CN101668238A - Epon中实现vlan n:1汇聚和1:n转换的方法、装置及光网络单元 - Google Patents
Epon中实现vlan n:1汇聚和1:n转换的方法、装置及光网络单元 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种EPON中实现VLAN N:1汇聚和1:N转换的方法，其中包括上行N:1汇聚处理操作和下行1:N转换处理操作；本发明还涉及一种EPON中实现该方法的VLAN N:1汇聚和1:N转换的装置，包括上行数据分析处理模块、上行数据标签替换处理模块、下行数据分析处理模块、下行数据标签替换处理模块和局端设备设置命令处理模块；本发明还涉及一种EPON中的光网络单元，能够实现上述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换。采用该种EPON中实现VLAN N:1汇聚和1:N转换的方法、装置及光网络单元，不修改硬件，显著降低了光网络单元设备成本，而且方便现网中设备功能升级，设备的性价比较高，简单实用，同时工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
Description
技术领域
本发明涉及以太网无源光网络(EPON)领域，特别涉及千兆以太网无源光网络中的VLAN处理技术领域，具体是指一种以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法、装置及光网络单元。
背景技术
早期在基于以太网无源EPON技术组建的接入网中，业务要求简单不需要在光网络单元(ONU)上实现VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚功能，随着EPON技术不断的发展和广泛应用，要求光网络单元(ONU)功能复杂化智能化，新研发的ONU需要对VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚的支持，通常的做法是换用用高端的交换芯片，其本身支持该功能。
现有技术中，通常的做法是采用换用高端交换芯片的方案，这样会有以下缺陷：
(1)重新选用高端交换芯片，会带来巨大的额外的软件开发和硬件开发工作和研发风险；
(2)选用高端的交换芯片在会增加光网络单元(ONU)整体成本，高端的交换芯片肯定比普通的交换芯片成本高，不利于提高光网络单元(ONU)性价比；
(3)如果需要更换交换芯片，不利于现网中已经部署的设备的升级，如果需要升级必须更换光网络单元(ONU)硬件才能实现。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够在现有网络硬件的条件下实现VLAN下行1:N转换和上行N:1汇聚功能、显著降低光网络单元设备成本、方便现网中设备功能升级、设备的性价比较高、简单实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法、装置及光网络单元。
为了实现上述的目的，本发明的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法、装置及光网络单元如下：
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其主要特点是，所述的方法包括上行N:1汇聚处理操作和下行1:N转换处理操作，所述的上行N:1汇聚处理操作，包括以下步骤：
(11)根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系；
(12)根据所述的对应关系将不同的用户网络端口上发送来的上行数据的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并将该上行数据从上联端口中转发出去；
(13)根据所述的不同的用户网络端口上发送来的上行数据进行MAC地址学习，并建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
所述的下行1:N转换处理操作，包括以下步骤：
(21)根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录；
(22)根据所寻找到的匹配的对应关系记录将所述的下行数据的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并将该下行数据从该用户网络端口中转发出去。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系，具体为：
建立上行数据VLAN转换规则表，并配置以下表项：
(1)端口号——接收上行数据的用户网络端口；
(2)源VLAN号——转换前上行数据中所带的VLAN标签值；
(3)目的VLAN号——转换后上行数据中所带的VLAN标签值。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的根据对应关系将不同的用户网络端口上发送来的上行数据的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，包括以下步骤：
(31)在接收到不同的用户网络端口上发送来的上行数据后，捕捉该上行数据中的未知源MAC数据包；
(32)提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在所述的上行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(33)如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；
(34)如果存在，则将该上行数据中的VLAN标签值统一替换为所述的上行数据VLAN转换规则表中的目的VLAN号，然后再将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的未知源MAC数据包中所带的源MAC地址在系统的MAC地址表中不存在。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的根据不同的用户网络端口上发送来的上行数据进行MAC地址学习并建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系，包括以下步骤：
(41)根据上述步骤(32)的结果，判断是否存在匹配的记录；
(42)如果存在，则判断是否已经建立下行数据VLAN转换规则表；
(43)如果未建立，则建立该下行数据VLAN转换规则表；
(44)根据所述的未知源MAC数据包在该下行数据VLAN转换规则表配置以下表项：(a)端口号——为该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口，也为发送下行数据的用户网络端口；
(b)源VLAN号——为所述的上行数据VLAN转换规则表中目的VLAN号，也为转换前下行数据中所带的VLAN标签值；
(c)目的VLAN号——为该未知源MAC数据包中的源VLAN号，也为转换后下行数据中所带的VLAN标签值；
(d)MAC地址——为该该未知源MAC数据包中的源MAC地址，也为下行数据中所带的目的MAC地址。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，包括以下步骤：
(51)从接收到的上联端口上发送来的下行数据中提取所带的源VLAN号和目的MAC地址，并根据该源VLAN号和目的MAC地址在所述的下行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(53)如果不存在，则直接将该下行数据丢弃；
(54)如果存在，则将该匹配的记录返回。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的根据所寻找到的匹配的对应关系记录将下行数据的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，具体为：
将该下行数据中的VLAN标签值替换为所述的下行数据VLAN转换规则表中的匹配的记录中的目的VLAN号。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的局端设备为局端光线路终端设备。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法中的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
该以太网无源光网络中实现上述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置中的上行数据分析处理模块包括：
上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置中的局端设备为局端光线路终端设备。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置中的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置中的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
该以太网无源光网络中的光网络单元，包括具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片和具有内嵌CPU的光网络单元芯片，实现权利要求1所述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换，其主要特点是，所述的具有内嵌CPU的光网络单元芯片包括：
上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
所述的具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片包括：
下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
所述的光网络单元还包括：
局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
该以太网无源光网络中的光网络单元中的上行数据分析处理模块包括：
上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块。
该以太网无源光网络中的光网络单元中的局端设备为局端光线路终端设备。
该以太网无源光网络中的光网络单元中的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
该以太网无源光网络中的光网络单元中的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
采用了该发明的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法、装置及光网络单元，由于其在交换芯片本身不具有1:N的VLAN转换和N:1的VLAN汇聚功能情况下通过自身的MAC地址学习并结合交换芯片的访问控制列表(ACL)功能，并建立了VLAN下行1:N转换和上行N:1汇聚所需的转发规则，从而在保证不修改硬件的前提下，在本身不具有VLAN下行1:N转换和上行N:1汇聚功能的光网络单元上巧妙实现了光网络单元的1:N的VLAN下行转换和N:1的VLAN上行汇聚功能，不仅显著降低光网络单元设备成本，而且方便现网中设备功能升级，设备的性价比较高，简单实用，同时工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
附图说明
图1为本发明的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法的整体流程图。
图2为本发明的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置的结构示意图。
图3为本发明的在EPON系统ONU设备中支持VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换业务的实现过程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，该以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其中包括上行N:1汇聚处理操作和下行1:N转换处理操作，所述的上行N:1汇聚处理操作，包括以下步骤：
(11)根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系，具体为：
建立上行数据VLAN转换规则表，并配置以下表项：
(1)端口号——接收上行数据的用户网络端口；
(2)源VLAN号——转换前上行数据中所带的VLAN标签值；
(3)目的VLAN号——转换后上行数据中所带的VLAN标签值。
(12)根据所述的对应关系将不同的用户网络端口上发送来的上行数据的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并将该上行数据从上联端口中转发出去，包括以下步骤：
(a)在接收到不同的用户网络端口上发送来的上行数据后，捕捉该上行数据中的未知源MAC数据包；所述的未知源MAC数据包中所带的源MAC地址在系统的MAC地址表中不存在；
(b)提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在所述的上行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(c)如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；
(d)如果存在，则将该上行数据中的VLAN标签值统一替换为所述的上行数据VLAN转换规则表中的目的VLAN号，然后再将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；
(13)根据所述的不同的用户网络端口上发送来的上行数据进行MAC地址学习，并建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系，包括以下步骤：
(a)根据上述步骤(b)的结果，判断是否存在匹配的记录；
(b)如果存在，则判断是否已经建立下行数据VLAN转换规则表；
(c)如果未建立，则建立该下行数据VLAN转换规则表；
(d)很据所述的未知源MAC数据包在该下行数据VLAN转换规则表配置以下表项：
(i)端口号——为该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口，也为发送下行数据的用户网络端口；
(ii)源VLAN号——为所述的上行数据VLAN转换规则表中目的VLAN号，也为转换前下行数据中所带的VLAN标签值；
(iii)目的VLAN号——为该未知源MAC数据包中的源VLAN号，也为转换后下行数据中所带的VLAN标签值；
(iv)MAC地址——为该该未知源MAC数据包中的源MAC地址，也为下行数据中所带的目的MAC地址；
所述的下行1:N转换处理操作，包括以下步骤：
(21)根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，包括以下步骤：
(a)从接收到的上联端口上发送来的下行数据中提取所带的源VLAN号和目的MAC地址，并根据该源VLAN号和目的MAC地址在所述的下行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(b)如果不存在，则直接将该下行数据丢弃；
(c)如果存在，则将该匹配的记录返回；
(22)根据所寻找到的匹配的对应关系记录将所述的下行数据的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并将该下行数据从该用户网络端口中转发出去，具体为：
将该下行数据中的VLAN标签值替换为所述的下行数据VLAN转换规则表中的匹配的记录中的目的VLAN号。
其中，所述的局端设备为局端光线路终端设备；所述的VLAN标签为802.1q VLAN标签；所述的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
在实际应用当中，本发明在千兆以太网无源光网络中实现VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚功能的方法，包括以下步骤：
(1)上行数据处理步骤：根据局端设备的配置命令建立上行数据端口号、源VLAN和新VLAN对应表，根据该对应表交换芯片将不同端口上带不同VLAN标签的数据替换为相同的VLAN标签，并从上联口中转发出去，实现光网络单元的N:1汇聚功能。同时通过CPU控制MAC地址学习功能，建立上行数据源MAC、端口VLAN(指上面所说的源VLAN)以及端口的关系表。
举例如下：通过在ONU上，利用802.1q VLAN标签的替换方法，将用户发送的数据中的VLAN标签(VLAN100～VLAN100+n)，替换为统一的VLAN标签(VLAN1000)，然后再向上行发送，这样可将在不同VLAN中的用户在同一个ONU上汇聚为统一的一个VLAN中，。在EPON局端设备OLT上，同一个ONU的多个用户只会占用一个VLAN，在局端设备上提高VLAN的利用率，解决接入网中局端设备VLAN不够使用的问题。
(2)下行数据处理步骤：下行数据根据目的MAC地址为关键字，在上行数据建立的对应表中找到相同的源MAC地址项，该项中记录的端口VLAN和端口号即为下行数据需要替换的VLAN标签以及需要转出的端口号。根据该对应关系将下行数据的VLAN标签替换为转出端口所需的VLAN标签，并将数据从端口转发出去。
举例如下：当局端设备将不同用户的数据通过同一个VLAN下发到ONU上时，同样利用802.1q VLAN标签的替换技术，结合交换芯片的ACL技术，根据数据中所带的目的MAC，将对应的下行数据中的VLAN标签值，替换为终端用户所需VLAN的VLAN标签值。这样就可以保证本ONU不同端口上连接的用户能够正确接收到自己所需的VLAN数据。
再请参阅图2所示，该以太网无源光网络中实现上述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其中包括：
(1)上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；其中包括：
(a)上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
(b)未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
(c)上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块；
(2)上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
(3)下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
(4)下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
(5)局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
在实际应用当中，本发明的在千兆以太网无源光网络中实现VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚功能的装置请参阅图2所示，在ONU上，上行数据方向有4个数据处理引擎模块：一是上行未知源MAC地址包抓包引擎模块，二是未知源MAC地址数据包分析引擎模块；三是上行数据分析引擎，即分析是否符合条件进行VLAN转换；四是上行数据802.1q VLAN标签替换引擎。其中：
(1)上行未知源MAC地址包抓包引擎模块，终端用户(例如：用户上网PC机)的上行数据包进入UNI口后，用于捕捉上行数据中的未知源MAC地址数据，也就是switch没有学习到MAC的用户主机第一次发送的数据；并将该数据发给未知源MAC地址数据包分析引擎；
(2)未知源MAC地址数据包分析引擎模块，用于接收到未知源MAC地址数据包后，分析数据包中所带的VLAN号；如果VLAN号为上行VLAN转换表中的对应该UNI端口条目中记录的源VLAN号(源VLAN号为以下表2中所示的VLAN100～VLAN100+n之一)，并据此建立和维护一张下行VLAN转换表，以记录本UNI口连接的终端用户的MAC地址以及VLAN号和用户端口号(UNI端口号)的对应关系表(请参阅表1所示)，供下行VLAN转换使用。其中端口号为下行数据的转出端口，源VLAN号为VLAN转换前下行数据中所带的802.1q VLAN标签值，目的VLAN号为转换后下行数据所带的802.1q VLAN标签值，MAC地址为下行数据中所带的目的MAC地址。
表1.下行数据VLAN转换规则表
| 端口号(UNI号) | 源VLAN号 | 目的VLAN号 | MAC地址 |
| UNI 1 | VLAN 1000 | VLAN 100 | MAC 1 |
| ...... | ...... | ...... | ...... |
| UNI n | VLAN 1000 | VLAN100+n | MAC n |
(3)上行数据分析引擎模块，用于分析用户上行数据中所带的VLAN号是否与该端口上设置的上行VLAN转换的源VLAN号相同(如表2中所示的源VLAN号)，如果相同即将该数据发送给上行数据802.1qVLAN标签替换引擎；否则直接将数据发生给上联口转出。
(4)上行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，用于将用户数据中的原来的VLAN标签值替换为统一的上行汇聚所需的VLAN标签值(如表2中所示的目的VLAN号)，然后再通过上联端口将已经经过VLAN标签替换的数据报文向上转发。
在ONU上，下行数据方向有三个数据处理引擎模块：一是下行数据分析引擎模块，二是下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，三是接收局端设置命令引擎模块。其中：
(1)下行数据分析引擎模块，用于分析下行的数据中所带的VLAN号和目的MAC地址，当发现所带的VLAN号和目的MAC分别等于表1中对应UNI端口的源VLAN号和MAC地址时，将该数据发送给802.1qVLAN标签替换引擎模块处理；
(1)下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，根据表1所示的规则将下行数据中的VLAN标签值替换为UNI端口的VLAN标签值(目的VLAN号)，然后再通过对应的UNI端口将经过VLAN标签替换的数据向下转发。
(2)接收局端设置命令引擎模块，用于接收局端OLT设备的下方命令配置ONU的上行VLAN转换规则表，配置的表项如表2所示；其中端口号为上行数据的接收端口，源VLAN号为VLAN转换前上行数据中所带的802.1qVLAN标签值，目的VLAN号为转换后上行数据所带的802.1q VLAN标签值。
表2.上行数据VLAN转换规则表
| 端口号(UNI号) | 源VLAN号 | 目的VLAN号 |
| UNI 1 | VLAN 100 | VLAN 1000 |
| ...... | ...... | ...... |
| UNI n | VLAN 100+n | VLAN1000 |
再请参阅图3所示，该以太网无源光网络中的光网络单元，包括具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片和具有内嵌CPU的光网络单元芯片，实现权利要求1所述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换，其中，所述的具有内嵌CPU的光网络单元芯片包括：
(1)上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；其中包括：
(a)上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
(b)未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
(c)上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块；
(2)上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
所述的具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片包括：
(3)下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
(4)下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
所述的光网络单元还包括：
局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
在实际应用当中，本发明的光网络单元，其中包括一个内设有CPU学习MAC地址处理模块、处理局端设备配置命令模块，带CPU端口和ACL功能的具有VLAN替换处理的以太网交换芯片和一个具有内嵌CPU的ONU芯片，当收到局端配置命令后建立上行数据VLAN转发表，当上行数据进入所述以太网交换芯片后，所述CPU学习MAC地址处理模块捕捉数据中的未知源MAC数据包，并通过所述CPU端口发送给所述ONU芯片的内嵌CPU，所述ONU芯片的内嵌CPU分析获取的未知源MAC数据包，建立下行VLAN转发记录表；同时搜索所述上行数据VLAN转发表，找到对应的VLAN转换规则，将数据中的VLAN标签替换为记录表中要求转换的VLAN标签，并将转换后的数据从上联口中转发出去。当下行的组播流通过上联端口进入所述ONU交换芯片后，所述交换芯片的VLAN处理模块将根据所述下行VLAN转发记录表将数据中的VLAN标签转换为对应的VLAN标签，再将转换后的数据从对应的端口上转发出去。
采用了本发明后在EPON中的ONU实现VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚业务请参阅图3所示。其中例如，用户1和用户n分别连接在ONU的UNI 1端口和UNI n端口，用户1连接的UNI端口业务VLAN设置为VLAN100，用户n连接的UNI端口业务VLAN设置为VLAN100+n。设置该ONU上行汇聚采用的统一业务接入VLAN为VLAN1000。
假设用户1和用户n同时使用业务，原本用户1和用户n的上行数据经过转换后通过VLAN1000发送给上联口，同时OLT会通过VLAN1000将用户1和用户n的数据下发到ONU，如果不采取该发明的装置，下行的VLAN1000只能统一转换为一个VLAN，因为ONU只能实现VLAN1:1的转换，也就不能实现下行的1:N的转换功能。采用本发明的ONU根据下行数据中的VLAN号和目的MAC地址两个条件来判断该数据应该转出的端口号和应该替换的VLAN号，这样可以实现将下行VLAN1000数据的VLAN标签还原为各个用户所需的VLAN标签，从而实现在ONU到用户之间网络中多个用户使用不同的业务VLAN，而在ONU以上的网络将多个用户业务VLAN汇聚为在同一个VLAN中。
通过以上描述的VLAN下行1:N转换和VLAN上行N:1汇聚方法，避免了需要更换高端交换芯片才能实现VLAN 1:N转换和VLAN N:1汇聚功能。这样只需升级网络中已经部署的设备的软件就可以升级实现ONU支持VLAN 1:N转换和VLAN N:1汇聚功能。避免为了升级ONU功能需要更换硬件带来的维护成本和设备成本。当然也克服了重新设计硬件带来的设备重新设计的研发风险。
采用了上述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法、装置及光网络单元，由于其在交换芯片本身不具有1:N的VLAN转换和N:1的VLAN汇聚功能情况下通过自身的MAC地址学习并结合交换芯片的访问控制列表(ACL)功能，并建立了VLAN下行1:N转换和上行N:1汇聚所需的转发规则，从而在保证不修改硬件的前提下，在本身不具有VLAN下行1:N转换和上行N:1汇聚功能的光网络单元上巧妙实现了光网络单元的1:N的VLAN下行转换和N:1的VLAN上行汇聚功能，不仅显著降低光网络单元设备成本，而且方便现网中设备功能升级，设备的性价比较高，简单实用，同时工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (20)
1、一种以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的方法包括上行N:1汇聚处理操作和下行1:N转换处理操作，所述的上行N:1汇聚处理操作，包括以下步骤：
(11)根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系；
(12)根据所述的对应关系将不同的用户网络端口上发送来的上行数据的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并将该上行数据从上联端口中转发出去；
(13)根据所述的不同的用户网络端口上发送来的上行数据进行MAC地址学习，并建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
所述的下行1:N转换处理操作，包括以下步骤：
(21)根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录；
(22)根据所寻找到的匹配的对应关系记录将所述的下行数据的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并将该下行数据从该用户网络端口中转发出去。
2、根据权利要求1所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系，具体为：
建立上行数据VLAN转换规则表，并配置以下表项：
(1)端口号——接收上行数据的用户网络端口；
(2)源VLAN号——转换前上行数据中所带的VLAN标签值；
(3)目的VLAN号——转换后上行数据中所带的VLAN标签值。
3、根据权利要求2所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的根据对应关系将不同的用户网络端口上发送来的上行数据的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，包括以下步骤：
(31)在接收到不同的用户网络端口上发送来的上行数据后，捕捉该上行数据中的未知源MAC数据包；
(32)提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在所述的上行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(33)如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；
(34)如果存在，则将该上行数据中的VLAN标签值统一替换为所述的上行数据VLAN转换规则表中的目的VLAN号，然后再将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去。
4、根据权利要求2所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的未知源MAC数据包中所带的源MAC地址在系统的MAC地址表中不存在。
5、根据权利要求3所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的根据不同的用户网络端口上发送来的上行数据进行MAC地址学习并建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系，包括以下步骤：
(41)根据上述步骤(32)的结果，判断是否存在匹配的记录；
(42)如果存在，则判断是否已经建立下行数据VLAN转换规则表；
(43)如果未建立，则建立该下行数据VLAN转换规则表；
(44)根据所述的未知源MAC数据包在该下行数据VLAN转换规则表配置以下表项：
(a)端口号——为该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口，也为发送下行数据的用户网络端口；
(b)源VLAN号——为所述的上行数据VLAN转换规则表中目的VLAN号，也为转换前下行数据中所带的VLAN标签值；
(c)目的VLAN号——为该未知源MAC数据包中的源VLAN号，也为转换后下行数据中所带的VLAN标签值；
(d)MAC地址——为该该未知源MAC数据包中的源MAC地址，也为下行数据中所带的目的MAC地址。
6、根据权利要求5所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，包括以下步骤：
(51)从接收到的上联端口上发送来的下行数据中提取所带的源VLAN号和目的MAC地址，并根据该源VLAN号和目的MAC地址在所述的下行数据VLAN转换规则表中搜索是否存在匹配的记录；
(53)如果不存在，则直接将该下行数据丢弃；
(54)如果存在，则将该匹配的记录返回。
7、根据权利要求6所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的根据所寻找到的匹配的对应关系记录将下行数据的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，具体为：
将该下行数据中的VLAN标签值替换为所述的下行数据VLAN转换规则表中的匹配的记录中的目的VLAN号。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的局端设备为局端光线路终端设备。
9、根据权利要求1至7中任一项所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
10、根据权利要求1至7中任一项所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的方法，其特征在于，所述的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
11、一种以太网无源光网络中实现权利要求1所述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其特征在于，所述的装置包括：
上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
12、根据权利要求11所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其特征在于，所述的上行数据分析处理模块包括：
上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块。
13、根据权利要求11或12所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其特征在于，所述的局端设备为局端光线路终端设备。
14、根据权利要求11或12所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其特征在于，所述的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
15、根据权利要求11或12所述的以太网无源光网络中实现VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换的装置，其特征在于，所述的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
16、一种以太网无源光网络中的光网络单元，包括具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片和具有内嵌CPU的光网络单元芯片，实现权利要求1所述的方法的VLAN上行N:1汇聚和下行1:N转换，其特征在于，所述的具有内嵌CPU的光网络单元芯片包括：
上行数据分析处理模块，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包，并根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据标签替换处理模块，将上行数据包分析处理模块送来的未知源MAC数据包中的不同VLAN标签替换为相同的VLAN标签，并通过上联端口将上行数据转发出去；
所述的具有CPU端口和访问控制列表功能的以太网交换芯片包括：
下行数据分析处理模块，根据在上联端口上接收到的下行数据中的目的MAC地址，在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中寻找匹配的对应关系记录，并过滤掉无法匹配的下行数据；
下行数据标签替换处理模块，将下行数据中的VLAN标签替换为相应的用户网络端口所对应的VLAN标签，并通过该用户网络端口将下行数据转发出去；
所述的光网络单元还包括：
局端设备设置命令处理模块，根据以太网无源光网络的局端设备的配置命令建立用户网络端口号、转换前后VLAN标签值之间的对应关系。
17、根据权利要求16所述的以太网无源光网络中的光网络单元，其特征在于，所述的上行数据分析处理模块包括：
上行未知源MAC地址包抓包处理单元，捕捉在用户网络端口上接收到的上行数据中的未知源MAC数据包；
未知源MAC地址数据包分析处理单元，与所述的上行未知源MAC地址包抓包处理单元相连接，根据所述的未知源MAC数据包进行MAC地址学习，建立上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系；
上行数据分析处理单元，提取该未知源MAC数据包中所带的源VLAN号，并根据该源VLAN号和该未知源MAC数据包所对应的用户网络端口在上行数据源MAC地址、端口VLAN号以及用户网络端口号的对应关系中搜索是否存在匹配的记录；如果不存在，则直接将该上行数据送至所述的上联端口并转发出去；如果存在，则将该未知源MAC数据包转送至所述的上行数据标签替换处理模块。
18、根据权利要求16或17所述的以太网无源光网络中的光网络单元，其特征在于，所述的局端设备为局端光线路终端设备。
19、根据权利要求16或17所述的以太网无源光网络中的光网络单元，其特征在于，所述的VLAN标签为802.1q VLAN标签。
20、根据权利要求16或17所述的以太网无源光网络中的光网络单元，其特征在于，所述的以太网无源光网络为千兆以太网无源光网络。
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