专利名称：传输宽带网络业务量的接口结构的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及通信网络领域，更具体地说，涉及网络结构和用于向访问网络发送并从访问网络接收网络业务量的相关网络组件。
举例来说，本发明适用于从分布式骨干网，如中继网络，向访问网络，如具有一个或多个访问终端的本地环路，通过有线线路传输宽带网络业务量。在所给出的例子中，在根据本发明一个实施例中，一个远端网络单元可以用作位于分布式骨干网下行位置的本地环路的接口。在根据本发明的另一个实施例中，一个分布式网络单元可以用作分布式骨干网的接口。所述的远端网络单元可以通过高容量的传输链路，例如支持1或2Gbps数量级总体数据吞吐量的高容量传输链路，有效连接到分布式网络单元。
其中本地环路的传输媒介是常规的铜线，而分布式骨干网的传输媒介是更高容量的传输媒介，如光纤，可以有利地提供本发明作为示例性的网络结构和相关的网络组件，以扩展到更高容量的分布式骨干网传输媒介，使得分布式骨干网在物理上更靠近本地环路的访问终端。与不采用本发明的情况相比，这可以更灵活向网络用户提供更高的带宽应用。
背景技术：
已知无论从距离覆盖、形成的端点数目还是投资额来看，在世界范围内用于通信网络的最具有支配性的传输媒介是铜线。这一结论可以从最早的大规模电话网使用铜线作为传输媒介中得出。尽管现在在中继式网络或分布式网络中大量采用光纤来取代铜线，许多访问网络，如公共交换电话网的本地环路，仍然继续采用铜线。估计在全球范围内在这样的访问网络中已敷设了数千万吨铜线，并且这种传输媒介可能在典型网络运营商的资产中已占了大约一半或者更多。
在现代通信网络中，作为传输或传送媒介，铜线所遇到的挑战在于，它在公共电话网中的最大信息速率理论上仅为大约35kbps到56kbps。由于对更高带宽应用，例如数字视频和高速互联网接入的网络传输的市场需求，已经出现了很多技术，试图从以现有的铜线为基础的网络中得到更高带宽的数据传输。例如，在过去的十年中已经提出了多种数字用户线路或环路(DSL)结构，它们提供了对于上行数据速率、下行数据速率和运营范围的不同组合。总的来说，这类数字用户线路结构有时被称为xDSL，并且在本说明书也如此称呼，以表示所有这些数据用户线路结构。
上面所提到的各种xDSL结构不能在超过几公里的范围内正常工作。例如，在高速数字用户环路(HDSL)技术中，通过两对或三对线路容量的结合可以达到2Mbps左右的数据速率。然而，这仅在约3公里的距离范围内才得到支持。采用甚高速数字用户环路(VDSL)技术，其下行方向上的典型数据速率可以达到23Mbps，上行方向的典型数据速率可以达到3Mbps，但是仅在1公里左右的距离内才能保持这样的速率。
由于上述限制，在现有技术中需要设法缩短分布式骨干网与访问网络内设置的访问终端之间的有效距离，其中分布式骨干网采用了比访问网络容量更高的传输媒介。在电话访问网络的示例中，包括了以铜线为基础的本地环路，通过多种装置使得服务提供商中央局显著地更接近终端用户。
例如，在现有技术中已知采用限定规模的中央局结构，其中重新配置现有的大规模交换机以提供更少的用户数据端口，从而减小了中央局系统的规模。然后经过限定规模的所述设备被设置在距离中央局很远，而更接近终端用户的位置。这种已知的技术方案有许多缺点。首先，限定规模的结构采用了与现有的大规模设备完全相同的基础结构，如控制系统和电源系统。这会导致与大规模设备相差无几的维护费用和电力需求。其次，限定规模的设备在物理上的尺寸通常与大规模设备是相同的，这样已知的限定规模的结构方案一般不能适当地减小物理尺寸。因此，现有技术中限定规模的结构方案通常不能显著节省设备的维护开销，工作电力需求或设备物理尺寸。
现有技术中的另一种解决方案是采用转发结构。在这种技术方案下，一条用户线路，如为xDSL业务所提供的用户线路，通过其他的媒介转发或传送到距离终端用户比距离中央局设备更近的远端位置，并在这之后在所述的远端位置处被复制。这种现有技术中的技术方案的缺点在于，除了现有的中央局设备之外，还要需要购置、安装和维护转发设备。
基于上述现有技术解决方案，需要找到一条解决问题的改进途径，来缩短分布式骨干网与访问网络内所设置的访问终端之间的有效距离，其中分布式骨干网采用了比访问网络容量更高的传输媒介。
其中本地环路的传输媒介是常规的铜线，分布式骨干网的传输媒介是具有更高容量的传输媒介，如光纤。根据本发明，提供了作为示例性的网络结构和相关的网络组件，能够有利地将分布式骨干网的传输媒介扩展到更高的容量，使得分布式骨干网在物理上更接近于本地环路的访问终端。与不采用本发明的情况相比，这可以向网络用户更加灵活地提供更高带宽的应用，并缓解了先前所提到的现有技术方案中的困扰和问题。
下面参考附图来说明本发明的实施例，这里的说明是作为示例而并非限制，其中图1是作为示例性的网络拓扑图，其中根据本发明的实施例采用了一个分布式网络单元和一个远端网络单元；图2是表明如图1所示的远端网络单元的上层结构的框图；图3是表明根据本发明实施例的环路端多路复用/分路器单元和环路端控制器单元的详细结构的框图，并构成了如图1和图2所示的远端网络单元的一部分；图4是表明如图1所示的分布式网络单元的上层结构的框图；并且图5是表明根据本发明实施例的分布端多路复用/分路器单元、分布端控制器单元和业务量成形单元(traffic shaping unit)的具体结构的框图，并形成了如图1和图4所示的分布式网络单元的一部分。
具体实施例方式图1表示了网络拓扑2的一个例子，包括一个分布式网络和一个访问网络，其中根据本发明的一个实施例设置了分布式网络单元10和相应的远端网络单元20。网络拓扑2可以通过分布式网络单元10为访问网络提供多种业务形式，这样的业务对带宽或传输服务种类提出了不同的要求。广播视频业务4和交互业务9构成了宽带网络业务，并通过分布式骨干网提供给分布式网络单元10，分布式骨干网包括分布式网络5和6，本领域的技术人员知道，网络5和6也可以结合在一起。例如，广播视频业务可以通过OC-12接口4或类似接口，从适当的分布式网络6(也被标记为网络“A”)，如采用异步传输模式(ATM)、时分复用(TDM)、以太网或其他适当通信协议的网络，传送到分布式网络单元10。宽带视频广播业务可以包括诸如那些适于广播电视或近视频点播(NVoD)的服务，从前端设备(head end)通过链路8传输。交互业务也可以例如通过OC-3接口9或类似接口，从分布式网络5(也被标记为网络“B”)，由它可以发出多种形式的业务，传送到分布式网络单元10。例如，分布式网络5可以从前端设备3通过链路11接收业务，所述的链路支持视频点播(VoD)性质的服务。分布式网络5还可以通过链路7例如从一个骨干网(没有表示出)接收高速互联网(HSI)业务。本领域的技术人员可以知道许多其他适合的网络拓扑也能向上述访问网络提供或发送业务，或从上述访问网络接收业务。
如下面更充分说明的，多个远端网络单元20可以与分布式网络单元10有效连接。每个远端网络单元20连接到一个访问网络，如本地铜线环路30。本地铜线环路30自身连接到客户设定设备，它可以是一个或多个用户终端32的形式。每个远端网络单元20通过高容量传输链路36连接到与其相应的分布式网络单元10，换句话说，所述的高容量传输线路比访问网络中采用的链路容量要大。例如，传输链路36可以是能够支持总体数据吞吐量为1或2Gbps数量级的整体光纤链路。任何本领域技术人员已知的其他合适的链路都可以用作传输链路36，例如无线链路、基于无源光纤网络(PON)技术的链路或类似链路。
图2表明了根据本发明的一个实施例的远端网络元件20的框图结构。这种框图结构将在下面说明，从访问网络的下行终端端点描述到原段网络单元20的上行出口端点。但是，本领域的技术人员应该清楚，当考虑到交互业务时，业务流流入并流经原段网络单元20实际上是双向的。
为了简便起见，这里所说的“下行”一词指的是通常限定在从分布式网络5、6到远端用户终端32的方向上的业务流。相反，这里所说的“上行”一词指的是通常限定在从远端用户终端32到分布式网络5、6的方向上的业务流。此外，这里所说的“环路端”一词表示与位于上行方向上的传输链路36相比，更靠近铜线环路30的组件或模块。相反，这里所说的“分布端”一词表示与传输链路36相比离铜线环路30更远的组件或模块。
客户设定设备位于访问网络，如本地铜线环路30的下行终端端点处，它可以是一个或多个用户终端32的形式。本地铜线环路30从每个用户终端32像在34处那样连接到远端网络单元20。尽管为了说明的目的，在图2中表示了单一的连接34，本领域的技术人员应该清楚，每个CPE32通常都独立地连接到远端网络单元20。当本地铜线环路30的线路要求本领域中已知的初级保护模块22的情况下，这些保护模块在远端网络单元20中提供。远端网络单元20的设置与线路技术相关，其中还可以提供分路器(splitters)24。当访问网络，如本地铜线环路30，支持普通老式电话业务(POTS)的情况下，分路器24使得常规POTS电话业务量与通过远端网络单元20接收的数据业务量分开。POTS电话业务量像在26处那样被引导至相应的POTS网络，而不会通过远端网络单元20继续传输。类似地，当在访问网络中采用了综合业务数字网(ISDN)的情况下，分路器24可以以类似方法引导ISDN业务量，以避免通过远端网络单元20继续传输。
数据业务量，例如xDSL形式的数据，可以从分路器24继续传输到一个处理模块，在xDSL数据的情况下，处理模块以通信领域的技术人员所熟知的一个或多个xDSL收发器28的形式提供。如本领域的技术人员所知的，每个xDSL收发器28包括相关的xDSL芯片组、线路驱动器和其他支持xDSL业务所需的外部电路(没有表示出来)。作为例子，一个或多个xDSL收发器28可以支持96个用户数据端口(没有表示出来)，如在POTS线路上运行的ADSL端口。并且如本领域的技术人员所知的，每个xDSL收发器28通常可以包含管理接口(没有表示出来)，以提供配置、报警和统计收集功能。每个xDSL收发器28的这种管理接口可以在本地控制或者远程控制，例如分别以已知的带内或带外技术来控制。对于带内控制，xDSL收发器28的DSL芯片组通常从远端处理器处通过直接寻址来进行配置，而没有本地处理器参与。在带外控制的情况下，上述xDSL芯片组通常使用远端处理器与本地处理器之间的特殊信令来进行配置，以得到指向xDSL芯片组的控制消息。每个xDSL收发器28的上述管理接口可以通过环路端的控制器单元27来访问，它将在下面更详细地说明。这种收发器的远程控制可以由分布式网络单元10通过适当生成的消息来提供，所述的消息通过传输链路36传输到远端网络单元20。
在从xDSL收发器28开始的上行方向上，来自各个xDSL端口的信元在环路端的多路复用/分路器单元29中被多路传输，这将在下面更详细地说明。本领域的技术人员很清楚，合适的链路终点(没有在图2中表示出来)可以设置在传输链路36和环路端的多路复用/分路器单元29之间(图3)。如上所述，在此之后，被多路传输的信元通过传输链路36传送到分布式网络单元10。在下行方向上，环路端的多路复用/分路器单元29将通过传输链路36从分布式网络单元10接收的信元分路。在此之后，这样被分路的信元被传送到xDSL收发器28，如上所述，它支持各个xDSL端口。
根据作为示例的远端网络单元20的一个实施例，在业务流流经的整个过程中没有引入拥塞或队列点，除了在希望的情况下引入抖动缓冲之外。实际上，传输链路36的总体容量和远端网络单元20的内部结构满足xDSL收发器28所支持的所有xDSL端口的全部带宽容量。本领域的技术人员能够理解，传输链路36的上述容量条件构成了一个优选的实施方式，使得本发明可以提供比所考虑的相关xDSL端口的链路容量要少的下行链路容量。
下面参考图3说明环路端多路复用/分路器单元29和环路端控制器单元27的具体结构。传输链路36可以通过适当的双向数据传送接口从分布式网络单元10连接到远端网络单元20，例如通过环路端的并串/串并转换器(SD)接口21，如可从美国德克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司购得的TLK1201并串/串并转换器设备，与适当的光接口模块有效连接。使用这种双向接口结构最好允许传输链路36以8B/10B编码的数据、在分布式网络单元10和远端网络单元20之间以每个方向上1.25Gbps的速率工作。本领域的技术人员应该知道任何其他合适的接口都可以用于本发明，并且在希望的情况下，传输链路36还可以包括单个的双向链路或多条单向链路。
在下行方向上作为单个字节所接收的信元数据来自传输链路367，并经过远端网络单元20的环路端并串/串并转换器接口21，由环路端链路接收模块40处理。尽管作为单个字节接收的信元数据形式的业务量在这里是作为示例性的实施例，但本领域的技术人员应该理解，本发明可以以类似方式应用于分组、帧或任何其他的信息传输单元，按位接收业务量也可以适用于本发明。环路端的链路接收模块40执行必要的帧格式功能，并根据帧格式从环路端并串/串并转换器接口21所接收的单个字节中重建信元。环路端链路接收模块40还取出一个与信元数据相关的端口标识符，以用于下行信元的路由，这将在下面更详细地说明。信元重建之后，由环路端链路接收模块40执行现有技术中已知的适当的差错控制，所接收的任何有错误的信元或空信元都被丢弃。在此之后，无错信元和非空信元从环路端链路接收模块40发送到环路端分路模块42，它为远端网络单元20管理下行信元流。优选地，环路端分路模块42不向环路端并串/串并转换器接口21提供任何回送(back pressure)指示。这要求环路端分路模块42能够接受以传输链路36的全速率传输的背对背(back-to-back)信元。
环路端分路模块42对接收到的并经过重建的下行信元进行路由。这些信元从环路端链路接收模块40发送出来。在模块41中，这些信元基于上述被取出的端口标识符被路由至多个终点之一。例如，带有可能用于表示控制信元的端口标识符的信元被路由至环路端控制器单元27。这种控制信元最好在49处被路由至与环路端控制器单元27相关的一个控制信元队列50。例如，控制信元队列50可以被设计为先入先出(FIFO)寄存器。如信元所带有的端口标识符是表示该信元用于监测或检验的目的，那么这种信元在45处通过模块54被路由至环路端的检验业务监视器46或类似单元。检验业务监视器46的功能还将在下面详细说明。
来自环路端链路接收模块40的下行信元与对应于用户数据信元的端口标识符相联系，可以在43处被分别写至多个数据信元队列44之一，其中每个这样的队列依次对应于一个外部用户数据端口，如先前所述的远端网络单元20的ADSL端口之一。数据信元队列44可以在外部SRAM或类似物中设计成先进先出(FIFO)寄存器。在此之后，信元从它们各自的数据信元队列44通过模块72发送到输出环路端队列70。这种输出环路端队列70可以被设计成先入先出(FIFO)寄存器。从这样的输出队列出发70，这些信元被转发至一个适当的环路接口56，如本领域技术人员已知的UTOPIA(用于ATM的通用测试及操作物理接口)标准2物理层接口，这种接口还在ATM论坛技术委员会出版物af-phy-0039.000，1.0版，1995年6月中做了说明。后一个出版物在这里通过引用来补入。
在下行方向上，环路端接口56将信元从环路端分路模块42发送至DSL收发器28。在上述作为示例的实施例中，远端网络单元20支持96个ADSL端口，这些信元可以通过由四个符合UTOPIA标准2的双向端口组成的环路端接口56从环路端分路模块42发送到DSL收发器28，优选地，输出环路端队列70在数目上与提供了环路端接口56的端口52的数目相一致，使得在上述例子中，可以为四个输出环路端队列70中的每一个分配24个端口。
如本领域技术人员已知的，来自环路端分路器模块42的数据信元队列44中每一个队列的信元可以在下行方向上传送到相应的输出环路端队列70，其中使用了适当的服务时序，如基于循环算法(roundrobin algorithm)来工作。环路端分路器模块42最好也可以轮询远端网络单元20的每个外部用户数据端口，如先前所提到的ADSL端口。如本领域技术人员所知的，远端网络单元20利用这种轮询的结果来为每个外部用户数据端口指示回送条件。例如，为一个特定的外部用户数据端口提出一个回送指示，其中为该相同端口设定的一个信元已从适当的输出环路端队列70发送到环路端接口56。类似地，并且作为示例，当选定了相同的端口用于将信元从相关数据信元队列44发送到适当的输出环路端队列70时，用于一个特定外部用户数据端口的回送指示可以被激活。如果一个特定的外部用户数据端口处于回送条件下，则用于相同端口的相关数据信元队列44将不再像前面所述那样用于传送至相应的输出环路端队列70。
环路端多路复用/分路器单元29还可以用于管理回送业务量，这将在下面说明。当选定了一个特定用户数据端口用于回送至上行数据流中时，相关端口标识符对应于所选定的用户数据端口的信元将在45处从环路端分路模块42路由至用于在上行方向上传输的环路端多路复用模块48。所考虑的回送信元可以在一个回送信元队列41中通过模块54被接收，并且回送信元队列41可以被设计为与环路端多路复用器模块48相连的先进先出(FIFO)寄存器。这种回送信元最好不像先前所述那样接收数据信元队列44。所有其他带有并非上面所述端口标识符的信元可以通过环路端分路模块42从下行业务流中丢弃。
从DSL收发器28发送至环路端多路复用/分路器单元29的上行信元可以通过环路端接口56被接收。来自环路端接口56的上行信元被转发至环路端多路复用模块48，它为远端网络单元20管理上行信元流。环路端多路复用器模块48以上述方式轮询四个符合UTOPIA标准2的端口52，并且可以从中选出一个特定的端口52，用于配置所希望的信元服务时序，例如本领域技术人员所知的基于工作保留(work-conservative)二进制循环算法的时序。信元以这种方式从每个符合UTOPIA标准2的端口52发送至各个输出上行队列58，列可以被设计为与环路端多路复用器模块48项链的独立的先进先出(FIFO)寄存器，并且该队列与符合UTOPIA标准2的端口52一一映射。输出上行队列58最好提供回送信息，以如上所述轮询端口52。
如上所述，每个输出环路端队列58像在服务模块60处那样与回送信元队列41和环路端控制信元队列51一起工作。环路端控制信元队列51例如可以像在62处那样接收从环路端控制器单元27的信元生成器61发送出的AAL5控制信元。服务模块60最好执行工作保留加权循环算法，用于选择下一个要服务的特定上行队列，即输出上行队列58、回送信元队列41或控制信元队列51中之一。
环路端多路复用模块48最好包括一个环路端测试业务量生成器64，用于在上行方向上传输测试信元。如果设置了环路端测试业务量生成器64，则相关的服务模块66可用于执行所希望的服务时序，以选择从测试业务量生成器64和服务模块60发出的信元，服务模块60位于服务模块66的上行方向上，并且更接近于环路端接口56。由服务模块66执行的服务时序最好基于现有技术中已知的工作保留加权循环算法。并且，如果环路端测试业务量生成器64构成了环路端多路复用器的64的一部分，则只要测试业务量生成器64被启动服务模块60就最好是回送的，以允许从环路端测试业务量生成器64以所希望的速率插入上行测试业务量。
由环路端多路复用器模块48的服务模块66发出的信元被发送至环路端链路发送模块68，最好通过一个环路端多路复用器输出队列67，它可以被设计为先进先出(FIFO)寄存器。环路端链路发送模块68执行信头差错控制(HEC)校验和时隙差错控制(SEC)插入。并且下行链路发送模块68生成适当的信元帧格式，并向下行并串/串并转换器接口21发送数据和空信元，用于在传输链路36上传送。
如前面所介绍的，环路端测试业务量监视器46最好构成环路端多路复用器模块48的一部分。如果启动的话，环路端测试业务量监视器46用于管理任意背景测试业务量。被监控的背景测试业务量被送至环路端测试业务量监视器46，并且不由环路端多路复用器模块48在输出上行队列58的方向上转发。最好环路端测试业务量监视器46不向环路端分路器模块42提供回送指示，测试业务量信元是从所述的链路发送模块68接收的。
如上所述，环路端多路复用/分路器单元29和远端网络单元20的环路端控制器单元27可以通过现场可编程门阵列或现有技术中已知的其他适当装置，如ASIC，来共同实现。
参考图4，下面说明根据本发明一个实施例的分布式网络单元10的框图结构。这种框图结构将在下面说明，如上所述，为了分别传送广播业务和交互业务，从上行接口4和9出发，并且从位于传输接口36下行方向上的那些接口出发。然而，本领域的技术人员应该知道，当考虑到交互业务的时候，流入并流经分布式网络单元20的业务流实际上是双向的。
在链路4之上传输的广播业务可以由分布式网络单元10通过适当的广播服务接口80接收。广播业务接口80接收广播业务，并将其转发至广播总线(BB)90或类似组件。在链路4之上传输的交互业务可以由分布式网络单元10通过现有技术中已知的适当的网络接口82来接收和发送。在下行方向上，网络接口82接收链路9之上的交互业务，并将其转发至交互总线(IB)92或类似组件。
业务量处理器94可以用来将从每个广播总线90和交互总线92在下行方向上接收的业务量进行合并。为了说明图1中的实施例，如果分布式网络单元10在链路4的情况下接收ATM业务，而在链路9的情况下既发送又接收ATM业务，则业务量94还将执行ATM信元处理。例如，如本领域的技术人员所理解的那样，业务量处理器94对从总线90、92接收的ATM信元进行排队。这种排队最好基于服务级质量并基于用户数据接口来进行。在图1中所示的实施例情况下，用户数据接口可以是如先前所述的ADSL接口。如本领域技术人员所知的，在ATM业务范围内，业务量处理器94根据服务质量和业务合同条款配置业务量。如本领域中已知的，在ATM业务的情况下，信头翻译和VPI/VCI映射最好由业务量处理器94执行，并类似地，如本领域技术人员所知的那样，同时支持操作、维护、管理(OAM)功能。为了多点传输ATM业务量，业务量处理器94可以附带地执行已知信元复制功能。优选地，业务量处理器94的吞吐容量将使业务量处理器94，在考虑到传输链路36所支持的总体传输速率的情况下，不会成为分布式网络单元10内的一个拥塞点。
本领域的技术人员应该理解，分布式网络单元10可以采用多于一个(没有表示出来)的业务量处理器94，例如当远端网络单元20所支持的用户数据端口的数目超过了这样的单个业务量处理器94的用户数据端口处理能力时。例如，如果在一种特定应用中，一个业务量处理器94能够处理12个用户数据端口，如图1中所示实施例中的上述ADSL端口，那么根据作为示例的实施例，在分布式网络单元10中将总共采用8个业务量处理器94(没有表示出来)，以处理远端网络单元20的总共96个ADSL端口。每个业务量处理器94可以设计为专用集成电路(ASIC)的形式或类似形式(没有表示出来)。
分布式网络单元10的业务量处理器94最好连接一个分布端多路复用/分路器单元96。适合的分布端接口124(图5)如符合UTOPIA标准2的接口或类似接口，如先前在远端网络单元20的范围内所介绍的那样，可以用来在业务量处理器94和分布端多路复用/分路器单元96之间传输信元。如下面更详细地说明的，分布端多路复用/分路器单元96用来接收由业务量处理器94合并的业务量和通过传输链路36接收的分路交互业务量，用于上行传输到业务量处理器94。
分布端处理器单元98，如下面附带说明的，可以被用在网络分布单元10内，以处理诸如在线和离线支持、维护消息的监控和处理、并通过分布端多路复用/分路器单元96和传输链路36与远端网络单元20通信的任务。如下面更详细地说明的，业务量映射单元100执行对来自分布端多路复用/分路器单元96通过传输链路36的下行信元流的业务量配置。
下面参考图5来说明分布端多路复用/分路器单元96、分布端控制器单元98和业务量映射单元100的具体结构。从远端网络单元20出发的传输链路36可以通过用于双向传输的适当接口连接到分布式网络单元10。如上面对远端网络单元20的环路端并串/串并转换器接口21的解释，有效连接至适当光接口模块的分布端并串/串并转换器(SD)接口84，如所述的TILK1201并串/串并转换器设备，可以用于连接分布式网络单元10和远端网络单元20。分布式网络单元10的分布端并串/串并转换器接口84与上述远端网络单元20的环路端并串/串并转换器接口21执行完全相同的功能。如先前所述的关于环路端并串/串并转换器接口21，其他适当的用于分布端并串/串并转换器接口84的设备也是现有技术中已知的。
在从传输链路36出发并经过分布式网络单元10的分布端并串/串并转换器接口84、在上行方向上作为单个字节接收的信元数据由分布端链路接收模块86来处理。分布端链路接收模块86与关于远端网络单元20所描述的类似的环路端链路接收模块40执行相同的功能。如下面更详细说明的那样，与信元数据相关的端口标识符也由分布端链路接收模块86取出，用于下行信元路由。如先前所述的环路端链路接收模块40的情况那样，在此之后，无错信元和非空信元从分布端链路接收模块86被发送出来，以进行进一步的处理。这些无错信元和非空信元被转发至分布端分路器模块120，它为分布式网络单元10管理上行信元流。优选地，分布端分路器模块120不向分布端并串/串并转换器接口84提供回送指示。这要求分布端分路器模块120能够接受以传输链路36的全速率发送的背对背信元。
分布端分路器模块120对已接收到的并且已重建的下行信元进行路由，这些信元从分布端链路接收模块86发送出来。根据上面所述的端口标识符，这些信元在模块110处被路由至多个终点之一。如果一个信元的端口标识符表示是测试业务量，则该信元通过模块110被路由至第一个分布端测试业务量监视器(TTM)112。如果被启动的话，分布端测试业务量监视器112执行对任何背景测试信元的管理，这些测试信元从远端网络单元20出发经过传输链路36，在下行方向上被接收。监控到的背景测试业务量被最终送至分布端测试业务量监视器112，并且不由分布端分路模块120在分布端队列118的方向上转发。
如果素考虑的端口标识符表示的是控制信元，那么该信元由分布端分路器模块120经过模块110路由至分布端控制信元队列114，它可以被设计为先进先出(FIFO)寄存器。如果分布端控制信元队列114溢出，那么指向它的控制信元将被丢弃，并由分布端分路器模块120向分布端控制器单元98发出一个溢出指示。分布端控制信元队列114依次向分布端控制器单元98的控制信元接收单元152发送控制信元，分布端控制器单元98例如执行现有技术中已知的AAL5功能。
如果端口标识符表示用户数据信元，所考虑的信元在116处在上行方向上由分布端分路模块120经由模块117路由至输出分布端队列118。如果如上所述采用了多于一个(没有表示出来)的业务量处理器94，可以提供多个相应的输出分布端队列118，每个输出分布端队列118对应于一个给定的业务量处理器94。在上述例子中，如果在分布式网络单元10中采用了8个业务量处理器94，以处理远端网络单元20的96个ADSL端口，在分布式网络单元10中可以提供8个相应的输出分布端队列118。如果有输出分布端队列118溢出，则所考虑的信元被丢弃，并向分布端控制器单元98给出相应的指示。从输出分布端队列118出发，用户数据信元业务量接着通过各自的双向链路126指向相应的业务量处理器94，所述的双向链路126在所示实施例中符合UTOPIA标准2。
从分布端链路接收模块86接收的、并且没有落在上述的测试业务量信元、用户数据信元或控制信元类型中之一的端口标识符的信元从分布端分路器模块120被丢弃。然后可以向分布端控制器单元98发出相应的指示。
在下行方向上，由分布端多路复用/分路器单元96通过双向链路126接收的信元业务量经由分布端接口124发送到输入分布端队列128。输入分布端队列128可以被设计为先进先出(FIFO)寄存器，每一个双向链路126对应于一个队列。在输入下行队列128经过排队的信元经由分布端多路复用器模块122的模块130被转发至多个输出分布端队列132之一。输出分布端队列132也可以被设计为先进先出(FIFO)寄存器，每一个输出分布端队列132对应于远端网络单元20的一个外部用户数据端口。因此，在上述例子中，如果远端网络单元20设置了96个ADSL端口，则在分布式网络单元中将设置相同多个输出分布端队列132，与每个端口一一映射。
分布端多路复用器模块122的服务模块134位于输出分布端队列132的下行方向上。服务模块134从每个输出分布端队列132，从分布端测试业务量生成器(TTG)144，并从分布端控制信元队列136，将信元转发至模块138。分布端测试业务量生成器144用于下行传输测试信元。下行控制信元队列136例如可以用于接收在146处从分布端控制器单元98的信元生成器148发送出的AAL5控制信元。在模块138处，如上所述由服务模块134发送的用户数据信元、测试信元和控制信元被转发至分布端输出队列140，用于在后来经由分布端链路发送模块142在传输线36上下行转发。分布端输出队列140可以设计为先进先出(FIFO)寄存器。分布式网络单元10的分布端链路发送模块142与远端网络单元20的类似的环路端链路发送模块68执行相同的功能。对于服务模块134的时序配置由业务量成形单元100来执行，如在下面详细说明的。
第二个分布端测试业务量监视器(TTM)150可以用于验证由分布端多路复用器模块122从业务量处理器94通过分布端接口124接收的测试业务量。如果被启动的话，第二个分布端测试业务量监视器150可以管理经由模块138的任何背景测试业务量。被监控的背景测试业务量最终送至第二个分布端测试业务量监视器150，并且不由分布端多路复用器122在分布端输出队列140的方向上转发。
如上面所介绍的，业务量成形单元100对来自分布端多路复用器模块122经过传输链路36的下行信元流进行业务量配置。例如，业务量成形单元100可以为远端网络单元20的每个用户数据端口、为分布端控制信元队列136并且为分布端测试业务量生成器144配置业务量。以示例的形式，业务成形单元100可以确保下行用户信元数据业务量的速率，基于用户数据端口，不会超过远端网络单元20的相应用户数据端口所指向的速率。业务量成形单元100还可以对输出分布端队列132做出适当的时序配置，例如根据现有技术中已知的基于工作保留循环算法或类似方法。优选地，业务量成形单元100可以被编程以适应为下行信元流预定或可选的时序配置。
如上所述，分布端多路复用/分路器单元29(图2)、分布端控制器单元27(图2)和分布式网络单元10的业务量成形单元100(图4)可以通过现场可编程门阵列或现有技术中已知的其他合适设备共同实现。根据本发明的上述网络拓扑和相关网络组件得到了在访问网络之间发送和接收宽带业务量的经过划分的接口结构。如果考虑到中央局设备，则该经过划分的接口结构有助于避免重复功能，并且可以减少在现有技术中与限定规模的或经过转发的远端端口结构相关的非必要设备的开支。例如，可以考虑采用本发明所述的分布式网络单元，而不是采用其远端网络单元，来进行所有常规的管理、控制、ATM交换、服务处理器和服务接口。类似地，在线路端口级的处理也可以通过分布式网络单元来管理。这可以包括数据通路功能，如ATM处理、服务队列的出口级质量、OAM处理、业务量管理、控制处理、DSL管理信息库应用和收发器控制。根据本发明，任何需要的数据和控制接口自身都可以通过它们之间的传输链路从分布式网络单元远移至远端网络单元处。根据本发明的远端网络单元包括所有必要的线路接口电路、DSL收发器和类似的前端电路。此外，对远端网络单元的关注可集中在其控制数据和用户数据的多路传输和分路操作上，其中控制数据在所述的环路端控制器单元之间发送和接收，用户数据在所述的DSL收发器之间发送并接收。
权利要求
1.用于从分布式网络向具有至少两个用户终端的访问网络传输网络业务量的通信网络结构，分布式网络和访问网络分别具有业务量传输能力，分布式网络的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大，该通信网络结构包括(a)与分布式网络有效连接的第一个网络设备，第一个网络设备可以从分布式网络接收由所述用户终端设定的网络业务量；(b)与访问网络有效连接的第二个网络设备，第二个网络设备可以向访问网络发送网络业务量；(c)在第一个网络设备和第二个网络设备之间有效连接的传输链路，第一个网络设备可以通过所述的传输链路向第二个网络设备发送网络业务量，传输链路的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大；并且其中网络业务量在通过传输链路传输之前对于每个用户终端被多路传输，并且在网络业务量通过传输链路传输之前，对于每个用户终端为网络业务量进行预定的业务量管理配置。
2.如权利要求1所述的通信网络结构，其中预定的业务量管理配置包括时序配置。
3.如权利要求2所述的通信网络结构，其中网络业务量由信息传输单元组成，信息传输单元在通过传输链路传输之前被拆分，并在此之后被重建。
4.如权利要求3所述的通信网络结构，其中信息传输单元从包括信元、帧、分组、字节和比特的组中选出。
5.如权利要求4所述的通信网络结构，其中信息传输单元是ATM信元。
6.如权利要求5所述的通信网络结构，其中用户终端是xDSL服务终端。
7.如权利要求6所述的通信网络结构，其中第二个网络设备包括与每个xDSL服务终端相对应的xDSL收发器。
8.如权利要求7所述的通信网络结构，其中传输链路是物理链路。
9.如权利要求8所述的通信网络结构，其中物理链路包含光纤链路。
10.如权利要求9所述的通信网络结构，其中光纤链路具有至少约1Gbps的传输能力。
11.用于从分布式网络向具有至少两个用户终端的访问网络传输网络业务量的通信网络结构，分布式网络和访问网络分别具有业务量传输能力，该通信网络结构包括(a)与分布式网络有效连接的第一个网络设备，第一个网络设备可以从分布式网络接收由所述用户终端设定的网络业务量；(b)与访问网络有效连接的第二个网络设备，第二个网络设备可以向访问网络发送网络业务量；(c)在第一个网络设备和第二个网络设备之间有效连接的传输链路，第一个网络设备可以通过所述的传输链路向第二个网络设备发送网络业务量；并且其中网络业务量在通过传输链路传输之前对于每个用户终端被多路传输，并且由第一个网络设备对于每个用户终端执行至少一个预定的数据路径管理功能。
12.如权利要求11所述的通信网络结构，其中分布式网络的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大，并且传输链路的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大。
13.如权利要求12所述的通信网络结构，其中网络业务量由信息传输单元组成，信息传输单元在通过传输链路传输之前被拆分，并在此之后被重建。
14.如权利要求13所述的通信网络结构，其中信息传输单元从包括信元、帧、分组、字节和比特的组中选出。
15.如权利要求14所述的通信网络结构，其中预定的数据路径管理从包括ATM处理、服务队列的出口级质量、OAM处理、业务量管理、控制处理、DSL管理信息库应用和DSL收发器控制的组中选出。
16.如权利要求15所述的通信网络结构，其中预定的数据路径管理包括通过传输链路传输的网络业务量的时序配置应用形式的业务量管理。
17.如权利要求16所述的通信网络结构，其中信息传输单元是ATM信元。
18.如权利要求17所述的通信网络结构，其中用户终端是xDSL服务终端。
19.如权利要求18所述的通信网络结构，其中第二个网络设备包括与每个xDSL服务终端相对应的xDSL收发器。
20.如权利要求19所述的通信网络结构，其中传输链路是物理链路。
21.如权利要求20所述的通信网络结构，其中物理链路包含光纤链路。
22.如权利要求21所述的通信网络结构，其中光纤链路具有至少约1Gbps的传输能力。
全文摘要
公开了用于从分布式网络向具有至少一个用户终端的访问网络传输网络业务量的通信网络。分布式网络和访问网络分别具有业务量传输能力，分布式网络的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大。该通信网络具有与分布式网络有效连接的第一个网络设备。第一个网络设备能够从分布式网络接收网络业务量。该通信网络还具有与访问网络有效连接的第二个网络设备。第二个网络设备能够向访问网络发送网络业务量。该通信网络还具有在第一个网络设备和第二个网络设备之间有效连接的传输链路。第一个网络设备可以通过传输链路向第二个网络设备发送网络业务量。传输链路的业务量传输能力比访问网络的业务量传输能力要大。
文档编号H04L12/56GK1482768SQ0313645
公开日2004年3月17日 申请日期2003年5月23日 优先权日2002年5月24日
发明者查利斯·M·斯特瑞, 斯蒂芬·H·威灵顿, 弗朗西斯·F·巴德, H 威灵顿, 斯 F 巴德, 查利斯 M 斯特瑞 申请人:阿尔卡塔尔加拿大公司