DSL网络中的资源分配的制作方法

本发明涉及DSL网络中的资源分配。

背景技术：

DSL连接提供现存铜双绞用户线上的数字通信。术语DSL是用于覆盖包括ADSL、SDSL、ADSL2+和VDSL的DSL技术的多个变型的统称术语。DSL连接包括在两个DSL调制解调器之间延伸的铜用户线。第一DSL调制解调器通常位于客户驻地处，并且第二调制解调器可以位于本地交换机(在美国术语中称作“中央局”)、街道机柜或分配点(有时称作“落线点(drop point)”)处。通常，本地交换机、街道机柜或分配点包括DSL接入复用器、包括多个DSL调制解调器(每个DSL调制解调器针对每条用户线)的DSLAM(一种聚合收发器设备的形式)。DSLAM(在交换机、机柜或分配点处)通常通过较快的光纤连接和网络管理系统将客户驻地处的第一DSL调制解调器连接到核心网。

图1示出了本地交换机、街道机柜、分配点和客户驻地之间的分层关系。本地交换机DSLAM位于分层结构的级1，并将第一组客户的DSL调制解调器连接到核心网。街道机柜DSLAM位于分层结构的级2，并将第二组客户的DSL调制解调器通过交换机连接到核心网。分配点DSLAM位于分层结构的级3，并将第三组客户的DSL调制解调器通过交换机连接到核心网。DSL分层结构的所有级可以在同一频率域上发送数据。

已知一条用户线上的传输可在另一条用户线上导致干扰。这被称作“串话”。此外，对于不同组的客户的DLS调制解调器被捆绑在一起是常见的(例如，第一组客户的DSL调制解调器中的一个DSL调制解调器和本地交换机之间的用户线可以与第三组客户的DSL调制解调器中一个DSL调制解调器与分配点之间的用户线捆绑在一起，如图1所示)。然而，较高层DSLAM及其客户的DSL调制解调器之间的用户线趋向于比较低层DSLAM的用户线长，使得较长的用户线上的信号由与较低层DSLAM的用户线捆绑在一起的点显著衰减。因此，在相同频率上，通过较低层DSLAM的全功率传输在较高层的用户线上引起高电平的串话。

该问题通过被称作接入网频率计划ANFP的技术来解决。ANFP通过定义由较低层DSLAM进行的传输的功率谱密度PSD来保留用于交换机的资源。例如，机柜的DSLAM的PSD被整形，使得降低也正由交换机DSLAM使用的任何频率处的功率级别。这减小了交换机和客户之间的DSL连接上的串话的机会。该技术还可被应用于分配点的DSLAM(使得根据正被街道机柜和交换机使用的资源对PSD进行整形)。

为了向客户提供较高的数据速率，DSLAM的位置通常移至接近客户(即，从交换机朝分配点)。因此，本地交换机和街道机柜和分配点之间的连接正在由光纤代替，使得减小了铜用户线的长度(具有其固有的数据速率限制)。因此，存在在街道机柜和分配点中提供更大数量的DSLAM的趋势。

本发明人已经认识到ANFP的问题。虽然ANFP减小了较高层DSL连接上的串话的机会，但当由较低层DSLAM和较高层DSLAM这两者使用的频率存在交叠时，该技术还降低了较低层DSLAM的容量。由于DSLAM更靠近客户移动，ANFP技术在网络的总容量方面将变得越来越低效。

此外，现有技术涉及网络管理系统线下为用户线确定频率分配。这对于网络操作者来说是人工且耗时的过程。一旦已经分配了资源，网络管理系统就将分配消息发送给DSLAM，该DSLAM然后在下一次重新训练执行对线路的资源分配。这些重新训练特别困扰了终端用户，因为它们导致许多分钟的服务损失。因此，网络运营商必须等待线路进行重新训练或在适当的时间(例如，在半夜期间)对线路强制进行重新训练。然而，在已经执行网络中所有线路的资源分配之前，任一种方式都存在显著的延迟。

因此，期望减轻一些上述问题或所有上述问题。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在DSL网络中分配资源的方法，所述DSL网络具有包括第一层和第二层的分层结构，所述方法包括以下步骤：第一层DSL网络元件接收第二层DSL用户线的资源需求；所述第一层DSL网络元件确定第一层DSL用户线的资源需求；以及所述第一层DSL网络元件基于所述第一层DSL用户线和所述第二层DSL用户线的资源需求向所述第一层DSL用户线分配资源。

因此，本发明提供了一种用于在DSL网络中分配资源的改进方法，因为可以根据多个层的需求分配资源。在现有ANFP技术中，为较高层保留资源，并且因此在没有对那些较低层的需求的任何知识的情况下针对较低层减少了资源。然而，本发明的方法可以基于较低层连接客户(例如，机柜和分配点连接的客户)的需求向较高层连接的客户(例如，交换机连接的客户)分配资源。因此，本方法可以以使用DSL网络的总容量的较大部分的方式向每级分配资源。

本领域技术人员将理解这是特别重要的，由于铜用户线的长度缩短并且DSLAM的较大部分位于机柜或分配点中。

此外，本发明可以包括在DSL网络的分离层中的网络元件之间传送指示特定层的资源需求的消息。这允许网络元件自主地确定多个层的需求(即，不涉及网络管理系统)，并且因此分配资源。因此，减小了网络管理系统上的计算负担。

本方法还可以包括以下步骤：第二层DSL网络元件确定分配给第一层DSL用户线的资源；以及所述第二层DSL网络元件基于分配给所述第一层DSL用户线的资源向所述第二层DSL用户线分配资源。例如，可以基于已经分配给交换机连接的用户线的资源给机柜连接的用户线分配资源。

所述DSL分层结构还可以包括第三层，并且所述方法还可以包括以下步骤：所述第一层DSL网络元件接收所述第二层DSL用户线和第三层DSL用户线的资源需求；以及所述第一层DSL网络元件基于所述第一DSL用户线、所述第二DSL用户线和所述第三DSL用户线的资源需求向所述第一层DSL用户线分配资源。

所述方法还可以包括以下步骤：所述第二层DSL网络元件确定分配给所述第一层DSL用户线的资源；所述第二层DSL网络元件基于分配给所述第一层DSL用户线的资源以及所述第三DSL用户线的资源需求向所述第二层DSL用户线分配资源。例如，可以基于已经分配给交换机连接的用户线的资源以及分配点连接的用户线的资源需求给机柜连接的用户线分配资源。

所述方法还可以包括以下步骤：所述第三层DSL网络元件确定分配给所述第一层DSL用户线和所述第二层DSL用户线的资源；以及所述第三层DSL网络元件基于分配给所述第一层DSL用户线和所述第二层DSL用户线的资源向所述第三层DSL用户线分配资源。

所述第二层用户线和所述第三层用户线可以通过从较高层DSL网络元件接收分配信号或通过检测来确定分配给所述较高层用户线的资源。

所述第一DSL网络元件、第二DSL网络元件或第三DSL网络元件还可以通过线上重配置(OLR)来实现至所述第一DSL用户线、第二DSL用户线或第三DSL用户线的资源分配。因此，本发明提供了一种网络元件(例如，DSLAM)基于多个层的资源需求为一个层分配资源(由于层内信令消息指示资源需求)的方法，所述方法可以由OLR自动应用于DSL用户线。因此，本发明可以是完全自动无缝的方法，并且不再需要现有技术的重新训练。

所述第一DSL网络元件、第二DSL网络元件或第三DSL网络元件还可以基于DSL网络的拓扑来分配资源。所述DSL网络元件可以是聚合收发器设备(诸如，DSLAM)。另选地，DSL网络元件可以是独立的设备。该设备可以连接至聚合收发器设备。

还提供了一种存储在计算机可读介质上的计算机程序，当由计算机执行所述计算机程序时，使得计算机执行本发明的第一方面的方法的步骤。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在DSL网络中分配资源的设备，所述DSL网络具有包括第一层和第二层的分层结构，所述设备被设置在所述第一层上，并且包括：接收器，其适于接收与第二层DSL用户线相关的资源需求数据；以及处理器，其适于确定第一层DSL用户线的资源需求，并且还适于基于所述第一层DSL用户线和第二层DSL用户线的资源需求向所述第一层DSL用户线分配资源。

所述DSL网络分层结构还可以包括第三层，并且所述接收器还可以适于接收与所述第三层DSL用户线相关的资源需求数据，并且所述处理器还可以适于基于所述第一层DSL用户线、第二层DSL用户线和第三层DSL用户线的资源需求向所述第一层DSL用户线分配资源。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于在DSL网络中分配资源的设备，所述DSL网络具有包括第一层和第二层的分层结构，所述设备被设置在所述第二层上，并且包括：处理器，其适于确定第二层DSL用户线的资源需求；以及发送器，其适于将所述第二层DSL用户线的资源需求发送至第一层网络元件，其中，所述处理器还适于：确定由所述第一层网络元件分配给第一层DSL用户线的资源，并且基于分配给所述第一层DSL用户线的资源向所述第二层DSL用户线分配资源。

所述DSL网络分层结构还可以包括第三层，并且所述发送器可以是收发器，所述收发器适于接收第三层DSL用户线的资源需求，并且适于向所述第一层网络元件发送所述第三层DSL用户线的资源需求。

所述处理器还可以适于基于分配给所述第一层DSL用户线的资源以及所述第三层DSL用户线的资源需求向所述第二层DSL用户线分配资源。

附图说明

为了可以更好地理解本发明，现在将仅以示例的方式参照附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是现有技术的DSL网络的示意图；

图2是本发明的DSL网络的第一实施方式的示意图；

图3是示出本发明的方法的第一实施方式的流程图；

图4是图1的DSL网络的设备的第一实施方式。

具体实施方式

现在将参照图2和图4更详细地描述本发明的DSL网络1的第一实施方式。DSL网络1包括本地交换机3(在美国术语中被称作“中央局”)、街道机柜5、分配点7、以及第一客户驻地9a、第二客户驻地9b和第三客户驻地9c。第一用户线11a、第二用户线11b和第三用户线11c将第一客户驻地9a、第二客户驻地9b和第三客户驻地9c处的第一客户DSL调制解调器10a、第二客户DSL调制解调器10b和第三客户DSL调制解调器10c分别连接至位于交换机3、机柜5和分配点7处的第一DSLAM 4、第二DSLAM 6和第三DSLAM 8的DSL调制解调器。第一用户线11a、第二用户线11b和第三用户线11c一起捆绑在交换机和机柜之间、以及机柜和分配点之间的中间点处。

第一DSLAM 4、第二DSLAM 6和第三DSLAM 8全部经由交换机3中的电话基础设施2c连接到核心网2a和网络管理系统2b。分配点DSLAM 8连接到机柜DSLAM 6，机柜DSLAM 6连接到交换机DSLAM 4，使得可以在它们之间发送信令消息(稍后描述)。

本领域技术人员将理解交换机可以支持多个客户和多个机柜，机柜可以支持多个客户和多个分配点，并且分配点可以支持多个客户。图1中示出的一一映射仅出于示例性的目的。

图1还示出了本实施方式的DSL系统1中的等级的分层结构。交换机3位于第一分层等级L1上，机柜位于第二分层等级L2，并且分配点于第三分层等级L3。现在将参照图3描述涉及分层结构的各层之间交互的DSL网络1中的资源分配方法。

作为第一步骤，分配点DSLAM 8确定其资源需求(步骤S1)。分配点DSLAM 8资源需求与对客户驻地9b和与该分配点DSLAM 8直接连接的所有其它客户驻地充分服务的需求相关。这可以通过资源需求算法进行计算，如下面所更详细讨论的。然后，分配点DSLAM 8通过信令信道向机柜DSLAM 6发送指示其资源需求的第一资源信号(步骤S2)。

机柜DSLAM 6接收指示分配点DSLAM 8的资源需求的第一信号，并且还接收与其连接的所有其它分配点DSLAM的类似资源请求信号(步骤S3)。因此，机柜DSLAM 6接收与连接至该机柜DSLAM 6的DSL网络1分层结构的L3层的部分的资源需求相关的数据。

机柜DSLAM 6还确定其资源需求(步骤S4)。机柜DSLAM 6资源需求涉及充分地服务客户驻地9a和与其直接连接的所有其它客户驻地的资源需求，并且涉及充分地服务与机柜5连接的DSL网络1分层结构的L3层的部分的资源需求。然后，机柜DSLAM 6通过信令信道向交换机DSLAM 4发送指示其资源需求的第二信号(步骤S5)。

交换机DSLAM 4接收指示机柜DSLAM 6的资源需求的第二信号，并且还接收与其连接的所有其它机柜DSLAM的类似资源需求信号(步骤S6)。因此，交换机DSLAM 4接收涉及连接至交换机DSLAM 4的DSL系统1分层结构的L2层和L3层的部分的资源需求的数据。

交换机DSLAM 4还确定其资源需求(步骤S7)。交换机DSLAM 4资源需求涉及充分地服务客户驻地9c和与其连接的所有其它客户驻地的资源需求。因此，交换机DSLAM 4分别从第一请求信号和第二请求信号接收涉及L1层客户(即，直接连接至交换机的客户驻地)和L2层客户和L3层客户的资源需求的数据。

然后，交换机DSLAM 4可以基于该数据分配资源(步骤S8)。例如，交换机DSLAM 4可以确定频谱中的适当音调(tone)以分配给L1层客户，并且从所有其它音调移除数据。然后，交换机DSLAM 4向机柜DSLAM 6(和与其连接的所有其它机柜DSLAM)发送第一分配信号(步骤S9)，该第一分配信号指示用于L2和L3层客户的资源分配(诸如，通过指示为交换机DSLAM保留的音调、功率级别、以及资源分配为有效的时间段)。

机柜DSLAM 6接收第一分配信号，并且然后，向其L2客户分配资源(步骤S10)。例如，机柜DSLAM 6可以确定频率域中的适当音调(即，没有为交换机DSLAM 4保留的剩余音调，并且因此不与分配给L1层客户的音调交叠)以及功率级别以分配给L2层客户，并且从所有其它音调移除数据。然后，机柜DSLAM 6向分配点DSLAM 8(和与其连接的所有其它分配点DSLAM)发送第二分配信号(步骤S11)，该第二分配信号指示L3层客户的资源分配(诸如，通过指示为机柜DSLAM和交换机DSLAM保留的音调、功率级别、以及资源分配为有效的时间段)。

分配点DSLAM 8接收第二分配信号，并且然后，向其L3客户分配资源(步骤S12)。例如，分配点DSLAM 8可以确定频率域中的适当音调以及功率级以分配给L3层客户(所述音调不与分配给L1和L2客户的音调交叠)，并且从所有其它音调移除数据。

本领域技术人员将理解本发明因此提供了一种用于在DSL系统中分配资源的改进方法。在现有技术ANFP技术中，在不了解较低层的需求的情况下将资源分配给较高层，使得对于较低层不恰当地减少了资源(例如，当较低层具有更多比例的直接连接的客户时，使得它们的资源需求很高，并且几乎没有较高层客户与其干扰)。在本发明中，当分配资源时，考虑了每个级的资源需求，使得在没有导致用户线上的明显串话的情况下，具有更大比例的较低层连接客户的DSL网络被分配了更多的资源(相比于ANFP技术)。

此外，通过在各个层上DSLAM之间使用信令消息，DSLAM能够分配资源，而不会妨碍网络管理系统。因此，可以由每个DSLAM自主执行资源需求算法，分散了计算负载并且因此减少了网络管理系统上的负担。

本领域技术人员将理解信令消息可以在任何时候被发送。也就是说，信令消息可以被周期地发送，或其可以通过网络中的变化(例如，拓扑变化或一组客户的数据需求增加)来触发。

现在将更详细地描述资源需求算法。任何网络元件(例如，交换机DSLAM、机柜DSLAM或分配点DSLAM)的资源需求算法确定服务于连接至该网络元件的所有客户所需的资源，以及如果合适，确定服务于连接到下一层中任何网络元件的所有客户所需的资源。可以以不同的方式实现资源需求算法。在第一实现中，网络元件的资源需求算法确定与其连接的客户总数，并且基于例如每个客户的数据速率、每个客户的最小保证数据速率、每个客户的平均使用数据、每个客户的历史使用数据等估计所有这些客户所需的资源。在第二实现中，网络元件的资源需求算法对通过该网络元件的业务流量进行分析。

此外，可以使用DSL网络1的拓扑信息(DSL网络1的拓扑信息还可以被包含在第一资源需求信号和第二资源需求信号中)。拓扑信息可以指示从交换机至机柜以及从机柜至分配点的用户线长度，以及各种网络节点之间线缆的标识。然后，当确定其资源需求时，资源分配算法可以确定衰减级和串话级。

此外，如果较高层DSLAM确定不能满足较低层的资源需求(例如，如果满足这些需求则将导致较高层DSL用户线上的高电平的串话)，该较高层DSLAM将拒绝该资源分配请求。在这种情况下，发送资源分配请求的较低层网络元件将该请求记录为拒绝(这可以针对每个音调)。在可配置的倒数定时器期满后，较低层网络元件将重新发送该资源分配请求。

如上所示，较低层网络元件从较高层网络元件接收指示用于该较低层(以及，如果合适，分层结构中任何更下层)的资源分配的分配信号。然而，本领域技术人员将理解这不是必须的，因为较低层网络元件可以检测分配给它的资源。例如，较低层网络元件可以检测由较高层网络元件从特定音调移除信息。然后，较低层网络元件可以向其客户分配资源，诸如，通过避免由较高层网络元件使用的音调，以及如果合适，向任何较低层分配任何音调。然而，本领域技术人员将理解通过向较低层发送分配信号，资源分配可以被较快并更准确地分配。

在以上描述中，较低层网络单元接收分配信号并且从而向其客户分配资源。该分配可以以不同的方式实现，例如，通过DSL网络的线上重配置特征中的一个，诸如：

●类型1：ADSL1、ADSL2、ADSL2+、VDSL2和G..fast网络支持的比特交换(Bit-swapping)(其中，线路改变在给定音调上发送的信息比特数，并将它们重新分配给其它音调，而没有数据速率损耗)；

●类型3：ADSL2、ADSL2+、VDSL2和G..fast网络支持的无缝速率调节(Seamless Rate Adaptation)(其中，线路可以增加或减小物理层速率，以维持目标服务质量)；

●类型4：VDSL2和G..fast支持的节省我们的播出时间(Save Our Showtime)(其中，预先配置范围的音调由于这些音调上的突然服务质量损失而立即降低所发送的比特数)。

现在将描述实现资源分配(通过接收分配信号或通过检测较高层网络元件使用的资源)的较低层网络元件的一个示例。在该示例中，机柜DSLAM 6从交换机DSLAM 4接收分配信号。该分配信号指示为交换机DSLAM 4保留的第一组音调。然后，机柜DSLAM 6确定用于传输至其客户的第二组音调(该第二组音调不与为交换机DSLAM 4保留的第一组音调和应当为分配点DSLAM 8保留的第三组音调相冲突)。然后，机柜DSLAM 6将第一组音调和第三组音调上的信息比特交换至第二组音调(即，类型1OLR)并且减少第一组音调和第三组音调上的发送功率。机柜DSLAM 6还使用无缝速率调节，以降低第二组音调上的速率(即，类型3OLR)，以增加这些音调上的容限并且避免服务质量的任何降低。然后，机柜DSLAM 6向分配点DSLAM 8(以及连接至该接轨的所有其它分配点DSLAM)发送指示其可用的资源的分配信号。

在另一个示例中，机柜DSLAM 6以类似于以上示例的方式确定用于传输至其客户的第二组音调(该第二组音调不与为交换机DSLAM 4保留的第一组音调和应当为分配点DSLAM 8保留的第三组音调相冲突)，但是然后，将第二组音调映射到预定的节省我们的播出时间组。然后，机柜DSLAM 6可以立即丢弃未映射到第二组音调的任何组，并且然后，由于需要调节速度而使用无缝速率调节(以节省服务质量)。如之前所述，然后，机柜DSLAM 6向分配点DSLAM 8(以及连接至该机柜DSLAM 6的所有其它分配点DSLAM)发送指示其可用的资源的分配信号。本领域技术人员将理解该示例加快了资源分配。

虽然线上重配置技术是非必要的，本领域技术人员将理解它们提供了实现向网络分配资源的无缝方法(即，该方法比如现有技术方法中通过重新训练实现资源分配的方法更快)。

在以上说明中，DSLAM接收请求和分配信号，执行资源分配算法并实现资源分配。图4示出了实现本发明方法的DSLAM 13，所述DSLAM 13包括：收发器15，其用于端接用户线，用于接收请求信号并且用于发送分配信号；以及处理器15，其用于执行资源分配算法并且用于实现资源分配。该DSLAM 13可以被用在交换机、机柜或分配点处。然而，本领域技术人员将理解由DSLAM执行的这些功能不是必须的。DSL网络中的任何网络元件可以被配置成用于执行以上功能(虽然DSLAM是DSL网络中最合适的组件)。

本领域技术人员将理解本发明范围内的特征任何组合是可能的，如权利要求所要求保护的那样。