專利名稱：接入網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將數(shù)據(jù)從電信交換機(jī)傳遞到客戶房屋的接入網(wǎng)。
傳統(tǒng)上，已經(jīng)要求了電信服務(wù)供應(yīng)者向客戶提供語音通信。最近，出現(xiàn)了多種可用的IP業(yè)務(wù)，例如通過IP傳遞的話音、視頻和互聯(lián)網(wǎng)接入等。這導(dǎo)致了對于如何設(shè)計接入網(wǎng)進(jìn)行的重新評估。
由電信公司服務(wù)的許多企業(yè)使用基于以太網(wǎng)或者IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。我們已經(jīng)意識到人們渴望建立基于這些標(biāo)準(zhǔn)的接入網(wǎng)。
我們還意識到這樣一種解決方案需要克服由接入網(wǎng)與以太網(wǎng)/IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)之間的特性差異造成的大量的不同問題。

圖1a)和圖1b)分別示出了典型的以太網(wǎng)/IEEE802.3和接入網(wǎng)。使用于商業(yè)環(huán)境中的前者利用在網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)間的相對隨機(jī)的業(yè)務(wù)流而工作。在所示的簡單實例中有兩個節(jié)點(diǎn)10、12，每個節(jié)點(diǎn)被連接到許多客戶機(jī)14和一個服務(wù)器16，而且這些節(jié)點(diǎn)互連。隨機(jī)業(yè)務(wù)可以在客戶機(jī)與服務(wù)器之間，并且要被擴(kuò)展到整個網(wǎng)絡(luò)。圖1b)的接入網(wǎng)包括連接到前端集中器節(jié)點(diǎn)22的多個服務(wù)器20，所述前端集中器節(jié)點(diǎn)22連接到一對另外的集中器節(jié)點(diǎn)24，每個集中器節(jié)點(diǎn)24又連接到多個客戶機(jī)26。幾乎所有的業(yè)務(wù)都將從客戶機(jī)流到前端節(jié)點(diǎn)，反之亦然，其中前端節(jié)點(diǎn)是到服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)。
商用通信網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)之間的長度通常較短。所以，安裝高帶寬鏈路相對便宜。與此相反，在接入網(wǎng)中，客戶機(jī)分布于在地理上較為寬廣的區(qū)域，并且許多鏈路將使用低帶寬技術(shù)，如DSL或者調(diào)制解調(diào)器鏈路。此外，接入網(wǎng)通常比商用通信網(wǎng)大許多倍。
以太網(wǎng)/IEEE802.3交換機(jī)依賴于使用廣播來發(fā)現(xiàn)位置未知的主機(jī)。在比商用通信網(wǎng)大許多的接入網(wǎng)中，這是不能被接受的，因為廣播業(yè)務(wù)將無效地沿網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路傳送，在帶寬資源稀少的環(huán)境中耗盡大量帶寬。
本發(fā)明的目的在于克服上述問題。相應(yīng)地在此提供了一種在接入網(wǎng)中為數(shù)據(jù)選擇路由的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括一個服務(wù)器、至少一個耦合到服務(wù)器的集中器和多個耦合到集中器的終端，該方法包括經(jīng)由集中器將每個終端的唯一地址從該終端發(fā)送到服務(wù)器；在集中器上存儲該唯一的終端地址；并將尋址到給定終端的未來數(shù)據(jù)選擇路由到該集中器所存儲的該終端的地址。
本發(fā)明還提供了一種接入網(wǎng)，該接入網(wǎng)包括一個服務(wù)器、至少一個耦合到服務(wù)器的集中器和多個耦合到集中器的終端，其中，每個終端包括經(jīng)由集中器將該終端的唯一地址發(fā)送到服務(wù)器的裝置；所述集中器包括用于存儲該唯一的終端地址的存儲器，由此，集中器可以將尋址到給定終端的未來數(shù)據(jù)選擇路由到存儲在存儲器中的該終端的地址。
本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點(diǎn)通過在集中器中高速緩存終端的地址，就不需要在不知道目的地地址的時候廣播關(guān)于所有端口的幀，因為不知道目的地地址的情況是不會出現(xiàn)的。這樣就可以實現(xiàn)使用以太網(wǎng)/IEEE802.3技術(shù)建立接入網(wǎng)。
優(yōu)選地，服務(wù)器是DHCP服務(wù)器，該唯一地址是在DHCP發(fā)現(xiàn)消息中發(fā)送的終端MAC地址。
優(yōu)選地，集中器存儲與接收到終端地址的端口相對的終端的地址優(yōu)選地，在終端的IP地址已知而MAC地址未知的情況下，ARP請求被發(fā)送到服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器已經(jīng)知道所有MAC地址時，它可以自己答復(fù)ARP請求或者將它作為一個單播發(fā)送到適當(dāng)?shù)哪康牡亍Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)是，避免了ARP請求在整個網(wǎng)絡(luò)上廣播，從而避免了由此可能帶來的網(wǎng)絡(luò)洪泛及性能降低的問題。
下面將通過舉例的方式并參照附圖來說明本發(fā)明，在附圖中正如前面指出的，圖1a)和圖1b)分別圖示了典型的商用通信網(wǎng)和接入網(wǎng)的示例；圖2圖示了具體實施本發(fā)明的接入網(wǎng)。
在圖2的接入網(wǎng)25中，標(biāo)稱數(shù)目個30a-30f的PC機(jī)被連接到兩個集中器32a、32b中的一個。盡管在該實例中使用的是PC機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)理解也可以使用其它以太網(wǎng)裝置。兩個集中器被連接到另一個集中器34，該集中器34又連接到DHCP(動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)服務(wù)器36和路由器38。該路由器連接到另一個PC機(jī)40，盡管也許不是直接連接的。PC機(jī)30a、PC機(jī)30b位于同一個局域網(wǎng)(LAN)上。
當(dāng)源PC機(jī)(例如PC機(jī)30a)要發(fā)送一個以太網(wǎng)幀給另一個PC機(jī)時，最希望的幀路由選擇將依賴于目的地PC機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的位置。
為了與位于同一LAN 41上的PC機(jī)30b通信，路由選擇將在LAN上進(jìn)行，而根本就不需要將幀發(fā)送到接入網(wǎng)。這由圖2中的箭頭42所示。實際上，如果LAN使用以太網(wǎng)交換機(jī)，該幀就可以保持在LAN內(nèi)。然而，如果改為使用簡單的以太網(wǎng)集中器，則所述幀將出現(xiàn)在集中器32a)中。將不再在整個接入網(wǎng)上傳播所述幀。
當(dāng)源PC機(jī)30a要向PC機(jī)30c發(fā)送幀時，理想的路由是向連接PC機(jī)30c的集中器32a的端口而不向其它端口發(fā)送幀。這樣，消息是單播的。該路由由箭頭44所示。
當(dāng)幀從源PC機(jī)30a發(fā)送到PC機(jī)30e時，最理想的路由是通過第一集中器32a，然后到達(dá)第二集中器34，再到達(dá)第三集中器32b)，第三集中器32b為該幀選擇路由到連接PC機(jī)30e的端口。這些集中器都不應(yīng)該將該幀選擇路由到任何其它端口。
最后，當(dāng)源PC機(jī)要將幀發(fā)送到PC機(jī)40時，該幀必須離開本地網(wǎng)絡(luò)，并被發(fā)送到第一集中器32a，然后發(fā)送到第二集中器34，再使用IP傳輸協(xié)議經(jīng)由一個或多個路由器38發(fā)送到PC機(jī)40。
因此，在所示的每個路由選擇方案中，如果PC機(jī)的目的地地址未知，則不能向所有其它PC機(jī)廣播。路由選擇環(huán)境是單播。將每個集中器點(diǎn)的上行和下行傳輸?shù)膸瑐鬏斠?guī)則概括如下上行幀如果幀的目的地MAC(媒體存取控制)地址已知是任何集中器輸出端口的下行，則把幀發(fā)送到該端口(除非是在該端口接收到該幀)而不發(fā)送到其它端口；否則將該幀上行發(fā)送到下一個集中器點(diǎn)。
下行幀如果幀的目的地MAC地址已知是任何輸出端口的下行，則發(fā)送該幀到該端口而不是其它端口，否則丟棄該幀。
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)當(dāng)在目的地已知時服從上行和下行條件，但是如果地址未知則不會服從這些規(guī)則，求助于網(wǎng)絡(luò)廣播，詢問目的地以便標(biāo)識自身。該問題通過保持網(wǎng)絡(luò)上的上行位置的所有PC機(jī)的身份記錄而得以解決。在接入網(wǎng)中，最主要的是，每個集中級知道其端口下行的PC機(jī)的所有MAC地址。與傳統(tǒng)的LAN不同，在客戶機(jī)它自己講話之前，不可能對客戶機(jī)說話。
在圖2實施例中，這些是通過使用對DHCP服務(wù)器36的DHCP請求來建立終端與集中器內(nèi)的地址之間的聯(lián)系而實現(xiàn)的。在PC機(jī)啟動時，隨著它的引導(dǎo)，PC機(jī)將發(fā)送一個含有它的MAC地址的DHCP發(fā)現(xiàn)消息。這些MAC地址在集中器上被接收，并在發(fā)送到DHCP服務(wù)器之前，與接收它們的端口相對地被高速緩存和存儲。
因此，以太網(wǎng)集中器的每一個都具有一個地址表，該地址表存儲它的各端口號以及連接到這些端口的每個PC機(jī)的地址的記錄。集中器將經(jīng)常使得地址表中的條目過期(age out)。為了防止它成為一個問題，可以將DHCP租約超時設(shè)置為一個比集中器使用超時(age timeout)更短的時間。這樣，工作于互聯(lián)網(wǎng)上的客戶機(jī)將在它們更新其DHCP租約時刷新其MAC地址。
下面的部分考慮當(dāng)已經(jīng)知道客戶機(jī)的IP地址時如何確定客戶機(jī)的MAC地址。在該情況下，按慣列發(fā)送ARP(地址解析協(xié)議)消息。該協(xié)議使用廣播消息以標(biāo)識自身。在一個接入網(wǎng)中，該行為是不受歡迎的。
如果在接入網(wǎng)中以傳統(tǒng)方式使用該網(wǎng)絡(luò)，則該網(wǎng)絡(luò)將被廣播消息洪泛，因為每當(dāng)客戶PC機(jī)使用ARP來發(fā)現(xiàn)任何其它用戶的MAC地址時，都會向所有其它客戶機(jī)發(fā)送一個廣播。這將降低諸如接入網(wǎng)等有限帶寬網(wǎng)絡(luò)的性能。
這一問題可以通過使用DHCP服務(wù)器或者前端集中器34內(nèi)的ARP代理功能而得以消除。集中器上行轉(zhuǎn)發(fā)所有的廣播，而不是向所有連接的端口進(jìn)行上行和下行的回送。具有所有客戶機(jī)的MAC地址的已存儲表的ARP代理功能將代表客戶機(jī)進(jìn)行答復(fù)。
可替換地，ARP代理功能可以接收ARP請求，查找預(yù)期收件人的MAC地址，并將ARP請求轉(zhuǎn)發(fā)到該收件人。這種情況是單播而不是下行廣播?？蛻魴C(jī)然后以正常方式答復(fù)原請求者。該方法將只有在客戶機(jī)的軟件接受單播ARP請求時才工作。
因此，在上述系統(tǒng)和方法中，廣播幀僅被上行發(fā)送而從不下行傳送。
從上述說明中將會明白，所述實施例使以太網(wǎng)/IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)能夠用于接入網(wǎng)。由于連接到接入網(wǎng)的許多客戶已經(jīng)在使用此類型的網(wǎng)絡(luò)，因此這是非常有利的。
在本發(fā)明的范圍之內(nèi)能夠?qū)λ鰧嵤├M(jìn)行各種修改，并由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員實現(xiàn)。本發(fā)明由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種在接入網(wǎng)中為數(shù)據(jù)選擇路由的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括一個服務(wù)器、至少一個耦合到服務(wù)器的集中器和多個耦合到集中器的終端，該方法包括經(jīng)由集中器將每個終端的唯一地址從終端發(fā)送到服務(wù)器；在集中器上存儲該唯一的終端地址；以及將尋址到給定終端的未來數(shù)據(jù)選擇路由到該集中器所存儲的該終端的地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，發(fā)送唯一地址的步驟包括發(fā)送每個終端的MAC地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述服務(wù)器是DHCP服務(wù)器，并且，發(fā)送唯一地址到服務(wù)器的步驟包括發(fā)送DHCP發(fā)現(xiàn)消息到服務(wù)器，所述DHCP發(fā)現(xiàn)消息包含唯一地址。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其中，在集中器存儲該唯一的終端地址的步驟包括存儲與接收到該終端地址的集中器端口相對的終端地址。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的方法，其中，所述終端、服務(wù)器和集中器中的每一個都具有用于已存儲的條目的超時周期，包括將終端地址的超時設(shè)置為比集中器存儲或服務(wù)的超時更短的超時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法，包括將地址解析協(xié)議(ARP)廣播消息從終端發(fā)送到集中器，并將ARP廣播消息選擇路由到服務(wù)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述服務(wù)器向請求的終端發(fā)出在ARP請求中標(biāo)識的終端的唯一地址。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述服務(wù)器把ARP請求作為一個單播消息轉(zhuǎn)發(fā)到在ARP請求中標(biāo)識的終端的唯一地址。
9.一種接入網(wǎng)，包括一個服務(wù)器、至少一個耦合到服務(wù)器的集中器和多個耦合到集中器的終端，其中，每個終端包括用于經(jīng)由集中器將終端的唯一地址發(fā)送到服務(wù)器的裝置；所述集中器包括用于存儲該唯一的終端地址的存儲器，由此，集中器可以將尋址到給定終端的未來數(shù)據(jù)選擇路由到存儲于該存儲器中的該終端地址。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接入網(wǎng)，其中，每個終端中的唯一地址發(fā)送裝置包括用于發(fā)送該終端的MAC地址的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的接入網(wǎng)，其中，所述服務(wù)器是DHCP服務(wù)器，并且在每個終端用于發(fā)送唯一地址到DHCP服務(wù)器的裝置包括用于發(fā)送DHCP發(fā)現(xiàn)消息到DHCP服務(wù)器的裝置，所述DHCP發(fā)現(xiàn)消息包含唯一地址。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項所述的接入網(wǎng)，其中，所述集中器存儲器存儲與從終端接收到終端唯一地址的端口相對的唯一的終端地址。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12任一項所述的接入網(wǎng)，其中，所述終端、服務(wù)器和集中器存儲器中的每一個具有用于已存儲的條目的超時，其中終端的超時被設(shè)置為比服務(wù)器或集中器存儲器的超時更短的一個時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13任一項所述的接入網(wǎng)，其中，所述終端包括經(jīng)由集中器將ARP消息廣播到服務(wù)器的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接入網(wǎng)，其中，所述服務(wù)器包括向請求的終端發(fā)出在ARP請求中標(biāo)識的終端的唯一地址的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的接入網(wǎng)，其中，所述服務(wù)器包括用于將ARP請求選擇路由到在ARP請求中標(biāo)識的終端的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16任一項所述的接入網(wǎng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)或者IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至17任一項所述的接入網(wǎng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)包括安排在服務(wù)器與終端之間的多個集中器，第一集中器連接在服務(wù)器與其它集中器之間，所述其它集中器連接到終端，或者經(jīng)由一個或多個其它集中器間接連接到終端。
全文摘要
一種使用以太網(wǎng)或者IEEE802.3技術(shù)建立的接入網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)包括多個終端、一個集中器分級體系和一個DHCP服務(wù)器。在終端啟動時，包含有終端的MAC地址的DHCP發(fā)現(xiàn)消息被發(fā)送到服務(wù)器。這些地址在集中器上與接收到它們的端口相對地被高速緩存。這樣，未知的MAC地址僅僅被上行發(fā)送。為了避免網(wǎng)絡(luò)由于任何時候一個客戶PC機(jī)使用ARP來發(fā)現(xiàn)其它客戶機(jī)的MAC地址時出現(xiàn)的廣播消息而出現(xiàn)泛洪，中心服務(wù)器提供一個代理ARP功能。
文檔編號H04L29/12GK1531813SQ02806815
公開日2004年9月22日 申請日期2002年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月20日
發(fā)明者W·G·哈迪, V·格蘭迪, W G 哈迪, 嫉 申請人:馬科尼英國知識產(chǎn)權(quán)有限公司