CN102055669B - 10gpon系统中实现n:1 vlan映射的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种10GPON系统中实现N:1VLAN映射的方法，包括：当用户侧数据流进入OLT时，根据用户原始VLAN生成OLT原始的VLAN映射标记，对数据流的业务类型进行分类；在转发表中记录数据流的源MAC地址、经转换后的VLAN和基于原始VLAN生成的标记；记录源MAC地址，根据报文转换后的局端VLAN和目的MAC地址，在二层转发表中找到对应的目的物理端口，并转发该上行报文；根据上行报文找到目的MAC地址、局端VLAN等信息作为查找结果；基于转发表的查找结果，根据映射标记信息，将局端VLAN转换为新的1:N用户VLAN。采用本方法，能够减轻CPU的负担，并降低系统的负荷和开销。

Description

10GPON系统中实现N:1 VLAN映射的方法

技术领域

本发明涉及高速无源光通信网络接入技术，尤其涉及一种10千兆无源光网络(GPON，Gigabit-Capable PON)系统中实现N：1虚拟局域网(VLAN)映射的方法。

背景技术

在GPON光线路终端(OLT)系统中，通信链路的上行方向需要实现N：1的VLAN汇聚，下行方向需要实现1：N的VLAN转换。现有技术中，通常的做法是用访问控制表(ACL)实现对特定介质访问控制(MAC，Media AccessControl)流进行下行的VLAN还原操作，但是，当同一用户VLAN下出现多个MAC地址时，会导致OLT设备大量的ACL资源被消耗掉，因此这种基于MAC地址还原用户VLAN的做法在应用中会受到很大限制。另外，由于此方法还须通过CPU进行实时监控，以便及时将新的MAC地址加入到N：1的转换之中，而实时添加ACL的做法，又会进一步加重CPU的负担，增加系统的负荷和开销。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种10GPON系统中实现N：1虚拟局域网(VLAN)映射的方法，以将应用于不同用户业务VLAN的传送语音、音频和视频等实时业务场景的上行数据流根据组网要求汇聚到各种局端VLAN，然后对下行数据流进行还原操作，即根据用户原始VLAN信息进行反向的1：N转换还原出用户业务VLAN，以期减轻CPU的负担，并降低系统的负荷和开销。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种GPON系统中实现N：1虚拟局域网VLAN映射的方法，包括如下步骤：

A、当用户侧数据流进入OLT时，根据用户原始VLAN生成OLT设备原始的VLAN映射标记即SUB-PORT，基于用户原始VLAN的数据流对业务类型进行分类，并将用户原始VLAN替换为局端VLAN；

B、在转发表中记录该数据流的源MAC地址、经转换之后的VLAN和所述基于原始VLAN生成的映射标记；

C、记录所述源MAC地址，根据所述报文转换之后的局端VLAN和目的MAC地址，在二层转发表中找到对应的目的物理端口，并转发上行报文；

D、在下行方向上，根据所述转发的上行报文找到目的MAC地址、报文所携带的局端VLAN和用户侧的出端口外，还要查找到之前记录的用户原始VLAN生成标记，将其作为查找结果；

E、基于转发表的查找结果，根据所述映射标记信息，在报文的目的端口上查找到的SUB-PORT匹配表项，将局端VLAN转换为新的1：N用户VLAN。

其中，步骤A进一步包括，还记录下该用户原始VLAN的生成标记和转换后的局端VLAN之间的对应关系。

当报文进入OLT后，首先判断该报文中是否有VLAN标记TAG：若没有，则作为无VLAN标记UNTAG类型，若有，则按报文的类型进一步分为单VLAN标记SINGLE TAG类型或双VLAN标记DOUBLE TAG类型。

步骤B所述的转换是N：1VLAN转换，其将需要做转换的用户原始VLAN转换成局端VLAN。

步骤B所述基于原始VLAN生成的映射标记，对应用户原始VLAN信息。

步骤B进一步包括分配原始标记信息，所述分配的标记信息称作SUB-PORT，该标记信息的生成由需要做N：1VLAN转换的原始VLAN和报文进入的物理端口决定。

步骤C所述的记录源MAC地址，除了记录报文的源MAC地址和转换之后局端VLAN外，还要记录分配的SUB-PORT标记。

步骤D进一步包括：

D1、根据对从上联端口进来的以太网报文进入VLAN的判定，得到报文的VLAN信息，具体为：判断报文中是否含有VLAN标记TAG，若有，则进一步判断是双VLAN标记DOUBLE TAG还是单VLAN标记SINGLE TAG，并根据实际需求决定使用所述的VLAN标记TAG；

D2、然后再根据转发表的MAC地址以及局端VLAN信息，将查找结果作SUB-PORT标记信息作为还原用户原始VLAN的关键字，还原出原始VLAN。

本发明所提供的一种GPON系统中实现N：1虚拟局域网(VLAN)映射的方法，具有以下优点：

本发明方法利用转发表的容量大的特点，让转发表在学习(自动记录)MAC地址和VLAN时将这种基于用户原始VLAN特征的标记记录到所述转发表中，从而避免了占用有限的ACL资源，能够减轻CPU的负担，并降低系统的负荷和开销。

附图说明

图1为本发明实现N：1VLAN映射的方法中数据上、下行的过程示意图；

图2为本发明的方法中所述的上行VLAN转换表示意图；

图3为本发明的方法中所述的下行VLAN转换表示意图；

图4为本发明的方法中所述的二层地址表示意图；

图5为应用本发明方法的OLT设备(AN5516-02设备)的功能轮廓图及内部各主要组成部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

本发明的基本思想是：由于现有的方法局限于用MAC地址作为还原N：1VLAN转换的匹配条件，并且需要将MAC写入ACL规则中，而ACL的容量相比MAC地址是很有限的，考虑到有限的ACL资源不应该消耗在这种应用上。在OLT设备的数据上行方向，我们采用原始用户的VLAN信息生成的一种标记，利用转发表的容量大的特点，让转发表在学习MAC地址和VLAN时将这种基于用户原始VLAN特征的标记记录到所述转发表中，从而避免了占用有限的ACL资源；这样，在该OLT设备的数据下行方向，在转发表中即可快速找到用户原始VLAN信息并进行1：N转换，最终还原出用户业务VLAN。

图1为本发明实现N：1VLAN映射的方法中数据上、下行的过程示意图，需要说明的是：在应用本方法之前，主控CPU需要对OLT设备做一些配置，该配置情况如下：在需要进行N：1VLAN转换的端口上，使能(Enable)N：1VLAN转换，并且把需要转换的VLAN和转换之后的VLAN写入OLT硬件。分配SUB-PORT标记，关联到每一个需要转换的VLAN上，写入OLT硬件。在入端口的反方向上使能VLAN转换，把分配的SUB-PORT标记，报文的目的端口，报文进入OLT的局端VLAN作为查找关键字，报文的原始VLAN作为替换VLAN，写入OLT硬件。

如图1所示，该方法包括：

上行方向：

步骤101、当用户侧数据流进入OLT时，根据用户原始VLAN生成OLT设备原始的VLAN映射标记，基于用户原始VLAN的数据流的业务类型进行分类，并将用户原始VLAN记录替换为局端VLAN；此外，还记录下该用户原始VLAN的生成标记和转换后的局端VLAN之间的对应关系。其进一步包括：

当报文进入OLT后，首先判断该报文是否存在VLAN标记即判断该报文中是否有TAG：若没有，则作为UNTAG类型，若有，则按报文的类型进一步分为SINGLE TAG类型或DOUBLE TAG类型。

步骤102、在转发表中记录该数据流的源MAC地址、经转换之后的VLAN和所述基于原始VLAN生成的标记。所述转换是N：1VLAN转换，仅对报文做一种操作，即将需要做转换的用户原始VLAN报文转换成局端VLAN。

具体过程为：

首先，要分配原始标记信息，这里，分配出来的标记称作SUB-PORT，所述SUB-PORT的生成由需要做N：1VLAN转换的原始VLAN和报文进入的物理端口决定。例如：共有4096个SUB-PORT资源，按照实际需求，顺次由软件进行自动分配，待分配好之后写入OLT硬件。这样就可以对不同物理端口的不同原始VLAN的数据流用通过SUB-PORT进行标记分类。

步骤103、记录所述源MAC地址，根据所述报文转换之后的局端VLAN和目的MAC地址，在二层转发表中找到对应的目的物理端口，并转发该上行报文。

这里，所述记录源MAC地址，除了记录报文的源MAC地址和转换之后局端VLAN外，还要记录所述分配的SUB-PORT标记。

下行方向：

步骤104、在下行方向上，根据所述转发的上行报文找到目的MAC地址、报文所携带的局端VLAN和用户侧的出端口外，还要查找到之前记录的用户原始VLAN生成标记，将其作为查找结果。具体过程为：

首先，根据对从上联端口进来的以太网报文进入VLAN的判定，得到报文的VLAN信息：即报文中是否含有TAG，若有，则进一步判断是DOUBLE TAG还是SINGLE TAG，并根据实际需求决定使用所述的TAG。

其次，根据所述转发表的MAC地址以及目的端口等信息，将查找结果作为用户原始VLAN的映射标记。其中包括所述的SUB-PORT标记信息。

步骤105、基于转发表的查找结果，根据所述映射标记信息，在报文的目的端口上查找到的SUB-PORT等匹配表项，将局端VLAN转换为新的1：N用户VLAN，即用原始VLAN生成标记进行完成用户侧的VLAN还原。

以上所述的GPON系统中实现N：1虚拟局域网(VLAN)映射的方法，在我公司自主开发的OLT(AN5516-02)电信级以太网设备(以下简称AN5516-02设备)上通过实验得到验证。该AN5516-02为10G PON设备。

图2～图4分别为上行VLAN转换表、下行VLAN转换表及二层地址表。

图5为应用本发明的方法的AN5516-02设备的功能轮廓图及内部各主要组成部分示意图，如图5所示，其主业务芯片用来完成数据流的匹配、SUB-PORT的产生和VLAN的转换；该CPU用于完成对所述主业务芯片的控制，包括对该主业务芯片的资源管理以及SUB-PORT资源的分配等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种10G PON系统中实现N:1虚拟局域网VLAN映射的方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、当用户侧数据流进入OLT时，根据用户原始VLAN生成OLT设备原始的VLAN映射标记即SUB-PORT，基于用户原始VLAN的数据流对业务类型进行分类，并将用户原始VLAN替换为局端VLAN；

B、在转发表中记录该数据流的源MAC地址、经转换之后的VLAN标记和所述基于原始VLAN生成的映射标记；

C、记录所述源MAC地址，根据所述报文转换之后的局端VLAN和目的MAC地址，在二层转发表中找到对应的目的物理端口，并转发上行报文；

D、在下行方向上，根据所述转发的上行报文找到目的MAC地址、报文所携带的局端VLAN和用户侧的出端口外，还要查找到之前记录的用户原始VLAN生成标记，将其作为查找结果；

E、基于转发表的查找结果，根据所述映射标记信息，在报文的目的端口上查找到的SUB-PORT匹配表项，将局端VLAN转换为新的1:N用户VLAN。

2.根据权利要求1所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：步骤A进一步包括，还记录下该用户原始VLAN的生成标记和转换后的局端VLAN之间的对应关系。

3.根据权利要求1或2所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：当报文进入OLT后，首先判断该报文中是否有VLAN标记TAG：若没有，则作为无VLAN标记UNTAG类型，若有，则按报文的类型进一步分为单VLAN标记SINGLE TAG类型或双VLAN标记DOUBLE TAG类型。

4.根据权利要求1所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：步骤B所述的转换是N:1 VLAN转换，其将需要做转换的用户原始VLAN转换成局端VLAN。

5.根据权利要求1所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特 征在于：步骤B所述基于原始VLAN生成的映射标记，对应用户原始VLAN信息。

6.根据权利要求1所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：步骤B进一步包括分配原始标记信息，所述分配的标记信息称作SUB-PORT，该标记信息的生成由需要做N:1 VLAN转换的原始VLAN和报文进入的物理端口决定。

7.根据权利要求6所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：步骤C所述的记录源MAC地址，除了记录报文的源MAC地址和转换之后局端VLAN外，还要记录分配的SUB-PORT标记。

8.根据权利要求1所述的10G PON系统中实现N:1 VLAN映射的方法，其特征在于：步骤D进一步包括：

D1、根据对从上联端口进来的以太网报文进入VLAN的判定，得到报文的VLAN信息，具体为：判断报文中是否含有VLAN标记TAG，若有，则进一步判断是双VLAN标记DOUBLE TAG还是单VLAN标记SINGLE TAG，并根据实际需求决定使用所述的VLAN标记TAG；

D2、然后再根据转发表的MAC地址以及局端VLAN信息，将查找结果作SUB-PORT标记信息作为还原用户原始VLAN的关键字，还原出原始VLAN。 

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