-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das adaptive Leistungsmanagement
in einem Modem. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von sich ändernden
Datenraten und zur Anpassung an diese in einem Telekommunikations-Netzwerk,
das ein Modem verwendet. Eine derartige Feststellung und Anpassung
kann die Betriebsarten mit verringerter Leistung in digitalen Teilnehmerleitungs-Kommunikations-Netzwerken
oder anderen Telekommunikations-Schemas ausnutzen, die Betriebsarten
mit verringerter Leistung haben.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
In
letzterer Zeit wurde viel Interesse an DMT-Modems gezeigt, die die
Bandbreite mit verschiedenen Kommunikations-Schemas vergrößern, insbesondere
mit denjenigen digitalen Teilnehmerleitungs-Schemas, die üblicherweise
als xDSL-Systeme
bezeichnet werden, wie z.B. ADSL. Beispielsweise wurde die asymmetrische
digitale Teilnehmerleitung (ADSL) ursprünglich für Anwendungen vom Video-Abruf-Typ
entwickelt, doch richtet sich nunmehr die Zielsetzung stärker auf
die Bereitstellung von eine höhere
Geschwindigkeit aufweisenden Internet-Diensten, wie z.B. dem weltweiten Datennetz.
Die Asymmetrie in ADSL bezieht sich auf die Zuteilung der verfügbaren Bandbreite
und bedeutet, dass sie in der Netzabwärts-Richtung (in Richtung auf
den Teilnehmer) schneller ist (das heißt eine größere zugeteilte Bandbreite
hat), und langsamer in der Netzaufwärts-Richtung (in Richtung auf
ein Fernsprechamt). Einige Anwendungen, wie z.B. das Browsen auf
dem Internet, erfordern im Allgemeinen keine symmetrischen Datenraten
und können
den Vorteil eines asymmetrischen Systems nutzen.
-
ADSL
wandelt vorhandene Telefonleitungen mit verdrilltem Kupferleitungspaaren
in Zugangspfade für Multimedien-
und Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationen um. ADSL kann mehr
als 6 Megabit pro Sekunde (Mpbs) (wahlweise bis zu 8 Mbps) an einen
netzabwärts
gelegenen Teilnehmer von einem Fernsprechamt aus übertragen,
und bis zu 640 Kilobit pro Sekunde (kbps) (wahlweise bis zu 1 Mbps)
in Netzaufwärts-Richtung
von einem Teilnehmer zu dem Fernsprechamt. Derartige Raten erweitern
vorhandene Zugangsmodem-Kapazitäten
um einen Faktor von 50 oder mehr ohne neue Verkabelung.
-
ADSL
wurde für
Dienste für
private oder kleine Unternehmensdienste entwickelt, und es wurde
daher von Anfang an so entwickelt, dass es mit den analogen Sprachsignalen
des herkömmlichen
Telefondienstes (POTS) gleichzeitig auf der gleichen Leitung arbeitet,
so dass keine zusätzliche
Kupferleitung erforderlich ist. Im Allgemeinen wird der POTS-Kanal
von dem digitalen Modem durch Filter abgetrennt, um einen ununterbrochenen
POTS-Dienst bereitzustellen, selbst wenn die ADSL-Schaltung ausfällt.
-
Im
Gegensatz zu vorhergehenden Kupferleitungs-Technologien erfordert
ein ADSL-System
keine manuelle Voreinstellung, um Leitungsbedingungen zu berücksichtigen.
Stattdessen analysiert das ADSL-Modem automatisch die Leitung als
Teil des Prozesses zum Aufbau einer Verbindung, und es passt sich
selbst an, um die Verbindung aufzubauen. Dieser Anpassungsprozess
kann sich nach dem Beginn der Verbindung fortsetzen, während das
Modem fortlaufende Änderungen
kompensiert, wie z.B. diejenigen aufgrund der Temperatur und anderer
Umgebungsfaktoren. Faktoren, die die ADSL-Übertragung beeinflussen können, schließen die Drahtstärke des
Kupferkabels, die Entfernung zwischen dem Fernsprechamt und dem
Teilnehmer und das Ausmaß der
Störungen
ein, die auf der Leitung vorhanden sind.
-
Um
bidirektionale Kanäle
zu unterstützen,
können
ADSL-Modems die verfügbare
Bandbreite durch FDM (Frequenzmultiplex) zuteilen, wobei sich nicht überlappende
Bänder
den Netzabwärts-
und Netzaufwärts-Daten
zugeordnet werden. DMT (Diskrete Mehrträgerübertragung), die nunmehr von
dem ANSI als Standard-Leitungscode
für die
ADSL-Übertragung
akzeptiert wurde, teilt einen Eingangs-Datenstrom auf verschiedene Teilkanäle auf,
wobei jeder Teilkanal die gleiche Menge an Bandbreite, jedoch mit
unterschiedlichen Mittenfrequenzen hat. Teilkanäle können unterschiedliche Bitraten
haben, wie dies weiter unten erläutert
wird. Die Verwendung vieler Teilkanäle mit sehr schmalen Bandbreiten
bedeutet, dass die theoretische Kanalkapazität, wie sie nach dem Shannon'schen Gesetz berechnet
wird, angenähert
erreicht werden kann. Allgemein wurde die DMT gewählt, weil
es insbesondere gut für
die Übertragung über Kupferleitungen
bei den Betriebsfrequenzbändern
geeignet ist. Die DMT verträgt
außerdem
gut die typischen Störungen
und Impulse, die in einer Privat-(Teilnehmer-)Umgebung mit verdrillten
Aderpaaren auftreten.
-
Die
Teilkanäle,
in die ein Kanal unterteilt wird, und die üblicherweise als Töne bezeichnet
werden, werden auf einen getrennten Träger, der üblicherweise als Hilfsträger bezeichnet
wird, mit Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) aufmoduliert, und
die Hilfsträger-Frequenzen
sind Vielfache einer Grundfrequenz. Das Standard-ANSI-ADSL-System
hat ein theoretisches Maximum von 256 Frequenz-Teilkanälen für die Netzabwärts-Daten
und 32 Teilkanäle
für die
Netzaufwärts-Richtung,
obwohl in der Praxis Leitungsbedingungen, Störungen und andere Erwägungen die
tatsächlich
verfügbare
Anzahl von Teilkanälen
beschränken.
Die Frequenzdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilkanälen ist
4,3125 kHz. In einem DSL-Lite oder G.Lite-System ist die Anzahl
der Netzabwärts-Datenströme halbiert,
wobei diejenigen mit höheren
Frequenz fortgelassen werden.
-
Wie
dies weiter oben erwähnt
wurde, werden zu übertragende
Daten QAM-moduliert,
so dass jeder Teilkanal mehrfache Bits übertragen kann, und die Bitraten
sich zwischen den Teilkanälen ändern können. Weil die
Teilnehmerleitungen zwischen dem Fernsprechamt und einem Teilnehmer
allgemein Änderungen
der Verstärkung
und der Phase mit der Frequenz aufweisen, kann jeder Teilkanal so
angeordnet werden, dass er eine unterschiedliche Anzahl von Bits überträgt, die
für seine
Frequenz und die spezielle Teilnehmerleitung geeignet sind. Durch
Zuordnen jeweils einer unterschiedlichen Anzahl von Bits zu unterschiedlichen
Teilkanälen kann
jeder Teilkanal mit einer optimalen oder nahezu optimalen Bitrate
für die
in der Teilnehmerleitung verfügbare
Bandbreite arbeiten. Teilkanälen
mit Frequenzen, bei denen das Signal-/Störverhältnis niedrig ist, kann eine
geringere Anzahl von Bits zugeordnet werden, während Teilkanälen mit
Frequenzen mit höheren
Signal-/Störverhältnissen
eine höhere
Anzahl von Bits zugeteilt wird, um die Wahrscheinlichkeit eines
Bitfehlers über
die Teilträger
konstant zu halten.
-
Allgemein
ist der tatsächliche
Benutzer-Datenverkehr über
eine Kommunikations-Verbindungsstrecke, die
zwischen zwei DMT-Modems aufgebaut wird, nicht konstant. Die erforderliche
Bandbreite, Datenrate und Ereignishäufigkeit können sich alle ändern. Ein
Datenereignis ist eine einzige Protokolldaten-Einheit (PDU) oder
eine Gruppe von PDUs. In ATM hat eine PDU eine feste Zellenlänge; im
Internetprotokoll ist eine PDU ein IP-Paket mit veränderlicher
Länge.
Ein bestimmtes Datenereignis kann als isochron oder asynchron charakterisiert
werden, und beide Datenereignisse können gleichzeitig über unterschiedliche
Kanäle
oder Gruppen von Kanälen
auftreten. Ein regelmäßiges oder
isochrones Datenereignis, wie z.B. Sprache oder eine komprimierte
interaktive Video-Information
erfordert typischerweise eine relativ niedrige Bandbreite, ist jedoch
gegenüber
einer Verzögerung
von mehr als ungefähr
300 ms nicht tolerant. "Burst-artige" oder asynchrone
Datenereignisse, die für
interaktive Mensch-Maschine-Sitzungen
charakteristisch sind, wie z.B. Sitzungen im weltweiten Datennetz,
können
unter zufälligen
Intervallen auftreten, und sie können
von einer niedrigen Bandbreite und niedrigen Datenraten-Anforderungen,
wie z.B. einem Tastendruck, bis zu einer eine hohe Bandbreite und
Datenrate aufweisenden Anforderung reichen, wie z.B. einer JPEG-Bildübertragung.
Zusätzlich
treten eine sehr hohe Bandbreite aufweisende asynchrone Datenereignisse,
wie z.B. große
Dateiübertragungen
und Netzwerk-Reservespeicherungen, wenig häufig auf, erfordern jedoch
erhebliche Netzwerk-Ressourcen, sowohl hinsichtlich der Datenrate
als auch der Bandbreite.
-
Im
Interesse der Einsparung von Leistung und der Verringerung des System-Kühlbedarfs an dem Ende des Fernsprechamtes
ist es wünschenswert,
ein DMT-Modem mit
einer niedrigen Leistung zu betreiben, wenn die Datenbandbreite
nicht ausgenutzt wird. Es ist eine Anzahl von Leistungsmanagement-Zuständen in der
derzeitigen Splitter-losen DMT-ADSL-Technologie (auch als G.Lite
oder G.992.2) Entwurfsempfehlung definiert. In einem "vollständig eingeschalteten" Nennleistungs-Zustand
(L0) ist die Verbindungsstrecke vollständig funktionsfähig und
die miteinander verbundenen Teilnehmer- und Fernsprechamts-Modems
sind in der Lage, die maximalen Netzabwärts- und Netzaufwärts-Raten
zu liefern, die unter den vorgegebenen Teilnehmerleitungs-Bedingungen
unter Berücksichtigung
des Vorhandenseins irgendwelcher gleichzeitig aktiver POTS-Geräte und Diensteanbieter-Beschränkungen
möglich
sind. In dem "Leerlauf"-Zustand (L3) ist
die Kommunikations-Verbindungsstrecke nicht aktiv und erfordert
keine Leistung. Sowohl das empfangende als auch das Fernsprechamt-Modem
senden Leerlauf- (0-)Signale.
Ein optionaler "Niedrigleistungs"-Zustand (L1) ist ebenfalls
definiert, in dem die Kommunikations-Verbindungsstrecke betriebsfähig sein
sollte, jedoch lediglich genügend
Leistung erfordert, um den eingebetteten Betriebssteuer-(EOC-)Kanal und einen
eine niedrige Rate aufweisenden Datenstrom zu unterhalten. Zustandsänderungen
zwischen vollständig
eingeschalteten, Leerlauf- und
Niedrigleistungs-Management-Zustände
werden unter der Steuerung einer Funktion einer höheren Schicht,
typischerweise an der Anwendungsschicht, eingeleitet und erfordern
in der Größenordnung
von Hunderten von Millisekunden, um abgeschlossen zu werden. Als
Ergebnis werden diese Leistungsmanagement-Leistungszustands-Änderungen relativ wenig häufig verwendet,
verglichen mit der Änderungsgeschwindigkeit
der tatsächlichen
Benutzerdaten-Verkehrsanforderungen. Weil zusätzlich die Steuerung des Leistungsmanagement-Zustandes
durch Funktionen der höheren
Schicht diktiert ist, ist es nicht sicher, dass die Perioden mit
geringem Benutzer-Datenverkehr durch die Funktionen der physikalischen
Schicht des Modems ausgenutzt werden können, um Leistung zu sparen.
-
Aus
diesen Gründen
wurde eine alternative Leistungsspar-Betriebsart für die nächste Version
der DMT-ADSL-Norm (G.992.2bis) vorgeschlagen. Diese Ruhebetriebsart
würde ähnliche
Leistungseinsparungen wie die L1- und L3-Leistungsmanagement-Zustände bieten,
würde sich
jedoch mit den Fragen schneller Betriebsart-Übergänge und der Steuerung auf der
physikalischen Schicht des Modems befassen. Obwohl der Eintritt
in die Ruhebetriebsart eine Aushandlung zwischen ATU-C und ATU-R
(den Fernsprechamts- und entfernt angeordneten Endeinheiten) erfordern
würde,
die in der Größenordnung
von 80 ms erfordert, würde
eine Rückkehr
auf den eine hohe Datenrate aufweisenden L0-Zustand (oder möglicherweise L1 (wenn dies
der Anfangszustand war)) lediglich 1 bis 2 DMT-Symbolperioden erfordern
(0,25 bis 0,5 ms)). Dies würde
den Eintritt in die Ruhebetriebsart und deren Verlassen in transparenter
Weise für
die höheren
Schichten ermöglichen
(ohne Beeinflussung des Datendurchsatzes oder der Verzögerung).
In der Ruhebetriebsart würde
entweder keine Benutzer-Datenbandbreite
auf der Verbindungsstrecke vorhanden sein oder nur eine reduzierte
Benutzer-Datenbandbreite (ein Senden in einigen (1 aus N) Teilmengen
von Symbolperioden). Es würde
sich eine gewisse Zusatzsignal-Übertragung
ergeben, um die Verbindungsstrecken-Zeitsteuerung aufrecht zu halten
(beispielsweise ein Pilotton), und um Kanaländerungen zu überwachen.
-
Die
Ruhebetriebsart würde
in der Lage sein, Lücken
zwischen Benutzer-Datenverkehrs-Ereignissen auszunutzen,
wobei diese Lücken
beträchtlich
die Zeit übersteigen,
die zur Aushandlung eines Eintritts in die Ruhebetriebsart erforderlich
ist. Wenn sich der Benutzer-Datenverkehr hauptsächlich aus isochronen Datenquellen
ergibt, wie z.B. interaktivem Sprach- und/oder Video-Verkehr, so
ist die Rahmenrate (das heißt
typischerweise 5 bis 30 ms für
Sprache) der Quellen derart, dass es nicht genügend Zeit zwischen Datenereignissen
gibt, um den Eintritt in die Ruhebetriebsart auszuhandeln, und als
Ergebnis muss das Modem in dem L0-(oder L1-)Zustand mit höherer Leistung
bleiben, obwohl die mittlere Benutzer-Datenrate wesentlich kleiner als die
Modem-Verbindungsstrecken-Datenrate sein kann. Die Pufferung des
isochronen Verkehrs in größere Datenblöcke mit
mehr Zeit zwischen den Blöcken
stellt auch keine annehmbare Option dar, weil dies große Puffer
erfordern und, was wichtiger ist, erhebliche Verzögerungen
(Latenzen) in die Datenverbindung einführen würde, was bei einer interaktiven
Sprachkommunikation nicht toleriert werden kann.
-
Die
Unfähigkeit,
die Ruhebetriebsart auszunutzen, wenn die Verbindungsstrecke lediglich
isochronen Datenverkehr überträgt, ist
ein wesentlicher Nachteil für
die wahrscheinlichen Fälle,
bei denen ein Benutzer eine interaktive Sprach-(beispielsweise Sprache-über-IP-
oder Sprache-über-ATM-)Sitzung
hat, die parallel zu einer Web-Browser-Sitzung läuft. Über die meiste Zeit gibt es
lediglich den regelmäßigen, jedoch
eine relativ niedrige Rate aufweisenden Sprach-Datenverkehr auf der Verbindungsstrecke – in den
lediglich gelegentlich ein kurzes, einen hohen Durchsatz aufweisendes
Ereignis, wie z.B. das Herunterladen einer stark Grafik-haltigen
Web-Seite eingefügt
wird.
-
Die
US-5 742 514 beschreibt das Leistungsmanagement in einem PC in Abhängigkeit
von der Verkehrsbedingung auf einer Kommunikationsleitung, mit der
der Computer über
ein Modem verbunden ist.
-
Die
US-5 022 071 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen, die das Senden
oder Empfangen von entweder Sprache oder digitalen Datenanrufen über eine
Telefonleitung durch Abfragen jedes ankommenden Anrufs ermöglicht,
um festzustellen, ob dies eine Sprachverbindung oder eine digitale
Datenverbindung ist. Die Unterscheidung zwischen Sprache- und Digitaldaten-Anrufen
beruht teilweise auf der Analyse der ankommenden Antwort auf eine
Abfrage des Anrufers mit Mitteilungen von einem Sprach-Synthesizer.
-
Die
US-5 987 338 beschreibt eine entfernt angeordnete drahtlose Einheit,
die bei Batteriebetrieb in eine Ruhebetriebsart eintritt. Die Ruhebetriebsart
wird periodisch von einer Steuerung unterbrochen, um in eine Bereitschaftsbetriebsart
einzutreten, in der ein Empfänger
eine Abtastung auf eine Verbindungs-Mitteilung von einer Basisstation
ausführt,
die einen ankommenden Anruf anzeigt.
-
Es
ist daher wünschenswert,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es einem Modem
ermöglicht,
in einer Betriebsart mit verringerter Leistung zu arbeiten, wenn
isochrone Daten über
eine Kommunikations-Verbindungsstrecke übertragen werden, und um neue
Verkehrsbedingungen sehr schnell festzustellen und eine Anpassung
an diese durchzuführen,
ohne dass ein Rückgriff
auf höhere
Anwendungsebenen durchgeführt
wird.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ergibt ein Verfahren zum Leistungsmanagement
in einem Modem, das mit einer Kommunikations-Verbindungsstrecke
verbunden ist, wobei das Modem eine Nennleistungs-Betriebsart und
eine Ruheleistungs-Betriebsart
aufweist, mit den folgenden Schritten:
Überwachen der Kommunikations-Verbindungsstrecke
auf ankommenden Datenverkehr;
Feststellen, ob der ankommende
Datenverkehr quasi-periodisch ist; und
Auswählen einer der Leistungsbetriebsarten
des Modems auf der Grundlage der festgestellten Periodizität des ankommenden
Datenverkehrs.
-
Das
Modem ist typischerweise ein diskretes Mehrträger-Modem. Typischerweise sind über eine
Verbindungsstrecke ankommende Daten entweder asynchrone Daten oder
isochrone (quasi-periodische) Daten.
-
Die
Periodizität
des ankommenden Datenverkehrs kann entweder durch Durchführen einer
Fenster-Autokorrelation oder durch eine Kurzzeit-Fourier- Transformation an
dem ankommenden Datenverkehr bestimmt werden. Wenn eine Fourier-Transformation
verwendet wird, kann das Verfahren auch das Erfassen einer Spitze
und das Abschätzen
einer harmonischen Frequenz des ankommenden Datenverkehrs einschließen.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist, wenn der ankommende Datenverkehr als quasi-periodisch bestimmt
wird, die ausgewählte
Leistungsbetriebsart die Ruheleistungs-Betriebsart. In gleicher
Weise ist, wenn der ankommende Datenverkehr als asynchron festgestellt
wird, die ausgewählte
Leistungsbetriebsart die Nennleistungs-Betriebsart. Wenn die Ruheleistungs-Betriebsart
ausgewählt
ist, kann das Verfahren außerdem
einen weiteren Schritt der Feststellung einer minimalen Datenrate
einschließen,
mit der das Modem zu betreiben ist.
-
Um
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zu realisieren, ist weiterhin ein Modem vorgesehen, das
eine Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung zur Abschätzung des
Datenverkehrs über
eine Kommunikations-Verbindungsstrecke aufweist, um ein Leistungsmanagement
in dem Modem zu ermöglichen,
wobei das Modem eine Nennleistungs-Betriebsart und eine Ruheleistungs-Betriebsart
aufweist, mit:
einer Datenverkehrs-Überwachungseinrichtung zur
Feststellung von ankommenden Datenverkehr an dem Modem;
einem
Periodizitäts-Detektor
zur Feststellung, ob der an der Datenverkehrs-Überwachungseinrichtung überwachte
ankommende Datenverkehr quasi-periodisch
ist, und
einer Leistungsbetriebsart-Steuerung zur Festlegung
einer der Leistungsbetriebsarten zum Betrieb des Modems auf der
Grundlage der festgestellten Periodizität des ankommenden Datenverkehrs.
-
Das
Modem ist vorzugsweise ein diskretes Mehrträger-Modem.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr lediglich in Form eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 ein
Blockschaltbild eines bekannten DMT-Modems ist;
-
2 eine
grafische Darstellung eines Beispiels eines Datenverkehrs-Profils als eine
Funktion der Zeit ist;
-
3 ein
Blockschaltbild eines DMT-Modems und einer Datenverkehr-Vorhersageeinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
4 ein
Blockschaltbild der Datenverkehr-Vorhersageeinrichtung nach 3 ist;
-
5 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Leistungsmanagement in einem
Modem ist;
-
6 ein
Ablaufdiagramm eines Teils des in 5 gezeigten
Verfahrens ist, bei dem sich das Modem anfänglich in einer Nennleistungs-Betriebsart
befindet;
-
7 ein
Ablaufdiagramm eines Teils des Verfahrens nach 5,
bei dem sich das Modem anfänglich in
einer Ruheleistungs-Betriebsart befindet, in der es mit einer minimalen
erforderlichen Datenrate plus einer Marge läuft; und
-
8 ein
Ablaufdiagramm eines Teils des in 5 gezeigten
Verfahrens ist, bei dem sich das Modem anfänglich in einer Ruheleistungs-Betriebsart
befindet und mit eine Datenrate von Null läuft.
-
Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
-
Bevor
die vorliegende Erfindung ausführlich
erläutert
wird, wird ein bekanntes DMT-Modem
unter Bezugnahme auf 1 erläutert. In 1 ist
ein bekanntes DMT-Modem
allgemein in Form eines Blockschaltbildes bei 20 gezeigt.
Die Sendeseite des Modems 20 beginnt mit einem Konstellations-Codierer
am Block 22 und einem Block 24 zur Durchführung einer
inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT) zur Umwandlung
von Eingangsdaten in ein digitales Zeitdomänen-Signal, das modulierte
Teilträger
darstellt. Jeder der N Teilträger
sendet einen Bitstrom 28, obwohl die Bitströme 28 unterschiedliche
Längen
für unterschiedliche
Teilträger
haben können.
Jeder Teilträger
wird dann mit seinem konjugierten Gegenstück dupliziert, um einen IFFT-Ausgang
zu erzeugen, der lediglich reell ist und 2 N Zeitdomänen-Abtastproben
enthält.
-
Das
Zeitdomänen-Signal,
das von dem IFFT abgegeben wird, wird als nächstes in einem Block 32 verarbeitet,
um einen zyklischen Vorspann oder Präfix (CP) hinzuzufügen. Der
CP trennt die Symbole zeitlich, um eine Zwischensymbol-Störung (ISI)
zu verringern. Wie dies gut bekannt ist, wird das durch den Kommunikationskanal
laufende Signal linear mit der Impulsantwort des Kanals gefaltet.
Wenn die Impulsantwort kürzer
als die Dauer des CP ist, kann jedes Symbol getrennt verarbeitet
werden, und die ISI kann vermieden werden. Weiterhin sieht der Empfänger das
ankommende Signal so, als ob es eine zyklische Faltung durchlaufen
hätte. Dies
stellt eine Orthogonalität
zwischen den Trägern
sicher.
-
Das
Signal wird dann am Block 36 durch eine digitale Filterung
verarbeitet, um die Nebenspektren des Signals zu unterdrücken und
um sicherzustellen, dass sich das Signal innerhalb der spektralen
Maske befindet, die durch die betreffenden Normen usw. festgelegt
ist. Eine Digital-/Analog-Umwandlung wird dann im Block 40 durchgeführt, und
am Block 44 wird das Signal durch ein Analogfilter gefiltert
(geglättet),
um weiter außerhalb
des Bandes liegende Signalkomponenten zu dämpfen, unter Einschluss der
Signalkomponenten, die sich aus der Digital-/Analog-Umwandlung ergeben. Schließlich wird
das Signal durch einen Leitungs-Treiber 48 verstärkt und
einer Gabelschaltung 52 zur Übertragung über die Teilnehmerleitung 56 geleitet.
Wie dies gut bekannt ist, trennt die Gabelschaltung 52 die
Sendeseite des Modems 20 von der Empfangsseite.
-
Die
Empfangsseite des Modems 20 schließt eine automatische Verstärkungssteuerung
im Block 60 ein, um an der Gabelschaltung 52 empfangene
Signale auf definierte Pegel zu verstärken. Am Block 64 wird ein
Analogfilter verwendet, um das empfangene Signal zu reinigen, und
am Block 68 wird eine Analog-/Digital-Umwandlung ausgeführt. Am
Block 72 filtern digitale Filter das Signal. Um die empfangene
Seite weiter abzuschirmen, umfasst der Block 76 einen Zeitdomänen-Entzerrer
(TDEQ), der zum Verkürzen
der Antwortzeit des Kommunikationskanals verwendet wird. Allgemein
ist der TDEQ ein lineares digitales Filter, das zur Aufbereitung
des Signals ausgelegt ist, um die ISI und die Zwischenkanal-Störung (ICI)
zu einem Minimum zu machen. Dies wird durch Schrumpfen der Gesamt-Impulsantwort
des Kanals auf die Länge
von CP + 1, derart ausgeführt,
dass ein Symbol keine Störung
mit dem nächsten
ergibt.
-
Das
entzerrte Signal wird dann am Block 80 verarbeitet, um
den CP zu entfernen, der an dem Sender eingefügt wurde, und das Signal wird
zum Block 84 weitergeleitet, an dem eine schnelle Fourier-Transformation
(FFT), komplementär
zu der IFT, ausgeführt
wird. Das Signal wird dann zu einem Frequenzdomänen-Entzerrer (FDEQ) am Block 86 geleitet,
um die ausgesandten QAM-Symbole zurückzugewinnen, aus denen die Bitströme 88 zurückgewonnen,
gepuffert und durch den Konstellations-Decodierer am Block 90 in
die ausgesandte Information zusammengefügt werden. DMT-Modems können weiterhin
einen (nicht gezeigten) POTS-Splitter einschließen, der den gleichzeitigen
Zugang an Standard-Telefonie ermöglicht.
-
Daten
werden typischerweise über
eine DMT-Modem-Verbindungsstrecke als asynchrone Übertragungsbetriebsart-(ATM-)Zellen übertragen.
Die ATM-Zellenströme können isochrone
oder asynchrone Datenübertragungen
sein. Weil ATM Zellen mit einer festen Länge verwendet, werden die Benutzerverkehrs-Charakteristiken
durch die Zellen-Ankunftsrate oder durch das Zwischenzellen-Ankunftsintervall
allein bestimmt. Zukünftige
oder proprietäre
Versionen von DMT-Modems
könnten
weiterhin eine Datenübertragung
unter direkter Verwendung von Internet-Protokoll-(IP-)Paketen verwenden.
Die Charakteristiken des Datenverkehrs in diesem Fall bleiben ähnlich zu
dem des ATM-Falls, mit der Ausnahme, dass die Protokolldaten-Einheiten
oder Pakete in dem IP-Fall keine feste Länge aufweisen und die Paketgröße und die
Paket-Ankunftsrate zusammen die Datencharakteristik bestimmen. In
jedem Fall ist es möglich,
ein Profil des Datenverkehrs, der in einen DMT-Modem-Sender eintritt,
vor der Einfügung
von ATM-Leerlauf-Zellen oder anderen äquivalenten Raten-Anpassungsmechanismen
zu erzeugen, indem der Benutzer-Dateneingang an dem Sender über eine
vorgegebene Periode gemessen wird.
-
2 zeigt
schematisch ein Beispiel eines Profils von Datenverkehr, der an
einem Modem 20 in einer vorgegebenen Periode empfangen
wird. Eine Serie von im Wesentlichen regelmäßigen isochronen Datenereignissen 100,
wie z.B. paketisierte Sprach- oder Video-Daten kommen mit einer
im Wesentlichen stetigen mittleren Zellenankunftsrate an. Allgemein
können
isochrone Datenereignisse 100 als periodische oder quasi-periodische
Ereignisse mit einer zugehörigen
Datenrate betrachtet werden, die typischerweise wesentlich niedriger
als die Benutzer-Rohrate
ist, die auf einer DSL-Modem-Verbindungsstrecke möglich ist.
In einem idealen Kommunikationssystem würden isochrone Datenereignisse
mit einer regelmäßigen Periodizität auftreten, in
der Realität
ergibt sich immer ein gewisses Ausmaß an "Jitter" oder zufälliger Verzögerungsänderung, die jedem Ereignis
zugeordnet ist, und zwar aufgrund der Quellen- oder der Netzwerk-Bedingungen.
Kleine Burst-artige Datenereignisse 102, wie Tastaturdrücke oder
eine Webseiten-Übertragung,
treten zufällig
mit kurzen Bursts von Zellen auf. Weiterhin ist ein großes asynchrones
Datenereignis 104 gezeigt, wie z.B. eine Übertragung
einer großen
Datei, oder eine Netzwerk-Reservespeicherung. Ein derartiges großes Datenereignis 104 tritt
relativ wenig häufig
auf, hat jedoch typischerweise eine relativ hohe Datenrate. Wie
die Bezeichnung hier verwendet wird, bezieht sich ein Datenereignis
auf die kontinuierliche Übertragung
von einer oder mehreren PDUs.
-
Um
Perioden geringen Datenverkehrs besser auszunutzen, wurde in letzter
Zeit eine neue "Ruhe"-Zwischen-Leistungsbetriebsart
vorgeschlagen. Der Eintritt in diese und der Austritt aus dieser
Niedrigleistungs-Ruhebetriebsart wird an der physikalischen Schicht
an dem Modem gesteuert, im Gegensatz zu einer höheren Anwendungsschicht, und
dies ergibt ein vergleichsweises schnelles Ansprechverhalten im
Verhältnis zu
den vorher beschriebenen Leistungsbetriebsarten. Insbesondere kann
der Übergang
in die Ruhebetriebsart von einer Nennleistungs-Betriebsart aus innerhalb von weniger
als 80 Millisekunden erfolgen, und der Übergang von der Ruhebetriebsart
zurück
zum Zustand mit Nennleistung und Datenübertragung kann in 1–2 Symbolintervallen
(250-500 Microsekunden) erfolgen. Der kürzere Übergang von der Ruhebetriebsart
zur Nennleistungs-Betriebsart
wird vorgeschlagen, um Zellen-/Paketverluste oder Verzögerungen
zu vermeiden, wenn der Benutzerverkehr plötzlich ansteigt. Bei der vorgeschlagenen
Ruhebetriebsart wird es möglich,
schnellere Änderungen
in Datenverkehrs-Anforderungen
auszunutzen, ohne dass Datenübertragungs-Latenzen
oder Verzögerungen
hervorgerufen werden. Weiterhin kann in der Ruhebetriebsart eine
begrenzte Datenübertragung
immer noch unterstützt
werden. Um eine Ruhe-Leistungsmanagement-Betriebsart
vollständig
auszunutzen, ist es wünschenswert,
den Datenverkehr zu überwachen,
um festzustellen, wann das Modem in die Ruhebetriebsart wechseln
kann und welcher Datendurchsatz in der Ruhebetriebsart aufrecht
erhalten werden muss. Vorzugsweise würde eine derartige Überwachung,
Feststellung und Anpassung transparent für die Funktionen höherer Schicht
in dem Telekommunikations-Netzwerk sein.
-
Obwohl
die vorgeschlagene Ruhebetriebsart schnellere Änderungen zu einem Zustand
mit niedriger Leistung und von diesem aus fort ermöglicht,
sind die ungefähr
80 Millisekunden, die zur Aushandlung und Durchführung eines Übergangs
auf die Ruhebetriebsart erforderlich sind, immer noch zu langsam,
um isochrone Zwischen-PDU-Intervalle mit einer Länge bis herunter zu 10–30 festzustellen
und auf diese zu reagieren und auf die Nennleistungs-Betriebsart
zurückzukehren,
wenn ein asynchrones Ereignis festgestellt wird, ohne dass große Puffer
erforderlich sind. Die vorliegende Erfindung ergibt ein Verfahren
und eine Vorrichtung, die sehr schnell Verkehrsänderungen feststellt und einen
rechtzeitigen Übergang
von der Ruhe- auf die Nennleistungs-Betriebsart ermöglicht,
und umgekehrt. Dies ermöglicht
es, dass die Ruhebetriebsart für Übertragung isochroner
Daten verwendet wird, während
eine frühzeitige
Feststellung von asynchronen Ereignissen und eine nachfolgende schnelle
Rückkehr
auf die normale (L0- oder L1-)Betriebsart ermöglicht wird.
-
In 3 ist
ein Blockschaltbild eines DMT-Modems 20 mit einer Datenverkehr-Vorhersageeinrichtung 120 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Wie dies für
den Fachmann bekannt ist, werden beim ATM-Datentransport ATM = "Leerlauf"-Zellen für die Ratenanpassung
an die physikalische Verbindungsstrecken-Datenrate verwendet (das
heißt
zum "Füllen des
Kanals", wenn keine
Daten zu senden sind). Die Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung 120 arbeitet
vor dieser Leerlauf-Zelleneinfügung,
oder sie ist so konfiguriert, dass sie die Leerlauf-Zellen ausfiltert,
wenn die tatsächliche
Benutzerzellen- oder Datenrate berechnet wird.
-
Gemäß 4 umfasst
eine Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung 120 allgemein
eine Datenverkehrs-Überwachung 122,
einen Periodizitäts-Detektor 124 und
eine Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 126. Im Betrieb überwacht,
wie dies in dem Verfahren nach 5 gezeigt
ist, die Datenverkehrs-Überwachungseinrichtung 122 die
an dem Modem 20 ankommenden Daten, um eine Datenankunftsrate
festzustellen, wie dies im Schritt 202 gezeigt ist. Im
Schritt 204 verarbeitet der Periodizitäts-Detektor 124 dann
die Datenankunftsraten-Information, um festzustellen, ob die ankommenden
Daten periodisch oder quasi-periodisch sind. Wenn die Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 126 im
Schritt 207 feststellt, dass die derzeitige Leistungsbetriebsart
ausreichend ist, um den derzeitigen Datenverkehr zu unterstützen, so
erfolgt eine Änderung
an der Modem-Leistungsbetriebsart. Anderenfalls gibt im Schritt 208 die
Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 126 ein
Steuersignal an das Modem 20 ab, das die Verbindungsstrecken-Leistungsbetriebsart
anfordert, die sie als passend festgestellt hat.
-
Bei
einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
wird die Datenankunftsrate im Schritt 202 dadurch festgestellt,
dass die Verkehrs-Überwachungseinrichtung 120 PDUs überwacht,
während
sie ankommen, und eine Ankunftszeit T jedem Paket zuordnet. Wenn
die PDUs eine veränderliche
Länge aufweisende
Pakete sind, wie z.B. IP-Pakete, wird außerdem eine Paketgröße K jeder
PDU zugeordnet. Die Ankunftszeiten können dann verarbeitet werden,
um eine mittlere Datenankunftsrate über ein vorgegebenes Zeitintervall
zu bestimmen. Wahlweise kann das sendende Modem eine Rückführung bezüglich der
Ausgangspuffer-Länge
liefern, aus der die Vorhersageeinrichtung 120 die mittlere
erwartete Datenankunftsrate bestimmen kann.
-
Um
im Schritt 204 festzustellen, ob die ankommenden Daten
periodisch sind, wird eine Zeitserie x zum Modellieren des Datenverkehrs
verwendet, worin x(n) die Menge an Daten ist, die an dem Modem in
einem Zeitintervall {(n – 1)Ts, n Ts} ankommen.
Das Intervall Ts ist so ausgewählt, dass
es eine ausreichende Messauflösung
ergibt, um Verkehrsmuster in interaktiver codierter Sprache und
Video-Übertragungen
(Ts – 0(1 ms))
zu unterscheiden. Die Datenverkehrs-Zeitserie kann dann unter Verwendung
klassischer Analysetechniken mit gleitendem Fenster analysiert werden,
wie z.B. einer Kurzzeit-Fourier-Transformation und/oder einer Kurzzelt-Fenster-Autokorrelation,
wie dies in der Sprache-Schwingungsform-Analyse verwendet wird, um das Vorliegen
von periodischen oder quasi-periodischen
Komponenten in dem Datenverkehr festzustellen, die isochronen Verkehr
darstellen. Wenn das Verkehrsmuster ausreichend periodisch oder
quasi-periodisch
ist, so kann man die Menge an Datenverkehr abschätzen, die über ein Intervall erwartet
wird, das gleich der abgeschätzten
Periode dieses Musters ist. Weil es eine gewisse Aperiodizität aufgrund
des Zellen- oder Paket-Ankunftsraten-Jitter gibt, ist es erforderlich, Änderungen
in der Menge von Datenverkehr zu berücksichtigen, die in irgendeiner
abgeschätzten
Periode erkennbar sind. Wenn eine signifikante Änderung oberhalb dieser vorgesehenen
Menge festgestellt wird, liefert die Steuereinrichtung 126 jedoch
Signale für
die Notwendigkeit eines Überganges
zurück
auf die Nennleistungs-Betriebsart, um die höhere Datenrate zu unterstützen. Es
sei bemerkt, dass zu erwarten ist, dass Netzwerke, die Dienstgüte-(QoS-)Garantien bieten,
isochrone PDUs mit weniger Jitter und Ende-zu-Ende-Verzögerung liefern
können,
als nicht-QoS-Netzwerke, wie z.B. vorhandene IP-Netzwerke. Es ist daher allgemein möglich, einen
höheren
Schwellenwert für
die Bestimmung der Periodizität
in QoS-Netzwerken zu verwenden.
-
Das
Kurzzeit-Fenster-Autokorrelationsverfahren zur Abschätzung der
Periode und Periodizität
ist in Sprachanalyse-Codieranwendungen üblich, und dies ist das derzeit
bevorzugte Verfahren zur Feststellung der Datenperiodizität in der
Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung 120. Es sei x(n, k)
eine in einem Fenster angeordnete Folge von x(n) von n = kL bis
n = (k + 1)L – 1,
berechnet unter Intervallen von LTs, gegeben
durch:
-
-
L
wird ausreichend groß gewählt, um
mehrfache (3–5)
Perioden der längsten
erwarteten Periode eines isochronen Interaktions-Datenstromes zu
erfassen (beispielsweise 100 ms für Videorahmenraten in der Größenordnung
von Zehntelsekunden). Die Fenster-Autokorrelations-Funktion ist
dann durch folgende Gleichungen gegeben:
worin
-
-
Die
Periodizität
wird durch Lokalisieren der Spitze oder der Spitzen in Φ(j, k) für
worin P
min und
P
max die minimale bzw. maximale erwartete
Periode in isochronem Verkehr sind, und durch einen Vergleich hiervon
gegen einen Schwellenwert geprüft,
der durch die folgende Gleichung gegeben ist:
-
-
Wenn
es Spitzen gibt, die diesen Schwellenwert übersteigen, so kann das Datenverkehrs-Muster
als periodisch oder quasi-periodisch betrachtet werden. Kthres ist mit einem Wert gewählt, der
kleiner als eins ist, allgemein in dem Bereich von 0,4 bis 0,9,
wobei die höheren
Werte bei Netzwerken möglich
sind, die PDUs mit weniger Jitter oder Verzögerungsänderungen liefern. Die abgeschätzte Periode
Pest(k) kann aus dem Index zu der größten Spitze
bestimmt werden, die diesen Schwellenwert erfüllt. Die Perioden-Schätzwerte
können weiterhin
durch ein nichtlineares Glättungs-(beispielsweise
Median-)Filter geglättet
(von Störimpulsen
befreit) werden, um die Auswirkung eines gelegentlichen fehlerhaften
Schätzwertes
zu verringern.
-
Um
die Robustheit dieses Fenster-Autokorrelationsalgorithmus gegenüber Jitter
in dem Zwischen-PDU-Ankunfts-Intervall zu vergrößern, kann x(n) zunächst durch
ein einfaches rekursives Filter erster Ordnung mit einer Zeitkonstante
in der Größenordnung
von 10 ms gefiltert werden, um die "Energie" von kurzen Impulsen in x(n) zu verteilen.
-
Wenn
festgestellt wird, dass das Datenverkehrs-Muster ausreichend periodisch
ist, um einen isochronen Datenstrom anzuzeigen, so wird ein Übergang
auf die Ruhebetriebsart mit einer reduzierten Verbindungsstrecken-Rate
ausgehandelt und durchgeführt.
Die verringerte Verbindungsstrecken-Rate ist so gewählt, dass sie
in der Lage ist, die derzeitige mittlere Benutzerdaten-Ankunftsrate
mit Verbindungsstrecken-Zusatzdaten und einer gewissen Sicherheitsmarge
zu unterstützen,
um Messtoleranzen und kleine asynchrone Datenereignisse zu berücksichtigen,
ohne dass ein Übergang
zurück
auf die Nennleistungs-Betriebsart ausgelöst wird. In der eine reduzierte
Verbindungsstrecken-Rate aufweisenden Ruhebetriebsart wird das Verkehrsmuster
kontinuierlich überwacht,
um festzustellen, ob sich das Muster ändert, und ob eine Änderung
der Betriebsart oder eine Neuaushandlung der reduzierten Verbindungsstrecken-Rate
erforderlich ist.
-
Die
Menge an Daten, die in der nächsten
Periode mit einer Dauer P
est erwartet wird,
kann dann wie folgt berechnet werden:
worin MT
s eine
Mittelwertbildungs-Periode in der Größenordnung von einer Sekunde
ist. Wenn die tatsächlichen
Daten, die in dieser Periode ankommen, irgendein Vielfaches dieses
Wertes übersteigen,
wobei dieses Vielfache durch Modellieren oder durch andere Maßnahmen
bestimmt werden kann, so erzwingt der Algorithmus unmittelbar einen Übergang
zurück
auf den Nennleistungs-Zustand.
Die Verwendung eines Schwellenwerts, der höher als die mittlere Ankunftsrate
in einer Periode ist, lässt
einen gewissen Jitter in dem isochronen Verkehr zu, ohne dass unnötige Übergänge zurück auf den
Nennleistungs-Zustand ausgelöst
werden. Der Schwellenwert ist jedoch niedrig genug eingestellt,
um eine beträchtliche
Vergrößerung der
Daten aufgrund irgendeines asynchronen Ereignisses frühzeitig
genug festzustellen, um große
Puffer zum Zwischenspeichern der ankommenden Daten zu vermeiden,
während
auf einen Übergang
zurück
auf die normale (L0- oder L1-)Betriebsart gewartet wird.
-
Die
Betriebsweise der Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung 120 wird
weiter unter Bezugnahme auf die 6–8 verständlich,
die Einzelheiten ihrer Betriebsweise von verschiedenen Anfangsleistungs-Betriebsarten
angeben: vollständig
eingeschaltet (Nennleistung), ein Ruhezustand, der mit einer minimalen
Datenrate plus einer Sicherheitsmarge arbeitet, und ein Ruhezustand,
der mit einer Datenrate von Null arbeitet. In 6 arbeitet
das Modem 20 anfänglich
in der Nennleistungs-Betriebsart.
Im Schritt 208 stellt die Datenverkehrs-Überwachungseinrichtung 122 fest,
ob irgendwelche Daten auf der Verbindungsstrecke übertragen werden.
Wenn keine Daten in einer vorgegebenen Periode übertragen werden, bewegt sich
die Vorhersageeinrichtung 120 auf den Schritt 210,
und die Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 126 liefert
ein Signal an das Modem 20 für den Eintritt in die Ruhebetriebsart
mit einer Datenrate von Null, was im Wesentlichen ein Leerlaufzustand
mit lediglich ausreichenden Zusatzdaten-Signalen usw. ist, die übertragen
werden, um die Verbindungsstrecke in einem Datenbereitschafts-Zustand zu halten.
Wenn ankommende Daten festgestellt werden, geht die Betriebsweise
der Vorhersageeinrichtung 120 zum Schritt 212 über, in
dem der Periodizitäts-Detektor 124 aufgerufen
wird, um festzustellen, ob das ankommende Datenmuster periodisch
ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Wenn das ankommende
Datenmuster nicht als periodisch festgestellt wird, arbeitet das
Modem 20 weiter in der Nennleistungs-Betriebsart, wie dies
im Schritt 214 gezeigt ist. Wenn jedoch festgestellt wird,
dass das ankommende Datenmuster periodisch ist, das heißt wenn
die ankommenden Daten isochron sind, so berechnet die Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 120 den
minimal erforderlichen Datendurchsatz auf der Grundlage der Datenankunftsrate,
die erforderlich ist, um die isochronen Daten zu empfangen, wie
dies im Schritt 216 gezeigt ist, und liefern Signale an
das Modem 20, damit dieses in die Ruhebetriebsart mit dieser
minimal erforderlichen Rate plus einer zusätzlichen vorgegebenen Sicherheitsmarge
eintritt, um Jitter in den isochronen Daten abzudecken. Es sei bemerkt,
dass das Modem anfänglich
versuchen kann, in die Ruhebetriebsart (keine Daten) zwischen den
ersten wenigen isochronen Ereignissen einzutreten, wobei dies jedoch
fehlschlägt,
wenn das nächste
Datenereignis auftritt, bevor ein Übergang in die Ruhebetriebsart
ausgehandelt werden kann.
-
Das
Ablaufdiagramm nach 7 zeigt die Betriebsweise der
Vorhersageeinrichtung 120, wenn das Modem 20 anfänglich isochrone
Daten in der Ruhebetriebsart mit einer vorgegebenen minimalen Datenrate plus
einer Marge empfängt.
Im Schritt 230 überwacht
die Verkehrs-Überwachungseinrichtung 122 die
Verbindungsstrecke über
eine Periode von N·Pest, um festzustellen, ob irgendwelche Daten
ankommen. N ist eine Zahl größer als
eins, die empirisch oder auf andere Weise gewählt ist, um Jitter und andere
Leitungsbedingungen zu handhaben. Wenn keine ankommenden Daten festgestellt
werden, liefert die Leistungs-Steuereinrichtung 126 Signale
an das Modem 20, damit dieses in eine Ruhebetriebsart mit
einer Null-Datenrate eintritt, wie dies im Schritt 232 gezeigt
ist. Wenn ankommende Daten im Schritt 230 festgestellt
werden, bestimmt die Leistungsbetriebsart-Steuereinrichtung 126 im
Schritt 234, ob die ankommenden Daten, die in dem letzten
Intervall mit der Länge
Pest empfangen wurden, mehr als irgendeinen
Schwellenwert darstellen, was anzeigt, dass ein großes asynchrones
Datenereignis wahrscheinlich auftritt. Wenn dies der Fall ist, liefert
die Leistungs-Steuereinrichtung 126 Signale
an das Modem 20, damit dieses in die Nennleistungs-Betriebsart
eintritt, wie dies im Schritt 236 gezeigt ist. Wenn die
Menge an ankommenden Daten kleiner als dieser Schwellenwert ist,
stellt der Periodizitäts-Detektor 124 im
Schritt 238 fest, ob die ankommenden Daten periodisch sind,
wie dies weiter oben beschrieben wurde. Wenn die ankommenden Daten
nicht mehr länger
periodisch sind, liefert die Leistungs-Steuereinrichtung 126 Signale
an das Modem 20, damit dieses in die Nennleistungs-Betriebsart
eintritt. Andererseits prüft
die Leistungs-Steuereinrichtung 126 für periodische Daten die Datenankunftsrate
im Schritt 240, stellt fest, ob sie sich um einen bestimmten
vorgegebenen Betrag vergrößert hat,
der hier als 50% gezeigt ist, und vergrößert im Schritt 242 die
minimal erforderliche Datenrate des Modems 20, wenn sie
feststellt, dass die ankommende Datenrate sich ausreichend geändert hat.
-
8 zeigt
die Betriebsweise der Vorhersageeinrichtung 120, wenn das
Modem 20 anfänglich
in der Ruhebetriebsart mit einer Datenrate von Null arbeitet. Die
Verkehrs-Überwachungseinrichtung 120 prüft periodisch,
ob ankommende Daten vorliegen, wie dies im Schritt 250 gezeigt
ist. Wenn keine ankommenden Daten festgestellt werden, bleibt das
Modem 20 in der Ruhebetriebsart mit einer Datenrate von
Null, wie dies im Schritt 252 gezeigt ist. Wenn ankommende
Daten im Schritt 250 festgestellt werden, liefert die Leistungs-Steuereinrichtung 126 Signale
an das Modem 20, um in die Nennleistungs-Betriebsart einzutreten,
wie dies im Schritt 254 gezeigt ist. In zukünftigen
Perioden kann die Vorhersageeinrichtung 120 die ankommenden
Daten prüfen,
um festzustellen, ob sie periodisch und damit isochron sind, und
um die Leistungsbetriebsart auf die Ruhebetriebsart mit einem Betrieb
bei einer minimalen Datenrate zu verringern, falls erforderlich.
-
Die
Datenverkehrs-Vorhersageeinrichtung und das Verfahren der vorliegenden
Erfindung ermöglichen eine
dauernde Überwachung
des Datenverkehrs über
eine Verbindungsstrecke und einen Wechsel auf Betriebsarten mit
reduzierter Leistung. Die Überwachung
und Anpassung auf unterschiedliche Leistungsbetriebsarten wird auf
der physikalischen Schicht statt auf höheren Anwendungsschichten erzielt,
was bedeutet, dass das Modem sich sehr schnell an Änderungen
des Datenverkehrs anpassen kann, insbesondere ausgehend von der
Ruhebetriebsart auf die Nennleistungs-Betriebsart. Dies ermöglicht es,
dass die Ruhebetriebsart für den
Empfang isochroner Daten verwendet wird, und kann zu beträchtlichen
Leistungseinsparungen in den Modems in einem Fernsprechamt führen.
-
Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung sollen lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung
sein, und Abänderungen
und Modifikationen können
durch den Fachmann durchgeführt werden,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der ausschließlich in
den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
