專利名稱：用于調節網絡上流量的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及訪問下述數據網絡，所述數據網絡使用至少一條共享的接入通信信道來在網絡中的多個節點與所述多個節點所連接的終端之間進行通信。更具體地說，本發明提供用于調節這種網絡上的流量的方法和設備。
背景技術：
近年來，寬帶接入技術例如線纜、光纖和無線等已獲得了迅速的發展。已經出現了語音和數據網絡的合并，其部分原因是由于美國電信工業的管制解除。為了保持競爭力，提供寬帶接入技術的公司需要在它們的本地接入網絡上支持語音、視頻和其他高帶寬應用。對于使用共享接入介質來在訂戶和服務提供商之間通信的網絡(例如線纜網絡、無線網絡等)來說，在這種網絡上提供可靠的高質量語音/視頻通信不是一件容易的事。
一種寬帶接入技術涉及線纜調制解調器網絡。線纜調制解調器網絡或“線纜樹”采用線纜調制解調器，其是對傳統PC數據調制解調器的改良并且提供高速連接性。因此，線纜調制解調器有助于將線纜系統轉化為視頻、語音和數據電信服務的完全服務提供者。
服務提供商需要對提供給用戶的服務分級，不同的級別一般對應于不同的價格。例如，一些用戶可能需要比其他人更高的數據傳輸速率，并且原意為能夠提供這種傳輸速率的更高的服務質量(“QoS”)而付更多的錢。其他用戶可能滿足于較慢和較便宜的服務。一般地，具有較高QoS的用戶和具有較低QoS的用戶使用相同類型的調制解調器。服務提供商還可向具有相同QoS的用戶指定不同的優先級。服務提供商一般基于向不同類別的用戶指定的配置文件來對這些用戶進行區分。
但是，服務提供商必須采用其他網絡控制來調節網絡流量的各個方面。為了調節突發流量，網絡管理員需要確保網絡資源以公平和可預期的方式分配，同時仍允許用戶在合適時發送突發數據。對突發流量模式進行調節和成形的兩種方法用“漏桶(leaky bucket)”和“令牌桶(tokenbucket)”模型示出，如圖1和2所示。
圖1的漏桶150具有用于流入數據160的容量155。數據160例如可以是訂戶可能想傳送的數據。在該示例中，來自漏桶150的流出數據165以固定速率170被傳送。漏桶在防止數據突發方面是很有用的，而這對帶寬分配是有益的。但是，訂戶可能會對漏桶不滿意，因為它缺乏靈活性，并且可能在數據傳輸中出現明顯延時。
圖lA示出了令牌桶180，其是用于對數據流量成形的較復雜的模型。令牌185可看成對傳送預定單位的數據的授權；因此，令牌通常以比特或字節來測量。在圖lA中被示為水滴的令牌185以固定速率R流入令牌桶180，其中速率R以每時間單位的數據單位來測量(例如比特每秒)。令牌桶180具有容量190。在本示例中，令牌桶180的容量是B個數據單位。容量B也被稱為令牌桶180的“突發大小”，因為它等于控制器192所允許的最大數據突發。
數據在緩沖器195中積累，直到在令牌桶180中存在足夠的令牌以允許數據被傳送。例如，假設在緩沖器195中等待傳送的下一數據分組196的大小是b個數據單位，其中B＞b。如果令牌桶180是滿的，則數據分組196可立即被發送。如果令牌桶180是空的，則數據分組196將留在緩沖器195中，直到b個令牌流入令牌桶180。如果令牌桶180包含N個令牌，其中N＜b，則數據分組196將留在緩沖器195中，直到(b-N)個令牌流入令牌桶180。
一般地，如果訂戶不傳送數據，則令牌桶180將在一秒或更少的量級內達到其容量190。該事實參見RFC 2697，其通過引用而被包含于此。第3章 2記載了“令牌計數Tc和Te每秒更新CIR[承諾信息速率，以字節測量]次”。令牌計數在達到突發大小后不再更新。因為突發大小小于CIR，因此在小于1秒的時間內，令牌將停止流入令牌桶。當令牌桶180到達其容量190后，多余的令牌被丟棄。
在此方式中，令牌桶提供了比漏桶150更大的靈活性。漏桶150不允許數據突發，而是平滑了突發流量。令牌桶180允許數據可能的突發，但是對突發流量進行了限制。因此，訂戶一般對令牌桶180更為滿意。
服務提供商必須解決的另一個問題是不成比例的網絡帶寬量的消耗。文件共享應用例如KaZaA、Gnutella等提供的軟件使得訂戶的個人計算機(“PC”)執行服務器的某些功能，從而導致比線纜數據系統接口規范(“DOCSIS”)和其他協議所預想的多得多的上行流量。該上行流量經常導致訂戶即使保持在其QoS參數內時，也會消耗大量帶寬。
基于網絡的應用識別(NBAR)是思科系統的專有IOS軟件的一個功能，其已被用來降低與文件共享應用有關的流量速率。NBAR是這樣的分類引擎，其可通過檢測第4層及更高層的模式，來識別很多種應用，包括基于Web的應用和客戶機/服務器應用(例如文件共享應用)。一旦應用被識別，網絡就可調用與所識別出的應用有關的特定動作。例如，NBAR可用來觸發優先級、QoS等的改變。
但是，文件共享應用的程序員意識到了NBAR的能力并不斷地改變文件共享軟件以逃避檢測。例如，KaZaA的最近版本包括“端口跳越”特征，其使得很難或無法利用NBAR進行檢測。
當使用文件共享應用或消耗不成比例的量的網絡帶寬的其他應用時，更可靠的檢測方法將是非常有用的。此外，防止或降低這種帶寬消耗也將是很有用的。
發明內容
本發明提供了用于調節網絡上的流量的方法和設備。當檢測到超量的帶寬使用時，本發明的一些方面提供了用于自動修改用戶的服務質量、優先級或其他服務屬性的方法。在一些實現中，定義了用于管理帶寬使用的一組規定，所述規定對應于令牌桶的特性。
根據本發明的一些方面，如果在第一時間段上訂戶的上行流量超出了預定級別，則訂戶的服務質量在不需訂戶重注冊的情況下被調節。根據一些實施例，第一令牌桶被用來確定在第一時間段上訂戶的上行流量是否超出了預定級別。在一些這種實施例中，第一令牌桶用來根據在第一時間段內訂戶的上行流量來控制突發大小、峰值速率或另一令牌桶的其他特性。
根據本發明的其他方面，可向正在消耗太多帶寬的用戶發送警告。根據本發明的其他實施例，可向正在消耗太多帶寬的用戶收取更高的服務費用。
根據本發明的一些實現，提供了用于控制網絡訂戶的帶寬使用的方法。此處所述的方法和所有其他方法可在計算機軟件和/或硬件中實現。該方法包括下述步驟通過使用具有多個令牌的容量的令牌桶來調節突發流量，每個令牌授權網絡訂戶傳送一個單位的數據，該令牌以等于容量除以第一時間段的速率被添加到令牌桶；計算由于令牌桶已達到容量而未被保留在令牌桶中的超出的令牌數；以及部分基于在大于所述第一時間段的第二時間段內計算出的超出的令牌數來控制網絡訂戶的帶寬使用。
第一時間段可以小于1秒。第二時間段可以至少比第一時間段大100倍。
控制步驟可以包括改變網絡訂戶的服務質量、改變網絡訂戶的服務優先級、和/或發送消息到網絡訂戶。該方法還可包括部分基于超出的令牌數來計算網絡訂戶的計費的步驟。
根據本發明的替換實現，提供了一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的方法。該方法包括下面的步驟通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權網絡訂戶傳送一個單位的數據，第一令牌以等于第一容量B1除以第一時間段T1的速率R1被添加到令牌桶；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制第一令牌桶，第二令牌以等于第二容量B2除以大于T1的第二時間段T2的速率R2被添加到第二令牌桶。
T1可以小于1秒。T2可以至少是1分鐘。B2可以至少比B1大100倍。
控制步驟可以包括改變第一容量、改變網絡訂戶的服務優先級和/或發送消息到網絡訂戶。
本發明提供了另一種控制網絡訂戶的帶寬使用的方法。該方法包括下面的步驟通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權網絡訂戶傳送一個第一單位的數據；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制第一令牌桶，每個第二令牌授權網絡訂戶傳送一個第二單位的數據，第二單位的數據至少比第一單位的數據大100倍。
本發明提供了另一種控制線纜網絡訂戶的帶寬使用的方法。該方法包括監控線纜網絡訂戶在預定時間段內的上行傳送；以及如果線纜網絡訂戶在預定時間段內傳送多于預定量的數據，則在線纜網絡訂戶在線時降低線纜網絡訂戶的服務質量。
本發明的一些實施例提供了一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置。該裝置被配置為執行下面的操作通過使用具有多個令牌的容量的令牌桶來調節突發流量，每個令牌授權網絡訂戶傳送一個單位的數據，該令牌以等于容量除以第一時間段的速率被添加到令牌桶；計算由于令牌桶已達到容量而未被保留在令牌桶中的超出的令牌數；以及部分基于在大于第一時間段的第二時間段內計算出的超出的令牌數來控制網絡訂戶的帶寬使用。
該裝置可包括線纜調制解調器終端系統。該裝置還可以包括線路卡。
本發明的其他實施例提供了一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，包括用于下述操作的設備通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權網絡訂戶傳送一個單位的數據，第一令牌以等于第一容量B1除以第一時間段T1的速率R1被添加到令牌桶；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制第一令牌桶，第二令牌以等于第二容量B2除以大于T1的第二時間段T2的速率R2被添加到第二令牌桶。
本發明的其他實施例提供了一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，該裝置被配置為執行下列操作通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權網絡訂戶傳送一個第一單位的數據；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制第一令牌桶，每個第二令牌授權網絡訂戶傳送一個第二單位的數據，第二單位的數據至少比第一單位的數據大100倍。
本發明的一些實施例包括一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置。該裝置被配置為執行下列操作監控線纜網絡訂戶在預定時間段內的上行傳送；以及如果線纜網絡訂戶在預定時間段內傳送多于預定量的數據，則在線纜網絡訂戶在線時降低線纜網絡訂戶的服務質量。
通過結合附圖參考下面的描述，可以最好地理解本發明，附圖示出了本發明的特定實施例。
圖1是示出漏桶的框圖。
圖1A示出了令牌桶的操作。
圖1B是示出雙向混合光纖—同軸電纜網絡的框圖。
圖2是示出根據本發明的某些方面來調節網絡流量的方法的簡圖。
圖3A是描述根據本發明的某些方面來控制訂戶的帶寬使用的方法的流程圖。
圖3B是描述根據本發明的某些方面來在不要求訂戶重新注冊的情況下改變訂戶的服務參數的方法的流程圖。
圖4是示出線纜調制解調器終端系統的一個實施例的框圖。
圖5是示出線路卡的一個實施例的框圖。
圖6是示出另一線纜網絡的框圖。
圖7是示出另一線纜網絡的框圖。
圖8是示出具有無線上行鏈路和下行鏈路信道的網絡的框圖。
具體實施例方式
一般地，本發明的方法可在軟件和/或硬件上實現。例如，本發明可在操作系統內核中、在獨立的用戶進程中、在與網絡應用綁定的工具包中、在專門構建的機器上或在網絡接口卡上實現。在本發明的具體實施例中，本發明的技術可在例如操作系統或在操作系統上運行的應用中實現。
本發明的軟件或軟件/硬件混合系統優選地在被存儲器中存儲的計算機程序選擇性地激活或重配置的通用可編程機器上實現。這種可編程機器可以是網絡設備，例如被設計來處理終端和多個網絡節點之間的網絡流量的終端。這種網絡設備一般具有多個網絡接口。
雖然本發明的方法可以在多種網絡上實現，但是下面的描述將主要集中于線纜網絡。可用來在線纜網絡中實現本發明的一類重要的設備是線纜調制解調器終端系統(CMTS)。優選地，CMTS是“路由”CMTS，其至少具有某些路由功能。或者，CMTS可以是“橋接”CMTS，其僅處理低級工作。
圖1B示出了雙向混合光纖—同軸電纜(HFC)網絡100。如圖1所示，線纜網絡100包括頭端復用器(head end complex)102，其一般被配置為服務大約40,000個家庭。該頭端復用器102可包括多個組件和/或系統(未示出)，例如頭端、超級頭端、集線器、主集線器、次集線器，等等。此外，如圖1B所示，頭端復用器102包括CMTS 120。CMTS 120的主要功能包括(1)接收來自外部源100的數據輸入，并對數據進行轉換，以用于通過線纜樹進行傳送；(2)向線纜系統所接收的數據提供合適的媒體訪問控制(MAC)級分組頭部；以及(3)對去往和來自線纜網絡的數據進行調制和解調。在本發明的某些實施例中，CMTS 120實現了本發明的方法。一般地，頭端復用器102被配置為在線纜網絡的節點(例如線纜調制解調器)與外部網絡例如因特網之間提供通信接口。線纜調制解調器一般駐留在訂戶的房屋110A-110D處。
在本實施例中，頭端復用器102連接到線纜網絡中的一個或多個節點106。每個光纖節點又被配置為服務于一個或多個訂戶群110。每個訂戶群一般包括大約500到2000個家庭。光纖節點106的主要功能是在頭端復用器102與駐留在多個訂戶群110處的多個線纜調制解調器之間提供光電信號接口。
為了讓數據能夠通過廣域網例如HFC或其他寬帶計算機網絡有效率地傳送，網絡提供商一般采用數據傳送的公共標準。用于通過HFC網絡傳送數據或其他信息的一種常用公知標準是線纜數據系統接口規范(DOCSIS)。DOCSIS標準已由Cable Television Laboratories公司(Louisville，Colorado)在題為DOCSIS 1.1RF Interface Specification(文獻控制號SP-RFIv1.1-I06-001215，2000年12月15日)的文獻中公開。該文獻通過引用被包含于此，以用于各種目的。更新版本的DOCSIS已被使用，并且本發明可在任何這些版本上實現。但是，本發明并不限于使用DOCSIS標準的數據傳送。根據各種因素可使用任何方便的標準，所述因素包括用于實現本發明的數據網絡類型。
頭端復用器102和光纖節點106a之間的通信是使用通過光纖線纜行進的調制光信號實現的。更具體而言，在調制光信號傳送期間，多個光頻率被數據調制，并且通過例如圖1的光纖鏈路105a和105b這樣的一般標作“RF光纖”的光纖傳送。如圖1所示，從頭端復用器102傳送的調制光信號最終到達光纖節點106a。光纖節點維持信號調制，同時從光纖介質轉換到同軸介質或從同軸介質轉換到光纖介質。
每個光纖節點106都被同軸電纜107分別連接到一群駐留在訂戶房屋110A-110D處的線纜調制解調器。根據DOCSIS標準，特定頻率范圍被用于從CMTS向線纜調制解調器傳送下行信息，而其他頻率范圍被用于從線纜調制解調器向CMTS傳送上行信息。
為了允許線纜調制解調器向CMTS傳送數據，線纜調制解調器在該域內共享一條或多條上行信道。通常使用時分復用(TDM)手段對上行信道的接入進行控制。這種實現要求CMTS和在特定域內共享上行信道的所有線纜調制解調器具有共同的時間概念，從而當CMTS在時刻T告知特定線纜調制解調器傳送數據時，該線纜調制解調器知道該做什么。這里的上下文中的“時間”可使用通常被稱為時間戳計數器的計數器來跟蹤，根據傳統實現，該計數器是每個時鐘脈沖遞增的32位計數器。
在本實施例中，線纜網絡的上行鏈路和下行鏈路信道上的數字數據通過無線電頻率(“RF”)載波信號被運載。線纜調制解調器將數字數據轉換為用于上行傳送的調制RF信號，將下行RF信號轉換位數字形式。該轉換是在訂戶設備處進行的。在CMTS處，轉換是相反的。CMTS將下行數字數據轉換為調制RF信號，其通過光纖和同軸線被傳輸到訂戶房屋。然后，線纜調制解調器對RF信號進行解調，并將數字數據饋至計算機。在返回路徑上，數字數據(例如從相關PC)被饋至線纜調制解調器，線纜調制解調器將數字數據轉換為調制RF信號。一旦CMTS接收到上行RF信號，它就解調該信號并將數字數據傳送到外部源。
圖2的示意圖示出了本發明的某些實現。調節器205監控訂戶的帶寬使用，并在適當時控制訂戶的服務屬性。調節器205可用來監控例如來自訂戶的線纜調制解調器的上行傳送。當調節器205確定訂戶在預定時間(例如，可以是分鐘、小時或天的量級)內使用太多帶寬時，調節器205可自動修改訂戶的服務質量、優先級或其他服務屬性。在線纜網絡的上下文中，“自動地”可以表示例如訂戶的服務屬性可在不需訂戶重注冊(即訂戶在線時)的情況下被修改。
調節器205控制用于通過控制突發等來對網絡流量成形的設備220。在本示例中，設備220包括至少一個用于調節突發流量的令牌桶。這里，設備220包括令牌桶225和230，它們以與網絡工作組的請求注解2698(1999年9月)中所述類似的方式被配置，該文獻通過引用而被包含于此。但是，設備220的配置僅是示例性的。可使用本領域已知的用于對網絡流量成形的任何方便的設備。
令牌232以第一峰值速率235每秒流入令牌桶225，令牌以承諾速率240每秒流入令牌桶230。令牌232和240的大小可變，但是通常是1比特或1字節。例如，在一種實現中，如果峰值速率235是256Kb/s，則每3微秒就有1比特令牌流入桶中。在其他實現中，令牌并不連續地流入令牌桶。相反，在分組到達傳送隊列時，依賴于峰值速率和從最后的到達開始已流逝的時間量來計算出令牌數量。
第一峰值速率235可以是與訂戶相關的任何峰值速率(并且通常由訂戶服務協議來定義)。在一個示例中，第一峰值速率235是1M比特每秒(Mb/s)。承諾速率240定義了保證的最低服務級別。對大多數訂戶來說，承諾速率240可以被設置為0，因為未提供保證服務級別。因此在本示例中，承諾速率240是0。
令牌桶225具有容量或突發大小B，其確定由訂戶發送的數據222的最大突發大小。突發大小B可被設置為任意方便的大小。在一個實施例中，B是12K比特。如本領域技術人員所知，令牌桶225一般將在1秒或更少時間內被充滿到突發大小B，如果用戶在這段時間內不傳送數據的話。數據222在傳送前被存儲在緩沖器221中。
如果調節器205確定訂戶在預定時間內消耗了太多帶寬，則調節器205可采取多種動作。例如，調節器205可自動修改訂戶的服務質量、優先級或其他服務屬性。或者，調節器205可令一條消息被發送到訂戶(例如警告繼續超量使用帶寬的后果)，使得用戶付費增加，或采取由服務提供商確定的其他動作。在本示例中，如果調節器205確定訂戶正在消耗太多帶寬，則調節器205自動地將第一峰值速率235降低到第二峰值速率250，其在本示例中是500Kb/s。
在圖2所示示例中，調節器205包括一種新穎的令牌桶，這里稱之為巨型令牌桶或GTB。這里，令牌210以速率214流入GTB 212，速率214是比速率235、240或250中任何一個都慢得多的速率。一般地，速率214至少慢一個數量級，或者慢幾個數量級。優選地，對應于速率214的時間間隔至少比對應于速率235、240或250中任意一個的時間間隔大100倍。在一個示例中，每30分鐘才有一個令牌210流入GTB 212。但是，速率214可以是任何方便的速率。優選地，速率214由服務提供商選擇，以提供所希望的監控粒度(granularity)級別。
令牌210的大小被設置為在選定時間段內允許訂戶傳送的數據的所希望的最大量。令牌210優選地比令牌232或233至少大100倍，也可以大很多個數量級。例如，如果令牌210是10M字節(MB)，并且每30分鐘有一個令牌流入GTB 212，則可在不觸發調節器205的響應的情況下，訂戶每半個小時最多傳送10MB。
但是，對應于速率214的時間間隔并不一定與觸發調節器205的響應的時間間隔相同。在一個示例中，令牌210具有10MB的大小，并且每15分鐘有一個令牌210流入GTB 212。調節器205可被編程為在某時間段內，僅當訂戶的上行流量在預定數量的15分鐘間隔內超過10MB時，調節器205才采取動作。例如，如果在一個小時內用戶的上行流量在多于3個15分鐘間隔內超過10MB，在一天內用戶的上行流量在多于10個15分鐘間隔內超過10MB，等等，則調節器205可自動地將一個或多個訂戶的服務屬性(例如QoS)降級。
在其他示例中，調節器205基于例如滾動的一周或30天周期上的一個若干天數D的滑動窗確定是否采取動作。如果訂戶在最近范圍的天數D中有多于一定數量的天數E(例如7天中有4天或30天中有20天)超過了他的使用參數，則調節器205啟動預定動作。
在替換實施例中，這種超量的帶寬使用將觸發不同類型的響應。例如，調節器205可使得消息(例如警告e-mail)被發送到訂戶。或者，調節器205可使得訂戶的計費增加，例如增加到與訂戶的帶寬使用相當的級別。此外，如果訂戶在預定時間內(或在幾個預定時間內)傳送的數據量少于某個量，則訂戶的“好”行為將通過減少計費、服務屬性升級等予以獎勵。
根據本發明的其他方面，調節器205確定由于令牌桶已到達其容量，多少超出的令牌未被保留在令牌桶225或230中。當超出的令牌被丟棄時，這就意味著訂戶沒有傳送訂戶可傳送的那么多的數據。可在一個或多個時間間隔內進行該確定，如上所述，并且可觸發調節器205的類似響應，以控制訂戶的帶寬使用、控制訂戶服務的收費，等等。
在替換實施例中，調節器205的配置可類似于請求注解(“RFC”)2697“A Single Rate Three Color Marker”或RFC 2698“A Two Rate ThreeColor Marker”中描述的令牌桶。
圖3A的流程圖概括地示出了本發明的某些方面。在步驟305，訂戶上行傳送量在一段預定時間內或一系列預定時間段內被評估。該評估步驟可以以上面參照圖2所述的任何方式或任何其他方便的方式執行。例如，步驟305可包括使用GTB 212的形式的調節器205。訂戶所傳送的數據量可在每次令牌210流入GTB 212時(例如每20分鐘)被評估。該評估可通過將前一20分鐘內訂戶傳送的數據的字節數與令牌210的大小進行比較來進行。如果令牌210是5MB令牌，則步驟305包括確定訂戶在最近20分鐘內是否傳送了多于5MB的步驟。
在步驟310，確定在預定的一段(多段)時間內，訂戶的上行傳送是否超過了預定數據量。如上所述，用于評估訂戶的傳送量的時間段可以與進行步驟310的確定的時間段不同。使用上述示例(其中在步驟305確定訂戶是否在最近20分鐘內傳送了多于5MB)，步驟310可包括確定訂戶在長于20分鐘的預定時間段內超出該5MB限制的次數是否多于預定次數(例如在1小時內2次或一天內10次)。
如果在步驟310確定訂戶的上行傳送在預定的一段(多段)時間內超出預定數據量，則在步驟315觸發響應。否則繼續步驟305的評估。所述響應可包括上面參照圖2所述的響應，或服務提供商認為合適的任何其他響應。優選地，步驟305的評估繼續進行，以確定步驟315的響應是否應被重復、擴展，等等。例如，如果步驟315的響應是降低訂戶的QoS級別，則步驟305的評估的繼續可確定QoS應被降級多長時間以及/或者是否應采取進一步的動作。
圖3B根據本發明的一個方面示出了步驟315。這里，步驟315包括改變線纜網絡訂戶的服務屬性，而不要求訂戶重注冊(即當用戶在線時)。
DOCSIS協議允許CMTS通過丟棄或延遲帶寬請求(通過發送“未決批準”)來控制服務來自調制解調器的帶寬請求的速率。此外，在DOCSIS 1.0中，根本未建議調制解調器對上行流量進行速率限制。相反，假設CMTS僅負責執行服務級別協議(SLA)。一般地，CMTS從線纜調制解調器配置文件獲知這些SLA，所述文件在訂戶每次登錄并注冊時被獲取。
一般地，改變訂戶的上行SLA要求訂戶經過注冊處理，其包括從規定服務器(provisioning server)請求重配置文件。因此，當線纜調制解調器重注冊時，規定服務器將拾取具有新SLA的新配置文件。該處理導致流量的瞬間丟失，因為在調制解調器注冊時，它不能傳遞用戶數據。
但是，由于CMTS控制上行流量，因此不需要注冊調制解調器以執行SLA。因此，步驟320通過將新SLA通知CMTS來觸發對線纜網絡訂戶服務屬性的改變，在所述新SLA中，例如訂戶的QoS已被降級。可以任何方式將新SLA通知CMTS(例如經由簡單網絡管理協議(“SNMP”)、命令行接口(“CLI”)、動態算法，等等)。
在步驟320，CMTS將新SLA直接應用于訂戶的調制解調器。優選地，CMTS跟蹤被以此方式應用新SLA的線纜調制解調器，從而即使當調制解調器重注冊時，CMTS也將在CMTS處用SLA直接強制覆寫從注冊接收的SLA。因此，如果訂戶由于網絡中斷或CM中斷(例如關掉CM的電源開關)而重注冊，則新的SLA將繼續應用，直到確定新SLA應被改變(例如通過訂戶后來的同意)。
替換硬件配置下面參照圖4到圖8描述用于實現本發明的各種配置。圖4的框圖示出了可用來實現本發明的某些方面的CMTS 400的具體實施例。如圖4所示，CMTS 400可包括多個路由引擎(例如401a和401b)。在特定實現中，路由引擎A(401a)可被配置為主或工作路由引擎，而路由引擎B(401b)可被配置為提供冗余功能的備用或待機路由引擎。
如圖4實施例所示，每個路由引擎可包括多個相似的模塊和/或組件。為了避免混淆，現在將更詳細描述與路由引擎A(401a)有關的各組件和/或模塊，同時應當理解，這些描述也適用于路由引擎B(401b)中的對應組件和模塊。
根據特定實施例，路由引擎A可被配置為或設計為包括多個功能不同的模塊或組件，例如包括轉發處理器(FP)模塊411a，其適用于提供分組轉發功能；路由處理器(RP)模塊403a，其適用于實現路由或轉發操作；以及公用組件402a，其適用于提供系統時鐘和時間戳功能。路由引擎組件可被配置為提供第一層、第二層、第三層和第四層功能，以及服務質量(QoS)功能。
根據特定實現，RP模塊403a可被配置為基于處理器的路由系統，其包括被合并在一個典型路由器中的功能，所述典型路由器例如是可從SanJose，California的思科系統有限公司獲得的專門配置的路由器型號1600、2500、2600、3600、4500、4700、7200、7500、10012和12000。例如，如圖4實施例所示，RP模塊403a包括耦合到系統控制器409a和存儲器407a的通用處理器405a(例如MIPS路由處理器)。
應當注意，為了清楚起見，僅描述了單個的組件。本領域的技術人員將理解，例如多個處理器、各種存儲器格式或多個系統控制器可被用于此上下文中，以及其他上下文中，只要落在本發明的范圍內。存儲器407可包括同步動態隨機訪問存儲器(SDRAM)存儲位置，其可被處理器405a所尋址，以存儲被組件訪問的軟件程序和數據結構。網絡路由操作系統(該系統的一部分可駐留在存儲器中并被路由處理器執行)通過調用支持在路由器上執行的軟件處理的網絡操作，從而在功能上組織路由器。
RP處理器405a可被配置為構建和裝載FP模塊411a所使用的路由表。處理器405a還可被配置或設計為執行路由引擎401a的配置管理功能，以及與相鄰對等者、待機以及/或者備用路由器通信，以交換用于根據傳統路由算法來構建路由表的協議數據單元。對于本領域的技術人員來說很明顯，其他存儲器類型，包括各種計算機可讀介質，都可用于存儲和執行與路由引擎的操作有關的程序指令。
接口電路427a可分別耦合到線路卡431a、431b的接口電路433a、433b。根據特定實現，接口電路427a可被配置為駐留在路由引擎的底板(backplane)邏輯電路423a上。在一個示例中，底板邏輯電路423a被實現為高性能專用集成電路(ASIC)。適用于本發明的底板邏輯電路的一個示例在2001年2月22日提交的共同未決和共有美國專利申請No.09/791,063中公開，其全文通過引用而被包含于此，以用于各種目的。
根據具體實施例，底板邏輯電路(根據具體實現，其可被配置為ASIC)可被配置為進一步將線路卡與FP模塊411a的分組緩沖器425a和421a相連接。分組緩沖器425a可包括這樣的存儲器，其被配置為在轉發引擎421a執行其分組轉發功能時存儲分組。例如，分組緩沖器可用來存儲低優先級數據分組，而高優先級、低延遲的語音分組被轉發引擎轉發到數據網絡接口435a。根據各種實施例，FP模塊411可包括處理器413a和存儲器415a，用于處理傳輸層417和網絡層419功能。在一種實現中，處理器413a可被配置為跟蹤線纜調制解調器網絡451上各用戶的記帳、端口和計費信息。處理器413a還可被配置為維護例如用于通過線纜調制解調器網絡發起的語音呼叫所希望的服務流或存儲器415a中的會話狀態信息。FP模塊411a還可被配置為提供事務打包(transaction compacting)功能、數據包隧道功能、交換功能、以及如上所述的登錄監控功能，等等。
根據具體實施例，路由引擎A可經由至少一條鏈路446例如底板線路或系統總線連接到路由引擎B 401b。可通過將路由引擎之一指定為工作或主路由引擎，而將其他(一個或多個)路由引擎指定為冗余或待機路由引擎來提供路由引擎冗余。當被配置為工作路由引擎時，路由引擎A可執行所有合適的轉發和路由功能。當在工作路由引擎處發生故障時，冗余路由引擎(例如路由引擎B)可接替工作路由引擎的工作。然后，當路由引擎A恢復時，它可承擔冗余路由引擎的功能，或者可接替工作路由引擎的功能。
根據本發明的不同實施例，一個或多個路由引擎可被配置為經由點到點鏈路與多個線路卡(例如431和435)進行通信。例如，如圖4所示，多個線路卡431和435中的每一個經由點到點鏈路441和443連接到路由引擎401a、401b中的每一個。點到點鏈路配置的一個優點是它提供了額外的可靠性，因為一個或多個線路卡的故障將不會干擾其他線路卡和(一個或多個)路由引擎之間的通信。例如，如果線路卡A 431a突然出現故障，則每個路由引擎將仍能與其他線路卡進行通信。
根據特定實施例，多個線路卡可包括被專門配置來執行特定功能的不同類型的線路卡。例如，線路卡431可對應于下述射頻(RF)線路卡，所述線路卡被配置為或設計為用于線纜網絡。此外，線路卡435可對應于被配置或設計為與使用不同類型通信協議(例如以太網、幀中繼、ATM、TCP/IP等)的不同類型外部網絡(例如WAN和/或LAN)相連接的網絡接口卡。例如，數據網絡接口435a工作為外部數據源與線纜系統之間的接口組件。外部數據源經由例如光纖、微波鏈路、衛星鏈路或通過各種介質將數據傳送到數據網絡接口435a。數據網絡接口可包括用于連接各種網絡的硬件和軟件。根據各實施例，數據網絡接口可在線路卡上被實現為用于分組交換網絡的傳統路由器的一部分。使用這種配置，CMTS能夠使用例如網絡層軟件419a來發送和/或接收去往和來自數據網絡接口的IP分組。
根據特定實施例，網絡層軟件可實現與獲取線纜調制解調器的IP地址相關的操作。其可包括例如經由數據網絡接口與DHCP服務器(未示出)通信的CMTS。
如圖4所示，線路卡的至少一部分包括接口電路，用于提供主機線路卡、其他線路卡和/或(一個或多個)路由引擎之間的適當接口。例如，接口電路433a可包括耦合到一個或多個點到點鏈路441、443的互連端口。根據特定實現，接口電路工作為將在線路卡處接收的數據的傳統格式轉換為合適的協議格式，以從線路卡傳送到合適的路由引擎的轉換器。在一種實現中，接口電路433還可包括執行循環冗余碼(CRC)生成和檢查分組以及互連格式檢查的電路。
根據特定實施例，點到點鏈路441、443可被配置為時鐘轉發鏈路，從而每個點到點鏈路包括用于傳輸數據信號的至少一條數據線和用于運載時鐘信號的至少一條時鐘線。但是，本領域的技術人員將理解，時鐘轉發技術可被擴展來適應其他時鐘轉發布置，例如包括多個數據信號和/或時鐘信號的連接。此外，根據特定實施例，每個線路卡可被配置為提供路由引擎(401a和401b)與線纜網絡的一部分之間的至少一個通信接口。數據網絡接口435a可將路由引擎401a耦合到外部數據網絡455例如因特網。
根據一個實施例，所有的或選定的線路卡、路由引擎和/或數據網絡接口可被配置為使用至少一條公共專線或底板(例如445)。根據其他實施例，路由引擎401a和401b可具有額外的(一條或多條)專用連接以支持冗余。在特定實現中，底板可被配置為由CMTS共享的以太網介質。當線路卡被插入底板時，它們根據標識了線路卡類型和它們的各種特性/參數的“能力”交換，來通過線路445與路由引擎通信。
根據特定實現，在CMTS初始化期間，路由引擎401a和401b通過底板對工作路由引擎狀態進行協商。對工作狀態的斷言使得線路卡431配置它們各自的接口電路，以與指定的工作路由引擎(例如路由引擎A 401a)通信。然后，路由引擎A 401a配置CMTS和線路卡，建立路由關系，并啟動流量轉發操作。冗余路由引擎401b可完成自檢，并執行其各種功能的初始化。然后，兩個路由引擎設備可經由底板線路445交換傳統的協商消息(可包括例如健康(health)和狀態消息)。根據特定實現，所交換的消息由可從San Jose，California的思科系統公司獲得的增強系統可用性(EHSA)協商算法定義。冗余路由引擎還可從工作路由引擎請求事務信息。
當冗余路由引擎401b檢測到主路由引擎出故障時，冗余路由引擎可接替作為新的工作路由引擎，并發起“切換”操作，以使得線路卡接口電路(例如433a和433b)識別并與新的工作路由引擎401b通信。然后，新的工作路由引擎401b訪問并獲取存儲在選定線路卡上的狀態信息(例如電話呼叫狀態信息、服務流狀態信息等)，以維護現有的服務流。
在故障狀況之前，冗余路由引擎401b可被配置為監控工作路由引擎401a的狀態，并且可被進一步配置或設計為接收更新的配置、事務和/或狀態信息，然后它們可被存儲在冗余路由引擎401b的合適位置。
線路卡還可包括用于通過點到點鏈路將分組“循環”回到冗余路由引擎401b的電路。這允許路由引擎401b發送和接收測試分組，以在系統故障發生前，評估除了專用線纜的操作之外它自己的操作。
本發明的技術可在通用的線纜調制解調器終端系統上實現。在特定實施例中，本發明的系統可以是專門配置的CMTS，例如可從San Jose，California的思科系統公司獲得的uBR-7200和uBR-10012系列CMTS中的專門配置的型號。在替換實施例中，本發明的方法可在通用網絡主機例如個人計算機或工作站上實現。此外，本發明至少可部分地在用于網絡設備或通用計算機設備的卡(例如接口卡)上實現。
雖然圖4所示的系統代表了本發明的一種特定的CMTS體系結構，但是其絕非其上可實現本發明的唯一的CMTS體系結構。例如，其他類型的接口和介質也可與CMTS一起使用。
不論網絡設備的配置(對于線纜樹或其他)如何，它都可采用一個或多個被配置為存儲用于網絡操作和此處所述的本發明的其他功能的程序指令的存儲器或存儲器模塊(例如存儲器407a、415a，等等)。程序指令例如可指定操作系統和一個或多個應用。這種存儲器或多個存儲器還可被配置為存儲數據結構、配置狀態、有關登錄嘗試的信息，或此處所述的其他特定非程序信息。
因為這種信息和程序指令可用來實現此處所述的系統/方法，因此本發明涉及包括程序指令、狀態信息等的機器可讀介質，用于執行此處所述的各種操作。機器可讀介質的示例包括但并不限于例如硬盤、軟盤和磁帶等的磁介質；例如CD-ROM盤的光介質；磁—光介質；以及被專門配置為存儲和執行程序指令的硬件設備，例如只讀存儲器件(ROM)和隨機訪問存儲器(RAM)。本發明還可在通過合適的介質例如無線電波、光線、電線等傳播的載波中實現。程序指令的示例包括由編譯器產生的機器代碼，以及包含可由計算機使用解釋器執行的高級代碼的文件。
圖5示出了線路卡500的特定實施例，其可用來實現本發明的某些方面。根據特定實施例，線路卡500可被配置或設計為實現DOCSIS功能的選定方面，所述方面也可由CMTS實現，例如DOCSIS MAC功能。
在圖5所示的特定實施例中，線路卡500在幾個網絡層上提供功能，包括物理層532以及媒體訪問控制(MAC)層530。一般地，物理層負責接收和發送線纜樹上的RF信號。物理層的硬件部分包括至少一個下行調制器和發送器506和/或至少一個上行解調器和接收器514。物理層還包括用于驅動物理層的硬件組件的軟件586。
經由光纖節點到達的上行光數據信號(分組)被轉換為電信號，然后被解調器/接收器514解調。然后，解調的信息被傳遞到MAC層塊530。
MAC層530的主要目的是用MAC頭部封裝下行分組并解封上行分組的MAC頭部。在本發明的某些實施例中，線路卡500的MAC層530實現本發明的方法。在一個實施例中，封裝和解封的進行如上述用于傳送數據或其他信息的DOCSIS標準所述。MAC頭部包括到特定調制解調器的地址(如果下行發送)，或到CMTS的地址(如果上行發送)。注意，線纜調制解調器還包括MAC尋址組件。在線纜調制解調器中，這些組件用包含CMTS的MAC地址的頭部來封裝上行數據。
MAC層530包括MAC硬件部分534和MAC軟件部分584。MAC層軟件部分可包括與DOCSIS MAC功能有關的軟件等。MAC層硬件和軟件部分共同工作，以提供上述DOCSIS MAC功能。在一個實施例中，MAC控制器534專用于執行某些MAC層功能，并且與處理器555相區分。
在MAC層塊530已處理上行信息后，其被傳遞到接口電路502。如前所述，接口電路502包括合適的硬件和/或軟件，用于把在線路卡處接收的數據格式轉換為用于從線路卡向合適的路由引擎傳送的合適的協議格式。
當在接口電路502從路由引擎接收到分組后，分組被傳遞到MAC層530。MAC層530經由單向通信介質向下行調制器和發送器506發送信息。下行調制器和發送器506接收分組結構的數據(或其他信息)，并利用例如QAM64調制，將其轉換為下行載波上的調制的下行幀，例如MPEG或ATM幀。也可使用其他調制方法，例如QAM256調制、CDMA(碼分多址)、OFDM(正交頻分復用)、FSK(頻移鍵控)，等等。返回數據使用例如QAM16或QSPK被類似地調制。根據特定實施例，使用一個或多個電信號轉換器(未示出)將調制數據從IF電信號轉換為RF電信號(或相反)。
如圖5所示，線路卡500包括中央硬件塊550，其包括一個或多個處理器555和存儲器557。這些硬件組件與線路卡中各層的軟件和其他硬件部分相互作用。它們為很多軟件提供通用計算能力。存儲器557可包括例如I/O存儲器(例如緩沖器)、程序存儲器、共享存儲器等等。用于實現本發明技術的一個或多個數據結構可駐留在這種存儲器中。在一個實施例中，軟件實體582、584和586被實現為在硬件550上運行的網絡操作系統的一部分。優選地，本發明的至少部分功能在作為操作系統一部分的軟件中實現。在圖5中，這種軟件可以是MAC層軟件584的一部分，或可與之緊密關聯。當然，實現本發明的方法所必需的邏輯可駐留在硬件、軟件或二者的某些組合中。
根據特定實現，CMTS一般在注冊和預注冊期間所采用的過程可在線路卡500的MAC層執行。在此實施例中，注冊操作的大部分可由為MAC層邏輯530提供的硬件和軟件執行。
應當理解，根據特定實施例，此處所述的由CMTS(例如圖4)、線路卡(例如圖5)和/或其選定組件所執行的部分功能可在集中的CMTS系統(例如駐留在線纜網絡的頭端復用器中，例如圖1所示)中實現，和/或可在一個或多個分布式CMTS(DCMTS)系統(例如駐留在一個或多個光纖節點處，如圖6所示)中實現。
此外，本領域的技術人員將理解，本發明的技術可在任何具有下述標準化協議的計算機網絡中實現，所述協議用于利用中央終端系統(例如頭端)來為返回(或上行)信道上的遠程站或節點調度時隙。在無線網絡中，中央終端系統可被稱為頭端或無線基站。在衛星網絡中，中央終端系統可被稱為主控制臺站。
圖6和7示出了可用來實現本發明技術的線纜網絡的特定實施例。在圖6的實施例中，頭端復用器602包括集中的CMTS設備601，其可被配置為實現DOCSIS功能。下面參照圖6和7詳細描述CMTS 601的特定實施例。
如圖6所示，線纜網絡600包括2種不同的光纖節點，即RF光纖節點(例如606)和光纖節點(例如620a和620b)。根據特定實施例，RF光纖節點606可被配置為傳統光纖節點，例如圖1的光纖節點106。根據特定實施例，RF光纖節點606可被配置為處理所有遺留的RF下行和上行通信(例如機頂盒信號、遙感信號等，以及在集中DOCSIS信道上發生的通信)，并可被配置為執行與傳統光纖節點相關聯的額外功能。
如圖6實施例所示，基帶光纖網絡616可被部署為耦合到傳統光纖網絡。基帶光纖網絡可包括多個光纖節點620，它們也耦合到傳統光纖網絡。每個光纖節點都可使用組合器(combiner)和/或分離器(splitter)而被插入線纜網絡600，所述組合器和/或分離器可用來向RF線路加入DOCSIS信號，或從RF線路分離DOCSIS信號。
頭端復用器602與多個光纖節點620之間的通信可經由基帶光纖網絡616完成。例如，根據特定實現，一個或多個IP隧道可形成在頭端復用器602與多個光纖節點620之間，以允許IP分組的發送和接收。在特定實現中，(一個或多個)IP隧道可形成在CMTS 601與一個或多個DCMTS設備626a、626b(駐留在一個或多個光纖節點處)之間。CMTS 601可被配置為處理第3層功能，包括分組相關決定、網絡層決定、IP相關決定，等等。此外，根據特定實現，CMTS還可負責處理選定DCMTS設備的冗余和/或失效轉移功能。
根據本發明的特定實施例，每個光纖節點可包括分布式CMTS設備(這里稱為“DCMTS”)，其被配置為經由基帶光纖網絡616接收和發送來自/去往頭端復用器602的基帶光信號。根據特定實現，DCMTS可被配置為執行在基帶光纖介質(例如611和613)上實現的分組協議與在同軸介質(例如609a和609b)上實現的DOCSIS協議之間的轉換。根據特定實施例，DCMTS的功能可包括傳統CMTS設備所提供的功能的全部或選定部分。例如，DCMTS可在較局部的級別上執行一般由駐留在頭端復用器處的傳統CMTS設備所執行的調度或MAC功能的至少一部分。此外，DCMTS可被配置為處理第1層和第2層功能，例如OSI層(例如物理層、RF層、硬件)管理、MAC層管理、數據鏈路層管理、成幀功能、DOCSIS協議功能、時間戳功能，等等。
根據本發明的特定實現，光纖節點可在網絡中被推入比傳統RF光纖節點更深的位置(即距離訂戶群更近)，如圖6所示，這可能導致多個光纖節點620服務由單個RF光纖節點606服務的訂戶群(例如610a和610b)。例如，RF光纖節點606可被配置為服務600個家庭后端(households past)，而每個光纖節點可被配置為服務于100個家庭后端，于是2個光纖節點(620a和620b)服務由RF光纖節點606服務的600個家庭。
除了被配置為接收基帶光信號之外，光纖節點620還可被配置為經由同軸線(例如607A和607B)接收來自RF光纖節點的電信號。這種電信號可包括例如時鐘或其他定時參考信號和/或時間戳同步信號。
圖7示出了線纜網絡750的另一實施例，其可用于實現本發明的方法。在圖7的線纜網絡中，一般駐留在頭端復用器752處的集中的CMTS被去掉，而其功能被合并入選定的駐留在光纖節點725中的DCMTS設備(例如726a、726b)。因此，根據圖7的實施例，駐留在光纖節點725中的選定DCMTS設備可被配置為實現一般由集中的CMTS設備實現的功能，例如第3層功能和/或由參照圖4和5描述的各種邏輯執行的功能的至少一部分。
根據特定實施例，頭端復用器752與多個光纖節點725之間的IP分組通信可在不使用隧道協議的情況下完成。在這樣的實施例中，網絡設備之間的通信可使用例如標準化IP協議來完成。此外，如圖7的實施例所示，頭端復用器752可包括交換機754(例如以太網交換機)，或可被配置為路由或轉發線纜網絡750中的網絡設備之間，或線纜網絡的設備與外部網絡的設備之間的流量的其他類型的流量處理設備。此外，如圖7的示例所示，頭端復用器還可包括DCMTS同步模塊755，其可被配置為向多個光纖節點725提供同步時鐘參考信號和/或同步時間戳信息。
雖然到此為止的描述集中于用于線纜網絡的技術，但是本發明的技術可應用于下述任何接入或共享接入網絡，所述網絡具有多個主機或節點，它們共享至少一條信道，以與網絡中的至少一個“頭端”進行通信。除了線纜網絡以外，共享接入網絡的示例還包括無線網絡、以太網、快速以太網、G比特以太網、LAN，等等。在線纜網絡中，多個節點代表使用至少一條共享接入上行鏈路和下行鏈路信道，與集中終端系統中的至少一個CMTS通信的多個線纜調制解調器。
一般地，上述方法和裝置可在流量處理設備(例如交換機或路由器)上實現，以在具有至少一個向主機提供普通服務的流量處理設備(例如另一交換機或路由器)的網絡中提供控制能力。在無線系統中(如圖8所示)，對應于多個無線節點850的多個節點或主機使用至少一條共享接入信道來與位于無線系統的頭端的至少一個接入控制系統822進行通信。
圖8示出了無線數據通信系統800的示例，其可用于實現本發明的技術。如圖8所示，無線系統包括中央終端系統(或頭端)820。頭端包括接入控制器或接入控制系統(ACS)822，其與多個無線節點850進行通信，并且協調每個無線節點與頭端820之間的接入。接入控制器822可包括存儲器和至少一個處理器。在特定實施例中，接入控制器822的功能類似于上面參照線纜調制解調器網絡描述的CMTS的功能。其可工作為路由器或交換機。
頭端820經由多個無線發送和接收設備810中的任何一個與多個無線節點850進行通信。如圖8所示，多個無線發送和接收設備810可包括衛星基站802、軌道衛星806和無線電塔804等。
在與線纜調制解調器網絡類似的特定實施例中，無線計算機系統的頭端820經由一條或多條下行信道807和一條或多條上行信道809，與多個節點850進行通信。每條下行信道807都是廣播型信道，其被頭端用來與無線網絡中的一群相關的無線節點通信。上行信道809是共享接入信道，其被一群無線節點(類似于線纜調制解調器)用來與頭端820通信。接入控制器822存儲其所服務的各個節點的注冊參數。它還可存儲其所服務的節點的IP地址。
在本發明的特定實施例中，注冊處理和信息類似于上述線纜網絡CMTS的注冊處理和信息。此外，本發明的用于檢測和/或防止未授權的服務質量升級的技術可在無線系統中實現。
無線設備或節點850可包括多個無線發送/接收設備中的任意一個。例如，衛星天線852可用來經由上行鏈路和下行鏈路信道與頭端820通信。衛星天線還可以連接到局域網(LAN)830，局域網830還可連接到一個或多個計算機系統832。另一無線設備可以是便攜式/無線計算機系統854，其能夠經由上行鏈路和下行鏈路信道發送和接收去往頭端的信息。其他無線設備856可包括例如無線電話、手持計算設備，等等。
在特定實施例中，無線系統800中的上行鏈路和下行鏈路信道以與線纜調制解調器網絡中的上行鏈路和下行鏈路信道類似的方式被使用，使用此處提供的本發明的詳細描述，可很容易地在無線系統800中實現上述技術。此外，本發明的技術可很容易地在使用共享接入信道以在集中計算系統與一個或多個遠程節點之間通信的任何計算機網絡中實現。
雖然已參照特定實施例具體示出和描述了本發明，但是本領域的技術人員應當理解，可對所公開的實施例的形式和細節進行改變，而不偏離本發明的精神或范圍。例如，應當理解，本發明的方法并不限于線纜網絡，而是可應用于使用至少一條共享接入通信信道以在網絡中的多個節點與所述多個節點所連接的終端之間進行通信的任何接入數據網絡。因此，本發明的范圍應由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的方法，包括通過使用具有多個令牌的容量的令牌桶來調節突發流量，每個令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述令牌以等于所述容量除以第一時間段的速率被添加到所述令牌桶；計算由于所述令牌桶已達到所述容量而未被保留在所述令牌桶中的超出的令牌數；以及部分基于在大于所述第一時間段的第二時間段內計算出的超出的令牌數來控制所述網絡訂戶的帶寬使用。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述第一時間段小于1秒。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述第二時間段至少比所述第一時間段大100倍。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述控制步驟包括改變所述網絡訂戶的服務質量。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述控制步驟包括改變所述網絡訂戶的服務優先級。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述控制步驟包括發送消息到所述網絡訂戶。
7.如權利要求1所述的方法，還包括部分基于所述超出的令牌數來計算所述網絡訂戶的計費的步驟。
8.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的方法，包括通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述第一令牌以等于所述第一容量B1除以第一時間段T1的速率R1被添加到所述令牌桶；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，所述第二令牌以等于所述第二容量B2除以大于T1的第二時間段T2的速率R2被添加到所述第二令牌桶。
9.如權利要求8所述的方法，其中T1小于1秒。
10.如權利要求8所述的方法，其中T2至少是1分鐘
11.如權利要求8所述的方法，其中所述控制步驟包括改變所述第一容量。
12.如權利要求8所述的方法，其中所述控制步驟包括改變所述網絡訂戶的服務優先級。
13.如權利要求8所述的方法，其中所述控制步驟包括發送消息到所述網絡訂戶。
14.如權利要求8所述的方法，其中B2至少比B1大100倍。
15.一種控制網絡訂戶的帶寬使用的方法，包括通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第一單位的數據；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，每個第二令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第二單位的數據，所述第二單位的數據至少比所述第一單位的數據大100倍。
16.一種控制線纜網絡訂戶的帶寬使用的方法，包括監控所述線纜網絡訂戶在預定時間段內的上行傳送；以及如果所述線纜網絡訂戶在預定時間段內傳送多于預定量的數據，則在所述線纜網絡訂戶在線時降低所述線纜網絡訂戶的服務質量。
17.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，所述裝置被配置為通過使用具有多個令牌的容量的令牌桶來調節突發流量，每個令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述令牌以等于所述容量除以第一時間段的速率被添加到所述令牌桶；計算由于所述令牌桶已達到所述容量而未被保留在所述令牌桶中的超出的令牌數；以及部分基于在大于所述第一時間段的第二時間段內計算出的超出的令牌數來控制所述網絡訂戶的帶寬使用。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述裝置包括線纜調制解調器終端系統。
19.如權利要求17所述的裝置，其中所述裝置包括線路卡。
20.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，包括通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述第一令牌以等于所述第一容量B1除以第一時間段T1的速率R1被添加到所述令牌桶；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，所述第二令牌以等于所述第二容量B2除以大于T1的第二時間段T2的速率R2被添加到所述第二令牌桶。
21.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，所述裝置被配置為執行下列操作通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第一單位的數據；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，每個第二令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第二單位的數據，所述第二單位的數據至少比所述第一單位的數據大100倍。
22.一種用于控制網絡訂戶的帶寬使用的裝置，所述裝置被配置為執行下列操作監控所述線纜網絡訂戶在預定時間段內的上行傳送；以及如果所述線纜網絡訂戶在預定時間段內傳送多于預定量的數據，則在所述線纜網絡訂戶在線時降低所述線纜網絡訂戶的服務質量。
23.一種在計算機可讀介質中實現的計算機程序，用于控制網絡訂戶的帶寬使用，所述計算機程序包括用于控制網絡設備執行下列操作的指令通過使用具有多個令牌的容量的令牌桶來調節突發流量，每個令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述令牌以等于所述容量除以第一時間段的速率被添加到所述令牌桶；計算由于所述令牌桶已達到所述容量而未被保留在所述令牌桶中的超出的令牌數；以及部分基于在大于所述第一時間段的第二時間段內計算出的超出的令牌數來控制所述網絡訂戶的帶寬使用。
24.一種在計算機可讀介質中實現的計算機程序，用于控制網絡訂戶的帶寬使用，所述計算機程序包括用于控制網絡設備執行下列操作的指令通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個單位的數據，所述第一令牌以等于所述第一容量B1除以第一時間段T1的速率R1被添加到所述令牌桶；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，所述第二令牌以等于所述第二容量B2除以大于T1的第二時間段T2的速率R2被添加到所述第二令牌桶。
25.一種在計算機可讀介質中實現的計算機程序，用于控制網絡訂戶的帶寬使用，所述計算機程序包括用于控制網絡設備執行下列操作的指令通過使用具有第一令牌的第一容量B1的第一令牌桶來調節突發流量，每個第一令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第一單位的數據；以及通過使用具有第二令牌的第二容量B2的第二令牌桶來控制所述第一令牌桶，每個第二令牌授權所述網絡訂戶傳送一個第二單位的數據，所述第二單位的數據至少比所述第一單位的數據大100倍。
26.一種在計算機可讀介質中實現的計算機程序，用于控制網絡訂戶的帶寬使用，所述計算機程序包括用于控制網絡設備執行下列操作的指令監控所述線纜網絡訂戶在預定時間段內的上行傳送；以及如果所述線纜網絡訂戶在預定時間段內傳送多于預定量的數據，則在所述線纜網絡訂戶在線時降低所述線纜網絡訂戶的服務質量。
全文摘要
本發明提供了用于調節網絡上流量的方法和設備。根據本發明的一些方面，如果訂戶的上行流量在第一時間段上超出了預定級別，則訂戶的服務質量被調節而無需訂戶重注冊。根據一些實施例，第一令牌桶用來確定在第一時間段上訂戶的上行流量是否超出了預定級別。在一些其他實施例中，第一令牌桶用來根據第一時間段內的訂戶上行流量來控制另一令牌桶的突發大小。
文檔編號G06F15/173GK1774708SQ200480010366
公開日2006年5月17日 申請日期2004年4月26日 優先權日2003年5月1日
發明者阿隆·貝爾恩斯科恩, 克里撒托·里諾 申請人:思科技術公司