接口结构的制作方法

专利名称：接口结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络通信系统，更具体地，涉及一种方法和系统，利用主系统计算机处理器单元的有限参与，提供物理层接口以将数据路由到适当的目的地。
背景技术：
在许多服务提供商通信网络中，在中央局或其他集线器位置处执行服务和管理功能。例如，在异步传输模式/异步数字订户线(ATM/ADSL)网络中，典型地，在中央局中所维护的设备上，例如，交换设备和复用设备，执行管理和服务功能。ATM/ADSL网络还包括在客户端位置处维护的设备，例如，客户端室内设备(CPE)和客户端接口设备，例如电话和计算机。在客户端位置处所采用的其他设备可以包括机顶盒。
在DSL环境下，用于家庭音频/视频设备的机顶盒可以具有多个可能的接口类型，作为前端应用数据输入。例如，这些接口可以包括ADSL/VDSL调制解调器、HPNA(家庭电话线网络设施)接口、或以太网端口。一种配置可以包括与服务提供商首端(head end)设备相连的ADSL调制解调器端口，以对接应用数据内容。然后，用于该前端设备的主(primary)DSL接收机(例如，客户端室内设备(CPE))可以通过HPNA端口，将应用数据重新分配给次(secondary)DSL接收机(例如，机顶盒)，用于显示该内容。
当前，在集成电路(IC)市场上，对应于在网络间和网络内通信的不同接口和协议，可得到多种IC。这些IS形成了针对通信协议的物理层(PHY)的一部分。例如，这样的PHY接口可以包括独立ADSL PHY、HPNA PHY或其他物理层IC。这些IS将根据不同的物理信号来封装因特网协议(IP分组)，并且在不同类型的网络上传送这些IP分组。
不同的网络接口需要不同的网络控制器。这些网络控制器必须得到诸如机顶盒等主接收机设备的支持。对于支持多于一个接口类型的机顶盒，经常需要中央局或其他主网络计算机来进行大部分的解包和重新打包，以便将数据从一种类型的网络路由到另一类型的网络，这是由于其当前对于运行于机顶盒上的应用非常低效。解包/重新打包需要来自主网络处理器的大量数据操作，因此，占用了所需资源。
因此，存在对一种方法和系统的需要，该方法和系统提供物理层接口，来将数据路由到适当的目的地，而不需主网络处理器的参与。还存在将处理活动从主网络处理器中转移开的需要。

发明内容
一种在异类网络间使用以保留系统处理器的处理能量的通用接口模块，包括具有进行网络间的物理连接的至少两个端口的物理连接块。选通设备与连接块相连，并且向适当网络分配具有不同格式的信息分组。分组处理设备与选通设备相连，用于从分组中添加和去除数据和寻址信息。应用解复用器与分组处理设备相连，并且向要在系统处理器上运行的应用程序分配数据和控制信号。
一种在异类网络间路由信息分组以保留系统处理器的处理能量的方法，包括步骤提供物理连接不同网络间的至少两个端口的通用接口模块。在适当网络之间选通和去选通(degate)不同格式的信息分组。通过分别向/从分组中添加和去除数据和寻址信息来处理所述分组。解复用信息分组，以便将数据和控制信息分配给要在系统处理器上运行的应用程序。


通过考虑现在要结合附图来描述的说明性实施例，本发明的优点、特性和各种附加特征将更完整地出现，其中图1是示出了根据本发明的采用通用接口模块的宽带结构的典型数字订户线(DSL)系统结构；
图2是根据本发明一个实施例的说明性通用模块的方框图/流程图。
应该理解，这些附图的目的在于说明本发明的概念，而不一定是用于示出本发明的唯一可能配置。
具体实施例方式
本发明包括一种方法和系统，提供了一种能够处理来自多个不同类型的网络的输入的物理层(PHY)接口。本发明提出了一种通用宽带接口模块，利用主系统计算机处理器单元(CPU)的有限参与，将数据路由到适当的目的地。所述接口模块包括基于数字信号处理器(DSP)的子系统，该子系统将大部分或完全地独立于系统的主CPU地执行介质接入控制(MAC)级选通(gating)、分组解包和重新打包。本发明所支持的网络接口的类型可以是通用的，并且可扩展用于未来宽带家庭客户端设备。例如，所述接口可以包括异步传输模式(ATM)PHY或其他类型的首端接口能力。
应该理解，根据针对多个PHY接口配置的接口模块来描述本发明；然而，本发明要广泛得多，并且可以包括利用包括电缆、无线、DSL或其他网络等任何网络的能力，其中用户需要切换网络之间的服务。另外，本发明适合于用于传送包括通过电话、机顶盒、计算机、卫星链路等的数据传输的宽带服务的任何系统。根据DSL网络来描述本发明；然而，本发明的内容可以扩展到使用ATM技术的电缆、无线或其他网络类型。
应该理解，在附图中所示的组件能够以硬件、软件或其组合等各种形式来实现。优选地，这些组件在一个或多个适当编程的通用设备上的硬件中实现，所述设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。
现在将更详细地参考附图，在多个附图中，相同的参考符号表示类似或相同的组件，首先参考图1，示出了用于集成音频、数据和视频服务的DSL系统结构。系统结构1呈现为具体实现根据本发明的发明方法和系统的典型DSL环境。
系统域1包括中央局(CO)设备20和客户端室内设备(CPE)2。系统域1内的组成块及其各自接口为客户端室内设备(CPE)2、数字订户线接入复用器(DSLAM)9、ATM交换机10和因特网协议(IP)路由器13和ATM端接器12。图示的ATM交换机10与到卫星17、无线电广播18或电缆19网络的节目指南服务器/视频服务器16相连。ATM交换机10还通过DSL端接器12和IP路由器13连接，以便从因特网14中接收因特网协议IP分组数据。
当前的客户端室内设备(CPE)2包括用于在普通旧式电话服务(POTS)上与单独的模拟电话3-6对接的DSL调制解调器单元30、到PC桌面系统7的10Base-T以太网连接、以及用于连接到电视或视频显示器8’的到具有解码器的机顶盒8的以太网或RS-422连接。机顶盒8还可以包括来自其他网络的输入。例如，根据本发明，来自电源线网络、ATM网络、USB网络或其他网络的输入也可以与机顶盒8相连。
从客户端的模拟端，利用具有唯一虚信道标识符/虚路径标识符(VPI/VCI)，CPE设备2接受来自每一个电话3-6的模拟输入，将该模拟输入转换为数字数据，并且将该数据打包为ATM分组(基于语音的ATM)。本领域的技术人员公知的是，ATM是面向连接的协议，这样，在每一个信元信头中存在连接标识符，明确地将信元与物理链路上的给定虚信道相关联。该连接标识符包括两个子字段，虚信道标识符(VCI)和虚路径标识符(VPI)。将这些标识符一起用在通过网络复用、解复用和交换信元上。VCI和VPI不是地址，而当建立连接时，明确地将其赋予在连接的ATM节点之间的每一个分段链路处，并且在连接的持续时间内保持。当使用VCI/VPI时，ATM层可以对来自多个连接的信元进行异步交织(复用)。
还将以太网数据封装到具有唯一VPI/VIC的ATM信元中。将ATM信元流发送到CPU单元2的DSL调制解调器以进行调制，并将其传递到DSLAM单元9。由客户端室内设备2中的DSL调制解调器30接收并解调该DSL信号，并且将其传递到VPI/VIC检测处理。然后，提取具有与该终端用户的电话相匹配的VPI/VIC的ATM信元数据，并且将其转换为要提供给电话的模拟POTS。提取具有与终端用户的以太网相匹配的VPI/VIC的ATM信元数据，并且将其传递到以太网收发机以将其传送到该端口。
数字订户线接入复用器(DSLAM)9解调来自多个DSL调制解调器的数据，并且将数据集中到ATM骨干网，以便连接到网络的其余部分。DSLAM 9通过将DSL线集中到对ATM交换机10的ATM输出上，提供针对基于分组、信元和/或电路的应用的回程传输(back-haul)服务。
ATM交换机10是ATM网络的骨干。ATM交换机10执行网络中的各种功能，包括信元传输、复用和集中、业务量控制和ATM层管理。在系统域1中特别重要的是，ATM交换机10结合DSLAM 9和因特网网关(因特网协议IP路由器13和DSL或ATM端接器12)来提供信元路由和缓存，并且结合多个电话链路交换机15来提供T1电路竞争支持。ATM交换机10可以与节目指南服务器/视频服务器16相连，以便与卫星、无线电广播或电缆网络相连和对接。ATM交换机10还通过ATM端接器12和IP路由器13对连接，以从因特网14中接收因特网协议IP分组数据。
NCS 11提供针对用于根据用户接入权限和请求来控制虚电路的建立和拆卸的信令的端接点。另外，NCS 11还提供了允许客户端来控制内容流的功能，例如，可以按照与传统VCR功能相同的方式，通过机顶盒8由用户控制。NCS 11还提供了与记帐目的(billing purpose)的客户端行为有关的信息。
NCS 11提供地址转换、需求分配和呼叫管理功能，并且管理DSL/ATM网络，包括电话呼叫和服务请求和命令的发起和终止。必要地，NCS 11是通信和转换第5类PSTN交换机15(诸如利用GR-303协议)和CPE2之间的控制信息的控制实体。网络控制系统11可用于其他功能，例如，将代码下载到CPE、带宽和呼叫管理功能、以及其他服务提供和建立任务。
在CPE 2和机顶盒8之间的接口可以包括诸如1394电缆、以太网链路、同轴电缆、无线等，取决于相连的网络/接口。模块100(图2)可以在CPE 2级、机顶盒8级和网络中的其他任何适当位置处实现。
参考图2，示出了根据本发明一个实施例的指定通用接口引擎或通用接口模块100。模块100允许数据从一种类型的网络流到另一类型的网络。优选地，模块100包括基于数字信号处理(DSP)的子系统，所述子系统执行介质接入控制(MAC)级选通、分组解包和重新打包，实质上或完全地独立于系统的主CPU(例如，图1中的NCS 11)。
模块100可以在CPE 2级或在机顶盒8级处实现。优选地，模块100在机顶盒8中实现。模块100包括到首端1或其他网络的连接101-106。连接101-106提供模块100与提供商网络(例如，连接101-103)之间和模块100与本地网络(例如，连接104-106上的家庭网络等)之间的双向通信。有利地，连接101-106可以接收不同的MAC格式的信息。结果，模块100提供了通用物理层接口，可以用于与多个网络PHY层对接。
连接101-106与对应于特定类型的物理端口PHY接口的关联寄存器块107-112相连。作为示例，将这些接口示为ATM PHY端口(107)、USB PHY端口(108)、ADSL PHY端口(109)、针对电源线家庭网络的电源线PHY端口(110)、家庭电话线网络设备(HPNA)PHY端口(111)和以太网PHY端口(112)。这些块统称为网络接口PHY控制块114。对于每一个PHY控制块114，存在MAC地址选通块116，用于将MAC地址从一种类型的网络转换到另一种。块114通过块113中的块107-109，在模块100和提供商侧网络(例如首端1)之间，以及通过块115中的块110-112，在模块100和用户侧网络(例如，家庭网络)之间，针对输入和输出操作，管理不同MAC格式的转换。
选通块116管理通过相连的网络接收和发送的寻址/复用内容。在MAC级执行输入和输出选通。选通块116与MAC级过滤块118结合工作，所述过滤块对来自不同网络的任何输入分组的MAC地址进行过滤，并且向去往不同类型网络的输出分组提供适当的MAC地址。一旦分组，例如ATM分组，被适当地路由到合适的目的地，则执行分组内容的处理。
在MAC级选通层116之后，将分组路由到应用数据分组解包和重新打包块120。针对输入分组，块120执行数字信号处理(DSP)，以去除分组信头、以及译码数据和控制信号。针对输出分组，信头添加有路由/寻址信息，以提供给分组传送目的地。在块122中，在数据进入解包和重新打包块120中，存在可选数据路径，允许主机后端系统将来自网络的原始数据存储到系统的随机采取存储器(RAM)或硬盘驱动存储位置。另外，可以由块124中的直接存储器访问(DMA)，使所存储的原始数据流出到一种类型的网络。该选择对于基于硬盘驱动器的应用是有用的。
块122包括通道(pass through)123，如果分组中的报头或数据内容中的信息未由模块100使用，则允许通过模块100直接路由信息分组。
表示级传输解复用块127将来自不同类型网络的关联数据传送到运行于网络系统的主CPU 11(图1)或能够运行应用程序的其他处理器上的不同应用程序。通过采用中断信令129，应用/表示级127将数据/控制信号引入存储位置128和从存储位置128中引导数据/控制信号，以启动和/或保持在系统处理器上运行的应用程序。可以采用数据滤波器阵列130来将应用程序数据和控制信号引导到针对块127的传输解复用功能的适当应用程序。对来自系统CPU或其他处理器的块132中的输出数据和控制信号进行打包，并选通到适当的网络。
通过使用根据本发明的接口引擎100，多网络系统中的分组和数据管理较少地对系统CPU造成负担。这些管理功能使CPU效率低下，特别是针对具有多网络能力的消费类产品的系统。在传统系统中，需要在系统的主要CPU中执行的大量CPU时间和大量软件来实现从一种类型的网络到另一类型的网络的数据路由。
有利地，本发明的模块100离开系统处理器中而重新分配复用和解复用任务。这允许系统CPU或其他处理器集中在其他任务上，例如，视频显示、图形再现、万维网浏览等。另外，通过采用通用宽带接口，多个不同类型的网络能够得到设备或网络的支持。模块100可以扩展用于未来的宽带家庭消费类设备。所述接口可以包括ATM PHY或其他类型的头端对接能力。
已经针对宽带接口结构描述了优选实施例(仅为说明性而非限定性的)，应该注意，根据以上教导，可以由本领域的技术人员进行修改和改变。因此，应该理解，可以在如所附权利要求所限定的本发明的范围或精神内公开的本发明的具体实施例中进行改变。因此，已经如专利法所要求的那样详细且具体地描述了本发明，如所附权利要求所限定的要求保护和需要保护的那样。
权利要求
1.一种用于将至少两个不同网络对接到系统处理器的接口模块，包括至少两个端口，每一个与至少两个不同网络中单独的一个进行连接，用于接收来自每一个单独网络的输入分组，以及向每一个单独网络发送输出分组；选通设备，用于将从每一个端口接收到的输入分组和去往每一个端口的输出分组转换为适当的格式；分组处理设备，用于从选通设备中接收到的输入分组中去除信息，以及向发送到选通设备的输出分组上添加信息；以及解复用器，用于将来自分组处理器的输入分组分配到系统处理器，以及将来自系统处理器的输出分组分配到分组处理器。
2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述物理连接块支持与异步传输模式、通用串行总线、数字订户线、电源线、家庭电话线网络设施和以太网网络中的至少一个的连接。
3.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述选通设备执行介质接入控制(MAC)级选通。
4.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述选通设备包括滤波器阵列，用于解译适当的网络以接收信息分组。
5.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述分组处理设备包括数据信号处理器，打包和解包在网络间传送的信息。
6.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述分组处理设备包括去往存储设备的数据路径和来自存储设备的数据路径，所述存储设备用于存储和检索包括在分组中的数据。
7.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述应用解复用器向由网络提供服务的各个客户端分配数据和控制信号。
8.根据权利要求1所述的模块，其特征在于所述模块是系统处理器和本地网络间的单独接口。
9.一种在网络间路由信息分组以保留系统处理器的处理能量的方法，包括步骤提供用于在不同网络间连接至少两个端口的接口模块；选通和去选通适当网络之间的不同格式的信息分组；通过分别向和从分组中添加和去除数据和寻址信息之一来处理信息分组；以及解复用信息分组，以便将数据和控制信息分配给要在系统处理器上运行的应用程序。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述通用接口模块在异步传输模式、通用串行总线、数字订户线、电源线、家庭电话线网络设施和以太网网络中的至少一个和另一网络之间进行对接。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述选通步骤包括介质接入控制级选通。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述选通步骤包括利用滤波器阵列，解译适当网络以接收信息分组。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述处理步骤包括采用数字信号处理器来打包和解包在网络间传输的信息。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述处理步骤包括利用存储设备，存储和检索分组中所包括的原始数据。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述解复用步骤包括向由网络提供服务的各个客户端分配数据和控制信号。
全文摘要
一种在异类网络间使用以保留系统处理器的处理能量的通用接口模块，包括具有进行网络间的物理连接的至少两个端口的物理连接块。选通设备(16)与连接块(114)相连，并且向适当网络分配具有不同格式的信息分组。分组处理器设备(120)与选通设备相连，用于从分组中添加和去除数据和寻址信息。应用解复用器(130)与分组处理设备相连，并且向要在系统处理器上运行的应用程序分配数据和控制信号。
文档编号H04L29/06GK1653440SQ03810934
公开日2005年8月10日 申请日期2003年5月14日 优先权日2002年5月15日
发明者刘晓东(阿卡·德里克), 托马斯·赫伯特·琼斯, 杰弗瑞·莱恩·泰勒 申请人:汤姆森许可贸易公司