专利名称：一种利用虚拟局域网提供多用户服务的方法
技术领域：
本发明涉及一种在不对称数字用户线ADSL(Asymmetric DigitalSubscriber Line，以下简称ADSL)宽频线路上传输数据信息的方法，尤指一种在ATU-R设备(ADSL Transmission Unit at the customer Premisesend，以下简称ATU-R设备)上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，该方法是藉于该ATU-R设备上加设一交换集线器(Switching hub)，该交换集线器可辨识各该虚拟电路上附加有标记(Tag)的数据信息，使得其上每一用户输出入端口(Port)都分别属于一附加不同标记的虚拟电路。
近年来，由于互联网(Internet)的蓬勃发展，尤其是World Wide Web(简称WWW)除了提供传统的电子邮件传输服务外，还结合了语音、图片及动态图像等各式各样的多媒体服务，当互联网上多媒体服务愈趋流行时，传统拨号式电话网的用户，已无法满足传统调制解调器(Modem)所提供的28.8、33.6或56kbps传输速率，甚至局域网及ISDN上的用户，也无法满足目前网络所提供的传输速率。然而，伴随着这些多媒体服务而来的，是极庞大的信息量，因此为获得更高速的数据信息存取能力，数字信息供应商(ISP)纷纷提出各种提高传输速率的解决方案。
目前，较受各方瞩目的解决方案是所谓的数字用户回路(DigitalSubscriber Line，以下简称DSL)，顾名思义，DSL是一种数字式的用户线路，其与一般所使用模拟用户线(Plain Old Telephone service，以下简称POTS)不同，而DSL系统有许多类型，一般均将其称之为xDSL。在现今DSL系统中，非对称数字用户回路(Asymmetric Digital SubscriberLine，以下简称ADSL)是一最受重视的xDSL技术，因为它可利用现有POTS线路来传送高传输率的信息，而不需再增加现有的基础架构设备，其相关标准也已被制定出来，未来势必会被各行各业广泛地应用于生活及工作环境中，此一发展趋势，不仅加速了信息流通的速度及效率，也将为人们在生活及工作上带来极大的便利。
ADSL系统是利用现有的电话线路，如同目前传统拨号式电话网(PSTN)般，仅需加上ADSL专用调制解调器，即可将数字信息的传输速度，提升到下传速度为1.5M bps到9M bps，上传速度达64K bps到640K bps的境界，其间的差异涉及所采用的调制解调器类型、传输方式及传输距离，其中传输距离是一最主要的因素，此种上下传输速度不对称的情形(相差近十倍)，即该系统被称为不对称(Asymmetrical)的主要原因。
ADSL系统所用的传输媒介是架构在现有的两芯铜线电话网络系统上，使传统拨号式电话网可在不必更改既有传输线路的情形下，将现有的电话线路转换成高速的数字线路，具备达到高速网络传输的能力，既可高速下传、中速双向传输，同时又可维持原有电话线路的通话，且无需更换电信业者(Central office)电话交换机房内的设备10，参阅
图1所示，仅需藉由在机房设备10及用户端设备20分别安装一台ADSL调制解调器30、40，即可建构成ADSL的系统架构1。ADSL调制解调器30、40是藉由使用比语音更大的频宽来传输数据信息，以提高其传输速度，同时，并采用先进的运算法，将一条线分成下列三个频道(channel)一、接收频道(download)为单向高速率通道，由电信业者(Centraloffice)传输至用户端的方向，其速率为1.536M bps至6.144M bps。
二、传送频道(Upload)为双向全双工通道，也有产品设计成单向，由用户端传输至电信业者，其速率为16K bps至640K bps。
三、POTS频道利用基本的4K Hz频宽，提供POTS服务，即目前一般电话使用的频道。
在ADSL的架构中，参阅图1所示，电信业者(Central office)的设备10是通过传统电话线路50连接到各用户端20，各用户端20所安装的ADSL调制解调器40，由于是用以取代传统模拟式电话，因此其上传统电话的功能，是不可缺少的，在ADSL上约1MHZ的频宽中，最低的4KHz频宽(0-4KHz)是被用来进行传统的电话服务，该频宽是被该ADSL调制解调器40中所谓的一POTS分离器(Splitter)41，进行被动式滤波(passivefiltering)，以从1MHz频宽中将POTS信号分离出来，另外的100KHz到1.1IMHZ频宽，则是以最多每秒6个比特bits的方式来传送数据信息。
在电信业者机房中的ADSL调制解调器30，必须将数字数据供应商(ISP)传来的信息、电话公司传来的Internet连线信号或公司网络传来的数据信息，调制或编码成M ADSL信号，并将4KHz的POTS信号与ADSL信号结合起来，再通过现存的电话线路50，将信号传送至各用户端20，各用户端20所安装的ADSL调制解调器40中的该POTS分离器41，会将POTS信号由数字信号中分离出来，再经解调制或解码，传送至用户端20的设备(如电脑)，而由各用户端20的设备传送至电信业者机房10的信息，则是经由用户端20的ADSL调制解调器40，将欲上传的数字信号加以调制及编码，并将该信号与4K Hz的POTS信号结合起来，并传送至电信业者机房，再由电信业者机房10的ADSL调制解调器30中的POTS分离器31，将POTS信号再度由数字信号中分离出来，而上传的数字信号经解调制或解码后，再传送至数字信息供应商(ISP)、电话公司的Internet用户或公司网络。
由于ADSL是一种全天候的数字连线，且不会干扰到语音频道，使用者在使用ADSL数据频道时，仍可在同一条线上打电话，故极受消费者欢迎，许多通讯系统经营商为顺应此一市场趋势，藉由增设电话设备，以提供ADSL的宽频通讯服务，此举不仅大幅提升了数据通讯的效率，也为系统经营商带来极大的市场商机。此外，依研究数据显示，未来将有高达百分的七十的传统电话使用者，有兴趣改用网络式电话设备，进行通信联络，此一数量庞大的通信用户及需求，势必造成提供网络式电话服务的电信业者，面临线路不敷使用的问题。
尽管电信业者在ADSL线路上，可藉提供多个虚拟电路(VirtualCircuit，简称VC)的服务，以扩充其服务电路，但事实上，在数据封包的处理上，装设于用户端20的ADSL调制解调器40内的通讯传输单元42(ADSL Transmission Unit at the customer premises end，以下简称ATU-R设备)所接受的服务对象，再参阅图1所示，仍仅为一个，故如何能运用一低成本机制，使得ATU-R设备42上的每一虚拟电路(VC)都可服务不同的用户，并保证每一用户的数据封包不会被遗留至使用相同ATU-R设备的用户线路上，使电信业者在扩充线路的同时，也可确保各用户进行数据通讯时的正确性及安全性，即已成为在ADSL宽频网络系统上亟待解决的一重要课题。
本发明的目的是提供一种可以改进前述ADSL宽频网络系统上所发生的诸多缺点，而在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU-R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，该方法利用虚拟局域网技术，在ADSL线路上虚拟出若干条线路，使与ATU-R上若干个用户输出入端口(Port)相连线的各用户端备，能够分别利用这些虚拟电路，通过该ADSL线路与电信业者进行数据信息交换，并藉该ATU-R设备上所加设的一交换集线器(Switching hub)辨识出各该虚拟电路上附加有标记(Tag)的数据信息，使得该交换集线器上每一用户输出入端口，分别隶属于一个附加不同标记的虚拟电路，使每一虚拟电路可用以服务不同的用户，以确保每一用户的数据封包不会被遗留至使用相同ATU-R设备的其他用户线路上，如此，在遇到广播封包时，即无须担心数据会被其他用户看到。
本发明的又一目的是在该交换集线器会根据所接收的这些封包在虚拟电路上的识别码，将其分别传送至指定的用户，并针对用户欲传送的数据封包进行辨识，并为该数据封包附加虚拟电路标记及其在虚拟电路上所属的识别码，再经ATU-R设备的中央处理单元，根据其所属的识别码，通过对应的虚拟电路传送出去，以缩短这些数据封包在ADSL宽频系统的最终线路上的处理时间，大幅提升其传输效率。
本发明的目的是这样实现的一种在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU-R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，其特征在于该方法是利用虚拟局域网技术，在ADSL线路上，虚拟出若干条线路，使得与该ATU-R设备上若干个用户输出入端口相连线的各用户端设备，并藉于该ATU-R设备上加设一交换集线器，该交换集线器可辨识各该虚拟电路上附加有标记的数据信息，使不用各该虚拟电路的每一用户端设备，都可藉由以太网络连接至该交换集线器，使得该交换集线器上每一用户输出入端口都分别属于一个附加不同标记的虚拟电路。
其中该交换集线器中包含有一负责交换封包的交换芯片，当数据封包由电信业者，通过ADSL线路，传送至该ATU-R设备时，该ATU-R设备中的一中央处理单元将根据所接收的数据封包，进行辨识，判断该数据封包在各该虚拟电路上的识别码，应属于哪一个用户端设备，并根据此一信息，对该数据封包附加对应的虚拟电路标记，该虚拟电路标记中包含有属于该用户在虚拟电路上的识别码，再将该数据封包传送至该交换芯片，该交换芯片根据这些封包在虚拟电路上的识别码，将其分别传送至指定的用户。
其中任一用户端设备欲通过该ADSL线路，将数据封包传送至电信业者时，该交换芯片会先根据所接收到的数据封包，进行辨识，判断其用户输出入端口所属的虚拟电路，并为该数据封包附加虚拟电路标记及其在虚拟电路上所属的识别码M，再将其传送至该中央处理单元，该中央处理单元即根据这些数据封包在虚拟电路上所属的识别码，通过对应的虚拟电路，将其传送出去。
图1是传统ADSL宽频系统的系统架构示意图。
图2是本发明的系统架构示意图。
在传统ADSL宽频系统1中，又参阅图1所示，安装在用户端20的ANSL调制解调器40，主要包括一ATU-R设备42及一POTS分离器41，该ATU-R设备42及POTS分离器41是利用现有的两芯铜线电话网络50，与电信业者(Central Office)电话交换机房10内所设的另一ADSL调制解调器30相连线，该另一ADSL调制解调器30是由另一通讯传输单元(ADSLTransmission Unit at he network end，以下简称ATU-C设备32)及另一POTS分离器31所组成，以进行彼此间的语音数据及网络封包的接收及传送。
一般而言，大部分的ATU-R设备均仅设有一局域网输出入端口(LANport)，若设有多个输出入端口，也均是处于同一个播放频道域(broadcastdomain)，并无法同时服务多个用户，且不具备完全分隔不同用户的功能。基本上，为达到使用ADSL宽频系统所提供的网络服务，再参阅图1所示，用户端20均需装设一独立使用的ADSL调制解调器40，且其中的ATU-R设备42均需利用一段线路，将其连接至电信业者玑房10内所设的该另一ADSL调制解调器30，该段线路即俗称的最终线路(Last Mile)。在少数复杂的ATU-R设备上，虽设计有一个以上独立的用户输出入端口(port)，并利用路由(Routing)处理的方式，达到利用单一的ADSL线路，来完成对多用户的服务，但是，如此一来，成本相对提高，且无法支援目前实际上最普及的桥接(Bridging)处理方式，对电信业界及用户的使用弹性，也相对较小。
本发明是利用虚拟局域网(VLAN)的技术，在ADSL线路1上，虚拟出若干条线路2，参阅图2所示，使与该ATU-R设备42上若干个用户输出入端口422相连线的各用户端设备，应分别利用这些虚拟电路2，通过该ADSL线路1与电信业者60(或数字信息供应商...等)进行信息交换。由于，该虚拟局域网络(VLAN)技术主要是针对该ATU-R设备42上，与若干个用户输出入端口422相连线的各用户端设备20所传来的数据分别进行编码，在各该信息上附加标记(Tag)，以藉由虚拟出多个虚拟电路2，扩充其服务线路，但事实上，该ATU-R设备42在对各该数据封包进行处理时，所接受的服务对象，仍仅为一个。故，本发明藉于该ATU-R设备42上加设一交换集线器(Switching hub)43内所安装的程序，可辨识各该虚拟电路2上附加有标记(Tag)的数据信息，使得利用各该虚拟电路2的每一用户20，都可藉由以太网络(Ethemet)连接至该交换集线器43，使得该交换集线器43上每一用户输出入端口422都嘱于一个附加不同标记的虚拟电路2，且使每一虚拟电路2均可用以服务不同的用户20，以确保每一用户的数据封包不会遗留至使用相同ATU-R设备的其他用户线路上，如此，在ADSL宽频系统的最终线路上，不仅可提升数倍的传输效率，且可使电信业者所提供的服务效率大幅增加，成本也可因而降低。
在本发明中，参阅图2所示，该交换集线器43中包含有一负责交换(Switching)封包的交换芯片(Switching Chip)431，当数据封包由电信业者60(或数字数据供应商...等)通过ADSL线路1传送至用户端的ATU-R设备42时，该ATU-R设备42的中央处理单元421将根据所接收的数据封包进行辨识，判断该数据封包在各该虚拟电路2上的识别码(VPI/VI)应属于哪一个用户，并根据此一信息对该数据封包附加对应的虚拟电路标记(VLAN tag)，该虚拟电路标记中包含属于该用户20在虚拟电路2上的识别码，当该数据封包被传送至该交换芯片431时，该交换芯片431会根据这些封包在虚拟电路2上的识别码，将其分别传送至指定的用户20。
在本发明中，若一用户20欲通过ADSL线路1，又参阅图2所示，将数据封包传送至电信业者60(或数字信息供应商...等)时，该ATU-R设备42的交换芯片431(Switching chip)会先根据所接收到的数据封包进行辨识，判断其用户输出入端口422所属的虚拟电路2，并为该数据封包附加虚拟电路标记及其在虚拟电路上所属的识别码，再将其传送至ATU-R设备42的中央处理单元421，该中央处理单元421即根据这些数据封包在虚拟电路2上所属的识别码，通过对应的虚拟电路2将其传送出去。依本发明的方式，该ATU-R设备42上的各用户20，即可拥有独立的虚拟电路2，且在遇到广播封包时，也无须担心数据会被其他用户见到。
以上所述，仅为本发明的一最佳具体实施例，但是本发明的设计并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU-R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，其特征在于该方法是利用虚拟局域网技术，在ADSL线路上，虚拟出若干条线路，使得与该ATU-R设备上若干个用户输出入端口相连线的各用户端设备，并藉于该ATU-R设备上加设一交换集线器，该交换集线器可辨识各该虚拟电路上附加有标记的数据信息，使不用各该虚拟电路的每一用户端设备，都可藉由以太网络连接至该交换集线器，使得该交换集线器上每一用户输出入端口都分别属于一个附加不同标记的虚拟电路。
2.如权利要求1所述的在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU-R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，其特征在于其中该交换集线器中包含有一负责交换封包的交换芯片，当数据封包由电信业者，通过ADSL线路，传送至该ATU-R设备时，该ATU-R设备中的一中央处理单元将根据所接收的数据封包，进行辨识，判断该数据封包在各该虚拟电路上的识别码，应属于哪一个用户端设备，并根据此一信息，对该数据封包附加对应的虚拟电路标记，该虚拟电路标记中包含有属于该用户在虚拟电路上的识别码，再将该数据封包传送至该交换芯片，该交换芯片根据这些封包在虚拟电路上的识别码，将其分别传送至指定的用户。
3.如权利要求1所述的在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU-R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法，其特征在于其中任一用户端设备欲通过该ADSL线路，将数据封包传送至电信业者时，该交换芯片会先根据所接收到的数据封包，进行辨识，判断其用户输出入端口所属的虚拟电路，并为该数据封包附加虚拟电路标记及其在虚拟电路上所属的识别码M，再将其传送至该中央处理单元，该中央处理单元即根据这些数据封包在虚拟电路上所属的识别码，通过对应的虚拟电路，将其传送出去。
全文摘要
一种在不对称数字用户线ADSL宽频线路的ATU－R设备上利用虚拟局域网提供多用户服务的方法,是利用虚拟局域网技术,在ADSL线路上虚拟出若干条线路,使与ATU－R设备上若干个用户输出入端口相连线的各用户端设备,可藉由ATU－R设备上所加设的一交换集线器辨识各该虚拟电路上附加有标记的数据信息,使其上每一用户分别属于一附加不同标记的虚拟电路,每一虚拟电路即可用以服务不同用户,确保每一用户的数据封包不会被遗留在使用相同ATU－R设备的其他用户线路上,且提高传输效率和电信业者的服务效率。
文档编号H04L12/28GK1383294SQ01115608
公开日2002年12月4日 申请日期2001年4月26日 优先权日2001年4月26日
发明者黄宇麟 申请人:友讯科技股份有限公司