CN1747443A - 提高宽带接入设备用户接入容量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高宽带接入设备用户接入容量的方法，上行口与接入端口通信时，在标准以太帧中插入VlanPI Tag域信息；对应地，接入端口在VlanPI Tag域之后插入VlanCI Tag域信息；如果不需要将VlanPI信息透传给上行设备时，将上行口发出的以太帧中的VlanPI Tag、VlanCI Tag信息删除，并添加标准的802.1Q标签信息；否则保留VlanPI Tag、VlanCI Tag，使以太帧的所有数据都从上行口发送出去。本发明提高了设备用户接入容量，支持4096个以上用户接入；减少BAS设备与宽带接入设备之间直连光纤的数目，降低了成本；可以使设备支持4096乃至更多数目的VLAN。

Description

提高宽带接入设备用户接入容量的方法
技术领域
本发明涉及一种提高用户接入容量的方法，特别是指一种使宽带接入设备能够标识出多于4096个用户的方法，属于通信技术领域。
背景技术
虚拟局域网(Virtual Local Area Network，简称：VLAN)用于将局域网(Local Area Network，简称：LAN)中的物理网段划分为多个虚拟的LAN网段。VLAN使工作组的划分不再局限于物理位置，可以根据功能、应用或协议来进行划分，提高了组网的灵活性和方便性。
电气和电子工程师学会(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，简称：IEEE)发布的802.1Q(Virtual Bridged Local AreaNetworks)规定了以太网中VLAN的实现方式。根据802.1Q的规定，在标准的以太帧的源MAC地址之后增加一个4字节的802.1Q标签。该标签包含：两个字节的标签协议标识(Tag Protocol Identifier，简称：TPID)和两个字节的标签控制信息(Tag Control Information，简称：TCI)。TPID是IEEE定义的新的类型，其取值为十六进制的8100，用于标识该以太帧为802.1Q标签的以太帧。参见图1，其为标准的802.1Q帧格式，其中：
Destintion Address为目的MAC地址，具有4个字节(Bytes)；
Source Address为源MAC地址，具有4Bytes；
802.1Q标签为802.1Q标签字段，具有4Bytes；
Length/type为数据长度或以太帧类型，具有2Bytes；
DATA为以太网承载的数据域；
FCS为校验和。
802.1Q标签的详细内容，参见图2，其中：虚拟局域网标识(VirtualLocal Area Network Identifier，简称：VID或VLAN ID)是一个12位的域，用于标识不同的VLAN，其取值为0～4095，用于区别4096个VLAN。每个支持802.1Q协议的设备发送出来的数据以太帧都会包含这个域，以指明自己所属的VLAN。
在目前的宽带接入网络中，宽带接入设备将接入用户的位置信息(例如：接入端口、PVC〔Permanent virtual circuits，简称：PVC〕等)映射为802.1Q的VLAN信息，再通过数据以太帧本身承载的802.1Q标签域，将用户的位置信息送到宽带接入服务器(Broadband Access Server，简称：BAS设备)设备。BAS设备在完成用户认证时，通过BAS设备本身的标识、宽带设备连接在BAS设备的单板槽位号和端口号以及用户数据以太帧中的VLANID，就可以定位出用户的位置。结合这种技术可以实现相关的增值业务。
由于802.1Q标签头的VLAN ID域只有12位，所以最多能够标识4096个VLAN。在宽带接入设备和BAS设备直连组网中，随着单节点宽带接入设备规模的扩大，为了节约直连光纤，采用宽带接入设备级联等方式使得超大容量(大于4096用户)的接入点出现，这时4096个VLAN这一数目在标识用户上就显得捉襟见肘了。
通常网络设备中的802.1Q标签由硬件级的网络处理单元(如以太网交换芯片)在发送以太帧时添加，为了区分位于不同VLAN的主机(或设备)，存储器中设有以VLAN ID和MAC地址等信息为索引字段的转发表。业界的设备制造商及芯片厂商对802.1Q的关注点各有差异，所以在对802.1Q标准的支持上也有一定的差别。部分以太网交换芯片可能在其他业务特性上有独到之处，但又无法支持对所有4096个VLAN的识别(例如：有的芯片只能支持对256个VLAN的识别)。
参见图3，假设每台宽带接入设备能够支持对4096个用户的标识，下挂N台宽带接入设备则可以支持对4096×N个用户的标识。
因为接入点的每台宽带接入设备只能识别4096个VLAN，所以每台宽带接入设备最多只能识别4096个用户；当接入点需要提供超大容量(4096个以上)的用户接入时，就不得不增加宽带接入设备的数量，这样做增加了BAS设备与宽带接入设备之间的直连光纤，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种提高宽带接入设备用户接入容量的方法，使宽带接入设备支持4096个以上用户的接入，与此同时，减少BAS设备与宽带接入设备之间的直连光纤的数目，降低成本。
本发明的具体技术方案如下：
宽带接入设备在组网应用时，通常用快速以太网(Fast Ethernet，简称：FE)端口或千兆以太网(Gigabit Ethernet，简称：GE)端口与上行设备(如BAS设备等)或级联设备(例如：其他数字用户线接入复接器[DigitalSubscriber Line Access Multiplexer，简称DSLAM]和LANSWITCH等)相连，用户由非对称数字用户环路(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，简称：ADSL)端口、甚高速(Very High Speed Digital Subscriber Loop，简称：VDSL)端口或FE端口接入，为了方便描述技术方案，本发明中将宽带接入设备中与上层设备相连的端口称之为“上行口”，与级联设备相连的端口称之为“级联口”，将用户接入的端口称之为“接入端口”。
本发明的方法，具体包括：
当宽带接入设备上行口与各用户接入端口之间通过收发以太帧进行通信时，在标准的以太帧中插入一个用于标识不同的虚拟局域网路径标识(Vlan Path Identifier，简称：VlanPI)的虚拟局域网路径标识标签(VlanPITag)域信息；对应地，各用户接入端口在所述的VlanPI Tag域之后插入一个用于标识不同的虚拟局域网回路标识(VLAN Circuit Identifier，简称：VlanCI)的虚拟局域网路径标识标签(VlanCI Tag)域信息；
如果不需要将VlanPI信息透传给与所述宽带接入设备相连的上行设备时，则将所述以太帧中的VlanPI Tag、VlanCI Tag信息删除，并添加标准的802.1Q标签信息后，再将该以太帧从所述的上行口发送出去的；否则保留以太帧中的VlanPI Tag、VlanCI Tag，使整个以太帧中的所有数据都从所述的上行口发送出去。
上述的VlanPI Tag域信息和VlanCI Tag域信息均由两个部分组成；VlanPI Tag域信息包括：VlanPI以太网类别(VlanPI Ethernet Type，简称：VlanPI Etype)信息和VlanPI标志(VlanPI Identifier，简称：VlandIID)信息；VlanCI Tag域信息包括：VlanCI以太网类别(VlanCI EthernetType，简称：VlanCI Etype)信息和VlanCI标志(VlanCI Identifier，简称：VlanCI ID)信息；其中，VlanPI Etype信息和VlanCI Etype信息为十六进制数0x8100，VlanPI ID信息和VlanCI ID信息为12位二进制数，取值为十进制的0～4095；并且，所述的VlanPI Etype信息和VlanPI ID信息在建立VlanPI的时候分配设置。
本发明的系统中可以存在一个或多个上行口，当上行设备不能识别VlanPI Tag时，如果需要支持超过4096个用户的接入，必须配置多个上行口与上行设备相接。当上行设备能够识别VlanPI Tag时，只需要配置一个上行口，以节省与上行设备之间的光纤数量。
本发明具有如下的优点：
相比于现有技术，本发明通过在以太帧中插入多个标签域的方式增加了对接入用户的识别能力；VlanPI标识和VlanCI标识相结合，对用户接入端口分组标识，使得宽带接入设备的用户接入容量的到提高，使宽带接入设备能够支持4096个以上用户的接入；当宽带接入设备选用一些性能优异但对VLAN数目的支持能力有限的网络交换芯片时，本发明的方案可以使设备支持4096乃至更多数目的VLAN。
采用本发明的技术方案，当宽带接入设备级联应用时，来自级联口，且具有VlanPI Tag的以太帧能够被识别，而标准的802.1Q以太帧也会被按照VlanPI、VlanCI的处理模式转发；当上行设备能够识别VlanPI Tag时，只需要配置一个上行口，因此，减少了BAS设备与宽带接入设备之间的直连光纤的数目，从而降低了成本。
附图说明
图1为带有802.1Q标签以太帧的格式示意图；
图2为802.1Q标签详细内容示意图；
图3为现有技术通过增加下挂DSLAM的数目提高接入密度的系统示意图；
图4为本发明插入VlanPI Tag和VlanCI Tag的帧格式示意图；
图5为本发明具体实施例的方案示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明：
首先，在系统中建立一个或多个VlanPI，相当于异步传输模式(Asynchronous TransferMode，简称ATM)技术中的虚通道标识(VirtualPath Identifier，简称VPI)。参见图4，当宽带接入设备的上行口与各用户接入端口之间通过收发以太帧进行通信时，在标准以太帧中插入一个VlanPI Tag域。VlanPI Tag域的长度为4个字节，包括两部分：VlanPI Etype和VlanPI ID。其中VlanPI Etype占用前2个字节，取值0x8100；VlanPI ID占用最后12位，取值0～4095，具体数值由系统在建立VlanPI的时候分配，用以标识不同的VlanPI。
对应于每个接入端口，建立一个VlanCI，相当于ATM技术中的虚电路标识(Virtual Circuit Identifier，简称：VCI)。当上行口与接入端口进行通信时，VlanPI Tag域之后被插入一个VlanCI Tag域。VlanCI Tag域的长度为4个字节，包括两部分：VlanCI Etype、VlanCI ID。其中VlanCIEtype占用前2个字节，取值0x8100；VlanCI ID占用最后12位，取值0～4095，具体数值为接入端口的PVID(Port Vlan ID，简称：PVID)。
参见图5，可以手工配置上行口是否需要将VlanPI信息透传给上行设备。不需要将VlanPI信息透传给上行设备时，从上行口发送出以太帧的VlanPI Tag、VlanCI Tag被剥离，并添加标准的802.1Q标签，其中802.1Q标签域中的VLAN ID值等于VlanCI ID。对于上行设备而言，从宽带接入设备上行口发送出来的以太帧是标准的802.1Q格式。需要将VlanPI信息透传给更高一级的上行设备时，VlanPI Tag、VlanCI Tag均被保留，整个帧的所有数据都从上行设备的上行口发送出去。
可以手工配置某个级联口是否对应于特定的一个或多个VlanPI。在级联应用的组网模式中系统识别来自级联设备的以太帧的VlanPI Tag，根据VlanPI ID的值决定将以太帧从哪个上行口转发出去；如果来自级联设备的以太帧没有VlanPI Tag，则根据VlanPI配置信息决定将以太帧从哪个上行口转发出去。本地没有建立相应的VlanPI时，所有以太帧均被丢弃。
系统中可以存在一个或多个上行口，当上行设备不能识别VlanPI Tag时，如果需要支持超过4096个用户的接入，必须配置多个上行口与上行设备相接。当上行设备能够识别VlanPI Tag时，只需要配置一个上行口，这样就节省了上行设备之间连接的光纤数量。
在宽带接入设备设计中选用的交换芯片无法识别所有4096个VLAN时，可以将各接入端口以所在芯片为据划分为多组，每组对应一个VlanPI；然后再将4096个VLAN中的一部分分配给所有接入端口建立的VlanCI，这样就打破了芯片支持VLAN数量不足的限制。配置多个上行口时，整个系统甚至可以支持多于4096个用户的接入。
参见图5，本发明通过提高宽带接入设备用户接入容量，使宽带接入设备支持4096个以上用户的接入。例如：如果设备支持5000个用户的接入，则配置两个上行口，建立VlanPI 1和VlanPI 2，并配置上行口不透传VlanPI；这时，将5000个接入端口划分为两组：1～2500、2501～5000。每个接入端口对应一个VlanCI，接入端口1～2500的VlanCI的ID为1～2500并对应一个VlanPI1，通过上行口1与BAS设备通信；接入端口2501～5000的VlanCI为1～2500并与VlanPI2对应，通过上行口2与BAS设备通信。这样，整个设备可以接入的用户数目达到了5000个，但仅使用了1～2500这2500个VLAN ID。
参见图5，本发明可以减少BAS设备与宽带接入设备之间的直连光纤的数目。例如：上行设备BAS设备支持对VlanPI的识别，宽带接入设备E1和宽带接入设备E2级联应用，其中宽带接入设备E2接入的用户少，带宽需求不大，以FE口与宽带接入设备E1相连，宽带接入设备E1的上行口2与BAS设备相连，共创建3个VlanPI 1、VlanPI 2、VlanPI 3，所有接入端口分为两组，分别对应(VlanPI 1，VlanCI 1～2500)和(Vlan PI 2，VlanCI 1～2500)，通过与级联口相连的宽带接入设备E2所接入的用户所对应的VlanPIID、VlanCI ID分别为3和1～2500。对BAS设备而言，所有数据以太帧都来自宽带接入设备E1的3个VlanPI，且BAS设备与DSLAM接入点之间只需要一对光纤进行通信，而不需要分别与宽带接入设备E1和宽带接入设备E2通过光纤通信；级联的DSLAM数目越多，优势越明显。
当宽带接入设备选用一些性能优异但对VLAN数目的支持能力有限的网络交换芯片时，通过本发明的方案可以使设备支持4096乃至更多数目的VLAN。例如：假设宽带接入设备业务板选用的网络交换芯片只能支持256个VLAN，将属于每块芯片的接入端口划分为一组对应于一个VlanPI，每个端口对应一个VlanCI，系统内所有VlanCI互不重复，则总共可以支持4096个VlanCI。配置上行口不透传VlanPI，来自接入端口的以太帧从上行口发送的时候，将被插入802.1Q标签，且其中Vlan ID域的值等于VlanCI ID的值，对于BAS设备而言，来自宽带接入设备的数据以太帧是标准的802.1Q帧，且能够识别4096个VLAN。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1、一种提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：
当宽带接入设备的上行口与各用户接入端口之间通过收发以太帧进行通信时，在标准以太帧中插入一个VlanPI Tag域信息，用于标识不同的VlanPI；与宽带接入设备上行口进行通信的各用户接入端口在所述VlanPITag域之后插入一个VlanCI Tag域信息，用于标识不同的VlanCI；
如果不需要将VlanPI信息透传给与所述宽带接入设备相连的上行设备时，则在发送所述的以太帧之前，将所述以太帧中的VlanPI Tag、VlanCI Tag信息删除，并添加标准的802.1Q标签信息，然后将该以太帧从所述上行口发送出去；否则直接将保留有VlanPI Tag、VlanCI Tag信息的以太帧从所述上行口发送出去。
2、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：所述的VlanPI Tag域信息包括：VlanPI Etype信息和VlanPI ID信息；其中，VlanPI Etype信息为十六进制数0x8100，VlanPI ID信息为12位二进制数，取值为十进制的0～4095；并且，所述的VlanPI Etype信息和VlanPI ID信息在建立VlanPI的时候分配设置。
3、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：所述的VlanCI Tag域信息包括：VlanCI Etype信息和VlanCI ID信息；其中，VlanCI Etype信息为十六进制数0x8100；VlanCI ID信息为12位二进制数，取值为十进制的0～4095，且具体数值为接入端口的PVID的索引。
4、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：所述的标准802.1Q标签域信息中的VLAN ID值等于VlanCI ID的值。
5、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：当识别来自级联设备以太帧的VlanPI Tag时，通过VlanPI ID的值确定以太帧转发的上行口；具体的确定方法是：
如果来自级联设备的以太帧中没有VlanPI Tag，则根据VlanPI配置信息确定通过以太帧相应的上行口转发出去；
如果本地没有建立相应的VlanPI时，则丢弃所有的以太帧。
6、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：所述的上行口为至少为一个。
7、根据权利要求1或6所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：当上行设备不能识别VlanPI Tag时，如果接入的用户数超过4096时，则所述的上行设备和一个以上的下行设备相接。
8、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：当宽带接入设备无法识别所有4096个VLAN时，首先将各接入端口划分为多组，每组对应一个VlanPI；然后将4096个VLAN分配给所有接入端口，建立VlanCI。
9、根据权利要求1所述的提高宽带接入设备用户接入容量的方法，其特征在于：当宽带接入设备无法识别所有4096个VLAN时，分配给接入端口的VLAN总数不超过设备核心芯片所能支持的VLAN数目。
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