專利名稱：共享接入線路帶寬的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及帶寬接入，具體地，涉及一種在多個網(wǎng)關(guān)之中動態(tài)共享帶寬的 方法。
背景技術(shù)：
本節(jié)旨在向讀者介紹可能與以下描述和/或要求保護的本發(fā)明的各個方面有關(guān) 的各種技術(shù)方面。相信此處的討論有助于向讀者提供背景知識，以便能夠更好的理解本發(fā) 明的各個方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是應(yīng)該據(jù)此閱讀這些說明，而不應(yīng)視為對現(xiàn)有技術(shù)的認可。寬帶接入最初被視為一種調(diào)制解調(diào)器，通過單個寬帶接入供應(yīng)商向單個以太網(wǎng)和 基于IP的設(shè)備(例如，計算機設(shè)備)提供互聯(lián)網(wǎng)接入。近來，將網(wǎng)橋或路由器與調(diào)制解調(diào) 器單元集成在一起，以便為多個設(shè)備提供服務(wù)。這種組合的單元被稱作家庭網(wǎng)關(guān)(HG)。能 夠通過單個寬帶接入供應(yīng)商，在一個接入線路上將不同家庭設(shè)備附著至基于IP的網(wǎng)絡(luò)。用于互聯(lián)網(wǎng)接入的另一方案是一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中設(shè)備包括調(diào)制解調(diào)器和VLAN 復(fù)用器。這種設(shè)備形成基于VLAN的網(wǎng)絡(luò)終端(NT)，用作基于VLAN的多住戶單元。多個家 庭網(wǎng)關(guān)可以連接到該基于VLAN的網(wǎng)絡(luò)終端，其中，家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備不包括任何調(diào)制解調(diào)器功 能。這些家庭網(wǎng)關(guān)中的每一個可以使用一組VLAN連接到不同的寬帶接入供應(yīng)商。網(wǎng)絡(luò)終 端支持多供應(yīng)商環(huán)境。多個網(wǎng)關(guān)之間共享接入線路帶寬(Bw)。假定向每個網(wǎng)關(guān)分配最大可 用上行帶寬。當(dāng)所有HG帶寬容量之和高于可用接入線路帶寬時，在上行方向上存在可能的帶 寬流溢出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供以下機制來嘗試解決至少一些與帶寬溢出有關(guān)的問題動態(tài)管理 網(wǎng)關(guān)之間帶寬分配，允許這些網(wǎng)關(guān)只要存在足夠上行接入帶寬就更換均值或加權(quán)帶寬，但 是當(dāng)上行接入帶寬充滿時強制適度降低。本發(fā)明涉及一種用于在設(shè)備處控制上行帶寬的方法，該設(shè)備包括與第一網(wǎng)絡(luò)的 接口、與至少第二網(wǎng)絡(luò)的至少本地接口，所述至少第二網(wǎng)絡(luò)包括多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備。為此，該方法包括步驟監(jiān)控第一網(wǎng)絡(luò)上的可用帶寬值；以及周期性地向所述多 于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備指示可用于所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的最大上行帶寬，最大上行帶寬取決于 可用帶寬、連接到設(shè)備的多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)目、以及連接到所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的 本地接口的數(shù)目。根據(jù)實施例，可用帶寬值首先由每個本地接口共享，然后由每個網(wǎng)關(guān)設(shè)備共享。本發(fā)明的另一目的是一種用于將多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到第一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。為此，該設(shè)備包括與第一網(wǎng)絡(luò)的第一接口 ；與至少第二網(wǎng)絡(luò)的至少第二接口，用 于連接到多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備；虛擬LAN多住戶單元；以及帶寬控制管理模塊，用于監(jiān)控第一接口上的可用帶寬，并用于將可用帶寬動態(tài)共享為針對所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備中每一個網(wǎng) 關(guān)設(shè)備的最大上行帶寬。根據(jù)實施例，第一接口是與寬帶接入訂戶線路的接口。根據(jù)實施例，該設(shè)備包括用于動態(tài)向所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備指示最大上行帶寬 的裝置。根據(jù)實施例，該設(shè)備包括用于與多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信的ELMI服務(wù)器的子集， ELMI服務(wù)器包括用于網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的ELMI檢查功能；以及單EVC異步狀態(tài)過程，其中將 承諾信息速率替換成特定附著的且活動的網(wǎng)關(guān)設(shè)備能夠使用的最大帶寬。本發(fā)明的另一目的是一種計算機程序產(chǎn)品，包括當(dāng)在計算機上執(zhí)行該程序時用于 執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的過程步驟的程序代碼指令?！坝嬎銠C程序產(chǎn)品”指的是計算機程序載體， 其不僅可以是包含程序的存儲空間(例如，磁盤或盒式磁帶)，還可以是諸如電或光信號等 信號。以下闡述與所公開的實施例相同范圍的特定方面。應(yīng)當(dāng)理解，這些方面僅向讀者 提供本發(fā)明可能采用的特定形式的簡要概述，并且這些方面并不意在限制本發(fā)明的范圍。 實際上本發(fā)明可以包括以下沒有闡述的各個方面。


參考附圖，通過以下非限制性的實施例和執(zhí)行示例，將更好地理解和示意本發(fā)明， 在附圖中圖1示出了符合實施例的系統(tǒng)；圖2示出了共享帶寬的4種不同情況；圖3示出了帶寬值的計算；以及圖4示出了使用帶寬控制消息的信息傳送。在圖1中，所表現(xiàn)的模塊是純功能實體，不一定與物理分離實體相對應(yīng)。S卩，這些 模塊可以以硬件或軟件的形式來開發(fā)，或者可以在一個或若干集成電路中實現(xiàn)。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)實施例的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括基于VLAN的網(wǎng)絡(luò)終端(NT)和多個住 宅網(wǎng)關(guān)(HGl、HG2、HG3、HG4)。NT是包括VLAN復(fù)用器的多住戶單元。NT包括與DSL網(wǎng)絡(luò)的接口(Ni)，也被稱作 WAN接口。當(dāng)然，WAN接口可以是與任何寬帶網(wǎng)絡(luò)的WAN接口。NT包括與不同局域網(wǎng)(LAN) 的接口(P1、P2、P3)。HG以點對點方式或者通過本地網(wǎng)絡(luò)(例如但不限于，以太網(wǎng))連接到 NT。在NT處，端口可以連接到單個HG或多個HG。如圖1所示，NT包括3個端口(PI、P2、 P3)。僅一個HG連接到第一端口 Pl和第三端口 P3。兩個HG連接到第二端口 P2。NT包括帶寬控制管理模塊(BCM)。BCM適合于周期性并動態(tài)地測量WAN上的實際 可用帶寬。實際帶寬表示執(zhí)行測量時可用的帶寬。如下文中所指示的，BCM還適用于動態(tài) 地在HG之間共享帶寬。BCM還包括用于動態(tài)地向每個HG指示其可以實際發(fā)送的可用最大 上行帶寬。在NT與附著至NT的HG之間執(zhí)行用于帶寬控制的協(xié)調(diào)。在Tl參考點上，ELMI協(xié)議這里用于NT與HG之間的通信。ELMI這里用于動態(tài)地向HG通知可用帶寬，并且還用于使 NT 發(fā)現(xiàn) HG。這是與如 MetroEthernet Forum technical Specification，MEF，2006 年 1 月 16 日，"EthernetLocal Management Interface (E-LMI) ” 中定義的 ELMI 協(xié)議不同的使用。 NT與HG之間的通信協(xié)議使用ELMI的功能子集。該通信協(xié)議具體使用ELMI的以下特征-用于HG發(fā)現(xiàn)的ELMI檢查功能，-單EVC異步狀態(tài)過程，其中，可以用Bmax來代替承諾信息速率(CIR)，HG可以使 用分派給該HG的具體VLAN來發(fā)送Bmax。更一般地，具有以下功能的任何協(xié)議可以執(zhí)行用于NT與HG之間的帶寬控制的協(xié) 調(diào)-HG向NT請求該HG可用的VLAN (被NT用來HG發(fā)現(xiàn))-NT定期向HG指示實際可用的帶寬。ELMI服務(wù)器(Srv)(網(wǎng)絡(luò)側(cè)實體)位于NT中。每個HG包括ELMI客戶端(Cli)(用 戶側(cè)實體)。在HG的啟動時刻，HG執(zhí)行ELMI檢查過程。ELMI客戶端在本地網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出狀 態(tài)查詢。網(wǎng)絡(luò)上的NT和其他HG均接收狀態(tài)查詢消息。僅NT中的ELMI服務(wù)器用狀態(tài)來響 應(yīng)發(fā)送HG。HG和NT開始獲知彼此的MAC地址。這樣NT可以保存所附著的HG的列表。周期地(典型地，每10秒)進行ELMI檢查。這種輪詢機制允許NT檢測HG是否 仍上電。如果例如超過30秒特定HG還沒有發(fā)送狀態(tài)查詢，則NT可以認為HG掉電或斷開。 NT更新附著至端口的HG的數(shù)目。該過程需要HG已經(jīng)實現(xiàn)ELMI協(xié)議，或者至少實現(xiàn)包括上 文中所指示的ELMI特征在內(nèi)的簡化版本。備選地，HG可能不實現(xiàn)ELMI協(xié)議。NT在端口上接收到業(yè)務(wù)量(例如，IP幀)時 發(fā)現(xiàn)HG。HG設(shè)備在發(fā)出以太網(wǎng)幀時必須通過NT傳遞信息。在任何情況下都會發(fā)現(xiàn)HG。在HG中進行上行業(yè)務(wù)量的帶寬控制。帶寬控制對以太網(wǎng)幀使用漏桶機制，以通過 整形來實現(xiàn)帶寬限制。備選地，帶寬控制對以太網(wǎng)幀使用令牌桶機制，以通過允許突發(fā)來實 現(xiàn)帶寬限制。NT與HG之間的最大上行帶寬在下文中被稱作BL。LAN上NT與HG之間的帶寬取 決于LAN技術(shù)。接入線路處的最大可用帶寬在下文中被表示為Bw。假定BL低于Bw。NT在HG之間共享接入線路上行帶寬。具體地，每端口共享接入線路上行帶寬。 NT包括N個端口。在N個端口之中，η個端口連接到HG。則每端口均值最大帶寬(表示為 Bhg)是Bhg = Bw/n。如果多于一個HG (m個HG)連接到相同端口，則針對每個HG的均值/加權(quán)最大帶 寬是:Bhg = Bw/n/m。根據(jù)實施例，局域網(wǎng)符合以太網(wǎng)100Mbit/S。將BL設(shè)置為100Bbit/S。根據(jù)圖1 的示例，將η設(shè)置為3。對于HGl和HG4，將BL的值設(shè)置為100/3Mbit/s。HG2和HG3連接 值同一端口 P2 ；將BL的值設(shè)置為ΙΟΟ/3/^Mbit/s。圖2示意了共享帶寬的四種不同情況。在每種情況下，b表示最大實際可用帶寬， t表示接入線路上的帶寬占用。在每種情況下，HG可以使用比等于Bw/n的接入線路上行 帶寬更大的帶寬。HG可以使用高達BL的帶寬。然而，如果接入線路占用變滿(與Bw相對 應(yīng))，則每HG的最大可用帶寬可以降低值NT所指示的值；在極限的情況下，該值變?yōu)锽w/
5η (或者如果在LAN線路上有m個HG，則變?yōu)锽w/n/m)。情況1是針對HG的上行業(yè)務(wù)量的實際帶寬的可能點區(qū)域的不連續(xù)帶寬曲線。所 有情況示出了當(dāng)針對每端口只有一個HG時的帶寬曲線。如果在端口上存在m個HG，則將值 除以m。將斷點設(shè)置為等于Bw-BL的值X。當(dāng)接入線路帶寬的占用大于(Bw-BL)時，將每 HG的實際最大帶寬設(shè)置為Bw/n。斷點具有與Bw-BL不同的值X，這取決于LAN上的業(yè)務(wù)量 狀況。情況2，每HG的可用帶寬在值(0，BL)與(Bw，Bw/n)之間具有線性曲線。情況3組合情況1和情況2。將帶寬設(shè)置為高達BL，將斷點值X設(shè)置為Bw_BL。因 此，曲線在(Bw-BL, BL)與(Bw, Bw/n)之間是線性的。更一般地，如一般情況所示，可以使用的對(0，BL)與(Bw，Bw/n)之間的帶寬進行 壓縮的任何函數(shù)，其中每HG最大可用寬帶是BL。為了控制帶寬，NT執(zhí)行以下操作-NT對在接入線路上使用的帶寬進行測量，-NT記住不同HG的帶寬曲線。這取決于所占用端口的數(shù)目，以及附著至特定端口 的HG的數(shù)目，-基于帶寬曲線，NT計算特定附著的且活動的HG能夠使用的最大帶寬(Bmax)。該計算基于所述業(yè)務(wù)量曲線。例如，圖3示出了針對帶寬曲線情況2如何執(zhí)行計 算。將NT上的接口數(shù)目設(shè)置為n，在所述NT上有至少一個上電的HG。將該具體HG所附著 到的線路的上電HG的數(shù)目設(shè)置為m。在圖3中示出了基于帶寬曲線對Bmax的計算。每個HG使用Bmax值，來適配泄漏 或突發(fā)桶機制的桶大小。所發(fā)送的實際帶寬適用于NT的請求。桶機制以及Bmax如何用于 適配桶大小不在本實施例的范圍內(nèi)。NT利用ELMI協(xié)議周期性地將Bmax值通知給HG。具體地，如圖4所示，使用ELMI 協(xié)議的簡化功能。ELMI使得NT能夠指示可用上行帶寬的更新。對于線性模型，這可以基于 “很少的”最小步驟，以便限制發(fā)送的狀態(tài)查詢通知的數(shù)目。在實施例中，HG通過相同的網(wǎng)絡(luò)接口類型連接到NT。當(dāng)然，這些HG可能通過不同 網(wǎng)絡(luò)接口類型連接；并共享接入線路上的帶寬?？梢詥为毺峁┗蛞匀魏芜m當(dāng)組合的方式來提供說明書中公開的引用、權(quán)利要求以 及附圖?？梢赃m當(dāng)?shù)匾杂布?、軟件或二者的組合來實現(xiàn)特征。這里引用的“一個實施例”或“實施例”意味著，結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu) 或特性可以包括在本發(fā)明的至少一個實現(xiàn)方式中。說明書中不同地方出現(xiàn)的短語“在一個 實施例中”不一定指代相同實施例，也不一定指代與其他實施例相互排除的單獨或備選實 施例。權(quán)利要求中出現(xiàn)的附圖標(biāo)記僅作為示意目的，并不應(yīng)對權(quán)利要求的范圍具有限制 效果。
權(quán)利要求
一種用于在設(shè)備(NT)處控制上行帶寬的方法，所述設(shè)備包括與第一網(wǎng)絡(luò)的接口(N1)、與至少第二網(wǎng)絡(luò)的至少本地接口(P1、P2、P3)，所述至少第二網(wǎng)絡(luò)包括多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備，所述方法包括步驟 監(jiān)控第一網(wǎng)絡(luò)上的可用帶寬值；以及 周期性地向所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備指示可用于所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的最大上行帶寬，所述最大上行帶寬取決于可用帶寬、連接到所述設(shè)備的所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)目、以及連接到所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的本地接口的數(shù)目。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述可用帶寬值首先由每個所述本地接口共 享，然后由每個網(wǎng)關(guān)設(shè)備共享。
3.一種用于將多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到第一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括-與第一網(wǎng)絡(luò)的第一接口；-與至少第二網(wǎng)絡(luò)的至少第二接口，用于連接到所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備；-虛擬LAN多住戶單元；以及-帶寬控制管理模塊(BCM)，用于監(jiān)控第一接口上的可用帶寬，并用于將可用帶寬動態(tài) 共享為針對所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備中每一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的最大上行帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，第一接口是與寬帶接入訂戶線路的接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括用于動態(tài)向所述多于一個網(wǎng)關(guān) 設(shè)備指示最大上行帶寬的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括用于與所述多于一個 網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信的ELMI服務(wù)器(srv)的子集，所述ELMI服務(wù)器包括-用于網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的ELMI檢查功能，以及-單EVC異步狀態(tài)過程，其中將承諾信息速率替換成特定附著的且活動的網(wǎng)關(guān)設(shè)備能 夠使用的最大帶寬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在設(shè)備(NT)處控制上行帶寬的方法，所述設(shè)備包括與第一網(wǎng)絡(luò)的接口(N1)、與至少第二網(wǎng)絡(luò)的至少本地接口(P1、P2、P3)，至少第二網(wǎng)絡(luò)包括多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備。所述方法包括步驟監(jiān)控第一網(wǎng)絡(luò)上的可用帶寬值；以及周期性地向所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備指示可用于所述多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的最大上行帶寬，最大上行帶寬取決于可用帶寬、連接到所述設(shè)備的多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)目、以及連接到多于一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備的本地接口的數(shù)目。
文檔編號H04L12/24GK101911596SQ200980101656
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月2日
發(fā)明者阿萊士·德梅特 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司