAM 106的端口的其他终端用户设备118至132。
数字用户线114、118、...优选地遵照VDSL2标准。
DSLAM 102、104、106、...通过光缆134、136、138、...连接到第一级聚合交换机140。第一级聚合交换机140通过光缆142被耦合到第二级聚合交换机144。第二级聚合交换机144直接地或通过一个或多个附加级的聚合交换机的中间物(intermediary)被耦合到宽带远程接入服务器108、110、...。
宽带远程接入服务器108、110、...可以提供各种电信服务和数字内容，诸如视频点播或数字高清晰度电视节目。对于用户请求的每个这种服务，建立到该客户的终端用户设备的专用通道。例如，在DSLAM102的端口3与终端用户设备116之间，针对宽带远程接入路由器服务数据建立通道146。另一通道148被建立用于接收数字电视节目数据流(诸如微软电视)。另一通道150被建立用于该用户请求的其他各个服务。
在此处所考虑的实施例中使用的DSLAM 102、104、106、...为“无智能的”DSLAM，因为这些DSLAM 102、104、106、...仅提供用于提供网络连接性而排除诸如单播MAC学习和老化、单播MAC转发和多播MAC转发功能等的高级功能在外的基本功能。这些高级功能由第一级聚合交换机140基于虚拟端口的定义来提供。
图2示出了第一级聚合交换机140的实施例的更详细的框图。聚合交换机140有多个物理端口，诸如端口A、B、C和D。仅通过实例，图2示出了通过光缆134连接到第一级聚合交换机104的端口B的DSLAM 102(参照图1)。
聚合交换机140具有使用虚拟端口定义的转发数据库152。虚拟端口由包含第一级聚合交换机140的物理端口的物理端口标识符和用于对连接到该物理端口的用户进行标识的用户标识符的元组来限定。用户标识符可由外部VLAN标签给出，诸如C-VLAN标签。C-VLAN标签例如由相应的终端用户设备的DSL连接到的DSLAM的端口号给出。对于示例性的终端用户设备116来说，这是DSLAM 102的端口3。
在此处所考虑的实施例中，包含聚合交换机140的物理端口标识符和C-VLAN标签的元组被存储为转发数据库152中的数据库列表154。
如果两个终端用户设备被连接到相同的DSLAM，诸如连接到DSLAM102的终端用户设备112和116，则这两个终端用户设备可例如使用相同的目的地多播MAC地址请求相同的服务。
在这种情况下，聚合交换机140响应于相同的服务请求来接收数据流。这个数据流通过聚合交换机140的复制部件156进行复制，并经由相应的虚拟端口从相同的物理端口B使用数据库列表154提供的虚拟端口定义被发送到进行请求的终端用户设备112和116。
除了复制部件156之外，聚合交换机140还具有动态学习和老化部件158及用于多播组注册的注册部件160。
动态学习和老化部件158实现单播MAC学习功能。关于由数据库列表154提供的虚拟端口定义来动态地学习单播MAC信息。动态学习和老化部件158将条目创建到存储S-VLAN标签和源MAC地址元组的数据库列表162中。
S-VLAN标签是对所请求的服务进行标识的内部VLAN标签。源MAC地址指示进行请求的终端用户设备的MAC地址。
动态学习和老化部件158也将条目创建到将数据库列表162的新条目映射到含有虚拟端口定义的数据库列表154的条目之一的数据库列表164中。如果数据库列表162和164中的数据库条目在预定的老化时间期满之后未被使用，则通过部件158的老化功能将数据库列表162和164中的数据库条目老化移出。
对于单播MAC转发，创建包含目的地MAC地址而不是源MAC地址的数据库列表166。数据库列表166中的每个条目都通过数据库列表164中的相应条目被映射到由数据库列表154的条目之一给出的虚拟端口定义之一。
同样地，包括含有目的地多播MAC地址而不是源或目的地MAC地址的元组的数据库列表168被动态创建。要注意：只有源单播MAC地址从接收到的帧动态地学习到。目的地单播MAC地址没有被学习；相反地，根据其相应的与转发数据库152中的条目相匹配的目的地单播MAC地址完成帧的转发。数据库列表168中的每个条目都通过数据库列表164中的相应条目被映射到由数据库列表154的条目之一给出的虚拟端口定义之一。使用IGMP侦听动态地学习数据库列表168中的多播条目，所述IGMP侦听即对IGMP协议的控制协议帧的侦听。
当多播帧要被发送时，聚合交换机140对转发数据库152进行搜索，以对从[S-VLAN，目的地多播MAC地址]到虚拟端口定义的映射进行解析。该帧随后被复制，并且每个复制都相应地被加上标签。带有相同的S-VLAN和不同的C-VLAN标签的至少一些复制经由相同的物理端口被发出。
图3示出了第一级聚合交换机140的另一实施例的框图。该聚合交换机140具有实现如上关于图2所述的转发数据库152、动态学习和老化部件158、注册部件160和复制部件156的功能的S-VLAN桥接部件170。
图3仅通过实例示出了帧172。帧172包含帧172的分组数据单元(PDU)、即有效负载。此外，该帧含有以帧172的目的地MAC地址(DA)开始的报头，跟随在该目的地MAC地址(DA)之后的是源MAC地址(SA)。
此外，该报头还以那个顺序包含C-VLAN标签(C-V)和S-VLAN标签(S-V)。因此，当帧172在例如第一级聚合交换机140的端口B被接收到时，在S-VLAN标签之前接收到C-VLAN标签。
聚合交换机140具有交换部件(swapping component)174。该交换部件用于对包含在入境帧(inbound frame)或出境帧(outboundframe)中的C-VLAN标签和S-VLAN标签的位置进行交换。因此，对于此处所考虑的帧172，C-VLAN标签和S-VLAN标签的位置被相互交换，并且得到的帧172′在交换部件174的端口B′被输出。S-VALN桥接部件170因此在被交换的C-VLAN标签和S-VLAN标签的基础上对帧172′进行处理。对于出境帧，通过将C-VLAN标签和S-VLAN标签放回到其原始次序来执行类似的交换操作。
附图标记列表
 
1 端口
2 端口
3 端口
4 端口
100 聚合网络
102 DSLAM
104 DSLAM
106 DSLAM
108 宽带远程接入服务器(BRAS)
110 BRAS
112 终端用户设备
114 数字用户线(DSL)
116 终端用户设备
118 DSL
120 终端用户设备
124 终端用户设备
126 终端用户设备
128 终端用户设备
130 终端用户设备
132 终端用户设备
134 光缆
136 光缆
138 光缆
140 第一级聚合交换机
142 光缆
144 第二级聚合交换机
146 通道
148 通道
150 通道
152 转发数据库
 
154 数据库列表
156 复制部件
158 动态学习和老化部件
160 注册部件
162 数据库列表
164 数据库列表
166 数据库列表
168 数据库列表
170 S-VLAN桥接部件
172 帧
174 交换部件

Claims (18)

1.一种用于将数字用户线接入复用器(102，104，106，...)耦合到聚合网络(100)的聚合交换机，该聚合交换机具有物理端口组(A，B，C，D)，
其特征在于，
所述物理端口组中的每个物理端口适于提供虚拟端口组，其中每个虚拟端口由所述物理端口之一结合用户标识符来限定。
2.根据权利要求1所述的聚合交换机，操作来复制输入数据流，用于经由相同的物理端口传输所复制的数据流。
3.根据权利要求1或2所述的聚合交换机，其中，用户标识符由给定用户的用户终端设备连接到的数字用户线接入复用器的端口标识符来给出。
4.根据权利要求1、2或3所述的聚合交换机，其中，用户标识符由外部VLAN标签给出。
5.根据以上权利要求中的任何一个所述的聚合交换机，还包含虚拟端口的转发数据库(152)。
6.根据权利要求5所述的聚合交换机，所述转发数据库操作来用于将服务标识符和源媒体接入控制地址的第一元组映射到虚拟端口。
7.根据权利要求6所述的聚合交换机，其中，服务标识符由内部VLAN标签给出。
8.根据权利要求5、6或7中的任何一个所述的聚合交换机，所述转发数据库操作来用于将包含服务标识符和多播目的地媒体接入控制地址的第二元组映射到虚拟端口组。
9.根据以上权利要求5至8中的任何一个所述的聚合交换机，所述转发数据库操作来用于将包含服务标识符和目的地多播媒体接入控制地址的第二元组映射到虚拟端口。
10.根据以上权利要求5至9中的任何一个所述的聚合交换机，操作来用于动态地学习针对到虚拟端口的映射的映射信息。
11.根据以上权利要求5至10中的任何一个所述的聚合交换机，操作来用于对到虚拟端口的映射的映射信息进行老化移出。
12.根据以上权利要求中的任何一个所述的聚合交换机，其为第一级聚合交换机。
13.根据以上权利要求中的任何一个所述的聚合交换机，数字用户线接入复用器通过特别是遵照VDSL2的DSL宽带有线线路通信连接到终端用户设备。
14.一种操作用于将数字用户线接入复用器(102)耦合到聚合网络(100)的第一级聚合交换机(140)的方法，该聚合交换机具有物理端口组，该方法包括为所述物理端口组中的每个物理端口提供虚拟端口组，其中，虚拟端口由物理端口之一结合用户标识符来限定。
15.根据权利要求14所述的方法，用户标识符由给定用户的终端用户设备连接到的数字用户线接入复用器的端口标识符来给出。
16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括复制输入数据流，用于经由相同的物理端口传输所复制的数据流。
17.根据权利要求14、15或16所述的方法，还包括生成包含到虚拟端口的映射信息的转发数据库。
18.一种计算机程序产品，其包含可执行指令，用于执行根据权利要求14至17中的任何一个所述的方法。
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