一种提高宽带接入服务器接入速率的方法

摘要

一种提高宽带接入服务器用户接入速率的方法，包括以下步骤：按所需数据传输速率确定用户种类；确定每种类型的用户的数量；根据用户类型及其数量预先建立所需的交换连接，并为每条连接设置与该用户所要求对应的传输速率；给每个用户从预建的连接中分配一对数据传输速率一致的交换连接，如果没有合适连接，则用户接入失败；生成每个用户所需的转发表；把用户的转发表分别下载到用户侧接口卡和网络层接口卡。这种方法采用预建连接，即把建立连接过程中比较耗时的给用户分配所需带宽资源，在系统初始化就预先分配好，从而显著提高用户接入速率，当用户真正接入到系统时，能够快速得到相应的资源，降低用户的平均接入时延，提高系统整体接入速率。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及一种可以适用于通讯领域内采用类似交换体系结构的高速路由器等产品中提高宽带接入服务器接入速率的方法。

背景技术

宽带接入服务器为满足大批量用户的宽带接入要求，一般都是采用以交换硬件为核心的分布式系统结构，即控制层面(控制报文)主要由主控板来处理，业务层面(数据报文)主要由专用的网络接口卡来处理。当一个用户通过与主控板一系列的信息交互，从而完成接入认证之后，主控板把与该用户相关的转发信息下载到用户侧接口(宽带接入服务器与用户相连的接口，以下简称UNI接口)和网络侧接口(宽带接入服务器与上层主干网相连的接口，以下简称NNI接口)上，以后数据报文就不再由主控板处理，而是直接在用户侧和网络侧接口间进行转发，从而实现线速数据的传输。宽带接入服务器不但需要提供足够的带宽来满足用户传输大数据量的要求，同时还需要具备快速接纳用户呼叫请求的能力。处理用户的呼叫都是由主控板来完成的，为此，高速的CPU和足够多的内存对主控板来说是必需的，同时为了尽可能地利用物理器件的性能，高效的算法也是必不可少的。

以一个用户通过以太网进行PPP呼叫为例，从开始发起呼叫请求到可以传输数据大致需要如下几个步骤：第一，用户和接入服务器之间进行PPPOE参数的协商。该步骤的主要目的是为了在用户和接入服务器之间建立点对点的虚拟数据传输通道；第二，PPP参数协商，包括LCP、PAP、CHAP和IPCP等协议的参数协商。该步骤的主要目的是为了认证用户、授权用户、给用户分配相关的网络资源等；第三，给用户分配接入所需的物理资源。由此可见，为了提高用户接入速率，就需要在上述三个环节进行改进，本发明主要是针对其中的第三步，提出了一种分配接入服务器物理资源的新方法，从而提高用户接入速率。

在使用交换结构的系统里，传统上给用户分配相应的带宽资源的方法是这样的：在用户接入到该系统后，系统才根据其属性分配一定的带宽资源。如何分配，该分配多少，是否冗余等因素都可能造成系统给用户分配带宽的过程相对比较缓慢。如果每个用户都是在接入的时候才进行带宽资源的分配的话，将严重降低整个系统的接入速率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何克服上述用户接入后才分配带宽资源存在的用户接入速率慢的问题，提出一种提高宽带接入服务器接入速率的方法，更具体地说，本发明为提高宽带接入服务器的接入速率，采用预建连接方法提高宽带接入服务器的用户接入速率。这种方法的核心是系统预先就建立一批满足各种带宽要求的交换连接，当用户接入系统时，只需从已建立的交换连接中取出合适的分配给该用户即可。本发明解决上述问题而提出的方法，可以适用于其他使用交换连接来实现流量控制的数据通信设备。

按照本发明，解决上述技术问题而提出的提高宽带接入服务器用户接入速率的方法，包括以下步骤：

第一步，确定用户的种类，按用户所需的数据传输速率把其分为不同的类型。例如可以512Kbps，1Mbps，4Mbps等几种类型。

第二步，确定每种类型的用户的数量。比如一个系统需要支持512Kbps的用户的数量是1000个，需要支持2Mbps的用户的数量是1000个，需要支持4Mbps的用户的数量也是1000个。

第三步，根据用户类型及其数量预先建立所需的交换连接。每个用户两条连接，一条从UNI端口到NNI端口的上行连接，一条是从NNI端口到UNI端口的下行连接。每条连接上都设置了与该用户所要求的传输速率。

第四步，给每个用户从预建的连接中分配一对数据传输速率一致的交换连接。如果没有合适的连接，则用户接入失败。

第五步，生成每个用户所需的转发表。转发表的内容含有第四步得到的交换连接。每个用户有两个转发表，分别位于用户侧接口卡和网络侧接口卡。

第六步，把用户的转发表分别下载到用户侧接口卡和网络层接口卡。至此用户接入成功。

宽带接入服务器的一个比较重要的性能指标是要求有较高的用户接入速率。通过实施本发明提供的方法，采用预建连接，其最大优点是能够显著提高用户接入速率。它通过把建立连接过程中比较耗时的部分：给用户分配所需的带宽资源，在系统初始化就预先分配好。当用户真正接入到系统时，就可以很快速的得到相应的资源，从而降低用户的平均接入时延，提高系统整体的用户接入速率。与现有技术相比，节省了接入用户所需的时间，从而增强了宽带接入服务器的综合性能。

附图说明

图1为典型的以交换硬件为核心的宽带接入服务器体系结构示意图；

图2为采用静态建链方式的宽带接入服务器示意图；

图3为采用静态建链方式的流程图。

具体实施方式

如附图1所示，宽带接入服务器一般都采用以交换硬件为核心的分布式体系结构，分别由一块主控板101、一块交换板102和若干网络接口卡103组成。并且，主控板101和交换板102一般还采用冗余备份。控制信息在网络接口卡103和主控板101之间进行传输，而数据信息只在用户侧接口卡和网络侧接口卡之间进行传输。

图2为采用静态建链方式的宽带接入服务器的结构示意图，主要包括一块主控板201，一块交换板202，一块用户侧千兆以太网接口卡203(包含一个用户侧千兆口)和一块网络侧千兆以太网接口卡204(包含一个网络侧千兆口)组成。主控板201控制整个系统的运行，进行协议的深层处理。当用户的合法性得到确认以后，分配相应的带宽资源，生成与之对应的转发表，并把它们下载到用户侧203和网络侧接口卡204。以后用户的数据报文就不用主控板201来处理，而是由网络接口卡203、204直接进行线速转发。网络接口卡203、204的主要功能是把接收到的数据报进行合适的封装后，再把它们切割成ATM信元送到交换网上；或者把从交换网上来的ATM信元汇聚成数据报文，发送到外部网络接口。交换网202的主要功能是信元交换到对应的网络接口上，同时还要对信元进行流量控制。比如在，在一条支持峰值速率为512Kbps的连接上，丢弃超过峰值部分的信元。

利用本发明方法进行预建连接，具体的处理步骤如下：

第一，在系统初始化时，通过配置文件213，获得了用户侧端口需要支持的速率，例如，以两种速率为例：512Kbps和2Mbps；上行速率和下行速率相同；并且每种速率最大支持1000个用户。如图2的步骤214(获得配置数据)。第二，根据上述配置信息，系统需要预先一共建立4000条交换连接。其中上行连接2000条，下行连接2000条。在上行的2000条连接中，有1000条连接的速率被限制为512Kbps，而另外1000条连接的速率被限制为2Mbps。同样，下行的2000条连接也是512Kbps和2Mbps各1000条。并且上行和下行是一一对应的。这样可以简单的从1到2000对上下行连接进行索引编号。其中1-1000为512Kbps的，1001—2000为2Mbps的。如图2中的箭头205、206表示的主控板通知交换板建立连接。

第三，当用户接入到系统时，需要给其分配带宽资源。此时只需选取一对与用户传输速率一致的连接，一条上行连接和一条下行连接即可。假设该用户被限制的峰值速率为2Mbps，则从连接索引中的1001-2000范围内选择一条，分配办法可以是简单的“堆栈”法，即第一个用户取栈顶的一对连接，接着把栈顶指针下移，这样后续的用户每次都取栈顶的连接。当用户退出系统时，其连接被放回栈顶，同时把栈顶指针上移。假设此次用户取得的连接索引为2000。如图2的箭头207、208指出的分配带宽资源。

第四，为上述用户生成相应的转发表项，转发表肯定包含该用户使用的交换连接的索引(即上面分配到的索引2000)。同时还要把转发表分别下载到用户侧和网络侧接口卡上。如图2中箭头209，210指出的下载转发表。

第五，当用户的数据报文到来后，根据与用户相关的特定标志来找到对应的转发表，在作了必要的转换后，发送到转发表里记录的交换连接上(如，上面提到的索引为2000的交换连接)。此后就由交换连接来限制用户数据报文的速率(2Mbps)，从而达到流量控制的目的。不管是上行还是下行数据报文的转发都是与上述过程类似，如图2的箭头211指出的用户数据传输。

第六，当用户退出系统，将要释放给其分配的各种资源，当然也包括交换连接资源。根据上面的例子，需要把交换连接索引为2000的连接重新放到流量限制为2Mbps的队列里，以备后续用户使用。如图2的箭头212、213指出的删除用户转发表。

在图3示出的基于本发明的采用静态建链方式的流程图中，从框301开始，在框302中，获取用户配置信息(用户速率及其数量)。在框303中，根据配置信息预建连接；在框304中，判断是否能找到与用户速率一致的连接，如能则在框305中，生成用户转发表，并进到框307；如不能找到，则在框306中，形成建链失败的指示并转到结束框309。在框307中，把用户转发表下载到网络接口卡，在框308中，建链成功；在框309中结束。

在使用交换结构为核心的实验性宽带接入服务器中，采用了本发明的方法后，明显提高了用户的接入速率。如果使用用户接入时才建立交换连接的办法时，每秒钟接入的用户数最多在30个左右，而采用本发明的静态建链的方法后，每秒接入的用户数可以高达70个。从而提高了宽带接入服务器的综合性能。