CN103117911A - 具有多种VLAN模式的MoCA头端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多种VLAN模式的MoCA头端，包括MoCA主芯片、CPU和PHY芯片，CPU与PHY芯片通过MII相连接实现数据的转发，MoCA主芯片和CPU之间采用PCI接口连接，CPU中运行的内核采用PCI驱动访问控制MoCA主芯片实现数据的转发，应用PCI驱动中的sk_buff结构体传递数据包；该头端具有VLAN处理功能，适用于目前广电网络上的单端口终端网络、可管理多端口终端网络，或单端口与可管理多端口终端混用的网络，解决了不同时期的多种MoCA终端并存于同一网络的问题，满足广电用户多业务的运用需求。

Description

具有多种VLAN模式的MoCA头端
技术领域
本发明属于网络通信及广播电视技术领域，涉及一种MoCA(Multimedia overCoax Alliance，同轴电缆多媒体联盟)头端，特别是一种作为接入设备的具有多种VLAN模式的MoCA头端。
背景技术
MoCA技术作为一种宽带网络接入技术，利用已有的同轴电缆实现高速率、高可靠性的接入和网络传输，而无需做任何调整，相比xDSL、以太网等具有优势，已被越来越多的广电运营商所运用，随着三网融合的推进，越来越多的广电运营商将从起初只提供单一上网业务，逐渐开始增加IPTV、IPCAM等互动点播业务。
VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。802.1Q是IEEE颁布的VLAN标准，它通过将VLAN ID封装在数据帧中，使得数据帧在跨越不同设备时也能保留VLAN信息。不同厂家的网络设备只要支持802.1Q，VLAN就可以跨越不同的网络设备，实现统一划分和管理。
目前大多电信、广电运营商利用VLAN的这个优点把不同的业务打上不同的VLAN标签，并使用VLAN字段中802.1P优先级位，即CoS(Class of Service，以太网的服务类别/业务等级)，使不同的业务具有不同的优先级，在整个传输过程中具有较高的QoS(Quality ofService即网络服务质量，是网络的一种安全机制，用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术)保证，以达到最佳的传输性能。而目前的MoCA系统，实为MoCA的另一个技术，即c.LINK-Access，是从MoCA家庭网络技术演变过来的一种技术。对于单端口终端，他不支持在数据包中打上VLAN标签，也不支持VLAN标签的剥离；对于多端口终端，他不支持VLAN数据包的完全透传，因此不能满足广电运营商的需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种具有多种VLAN模式的MoCA头端，使其适用于广电网络上的各种终端。
为了实现上述目的，本发明的具有多种VLAN模式的MoCA头端包括MoCA主芯片、CPU和PHY芯片，其中CPU与PHY芯片通过MII(MediumIndependent Interface，媒体独立接口，IEEE-802.3定义的以太网行业标准，包括一个数据接口以及一个MAC和PHY之间的管理接口)相连接实现数据的转发，MoCA主芯片和CPU之间采用PCI接口连接，CPU中运行的内核采用PCI驱动访问控制MoCA主芯片实现数据的转发，应用PCI驱动中的sk buff结构体传递数据包，基于MAC模式下，c.LINK驱动程序的PCI驱动部分对上下行数据包进行处理，并根据用户应用程序发送到c.LINK驱动中的VLAN信息表进行分析，判断收到的上下行数据包中的用户设备的MAC地址在VLAN信息表中所映射的VLANID，进行相关的去除及添加VLAN的操作。
本发明的具有多种VLAN模式的MoCA头端，具有基于MAC地址、终端端口、终端混用等多种VLAN模式，又扩展为基于终端的MAC地址、用户设备(如电脑、机顶盒等)的MAC地址及MAC地址段(MAC段绑定)的VLAN绑定模式。可通过telnet、web、SNMP等管理方式远程配置VLAN模式的相关参数，使得整个MoCA头端具有VLAN处理功能，适用于目前广电网络上的单端口终端网络、可管理多端口终端网络，或单端口与可管理多端口终端混用的网络，解决了不同时期的多种MoCA终端并存于同一网络的问题，满足广电用户多业务的运用需求。
附图说明
附图1是本发明的具有多种VLAN模式的MoCA头端的硬件框图；
附图2是本发明MoCA头端的下行数据包处理流程图；
附图3是本发明MoCA头端的上行数据包处理流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的具有多种VLAN模式的MoCA头端进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，CPU与PHY芯片通过MII相连接实现数据的转发，MoCA主芯片和CPU之间采用PCI接口连接，CPU中运行的内核采用PCI驱动访问控制MoCA主芯片实现数据的转发，应用PCI驱动中的sk buff结构体传递数据包，sk buff是Linux在其协议栈里传送的结构体，里面包含了各层协议的头部，诸如ethernet，ip，tcp，udp等，同时也包含了以太网数据包中的源地址和目的地址等信息。
基于MAC的VLAN模式，是一种按照终端或用户设备的MAC地址来配置端口不可管理的MoCA头端VLAN的方式。设置此模式时，只需配置MAC地址和VLANID号的映射关系，这些数据存于上层应用和底层驱动的数据库即VLAN信息表中，当有数据包转发时，在VLAN信息表中查找相应的MAC地址信息，然后找出相关的VLAN ID进行处理。此模式既支持MoCA头端下每个终端配置相同的VLAN，又可支持配置不同的VLAN，并且支持配置一个MoCA终端下多个用户设备的MAC地址，实现多个设备划分为不同的VLAN，从而支持多业务的开展。当只把相应的终端MAC地址添加进VLAN表中时，这个终端下所有的用户设备均按照这个VLAN ID进行数据转发；当既配置了终端的MAC，又配置了用户设备的MAC时，用户设备的MAC具有高优先级。另外，MAC模式扩展出支持基于MAC地址段的配置功能，可直接采用MAC地址的厂家标示(MAC地址的前3位)配置VLAN，除MAC段和另外单独配置的MAC外，其他设备可自动划分到一个VLAN组里面，避免了在实际运用中基于终端MAC或设备MAC繁琐的配置。
基于终端端口的VLAN模式，在MoCA头端上实现所有数据包的转发，包括了带有VLAN tag的数据包，VLAN剥离与添加在MoCA头端交换机芯片上实现，此种模式支持端口可管理的MoCA终端。
MAC地址和端口混合的VLAN模式，是同时兼容上述两种VLAN方式的模式，他既支持普通单端口等端口不可管理的终端，又支持端口可管理的终端。当终端MAC或用户设备MAC已被添加进VLAN信息表时，适用于单端口等端口不可管理和端口可管理的多端口终端混合使用的网络。
基于MAC模式下，在c.LINK驱动程序的PCI驱动部分对上下行数据包进行处理，并根据用户应用程序发送到c.LINK驱动中的VLAN信息表进行分析，判断收到的上行或下行数据包中的用户设备的MAC地址在VLAN信息表中所映射的VLAN ID，进行相关的去除及添加VLAN的操作。
如图2所示，对于下行数据包，c.LINK驱动收到数据包后的处理流程如下：
1、判断是否有VLAN，如果没有直接转发；
2、如果有VLAN，判断配置的VLAN模式为哪种模式；
3、如果为端口模式，不做关于VLAN的处理，直接转发；
4、如果为MAC模式或MAC绑定模式，删除数据包中的VLAN字段，再转发数据；
5、如果为混合模式，数据包处理流程如下：
(1)获取数据包的目的MAC地址和转发此数据包的MoCA终端的MAC地址；
(2)判断目的MAC或MoCA终端的MAC地址是否在VLAN信息表中；
(3)如果在，删除数据包中的VLAN字段，再转发数据；
(4)如果在VLAN信息表中没有，可认定此数据包为发往端口可管理终端的，在MoCA头端中不做VLAN处理直接转发。
如图3所示，对于上行数据包，c.LINK驱动收到数据包后的处理流程如下：
1、判断配置的VLAN模式为哪种模式；
2、如果为端口模式，不做关于VLAN的处理，直接转发；
3、如果为MAC模式或混合模式，处理流程如下：
(1)获取数据包的源MAC地址和转发此数据包的MoCA终端的MAC地址；
(2)在VLAN信息表中查找MAC地址，以所对应的VLAN ID作为数据包的VLAN；
(3)在数据包中添加此VLAN ID及优先级，再转发数据；
(4)如果在VLAN信息表中没有找到相关信息，可认定这个终端下的设备没有添加进VLAN表，不做处理直接转发；
4、如果为MAC绑定模式，数据包处理流程如下：
(1)获取数据包的源MAC地址和转发此数据包的MoCA终端的MAC地址；
(2)在VLAN信息表中找出MAC所对应的VLAN ID作为数据包的VLAN；
(3)如果找到，通过处理skb，添加此VLAN ID及优先级，再转发数据；
(4)如果没有找到，以配置的除上述三种MAC地址以外的默认VLANID进行在数据包中添加VLAN；
(5)如果没有配置默认VLAN，直接转发数据。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种具有支持MAC、终端端口等多种VLAN模式的MoCA头端，其特征在于包括MoCA主芯片、CPU和PHY芯片，CPU与PHY芯片通过MII相连接实现数据的转发，MoCA主芯片和CPU之间采用PCI接口连接，CPU中运行的内核采用PCI驱动访问控制MoCA主芯片实现数据的转发，应用PCI驱动中的sk_buff结构体传递数据包，该头端基于MAC的VLAN模式，支持基于MAC地址段划分VLAN的功能，且根据不同设备的MAC地址具有不同的处理优先级，并支持多端口终端和单端口终端混合使用的VLAN模式。
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