一种IPoA和IPoE的互联实现方法

摘要

本发明公开了一种IPoA和IPoE的互联实现方法。在IPoA到IPoE转换的上行方向，宽带接入设备将从用户侧接口接收的ATM信元重组为IP报文后，对IP报文进行MAC封装，在加入虚拟局域网标签后向网络侧接口发送以太网数据包；在IPoE到IPoA转换的下行方向，宽带接入设备从网络侧接口接收以太网数据包后，基于虚拟局域网标签查找转发表，判断以太网数据包不是ARP包后，透明地提取出IP包，在利用ATM SAR模块对IP包分段处理为ATM信元后，向用户侧接口发送ATM信元，进一步地，对ARP包进行应答。本发明实现了IPoA接口和IPoE接口之间互相连通，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。

说明书

技术领域

本发明涉及网络接口技术领域，尤其涉及一种IPoA和IPoE的互联实现方法。

背景技术

现今适合作局域网络主干技术的主要有千兆以太网及ATM两种。

千兆以太网是网络界公认的技术发展方向之一，它是对成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太网标准的扩展，仍然沿用以太网IEEE802.3帧格式，全双工操作和流控制方法。概括起来，千兆以太网的优点在于：网络技术可靠，易于管理，具有可伸缩性，且它相对于ATM的价格水平要低得多；缺点为部分标准不统一。

ATM(Asynchronous Transfer Mode)是一种目前在电信网中广泛应用的快速分组交换技术，它采用固定信元长度和面向连接的机制，具有传输速度快、可以保证服务质量(QoS)等特点。ATM优点为：支持线路交换和分组交换；对广域网和局域网采用相同的技术；在普通线路上同时传输视频、语音和数据；对多种业务可保证服务质量，按需分配带宽。缺点为：管理和维护复杂；基于ATM的应用较少；ATM产品相对于以太网产品价格昂贵；部分标准不统一。

千兆以太网从根本上讲还是以太网，只是速度快。千兆以太网能与桌面的以太网和快速以太网无缝衔接，因为他们采用的协议是相同的。由于在首次大规模推出ADSL(1999-2001)期间部署的DSL网络架构，普遍使用客户到BRAS的ATM PVC，在网络和客户端都使用ATM，但最近出现的显著趋势是转向用以太网和IP网进行连接。尽管ATM可以提供从用户一直到ISP都可以确保QoS水平的技术，而在下一代架构中，将终结DSL用户的ATM线路，并且会转换成分组(packet-based)技术，从而可靠、安全地将用户流量发送给服务提供商。

现今DSL接入网络正从ATM演进到以太网，在ATM网络与以太网共存时，需在帧和信元之间进行转换。在DSL论坛标准TR101 Section 3.5.3“IPover ATM(U-interface)”中，如图1所示，左侧的家庭网中采用的ATM网络接口，而在右侧的宽带网络中采用的以太网接口，两者之间的宽带接入节点设备中，需要进行ATM网络接口与以太网接口之间的转换，即需要在家庭网的ATM信元和以太网的帧之间进行转换。

IPoA(IP over ATM)方式是一应用较广的接口方式，特别是针对商业用户(如经典IPoA方式)，IPoA的工作原理是：将IP数据包封装成ATM信元，在信道中传送。伴随着接入网络向基于以太网的方式迁移，在宽带接入设备用户侧的IPoA方式必须经过一定的转换来实现和以太网方式的互连。在宽带接入设备网络侧存在IPoE(IP over Ethernet)接口方式，IPoE协议的工作原理是：用户端计算机将IP报文通过以太网卡封装成Ethernet帧送到用户端交换机，再经过光纤传输送到局端交换机。因此，在用户侧与网络侧之间，需要在IPoA和IPoE两种接口协议之间实现互联，以解决ATM和以太网共存情况下，通讯不能顺畅转换等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种IPoA和IPoE的互联实现方法，用以解决ATM网络和以太网共存的情况下，两者之间的ATM信元和以太网数据包之间顺畅转换的技术问题。

本发明提供一种IPoA和IPoE的互联实现方法，包括如下步骤：

(1)在IPoA到IPoE转换的上行方向，宽带接入设备将从用户侧接口接收的ATM信元重组为IP报文后，以宽带接入设备的MAC地址为源MAC地址，根据IP报文的类型确定目的MAC地址后，对IP报文进行MAC封装，在加入虚拟局域网标签后向网络侧接口发送以太网数据包；

(2)在IPoE到IPoA转换的下行方向，宽带接入设备从网络侧接口接收以太网数据包后，基于虚拟局域网标签查找转发表，判断以太网数据包不是ARP(地址解析协议)包后，透明地提取出IP包，在利用ATMSAR(Segmentation And Reassembly、分段和重组)模块对IP包分段处理为ATM信元后，向用户侧接口发送ATM信元。

所述步骤(2)进一步包括：

所述以太网数据包是ARP包时，宽带接入设备应答ARP包，使用宽带接入设备的MAC地址作为ARP应答包的源MAC地址，从该ARP包进来的网络侧接口发出ARP应答包。

步骤(1)中依据IP报文的类型确定目的MAC地址的步骤，包括：

对单播IP报文，目的MAC地址使用宽带网络网关的一个用户侧方向接口的MAC地址；

对组播IP报文，目的MAC地址使用组播IP地址到MAC的标准映射方式提取；

对广播IP报文，目的MAC地址使用0xff-ff-ff-ff-ff-ff。

本发明所述的IPoA和IPoE的互联实现方法，在IPoA接口和IPoE接口之间建立了双向连通，实现了ATM信元与以太网数据包之间的顺畅转换，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。

附图说明

图1是DSL论坛标准TR101 Section 3.5.3中所提出的ATM网与以太网互联的原理图；

图2是上行方向包处理流程图；

图3是下行方向包处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的具体实施方式，对本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法进行详细说明。

本发明包括IPoA到IPoE的转换(上行方向)以及IPoE到IPoA的逆转换(下行方向)的功能模块，其重点在于对MAC地址的控制。

对于上行方向(从用户侧到网络侧)，宽带接入设备在从用户侧接口接收到ATM信元后，重组IP报文，并对所述IP报文进行MAC层封装。封装时，源MAC地址采用宽带接入设备的MAC地址(例如：宽带接入设备上行口的MAC地址)；目的MAC地址的配置必须依赖于所接受的IP包的类型：

1)对于单播IP报文，目的MAC地址必须是宽带网络网关(BNG)的一个用户侧方向(南向)接口的MAC地址，该MAC地址的获取可以通过以下方法：

宽带接入设备静态配置；

预配置BNG的IP地址，通过使用ARP协议来获取BNG的MAC地址。

2)对于广播IP报文，目的MAC地址配置为0xff-ff-ff-ff-ff-ff。

3)对于组播IP报文，通过标准的组播IP地址到MAC地址的映射方法来获取目的MAC地址。

在完成对IP报文的MAC封装后，再向封装包中加入虚拟局域网标签后，向网络侧接口发送以太网数据包。

对于下行方向，在宽带接入设备接收到以太网数据包后，对数据包的转发基于虚拟局域网标签查找转发表来进行，以便转发至各用户侧端口。宽带接入设备对于IP报文保持透明处理，从以太网数据包中提取出IP报文，对于非ARP包，转给ATM SAR发送模块进行处理。ATM SAR模块对IP报文进行分段处理为ATM信元，宽带接入设备再将ATM信元发送到用户侧接口。

另外，宽带接入设备必须应答来自BNG的ARP请求包，应答时，采用宽带接入设备的MAC地址作为ARP应答包的源MAC地址。

具体来讲，本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法，在上行方向，如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤201：宽带接入设备端口从用户侧接口接收ATM信元，重组IP报文；

下面的步骤202～步骤206是对重组后的IP报文进行MAC层的封装的步骤。

步骤202：源MAC地址采用宽带接入设备的MAC地址封装；

步骤203：目的MAC的选取必须判断IP报文的具体类型，对于单播IP报文执行步骤204，对于组播IP报文执行步骤205，对于广播IP报文执行步骤206；

步骤204：对单播IP报文，目的MAC地址使用宽带接入节点设备的MAC地址；

步骤205：对组播IP报文，目的MAC地址使用组播IP地址到MAC的标准映射方式提取；

步骤206：对广播IP报文，目的MAC地址使用0xff-ff-ff-ff-ff-ff；

步骤207：添加(C-VID，S-VID)组合的VLAN标签，即对经过MAC封装后的IP报文的封装包中加入虚拟局域网标签(Virtual LAN Tag)，在(C-VID，S-VID)中C-VID表示客户端虚拟局域网标识符，S-VID表示服务器端虚拟局域网标识符；

步骤208：宽带接入设备向网络侧接口发送出以太网数据包。

本发明所述的一种IPoA和IPoE的互联实现方法，在下行方向，如图3所示，具体包括如下步骤：

步骤301：宽带接入设备端口从网络侧接口接收以太网数据包；

步骤302：对于所接收的以太网数据包，基于(C-VID，S-VID)虚拟局域网标签查找宽带接入设备系统内的转发表，以转发至各用户侧端口。

步骤303：判断该以太网数据包的以太网类型，如果是ARP包则进入步骤304，否则，进入步骤305；

步骤304：对于ARP包，宽带接入设备应答ARP包，源MAC使用宽带接入设备的MAC地址，从该ARP进来的网络侧接口发出ARP应答包；

步骤305：对于非ARP包，宽带接入节点设备透明地提取IP包(剥掉以太网封装)，转至ATM SAR模块；

步骤306：ATM SAR模块对所提取出来的IP包进行ATM分段处理，将其分段为ATM信元；

步骤307：宽带接入节点设备向用户侧接口发送ATM信元。

综上所述，本发明所述的IPoA和IPoE的互联实现方法，实现了ATM信元与以太网数据包之间的顺畅转换，解决了现有ATM网络与以太网共存时两者之间的互联问题。