CN102394832A - 基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于QinQ模式的GPON终端设备，其包括QinQ模式交换芯片和PON芯片，交换芯片包括多个用户侧端口，各用户侧端口连接一用户端，PON芯片连接GPON，QinQ模式交换芯片通过上联口连接PON芯片。本发明还涉及利用该终端设备实现报文转发的方法，该方法能有效地对于各种用户的不同类型数据报文进行分类，并基于分类进行差分服务，从而提高设备对于不同类型的用户和业务类型的支持度，降低硬件和运营维护成本，缩短寻址时间，降低数据转发时延，提高设备的性能及网络运行效率，提供用户更佳的使用体验。且本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法结构简单，应用范围广泛。

Description

基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，特别涉及GPON终端设备及其数据转发技术领域，具体是指一种基于QinQ模式的吉比特无源光网络(GPON)终端设备及报文转发方法。

背景技术

在通信技术领域，数据的转发与分类是一项相当重要的技术。运营商和客户通常都会十分关注通信设备的数据转发性能，包括转发时延，转发速率及吞吐量等等。转发时延小，通信效率高的通信技术往往能够获得更高的客户满意度。

但是，由于用户的种类是多样化的，业务类型也是多样化的，针对不同的用户和不同的上网业务，需要对不同类型的数据报文进行流分类。然后，对不同的客户端设备、不同的网址、不同的端口、不同的VLAN、不同的以太网类型、不同的传输层协议、不同的应用层协议进行差分服务。现有技术中的设备，难以应付上述各种的不同类型的数据报文，因此，设备对不同类型的用户和业务类型的支持度较低，网络运行效率也较低，网络运营维护成本较高，用户也难以获得较舒适的网络使用体验。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种有效地对于各种用户的不同类型数据报文进行分类，并基于分类进行差分服务，从而提高设备对于不同类型的用户和业务类型的支持度，提高网络运行效率，降低运营维护成本，提供用户更佳的使用体验，且结构简单，应用范围广泛的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法。

为了实现上述的目的，本发明的基于QinQ模式的GPON终端设备具有如下构成：

该基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备包括交换模块和PON模块，所述的交换模块连接所述的PON模块，所述的交换模块为QinQ模式交换芯片，所述的交换芯片包括多个用户侧端口，所述的各用户侧端口连接一用户端，所述的PON模块为PON芯片，所述的PON芯片连接吉比特无源光网络，所述的QinQ模式交换芯片通过上联口连接所述的PON芯片。

该基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备中，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均连通所述的上联口，各用户侧端口间相互隔离。

该基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备中，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均具有PVID给定单元，所述的PVID给定单元连接所述的PON芯片。

本发明还提供一种利用所述的终端设备实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，该方法包括以下步骤：

(1)通过用户操作，对所述的QinQ模式交换芯片进行初始设定；

(2)所述的交换芯片的一个用户侧端口接收到数据报文后，对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID；

(3)所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类；

(4)所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片；

(5)所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的对QinQ模式交换芯片进行初始设定，具体为：对QinQ模式交换芯片的每一个用户侧端口分配一个固定的PVID，并设定数据流分类的标准。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类，具体为：所述的交换芯片根据所述的数据流分类标准进行数据流分类。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的数据流分类标准为收到的数据报文的端口号、源MAC地址、目的MAC地址、802.1Q优先级、VLAN值、以太网类型、源IPv4地址、目的IPv4地址、IP协议类型、IPv4包中的DSCP字段、IP版本、源IPv4端口、目的IPv4端口、源IPv6地址、目的IPv6地址、传输层协议类型、源IPv6端口和目的IPv6端口中的一种或多种。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均具有PVID给定单元，所述的PVID给定单元连接所述的PON芯片，所述的交换芯片对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID，具体为；所述的QinQ模式交换芯片的一个用户侧端口的PVID给定单元，对于该用户侧端口接收到的数据报文标记一个所述的分配给该用户侧端口的PVID。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片，具体包括以下步骤：

(41)所述的交换芯片将经过分类的数据报文根据VLAN进行报文洪泛，将数据报文转发至所述的上联口；

(42)所述的上联口将所述的数据报文转发至所述的PON芯片。

该实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的双层VLAN包括外层VLAN和内层VLAN，所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort，具体为：所述的PON芯片根据外层VLAN和内层VLAN进行对应，以将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

采用了该发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备，其包括QinQ模式交换芯片和PON芯片，所述的交换芯片包括多个用户侧端口，所述的各用户侧端口连接一用户端，所述的PON芯片连接吉比特无源光网络，所述的QinQ模式交换芯片通过上联口连接所述的PON芯片。在利用终端设备实现报文转发的方法时，交换芯片对于每个接收到数据报文标记一个与该接收该数据报文的用户侧端口对应的PVID；然后根据所述的初始设定进行数据流分类；并将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片；最后所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort，实现报文转发。该方法能有效地对于各种用户的不同类型数据报文进行分类，并基于分类进行差分服务，从而提高设备对于不同类型的用户和业务类型的支持度，降低硬件成本，缩短寻址时间，降低数据转发时延，提高设备的性能及网络运行效率，降低运营维护成本，提供用户更佳的使用体验。且本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法结构简单，应用范围广泛。

附图说明

图1为本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备的结构示意图。

图2为本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法的步骤流程图。

图3为本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法在实际应用中的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备的结构示意图。

在一种实施方式中，该吉比特无源光网络终端设备包括交换模块和PON模块，所述的交换模块为QinQ模式交换芯片(即：Switch芯片)，所述的交换芯片包括多个用户侧端口，所述的各用户侧端口连接一用户端，所述的PON模块为PON芯片，所述的PON芯片连接吉比特无源光网络，所述的QinQ模式交换芯片通过上联口连接所述的PON芯片。其中，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均连通所述的上联口，各用户侧端口间相互隔离。

利用该实施方式的终端设备实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，如图2所示，包括以下步骤：

(1)通过用户操作，对所述的QinQ模式交换芯片进行初始设定；

(2)所述的交换芯片的一个用户侧端口接收到数据报文后，对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID；

(3)所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类；

(4)所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片；

(5)所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

在一种较优选的实施方式中，所述的对QinQ模式交换芯片进行初始设定，具体为：对QinQ模式交换芯片的每一个用户侧端口分配一个固定的PVID，并设定数据流分类的标准。而所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类，则具体为：所述的交换芯片根据所述的数据流分类标准进行数据流分类。

在一种进一步优选的实施方式中，所述的数据流分类标准为收到的数据报文的端口号、源MAC地址、目的MAC地址、802.1Q优先级、VLAN值、以太网类型、源IPv4地址、目的IPv4地址、IP协议类型、IPv4包中的DSCP字段、IP版本、源IPv4端口、目的IPv4端口、源IPv6地址、目的IPv6地址、传输层协议类型、源IPv6端口和目的IPv6端口中的一种或多种。

在另一种较优选的实施方式中，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均具有PVID给定单元，所述的PVID给定单元连接所述的PON芯片。

在利用该实施方式的终端设备实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法中，所述的交换芯片对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID，具体为；所述的QinQ模式交换芯片的一个用户侧端口的PVID给定单元，对于该用户侧端口接收到的数据报文标记一个所述的分配给该用户侧端口的PVID。

在更进一步优选的实施方式中，所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片，具体包括以下步骤：

(41)所述的交换芯片将经过分类的数据报文根据VLAN进行报文洪泛，将数据报文转发至所述的上联口；

(42)所述的上联口将所述的数据报文转发至所述的PON芯片。

在更优选的实施方式中，所述的双层VLAN包括外层VLAN和内层VLAN，所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort，具体为：

所述的PON芯片根据外层VLAN和内层VLAN进行对应，以将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

在实际应用中，本发明的基于QinQ模式的GPON终端设备的报文转发方法是在支持VLAN功能的二层通信设备上，通过客户制定的规则对数据报文进行流分类，之后被标记上用户侧端口指定的VLAN，然后再根据VLAN进行报文的洪泛，转发至上联口进入PON芯片，然后在PON芯片上根据两层VLAN进行MAPPING至不同的GemPort，实现GPON终端业务。

实际运用中，主要的GPON终端业务模型包括TAG模式(标记模式)、TRUNK模式(具有指定VLAN的数据包才会转发)、TRANSPARENT模式(透传模式)、TRANSLATION模式(转换模式)、AGGREGATION模式(聚合模式)和HYBRID模式(混合模式)。本发明的基于QinQ模式的GPON终端设备能够应用于上述所有模式，实现通信设备对数据业务的灵活控制。其方法是通过在支持VLAN功能的二层通信设备上，通过客户制定的规则对数据报文进行流分类，之后被标记上用户侧端口指定的VLAN，然后再根据VLAN进行报文的洪泛，转发至上联口进入PON芯片，然后在PON芯片上根据两层VLAN进行MAPPING至不同的GemPort，实现GPON终端业务。

对数据报文进行流分类的规则可以基于以下信息：收到的数据报文的端口号、源MAC地址、目的MAC地址、802.1Q优先级、VLAN值、以太网类型、源IPv4地址、目的IPv4地址、IP协议类型、IPv4包中的DSCP字段、IP版本、源IPv4端口、目的IPv4端口、源IPv6地址、目的IPv6地址、传输层协议类型、源IPv6端口、目的IPv6端口。丰富多样的分类方法，可以满足客户对各种上网业务的差分服务，主要表现为，报文是应该转发，还是应该丢弃，哪些报文应该被标记为高优先级，哪些报文应该被标记为低优先级，哪些数据流应该分配较大带宽，哪些数据流应该被限速等等。

数据报文被标记的用户侧端口指定的VLAN是固定的，每个端口的VLAN都不相同，用于区分该数据包到底是从哪个用户侧端口进来的。每个用户侧端口之间是相互隔离的，每个用户侧端口与上联口之间是相互不隔离的。这样，从用户侧端口进来的数据包只会被转发到上联口，而不会被转发到其他用户侧端口，保证了信息的安全性和***的稳定性。分配给每个通信设备用户侧端口一个固定的PVID，每个从该端口进来的数据包都会被标记上这个端口的VLAN信息(即IEEE802.1Q字段)，同时进行流分类，这使得通信设备只需创建几百个VLAN就可以实现对4K个VLAN、8个优先级的数据流的支持。

根据VLAN进行报文的洪泛时，被用户侧端口标记过VLAN的报文只会在已经加入到该VLAN内的端口中洪泛，而不会洪泛到其他端口，实现报文的安全转发。由于这种转发方式依据的是VLAN，所以不会受到芯片的MAC地址容量的硬件限制。这种报文转发方式，不需要搜索MAC地址，省略了寻址时间，节省了***开支，减少了报文的转发时延，也提高了***的性能。

PON芯片根据两层VLAN进行MAPPING至不同的GemPort，PON芯片能够同时根据OuterVlan和InnerVlan进行Mapping，将数据包转发至不同的GemPort，完成GPON终端业务。合理的利用了PON芯片的特性，降低了研发成本。

本发明在具体实施时，首先分配给每个用户侧端口一个固定的PVID，并将这些VLAN同时以TAGGED方式加入到上联口中，设置用户侧端口之间相互隔离，用户侧端口与上联口之间相互不隔离；然后根据客户对设备的需求，制定转发规则和分类规则，当数据报文从用户侧端口进入时，就会去匹配用户已制定的规则，并进行相应的流分类操作；当符合转发规则的数据包通过用户侧端口后，就会被标记上该端口的PVID；被标记的数据包在芯片内部根据VLAN进行报文洪泛，转发至上联口进入PON芯片，然后在PON芯片上根据两层VLAN进行MAPPING至不同的GemPort，实现GPON终端业务。其实现的步骤如3所示：

首先，分配给每个用户侧端口一个固定的的PVID，并将这些VLAN同时以TAGGED方式加入到上联口中，设置用户侧端口之间相互隔离，用户侧端口与上联口之间相互不隔离。例如：将端口1的PVID设置为101，端口2的PVID设置为102......然后将101，102等VLAN以TAGGED方式加入到上联口中。用户侧端口之间必须是相互隔离的，这样才能保证从用户侧端口进来的数据包不会洪泛到其他端口；用户侧端口和上联口之间必须是不隔离的，这样从用户侧端口输入的数据报文才会被转发至上联口。

然后，根据客户对设备的需求，制定转发规则和分类规则，当数据报文从用户侧端口进入时，就会去匹配用户已制定的规则，并进行相应的流分类操作。值得一提的是，分类规则也是存在优先级的。例如，制定两条这样的规则，将源MAC地址为00:00:00:00:aa:11的数据包丢弃，并将这条规则的优先级设置为1；将IPv4地址为192.168.110的数据包802.1Q优先级修改为3后转发，并将这条规则的优先级设置为2。当SA MAC＝00:00:00:00:aa:11的数据包进入通信设备后，将会被丢弃；当IPv4.src＝192.168.110的数据包进入通信设备后，其优先级将会被修改为3，然后转发；当同时匹配这两条规则的数据包进入设备后，由于第一条规则的优先级比较高，所以会先匹配上，其结果是报文被丢弃。

再然后，当符合转发规则的数据包通过用户侧端口后，就会被标记上该端口的PVID。例如，从端口1进来的数据包会被标记上VLAN＝101，从端口2进来的数据包会被标记上VLAN＝102。

接着，被标记的数据包在芯片内部根据VLAN进行报文洪泛，完成数据转发。由于101、102等用户侧端口的PVID已经被预先以TAGGED方式加入到了上联口中，报文根据VLAN进行洪泛的功能也已经被打开，所以数据包会被转发至上联口。

最后，数据包进入PON芯片后，会根据两层VLAN进行Mapping，转发至不同的GemPort。例如，从端口1进来的带VLAN＝1000的数据包，会根据OutVlan＝101，InnerVlan＝1000，转发至GemPort 1；从端口1进来的带VLAN＝1001的数据包，会根据OutVlan＝101，InnerVlan＝1001，转发至GemPort 2；从端口2进来的带VLAN＝1000的数据包，会根据OutVlan＝102，InnerVlan＝1000，转发至GemPort 3；从端口2进来的带VLAN＝1001的数据包，会根据OutVlan＝102，InnerVlan＝1001，转发至GemPort 4。这样就完成了GPON的终端业务。

采用了该发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备，其包括QinQ模式交换芯片和PON芯片，所述的交换芯片包括多个用户侧端口，所述的各用户侧端口连接一用户端，所述的PON芯片连接吉比特无源光网络，所述的QinQ模式交换芯片通过上联口连接所述的PON芯片。在利用终端设备实现报文转发的方法时，交换芯片对于每个接收到数据报文标记一个与该接收该数据报文的用户侧端口对应的PVID；然后根据所述的初始设定进行数据流分类；并将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片；最后所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort，实现报文转发。该方法能有效地对于各种用户的不同类型数据报文进行分类，并基于分类进行差分服务，从而提高设备对于不同类型的用户和业务类型的支持度，降低硬件成本，缩短寻址时间，降低数据转发时延，提高设备的性能及网络运行效率，降低运营维护成本，提供用户更佳的使用体验。且本发明的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备及报文转发方法结构简单，应用范围广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备，所述的吉比特无源光网络终端设备包括交换模块和PON模块，所述的交换模块连接所述的PON模块，其特征在于，所述的交换模块为QinQ模式交换芯片，所述的交换芯片包括多个用户侧端口，所述的各用户侧端口连接一用户端，所述的PON模块为PON芯片，所述的PON芯片连接吉比特无源光网络，所述的QinQ模式交换芯片通过上联口连接所述的PON芯片。

2.根据权利要求1所述的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备，其特征在于，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均连通所述的上联口，各用户侧端口间相互隔离。

3.根据权利要求1或2所述的基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备，其特征在于，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均具有PVID给定单元，所述的PVID给定单元连接所述的PON芯片。

4.一种利用权利要求1所述的终端设备实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)通过用户操作，对所述的QinQ模式交换芯片进行初始设定；

(2)所述的交换芯片的一个用户侧端口接收到数据报文后，对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID；

(3)所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类；

(4)所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片；

(5)所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

5.根据权利要求4所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的对QinQ模式交换芯片进行初始设定，具体为：

对QinQ模式交换芯片的每一个用户侧端口分配一个固定的PVID，并设定数据流分类的标准。

6.根据权利要求5所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的交换芯片根据所述的初始设定进行数据流分类，具体为：

所述的交换芯片根据所述的数据流分类标准进行数据流分类。

7.根据权利要求5所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的数据流分类标准为收到的数据报文的端口号、源MAC地址、目的MAC地址、802.1Q优先级、VLAN值、以太网类型、源IPv4地址、目的IPv4地址、IP协议类型、IPv4包中的DSCP字段、IP版本、源IPv4端口、目的IPv4端口、源IPv6地址、目的IPv6地址、传输层协议类型、源IPv6端口和目的IPv6端口中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的QinQ模式交换芯片的各用户侧端口均具有PVID给定单元，所述的PVID给定单元连接所述的PON芯片，所述的交换芯片对于该数据报文标记一个与该用户侧端口对应的PVID，具体为；

所述的QinQ模式交换芯片的一个用户侧端口的PVID给定单元，对于该用户侧端口接收到的数据报文标记一个所述的分配给该用户侧端口的PVID。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的交换芯片将经过分类的数据报文经所述的上联口转发至所述的PON芯片，具体包括以下步骤：

(41)所述的交换芯片将经过分类的数据报文根据VLAN进行报文洪泛，将数据报文转发至所述的上联口；

(42)所述的上联口将所述的数据报文转发至所述的PON芯片。

10.根据权利要求9所述的实现基于QinQ模式的吉比特无源光网络终端设备报文转发的方法，其特征在于，所述的双层VLAN包括外层VLAN和内层VLAN，所述的PON芯片根据QinQ模式的双层VLAN将所述的数据报文分配至对应的GemPort，具体为：

所述的PON芯片根据外层VLAN和内层VLAN进行对应，以将所述的数据报文分配至对应的GemPort。

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