專利名稱：一種利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法
技術領域：
本發明涉及一種在不對稱數字用戶線ADSL(Asymmetric DigitalSubscriber Line，以下簡稱ADSL)寬頻線路上傳輸數據信息的方法，尤指一種在ATU-R設備(ADSL Transmission Unit at the customer Premisesend，以下簡稱ATU-R設備)上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，該方法是藉于該ATU-R設備上加設一交換集線器(Switching hub)，該交換集線器可辨識各該虛擬電路上附加有標記(Tag)的數據信息，使得其上每一用戶輸出入端口(Port)都分別屬于一附加不同標記的虛擬電路。
近年來，由于互聯網(Internet)的蓬勃發展，尤其是World Wide Web(簡稱WWW)除了提供傳統的電子郵件傳輸服務外，還結合了語音、圖片及動態圖像等各式各樣的多媒體服務，當互聯網上多媒體服務愈趨流行時，傳統撥號式電話網的用戶，已無法滿足傳統調制解調器(Modem)所提供的28.8、33.6或56kbps傳輸速率，甚至局域網及ISDN上的用戶，也無法滿足目前網絡所提供的傳輸速率。然而，伴隨著這些多媒體服務而來的，是極龐大的信息量，因此為獲得更高速的數據信息存取能力，數字信息供應商(ISP)紛紛提出各種提高傳輸速率的解決方案。
目前，較受各方矚目的解決方案是所謂的數字用戶回路(DigitalSubscriber Line，以下簡稱DSL)，顧名思義，DSL是一種數字式的用戶線路，其與一般所使用模擬用戶線(Plain Old Telephone service，以下簡稱POTS)不同，而DSL系統有許多類型，一般均將其稱之為xDSL。在現今DSL系統中，非對稱數字用戶回路(Asymmetric Digital SubscriberLine，以下簡稱ADSL)是一最受重視的xDSL技術，因為它可利用現有POTS線路來傳送高傳輸率的信息，而不需再增加現有的基礎架構設備，其相關標準也已被制定出來，未來勢必會被各行各業廣泛地應用于生活及工作環境中，此一發展趨勢，不僅加速了信息流通的速度及效率，也將為人們在生活及工作上帶來極大的便利。
ADSL系統是利用現有的電話線路，如同目前傳統撥號式電話網(PSTN)般，僅需加上ADSL專用調制解調器，即可將數字信息的傳輸速度，提升到下傳速度為1.5M bps到9M bps，上傳速度達64K bps到640K bps的境界，其間的差異涉及所采用的調制解調器類型、傳輸方式及傳輸距離，其中傳輸距離是一最主要的因素，此種上下傳輸速度不對稱的情形(相差近十倍)，即該系統被稱為不對稱(Asymmetrical)的主要原因。
ADSL系統所用的傳輸媒介是架構在現有的兩芯銅線電話網絡系統上，使傳統撥號式電話網可在不必更改既有傳輸線路的情形下，將現有的電話線路轉換成高速的數字線路，具備達到高速網絡傳輸的能力，既可高速下傳、中速雙向傳輸，同時又可維持原有電話線路的通話，且無需更換電信業者(Central office)電話交換機房內的設備10，參閱
圖1所示，僅需藉由在機房設備10及用戶端設備20分別安裝一臺ADSL調制解調器30、40，即可建構成ADSL的系統架構1。ADSL調制解調器30、40是藉由使用比語音更大的頻寬來傳輸數據信息，以提高其傳輸速度，同時，并采用先進的運算法，將一條線分成下列三個頻道(channel)一、接收頻道(download)為單向高速率通道，由電信業者(Centraloffice)傳輸至用戶端的方向，其速率為1.536M bps至6.144M bps。
二、傳送頻道(Upload)為雙向全雙工通道，也有產品設計成單向，由用戶端傳輸至電信業者，其速率為16K bps至640K bps。
三、POTS頻道利用基本的4K Hz頻寬，提供POTS服務，即目前一般電話使用的頻道。
在ADSL的架構中，參閱圖1所示，電信業者(Central office)的設備10是通過傳統電話線路50連接到各用戶端20，各用戶端20所安裝的ADSL調制解調器40，由于是用以取代傳統模擬式電話，因此其上傳統電話的功能，是不可缺少的，在ADSL上約1MHZ的頻寬中，最低的4KHz頻寬(0-4KHz)是被用來進行傳統的電話服務，該頻寬是被該ADSL調制解調器40中所謂的一POTS分離器(Splitter)41，進行被動式濾波(passivefiltering)，以從1MHz頻寬中將POTS信號分離出來，另外的100KHz到1.1IMHZ頻寬，則是以最多每秒6個比特bits的方式來傳送數據信息。
在電信業者機房中的ADSL調制解調器30，必須將數字數據供應商(ISP)傳來的信息、電話公司傳來的Internet連線信號或公司網絡傳來的數據信息，調制或編碼成M ADSL信號，并將4KHz的POTS信號與ADSL信號結合起來，再通過現存的電話線路50，將信號傳送至各用戶端20，各用戶端20所安裝的ADSL調制解調器40中的該POTS分離器41，會將POTS信號由數字信號中分離出來，再經解調制或解碼，傳送至用戶端20的設備(如電腦)，而由各用戶端20的設備傳送至電信業者機房10的信息，則是經由用戶端20的ADSL調制解調器40，將欲上傳的數字信號加以調制及編碼，并將該信號與4K Hz的POTS信號結合起來，并傳送至電信業者機房，再由電信業者機房10的ADSL調制解調器30中的POTS分離器31，將POTS信號再度由數字信號中分離出來，而上傳的數字信號經解調制或解碼后，再傳送至數字信息供應商(ISP)、電話公司的Internet用戶或公司網絡。
由于ADSL是一種全天候的數字連線，且不會干擾到語音頻道，使用者在使用ADSL數據頻道時，仍可在同一條線上打電話，故極受消費者歡迎，許多通訊系統經營商為順應此一市場趨勢，藉由增設電話設備，以提供ADSL的寬頻通訊服務，此舉不僅大幅提升了數據通訊的效率，也為系統經營商帶來極大的市場商機。此外，依研究數據顯示，未來將有高達百分的七十的傳統電話使用者，有興趣改用網絡式電話設備，進行通信聯絡，此一數量龐大的通信用戶及需求，勢必造成提供網絡式電話服務的電信業者，面臨線路不敷使用的問題。
盡管電信業者在ADSL線路上，可藉提供多個虛擬電路(VirtualCircuit，簡稱VC)的服務，以擴充其服務電路，但事實上，在數據封包的處理上，裝設于用戶端20的ADSL調制解調器40內的通訊傳輸單元42(ADSL Transmission Unit at the customer premises end，以下簡稱ATU-R設備)所接受的服務對象，再參閱圖1所示，仍僅為一個，故如何能運用一低成本機制，使得ATU-R設備42上的每一虛擬電路(VC)都可服務不同的用戶，并保證每一用戶的數據封包不會被遺留至使用相同ATU-R設備的用戶線路上，使電信業者在擴充線路的同時，也可確保各用戶進行數據通訊時的正確性及安全性，即已成為在ADSL寬頻網絡系統上亟待解決的一重要課題。
本發明的目的是提供一種可以改進前述ADSL寬頻網絡系統上所發生的諸多缺點，而在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU-R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，該方法利用虛擬局域網技術，在ADSL線路上虛擬出若干條線路，使與ATU-R上若干個用戶輸出入端口(Port)相連線的各用戶端備，能夠分別利用這些虛擬電路，通過該ADSL線路與電信業者進行數據信息交換，并藉該ATU-R設備上所加設的一交換集線器(Switching hub)辨識出各該虛擬電路上附加有標記(Tag)的數據信息，使得該交換集線器上每一用戶輸出入端口，分別隸屬于一個附加不同標記的虛擬電路，使每一虛擬電路可用以服務不同的用戶，以確保每一用戶的數據封包不會被遺留至使用相同ATU-R設備的其他用戶線路上，如此，在遇到廣播封包時，即無須擔心數據會被其他用戶看到。
本發明的又一目的是在該交換集線器會根據所接收的這些封包在虛擬電路上的識別碼，將其分別傳送至指定的用戶，并針對用戶欲傳送的數據封包進行辨識，并為該數據封包附加虛擬電路標記及其在虛擬電路上所屬的識別碼，再經ATU-R設備的中央處理單元，根據其所屬的識別碼，通過對應的虛擬電路傳送出去，以縮短這些數據封包在ADSL寬頻系統的最終線路上的處理時間，大幅提升其傳輸效率。
本發明的目的是這樣實現的一種在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU-R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，其特征在于該方法是利用虛擬局域網技術，在ADSL線路上，虛擬出若干條線路，使得與該ATU-R設備上若干個用戶輸出入端口相連線的各用戶端設備，并藉于該ATU-R設備上加設一交換集線器，該交換集線器可辨識各該虛擬電路上附加有標記的數據信息，使不用各該虛擬電路的每一用戶端設備，都可藉由以太網絡連接至該交換集線器，使得該交換集線器上每一用戶輸出入端口都分別屬于一個附加不同標記的虛擬電路。
其中該交換集線器中包含有一負責交換封包的交換芯片，當數據封包由電信業者，通過ADSL線路，傳送至該ATU-R設備時，該ATU-R設備中的一中央處理單元將根據所接收的數據封包，進行辨識，判斷該數據封包在各該虛擬電路上的識別碼，應屬于哪一個用戶端設備，并根據此一信息，對該數據封包附加對應的虛擬電路標記，該虛擬電路標記中包含有屬于該用戶在虛擬電路上的識別碼，再將該數據封包傳送至該交換芯片，該交換芯片根據這些封包在虛擬電路上的識別碼，將其分別傳送至指定的用戶。
其中任一用戶端設備欲通過該ADSL線路，將數據封包傳送至電信業者時，該交換芯片會先根據所接收到的數據封包，進行辨識，判斷其用戶輸出入端口所屬的虛擬電路，并為該數據封包附加虛擬電路標記及其在虛擬電路上所屬的識別碼M，再將其傳送至該中央處理單元，該中央處理單元即根據這些數據封包在虛擬電路上所屬的識別碼，通過對應的虛擬電路，將其傳送出去。
圖1是傳統ADSL寬頻系統的系統架構示意圖。
圖2是本發明的系統架構示意圖。
在傳統ADSL寬頻系統1中，又參閱圖1所示，安裝在用戶端20的ANSL調制解調器40，主要包括一ATU-R設備42及一POTS分離器41，該ATU-R設備42及POTS分離器41是利用現有的兩芯銅線電話網絡50，與電信業者(Central Office)電話交換機房10內所設的另一ADSL調制解調器30相連線，該另一ADSL調制解調器30是由另一通訊傳輸單元(ADSLTransmission Unit at he network end，以下簡稱ATU-C設備32)及另一POTS分離器31所組成，以進行彼此間的語音數據及網絡封包的接收及傳送。
一般而言，大部分的ATU-R設備均僅設有一局域網輸出入端口(LANport)，若設有多個輸出入端口，也均是處于同一個播放頻道域(broadcastdomain)，并無法同時服務多個用戶，且不具備完全分隔不同用戶的功能。基本上，為達到使用ADSL寬頻系統所提供的網絡服務，再參閱圖1所示，用戶端20均需裝設一獨立使用的ADSL調制解調器40，且其中的ATU-R設備42均需利用一段線路，將其連接至電信業者璣房10內所設的該另一ADSL調制解調器30，該段線路即俗稱的最終線路(Last Mile)。在少數復雜的ATU-R設備上，雖設計有一個以上獨立的用戶輸出入端口(port)，并利用路由(Routing)處理的方式，達到利用單一的ADSL線路，來完成對多用戶的服務，但是，如此一來，成本相對提高，且無法支援目前實際上最普及的橋接(Bridging)處理方式，對電信業界及用戶的使用彈性，也相對較小。
本發明是利用虛擬局域網(VLAN)的技術，在ADSL線路1上，虛擬出若干條線路2，參閱圖2所示，使與該ATU-R設備42上若干個用戶輸出入端口422相連線的各用戶端設備，應分別利用這些虛擬電路2，通過該ADSL線路1與電信業者60(或數字信息供應商...等)進行信息交換。由于，該虛擬局域網絡(VLAN)技術主要是針對該ATU-R設備42上，與若干個用戶輸出入端口422相連線的各用戶端設備20所傳來的數據分別進行編碼，在各該信息上附加標記(Tag)，以藉由虛擬出多個虛擬電路2，擴充其服務線路，但事實上，該ATU-R設備42在對各該數據封包進行處理時，所接受的服務對象，仍僅為一個。故，本發明藉于該ATU-R設備42上加設一交換集線器(Switching hub)43內所安裝的程序，可辨識各該虛擬電路2上附加有標記(Tag)的數據信息，使得利用各該虛擬電路2的每一用戶20，都可藉由以太網絡(Ethemet)連接至該交換集線器43，使得該交換集線器43上每一用戶輸出入端口422都囑于一個附加不同標記的虛擬電路2，且使每一虛擬電路2均可用以服務不同的用戶20，以確保每一用戶的數據封包不會遺留至使用相同ATU-R設備的其他用戶線路上，如此，在ADSL寬頻系統的最終線路上，不僅可提升數倍的傳輸效率，且可使電信業者所提供的服務效率大幅增加，成本也可因而降低。
在本發明中，參閱圖2所示，該交換集線器43中包含有一負責交換(Switching)封包的交換芯片(Switching Chip)431，當數據封包由電信業者60(或數字數據供應商...等)通過ADSL線路1傳送至用戶端的ATU-R設備42時，該ATU-R設備42的中央處理單元421將根據所接收的數據封包進行辨識，判斷該數據封包在各該虛擬電路2上的識別碼(VPI/VI)應屬于哪一個用戶，并根據此一信息對該數據封包附加對應的虛擬電路標記(VLAN tag)，該虛擬電路標記中包含屬于該用戶20在虛擬電路2上的識別碼，當該數據封包被傳送至該交換芯片431時，該交換芯片431會根據這些封包在虛擬電路2上的識別碼，將其分別傳送至指定的用戶20。
在本發明中，若一用戶20欲通過ADSL線路1，又參閱圖2所示，將數據封包傳送至電信業者60(或數字信息供應商...等)時，該ATU-R設備42的交換芯片431(Switching chip)會先根據所接收到的數據封包進行辨識，判斷其用戶輸出入端口422所屬的虛擬電路2，并為該數據封包附加虛擬電路標記及其在虛擬電路上所屬的識別碼，再將其傳送至ATU-R設備42的中央處理單元421，該中央處理單元421即根據這些數據封包在虛擬電路2上所屬的識別碼，通過對應的虛擬電路2將其傳送出去。依本發明的方式，該ATU-R設備42上的各用戶20，即可擁有獨立的虛擬電路2，且在遇到廣播封包時，也無須擔心數據會被其他用戶見到。
以上所述，僅為本發明的一最佳具體實施例，但是本發明的設計并不局限于此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在本發明的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU-R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，其特征在于該方法是利用虛擬局域網技術，在ADSL線路上，虛擬出若干條線路，使得與該ATU-R設備上若干個用戶輸出入端口相連線的各用戶端設備，并藉于該ATU-R設備上加設一交換集線器，該交換集線器可辨識各該虛擬電路上附加有標記的數據信息，使不用各該虛擬電路的每一用戶端設備，都可藉由以太網絡連接至該交換集線器，使得該交換集線器上每一用戶輸出入端口都分別屬于一個附加不同標記的虛擬電路。
2.如權利要求1所述的在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU-R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，其特征在于其中該交換集線器中包含有一負責交換封包的交換芯片，當數據封包由電信業者，通過ADSL線路，傳送至該ATU-R設備時，該ATU-R設備中的一中央處理單元將根據所接收的數據封包，進行辨識，判斷該數據封包在各該虛擬電路上的識別碼，應屬于哪一個用戶端設備，并根據此一信息，對該數據封包附加對應的虛擬電路標記，該虛擬電路標記中包含有屬于該用戶在虛擬電路上的識別碼，再將該數據封包傳送至該交換芯片，該交換芯片根據這些封包在虛擬電路上的識別碼，將其分別傳送至指定的用戶。
3.如權利要求1所述的在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU-R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法，其特征在于其中任一用戶端設備欲通過該ADSL線路，將數據封包傳送至電信業者時，該交換芯片會先根據所接收到的數據封包，進行辨識，判斷其用戶輸出入端口所屬的虛擬電路，并為該數據封包附加虛擬電路標記及其在虛擬電路上所屬的識別碼M，再將其傳送至該中央處理單元，該中央處理單元即根據這些數據封包在虛擬電路上所屬的識別碼，通過對應的虛擬電路，將其傳送出去。
全文摘要
一種在不對稱數字用戶線ADSL寬頻線路的ATU－R設備上利用虛擬局域網提供多用戶服務的方法,是利用虛擬局域網技術,在ADSL線路上虛擬出若干條線路,使與ATU－R設備上若干個用戶輸出入端口相連線的各用戶端設備,可藉由ATU－R設備上所加設的一交換集線器辨識各該虛擬電路上附加有標記的數據信息,使其上每一用戶分別屬于一附加不同標記的虛擬電路,每一虛擬電路即可用以服務不同用戶,確保每一用戶的數據封包不會被遺留在使用相同ATU－R設備的其他用戶線路上,且提高傳輸效率和電信業者的服務效率。
文檔編號H04L12/28GK1383294SQ01115608
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月26日 優先權日2001年4月26日
發明者黃宇麟 申請人:友訊科技股份有限公司