CN102244586A - 在网络中的带宽管理 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在网络中的带宽管理。根据一个实施例，一种用于根据在网络上的网络带宽利用来调整网络装置对于发送的发送速率的方法包括：使用第一带宽分配以当前的发送速率来发送数据流；从在网络上的主装置接收发送速率恢复请求；当当前的发送速率小于原始发送速率时，从在网络上的所述主装置接收附加带宽分配；并且，使用总的带宽分配来以提高的发送速率发送数据流，所述总的带宽分配包括所述附加带宽分配和所述第一带宽分配。

Description

在网络中的带宽管理
本申请是基于申请日为2006年04月25日、申请号为200680013758.2、发明名称为“在网络中的带宽管理”的发明专利申请的分案申请。
本申请要求2005年4月28日提交的、题目为“FLEXIBLE ANDFAIR BANDWIDTH MANAGEMENT FOR HOME NETWORK”的美国临时专利申请第60/675,592号的优先权，并且是该申请的非临时申请。
本申请也要求2005年6月24日提交的、题目为“FLEXIBLE ANDFAIR BANDWIDTH MANAGEMENT FOR HOME NETWORK”的美国临时专利申请第60/693,650号的优先权，并且是该申请的非临时申请。
技术领域
本发明涉及在网络中的带宽管理。具体上，本发明涉及在输电线(powerline)家用网络中的带宽管理。
背景技术
输电线通信(PLC)预期将越来越多地作为家用网络的可行主干。第一代PLC产品(例如HomePlug 1.0(www.homeplug.org))已经被广泛使用。当前，用于音频/视频流的第二代PLC产品在研发中，并且将能够承载多个MPEG2-HD流。第二代PLC网络具有比第一代PLC更大的带宽容量；但是，可以获得的带宽并未大到足够用于所有的应用。例如，当与邻居共享输电线时带宽可能受限，因此，在输电线网络上的带宽共享是重要的问题。在共享的网络中，如果邻居开始发送高比特率流，则用完了所述网络的大多数带宽，并且网络速度大幅度降低，有可能不能获得用于另外的传输的更大的带宽。
发明内容
在此所述的一些实施例使用灵活带宽控制以便解决有限带宽的问题。在一个实施例中，当输电线网络变忙时，现有数据流的编码率减少，并且释放了一些所分配的带宽(例如时隙)，以提高可用于第二数据流的带宽。按照一些实施例，现有的数据流这个过程期间不中断。当网络通信量减少时，对于现有的流重新分配带宽(例如时隙)。按照一些实施例，这保证将编码率提高到原始速率，而不中断数据流。而且，通过向所述流分配多个时隙，可以将更强壮的调制方案用于稳定和无错误的传输。
一个实施例可以其特征在于一种用于根据在网络上的网络带宽利用而调整网络装置对于发送的发送速率的方法，所述方法包括：使用第一带宽分配以当前的发送速率来发送数据流；从在网络上的主装置接收发送速率恢复请求；当当前的发送速率小于原始发送速率时，从在网络上的主装置接收附加带宽分配；并且，使用总的带宽分配来以提高的发送速率发送数据流，所述总的带宽分配包括所述附加带宽分配和所述第一带宽分配。
另一个实施例其特征在于一种用于调整在网络上的网络装置的发送的发送速率的方法，所述方法包括：在所述网络装置处从在网络上的主装置接收附加带宽的分配；并且，分配来自发送的数据，所述发送要以包括所述附加带宽分配和第一带宽分配的总的带宽分配被发送到所述网络装置。
一个随后的实施例包括一种在网络上的主装置向在网络上的与所述主装置相关联的网络装置分配带宽的方法，所述方法包括：从一个网络装置接收对于带宽的请求；确定所述主装置是否具有被分配到其的足够的未使用的带宽，以便所述主装置可以向请求带宽的所述网络装置分配带宽；向在网络上与所述主装置相关联的网络装置发送降低带宽请求，其中，被分配到所述主装置的未使用的带宽不足以分配由所述网络装置所请求的带宽；从在所述网络上的至少一个所述网络装置接收至少一个带宽分配；并且，根据从在网络上的所述装置到所述主装置的带宽分配向所述网络装置分配带宽。
另一个实施例包括一种在网络上的第一主装置向在网络上与所述第一主装置相关联的多个网络装置分配带宽的方法，所述方法包括：从与所述第一主装置相关联的网络装置接收对于带宽的请求；当所述第一主装置没有足够的带宽分配来向所述网络装置分配所请求的带宽时，从在网络上的第二装置请求附加带宽；从在网络上的所述第二主装置接收附加带宽；并且，向从其接收到所述对于带宽的请求的所述网络装置分配所述附加带宽。
另一个实施例可以其特征在于一种具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，包括多个主装置，其中，每个主装置被分配在所述共享网络上可以获得的带宽总量的一部分；以及，至少一个发送器装置，其与所述多个主装置中的每一个相关联，其中，每个所述发送器针对来自所述多个主装置之一的数据流发送被分配带宽，其中，每个所述发送器被从与所述发送器相关联的所述主装置分配带宽，其中，所述多个主装置中的每一个与其他主装置协调对于可以获得的带宽总量的使用的控制。
附图说明
通过下面结合下面的附图而提供的本发明的更具体的说明，本发明的上述和其他方面、特征和优点将变得更清楚，其中：
图1是图解按照一个实施例的家用网络的系统图；
图2是图解按照一个实施例的网络访问定时的时序图；
图3是图解在一个所分配的时隙中的数据流的传送的时序图；
图4是图解按照一个示例实施例的服务器的方框图；
图5是图解按照一个示例实施例的客户机的方框图；
图6是图解按照一个示例实施例的输电线通信接口的方框图；
图7是图解按照一个实施例的将数据流划分为多个时隙的时序图；
图8是图解按照一个实施例的时隙分配的时序图；
图9是图解按照一个实施例的接收器和发送器的图；
图10是图解按照一个实施例的时隙分配的时序图；
图11是图解按照一个实施例的用于由在输电线网络上的主装置执行的带宽分配的算法的流程图；
图12是图解按照一个实施例的用于由在输电线网络上的主装置执行的带宽恢复和强壮发送的算法的流程图；
图13是图解按照一个实施例的当所述主装置从在局域网上的另一个主装置接收到带宽降低请求时由每个主装置执行的算法的流程图；
图14是图解按照一个实施例的当发送器从在局域网上的主装置接收到带宽降低请求时由每个发送器执行的肃反的流程图；
图15是图解按照一个实施例的由在输电线网络上的多个发送器遵循的、用于处理来自在输电线网络上的主装置的编码率恢复请求的算法的流程图；
图16是图解按照一个实施例的由在输电线网络上的多个发送器遵循的、用于处理来自在输电线网络上的主装置的强壮发送请求的算法的流程图；
图17是图解按照一个实施例的在噪声环境中的时隙分配的时序图；
图18是图解按照一个实施例的在噪声环境中的时隙分配的时序图；
图19是图解按照一个实施例的在输电线网络上的主装置处理带宽重新分配的算法的流程图；
图20是图解按照一个实施例的发送器处理新的时隙分配的算法的流程图；
图21是图解按照一个实施例的发送器处理来自在输电线网络上的主装置的时隙释放请求的流程图；
图22是图解按照一个实施例的在输电线网络上的主装置处理带宽重新分配的算法的一个替代实施例的流程图；以及
图23是图解按照一个实施例的在输电线网络上的发送器处理来自主装置的速率调整请求的算法的一个实施例的流程图。
在所述附图的几个视图中，对应的附图标号表示对应的部件。技术人员将明白在附图中的元件被简单和清楚地图解，并且不必然按照比例绘制。例如，在附图中的一些元件的体积、尺寸和/或相对位置可以相对于其他的元件夸大，以有助于改善本发明的各个实施例的理解。而且，在商业可行实施例中有益或者需要的普通但是公知的元件经常不被描述，以便便于提供本发明的这些各个实施例的不受干扰的视图。也可以明白，在此使用的术语和表达具有与技术人员在查询和研究的对应区域中的这些术语和表达通常一致的普通含义，除了在此另外给出的其他具体含义之外。
具体实施方式
下面的说明不是限定性的，而是仅仅用于描述本发明的一般原理。应当参考权利要求来确定本发明的范围。本实施例处理在背景激素中所述的问题，同时也处理从下面的详细说明看到的其他另外的问题。
参见图1，示出了用于图解按照一个实施例的家用网络的系统图。所示出的是输电线网络100、第一家102、第一主机104、第一服务器106、第一客户机108、第二家110、第二主机112和第二服务器114。
第一主机104、第一服务器106和第一客户机108都连接到输电线网络100，并且形成第一局域网。LPF 21和第二服务器114也连接到输电线网络100，并且形成第二局域网。每个局域网可以包括更多或者更少的装置；但是，为了简单地演示本发明的方面，输电线网络100被示出连接了较少的装置。另外，输电线网络100可以包括比两个更多或者更少的主装置。每个主装置(例如第一主机104和第二主机112)控制独立的局域网；但是，在所述主装置之间共享输电线网络100的资源(例如带宽)。
如上所述，在第一家102和第二家110之间共享输电线网络100。虽然未示出，但是按照一些实施例，不同数量的家可以共存在输电线网络上。另外，虽然在此所述的一些实施例被称为家，但是其他类型的结构(例如公寓或者商行)也可以共享输电线网络100。在当前实施例中，连接到输电线网络100的每个家具有至少一个主机(例如第一主机104和第二主机112)。所述主装置可以是专用主机，或者，由所述主装置执行的功能可以在装置之间转移(例如参见在2005年9月20日提交的美国专利申请第11/231,488号，其被颁发给Iwamura等，并且题目为“网络主装置的节能控制”，其通过引用而整体被并入在此)。第一主机104和第二主机112每个建立局域网，管理所分配的带宽或者它们的局域网，并且集体管理输电线网络100的总的带宽。
在运行中，在输电线网络100上的第一服务器106向第一客户机108发送数据流之前，服务器106请求主机104分配用于发送数据流的带宽(例如一个或多个时隙)。即。服务器106向主机104发送带宽请求。带宽的分配根据所使用的通信标准的类型而不同，如在此所述，按照一个实施例，输电线网络使用TDMA(时分复用访问)。在第一主机104分配带宽(例如在TDMA系统中的时隙)时，服务器106开始向客户机108发送数据流。
如上所述，每个局域网包括主机(例如第一主机104和第二主机112)。所述主装置可以彼此通信，并且如下所述，协商用于在它们的局域网中发送数据流的带宽(例如时隙)。如在美国专利申请第11/231,488号(其在2005年9月20日提交，被颁发给Iwamura等，并且题目为“网络主装置的节能控制”)中所述，所述主机必须是独立的装置，但是可以是能够执行由所述主机执行的各种功能(例如信标)的任何装置。作为所述主装置的装置可以在局域网内改变。即，所述主机例如在一些实施例中是服务器或者客户机，并且可以在连接到输电线网络100的不同装置之间转移主机功能。所述主装置知道在其局域网上执行的每个发送，并且负责发送用于所述发送的信标。
在一些实施例中，输电线网络使用OFDM(正交频分复用)和TDMA(时分复用访问)来用于传送数据。OFDM使用范围从1-30MHz的例如1000个副载波。根据信噪比(SNR)，向每个副载波应用最佳的调制方案。当SNR不良时，应用诸如QPSK(四相移键控)的强壮调制。当SNR良好时，可以使用QAM(正交调幅)。经常在发送器(例如服务器106)和接收器(例如客户机)之间交换调制表(即音调图)，以优化数据流的发送。
参见图2，示出了图解按照一个实施例的网络访问定时的时序图。所示出的是第一信标周期200、第二信标周期201、无竞争区域202、载波侦听多路访问(CSMA)区域204、第一信标206、第二信标208和第三信标210。
在输电线网络100中的主装置定期向所有的其他装置发送信标(例如第一信标206、第三信标210)。第一信标周期200被恢复为无竞争区域202和CSMA(载波侦听多路访问)区域204。每个信标周期包含无竞争区域和CSMA区域。CSMA区域204是竞争区域。即，装置在先来先服务的基础上在CSMA区域中发送数据。因此，即使对于一个信标周期获得一个时隙，也不保证所述时隙可用于下一个信标周期。按照在此所述的一些实施例，无竞争区域202用于例如抖动敏感音频/视频(AV)流。
参见图3，示出了图解在一个所分配的时隙中的数据流的传送的时序图。所示出的是第一信标周期200、第二信标周期201、无竞争区域202、CSMA区域204、第一信标206、第二信标208和第三信标210、在第一信标周期200中的第一时隙300、在第一信标周期200中的第二时隙302和在第二信标周期201中的第三时隙304。
发送器(例如在图1中所示的第一服务器106)向第一主机104发送带宽请求，接收时隙分配(例如第一时隙300)，并且使用在第一信标周期200中的第一时隙300和在第二信标周期201中的第三时隙304来开始发送数据流，如图所示，在每个信标周期对于数据流保留相同的时隙，除非由所述主机分配了一个新的时隙(如下所述)。在优选实施例中，当传送数据流时，使用无竞争区域202。
CSMA区域204用于异步发送(不包括文件传送、命令等)。使用在第一信标周期200中的第二时隙302来传送数据。
接着参见图4，示出了图解按照一个示例实施例的服务器106的方框图。所示出的是视频输入400、音频输入402、第一模数(A/D)转换器404、第二模数转换器406、第一编码器408、信号开关410、输电线通信接口412、输电线网络414、电缆输入416、调谐器/前端417、第三模数转换器418、第四模数转换器420、第二编码器422、内部总线424、存储器426、控制器428和用户界面430。
前端调谐器417调谐和解调来自电缆单元416的模拟信号。前端调谐器417输出音频/视频信号，其被输入到第三模数转换器418和第四模数转换器420。然后在第二编码器422(例如MPEG编码器)中编码来自第三模数转换器418和第四模数转换器420的输出。来自第二编码器402的输出流被发送到信号开关410。
类似地，视频输入400和音频输入402在第一模数转换器404和第二模数转换器406被模数转换。在第一编码器408(例如MPEG编码器)中编码来自第一模数转换器404和第二模数转换器406的输出。来自第一编码器408的输出也被发送到信号开关410。所述信号开关410向输电线通信接口(PLC I/F)412发送所选择的流(例如A/V输入或者电缆输入)。或者，信号开关410可以时间复用两个输入信号以同时发送两个流。来自PLC I/F的输出信号在输电线网络414上被发送到客户机。
控制器428(在图4中被示出为CPU 428)通过使用内部总线424来控制服务器的所有部件。内部总线424例如是PCI总线。控制器428运行在服务器的存储器426中存储的控制软件程序。用户界面430包括例如显示器和输入部件(例如按钮、触摸屏等)。用户界面430向控制器428发送由用户输入的命令。另外，用户界面430从控制器428接收数据，并且在用户界面430的显示器上显示信息。
接着参见图5，示出了图解按照一个示例实施例的客户机108的方框图。所示出的是输电线网络500、输电线通信接口(PLC I/F)502、去复用器504、音频解码器506、音频数模转换器508、放大器510、扬声器512、视频解码器514、混合器516、图形引擎518、视频数模转换器520、显示器驱动器522、显示器524、内部总线526、存储器528、控制器530和用户界面532。
PLC I/F 502从服务器(例如在图4中所示的服务器)接收在输电线网络500上发送的信号。来自PLC I/F 502的输出信号被发送到去复用器504，其将来自PLC I/F 502的输出信号分离为音频数据和视频数据。所述视频数据被发送到视频解码器514。在混合器516中，来自视频解码器514的解码的视频信号与在图形引擎518中产生的图形数据混合。来自混合器516的输出被发送到数模转换器520。来自视频数模转换器520的模拟输出被发送到显示器驱动器522，并且随后被显示在显示器524上。
类似地，来自去复用器504的音频数据在音频解码器506中被解码，在音频数模转换器508中被转换为模拟信号。来自音频数模转换器508的模拟输出被放大器510放大，并且被发送到扬声器512。
控制器530(在图4中被示出为CPU 530)通过输电线网络500上与在服务器(在图4中所示)的控制器428交换异步数据(例如命令、数据等)。控制器530通过内部总线526来控制客户机装置的所有部件。另外，控制器530运行在客户机的存储器528中存储的控制软件程序。用户界面532包括例如输入和红外线远程信号接收器。用户界面532从用户向控制器530发送命令。
参见图6，示出了图解按照一个示例实施例的输电线通信接口412或者502的方框图。所示出的是输电线网络600、模拟前端(AFE)电路602、快速傅立叶变换(FFT)电路604、解调器606、并行到串行(P-S)转换器608、去交织器616、前向纠错(FEC)解码器612、总线接口614、内部总线616、流接口618、存储器620、FEC编码器622、交织器624、串行到并行(S-P)转换器626、调制器628和逆快速傅立叶变换(IFFT)电路630。
通过输电线网络而发送的数据(例如数据流)被总线接口614从内部总线616接收，并且被暂时存储在存储器620中。所述存储器例如是缓冲存储器。内部总线616例如是在图4中所示的服务器的内部总线424。然后从存储器620读取所述数据，并且，向在FEC编码器622加上纠错码。所述接收然后从FEC编码器622输出到交织器624和S-P转换器626。来自S-P转换器的并行信号然后被调制器628调制，并且被发送到IFFT电路630。例如根据与所述数据正在被发送到的接收器交换的音调图像来对于每个副载波选择调制方案。在IFFT电路630中，向每个输入信号分配载波，所有的信号被逆快速傅立叶变换。来自IFFT电路630的输出被发送到AFE电路602，并且通过输电线网络600被发送到接收器。
当接收数据时，逆向处理数据。首先，AFE 602通过输电线600从发送装置(例如在图1中所示的服务器106)接收数据(例如数据流)。在这个示例中，所述PLC接口是在图5中所示的PLC I/F 502。所述数据被FFT电路604快速傅立叶变换，被解调器606解调，并且被P-S转换器608并行到串行转换。根据与发送器交换的音调图来对于每个副载波执行解调。来自P-S转换器的输出被发送到去交织器610，所述去交织器610继而向总线接口614发送数据。来自FEC解码器612的输出被发送到总线接口614。所述数据在被发送到内部总线616之前被暂时存储在存储器620中。所述PLC接口可以同时发送和接收数据。另外，在图6中所示的PLC接口以对于位于服务器中和客户机中的PLC接口相同的方式来作为。
接着参见图7，示出了图解按照一个实施例的将数据流划分为多个时隙的时序图。所示出的是信标周期700、无竞争区域702、CSMA区域704、第一信标706、第二信标708、第三信标710、第一时隙712和第二时隙714。
下面的示例演示了从例如电缆输入接收模拟视听信号的服务器。在图4中所示的MPEG编码器408中，模拟视听信号被编码为8Mbps(每秒兆比特)。信号开关410将所述信号取路由到PLC I/F 412，并且服务器向客户机发送视听流。在发送之前，服务器请求主机分配时隙。在现有的系统中，服务器106获得承载8Mbps流的单个时隙。按照一些实施例，服务器从主装置获得两个或者更多的时隙。所述8Mbps流被划分为例如第一时隙712和第二时隙714。在本示例中，第一时隙712和第二时隙714每个承载一个4Mbps的数据流。
如上所述，数据流被划分为第一时隙712和第二时隙714。在PLC I/F412中，所述数据流被存储在存储器620中，并且被划分为两个部分。数据的第一部分在第一时隙712中被安装和发送，并且数据的第二部分在第二时隙714中被安装和发送。第一时隙712和第二时隙714不必连续，而是可以在无竞争区域702中的任何位置。
在运行中，客户机108在第一时隙712和第二时隙714中接收数据流，并且合并数据流，以便重建原始的8Mbps流。在PLC I/F 502中，来自每个时隙的数据流被存储在存储器620中，然后被连接。重建的数据流被发送到去复用器504，并且被解码。
图8和9图解了发送器(例如服务器106)如何将数据流划分为多个时隙与接收器(例如客户机108)如何重建原始数据。
参见图8，示出了图解按照一个实施例的时隙分配的时序图。所示出的是信标周期800、无竞争区域802、CSMA区域804、第一信标806、第二信标808、第三信标810、第一时隙812、第二时隙814和第三时隙816。
在所示的示例中，从发送器向一个或多个接收器发送两个数据流。具有例如4Mbps带宽的第一数据流使用第一时隙812。具有例如8Mbps带宽的第二数据流使用第二时隙814和第三时隙816。第二时隙814用于发送第二数据流的4Mbps，并且第三时隙816也用于发送所述数据流的4Mbps。以这种方式，在第一时隙814和第二时隙816之间划分第二数据流。
接着参见图9，示出了图解按照一个实施例的接收器和发送器的图。总线接口例如是在图6中所示的总线接口614。所示出的是发送器950、接收器960、发送器存储器900、第一数据块902、第二数据块904、发送器总线接口906、发送器开关908、发送器物理层910、输电线网络912、接收器物理层914、接收器总线接口916、接收器开关918、接收器存储器920、第三数据块922和第四数据块924。
在运行中，在发送器存储器900中的第一数据块902存储数据，所述数据使用第一时隙812被从发送器950发送到接收器960(在图8中所示)。第一时隙812在每个信标周期中被使用，并且对应于第一数据流。第二数据块904存储数据，所述数据将使用第二时隙814和第三时隙816被从发送器950发送到接收器960(在图8中所示)。第二时隙814和第三时隙816在每个信标周期中被使用，并且对应于第二数据流。发送器开关908从第一数据块902或者第二数据块904选择数据以发送到发送器物理层910。发送器物理层910例如是在图6中所示的模拟前端(AFE)电路602、FEC编码器622、交织器624、串行到并行(S-P)转换器626、调制器628和逆快速傅立叶变换(IFFT)电路630。
在第一时隙812期间，发送器开关908连接到(i)，其对应于第一数据块902。在第二时隙814期间，发送器开关908连接到(ii)，并且在第三时隙816期间，发送器开关908连接到(iii)，(ii)和(iii)对应于第二数据块904。发送器开关908从(i)向(iii)旋转，并且被同步到信标周期800。注意在一个实施例中，总线接口没有机械开关。但是，图9图解了所述总线接口如何选择在发送器存储器900中的数据。
在接收器960，通过输电线网络912来接收在第一时隙812期间发送的数据。所述数据被接收器物理层914处理。接收器物理层例如是在图6中所示的模拟前端(AFE)电路602、快速傅立叶变换(FFT)电路604、解调器606、并行到串行(P-S)转换器608、去交织器610和前向纠错(FEC)解码器612。来自接收器物理层914的输出被存储在接收器存储器902中的第三存储块922中。接收器总线接口916控制接收器开关918以便当接收到第一时隙812时，数据被存储在第三存储块922中。
在第二时隙814和第三时隙816期间发送的数据被合并，并且被存储在接收器存储器920的第四存储块924中。控制器(例如控制器530)控制接收器开关918以便接收从单个时隙或者从多个时隙被安装。当开关改变比信标周期快得多时，可以在运行中改变时隙。另外，第二时隙814和第三时隙816不必然是连续的，仅仅因为它们将被合并到单个数据流中。例如，用于第三数据流的时隙可以存在于第二时隙814和第三时隙816之间。在这种情况下，接收器开关918被定位来向第四存储块914中读取数据，然后读取第三数据流的数据，并且随后再次向第四存储块924中读取数据。
参见图10，示出了图解按照一个实施例的时隙分配的时序图。所示出的是信标周期1000、无竞争区域1002、CSMA区域1004、第一信标1006、第二信标1008、第三信标1010和第一时隙1012。
向回参见图7，假定第一数据流(8Mbps流)正在被发送，并且正在使用两个4Mbps时隙。现在，假定网络通信量增加，并且必须减少用于第一数据流的带宽。图10示出了被减少到4Mbps流以便释放在网络上的带宽的第一数据流。
在运行中，按照一个示例实施例，主机104(在图1中所示)向服务器106发送带宽减少请求。响应于所述请求，控制器428将MPEG编码器408的编码率从8Mbps减少到4Mbps。随后，PLC接口412接收作为4Mbps流而不是8Mbps流的第一数据流，并且将数据从第一数据流仅仅安装到第一时隙1012(与在图7中所示的第一时隙71和第二时隙714相比较)。客户机108在第一时隙1012中接收数据流，并且解码所述4Mbps流。在运行中执行在编码率上的改变，由此避免解码中断或者分组错误。所解码的视频质量由于速率减少而略微变差。但是，在许多实施例中，在视频质量上的减少不应当可通知到观众。另外，第二时隙714被释放，并且主机104能够使用第二时隙714来用于传送不同的数据流。
当在网络上的网络通信量再次不太忙(即被减少)时，主机104向服务器106分配回4Mbps时隙。新的时隙不必是先前被服务器106放弃的第二时隙714，而是可以是任何可以获得的时隙。一旦分配了另外的时隙，则控制器428命令编码器408将编码率从4Mbps提高到原始速率8Mbps。在PLC接口412中，在缓冲存储器620中存储的数据被再次划分为两个部分，并且被安装到两个时隙。客户机108接收所述两个时隙，并且像以前那样重建原始8Mbps。视频将被恢复到原始质量。如上那样，不中断视频的显示地在运行中执行提高用于发送数据流的时隙的数量的处理。
在一些实施例中，当可以获得许多网络带宽时，主机104可以向服务器106提供比发送数据流所需要的更多的时隙。在一个示例中，服务器被分配对应于可以用于8Mbps流的16Mbps带宽的四个4Mbps时隙。在这个示例中，更强壮的调制将被应用到OFDM副载波。例如，如果原始调制是QPSK(四相移键控)，则调制可以被转换到BPSK(二进制移相键控)。QPSK表示每个码元2比特的数据。BPSK表示每个码元1个比特的数据。因此，BPSK调制方案需要两倍所述数量的时隙。每个副载波可以使用半密度调制。或者，仅仅具有高密度调制的一些副载波可以使用强壮的调制。例如，64-QAM被改变到16-QAM，并且QPSK保持相同。
作为一种变化方式，不使用更强壮的调制，可以使用更强壮的纠错码。而且，服务器可以使用两倍的带宽两次发送同一数据，这可以防止分组丢失。在所述优选实施例中，将不中断流传送地在运行中执行所有的所述过程。
一旦网络通信量增加，则主机104请求服务器106释放一个或多个时隙。主机104改变调制方案，并且释放所述另外的时隙。如果主机104需要更多的时隙，服务器106可以如上所述减少编码率，并且释放更多的时隙。以这种方式，如果可以获得足够的带宽，则将执行更强壮和稳定的流传送。
主装置等分输电线网络的总的可获得带宽。例如，如图1中所示，第一主机104和第二主机112可以存在于同一输电线网络上。在一个实施例中，对于每个主机的分配数量是总的输电线另外带宽的一半。即，在输电线网络上的每个主机获得总的带宽的相等份额。按照一些实施例，主机根据下面的规则向每次发送分配时隙：
1.如果存在足够的可以获得的时隙，则主机可以使用比对于那个主机的分配数量更多的时隙。
2.当自己不能获得用于新的发送的足够的时隙时，参考总的所需要的带宽(已经由主机使用的带宽加上用于所述新的发送的带宽)。如果总的带宽比所述分配数量更多，则主机向每个本地装置(在同一逻辑网络中)发送带宽减少请求。对于在输电线网络上的其他主机没有影响。
3.当总的所需要的带宽等于或者小于所述分配数量时，主机向其他主机全局地发送带宽减少请求。所述主机可以重新使用从其他主机释放的时隙。
4.当所述主机从另一个主机接收到带宽减少请求并且其正在使用比所述分配数量更大的带宽时，所述主机本地向每个本地装置发送带宽减少请求。
5.当网络通信量减少并且一个或多个新的时隙变得可以获得时，所述主机将它们首先分配到速率减小的发送，然后分配到强壮发送。
图11-16图解了用于在输电线网络上的主装置和发送装置的带宽控制的示例算法。参见图11，流程图图解了用于由在输电线网络上的主装置执行的带宽分配的算法。所述处理控制于步骤110。在分子1102，所述主装置等待，直到新的发送请求(在此也称为带宽请求)从发送器到达。如果由主装置接收到新的发送请求，则主装置在步骤1104确定是否所述主装置具有足够的未用带宽(例如时隙)可用于分配到发送新的发送请求的发送器。在一些实施例中，例如，主装置可以在先来先服务基础上向发送器分配带宽。在替代实施例中，所述主装置可以根据发送的优先级来向发送器分配带宽。如果主装置具有足够的未用带宽可用于向发送器进行带宽分配，则所述主装置进行到步骤1118，并且向发送器带宽分配(例如时隙分配)。所述处理然后在步骤1120终止。
但是，如果在步骤1104主装置没有足够的未用带宽可用于分配到发送器，则处理进行到步骤1106。在步骤1106，将所述主装置当前已经分配到发送器的总的带宽与被分配到主装置的带宽的分配数量相比较。总的带宽是主装置当前已经分配到发送器的带宽和主装置将分配到新的发送的带宽的和。如果当前分配到在主装置的局域网上的发送器的总的带宽超过被分配到主装置的总的网络带宽的分配数量，则所述主装置将进行到步骤1108，以尝试减少在所述主装置的局域网中的带宽利用。在步骤1108中，所述主装置向在主装置的局域网上的每个发送器发送带宽减少请求，以尝试恢复由所述主装置分配到申请的带宽的至少一部分。当每个发送器从所述主装置接收到所述带宽减少请求时，所述每个发送器执行在图14中所示的算法。
或者，在步骤1106中，如果当前分配到在主装置的局域网上的发送器的总的带宽小于或者等于被分配到主装置的总的网络带宽的分配数量，则处理进行到步骤1110。在步骤1110中，主装置向在输电线网络上的其他主装置发送带宽请求，以尝试从其他带宽装置获得带宽。这个步骤恢复了用于所述主装置的带宽，其中，例如，在输电线网络上存在一个或多个其他主装置，并且在网络上的一个或多个其他主装置已经向在其局域网上的发送器分配了超过用于所述其他主装置的带宽分配的带宽。因此，所述主装置可以恢复已经被过量分配到在输电线网络上的其他主装置的带宽的至少一部分，以便所述主装置能够向在步骤1102中向所述主装置发送所述新的发送请求的发送器分配带宽。在输电线网络上的多个主装置将在接收到带宽减少请求后执行在图13中所示的算法，以便确定是否所述多个主装置已经向在它们的局域网上的多个发送器分配超过独立的主装置的带宽分配的分配。
在步骤1112中，如果所述主装置向其他装置发送带宽减少请求，则所述主装置确定是否在所述主装置的局域网上的至少一个发送器或者在至少一个其他主装置的局域网上的至少一个发送器释放任何时隙。如果所述主装置接收到用于新的发送的、至少所请求的数量的时隙，则所述主装置进行到步骤1118，并且向发送器发送分配时隙的带宽分配请求，因此所述发送器可以看到发送新的发送。所述处理然后在步骤1120终止。
但是，如果在步骤1112中所述主装置未恢复另外的时隙以允许新的发送，则所述主装置进行到步骤1114。在步骤1114中，所述主装置通过比较所发送的请求的数量与门限值来确定是否其应当发送重复的带宽减少请求。如果请求的数量小于门限值，则所述主装置将返回到在处理中的步骤1106，并且开始随后尝试恢复用于新的发送的足够带宽。提高门限值增加了所述主装置在进行到步骤1116并且放弃分配用于新的发送的带宽的尝试之前将进行的尝试的数量。在步骤1116中，所述主装置向所述发送器指令：由于不足的未用带宽，因此所述发送器不能开始新的发送。所述处理然后在步骤1120结束。
参见图12，流程图图解了用于带宽恢复和用于由在输电线网络上的主装置执行的强壮发送的算法。所述处理在步骤1200开始。在步骤1202，所述主装置监控在输电线网络上的带宽使用。当变得在输电线网络上可以获得带宽时，在步骤1204，所述主装置尝试从可以获得的带宽分配时隙。在步骤1204，所述主装置确定是否在所述主装置的局域网上的任何发送器具有降低的速率的发送，所述主装置记住在所述主装置的局域网上的每个发送器的每个发送。所述主装置向降低的速率的发送分配可以获得的带宽，以便在减少数据流的速率之前允许发送器以数据流的原始速率发送数据流。
如果在步骤1204在所述主装置的局域网上的至少一个发送器具有降低的速率的发送，则所述主装置进行到步骤1206。在步骤1206，所述主装置确定是否其具有足够的带宽来向降低的速率的发送分配时隙。如果所述主装置没有足够的带宽来向降低的速率的发送分配时隙，则所述主装置进行到步骤1220，并且处理结束。但是，如果所述主装置具有足够的时隙来向具有降低的速率的发送的发送器分配，则所述主装置将进行到步骤1208。在步骤1208，所述主装置向具有降低的速率的发送的、在所述主装置的局域网上的发送器发送速率调整命令。所述发送器执行以步骤1500开始的在图15中图解的算法。所述主装置然后进行到步骤1210，在此，所述主装置在返回到步骤1204之前查看由在所述主装置的局域网上的发送器进行的另外的发送，在所述步骤1204，所述主机再次查看具有降低的速率的发送的、在局域网上的任何发送器。
如果在步骤1204在所述主装置的局域网上的发送器都没有降低的速率的发送，则所述主装置进行到步骤1212。在步骤1212，所述主装置确定是否在所述主装置的局域网上的至少一个发送器具有不强壮的发送。如果在所述主装置的局域网上的发送器都没有不强壮的发送，则所述主装置进行到步骤1220，并且所述处理将结束。但是，如果在所述主装置的局域网上的至少一个发送器具有至少一个不强壮的发送(例如所述发送器正在使用不太强壮的调制方案)，则所述主装置进行到步骤1214。在步骤1214，所述主装置确定是否所述主装置具有足够的可以获得的时隙来从可以获得的带宽分配到不强壮的发送。如果所述主装置没有足够的可以获得的带宽来分配时隙，则所述主装置进行到步骤1220，并且所述处理结束。但是，如果所述主装置具有足够的可以获得的带宽以便向具有不强壮发送的发送器分配时隙，则所述主装置进行到步骤1216。在步骤1216，所述主装置向具有不强壮的发送的发送器装置发送强壮发送请求。所述主装置然后进行到步骤1218，在此，所述主装置在返回到步骤1212之前查看由在所述主装置的局域网上的发送器进行的另外的发送，在所述步骤1212，所述主装置再次查看具有不强壮的发送的、在局域网上的任何发送器。
参见图13，流程图图解了当每个主装置从在局域网上的另一个主装置接收到带宽减少请求时由所述主装置执行的算法的流程图。所述主装置在图11的步骤1110发送带宽减少请求，以便从相邻网络获得时隙。当主装置从相邻的主装置接收到带宽减少请求时，所述主装置在所述的处理的步骤1300开始。在步骤1302，如果未接收到带宽减少请求，则所述主装置等待。但是，如果接收到带宽减少请求，则所述主装置进行到步骤1304。在步骤1304，所述主装置确定是否所述主装置当前已经分配到在所述主装置的局域网上的发送器的总的带宽与被分配到所述主装置的带宽的分配数量相比较。如果当前被分配到在所述主装置的局域网上的发送器的总的带宽不超过向所述主装置的带宽的分配数量，则所述处理在步骤1308结束。但是，如果当前分配到在所述主装置的局域网上的发送器的总的带宽超过向所述主装置的带宽的分配数量，则所述主装置进行到步骤1306，以尝试减少在所述主装置的局域网内的带宽利用。在步骤1306，所述主装置向在所述主装置的局域网上的每个发送器发送带宽减少请求。在接收到带宽减少请求时，在所述主装置的局域网上的每个发送器执行在图14中的算法。所述处理在步骤1308结束。
参见图14，流程图图解了当发送器从在局域网上的主装置接收到带宽减少请求时由每个发送器执行的算法。所述主装置在图11的步骤1108或者在图13的步骤1306中发送带宽减少请求。
发送器可以同时发送多个数据流。当发送器从所述主装置接收到带宽减少请求时，发送器对于发送器同时发送的每个流执行在图14中图解的算法。所述处理以步骤100开始。在步骤1402，发送器等待带宽减少请求从所述主装置到达。如果从所述主装置接收到带宽减少请求，则所述发送器进行到步骤1404。在步骤1404，发送器确定是否数据流是强壮的发送。
例如当发送器已经被分配比发送一个数据流所需要的更多的时隙并且因此正在使用更强壮的调制方案时，所述数据流是强壮的。即，所述发送器正在使用比所需要的更强壮的调制方案，因为所述发送器已经被分配了另外的时隙。例如，所述主装置可以向数据流分配四个4Mbps时隙，其中，所述发送器仅仅发送对于8Mbps的带宽的请求。因此，例如当用于数据流的原始调制是四相移键控(QPSK)(其中，每个码元发送2个比特)时，所述发送器使用8Mbps的过量带宽，发送器取代而使用更强壮的二进制移相键控(BPSK)(其中，每个码元发送1个比特时)。因此，数据流将充分使用由所述主装置分配的过量时隙。在一些实施例中，每个副载波可以使用半密度调制。或者，仅仅具有高密度调制的副载波可以使用强壮的调制。例如，64-QAM被改变到16-QAM，并且QPSK保持相同。在一些替代实施例中，使用更强壮的纠错来取代更强壮的调制方案。而且，服务器可以(使用两倍的带宽)来两次发送同一数据，以便防止分组丢失。
如果数据流是强壮的发送，则所述发送器进行到步骤1414。在步骤1414，所述发送器将数据流的调制转换到原始的、不太强壮的调制方案。所述发送器然后在步骤1416释放一个或多个过量的时隙，并且所述处理在步骤1418结束。
如果数据流是不强壮的发送，则所述发送器从步骤1404进行到步骤1406。在步骤1406，所述发送器确定是否这是来自所述主装置的第一带宽减少请求。如果这是从所述主装置接收的第一带宽减少请求，则所述发送器将不减少带宽，并且所述处理在步骤1418结束。在一些实施例中，对于第一带宽减少请求，仅仅将强壮发送速率降低。但是，如果这不是从所述主装置接收的第一带宽减少请求，则所述发送器将进行到步骤1408。在步骤1408，所述发送器确定是否所述数据流是速率减低的发送。如果所述数据流是速率减低的发送，则所述发送器将不进一步减少被分配到数据流的带宽，并且所述处理进行以在步骤1418结束。如果所述数据流不是速率降低的发送，则发送器将进行到步骤1410，在此，在进行到步骤1412之前降低数据流的编码率，在所述步骤1412，向所述主装置释放被分配到数据流的时隙的至少一个。所述处理然后在步骤1418结束。
参见图15，流程图图解了用于处理来自在输电线网络上的主装置的编码率恢复请求的、由在输电线网络上的发送器遵循的算法。所述发送器(例如服务器)在步骤1500开始，并且进行到步骤1502，其中，发送器等待来自在输电线网络上的主装置的速率恢复请求。当发送器从在输电线网络上的主装置接收速率恢复请求时，所述发送器进行到步骤1504。在步骤1504，所述发送器确定是否正在以原始速率发送数据流。如果正在以原始速率发送数据流，则发送器进行到步骤1510，并且所述算法结束。但是，如果没有正在以原始速率(例如以小于原始速率的速率)发送数据流，则所述发送器进行到步骤1506，在此，所述发送器接收至少一个附接时隙。在步骤1508，将数据流的编码率提高到原始速率。发送器然后进行到步骤1510，并且所述算法结束。
参见图16，流程图图解了用于处理来自在输电线网络上的主装置的强壮发送请求的、由在输电线网络上的发送器遵循的算法。发送器在步骤1600开始，并且进行到步骤1602，在此，发送器等待来自在输电线网络上的主装置的强壮发送请求。当发送器从在输电线网络上的主装置接收到速率恢复请求时，所述发送器进行到步骤1604。在步骤1604，发送器确定是否数据流已经是强壮发送。如果所述发送器已经正在发送作为强壮发送的数据流，则发送器进行到步骤1610，在此，算法结束。否则，如果发送器不在发送作为强壮发送的数据流，则发送器进行到步骤1606。在步骤1606，发送器接收至少一个附加的时隙。在步骤1608，发送器将数据流的调制转换到更强壮的调制方案。发送器环绕进行到步骤1610，在此，算法结束。
参见图17，示出了图解按照一个实施例的在噪声环境中的时隙分配的时序图。所示出的是信标周期1700、无竞争区域1702、CSMA区域1704、第一信标1706、第二信标1708、第三信标1710、第一时隙1712、第二时隙1714、第一噪声信号1716、第三时隙1718、第四时隙1720和第二噪声信号1722。
第一噪声信号1816干扰第一时隙。低于每个信标周期，噪声信号可以就像干扰第二时隙。如图所示，第二噪声信号1722对应于在时间上晚一个信标周期的第一噪声信号1716。因此，当第一时隙1712已经被分配特定带宽(例如8Mbps)时，实际带宽可能由于第一噪声信号1716而更小(例如8bps)。
在运行中，网络条件经常变化。例如，即使对于数据流已经保留了5Mbps的带宽，实际带宽也可能由于噪声或者其他原因而小于5Mbps。来自例如灯光控制器或者吹风机的噪声可以被同步到AC线周期(例如50或者60Hz)。如果信标被同步到AC线周期(例如50或者60Hz)，噪声在每个信标周期的同一位置出现(诸如由第一噪声信号1716和第二噪声信号1722所示)，并且引起可用于正在同一时隙(例如第一时隙1712)中被发送的数据流的实际带宽的减少。编码器408(在图4中所示)总是监控可用于所述发送的实际带宽。当带宽由于噪声而变差时，编码器动态地减小编码率，因此不由于减少的可用带宽而破坏数据流。但是，在编码率上的减少可以引起显著的画面质量变差。为了防止画面质量上的变差，可以提供附加带宽来用于数据流的发送。例如，如果服务器正在第一时隙1712中发送数据流并且噪声信号1716开始干扰数据流的发送，则主装置除了第一时隙1712之外还向服务器分配第二时隙1714。然后，在第一时隙1712和第二时隙1714之间划分数据流数据。作为示例，如果第一时隙1712是8Mbps时隙并且噪声信号将第一时隙的实际带宽减少到4Mbps，则可以向服务器分配具有例如4Mbps带宽的第二时隙1714。因此，服务器仍然具有可以获得的总共8Mbps的实际带宽。
参见图18，示出了图解按照一个实施例的在噪声环境中的时隙分配的时序图。所示出的是信标周期1800、无竞争区域1802、CSMA区域1804、第一信标1806、第二信标1808、第三信标1810、第一时隙1812、第一噪声信号1814、第二时隙1816和第二噪声信号1818。
作为在图17中所示的示例的替代，不是与第一时隙1712一起分配要用于发送数据流的第二时隙1714，新的时隙(即第一时隙1812)可以替代被噪声信号1716干扰的时隙1712。即，当图17的第一时隙1712被第一噪声信号1716干扰时，服务器分配用于发送数据流的图18的第一时隙1812。在这种情况下，第一时隙1712然后被释放，并且可用于发送不同的数据流。仅仅具有一个时隙(即第一时隙1812)更简单，并且与按照一些实施例的控制两个或者更多的时隙(即第一时隙1712和第二时隙1714)相比较更为优选。
参见图19，图解了用于处理带宽重新分配的、由在输电线网络上的主装置执行的算法的流程图。所述算法在步骤1900开始，并且继续到步骤1902。在步骤1902，主装置确定是否一个时隙的实际带宽小于所述时隙的原始带宽。当例如将噪声引入到网络中时，所述时隙的实际带宽小于用于所述时隙的实际带宽。如果所述时隙的实际带宽不大于所述时隙的原始带宽，则所述主装置进行到步骤1904。在步骤1904，所述主装置确定是否实际带宽大于门限值。例如，在一些实施例中，门限值是80％，并且主装置确定是否实际带宽大于一个时隙的原始带宽的80％。如果实际带宽大于用于一个时隙的门限值，则所述主装置进行到步骤1928，并且所述算法结束。但是，如果在步骤1904一个时隙的实际带宽小于或者等于所述门限值，则主装置进行到步骤1906。在步骤1906，所述主装置确定是否可以分配至少一个可以获得的时隙以替代具有减少的带宽的时隙(即小于或者等于原始带宽的门限值的实际带宽)。如果所述主装置确定可以获得至少一个时隙，则主装置进行到步骤1910，在此，主装置向发送器发送带宽分配请求。发送器被分配具有大于或者等于原始带宽的门限值的实际带宽的新的时隙。主装置然后进行到步骤1928，并且所述算法结束。
如果主装置没有在步骤1906可以获得的至少一个可以获得的时隙，则主装置进行到步骤1912。
在步骤1912，主装置确定是否被分配到在主装置的局域网上的发送器的总的带宽超过被分配到主装置的总的带宽分配数量。在一些实施例中，可以通过在输电线网络上的主装置的数量来确定被分配到主装置的总的带宽分配数量。例如，如果有三个在输电线网络上的主装置，则每个主装置被分配输电线网络的总的带宽的32％的总的带宽分配数量。如果被分配到主装置的局域网上的发送器的总的带宽等于或者超过被分配到主装置的总的带宽分配数量，则主装置进行到步骤1916。
在步骤1916，主装置向在主装置的局域网上的每个发送器发送带宽减少请求。或者，如果被分配到在主装置的局域网上的发送器的总的带宽小于被分配到主装置的总的带宽分配数量，则主装置进行到步骤1914。在步骤1914，主装置向在输电线网络上的其他主装置发送带宽减少请求，以尝试思索的所述其他主装置释放一些带宽。在步骤1918，所述主装置确定是否过去在本地装置或者在网络上的其他主装置向所述主装置分配了一些时隙。如果主装置被分配至少一个时隙，则主装置进行到步骤1928，并且所述算法结束。否则，所述主装置进行到步骤1920，在此，所述主装置向发送器发送带宽分配请求以向带宽分配请求，以向被分配到其中实际带宽小于门限值(在步骤1904确定)的时隙的发送器分配在步骤1918中获得的至少一个附加时隙。所述主机然后进行到步骤1928，并且所述处理结束。
如果在步骤1902所述主装置确定一个时隙的实际带宽大于用于所述时隙的原始带宽，则所述主装置进行到步骤1922。一个时隙的实际带宽可以大于一个时隙的原始带宽，其中，例如，向发送器分配附加带宽以便补偿由于在被分配到发送器的另一个时隙中的噪声而导致的带宽的损失。在步骤1922，所述主装置确定是否所述时隙是被分配到在主装置的局部逻辑网络上的发送器的额外时隙。如果所述时隙不是额外时隙，则所述主装置进行到步骤1928，并且处理结束。但是，如果时隙是额外时隙，则主装置进行到步骤1924。在步骤1924，主装置确定是否发送器具有足够的带宽来发送数据流，而不使用额外时隙。如果主装置确定需要额外时隙来发送数据流，则主装置进行到步骤1928，并且所述算法结束。否则，如果主装置确定发送器具有足够的带宽而不使用额外带宽，则主装置在步骤1926向发送器发送带宽减少请求，以便使得发送器释放额外时隙。主装置然后进行到步骤1928，并且所述算法结束。
参见图20，流程图图解了用于处理新的时隙分配的发送器的算法。发送器在步骤2000开始，并且进行到步骤2002，在此，其等待来自在输电线网络上的主装置的时隙分配命令。当发送器接收到带宽分配请求时，发送器进行到步骤2004。如果时隙命令指示新的时隙要替换原始时隙，则发送器进行到步骤2006。在步骤2006，发送器向当前被分配到要替换的时隙的新的时隙分配数据流。在步骤2008，发送器释放要替换的时隙。或者，如果时隙命令指示新的时隙不是对于现有时隙的替换时，则发送器进行到步骤2010。在步骤2010，发送器在被分配到发送器的总的带宽中划分要发送的数据流。被分配到发送器的总的带宽包括：新的时隙；以及，原始带宽分配数量，其被划分为一个或多个时隙。
在步骤2012，发送器确定是否被分配到发送器的总的带宽足够来提高数据流的编码率。如果被分配到发送器的总的带宽不足以提高数据流的编码率，则发送器进行到步骤2016，在此，所述算法结束。否则，如果被分配到发送器的带宽足以提高数据流的编码率，则发送器进行到步骤2014。在步骤2014，发送器提高数据流的编码率。发送器然后进行到步骤2016，在此所述算法结束。
检测图21，流程图图解了用于处理来自在输电线网络上的主装置的时隙释放请求的发送器的算法。当在步骤1926在图19中的主装置发送时隙释放请求时，发送器执行所述算法。发送器在步骤2100开始，并且进行到步骤2102，在此，发送器等待来自在输电线网络上的主装置的带宽减少请求。当发送器接收到所述带宽减少请求时，发送器进行到步骤2014。在步骤2014，发送器减少数据流的编码率，以便可以仅仅使用一个原始时隙分配数量来发送数据流。在步骤2106，发送器开始仅仅利用原始的时隙分配数量而发送数据流。在步骤2108，发送器释放超过被分配到发送器的原始时隙的、被分配到发送器的任何时隙，并且处理在步骤2110结束。
参见图22，流程图图解了用于处理带宽重新分配的在输电线网络上的主装置的算法的一个替代实施例。所述算法在步骤2200开始，并且继续到步骤2202。在步骤2202，主装置确定是否时隙的实际带宽小于用于所述时隙的原始带宽。如果所述时隙的实际带宽不大于所述时隙的原始带宽，则主装置进行到步骤2204。在步骤2204，主装置确定是否实际带宽大于门限值。例如，在一些实施例中，门限值是80％，并且主装置确定是否实际带宽大于时隙的原始带宽的80％。如果实际带宽大于一个时隙的门限值，则主装置进行到步骤2230，在此，主装置向发送器发送速率减少请求，其后，处理在步骤2232结束。但是，如果在步骤2204时隙的实际带宽小于或者等于门限值，则主装置进行到步骤2206。在步骤2206，主装置确定是否主装置具有至少一个可以获得的时隙，其可以被分配来将所述时隙替换为小于或者等于门限值的实际带宽。如果主装置具有至少一个可以获得的时隙，则主装置进行到步骤2210，在此，所述主装置向发送器发送带宽分配请求，所述发送器被分配具有小于或者等于门限值的实际带宽的时隙。主装置然后进行到步骤2232，并且所述算法结束。
如果主装置没有在步骤2206中可以获得的至少一个可以获得的时隙，则主装置进行到步骤2212。
在步骤2212，主装置确定是否被分配到在主装置的局域网上的发送器的总的带宽超过被分配到主装置的总的带宽分配数量。在一些实施例中，可以共同在输电线网络上的主装置的数量来确定被分配到主装置的总的带宽分配数量。例如，如果存在三个在输电线网络上的主装置，则每个主装置被分配输电线网络的总的带宽的33％的总的带宽分配数量。如果被分配到在主装置的局域网上的发送器的带宽的总量等于或者超过被分配到主装置的总的带宽分配数量，则主装置进行到步骤2216。在步骤2216，所述主装置向在主装置的局部逻辑网络上的每个发送器发送带宽减少请求。或者，如果被分配到在主装置的局部逻辑网络上的发送器的总的带宽小于被分配到主装置的发送器的总的带宽，则主装置进行到步骤2241。在步骤2214，主装置向在输电线网络上的其他主装置发送带宽减少请求，以尝试使得其他主装置释放一些带宽。在步骤2218，主装置确定是否本地装置或者在网络上的其他主装置向所述主装置分配了一些时隙。如果所述主装置未被分配至少一个时隙，则主装置在步骤2222向发送器发送速率调整命令，其后，主装置进行到步骤2232，并且算法结束。主装置向发送器发送速率调整命令，以指令发送器调整数据流的发送速率，以保证可以在被分配到发送器的时隙中发送数据流。在网络上的噪声或者其他干扰可能已经降低了(在步骤2202和2204确定的)被分配到发送器的一个或多个时隙的带宽。发送器不能向发送器分配任何另外的或者替换的时隙，因此主装置质量发送器降低发送速率以补偿噪声或者其他干扰。否则，主装置进行到步骤2220，在此，主装置向发送器发送带宽分配请求，以向被分配到其中实际带宽小于门限值(在步骤2204确定)的时隙的发送器分配在步骤2218中获得的至少一个附加时隙。所述主机然后进行到步骤2232，并且所述处理结束。
如果在步骤2202所述主装置确定一个时隙的实际带宽大于用于所述时隙的原始带宽，则所述主装置进行到步骤2224。一个时隙的实际带宽可以大于一个时隙的原始带宽，其中，例如，向发送器分配附加带宽以便补偿由于在被分配到发送器的另一个时隙中的噪声而导致的带宽的损失。在步骤2224，所述主装置确定是否所述时隙是被分配到在主装置的局部逻辑网络上的发送器的额外时隙。如果所述时隙不是额外时隙，则所述主装置进行到步骤2228，并且处理结束。但是，如果时隙是额外时隙，则主装置进行到步骤2226。在步骤2226，主装置确定是否发送器具有足够的带宽来发送数据流，而不使用额外时隙。如果主装置确定需要额外时隙来发送数据流，则主装置进行到步骤2232，并且所述算法结束。否则，如果主装置确定发送器具有足够的带宽而不使用额外带宽，则主装置在步骤2228向发送器发送带宽减少请求，以便使得发送器释放额外时隙。主装置然后进行到步骤2232，并且所述算法结束。
参见图23，流程图图解了用于处理来自主装置的速率调整请求的在输电线网络上的发送器的算法。发送器在步骤2300开始，并且进行到步骤2302，在此，发送器等待速率调整命令从在输电线网络上的主装置到达。当发送器从在输电线网络上的主装置接收到速率调整命令时，发送器进行到步骤2304，在此，发送器调整发送的编码率以匹配由于在输电线网络上的噪声或者其他干扰而导致的带宽分配的实际带宽。发送器然后进行到步骤2306，在此，所述算法结束。
也可以改变在此所述的一些实施例。例如，在此所述的数据流被划分为两个时隙。但是，数据块以被划分为两个时隙。但是，数据流可以被划分为两个或者多个时隙。而且，每个时隙的数据大小不必相同。例如，8Mbps流可以被划分为6Mbps的时隙和2Mbps的时隙。另外，可以仅仅向一些高比特率发送应用速率(例如MPEG-HD流)减少，并且不向其他的发送应用。
在另一种变化形式中，可以对于带宽分配考虑每个发送的优先级。例如，最高优先级的发送将被最后速率降低和首先速率恢复。或者，最高优先级的发送可以总是在原始速率，而不降低速率。另外，在此所述的实施例可以被应用到在FDMA(频分多址)系统或者TDMA-FDMA混合系统中的频率访问时隙。一些实施例可以被应用到任何其他的有线或者无限网络。
虽然已经通过特定实施例及其应用而描述了在此公开的本发明，但是可以在由所附的权利要求的精神和范围内，按照除了被具体描述来实践本发明的内容之外的上述教义而进行本发明的其他修改、改变和布置。

Claims (33)

1.一种在网络上的主装置向在网络上的与所述主装置相关联的网络装置分配带宽的方法，所述方法包括：
从一个网络装置接收对于带宽的请求；
确定所述主装置是否具有被分配到其的足够的未使用的带宽，以便所述主装置可以向请求带宽的所述网络装置分配带宽；
向在网络上与所述主装置相关联的网络装置发送降低带宽请求，其中，被分配到所述主装置的未使用的带宽不足以分配由所述网络装置所请求的带宽；
从在所述网络上的至少一个所述网络装置接收至少一个带宽分配；并且，
根据从在网络上的所述装置到所述主装置的带宽分配向所述网络装置分配带宽。
2.按照权利要求1的方法，其中，向所述网络装置分配带宽包括对于数据发送分配附加时隙。
3.按照权利要求1的方法，还包括：
从被分配到所述主装置的未用带宽向所述网络装置分配带宽，其中，被分配到所述主装置的未用带宽足以分配由所述网络装置所请求的带宽。
4.按照权利要求1的方法，还包括：
保存发送列表，所述发送列表包括：
速率降低的发送的列表，用于指示哪些发送由于减少的带宽分配而具有降低的发送速率；以及
强壮发送的列表，用于指示哪些发送具有充分或者过量的带宽分配，
向在所述速率降低的发送的列表上的发送分配过量的带宽，并且仅仅当所述速率降低的发送的列表为空时向所述强壮发送的列表上的发送分配过量的带宽。
5.按照权利要求1的方法，其中，所述带宽的分配还包括：
将所述带宽划分为两个或者更多个更小的带宽；并且
向所述网络装置分配所述两个或者更多个更小的带宽。
6.按照权利要求1的方法，其中，所述分配所述带宽还包括：
向所述网络装置分配比当前的发送速率所需要的多至少一个过量带宽，其中，所述主装置具有过量的未用带宽；并且
向所述网络装置发送强壮发送请求，其指示所述网络装置使用更强壮的调制方案进行发送。
7.按照权利要求6的方法，还包括：
从新的发送接收带宽请求；
向与在网络上的所述主装置相关联的所述网络装置发送减少带宽请求，以便恢复被分配到所述网络装置的所述至少一个过量带宽；
从所述至少一个过量带宽被分配到的所述网络装置接收所述至少一个过量带宽；并且
向所述新的发送分配所述至少一个过量带宽的至少一部分。
8.按照权利要求6的方法，其中，所述发送减少带宽请求还包括：
首先向具有最低优先级发送的与所述主装置相关联的网络装置发送所述减少带宽请求；
确定是否已经从具有最低优先级发送的与所述主装置相关联的网络装置接收到至少一个过量带宽；并且
向具有次低优先级发送的与所述主装置相关联的网络装置发送所述减少带宽请求。
9.一种在网络上的第一主装置向与在网络上的所述第一主装置相关联的网络装置分配带宽的方法，所述方法包括：
从与所述第一主装置相关联的网络装置接收对于带宽的请求；
当所述第一主装置没有足够的带宽分配来向所述网络装置分配所请求的带宽时，从在网络上的第二装置请求附加带宽；
从在网络上的所述第二主装置接收附加带宽；并且，
向从其接收到所述对于带宽的请求的所述网络装置分配所述附加带宽。
10.按照权利要求9的方法，其中，向所述网络装置分配所述附加带宽包括：对于数据发送分配附加时隙。
11.按照权利要求9的方法，还包括：
在所述第一主装置处从所述第二主装置接收带宽减少请求；
向与在网络上的所述第一主装置相关联的所述网络装置发送减少带宽请求；
从与在网络上的所述第一主装置相关联的所述网络装置接收带宽分配；并且
向所述第二主装置分配带宽。
12.按照权利要求9的方法，还包括：
当所述第二主装置没有足够的带宽分配到所述第一主装置时，向与在网络上的所述第一主装置相关联的网络装置发送减少带宽请求。
13.一种具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，包括：
多个主装置，其中，每个主装置被分配在所述共享网络上可以获得的带宽总量的一部分；以及，
至少一个发送器装置，其与所述多个主装置中的每一个相关联，其中，每个所述发送器针对来自所述多个主装置之一的数据流发送被分配带宽，其中，每个所述发送器被从与所述发送器相关联的所述主装置分配带宽，
其中，所述多个主装置中的每一个与其他主装置协调对于可以获得的带宽总量的使用的控制。
14.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，所述多个主装置控制对于所述数据流的发送的带宽分配，以便当所述共享网络具有用于所述数据流的发送的预定的带宽量时，减少对于至少一个所述发送器的分配的带宽。
15.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，所述多个主装置控制对于所述数据流的发送的带宽分配，以便当所述共享网络具有未用于所述数据流的发送的预定的带宽量时，增加对于至少一个发送器的分配的带宽。
16.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，至少一个所述发送器响应于从所述主装置之一接收到附加带宽分配而使用更强壮的发送方案。
17.按照权利要求16的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，所述更强壮的发送方案是选自下述组的一个，所述组包括更强壮的调制方案、更强壮的纠错码和数据流的重复发送。
18.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，所述主装置之一响应于来自所述发送器的请求而向所述发送器装置之一分配带宽。
19.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在需要附加带宽时，所述主装置之一请求至少一个发送器装置释放带宽。
20.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在需要附加带宽时，所述主装置之一请求至少一个其他主装置释放带宽。
21.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，当所述主装置之一需要附加带宽并且要求附加带宽的所述主装置当前具有的带宽少于对于所述主装置的分配带宽的所述一部分时，所述主装置重复地向至少一个其他主装置发送带宽减少请求，直到从所述其他主装置接收到所述附加带宽。
22.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，用于每个主装置的在所述共享网络上可以获得的带宽的总量的一部分对于在所述共享网络上的每个主装置大致相同。
23.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，所述主装置之一在接收到来自所述其他主装置之一的带宽减少请求时，将所述主装置当前使用的带宽量与被分配到所述主装置的带宽量相比较。
24.按照权利要求23的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在接收到所述带宽减少请求时，已经接收到所述带宽减少请求的主装置释放当前使用的带宽的一部分。
25.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在接收到第一带宽减少请求时，发送强壮发送的发送器将发送速率降低到正常的发送速率。
26.按照权利要求25的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在接收到第二带宽减少请求时，以所述正常发送速率发送的所述发送器将所述发送速率降低到降低的发送速率。
27.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在接收到第三带宽减少请求时，以所述降低的发送速率发送的所述发送器继续以所述降低的发送速率进行发送。
28.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在从所述主装置接收到附加带宽时，以降低的速率发送数据流的发送器将以提高的发送速率开始发送数据流。
29.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在从所述主装置接收到附加带宽时，以原始速率发送数据流的发送器向所述数据流应用更强壮的发送方案。
30.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在检测到与对于发送器分配的带宽相干扰的噪声时，所述主装置向所述发送器分配附加带宽。
31.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在检测到与对于发送器分配的带宽相干扰的噪声时，所述主装置向所述发送器分配替代带宽。
32.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在检测到与对于发送器分配的带宽相干扰的噪声时，所述发送器减小所述发送速率和所述发送方案中的至少一个。
33.按照权利要求13的具有公平和灵活的带宽管理的共享网络，其中，在不间断由所述发送器发送的数据流的情况下，执行对于发送器的带宽的重新分配。
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