CN102239662B - 用于宽带接入网中分散式嵌入式自优化的方法和节点 - Google Patents

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Abstract

具有线路的宽带网络中的节点(12)包含与少于所有的线路通信的网络接口(16)。该节点包含嵌入式优化器(18)、存储器(20)和与网络接口(16)通信的处理单元(22)，其运行监视与网络接口(16)通信的线路(14)的处理单元(22)中的优化环，因此单独优化与网络接口通信的每个线路。

Description

用于宽带接入网中分散式嵌入式自优化的方法和节点
技术领域
本发明涉及用若干嵌入式优化器以分散式体系结构优化宽带接入网。(本文所用的对“本发明”或“发明”的提及涉及示范实施例，并不一定涉及所附权利要求书包含的每个实施例。)更具体地说，本发明涉及用嵌入式优化器以分散式体系结构优化宽带接入网，嵌入式优化器用于运行监视与它通信的线路的优化环，因此单独优化每个线路。
背景技术
这部分打算向读者介绍可涉及本发明各个方面的现有技术的各个方面。以下论述打算提供便于更好理解本发明的信息。从而，应该理解，以下论述中的陈述要在这个角度阅读，而不作为现有技术的承认。
为了允许通过现有网络基础设施传递三重播放(3P)和IPTV解决方案，宽带接入网优化是重要的。这些类型的服务具有高QoS要求，诸如高带宽，通常每传递信道5Mb/s，以及高线路稳定性。
传统上，宽带接入网由高级集中式域管理器(DM)优化。DM聚集帮助确定接入网性能的大量量度(measures)。所记录的量度包含错误秒(ES)、不可用秒(UAS)和前向纠错(FEC)。DM可总结这些量度，并提供识别有问题线路的报告。
域管理器逻辑上将线路编组在一起。这种逻辑编组使运营商能够从有限集合中选择给定线路组的配置简档。简档经常用于在逻辑上将若干线路特性编组在一起。线路简档经常定义为满足不同服务的服务质量(QoS)要求。限制可用简档集合以便减少线路配置所需的存储量，并简化DM中的管理任务。
网络运营商可通过改变线路特性诸如信噪比容限(SNR容限)和脉冲噪声保护(INP)来人工解决有关线路编组的问题。SNR与INP之间的权衡提供了线路的最佳性能和稳定性。这种权衡是线路稳定性与性能之间的折衷。
这种优化过程可通过运行优化环100而在DM自动进行，以不断检查102接入网量度。如果线路编组已经降到给定性能阈值104以下，则DM然后可借助简档自动应用106各种线路特性值诸如SNR和INP。应用不同的线路简档，直到编组稳定在最佳性能和稳定性。图1例证了这个优化环。
图2例证了宽带接入网的集中式优化体系结构，其中通过集中式优化器(CO)完备(complimented)集中式DM。CO位于接入网外部，并且可以人工或自动模式起作用。
尽管使用了简档，但是不能总是应用优化结果，原因在于可能不存在现有合适的简档。如果需要对于要求特定优化的许多线路创建新简档，则这可导致简档数的暴增。这样大量简档的管理将大大影响解决方案的可缩放性。
对影响其能力以满足诸如由3P和IPTV强加的服务协定的现有集中式优化体系结构存在许多限制，其中高带宽和线路稳定性是关键的。
·实时的线路优化是非常困难的。
·因为线路编组而使相同“平均”简档应用到许多线路。
·仅存在有限集合的简档可用。
·要求相当大的网络带宽用于检索线路量度。
·潜在的集中式处理优化瓶颈。
·随着接入网大小增长的受限可缩放性。
·必须人工定义线路简档。
发明内容
本发明涉及具有线路的宽带网络中的节点。该节点包括与少于所有的线路通信的网络接口。该节点包括具有存储器和与网络接口通信的处理单元的嵌入式优化器，其运行监视与网络接口通信的线路的处理单元中的优化环，因此单独优化与网络接口通信的每个线路。
本发明涉及使用具有线路的宽带网络中节点的方法。该方法包括在网络接口接收来自少于所有的线路的业务的步骤。存在如下步骤：嵌入式优化器的处理单元运行监视与网络接口通信的线路的优化环，因此单独优化与网络接口通信的每个线路。
本发明涉及用于嵌入在具有通信线路的宽带网络的节点中的优化器装置。该节点包括与少于所有的线路通信的网络接口。所述嵌入式优化器当嵌入在节点中时包括存储器和与网络接口通信的处理单元，其运行监视与网络接口通信的线路的处理单元中的优化环，因此单独优化与网络接口通信的每个线路。
本发明涉及电信系统。该系统包括具有线路的宽带接入网。所述系统包括网络中的多个节点。每个节点在网络中与少于所有的线路通信，并具有嵌入式优化器，其运行监视与它通信的线路的优化环，因此单独优化与它通信的每个线路。
附图说明
根据结合附图的进行的如下详细描述，将更全面理解和认识本发明，附图中：
图1示出了基于简档的宽带接入网优化环。
图2示出了用于宽带接入网的集中式优化体系结构。
图3示出了本发明一个实施例中用于宽带接入网的分散式优化体系结构。
图4示出了本发明一个实施例中基于线路的宽带接入网优化环。
图5示出了集中式优化程序。
图6示出了本发明一个实施例中的分散式优化程序。
图7是本发明一个实施例中的网络节点的框图。
具体实施方式
现在参考附图，其中多个视图中相似的附图标记是指类似或相同的部分，并且更具体地说，其中的图7示出了具有线路14的宽带网络10中的节点12。节点12包括与少于所有的线路14通信的网络接口16。节点12包括具有存储器20和与网络接口16通信的处理单元22的嵌入式优化器18，其在一个实施例中自动运行监视402与网络接口16通信的线路14的处理单元22中的优化环400，因此单独优化与网络接口16通信的每个线路。存储器20用于存储由处理单元用于运行优化环的数据，并且这可包含线路14的配置参数(线路特性)以及在执行优化环400期间产生的临时数据。在优选实施例中，当优化器用硬件实现并具有其自己的存储器和处理单元时，好处是它不会使用它驻留在其上的节点的现有处理能力，因为这可能导致节点的负面性能。
当给定线路的量度越过404预定阈值时，处理单元22可调整406线路14特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷。优化环可测量与网络接口16通信的每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错。优化环可以不使用线路简档。
本发明涉及使用具有线路14的宽带网络10中的节点12的方法。该方法包括在网络接口16接收来自少于所有的线路14的业务的步骤。存在如下步骤：嵌入式优化器18的处理单元22运行监视与网络接口16通信的线路14的优化环，因此单独优化与网络接口16通信的每个线路。
可存在如下步骤：当给定线路的量度越过404预定阈值时，处理单元22自动调整线路的特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷。可存在如下步骤：用优化环测量与网络接口16通信的每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错。在优选实施例中，优化环400不使用线路简档。
本发明涉及电信系统。该系统包括具有线路14的宽带接入网10。该系统包括网络10中的多个节点12。每个节点12在网络10中与少于所有的线路14通信，并具有嵌入式优化器18，其自动运行自动监视与它通信的线路14的优化环，因此单独优化与它通信的每个线路。
当网络10通过向网络10添加具有嵌入式优化器18的新节点12和相关联线路14增长时，则线路14的优化可线性缩放。
在本发明的操作中，重要的目标是解决由从网络10自身外部优化宽带接入网10的现有集中式优化体系结构诸如专利WO 2007012867强加的限制。这些限制大大约束了具体在“最后一英里”内的现有宽带基础设施的最大利用率，并使服务协定，诸如由3P和IPTV强加的那些难以满足。
对这个问题的一个显而易见的解决方案将是负载平衡体系结构，其提供用于在接入网10外部在域管理器级别进行线路管理的附加计算资源。然而，这个解决方案将导致接入网10中管理业务量的大幅增加，影响了可缩放性。该解决方案还将将显著延迟问题强加入优化环，原因在于CO收集量度并向线路组应用新简档。
本发明的技术用嵌入式分散式体系结构代替集中式优化体系结构。这个方法通过借助在宽带接入网10中的每一个节点12诸如IPDSLAM放置嵌入式优化器(EO)18而在接入网10自身中放置优化过程解决了上面概述的限制。EO取消了对于宽带接入网10外部CO的需要。
这个分散式优化体系结构通过在接入网10自身内以细粒度级别提供优化而大大改进了宽带基础设施使用。这种技术可用在xDSL域外部其它类型的宽带网10上，其中线路14在它们进一步朝核心聚集到网络10上之前连接到本地聚集器。
本发明给出了分散式优化体系结构，其中宽带资源优化发生在宽带接入网10中。假设具有充分计算资源的嵌入式装置可用于在宽带接入网10中例如在IP DSLAM级别执行优化。用嵌入式优化器(EO)18完备IP DSLAM以提供分散式优化，如在图3中所例证的。
这个EO 18运行不断监视402连接到IPDSLAM的线路14的优化环400。与集中式解决方案一样，优化过程监视402重要的线路量度，诸如错误秒(ES)、不可用秒(UAS)和前向纠错(FEC)。这个优化环400与现有技术之间的差别是所有线路14现在都被单独优化，而不是作为线路组优化。当给定线路的量度越过404预定阈值时，自动调整406(即没有来自运营商的输入)线路14特性、SNR比和INP以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷。图4中例证了这个增强过程。
将优化环定位在接入网10内IP DSLAM级别提供了优于集中式优化体系结构的相当多的优点。宽带线路14的优化现在可实时执行，原因在于通过更靠近线路14定位优化环大大减少了由集中式获取-分析-决定-设置环强加的延迟。在图5中概括了集中式优化程序。
接入网10量度不再在用于集中式处理的批处理中推向网络10，而是它们被实时监视，从而允许优化环在出现问题时对表现不佳的线路14采取措施。在图6中例证了分散式优化程序。
图6例证了嵌入式优化器如何通过执行getLineMeasure/lineMeasure监视线路特性。然后使用嵌入式优化器中的算法分析这个lineMeasure，并选择适当的线路特性来确保最好的线路性能/稳定性。然后通过执行setLineCharacteristics来设置这些特性。对于可使用的许多优化算法中的一些算法的列表和描述见题为“METHOD OF 0PTIMIZING BIT RATE CAPACITIES OF DSL USER LINES”的WIPO专利申请WO/2008/003107，以及题为“Performance of digitalsubscriber line spectrum optimization algorithms”的贝尔实验室技术期刊(Volume13，Issue 1(March 2008)Pages 129-146)。
接入网10中的每个线路现在都可基于其各个特性进行优化。将优化环靠近线路14定位允许连接到IP DSLAM的每个线路14的特性的细粒度控制。传统上，在集中式优化体系结构中，线路14被编组在一起，并且应用简档以达到一组线路14的平均“最佳”特性。这个过程导致“好的”线路14表现不佳，以确保坏的线路14达到某级别的性能。
在接入网10中没有带宽用于优化资源，原因在于优化过程靠近线路14发生。在集中式体系结构中，必须使用相当大的带宽来将网络10量度向上传递到集中式优化器进行处理。根据在接入网10较低部分中获得的量度量和上载过程频率，推向网络10的数据量可能是很大的。
用分散式优化，没有显著的瓶颈，原因在于每个嵌入式优化器仅优化直接连接到其相关联IP DSLAM的线路14。在集中式体系结构中，单个优化器必须优化整个接入网10中的所有线路14，在优化期间呈现出潜在的瓶颈。
分散式优化体系结构的可缩放程度高，原因在于每当新IP DSLAM和相关联的线路14被添加到接入网10时，新的嵌入式优化器还被配置有IP DSLAM。这意味着，随着接入网10的增长，优化过程线性缩放。集中式优化体系结构不以这种方式线性缩放，并将随着接入网10的增长需要不时应用到集中式优化器的附加资源。
分散式优化体系结构中没有对于线路简档的要求。在集中式体系结构中使用简档的概念以将某些特性应用到一组线路14以在组中的所有的线路14上达到“好的”性能和稳定性。这意味着，向线路14应用平均的未优化特性。具有在非常细粒度级别改变线路14特性的能力(这在分散式优化体系结构中是可能的)允许向接入网10中的每个线路应用最好的可能特性。
在一些情况下，嵌入式优化器还应该考虑定义预订和服务相关信息的细节。然而，通过测量线路量度导不出这些细节。相反，这些细节将最可能在预定周期被推到嵌入式优化器。
在优选实施例中，嵌入式优化器18实现为硬件模块，然而，在备选实施例中，它还可以实现为在本发明一个实施例中执行优化环的软件模块。
这个发明有许多优点，其解决了以上概括的对于现有解决方案的所述问题，包含：
·实时线路14优化是有可能的。
·每个线路被单独优化。
·降低了优化过程的网络带宽使用，原因在于线路量度不再向上传播到域管理器。
·分布在接入网上的优化去除了在域管理器的潜在优化瓶颈。
·随着接入网大小的增长，优化容易缩放。
·不需要线路简档。
缩写：
DM-域管理器
3P-三重播放
IPTV-因特网协议电视
DSLAM-数字用户线路访问多路复用器
BRAS-宽带远程接入服务器
CO-集中式优化器
EO-嵌入式优化器
QoS-服务质量
ES-错误秒
UAS-不可用秒
FEC-前向纠错
INP-脉冲噪声保护
SNR-信噪比
虽然已经为了例证目的在以上实施例中详细描述了本发明，但是要理解，这种细节只是为了那个目的，并且本领域技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下在其中进行改变，只是它可由如下权利要求书描述。

Claims (8)

1.一种具有线路的宽带网络中的节点，包括：
网络接口，与少于所有的所述线路通信；以及
嵌入式优化器，具有存储器和与所述网络接口通信的处理单元，其运行监视与所述网络接口通信的所述线路的所述处理单元中的优化环，因此基于每个线路的各个特性单独优化与所述网络接口通信的每个线路，而不选择应用于一组线路的预存储线路简档，
其中，当给定线路的量度越过预定阈值时，所述处理单元在不使用预存储线路简档的情况下调整所述线路特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷，并且
其中，所述优化环适合于测量与所述网络接口通信的每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错。
2.如权利要求1所述的节点，其中所述优化环适合于仅使用它优化的线路的特性。
3.一种使用具有线路的宽带网络中节点的方法，包括如下步骤：
在网络接口接收来自少于所有的所述线路的业务；以及
嵌入式优化器的处理单元运行监视与所述网络接口通信的所述线路的优化环，因此基于每个线路的各个特性单独优化与所述网络接口通信的每个线路，而不选择应用于一组线路的预存储线路简档，
其中，所述方法还包含如下步骤：当所监视线路的量度越过预定阈值时，所述处理单元在不使用预存储线路简档的情况下调整所述线路特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷，并且
其中，所述方法还包含如下步骤：用所述优化环测量与所述网络接口通信的每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述优化环仅使用它优化的线路的特性。
5.一种电信系统，包括：
具有线路的宽带接入网；以及
所述网络中的多个节点，每个节点在所述网络中与少于所有的所述线路通信，并具有嵌入式优化器，所述嵌入式优化器运行监视与它通信的所述线路的优化环，因此基于每个线路的各个特性单独优化与它通信的每个线路，而不选择应用于一组线路的预存储线路简档，其中所述优化环适合于测量所述每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错，
其中，所述嵌入式优化器包括处理单元，所述处理单元在所监视线路的量度越过预定阈值时在不使用预存储线路简档的情况下调整所述线路特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷。
6.如权利要求5所述的系统，其中当所述网络通过添加新节点增长时，所述新节点的优化由包含在所述新节点中的嵌入式优化器执行。
7.一种用于嵌入在用于具有线路的宽带网络的节点中的优化器装置，包括与少于所有的所述线路通信的网络接口；其中所述嵌入式优化器当嵌入在所述节点中时包括存储器和与所述网络接口通信的处理单元，其运行监视与所述网络接口通信的所述线路的所述处理单元中的优化环，因此基于每个线路的各个特性单独优化与所述网络接口通信的每个线路，而不选择应用于一组线路的预存储线路简档，
其中，当给定线路的量度越过预定阈值时，所述处理单元在不使用预存储线路简档的情况下调整所述线路特性、信噪比和/或脉冲噪声保护以达到稳定性与性能之间的期望的可能折衷，并且
其中，所述优化环适合于测量与所述网络接口通信的每个线路的错误秒、不可用秒和前向纠错。
8.如权利要求7所述的优化器装置，其中所述优化环适合于仅使用它优化的线路的特性。
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