专利名称：带改进的接入网的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括通过接入网连接在网络转接器上的多个终端的通信系统，该接入网包括通过传输网耦合在终端上的接入节点，该接入节点进一步耦合到网络转接器上。
本发明还涉及供在这一通信系统中使用的接入节点。
按照前序部分的通信系统是从“投送系统体系结构与接口”DAVIC1.3规范，第4部分，修订版6.2，日内瓦，1997，中已知的。
提出了这种通信系统向多个用户提供宽带及窄带服务。这些服务的实例为电视广播、点播电视、电话及快速因特网接入。为了提供诸如点播电视与电话等转接服务，终端通过接入网连接到转接装置上。该接入网包括耦合到传输网上的接入节点。该传输网可以是诸如双向混合光纤同轴网。
现有技术的通信网的问题在于为了能投送信息到正确的终端，网络转接器必须知道接入网的所有细节。这一网络转接器实质上比标准网络转接器更复杂，后者能用标准信令协议与接入网接口。观察到接入节点转接器通常比网络转接器实质上较少复杂。从而，用标准网络转接器与接入节点转接器的组合取代专用网络转接器仍可得到通信系统复杂性的实质性整体缩减。
本发明的目的为提供在其中能使用标准转接器装置的按照前序部分的通信网。
为了达到所述目的，按照本发明的通信系统的特征在于接入节点包括接入节点转接器及多个网络控制元件；该接入节点耦合到网络转接器及多个网络控制元件上；传输网包括多个子网；及该网络控制元件耦合到多个子网上。
通过用接入节点转接器将转接器装置耦合到控制对应子网的多个网络控制元件上，便能用接入节点转接器处理所有接入网特定的问题。从而，网络转接装置能按照标准信令协议操作。
本发明的实施例的特征在于网络控制元件包括网络控制转接器及多个信道群集模块；该网络控制开关耦合到接入节点转接器及信道群集模块上；及该信道群集模块耦合到对应于该网络控制节点的子网上。
通过在接入节点转接器与信道群集模块之间引入网络控制转接器，在接入节点转接器级上不需要知道诸如分配给终端的载波频率等细节。这导致接入节点转接器的简化。
该信道群集模块包括用于在分配给当前子网中的终端的载波频率上传输信号的下游信道模块。可选用地，信道模块包括一或多个上游信道模块，以便接收来自该子网中的终端的上游频率上的信息。
本发明的另一实施例的特征在于该终端包括用于与网络转接器交换网络层控制信息的信令装置。通过使用能交换网络层控制信息的信令装置，所述网络层控制信息能在终端与网络转接器之间的接入网上透明地交换。
本发明的又一实施例的特征在于该网络转接器包括从在终端与网络转接器之间交换的对话层与/或传送层信息中导出网络层控制信息的代理信号装置。通过在网络转接装置中用代理信号装置从对话与/或传送层信息中导出网络层控制信息，能得出从网络转接装置小的复杂性增加为代价来简化终端。由于终端数量大，这一措施降低了通信系统的成本。
下面参照
本发明。
图1示出按照本发明的通信网。
图2示出按照本发明的通信网中的下游元件。
图3示出说明当将ATM单元从核心网2传输到终端46时它所受到的地址转换的图。
图4示出按照本发明的通信网中的上游元件。
图5示出说明当前ATM单元从终端46传输到核心网2时它所受到的地址转换的图。
图6示出按照本发明的通信网中的连接的建立。
图7示出按照本发明的网络中的信号流。
按照图1的通信网包括通过网络转接器4连接在核心网2上的接入网1。该接入网包括多个服务区21、23及25。网络转换器4通过这里是交叉连接8的网络控制转接器耦合在所述服务区21、23及25上。各服务区21、23及25分别包括对应的网络控制节点3、12及5。网络控制节点3、12及5耦合在各自的子网7、9及19上，它能包括混合光纤同轴网(HFC)，这种类型的网络当前广泛地用于CATV传输。
网络控制节点3、5及12包括网络控制开关43、45及47。网络控制开关43、45及47耦合在接入节点转接器8上。网络控制开关43耦合在信道群集模块31、33及35上。网络控制开关47耦合在信道群集模块25、27及29上。网络控制开关5耦合在信道群集模块37、39及41上。各信道群集模块配置成在一种载频率上传输下游信号。可选用地，信道群集模块能接收一或多个上游信号。
网络控制节点3、5及12将从交叉连接8接收的信号变换成在分离的载波上调制的信号供传输到对应的HFC网中。网络控制开关配置成将从接入节点转接器8接收的信号发送到网络控制节点中的正确信道群集模块上。在子网7、9及19中，可获得若干载波(如128个)供传输信号到网终端(NT)。存在于网络控制节点中的各信道群集模块具有分配给它的这128个载波之一。
图1中画出网终端11之一。各NT配置成用于接收HFC网络中所用的所述载波之一。网终端11配置成将从HFC网络接收的信号传递给终端13、15及17。在各服务区中相同的载波频率能重复使用，因为不同服务区的HFC网之间无连接。
网终端11与32配置成通过HFC网7、9的上游载波分别将来自它们的终端13、15、17及46、48的信号传递给对应的网络控制节点3、12。为了能将HFC网用在上游传输中，应采用诸如在IEEE 802.14、DVB或DAVIC中所描述的接入协议。观察到有可能将NT与终端TE的功能综合在一个设备中。在NT与TE的组合存在于供在个人计算机中使用的PC附加卡上时，这是可能的。
图2中更详细地画出按照图1的网络中所用的下游元件。核心网2是能基于ATM的公共宽带网。转接器4配置成用于建立连接在核心网上的用户与连接在接入网1上的用户之间的连接。转接器4还配置成用于建立都连接在接入网1上的用户之间的本地连接。进入与离开转接器4的ATM单元中所包含的地址信息是按照核心网2上所使用的编址方案的。
转接器4还连接在交叉连接8上，后者配置成将ATM单元引导到接入网中适当的部分。为了使交叉连接能将ATM单元引导到网络的适当部分，在接口P10上用转换器6转换ATM单元的地址。将在转换器6的输入上ATM单元所带的地址转换成包括标识应将该单元发送到的服务区的及在所述服务区中应使用哪一载波的VPI标识符的地址。这一转换是通过读取一张表完成的，该表是用该ATM分组的原始VPI/VCI标识符寻址的。
通常，每次建立或断开连接时更新转换器6中的表。在建立呼叫期间，增加带有被叫终端的VPI/VCI标识符的输入值的表项。对应的输出值中包括关于服务区及该VPI字段所用的载波的信息、及要在该VCI字段中寻址的终端的标识。
交叉连接8读取进入ATM分组的VPI字段，并将其发送到用指示服务区的VPI值部分确定的输出端上。在按照图2的系统中，交叉连接8的输出端连接在网络控制元件上，其中示出了网络控制元件12及系统的对应部分。在网络控制元件12中，输入端连接在网络控制开关100上。网络控制开关100将从交叉连接8接收的信号通过转换单元101、102或103发送到信道群集模块25、27或29之一上。要选择的信道模块是用所接收的指示要使用的信道群集模块的分组中的VPI字段的一部分所提示的。地址转换单元101、102与102用只从原始VCI值所确定的VPI/VCI的新组合取代该VPI/VCI的组合。这一转换使寻址能更灵活，因为可获得更大的地址空间。
在VPI/VCI的新组合中，VPI字段用于寻址目的地终端所连接的网络终端连接器。VCI字段标识目的地终端。
在信道群集模块25中，将带有经过转换的地址信息的ATM分组通过多路复用器14传递给具有预定载波频率的调制器16。服务区与调制器的选择(载波频率的选择)是在接口P10上的输出VPI值的基础上进行的。存在多路复用器14使网络控制节点12能传输控制信息到对应的网络终端。将选择的调制器(如22)的输出信号与其它调制器(如22与26)的输出信号组合并通过同轴网28传输给网终端30、32。
网终端30.32解调与处理在分配给它们的载波频率上所接收的信号。在网终端32中，解调器40解调从HFC网28接收的信号。连接在解调器40上的信号分离器42抽取旨在控制网终端32的控制信息。将信号分离器42的多个输出端连接在附加地址转换装置上，这里为地址转换器44。这一地址转换器44将地址转换器10引入的VPI/VCI组合转换成它们从核心网接收时的地址。随后将分组传输给终端46与48。
如果如在用于网络-网络接口上的ATM单元的情况中VPI字段为12位而VCI为16位，则可利用12位来标识服务区及其中所用的载波频率。如果网络包括32个服务区，则可定义128个载波频率。对于各服务区，可利用12位标识网终端并可利用16位标识终端。从而在各服务区中能寻址4096个网终端及65536个终端。
没有在接口P10上的地址转换，可利用16位来寻址网终端与终端。如果在这一情况中必须寻址4096个NT，则用剩下的地址空间只能选择16个终端。结果只有16个终端能连接在网终端上。通过采用按照本发明的地址转换，在连接中能有65536个终端，而对于它们所连接的网终端无任何限制。如果省略地址转换，可得到更简单的解决方法。当必须建立简单的网络时，这可能是有利的。
图3示出ATM分组从核心网行进到终端时所经受的地址转换序列。来自核心网2的分组具有图3中所示的VPI/VCI部分31。在接口P10上将这一VPI/VCI部分转换成VPIc/VCI′部分35。这一转换是通过用VPI/VCI部分作为输入信号寻址表33并从表33的输出中读取VPIc/VCI′来完成的。表33由图2中的转换装置6保持，如图3中可见，整个地址信息VPI/VCI用于寻址表33。
地址信息35的VPIc部分用来确定ATM分组的路由到适当的服务区及调制器。地址信息的VCI′部分用作在接口P7上转换地址信息的输入。VCI′部分用来寻址从中读取转换的地址信息VPINT/VCT″的表37。表37保持在图2中的转换装置10中。部分VPINT指示目的地终端连接在其上的NT的地址，而部分VCI″指示目的地终端的地址。
地址信息VPINT/VCI″的组合39用作在接口P2上地址转换的输入。VPINT/VCI″的所述组合用来寻址保持在图2中的转换器44中的表41。在表的输出端上可获得用于寻址终端的按照核心网的编址方案的VPI/VCI组合。
图4示出涉及按照图1的通信网的上游传输的元件。将在终端46或48上始发的ATM分组作用在地址转换器76上。网终端32中的地址转换器76将原始地址信息VPI/VCI转换成经过转换的地址信息VPINT/VCIPRILR。部分VPI指示通过它传输分组的网终端32。按照本发明的一个方面，部分VCIPRIOR指示ATM分组必须用来传输的服务质量。选择器74选择从转换器76接收的ATM分组并按照它们的VCIPRIOR指示符将它们传递到缓冲器68、70或72之一。可将缓冲器68分配给高位率的恒定位率QoS(CBR)，可将缓冲器70分配给中等位率的恒定位率QoS(CBR)，及可将缓冲器72分配给可变位率(VBR)QoS。
带高位率的CBR QoS为诸如适用于传输视频信号的，带中等位率的CBR QoS为诸如适用于传输音频信号的及VBR QoS为适用于传输诸如与文件传送一起出现的数据的。在缓冲器68、70与72的的输出端上的ATM分组用多路复用器64多路复用到输出流中。该多路复用器通过按照取决于从其读取分组的缓冲器的优先级传输分组，来计入缓冲器68、70与72的输入信号的不同QoS性质。很清楚携带CBR信号的缓冲器具有比携带VBR信号的缓冲器更高的优先级。在携带CBR信号的缓冲器中，分配给高位率流的缓冲器具有最高优先级。除了来自缓冲器68、70与72的信号之外，还有来自网终端32的控制信号也作用在多路复用器的输入端上，以便传送给网络控制节点12。
调制器62在带有分配给网终端32的频率的载波上调制多路复用器64的输出信号。网终端32通过网络28将多路复用器62的输出信号传输给网络控制节点12。在网络控制节点中，将从网络28接收的信号作用在信道群集模块27上。在信道群集模块27中，在解调器56中解调接收的信号并用对应的信号分离器52多路分离。在信号分离器的独立输出端上可获得来自网终端32的控制信息供在网络控制节点12中进一步使用。
信道群集模块25、27及29中的信号分离器50、52及54的输出端连接在对应的地址转换器110、111及112的输入端上。这些地址转换器将VPINT/VCIPRIOR的组合转换成新的地址信息VPIOUT/VCI′。这一转换是通过利用VCIPRIOR指示作为入口读取表项得出的。将在地址转换器110、111及112的输出端上的ATM单元通过网络控制开关100传递给交叉连接8。将交叉连接8的输出端连接在地址转换装置6的对应输入端上。地址转换装置6将VPIOUT/VCI′的组合转换成该分组的原始目的地地址VPI/VCI。为了将分组传输给核心网2，将带有原始地址VPI/VCI的分组传送给转接器4。
图5示意性地示出ATM分组从终端46或48行进到核心网时受到的地址转换序列。来自终端46或48的分组具有图5中所示的VPI/VCI部分43。在接口P2上将这一VPI/VCI部分转换成VPINT/VCIPRIOR部分47。这一转换是通过用VPI/VCI部分作为输入信号寻址表45及从表45的输出中读取地址信息VPINT/VCIPRIOR来执行的。表45由图5中的转换装置76保持。如图5中所见，完整的地址信息VPI/VCI用于寻址表45。
地址信息47的VPIPRIOR部分用于通过能按照地址部分VCI′所指示的适当服务质量提供传输的路径发送ATM分组到网络控制节点12。地址信息的VCI′部分用作地址信息转换的输入。
在接口P7上，利用地址信息47的VCI′部分寻址从中读取转换后的地址信息VPIOUT/VCI′的表49。表49保持在图4中的转换装置10中。部分VPIOUT指示分组应向其传送的交叉连接8的输出端。
地址信息VPIOUT/VCI′的组合51用作在接口10上的地址转换的输入。所述VPIOUT/VCI′的组合用于寻址保持在图4中的转换器6中的表53。在表53的输出端上可获得按照核心网的寻址方案的VPI/VCI组合用于将分组提交给转接器4。
观察到在接口P10、P8与P2上的地址转换对于上游与下游非常相似。这使得转换单元6、10与76能用于下游与上游通信，并且本方法包括在分组进入交叉连接8之前转换地址信息。
在按照图6的图中，假定终端起动连接请求。由于终端与网络转接器之间的透明连接，终端发送建立消息120到网络转接器4。响应所述建立消息120，网络转接器发布建立消息122给它所连接的公共网，及建立消息123到接入节点。接入节点保留资源用于所请求的呼叫，并随即提交建立消息124到NT。
NT通过传输指示已建立连接的连接消息125到接入节点来回答建立消息124。接入节点响应从NT接收的连接消息125提交连接消息126给网络转接器4指示连接建立。
当网络转接器4已接收到来自NT的连接消息126及来自公共网的连接消息127时，发送连接消息128到终端，指示已建立连接。
如果终端所请求的连接为与本地终端的连接，网络转接器4发送两个建立命令到接入节点用于建立网络转接器与主叫及被叫终端所连接的NT之间的连接。当接收到来自两个参加的NT的连接消息时，发布连接消息128到主叫终端。
图7示出关于在其中所使用的若干接口的按照本发明的系统中出现的不同信号流。S1流与S2流构成用户数据流。S1流包括携带实际内容的内容数据流，而S2流包括携带直接关于内容的控制信号的内容数据控制流。S1与S2流是透明地在网络上传送的。S1与S2流终止在两个互连的终端中，或者在终端与该终端所连接的服务器中。
S3流与S4流涉及连接的控制。S3流在对话与通信系统的分层OSI表示的传送层的对等层实体之间交换信息。S3流涉及建立、修改与终止对话，还涉及资源需求上的协商。S4流定义在网络服务层中对等层对象之间并涉及建立与释放连接、端口信息、QoS协商及修改连接与路由选择数据。S3流终止在终端中及网络转接器中。
对于S4流的实现，存在两种可能性。第一种可能性为终端TE并不具有S4流能力。这使得终端较简单，但网络转接器需要具有代理信令功能，它从终端与网络转接器之间交换的S3流中导出用于若干网络元件的S4信号。在这一情况中，S4流终止在网络转接器、接入接点路由器、服务区路由器、群集模块中及网终端中。
第二种可能性为终端包括S4信令能力。在这一情况中，不需要网络转接器中的代理信令功能。在第二种情况中，S4流也终止在终端4中。
权利要求
1.包括通过接入网连接在网络转接器上的多个终端的通信系统，该接入网包括通过传输网耦合在终端上的接入节点，接入节点还耦合在网络转接器上，其特征在于该接入节点包括接入节点转接器及多个网络控制元件，在于接入接点转接器耦合在网络转接器上及多个网络控制元件上，在于传输网包括多个子网，及在于网络控制元件耦合在多个子网上。
2.按照权利要求1的通信系统，其特征在于网络控制元件包括网络控制及多个信道群集模块，在于网络控制转接器耦合在接入节点转接器及信道群集模块上，及在于信道群集模块耦合在对应于网络控制节点的子网上。
3.按照权利要求2的通信系统，其特征在于信道群集模块包括至少一个下游信道模块。
4.按照权利要求3的通信系统，其特征在于信道群集模块包括上游信道模块。
5.按照权利要求1、2、3或4之一的通信系统，其特征在于信道包括用于与网络转接器交换网络层控制信息的信号装置。
6.按照权利要求1、2、3或4之一的通信系统，其特征在于网络转接器包括用于从在终端与网络转接器之间交换的对话层与/或传送层信息中导出网络层控制信息的代理信号装置。
7.可连接到传输网及网络转接器上的耦合的接入节点，其特征在于该接入节点包括耦合在多个网络控制元件上的接入节点转接器，在于接入节点转接器可连接在网络转接器上及在于网络控制元件可连接在多个子网上。
8.按照权利要求7的接入节点，其特征在于网络控制元件包括网络控制开关及多个信道群集模块，在于网络控制节点路由器耦合在接入节点路由器及信道群集模块上，及在于信道群集模块可连接在对应于网络控制节点的子网上。
全文摘要
在通信系统中,网络转接器(4)耦合在接入网(1)上以便能在网络(2)与连接在接入网(1)上的终端(13)之间通信。在现有技术通信系统中,为了能投送信息到正确的终端,网络转接器需要知道接入网的细节。这需要使用比标准网络转接器实质上更复杂的专用网络转接器(4)。为了解决这一问题,采用了处理接入网特定的细节的接入节点转接器(8)。从而,能使用按照标准转接协议工作的网络转接器(4)。
文档编号H04L12/54GK1249117SQ98802936
公开日2000年3月29日 申请日期1998年11月2日 优先权日1997年11月4日
发明者C·J·L·范德里尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司