CN101911596B - 共享接入线路带宽的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在设备(NT)处控制上行带宽的方法，所述设备包括：与第一网络的接口(N1)、与至少第二网络的至少本地接口(P1、P2、P3)，至少第二网络包括多于一个网关设备。所述方法包括步骤：监控第一网络上的可用带宽值；以及周期性地向所述多于一个网关设备指示可用于所述多于一个网关设备的最大上行带宽，最大上行带宽取决于可用带宽、连接到所述设备的多于一个网关设备的数目、以及连接到多于一个网关设备的本地接口的数目。

Description

共享接入线路带宽的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及带宽接入，具体地，涉及一种在多个网关之中动态共享带宽的方法。

背景技术

本节旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本发明的各个方面有关的各种技术方面。相信此处的讨论有助于向读者提供背景知识，以便能够更好的理解本发明的各个方面。因此，应当理解的是应该据此阅读这些说明，而不应视为对现有技术的认可。

宽带接入最初被视为一种调制解调器，通过单个宽带接入供应商向单个以太网和基于IP的设备(例如，计算机设备)提供互联网接入。近来，将网桥或路由器与调制解调器单元集成在一起，以便为多个设备提供服务。这种组合的单元被称作家庭网关(HG)。能够通过单个宽带接入供应商，在一个接入线路上将不同家庭设备附着至基于IP的网络。

用于互联网接入的另一方案是一种系统，在该系统中设备包括调制解调器和VLAN复用器。这种设备形成基于VLAN的网络终端(NT)，用作基于VLAN的多住户单元。多个家庭网关可以连接到该基于VLAN的网络终端，其中，家庭网关设备不包括任何调制解调器功能。这些家庭网关中的每一个可以使用一组VLAN连接到不同的宽带接入供应商。网络终端支持多供应商环境。多个网关之间共享接入线路带宽(Bw)。假定向每个网关分配最大可用上行带宽。

当所有HG带宽容量之和高于可用接入线路带宽时，在上行方向上存在可能的带宽流溢出。

发明内容

本发明通过提供以下机制来尝试解决至少一些与带宽溢出有关的问题：动态管理网关之间带宽分配，允许这些网关只要存在足够上行接入带宽就更换均值或加权带宽，但是当上行接入带宽充满时强制适度降低。

本发明涉及一种用于在设备处控制上行带宽的方法，该设备包括：与第一网络的接口、与至少第二网络的至少本地接口，所述至少第二网络包括多于一个网关设备。

为此，该方法包括步骤：监控第一网络上的可用带宽值；以及周期性地向所述多于一个网关设备指示可用于所述多于一个网关设备的最大上行带宽，最大上行带宽取决于可用带宽、连接到设备的多于一个网关设备的数目、以及连接到所述多于一个网关设备的本地接口的数目。

根据实施例，可用带宽值首先由每个本地接口共享，然后由每个网关设备共享。

本发明的另一目的是一种用于将多于一个网关设备连接到第一网络的设备。

为此，该设备包括：与第一网络的第一接口；与至少第二网络的至少第二接口，用于连接到多于一个网关设备；虚拟LAN多住户单元；以及带宽控制管理模块，用于监控第一接口上的可用带宽，并用于将可用带宽动态共享为针对所述多于一个网关设备中每一个网关设备的最大上行带宽。

根据实施例，第一接口是与宽带接入订户线路的接口。

根据实施例，该设备包括：用于动态向所述多于一个网关设备指示最大上行带宽的装置。

根据实施例，该设备包括用于与多于一个网关设备通信的ELMI服务器的子集，ELMI服务器包括：用于网关设备发现的ELMI检查功能；以及单EVC异步状态过程，其中将承诺信息速率替换成特定附着的且活动的网关设备能够使用的最大带宽。

本发明的另一目的是一种计算机程序产品，包括当在计算机上执行该程序时用于执行根据本发明的过程步骤的程序代码指令。“计算机程序产品”指的是计算机程序载体，其不仅可以是包含程序的存储空间(例如，磁盘或盒式磁带)，还可以是诸如电或光信号等信号。

以下阐述与所公开的实施例相同范围的特定方面。应当理解，这些方面仅向读者提供本发明可能采用的特定形式的简要概述，并且这些方面并不意在限制本发明的范围。实际上本发明可以包括以下没有阐述的各个方面。

附图说明

参考附图，通过以下非限制性的实施例和执行示例，将更好地理解和示意本发明，在附图中：

图1示出了符合实施例的系统；

图2示出了共享带宽的4种不同情况；

图3示出了带宽值的计算；以及

图4示出了使用带宽控制消息的信息传送。

在图1中，所表现的模块是纯功能实体，不一定与物理分离实体相对应。即，这些模块可以以硬件或软件的形式来开发，或者可以在一个或若干集成电路中实现。

具体实施方式

图1示出了根据实施例的系统。该系统包括基于VLAN的网络终端(NT)和多个住宅网关(HG1、HG2、HG3、HG4)。

NT是包括VLAN复用器的多住户单元。NT包括与DSL网络的接口(N1)，也被称作WAN接口。当然，WAN接口可以是与任何宽带网络的WAN接口。NT包括与不同局域网(LAN)的接口(P1、P2、P3)。HG以点对点方式或者通过本地网络(例如但不限于，以太网)连接到NT。在NT处，端口可以连接到单个HG或多个HG。如图1所示，NT包括3个端口(P1、P2、P3)。仅一个HG连接到第一端口P1和第三端口P3。两个HG连接到第二端口P2。

NT包括带宽控制管理模块(BCM)。BCM适合于周期性并动态地测量WAN上的实际可用带宽。实际带宽表示执行测量时可用的带宽。如下文中所指示的，BCM还适用于动态地在HG之间共享带宽。BCM还包括用于动态地向每个HG指示其可以实际发送的可用最大上行带宽。

在NT与附着至NT的HG之间执行用于带宽控制的协调。在T1参考点上，ELMI协议这里用于NT与HG之间的通信。ELMI这里用于动态地向HG通知可用带宽，并且还用于使NT发现HG。这是与如MetroEthernet Forum technical Specification，MEF，2006年1月16日，“EthernetLocal Management Interface(E-LMI)”中定义的ELMI协议不同的使用。NT与HG之间的通信协议使用ELMI的功能子集。该通信协议具体使用ELMI的以下特征：

-用于HG发现的ELMI检查功能，

-单EVC异步状态过程，其中，可以用Bmax来代替承诺信息速率(CIR)，HG可以使用分派给该HG的具体VLAN来发送Bmax。

更一般地，具有以下功能的任何协议可以执行用于NT与HG之间的带宽控制的协调：

-HG向NT请求该HG可用的VLAN(被NT用来HG发现)

-NT定期向HG指示实际可用的带宽。

ELMI服务器(Srv)(网络侧实体)位于NT中。每个HG包括ELMI客户端(Cli)(用户侧实体)。在HG的启动时刻，HG执行ELMI检查过程。ELMI客户端在本地网络上发出状态查询。网络上的NT和其他HG均接收状态查询消息。仅NT中的ELMI服务器用状态来响应发送HG。HG和NT开始获知彼此的MAC地址。这样NT可以保存所附着的HG的列表。

周期地(典型地，每10秒)进行ELMI检查。这种轮询机制允许NT检测HG是否仍上电。如果例如超过30秒特定HG还没有发送状态查询，则NT可以认为HG掉电或断开。NT更新附着至端口的HG的数目。该过程需要HG已经实现ELMI协议，或者至少实现包括上文中所指示的ELMI特征在内的简化版本。

备选地，HG可能不实现ELMI协议。NT在端口上接收到业务量(例如，IP帧)时发现HG。HG设备在发出以太网帧时必须通过NT传递信息。在任何情况下都会发现HG。

在HG中进行上行业务量的带宽控制。带宽控制对以太网帧使用漏桶机制，以通过整形来实现带宽限制。备选地，带宽控制对以太网帧使用令牌桶机制，以通过允许突发来实现带宽限制。

NT与HG之间的最大上行带宽在下文中被称作BL。LAN上NT与HG之间的带宽取决于LAN技术。

接入线路处的最大可用带宽在下文中被表示为Bw。假定BL低于Bw。

NT在HG之间共享接入线路上行带宽。具体地，每端口共享接入线路上行带宽。NT包括N个端口。在N个端口之中，n个端口连接到HG。则每端口均值最大带宽(表示为Bhg)是：Bhg＝Bw/n。

如果多于一个HG(m个HG)连接到相同端口，则针对每个HG的均值/加权最大带宽是：Bhg＝Bw/n/m。

根据实施例，局域网符合以太网100Mbit/s。将BL设置为100Bbit/s。根据图1的示例，将n设置为3。对于HG1和HG4，将BL的值设置为100/3Mbit/s。HG2和HG3连接值同一端口P2；将BL的值设置为100/3/2Mbit/s。

图2示意了共享带宽的四种不同情况。在每种情况下，b表示最大实际可用带宽，t表示接入线路上的带宽占用。在每种情况下，HG可以使用比等于Bw/n的接入线路上行带宽更大的带宽。HG可以使用高达BL的带宽。然而，如果接入线路占用变满(与Bw相对应)，则每HG的最大可用带宽可以降低值NT所指示的值；在极限的情况下，该值变为Bw/n(或者如果在LAN线路上有m个HG，则变为Bw/n/m)。

情况1是针对HG的上行业务量的实际带宽的可能点区域的不连续带宽曲线。所有情况示出了当针对每端口只有一个HG时的带宽曲线。如果在端口上存在m个HG，则将值除以m。

将断点设置为等于Bw-BL的值X。当接入线路带宽的占用大于(Bw-BL)时，将每HG的实际最大带宽设置为Bw/n。断点具有与Bw-BL不同的值X，这取决于LAN上的业务量状况。

情况2，每HG的可用带宽在值(0，BL)与(Bw，Bw/n)之间具有线性曲线。

情况3组合情况1和情况2。将带宽设置为高达BL，将断点值X设置为Bw-BL。因此，曲线在(Bw-BL，BL)与(Bw，Bw/n)之间是线性的。

更一般地，如一般情况所示，可以使用的对(0，BL)与(Bw，Bw/n)之间的带宽进行压缩的任何函数，其中每HG最大可用宽带是BL。

为了控制带宽，NT执行以下操作：

-NT对在接入线路上使用的带宽进行测量，

-NT记住不同HG的带宽曲线。这取决于所占用端口的数目，以及附着至特定端口的HG的数目，

-基于带宽曲线，NT计算特定附着的且活动的HG能够使用的最大带宽(Bmax)。

该计算基于所述业务量曲线。例如，图3示出了针对带宽曲线情况2如何执行计算。将NT上的接口数目设置为n，在所述NT上有至少一个上电的HG。将该具体HG所附着到的线路的上电HG的数目设置为m。

在图3中示出了基于带宽曲线对Bmax的计算。每个HG使用Bmax值，来适配泄漏或突发桶机制的桶大小。所发送的实际带宽适用于NT的请求。桶机制以及Bmax如何用于适配桶大小不在本实施例的范围内。

NT利用ELMI协议周期性地将Bmax值通知给HG。具体地，如图4所示，使用ELMI协议的简化功能。ELMI使得NT能够指示可用上行带宽的更新。对于线性模型，这可以基于“很少的”最小步骤，以便限制发送的状态查询通知的数目。

在实施例中，HG通过相同的网络接口类型连接到NT。当然，这些HG可能通过不同网络接口类型连接；并共享接入线路上的带宽。

可以单独提供或以任何适当组合的方式来提供说明书中公开的引用、权利要求以及附图。可以适当地以硬件、软件或二者的组合来实现特征。

这里引用的“一个实施例”或“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实现方式中。说明书中不同地方出现的短语“在一个实施例中”不一定指代相同实施例，也不一定指代与其他实施例相互排除的单独或备选实施例。

权利要求中出现的附图标记仅作为示意目的，并不应对权利要求的范围具有限制效果。

Claims (6)

1.一种用于在设备NT处控制上行带宽的方法，所述设备包括：与第一网络的接口(N1)，所述第一网络具有最大可用带宽Bw；与至少第二网络的至少本地接口(P1、P2、P3)，所述至少第二网络包括多于一个网关设备，所述本地接口在网关设备和所述设备NT之间具有最大上行带宽(BL)，所述方法包括步骤：

监控第一网络上的带宽占用(t)；以及

周期性地向所述网关设备指示可用于所述网关设备的可用实际最大上行带宽(b)，所述可用实际最大上行带宽取决于所述第一网络上的带宽占用(t)，以便当所述第一网络上的带宽占用(t)达到零时，所述可用实际最大上行带宽达到所述最大上行带宽BL，以及当所述第一网络上的带宽占用(t)达到所述第一网络的最大可用带宽(Bw)时，所述可用实际最大上行带宽(b)取决于由所述至少一个本地接口连接到所述设备NT的实际网关设备的总数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可用带宽值首先由每个所述本地接口共享，然后由每个网关设备共享。

3.一种用于将多于一个网关设备连接到第一网络的设备，其中所述设备包括：

与第一网络的第一接口，所述第一网络具有最大可用带宽Bw；

与至少第二网络的至少第二接口，用于连接到所述多于一个网关设备，所述第二接口在网关设备和所述设备之间具有最大上行带宽；

虚拟LAN多住户单元；以及

带宽控制管理模块BCM，用于监控第一接口上的可用带宽，并用于周期性地向所述网关设备指示可用于所述网关设备的可用实际最大上行带宽，所述可用实际最大上行带宽取决于所述第一网络上的带宽占用，以便当所述第一网络上的带宽占用达到零时，所述可用实际最大上行带宽达到所述最大上行带宽，以及当所述第一网络上的带宽占用达到所述第一网络的最大可用带宽时，所述可用实际最大上行带宽取决于由所述第二接口连接到所述设备的实际网关设备的总数。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，第一接口是与宽带接入订户线路的接口。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述设备包括用于动态向所述多于一个网关设备指示最大上行带宽的装置。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备包括用于与所述多于一个网关设备通信的ELMI服务器(srv)的子集，所述ELMI服务器包括：

用于网关设备发现的ELMI检查功能，以及

单EVC异步状态过程，其中将承诺信息速率替换成特定附着的且活动的网关设备能够使用的最大带宽。