CN1771683B - 用于防止幻象数据通信链接的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种数据通信系统(10),其包括头端交换系统(12),该头端交换系统包括多个通信端口。端口控制器(14)致使端口顺序地向网络终端点发出查询信号。查询信号的这一顺序处理防止了如下幻象链接的形成:如果易于与连接的导体发生串话干扰的物理导体错误地将响应信号运送回头端交换系统内的未附接的端口,则可能发生该幻象链接。

Description

用于防止幻象数据通信链接的系统和方法
技术领域
本发明一般而言涉及数据通信领域,更具体而言涉及用于防止幻象数据通信链接的系统和方法。
背景技术
互联网以及可通过互联网获得的内容的迅速发展增大了对于高带宽连通性的需求。数字用户线技术通过在现有的双绞电话线上提供带宽更高的数据服务而满足了此需求。DSL技术通过利用现有的双绞线上的比语音频带频率高得多的未使用的频率来实现更高的数据传输速率。诸如甚高比特率DSL(VDSL)这样的新生代的DSL系统利用了频率在1至12MHz数量级上的非常高频的传输。
DSL系统通常包括多束双绞电线,这些双绞电线可以彼此靠近。因为涉及高频,因此在一条电线上发生的通信可能通过在相邻电线上引起电磁感生的串话(crosstalk),而恶化或大大扰乱相邻电线上的通信。在相邻电线上感生的这些串话信号可严重扰乱在受影响的电线上尝试进行的通信。此外,如果在特定时刻相邻电线未被使用,则连接到这些电线的系统可能错误地得出正从连接到这些电线的设备尝试数据通信的结论。如果这些感生的信号不被消除或忽视,则会导致系统假设在未被使用的电线上已发生了数据通信链接。这种状况被称为幻象链接,并且可能对数据通信网络的管理造成严重扰乱。
发明内容
本发明提供了一种用于防止幻象数据通信链接发生的方法和系统,其大大消除或减少了至少某些与先前的数据通信网络管理技术相关联的缺点和问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于管理数据通信的方法,其包括以下步骤:提供头端数据通信交换机,其包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备,所述多个端口处在端口控制器系统的控制下;从所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号,其中所述被选数目小于所述多个端口的总数;在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应;以及通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰。。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于数据通信的系统,包括:头端交换系统,其包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备;耦合到并控制所述多个端口的端口控制器系统.该端口控制器系统可操作用于:致使所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号;在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应;以及通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰.
根据本发明的第三方面,提供了一种用于管理数据通信的系统,包括:用于提供头端数据通信交换机的装置,所述头端数据通信交换机包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备,所述多个端口处在端口控制器系统的控制下;用于从所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号的装置,其中所述被选数目小于所述多个端口的总数;用于在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应的装置;以及用于通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰的装置。
根据本发明的实施例,数据通信系统构建和管理彼此易发生串话的端口的数据库。如果两个端口被确定为彼此易发生串话,则该数据库被用于防止在所述两个端口上同时发送查询信号。如果系统确定两个端口彼此间不易发生串话,则查询信号可在所述两个端口上被同时发送,而没有形成幻象链接的危险。
附图说明
通过参考附图可获得对本发明的教导的更完整的理解,附图中类似的标号表示类似的特征,其中:
图1是根据本发明的教导构造的数据通信系统的一个实施例的示意性框图;
图2A和2B是时序图,其示出来自本发明的数据通信系统的一个实施例内的各种端口的查询信号的时序;以及
图3是示出根据本发明的教导的数据通信系统的操作方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
参见图1,一般示为10的数据通信系统包括头端交换系统12,该头端交换系统包括多个端口P1至P8。虽然将参考八个端口描述交换系统12,但是应该理解利用本发明的系统体系结构可服务于任何数目的端口。系统12还包括端口控制器系统14,该端口控制器系统传输和控制在端口P1至P8中的每一个上发生的通信和信令。端口控制器14与网络管理器系统16通信。网络管理器系统16监视和控制经过交换系统12和端口P1至P8的数据分组流。这些数据分组从交换系统12流向和流自广域网18。广域网18例如可包括企业虚拟专用网或诸如互联网这样的公用网络。
端口P1至P8能够被连接到诸如图1所示的NT1至NT8这样的各种网络终端点并与之传输数据。根据本发明的一个实施例,用于在端口P1至P8和网络终端NT1至NT8之间传输数据的数据通信协议可包括DSL或VDSL通信协议,并且连接端口和网络终端点的物理介质是双绞电信介质。例如,端口P1可通过图1所示的双绞线20连接到网络终端点NT1。类似的通信线路22连接到端口P2。类似地,线路24、26、28、30、32和34分别连接到端口P3至P8。
在某些实现方式中,通信线路20至34可以以彼此紧邻的方式被路由,甚至可被包含在单个通信线路汇集器(binder)内,如图1所示的汇集器36.彼此之间的这种紧邻可产生相邻线路之间的信号串话问题.汇集器36内的线路的放置以及线路之间的邻近度是非常难以控制的.这样,要在安装之前辨别哪条线路易与其他哪条线路串话如果不是不可能的,就是很困难的.
随着用于在端口P1至P8和网络终端NT1至NT8之间通信的频率增大,串话干扰变成了越来越困难的问题。例如,在VDSL装置中,可使用1MHz至12MHz数量级上的频率。在这些装置中,未连接到网络终端设备的通信线路仍可携带感生的信号,这是因为串话强到足以被端口P1至P8之一感测到。在这种情况下,端口控制器14可能错误地得出网络终端设备连接到未被使用的线路的结论,并且可能通知网络管理器16,在端口之间且在未使用的线路之上发生了链接。这种状况一般被称为“幻象链接”。由于串话信号强度较弱以及由于网络管理器系统16内的其他检查和平衡,幻象链接通常只会间断地存活。这样,幻象链接的链接状况往往会“拍动”,意思是它会随时间周期性地获得链接状态,然后失去链接状态。这可能浪费端口控制器14和网络管理器16内的宝贵资源,其中端口控制器14和网络管理器16必须响应于链接状态并且验证链接是否真的发生。这些被浪费的资源具有逐步减慢整个系统的效果,这是由这些幻象链接的存在所引起的。
参见图1,示出了一种装置,其中端口之中的两个(即P3和P7)目前未被使用。这样,连接到P3的线路24和连接到P7的线路32未连接到网络终端。在传统的DSL和VDSL装置中,连接到头端交换机内的端口的端口控制器将会不断地发送查询信号,以尝试确定网络设备是否连接到了网络终端,该网络终端被连接到连接至每个端口的线路。在传统装置中,这些查询信号可在所有端口上同时发出。这可能产生相当大的幻象链接问题。例如,如果查询信号被从端口P2和P3同时发送出,并且线路22和24易于发生串话干扰,则查询信号将会被网络终端设备NT2所接收。然后此设备将以尝试通过端口P2建立与头端交换机12的链接的方式在线路22上做出答复。此答复信号可导致线路24上的感生信号,该信号可能被端口P3所接收。在此情况下,端口P2和P3都将会基本上同时地接收到尝试建立链接的答复信号。答复信号之一将会是来自设备NT2的实际信号,另一答复信号将会是线路24上的感生的串话信号。端口控制器14所控制的端口P3将会错误地假设存在发出答复信号的连接到线路24的设备NT3。在此情况下,端口P3和端口控制器14将会尝试建立与幻象设备NT3的链接。在某些状况下,端口控制器14甚至可向网络管理器16报告通过端口P3尝试或建立的链接。从而端口P3和幻象设备NT3之间的幻象链接可被建立。这种有害的状况是由线路22和24对串话的易感性以及从端口P2和P3同时发出查询信号而导致的。
图2A和2B包括信号时序图,其示出用于缓解幻象链接问题的本发明的一个实施例的系统操作和方法。参见图2A,示出了从端口P1至P8发送的查询信号。例如,端口P1空闲,直到时刻T1,此时它发出查询信号线路20,并且在时刻T2之前的时段期间,端口P1和端口控制器14监听来自网络设备NT1的响应。如图2A所示,端口P1至P8中的每一个都被预约了单独的时间,用于发出其查询信号并尝试建立与网络设备的链接。如图所示,端口P2至P8分别在时刻T3至T8发出其查询信号。应该理解,图2A所示的查询信号假设尚未与任何网络设备建立链接。例如,如果特定端口已经建立了链接,则网络管理器16和端口控制器14将不会指示该特定端口发出查询信号。
此外,正如这里将会讨论的,图2A所示的信号描迹是根据潜在的串话困难所采取的最保守的方法。由于每个端口被预约了其自己的用于发出查询信号的时刻,因此端口不可能在端口控制器14未检测到的情况下对串话信号做出响应。例如,如果端口P2将在时刻T2发出查询信号,并且正如先前参考图1所讨论的,线路22和24易发生串话,则端口P3将在线路24上接收到实际上是由网络设备NT2发出的响应信号。因为在时刻T2端口P3尚未发出查询信号,因此端口控制器易于确定在端口P3处接收到的响应信号是由串话干扰所产生的幻象信号。在此情况下,端口控制器14将不会尝试通过端口P3建立链接,因此不会产生被浪费的网络资源。查询信号还可能引起迅速被校正的短期幻象链接。例如,参见图1,如果线路32和34同时通过串话耦合,并且如图2A的查询信号序列所示,在端口P8之前在端口P7上查询信号被发送,则幻象链接可能会被建立在端口P7和网络设备NT8之间。此链接可能出现并且可能像正常链接那样被维持,直到查询信号被端口P8发送,此时端口P7上的链接将会停止,表明该端口上出现的链接是幻象。
此外,根据本发明的此实施例的另一方面,继续先前示例,端口控制器14可将端口P3上的幻象响应的发生记录为对于线路22和24易发生串话干扰的确定。端口控制器还可记录通过端口P8的查询和响应之后来自端口P7的幻象响应的发生,指示线路32和34易发生串话干扰。通过这种方式,端口控制器14可通过一旦从幻象传输接收到的功率超过特定的阈值功率级别就创建干扰对的线路数据库,来构建关于哪些线路易发生串话干扰的记录。此干扰线路数据库可被端口控制器14用于压缩查询信号传输时间,并加速整个系统12的查询过程。此查询信号压缩的操作在图2B中详细示出。正如参考先前示例所讨论的,端口P2和P3以及端口P7和P8已被确定为有彼此串话干扰的危险。这样,来自端口P2的查询信号和来自端口P3的查询信号不应被同时发出。因此,如图2B所示,端口P2在时刻T1发出其查询信号,端口P3在时刻T2发出其查询信号。类似地,端口P8在时刻T1发出其查询信号,端口P7在时刻T5发出其查询信号。另一方面,如果明确确定两条线路不经历与彼此的串话干扰或者如果它们经历的任何串话干扰都在可接受的阈值功率级别之下,则这些线路上的查询信号可被同时发出。参见图2B,例如,来自端口P1、P2、P4和P8的查询信号均可在时刻T1被发出。此外,如果尚未确定线路是否展现与其他线路的串话干扰,则来自与这些线路相关联的端口的查询信号因此被独立地发出。例如,再次参见图2B,端口P5和P6尚未被就与其他线路串话干扰的危险进行评估。这样,独立于其他查询信号,端口P5在时刻T3发出其查询信号,端口P6在时刻T4发出其查询。
根据本发明的另一实施例,多组端口可同时发出查询信号。例如,如果确定端口P3与端口P2具有串话信号困难,但是与端口P6没有串话信号,则端口P3和端口P6都可在时刻T2发出查询信号。通过这种方式,端口控制器14可将查询信号过程压缩到较短的时段,以加速链接的产生以及对新终端设备到未连接的线路的连接的响应。
正如先前所讨论的,可通过感测被选端口上的查询信号发出之后由其他端口所接收到的幻象信号的功率,来随时间创建端口控制器14内的干扰线路数据库。在2002年5月3日提交的、转让给本申请的受让人的、当前以序列号10/138,468的名义在美国专利商标局中未决的、标题为“Method and System for Measuring Cross-Talk Utilizing A Cross-BarSwitch”的专利申请中公开了用于确定串话干扰级别以及填充干扰线路数据库的另一种方法,这里通过引用将该专利申请的公开文本包含进来。
图3是示出可用于本发明的体系结构的方法的一个实施例的流程图。参见图3,所示方法开始于步骤40处,在这里端口控制器14在被选端口上发送查询信号。然后该方法前进到步骤42,在这里被选端口和端口控制器14监听来自连接到与被选端口相关联的网络终端的网络设备的响应信号。然后该方法前进到步骤44,在这里确定是否有多于一个网络设备对步骤40中发出的查询做出了响应。如果在步骤44处没有网络设备做出响应,则该方法前进到步骤46,在这里选择目前未参加通信链接的下一个开放端口。然后该方法返回步骤40。如果在步骤44处正好有一个端口做出响应,则端口控制器14将会在图3所示的步骤48处与网络设备建立链接,并且将会把链接的存在通知给网络管理器。然后该方法前进到步骤46,此时选择下一个开放端口。
如果在步骤44处,响应的数目大于1,则该方法前进到步骤50,在这里识别真实链接和幻象链接。然后该方法前进到步骤52,在这里更新串话链接表,以包括易发生串话干扰的物理连接对的标识物。然后该方法前进到步骤54,在这里步骤50中确定的实际链接被端口控制器14建立,并且被传播到网络管理器16。然后该方法前进到步骤46,在这里选择下一个开放端口。从步骤46处,该方法始终返回步骤40,以在开放端口上发送另一个查询信号。如图3所示,本发明的系统10始终就与新网络设备的新链接的可能性进行查询,这样,图3所示的方法不会结束,而是会不断循环往复,以测试另一个开放端口。
此外,提供了一种用于数据通信管理的系统和方法,其允许顺序搜索和查询新数据通信链接。开放链接的顺序处理防止了幻象链接的形成,这些幻象链接可能有害地影响整个系统和与数据通信系统相关联的网络管理系统的操作。此系统可通过使用和构建标识彼此间易发生串话干扰的通信链接对或组的表,从而逐渐压缩查询过程。通过这种方式,不易发生串话的链接可被一起处理,易发生串话的链接将会被顺序处理。
虽然已详细描述了本发明,但是应该理解,在不脱离仅由所附权利要求书限定的本发明的范围和精神的情况下,可对这里所描述的教导做出各种变化、修改、更改和替换。

Claims (23)

1.一种用于管理数据通信的方法,包括:
提供头端数据通信交换机,其包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备,所述多个端口处在端口控制器系统的控制下;
从所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号,其中所述被选数目小于所述多个端口的总数;
在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应;以及
通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述多个端口中的被选数目的端口是单个端口,并且所述方法还包括:从所述多个端口中未参加与网络设备的有效通信链接的每一个端口顺序发出查询信号。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述多个端口中的被选数目的端口多于一个端口但少于所述多个端口的全部,并且所述方法还包括:
选择同时发出查询信号的多个端口,所述选择是通过确定被选端口彼此之间不具有较大串话干扰而作出的。
4.如权利要求3所述的方法,其中对所述被选端口彼此之间不具有较大串话干扰的确定是与先前的端口之间的串话干扰标识相关联的,并且所述先前的端口之间的串话干扰标识被记录在被所述端口控制器系统所访问的数据库中。
5.如权利要求3所述的方法,其中尚未充分确定与其他端口的串话干扰的端口被单独处理,直到这种串话干扰在如果存在的情况下可被确定。
6.如权利要求1所述的方法,还包括以下步骤:
接收来自所连接的网络设备的响应于所述查询信号的有效响应信号;以及
接收在通信线路上由相对所述有效响应信号的电磁串话感生的信号所引起的幻象响应信号。
7.如权利要求6所述的方法,还包括以下步骤:将有效通信链接通知给与所述交换机相关联的网络管理器系统。
8.如权利要求6所述的方法,还包括以下步骤:向可由所述端口控制器访问的线路数据库输入在其上接收到所述有效和幻象响应信号的通信线路对的标识。
9.一种用于数据通信的系统,包括:
头端交换系统,其包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备;
耦合到并控制所述多个端口的端口控制器系统,其可操作用于:
致使所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号;
在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应;以及
通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰.
10.如权利要求9所述的系统,其中:
所述多个端口中的被选数目的端口是单个端口,并且
所述端口控制器系统在致使所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号时还可操作用于:从所述多个端口中未参加与网络设备的有效通信链接的每一个端口顺序发出查询信号。
11.如权利要求9所述的系统,其中:
所述多个端口中的被选数目的端口多于一个端口但少于所述多个端口的全部,并且
所述端口控制器系统还可操作用于选择同时发出查询信号的多个端口,所述选择是通过确定被选端口彼此之间不具有较大的串话干扰而作出的。
12.如权利要求11所述的系统,其中对所述被选端口彼此之间不具有较大的串话干扰的确定是与先前的端口之间的串话干扰标识相关联的,并且所述先前的端口之间的串话干扰标识被记录在被所述端口控制器系统所访问的数据库中。
13.如权利要求11所述的系统,其中尚未充分确定与其他端口的串话干扰的端口被单独处理,直到这种串话干扰在如果存在的情况下可被确定。
14.如权利要求9所述的系统,其中所述端口控制器系统还可操作用于:
接收来自所连接的网络设备的响应于所述查询信号的有效响应信号;以及
接收在通信线路上由相对所述有效响应信号的电磁串话感生的信号所引起的幻象响应信号。
15.如权利要求14所述的系统,其中所述端口控制器系统还可操作用于:将有效通信链接通知给与所述交换机相关联的网络管理器系统。
16.如权利要求14所述的系统,其中所述端口控制器系统还可操作用于:向可由所述端口控制器访问的线路数据库输入在其上接收到所述有效和幻象响应信号的线路对的标识。
17.一种用于管理数据通信的系统,包括:
用于提供头端数据通信交换机的装置,所述头端数据通信交换机包括多个端口,所述多个端口中的每个端口可操作以通过多个单独的通信线路之一耦合到一网络设备,所述多个端口处在端口控制器系统的控制下;
用于从所述多个端口中的被选数目的端口发出查询信号的装置,其中所述被选数目小于所述多个端口的总数;
用于在除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上监听对所述查询信号的幻象信号响应的装置;以及
用于通过在所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口上接收到所述幻象信号响应,识别出在所述多个端口中的被选数目的端口之一与所述除了所述多个端口中的被选数目的端口之外的至少一个端口之间存在串话干扰的装置。
18.如权利要求17所述的系统,其中所述多个端口中的被选数目的端口多于一个端口但少于所述多个端口的全部,所述系统还包括:
用于选择同时发出查询信号的多个端口的装置,所述选择是通过确定被选端口彼此之间不具有较大的串话干扰而作出的.
19.如权利要求18所述的系统,其中对所述被选端口彼此之间不具有较大的串话干扰的确定是与先前的端口之间的串话干扰标识相关联的,并且所述先前的端口之间的串话干扰标识被记录在被所述端口控制器系统所访问的数据库中。
20.如权利要求18所述的系统,其中尚未充分确定与其他端口的串话干扰的端口被单独处理,直到这种串话干扰在如果存在的情况下可被确定。
21.如权利要求17所述的系统,还包括:
用于接收来自所连接的网络设备的响应于所述查询信号的有效响应信号的装置;以及
用于接收在通信线路上由相对所述有效响应信号的电磁串话感生的信号所引起的幻象响应信号的装置。
22.如权利要求21所述的系统,还包括:
用于将有效通信链接通知给与所述交换机相关联的网络管理器系统的装置。
23.如权利要求21所述的系统,还包括:
用于向可由所述端口控制器访问的线路数据库输入在其上接收到所述有效和幻象响应信号的通信线路对的标识的装置。
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