CN1293732C

CN1293732C - 时间耦合的分组传输

Info

Publication number: CN1293732C
Application number: CNB028062965A
Authority: CN
Inventors: 弗雷迪·林; 林·沙; 弗兰克·田; 杜克·德兰
Original assignee: Physical Optics Corp
Current assignee: Physical Optics Corp
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: US6931023B2; EP1366604A1; CN1496633A; US20020093975A1; WO2002058338A1

Abstract

一种接入设备(110)，包括具有时隙分配信息的时隙分配表(250)、以及与时隙分配表(250)关联的发射机(210)，其中发射机用于依据时隙分配信息，发送数据和更新的时隙分配信息。

Description

时间耦合的分组传输

技术领域

本发明涉及一种用于接入网络的方法和装置。

背景技术

当前，网络设备向用户提供对因特网的接入。例如，用户通过用户的网络设备和位于中心局的网络设备，对广域网进行接入。此外，用户通过网络设备对局域网和城域网进行接入。例如，用户可以使用基于时分复用(TDM)的网络设备(例如T1或者视频)、或者基于分组交换的网络设备(例如以太网)对网络进行接入。

不利的是，网络设备不为用户提供对带宽、时隙、以及时钟周期的最佳分配。例如，给用户分配固定的持续时间的时隙、或者固定的持续时间的多个时隙，而与用户的特定需要无关。特别地，用户可能只需要时隙的一部分、或者非整数倍的时隙。这导致分配的时隙的一部分没有被使用。因此，分配的时隙的未使用部分造成了带宽的浪费。

在现有的网络设备中的另一问题在于：这些设备没有为用户提供对带宽的有效的重新分配。这是由于用户对于带宽的需求可能变化而造成的情况。现有的TDM网络设备为用户提供对带宽、时隙和时钟周期的固定分配。因此，需要进行大量的、昂贵的并且及时的重新配置，以便为用户重新分配另外的带宽。此外，用户必须在为了网络配置等待较长时间之后，向服务提供商进行预定，以便获得大量的重新配置。

此外，用户经常需要TDM和分组数据流的混合。使用只具有TDM的网络设备来传输分组数据流会遭受对网络接入带宽的亚最佳(sub-optimal)分配。这是由于分组数据流的突发传输的本质难以分配“刚刚好”的带宽，而不浪费带宽和丢弃数据分组。此外，使用分组交换网络设备来传输TDM数据造成不中断地传送连续的数据流(例如视频)的问题。

发明内容

本发明提出一种包括具有时隙分配信息的时隙分配表、以及与时隙分配表关联(couple)的发射机的接入设备。发射机依据时隙分配信息，发送数据和更新的时隙分配信息，时隙分配表包括记录在时隙分配表的对应信道部分中的至少一个信道的特性；以及所述至少一个信道的特性包括：数据类型信息、时间标记信息、优先级信息、以及序列信息中的至少一个。

接入设备还包括至少一个输入信道，其中，发射机依据时隙分配信息，为至少一个输入信道分配时隙长度。时隙分配表接收更新的时隙分配信息，并且发射机依据更新的时隙分配信息，对时隙长度进行重新分配。时隙分配表还包括针对至少一个输入信道中的每一个的时隙分配信息，并且接入设备还包括至少一个输入信道。

发射机包括时分复用器，用于依据时隙分配信息将来自至少一个输入信道中的数据时分复用到时隙中。时隙分配信息包括分配给至少一个输入信道的时钟周期的数量。此外，发射机将在预留时隙(reserved slot)中，把更新的时隙分配信息与被发送数据一起发送。

接入设备还包括：具有第二时隙分配信息的第二时隙分配表、以及与第二时隙分配表关联并且还与发射机关联的接收机。此外，接入设备还包括与时隙分配表关联的控制器。控制器接收更新的时隙分配信息，并且使用更新的时隙分配信息对时隙分配表进行更新。更新的时隙分配信息包括关于增加新的信道的信息。更新的时隙分配信息还包括关于现有信道的删除的信息。

此外，本发明提出了一种用于控制对因特网的接入的方法。该方法包括步骤：为至少一个信道的时隙分配信息预留一部分的被发送数据；以及将时隙分配信息存储在时隙分配表中，时隙分配表包括记录在时隙分配表的对应信道部分中的至少一个信道的特性；以及所述至少一个信道的特性包括：数据类型信息、时间标记信息、优先级信息、以及序列信息中的至少一个。该方法还包括步骤：将时隙分配信息与被发送数据一起进行时分复用。该方法还包括步骤：使用更新的时隙分配信息对时隙分配信息进行更新，以便为至少一个信道重新分配时隙。

更新的时隙分配信息包括关于将第二信道添加到至少一个信道上的信息，以及，更新的时隙分配信息包括关于从至少一个信道中减去第二信道的信息。此外，更新的时隙分配信息包括关于增加分配给至少一个信道的时隙长度的信息。最后，更新的显示分配信息包括关于减少分配给至少一个信道的时隙长度的信息。

本发明还提出了一种将在不相邻的时隙中的几个物理时隙连接为针对具有较大带宽的TDM或者分组数据流的一个虚拟时隙，而不失去这些数据流的对应的特性(数据类型、时间标记、分组序列等)的方法。同时，每一个物理时隙可以分配给TDM、或者分组数据流。

因此，本发明为用户提供对网络资源的有效带宽分配。由于可以依据用户的目前的需要把带宽、时隙、以及时钟周期有效地分配给用户，因此，不会造成带宽的浪费。此外，由于可以为用户提供对带宽、时隙、以及时钟周期动态地并且灵活地重新分配，因此，可以有效地对带宽进行重新分配。通过出于交互的目的，分配一小部分带宽，而保持对多格式的数据、以及保持对时间敏感的数据进行处理的能力，可以实现这些优点。

附图说明

参考附图，将对本发明的优选实施例进行描述，其中，相同的数字表示相同的元件，

图1是依据优选实施例的用于对网络进行接入的***的典型图示；

图2是依据优选实施例的接入设备的典型图示；

图3是依据优选实施例的接入设备的接收机的典型图示；

图4是依据优选实施例的接收机的输出电路的典型图示；

图5是依据优选实施例的接入设备的发射机的典型图示；

图6是依据优选实施例的发射机的输入电路的典型图示；

图7是概述依据优选实施例的接入设备的操作的典型流程图；

图8是依据优选实施例的时隙信息分配表的结构的典型图示。

具体实施方式

图1是依据优选实施例的用于对网络130进行接入的***100的典型图示。该***100包括：用户102、104和106；接入设备110、112、114和116；中心局120和125；以及网络130。用户102、104和106是诸如音频/视频源、数据终端、公司局域网等的用户。中心局120是诸如中央局、存在点(point of presence)、前端(head end)、或者执行网络数据交换/路由功能或者提供与网络的连接的其他任何***。典型地，另一接入设备120a位于中心局中，以便与接入设备110连接。网络130是诸如城域网、广域网、或者其他任何网络的网络。***100提供接入设备之间的交互(interactivity)。

接入设备110充当网络130的边界，以便发送和接收多格式的数据，所述的多格式的数据包括：电话数据(DS0、T1、DS3等)、基于SONET数据的异步传输模式、以太网数据、音频/视频数据等。接入设备110出于信道的动态时隙分配的交互目的，对一部分带宽进行分配。例如，接入设备110可以为时隙分配信息的传输分配时隙。接入设备110使用户102对该用户带宽的分配进行动态的重新分配。例如，依据用户的需要，用户102可以请求接入设备110，对带宽、时隙、或者时钟周期的分配进行重新配置。这样，用户102可以增加或者减少分配给用户102的时隙的数量、或者分配给用户102的时隙的宽度。例如，在提供10Mb/s的以太网上，用户102可以按照1Mb/s的分配开始。此后，用户102可以请求接入设备将分配从1Mb/s增加到3Mb/s。依据用户的需要，用户102还可以请求设备110对带宽的分配进行重新配置。例如，时隙的带宽可以从10Mb/s变为100kb/s。接入设备110还可以增加或者减少在指定的时间周期中的可用到的时隙的数量。这样，可用到时隙的数量可以是初始的可用到的时隙的一部分、或者多个初始的可用到的时隙。用户102通过诸如使用与接入设备110链接的网页，对接入设备110进行访问，以便改变分配给用户102的带宽、时隙和时钟周期。

在操作中，用户102使用接入设备110对网络130进行接入，或者对其他接入设备112和116进行访问。接入设备110通过中心局120对网络130进行接入。依据用户所期望的带宽，接入设备110将许多复用的具有固定长度的时隙分配给用户102。如果用户102在以后要求更多或者更少的带宽，用户102请求接入设备对带宽、时隙、或者时隙的持续时间进行改变。

图2是依据优选实施例的接入设备110的典型图示。接入设备110可以包括接收机部分205和发射机部分210。接入设备110还包括：串并转换器(deserializer)215和215a、解复用器220、接收机表225、控制器230、输出电路235、输入电路240、发射机表250、并串行转换器255和260、复用器270、接口280。串并转换器215对通过接入设备120a从中心局120接收到的数据进行串并转换。串并转换器215对从图1中的另一接入设备112接收到的数据进行串并转换。解复用器220对来自串并转换后的数据的信道和时隙分配信息进行解复用。输出电路235输出从解复用器220到用户102、104和106的分出信道。输入电路240接收来自用户102、104和106的***信道。输入电路240对信道进行调整(condition)，并且将信道发送到复用器270。复用器270对信道和时隙分配信息进行复用。例如，复用器270将在预留的时隙中的更新的时隙分配信息与其他时隙中的信道一起复用。并串行转换器255通过接入设备120a向中心局120输出数据。另一并串行转换器260将数据输出到接入设备112。接入设备110和用户102、104和106与其他接入设备112和120a之间的连接可以或者为光纤连接、或者为电缆/双绞线对连接。

接收机表225包括由解复用器220使用的时隙分配信息，其中，解复用器220依据时隙分配信息中的对应信息，对信道进行解复用。发射机表250包括由复用器270用来对信道和更新的时隙分配信息进行复用的时隙分配信息，接口280使用户对接入设备110进行访问，以便对分配给用户的带宽、时隙、或者时钟周期进行动态地改变。

控制器230控制时隙分配信息。例如，控制器230控制信道的分出(drop)和***(add)。控制器230还使用更新的时隙分配信息，对表225和250进行更新。控制器230还依据更新的时隙分配信息，对时隙长度进行重新分配。因此，控制器230可以增加或者减少时隙的长度、时隙的数量、或者分配给信道的带宽。控制器230还可以将不相邻的时隙联接为一个虚拟的时隙。更新的时隙分配信息包括：从其他的接入设备112接收到信息、从用户102、104和106接收到信息、以及关于***和分出的信道的信息。时隙分配信息还包括：关于针对发送和接收信道的复用时隙的分配和复用时隙的长度的信息。例如，时隙分配信息包括：分配给输入和输出信道的时钟周期的数量。时隙分配信息还可以包括：不管其承载TDM还是分组数据的每一个时隙的对应的特征数据类型(时间标记、分组序列等)。

在操作中，串行数据进入串并转换器215和215a，在其中进行串并转换，并且将转换后的数据输出到解复用器220。解复用器220依据位于接收机表225中的时隙分配信息，对接收到的信道进行时分解复用。在指定的时间间隔上，解复用器220还从串行数据中，解复用更新的时隙分配信息，以便对接收机表225中的时隙分配信息进行更新。解复用器220通过输出电路235，分出发送到用户102、104和106的一些信道。解复用器220还将剩余信道发送到复用器270。

输入电路240***来自用户102、104和106的新的信道，并且将信道发送到复用器270。复用器270依据位于发射机表250中的时隙分配信息，对剩余信道、新的信道、以及更新的显示分配信息进行时分复用。复用器270通过并串行转换器255将复用后的信道发送到中心局120、以及通过并串行转换器260将复用后的信道发送到接入设备112。

图3是依据优选实施例的接入设备110的接收机部分205的典型图示。接收机部分205包括串并转换器215和215a、解复用器220、输出电路235、接收机表225、以及控制器230。串并转换器215或者215a对接收到的数据进行串并转换，并且提取用于解复用器220的时钟信号。解复用器220对信道1到n进行解复用。解复用器220依据接收机表225中的信息，使用时序(timing)进行时分复用。接收机表225包括每一个时隙的时隙分配信息Ki(i＝1……n)。接收机表225还可以被称为信道选择管(channel selection pipe)。每一个Ki针对指定数量的时钟Ki，选择作为解复用器220的解复用后的输出的信道CHi，其中i表示各个信道。解复用器220还对位于时隙CHm中的更新时隙分配信息进行解复用。特别地，使用CHm以便为接收表225接收数据，并且使该信道与中心局接入设备120a和另一接入设备112中的发射机端的复用器引擎同步。控制器230接收更新的时隙分配信息，并且相应地对表225和250(未在图3中示出)进行更新。特别地，控制器230依据从CHm接收到的信息，对信道分配K1-Kn进行更新。

在操作中，串并转换器215和215a对用于解复用器220的信道和更新的时隙分配信息的串行输入进行串并转换。解复用器220依据位于接收机表225中的时隙分配信息，对信道CH1到CHn和管理信道CHm进行解复用。解复用器将信道CH1到CHn或者输出到输出电路235、或者输出到复用器270，并且输出包括更新的时隙分配信息的管理信道CHm。控制器230使用更新的时隙分配信息，对接收机表225进行更新，以便在下一个周期接收数据。解复用器220还使来自串并转换器215和215a的时钟CLK和CLK-a同步，并且产生作为接入设备110的主时钟源的主时钟CLKo。

图4是依据优选实施例的接收机部分205的输出电路的典型图示。输出电路235包括先入先出电路(FIFO)410和输出整形(shaping)电路420。FIFO 410对从接收部分205输出的数据进行缓冲。输出整形电路420将缓冲后的数据转换为合适的数据格式(例如，以太网、视频等)、以及与用户设备接口的时钟速度。

图5是依据优选实施例的接入设备110的发射机部分210的典型图示。发射机部分210包括：复用器270、并串行转换器255和260、输入电路240、控制器230、以及发射机表250。复用器270从输入电路、解复用器220接收信道，并且从控制器230接收管理信道。复用器270将所有这些信道复用为至少一个组，其中，将每一个组发送到不同的位置(例如，中心局120、或者其他的接入设备112)。在输出前，由并串行转换器255和260对复用信道数据的每一个组进行并串行转换。

复用器270依据在发射机表250中的时隙分配信息，对输入的信道进行时分复用。在发射机表250中的每一套时隙分配信息Ki将针对Ki时钟，选择信道Chi作为复用器的输出。Km用于时隙分配信息管理。Km的目的是将在发射机表250中的信息发送到在接收端的解复用器引擎。由每一个对应的时隙来确定每一个信道的总带宽。因此，在存在每一个具有以比特每秒为单位的带宽Bi的n个输入信道时，由以下的公式确定量化的输入带宽Qi：

Qi＝Ki*Q

其中Ki是诸如Qi＝Ki*Q＞Bi的最小的整数。Q是用于量化的单位带宽，例如，等于128Kbps。Ki是分配给每一个信道的时钟周期的数量。Km是为管理信道预留的时钟数量，例如，为更新的时隙分配信息预留的时钟数量。

对于时钟分配，每一个信道带宽的比是：

Q1∶Q2∶Q3∶…QN∶Qm

＝K1Q∶K2Q∶K3Q∶…KnQ∶KmQ

＝K1∶K2∶K3∶…Kn∶Km

复用一轮(round)的总的时钟数量为：

KT＝SUM(Ki)+Km

图6是依据优选实施例的发射机部分210的输入电路240的典型图示。输入电路240包括：输入整形电路640和FIFO电路645。输入整形电路640将用户的数据(例如以太网、视频等)转换为具有对应的时钟的普通的数据格式。FIFO 645充当缓冲器。输入电路240还对输入进行调整。例如，输入电路240还将弱输入信号重新调整为用于复用器270的强输入信号。

图7是概述依据优选实施例的接入设备110的操作的典型流程图。在步骤710，开始流程图。在步骤720，接入设备110依据用户的请求，对至少一个信道的时隙分配信息进行初始化。在步骤730，接入设备110将时隙分配信息存储到时隙分配表。在步骤740，接入设备110对时隙分配信息与被发送数据进行时分复用。在步骤750，接入设备110接收更新的时隙分配信息。在步骤760，接入设备110使用更新的时隙分配信息，对存储的时隙分配信息进行更新，以便为至少一个信道重新分配时隙。在步骤770，流程图返回到步骤740，以便重复该过程。

更新的时隙分配信息可以包括：关于将信道***到现有信道的信息。更新的时隙分配信息还可以包括：关于从现有的信道中减去或者分出信道的信息。更新的时隙分配信息还可以包括：关于增加或者减少分配给信道的时隙长度的信息。

图8是依据优选实施例的时隙分配信息表225或者250的结构的典型图示。由于所有的信道全部相互独立，可以在每一个信道中分配不同的数据类型，不管是TDM数据、还是分组数据或者其他数据。除了时钟周期的分配，可以将每一个信道的特征(包括但不局限于：数据类型、时间标记、优先级、序列等)记录在时隙分配信息表中的对应的部分。此布置使接入设备110按照合适的时间同步、传输优先级、以及数据分组序列来传送各种数据信道。因此，可以通过接入设备110同时发送TDM和分组数据业务，而不会影响它们的原始特性。除了各个信道时隙信息之外，时隙信息分配表包括可以用来将多个不相邻的时隙组合为一个虚拟的时隙的信道间(inter-channel)关系信息。例如，在信道间关系行的空间可以记录CH3、CH5和CH8的链接，这表示在这三个信道中的数据事实上来自相同的源(或者去往相同的源)。因此，可以将它们看作一个单一的虚拟信道。

优选的是，在已编程的处理器上来实现本发明的方法。然而，也可以在通用或者专用计算机、已编程的微型处理器、或者微型控制器和***的集成电路元件、ASIC或者其他集成电路、诸如离散元件电路的硬件电子或者逻辑电路、诸如PLD、PLA、FPGA或者PAL等的可编程逻辑器件上来实现接入设备110。通常，可以使用在其上存在能够实现图中所示的流程图的有限状态机的任何设备来实现本发明的控制器的功能。

虽然已经参考特定的实施例对本发明进行了描述，对本领域的技术人员显而易见：可以对这些实施例进行许多替换、变形、置换、修改、以及改变。例如，可以对本发明的不同的实施例的各种特征进行组合和互换。因此，这里所阐明的本发明的优选实施例是说明性的，而非限定性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims

1.一种接入设备，包括：

包括时隙分配信息的时隙分配表；以及

与时隙分配表关联的发射机，其中，发射机依据时隙分配信息，发送数据和更新的时隙分配信息；

其中，时隙分配表包括记录在时隙分配表的对应信道部分中的至少一个信道的特性；

其中，所述至少一个信道的特性包括：数据类型信息、时间标记信息、优先级信息、以及序列信息中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：还包括至少一个输入信道，其中，发射机还依据时隙分配信息，为至少一个输入信道分配时隙长度。

3.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：时隙分配表接收更新的时隙分配信息，并且发射机依据更新的时隙分配信息，对时隙长度进行重新分配。

4.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：时隙分配表还包括针对至少一个输入信道中的每一个的时隙分配信息。

5.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：还包括至少一个输入信道，其中，发射机包括时分复用器，以及时分复用器依据时隙分配信息，将来自至少一个信道的数据时分复用到时隙中。

6.根据权利要求5所述的接入设备，其特征在于：时隙分配信息包括：分配给至少一个输入信道中的每一个的时钟周期的数量、以及与至少一个输入信道中的每一个相关的信道特性。

7.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：发射机将在预留的时隙中的更新的时隙分配信息与被发送数据一起发送。

8.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：还包括：

包括第二时隙分配信息的第二时隙分配表；以及

与第二时隙分配表关联并且与发射机连接的接收机。

9.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：还包括与时隙分配表关联的控制器，其中，控制器接收更新的时隙分配信息，并且使用更新的时隙分配信息，对时隙分配表进行更新。

10.根据权利要求9所述的接入设备，其特征在于：更新的时隙分配信息包括关于***信道的信息。

11.根据权利要求9所述的接入设备，其特征在于：更新的时隙分配信息包括关于删除信道的信息。

12.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：至少一个信道的特性包括用来将多个不相邻的时隙组合为一个虚拟的时隙的信道间关系信息。

13.根据权利要求1所述的接入设备，其特征在于：发射机还同时发送时分复用数据和分组数据，而不会破坏对应数据的流。

14.一种用于控制对网络进行接入的方法，包括：

为至少一个信道的时隙分配信息预留一部分被发送数据；以及

将时隙分配信息存储在时隙分配表中；

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括将时隙分配信息与被发送数据一起进行时分复用。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括使用更新的时隙分配信息，对时隙分配信息进行更新，以便为至少一个信道重新分配时隙。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：更新的时隙分配信息包括关于将第二信道***到至少一个信道中的信息。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：更新的时隙分配信息包括关于从至少一个信道中减去第二信道的信息。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：更新的时隙分配信息包括关于增加分配给至少一个信道时隙的长度的信息。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：更新的显示分配信息包括关于减少分配给至少一个信道时隙的长度的信息。

21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括：接收包括与接收数据一起时分复用的更新的时隙分配信息的接收数据。

22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：至少一个信道的特性包括用来将多个不相邻的时隙组合为一个虚拟时隙的信道间关系信息。

23.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括：同时发送时分复用数据和分组数据，而不会破坏对应数据的流。