專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法；具體而言，本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它將各種子網(wǎng)形成一個(gè)整體，更加有效地管理和控制數(shù)據(jù)通信和可用帶寬。
隨著擁有多數(shù)字消費(fèi)電子(CE)產(chǎn)品的家庭和企業(yè)的數(shù)量不斷增加，更加需要能夠?qū)蓚€(gè)或者更多PC和/或CE裝置連接在一起的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在它最簡(jiǎn)單的形式中，在某種傳輸媒體連接起來(lái)的任意兩個(gè)裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但是一般而言這些裝置不可能是點(diǎn)到點(diǎn)連接的。所有裝置互相之間直接連接對(duì)于家庭和企業(yè)來(lái)說(shuō)都是成本高昂的、過(guò)于龐雜的(從所需連接數(shù)的角度看)。因此，PC和/或CE裝置之間通常都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的通信網(wǎng)絡(luò)10。網(wǎng)絡(luò)10包括工作站11、通信節(jié)點(diǎn)12和通信網(wǎng)絡(luò)13。工作站11可以是計(jì)算機(jī)、終端、電話和其它通信裝置。每個(gè)工作站11都跟相應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)12連接，這些通信節(jié)點(diǎn)12能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)13在工作站11之間傳輸數(shù)據(jù)。通信網(wǎng)絡(luò)13可以是一般類(lèi)型的任意網(wǎng)絡(luò)，比方說(shuō)交換(電路或者分組交換)和寬帶(分組無(wú)線電、衛(wèi)星、本地總線和本地環(huán))網(wǎng)絡(luò)。
通信節(jié)點(diǎn)12采用各種通信協(xié)議通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)13在工作站11之間進(jìn)行通信。這些協(xié)議基本上給出了決定兩個(gè)工作站11之間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的規(guī)則組。協(xié)議的關(guān)鍵功能涉及語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序。通信可以是直接的(點(diǎn)到點(diǎn))，也可以是間接的(通過(guò)中間代理，例如因特網(wǎng))。
在通信網(wǎng)絡(luò)13的兩個(gè)部分之間另外還有用作橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元的裝置。在LAN中這些裝置，例如路由器，用于在兩個(gè)不同的通信媒體之間傳輸數(shù)據(jù)，例如在無(wú)線和有線媒體之間。這些裝置包括每個(gè)相應(yīng)媒體上的物理層和鏈路層通信應(yīng)用，數(shù)據(jù)是用它們來(lái)進(jìn)行傳遞的?？梢詫⒙酚善饔米魍ㄐ殴?jié)點(diǎn)12，將LAN(例如通信網(wǎng)絡(luò)13)和自動(dòng)裝置(例如有紅外接口的工作站11)連接起來(lái)。
此外，還有一些系統(tǒng)通過(guò)(例如建筑物內(nèi)或者是建筑物之間的)電力線向遠(yuǎn)程裝置傳遞命令。在這些系統(tǒng)中，消息信號(hào)調(diào)制在電力信號(hào)之上。連接遠(yuǎn)程裝置和電力線的接口節(jié)點(diǎn)對(duì)這些命令進(jìn)行譯碼。
家用/商用網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要功能是在建筑物或者區(qū)域內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)概念使得多個(gè)用戶能夠完成各種用戶任務(wù)。例如，這些任務(wù)包括-互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)共享，利用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)關(guān)，整個(gè)家庭可以用一臺(tái)PC機(jī)訪問(wèn)因特網(wǎng)，因而不需要各自使用自己的調(diào)制解調(diào)器、因特網(wǎng)賬號(hào)和電話線。
-文件夾和硬盤(pán)共享，這樣就使得文件的備份和傳送更加容易；-外設(shè)/裝置共享，也就是打印機(jī)和傳真機(jī)共享；和-音頻和視頻娛樂(lè)，例如家里不同位置或者鄰居家的兒童能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)玩游戲或者觀看視頻節(jié)目。
這種家庭/商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的另外一項(xiàng)功能是用于控制各種家庭/商業(yè)功能的智能系統(tǒng)(例如家庭自動(dòng)化)。(控制建筑物環(huán)境的)智能能量模塊和智能安全系統(tǒng)越來(lái)越普及。跟路由器相似，有許多接口用來(lái)將這些智能系統(tǒng)連接在一起，它們采用不同的通信參數(shù)。這個(gè)接口相當(dāng)于各種智能系統(tǒng)的一個(gè)連接點(diǎn)(也就是交換點(diǎn))。
傳統(tǒng)的家庭/商業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)主要是以PC為中心例如通過(guò)局域網(wǎng)(LAN)連接的PC。利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)，可以用各種方式來(lái)連接裝置，例如利用同軸電纜、塑料光纖(pof)、電力線、電話線、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)和無(wú)線(IR和RF)方式。同軸電纜和塑料光纖能夠提供可靠的10/100Mbps以太網(wǎng)連接和100Mbps的1394b連接。電話線、電力線和無(wú)線方式這樣的其它媒體一般都能夠提供低數(shù)據(jù)率到中數(shù)據(jù)率的連接。
當(dāng)然，媒體的選擇很大程度上取決于是需要房間內(nèi)部的連接還是房間之間的連接。對(duì)于同一房間內(nèi)的裝置，需要采用電纜和塑料光纖來(lái)獲得可靠的高帶寬連接。但是對(duì)于不同房間或者不同樓層的裝置，必須在墻上打孔，將電纜/光纖穿過(guò)去。這肯定不是許多消費(fèi)者的最佳選擇，因?yàn)榘惭b成本太高，還會(huì)破壞室內(nèi)裝修。解決這一問(wèn)題的一種方法是利用已經(jīng)存在的電線或者是采用無(wú)線方式。
家庭電話線聯(lián)網(wǎng)同盟(HomePNA)最近通過(guò)了利用電話線進(jìn)行家庭聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。第一個(gè)規(guī)范中的數(shù)據(jù)率將達(dá)到1Mbps，但是它的后續(xù)版本會(huì)達(dá)到10Mbps。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通過(guò)建筑物內(nèi)已有的電話線進(jìn)行工作，而不會(huì)影響正常的話音功能。這是通過(guò)利用人類(lèi)語(yǔ)音通信以外的頻率來(lái)做到的。使用這些頻率同樣跟ISDN業(yè)務(wù)兼容。如上所述，另外一種方法是利用電力線，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是家里到處都有電源插座。目前，通過(guò)電力線的最大數(shù)據(jù)率是大約350kbps。其它技術(shù)包括利用基于無(wú)線電的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者有線以太網(wǎng)。在美國(guó)、歐洲和日本已經(jīng)提出了室內(nèi)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的各種標(biāo)準(zhǔn)。跟本發(fā)明有關(guān)，可以預(yù)見(jiàn)的其它無(wú)線聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品也會(huì)在市場(chǎng)上流行，這些產(chǎn)品包括藍(lán)牙(＜1Mbps)、HomeRF(～2Mbps)、IEEE 802.11a和ETSI/BRAN(～36Mbps)。雖然基于無(wú)線電的技術(shù)能夠避免連線的有關(guān)缺點(diǎn)，但是這些技術(shù)還有跟(到其它無(wú)線電資源的)接口和可靠性有關(guān)的缺點(diǎn)。
上面討論的傳統(tǒng)家庭網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它們依賴(lài)于單一的媒體或者技術(shù)來(lái)進(jìn)行通信和互連。此外，在某些情況下，在一座建筑物或者住宅內(nèi)可能會(huì)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)會(huì)搶占同樣的頻帶，例如無(wú)線電頻率。即使多個(gè)網(wǎng)絡(luò)不是采用同樣的頻帶，也沒(méi)有任何集成系統(tǒng)對(duì)這種家庭/商業(yè)網(wǎng)絡(luò)媒體進(jìn)行有效的管理和控制(例如需求和分配頻帶)。
因此，本領(lǐng)域需要改進(jìn)的方法和系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)和控制家庭/商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)字消費(fèi)電子的增長(zhǎng)會(huì)給聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)帶來(lái)新的商機(jī)。人們預(yù)計(jì)需要在房間之間進(jìn)行連接，互相補(bǔ)充的多重聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。住宅、建筑物(假設(shè)不安裝任何新電線)和附近區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)包括多個(gè)子網(wǎng)，例如電話線子網(wǎng)、電力線子網(wǎng)和/或無(wú)線子網(wǎng)。
本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它能夠?qū)⑦@些子網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)互相重疊的骨干網(wǎng)，這個(gè)骨干網(wǎng)能夠連接電話線網(wǎng)絡(luò)裝置、電力線網(wǎng)絡(luò)裝置、射頻(RF)無(wú)繩裝置以及用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)、通用串行總線(USB)和P1394協(xié)議連接起來(lái)的裝置，并且通過(guò)這些子網(wǎng)有效而可靠地傳輸數(shù)據(jù)。
一方面，本發(fā)明的目的是提供一種子網(wǎng)間的路由器。這種子網(wǎng)間的路由器通過(guò)路由選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義的一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳遞給一個(gè)目的地路由器。路由選擇結(jié)構(gòu)的建立是通過(guò)建立在每個(gè)連接的帶寬和服務(wù)質(zhì)量需求基礎(chǔ)之上的路由建立機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及一個(gè)控制器，它包括多個(gè)子網(wǎng)的多個(gè)數(shù)據(jù)連接，多個(gè)數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)輸入/輸出連接，以及這多個(gè)子網(wǎng)中一個(gè)或者多個(gè)的帶寬合并裝置。這個(gè)控制器還包括利用合并以后的帶寬將數(shù)據(jù)包從多個(gè)數(shù)據(jù)裝置中的一個(gè)傳遞給多個(gè)數(shù)據(jù)裝置中另外一個(gè)的裝置。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方案涉及一種數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，它包括連接了相應(yīng)數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)控制器。該系統(tǒng)還包括跟控制器連接的多個(gè)子網(wǎng)，從而使來(lái)自一個(gè)控制器的數(shù)據(jù)能夠利用一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)發(fā)送給另外一個(gè)控制器。
在再一個(gè)實(shí)施方案中提供一種方法在網(wǎng)絡(luò)中分配帶寬。該方法包括從一個(gè)數(shù)據(jù)裝置接收連接請(qǐng)求，確定多個(gè)子網(wǎng)中的一個(gè)是否有帶寬來(lái)支持連接請(qǐng)求的步驟。如果沒(méi)有，判斷多個(gè)子網(wǎng)中的一個(gè)以上聯(lián)合起來(lái)是否有足夠的帶寬來(lái)支持被請(qǐng)求的這一連接。如果能夠獲得這樣的帶寬，就為這一連接請(qǐng)求分配可用帶寬。
下面的詳細(xì)說(shuō)明給出本發(fā)明的這些實(shí)施方案和其它實(shí)施方案以及各個(gè)方面。
可以通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，同時(shí)參考附圖，來(lái)了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，在這些附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)原理框圖；圖2是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)原理框圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)方面中子網(wǎng)間路由器的一個(gè)框圖；圖4是一個(gè)流程圖，它說(shuō)明按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案分配帶寬的步驟；和圖5是另一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)原理框圖。
圖2說(shuō)明本發(fā)明中關(guān)于如何在家庭網(wǎng)絡(luò)100中使用子網(wǎng)間路由器也就是控制器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。當(dāng)然應(yīng)該明白本發(fā)明并不限于家庭網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還可以用于從商業(yè)和教育設(shè)施這樣的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)獲得好處的所有情形。
在這個(gè)實(shí)例中，住宅200有一個(gè)臥室201、一個(gè)起居室202和一個(gè)書(shū)房203。每個(gè)房間都有一個(gè)相應(yīng)的子網(wǎng)間路由器101，將這個(gè)房間中的各種裝置跟多個(gè)子網(wǎng)中的至少一個(gè)連接起來(lái)。這個(gè)實(shí)例包括一個(gè)電話線子網(wǎng)102、一個(gè)電源線子網(wǎng)103、一個(gè)無(wú)線子網(wǎng)104、一個(gè)同軸子網(wǎng)105、一個(gè)光纖子網(wǎng)106和一個(gè)外部子網(wǎng)107。每個(gè)房間還包括各種終端用戶裝置(例如TV 110、錄像機(jī)111、膝上型電腦112、電話機(jī)113、VCR 114、傳真機(jī)115、打印機(jī)116和個(gè)人計(jì)算機(jī)117)，它們能夠通過(guò)各種子網(wǎng)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。
路由器101可以跟所有或者一些子網(wǎng)連接。例如，起居室路由器101跟所有五個(gè)子網(wǎng)連接，但是書(shū)房路由器101只連接除同軸子網(wǎng)105以外的所有子網(wǎng)。
也可以使這個(gè)位置的所有終端用戶裝置都跟一個(gè)路由器101連接。在這個(gè)實(shí)施方案中，這個(gè)路由器101隨后管理這些終端用戶裝置和不同建筑或者位置中也能通過(guò)子網(wǎng)間路由器訪問(wèn)各種子網(wǎng)的外部裝置之間的通信。
每個(gè)路由器101都包括跟連接有關(guān)的數(shù)據(jù)和可用帶寬。例如，如下表所示每個(gè)路由器101的表格，也就是連接表和可用帶寬表。連接表提供關(guān)于能否使用子網(wǎng)的信息。在工作過(guò)程中，路由器101跟一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)連接的時(shí)候自動(dòng)地建立連接表?？捎脦挶硖峁┳泳W(wǎng)101的可靠性和每個(gè)子網(wǎng)101中可用帶寬的有關(guān)信息。在工作過(guò)程中，建立、釋放或者改變兩個(gè)路由器101之間連接的時(shí)候更新帶寬表。在這個(gè)實(shí)施方案中，連接表和帶寬表被用于分配子網(wǎng)資源和進(jìn)行連接允許控制。
表1連接表
在連接表中采用以下符號(hào)ph-電話線子網(wǎng)102；pwr-電源線子網(wǎng)103；wl-無(wú)線子網(wǎng)；cox-同軸子網(wǎng)105；和fib-光纖子網(wǎng)106。如同上面的連接表所示，提供了通過(guò)各個(gè)子網(wǎng)來(lái)往于每個(gè)路由器101的連接(或者通信)路徑。從這樣一個(gè)子網(wǎng)能夠很容易地找到某個(gè)路由器101處能夠使用的子網(wǎng)。
當(dāng)然，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該明白也可以定義其它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)儲(chǔ)存和管理連接數(shù)據(jù)。本發(fā)明并不限于矩陣一樣的表格。另外，不是說(shuō)每個(gè)路由器101都需要保存這樣的連接和可用帶寬數(shù)據(jù)。一個(gè)路由器101可以?xún)?chǔ)存這些信息。需要的時(shí)候其它路由器101訪問(wèn)這些信息。在另一個(gè)實(shí)施方案中，這些信息可以?xún)?chǔ)存在一個(gè)外部裝置(例如一個(gè)本地或者遠(yuǎn)程PC)中。于是需要的時(shí)候路由器101訪問(wèn)外部裝置里的這些信息。
表2可用帶寬表
在這個(gè)可用帶寬表中，采用以下符號(hào)ph_total表示電話線子網(wǎng)的所有可用帶寬，類(lèi)似的符號(hào)表示其余子網(wǎng)的總能力；“a”-“e”分別表示任意給定時(shí)刻相應(yīng)子網(wǎng)中使用的帶寬量。分配或者釋放某個(gè)子網(wǎng)中的帶寬時(shí)更新a-e這些值。任意時(shí)刻的可用帶寬能夠通過(guò)從這個(gè)子網(wǎng)的總帶寬減去已經(jīng)使用的帶寬很容易地計(jì)算出來(lái)。
表2還包括跟每個(gè)子網(wǎng)102-106的可靠性有關(guān)的信息。這些子網(wǎng)中的每一個(gè)都是在收到的性能判據(jù)或者標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上評(píng)估的。一些子網(wǎng)固有地比其它子網(wǎng)更加可靠。
圖3說(shuō)明路由器101的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。路由器101包括一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)連接322、一個(gè)或者多個(gè)輸入/輸出連接324、一個(gè)處理器325、一個(gè)存儲(chǔ)器326和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘328。數(shù)據(jù)連接322代表各個(gè)子網(wǎng)102-106的接口。如上所述，數(shù)據(jù)連接322也可以表示子網(wǎng)102-106和/或外部子網(wǎng)107，例如因特網(wǎng)這樣的全球計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、地面廣播系統(tǒng)、電纜網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)或者電話網(wǎng)以及這些和其它類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的一部分或者組合，的一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)連接。輸入/輸出連接324代表各個(gè)終端用戶裝置(例如圖2所示的110-117)的接口(例如硬件、無(wú)線、紅外、視頻、模擬或者數(shù)字的)。
數(shù)據(jù)連接322、輸入/輸出連接324、處理器325、存儲(chǔ)器326和時(shí)鐘328通過(guò)通信媒介327進(jìn)行通信。通信媒介327可以代表例如總線、通信網(wǎng)絡(luò)、電路、電路卡或者其它裝置的一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)部連接，以及這些和其它通信媒介的一部分和組合。
應(yīng)該明白圖3所示路由器101的具體結(jié)構(gòu)只是用作實(shí)例。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以用各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖4是說(shuō)明通過(guò)各種子網(wǎng)分配和控制終端用戶裝置之間連接的一個(gè)流程圖。在步驟S10中，終端用戶裝置請(qǐng)求連接一個(gè)或者多個(gè)其它終端用戶裝置。這個(gè)終端用戶裝置連接的路由器101按照以下方式對(duì)這一請(qǐng)求進(jìn)行處理。這個(gè)請(qǐng)求包括由路由器101解釋的命令和接口協(xié)議路由。下面是被請(qǐng)求獲得的幾個(gè)這種類(lèi)型的連接的實(shí)例-TV 101請(qǐng)求從VCR 114或者攝像機(jī)111獲得視頻數(shù)據(jù)；-PC 117請(qǐng)求訪問(wèn)傳真機(jī)115或者打印機(jī)116；和-膝上型電腦112請(qǐng)求接通電話113或者外部網(wǎng)絡(luò)107(例如為了訪問(wèn)因特網(wǎng))。
在步驟S11中，路由器101判斷到所需終端用戶裝置的連接是否可能。例如，如果書(shū)房中的PC 117試圖連接不存在或者已經(jīng)在使用的終端用戶裝置，就在步驟S12中發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤消息。否則在步驟S13中路由器101檢查是否有足夠的帶寬用來(lái)建立連接。這是用表1和表2所示的數(shù)據(jù)以及下面的表3所示的數(shù)據(jù)來(lái)確定的。每個(gè)路由器101都可以保存跟它連接的終端用戶裝置有關(guān)的這樣一個(gè)終端用戶裝置表或者等價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
表3終端用戶裝置表
在終端用戶裝置表中，TV_MIN、TV_BW和TV_MAX這樣的值是按照相應(yīng)終端用戶裝置的帶寬要求/需求來(lái)設(shè)置的。這些值表示相應(yīng)終端用戶裝置需要的最小、典型和最大帶寬。對(duì)于某些終端用戶裝置，最小、最大和典型值可能相同。例如電話113可能要求所有連接請(qǐng)求都用一個(gè)帶寬。另一方面，PC 117可能根據(jù)請(qǐng)求類(lèi)型的不同需要不同的帶寬(例如視頻數(shù)據(jù)用最大帶寬，ASIC數(shù)據(jù)文件傳輸用最小帶寬，所有其它類(lèi)型請(qǐng)求用BW帶寬)。每個(gè)終端用戶的MIN、BW和MAX值都可以根據(jù)需要預(yù)置(或者可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值)和更新。
另外，可以為每個(gè)終端用戶裝置設(shè)置不同的分配規(guī)則。例如，一些終端用戶裝置可以被設(shè)置為總是請(qǐng)求最大帶寬，不能獲得最大帶寬的時(shí)候可以選擇較小的帶寬。其它終端用戶裝置可以被設(shè)置成總是請(qǐng)求最小帶寬，如果有更大的帶寬可以使用就采用更大的帶寬。其它終端用戶裝置可以被設(shè)置成只利用固定帶寬工作(例如最大帶寬)。
路由器101檢查連接數(shù)據(jù)，以確定子網(wǎng)102-106中的哪一個(gè)可以使用(例如書(shū)房203和臥室201之間)。即使某個(gè)子網(wǎng)不跟某個(gè)路由器101連接，也可以通過(guò)跟公共子網(wǎng)連接的另外一個(gè)路由器101傳遞數(shù)據(jù)。如圖5所示，路由器101B可以通過(guò)路由器101A跟路由器101C連接。在這種情況下，路由器101B利用光纖子網(wǎng)106和/或電力線子網(wǎng)103跟路由器101A連接。路由器101A隨后利用同軸子網(wǎng)105跟路由器101C連接。
另外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，給予可靠性高的子網(wǎng)更高的優(yōu)先級(jí)。這種可靠性分級(jí)可以跟上面的表2聯(lián)系起來(lái)，或者可以使用另外的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。多數(shù)可靠子網(wǎng)的使用能夠確保提供能夠獲得的最好連接。也可以由請(qǐng)求連接的終端用戶裝置請(qǐng)求特定的可靠性級(jí)別(例如高可靠性)。某個(gè)連接的可靠性分級(jí)也可以按照帶寬分配規(guī)則預(yù)先設(shè)置。
一旦確定能夠建立連接，路由器101就檢查帶寬數(shù)據(jù)以確定目前能夠從各個(gè)子網(wǎng)102-106獲得的帶寬量。如果某個(gè)子網(wǎng)能夠支持所需要的帶寬，就使用它。如果沒(méi)有這樣的子網(wǎng)，就使用一個(gè)以上的子網(wǎng)。例如，如果只有電話線子網(wǎng)102和無(wú)線子網(wǎng)104有未使用的帶寬，(Ph_total-a)+(W1_total-c)將等于當(dāng)前連接請(qǐng)求能夠獲得的帶寬。如果這個(gè)值不等于或者大于所需帶寬(例如TV_BW)，那么就在步驟S14中檢查一個(gè)更小的值(例如TV_MIN)。如果這個(gè)請(qǐng)求不能獲得足夠的帶寬，就在步驟S15中給出一個(gè)錯(cuò)誤信息。
否則在步驟S16中分配需要的帶寬。如上所述，這些帶寬可能有一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)102-106提供。路由器101利用相應(yīng)地分配的帶寬傳遞數(shù)據(jù)。路由器101接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸可以用電路交換、消息交換或者分組交換(或者它們的組合)或者任何其它相似的通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。
例如，在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，用數(shù)據(jù)包格式同時(shí)在一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)102-106上發(fā)送數(shù)據(jù)。
在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)需要建立一個(gè)或者多個(gè)臨時(shí)通信信道，以提供所需帶寬。例如，電話線子網(wǎng)102可以使用T1數(shù)字載波(也就是數(shù)字信號(hào)電平-DS1)。一條T1線路承載24個(gè)64kbps的信道(包括系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)總共1.544Mbps)?？梢詫⒍鄺lT1線路多路復(fù)合形成更高速率的載體(例如6.312Mbps(T2))。更高速率的載體可能需要使用光纖網(wǎng)絡(luò)，例如光纖子網(wǎng)106。關(guān)于這一點(diǎn)，可以同時(shí)使用光纖子網(wǎng)106和電話線子網(wǎng)102的信道來(lái)提供所需帶寬。
通過(guò)這種方式，將兩個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)102-106的帶寬用于通過(guò)路由器101從一個(gè)終端用戶裝置向另外一個(gè)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)組或者一個(gè)數(shù)據(jù)包。一部分?jǐn)?shù)據(jù)組通過(guò)一個(gè)子網(wǎng)發(fā)送，其它部分?jǐn)?shù)據(jù)組通過(guò)其它子網(wǎng)發(fā)送。對(duì)于用戶而言是透明的，同時(shí)進(jìn)行的。這個(gè)數(shù)據(jù)組可以代表文本文件、視頻、話音或者需要的任何其它信息。
然后在步驟S17中更新可用帶寬的有關(guān)數(shù)據(jù)(例如表2)。
在步驟S18中，如上所述，如果不能獲得被請(qǐng)求的帶寬，就分配一個(gè)較小的帶寬。然后在步驟S17中更新跟可用帶寬有關(guān)的數(shù)據(jù)。接下來(lái)跳回步驟S13，檢查是否能夠獲得更大的帶寬。如果能夠獲得更大的帶寬，就分配下去?？梢愿鶕?jù)需要重復(fù)這一步驟。
在另外一個(gè)實(shí)施方案中，可以以脈沖串的形式分配帶寬。在這種情況下，從一個(gè)或者多個(gè)終端用戶裝置收到連接請(qǐng)求的路由器101首先利用上面討論的表格確定可以獲得的最大帶寬。然后在可以獲得的最大帶寬的基礎(chǔ)之上，利用最大可用帶寬的全部或者大多數(shù)從終端用戶裝置傳遞數(shù)據(jù)。
一個(gè)路由器101可以協(xié)調(diào)終端用戶裝置的請(qǐng)求。下面是一個(gè)動(dòng)態(tài)連接請(qǐng)求表/隊(duì)列，可以將它用于處理多個(gè)終端用戶裝置的請(qǐng)求。不同終端用戶裝置的請(qǐng)求可以根據(jù)需要按照表/隊(duì)列劃分優(yōu)先級(jí)。
表4請(qǐng)求隊(duì)列
在表4中，BD-TV代表臥室201里的TV 110，ST-PC代表書(shū)房203里的PC 117，LV-VCR代表起居室202里的數(shù)字錄像機(jī)114。從各個(gè)終端用戶裝置收到請(qǐng)求的時(shí)候，給它們打上時(shí)間標(biāo)記，記錄在請(qǐng)求隊(duì)列中。這些時(shí)間標(biāo)記可以是建立在路由器內(nèi)部時(shí)鐘327的基礎(chǔ)之上的(例如參考圖3)。這些請(qǐng)求也有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，例如低、正常和高優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)標(biāo)為“正?！钡恼?qǐng)求按照時(shí)間順序處理。優(yōu)先級(jí)標(biāo)為“低”或者“高”的請(qǐng)求可以根據(jù)需要相應(yīng)地晚一些或者早一些處理。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要為某種類(lèi)型的請(qǐng)求或者終端用戶裝置分配其它優(yōu)先級(jí)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，這些步驟是用處理器325能夠執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀代碼(例如軟件程序)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些代碼可以?xún)?chǔ)存在存儲(chǔ)器326中，或者從CD-ROM或者軟盤(pán)這樣的存儲(chǔ)媒介中讀出/下載。在其它實(shí)施方案中，可以將硬件電路替代軟件指令或者跟軟件指令一起使用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
盡管已經(jīng)用具體的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這里公開(kāi)的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明包括后面的權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍所包括的各種結(jié)構(gòu)及其改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括-多個(gè)控制器；-跟多個(gè)控制器中每一個(gè)連接的至少一個(gè)數(shù)據(jù)裝置；和-跟多個(gè)控制器連接的多個(gè)子網(wǎng)，其中多個(gè)控制器之一的數(shù)據(jù)可以按照帶寬分配規(guī)則利用多個(gè)子網(wǎng)中的至少兩個(gè)發(fā)送給多個(gè)控制器中的另外一個(gè)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的多個(gè)控制器包括將多個(gè)子網(wǎng)結(jié)合成一個(gè)重疊骨干網(wǎng)的裝置。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的多個(gè)子網(wǎng)包括電話線子網(wǎng)、電力線子網(wǎng)、無(wú)線子網(wǎng)、同軸子網(wǎng)和光纖子網(wǎng)中的一個(gè)或者多個(gè)。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的數(shù)據(jù)組是通過(guò)至少兩個(gè)子網(wǎng)同時(shí)發(fā)送的。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的至少一個(gè)數(shù)據(jù)裝置包括計(jì)算機(jī)、顯示器、視頻裝置、消費(fèi)電子裝置和話音通信裝置中的一個(gè)或者多個(gè)。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的多個(gè)控制器能夠訪問(wèn)子網(wǎng)連接數(shù)據(jù)、子網(wǎng)可用帶寬數(shù)據(jù)和可靠性數(shù)據(jù)。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的子網(wǎng)連接數(shù)據(jù)和子網(wǎng)可用帶寬數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在多個(gè)控制器的每一個(gè)里。
8.一種控制器，包括-多個(gè)子網(wǎng)的多個(gè)數(shù)據(jù)連接；-多個(gè)數(shù)據(jù)裝置的多個(gè)輸入/輸出連接；-用多個(gè)子網(wǎng)中的一個(gè)或者多個(gè)合并帶寬的裝置；和-利用合并后的帶寬將數(shù)據(jù)包從多個(gè)數(shù)據(jù)裝置中的一個(gè)傳遞給多個(gè)數(shù)據(jù)裝置中另外一個(gè)的裝置。
9.權(quán)利要求8的控制器，還包括利用多個(gè)子網(wǎng)中不同的一個(gè)傳遞數(shù)據(jù)包提高可靠性的裝置。
10.權(quán)利要求8的控制器，還包括儲(chǔ)存連接數(shù)據(jù)和可用帶寬數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)器。
11.權(quán)利要求9的控制器，還包括在多個(gè)子網(wǎng)上儲(chǔ)存可靠性數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)器。
12.權(quán)利要求8的控制器，還包括通過(guò)中間裝置傳遞數(shù)據(jù)包的裝置。
13.權(quán)利要求8的控制器，其中的多個(gè)輸入/輸出連接包括計(jì)算機(jī)、顯示器、視頻裝置、消費(fèi)電子裝置和話音通信裝置中一個(gè)或者多個(gè)的接口。
14.權(quán)利要求8的控制器，其中的多個(gè)數(shù)據(jù)連接包括電話線子網(wǎng)、電力線子網(wǎng)、無(wú)線子網(wǎng)、同軸子網(wǎng)和光纖子網(wǎng)中一個(gè)或者多個(gè)的接口。
15.分配網(wǎng)絡(luò)帶寬的一種方法，該方法包括以下步驟-從一個(gè)數(shù)據(jù)裝置接收連接請(qǐng)求；-判斷多個(gè)子網(wǎng)中是否有一個(gè)的帶寬能夠支持這一連接請(qǐng)求；-如果沒(méi)有，就判斷多個(gè)子網(wǎng)中一個(gè)以上的子網(wǎng)組合起來(lái)是否有足夠的帶寬支持這一連接請(qǐng)求；和-如果有足夠的帶寬，就按照帶寬分配規(guī)則為這一連接請(qǐng)求分配可用帶寬。
16.權(quán)利要求15的方法，還包括為連接請(qǐng)求分配了可用帶寬以后更新帶寬分配數(shù)據(jù)的步驟。
17.權(quán)利要求15的方法，還包括按照多個(gè)子網(wǎng)中每一個(gè)的預(yù)定可靠性選擇多個(gè)子網(wǎng)的步驟。
18.權(quán)利要求15的方法，還包括以下步驟-如果不能從多個(gè)子網(wǎng)中一個(gè)以上的組合中獲得所需帶寬，就判斷是否可以將一個(gè)較小的帶寬用于支持這一連接請(qǐng)求；和-如果可以，就從判斷多個(gè)子網(wǎng)中是否有一個(gè)的帶寬能夠支持這一連接請(qǐng)求的步驟開(kāi)始重復(fù)以上步驟。
19.權(quán)利要求15的方法，其中支持這一連接請(qǐng)求所需要的帶寬是按照預(yù)定帶寬分配規(guī)則確定的。
20.包括分配網(wǎng)絡(luò)帶寬的節(jié)點(diǎn)的一種存儲(chǔ)器媒介，這個(gè)節(jié)點(diǎn)包括-從一個(gè)數(shù)據(jù)裝置接收連接請(qǐng)求的代碼；-判斷多個(gè)子網(wǎng)中是否有一個(gè)的帶寬能夠支持這一連接請(qǐng)求的代碼；-判斷多個(gè)子網(wǎng)中一個(gè)以上的組合是否能夠支持這個(gè)連接請(qǐng)求的代碼；和-按照帶寬分配規(guī)則為這個(gè)連接分配可用帶寬的代碼。
21.權(quán)利要求20的存儲(chǔ)器媒介，還包括為這個(gè)連接分配了可用帶寬以后更新帶寬分配數(shù)據(jù)的代碼。
22.權(quán)利要求20的存儲(chǔ)器媒介，還包括按照多個(gè)子網(wǎng)中每一個(gè)的預(yù)定可靠性選擇多個(gè)子網(wǎng)的代碼。
23.權(quán)利要求20的存儲(chǔ)器媒介，還包括如果多個(gè)子網(wǎng)中一個(gè)以上組合的帶寬不夠，就判斷是否可以將一個(gè)較小的帶寬用于支持這一連接請(qǐng)求的代碼；和-從判斷多個(gè)子網(wǎng)中的一個(gè)是否有足夠帶寬支持這一連接請(qǐng)求的代碼開(kāi)始重復(fù)這些代碼步驟的代碼。
全文摘要
公開(kāi)了一種聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和控制器，它將各種子網(wǎng)組合起來(lái)更加有效地管理和控制數(shù)據(jù)連接和可用帶寬。該系統(tǒng)將子網(wǎng)集成為一個(gè)重疊的骨干網(wǎng)，它能夠連接不同的裝置，比方說(shuō)電話線網(wǎng)絡(luò)裝置、電力線網(wǎng)絡(luò)裝置、射頻(RF)無(wú)繩裝置，還能夠連接用戶聯(lián)網(wǎng)協(xié)議連接起來(lái)的裝置，用來(lái)通過(guò)這些子網(wǎng)有效、可靠地傳遞數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L12/54GK1435028SQ01802105
公開(kāi)日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2001年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月20日
發(fā)明者T·E·皮奧特羅維斯基 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司