CN1613235A - 异步传输模式/数字用户线头端网络中语音业务汇聚的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了异步传输模式(ATM)数字用户线(DSL)头端网络(1)，它包括网络控制系统(11)，网络控制系统(11)管理通过头端网络(1)的呼叫业务，根据从电话公司(42)获得的可用时隙将业务分配到语音信道上。多个客户驻地设备(CPE)单元为客户线路终端提供电话业务。CPE单元(2)与多路复用器(9)相连。所述网络控制系统具有一种分配机制，这种分配机制将多路复用器和异步传输模式(ATM)交换机(10)之间的电信业务集中到信道上，以补偿客户线路终端数量超过通向电话公司(42)的链路上语音信道数量的情况。

Description

异步传输模式/数字用户线头端 网络中语音业务汇聚的方法和系统
发明领域
本发明大体上涉及网络通信，更具体地说，涉及用于异步传输模式(ATM)数字用户线(DSL)头端网络中语音业务汇聚的方法和系统。
发明背景
异步传输模式/数字用户线(ATM/DSL)网络包括在中心局维护的设备、如交换设备和复用设备。ATM/DSL网络还包括在客户位置处维护的设备如客户驻地设备(CPE)。
基于数字用户线的语音(VoDSL)是充分利用数字用户线(DSL)的数据传输能力的一种宽带业务，这种业务允许多路语音和数据同时在现有的单一铜线对上传输。电话公司所提供的信道比这些信道所服务的客户数量较少。
在(采用数字数据和语音传输的)头端数字用户线(DSL)网络中，要维护客户数量和可用线路数量之间的一一对应的关系。这导致头端网络的容量受到限制。由于电话公司采用基于时隙的同步网络，故采用异步传输模式(ATM)的DSL网络受到了其他限制。
特许的本地电话公司被列为本地电话公司(LEC)。竞争性的本地电话公司(CLEC)是获准与LEC竞争的其他公司。CLEC不但试图提供定价低于主导ILEC(老牌本地电话公司)的业务以保存竞争力，而且试图提供在价值、客户响应度和灵活性方面有优势的业务。CLEC经常采用附加的业务功能和奖励措施来保持与ILEC的竞争力。
CLEC从电话公司购买时隙以便向其客户提供至电话网的接入。通常，客户拥有挂接到许多中心局(CO)线路上的办公电话系统(如键控系统)。ILEC对用于接入电话网的时隙收费。ILEC还提供业务集中以减少服务给定数量的客户所需的专用电路的数量。这种集中能够通常在CO交换机(如5ESS)上实现并由ILEC运营。
因此，需要一种在异步传输模式(ATM)/数字用户线(DSL)头端网络上提供业务集中/汇聚的方法和系统。
发明概述
公开了一种异步传输模式(ATM)数字用户线(DSL)头端网络，这种网络包括网络控制系统，网络控制系统管理根据可从电话公司获得的时隙将业务分配到语音信道，从而对通过头端网络的呼叫业务进行管理。多个客户驻地设备(CPE)单元向客户线路终端提供电话业务。CPE单元与多路复用器相连。网络控制系统具有一种分配机制，这种机制将多路复用器与异步传输模式(ATM)交换机之间的电信业务集中到信道上，以补偿客户线路终端数量超过至电话公司链路上的语音信道的数量。
一种将业务集中在数字用户线(DSL)头端网络上的方法包括提供多个客户驻地设备，这些客户驻地设备向客户终端提供电话接口并分配电话公司的时隙以便使用电话网。网络控制系统使用信道通过头端网络来收发信息，从而管理时隙。电信业务被集中在客户终端与异步传输模式(ATM)交换机之间的信道上，以补偿客户线路终端数量超过可用信道数量。
附图简述
下面通过参照附图详细描述说明性实施例，将更充分地展现本发明的优点、属性和各种附加特征，附图中：
图1是根据本发明的展示一些所用部件的示例性头端网络体系结构；
图2是说明在根据本发明的头端网络中集中/汇聚电信业务的流程/框图；
图3是说明在根据本发明的头端网络和电话公司之间集中/汇聚电信业务的示意图。
应理解，附图用于说明本发明原理，但并不一定是用于说明本发明的唯一可能的配置。
本发明的详细说明
本发明包括一种方法和系统，这种方法和系统在异步传输模式(ATM)数字用户线(DSL)头端网络上提供业务汇聚。这种汇聚功能可以是对电话公司提供的任何汇聚功能的补充。通过在头端网络上提供汇聚/集中功能，竞争的本地电话公司(CLEC)现在可直接向客户提供这种服务。在这样做的过程中，CLEC将可以减少从电话公司购买或租用的信道或时隙数量，从而为客户降低成本。例如，根据本发明的汇聚/集中系统，不必向电话公司预订20个时隙而只需要10个时隙。
应理解，附图中所示的要素可以用硬件、软件或其组合的各种形式来实现。这些要素最好是以硬件形式在一个或多个可适当编程的通用装置上实现，该通用装置可包括处理器、存储器和输入/输出接口。与路由表相关的要素最好用软件在一个或多个可适当编程的同样可包括处理器、存储器和输入/输出接口的通用装置上实现。
现具体参照附图(附图中相同的标记识别几幅图中类似或相同的要素)对本发明进行说明。首先参照图1，图中显示了用于集成语音、数据和/或视频业务的数字用户线(DSL)头端网络1的示意框图。所显示的系统结构1作为采用根据本发明的创新方法和装置的示例性DSL环境。系统框图1由几个功能块组成。系统域由中心局(CO)设备100和客户驻地设备(CPE)组成。图1是示意性的，可包括本专业技术人员已知的其他设备。系统域内的部件块及其相应的接口包括：客户驻地设备(CPE)2、数字用户线接入多路复用器(DSLAM)9、ATM交换机10、公共交换电话网(PSTN)交换机15和网络控制系统(NCS)11。
客户驻地设备(CPE)2的一种说明性配置包括例如与用户设备如使用例如普通老式电话业务(POTS)的模拟电话3接口的DSL调制解调器单元(2)、至PC(个人计算机)桌面系统7的10Base-T以太网连接和/或至带解码器的机顶盒8的以太网或RS-422连接，机顶盒8用于连接到例如电视机或视频显示器8′。从客户的模拟端，CPE设备2接收来自各电话的模拟输入或由设备8将模拟输入转换成数字数据，然后将数据打包成ATM分组(ATM上的POTS)，其中每条连接具有唯一的虚拟信道标识符/虚拟路径标识符(VCI/VPI)。
ATM是面向连接的协议，因此每个信元首部中含连接标识符，该标识符显式地将一个信元与物理链路上的给定虚拟信道相关联。连接标识符包括两个子字段：虚拟信道标识符(VCI)和虚拟路径标识符(VPI)。这些标识符一起用于复用、解复用信元以及将其交换通过网络。VCI和VPI不是地址，但要在连接建立时在ATM连接节点之间的每一段链路上显式地分配，并在连接持续期间保持。在使用VCI/VPI时，ATM层可以异步地将来自多条连接的信元交织(复用)。
以太网数据也可利用唯一的VPI/VCI封装到ATM信元中。ATM信元流发往DSL调制解调器以便加以调制而后传送给DSLAM单元9。
DSL信号由客户驻地设备2中的DSL调制解调器接收并加以解调，继而传递给VPI/VCI检测处理。然后提取具有与最终用户电话的VPI/VCI相匹配的VPI/VCI的ATM信元数据并将其转换成模拟POTS以传送给该电话；提取具有与最终用户的以太网的VPI/VCI相匹配的VPI/VCI的ATM信元数据并将其传送给以太网收发器以传送给端口。
DSLAM9将来自多个DSL调制解调器的数据解调并将数据集中到ATM骨干网上以便连接到网络的其余部分。该DSLAM通过将DSL线路集中到至ATM交换机10的ATM输出上，为包、信元和/或基于电路的应用提供回传业务。ATM交换机10是ATM网络的骨干。ATM交换机10在网络中执行各种功能，包括信元传输、复用和汇聚、业务控制以及ATM层管理。系统域100中尤其令人关注的是，ATM交换机10结合DSLAM9、网络控制系统11和因特网网关连接提供信元路由和缓存以及结合多电话链路交换机15提供T1电路仿真支持。T1电路提供例如24路语音信道，这24路语音信道封装成以8000帧/秒的速率传输的193比特帧(DS1链路)。总比特率为1.544兆比特/秒。未成帧的版本或净荷包括192比特帧，总速率为1.536兆比特/秒。
GR-330(参见图1)是本地数字交换机(LDS)10与向本地环路电话用户提供网络接入的系统之间的接口。这些系统被称为集成环路载体(IDLC)。GR-303定义接口组(IG)。IG可以有多达28条DS1，并且具有至少最少2条DS1。按每个GR-303接口组(IG)定义了针对多达2048个用户的业务汇聚接口。GR-303接口组上的基本DS1在DS0信道上承载两个信道的控制信息。信道12和24用于此目的。信道12用作时隙管理信道(TMC)，而信道24用作嵌入操作信道(EOC)。另一DS1上的其余两路DS0用作冗余。时隙管理信道(TMC)用于管理DS1链路上的时隙(DS0)。例如，如果电话交换机检测到呼入，它就会在TMC信道上发信令指示这种情况并指明入电话呼叫所在的DS0。
TMC中承载的数据指示映射到电话号码的呼叫参考值(CRV)，而且还指示已分配给呼叫的DS0。时隙管理信道(TMC)和嵌入式操作信道(EOC)将在输入DS1链路和ATM/ADSL头端系统中所用NCS11之间的PVC上建立。每个定义的GR-303接口组(IG)将有两个TMC和EOC信道。
ATM交换机10可以连接到节目指南服务器/视频服务器16，连接到卫星17、无线电广播18或电缆网19。ATM交换机10还可以通过DSL端接器12和因特网协议(IP)路由器13对进行连接，以接收来自因特网14的因特网协议IP分组数据。
网络控制系统(NCS)11提供地址翻译、按需分配和呼叫管理功能。该网络控制系统的主要功能是管理DSL/ATM网络，包括电话呼叫的发起和终止，例如对呼叫进行配置和路由。NCS11本质上是在5类PSTN交换机15(使用SS7或GR-303协议)与CPE2之间传送和翻译控制信息的控制实体。网络控制系统11可用于其他功能，如向CPE下载代码、带宽和呼叫管理功能以及其他业务配置和建立任务。
根据本发明，ATM交换机10管理信道化的DS1链路，DS1链路可供客户用于通过电话网完成语音呼叫和数据传输。DS1是数字体系结构中传输复用信号的层次，它包括例如24个DS0信道(即，数字体系结构中的基本信道)。DS1链路以用于语音数据传输操作的指定时隙的形式提供给头端网络1。通常，头端系统采用的是，客户线路终端与至电话公司交换机的DS1链路上的语音信道之比为1∶1。根据本发明，提供了多于至电话公司交换机的DS1链路上所供语音信道的客户线路终端。有利的是，这可以通过将业务集中在ATM/DSL头端网络1中而得以实现。因此，业务集中可直接在头端网络1中进行。这就允许本地电话公司控制对多个用户的时隙分配。此外，控制ATM/DSL头端网1的业务提供商可通过允许用户订购较少时隙而向用户提供更经济的业务，但仍然允许同样数量的使用电话业务的用户(电话或计算机站)连接到头端网络。业务集中还可以在电话公司交换机15以及头端网络1上进行，从而提供两级业务集中/汇聚。
业务集中可在本地由NCS11通过ATM/DSL头端网络进行管理。NCS11控制按需分配和呼叫管理，包括电话呼叫的发起和终止，如对呼叫进行配置和路由。NCS11向电话公司的网络系统请求时隙或信道。并使这些时隙可供头端网络1的订户或用户利用。可用时隙是在先入先出(FIFO)基础上或通过其他优先级方法来指配的。利用NCS11中的按需分配功能可实现语音业务汇聚管理。这种分配功能基于需求或请求将空闲信道分配给入语音呼叫或出语音呼叫。具备这种功能，NCS11就可在本地为ATM/DSL头端网络1提供业务集中处理并允许超额订购(over-subscription)DS1链路中可供客户线路终端利用的信道。
NCS11建立并拆除通过DSL头端网络1的虚电路。这提供了从GR-303接口到CPE2的端到端虚电路。分配机制31最好是作为软件程序存储在NCS11中。机制31根据从电话公司租用的可用时隙分配业务请求和需求。利用NCS11提供的本地控制，就允许超额订购可用时隙(信道)。利用这种功能，NCS11可通过头端网络1将主叫活动集中在可用时隙(信道)上。集中/汇聚业务的能力允许本地业务提供商(如CLEC)加强对头端网络使用率的控制并向用户提供更多的业务选项。在时隙不可用时，客户将不会收到拨号音，并且将听到静音，或者作为一种替代，可在CPE2上产生本地忙信号。
继续参照图1的同时参照图2，图2示意性地显示了说明由电话公司配置可供头端网络1使用的时隙。在块200中，对客户电话利用率进行评估，以确定满足用户对通过头端网络1的DSL或VoDSL业务的需要所需的时隙或信道数量。这包括确定超额订购率，超额订购率减少了从电话公司租用的时隙的数量，最好同时没有减少客户线路的业务接入。
在块202中，通过与控制电话网使用的电话公司签约将时隙分配给头端网络。由NCS11在通向电话交换机15的DS1链路上的信道之间分配时隙。根据本发明，有利的是，DS1链路上可用语音信道的数量可超过头端网络1所服务的客户线路的数量。用户线路与可用语音信道之比大于1，最好大于2。在其他实施例中，取决于应用类型和/或特定系统的系统利用率，可以存在更大的比率。
在块204中，NCS11对可用时隙的管理实现对客户线路的业务集中。当用户需要发起或接收呼叫时，NCS11为该客户线路分配信道，用于通过电话网发起或接收呼叫。最好基于信道优先级分配信道。优先级在块206中指定。例如，入呼叫的优先级可比其他出呼叫高，或者一定数量的客户线路可具有比其他客户线路高的优先级，或者语音呼叫具有比数据传输高的优先级。其他信道分配方案包括基于先来先服务分配信道。不同情况的权重和优先级保存在NCS11的存储器中，以便适当地执行对可用信道的分配。头端网络1上的可用信道可超额订购。超额订购意味着，可用信道数量比头端网络1所服务的客户线路数量少。
在块208中，NCS11建立或拆除通过头端网络1的虚拟电路。DSLAM9和ATM交换机10之间的虚拟电路被创建以允许通过头端网络1向/从电话网适当地异步传输语音或数据。
在块210中，也可由电话公司执行业务集中。电话公司执行的业务集中是对头端网络1上的业务集中/汇聚的补充。头端网络1上的业务集中最好由竞争的本地电话公司向其客户提供。这样，CLEC可针对客户需要定制为DSL线路用户提供的业务。客户不再需要支持DS1链路上语音信道与客户线路终端的1∶1的比率。这就为客户节省了费用，因为减少了从电话公司租用的时隙。
参照图3，其中的示意图说明根据本发明的头端网络上的集中/汇聚。可从多个CPE2获得的语音信道数量XN超过可从电话公司42获得的DS0信道数量M(例如，XN＞＞M)。利用DSLAM9、由NCS11控制的ATM交换机10，在头端网络1上执行呼叫集中。NCS11还负责建立通过头端网络1的永久虚拟电路(PVC)。NCS11通过命令(CMD)PVC提供对ATM交换机10、DSLAM9和CPE2的控制。NCS11还建立ATM信元并对其进行路由(ATTM CMD)。因特网业务提供商(ISP)14使用因特网协议(IP)与头端网络1接口。TMC和EOC PVC设置在NCS11与电话公司42之间。
通过网络1发送的ATM信元包括来自多个语音信道的语音数据。但是，根据本发明，由于NCS11在头端网络1本身上根据呼叫优先级将语音数据分配到各DS0信道中，故对可用DS0信道的使用更有效率。
以上对用于在ATM/DSL头端网络中进行语音业务集中的方法和系统的优选实施例(用于说明而非限制)作了说明，但应注意，本专业的技术人员可根据以上论述作出各种修改和变化。因此要理解，可在符合所附权利要求书概括的本发明范围和精神的情况下对所公开的本发明特定实施例加以变化。至此已按照专利法对本发明作了详细而具体的说明，所要求权利的和期望受专利条约保护的内容在所附权利要求书中提出。

Claims (16)

1.一种异步传输模式(ATM)数字用户线(DSL)头端网络，它包括：
用于将客户驻地设备(CPE)连接到ATM多路复用器的客户线路终端；
网络控制系统(11)，所述网络控制系统(11)通过根据可用时隙(DS0)将业务分配给语音信道(语音)，它具有一种分配机制，用于将所述多路复用器和异步传输模式(ATM)交换机之间的电信业务集中到所述信道上，以补偿客户线路终端数量超过语音信道数量的情况。
2.如权利要求1所述的网络，其特征在于，所述分配机制(31)根据呼叫的优先级分配语音信道。
3.如权利要求1所述的网络，其特征在于，所述客户线路终端的数量超出所述语音信道数量2个以上。
4.如权利要求1所述定位老，其特征在于，所述语音信道包含在通向电话公司交换机(15)的数字信号(DS1)链路上。
5.如权利要求1所述的网络，其特征在于，所述电信业务包括语音和数据传输。
6.如权利要求1所述的网络，其特征在于，所述分配机制(31)嵌入在存储在所述网络控制系统(11)上的软件应用中。
7.一种将业务集中在数字用户线(DSL)头端网络上的方法，包括如下步骤：
为电话接口提供客户终端；
分配电话公司的时隙以供电话网使用(202)；
利用网络控制系统将信道用于通过所述头端网络发送和接收信息而管理所述时隙(204)；
将所述客户终端和异步传输模式(ATM)交换机之间的电信业务集中在所述信道上以补偿客户线路终端数量超过可用信道数量(204)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述集中电信业务的步骤包括如下步骤：
评估所述头端网络上的需求；以及
根据所述需求确定所述客户线路终端数量与可用信道数量之间的比率(200)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述比率大于2。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述比率大于10。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括还由所述电话公司集中业务的步骤(210)。
12.如权利要求7所述的发放，其特征在于，所述管理所述时隙的步骤包括根据优先级准则将入呼叫和出呼叫分配给所述信道的步骤(206)。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述优先级准则包括先入先出准则。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述优先级准则包括入呼叫优先于出呼叫的准则。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述优先级准则包括语音优先于数据的准则。
16.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括通过所述头端网络建立虚电路(208)以连接所述电话公司和所述客户驻地设备装置。
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