专利名称：接入网系统及用户数据路径控制方法
技术领域：
本发明涉及对用户数据的路径进行控制的接入网系统(Access NetworkSystem)及用户数据路径控制方法。
背景技术：
一般在IP网络系统中，IP路由器控制被传送的数据的路径。IP路由器根据IP分组的目的地IP地址，决定应中继该分组的下一级的IP路由器。在连接用户终端装置和ISP(Internet Service provider)装置的接入网系统中，作为目的地IP地址，例如，有时从用户终端装置所发送的分组也表示同一门户网站的主机的IP地址。
可是，各用户终端装置因与各自的ISP装置签订有合同，所以用户终端装置的分组(用户数据)必须通过签订有合同的ISP网络。因此，来自用户终端装置的分组无论其目的地IP地址如何都必须被发送到用户终端装置所属的ISP装置。
因此，对于用户终端装置的分组，通过使接入网系统内部的专用的IP网络形成隧道，从而被传送到ISP网络。然后，通过由表示ISP装置所连接的路由器IP的专用IP将用户终端装置的分组密封(capsule)，从而通过接入网系统内部的IP路由器发送到ISP装置。
但是，如上所述，在进行IP密封的方法中，由于需要将传送的用户数据全部进行IP密封，所以容纳用户数据的装置的处理负荷高，继而需要高速的软件处理。
在路径上发生了故障时，发生可绕过该故障路径的路径变更处理。在进行IP密封的方法中，因为用户数据的路径跟随接入网系统中的IP路由选择，所以在发生故障时的路径切换中，必须等待路径控制协议产生的新路径的会聚。这种路径的切换上需要数10秒单位。
由此，提出了可进行高速的路径控制的接入网系统(参考专利文件1)。这种接入网系统设定VLAN(Virtual LAN)，多个用户站及多个中继站使用OSI模型的第三层以下的层的传送平面以成为线路。在传送分组里进行VLAN标记，通过所述的VLAN传送用户终端装置发送接收的用户数据，网络管理块根据在使用第三层的控制平面中从多个用户站以及多个中继站收集的业务量信息而变更VLAN的设定。
专利文献1特开2003-338836号公报发明内容专利文献1所记载的接入网系统存在如下的问题。
专利文献1所记载的接入网系统，因是使用以太网(登录商标)的第二层的网，传送分组(帧)的中继装置根据帧中的目的地MAC地址决定输出端口。MAC地址和端口之间的关系是将接收分组的发送源MAC地址和接收端口相关联并被中继装置保持(学习)。
为此，当发往用户终端装置1的分组的帧为图1所示的状态，并且发往用户终端装置2的分组的帧为图2所示的状态时，如图3所示，中继装置的两个不同的端口(端口1和端口2)要学习从同一ISP装置输出的分组的发送源MAC地址(ISP#A)。
此时，同一MAC地址没有被多个端口学习，通常的第二层交换器(switch)看作用户终端装置移动了，从而仅对新学习的端口侧保持MAC地址。
即，由于为仅有被其中一个端口学习的状态，所以在用户终端装置1以及用户终端装置2同时进行通信时，从用户终端装置向ISP装置的分组成为仅有在其中一个的用户终端装置的VLAN上被学习的状态。此时，因使用未学习的VLAN的用户终端装置进行溢流(flooding)处理，分组的传送吞吐量极大地降低。
而且，在专利文献1所记载的接入网系统在用户终端装置1以及用户终端装置2同时进行通信时，地址学习的变更处理在每次通过分组时进行，这也成为使吞吐量降低的原因。
本发明的目的在于，即使单一的中继装置介于ISP装置和多个用户终端装置的不同的通信路径中时，也提供能够使吞吐量提高的接入网系统及用户数据路径的控制方法。
本发明的接入网系统包括如下结构边缘装置，与网络外部连接，对从网络外部所接收的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址；以及中继装置，将从上述边缘装置接收的分组的发送源MAC地址和接收分组的端口相关联保持，并传送所接收的分组。
根据这种结构，中继装置分别以不同的端口保持与该端口对应的MAC地址，可以避免在与不同的用户终端装置同时进行通信时某一地址的未学习造成的溢流，所以能够提高吞吐量。
根据本发明，即使单一的中继装置介于ISP装置和多个用户终端装置的不同的通信路径中时，也能够提高吞吐量。
图1表示在现有的接入网系统的发往用户终端装置1的分组帧的图。
图2表示在现有的接入网系统的发往用户终端装置2的分组帧的图。
图3表示在现有的接入网系统的中继站的地址学习表的图。
图4表示本发明一个实施方式的接入网系统的结构的图。
图5表示本发明一个实施方式的接入网系统的传送平面的协议栈的图。
图6表示本发明一个实施方式的接入网系统的控制平面的协议栈的图。
图7表示本发明一个实施方式的接入网系统的一部分的方框图。
图8表示本发明一个实施方式的连接站将从ISP装置发送到一个用户终端装置的分组密封时的帧格式的图。
图9表示本发明一个实施方式的连接站将从ISP装置发送到其他的用户终端装置的分组密封时的帧格式的图。
图10表示在本发明一个实施方式的连接站被新添加在分组中的MAC地址的格式的图。
图11表示在本发明一个实施方式的用户站被新添加在分组中的MAC地址的格式的图。
图12表示本发明一个实施方式的控制单元、连接站以及用户站的MAC地址的生成、设定及变更的序列图。
图13表示本发明一个实施方式的连接站接收来自ISP装置的分组时传送处理的步骤的流程图。
图14表示本发明一个实施方式的连接站接收来自中继站的分组时传送处理的步骤的流程图。
具体实施例方式
下面，就本发明的实施方式，参考附图详细地说明。
图4是本发明一个实施方式的接入网系统的结构的图。如图4所示，本发明的一实施方式的接入网系统100包括多个用户终端装置101～104、多个中继站105、将多个用户终端装置101～104连接到多个中继站105的多个用户站111～114、将多个中继站105连接到ISP装置106的多个连接站107以及控制单元(CU)108。
接入网系统100具有由第二层构成的传送平面P1和由第三层构成的控制平面P2。传送平面P1的协议栈示于图5，控制平面P2的协议栈示于图6。
在接入网系统100中，多个用户站111～114及多个中继站105分别设定VLAN，以使传送平面P1中成为一个线路，并对用户数据的分组进行VLAN标记，从而通过所述VLAN传送用户数据。
此外，在接入网系统100中，控制单元108用控制平面P2从多个中继站105及多个用户站111～114收集全部的业务量信息，基于收集的全部的业务量信息，控制多个用户终端装置101～104发送接收的用户数据的路径。
图7是表示接入网系统100的一部分的方框图。如图7所示，接入网系统100包括两个用户终端装置101和102、三个中继站105、两个用户站111和112、将中继站105连接到ISP装置106的一个连接站107和控制单元108。
图8表示连接站107将从ISP装置106发送到用户终端装置101的分组密封的帧格式。
图9表示连接站107将从ISP装置106发送到用户终端装置102的分组密封的帧格式。
如图8以及图9所示，连接站107在密封中使用的以太网(登录商标)首标(MAC地址标记信息)是具有用于表示VLAN路径的边界的用户站的目的地MAC地址M1、表示与VLAN的路径相对应的用户站的发送源MAC地址M2和VLAN标记TC的首标。即，连接站107不是在接收分组(接收帧)中插入VLAN标记，而是添加MAC地址标记信息。
通过用新的以太网(商标登录)首标进行密封，发送源MAC地址在发往用户终端装置101的分组和发往用户终端装置102的分组中不相同，各自在目的地上有所不同。为此，在中继站107中也以各自不同的端口学习与该端口对应的MAC地址。由此，每次发往用户终端装置101以及102的分组通过中继站107时不进行学习表的变更处理。因而，对各端口使用相应的地址，所以没有在用户终端装置101和用户终端装置102同时进行通信时某个地址的未学习造成的溢流。由此，能够提高吞吐量。
图10表示在连接站107新附加在分组中的MAC地址的格式。图11表示由用户站111和112新附加在分组中的MAC地址的格式。
MAC地址由48位构成。通过使MAC地址的48位中开头的8位为0x02，从而使用它作为专用的MAC地址空间。此外，用户站111和112当前使用的VLANID的值的12位被映射为MAC地址。
各个用户数据的路径通过VLAN而被区别。通过这种VLAN的路径和在接入网内部使用的MAC地址的发送接收的组被一对一地映射，从而只管理VLAN的值即可。即使在一个用户站上被连接多个用户终端装置，使用不同的VLAN进行通信时，也可区别在该两个路径上成为发送接收源的MAC地址，所以能够提高吞吐量。
接着，对于在控制单元108、连接站107以及用户站111(112)的MAC地址的生成，设定以及变更，参照图12详细地说明。
控制单元108在接入网系统100的启动时，计算将用户站111、112和连接站107连接的VLAN路径，生成路径的初始设定值(步骤ST901)。接着，使用控制平面P2对用户站111(112)及连接站107通知路径的初始设定值。
连接站107及用户站111(112)根据被通知的所述初始设定值的VLAN而生成并保持自身的MAC地址(步骤ST902、ST903)。再有，由于多个VLAN被会聚，连接站107生成并保持多个MAC地址。
之后，某个用户终端装置的VLAN路径因路径的变更而变更时(路径的变更时)，控制单元108进行路径的变更(步骤ST904)，对用户站111(112)及连接站107通知VLAN的变更。
连接站107和用户站111(112)根据来自控制单元108的VLAN的变更通知，对多个用户终端装置101、102变更所映射的VLAN，并且，变更并保持自身的MAC地址(步骤ST905、ST906)。
接着，对于连接站107的分组的传送处理，参照附图详细地说明。图13是表示连接站107从ISP装置106接收分组时的传送处理的步骤的流程图。如图13所示，连接站17在接收分组时(步骤ST1001)，根据目的地MAC地址而确定用户站，检索由控制单元108设定的VLAN路经(步骤ST1002)。接着，在步骤ST1003中判断连接站107的检索是否命中。
在步骤ST1003中检索命中时，连接站107使用相应的VLANID将MAC地址标记信息(以太网(登录商标)首标)附加(密封)在接收分组中并发送(步骤ST1004、ST1005)，并返回到步骤ST1001。在步骤ST1003中检索未命中时，连接站107丢弃接收分组(步骤ST1006)，返回到步骤ST1001。
图14是用于说明连接站107接收了来自中继站105的分组时的传送处理的流程图。如图14所示，连接站107在接收分组时(步骤ST1101)，判断目的地MAC地址是否被作为本方装置的地址被注册(步骤ST1102)。
在步骤ST1102中，在目的地MAC地址作为本方装置的地址被注册时，连接站107从接收分组中删除MAC地址标记信息后发送分组(步骤ST1103、ST1104)，然后返回到步骤ST1101。在步骤ST1102中，在目的地MAC地址未作为本方装置的地址被注册时，连接站107丢弃接收分组(步骤ST1105)，返回到步骤ST1001。
这样，根据本实施方式，通过连接到ISP装置的连接站对从该ISP装置接收到的分组附加根据目的地而不同的发送源地址，从而即使在ISP装置和多个用户终端装置的不同的通信路径中有单一的中继装置介于其间时，该中继装置也以分别不同的端口学习与该端口对应的MAC地址，能够提高吞吐量。
再有，在上述的实施方式，举例说明了由硬件构成时的情况，但本发明也可由软件实现。
此外，在用于上述实施例说明的各功能块被作为典型的集成电路的LSI来实现。它们可单独地一芯片化，也可一部分或是包括全部那样一芯片化。这里为LSI，而根据集成度的不同，有时也称为IC、系统LSI、超级LSI、超大LSI。
在集成电路化的方法不局限于LSI，也可用专用电路或通用处理器实现。在LSI的制造后，可以利用可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)或可再构成LSI内部的电路元件的连接或设定的可重构处理器。
进而，若由半导体技术的进步或派生的不同技术而出现取代LSI的集成电路化的技术，当然也可以使用该技术进行功能块的集成化。生物技术的适应等也有可能。
本发明的第一方案为具有如下装置的接入网系统边缘装置，与网络外部连接，对从网络外部接收到的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址；中继装置，将从上述的边缘装置接收到的分组的发送源MAC地址和接收到的分组的端口相关联保持，并传送接收的分组。
根据这种结构，中继装置用分别不同端口保持与该端口相对应的MAC地址，能够避免在与不同的用户终端装置同时进行通信时某一个地址的未学习所造成的溢流，所以能够提高吞吐量。
本发明的第二方案在上述方案中，所述的边缘装置使接收到的分组中附加的发送源MAC地址和表示接收分组的路径的VLANID相对应而附加到接收分组中的存储网络系统。
根据这种结构，即使网络内部最终的目的地相同，也能够使用不同的多个VLAN路径。
本发明的第三方案是接入网系统在上述方案中，具有对网络内的VLAN路径进行管理，并在变更了VLAN路径时，将变更的VLAN路径通知所述边缘装置的控制单元，所述边缘装置基于由上述控制单元所通知的VLAN路径，变更本方装置的MAC地址。
根据这种结构，即使是变更了VLAN路径，也能够将与变更的VLAN对应的MAC地址附加到接收分组中。
本发明的第四方案是接入网系统在上述方案中，所述中继装置为对应于多个VLAN的第2层交换器。
根据这种结构，可将现有的第2层交换器作为中继装置来挪用，能够抑制中继装置的布设成本。
本发明的第五方案为，与网络外部连接，对从网络外部接收到的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址的边缘装置。
根据这种结构，中继装置用分别不同端口保持与该端口相对应的MAC地址，能够避免在与不同的用户终端装置同时进行通信时某一个地址的未学习所造成的溢流，所以能够提高吞吐量。
本发明的第六方案是用户数据路径控制方法，它包括附加步骤，与网络外部连接的边缘装置对从网络外部接收到的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址；传送步骤，从所述边缘装置接收了分组的中继装置将接收的分组的发送源MAC地址和接收分组的端口相关联保持，并传送所接收的分组。
根据这种结构，中继装置用分别不同端口保持与该端口相对应的MAC地址，能够避免在与不同的用户终端装置同时进行通信时某一个地址的未学习所造成的溢流，所以能够提高吞吐量。
本说明书基于2004年5月18日申请的特愿2004-147641。其全部内容包含于此。
产业上的可利用性本发明能够提高吞吐量，对存储网络系统以及加入者数据路径的控制方法是有用的。
权利要求
1.一种接入网系统，包括边缘装置，与网络外部连接，对从网络外部接收的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址；以及中继装置，将从所述边缘装置接收的分组的发送源MAC地址和接收到分组的端口相关联保持，并传送接收的分组。
2.如权利要求1所述的接入网系统，其中，所述的边缘装置使接收到的分组中附加的发送源MAC地址和表示接收分组的路径的VLANID相对应而附加到接收分组中。
3.如权利要求1所述的接入网系统，其中，具有对网络内的VLAN路径进行管理，并在变更了VLAN路径时，将变更的VLAN路径通知所述边缘装置的控制单元，所述边缘装置基于由所述控制单元所通知的VLAN路径，变更本方装置的MAC地址。
4.如权利要求1所述的接入网系统，其中所述中继装置为对应于多个VLAN的第2层交换器。
5.一种边缘装置，与网络外部连接，对从网络外部接收到的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址。
6.一种用户数据路径控制方法，包括附加步骤，与网络外部连接的边缘装置对从网络外部接收到的分组附加与网络内部的最终目的地对应的发送源MAC地址；以及传送步骤，从所述边缘装置接收了分组的中继装置将接收的分组的发送源MAC地址和接收了分组的端口相关联保持，并传送所接收的分组。
全文摘要
一种接入网系统，即使单一的中继装置介于ISP装置和多个用户终端装置的不同的通信路径中时，也能够提高吞吐量。在这种系统中，多个用户站(111～114)及多个中继站(105)都设定VLAN而使每一个VLAN成为路线，通过对用户数据的分组进行相应的VLAN标记，从而通过所述VLAN传送所述用户数据。接入网系统(100)生成MAC地址标记信息，并在所述用户数据中附加所述MAC地址标记信息，MAC地址标记信息具有目的地MAC地址，表示是所述VLAN路径的边缘的所述用户站；发送源MAC地址，表示与所述VLAN路径对应的用户站；以及VLAN标记。
文档编号H04L12/56GK1957567SQ20058001617
公开日2007年5月2日 申请日期2005年4月26日 优先权日2004年5月18日
发明者川上哲也 申请人:松下电器产业株式会社