專利名稱：物理層路由器系統(tǒng)及方法
本申請涉及如下待決申請，通過參考將它們援引在此在2002年2月13日提交的美國專利申請序列號10/074,832(其要求2001年10月11日提交的美國臨時申請序列號60/328,648的優(yōu)先權(quán))；在2002年5月31日提交的美國專利申請序列號10/159,496(其作為2002年2月13日提交的美國專利申請序列號10/074,832的部分連續(xù)申請，該美國專利申請序列號10/074,832要求2001年10月11日提交的美國臨時申請序列號60/328,648的優(yōu)先權(quán))；以及2002年7月12日提交的美國專利申請序列號10/194,375。
背景技術(shù)：
一般來說，數(shù)字用戶線(DSL)網(wǎng)絡(luò)包括經(jīng)由一束雙絞線連接到數(shù)字用戶線接入多路復(fù)用器(DSLAM)的多個客戶前提設(shè)備(CPE)，用于提供寬帶服務(wù)。圖1示出了已知技術(shù)的DSL網(wǎng)絡(luò)。DSLAM也連接到一網(wǎng)絡(luò)，用于向/從各CPE設(shè)備發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。DSLAM還可連接到其他設(shè)備比如路由器上，用于經(jīng)由DSL網(wǎng)絡(luò)指引和交換數(shù)據(jù)。DSLAM包括多個DSL調(diào)制解調(diào)器，其可以通過一個或多個數(shù)字信號處理器(DSP)上駐留的軟件來實(shí)現(xiàn)?？蛻羟疤嵩O(shè)備可包括像調(diào)制解調(diào)器和手機(jī)之類的各種設(shè)備。通過舉例的方式，圖1示出的客戶前提設(shè)備包括能夠與DSLAM通信的DSL調(diào)制解調(diào)器。DSLAM例如可位于中心局(CO)。
圖1的N個CPE DSL調(diào)制解調(diào)器的每一個都經(jīng)由專用雙絞線或者POTS(普通老式電話業(yè)務(wù))線直接連接到DSLAM中的各DSL調(diào)制解調(diào)器。雙絞線通常是公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的部件。通常以每束25條雙絞線的捆束方式來提供這些線。每束也可有更多或更少的雙絞線。例如，典型的DSLAM可以VDSL的數(shù)目速率向位于客戶端的25個DSL調(diào)制解調(diào)器提高DSL服務(wù)。VDSL數(shù)據(jù)速率可達(dá)到26Mbps(兆比特/秒)的上行速率和下行速率。也可提供具有不同數(shù)據(jù)速率的其他形式的DSL服務(wù)，比如ADSL(上行速率達(dá)到1.5Mbps，下行速率達(dá)到8Mbps)，SHDSL(上行速率和下行速率均達(dá)到4Mpbs)，以及HDSL(上行速率和下行速率均達(dá)到1.5Mbps)。
如上所述的高速專用DSL服務(wù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，利用客戶端的25個DSL調(diào)制解調(diào)器，以及利用能夠以1.5Mbps的速率運(yùn)送數(shù)據(jù)的每條專用線，DSLAM一定能夠以37.5Mbps的速率處理數(shù)據(jù)。這樣高的數(shù)據(jù)速率規(guī)格通常需要一組高速和昂貴的數(shù)字信號處理器。除了費(fèi)用之外，大量的高速數(shù)字信號處理器需要大量的電力，而這些電力在DSLAM可能設(shè)置的某些遠(yuǎn)端位置往往會供應(yīng)不足。
此外，盡管向客戶提供專用DSL服務(wù)，但是該DSL服務(wù)經(jīng)常是不需要的。大多數(shù)客戶的DSL調(diào)制解調(diào)器在白天和夜晚的大量時間都保持空閑狀態(tài)。例如，在客戶離開去工作或睡眠時，大部分客戶的DSL調(diào)制解調(diào)器不使用。而這即使對于頻繁使用家庭計(jì)算機(jī)的用戶來說，也意味著一天的大部分時間。此外，即使在客戶正在使用他們的計(jì)算機(jī)和DSL調(diào)制解調(diào)器時，DSL通信也容易崩潰。也就是說，用戶可能需要或想要大量帶寬來下載或上傳文件，但是一旦文件傳輸已經(jīng)完成，則在客戶使用他們的計(jì)算機(jī)瀏覽文件、寫信等時的相對較長時間段期間，服務(wù)于客戶的DSL線可能僅運(yùn)送了少量的數(shù)據(jù)。
即使客戶想要寬帶業(yè)務(wù)，許多客戶也可能由于他們離容置DSLAM的中心局太遠(yuǎn)而不能夠收到這樣的業(yè)務(wù)。有很多原因使得將DSLAM移置得離客戶較近經(jīng)常是不切實(shí)際的或者不可能的，這些原因包括在新的位置需要為DSLAM供電的電力可能不足，以及向新的位置輸送附加電力可能極其昂貴。
在這些情況下，客戶可使用其他的通訊方式，即模擬調(diào)制解調(diào)器。一系列模擬調(diào)制解調(diào)器(往往靠近DSLAM)可設(shè)置在中心局，以提供模擬調(diào)制解調(diào)器服務(wù)比如ITU-T V.90服務(wù)。這些模擬調(diào)制解調(diào)器盡管提供比DSL低的速度的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但是能夠在比DSL更長的距離運(yùn)行。不幸的是，由于伴隨著占用大量空間(在中心局中空間經(jīng)常會供應(yīng)不足)的問題，一系列模擬調(diào)制解調(diào)器與一系列DSL調(diào)制解調(diào)器一樣具有許多空間上和電力上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
通過介紹，下面的優(yōu)選實(shí)施例提供一種物理層路由器系統(tǒng)和方法。物理層路由器連接在調(diào)制解調(diào)器池(pool)與客戶前提設(shè)備之間。物理層路由器包括多個用戶端口、多個DSP池端口、交換器、隔離電路、音調(diào)檢測器以及控制邏輯電路。交換器包括用戶線路側(cè)、DSP池線路側(cè)以及交換控制端口。用戶線路側(cè)連接到多個用戶端口，以及DSP池線路側(cè)連接到多個DSP池端口。隔離電路包括多個輸入端口、多個輸出端口以及隔離控制端口。輸入端口與多個用戶端口通信，以及該多個輸出端口在探測(snoop)總線處連接在一起。音調(diào)探測器連接到探測總線。控制邏輯電路連接到音調(diào)檢測器、隔離控制端口和交換控制端口?？刂七壿嬰娐钒ㄎ⑻幚砥鹘涌凇Ｎ锢韺勇酚善鲗⒍鄠€用戶端口耦接到多個DSP池端口。物理層路由器將未耦接到DSP池端口的每個用戶端口連接到探測總線。檢測探測總線上的音調(diào)。這些音調(diào)包括來自客戶前提設(shè)備的請求音。有一個用戶端口被隔離，就有一個產(chǎn)生請求音的客戶前提設(shè)備被隔離。DSP池端口耦接到被隔離的用戶端口。利用快速線路獲取方法找到接收請求音的多個用戶端口中的一個用戶端口。
前面段落已通過大概的介紹給出，但是其不應(yīng)當(dāng)用于限制所附權(quán)利要求的范圍?，F(xiàn)在參照附圖描述優(yōu)選實(shí)施例。


圖1表示已知技術(shù)的DSL網(wǎng)絡(luò)。
圖2表示通用寬帶服務(wù)器。
圖3表示語音通信和xDSL通信的相對頻帶。
圖4表示超額訂購調(diào)制解調(diào)器池的系統(tǒng)。
圖5表示物理層路由器。
圖6A-C是示出物理層路由器路由方法的流程圖。
圖7是示出物理層路由器的快速線路獲取方法的流程圖。
圖8是示出動態(tài)帶寬分配方法的流程圖。
圖9是示出最小限度算法函數(shù)的曲線圖。
當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的具體描述圖2表示通用寬帶服務(wù)器。通用寬帶服務(wù)器連接在多條用戶線、至少一個上行鏈路和中心局之間。至少一些用戶線連接到客戶前提設(shè)備比如DSL調(diào)制解調(diào)器、模擬調(diào)制解調(diào)器和傳統(tǒng)電話。通用寬帶服務(wù)器向客戶前提設(shè)備提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如包含xDSL服務(wù)的寬帶業(yè)務(wù)。通用寬帶服務(wù)器也可向客戶前提設(shè)備提供比如模擬調(diào)制解調(diào)器V.90服務(wù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。此外，通用寬帶服務(wù)器可向客戶前提設(shè)備提供同步語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通用寬帶服務(wù)器能夠提供超額訂購的服務(wù)(oversubscribed service)，即，通用寬帶服務(wù)器能夠利用通用寬帶服務(wù)器本地的少于N個xDSL的調(diào)制解調(diào)器向N個客戶提供寬帶業(yè)務(wù)。
用戶線包括POTS線或雙絞線，也可包括同軸電纜。術(shù)語“POTS線”和“雙絞線”可互換使用。上行數(shù)據(jù)鏈路22可包括例如普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)線、光纖、雙絞線、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、T1接線(connection)、T3接線、ISDN接線、同軸電纜、SHDSL鏈路、ADSL鏈路、VDS鏈路、HDSL鏈路、其他形式的xDSL鏈路、V.90鏈路、OCn鏈路等。術(shù)語“DSL”和“xDSL”這里可互換使用，用來指比如如上所述的任何DSL標(biāo)準(zhǔn)。此外，術(shù)語“寬帶”包括xDSL業(yè)務(wù)以及其他形式的高速數(shù)據(jù)通信。
通用寬帶服務(wù)器包括下行調(diào)制解調(diào)器池28、與下行調(diào)制解調(diào)器池28通信的物理層路由器26、以及與物理層路由器26通信的下行線路接口20。下行線路接口20包括多個用戶端口。這些用戶端口可連接到用于將通用寬帶服務(wù)器連接到客戶前提設(shè)備的用戶線。
下行線路接口20提供通用寬帶服務(wù)器和用戶線之間的隔離和電路保護(hù)。在一個實(shí)施例中，下行線路接口20包括與物理層路由器26通信的下行隔離電路24，以及與下行隔離電路24通信的用戶電路保護(hù)部分22。用戶電路保護(hù)部分22還與用戶端口通信。隔離電路24可包括比如變壓器、光隔離器的裝置或者其他可操作用以提供1kV隔離阻障的裝置。用戶電路保護(hù)部分22可包括保護(hù)通用寬帶服務(wù)器抵抗用戶線運(yùn)送的電力高峰的裝置。這些裝置例如可包括變阻器、保險(xiǎn)絲、氣體放電管、MOV、二極管等。
通用寬帶服務(wù)器還包括上行調(diào)制解調(diào)器池36和與上行調(diào)制解調(diào)器池36通信的上行線路接口40。上行線路接口40包括用于將通用寬帶服務(wù)器連接到一個或多個上行鏈路的至少一個上行端口。上行線路接口40提供通用寬帶服務(wù)器與一個或多個上行鏈路之間的隔離和電路保護(hù)。在一個實(shí)施例中，上行線路接口40包括與上行調(diào)制解調(diào)器池36通信的上行隔離電路42、以及與上行隔離電路42通信的上行電路保護(hù)部分46。上行電路保護(hù)部分46還與上行端口通信。與下行隔離電路24一樣，上行隔離電路42可包括比如變壓器、光隔離器的裝置或者其他可操作用以提供適當(dāng)隔離阻障的裝置。上行電路保護(hù)部分包括保護(hù)通用寬帶服務(wù)器抵抗至少一個上行鏈路運(yùn)送的電力高峰的裝置。這些裝置例如可包括變阻器、保險(xiǎn)絲、氣體放電管、MOV、二極管等。
此外，通用寬帶服務(wù)器包括處理器30，其與上行調(diào)制解調(diào)器池36、下行調(diào)制解調(diào)器池28和物理層路由器26通信。通用寬帶服務(wù)器還包括與處理器32通信的存儲器32、以及與處理器30和上行線路接口40通信的電源電路34。此外，通用寬帶服務(wù)器包括中心局接口48。中心局接口48與上行線路接口20通信，并包括用于將通用寬帶服務(wù)器連接到中心局的多個中心局端口。
中心局接口48部分地起到分離器的作用，用于從較高頻的寬帶通信中分離出較低頻的語音通信，以實(shí)現(xiàn)同步語音和數(shù)據(jù)通信。圖3表示標(biāo)記有“語音”的語音通信和標(biāo)記有“DSL”的xDSL通信的相對頻帶。通常，“語音”的頻帶范圍從約300Hz到3.4kHz。在一個實(shí)施例中，中心局接口48包括與下行線路接口20通信的低通濾波器52、以及與低通濾波器52通信的中心局電路保護(hù)部分50。中心局電路保護(hù)部分50連接到中心局端口。中心局電路保護(hù)部分50包括比如變阻器、保險(xiǎn)絲、氣體放電管、MOV、二極管等的裝置。
低通濾波器52的典型傳遞函數(shù)如圖3中的標(biāo)記有“低通濾波器”的曲線所示。通常，低通濾波器具有約4kHz至8kHz的截止頻率，由此將“語音”從“DSL”通信分離出來。在一個實(shí)施例中，低通濾波器符合ANSI T1.413規(guī)格。基于下行線路接口20和中心局接口48的特定實(shí)施例，低通濾波器直接或間接與用戶線通信。參照圖2，在一個實(shí)施例中，低通濾波器48在用戶電路保護(hù)部分22之后與下行線路接口20通信，如箭頭56所示。在另一實(shí)施例中，如箭頭58所示，低通濾波器52在用戶電路保護(hù)部分22之前與下行線路接口20通信。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，很明顯可以有其他等效的實(shí)施例。此外，基于特定實(shí)施例，中心局接口48還可包括附加隔離組件和電路。
在操作中，客戶經(jīng)由連接到用戶線的電話持續(xù)接收POTS服務(wù)，其中所述用戶線連接到用戶端口并且經(jīng)下行線路接口20、經(jīng)中心局接口48連接到通過中心局端口連接的中心局。如下所述，來自客戶前提設(shè)備的寬帶業(yè)務(wù)請求由通用寬帶服務(wù)器準(zhǔn)予。一旦準(zhǔn)予，寬帶業(yè)務(wù)流經(jīng)下行線路接口20、經(jīng)物理層路由器26、經(jīng)下行調(diào)制解調(diào)器池28、經(jīng)上行調(diào)制解調(diào)器池36、經(jīng)上行線路接口40，流動到連接到上行端口的至少一個上行鏈路。
下行調(diào)制解調(diào)器池28包括可操作用以與客戶前提設(shè)備通信的多個調(diào)制解調(diào)器。在一個實(shí)施例中，下行調(diào)制解調(diào)器池28包括可操作用以仿真多個通信協(xié)議的數(shù)字信號處理器調(diào)制解調(diào)器，如圖4所示。例如，這些協(xié)議可包括VDSL、ADSL、HDSL、SHDSL、HDSL2、其他形式的xDSL、ITU-T V.9x、較快模擬調(diào)制解調(diào)器協(xié)議等。
圖4的下行調(diào)制解調(diào)器池28表示超額訂購調(diào)制解調(diào)器池的系統(tǒng)的一個實(shí)施例。在由Timothy L.Kelliher于2002年5月31提交的名稱為“超額訂購調(diào)制解調(diào)器池的方法和系統(tǒng)(Method and system foroversubscribing a pool of modems)”的美國專利申請序列號10/159,496中公開了該系統(tǒng)及其可選實(shí)施例，其全部內(nèi)容通過參考援引在此。下行調(diào)制解調(diào)器池還可包括較快模擬調(diào)制解調(diào)器裝置，用于提供增強(qiáng)的模擬調(diào)制解調(diào)器通信。在由Timothy L.Kelliher等人于2002年7月12日提交的名稱為“較快調(diào)制解調(diào)器方法和裝置(Faster modem method andapparatus)”的美國專利申請序列號10/194,375中公開了較快調(diào)制解調(diào)器裝置。其全部內(nèi)容通過參考援引在此。
簡單來說，下行調(diào)制解調(diào)器池28、處理器30和上行調(diào)制解調(diào)器池36經(jīng)總線60彼此通信，如圖2所示。處理器總線60部分地用以構(gòu)成下行調(diào)制解調(diào)器池28，如參照上述引用的申請所描述的。在一個實(shí)施例中，處理器總線60是同步微處理器接口。這種接口的一個實(shí)例是8比特同步微處理器接口。該接口還可包括中斷線。數(shù)據(jù)總線62用于傳送下行調(diào)制解調(diào)器池28和上行調(diào)制解調(diào)器池36之間的高速數(shù)據(jù)比如寬帶數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，數(shù)據(jù)總線62是異步微處理器接口。這種接口的一個實(shí)例是在155Mbps速率下運(yùn)行的8比特UTOPIA-II總線。許多其他類型的總線也可應(yīng)用于本發(fā)明。例如可使用單根高速同步或異步總線。此外，這些總線可包括I2C總線。
上行調(diào)制解調(diào)器池36包括用于與至少一個上行鏈路通信的調(diào)制解調(diào)器池。在一個實(shí)施例中，上行調(diào)制解調(diào)器池包括多個HDSL2調(diào)制解調(diào)器。在其他實(shí)施例中，上行調(diào)制解調(diào)器池包括xDSL調(diào)制解調(diào)器或V.9x調(diào)制解調(diào)器。上行調(diào)制解調(diào)器池可同時包括多種類型的調(diào)制解調(diào)器。參考上行調(diào)制解調(diào)器池36，術(shù)語“調(diào)制解調(diào)器池”可被理解為包括單個上行調(diào)制解調(diào)器也可以理解為包括多個上行調(diào)制解調(diào)器。上行調(diào)制解調(diào)器池可經(jīng)由處理器總線比如如上所述的總線60來配置。
在圖5中具體示出物理層路由器26。物理層路由器26有助于將來自下行調(diào)制解調(diào)器池28的N個下行數(shù)據(jù)鏈路連接到任意P個用戶端口，其中P＞N。物理層路由器26通過下述方式來完成該連接，即，確定哪一個連接到用戶端口的客戶前提設(shè)備正在產(chǎn)生對服務(wù)的請求、隔離該設(shè)備、以及將該用戶端口亦即該客戶前提設(shè)備連接到DSP池端口(其連接到下行調(diào)制解調(diào)器池28)。
參照圖5，物理層路由器包括多個用戶端口和多個DSP池端口。物理層路由器還包括交換器68，其包含用戶線路側(cè)、DSP池線路側(cè)以及控制端口69。用戶線路側(cè)連接到用戶端口，DSP池線路側(cè)連接到DSP池端口。在一個示范實(shí)施例中，交換器68是交叉點(diǎn)交換器，其含有多個雙向1∶50多路復(fù)用器，如圖5所示。也可使用其他等效類型的交換器。在一個具體實(shí)例中，交換器68是24∶50“任意端口”交叉點(diǎn)交換器，由此能夠提供24個DSP池端口和50個用戶端口。
此外，物理層路由器包括隔離電路70，其包括與多個用戶端口通信的多個輸入端口、多個輸出端口以及隔離控制端口71。這些輸出端口在總的節(jié)點(diǎn)處連接在一起，形成探測總線72。音調(diào)檢測器74連接到探測總線72。物理層路由器還包括連接到音調(diào)檢測器74、交換控制端口69和隔離控制端口71的控制邏輯電路76?？刂七壿嬰娐钒ㄎ⑻幚砥鹘涌?。在一個實(shí)施例中，微處理器接口與上述的處理器總線60兼容。
控制邏輯電路76按照下述方法向交換器68和隔離電路70發(fā)出控制信號?？刂七壿嬰娐房山?jīng)由微處理器接口向/從處理器30發(fā)送/接收信息，以便發(fā)出正確序列的控制信號69、71和配置物理層路由器26。簡單來說，隔離控制信號71指示哪些用戶端口將要連接到探測總線72。注意，連接到探測總線72的用戶端口是隔離地連接的，也就是，被隔離的用戶端口信號在探測總線72處連接，而不是直接聯(lián)接(tapped)的用戶端口信號。這確保了用戶端口不會一起發(fā)生短路，并且它們的信號能夠經(jīng)由交換器68自由流動到DSP池端口。交換控制信號69指示用戶端口向DSP池端口的耦接。
如已簡單提及的，物理層路由器26將多個用戶端口耦接到多個DSP池端口，其中多個用戶端口的至少一些連接到客戶前提設(shè)備。這些客戶前提設(shè)備可操作用以產(chǎn)生請求音。這些請求音表明客戶前提設(shè)備正在請求服務(wù)，也就是，客戶前提設(shè)備正在請求或者準(zhǔn)備接受下行調(diào)制解調(diào)器池28提供的寬帶業(yè)務(wù)或其他類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這些音調(diào)可包括請求音(比如ANSI T1.413和ITUG.922.1定義的R-ACT-REQ音)、語音頻率范圍內(nèi)的音調(diào)、撥號音、以及POTS范圍之外的音調(diào)(比如34.5kHz音調(diào))。
物理層路由器路由方法如圖6A所示。首先，所有未耦接到DSP池端口的用戶端口都連接到探測總線(步驟80)。用戶端口、DSP池端口及其各自的連接狀態(tài)的列表保留在物理層路由器26中、或者通過處理器30和存儲器32或者通過這二者的組合來保留。依據(jù)特定實(shí)施方式，發(fā)出正確的隔離控制信號71所必需的信息可經(jīng)由處理器總線60傳送到物理層路由器26。接著，音調(diào)檢測器74收聽探測總線上的音調(diào)(步驟82)。一旦檢測到音調(diào)，就將接收音調(diào)的用戶端口就與其它用戶端口隔離開或者識別出(步驟84)。如果超過一個的用戶端口正在接收音調(diào)，所述超過一個的用戶端口中的一個端口將被隔離。在一個實(shí)施例中，如圖6B所示，在隔離用戶端口之后，被隔離的用戶端口在控制邏輯電路(其發(fā)出從探測總線72移除用戶端口的隔離控制信號71)的命令下從探測總線移除(步驟88)。然后，一旦邏輯控制器向交換器68發(fā)出適當(dāng)?shù)慕粨Q控制信號69，被隔離的用戶端口就連接到可用的DSP池端口(步驟90)。
如圖6C所示的第二實(shí)施例用于自動發(fā)現(xiàn)模擬調(diào)制解調(diào)器請求比如V.9x和較快模擬調(diào)制解調(diào)器請求，以及寬帶請求比如xDSL。圖6A-C的方法可互相結(jié)合使用。在圖6A的隔離步驟(步驟84)之后，檢查音調(diào)以確定是否是撥號音(步驟92)。如果該音調(diào)是撥號音，則該方法還包括檢測被隔離的用戶端口上的附加音調(diào)的步驟(步驟96)。這些附加音調(diào)可以是如上所述的音調(diào)，也可包括用戶發(fā)出的雙音多頻(DTMF)音或者DTMF音序列。這些音調(diào)用來提供向通用寬帶服務(wù)器的接入。如果這些音調(diào)未被授權(quán)(步驟98)則將被隔離的用戶端口返接到探測總線，也就是說沒有業(yè)務(wù)提供給連接到該端口的客戶前提設(shè)備。如果這些音調(diào)被授權(quán)(步驟98)則將被隔離的用戶端口從探測總線移除(步驟102)，并且如上所述將被隔離的用戶端口連接到DSP池端口(步驟104)。
音調(diào)檢測器74采用如圖7所述的快速線路獲取方法來快速隔離正在被請求業(yè)務(wù)的端口。參照圖7，檢測探測總線上的音調(diào)(步驟106)，并且一旦檢測到音調(diào)(步驟108)，則將連接到探測總線的多條用戶線中的一半用戶線與探測總線斷開(步驟110)。在斷開一半的用戶線之后，檢查探測總線以確定是否音調(diào)仍然存在于探測總線上(步驟112)。如果音調(diào)已經(jīng)不存在了，則將上一次與探測總線斷開的那一半用戶線重新連接到探測總線(步驟114)，并且將與上述一半用戶線不同的一半用戶線與探測總線斷開(步驟110)，之后是步驟112。如果音調(diào)仍然存在于探測總線(步驟112)上，則確定連接到探測總線的用戶線數(shù)目是否大于一(步驟116)。如果連接到探測總線的用戶線數(shù)目大于一，則將連接到探測總線的用戶線中的一半用戶線與探測總線斷開(步驟110)，之后是步驟112。如果在步驟116連接到探測總線的用戶線數(shù)目不大于一，則已找到請求業(yè)務(wù)的用戶線(步驟118)，并且該用戶端口被隔離。
返回到圖2，通用寬帶服務(wù)器包括處理器30、與處理器30通信的存儲器32、以及與上行線路接口40通信的電源電路34。在一個實(shí)施例中，電源電路34在上行電路保護(hù)部分46之后與上行線路接口40通信，如箭頭35所示。在另一實(shí)施例中，如箭頭37所示，電源電路34在上行電路保護(hù)部分46之前與上行線路接口40通信。
例如，上行端口可連接到多個雙絞線或者多個塞尖一塞環(huán)對(tip-ringpair)。例如，可能有十三個插頭配對接線連接到上行端口，進(jìn)而連接到電源電路34。電源電路34包括比如直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路元件，用于從塞尖-塞環(huán)對產(chǎn)生向通用寬帶服務(wù)器供電的電壓和足夠的電流。此外，電源電路產(chǎn)生電力信號33，Pmax，其表明可用于向通用寬帶服務(wù)器供電的最大電力。在一個實(shí)施例中，電力信號33是一個參考電壓。注意盡管所示的電源電路34與上行線路接口40通信，但是電源電路34也可等效地連接到其它電源，比如電池、電力線、燃料電池、交流輸電線路(ACpowered grid)、水能、風(fēng)能、太陽能及其它形式的電能。依據(jù)特定的實(shí)施方式，電源電路可包括比如直流．直流轉(zhuǎn)換器、變壓器、中繼器、電涌保護(hù)裝置、隔離裝置等組件。
處理器30接收電力信號33作為其輸入。存儲器32可實(shí)現(xiàn)為使得處理器30至少向下行調(diào)制解調(diào)器池28提供信號，所述信號可使得下行調(diào)制解調(diào)器池28配置為使得每個用戶端口的比特速率Bport和每個用戶端口的傳輸電力Pport最大化。簡言之，如果存在最大可用電力Pmax和最大上行帶寬(其也被稱為最大空載傳輸(back-haul)比特速率)Bmax，則每條用戶線的比特速率和電力被調(diào)節(jié)為最佳地使用最大可用電力和帶寬。按照下述公式來最大化Bport和PportΣPort=0NBPort=Bmax]]>ΣPort=0NPPort=Pmax]]>PPort＝F(LPort，BPort)其中Bmax是最大空載傳輸比特速率，例如，如果有連接到均提供1.544Mbps的兩個HDSL2上行鏈路的兩個上行端口，則最大空載傳輸比特速率是3.088Mbps；
Pmax是如上所述的可用于向通用寬帶服務(wù)器供電的最大電力；Bport是用戶端口的比特速率，也就是通用寬帶服務(wù)器與每個客戶前提設(shè)備通信的比特速率；Lport是將每個用戶端口連接到每個客戶前提設(shè)備的每條用戶線的長度；Pport是每個用戶端口的傳輸電力，在傳輸電力、比特速率和每條用戶線的長度之間存在直接關(guān)聯(lián)，例如對于固定比特速率，在較長的用戶線上以該比特速率傳輸比在較短的用戶線上以該比特速率傳輸需要更多的電力。同時，一般地，通過傳輸較高的電力可實(shí)現(xiàn)較高的比特速率；F是計(jì)算每個端口在給定長度Lport、以速率Bport通信所需的傳輸電力Pport的函數(shù)，在一個實(shí)施例中，F(xiàn)是圖9所示的最小限度算法(minimummargin algorithm)函數(shù)。
轉(zhuǎn)到圖8，其示出按照上述討論的電力來進(jìn)行動態(tài)帶寬分配的方法。首先，提供Bmax和Pmax(步驟122)。接下來，確定每條用戶線的長度Lport(步驟124)。在很多情況下Lport可能是未知的。能夠按照時域反射方法來確定Lport。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，時域反射是眾所周知的。在步驟126，對于每個端口，確定在具有Lport長度的用戶線上以Bport的比特速率與每個客戶前提設(shè)備通信所需的傳輸電力Pport。一種確定Pport的方法是使用最小限度算法功能，這樣的一個實(shí)例由Globespan公司商業(yè)上供應(yīng)。
在圖9中示出最小限度算法函數(shù)的示范性曲線圖。該圖示出對于任何給出的比特速率Bport和用戶線長度Lport來說，都有一個可確定的傳輸電力Pport。圖9所示的函數(shù)的一種實(shí)施方式是采樣圖上的數(shù)據(jù)點(diǎn)；在存儲器32中將這些點(diǎn)存儲為表格或數(shù)據(jù)庫；以及一旦得知Bport和Lport，就能找到存儲器中存儲的Pport的最接近匹配。注意，可通過測量線路電力、比特速率和傳輸電力實(shí)驗(yàn)性地來確定圖9中所示的數(shù)據(jù)。
返回到圖8，在步驟126之后，按照步驟126來調(diào)節(jié)Bport和Pport，從而最佳地利用Bport和Pport(步驟128)，也就是ΣPort=0NBPort=Bmax]]>
ΣPort=0NPPort=Pmax]]>一旦找到一個解，處理器30就向下行調(diào)制解調(diào)器池28以及所需的通用寬帶服務(wù)器的其他組件傳輸控制信號和命令，以按照該解來調(diào)節(jié)每個用戶端口的傳輸電力。
所述的通用寬帶服務(wù)器具有很好的電力效率，并且支持多種通信協(xié)議。此外，通用寬帶服務(wù)器可通過如上所述的上行線路供電。這種組合允許通用寬帶服務(wù)器放置在比如軸箱(pedestal box)、交接機(jī)柜、服務(wù)區(qū)交接點(diǎn)、服務(wù)區(qū)接口、或位于客戶家庭或商務(wù)場所與中心局或數(shù)字環(huán)路載波器之間的其他盒或機(jī)柜的位置處。通用寬帶服務(wù)器還可包括接口端口比如與處理器30通信的RS-232串行接口。接口端口可用于在通用寬帶服務(wù)器和外部設(shè)備之間發(fā)送和接收命令、配置信息以及通信統(tǒng)計(jì)表。其他接口端口包括串行端口、并行端口、USB端口、IEEE1394端口、無線端口等。
僅僅以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種形式中的某幾種來進(jìn)行了上述描述。上述描述應(yīng)當(dāng)被理解為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所選形式的示范性說明，而不是用以限定本發(fā)明。僅以所附的權(quán)利要求書以及其等效范圍來限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種物理層路由器，包括多個用戶端口；多個DSP池端口；探測總線；交換器，其包括用戶線路側(cè)、DSP池線路側(cè)以及交換控制端口，該用戶線路側(cè)連接到所述多個用戶端口，以及該DSP池線路側(cè)連接到所述多個DSP池端口；隔離電路，其包括多個輸入端口、多個輸出端口以及隔離控制端口，所述輸入端口與所述多個用戶端口通信，以及所述多個輸出端口在該探測總線處連接在一起；音調(diào)檢測器，連接到該探測總線；以及控制邏輯系統(tǒng)，連接到該音調(diào)檢測器、該隔離控制端口和該交換控制端口。
2.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其中該控制邏輯系統(tǒng)是微處理器接口。
3.如權(quán)利要求2所述的物理層路由器，其中該微處理器接口包括同步微處理器接口。
4.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其中該音調(diào)檢測器是快速線路獲取音調(diào)檢測器。
5.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其包括24個DSP池端口。
6.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其包括50個用戶端口。
7.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其中該交換器是24∶50交叉點(diǎn)交換器。
8.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其中該交換器包括多個多路復(fù)用器。
9.如權(quán)利要求1所述的物理層路由器，其中所述多個多路復(fù)用器包括多個1∶50多路復(fù)用器。
10.一種物理層路由器路由方法，用于將多個用戶端口耦接到連接于調(diào)制解調(diào)器池的多個DSP池端口，其中所述多個用戶端口中的至少一些用戶端口連接到多個客戶前提設(shè)備，其中所述多個客戶前提設(shè)備可操作用以產(chǎn)生多個請求音，其中所述多個請求音每個都表明所述多個客戶前提設(shè)備中的一個客戶前提設(shè)備正在請求來自該調(diào)制解調(diào)器池的服務(wù)，該方法包括如下步驟(a)將探測總線連接到未耦接于DSP池端口的每個用戶端口；(b)檢測該探測總線上的音調(diào)，其中該音調(diào)包含至少一個請求音；以及(c)僅隔離一個用戶端口，從而僅隔離產(chǎn)生該請求音的那一個客戶前提設(shè)備。
11.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，其中所述隔離還包括按照快速線路獲取方法進(jìn)行隔離。
12.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，還包括將步驟(c)中隔離的用戶端口從該探測總線移除，以及將所述多個DSP池端口中的一個DSP池端口耦接到在步驟(c)中隔離的用戶端口。
13.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，其中該音調(diào)包括R-ACT-REQ音調(diào)。
4.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，其中該音調(diào)包括34.5kHz音調(diào)。
15.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，其中該音調(diào)包括撥號音。
16.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，其中在步驟(c)中的隔離還包括將被隔離的那一個用戶端口從該探測總線移除。
17.如權(quán)利要求10所述的物理層路由器路由方法，如果該音調(diào)是撥號音，還包括如下步驟(d)檢測在被隔離的那一個用戶端口上的附加音調(diào)；(e)如果所述附加音調(diào)是得到授權(quán)的音調(diào)，則將被隔離的那一個用戶端口從該探測總線移除，并且將所述多個DSP池端口中的一個DSP池端口耦接到在步驟(c)中隔離的用戶端口；以及(f)如果所述附加音調(diào)是未被授權(quán)的音調(diào)，則將被隔離的那一個用戶端口返接至該探測總線。
18.如權(quán)利要求17所述的物理層路由器路由方法，其中所述附加音調(diào)是雙音多頻音。
19.一種快速線路獲取方法，用于確定多個客戶前提設(shè)備中的哪一個客戶前提設(shè)備正在產(chǎn)生對來自調(diào)制解調(diào)器池的服務(wù)的請求，其中所述多個客戶前提設(shè)備通過多條用戶線連接到所述調(diào)制解調(diào)器池，其中所述多條用戶線被隔離地連接在一起以形成探測總線，該方法包括如下步驟(a)檢測該探測總線上的音調(diào)；(b)一旦檢測到音調(diào)，就將連接到該探測總線的所述多條用戶線中的一半用戶線斷開；(c)確定該探測總線上是否存在音調(diào)；(c1)如果該探測總線上存在音調(diào)，并且連接到該探測總線的用戶線數(shù)目大于一，則將連接到該探測總線的多條用戶線中的一半用戶線斷開，并且重復(fù)步驟(c)；以及(c2)如果該探測總線上不存在該音調(diào)，則將上一次從該探測總線斷開的多條用戶線中的一半用戶線重新連接到該探測總線，并將連接到該探測總線的多條用戶線中與上述一半用戶線不同的一半用戶線斷開；以及重復(fù)步驟(c)。
全文摘要
一種物理層路由器系統(tǒng)，包括用戶端口、DSP池端口、交換器、隔離電路、音調(diào)檢測器以及控制邏輯電路?？刂七壿嬰娐钒ㄎ⑻幚砥鹘涌?。物理層路由器將至少一些用戶端口耦接到至少一些DSP池端口。物理層路由器將每個未耦接到DSP池端口的用戶端口耦接到探測總線。檢測探測總線(72)上的音調(diào)(74)。這些音調(diào)包括來自連接到用戶端口的客戶前提設(shè)備的請求音。隔離一個用戶端口。DSP池端口耦接到被隔離的用戶端口。快速線路獲取方法用來查找接收請求音的用戶端口中的一個用戶端口。
文檔編號H04J3/02GK1754361SQ200480004964
公開日2006年3月29日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者蒂莫西·L.·凱利赫, 帕特里克·J.·科爾曼, P.·邁克爾·法默沃爾德 申請人:Ut斯達(dá)康有限公司