CN1332567A - 非对称数字用户线路接入复用器及利用该器件的网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有关ADSL接入复用器以及利用该器件的ADSL网络系统技术。ADSL接入复用器直接连接在现有的以太网上,能减轻信息拥挤的负担,还能构成局域网,并对局域网内的用户管理变得容易。在构成ADSL网络系统时,在拿掉网络连接服务器(NAS)的状态下,让ADSL接入复用器直接连接到现有的以太网,把用户的连接、认证以及信息量的处理工作分散给局域网,因而解决了现有NAS中存在的信息量集中的问题和构成局域网困难的老问题。这是本发明的一个特点。另外,就本发明而言,还有一个特点,这就是在ADSL接入复用器中配备一个RADIUS用户程序,从而使得对用户的认证及计费处理变得容易。

Description

非对称数字用户线路接入复用器及利用该器件的网络系统
本发明是有关非对称数字用户线路(ADSL)的一种技术，尤其是涉及到一种ADSL接入复用器的发明。该复用器能直接连接到现有的以太网，于是能减轻通信拥挤的负担，而且能构成局域网，在局域网内还能容易开展用户管理。
另外，本发明是有关ADSL网络系统的一种技术。该系统将利用上述的ADSL接入复用器，可在超高速的以太网中去分散通信量。
现有的用户住宅或在小规模企业内设置的用户线路是两根铜线形成的电话网，也就是一种双绞线电缆。利用这种线路的现有电话线调制解调器是把用户的数字信号变换成模拟信号，再通过通常的电话服务线(POTS)进行传输的。
这种传统的调制解调器借助于调制及压缩技术的发展，能保障传送速率高达56Kbps。不幸的是这一56Kbps的传送速率很难去满足现有很多计算机网络中愈加受欢迎的多媒体的服务要求。为了提供用户要求的多媒体服务等宽带服务，需要一个解决的途径。其中最有力的方法之一就是把光缆铺设到用户住宅中。
然而，如果把这种光缆向可预见的所有的用户进行设置，那么将不但需要很长的时间，而且需要庞大的投资。为此，提出了新的技术需求，那就是期望有一种技术能充分容纳多媒体的服务，经济性又很高，而且还能利用现有的双绞电缆进行高速数据通信。
为了响应这一期望，曾提出过一种ADSL标准。按这种ADSL标准的规定，可以通过现有的POTS用双绞电缆去收发数字数据。依据ADSL标准的信号，将通过一个比电话服务用模拟带宽要高的带宽来进行传送。于是用户通过数字信号的传送，不但能得到高速因特网的服务，还能照旧得到通常的电话服务。
另外，依据ADSL标准的物理层标准规定，从电话局到用户的下行信道速率同由用户到电话局的上行信道速率是不同的。按现在的ADSL方式，它支持下行信道速率为640Kbps~8Mbps，而上行信道速率为128Kbps~1Mbps。
即，ADSL方式是向用户方(下行信道)的信息流多，而向提供服务方(上行信道)的信息流少。这是考虑了多媒体服务的单向特性而特地设计的一种对话型。这里，基本的ADSL网络系统将包括ADSL接口，该接口分别设在用双绞线相连的电话局和用户中。
图1框图示出利用传统网络连接服务器(以下简称NAS)构成的ADSL网络系统结构。它示出了以异步传输方式(以下简称ATM)网为基础建立的ADSL网络系统。
图1示出的传统ADSL网络系统由用户终端(10)，数字用户线路接入复用器(20)以及NAS(30)组成。
即，上述的ADSL网络系统基本上将要包括用户方的ADSL接口ATU—R(12)和电话局方的ADSL接口ATU—C(22)；ATU—R(12)和ATU—C(22)将分别通过用户方分离器(11)和电话局方分离器连接到现有的POTS用双绞电缆(1)。
在图中，用户终端(10)由用户方分离器(11)，ATU—R(12)，计算机(13)以及电话机(14)组成。
在图1中用户分离器(11)将把通过双绞电缆(1)传送过来的信号分离成ADSL信号和POTS用电话信号，然后将ADSL信号传送给ATU—R(12)，将POTS用电话信号传送给电话机(14)。
ADSL信号将通过ATU—R(12)解调成数字数据，在用户计算机(13)中得到处理；用户计算机(13)的数字数据则将通过ATU—R(12)被调制后传送给以后要说明的数字用户线路接入复用器(以下简称DSLAM)(20)。
图1的DSLAM(20)是为了在用户终端(10)和以后要说明的NAS(30)之间对数十乃到数百用户的通信量进行汇集及中继用的装置。该装置由分离器(21)ATU—C(22)以及网络接口(23)来组成。其中，网络接口(23)是用来跟局域主干网(例如ATM网)(2)进行通信连接用的装置。
电话局方分离器(21)将把通过双绞电缆(1)传送过来的信号分离成ADSL信号和POTS用电话信号；其中，POTS用电话信号传送给电话网(例如PSTN网)，而ADSL信号则通过ATU—C(22)和网络接口(23)传送给局域主干网(2)。ATU—C(22)作为电话局方的ADSL接口，对应于每个用户都要予以设置。
图1的NAS(30)将对用户的接入，认证以及由数据传输而产生的信息量进行处理；它还要把DSLAM(20)连接到因特网(3)。它在局域主干网(2)与路由器(40)之间进行通信连接。另外，在图1中虽然未作图示，在上述的NAS(30)上连接着许多设置在相应地区的DSLAM(20)。
即，如上所述，为了进行ADSL服务，在电话局中装设的DSLAM(20)大约将收容200个用户，相应于这一用户数目，要配备相应数目的ATU—C(22)，为此存在着成本很高的短处。另外，在用户自己的住地要想利用ADSL服务，那么要在自己加入的电话局中必须装有上述的DSLAM(20)才行。
然而，提供ADSL服务的经营单位要在所有的电话局中设置高价的DSLAM(20)，从现实角度来说是很困难的，为此普及ADSL服务将会变得迟缓。另外，在收容一个10~100户左右的小规模住宅区的用户时，需要安装一个已设计成大约容纳200用户的DSLAM(20)是很困难的，因此这些小规模住宅区将要被排除在ADSL的超高速因特网的服务之外。
另外，在传统的ADSL网络系统中，需要上述NAS(30)。在一个NAS(30)上要去连接设置在该地区的许多DSLAM(20)。其结果将要形成一种在一个NAS(30)上收容数百乃至数千用户的多重结构。利用NAS(30)的传统ADSL网络系统，将随着用户的增加，需要去处理的信息量的负担会以几何级数增长。为此，数据传输速率将下降，随之将会出现一个很现实问题，那就是不可避免地要降低ADSL服务要质量。
另外，如上所述，由于通过一个信息量负担很重的NAS(30)来进行对各个用户的认证及路由选择，因此很难提供以局域网为基础的用户之间的数据交换等各种服务。
在今后可预测的如视频点播服务(VOD)或者局域因特网广播等，在这些以局域网为基础的扩大的因特网服务中，如果通过NAS(30)对数百乃至数千用户进行认证及计费处理，那么将会出现数据过载的问题。为此，有必要将这些任务转移到以局域网为基础的认证及计费处理系统中。
本发明是基于上述状况而开发的一种技术。本发明的目的是提供一种ADSL接入复用器，它能把ADSL线路直接连接到现有的以太网，还能建立一个能分散信息量的局域网，而且能方便的对用户进行管理。
另外，本发明的另一目的是提供一种ADSL网络系统，它在超高速的因特网上利用上述的ADSL接入复用器，去分散信息量。
为达到上述目的而开发的本发明，即非对称数字用户线路接入复用器分别与许多ADSL线路和以太网连接；在ADSL线路传送一种由应用层、数据链路层及物理层组成的具有层次结构的ADSL信号；在以太网中传送由应用层和以太网层组成的以太网帧信号；ADSL接入复用器具有下述结构特点：即，它设有为连接ADSL线路用的ADSL线路接口；设有一种ADSL信号/ATM信元变换器，该变换器连接在ADSL线路接口上，负责进行ADSL信号与ATM信元之间的信号变换；设有一个以太网接口，它连接在以太网上，负责以太网帧信号与ATM信元之间的变换；设有一个存储器，在该存储器中存有用来支持PPP连接方式的一个连接方式支持程序，还存有对ATM信元进行协议处理用程序，存有与用户通信连接时所需的用户信息和用户分配用的IP缓冲池；设有一个中央处理器，它连接在ADSL信号/ATM信元变换器与以太网接口之间，根据备在存储器中的协议处理程序对ATM信元进行分段及重编，再根据连接方式支持程序和IP缓冲池，在进行用户的PPP连接时，进行IP分配。
另外，在本发明中，上述的PPP连接方式是一种PPPoA方式；在存储器中，另外还备有路由选择用的IP平台，中央处理器将根据IP平台对通信连接的用户进行路由选择。
另外，在本发明中，上述的PPP连接方式是PPPoE方式；在中央处理器内部增设一个ATM接口，以便让中央处理器通过ATM总线跟外部ATM网进行通信连接；中央处理器将根据连接方式支持程序及协议处理程序去处理ATM信元与ADSL信号之间的通信协议；其中，ATM信元是通过ATM接口进行传输；ADSL信号则通过ADSL线路接口进行传输。
另外，在本发明中，在存储器中增设有一定的RADIUS用户程序，用来对用户进行计费及认证处理；中央处理器将根据RADIUS用户程序通过外部网通信连接到RADIUS服务器，去传输用户身份、密码、IP地址、端口号码、注册时间、注销时间、传输的信息量。
另外，为了达到另一目的，本发明开发了一个ADSL网络系统。该系统由至少一个用户终端，至少一个ADSL接入复用器，至少一个以太网集线器以及至少一个路由器依次连接而组成；其中，用户终端以PPPoA规格连接在以太网，去处理以IP层作为应用层，以ADSL层作为物理层的ADSL信号；ADSL接入复用器以PPPoA规格通信连接到用户终端上，负责进行ADSL信号与以太网帧信号之间的信号变换；其中，以太网帧信号是把IP层作为应用层，而把以太网层作为物理层的一种信号；以太网集线器连接在ADSL接入复用器上，负责进行以太网帧信号与外部信号之间的接线操作；其中，该外部信号是以IP层作为应用层，以局域主干网层作为物理层，并经由路由器进行传输。
如上所述，就本发明而言，由于能直接连接到周围已广泛扩展着的现有以太网上，因此在建立ADSL网络系统时可以拿掉现有的NAS设备，而且还可以提供能防止信息集中现象的ADSL接入复用器。这种集中现象是利用高速因特网时一直存在的一个老问题。
另外，就本发明而言，还能提供一种容易管理用户的ADSL接入复用器。以便在利用ADSL线路来提供服务时，能进行稳定的用户认证及计费处理等操作。
另外，就本发明而言，能提供一个ADSL网络系统，该系统将向各个用户稳定地提供一种以局域网为基础的各种多媒体服务。
下面，结合附图来说明本发明的实施例。
图1是一个框图，它示出利用传统NAS的ADSL网络系统的结构。
图2是本发明的一个概念图，它用来说明ADSL接入复用器的基本概念。
图3是一个框图，它示出一个在图2中示出过的ADSL接入复用器的实例。
图4是一个框图，它示出一个在图2中示出过的ADSL接入复用器的另一实例。
图5是示出ADSL网络系统的一个实例的框图，该系统利用图3的ADSL接入复用器。
图6示出信号层次结构的一个协议层次图，该信号是由图5结构组成的ADSL网络系统予以处理的。
图7是示出ADSL网络系统的另一个实例的框图。该系统利用图3的ADSL接入复用器。
图8示出信号层次结构的协议层次图。该信号是由按图7结构组成的ADSL网络系统予以处理的
图9是本发明的一个框图，它简略地示出一个RADIUS系统的结构，以便说明ADSL接入复用器的用户认证功能及计费处理功能。
****图面主要部分的符号说明****
10：用户终端
20：数字用户线路接入复用器(DSLAM)
30：网络连接服务器(NAS)
40：路由器
50，90：非对称数字用户线路(ADSL)接入复用器
60：以太网集线器
70：ATM TO以太网集线器
51：ADSL线路接口
52：ADSL信号/ATM信元变换器
53：以太网接口
54，57存储器
55：中央处理器
56：ATM接口
543，571：程序存储器
553：CPU及ATM控制器
图2是一个概念图，用来说明本发明开发的ADSL接入复用器的基本概念。图2示出的ADSL接入复用器，通过图1的用户终端(10)把传送过来的ADSL信号转换成以太网帧信号之后传送给与其相连的外部以太网；把从以太网传送过来的以太网帧信号转换成ADSL信号之后传送给用户终端(10)，它能收容小规模的用户(例如12个用户)。
图3框图示出一个在图2中图示的ADSL接入复用器(50)的内部结构。它由ADSL线路接口(51)，ADSL信号/ATM信元变换器(52)，以太网接口(53)，存储器(54)以及中央处理器(55)组成。
ADSL接口(51)是把通过多个双绞电缆(1)传送过来的ADSL信号传送给ADSL信号/ATM信元变换器(52)，又将被包装的ADSL信号通过ADSL信号/ATM信元变换器传送给双绞电缆(1)。所谓包装是指将一个数据结构包含到另一数据结构中的意思。例如，IP包可以包装成ATM信元，而ATM信元可以包装成ADSL信号。
图3的ADSL信号/ATM信元变换器(52)是用来对从ADSL接口(51)传送过来的ADSL信号进行ADSL解调，然后只对ADSL层进行拆包；而对通过一个以后要说明的中央处理器(55)传送过来的ATM信元进行ADSL调制。该方式分为DMT(离散多载波)方式和CAP(无载波幅度相位调制)方式。现在主要采用DMT调制方式，即把一个给定的信道分割成许多子信道，并按各个子信道的特性去传送数据。
图3的ADSL信号/ATM信元变换器(52)由许多个G.dmt模拟前端(522)和许多个G.dmt数字微处理机(521)组成。上述的各个模拟前端各自分别连接到ADSL线路接口(51)；而上述各个微处理机各自分别在连接到G.dmt模拟前端(522)。G.dmt模拟前端(522)是一种编码译码器，负责对ADSL信号的A/D转换和D/A转换。G.dmt数字微处理机是是一种调制解调器，负责进行上述的ADSL调制和解调任务。G.dmt是DMT调制方式的一种，它掌管ADSL信号的带宽和传输速率，它支持下行速率达8Mbps，上行速率达1Mbps。
图3的ADSL信号/ATM信元变换器(52)由3个G.dmt数字微处理机(521)组成，而每个G.dmt数字微处理机(521)可以收容4个用户，因此可以处理12个用户的调制解调任务。在ADSL信号/ATM信元变换器(52)中通过增设G.dmt数字微处理机(521)及G.dmt模拟前端(522)可以增加收容的用户数量。
图3的ADSL信号/ATM信元变换器(52)，通过内部ATM总线(BS)与以后要说明的中央处理器(55)相连。ATM总线控制器(未图示)来控制。在此省略对它的详细说明。
ADSL信号/ATM信元变换器(52)做成采用G.dmt调制方式的结构。但是可以把它做成另一种结构，用来支持一种DMT调制方式之一的另一种G.lite调制方式。该G.lit调制方式支持下行速率达1.5Mbps；而上行速率达512Kbps。这种调制方式在提供普及型ADSL服务时采用。
图3的以太网接口(53)将负责把从中央处理器(55)传送过来的ATM信元转换成以太网帧信号；还负责把从以太网传送过来的以太网帧信号转换成ATM信元。它由10/100BaseT以太网插件(531)和10/100BaseT接口(532)组成。该接口将中继插件与以太网。
图3的存储器(54)由随机存储器(541)，BIOS(基本输入输出器)(542)及程序存储器(543)组成。它们各自分别与中央处理器(55)相连。随机存储器(541)用来寄存各种临时数据及驱动程序。上述的临时数据是当中央处理器进行演算处理时产生的数据。BIOS(542)是用来存入各种初始数据的。这些数据是当装置进行自引操作时所需的数据。
程序存储器(543)备有装置的基本运行程序，用户通信连接时需提供的IP缓冲池，路由选择所需的IP平台，用户通信连接时所需的用户身份(ID)及密码等用户信息，为支持一个以后要说明的PPP所需的连接方式支持程序，对ATM信元进行分段和重编所需的协议处理程序等。
上述的PPP方式通常分为PPPoA(PPP over ATM)方式和PPPoE(PPPover Ethernet)方式。PPPoA方式是在ATM层的上位建立PPP层的一种方式。这种方式的特点在于容易去分散通信量，而且可以构成一个局域网，还可以跟虚拟私有网及各种智能型服务器连动。PPPoE方式是为了在以太网上实现PPP连接用的一种方式。这种连接方式的支持程序是在PPP方式中为支持PPPoA方式而构成的。
另外，本实例的ADSL接入复用器(50)在PPPoA方式中负责执行对用户的连接认证及路由选择功能，而连接方式的支持程序则根据程序存储器中的IP平台去负责路由操作。
上述的连接方式的支持程序按各个端口去固定用户的IP或者赋予用户一个私有IP，然后，还可以利用外部网的公认IP来支持连网地址的变换功能。
由于网络的变更使存储在程序存储器(543)中的IP缓冲池或者用户信息(身份、密码等)发生变更，那么这是通过设备管理系统(EMS)来形成的。这时，为使信息的记录及修订变得方便，程序存储器(543)最好使用快速存储器。在程序存储器(543)中如果有RADIUS(远程文电鉴别拨入用户服务)用户程序，那么信息的记录和存储将通过该ADSL接入复用器(50)和通过与外部网连接的RADIUS服务器来完成。
另外，可以使程序存储器(543)中的连接方式的支持程序去支持一个利用PPPoA方式或利用PPPoE方式所形成的桥接方式。这时，ADSL接入复用器(50)，通过一个连接ATM网和以太网之间的ATM TO以太网集线器连接图1中的NAS(30)，因而可以编入到利用NAS(30)的现有ADSL服务网。
在上述的桥接方式中ADSL接入复用器(50)只起到一般的桥接功能，不去执行路由选择操作。只是去执行AAL5，SAR层的操作，以使用户能连接到因特网。以后将对此作详细的说明。ALL5表示ATM自适应层，SAR表示分段与重编层。
图3的中央处理器(55)由UTOPIA接口(551)，PCI接口(552)以及与它们相连的CPU和ATM控制器(553)组成。
UTOPIA(ATM的通用测试与操作PHY接口)接口(551)将提供一个接口，以便在传输ATM总线与CPU及ATM控制器(553)之间传输ATM信元；PCI(外围设备接口)接口(552)将提供一个接口，以便在以太网接口(53)与CPU及ATM控制器(553)之间传输ATM信元。
CPU及ATM控制器(553)将控制整个装置的同时，将根据存储在存储器(54)中的程序存储器(543)的连接方式支持程序，去处理对各个用户的ADSL通信连接，并根据协议程序来分段及重编传输的ATM信元。
下面说明图3的ADSL接入复用器(50)的工作过程进行说明。
首先，从各个用户经多个双绞电缆(1)传输的信号中，包含着ADSL信号和POTS用电话信号。在POTS用电话信号和ADSL信号中只有ADSL信号能通过图3的ADSL线线路接口(51)进行输入。
被分离的POTS用电话信号将通过未予图示的电话线传送到电话网(PSTN)，而只有ADSL信号才通过图3的ADSL接口(51)。通过ADSL接口(51)输入的各个用户的被DMT调制的ADSL信号，将经由G.dmt模拟前端(522)和G.dmt微处理器(521)拆包成ATM信元。它们设置在图3的ADSL信号/ATM信元变换器(52)中。
中央处理器(55)，当各个用户进行通信连接时，对被传输的身份和密码，通过图3的程序存储器(543)做对照，然后再进行连接认证操作。通过ATM总线BS和UTOPIA接口(551)把接收的ATM信元加以分段及重编，去完成对各个用户的接线及中继工作。也就是说，被传输的ATM信元通过UTOPIA接口(551)由CPU及ATM控制器(553)进行分段及重编，并把在ATM信元分段及重编的过程中产生的各种临时数据存入随机存储器(541)中。
在由CPU及ATM控制器(553)对ATM信元进行分段及重编并进行协议处理的过程中，将去完成与应用层相关的一定的应用处理任务。上述的应用层就是指IP层(网络协议)，当ADSL接入复用器(50)被设定为PPP方式时，上述的应用处理则将包括对用户的IP分配和路由选择功能以及网址变换(NAT)功能。网址变换(NAT)功能是为了有效地利用不完善的公认IP资源的。当ADSL接入复用器(50)被设定为桥接方式时，根据DHCP协议将对用户进行IP分配而上述的应用处理则将包括对用户的IP资源管理。该用户是利用一个存储在程序存储器(543)中的IP缓冲池的用户。
在图3的CPU及ATM控制器(543)中被协议处理的信号将经由PCI接口(552)和以太网接口(53)传送到以太网。另外，把从以太网传送过来的以太网帧信号调制成ADSL信号之后传送到用户终端。这一传送过程将跟上述的过程相反。我们将省略对此的详细说明。
图3的ADSL接入复用器(50)基本上作成一个支持12个用户，即12个端口的装置。但是多数的ADSL接入复用器(50)能被相互连接起来，因此，将随着用户的增加能增设端口数目。与此同时，在住宅区和居住密集的地区能通过一个以太网集线器连接很多ADSL接入复用器(50)，因而能收容大批用户，如像现有的DSLAM那样。
利用图3所示的ADSL接入复用器(50)，若想提供VOD视频点播等以局域网为基础的ADSL服务，那么向程序存储器(543)增设一定的RADIUS用户程序，以便让ADSL接入复用器(50)对用户进行计费及认证处理。
众所周知，RADIUS意味着一种协议及软件。这种协议和软件能认证被通信连接的用户，并让图1的用户终端(10)和中央RADIUS服务器(未图示)之间进行通信，以便使用户有权提出服务要求。对此以后做详细说明。
图4是在图2所示的ADSL接入复用器(50)的另一实例框图。对跟图3所示的结构相同的部分，将用相同的符号进行标注，并省略详细说明。
这时，在ATM总线BS上增设了一个为与外部ATM网相连用的另一个ATM接口(56)，并让ATM接口去支持ATM25接口。同时，通过与ATM接口相连的ATM网可以直接连接到图1的NAS(30)。
图4所示的程序存储器(571)存有一个连接方式的支持程序。该程序将支持一定的协议处理程序和支持PPPoE连接，以便在图3和程序存储器(543)中经由ATM接口(56)的ATM信元和经由ADSL信号/ATM信元变换器(52)的ADSL信号之间进行协议处理。同时，根据上述的结构，还可以直接编入到一个利用NAS(30)的现有ADSL服务网。
图5是ADSL网络系统的一实例框图。这是一个利用图3的ADSL接入复用器(50)的系统。对跟图1所示的结构相同的部分，将用相同的符号去标注，并将省略详细说明。
在图5所示的ADSL网络系统是由用户终端(10)、ADSL接入复用器50，以太网集线器(60)及路由器(40)组成，它表示ADSL接入复用器(50)以PPPoA方式进行工作的情形。
在图5中各个组成要素只图示了一个。然而，实际上至少有一个用户终端(10)要连在ADSL接入复用器(50)上；至少有一个ADSL接入复用器(50)连在以太网集线器(60)上，形成一个ADSL网络系统。而且，一个ADSL接入复用器(50)上，如在前面所述，收容12个左右的小规模用户，并把从用户终端(10)传送过来的ADSL信号将按协议变换成以太网帧信号，然后再传输到以太网集线器(60)。
许多ADSL接入复用器(50)连接在以太网集线器(60)上，形成一个单一网络。连接在ADSL接入复用器(50)上的许多用户终端(10)它们可以通信连接和切断。以太网集线器(60)把以太网与以太网加以连接。它将使用具有接线功能的一般以太网集线器。
图5和ADSL网络系统将从结构要素中拿掉图1的NAS(30)，并把用户的连接认证工作和信息量处理工作分散到ADSL接入复用器(50)所形成的局域网中，借以解决现有NAS(30)中存在的信息量集中和形成局域网困难的问题。
下面，参考图6来说明图5的ADSL网络系统的协议结构。图6示出在具有图5结构的ADSL网络系统中被处理的信号层次结构。
首先，为了说明本实例起见，简要地说明一下主要的通信协议内容。
IP是因特网协议，PPP是以串联接口去连接两个终端装置来达到数据传送的一种协议。AAL5是ATM的自适应层，具有可变传送速率的定向连接协议。它利用下位的ATM信元流，提供各种各样的服务。SAR将执行分段及重编功能。它把上位IP层的数据按一定大小分段成下位ATM层的ATM信元字段。又把下位的ATM信元字段重编成上位IP层的信息。ADSL是规定物理层的一个协议，它是用来完成一种按ADSL方式传送数据的协议。
图5的用户终端(10)按PPPoA规格与ADSL接线多路复用器(50)相连；由此传送的ADSL信号具有IP，PPP，PPPoA，AAL5，SAR，ATM及ADSL的层次结构。这时，数据链路层是由ATM层为基础形成的；它把ADSL作为物理层。具有图6层次结构的ADSL信号如果经由双绞电缆(1)传送到ADSL接入复用器(50)，那么如在图6中所示，除IP层之外的所有层次都将变换成以太网层，并把以太网帧信号传送给以太网集线器(60)。这时，图3的ADSL接入复用器(50)内的CPU及ATM控制器(553)，将负责应用层IP以及与下位层次相关的所有协议的处理工作，同时将负责包括对各个用户的IP分配，路由选择，网址变换(NAT)等对IP层的多种多样的应用处理工作。
图6的以太网集线器(60)将把由ADSL接入复用器(50)传送过来的以太网帧信号，除IP层之外都给转换成物理层的PHY，再经图5的路由器(40)传送到以太网(3)。这时，PHY层将选用STM-1，DS3，E1，T1等局域主干网中的一个。
就按图5组成的ADSL网络系统而言，拿掉图1的NAS(30)之后，还能提供超高速的因特网服务。另外，如果向图5所示的以太网集线器(60)上连接其他的提供服务者的区域服务器(未图示)，用以提供区域因特网广播或者VOD视频点播服务，那么可以向各个用户在没有信息拥挤负担的条件下，提供一种以局域网为基础的各种多媒体服务。
图7是另一实例的框图，它示出一个利用图3的ADSL接入复用器(50)的ADSL网络系统。在图7中，跟与图1所示的结构相同部分将用相同的参考号码标注，并将省略对它的详细说明。
在图7中所示的ADSL网络系统是由用户终端(10)，ADSL接入复用器(50)，ATM TO以太网集线器(70)，NAS(30)及路由器(40)组成。这时，ADSL接入复用器(50)将用一个利用PPPoE方式的桥接方式去操作。
在图7中，ATM TO以太网集线器(70)是通过一个例如STM—1等级ATM网来传送以太网帧信号的。对连接以太网和ATM网的ATM TO以太网集线器(70)人们都很熟悉，因此将省略对它的详细说明。
在图7中，NAS(30)上只连接着一个ADSL接入复用器(50)，但实际上通过ATM TO以太网集线器(70)连有许多ADSL接入复用器(50)。许多用户终端(10)都通过相应的ADSL接入复用器(50)连接在NAS(30)。
按上述结构来说，当各个用户通信连接时只在ATM TO以太网集线器(70)与NAS(30)之间形成一个以PVC(永久虚拟电路)连接，所以跟现有的ADSL网络系统相比，所需的PVC个数将减少，网络构成变得简单。PVC是一个固定虚电路，用来定义网络两端之间逻辑连接和所需的带宽，而且用来管理信息流量。
就现有的ADSL网络系统来说，用户进行通信连接时需要在用户终端(10)与NAS(30)之间形成PVC连接，NAS(30)还要对所有的连接用户进行认证和信息流量的处理，而且按相应的用户数目进行PVC连接，因而使设备的功能和形状变得很复杂。但是借助上述的结构可以防止这一问题。
下面，对在图7中所示的ADSL网络系统的协议处理过程做更详细的说明。图8示出一个按图7结构组成的ADSL网络系统中被处理的信号层次的结构。
在图8的用户终端(10)中进行处理的ADSL信号，具有IP，PPP，PPPoE，以太网，AAL5，SAR，ATM及ADSL的层次结构。当ADSL信号通过双绞电缆(1)传送到ADSL接入复用器(50)，那么除IP，PPP，PPPoE之外的所有层次都转换成以太网层，而该信号将以以太网的帧信号传送到ATM TO以太网集线器(70)。
图8中的ATM TO以太网集线器(70)由于中介以太网帧信号和ATM信元之间的变换，因而被传送的以太网帧信号通过以太网，AAL5，SAR，ATM及PHY层，被传送到NAS(30)。图8的NAS(30)把从ATM TO以太网集线器(70)传送过来的信号通过IP层以外的已变为以太网层的各个层次及路由器(40)传送到以太网(3)。
根据上述的层次结构，ADSL接入复用器(50)可以很容易地连接到NAS(30)；该NAS(30)是通过桥接方式构成一个现有的ADSL服务网的。规模小的居住地区也能以低廉的费用连接到现有的ADSL服务网络上，而且只在ATM TO以太网集线器(60)与NAS(30)之间形成PVC连接，因而网络的组成更为有效。
图9示出了本发明的一个RADIUS系统的结构框图，而该系统是利用ADSL接入复用器的一个系统。下面通过框图对本发明的ADSL接入复用器的用户认证及计费处理功能进行说明。
图9所示的RADIUS系统是由用户终端(10)，ADSL接入复用器(90)，以太网集线器(60)及路由器(40)依次相连而组成的。路由器(40)和RADIUS服务器(80)将通过因特网(3)而通信连接。这里，ADSL接入复用器(90)装有RADIUS用户程序。该程序是对图3的ADSL接入复用器(50)的用户进行计费及认证处理用的。
RADIUS用户程序要把一定的用户信息传送到RADIUS服务器(80)上，以便进行对用户的计费及认证处理。用户信息将包括用户的身份、密码、IP地址，端口号码，注册时间，注销时间，收发信息量等。
RADIUS服务器(80)通过RADIUS协议能对各个用户进行认证及信息量的检验。因为对它的说明内容很一般，为此省略详细的说明。就图9所示的RADIUS系统而言，在对用户进行认证和计费处理时由于信息量分散到各个局域网，因此能去构成一个稳定的认证及计费处理系统。

Claims (13)

1、一种非对称数字用户线路的接入复用器，其特征是：设有一个用来与ADSL线路连接的ADSL线路接口；设有一个ADSL信号/ADSL信元变换器，该变换器与ADSL线路接口相连，并进行ADSL信号与ATM信元之间的信号变换；设有一个以太网接口，它连接在以太网上，并负责以太网帧信号与ATM信元之间的信号变换；设有一个存储器，在该存储器中存储着支持PPP连接方式的规定的连接方式支持程序，对ATM信元的规定的协议处理程序以及用户的通信连接所需的用户信息和分配给用户的IP缓冲池；设有一个中央处理器，它连接在ADSL信号/ATM信元变换器和以太网接口之间，并根据存储器中的协议处理程序，对ATM信元进行分段和重编；当用户连接PPP时再根据连接方式的支持程序和IP缓冲池，进行IP分配工作。
2、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：ADSL信号/ATM信元变换器对从ADSL线路接口传送过来的ADSL信号进行解调，对ADSL层进行解包，再通过装置内的ATM总线传送到中央处理器；与此同时，把从经由ATM总线传送过来的ATM信元加以调制之后包装成ADSL信号，再把它传送给ADSL线路接口。
3、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：在ADSL信号/ATM信元变换器中高有一个编码译码器，负责对ADSL信号的A/D转换和D/A转换；设有一个调制解调器，负责对ADSL信号进行调制和解调。
4、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：以太网接口把从以太网传送过来的以太网帧信号变换成ATM信元，再把它传送给中央处理器；又将从中央处理器传送过来的ATM信号元变换成以太网帧号，再把它传送给以太网。
5、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：设有一个存储器，它由随机存储器组成。该存储器将寄存由中央处理器在运算过程中产生的临时数据及驱动程序；设有一个BIOS系统，它存储着当装置自引起动时所需的初始数据；设有一个程序存储器，它存储着装置的基本运行程序及用户连接PPP时所需的身份和密码等用户信息，还有向用户分配的IP缓冲池，连接方式的支持程序及协议处理程序等。
6、如权利要求1或权利要求所述的接入复用器，其特征是：连接方式的支持程序是根据用户信息进行用户认证，而且PPP连接方式为PPPoA方式作为特征的ADSL接入复用器。
7、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：PPP连接方式是PPPoA方式；存储器备有路由选择用IP平台；中央处理器将根据IP平台对通信连接的用户进行路由选择。
8、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：中央处理器设有UTOPIA接口，PCI接口，CPU及ATM控制器；CPU和ATM控制器将根据存储器的操作程序进行驱动；存储器分别连接在UTOPIA接口和PCI接口上；设有UTOPIA接口，用于传输设备内部的ATM总线与一个CPU及ATM控制器之间的ATM信元；设有PCI接口，它在以太网接口与CPU及ATM控制器之间提供一个接口用来传输ATM信元。
9、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：PPP连接方式是PPPoA方式；设有一个ATM接口，用于通信连接到外部ATM网；该网络通过中央处理器和设备内的ATM总线相连。设有中央处理器，它将根据连接方式的支持程序和协议处理程序去负责处理ATM信元与ADSL信号之间的通信协议。ATM信元通过ATM接口进行传输，而ADSL信号则通过ADSL线路接口进行传输。
10、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：在ADSL信号中，链路层将依次包括PPP层，PPPoA层，AAL5层，SAR及ATM层；物理层为ADSL层；ATM信元将依次包括应用层，PPP层，PPPoA层，AAL5层，SAR及ATM层；应用层为IP层。
11、如权利要求1所述的接入复用器，其特征是：存储器备有RADIUS用户程序，以便对用户进行计费及认证处理；中央处理器根据RADIUS用户程序，通过外部网将通信连接到RADIUS服务器，并把用户的情况如用户的身份、密码、IP地址、端口号码、注册时间，注销时间，传输信息量等，传送给RADIUS服务器。
12、一种利用权利要求1所述接入复用器的非对称数字用户线路的网络系统，其特征是：它以PPPoA规格连接在因特网上，并以IP层作为应用层，以ADSL层作为物理层来对ADSL信号进行处理；至少设有一个ADSL接入复用器，它以PPPoA规格通信连接在用户终端上，并对ADSL信号与以太网帧信号之间进行变换；以太网帧信号是把IP层作为应用层，再把以太网层作为物理层；至少设有一个以太网集线器和至少一个路由器，它们依次相互连接着；它们连接在ADSL接入复用器上，把以太网帧信号和以IP层作为应用层，又把局域主干网作为物理层，而在通过路由器传输的外部信号之间进行接线任务。
13、如权利要求12所述的网络系统，其特征是：将多个ADSL接入复用器连接在以太网集线器上，形成一个单一网为特征的ADSL网络系统。
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