CN1571395A - 一种宽带接入设备支持atm网络承载ip报文协议的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带接入设备支持ATM网络承载IP报文协议的方法。该方法包括：在从用户侧到网络侧的上行方向上，宽带接入设备对接收的报文进行整理以及封装协议类型的转换，即将按照IPOA协议封装的报文转换为按照以太网协议封装的报文，然后发送到IP城域网；在从网络侧到用户侧的下行方向上，宽带接入设备对接收的报文进行封装协议的转换，即将按照以太网协议封装的报文转换为按照IPOA协议封装的报文，并进行路由查询，获得相关PVC的信息，然后发送到用户侧。本发明解决了ATM网络与IP城域网实现互通需要增加额外终结设备的问题，简化了网络结构，降低了运营成本，增强了ATM网络多播与级联的功能。

Description

一种宽带接入设备支持ATM网络承载IP报文协议的方法
技术领域
本发明涉及协议转换技术，具体地说，涉及一种宽带接入设备通过协议转换支持ATM网络承载IP报文协议(IPOA)的方法。
背景技术
目前多数数字用户线(DSL)技术，包括非对称数字用户线(ADSL)、甚高速数字用户线(VDSL)、G.shdsl等DSL技术是基于ATM信元技术，用户的报文经过XDSL的用户住宅设备(CPE)，都是以ATM信元的格式通过用户线路传到DSLAM设备。
现有的宽带接入设备数字用户线接入复用器(DSLAM)对ATM信元不做终结，经过ATM层的处理后，从DSLAM的上行ATM接口出去，然后经过ATM网络，到BAS(宽带接入服务器)设备或者到路由器。ATM信元的终结是在BAS设备或者路由器上进行处理的。
在以下说明中将用户侧到网络侧的转发处理定义为上行；网络侧到用户侧的转发处理定义为下行。
在目前的网络中，IPOA协议适用于ATM网络的DSLAM设备。通过该协议，DSLAM可以直接与ATM接口的BAS设备相接，也可以在ATM网络中转发，然后与BAS设备相接。如果现有的网络为IP网络，要实现IP网络中提供IPOA接入，则现有设备不能直接支持IPOA协议的接入，需要有额外的ATM终结设备进行IPOA终结，转换为IP上行，这样既增加了运营商的投资，又使网络变得复杂。
发明内容
本发明目的是要提供一种在现有宽带接入设备DSLAM设备中支持IPOA的方案，从而实现ATM网络与IP城域网直接互通。
本发明包括上行处理与下行处理两个部分。在上行方向上，报文从用户侧到网络侧的传输过程包括如下步骤：
a1.从用户侧接收用户报文；
b1.根据接收到报文中ATM信元头信息，提取并组合报文中每个ATM信元信息域中的信息，然后根据IPOA协议封装该组合后的报文；
c1.将步骤b1中按IPOA协议封装的报文转换为按以太网协议封装的报文，并将封装后的报文发送到IP城域网；
在下行方向上，报文从网络侧到用户侧的传输过程包括如下步骤：
a2.接收IP城域网发送的报文；
b2.对接收到的报文进行路由查询和封装类型的转换，将按以太网协议封装的报文转换为按IPOA协议封装的报文；
c2.根据ATM信元格式拆分步骤b2中按IPOA协议封装的报文，并将拆分后的报文发到用户侧。
其中，步骤c1中所述转换为按以太网协议封装报文进一步包括：先删除IPOA协议封装报文中的逻辑链路控制(LLC)和组织唯一标识(OUI)字段，再在删除LLC和OUI的报文前，顺序添加作为目的介质访问控制(DMAC)地址的预先协商确定的网关MAC地址，以及作为源介质访问控制(SMAC)地址的宽带接入设备设置的MAC地址。
其中，步骤b2中所述的路由查询是指根据报文中的VLANID查找PVC信息。
其中，步骤b2中所述的路由查询是指根据报文中用户的IP地址查找PVC信息。
本发明通过在现有DSLAM设备中终结IPOA协议，具体地说，是在DSLAM中将IPOA协议封装的报文转换为以太网格式封装的报文，实现了DSLAM设备直接与IP网络对接，不需要额外网络设备来终结IPOA协议，从而降低建网成本，简化了网络结构；运用以太网交换技术，增大了交换容量，由于以太网具有强大的多播与级联功能，从而克服了ATM网络不支持多播、实现级联复杂的缺陷。
附图说明
图1是本发明所应用的组网示意图；
图2是IPOA协议的报文格式示意图；
图3是以太网协议的报文格式示意图；
图4是本发明中用户侧到网络侧上行业务DSLAM设备工作流程图；
图5是本发明中网络侧到用户侧下行业务DSLAM设备工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图对本发明进一步详细说明。
图1是本发明所应用的组网图。如图1所示，CPE是用户住宅设备，DSLAM是数字用户线接入复用器，BAS表示宽带接入服务器。本发明通过在DSLAM设备中对报文根据以太网协议封装，实现了DSLAM与IP城域网的直接相连，也可以通过城域网接入BAS，实现与其他ATM设备的通信。
图2是IPOA协议的报文格式，IPOA封装报文格式如图2所示，包括逻辑链路控制(LLC)、组织唯一标识(OUI)、以太网类型(Ether Type)、IP报文与帧校验序列(FCS)。其中，LLC占用3个字节，取值为0xAA-AA-03，OUI占用3个字节，取值为0x00-00-00，Ether Type占用2个字节，取值为0x08-00，后边的IP报文最长可以为216-9个字节，最后的FCS占用4个字节，保存报文的CRC校验值。
图3是以太网协议的报文格式示意图。以太网协议报文包括：6字节的目的介质访问控制(DMAC)地址、6字节的源介质访问控制(SMAC)地址、4字节的虚拟局域网标志(VLAN Tag)、2字节的长度/类型、46至1500字节的数据和4字节的FCS。其中，4字节的VLAN Tag包括2字节的协议标识符(TPID)以及2字节的标识控制信息(TCI)，TPID的值固定为0x8100，标识控制信息由3比特的用户优先级域(Priority)、12比特的虚拟局域网标识号(VLAN ID)、1比特的规范格式指示符(CFI)组成，4字节的FCS保存报文的循环冗余校验(CRC)值。
本发明宽带接入设备支持IPOA协议的过程如图4与图5所示，分为对上行业务的处理和对下行业务的处理两种。其中，图4是本发明中用户侧到网络侧上行业务DSLAM设备工作流程图，图5是本发明中网络侧到用户侧下行业务DSLAM设备工作流程图。
如图4所示，DSLAM对上行业务的处理流程包括以下步骤：
步骤401：DSLAM设备从用户侧接收报文，即通过CPE设备接收用户的报文，该报文以ATM信元形式进行传输。
步骤402：报文整理。根据接收的ATM信元中信元头的信息，提取、组合报文中每个ATM信元48个字节信息域中的信息，并按照IPOA协议进行封装，封装后的报文格式如图2所示，其中，LLC为0xAA-AA-03，OUI为0x00-00-00，Ether Type为0x08-00。
步骤403：判断报文是否合法。对步骤402封装后的报文进行CRC校验，并统计报文长度，如果CRC值、报文长度值与报文中的CRC值与长度值都相同，说明报文在传输过程中没有发生错误，进行步骤405；如果不相同，说明报文在传输时发生错误，进行步骤404，丢弃报文，结束本流程。
步骤405：判断报文是否是转发报文。根据步骤402中获取的ATM信元中信元头的信息，判断报文类型。如果是互联网络组管理协议(IGMP)报文或者是运行管理维护(OAM)信令或者是动态主机配置协议(DHCP)报文，则进行步骤406，交CPU处理，结束本流程，否则进行步骤407；
步骤407：报文封装。根据以太网协议对当前要转发报文进行封装。封装时将IPOA报文中的LLC和OUI去掉，然后在报文的前面加上目的介质访问控制(DMAC)地址、源介质访问控制(SMAC)地址与VLAN Tag，然后再重新计算循环冗余校验(CRC)，加到报文的最后作为帧校验序列(FCS)，这样就完成了报文封装类型或者说协议类型的转换。
其中，报文的目的MAC地址使用通过协商获取的以太网交换机(网关)的MAC地址，源MAC地址就使用为IPOA协议转换模块设置的通用MAC地址。因为一个IPOA协议转换模块可以提供多个用户的接入，所以为IPOA协议转换模块设置通用MAC地址也允许多个，即为每个用户设置一个不同的MAC地址。
步骤408：发送报文。DSLAM将封装后的报文发送到IP城域网。
如图5所示，DSLAM对下行业务的处理流程包括以下步骤：
步骤501：DSLAM设备从网络侧接收报文，该报文是根据以太网协议封装的报文，其报文格式如图3所示。
步骤502：判断报文是否合法。对接收到的报文进行CRC校验，并统计报文长度，如果CRC值、报文长度值与报文中的CRC值与长度值都相同，说明报文在传输过程中没有发生错误，进行步骤504；如果不相同，说明报文在传输时发生错误，进行步骤503，丢弃报文，结束本流程。
步骤504：判断报文是否是转发报文。根据IP报文中保存协议类型字段的内容，判断报文类型。如果是互联网络组管理协议(IGMP)报文或者是运行管理维护(OAM)信元或者是动态主机配置协议(DHCP)报文，则进行步骤505，交CPU处理，结束本流程，否则进行步骤506；
步骤506：路由查询。根据报文中的VLAN ID信息或者根据报文中的用户IP地址信息，在预先建立的记录用户信息的表中查找转发时需要的永久虚连接(PVC)。该表是根据用户的需求在设备中事先建立的，它记录了VLAN ID、用户IP地址和虚信道标示符(VCI)、虚通道标示符(VPI)、PVC的对应关系。
步骤507：报文封装。根据IPOA协议，将接收报文报头的DMAC、SMAC与VLAN Tag去掉，加上LLC和OUI，然后再重新计算CRC，加到报文的最后作为帧校验序列(FCS)，这样就完成了报文封装类型或者说协议类型的转换。其中，LLC为0xAA-AA-03，OUI为0x00-00-00，Ether Type为0x08-00。
步骤508：报文拆分。将报文分割为48个字节为单位的信元，根据步骤506查表获取的VCI、VPI信息与校验分割信元所得的值，生成ATM信元头，然后将分割信元放在ATM信元头的后边，形成ATM信元。
步骤509：发送报文，将ATM信元根据步骤506获得的PVC信息通过CPE设备发送到用户端口。

Claims (4)

1、一种宽带接入设备支持ATM网络承载IP报文协议(IPOA)的方法，其特征在于，该方法包括上行处理与下行处理两个过程：
在上行方向上，报文从用户侧到网络侧的传输过程包括如下步骤：
a1.从用户侧接收用户报文；
b1.根据接收到报文中ATM信元头信息，提取并组合报文中每个ATM信元信息域中的信息，然后根据IPOA协议封装该组合后的报文；
c1.将步骤b1中按IPOA协议封装的报文转换为按以太网协议封装的报文，并将封装后的报文发送到IP城域网；
在下行方向上，报文从网络侧到用户侧的传输过程包括如下步骤：
a2.接收IP城域网发送的报文；
b2.对接收到的报文进行路由查询和封装类型的转换，将按以太网协议封装的报文转换为按IPOA协议封装的报文；
c2.根据ATM信元格式拆分步骤b2中按IPOA协议封装的报文，并将拆分后的报文发到用户侧。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c1中所述转换为按以太网协议封装报文进一步包括：先删除IPOA协议封装报文中的逻辑链路控制(LLC)和组织唯一标识(OUI)字段，再在删除LLC和OUI的报文前，顺序添加作为目的介质访问控制(DMAC)地址的预先协商确定的网关MAC地址，以及作为源介质访问控制(SMAC)地址的宽带接入设备设置的MAC地址。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b2中所述的路由查询是指根据从网络侧到用户侧报文中的虚拟局域网(VLAN)ID查找永久虚连接(PVC)信息。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b2中所述的路由查询是指根据从网络侧到用户侧报文中用户的IP地址查找PVC信息。
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