совместно используемая сеть dsl и способ ее развертывания

Формула изобретения

1. Проводная сеть, содержащая:

коммутирующее устройство сети телефонной связи;

по меньшей мере, один первый узел связи клиента с соответствующим сетевым соединением с коммутирующим устройством сети телефонной связи;

множество вторых узлов связи клиента, распределенных среди множества помещений клиента;

множество взаимных соединений между узлами связи клиента, включая, по меньшей мере, один первый узел связи клиента и множество вторых узлов связи клиента так, что все узлы связи клиента взаимосвязаны линейно через множество помещений клиента и имеют, по меньшей мере, один маршрут связи к коммутирующему устройству сети телефонной связи, причем каждое взаимное соединение содержит электрически проводящую витую пару проводов; и

функцию ввода/вывода трафика в каждом узле связи клиента.

2. Проводная сеть по п.1, в которой функция ввода/вывода трафика содержит функцию ввода/вывода пакетов.

3. Проводная сеть по п.2, в которой коммутирующее устройство сети телефонной связи выбрано из группы, состоящей из центральной станции, узла DLC (концентратора цифровых линий связи), сетевой POP (точки входа в сеть).

4. Проводная сеть по п.2, в которой коммутирующее устройство сети телефонной связи является узлом шлюза в стойке.

5. Проводная сеть по п.4, в которой для каждого первого узла связи клиента соответствующее сетевое соединение, соединяющее коммутирующее устройство сети телефонной связи с первым узлом связи клиента, содержит сетевое соединение между узлом шлюза и первым узлом связи клиента.

6. Проводная сеть по п.4, в которой узел шлюза соединен с множеством электрически проводящих витых пар проводов со стороны сети, предназначенных для передачи трафика к и от соответствующего сетевого соединения между узлом шлюза и каждым первым узлом связи клиента.

7. Проводная сеть по п.6, в которой, по меньшей мере, один первый узел связи клиента содержит два первых узла связи клиента, каждый из которых имеет соответствующее сетевое соединение с узлом шлюза.

8. Проводная сеть по п.2, в которой взаимные соединения формируют кольцевую топологию.

9. Проводная сеть по п.8, в которой трафик передают в обоих направлениях по кольцевой топологии.

10. Проводная сеть по п.2, в которой взаимные соединения и узлы связи клиента формируют линейную цепочку ADM (мультиплексоров ввода/вывода).

11. Проводная сеть по п.2, в которой функциональность ввода/вывода пакетов в каждом узле связи клиента выводит пакеты, принятые по сети для узла связи клиента, и вводит пакеты в сеть от узла связи клиента.

12. Проводная сеть по п.11, в которой функция ввода/вывода пакетов действует относительно связи DSL (цифровой абонентской линии).

13. Проводная сеть по п.12, в которой связь DSL выбрана из группы, состоящей из ADSL (асимметричной DSL), SDSL (симметричной DSL), Uni-DSL (универсальной DSL), VDSL (высокоскоростной DSL) и VDSL2 (высокоскоростной DSL версия 2).

14. Проводная сеть по п.11, в которой каждый узел связи клиента содержит:

схему для извлечения сигналов электропитания, передаваемых из коммутирующего устройства сети телефонной связи по взаимным соединениям.

15. Проводная сеть по п.11, в которой для каждого узла связи клиента:

функция ввода/вывода пакетов извлекает пакеты, которые предназначены для конкретного узла связи клиента, и регенерирует все другие пакеты и отправляет их;

каждый извлеченный пакет пропускается в цифровой форме на цифровой интерфейс, или преобразуется в аналоговую форму и пропускается на аналоговый интерфейс.

16. Проводная сеть по п.11, в которой каждый узел связи клиента содержит локальный блок электропитания.

17. Проводная сеть по п.2, в которой, по меньшей мере, некоторые из взаимных соединений образованы секциями электрически проводящих витых пар проводов существующей сетевой топологии «звезда».

18. Проводная сеть по п.2, в которой каждый узел связи клиента содержит приемопередатчик, предназначенный для осуществления связи с другим узлом связи клиента по беспроводному соединению.

19. Проводная сеть по п.18, в которой беспроводное соединение образует часть альтернативного маршрута связи к коммутирующему устройству сети телефонной связи в случае, если существующий маршрут связи к коммутирующему устройству сети телефонной связи через взаимные соединения становится недоступным.

20. Проводная сеть по п.1, дополнительно содержащая:

второе множество вторых узлов связи клиента;

множество взаимных соединений между вторым множеством вторых узлов связи клиента так, что все вторые узлы связи клиента второго множества линейно связаны, причем каждое взаимное соединение содержит электрически проводящую витую пару проводов; и

по меньшей мере, одно беспроводное соединение, соединяющее, по меньшей мере, один узел из второго множества вторых узлов связи клиента с одним узлом из первого множества узлов связи клиента, и функцию ввода/вывода трафика в каждом узле из второго множества узлов связи клиента.

21. Узел связи клиента для использования в проводной сети, причем проводная сеть имеет взаимные соединения электрически проводящих витых пар проводов между множеством узлов связи клиента, распределенных среди множества помещений клиента так, что множество узлов связи клиента взаимосвязаны линейно через множество помещений клиента, при этом узел связи клиента имеет возможность соединения, по меньшей мере, с одним устройством связи и содержит:

первый коммуникационный порт для соединения с первым взаимным соединением электрически проводящей витой пары проводов;

второй коммуникационный порт для соединения со вторым взаимным соединением электрически проводящей витой пары проводов;

по меньшей мере, один интерфейс устройства для соединения, по меньшей мере, с одним устройством связи; и мультиплексор ввода/вывода, предназначенный для:

a) извлечения данных пакетов DSL, принятых, по меньшей мере, через один из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, если данные пакета относятся к передаче данных, по меньшей мере, к одному из устройства связи и/или узла связи клиента;

b) пропускания принятых данных пакета DSL через, по меньшей мере, один из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, если принятые данные пакета не относятся к передаче данных, по меньшей мере, к одному из устройства связи и/или узла связи клиента, и

с) добавления данных пакета DSL через, по меньшей мере, один из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, причем данные пакета относятся к передаче данных, по меньшей мере, от одного устройства связи и/или узла связи клиента.

22. Узел связи клиента по п.21, в котором:

по меньшей мере, одно устройство связи содержит, по меньшей мере, одно аналоговое устройство; и

по меньшей мере, один интерфейс устройства содержит схему A/D (аналого-цифрового) и схему D/A (цифроаналогового) преобразования для преобразования сигналов из аналоговой формы в цифровую форму и обратно, по меньшей мере, для одного аналогового устройства.

23. Узел связи клиента по п.21, дополнительно адаптированный для:

извлечения электропитания, по меньшей мере, из одного из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта; и

предоставления, по меньшей мере, части извлеченного электропитания, по меньшей мере, к одному интерфейсу с устройством.

24. Узел связи клиента по п.21, в котором, по меньшей мере, одно устройство связи содержит пользовательское устройство с низким потреблением тока, причем узел связи клиента дополнительно содержит:

источник электропитания для подачи электропитания в узел связи клиента и на пользовательское устройство с низким потреблением тока так, что пользовательское устройство с низким потреблением тока является работоспособным, несмотря на отказ цепей основного электропитания, при этом источник электропитания получает электропитание, по меньшей мере, от одного из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта.

25. Узел связи клиента по п.24 в котором пользовательским устройством с низким потреблением тока является телефон.

26. Узел связи клиента по п.24, дополнительно содержащий:

беспроводной интерфейс, через который дальность действия проводной сети может быть увеличена для достижения других устройств, не связанных непосредственно с помощью соединений проводной линии связи.

27. Узел связи клиента по п.24, дополнительно содержащий:

беспроводной интерфейс, с помощью которого выполняется защитное переключение в случае отказа одного или большего количества соединений проводной линии связи.

28. Узел связи клиента по п.24, дополнительно содержащий:

беспроводной интерфейс, с помощью которого может быть завершена кольцевая топология, соединяющая две топологии линейно-соединенных ADM.

29. Способ передачи трафика DSL (цифровой абонентской линии), содержащий этапы, на которых:

по меньшей мере, один первый узел связи клиента принимает трафик DSL;

и каждый из множества узлов связи клиента, взаимосвязанных линейно через множество помещений клиента, включая указанный, по меньшей мере, первый узел связи клиента, выполняет функцию ввода/вывода пакетов, и повторно генерирует и посылает трафик DSL по прямому соединению к последующему узлу связи клиента из множества узлов связи клиента.

30. Способ по п.29, дополнительно содержащий этапы, на которых:

группируют трафик для множества узлов связи клиента в логическое соединение, содержащее множество электрически проводящих витых пар проводов;

посылают трафик к узлу шлюза;

узел шлюза посылает трафик, по меньшей мере, к одному первому узлу связи клиента.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к передаче данных, и в частности к проводным сетям.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

«Последняя миля» обеспечивает потребителей прямым соединением с поставщиком телекоммуникационных услуг. Стандартной конфигурацией телекоммуникационной сети в «последней миле» называют центральную конфигурацию или конфигурацию «звезда». Домашние хозяйства обычно имеют две или большее количество пар медных проводов, которые сходятся в один концентратор, от которого или кабель с большим количеством витых пар, или высокоскоростной кабель (такой как T1/T3 в Северной Америке или E1/E3 во всем мире), или оптоволокно транспортирует сигналы обратно к ЦС (центральной станции). Удаленными узлами часто являются обеспеченные электропитанием шкафы в жилых районах.

Обычно единственным значительным активом, которым обладают поставщики телекоммуникационных услуг, являются витые пары, которые заходят в каждое домашнее хозяйство в его районе. Замена этого актива является чрезвычайно дорогостоящим делом, и она была отсрочена в надежде, что появится намного менее дорогая технология доступа. В настоящее время доступны беспроводные решения, но сохраняются серьезные вопросы относительно безопасности и доступной пропускной способности. Кроме того, обход «последней мили» с помощью беспроводного решения делает бесполезными все инвестиции в уже установленные витые пары. Большинство инвестиций в витые пары уже окупились с начальной установки, но поставщики телекоммуникационных услуг любят получать максимальную прибыль от инвестиций (ROI).

Многие поставщики телекоммуникационных услуг предлагают некоторую форму услуги DSL (цифровой абонентской линии), которая предоставляет возможность доступа к Интернет по телефонным линиям из медных витых пар. Существует много версий DSL с различными уровнями пропускной способности при передаче на различные расстояния. Примеры технологий DSL включают в себя ADSL (асимметричную DSL), SDSL (симметричную DSL) и VDSL (высокоскоростную DSL). Последней технологией является VDSL2 (высокоскоростная DSL версии 2), которая предоставляет возможность использовать услугу симметричной DSL приблизительно со скоростью 50 Мб/сек (мегабит в секунду) на коротких расстояниях (1-2 килофута или около 1/2 км), как показано на Фиг.7. В общем случае, когда пропускная способность увеличивается, расстояние, на которое можно передавать с такой пропускной способностью, уменьшается. Существуют также другие технологии, которые используют Ethernet по витой паре. Такие технологии, как VoIP (передача голоса по Интернет-протоколу), обеспечили возможность конкуренции между поставщиками услуг кабельного телевидения, которые имеют свои собственные сети, которые включают в себя их собственную «последнюю милю», и хорошо финансируются через предлагаемые ими развлечения. Существует потребность в поставщиках телекоммуникационных услуг для обеспечения намного более высокой пропускной способности на намного больших расстояниях от ЦС, чем они в настоящее время делают.

Решения на основе оптоволокна не являются практическими решениями обсуждаемых проблем. Архитектура «оптоволокно до распределительного узла» (FTTN) или «оптоволокно до кабельного шкафа» (FTTC) может перемещать DSLAM (мультиплексоры доступа к DSL) ближе к абонентам, таким образом увеличивая доступную пропускную способность. Однако оптоволокно, шкаф для оборудования, здание для шкафа и электропитание еще не существует в телекоммуникационной сети. Установка этой инфраструктуры требует большой работы в сфере материально-технического снабжения и является невероятно дорогой. «Оптоволокно до помещения клиента» (FTTP) приводит метод FTTC/N на один этап дальше, доставляя новое оптоволокно непосредственно к дому клиента. Оптоволокно еще не существует в сети, таким образом его необходимо прокладывать, снова за большую цену. Технологии, которые используются для этой архитектуры, в общем случае основаны на архитектуре PON (пассивной оптоволоконной сети). Эта архитектура существует много лет, и она очень редко применялась до тех пор, пока телефонная связь VoIP не стала коммерчески жизнеспособной.

Недавно инициативные предприниматели по-другому посмотрели на способ совместного использования пропускной способности, особенно в сетях на основе витой пары. Предположением является то, что если исходный сигнал с большой пропускной способностью разбивают на несколько частей и посылают по нескольким парам как по одному маршруту передачи, то пропускную способность можно увеличивать фактически на каждом сегменте. Этот способ предполагает, что существуют дополнительные пары, доступные для этой цели. Служебную информацию на основе протокола внедряют в каждый физический провод так, чтобы сигнал, который передают в нескольких частях, можно было соединять обратно в правильном порядке на удаленном конце. Этот процесс называют «объединением» и его определяют под названием G.BOND (спецификация ITU (международного союза электросвязи) G.998.1 - ATM, 2 - Ethernet, 3 - инверсное мультиплексирование). Трудность в применении этого способа к существующему кабельному хозяйству состоит в том, что в общем случае существует от 2 до 4 пар, входящих в каждое здание. Если используется существующая возможность ADSL 4 Мб/сек на среднем расстоянии 2,5 км от ЦС, то это приводит к максимальной скорости 16 Мб/сек, доступной для каждого дома. Поскольку в домах обычно существует только 2 пары, максимальная пропускная способность будет 8 Мб/сек при том же самом сценарии. Предполагается, что эта пропускная способность все еще очень мала для передачи видеосигнала, даже со сжатием MPEG4 (который в настоящее время не очень популярен), поскольку нужно гарантировать пропускную способность, профиль флуктуации и время ожидания.

Модификация кабельного хозяйства витых пар (т.е. установка дополнительных витых пар по всей сети) может быть столь же дорогой, как замена их оптоволокном.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному обобщенному аспекту, изобретение обеспечивает проводную сеть, содержащую: по меньшей мере, одно сетевое соединение, соединяющее, по меньшей мере, одно коммутирующее устройство сети телефонной связи с соответствующим первым узлом связи клиента; множество вторых узлов связи клиента; множество взаимных соединений между узлами связи так, что все узлы связи соединены линейно и имеют, по меньшей мере, один маршрут связи к коммутирующему устройству сети, каждое взаимное соединение содержит электрически проводящую витую пару проводов; и функцию ввода/вывода трафика в каждом узле связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления функция ввода/вывода трафика содержит функцию ввода/вывода пакетов.

В некоторых вариантах осуществления коммутирующее устройство сети выбрано из группы, состоящей из центральной станции, узла DLC (концентратора цифровых линий связи), сетевой POP (точки входа в сеть).

В некоторых вариантах осуществления коммутирующим устройством сети является узел шлюза в стойке.

В некоторых вариантах осуществления проводная сеть и, по меньшей мере, одно сетевое соединение, соединяющее, по меньшей мере, одно коммутирующее устройство сети телефонной связи с соответствующим первым узлом связи клиента, содержит, по меньшей мере, одно соединение между узлом шлюза и соответствующим первым узлом связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления узел шлюза связан с множеством находящихся на стороне сети электрически проводящих витых пар проводов, предназначенных для передачи трафика, по меньшей мере, к/от одного соединения между узлом шлюза и соответствующим первым узлом связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одно соединение между узлом шлюза и соответствующим первым узлом связи клиента содержит соответствующее сетевое соединение между узлом шлюза и каждым из двух первых узлов связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления взаимные соединения формируют кольцевую топологию.

В некоторых вариантах осуществления трафик перемещается в обоих направлениях по кольцевой топологии.

В некоторых вариантах осуществления взаимные соединения формируют линейный ADM (мультиплексор ввода/вывода).

В некоторых вариантах осуществления функция ввода/вывода пакетов извлекает в каждом узле связи клиента пакеты, принимаемые в сети для узла связи клиента, и добавляет пакеты к сети от узла связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления функция ввода/вывода пакетов относится к связи DSL (цифровой абонентской линии).

В некоторых вариантах осуществления связь DSL выбрана из группы, состоящей из ADSL (асинхронной DSL), SDSL (симметричной DSL), Uni-DSL (универсальной DSL), VDSL (высокоскоростной DSL) и VDSL2 (высокоскоростной DSL версии 2).

В некоторых вариантах осуществления каждый узел связи клиента содержит схему для извлечения сигналов блока электропитания, передаваемым по взаимным соединениям из коммутирующего устройства сети.

В некоторых вариантах осуществления в каждом узле связи клиента функция ввода/вывода пакетов извлекает пакеты, которые предназначены для определенного узла связи клиента, и повторно генерирует все другие пакеты и отправляет их; каждый извлеченный пакет передают в цифровой форме к цифровому интерфейсу, или преобразовывают в аналоговую форму и передают к аналоговому интерфейсу.

В некоторых вариантах осуществления каждый узел связи клиента содержит местный блок электропитания.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые из взаимных соединений сформированы из сегментов электрически проводящих витых пар проводов существующей сети топологии «звезда».

В некоторых вариантах осуществления каждый узел связи клиента содержит приемопередатчик, настроенный для осуществления связи с другим узлом связи клиента по беспроводному соединению.

В некоторых вариантах осуществления беспроводное соединение является частью альтернативного маршрута связи к коммутирующему устройству сети в случае, если существующий маршрут связи к коммутирующему устройству сети через взаимные соединения становится недоступным.

В некоторых вариантах осуществления проводная сеть дополнительно содержит: второе множество узлов связи клиента; множество взаимных соединений между вторыми узлами связи так, что все узлы связи второго множества линейно связаны, каждое взаимное соединение содержит электрически проводящую витую пару проводов; и, по меньшей мере, одно беспроводное соединение, соединяющее, по меньшей мере, один узел из второго множества узлов связи клиента с одним узлом из первого множества узлов связи клиента; и функцию ввода/вывода трафика в каждом из второго множества узлов связи клиента.

Согласно другому обобщенному аспекту изобретение обеспечивает способ формирования сети DSL, содержащий: использование существующих соединений электрически проводящих витых пар проводов от коммутирующего узла сети на аппаратуру, установленную в помещении первого пользователя; разъединение соединения от коммутирующего узла сети к аппаратуре, установленной в помещении второго пользователя, и повторное соединение с аппаратурой, установленной в помещении первого пользователя так, что аппаратура, установленная в помещении первого пользователя, и аппаратура, установленная в помещении второго пользователя, становится связанной, и так далее для аппаратуры, установленной в помещении другого пользователя.

В некоторых вариантах осуществления разъединение и повторное соединение выполняют в коммутационной панели в стойке.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит: использование другого существующего соединения электрически проводящей витой пары проводов от коммутирующего узла сети на аппаратуру, установленную в помещении другого первого пользователя; причем соединения формируют кольцевую топологию для сети DSL.

В некоторых вариантах осуществления соединения формируют линейный ADM для сети DSL.

Согласно другому обобщенному аспекту изобретение обеспечивает узел связи клиента для использования в проводной сети, проводная сеть имеет взаимные соединения электрически проводящих витых пар проводов между множеством узлов связи клиента, узел связи клиента соединен, по меньшей мере, с одним устройством связи и содержит: первый коммуникационный порт для соединения с первым взаимным соединением электрически проводящей витой пары проводов; второй коммуникационный порт для соединения со вторым взаимным соединением электрически проводящей витой пары проводов; по меньшей мере, один интерфейс устройства для соединения, по меньшей мере, с одним устройством связи; и мультиплексор ввода/вывода, настроенный для a) извлечения данных пакетов DSL, принимаемых, по меньшей мере, через один из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, если данные пакета относятся к передаче данных, по меньшей мере, к одному из устройства связи и/или узла связи клиента; b) пропускания путем завершения или ретрансляции или другого способа, принятых данных пакетов DSL, по меньшей мере, по одному из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, если принятые данные пакетов не относятся к передаче данных, по меньшей мере, к одному из устройства связи и/или узла связи клиента; и c) добавления данных пакета DSL через, по меньшей мере, один из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта, причем данные пакета относятся к передаче данных, по меньшей мере, от одного из устройства связи и/или узла связи клиента.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одно устройство связи содержит, по меньшей мере, одно аналоговое устройство; и, по меньшей мере, один интерфейс устройства содержит схему A/D (аналого-цифрового) и схему D/A (цифроаналогового) преобразования для преобразования сигналов между аналоговой формой и цифровой формой, по меньшей мере, для одного аналогового устройства.

В некоторых вариантах осуществления узел связи клиента дополнительно адаптирован для получения электропитания из, по меньшей мере, одного из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта; и предоставления, по меньшей мере, части полученного электропитания, по меньшей мере, одному интерфейсу устройства.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одно устройство связи содержит пользовательское устройство с низким потреблением тока, узел связи клиента дополнительно содержит блок электропитания для обеспечения электропитания к узлу связи клиента и на пользовательское устройство с низким потреблением тока так, что пользовательское устройство с низким потреблением тока остается работоспособным, несмотря на отказ цепей основного электропитания, блок электропитания получает электропитание, по меньшей мере, от одного из первого коммуникационного порта и второго коммуникационного порта.

В некоторых вариантах осуществления пользовательским устройством с низким потреблением тока является телефон.

В некоторых вариантах осуществления узел связи клиента дополнительно содержит: беспроводной интерфейс, с помощью которого радиус действия проводной сети может быть увеличен для достижения других устройств, не связанных непосредственно с помощью соединений проводной линии связи.

В некоторых вариантах осуществления узел связи клиента дополнительно содержит беспроводной интерфейс, с помощью которого выполняется защитное переключение в случае отказа одного или большего количества соединений проводной линии связи.

В некоторых вариантах осуществления узел связи клиента дополнительно содержит беспроводной интерфейс, с помощью которого может быть воплощена кольцевая топология, соединяющая две топологии линейных ADM.

Согласно другому обобщенному аспекту данное изобретение обеспечивает способ, содержащий этапы: по меньшей мере, один первый узел связи клиента принимает трафик DSL; и каждый из множества узлов связи клиента, один из которых является указанным первым узлом связи клиента, выполняет функциональные возможности ввода/вывода пакетов, и повторно генерирует и посылает трафик DSL по прямому соединению к следующему узлу связи.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит этапы: группируют трафик для множества узлов связи клиента в одно логическое соединение, содержащее множество электрически проводящих витых пар проводов; передают трафик к узлу шлюза; узел шлюза передает трафик, по меньшей мере, к одному первому узлу связи клиента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные варианты осуществления будут теперь описаны со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схемное решение известной сетевой топологии для соединения пары медных проводов между домашними хозяйствами и центральной станцией;

Фиг.2 - схемное решение примерной кольцевой сетевой топологии для соединения пары медных проводов между домашними хозяйствами и центральной станцией в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

Фиг.3A - примерная структурная схема ДЦС (домашнего центра связи) в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

Фиг.3B - структурная схема функциональных возможностей узла шлюза в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

Фиг.4 - схемное решение обычной топологии, имеющей множество сетей с топологией «звезда» с использованием DSLAM (мультиплексора доступа к DSL) VDSL (высокоскоростной DSL);

Фиг.5 - схемное решение примерной топологии, имеющей множество сетей VDSL с кольцевой топологией в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

Фиг.6 - структурная схема другой сети, содержащей как обычную реализацию «звезда», так и кольцевую сетевую топологию, предусмотренную одним из вариантов осуществления изобретения; и

Фиг.7 - график пропускной способности в зависимости от радиуса действия для различных технологий DSL.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Топология «звезда»

На Фиг.1 показано схемное решение известной топологии сети для соединения пар медных проводов между домашними хозяйствами и центральной станцией. Множество домашних хозяйств 14 связаны с одной центральной станцией 10, используя кабели 12 витой пары в сетевой топологии «звезда». Взаимные соединения в общем случае упоминаются как «последняя миля».

Пропускная способность при передаче для таких технологий, как DSL и Ethernet, уменьшается с расстоянием. В существующей сетевой архитектуре «звезда» DSLAM (мультиплексор доступа к DSL) физически расположен в центре, но расстояние до каждого абонента часто больше короткого расстояния, требуемого для максимальной пропускной способности. Так как поставщики телекоммуникационных услуг хотят увеличить пропускную способность своим клиентам, они должны сохранять длину витой пары настолько короткой, насколько возможно.

Кольцевая топология

На Фиг.2 показано примерное схемное решение кольцевой сетевой топологии для соединения пары медных проводов между домашними хозяйствами и центральной станцией в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Хотя по всему описанию упоминают пары медных проводов, в более общем случае можно использовать любые электрически проводящие витые пары проводов. Множество домашних хозяйств 24, 26..., 30 и одна центральная станция 20 связаны с использованием витых пар в кольцевой сетевой топологии. Более конкретно, ЦС 20 связана с первым домашним хозяйством 24 с помощью витой пары 22; первое домашнее хозяйство 24 связано со вторым домашним хозяйством 26 с помощью витой пары 28 и т.д. до последнего домашнего хозяйства 30, которое связано с ЦС 20 с помощью витой пары 32. Каждое домашнее хозяйство имеет узел связи клиента, который обеспечивает функциональные возможности ввода/вывода пакетов. В конкретном примере узел связи клиента является ДЦС (домашним центром связи), который позволяет реализовать кольцевую топологию DSL в сетях поставщиков телекоммуникационных услуг. ДЦС описан подробно ниже в отношении Фиг.3A. «Кольцо» является частным случаем более общего «шлейфового соединения мультиплексоров ввода/вывода (ADM)», где «кольцо» выходит и возвращается к тому же самому ЦС. Другим примером является набор ADM между двумя различными ЦС или даже последовательно-соединенный сетевой шлейф, иногда называемый линейным ADM (т.е. набором ADM, который начинается от ЦС, а заканчивается в месте, которое не является другой ЦС).

С помощью физического, электрического и/или логического соединения витых пар клиентов так, чтобы электрическая длина была меньше длины максимальной пропускной способности технологии уровня 1, услугу можно обеспечивать абонентам на намного больших расстояниях от DSLAM с очень небольшими инвестициями в дополнительный кабель «последней мили». Кольца из витой пары значительно увеличивают расстояние и пропускную способность при передаче по «абонентской линии». Большая пропускная способность становится доступной для домашних хозяйств путем уменьшения дальности передачи между домашними хозяйствами вместо того, чтобы уменьшать дальность передачи между домашними хозяйствами и центральной станцией. Максимальная пропускная способность достигается, если расстояние между соединенными вместе домами меньше расстояния для максимальной пропускной способности.

В некоторых вариантах осуществления кольцевая сеть использует существующие кабели «последней мили». Существующие кабели «последней мили» могут включать в себя несколько соединенных вместе пар медных проводов, которые протянуты из ЦС в несколько домашних хозяйств. Пары медных проводов могут существовать между домашними хозяйствами, но они подсоединены между домашним хозяйством и ЦС. Путем соответствующего разрезания пары медных проводов между вторым домом ниже по ходу кабеля от первого дома и ЦС, и подсоединения отрезанного конца ко второму дому, устанавливается соединение между двумя домашними хозяйствами с использованием существующих кабелей. Этот процесс можно повторять для формирования завершенной кольцевой сетевой топологии. Могут существовать промежуточные, не обеспеченные электропитанием технические точки доступа в больших кабелях. В некоторых случаях кольцевую топологию можно реализовать простым «перемыканием» витых пар вместе в этих точках доступа, так что никакое фактическое разрезание проводов не требуется.

В некоторых воплощениях, если одно домашнее хозяйство не хочет использовать кольцевую услугу, то его обходят в кольце. Поэтому данное воплощение включает в себя возможность обходить отдельные дома, которые не хотят принимать новую технологию.

В некоторых воплощениях разнообразие маршрутов соединений к ЦС обеспечивается с помощью более одного маршрута от каждого потребителя к ЦС. Кольцо обеспечивает это по своей природе. Например, данное домашнее хозяйство может осуществлять связь с ЦС с помощью «восточного» или «западного» маршрута.

В некоторых воплощениях, как только новая топология становится доступной, реализуется полный пакет услуг с документированным развитием данной функции. Полный пакет может включать в себя, например, комбинации таких функций, как обеспечение «домашнего кинотеатра» через Интернет или телевидения по Интернет-протоколу (IPTV), автоматическое считывание показаний приборов (AMR), контроль безопасности дома, создание виртуальной частной сети, обслуживание обеспечения безопасности и соединения с Интернет (т.е. обновления базовой системы, выполняемое без вмешательства клиента) и контроль медицинской помощи.

ДЦС (домашний центр связи)

На Фиг.3A показана примерная структурная схема ДЦС в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, в общем случае обозначенного 76. Следует понимать, что показанный на Фиг.3A ДЦС 76 предназначен только для целей примера. ДЦС 76 связан с идущей в западном направлении («западной») телефонной линией 40 и с идущей в восточном направлении («восточной») телефонной линией 42. Ссылки на «идущую в восточном направлении» и «идущую в западном направлении», конечно, не обязательно подразумевают восток или запад, а просто два направления, которые могут связывать кольцо с данным ДЦС. Каждая телефонная линия имеет пару медных проводов. ДЦС имеет процессор 62 трафика кольца DSL/ДПК, связанный с «западной» телефонной линией и с «восточной» телефонной линией. ДЦС также имеет основной процессор 64 ДЦС и основное запоминающее устройство 66 ДЦС. Блок электропитания 60 связан с «западной» телефонной линией 40 и с «восточной» телефонной линией 42 через соответствующие ФНЧ (фильтры нижних частот) 44, 46, 48, 50. Разъем 68 домашнего телефона связан с процессором 62 трафика кольца DSL/ДПК. Другие возможные интерфейсы включают в себя разъем 70 Ethernet, приемопередатчик 72 WIFI и разъем 74 USB (универсальной последовательной шины), могут существовать другие компоненты, но они не показаны для простоты. Процессор 62 трафика имеет порты 69 ввода/вывода, которые соединяют различные интерфейсы с процессором трафика.

При работе комбинация процессора 62 трафика кольца DSL/ДПК, основного процессора ДЦС 64 и основного запоминающего устройства 66 ДЦС адаптируется для обработки всех передач по «западной» телефонной линии 40 и/или по «восточной» телефонной линии 42. Обработка передач включает в себя функциональные возможности ввода/вывода пакетов. Например, если процессор 62 трафика кольца DSL/ДПК принимает пакет по «западной» телефонной линии 40, то он может обрабатывать пакет, если он адресован данному ДЦС 72, или может направлять пакет его адресату через «восточную» телефонную линию 42, если он адресован другому ДЦС. В некоторых воплощениях пакеты маршрутизируются по одному пакету. ДЦС 76 может также генерировать пакеты, связанные с местным устройством связи, и направлять пакеты их адресату. В некоторых вариантах осуществления защитное переключение трафика выполняют в соответствии с протоколом промышленного стандарта, спроектированным конкретно для этой задачи. Примером этого является технология динамического пакетного кольца (ДПК, IEEE 802.17). Технология ДПК была разработана для оптической транспортной инфраструктуры, но хорошо соответствует данной заявке.

Существуют две витые пары медных проводов: «восточная» телефонная линия 40 и «западная» телефонная линия 42 (т.е. направлены в противоположных направлениях). В некоторых воплощениях связь по телефонной линии является двунаправленной, используя однонаправленную связь по каждому медному проводу в паре медных проводов. Например, как обозначено стрелками в показанном примере, информация может перемещаться в «западном» направлении, используя верхний медный провод 78, в то время как информация может перемещаться в «восточном» направлении, используя другой медный провод 80. В некоторых вариантах осуществления скорость передачи данных является симметричной (т.е. скорость передачи данных = скорости приема данных), и для «восточного», и для «западного» направлений подобный подход может использоваться для «восточной» телефонной линии 42. В некоторых вариантах осуществления используют механизмы управления потоками информации так, чтобы скорость передачи данных была одинаковой по кольцу, и так, чтобы не было каналов связи, которые быстрее других. Данное домашнее хозяйство может осуществлять связь с ЦС с помощью «восточного» маршрута и/или «западного» маршрута. В некоторых воплощениях, если осуществление связи через одно направление невозможно, то предпринимают попытку осуществить связь через другое направление.

Так как множество домашних хозяйств находятся в одном кольце, не существует канала базовой полосы, доступного для каждого домашнего хозяйства для аналоговой связи, хотя было бы технически выполнимо обеспечить один канал базовой полосы в каждом направлении, например к первому домашнему хозяйству в каждом направлении. Также, обычные передачи POTS (обычной телефонной сети), такие как телефонные и факсимильные, также преобразуются в цифровую форму и посылаются по кольцу. Таким образом, связь по «восточной» телефонной линии и по «западной» телефонной линии является только цифровой, например, используя связь DSL. Соответственно, если аналоговые устройства, такие как аналоговые телефоны и факсимильные аппараты, должны взаимодействовать с ДЦС, то ДЦС должен обеспечивать D/A (цифроаналоговое) и A/D (аналого-цифровое) преобразования. Такие преобразования не требуются для соединения ДЦС с цифровыми устройствами связи. Кроме того, в таком воплощении ЦС обеспечивает, что передачи, передаваемые к ДЦС, являются цифровыми. Цифровая связь содержит передачу пакетов данных. Связь DSL является примером цифровой связи.

Разъем 68 домашнего телефона, разъем 70 Ethernet и приемопередатчик 72 WiFi обеспечивают интерфейсы связи для домашнего хозяйства. Разъем 74 USB обеспечивает доступ к запоминающему устройству и для обслуживания ДЦС 76, когда он установлен. ДЦС 76 может быть установлен в здании и предпочтительно остается в здании постоянно. Его можно использовать для обеспечения функциональной возможности AMR (автоматического измерения показаний приборов). В некоторых воплощениях архитектура объединяет существующие домашние телефоны с мобильными телефонами. Это может, например, включать в себя новые и/или обратно совместимые беспроводные интерфейсы. В некоторых вариантах осуществления ДЦС 76 имеет беспроводной интерфейс, например интерфейс 72 WiFi (IEEE 802.11 a/b/g), для предоставления возможности связи с беспроводными устройствами, например, с беспроводными приборами, стереосистемами, ПК (персональными компьютерами), телевизионными приемниками, измерительными приборами, мобильными телефонами, телевизионными приставками (STB) и т.д.

В некоторых воплощениях QoS (качество обслуживания) предусматривается для предоставления некоторым передачам более высокого приоритета, чем другим передачам. Списком примеров передач с уменьшающимся приоритетом может быть передача протокола VoIP, потоковая передача видео и непотоковая передача данных. Наличие более высокого приоритета обеспечивает потоковую передачу с большей вероятностью отсутствия прерываний и меньшего времени ожидания и/или флуктуации. В некоторых воплощениях используется COS (категория обслуживания), как подробно указано в спецификации ДПК, для распределения по приоритетам трафика в кольце. Это дает возможность поставщикам услуг продавать своим клиентам то, что упоминается как SLA (соглашение об уровне обслуживания), основываясь на объеме трафика на каждом уровне приоритета. Например, клиент А получает N Гбайт/месяц трафика приоритета 1 и М Гбайт/месяц трафика приоритета 2 и т.д., в то время как клиент B может получать полностью отличающиеся профили трафика.

В некоторых вариантах осуществления ДЦС частично получает электропитание от телефонных линий, таким образом не существует зависимости от источника тока в доме для услуг телефонной связи на основе обычных телефонных линий. В некоторых воплощениях разъем 68 домашнего телефона и процессор 62 трафика обеспечиваются электропитанием с помощью, по меньшей мере, одной из телефонных линий, в то время как остальные компоненты могут получать электропитание от домашней сети электропитания (т.е. должны быть «включены в розетку»). Например, каждая телефонная линия может доставлять электропитание через разность потенциалов между первым медным проводом 78 с напряжением -48В и вторым медным проводом 80 с напряжением 0В в архитектуре на основе постоянного тока. ФНЧ 44, 46, 48, 50 удаляют цифровые сигналы из «западной» телефонной линии 40 и «восточной» телефонной линии 42. С использованием электропитания от телефонной линии уменьшается угроза воздействия молнии на оборудование ЦС, поскольку удар молнии будет устранен с помощью первых домов, которые он затронет, в обоих направлениях.

В некоторых вариантах осуществления процессор 62 трафика контролирует трафик, который находится в кольце, через протокол ДПК и стандарты VDSL2. При таком воплощении он также контролирует элементарные сигналы интерфейса VDSL2. Он будет также управлять асимметрией пропускной способности (см. выше) и любыми действиями по защитному переключению. Основной процессор 64 может, например, осуществлять такие функции, как брандмауэр/VPN, управление WiFi интерфейсом, управление связью с сетью, реализация правил доступа (т.е. аутентификация пользователя, логическая сегментация WiFi интерфейса между пользователями и т.д.), возможно преобразование интерфейса по мере необходимости (например, USB) и т.д.

Количество ДЦС, которые могут быть связаны в кольцевую сеть, зависит от воплощения. Примером фактора, рассматриваемого при проектировании, является максимальное количество ДЦС, которые могут частично получать электропитание исключительно от телефонной линии для того, чтобы предоставить возможность пользовательским устройствам с высоким импедансом работать во время отказа цепи электропитания. Пользовательское устройство с низким потреблением тока представляет собой пользовательское устройство, которое не потребляет значительное количество тока и может получать электропитание исключительно от телефонной линии. Телефон, который не требует присоединения электропитания, является примером пользовательского устройства с низким потреблением тока. При нормальных условиях каждый ДЦС подключают так, чтобы он получал электропитание от своей домашней сети электропитания. Однако, во время отказа цепи электропитания, электропитание в домашней сети электропитания может отсутствовать. В некоторых вариантах осуществления ДЦС имеет местный блок электропитания, который получает электропитание от телефонной линии так, чтобы во время отказа цепи электропитания местный блок электропитания частично обеспечивал электропитанием KCC и обеспечивал электропитанием пользовательское устройство с высоким полным сопротивлением так, чтобы пользователь мог управлять пользовательским устройством с высоким импедансом. При таком воплощении пользователь обеспечивается, по меньшей мере, основными функциональными возможностями телефонной связи во время отказа цепи электропитания.

Кольцевая топология и ДЦС приводят к модификации «последней мили». «Последняя миля» рассматривалась как «неприкасаемая» по многим причинам. Прежде всего, она дает клиенту ощущение, что пропускная способность, которую он имеет, не используется совместно с другими клиентами. Это истинно только до тех пор, пока трафик не достигает первого мультиплексора доступа в сети. От этой точки вперед вся пропускная способность используется совместно. Во-вторых, топология «звезда» предоставляет возможность поставщику телекоммуникационных услуг обеспечивать электропитание на старые телефоны (т.е. те, которые не имеют шнуров электропитания) так, чтобы телефонные вызовы можно было все равно делать во время отказа цепи электропитания. В некоторых воплощениях ДЦС учитывает это и предлагает возможность получения электропитания от центральной станции (ЦС) поставщика телекоммуникационной услуг. В-третьих, наличие топологии «звезда» означает, что никто больше не может слушать чужые телефонные вызовы, поскольку нет никого больше на маршруте передачи. В некоторых воплощениях ДЦС обеспечивает подобную возможность через шифрование.

Относительно шифрования трафика в некоторых вариантах осуществления весь трафик зашифрован по кольцу так, чтобы никто не был в состоянии слушать чужой трафик. Шифрование может быть сквозным по своему характеру (например, между пользователем персонального компьютера и сервером где-нибудь в Интернет) или просто по кольцу до узла шлюза (который удаляет шифрование перед передачей к DSLAM в ЦС).

Следует понимать, что возможно другое воплощение ДЦС. В иллюстрированном примере показаны определенные примерные виды интерфейса. В конкретном примере ДЦС имеет брандмауэр Интернет/VPN (виртуальную частную сеть), 2 или 3 телефонных разъема (RJ11), порт USB для доступа к запоминающему устройству и для обслуживания, интерфейс WiFi и разъем кабеля сети Ethernet (RJ45). Однако в более общем случае может быть реализован любой соответствующий интерфейс или комбинация соответствующих интерфейсов. Также в показанном примере обработка выполняется с использованием конкретного воплощения процессоров и запоминающего устройства. В более общем случае обработку можно выполнять с использованием любого соответствующего воплощения программного обеспечения, аппаратных средств, встроенного программного обеспечения или любой соответствующей комбинации программного обеспечения, аппаратных средств и встроенного программного обеспечения. Минимальными функциональными возможностями, которые должен включать в себя каждый узел связи, является функция ввода/вывода трафика. В указанном выше примере она реализована в процессоре трафика, но возможно другое воплощение.

Кольцевая конфигурация по сравнению с соединением «звездой»

Ниже представлено сравнение кольцевой конфигурации, обеспеченной вариантом осуществления изобретения, и обычное соединение «звездой». Следует понимать, что это сравнение является очень конкретным примерным сравнением для целей объяснения. В данном сравнении применяются пять определенных основных правил:

1. Каждый дом получает линию передачи xDSL длиной 2 килофута или меньше.

2. Технология xDSL является одинаковой для кольцевого соединения и соединения «звездой».

3. Рассматривается только технология DSL.

4. Предполагается оптимальная прямая проводка.

5. Предполагается, что 2 пары проводов доступны для каждого дома.

Используя эти определенные основные правила, сравнивают кольцевое соединение и соединение «звездой».

На Фиг.4 показано схемное решение обычной топологии, имеющей множество сетей со структурой «звезда» с использованием DSLAM (мультиплексора доступа к DSL) VDSL (высокоскоростной DSL). Существует 6 «звезд» DSLAM 80, каждая представлена кругом, имеющим радиус 2 килофута и диаметр 4 килофута. Пять «звезд» DSLAM находятся вне центральной станции 82. Каждое домашнее хозяйство занимает область 400 футов X 400 футов.

Каждый DSLAM имеет, по меньшей мере, 60 портов. Внешние требования к DSLAM включают в себя шкафы, здания для установки шкафов, электропитание, оптоволокно, установку оптоволокна и т.д. Группирование пар можно использовать для увеличения пропускной способности, но это требует новых модемов и существует неопределенность воздействия на POTS (обычную телефонную сеть). Не требуется изменение DSLAM, поскольку нет реализации ДПК (динамического пакетного кольца) на стороне ЦС, и не требуется дополнительной особенности OSS (системы поддержки эксплуатации). Оптоволокно перемещают ближе к клиенту, используя архитектуру FTTN. Высокая скорость не доступна до тех пор, пока оптоволокно не будет развернуто. Обновленным маршрутом является FTTH (оптоволокно до дома) и xPON (пассивная оптическая сеть). Оборудование устанавливают вне ЦС для разъединения абонентских линий друг от друга для предоставления возможности конкуренции телекоммуникационных компаний друг с другом.

На Фиг.5 показано схемное решение примерной топологии, имеющей множество кольцевых сетей VDSL (высокоскоростной DSL) в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Показан массив домов, который имеет размер 24 дома на 12 дома. Каждое из домашних хозяйств занимает область 400 фт X 400 фт. Массив имеет 24 кольца VDSL, которые формируют так, чтобы 1,6 килофутов было между узлами, шесть таких колец обозначены на схеме как 81, 82, 83, 84, 85, 86. Существует 12 домов в кольце VDSL. Существует один DSLAM в центральной станции 88.

В данном примере оборудование автоматической телефонной станции, внешнее к ЦС, такое как оборудование DSLAM, не является необходимым, даже для предоставления возможности конкуренции между телекоммуникационными компаниями или для «разделения абонентских линий». Данная топология использует существующие медные провода. Фильтры POTS не требуются. Удваивается максимальная пропускная способность, доступная в каждом доме. Максимальная пропускная способность достигается для данного дома в «кольце», когда все другие дома в «кольце» не используют пропускную способность, и связь с ЦС осуществляется через два маршрута связи. Только 48 портов DSLAM требуются для 24 «колец». Существует повышенная жизнеспособность, поскольку существуют 2 маршрута к каждому дому. В некоторых воплощениях защитное переключение «кольца» можно выполнять в случае обрыва (отключения) линии. ДПК реализуется на аналоговых портах DSLAM (которые определяются как порты, которые стоят перед витыми парами клиента - трафик будет цифровым по характеру), когда порты соединены. Можно иметь COS (класс обслуживания), когда возможно определение приоритета и выравнивание трафика. SLA (соглашения об уровне обслуживания) включают в себя COS, поскольку POTS реализуется через стандартное SLA. Имеются новые функции OSS. Обновленный маршрут представляет собой кольца из оптоволокна FNNH или уменьшение количества домов в каждом кольце. Существует иным образом сформированное «кольцо» для различных телекоммуникационных компаний для предоставления возможности конкуренции телекоммуникационных компаний друг с другом.

Другие топологии проводных линий

Приведенное выше описание сосредоточено на кольцевой топологии. Однако следует понимать, что кольцевая топология не является необходимой. В более общем случае можно воплощать любую соответствующую топологию, связывающую узлы связи. «Узел связи» в общем случае относится к любому узлу, настроенному для осуществления связи с другими узлами. Узел связи может быть узлом связи клиента, который является узлом, имеющим ДЦС и связанным с пользователем или домашним хозяйством, или узлом связи центральной станции, который является узлом, связанным с центральной станцией. По меньшей мере, один из узлов функционирует как сетевое коммутирующее устройство для взаимных соединений кольца абонентов с сетью. Этот узел принимает трафик из кольца и отправляет его, и принимает трафик для кольца и помещает его в кольцо. В примере на Фиг.2 сетевым коммутирующим устройством является центральная станция, в то время как в описанном ниже примере на Фиг.6 сетевым коммутирующим устройством является узел шлюза в стойке. Также в более общем случае сетевое коммутирующее устройство может физически размещаться в любой точке, которая включает в себя середину промежутка между ЦС и первым клиентом. Конечно, увеличение расстояния до первого клиента уменьшит возможную пропускную способность.

Примером другой топологии является топология линейных ADM или «шлейфового соединения». Топология линейных ADM может быть реализована посредством последовательного соединения ряда узлов. Кольцевой топологией является топология, в которой два конечных узла связи взаимосвязаны. В результате того, что два конечных узла связи не связаны, топология линейных ADM не имеет того же самого разнообразия направлений связи, которое имеет кольцевая топология. Тем не менее изобретение может быть реализовано с использованием линейных ADM.

Другая кольцевая сеть

На Фиг.6 показан другой пример кольцевой сети DSL, обеспеченной с помощью одного из вариантов осуществления изобретения. Показан ряд домашних хозяйств 118, 120, 122, соединенных в «кольцо». Первое домашнее хозяйство 118 соединено в точке 124 с узлом 115 шлюза, который является частью стойки 114. Точно так же домашнее хозяйство 122 соединено в точке 130 с узлом 115 шлюза. Остальные домашние хозяйства соединены в «кольцо», подобно соединению на Фиг. 2, но в данном случае соединения между последовательными домами в «кольце» возвращаются через стойку 114. Таким образом, соединение 126 показано между домашними хозяйствами 118 и 120, и соединение 128 показано между домашними хозяйствами 120 и 122. В более общем случае «кольцо» может включать в себя произвольное количество домашних хозяйств. Показано, что стойка 114 связана через N пар 105 со шкафом 106 (часто называют первичной точкой соединения - PCP, или интерфейсом проводных перемычек - JWI, или интерфейсом доступа к услуге - SAl - в зависимости от терминологии сетевого оператора), который в свою очередь связан с центральной станцией 100, имеющей DSLAM 101. Стойка 114 связана с центральной станцией 100 через N пар 105 и N из 100 пар 102 способом, подобным описанному в G.Bond (ITU 998-1/2/3) 104. Для сравнения также показана обычная стойка 110, соединенная с домашними хозяйствами 112, 114 по топологии «звезда».

Стойка обычно включает в себя множество поступающих от сети пар, коммутационную панель, которая позволяет соединять любую пару, идущую в определенное домашнее хозяйство, с любой из поступающих пар. Таким образом для обычной стойки 110 коммутационная панель позволяет произвольно связывать домашние хозяйства 112, 114 с соответствующими 50 поступающими на стойку 110 парами.

Для стойки 114, которая участвует в кольце DSL, только пары 124 и 130 связаны с узлом 115 шлюза. Остальные соединения происходят между смежными домашними хозяйствами. Это может быть достигнуто выполнением соединения в коммутационной панели, являющейся частью стойки 114. Например, взаимное соединение 126 между домашними хозяйствами 118 и 120 можно достигать с помощью соединения перемычки между первой парой, идущей от стойки к первому домашнему хозяйству 118, и второй парой, идущей ко второму домашнему хозяйству 120. Таким образом конфигурация кольца DSL является очень гибкой и может легко изменяться, просто изменяя набор коммутаций. В показанном примере пропускную способность от центральной станции 100 на стойку 114 обеспечивают через ранее представленный метод объединения. В частности, набор пар от DSLAM 101 группируют как логический канал, который обеспечивает большую пропускную способность, чем отдельные пары. Этот логический канал затем используют для передачи пакетов между узлом 115 шлюза и любым из домашних хозяйств в кольце DSL. Например, предполагая, что каждая из отдельных пар между DSLAM 101 и узлом шлюза 115 поддерживают пропускную способность 4 Мб/сек, что является функцией расстояния между DSLAM 101 и узлом шлюза 115, и 50 таких пар можно объединять для получения пропускной способности 200 Мб/сек; это может быть реализовано передачей по кольцу 100 Мб в каждом направлении с помощью узла 115 шлюза. Относительно доступности удвоения максимальной пропускной способности VDSL2, домашние маршрутизаторы могут обрабатывать меньшее количество, например 100 Мб/сек. Это не создаст проблему до тех пор, пока в конкретном домашнем хозяйстве не будет использоваться больше, чем данный объем трафика. Максимальная пропускная способность кольца VDSL2 в симметричном воплощении - 200 Мб/сек.

В некоторых вариантах осуществления узел 115 шлюза ведет себя почти так же, как ДЦС в любом из домашних хозяйств. Фиг. 3B показывает дополнительные функциональные возможности, которые могли бы включать в себя некоторые воплощения узла шлюза. Они включают в себя интерфейс 150 VDSL2 с возможностью G.Bond, и коммутационную панель 152 витых пар. В более общем случае может использоваться любой набор компонентов, которые могут обмениваться трафиком с основной сетью и «кольцом» DSL. Их может включать в себя узел шлюза, который также включает в себя процессор трафика, который является в основном таким же, как в описанном выше ДЦС. В этом случае интерфейс 152 с возможностью G.Bond ведет себя таким же образом, как устройство связи в описанном выше ДЦС, и показано, что он связан с портом 151 ввода/вывода процессора трафика 62; единственным отличием является то, что по существу весь трафик будет идти в это устройство, с возможным исключением, что любой трафик может завершаться в узле шлюза сам по себе. Узел шлюза может включать в себя дополнительные интерфейсы связи, такие как порты USB, порты WiFi и т.д., как описано для ДЦС.

Как можно заметить на Фиг.6, протокол 104 G.Bond используется для получения максимальной пропускной способности от ЦС 100 к стойке 114. Узел шлюза 115, который возможно защищен от воздействия окружающей среды и получает электропитание через витые пары от ЦС, завершает трафик G.Bond 104 и действует как шлюз для кольца DSL.

В некоторых вариантах осуществления в каждом узле в «кольце» существует полный ADM, который основан на VDSL2. Расстояние передачи DSL начинается снова с нуля на каждом отдельном сетевом сегменте. В большинстве случаев эти сетевые сегменты назад к стойке и затем к соседнему дому имеют длину меньше 250 метров (<1000 футов). Пропускная способность VDSL2 на этом расстоянии находится в диапазоне 100 Мб/сек (в зависимости от технических требований изготовителя набора микросхем VDSL2). Дальность действия для пропускной способности для различных технологий DSL показана на Фиг.7.

При кольцевой топологии существуют два маршрута в и из каждого дома, каждый имеет потенциальную возможность передавать данные со скоростью > 100 Мб/сек. Поэтому потенциальная пропускная способность для данного сценария потенциально больше 200 Мб/сек (100 Мб/сек по «восточной» линии и 100 Мб/сек по «западной» линии) в зависимости от количества соединенных пар и фактического расстояния от DSLAM до стойки. В основном, чем больше количество абонентов в кольце, тем больше доступная совокупная пропускная способность, из-за большего количества N пар, доступных для соединения в поток G.Bond 104.

«Кольца» также имеют преимущество в защите так, что если одна пара отключена, то трафик можно посылать в противоположном направлении для достижения узла шлюза. Это очень полезно для целей эксплуатации, а так же для добавления узлов (домов) к кольцу и удаления из кольца. Это учитывает случай ввода в действие коммерческого предприятия на основе запроса клиента, что устраняет невозвратимые инвестиции при подходе «построй, и они придут». Это также верно для объединения, так что дома можно добавлять к кольцу, когда абоненты подписываются на услугу.

В некоторых вариантах осуществления выполняется отделение абонентских линий (LLU). В некоторых вариантах осуществления это реализуется с использованием логического разделения, которое в настоящее время делается через совместное расположение в ЦС (т.е. трафик переносится от клиента к ЦС с помощью тех средств, которые отвечают за это, и затем передается дальше). В других вариантах осуществления другой узел шлюза устанавливается в стойке вместе с совместным расположением в ЦС. Это допускает физическое разделение колец на основе по каждому поставщику услуг. Объем пространства в стойке может стать проблемой в зависимости от количества поставщиков услуг, которых необходимо поддерживать таким способом. Более прагматичным подходом была бы оплата конкурирующим поставщикам услуг за CPE (аппаратуру, установленную в помещении пользователя) и установку перемычек в стойке.

Если кто-то отключает свою телефонную линию, то одной из характеристик кольцевой архитектуры является то, что «кольцо» может защищать само себя. Если трафик не может достигать узла шлюза в одном направлении, например, как могло бы иметь место, его направляют в другом направлении. В этом сценарии должны генерироваться сигналы тревоги поставщику услуг, которые будут действовать согласно процедурам, определенным для поставщика услуг. Дело в том, что узлы (дома) могут отключаться от кольца по какой-либо причине, но они не могут в одиночку заставлять своих соседей терять возможность соединения с сетью. Если CPE включает в себя интерфейс WiFi, то беспроводная сеть может быть реализована поставщиком услуг так, чтобы другой защитный маршрут был доступен в случае отключения кабеля. Воплощение сети, в зависимости от уровня сигнала беспроводной передачи и дальности передачи, может действовать как мост к другому физическому проводному кольцу. В некоторых воплощениях каждый узел связи клиента имеет приемопередатчик, предназначенный для осуществления связи с другим узлом связи клиента по беспроводному соединению. Беспроводное соединение допускает альтернативный маршрут связи с ЦС в случае, если существующий маршрут связи к ЦС становится неработоспособным.

В другом варианте осуществления может использоваться беспроводной интерфейс, с помощью которого дальность действия проводной связи может быть увеличена для достижения других устройств, не связанных непосредственно проводными соединениями. Второй набор домашних хозяйств соединяется подобным образом, как описано для основной сети (сеть описана в предыдущих вариантах осуществления), с проводными соединениями между парами домашних хозяйств линейным способом, с помощью которого можно сформировать, например, «кольцо» или линейный ADM. По меньшей мере, одно из домашних хозяйств имеет беспроводное соединение к одному из домашних хозяйств в основной сети.

В некоторых вариантах осуществления, как описано выше, беспроводной интерфейс доступен для выполнения защитного переключения в случае отказа одного или большего количества проводных соединений.

В некоторых вариантах осуществления беспроводное соединение может использоваться между конечными точками двух топологий линейных ADM для завершения кольцевой топологии.

В некоторых вариантах осуществления кольцевой протокол передачи основан на стандарте IEEE 802.17 динамического пакетного кольца (ДПК), с некоторыми модификациями, допускающими различные возможные пропускные способности между узлами и в целом более низкую пиковую пропускную способность. Стандарт ДПК был разработан для городских оптических сетей.

В описанных вариантах осуществления функциональность ввода/вывода пакетов включена в каждый узел для ввода/вывода пакетов. В более общем случае, включается функциональность ввода/вывода трафика. Это может включать в себя функциональность ввода/вывода пакетов или трафика, реализованную с использованием временных интервалов или длин волн/частот, если называть несколько конкретных примеров.

В некоторых вариантах осуществления ввод/вывод пакетов относится к системе связи DSL. Она может, например, быть ADSL (асимметричной DSL), SDSL (симметричной DSL), Uni-DSL (универсальной DSL), VDSL (высокоскоростной DSL) и VDSL2 (высокоскоростной DSL версии 2) или будущей итерацией DSL.

Многочисленные модификации и разновидности настоящего изобретения возможны в свете приведенных выше решений. Поэтому следует понимать, что в объеме прилагаемой формулы изобретения данное изобретение может быть реализовано иначе, чем конкретно описано в данном документе.