CN1656464A - 数字订户线调制解调器及为其建立数据传输模式的方法 - Google Patents

Abstract

一种调制解调器(1)，用于互连DSL线路(3)和本地总线(4)，包括：DSL接口(7)，适于在选自第一组带宽的DSL带宽处发送和接收DSL线路(3)上的数据；以及本地总线接口(8)，适于在选自第二组带宽的本地总线带宽处进行操作，以便匹配DSL带宽。在第一操作模式中，调制解调器保留尽量多的预定本地总线带宽(MAXUSB)，然后将DSL线路与匹配模式相同步。在第二操作模式中，调制解调器使DSL线路与预定带宽同步，然后保留匹配本地总线带宽，或者如果不能，则采用批量传输模式。

Description

数字订户线调制解调器及为其建立数据传输模式的方法

技术领域

本发明涉及一种用于为数字订户线(DSL)调制解调器确定数据传输模式的系统和方法，尤其是用于USB总线(通用串行总线)和DSL线通信。

背景技术

DSL技术允许在传统的简易老式电话业务(POTS)双绞线电缆上进行高比特率数据传输。非对称DSL(ADSL)提供了下行达8Mbps且上行达800kbps的数据率。

数字订户线在服务提供商位置和用户驻地位置处均需要调制和解调(调制解调器)单元。在DSL连接建立期间，这两个位置经过协商机制来确定连接参数，包括DSL上行和下行比特率。所以，比特率不是由服务提供商预先固定的，而是在DSL同步期间动态地确定的。

用户大楼处的DSL调制解调器一般连接到一台个人计算机(但也可以连接到游戏控制台，机顶盒……)。最普遍的连接类型是以太网(IEEE 802.3)和通用串行总线(USB)。

通用串行总线1.1版是允许最多127个设备连接到一条总线的串行总线接口，并且其支持高达12Mbps的数据传输率。

连接到USB总线的每一个设备可以选择两种数据传输模式之一：

1) 批量传输模式(bulk transfer mode)。批量传输是非周期的大量突发通信，典型地，其用于可以使用任意可用带宽并还可以进行延迟直到带宽可用的传输。所以，分散成批传输模式在总线上没有保证的带宽，而是使用任意可用带宽。其还保证在出错的情况下，通过重传在USB总线上的数据的无错输送。

2) 同步传输模式。同步传输用于当处理同步数据的情况。同步传输在主机和设备之间提供周期的、连续的通信。同步传输模式使用USB总线上的多个已保证的带宽。如果USB控制器准许了带宽请求，则保证了该带宽并且对于该USB总线上的其它设备不可用。

通常通过为USB接口选择有限组的配置之一(交替设置)来完成传输模式的选择。每一组配置定义了传输模式和用于该配置的USB分组的大小。在同步传输模式情况下，USB分组的大小确定了用于连续数据通信所请求/使用的同步带宽。批量传输模式使用任何可用带宽并且不发送连续的USB数据分组。

USB总线的一个典型特征是设备的“热”拔插，这意味着不需关闭个人计算机的电源即可连接或断开设备。这引起了与所连接的设备之间的带宽分配相关的动态总线配置。选择同步传输模式的设备保留带宽并使之不可再用于其它设备。选择批量传输模式的设备只能当有数据传输时使用带宽，但不能预知总线上是否有可用带宽。

DSL带宽在DSL线路同步期间确定，因此可能会根据服务等级协议(service level agreement)或多个DSL线路规格而变化。在用户驻地的DSL调制解调器预先接收来自于服务提供商调制解调器的最小和最大的带宽参数。同步协商解决在这些边界内的带宽。

如图1所示，DSL调制解调器位于个人计算机和服务提供商之间，具有用于与二者中任何一个相连接的两种可变带宽。

DSL调制解调器的问题归结为必须选择两种适当的USB数据传输模式之一，并且使USB总线带宽对准DSL线路带宽，从而保证较低等待时间的数据传输并且无数据丢失。此外，同时必须保证USB上的12Mbps带宽精确地分布于连接到USB总线的全部设备，从而防止其它设备不再工作。

根据设备及其数据的特征，设备选择一种USB数据传输模式。具有类似突发数据的低比特率的设备选择批量传输模式，而高比特率的多媒体设备(例如，照相机，扬声器……)选择同步传输模式。

目前，DSL调制解调器可以有类似突发和多媒体的两种不同数据率的数据传输。一般地，DSL调制解调器与其它USB设备结合使用，这可能会需要大量带宽。

在第一选项中，DSL调制解调器始终使用同步传输方式。从DSL调制解调器的角度来说，由于其低等待时间和已保证的带宽，该传输模式是很好的选择。但是，如果DSL调制解调器保留一定量的已保证带宽，USB总线上的其它设备无法使用该带宽并且可能会适当地停止工作。

另一方面，如果DSL调制解调器请求的同步带宽在USB总线上不可用，则调制解调器无法在USB总线上传输其数据。

第二选项是选择典型地适合于较低带宽的批量传输模式。如果DSL线路率是8Mbps，因为USB总线上可用带宽的减少，批量传输模式可能会产生延迟的数据传输，甚至丢失数据。实际中，这只是如果没有其它设备连接到USB总线上的情况。

现有技术的DSL调制解调器选择两种传输模式之一。但是，已证明其通常或者导致USB总线上的可用带宽无法充分利用，其引起设备无法正常工作，或者导致过度的带宽保留，这限制了可以工作于一条USB总线的USB设备的数目。

发明内容

本发明涉及一种用于DSL线路和本地总线互连的调制解调器，以及一种用于为调制解调器建立数据传输模式的方法，能够避免上述这些缺点。

出于此目的，本发明提供了一种调制解调器，包括：DSL接口，适于在DSL线路上以选自第一组带宽的DSL带宽发送和接收数据；以及本地总线接口。根据本发明，本地总线接口适于在选自第二组带宽的本地总线带宽处操作，以便匹配DSL带宽。

优选地，本地总线接口是支持批量传输模式和以第二组的任何带宽进行同步传输的USB接口。

利用这种调制解调器，可以在DSL线路和本地总线上建立均衡的传输配置。调制解调器将在本地总线上保留不超过用于容纳真正预期的、来自DSL线路的数据流所需要的带宽，因此，不会不必要地更多减小连接到相同本地总线的其它设备的可用带宽。非常明显，这种调制解调器在本地总线上保留所需带宽的可能性高于传统的USB调制解调器，传统USB调制解调器只能保留一个最大带宽，而不管数据传输实际所需的带宽。如果该传统的调制解调器无法为同步传输保留希望的带宽，则其只能工作在批量传输模式，即，用于转发接收自DSL线路的数据的带宽在USB总线上可用或者不可用。

为了简单，两组带宽由多个离散的预定带宽量组成。

在该情况下，支持与给定DSL带宽相同的有效载荷数据率的本地总线带宽不需要始终存在于该第二组中。如果第二组的最低带宽具有至少与DSL带宽相同的有效载荷数据率，则本地总线带宽将按照所述与DSL带宽相匹配。

如果DSL带宽较低，则在本地总线上保留用于同步传输的相应量的带宽所涉及的开销相对较高，并且对本地总线上的接收自DSL线路的数据不能使用批量传输模式进行转发的概率较低。因此，如果其USB接口在DSL带宽低于预定非零阈值时适应工作于批量传输模式，而当DSL带宽高于所述阈值时工作于同步传输方式，则调制解调器的效率可以提高。

为了缩短在DSL线路的远程端建立调制解调器与服务提供商之间通信的过程，在调制解调器处具有存储装置是有利的，该装置用于对表示本地总线带宽量和从服务提供商通过所述DSL线路可用的分配给服务DSL带宽量中至少之一的数据进行存储。按照这种方式，在通信建立期间，不再需要从服务提供商向调制解调器传输该信息。优选地，在调制解调器中可以设置装置，其允许服务提供商将规定该至少一个带宽量的信息下载到调制解调器。

本发明还涉及一种为互连DSL线路和本地总线的调制解调器建立数据传输模式的方法，优选地，如以上所定义的调制解调器，所述方法包括步骤：

a)根据经过所述DSL线路要接入的服务的希望类型，从第一和第二组带宽中选择希望的DSL带宽和希望的本地总线带宽中的至少一个，

b)尝试使DSL线路同步于希望的DSL带宽，

c)尝试在本地总线上保留希望的本地总线带宽，

d)当尝试成功时，在DSL线路和本地总线之间传输数据。

在步骤a)中，优选地，根据为存储于调制解调器的希望的服务规定默认带宽量的信息，选择两个希望的带宽中的至少一个。该规定的带宽量可以精确地对应于所述组之一的带宽；如果不对应，所选择的希望的带宽将是其有效载荷数据率高于相应的规定带宽有效载荷数据率的每一组的最低带宽。因此，服务提供商可以下载规定调制解调器默认带宽的信息，而不必确切地知道两组中的可用带宽。

优选地，该方法还包括步骤：根据另一带宽选择希望带宽之一，从而希望的本地总线带宽是所述第二组中的最低带宽，该第二组的有效载荷数据率至少等于希望的DSL带宽的有效载荷数据率。该步骤极大地提高了本方法在步骤b)或c)之一失败的情况下的灵活性，并且其必须以减小的希望的带宽进行重试。

根据本方法的第一实施例，尝试保留希望的本地总线带宽的步骤c)在尝试同步DSL线路的步骤b)之前执行。

在本实施例中，如果步骤c)失败，则从第二组中选择更低的希望本地总线带宽，并且重复步骤c)。这样，本方法将最终成功地保留在给定时间的本地总线上的可用带宽的最大量。

如果步骤c)失败，即使对于第二组的最低带宽，也可以选择批量传输模式用于本地总线。如果这样做，不能保证可以将接收自DSL线路的全部数据转发到本地总线。这样，至少提供了最佳效果类型的服务。

此外，根据本实施例，步骤c)之后的上述基于应用于DSL带宽的其它带宽选择希望带宽之一的步骤是成功的。这样，所选择的DSL带宽与在本地总线上成功保留的同步带宽相匹配，因此保证了调制解调器接收自DSL线路的数据量将不会超过可以在本地总线上转发的数据量。

根据第二实施例，步骤c)在步骤b)之后执行。

在本实施例中，如果步骤b)失败，例如，由于DSL线路的质量较差，为第一组选择较低的希望DSL带宽，并重复步骤b)。这样，DSL线路最终将同步于用于希望的服务的最优可用DSL带宽。

如果该最优可用带宽低于规定的非零阈值，则不值得在本地总线上保留同步带宽，相反地，可以为本地总线设置批量传输模式。

此外，如果在本地总线上保留同步带宽的所有尝试都失败，则批量传输模式是优选的。

在该第二实施例中，优选地，将基于其它带宽来选择希望带宽之一的步骤在同步DSL线路的步骤b)成功之后应用于本地总线带宽。按照这种方式，可以确定，调制解调器将不占用比转发其接收的全部数据所需更多的本地总线上的同步带宽，而与最终同步的DSL带宽无关。

附图说明

参考附图，通过仅作为演示的以下实施例，将更好地理解和表示本发明，其中：

-图1示出了普通DSL调制解调器的拓扑结构；

-图2给出了用于根据本发明方法的第一动态选择方法的流程图(“主动(aggressive)”选择)；

-以及图3给出了用于根据本发明的方法的第二动态选择方法的流程图(“友好(friendly)”选择)。

具体实施方式

在图1中，示出的调制解调器1一方面经过DSL线路3连接到远程服务提供商2，另一方面，连接到局域网，该局域网包括USB总线4、个人计算机5以及可以占用USB总线4的带宽的不同部分的一个或多个外围设备6。

调制解调器1具有连接到DSL线路3的DSL接口7和连接到USB总线4的USB接口8。DSL接口7支持用于与DSL线路通信的第一组离散带宽值。USB接口8支持具有选自第二组离散带宽值的带宽的同步传输模式，并支持批量传输模式。调制解调器1还包括存储器9，在图中，该存储器作为调制解调器的整体部分示出，但是其也可以仅在计算机5中实现，用于存储DSL线路和/或接入服务提供商2的USB总线的默认带宽值。根据服务提供商2可以提供的希望服务的最大数据率设置默认带宽。可以假设服务在低数据率时也是可操作的。可以由计算机5的用户输入存储器9中的默认带宽值，或者可以从服务提供商处下载。

将在以下描述用于建立使用调制解调器1的数据传输模式的方法的两个实施例，称作“主动型”和“友好型”算法。如果要接入的服务需要高数据率，其占用USB总线4全部带宽的主要部分，则“主动型”算法非常合适。“友好型”算法更适应于接入具有适当的频带需求的服务。可以调整调制解调器1以仅执行两算法之一，或者根据存储器9中存储的希望设备的带宽需求来选择二者之一。

A/第一实施例：“主动型”动态传输模式和带宽选择

简要地，“主动型”带宽选择算法(图2)保留用于希望的服务的USB带宽的指定量，然后，将DSL线路与USB总线4上的匹配该保留量的带宽进行同步。如果在USB总线4上用于希望服务的所需带宽小于等于3.5Mbps，则根本没有要保留的同步带宽，而使用批量传输模式。如果所需带宽大于3.5Mbps，并且如果USB总线4上没有可以保留的同步带宽，也使用批量传输模式，其是最佳效果模式并将一直提供一定程度的数据传输。

详细地，“主动型”带宽选择算法使用存储于存储器9并且可由服务提供商设置的两个输入参数：

·MAXUSB：默认的最大USB带宽，在同步模式中算法将设法对其保留

·MAXDSL：默认的最大DSL带宽，算法将设法用其同步DSL线路。在该组配置(交替设置)具有最大同步带宽的情况下，该参数是有用的，并且最大DSL带宽将与该值保持平衡。

MAXUSB和MAXDSL是来自调制解调器所支持的两组带宽中的带宽。MAXUSB和MAXDSL彼此匹配；即，其具有相同的有效载荷数据率，或MAXUSB是USB总线4上所支持的带宽的最低值，具有比MAXDSL更高的有效载荷数据率。MAXDSL至少等于DSL线路3可以同步的最低带宽。

PC5启动后或在步骤S1中调制解调器1连接到USB总线4上之后，在步骤S2中，从存储器9检索到MAXUSB和MAXDSL值。存储器9可以是计算机的系统注册表，例如，“Windows”操作系统的PC机中的“INI”类型的文件。

MAXUSB代表希望的USB带宽，如果可以，调制解调器将在USB总线4上将其保留。

在步骤S3中，将MAXUSB参数与阈值3.5Mbps进行比较。如果小于，即，如果希望设备的带宽需求较低，则方法转移到步骤S4，其中为USB设置批量传输模式。这是因为对于小于等于3.5Mbps，批量传输模式是对USB总线最友好的，即，比同步传输模式为设备6留下更多带宽。

然后，同步DSL线路。为此，选择Y＝MAXDSL作为步骤S5中的DSL线路的希望带宽，并且在S6中尝试与希望带宽Y同步。步骤S7检查尝试是否成功。如果成功，则程序结束。如果不成功，则重复尝试S6。如果预定的次数都失败了(该预定数量应该大于1，因为在第一次尝试时同步不是总能成功的)，必须假设，例如，由于DSL线路3的质量较差，无法以希望带宽进行操作，并且选择带宽的第一组中的另一带宽作为D8中新的希望带宽。如果这些都不成功，则没有可以建立的DSL通信，并且步骤结束；否则，程序返回到S6。

另一方面，如果发现S3中的MAXUSB大于3.5Mbps，则将MAXUSB设置为用于步骤S9中USB4的希望带宽X，并且在步骤S10中发起对该同步传输模式中的带宽量进行保留的请求。

在步骤S11中，调制解调器检查是否准许了带宽请求。如果没有准许，调制解调器在步骤S12中检查第二组中是否存在比在步骤S6中请求的带宽更低的同步带宽模式。如果没有，调制解调器将放弃进一步尝试保留同步带宽并将转移到S4，以便可以为USB总线4设置批量传输模式并使DSL线路3与MAXDSL同步，如果可以的话。

如果发现在步骤S12中存在较低的同步带宽模式，调制解调器将从这些较低的同步带宽模式中选择最大的带宽作为步骤S13中新的希望带宽X，并将返回步骤S10。

如果在步骤S11中发现对希望带宽X的请求成功，调制解调器将在步骤S14从与所准许的USB带宽X相匹配的第一组中选择DSL带宽Y，即，其获得相同或稍小的有效载荷数据率，并在步骤S15中设法使DSL线路3与该带宽同步。

如果DSL线路与高于X的带宽同步，由于带宽失配，将存在某些下行数据丢失的危险。

在步骤S15的同步尝试期间，从服务提供商2向调制解调器1报告最小DSL率。

如果步骤S15的DSL线路同步失败，步骤17检查该最低DSL率是否大于所选择的带宽Y。如果是，程序转移到步骤S4；如果否，执行进一步同步尝试。如果重复地失败，在返回S15之前，在步骤S18中从第一组中为Y选择较低的DSL率。

如果DSL线路与S14中所选择的带宽Y成功同步，DSL线路等于USB保证的带宽并且程序结束(S20)。如果用较低的DSL带宽同步成功，即，如果步骤S18在成功同步前至少执行一次，USB上保留的带宽量可以超过用于对到达DSL线路的下载数据进行转发的带宽。因此，程序检查(S21)是否DSL线路同步小于等于3.5Mbps。如果是，则在步骤S22中设置批量传输模式。该模式对于其它设备是友好的，并且如果USB总线上的带宽可用，则一直保证数据传输。如果否，步骤S23检查同步传输模式是否在第二组中可用，其带宽小于实际保留的带宽并且其匹配DSL带宽Y。如果是，在步骤S24中为USB设置该匹配模式，如果否，程序结束并且系统使用如同保留在步骤S10中的带宽X进行工作。

B/第二实施例：“友好型”动态传输模式和带宽选择

简要地，“友好型”选择算法(图3)将以所选择的批量传输模式开始并开始DSL线路3同步。该算法将继续保持批量传输模式直到传输数据(取决于设备的协议配置)。如果传输数据，DSL线路3与超过3.5Mbps的带宽同步，则请求同步带宽。如果因为在USB总线4上带宽不可用而无法准许带宽，算法将继续保持批量传输模式以提供最佳效果的数据传输。

图3示出的“友好型”带宽选择算法使用了相同的两个输入参数MAXUSB，MAXDSL，其在以上关于“主动型”算法中已经定义。

“友好型”算法的初始步骤S’1，S’2与以上解释的步骤S1，S2相同。

随后用于同步DSL线路的步骤S’3至S’7与“主动型”算法的步骤S4至S8相同。

当同步DSL线路时，调制解调器等待数据传输的开始(S’8)。如果数据向上传输——或下行(例如，与PPP连接相连)，算法将检查与DSL线路3同步的带宽，并且如果所同步的DSL线路带宽小于等于3.5Mbps，将一直使用批量传输模式。只有当DSL带宽高于3.5Mbps时，算法才设法从第二组中选择匹配DSL带宽的USB带宽并将其保留。详细地，在步骤S’11中检查第二组中是否有同步模式，其具有大于DSL线路的同步带宽Y的带宽。如果没有这种模式，必须使用批量传输模式(S’10)。如果这种模式存在，在步骤S’12中选择其中的最小值，即，匹配模式。如果在步骤S’14中没有准许对该USB带宽(S’13)的请求，必须使用批量传输模式(S’10)。则无法确保将没有数据丢失，但至少提供了最佳效果服务。如果准许了带宽，在步骤S’15中数据将使用同步传输方式以对所请求的带宽X进行传输。只要数据传输继续进行，调制解调器就保持该模式。当传输结束时(S’16)，调制解调器将转换回用于USB的批量传输模式(S’17)，并将返回步骤S’8，在那里等待数据传输的继续开始，直到DSL连接结束。

“主动型”选择算法的优点是设法为DSL上输送的宽带多媒体内容保留带宽。如果在USB总线上的可用带宽少于所请求的带宽，DSL同步将设法均衡带宽设置以保持最优的DSL设备。如果总线拥塞，算法将回到批量传输模式作为最佳效果模式，其将仍然提供一定程度的数据传输。

“友好型”选择算法优选适合于窄带DSL设备(例如，传统的因特网接入)并且只有当需要时才设法保留带宽。这允许当DSL调制解调器不为数据传输消耗带宽时，其它设备可接入USB总线上的带宽。

两种算法是互补的，并且二者的结合提供了动态的和高效的USB带宽以及传输模式选择。

Claims (19)

1.一种调制解调器(1)，用于互连DSL线路(3)与本地总线(4)，所述调制解调器包括：DSL接口(7)，适于以选自第一组带宽的DSL带宽发送和接收DSL线路(3)上的数据；以及本地总线接口(8)；

其特征在于，本地总线接口(8)适于在选自第二组带宽的本地总线带宽处进行操作，以便匹配DSL带宽。

2.根据权利要求1所述的调制解调器，其特征在于每一个组由多个离散的预定带宽量组成。

3.根据权利要求2所述的调制解调器，其特征在于与DSL带宽相匹配的本地总线带宽是所述第二组中的最低带宽，其有效载荷数据率至少等于DSL带宽的有效载荷数据率。

4.根据权利要求1至3之一所述的调制解调器，其特征在于本地总线接口(8)是USB接口。

5.根据权利要求4所述的调制解调器，其特征在于如果DSL带宽低于预定非零阈值，则USB接口(8)适于在批量传输模式进行操作，如果DSL带宽高于所述阈值，则适于同步传输模式。

6.根据权利要求1至5之一所述的调制解调器，其特征在于存储装置(9)，用于存储表示本地总线带宽量和分配给所述DSL线路(3)可接入服务的DSL带宽量至少之一的数据。

7.一种为互连DSL线路(3)和本地总线(4)的调制解调器(1)建立数据传输模式的方法，所述调制解调器(1)优选是根据前述权利要求之一所述的调制解调器，所述方法包括步骤：

a)根据经过所述DSL线路(3)要接入的服务的希望类型，从第一和第二组带宽选择(S9，S14，S’4，S’12)希望的DSL带宽和希望的本地总线带宽至少之一，

b)尝试(S15，S’5)使DSL线路(3)与希望的DSL带宽同步，

c)尝试(S10，S’13)保留本地总线上希望的本地总线带宽，

d)当尝试成功时，在DSL线路(3)和本地总线之间传输数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于每一个组由多个离散的预定带宽量组成。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括步骤(S14，S’12)：基于另一带宽选择希望的带宽之一，以使希望的本地总线带宽是所述第二组中的最低带宽，其有效载荷数据率至少等于希望的DSL带宽的有效载荷数据率。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于根据存储于调制解调器的、用于希望的服务的特定带宽量，选择(S9，S’4)希望的总线带宽的至少之一。

11.根据权利要求7至10之一所述的方法，其特征在于步骤c)(S10)在步骤b)(S15)之前执行。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，如果步骤c)(S10)失败(S11)，从第二组中选择较低的希望的本地总线带宽，并重复步骤c)(S10)。

13.根据权利要求11或12之一所述的方法，其特征在于本地总线是USB总线，并且如果步骤c)(S10)失败且第二组中没有更低的希望的本地总线带宽可以选择，为本地总线选择批量传输模式(S4)。

14.根据权利要求9和权利要求11至13之一所述的方法，其特征在于将根据权利要求9所述的步骤(S14)在步骤c)(S10)成功后应用于DSL带宽。

15.根据权利要求7至10之一所述的方法，其特征在于步骤c)(S’13)在步骤b)(S’5)之后执行。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于如果步骤b)(S’5)失败，从第一组中选择(S’7)较低的希望的DSL带宽，并且重复步骤b)(S’5)。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，本地总线(4)是USB总线，并且如果在步骤b)(S’5)成功之后希望的DSL带宽低于规定的非零阈值，通过为本地总线(4)设置批量传输模式(S’10)来替换步骤c)。

18.根据权利要求15至17之一所述的方法，其特征在于，本地总线(4)是USB总线，并且如果步骤c)(S’13)失败(S’14)，则为本地总线选择批量传输模式(S’10)。

19.根据权利要求9和权利要求15至18之一所述的方法，其特征在于将根据权利要求9所述的步骤(S’12)在步骤b)(S’5)成功后应用于本地总线带宽。

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