デジタル・ネットワークにおける適応帯域幅利用のための方法および装置
【課題】デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードのライン・カードで使用するための集積回路装置を提供する。
【解決手段】該集積回路装置は、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができる。１つまたは複数の制御メッセージは、少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられる少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【解決手段】該集積回路装置は、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができる。１つまたは複数の制御メッセージは、少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられる少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にデジタル・ネットワーキング・システムの分野に関し、さらに詳しくは、デジタル・ネットワークにおけるエンド・ユーザへの配布用の帯域幅の利用を適応させるための改善された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００４年１１月３０日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ」と称する米国特許出願第１０／９９９，７０３号に関連する。
伝統的なデータ・チャネル伝送技術は例えば、デジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）ネットワークで使用することのできる、データ・チャネル・マルチキャスティングを含む。ＤＳＬＡＭネットワークは、端末または他のエンドポイントのエンド・ユーザに、上流の発信元から受信するデータのストリームまたはデータ・チャネルを切り替える能力を提供する。ＤＳＬＡＭネットワークは一般的には、例えば幾つかの映像チャネルはもとより、ユーザ・データ、音声、およびゲーミング・トラフィックに関係するチャネルのような、様々な異なる型のデータ・チャネルに対応するように設計される。ＤＳＬＡＭプラットフォームのエンドポイントは、例えば住宅または職場におけるモデム、およびテレビのような端末機器（ＴＥ）装置用のセット・トップ・ボックス（ＳＴＢ）を含むことのできる、顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置である。ＴＥ装置は、コンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、電話、または他の型の通信端末を含むこともできる。ＣＰＥ装置は、ＴＥ装置をはじめ、顧客端における全ての装置を含む。しかし、例示を目的として、本発明の説明においては、ＴＥ装置はＣＰＥ装置とは区別されている。ＤＳＬＡＭネットワークは、同時にエンド・ユーザがデータ、音声、およびゲーミング・チャネルを使用することを可能にしながら、利用可能なチャネルのいずれかのエンド・ユーザへの配信を可能にする。
【０００３】
エンド・ユーザは、所与の時間に同報通信している１組のチャネルから１つのデータ・チャネルを選択することができる。インターネット・グループ・マルチキャスト・プロトコル（ＩＧＭＰ）信号は従来、エンド・ユーザのＣＰＥ装置からＤＳＬＡＭネットワークを介して、ブロードバンド・リモート・アクセス・サーバ（Ｂ−ＲＡＳ）へＩＧＭＰ制御メッセージを送信することによって、このチャネル選択を達成するために使用されてきた。チャネル選択は、新しく選択されたチャネルへの切替を達成するために、上流に伝達される。中央局（ＣＯ）を利用するＤＳＬＡＭアプリケーションでは、ＣＯがＩＧＭＰ制御メッセージをポーリングする。ＣＯは多数のＣＰＥ装置をサポートすることができる。
【０００４】
ＣＯ内では、個々のＴＥ装置への選択されたチャネルの送信のために、規定量の帯域幅がＤＳＬＡＭネットワーク内の各モデムまたはエンド・ユーザに割り当てられる。モデムに接続されたＴＥ装置がオフになると、モデムに帰する不使用または残留帯域幅はどこにも使用されず、したがってそのモデムの他のＴＥ装置に割り当てられない。複数のチャネル利用をサポートするために、従来の解決策は各モデムに大量の帯域幅を割り当て、結果的に、ＴＥ装置がオフのときにかなりの帯域幅の無駄が生じるだけでなく、データ・チャネル・マルチキャスティングを提供するのに高いコストがかかる。
【０００５】
したがって、チャネルの帯域幅の利用を改善する技術のみならず、個々のモデムまたは他のＣＰＥ装置の作動中のＴＥ装置で残留帯域幅を使用するための技術が、依然として求められている。
【特許文献１】米国特許出願第１０／９９９，７０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は例示的実施形態で、個々のＴＥ装置の動作状態に応じてモデムまたは他のＣＰＥ装置のＴＥ装置に適応的に帯域幅を利用する、デジタル・ネットワーキング・システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードのライン・カードで使用するための集積回路装置を提供する。該集積回路装置は、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができる。１つまたは複数の制御メッセージは、ＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【０００８】
デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードで使用するための装置は、少なくとも１つのライン・カードを備える。該ライン・カードは、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることのできる集積回路装置を備える。１つまたは複数の制御メッセージは、少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられる少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【０００９】
少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージが、ネットワーク・ノードの少なくとも１つのライン・カードの集積回路装置でインターセプトされるようにした、デジタル・ネットワーキング・システムで適応帯域幅利用を達成する方法を提供する。各制御メッセージは、ＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して適応される少なくとも１つのＣＰＥ装置に、データ・トラフィックが提供される。
【００１０】
本発明の例示的実施形態は、好都合にも、各モデム／ユーザ毎にシステムの広い帯域幅の利用を改善する。改善された帯域幅の利用は、帯域幅の無駄を低減し、ユーザのコストを最小化する。本発明の例示的実施形態はまた、下流のトラフィックをシェーピングすることによってフロー制御をも改善する。
【００１１】
本発明のこれらならびに他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連して読むべき、その例示的実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下で詳述するように、本発明は例示的実施形態では、一般的にデジタル・ネットワーキング・システムの分野に関し、さらに詳しくは、デジタル・ネットワークにおけるエンド・ユーザへの配布用の帯域幅の利用を適応させるための改善された技術に関する。
【００１３】
最初に図１を参照すると、図は本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークを示す。複数のデータ・チャネル、例えば映像チャネルがネットワークの遠端のＢ−ＲＡＳ１０２から、コア・ネットワーク１０４を介して、アクセス・ネットワーク１０６内へ送信される。コア・ネットワーク１０４は、エッジ・ルータ１０８を介してアクセス・ネットワーク１０６と通信する。エッジ・ルータ１０８は、非同期転送モード（ＡＴＭ）１１２、同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）、または同期デジタル・ハイアラキ（ＳＤＨ）、イーサネット（登録商標）等１１４を介して、アクセス・ネットワーク１０６のメトロ・コア１１０を通して、ネットワーク・ノード、またはさらに詳しくはＣＯ１１６と通信することができる。ＳＯＮＥＴは光ファイバ・ネットワークでの同期データ伝送の米国バージョンであり、ＳＤＨは国際バージョンの標準である。エッジ・ルータ１０８は、アクセス・ネットワーク１０６のメトロ・コア１１０を通して、幾つかのＤＳＬＡＭ中央局との通信を提供することができる。ＤＳＬＡＭ中央局１１６は、例えば、テレビ１２４、コンピュータ１２６、または電話１２８のようなＴＥ装置用の、住宅１２０および職場１２２のＤＳＬモデム１１８と通信する。
【００１４】
図１に提示されたＤＳＬＡＭネットワークを通して、ＣＰＥ装置からＢ−ＲＡＳ１０２へ送信されかつＣＯ１１６によってインターセプトされた制御メッセージに応答して、ＤＳＬモデム１１８を通してＴＥ装置１２４、１２６、および１２８へ個別に配布するために、複数のデータ・チャネルをＣＯ１１６に伝送することができる。上述の通り、ＣＰＥ装置は、ＴＥ装置のためのモデムまたはＳＴＢとみなすことができる。例えば、図１に示した実施形態では、ＴＥ装置１２４、テレビからの制御メッセージは、テレビ用のＳＴＢから発信することができる。これは特に、１台のモデム１１８に対し２台以上のＳＴＢが設けられる場合に当てはまる。他の全ての場合に、制御メッセージはモデム１１８で発生する。さらに、制御メッセージのインターセプトを通して、ＣＯ１１６は、ＴＥ装置１２４、１２６、および１２８の動作状態を決定し、個々のＣＰＥ装置１２４、１２６、および１２８の動作状態に応じて、帯域幅の利用またはＤＳＬモデム１１８に配布されるデータ・トラフィック・フローを適応させることができる。例えば、ＴＥ装置１２４が使用不能のときに、ＣＯ１１６は、ＴＥ装置１２６が残留帯域幅を利用することができるように、モデム１１８へのデータ・トラフィック・フローを適応させる。
【００１５】
今、図２を参照すると、図は、本発明の実施形態に係る一般的ＤＳＬＡＭ中央局のアーキテクチャを示す。これは、図１のＤＳＬＡＭ中央局１１６のより詳細な図とみなすことができる。アップリンク・カード２０２は、少なくとも１つのライン・カード２０４ａ、２０４ｂと通信する。この実施形態では、アップリンク・カード２０２は、例えばギガビット・メディア独立インタフェース（ＧＭＩＩ）またはシリアル・メディア独立インタフェース（ＳＭＩＩ）を通して、例えば光キャリア１２（ＯＣ−１２、６２２．０８Ｍｂｐｓ）または光キャリア３（ＯＣ−３、１５５．５２Ｍｂｐｓ）を通して、ＡＴＭまたはマルチプロトコル・ネットワーク・プロセッサ２０６におけるＤＳＬＡＭネットワークの上流コンポーネントとの通信をもたらす。
【００１６】
ネットワーク・プロセッサ２０６は、アップリンク・カード２０２内または外のバックプレーン装置２０８またはスイッチング・ファブリック２１０と通信することができる。バックプレーン装置２０８を有するアップリンク・カード２０２、およびスイッチング・ファブリック２１０を有するアップリンク・カード２０２は、本発明の２つの別個の実施形態を表わす。アップリンク・カード２０２にバックプレーン装置２０８が実現される場合、アップリンク・カード２０２は、各々バックプレーン装置２１２を有する１つまたは複数のライン・カード２０４ａと通信する。アップリンク・カード２０２とライン・カード２０４との間の通信は、ライン・カードがＴＥ装置の動作状態に関する情報をネットワーク・プロセッサ２０６に送信することを可能にする。この通信はまた、適応されたデータ・トラフィック・フローをＴＥ装置のモデムに伝送するために、ネットワーク・プロセッサ２０６が適応帯域幅利用をライン・カードに提供することをも可能にする。バックプレーン装置２１２は、本発明を実現するために、プロセッサ２１４を利用することができる。バックプレーン装置２１２は、ライン・カード２０４のＤＳＬモデム２１６を介してエンド・ユーザのＤＳＬモデムと通信する。ＤＳＬモデム２１６を介する通信は、ＣＰＥ装置がライン・カード２０４ａによるインターセプトのための制御信号を提供することを可能にし、かつ、ライン・カード２０４ａが、システムの各モデムに対しネットワーク・プロセッサ２０６によって指定された帯域幅に関連して、要求されたデータ・チャネルを要求したＴＥ装置に伝送することを可能にする。ライン・カードのプロセッサが下流トラフィックを制御する能力を有する場合、帯域幅変更要求はこのプロセッサによって処理することもできる。
【００１７】
アップリンク・カード２０２にスイッチング・ファブリック２１０が実現される場合、アップリング・カード２０２は、各々ユニバーサル・ブリッジ（ＵＢ）２１８を有する１つまたは複数のライン・カード２０４ｂと通信する。ユニバーサル・ブリッジ２１８は、本発明の実現およびライン・カード２０４ｂのＤＳＬモデム２１６との通信にプロセッサ２２０を利用する。ＤＳＬモデム２１６、エンド・ユーザのモデム、およびＣＰＥ装置は、ライン・カード２０４ａおよび２０４ｂを利用する実施形態で、同様の機能を果たす。
【００１８】
図３に示すように、図は、本発明の実施形態に係る、図２の構成のより詳細な実現例を示す。さらに詳しくは、これは、アップリンク・カードにスイッチング・ファブリックを実現する一般的ＤＳＬＡＭ中心局のアーキテクチャの詳細な記述とみなすことができる。アップリンク・カード３０２はデータ・チャネルを受信し、図２のネットワーク・プロセッサ２０６に対応するネットワーク・プロセッサ３０６を通して、ユーザ・トラフィックを伝達する。ネットワーク・プロセッサ３０６は、米国ペンシルベニア州アレンタウンのアギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＡＰＰ５５０として実現することができる。ネットワーク・プロセッサ３０６はＵＢ３０８と通信し、それはスイッチング・ファブリック３１０と通信する。本発明のこの実施形態では、ＵＢ３０８は、部品ＵＢ２Ｇ５ＮＰとして実現でき、スイッチング・ファブリック３１０は、同じくアギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＰＩ４０ＳＡＸ、ＰＩ２０ＳＡＸとして実現することができる。アップリンク・カード３０２はクロック３１２をも含む。アップリンク・カード３０２は１つまたは複数のライン・カード３０４にデータ・チャネルを伝送しながら、必要なユーザ・トラフィックの受信も行なう。
【００１９】
ライン・カード３０４ａにおいて、ＵＢ３１４ａはスイッチング・ファブリック３１０を通してアップリンク・カード３０２と通信する。ＵＢ３１４ａは、本発明を実現するために、ライン・カード３０４ａ内のＦＰＧＡ３１８ａおよびマイクロプロセッサ３２０ａとも通信する。ライン・カード３０４ａはＦＰＧＡ３１８ａを通してモデム３１６と通信する。チャネルはアップリンク・カード３０２からＦＰＧＡ３１８ａに伝送され、制御メッセージはモデム３１６からＦＰＧＡ３１８ａに送信される。同様の通信システムは、ライン・カード３０４ｂ、ＵＢ３１４ｂ、ＦＰＧＡ３１８ｂ、およびマイクロプロセッサ３２０ｂに対しても存在する。ライン・カード３０４ａ、３０４ｂは両方ともそれぞれのクロック３２２ａ、３２２ｂをも含む。
【００２０】
プロセッサ３２０ａ、３２０ｂと通信するＦＰＧＡ３１８ａ、３１８ｂは、ライン・カード３０４ａ、３０４ｂの管理装置とみなすことができる。ライン・カードのそのような管理装置は、本発明を実現する集積回路装置の一例とみなすことができる。管理装置は、図４に示すようにテーブルを維持する。テーブルは、管理装置の内部メモリまたは関連外部メモリに格納することができる。テーブルは、特定のライン・カードのＴＥ装置の動作状態およびチャネル選択を示す。このテーブルは、適切なエンド・ユーザの要求データ・チャネルを提供し、かつ管理する一方で、適応帯域幅利用のためにＴＥ装置の使用可能性を追跡するために使用される。このテーブルは、この実施形態では、ＣＰＥ装置と管理装置との間の１対１のシグナリングを利用して、動的に更新される。エンド・ユーザがＴＥ装置を使用可能状態にし、チャネルを選択すると、ＴＥ装置のＣＰＥ装置、つまりモデムまたはＳＴＢは、遠端サーバつまりＢ−ＲＡＳに宛てられるように意図された制御メッセージ、例えばＩＧＭＰを発生する。ＣＯのライン・カード内の管理装置は制御メッセージをインターセプトし、それを使用してテーブルを動的に更新するので、所与のモデムの個々のＴＥ装置の動作状態に基づいて、帯域幅をネットワーク・プロセッサによって適応させることが可能になる。
【００２１】
データ・チャネルの識別番号は、ＣＰＥ装置から送信される制御メッセージから得なければならない。テーブルは、ＣＰＥ装置によって要求されかつ最終的にそれに伝送されるデータ・チャネルのデータ・チャネルＩＤ、例えばＴＶチャネル番号を維持する。加えて、テーブルは、それがオンまたはオフのどちらであるかを示すために、ライン・カードに関連付けられた各ＴＥ装置のイネーブル／ディスエーブル・ビットを含む。テーブルのポート・カラムは、住宅または職場のＤＳＬモデムを表わす。図４のテーブルは、各々が各戸に４台のＴＥ装置、例えば４台のテレビをサポートすることのできる、１２４台のモデムを示す。ライン・カードの管理装置の追加の実施形態は、４８台または６４台のＤＳＬモデムを有するテーブルを維持することができる。
【００２２】
ライン・カードの管理装置でインターセプト制御信号から使用可能性信号または使用不能性信号を受信すると、管理装置は、ネットワーク・プロセッサに送信するために、帯域内レート制御（ＩＢＲＣ）メッセージをポート利用情報と共に発生する。システムが初期化されるときに、テーブルの初期走査が必要である。
【００２３】
今、図５を参照すると、ブロック図は、本発明の実施形態に係るＦＰＧＡ装置の機能ブロックを示す。これは、図３のＦＰＧＡ装置３１８の詳細な記述とみなすことができる。下流信号は、アギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＵＢ２Ｇ５として実現することのできるＵＢから、ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０で受信される。ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０は、ＴＥ装置でのチャネル選択および動作状態を示すテーブルのみならず、必要な場合、セル・ヘッダ変換テーブルをも維持する。キャプチャＦＩＦＯ５１２は、後述するようにバック・プレッシャ制御のためにＵＢから発生された信号を抽出し、マイクロプロセッサ・インタフェースに送信する。ＵＢ−モデム間インタフェース・ブロック５１４は、ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０からの送信を受信し、要求ＣＰＥ装置、さらに詳しくはモデムおよびＳＴＢに、要求されたチャネルを伝送する。
【００２４】
モデムの受信インタフェースが輻輳する場合、モデムはモデムのオーバフローを回避するために、ＦＰＧＡ装置のポーリングを無視しなければならない。特に、モデム（ＵＴＯＰＩＡインタフェースを使用するときは、ネゲートＴＸＣＬＡＶ）からバック・プレッシャが来る場合、ＦＰＧＡ装置はモデムにトラフィックを送信してはならず、個々のポート毎のバック・プレッシャ状態を維持しなければならない。ＦＰＧＡ装置が輻輳する場合、それはフロー制御メッセージ（ＳＰＩ３インタフェースを使用するときは、ネゲートＲＥＮＢ）を発生し、それを上流に送信する。
【００２５】
多重物理層（ＭＰＨＹ）受信インタフェース・ブロック５１８は、ＣＰＥ装置から制御メッセージを受信する。モデム対ＵＢインタフェース・ブロック５２０はＭＰＨＹ受信インタフェース・ブロック５１８からの送信を受信し、ＵＢ２Ｇ５への送信のためにＴＭセルを発生する。挿入ＦＩＦＯ５２２は、適応帯域幅利用のため上流のネットワーク・プロセッサへ送信するために、バック・プレッシャ制御ブロック５１６およびマイクロプロセッサから発生されたＩＢＲＣメッセージを挿入する。利用可能なポーリングされたＰＨＹ送信パケット（ＳＰＩ３インタフェースを使用するときは、ＰＴＰＡ）もまた、ＵＢからモデム対ＵＢインタフェース・ブロック５２０で受信される。
【００２６】
図６に示す通り、流れ図は、本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークのライン・カードにおける適応帯域幅利用の方法論を示す。該方法論はブロック６１０で始まり、そこでＴＥ装置の動作状態に対応する制御メッセージが、ライン・カードの管理装置でインターセプトされる。制御メッセージはチャネル選択情報をも含むことができ、システムのＢ−ＲＡＳへの送信用に意図されている。ブロック６１２で、管理装置によって維持されるテーブルは、ＴＥ装置の動作状態に関連して更新される。図４に示す通り、所与のＴＥ装置の使用可能性ビットは、制御メッセージ内で受信した動作状態に応じて、「０」または「１」に変更することができる。
【００２７】
ブロック６１４で、帯域内レート制御（ＩＢＲＣ）メッセージが、端末機器（ＴＥ）装置の動作状態に関連して、管理装置で生成される。好適な実施形態のＩＢＲＣメッセージは次のフィールド、すなわちライン・カード番号、ポート／モデム番号、およびＴＥ装置の動作状態（オン／オフ）を含むことができる。ＩＢＲＣメッセージは任意選択的帯域幅情報も含むことができる。ブロック６１６で、ＩＢＲＣメッセージはライン・カードの管理装置から、管理装置のネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信される。図５に関連して上述した通り、挿入ＦＩＦＯは上流に送信するためにＩＢＲＣメッセージを挿入する。
【００２８】
ブロック６１８で、ネットワーク・プロセッサはＩＢＲＣメッセージをキャプチャし、帯域幅の利用を適応させる。ＴＥ装置がオフになったことがＩＢＲＣメッセージで示された場合、ネットワーク・プロセッサは、同一モデムまたはＣＰＥ装置に関連付けられた別のＴＥ装置のデータ・レートを増大することができる。逆に、ＴＥ装置がオンになったことがＩＢＲＣメッセージで示された場合、ネットワーク・プロセッサは、同一モデムまたはＣＰＥ装置に関連付けられた別のＴＥ装置のデータ・レートを低減することができる。特に、必要な帯域幅が同一であるかまたは近い場合、チャネルが切り替えられるたびにＩＢＲＣメッセージを発生する必要は無い。しかし、チャネルの切替が異なる帯域幅を必要とする場合、ネットワーク・プロセッサはそれに応じてトラフィック・フローを適応させることができる。ブロック６２０で、管理装置は、適応されたデータ・トラフィック・フローに従って、要求されたチャネルをモデムの１つまたは複数のＴＥ装置に提供する。モデムの使用可能状態のＴＥ装置は、同一モデムの使用不能状態のＴＥ装置から結果的に得られる残留帯域幅を使用することができる。これはまた、トラヒックのシェーピングのため、管理装置からのポートの輻輳をも防止する。
したがって、本書に記載した通り、本発明は例示的実施形態で、モデム単位で帯域幅を適応的に利用するデジタル・ネットワーキング・システムを提供する。
【００２９】
本発明の追加の実施形態は、複数のＣＯ、ＤＳＬモデム、およびＴＥ装置およびそれらの多くの組合せを組み込むことができる。これらの実施形態はまた、ＣＯにおける単一のアップリンク・カードに関連付けられたライン・カードの様々な個数および組み合わせを組み込むこともできる。各ライン・カードにおける上述したテーブルは、ライン・カードが通信するモデムの個数、および各モデムに関連付けられたＴＥ装置の個数に基づく。したがって、追加の実施形態では、テーブルに提示されるポートおよびチャネルの個数も異なることができる。
【００３０】
本発明の特定の実施形態では、ＦＰＧＡ装置の代わりに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）装置を利用することができる。さらに、ＩＧＭＰおよびＩＢＲＣメッセージの代わりに、別のアプリケーションからのプロプライエタリ・シグナリングを利用することができる。本発明は、いずれかの型の制御メッセージが使用されるときに、実現することができる。最後に、本発明は、例示的実施形態のＣＯのアップリンク・カード−ライン・カード構成に限定されない。本発明は、ライン・カードだけが利用される単一階層構成にも適用することができる。上述の通り、該方法論はその場合、システムの帯域幅の利用の適応にライン・カードのプロセッサを利用することができる。
【００３１】
上述の通り、本発明の管理装置は集積回路装置とみなすことができる。集積回路一般に関し、半導体ウェハの表面に複数の同一ダイが一般的に反復パターン状に形成される。各ダイは、他の構造または回路を含むことができる。各ダイは他の構造または回路を含むことができる。個々のダイはウェハから裁断またはダイシングされ、次いで集積回路としてパッケージングされる。ウェハをいかにダイシングしかつパッケージングして集積回路を製造するかは、当業者には周知であろう。そのように製造された集積回路は、本発明の一部とみなされる。
【００３２】
したがって、本書では添付の図面に関連して本発明の例示的実施形態を説明したが、本発明はこれらの厳密な実施形態に限定されず、発明の範囲または精神から逸脱することなく、様々な他の変形および変更を当業者が施すことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る一般的ＤＳＬＡＭ中央局のアーキテクチャを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る図２の構成のより詳細な実現例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおけるＴＥ装置のチャネル選択および状態を示すテーブルである。
【図５】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおけるＦＰＧＡ装置の機能ブロックを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおける適応帯域幅利用の方法論を示す流れ図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にデジタル・ネットワーキング・システムの分野に関し、さらに詳しくは、デジタル・ネットワークにおけるエンド・ユーザへの配布用の帯域幅の利用を適応させるための改善された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００４年１１月３０日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ」と称する米国特許出願第１０／９９９，７０３号に関連する。
伝統的なデータ・チャネル伝送技術は例えば、デジタル加入者線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）ネットワークで使用することのできる、データ・チャネル・マルチキャスティングを含む。ＤＳＬＡＭネットワークは、端末または他のエンドポイントのエンド・ユーザに、上流の発信元から受信するデータのストリームまたはデータ・チャネルを切り替える能力を提供する。ＤＳＬＡＭネットワークは一般的には、例えば幾つかの映像チャネルはもとより、ユーザ・データ、音声、およびゲーミング・トラフィックに関係するチャネルのような、様々な異なる型のデータ・チャネルに対応するように設計される。ＤＳＬＡＭプラットフォームのエンドポイントは、例えば住宅または職場におけるモデム、およびテレビのような端末機器（ＴＥ）装置用のセット・トップ・ボックス（ＳＴＢ）を含むことのできる、顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置である。ＴＥ装置は、コンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、電話、または他の型の通信端末を含むこともできる。ＣＰＥ装置は、ＴＥ装置をはじめ、顧客端における全ての装置を含む。しかし、例示を目的として、本発明の説明においては、ＴＥ装置はＣＰＥ装置とは区別されている。ＤＳＬＡＭネットワークは、同時にエンド・ユーザがデータ、音声、およびゲーミング・チャネルを使用することを可能にしながら、利用可能なチャネルのいずれかのエンド・ユーザへの配信を可能にする。
【０００３】
エンド・ユーザは、所与の時間に同報通信している１組のチャネルから１つのデータ・チャネルを選択することができる。インターネット・グループ・マルチキャスト・プロトコル（ＩＧＭＰ）信号は従来、エンド・ユーザのＣＰＥ装置からＤＳＬＡＭネットワークを介して、ブロードバンド・リモート・アクセス・サーバ（Ｂ−ＲＡＳ）へＩＧＭＰ制御メッセージを送信することによって、このチャネル選択を達成するために使用されてきた。チャネル選択は、新しく選択されたチャネルへの切替を達成するために、上流に伝達される。中央局（ＣＯ）を利用するＤＳＬＡＭアプリケーションでは、ＣＯがＩＧＭＰ制御メッセージをポーリングする。ＣＯは多数のＣＰＥ装置をサポートすることができる。
【０００４】
ＣＯ内では、個々のＴＥ装置への選択されたチャネルの送信のために、規定量の帯域幅がＤＳＬＡＭネットワーク内の各モデムまたはエンド・ユーザに割り当てられる。モデムに接続されたＴＥ装置がオフになると、モデムに帰する不使用または残留帯域幅はどこにも使用されず、したがってそのモデムの他のＴＥ装置に割り当てられない。複数のチャネル利用をサポートするために、従来の解決策は各モデムに大量の帯域幅を割り当て、結果的に、ＴＥ装置がオフのときにかなりの帯域幅の無駄が生じるだけでなく、データ・チャネル・マルチキャスティングを提供するのに高いコストがかかる。
【０００５】
したがって、チャネルの帯域幅の利用を改善する技術のみならず、個々のモデムまたは他のＣＰＥ装置の作動中のＴＥ装置で残留帯域幅を使用するための技術が、依然として求められている。
【特許文献１】米国特許出願第１０／９９９，７０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は例示的実施形態で、個々のＴＥ装置の動作状態に応じてモデムまたは他のＣＰＥ装置のＴＥ装置に適応的に帯域幅を利用する、デジタル・ネットワーキング・システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードのライン・カードで使用するための集積回路装置を提供する。該集積回路装置は、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができる。１つまたは複数の制御メッセージは、ＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【０００８】
デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードで使用するための装置は、少なくとも１つのライン・カードを備える。該ライン・カードは、少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることのできる集積回路装置を備える。１つまたは複数の制御メッセージは、少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられる少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。集積回路装置はまた、少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して、帯域幅の利用を適応させ、かつ適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するように、ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信することもできる。
【０００９】
少なくとも１つのＣＰＥ装置からの１つまたは複数の制御メッセージが、ネットワーク・ノードの少なくとも１つのライン・カードの集積回路装置でインターセプトされるようにした、デジタル・ネットワーキング・システムで適応帯域幅利用を達成する方法を提供する。各制御メッセージは、ＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つのＴＥ装置の少なくとも動作状態に対応する。少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して適応される少なくとも１つのＣＰＥ装置に、データ・トラフィックが提供される。
【００１０】
本発明の例示的実施形態は、好都合にも、各モデム／ユーザ毎にシステムの広い帯域幅の利用を改善する。改善された帯域幅の利用は、帯域幅の無駄を低減し、ユーザのコストを最小化する。本発明の例示的実施形態はまた、下流のトラフィックをシェーピングすることによってフロー制御をも改善する。
【００１１】
本発明のこれらならびに他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連して読むべき、その例示的実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下で詳述するように、本発明は例示的実施形態では、一般的にデジタル・ネットワーキング・システムの分野に関し、さらに詳しくは、デジタル・ネットワークにおけるエンド・ユーザへの配布用の帯域幅の利用を適応させるための改善された技術に関する。
【００１３】
最初に図１を参照すると、図は本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークを示す。複数のデータ・チャネル、例えば映像チャネルがネットワークの遠端のＢ−ＲＡＳ１０２から、コア・ネットワーク１０４を介して、アクセス・ネットワーク１０６内へ送信される。コア・ネットワーク１０４は、エッジ・ルータ１０８を介してアクセス・ネットワーク１０６と通信する。エッジ・ルータ１０８は、非同期転送モード（ＡＴＭ）１１２、同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）、または同期デジタル・ハイアラキ（ＳＤＨ）、イーサネット（登録商標）等１１４を介して、アクセス・ネットワーク１０６のメトロ・コア１１０を通して、ネットワーク・ノード、またはさらに詳しくはＣＯ１１６と通信することができる。ＳＯＮＥＴは光ファイバ・ネットワークでの同期データ伝送の米国バージョンであり、ＳＤＨは国際バージョンの標準である。エッジ・ルータ１０８は、アクセス・ネットワーク１０６のメトロ・コア１１０を通して、幾つかのＤＳＬＡＭ中央局との通信を提供することができる。ＤＳＬＡＭ中央局１１６は、例えば、テレビ１２４、コンピュータ１２６、または電話１２８のようなＴＥ装置用の、住宅１２０および職場１２２のＤＳＬモデム１１８と通信する。
【００１４】
図１に提示されたＤＳＬＡＭネットワークを通して、ＣＰＥ装置からＢ−ＲＡＳ１０２へ送信されかつＣＯ１１６によってインターセプトされた制御メッセージに応答して、ＤＳＬモデム１１８を通してＴＥ装置１２４、１２６、および１２８へ個別に配布するために、複数のデータ・チャネルをＣＯ１１６に伝送することができる。上述の通り、ＣＰＥ装置は、ＴＥ装置のためのモデムまたはＳＴＢとみなすことができる。例えば、図１に示した実施形態では、ＴＥ装置１２４、テレビからの制御メッセージは、テレビ用のＳＴＢから発信することができる。これは特に、１台のモデム１１８に対し２台以上のＳＴＢが設けられる場合に当てはまる。他の全ての場合に、制御メッセージはモデム１１８で発生する。さらに、制御メッセージのインターセプトを通して、ＣＯ１１６は、ＴＥ装置１２４、１２６、および１２８の動作状態を決定し、個々のＣＰＥ装置１２４、１２６、および１２８の動作状態に応じて、帯域幅の利用またはＤＳＬモデム１１８に配布されるデータ・トラフィック・フローを適応させることができる。例えば、ＴＥ装置１２４が使用不能のときに、ＣＯ１１６は、ＴＥ装置１２６が残留帯域幅を利用することができるように、モデム１１８へのデータ・トラフィック・フローを適応させる。
【００１５】
今、図２を参照すると、図は、本発明の実施形態に係る一般的ＤＳＬＡＭ中央局のアーキテクチャを示す。これは、図１のＤＳＬＡＭ中央局１１６のより詳細な図とみなすことができる。アップリンク・カード２０２は、少なくとも１つのライン・カード２０４ａ、２０４ｂと通信する。この実施形態では、アップリンク・カード２０２は、例えばギガビット・メディア独立インタフェース（ＧＭＩＩ）またはシリアル・メディア独立インタフェース（ＳＭＩＩ）を通して、例えば光キャリア１２（ＯＣ−１２、６２２．０８Ｍｂｐｓ）または光キャリア３（ＯＣ−３、１５５．５２Ｍｂｐｓ）を通して、ＡＴＭまたはマルチプロトコル・ネットワーク・プロセッサ２０６におけるＤＳＬＡＭネットワークの上流コンポーネントとの通信をもたらす。
【００１６】
ネットワーク・プロセッサ２０６は、アップリンク・カード２０２内または外のバックプレーン装置２０８またはスイッチング・ファブリック２１０と通信することができる。バックプレーン装置２０８を有するアップリンク・カード２０２、およびスイッチング・ファブリック２１０を有するアップリンク・カード２０２は、本発明の２つの別個の実施形態を表わす。アップリンク・カード２０２にバックプレーン装置２０８が実現される場合、アップリンク・カード２０２は、各々バックプレーン装置２１２を有する１つまたは複数のライン・カード２０４ａと通信する。アップリンク・カード２０２とライン・カード２０４との間の通信は、ライン・カードがＴＥ装置の動作状態に関する情報をネットワーク・プロセッサ２０６に送信することを可能にする。この通信はまた、適応されたデータ・トラフィック・フローをＴＥ装置のモデムに伝送するために、ネットワーク・プロセッサ２０６が適応帯域幅利用をライン・カードに提供することをも可能にする。バックプレーン装置２１２は、本発明を実現するために、プロセッサ２１４を利用することができる。バックプレーン装置２１２は、ライン・カード２０４のＤＳＬモデム２１６を介してエンド・ユーザのＤＳＬモデムと通信する。ＤＳＬモデム２１６を介する通信は、ＣＰＥ装置がライン・カード２０４ａによるインターセプトのための制御信号を提供することを可能にし、かつ、ライン・カード２０４ａが、システムの各モデムに対しネットワーク・プロセッサ２０６によって指定された帯域幅に関連して、要求されたデータ・チャネルを要求したＴＥ装置に伝送することを可能にする。ライン・カードのプロセッサが下流トラフィックを制御する能力を有する場合、帯域幅変更要求はこのプロセッサによって処理することもできる。
【００１７】
アップリンク・カード２０２にスイッチング・ファブリック２１０が実現される場合、アップリング・カード２０２は、各々ユニバーサル・ブリッジ（ＵＢ）２１８を有する１つまたは複数のライン・カード２０４ｂと通信する。ユニバーサル・ブリッジ２１８は、本発明の実現およびライン・カード２０４ｂのＤＳＬモデム２１６との通信にプロセッサ２２０を利用する。ＤＳＬモデム２１６、エンド・ユーザのモデム、およびＣＰＥ装置は、ライン・カード２０４ａおよび２０４ｂを利用する実施形態で、同様の機能を果たす。
【００１８】
図３に示すように、図は、本発明の実施形態に係る、図２の構成のより詳細な実現例を示す。さらに詳しくは、これは、アップリンク・カードにスイッチング・ファブリックを実現する一般的ＤＳＬＡＭ中心局のアーキテクチャの詳細な記述とみなすことができる。アップリンク・カード３０２はデータ・チャネルを受信し、図２のネットワーク・プロセッサ２０６に対応するネットワーク・プロセッサ３０６を通して、ユーザ・トラフィックを伝達する。ネットワーク・プロセッサ３０６は、米国ペンシルベニア州アレンタウンのアギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＡＰＰ５５０として実現することができる。ネットワーク・プロセッサ３０６はＵＢ３０８と通信し、それはスイッチング・ファブリック３１０と通信する。本発明のこの実施形態では、ＵＢ３０８は、部品ＵＢ２Ｇ５ＮＰとして実現でき、スイッチング・ファブリック３１０は、同じくアギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＰＩ４０ＳＡＸ、ＰＩ２０ＳＡＸとして実現することができる。アップリンク・カード３０２はクロック３１２をも含む。アップリンク・カード３０２は１つまたは複数のライン・カード３０４にデータ・チャネルを伝送しながら、必要なユーザ・トラフィックの受信も行なう。
【００１９】
ライン・カード３０４ａにおいて、ＵＢ３１４ａはスイッチング・ファブリック３１０を通してアップリンク・カード３０２と通信する。ＵＢ３１４ａは、本発明を実現するために、ライン・カード３０４ａ内のＦＰＧＡ３１８ａおよびマイクロプロセッサ３２０ａとも通信する。ライン・カード３０４ａはＦＰＧＡ３１８ａを通してモデム３１６と通信する。チャネルはアップリンク・カード３０２からＦＰＧＡ３１８ａに伝送され、制御メッセージはモデム３１６からＦＰＧＡ３１８ａに送信される。同様の通信システムは、ライン・カード３０４ｂ、ＵＢ３１４ｂ、ＦＰＧＡ３１８ｂ、およびマイクロプロセッサ３２０ｂに対しても存在する。ライン・カード３０４ａ、３０４ｂは両方ともそれぞれのクロック３２２ａ、３２２ｂをも含む。
【００２０】
プロセッサ３２０ａ、３２０ｂと通信するＦＰＧＡ３１８ａ、３１８ｂは、ライン・カード３０４ａ、３０４ｂの管理装置とみなすことができる。ライン・カードのそのような管理装置は、本発明を実現する集積回路装置の一例とみなすことができる。管理装置は、図４に示すようにテーブルを維持する。テーブルは、管理装置の内部メモリまたは関連外部メモリに格納することができる。テーブルは、特定のライン・カードのＴＥ装置の動作状態およびチャネル選択を示す。このテーブルは、適切なエンド・ユーザの要求データ・チャネルを提供し、かつ管理する一方で、適応帯域幅利用のためにＴＥ装置の使用可能性を追跡するために使用される。このテーブルは、この実施形態では、ＣＰＥ装置と管理装置との間の１対１のシグナリングを利用して、動的に更新される。エンド・ユーザがＴＥ装置を使用可能状態にし、チャネルを選択すると、ＴＥ装置のＣＰＥ装置、つまりモデムまたはＳＴＢは、遠端サーバつまりＢ−ＲＡＳに宛てられるように意図された制御メッセージ、例えばＩＧＭＰを発生する。ＣＯのライン・カード内の管理装置は制御メッセージをインターセプトし、それを使用してテーブルを動的に更新するので、所与のモデムの個々のＴＥ装置の動作状態に基づいて、帯域幅をネットワーク・プロセッサによって適応させることが可能になる。
【００２１】
データ・チャネルの識別番号は、ＣＰＥ装置から送信される制御メッセージから得なければならない。テーブルは、ＣＰＥ装置によって要求されかつ最終的にそれに伝送されるデータ・チャネルのデータ・チャネルＩＤ、例えばＴＶチャネル番号を維持する。加えて、テーブルは、それがオンまたはオフのどちらであるかを示すために、ライン・カードに関連付けられた各ＴＥ装置のイネーブル／ディスエーブル・ビットを含む。テーブルのポート・カラムは、住宅または職場のＤＳＬモデムを表わす。図４のテーブルは、各々が各戸に４台のＴＥ装置、例えば４台のテレビをサポートすることのできる、１２４台のモデムを示す。ライン・カードの管理装置の追加の実施形態は、４８台または６４台のＤＳＬモデムを有するテーブルを維持することができる。
【００２２】
ライン・カードの管理装置でインターセプト制御信号から使用可能性信号または使用不能性信号を受信すると、管理装置は、ネットワーク・プロセッサに送信するために、帯域内レート制御（ＩＢＲＣ）メッセージをポート利用情報と共に発生する。システムが初期化されるときに、テーブルの初期走査が必要である。
【００２３】
今、図５を参照すると、ブロック図は、本発明の実施形態に係るＦＰＧＡ装置の機能ブロックを示す。これは、図３のＦＰＧＡ装置３１８の詳細な記述とみなすことができる。下流信号は、アギア・システムズ・インコーポレーテッドから一般的に入手可能な部品ＵＢ２Ｇ５として実現することのできるＵＢから、ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０で受信される。ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０は、ＴＥ装置でのチャネル選択および動作状態を示すテーブルのみならず、必要な場合、セル・ヘッダ変換テーブルをも維持する。キャプチャＦＩＦＯ５１２は、後述するようにバック・プレッシャ制御のためにＵＢから発生された信号を抽出し、マイクロプロセッサ・インタフェースに送信する。ＵＢ−モデム間インタフェース・ブロック５１４は、ＵＢ受信インタフェース・ブロック５１０からの送信を受信し、要求ＣＰＥ装置、さらに詳しくはモデムおよびＳＴＢに、要求されたチャネルを伝送する。
【００２４】
モデムの受信インタフェースが輻輳する場合、モデムはモデムのオーバフローを回避するために、ＦＰＧＡ装置のポーリングを無視しなければならない。特に、モデム（ＵＴＯＰＩＡインタフェースを使用するときは、ネゲートＴＸＣＬＡＶ）からバック・プレッシャが来る場合、ＦＰＧＡ装置はモデムにトラフィックを送信してはならず、個々のポート毎のバック・プレッシャ状態を維持しなければならない。ＦＰＧＡ装置が輻輳する場合、それはフロー制御メッセージ（ＳＰＩ３インタフェースを使用するときは、ネゲートＲＥＮＢ）を発生し、それを上流に送信する。
【００２５】
多重物理層（ＭＰＨＹ）受信インタフェース・ブロック５１８は、ＣＰＥ装置から制御メッセージを受信する。モデム対ＵＢインタフェース・ブロック５２０はＭＰＨＹ受信インタフェース・ブロック５１８からの送信を受信し、ＵＢ２Ｇ５への送信のためにＴＭセルを発生する。挿入ＦＩＦＯ５２２は、適応帯域幅利用のため上流のネットワーク・プロセッサへ送信するために、バック・プレッシャ制御ブロック５１６およびマイクロプロセッサから発生されたＩＢＲＣメッセージを挿入する。利用可能なポーリングされたＰＨＹ送信パケット（ＳＰＩ３インタフェースを使用するときは、ＰＴＰＡ）もまた、ＵＢからモデム対ＵＢインタフェース・ブロック５２０で受信される。
【００２６】
図６に示す通り、流れ図は、本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークのライン・カードにおける適応帯域幅利用の方法論を示す。該方法論はブロック６１０で始まり、そこでＴＥ装置の動作状態に対応する制御メッセージが、ライン・カードの管理装置でインターセプトされる。制御メッセージはチャネル選択情報をも含むことができ、システムのＢ−ＲＡＳへの送信用に意図されている。ブロック６１２で、管理装置によって維持されるテーブルは、ＴＥ装置の動作状態に関連して更新される。図４に示す通り、所与のＴＥ装置の使用可能性ビットは、制御メッセージ内で受信した動作状態に応じて、「０」または「１」に変更することができる。
【００２７】
ブロック６１４で、帯域内レート制御（ＩＢＲＣ）メッセージが、端末機器（ＴＥ）装置の動作状態に関連して、管理装置で生成される。好適な実施形態のＩＢＲＣメッセージは次のフィールド、すなわちライン・カード番号、ポート／モデム番号、およびＴＥ装置の動作状態（オン／オフ）を含むことができる。ＩＢＲＣメッセージは任意選択的帯域幅情報も含むことができる。ブロック６１６で、ＩＢＲＣメッセージはライン・カードの管理装置から、管理装置のネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信される。図５に関連して上述した通り、挿入ＦＩＦＯは上流に送信するためにＩＢＲＣメッセージを挿入する。
【００２８】
ブロック６１８で、ネットワーク・プロセッサはＩＢＲＣメッセージをキャプチャし、帯域幅の利用を適応させる。ＴＥ装置がオフになったことがＩＢＲＣメッセージで示された場合、ネットワーク・プロセッサは、同一モデムまたはＣＰＥ装置に関連付けられた別のＴＥ装置のデータ・レートを増大することができる。逆に、ＴＥ装置がオンになったことがＩＢＲＣメッセージで示された場合、ネットワーク・プロセッサは、同一モデムまたはＣＰＥ装置に関連付けられた別のＴＥ装置のデータ・レートを低減することができる。特に、必要な帯域幅が同一であるかまたは近い場合、チャネルが切り替えられるたびにＩＢＲＣメッセージを発生する必要は無い。しかし、チャネルの切替が異なる帯域幅を必要とする場合、ネットワーク・プロセッサはそれに応じてトラフィック・フローを適応させることができる。ブロック６２０で、管理装置は、適応されたデータ・トラフィック・フローに従って、要求されたチャネルをモデムの１つまたは複数のＴＥ装置に提供する。モデムの使用可能状態のＴＥ装置は、同一モデムの使用不能状態のＴＥ装置から結果的に得られる残留帯域幅を使用することができる。これはまた、トラヒックのシェーピングのため、管理装置からのポートの輻輳をも防止する。
したがって、本書に記載した通り、本発明は例示的実施形態で、モデム単位で帯域幅を適応的に利用するデジタル・ネットワーキング・システムを提供する。
【００２９】
本発明の追加の実施形態は、複数のＣＯ、ＤＳＬモデム、およびＴＥ装置およびそれらの多くの組合せを組み込むことができる。これらの実施形態はまた、ＣＯにおける単一のアップリンク・カードに関連付けられたライン・カードの様々な個数および組み合わせを組み込むこともできる。各ライン・カードにおける上述したテーブルは、ライン・カードが通信するモデムの個数、および各モデムに関連付けられたＴＥ装置の個数に基づく。したがって、追加の実施形態では、テーブルに提示されるポートおよびチャネルの個数も異なることができる。
【００３０】
本発明の特定の実施形態では、ＦＰＧＡ装置の代わりに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）装置を利用することができる。さらに、ＩＧＭＰおよびＩＢＲＣメッセージの代わりに、別のアプリケーションからのプロプライエタリ・シグナリングを利用することができる。本発明は、いずれかの型の制御メッセージが使用されるときに、実現することができる。最後に、本発明は、例示的実施形態のＣＯのアップリンク・カード−ライン・カード構成に限定されない。本発明は、ライン・カードだけが利用される単一階層構成にも適用することができる。上述の通り、該方法論はその場合、システムの帯域幅の利用の適応にライン・カードのプロセッサを利用することができる。
【００３１】
上述の通り、本発明の管理装置は集積回路装置とみなすことができる。集積回路一般に関し、半導体ウェハの表面に複数の同一ダイが一般的に反復パターン状に形成される。各ダイは、他の構造または回路を含むことができる。各ダイは他の構造または回路を含むことができる。個々のダイはウェハから裁断またはダイシングされ、次いで集積回路としてパッケージングされる。ウェハをいかにダイシングしかつパッケージングして集積回路を製造するかは、当業者には周知であろう。そのように製造された集積回路は、本発明の一部とみなされる。
【００３２】
したがって、本書では添付の図面に関連して本発明の例示的実施形態を説明したが、本発明はこれらの厳密な実施形態に限定されず、発明の範囲または精神から逸脱することなく、様々な他の変形および変更を当業者が施すことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る一般的ＤＳＬＡＭ中央局のアーキテクチャを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る図２の構成のより詳細な実現例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおけるＴＥ装置のチャネル選択および状態を示すテーブルである。
【図５】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおけるＦＰＧＡ装置の機能ブロックを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＤＳＬＡＭネットワークにおける適応帯域幅利用の方法論を示す流れ図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードのライン・カードで使用するための集積回路装置において、少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置からの１つまたは複数の制御メッセージであって、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に対応する１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができ、かつ１つまたは複数のレート制御メッセージを前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信して帯域幅利用を適応させ、かつ前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供することのできる集積回路装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数の制御メッセージの各々はインターネット・グループ・マルチキャスト・プロトコル信号を含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項３】
前記１つまたは複数のレート制御メッセージの各々は帯域内レート制御メッセージを含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態を管理するテーブルを含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項５】
少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置からの１つまたは複数の制御メッセージであって、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に対応する１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができ、かつ１つまたは複数のレート制御メッセージを前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信して帯域幅利用を適応させ、かつ前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供することのできる集積回路装置を含む少なくとも１つのライン・カードを備えた、デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードで使用するための装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのライン・カードと通信するように適応されたアップリンク・カードをさらに備え、かつ前記ライン・カードの前記集積回路装置から前記１つまたは複数のレート制御メッセージを受信し、かつ帯域幅利用を適応させて、前記少なくとも１つの集積回路装置から前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に前記少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを提供することのできるネットワーク・プロセッサを備えた、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
デジタル・ネットワーキング・システムで適応帯域幅利用を達成する方法であって、
少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に各々対応する１つまたは複数の制御メッセージを、前記ＴＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置から、ネットワーク・ノードの少なくとも１つのライン・カードの集積回路装置でインターセプトするステップと、
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、集積回路装置によって維持されるテーブルを更新するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記テーブルを更新するステップは、
少なくとも１つのＴＥ装置が使用可能であるときを決定するステップと、
少なくとも１つの使用可能状態のＴＥ装置によって要求された１つまたは複数のデータ・チャネルを追跡するステップと、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、前記集積回路装置から前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信するステップと、
前記集積回路装置から少なくとも１つのＣＰＥ装置への適応されたデータ・トラヒック・フローのために前記ネットワーク・ノードの前記ネットワーク・プロセッサから適応された帯域幅の利用を受信するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１】
デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードのライン・カードで使用するための集積回路装置において、少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置からの１つまたは複数の制御メッセージであって、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に対応する１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができ、かつ１つまたは複数のレート制御メッセージを前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信して帯域幅利用を適応させ、かつ前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供することのできる集積回路装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数の制御メッセージの各々はインターネット・グループ・マルチキャスト・プロトコル信号を含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項３】
前記１つまたは複数のレート制御メッセージの各々は帯域内レート制御メッセージを含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態を管理するテーブルを含む、請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項５】
少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置からの１つまたは複数の制御メッセージであって、前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に対応する１つまたは複数の制御メッセージをインターセプトすることができ、かつ１つまたは複数のレート制御メッセージを前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに送信して帯域幅利用を適応させ、かつ前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供することのできる集積回路装置を含む少なくとも１つのライン・カードを備えた、デジタル・ネットワーキング・システムのネットワーク・ノードで使用するための装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのライン・カードと通信するように適応されたアップリンク・カードをさらに備え、かつ前記ライン・カードの前記集積回路装置から前記１つまたは複数のレート制御メッセージを受信し、かつ帯域幅利用を適応させて、前記少なくとも１つの集積回路装置から前記少なくとも１つのＣＰＥ装置に前記少なくとも１つのＴＥ装置の動作状態に関連して適応されたデータ・トラフィック・フローを提供することのできるネットワーク・プロセッサを備えた、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
デジタル・ネットワーキング・システムで適応帯域幅利用を達成する方法であって、
少なくとも１つの端末機器（ＴＥ）装置の少なくとも動作状態に各々対応する１つまたは複数の制御メッセージを、前記ＴＥ装置に関連付けられた少なくとも１つの顧客宅内機器（ＣＰＥ）装置から、ネットワーク・ノードの少なくとも１つのライン・カードの集積回路装置でインターセプトするステップと、
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、適応されたデータ・トラフィック・フローを少なくとも１つのＣＰＥ装置に提供するステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、集積回路装置によって維持されるテーブルを更新するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記テーブルを更新するステップは、
少なくとも１つのＴＥ装置が使用可能であるときを決定するステップと、
少なくとも１つの使用可能状態のＴＥ装置によって要求された１つまたは複数のデータ・チャネルを追跡するステップと、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのＴＥ装置の前記動作状態に関連して、前記集積回路装置から前記ネットワーク・ノードのネットワーク・プロセッサに１つまたは複数のレート制御メッセージを送信するステップと、
前記集積回路装置から少なくとも１つのＣＰＥ装置への適応されたデータ・トラヒック・フローのために前記ネットワーク・ノードの前記ネットワーク・プロセッサから適応された帯域幅の利用を受信するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１９１５８０（Ｐ２００６−１９１５８０Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７１５３３（Ｐ２００５−３７１５３３）
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【出願人】（５００５８７０６７）アギア システムズ インコーポレーテッド (302)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【出願人】（５００５８７０６７）アギア システムズ インコーポレーテッド (302)
【Ｆターム（参考）】
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