专利名称：动态电力线带宽限制的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力线上的信号传输。
背景技术：
电力线可用于接入诸如因特网的外部(中枢)通信网。例如，通过引用将其公开内容合并于此的EP专利出版物0 975 097描述了一种通过低和中电压交流电力网在客户和服务提供者之间交换数据的方法。
在实现这样的网络时，将连接到外部通信网的接入调制解调器(也称为中央单元(CU))在一点或多点上耦接到电力线网络。也被称为电力线调制解调器(PLM)的客户端调制解调器将诸如计算机、电力线电话或者电线控制单元(例如、自动计量阅读器(AMR)，功率管理和控制单元)之类的客户端通信设备连接到电力线网络，以便与一个或多个CU交换数据。除了与客户端调制解调器交换数据之外，中央单元还可控制对其附近的客户端的数据供应。
由于电力线上的相对高级别的噪声和衰减，限制了在源(例如，PLM)和目的地(例如，CU)之间的电力线上的直接传送距离。然而，可以通过位于源和目的地之间的一个或多个中继器来增加该距离。中继器可包括仅用于在其它通信单元之间中继消息的专用中继器(RP)，和/或可包括其它通信设备，诸如另外用作中继器的CU和/或PLM。通常，中继器沿着源和目的地之间的路径重新生成所传送的信号。通常，中继器在低协议级别上操作并不检查它们所中继的信号的更高层数据。仅仅在低协议级别上操作允许较简单的中继器实现和/或较快的中继操作。
通信电力线网络中的每个装置(例如PLM、CU、中继器)具有上行链路和下行链路带宽限制(bandwidth limit)，其是在特定时间内可通过链路传送的数据的最大量。这个限制是由可使用的频带和传输速率引起的，其反过来取决于实现这些装置的设备以及电力线的噪声和衰减级别。此外，每个CU具有连接到中枢网的带宽限制。在客户端和运行CU的服务提供者之间的服务级别协定(SLA)中，为每个用户或客户端分配允许其进行传送的最大上行链路和下行链路带宽。由于大多数用户不是一直使用其带宽，在SLA中分配的带宽通常含有超额预订，即合计达到高于该通信网络所支持的级别。在高峰使用时间，客户端可能总共请求大于网络可支持的总带宽量。因此，一个或多个用户可能接收与在其服务级别协定中允许的最大带宽速率相比更低的带宽速率。在这样的情况中，一个PLM可利用所有的可用带宽，使得一个或多个PLM挨饿，即没有任何带宽或者具有非常低的带宽速率。减小SLA中的允许带宽以便避免超额预订将解决这个问题，但是将限制PLM的可用带宽，并且平均起来导致高百分比的未使用带宽。
发明内容
本发明的一些实施例一方面涉及在通信网络中动态改变分配给客户端的最大带宽。在本发明的一些实施例中，分配给客户端的最大带宽取决于网络的一个或多个链路的带宽的利用率。可选地，每个客户端的最大带宽取决于其在网络中的位置，使得，当改变网络的一个或多个第一客户端的带宽时，一个或多个第二客户端的带宽不受影响或者被不同地改变。
在本发明的一些实施例中，网络的一个或多个节点(例如，CU、PLM、或者中继器)监视其负载。当节点上的负载非常高时，节点可选地指示它所服务的PLM减小当前分配给其客户端的最大带宽。可选地，识别负载的节点也指示其父节点(即，通向服务于该节点的CU的节点)和/或其相邻节点(即，该节点可以直接与其通信的节点)，以便指示它们所服务的PLM减小当前分配给其客户端的最大带宽。可替换地或另外地，该节点指示服务于节点的CU减小分配给节点附近的客户端的带宽，例如该节点所服务的客户端、该节点的父和/或该节点的邻居。
可选地，当节点上的负载相对低时，该节点允许PLM增加分配到其客户端的最大带宽。
在本发明的一些实施例中，在网络中，例如在电力线网络中，执行最大带宽的动态改变，其中该网络在通过内部低级中继器连接的该网络的入口点处包括终端单元(end unit)。低级中继器可选地不涉及它们所中继的包的内容，具体地说，它们不检查它们所中继的包的最终源和/或目的地。可替换地或另外地，中继器不管理记录网络的每个用户所传送的数据量的表格。
因此，根据本发明的示例性实施例提供了一种在通过多个节点将客户端连接到远程点的网络中动态地控制一个或多个客户端的最大带宽限制的方法，包括监视通过网络的第一节点的流量(traffic)的一个或多个参数；确定该一个或多个被监视参数的值是否达到预定条件；响应于该一个或多个参数值达到条件的确定，而改变网络的一个或多个客户端的最大带宽限制；以及由网络中不同于第一节点的第二节点将最大带宽施加在该一个或多个客户端上。
可选地，监视该一个或多个参数包括监视将网络的第一节点连接到相邻节点的至少一个链路的链路条件。可选地，监视链路条件包括监视链路的噪声或衰减级别和/或链路是否可工作。可选地，监视该一个或多个参数包括监视网络的第一节点上的负载。可选地，监视第一节点上的负载包括确定该节点不忙的时间量和/或该节点需要传送的数据量。可选地，监视第一节点上的负载包括确定该节点的可用带宽。
可选地，响应于所述确定而改变一个或多个客户端的最大带宽限制，包括响应于第一节点上的负载大于上阈值，减小一个或多个客户端的最大带宽限制。可选地，上阈值低于第一节点的阻塞级别。可选地，减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于少于网络的所有客户端减小。可替换地，减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于多个客户端减小。
可选地，减小多个客户端的最大带宽限制包括对于其限制被减小的所有客户端，以相同的步长大小减小。可选地，减小多个客户端的最大带宽限制包括对于其限制被减小的所有客户端，以相同百分比的各自基本最大带宽限制减小。
可选地，减小多个客户端的最大带宽限制包括对于不同的客户端，以不同的步长大小减小。可选地，以不同的步长大小减小包括对于每个客户端，以作为客户端的各自基本最大带宽限制的函数的步长大小减小。可选地，减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于在具有高于上阈值的负载的节点附近的客户端减小。可选地，减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于由具有高于上阈值的负载的节点或者由具有高于上阈值的负载的节点的任何直接邻居所服务的客户端减小。
可选地，由第一节点传送信号阻止除了接收该信号的节点之外的至少一个节点同时传送或接收信号。可选地，将最大带宽施加到一个或多个客户端上包括施加到没有传送影响第一节点的吞吐量的信号的一个或多个客户端上。可选地，由一个或多个第一节点执行一个或多个参数的监视，其确定何时达到预定条件。可选地，该一个或多个第一节点将它们的确定传送到第二节点。可选地，将来自第一节点的消息通过网络传送到第二节点。可选地，第一节点包括中继器。可选地，中继器不检查它所中继的消息的原始源和原始目的地字段。可选地，第二节点包括网络的入口单元。可选地，网络包括基于小区的网络(cell-based network)，例如无线LAN网络。可替换地或另外地，该网络包括电力线网络。可选地，该网络包括接入网。可选地，改变一个或多个客户端的最大带宽包括改变客户端的上行链路和下行链路限制。
在本发明的一些实施例中，改变客户端的上行链路和下行链路限制包括根据不同的规则改变上行链路和下行链路。可替换地或另外地，改变一个或多个客户端的最大带宽包括仅改变客户端的上行链路和下行链路限制中的一个。可选地，将最大带宽施加到一个或多个客户端上包括丢弃超过其各自最大带宽限制的一个或多个客户端的数据。可选地，将最大带宽施加到一个或多个客户端上包括延迟该一个或多个客户端的数据，使得以小于或等于客户端的各自最大带宽限制的速率来从第二节点转发数据。可选地，第一节点不能在从相邻节点接收信号的同时传送。
因此，根据本发明的示例性实施例提供了一种通信单元，包括输入接口，被适配成接收用于传送的数据；输出接口，被适配成转发由输入接口接收的数据；控制器，被适配成响应于通过该通信单元在其中工作的网络的不同单元的流量的参数信息，确定至少一个客户端的动态带宽限制；以及数据处理器，被适配成将动态带宽限制施加到输入接口所接收的数据上。
可选地，通过输入接口从网络的不同单元接收参数信息。可选地，参数信息包括关于不同单元的负载的信息。可选地，控制器被适配成响应于网络的至少一个单元具有高于预定阈值的负载的确定，减小至少一个客户端的动态带宽限制。可选地，预定阈值低于节点的阻塞级别。
将参考下面结合附图对实施例的描述来描述本发明的具体、非限制性实施例。优选地，在多于一个附图中出现的相同结构、元件或部分在它们所出现的所有附图中将用相同或相似的标号标记，其中图1是根据本发明示例性实施例的、适于实现动态带宽限制的电力线网络的示意图；图2是电力线网络拓扑的示意图，其有用于说明本发明的示例性实施例；图3是根据本发明的示例性实施例的动态限制带宽使用的方法的流程图；以及图4是根据本发明实施例的用于说明客户端最大带宽限制的示例性动态限制的网络拓扑的示意图。
具体实施例方式
图1是适于图解本发明的示例性实施例的电力线数据传输网络100的示意图。网络100提供了在电力线108上的数据传输能力。将电力线108用于数据传输大大地降低了安装通信电缆的成本，这是提供通信服务中的主要成本之一。网络100可选地包括遍及服务区域分布的一个或多个控制单元(CU)110，例如针对每个建筑物、街区或者邻域设立CU 110。CU 110在诸如基于包的网络(例如，因特网105)之类的外部数据网和电力线108之间进行接口。在客户端位置，电力线调制解调器(PLM)130连接到电力线108，以便与CU 110进行通信。PLM 130基本上可服务于任何通信设备，例如电话134、计算机132和/或电线控制单元(例如，自动计量阅读器(AMR)、功率管理和控制单元)。
在本技术领域内是公知的，电力线108上的噪声和衰减级别相对高。在本发明的一些实施例中，为了克服电力线108上的噪声和/或衰减，沿电力线分布中继器120。当PLM 130相对远离服务于PLM的CU 110，使得当来自CU 110的信号到达PLM 130时被衰减时，该CU 110和PLM 130通过一个或多个中继器120通信。
网络100中的每个节点(例如，中继器120、PLM 130和/或CU 110)通常可以与一个或多个相邻节点通信。这里，将彼此可以直接通信的节点的结构称为网络拓扑。在本发明的一些实施例中，节点可以调整它们的传送功率，以便控制网络的拓扑，即哪些节点可以彼此直接进行通信。传送功率的控制可以可选地如PCT申请PCT/IL01/00745所述来执行，通过参考将其公开内容合并于此。在本发明的一些实施例中，网络100的拓扑为恒定的和/或通过操作员配置。可替换地，网络100的拓扑根据网络的链路条件(例如电力线上的噪声级别)和/或网络节点上的负载来动态改变。
图2是电力线网络拓扑的示意图，其有用于说明本发明的示例性实施例。在图2中，由线连接的节点是彼此直接进行通信的节点。
在本发明的一些实施例中，网络100中的每个节点运行拓扑确定协议，其确定哪些节点可直接与确定节点进行通信。可选地，拓扑确定协议包括通知节点存在的公告(advertisement)消息的周期性传送。节点可选地将它的邻居识别为从其接收到公告消息的那些节点。拓扑确定协议可以如2002年7月23日提交的PCT申请PCT/IL02/00610(公布号WO 03/010896)和2002年7月17日提交的PCT申请PCT/IL02/00582(公布号WO 03/009083)所述工作，通过参考将其公开内容合并于此。
可选地，在本发明的一些实施例中，拓扑确定协议也包括为PLM 130和/或RP 120确定CU 110以便服务于节点。可选地，将通向所确定的CU的节点登记为确定节点的父。可替换地或者另外地，将从确定节点通向确定节点的CU所服务的PLM 130的邻居登记为子节点。
在本发明的一些实施例中，每个PLM 130具有服务于PLM的特定CU110。可替换地或者另外地，服务于特定PLM的CU 110可动态改变。可以根据物理路径成本，例如最短缆线长度，来选择从PLM 130到CU 110的路径。可替换地或者另外地，根据最大传送带宽来选择从CU 110到PLM 130的路径。例如在上面提及的PCT申请PCT/IL02/00610中描述了路径的选择方法。
在本发明的一些实施例中，网络100的拓扑是树的形式，使得相邻节点是父节点或子节点。可替换地，一些相邻节点既不是父也不是子，例如图2中通过链路50所示。
可选地为每一个客户端装置(例如，电话134和/或计算机132)和/或每一个PLM 130分配它可以使用的基本最大上行链路和下行链路带宽。该基本最大带宽可选地设置在客户端和服务提供者之间的服务级别协定(SLA)中。在本发明的一些实施例中，网络100所服务的客户端的SLA中的总带宽实际上大于网络100的物理带宽容量。将分配大于可用物理带宽的总最大带宽级别称作超额预订。由于大多数用户在大多数时间都不使用他们的带宽，所以超额预订允许更好地利用网络100的物理带宽。
在本发明的一些实施例中，基本最大带宽限制对每一个客户端具有固定值。可替换地，基本最大带宽限制随着时刻(the time of day)、日期、或者网络外部的任何其它参数而改变。此外，可替换地或者另外地，基本最大带宽限制随着网络100中的噪声级别、网络100上的总负载和/或网络100的任何其它参数而改变。网络100上的总负载可以由从网络的一些或全部节点接收报告的CU中的一个来确定。可替换地或者另外地，根据网络的CU所接收的数据量和/或由CU处置的TCP连接和/或客户端的数目来估计总负载。
在本发明的一些实施例中，所有客户端具有相同的最大带宽限制。可替换地，不同的客户端例如根据它们为网络100的通信服务所支付的金额而具有不同的带宽限制。
如果网络100中的每个节点连续工作，则该节点具有它可以提供的最大带宽。在一些情况下，几个用户可利用他们的最大带宽限制，从而利用网络的一个或多个节点的整个带宽。当另一个用户试图接收服务时，由于要从其接收服务的一个或多个节点连续地忙于其他用户，所以该用户没有接收服务。
在本发明的一些实施例中，PLM 130对客户端施加了动态最大带宽限制，以便防止一个或多个客户端独占网络的带宽而使网络所服务的其它客户端挨饿。在上行链路方向，可选地通过PLM 130施加动态最大带宽限制，而在下游方向，可选地通过CU 110施加限制。可选地，在施加限制时，CU110和/或PLM 130对每个客户端的包和/或字节(由客户端传送或者传送到客户端)进行计数，并且当客户端的包和/或字节的数目超过动态最大带宽时，那个客户端的其它包被丢弃。在本发明的一些实施例中，将每个客户端的动态最大带宽表述为客户端的基本最大带宽的百分比。可替换地或另外地，将动态带宽表述为独立于基本限制的绝对数。
在本发明的一些实施例中，每个节点管理百分比限制(LIMIT)，其表明该节点所建议的用于限制其相邻客户端的动态带宽的百分比。另外，每个节点可选地管理传送到它所服务的PLM 130的动态远队列限制(DFLdynamicfar queue limit)。该PLM 130可选地将DFL用于计算施加到客户端上的动态最大带宽。
图3是根据本发明的示例性实施例的、由电力线网络的的节点在调整客户端的动态最大带宽限制中所执行的行为的流程图。可选地，每个节点例如通过确定该节点繁忙期间的时间来周期性地确定(310)其负载。可选地，当节点正在传送数据、从其它节点接收数据和/或被阻止传送数据以便不干扰相邻节点的传送时，该节点被认为繁忙。
可选地将节点上的负载与上和下阈值进行比较。如果节点上的负载高于上阈值(312)，例如该节点在97％以上的时间繁忙，则该节点减小(314)其LIMIT值，以便防止一个或多个客户端独占网络100的带宽。应当注意，在本发明的一些实施例中，不管节点上的负载是由于单个客户端还是由于多个客户端，都减小LIMIT。如果负载低于下阈值(312)，则该节点可选地增大其LIMIT值(316)，以便不施加不必要的带宽限制。可选地将新(增大的或减小的)LIMIT值传送到该节点的所有邻居(318)。如果该负载在下和上阈值之间，则该节点可选地继续确定负载(310)，而不需要其它行为。
可选地，每个节点基于节点本身的LIMIT值和从相邻节点接收的LIMIT值来周期性地确定DFL值(320)。在本发明的一些实施例中，将DFL确定为节点和其邻居的最小LIMIT。这样，DFL施加了所需要的最强限制，以便任一个节点都不会过载。可替换地，将DFL计算为节点和其邻居的LIMIT值的平均，可选地为加权平均，例如给节点本身的LIMIT更大权重。这个替换方案一般以较慢收敛的可能代价来施加较不苛刻的带宽限制。
可选地，如果DFL在周期性确定(320)中改变(322)，则该节点可选地指示它所服务的所有PLM 130来根据新DFL值改变其客户端的动态最大带宽(324)。相应地，接收到改变其客户端的动态最大带宽的指令的PLM 130可选地更新它们的上行链路监视(326)。此外，被指示改变其客户端的动态最大带宽的PLM 130可选地指示它们从其接收服务的CU 110更新其客户端的下行链路监视(328)。
可选地，改变的动态最大带宽通过以动态最大带宽所施加的最大速率转发客户端数据的PLM 130和/或CU 110的数据处理器施加。可替换地或另外地，该数据处理器丢弃超过最大带宽的数据包。在本发明的一些实施例中，最大带宽的改变不影响对客户端装置或PLM 130的物理带宽分配。这样，本发明的方法可以用于包括中继器的网络，其中没有控制对所有单元的带宽分配的主单元。
应当注意，在本发明的一些实施例中，即使在没有过载节点时也执行动态最大带宽的改变。此外，在本发明的一些实施例中，将动态最大带宽减小到低于与最大可获得的吞吐量对应的级别，从而允许另外的单元启动通信，而无需长时间地等待空闲时隙。可选地，重复执行图3的方法，从而周期性地监视节点上的负载。一般而言，响应于条件的改变，可以执行一个或多个校正迭代，直到网络收敛到相对稳定的状态。条件的变化可包括例如，可用带宽的变化(例如，由于噪声级别的变化)、网络拓扑的变化和/或客户端的带宽利用的变化。这通过从行为328到行为310的返回线表示。
更具体地参考确定节点上的负载(310)，在本发明的一些实施例中，周期性地确定负载，例如每30-60秒一次。可替换地，为了达到对合适操作负载的更快收敛，以更快的速率(例如，每2-5秒)执行负载确定。可选地，通过在预定间隔(例如，1秒)期间确定节点的空闲时间(例如，节点没有被其它节点阻止传送并且其本身也未正在传送的时间)来执行该确定。在本发明的一些实施例中，在一些情况中，需要节点在传送数据之前来执行补偿(backoff)计数。可选地，在空闲时间中包括节点由于传送协议的补偿计数而没有传送的时间。可替换地，将补偿计数时间看作是节点不繁忙的空闲时间。
可选地，将上负载阈值设置为接近于100％的级别，使得没有必要限制客户端的最大带宽，但是不过于接近于100％，使得试图接收服务的新客户端在可以将服务请求传送到CU 110之前无需长时间地等待。在本发明的示例性实施例中，将上阈值设置为大约96-98％之间。可选地，将下负载阈值设置为尽可能接近于上阈值的级别，以便防止将不必要的限制施加到客户端的带宽上。另一方面，可选地，下阈值不被设置为过于接近于上阈值，使得动态最大带宽限制的改变不会太频繁地发生。在本发明的示例性实施例中，将下阈值设置为最大可能负载的大约90-92％。可替换地或另外地，通过在每次改变之后设置最小静止期间，其中在此期间不执行另一个改变，从而防止动态最大带宽限制的过于频繁改变。根据这个替换方案，可选地使用大约95-96％的下阈值。
在本发明的一些实施例中，除了负载和下阈值的比较之外，是否提高LIMIT的判定还取决于一个或多个参数。例如，该判定可另外取决于LIMIT没有改变的时间和/或时刻或日期。可选地，在长时间段(例如，几个小时)之后，即使负载在下和上阈值之间，也提高LIMIT。在本发明的一些实施例中，在其之后提高LIMIT的长时间段取决于负载高于下阈值的程度。在本发明的一些实施例中，在特定时间(例如，在工作日的开始)，将所有LIMIT设置回到100％。可替换地或另外地，在预期有高利用率的特定时刻，例如在工作日的开始，将一些或所有限制设置为低于100％的速率，例如80％。
可替换地或另外地，为了基于节点的繁忙时间来确定负载，在本发明的一些实施例中，负载的确定是基于比较节点需要传送的数据量和节点在当前条件下可以传送的最大数据量。可选地，基于节点和其邻居之间的传送速率以及节点和/或其邻居由于来自其它节点的传送而繁忙的时间量来确定节点在当前条件下可以传送的最大数据量。节点到其邻居的传送速率可选地取决于节点和其邻居的硬件能力、以及沿节点和其邻居之间的路径的线路特性(例如，噪声级别、衰减)。
在本发明的示例性实施例中，在确定负载时，每个节点在预定时间段期间确定它需要传送的数据量和它可以传送的最大数据量。可选地，将节点需要传送的数据量确定节点所接收以便转发的数据量、以及节点所生成以便传送的数据量。
更详细地参考增大(316)或者减小(314)LIMIT。在本发明的一些实施例中，以预定的步长执行改变。可选地，所有的步长具有相同的大小，例如8-10％。可替换地，根据LIMIT的当前级别使用不同大小的步长。例如，当LIMIT相对高(例如90-100％)时，可选地使用大约10％的大步长，而当LIMIT相对低时，可选地使用大约4-6％的较小步长。此外，可替换地或另外地，所使用的步长的大小取决于一个或多个先前LIMIT改变的时间和/或方向。例如，在当前的LIMIT改变的方向与先前改变相反时，可选地使用小于先前步长的步长大小(例如，先前步长的一半)。可选地，在先前改变发生在当前步长之前的相对长时间时，使用较大步长。对于使用预定的步长大小，可替换地，在本发明的一些实施例中，可选地从预定范围内至少部分随机地选择步长大小。
更详细地参考将改变后的LIMIT传送到节点的邻居，在本发明的一些实施例中，周期性地将当前的LIMIT传送到所有邻居，而不管值是否改变。可选地，在拓扑确定协议的公告消息内传送LIMIT。可替换地或另外地，当节点的LIMIT改变时，该节点将改变值传送到其邻居。可选地，每个节点存储针对每个邻居列出从该邻居接收的最近LIMIT的表格，使得可以确定改变后的LIMIT是否会影响DFL的改变。可替换地，每一个节点仅登记从其接收到最低LIMIT、以及可选地次低LIMIT的邻居。
根据这个最后替换方案，当从邻居接收到LIMIT改变的通知时，接收节点可选地检查新LIMIT是否低于它已经存储的最小LIMIT。如果新LIMIT低于最小的已存储的LIMIT，则根据新LIMIT值来更新DFL。可选地，也更新从其接收到最低LIMIT的邻居。然而，如果新LIMIT高于最小值，则该节点确定从其接收到新LIMIT值的邻居节点是否是从其接收到最低LIMIT的节点。如果从其接收到新LIMIT值的节点与给出最小LIMIT值的节点相同，则可选地将DFL提高到新LIMIT值或者所存储的次低LIMIT值，这取决于哪一个更低。在本发明的一些实施例中，为了简化，一些或所有节点存储比DFL的准确确定所需的数据更少的数据。在这些实施例中，可能花费更长的时间来收敛到要施加到客户端上的合适动态最大带宽。
更详细地参考指示节点所服务的PLM 130改变其客户端的动态最大带宽(324)，在本发明的一些实施例中，每个节点跟踪作为其子的其邻居。当动态带宽将要改变时，该节点将带宽改变消息传送到该节点的所有子。接收到节点改变消息的节点可选地将消息转发到它们的子，直到作为该节点的后代的所有PLM 130接收到改变消息。可替换地或另外地，节点将改变消息寻址到该节点所服务的每一个PLM 130。在这个替换方案中，可选地，每个节点在拓扑确定协议中确定它服务于哪些PLM 130。
在本发明的一些实施例中，不将改变消息传送到从其接收到LIMIT改变的子，因为这个子将自己生成改变消息。
可替换地或另外地，例如当通过CU 110控制拓扑时，不是指示PLM 130节点DFL的改变时，而是将指令传送到CU 110。可选地，与改变了DFL的节点的身份一起传送指令。根据节点身份，CU 110识别该改变将影响哪些PLM 130，并相应地改变这些PLM 130的客户端的动态最大下载带宽，并指示PLM改变动态最大上行链路带宽。
在本发明的一些实施例中，当PLM从不同的节点接收多个不同的DFL值时，使用最低的DFL值来确定客户端的动态带宽限制。可选地，通过将DFL施加到通过SLA为客户端规定的基本最大带宽限制来确定动态带宽限制。例如，当定义了80％的DFL时，将SLA中客户端允许的最大1Mbps限制为800kbps。
对于将相同的DFL施加到所有客户端，可替换地，以取决于客户端的SLA的一个或多个参数的校正因子来施加DFL。在本发明的一些实施例中，通过客户端的SLA来定义校正因子。例如，由于附加的月费，客户端在网络100阻塞可以获得优先权。在这样的情况中，将支付附加月费的客户端的动态最大带宽减小到比不支付附加费用的客户端更小的程度。在本发明的示例性实施例中，通过下式给出客户端的动态最大带宽最大带宽＝SLA*DFL*(1+0.1(-1)n)其中，如果没有支付月费则n为1，并且如果支付了附加的月费则n为0。可替换地或另外地，校正因子取决于SLA所定义的基本最大带宽限制的值。可选地，对于高SLA基本最大带宽限制，使用小于1的校正因子，以便大大地减小大带宽用户的带宽消耗。另一方面，对于低SLA基本最大带宽限制，使用大于1的校正因子，这是因为无论如何，这样的用户的带宽消耗都相对低。
此外，可替换地或另外地，校正因子取决于与客户端的SLA不相关的参数，诸如时刻、星期几和/或网络上的噪声级别。可选地，当网络的预期使用相对高时，例如，在办公室的工作时间期间，校正因子强制较急剧的带宽下降。可替换地或另外地，当网络上的噪声级别相对高时，因为可用带宽较低，所以强制较急剧的带宽下降。
在本发明的一些实施例中，PLM 130和/或网络100的节点跟踪带宽改变系列，直到达到收敛，并相应地选择LIMIT改变步长和/或动态最大带宽限制校正因子。例如，发现为了减小其负载而在相同的方向上改变其LIMIT三次的节点可以在下次过载时使用更大的LIMIT改变步长。在本发明的一些实施例中，对于每一个LIMIT改变系列，节点存储负载的源，例如哪一个邻居引起该负载，并且，当相同的源所导致的负载再次出现时，根据先前的经验使用校正的LIMIT改变步长。类似地，在本发明的一些实施例中，PLM 130根据先前的经验调整所使用的校正因子。
在本发明的一些实施例中，代替使用百分比，以固定步长的带宽应用LIMIT的改变。例如，响应于减小客户端的最大带宽的指令，所有客户端的带宽可以减小固定量(例如，50kbps)。当向高带宽客户端提供相对高的带宽速率很重要时，可选地使用这个实施例。
在本发明的一些实施例中，对于上游和下游方向二者管理相同的LIMIT值。可替换地，将不同的LIMIT值用于上游和下游。在本发明的一些实施例中，根据这个替换方案，对不同的方向使用不同的步长大小和/或校正因子，并且/或者使用不同的选择LIMIT的方法。例如，客户端的SLA可以表明客户端希望减小的是下游还是上游的带宽。
在本发明的一些实施例中，客户端可以对客户端所接收的不同服务指示不同的重要级别。例如，可以将电话服务看作是具有高重要性，而可以将网页浏览看作是具有低重要性。当限制客户端的最大带宽时，可以将不同的限制施加到不同的服务。可替换地或另外地，在丢掉超量的包时，CU 110和/或PLM 130可以仅丢掉低优先级服务的包，或者可以向高优先级服务的包给予优先权。
图4是根据本发明的示例性实施例的用于说明客户端最大带宽限制的示例性动态限制的网络拓扑400的示意图。网络400包括CU 402，以及多个中继器A、B和E，以及PLM C、D、F和G。当节点之一传送数据时，阻止其直接邻居传送。例如，当节点B传送数据时，节点A和D监听，而不能向其它节点传送，或者从其它节点接收数据(A的传送将阻止B传送)。因此，如果节点B连续繁忙，例如，一半时间从节点A接收数据，另一半时间将数据转发到节点D，则节点A将不能够与节点C通信，因为它将一直繁忙。然而，应当注意，节点E将能够不被中断地与CU 402进行通信。
假设连接到节点D的客户端410具有大的基本最大带宽限制，从而允许其使节点B保持连续繁忙，如果客户端410执行大量下载，连接到节点C的客户端412将挨饿，即将不接收服务。当节点C试图将数据传送到节点A时，它一般将需要在接收到传送数据的许可之前长时间地等待。根据本发明的实施例，节点A、B和D识别到它们连续繁忙，并降低它们的LIMIT值。节点B将它的新LIMIT传送到其邻居A和D。类似地，节点A将它的新LIMIT传送到节点A、C和CU 402，并且节点D将它的新LIMIT传送到节点B和I。接收到新LIMIT的每一个节点更新其DFL，并指示它所服务的PLM相应减小其客户端的动态带宽限制。在这个例子中，网络的所有PLM将接收减小客户端的动态带宽限制的指令。客户端410的带宽限制减小将减少节点A、B和D上的负载。如果负载变得低于下阈值，则将提高一个或多个节点的LIMIT。如果所有节点提高LIMIT，则将提高客户端的动态限制。
一般而言，上面的例子过于简单，因为在大多数情况中，没有节点由于单个客户端的行为而变得过载。更现实的情景包括客户端410和420同时执行大量下载。
在上面的描述中，每一个过载节点改变其LIMIT，而不管其邻居上的负载。然而，在本发明的其它实施例中，在降低其LIMIT之前，每个节点检查其子中的任一个是否过载。如果其子之一过载，则当假设过载的源在该子所服务的客户端中时，该节点可选地在预定时间量内抑制改变其LIMIT，从而允许该子处置问题。在上面的例子中，仅仅节点D将减小其LIMIT，使得将仅限制客户端410和420。在本发明的一些实施例中，只有在预定时间量、预定的LIMIT迭代次数之后，和/或在预定的LIMIT步长大小之后，子的行为没有消除父上的负载，父节点才减小其LIMIT。可选地，设置迭代次数和/或步长大小，使得如果负载的起因不仅仅在该子所服务的客户端中，则带宽分配就将不会太不公平，就是说，在网络中的不同客户端的百分比减小之间将不存在大的差别。
在本发明的一些实施例中，节点通过向其子节点传送询问并问它们是否过载来检查其子是否过载。可替换地，每个过载的节点都通知其父它过载。可选地，在这个替换方案中，只有节点不知道其子中的任一个过载，即节点计划改变其LIMIT，节点才通知其父它们过载。此外，可替换地或另外地，节点通过确定是否从一个或多个子接收到LIMIT改变来检查其子中的任一个是否过载。
在另一个示例性情景中，客户端412同时与彼此通信的客户端410和420执行大量下载。当节点A将数据传送到节点C时，节点B将不能够通信。另外，当节点I和D通信时，将要求节点B保持沉默。这些传送一起可能导致节点B过载，例如阻止客户端422接收服务。因此，节点B将减小其LIMIT，并将相应地通知节点D和A。这将导致PLM B、C、D、H和I减小它们所服务的客户端的动态带宽限制。施加到客户端422和414上的减小将没有影响，因为这些客户端总之没有正在使用这些带宽。然而，施加到客户端410、412和422上的带宽减小将减轻节点B上的负载。应当注意，由于不需要这样的限制，所以没有将限制施加到客户端424和426上。这样，在所有节点可以在电力线上彼此通信的单个网络400中，将不同的动态带宽限制施加在不同的客户端上。应当注意，与节点B上的过载同时地，可通过网络400中的不同节点识别过载，使得将不同的动态带宽限制施加到网络的其它区域上。
对于电力线网络中的每个节点管理LIMIT值，可替换地，PLM 130基于从节点接收的信息管理LIMIT值。例如，确定该节点过载的每个节点传送消息到它所有的邻居，以通知它过载。该邻居向它们所服务的PLM 130传送指示减小其客户端的动态最大带宽限制的消息。然后，如上所述，PLM 130减小客户端的动态最大带宽限制。可选地，在减小带宽限制之后的预定时间(例如，2-5秒)，PLM 130不会再次改变动态带宽限制。然而，如果在预定时间之后，仍然接收到节点过载的通知，则PLM 130再次减小动态带宽限制。如果在预定间隔(例如，20-30秒)之后，没有接收到过载的节点的通知，则PLM 130可选地增大动态带宽，使得带宽限制不被不必要地施加得太长。在这个替换方案中，网络100的中继器保持相对简单。在本发明的一些实施例中，动态最大带宽限制的改变程度取决于向PLM抱怨它们过载的节点的数目。在大多数情况中，特定PLM是过载的主要起因的可能性随着抱怨过载的节点的数目而增大。
在本发明的一些实施例中，例如，当将网络100组织为树(例如邻居是父或者子)时，不是将LIMIT公告和/或过载通知传送到节点的所有邻居，而是将通告和/或通知仅传送到节点的父。这个实施例减小了计算DFL并传送指令到PLM 130的节点的数目。
尽管在上面的描述中由网络的基本上所有节点监视负载，但是在本发明的一些实MM施例中，由比网络的所有节点更少的节点执行监视。可选地，操作者可以配置将执行负载监视的节点，例如被预期其比其它节点具有更高的负载的那些节点。可替换地或另外地，仅仅在许多情况中通常被预期具有网络100中的最高负载级别的CU 110监视它们的负载。
对于响应于网络的单个节点上的高负载来改变最大带宽，可替换地，只有当至少预定数目的节点具有高负载时，才施加最大带宽的改变。可替换地或另外地，当更多的节点被加负载时，最大带宽的减小程度增大。
对于减小加负载的节点附近的节点所服务的所有客户端的最大带宽，可替换地，仅对在识别到高负载的时候有效地传送或接收数据的客户端减小最大带宽。在这个替换方案中，仅仅有可能对负载负责的客户端由于负载而受限，而其它客户端不受影响。
应当注意，尽管上面的描述涉及对外部网提供接入的电力线接入网络，但是本发明的原理也可以用于仅服务于电力线调制解调器之间的内部通信的电力线网络。此外，本发明的方法可用于其它网路，特别是这样的网络其中相邻节点使用相同的物理介质进行传送，从而当一个节点正在传送时，如果相邻节点使用相同的时间、频率和代码域，则它们应该保持沉默。本发明的方法对于基于小区的网络也是有利的，诸如无线局域网(LAN)，其中没有单个主装置控制所有网络单元的带宽。这些网络中的一些网络的另一个属性是该网络包括通过在网络的小区之间传送消息的低级中继器连接的高级终端单元(例如客户端接口和外部网络接口)。在这些网络中，可以在与施加限制的节点(例如，高级终端单元)不同的节点(例如，低级中继器)中检测最大带宽限制的起因。然而，应当注意，在本发明的其它实施例中，可以由网络的一些或所有中继器施加客户端的最大带宽限制。应当注意，由于需要相对大数目的中继器的高噪声和衰减级别，本发明尤其有用于电力线网络，在一定的程度上有用于无线网络。
已经使用作为示例而提供的本发明实施例的非限制性详细描述对本发明进行了描述，并且不意欲限制本发明的范围。应该理解，结合一个实施例描述的特征和/或步骤可以与其它实施例一起使用，并且，不是本发明的所有实施例都具有在特定附图中示出的或者结合实施例之一描述的所有特征和/或步骤。本领域的技术人员将会想到所述实施例的变化。
应当注意，一些上述实施例可能描述了发明人所构思的最佳模式，因此可能包括对于本发明可能不是必需的、并且作为示例而描述的结构、行为或者结构和行为的细节。在本技术领域内是公知的，这里描述的结构或行为可以用执行相同功能的等价物代替，即使该结构或行为不同。因此，本发明的范围仅受限于在权利要求中使用的部件和限定。当在所附权利要求中使用时，术语“comprise(包括)”、“include(包括)”、“have(具有)”及其动词变化形式意味着“包括但不限于”。
权利要求
1.一种在通过多个节点将客户端连接到远程点的网络中动态地控制一个或多个客户端的最大带宽限制的方法，包括监视流过网络的第一节点的流量的一个或多个参数；确定一个或多个被监视参数的值是否达到预定条件；响应于所述一个或多个参数的值达到条件的确定，改变网络的一个或多个客户端的最大带宽限制；以及由网络中不同于第一节点的第二节点将最大带宽施加在所述一个或多个客户端上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中监视所述一个或多个参数包括监视将网络的第一节点连接到相邻节点的至少一个链路的链路条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中监视链路条件包括监视链路的噪声或衰减级别。
4.根据权利要求2所述的方法，其中监视链路条件包括监视链路是否工作。
5.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中监视所述一个或多个参数包括监视网络的第一节点上的负载。
6.根据权利要求5所述的方法，其中监视第一节点上的负载包括确定该节点不忙的时间量。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中监视第一节点上的负载包括确定该节点需要传送的数据量。
8.根据权利要求5-7中的任一项所述的方法，其中监视第一节点上的负载包括确定该节点的可用带宽。
9.根据权利要求5-8中的任一项所述的方法，其中响应于所述确定来改变一个或多个客户端的最大带宽限制包括，响应于第一节点上的负载大于上阈值，减小一个或多个客户端的最大带宽限制。
10.根据权利要求9所述的方法，其中上阈值低于第一节点的阻塞级别。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于少于网络的所有客户端减小。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其中减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括对于多个客户端减小。
13.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述多个客户端的最大带宽限制包括对于其限制被减小的所有客户端，以相同的步长大小减小。
14.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述多个客户端的最大带宽限制包括对于其限制被减小的所有客户端，以各自的基本最大带宽限制的相同百分比减小。
15.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述多个客户端的最大带宽限制包括对于不同的客户端，以不同的步长大小减小。
16.根据权利要求15所述的方法，其中以不同的步长大小减小包括对于每个客户端，以作为所述客户端的各自基本最大带宽限制的函数的步长大小减小。
17.根据权利要求9-16中的任一项所述的方法，其中减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括，对于具有高于上阈值的负载的节点附近的客户端减小。
18.根据权利要求9-17中的任一项所述的方法，其中减小一个或多个客户端的最大带宽限制包括，对于由具有高于上阈值的负载的节点或者由具有高于上阈值的负载的节点的任何直接邻居所服务的客户端减小。
19.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中第一节点传送信号阻止与接收信号的节点不同的至少一个节点同时传送或接收信号。
20.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中将最大带宽施加到所述一个或多个客户端上包括施加到不传送影响第一节点的吞吐量的信号的一个或多个客户端上。
21.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中监视一个或多个参数由一个或多个第一节点执行，其确定何时达到预定条件。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述一个或多个第一节点传送其确定到第二节点。
23.根据权利要求22所述的方法，其中来自第一节点的消息通过网络被传送到第二节点。
24.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中第一节点包括中继器。
25.根据权利要求24所述的方法，其中中继器不检查它所中继的消息的原始源和原始目的地字段。
26.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中第二节点包括网络的入口单元。
27.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中网络包括基于小区的网络。
28.根据权利要求27所述的方法，其中网络包括无线LAN网络。
29.根据权利要求1-26中的任一项所述的方法，其中网络包括电力线网络。
30.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中网络包括接入网。
31.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中改变一个或多个客户端的最大带宽包括改变客户端的上行链路和下行链路限制。
32.根据权利要求31所述的方法，其中改变客户端的上行链路和下行链路限制包括根据不同的规则改变上行链路和下行链路。
33.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中改变一个或多个客户端的最大带宽包括仅改变客户端的上行链路和下行链路限制中的一个。
34.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中将最大带宽施加到所述一个或多个客户端上包括丢弃超过它们各自的最大带宽限制的所述一个或多个客户端的数据。
35.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中将最大带宽施加到所述一个或多个客户端上包括延迟所述一个或多个客户端的数据，使得以小于或等于客户端的各自最大带宽限制的速率从第二节点转发数据。
36.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，其中第一节点不能在从相邻节点接收信号的同时传送。
37.一种通信单元，包括输入接口，被适配成接收用于传送的数据；输出接口，被适配成转发由输入接口接收的数据；控制器，被适配成响应于流过该通信单元在其中工作的网络的不同单元的流量的参数信息，为至少一个客户端确定动态带宽限制；以及数据处理器，被适配成将动态带宽限制施加到由输入接口接收的数据上。
38.根据权利要求37所述的单元，其中通过输入接口从网络的不同单元接收参数信息。
39.根据权利要求37或权利要求38所述的单元，其中参数信息包括关于所述不同单元的负载的信息。
40.根据权利要求37-39中的任一项所述的单元，其中控制器被适配成响应于网络的至少一个单元具有高于预定阈值的负载的确定来减小至少一个客户端的动态带宽限制。
41.根据权利要求40所述的单元，其中预定阈值低于节点的阻塞级别。
全文摘要
一种在通过多个节点将客户端连接到远程点的网络中动态地控制一个或多个客户端的最大带宽限制的方法。该方法包括监视流过网络的第一节点的流量的一个或多个参数；确定该一个或多个被监视参数的值是否达到预定条件；响应于该一个或多个参数的值达到条件的确定，改变网络的一个或多个客户端的最大带宽限制；以及由网络中不同于第一节点的第二节点将最大带宽施加在该一个或多个客户端上。
文档编号H04B3/54GK1820460SQ03826998
公开日2006年8月16日 申请日期2003年6月29日 优先权日2003年6月29日
发明者耶沙亚赫·扎利茨基, 戴维·哈达斯 申请人:Main.Net通讯有限公司