專利名稱：使用端口聚合的有關(guān)catv系統(tǒng)的寬帶docsis的制作方法
背景技術(shù)：
線纜調(diào)制解調(diào)器和DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)已使通過混合光纖同軸(HFC)電纜電視系統(tǒng)傳送數(shù)字業(yè)務(wù)成為可能?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、視頻要求電影、電話、基于互聯(lián)網(wǎng)的電話、交互式游戲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送、安全相機(jī)數(shù)字照片到安全服務(wù)器和其它應(yīng)用程序的主機(jī)的上行(upstream)傳送已變得可能。這些服務(wù)非常有用和有價(jià)值，一些服務(wù)會(huì)比其它的服務(wù)更有用。一些服務(wù)比其它服務(wù)占用更多的帶寬。許多人將通過HFC系統(tǒng)的視頻要求看成未來難以抗拒的應(yīng)用。即使當(dāng)使用MPEG壓縮視頻和電影時(shí)，視頻和電影也占用大量帶寬，并且實(shí)質(zhì)上比互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送占用更多的帶寬。根據(jù)通常的經(jīng)驗(yàn)，對于MPEG-2壓縮，每視頻流為3到3.5MB/s。在38MB/s的信道上3.5MB/s視頻流的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用不是很好。增加每個(gè)用戶駐地(premises)設(shè)備的速率能夠顯著地改進(jìn)統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用。雖然這不會(huì)使用戶受益，但它對購買線纜調(diào)制解調(diào)器和線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)的服務(wù)提供商線纜系統(tǒng)運(yùn)營商具有很大的益處。
一種稱作端口聚合(port trunking)或鏈路聚集(link aggregation)的技術(shù)已被用于現(xiàn)有技術(shù)的電話系統(tǒng)和其它數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中。在HFC系統(tǒng)領(lǐng)域外，存在兩種用于端口聚合的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ad，用于基于以太網(wǎng)的鏈路聚集；以及RFC 1990中描述的多鏈路-PPP(http//www.faqs.org/rfcs/rfc1990.html)。這些標(biāo)準(zhǔn)既沒有提到DOCSIS，也不能用于DOCSIS系統(tǒng)。這是因?yàn)檫@兩種標(biāo)準(zhǔn)都要求點(diǎn)對點(diǎn)鏈路，而DOCSIS是點(diǎn)對多點(diǎn)鏈路環(huán)境。據(jù)本發(fā)明人所知，還沒有在任何地方提出過端口聚合的點(diǎn)對多點(diǎn)版本。
HFC系統(tǒng)由多用戶共享，所以每個(gè)用戶可用的帶寬是受限制的。DOCSIS QAM 64信道具有6兆赫(MHz)的帶寬和每秒27兆位(MB/s)的有效負(fù)載能力。QAM 256調(diào)制被用于DOCSIS的更高版本中，但信道仍為6MHz寬以及有效負(fù)載能力僅為38MB/s。在歐洲，QAM 64信道的帶寬為8MHz以及有效負(fù)載能力為38MB/s，而QAM 256信道具有51MB/s的有效負(fù)載能力。每個(gè)信道具有其自己的頻隙(frequency slot)。
有效負(fù)載能力表示可由調(diào)諧到該特定信道的所有線纜調(diào)制解調(diào)器(CM)共享的總聚集(aggregate)帶寬。有效負(fù)載能力也表示單個(gè)CM在任意時(shí)間可用的最大的成組傳送速率(burst rate)。一些服務(wù)需要比這更大的有效負(fù)載能力。
只有通過允許在線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(頭端或CMTS)的多個(gè)信道的傳輸并拆分線纜調(diào)制解調(diào)器的總體(population)使得一些線纜調(diào)制解調(diào)器被調(diào)諧到每個(gè)可用信道上，目前的DOCSIS才能用于增加聚集容量。這會(huì)增加穿過給定總體大小的CM的聚集容量，但不會(huì)增加任何單個(gè)CM的突發(fā)容量(burst capacity)。所以問題依然存在，而對于具有很高數(shù)據(jù)需求的最佳用戶而言，這是一個(gè)大問題。
為了負(fù)載平衡的目的，DOCSIS具有指示被調(diào)諧到一個(gè)下行(downstream，DS)信道的CM調(diào)諧到另一個(gè)DS信道的機(jī)制；但這種方法要花費(fèi)幾十微秒，在此期間，CM不能接收任何數(shù)據(jù)，同時(shí)CM重新調(diào)諧其接收器，等待另一邀請以在新信道上執(zhí)行修正(ranging)(修正表示DOCSIS修正和均衡，其后為發(fā)向CM的下行報(bào)文，指示它們應(yīng)如何調(diào)節(jié)其定時(shí)、頻率、相位、功率，并且包括用于獲得新的上行均衡濾波系數(shù)的上行均衡系數(shù)，在下文中簡稱為修正)，并在新信道上指定修正窗口期間，再次執(zhí)行修正處理。
期望增加CM的通信量速率的原因有三個(gè)1.由于服務(wù)的數(shù)據(jù)率隨著時(shí)間而增加，為了增加所有連接的CM的可用的平均數(shù)據(jù)率；2.為了增加單個(gè)CM的成組傳送速率；以及3.為了增加信道上數(shù)據(jù)通信量的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用的水平。
現(xiàn)有的DOCSIS協(xié)議僅解決了上面列出的第1個(gè)問題。只有通過增加單個(gè)調(diào)制解調(diào)器的瞬時(shí)可用帶寬，才能夠解決上述問題2和問題3。
增加單個(gè)裝置的容量只有兩種方法1.增加每個(gè)信道的容量；或2.增加能夠同時(shí)調(diào)諧到多個(gè)信道并共享其容量的線纜調(diào)制解調(diào)器的可用的信道的數(shù)量。
本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員，諸如Broadcom的工程師，正在通過嘗試在此描述的方法之外的其它方法，著手處理增加信道容量以增加單個(gè)CM的最大成組傳送速率的問題。通常，這些其它方法涉及物理層技術(shù)。這些技術(shù)包括增加符號率；增加調(diào)制級(order)，諸如通過從QAM 256改變?yōu)镼AM 512或QAM 1024；改進(jìn)前向糾錯(cuò)編碼，以便能夠檢測和糾正當(dāng)把更多數(shù)據(jù)發(fā)送到已經(jīng)以最大容量傳輸?shù)墓潭◣挼男诺罆r(shí)導(dǎo)致的更大數(shù)量的錯(cuò)誤；或可能地改變調(diào)制方案。這些技術(shù)的一種或多種可能現(xiàn)已用于Broadcom的產(chǎn)品中。諸如數(shù)據(jù)壓縮的其它鏈路層技術(shù)也正研究中。
因?yàn)楦髷?shù)量的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)位添加到有效負(fù)載數(shù)據(jù)流，改變?yōu)橹T如QAM 512和QAM 1024的更高密度的群(constellation)需要非常安靜的信道和高信噪比(高質(zhì)量的HFC系統(tǒng)和優(yōu)良的噪聲抑制)或高等級的前向糾錯(cuò)和吞吐量的損失。具有高信噪比的安靜信道很難實(shí)現(xiàn)，而且足夠高的S/N在一些較舊系統(tǒng)中不可能實(shí)現(xiàn)。
除吞吐量損失和對HFC系統(tǒng)的高信噪比的苛刻要求外，所有這些技術(shù)或方法還有一個(gè)共同的主要缺點(diǎn)。它們不是向后兼容的，這意味著它們要求廢棄未采用這些技術(shù)設(shè)計(jì)的HFC系統(tǒng)上的所有舊的單個(gè)DOCSIS信道CM，并需要更換CMTS。這是一個(gè)大問題，因?yàn)榫€纜運(yùn)營商對其現(xiàn)有CM和CMT存貨已投入上百萬美元，他們不想花費(fèi)類似數(shù)量或更多的金錢來完全替換它。除了本專利申請外，申請人注意到還沒有人開發(fā)或提出在DOCSIS系統(tǒng)中使用端口聚合。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示教，構(gòu)造CM以同時(shí)接收多個(gè)信道并共享這些信道的容量。很顯然，這需要改變現(xiàn)有技術(shù)的CM和CMTS，但它允許仍使用現(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)的CM，以使系統(tǒng)向后與仍在HFC系統(tǒng)上的較舊CM兼容。由于信道的端口聚合組中的每個(gè)信道是完整的DOCSIS信道，并能夠使僅能接收一個(gè)信道的傳統(tǒng)CM調(diào)諧到其上，所以本發(fā)明的方法和裝置本質(zhì)上是向后兼容的。
由于僅有一個(gè)CMTS，對它的改動(dòng)不像對需要服務(wù)于所有用戶的可能數(shù)千個(gè)CM的改動(dòng)那樣昂貴。CM的硬件改動(dòng)成本不是唯一的成本。還存在服務(wù)呼叫(call)的成本，其中包括運(yùn)輸成本和人工成本，以及任何折價(jià)/升級程序的成本，所有這些成本會(huì)大大超過改動(dòng)CM硬件本身的成本。CMTS所需的改動(dòng)是使其注意到或能夠確定在系統(tǒng)上存在能夠通過同時(shí)接收多個(gè)信道并共享所有這些信道的容量來執(zhí)行端口聚合的CM。在替換具有端口聚合能力的CM前，CMTS總能夠被升級以支持端口聚合，而且端口聚合CM將在舊CMTS上很好地工作，但僅作為單個(gè)DOCSIS信道CM。
從CMTS方面來看，創(chuàng)建寬帶DOCSIS連接下行的端口聚合的方法通常包括(1)接收CM注冊報(bào)文，其中包括告知CM能力的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)確定哪些CM具有寬帶DOCSIS能力，以及每個(gè)CM能夠同時(shí)使用多少個(gè)下行和上行；(2)向每個(gè)具有寬帶DOCSIS能力的CM發(fā)送擴(kuò)展信道允許(Extended Channel Enable，ECE)報(bào)文，告訴它啟用哪些下行；(3)在幀分配器中處理將被下行發(fā)送到線纜調(diào)制解調(diào)器的輸入幀，用于調(diào)度(schedule)幀到在CM被調(diào)諧到的下行信道上發(fā)送(transmit)的多個(gè)發(fā)送機(jī)(transmitter)的分配以滿足服務(wù)需求的質(zhì)量，添加順序號或執(zhí)行其它操作以保證在接收機(jī)處幀能夠以正確的順序排列并分配幀(例如在同一DOCSIS信道上以正確的順序發(fā)送來自某一IP流的所有幀，或?qū)㈨樞蛱柌迦胗糜贛PEG壓縮數(shù)據(jù)的MPEG-2傳輸句法的private_section中)；(4)將定址到特定線纜調(diào)制解調(diào)器的已釋放幀在所述線纜調(diào)制解調(diào)器已被指示調(diào)諧到的下行信道上發(fā)送到該線纜調(diào)制解調(diào)器。
在其中上行和下行寬帶DOCSIS操作均被執(zhí)行的同類的其它類型中，CMTS還
接收來自多個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器的上行帶寬請求，以便它能夠知道有多少上行通信量來自每個(gè)CM，并根據(jù)幀分配器從路由器接收的信息，確定至每個(gè)CM有多少下行通信量；使用服務(wù)質(zhì)量(quality of service，QoS)算法，調(diào)度到特定CM的每個(gè)IP流的下行幀的發(fā)送，以便至少滿足所保證和所承諾的承諾部IP流的恒定比特率和可變比特率的比特率；使用服務(wù)質(zhì)量算法，調(diào)度來自特定CM的每個(gè)IP流的上行幀的發(fā)送，以便至少滿足所保證和所承諾的承諾部IP流的恒定比特率和可變比特率的比特率，以便盡可能地實(shí)現(xiàn)帶寬請求；生成和發(fā)送用于每個(gè)DOCSIS上行的MAP報(bào)文和UCD報(bào)文，具有在MAP報(bào)文中的授權(quán)，允許從每個(gè)具有寬帶能力的CM在不同DOCSIS上行上同時(shí)上行傳送，以便實(shí)現(xiàn)上行寬帶DOCSIS操作；在每個(gè)時(shí)間表所指定的時(shí)間，將下行幀釋放到定址到每個(gè)特定CM的多個(gè)IP流的多個(gè)下行發(fā)送機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)到具有寬帶能力的CM的寬帶DOCSIS下行傳送；從多個(gè)CM接收上行寬帶DOCSIS幀，檢驗(yàn)所有幀是否存在于來自每個(gè)CM的每個(gè)IP流中，以及以正確的順序排列幀，并傳遞這些幀用于進(jìn)一步的處理。
用于實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量算法的優(yōu)選處理包括以下步驟利用注冊數(shù)據(jù)和來自已發(fā)送的ECE報(bào)文的數(shù)據(jù)，確定每個(gè)寬帶DOCSIS CM被調(diào)諧到的特定下行，并根據(jù)從路由器接收的分組中的報(bào)頭數(shù)據(jù)，確定定向到每個(gè)寬帶CM的特定IP流；
檢驗(yàn)特定CM被調(diào)諧到并具有發(fā)送給它的IP流的哪些下行信道可用于傳輸，并確定每個(gè)IP流的服務(wù)質(zhì)量要求；調(diào)度CM被調(diào)諧到的可用下行DOCSIS信道上所保證的恒定比特率流部分或所承諾的可變比特率流部分，其中可用下行DOCSIS信道具有帶有服務(wù)質(zhì)量要求的IP流，該質(zhì)量要求是所保證部分的恒定比特率或可變比特率流；生成幀釋放信號，并在預(yù)定的時(shí)間，在合適的下行DOCSIS信道上，釋放和發(fā)送幀，以實(shí)現(xiàn)恒定比特率QoS IP流的所述所保證比特率，并實(shí)現(xiàn)可變比特率QoS IP流的所承諾比特率部分；以及對于具有所保證的比特率Qos IP流以外的定向到其上的IP流或具有所承諾部分的可變比特率QoS IP流的任何寬帶下行CM，當(dāng)沒有調(diào)度釋放幀至所述CM或其它CM時(shí)，或當(dāng)不存在釋放指向具有所保證的比特率Qos IP流以外的定向到其上的IP流或具有所承諾部分的可變比特率QoS IP流的所述CM的幀的通信量時(shí)，在所述CM調(diào)諧到的DOSIS下行上使用任意次。
從CM的觀點(diǎn)，寬帶DOCSIS下行包括如下步驟。
(1)加電或重啟，并搜索和鎖定到一個(gè)DOCSIS下行；(2)使用與線纜調(diào)制解調(diào)器鎖定的DOCSIS下行相關(guān)的DOCSIS上行進(jìn)行修正，并作為系統(tǒng)上的一個(gè)CM，向CMTS注冊；(3)向CMTS發(fā)送信息，指示CM具有多少個(gè)能夠在寬帶下行DOCSIS中使用的調(diào)諧器；
(4)從所述CMTS接收指示多少和哪些下行信道將用于到所述CM的寬帶DOCSIS傳送的ECE報(bào)文，并通過將所述CM的調(diào)諧器調(diào)諧到所述ECE報(bào)文中指定的每個(gè)下行信道來進(jìn)行響應(yīng)；(5)接收在由所述ECE報(bào)文指定的兩個(gè)或多個(gè)下行信道上同時(shí)發(fā)送的寬帶下行DOCSIS幀，并檢驗(yàn)是否所有幀均已被接收到；(6)以適合的順序排列所述接收到的幀，并將所述幀傳送到與所述CM聯(lián)接的外圍設(shè)備，用于進(jìn)一步處理。
重要的是在被發(fā)送后，由接收機(jī)將IP流的已發(fā)送幀以適合的順序排列，而這適用于寬帶下行DOCSIS或?qū)拵闲蠨OCSIS。這可以利用至少兩種方法實(shí)現(xiàn)。首先，IP流的所有幀能夠被限制在同一下行信道上傳送。無論在同一信道上的不同等待時(shí)間對不同幀的影響不同，只要它們以正確的順序被傳送，它們在此類實(shí)施例中將以正確的順序被接收。在第二類實(shí)施例中，幀分配器能夠?qū)㈨樞蛱柼砑拥剿斜话l(fā)送的幀，尤其是單個(gè)IP流中的所有幀，這樣即使由于不同信道上的不同等待時(shí)間，它們被無序地發(fā)送出去或無序地接收到，使用順序號，在接收機(jī)處，它們?nèi)阅軌蛞哉_的順序被排列。
寬帶上行DOCSIS處理種類定義如下1)CMTS頻繁播送UCD報(bào)文，每個(gè)UCD報(bào)文限定了作為多個(gè)這種信道中的一個(gè)的被標(biāo)識的DOCSIS上行的頻率、符號率、調(diào)制類型和其它參數(shù)。從CM方面，CM接收UCD報(bào)文并存儲其數(shù)據(jù)，用于稍后上行被啟用時(shí)使用。
2)使CM加電，找出一個(gè)下行DOCSIS信道，并在DOCSIS上行上以正常方式執(zhí)行修正和注冊。從CMTS方面，CMTS接收修正脈沖，執(zhí)行測量和均衡收斂，并向已發(fā)送修正脈沖的每個(gè)CM發(fā)送一個(gè)或多個(gè)下行報(bào)文，給出CM定時(shí)、頻率和功率偏移量以及上行均衡系數(shù)，以用于控制和濾波后來的上行脈沖。然后，CM發(fā)送它已成功串接(train)的確認(rèn)，并發(fā)送指示其能力的上行注冊報(bào)文，其中包括它是否具有上行和下行寬帶DOCSIS能力，以及它能夠同時(shí)在多少個(gè)DOCSIS上行上發(fā)送。CMTS接收這些報(bào)文并至少在其中存儲一些有關(guān)上行DOCSIS能力的數(shù)據(jù)。
3)CM接收來自請求發(fā)送上行數(shù)據(jù)和/或接收下行數(shù)據(jù)的用戶應(yīng)用程序的請求。CM通過向CMTS發(fā)送上行帶寬請求和關(guān)于所請求的下行數(shù)據(jù)的信息作出響應(yīng)。CMTS接收來自CM的上行帶寬請求，并使用注冊數(shù)據(jù)來確定哪些CM具有上行寬帶DOCSIS能力，并確定已請求上行帶寬的每個(gè)CM能夠同時(shí)在多少個(gè)上行信道上發(fā)送。
5)如果CM和CMTS均具有寬帶DOCSIS能力，則CMTS分析上行通信量請求，并確定是否為具有上行通信量、具有寬帶上行DOCSIS能力并預(yù)訂上行寬帶DOCSIS操作的CM開啟上行端口聚合能力。
6)CMTS使用服務(wù)質(zhì)量算法，以便調(diào)度用于來自每個(gè)CM的每個(gè)IP流的上行授權(quán)，并生成用于CM被計(jì)劃用于上行寬帶DOCSIS的每個(gè)DOCSIS上行的單獨(dú)的MAP報(bào)文，每個(gè)MAP報(bào)文調(diào)度在MAP報(bào)文中具有授權(quán)的CM或多個(gè)CM可在與該MAP報(bào)文相關(guān)的DOCSIS上行上發(fā)送的時(shí)間。
7)利用MAP報(bào)文中的授權(quán)確定哪些上行中具有寬帶DOCSIS能力的CM需要使用多個(gè)上行DOCSIS信道，上行寬帶DOCSIS被CMTS開啟。然后，通過向CM發(fā)送ECE報(bào)文，告訴其哪個(gè)上行用于上行寬帶DOCSIS發(fā)送，來為每個(gè)這種CM開啟上行寬帶DOCSIS。在步驟6中的MAP報(bào)文也被發(fā)送。CM接收這些ECE報(bào)文，并根據(jù)由有關(guān)該DOCSIS上行的UCD報(bào)文建立的參數(shù)，建立其發(fā)送機(jī)以在指定的DOCSIS上行上發(fā)送。CM接收這些MAP報(bào)文并使用其中的數(shù)據(jù)用于為其在由ECE報(bào)文啟用的上行信道上的上行傳輸計(jì)時(shí)。
8)CMTS接收由CM發(fā)送的所有幀，并將它們傳送到幀收集器，幀收集器確認(rèn)由所有CM發(fā)送的所有IP流的所有幀都存在，并為每個(gè)IP流以適合的順序排列它們，并傳送它們用于處理。
關(guān)鍵點(diǎn)在于傳統(tǒng)單個(gè)信道CM能夠共享被用于下行的寬帶CM同時(shí)接收的多個(gè)信道中的任何單個(gè)信道，或以傳統(tǒng)方法使用端口聚合中的任何上行DOCSIS信道，以使系統(tǒng)向后兼容。
盡管這里就DOCSIS和線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)和線纜調(diào)制解調(diào)器描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的示教可廣泛適用于諸如蜂窩電話系統(tǒng)或固定無線的點(diǎn)對多點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的通過共享介質(zhì)將單個(gè)收發(fā)機(jī)連接到多個(gè)收發(fā)機(jī)的任何傳送機(jī)制和任何傳送介質(zhì)。蜂窩和PCS系統(tǒng)在任何特定的蜂窩中為點(diǎn)對多點(diǎn)。在權(quán)利要求中和在此其它位置中涉及的CMTS應(yīng)被理解為涉及單個(gè)收發(fā)機(jī)；而在權(quán)利要求中和在此其它位置中涉及的CM應(yīng)被理解為涉及共享介質(zhì)和傳送機(jī)制以與單個(gè)收發(fā)機(jī)通信的多個(gè)收發(fā)機(jī)。在權(quán)利要求中和在此其它位置中涉及的HFC或混合光纖同軸電纜應(yīng)被理解為涉及在包括用于代替線纜系統(tǒng)的蜂窩電話或PCS系統(tǒng)和固定無線方案的點(diǎn)對多點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)中任何被共享的傳輸介質(zhì)。涉及DOCSIS應(yīng)被理解為涉及用于點(diǎn)對多點(diǎn)通信的任何傳輸機(jī)制。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的無端口聚合DOCSIS系統(tǒng)的示意圖，示出了在任何DOCSIS系統(tǒng)中所需要的功能塊。
圖2是實(shí)現(xiàn)了端口聚合以同時(shí)在多個(gè)DOCSIS信道上從CMTS向CM發(fā)送數(shù)據(jù)的寬帶DOCSIS系統(tǒng)的示意圖。
圖3A是原始現(xiàn)有技術(shù)DOCSIS PDU封裝方案圖。
圖3B是增加了用于實(shí)現(xiàn)寬帶DOCSIS的封裝方法所需的順序號的經(jīng)修改的原始DOCSIS PDU封裝方案的示意圖。
圖4是經(jīng)修改具有順序號以支持寬帶DOCSIS的現(xiàn)有技術(shù)DOCSIS幀封裝方案的示意圖。
圖5包括圖5A和圖5B，示出了使用DOCSIS協(xié)議在HFC系統(tǒng)中建立和使用端口聚合的點(diǎn)到多點(diǎn)鏈接所執(zhí)行的處理的流程圖。
圖6包括圖6A和圖6B，示出了從信息包分配、接收和排序的立場，表示用于實(shí)現(xiàn)寬帶DOCSIS操作而在CMTS和CM(但主要是CMTS)中執(zhí)行的處理的更詳細(xì)的流程圖。
圖7是為了解釋在此示教的QoS算法的目的，示出了HFC系統(tǒng)中的點(diǎn)對多點(diǎn)的物理和邏輯信道結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖8是列出了圖7所示實(shí)例的所有流的列表，其示出了每個(gè)流的源點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)、流ID以及有關(guān)其服務(wù)質(zhì)量要求的流的特征。
圖9是在HFC中實(shí)現(xiàn)的DOCSIS系統(tǒng)的點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境中，用于執(zhí)行調(diào)度以提供QoS功能性所需執(zhí)行的功能的框圖。
圖10是優(yōu)選的QoS算法的流程圖。
圖11A和11B是優(yōu)選的上行寬帶DOCSIS協(xié)議的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了不能使用端口聚合概念的現(xiàn)有技術(shù)的DOCSIS系統(tǒng)的功能塊示意圖。該圖有助于理解背景技術(shù)，以及如何在DOCSIS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)端口聚合。CMTS 12中的DS MAC/PHY/RF接口塊10包含了用于FEC編碼和封裝MAC數(shù)據(jù)幀和調(diào)制(包括多路復(fù)用)成具有6MHz或8MHz帶寬的RF信道或載波信號所需的所有已知硬件和軟件。CM 16中的調(diào)諧器、PHY和MAC塊14包括用于調(diào)諧在HFC 18上發(fā)送的單個(gè)RF信道、解調(diào)、和去封裝(de-encapsulate)和為所接收的數(shù)據(jù)幀糾錯(cuò)的所有已知的電路和軟件。這兩個(gè)塊包括7層OSI模型中的PHY和一部分LINK層。
CMTS 12具有4個(gè)分開的下行發(fā)送機(jī)10、11、13和15(該圖中未顯示定址到下行寬帶DOCSIS的上行接收機(jī)，但參見圖12，其中CMTS 236具有用于上行寬帶DOCSIS的多個(gè)上行DOCSIS接收機(jī)。在可選實(shí)施例中，可以使用僅執(zhí)行上行寬帶DOCSIS的具有多個(gè)上行DOCSIS接收機(jī)的CMTS。CMTS還具有路由和/或橋接功能20，其將定址到CM中或后面(例如，由總線或LAN連接到CM的個(gè)人計(jì)算機(jī))的不同IP地址或MAC地址的信息包路由到適合的下行發(fā)送機(jī)10、11、13或15。三個(gè)分開的CM 16，22和24被顯示為連接到同一HFC系統(tǒng)18，而在任意特定時(shí)間，每個(gè)CM僅能夠調(diào)諧到一個(gè)DOCSIS信道。每個(gè)CM具有在這里被稱作NI的網(wǎng)絡(luò)或總線接口，其中典型的是26。NI可以是USB、USB2、Firewire以及Ethgernet或802.11WiFi。
為實(shí)現(xiàn)端口聚合，需要兩個(gè)條件1.一種將定址到特定CM的來自CMTS路由/橋接引擎的幀分配到CM被調(diào)諧到的多個(gè)RF信道的方法；以及
2.一種在CM中接收多個(gè)RF信道并從每個(gè)信道收集幀以及將它們傳送到更高層用于以正確的順序重組的方法。
圖2是一種實(shí)現(xiàn)端口聚合以同時(shí)在多個(gè)DOCSIS信道上將數(shù)據(jù)從CMTS發(fā)送到CM的寬帶DOCSIS系統(tǒng)的示意圖。CMTS 28包括路由或橋接功能30，其將定址到CM 32、34和36或在該CM后面、通過LAN或總線連接到該CM的計(jì)算機(jī)或其它外部設(shè)備的所有信息包路由或橋接到幀分配器38。使用輸入信息包中的OSI模型第3層IP地址，該路由器30可執(zhí)行傳統(tǒng)的路由功能。輸入信息包中的地址信息與路由表一起用于確定該信息包應(yīng)被發(fā)送到哪個(gè)CM。如果使用橋接器而不是路由器，則橋接功能按常規(guī)工作。每個(gè)CM經(jīng)局域網(wǎng)或總線被連接到諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、Macintosh計(jì)算機(jī)、和/或其它外圍設(shè)備。如果使用以太網(wǎng)LAN，則每個(gè)計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備具有等于以太網(wǎng)地址的MAC地址。外部設(shè)備上執(zhí)行的處理或外部設(shè)備本身具有IP地址。路由器的一個(gè)功能是確定每個(gè)IP地址在哪個(gè)CM中或后面。路由器的功能是使正確的信息包到達(dá)正確的位置，而能夠做到多么精確并不重要并且是特定執(zhí)行的。
注意CM 32、34和36包括分別具有兩個(gè)調(diào)諧器和三個(gè)調(diào)諧器的具有寬帶DOCSIS能力的CM 36和32；以及僅具有單個(gè)調(diào)諧器40的傳統(tǒng)DOCSIS CM的傳統(tǒng)CM 34。CM 36具有兩個(gè)調(diào)諧器42和44，而能夠同時(shí)調(diào)諧兩個(gè)DOCSIS信道。CM 32具有三個(gè)調(diào)諧器46、48和50，而能夠同時(shí)調(diào)諧三個(gè)DOCSIS信道。每個(gè)CM具有由50、52和54所示的網(wǎng)絡(luò)接口卡或NI。每個(gè)寬帶DOCSIS CM具有幀收集器，其中由收集器46和48是典型的。每個(gè)NI的功能是向連接到CM的外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，以及從連接到CM的外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)。
幀分配器的功能幀分配器38(或與控制邏輯或控制計(jì)算機(jī)和諸如DOCSIS發(fā)送機(jī)和DOCSIS接收機(jī)的CMTS中的其它電路合作的幀分配器)的功能是(1)由注冊數(shù)據(jù)確定哪些CM具有寬帶能力(當(dāng)每個(gè)CM執(zhí)行其DOCSIS加電修正序列時(shí)，它使用一個(gè)調(diào)諧器和發(fā)送機(jī)以在一個(gè)DOCSIS信道上串接該CM，但當(dāng)它執(zhí)行DOCSIS注冊過程時(shí)，它向CMTS發(fā)送報(bào)文，告訴該CMTS該CM具有寬帶能力和它具有多少個(gè)調(diào)諧器——然后CMTS將該信息記錄在注冊表或其它存儲器中)；(2)向每個(gè)具有寬帶能力的CM(以下稱為寬帶CM)發(fā)送下行報(bào)文，該報(bào)文規(guī)定寬帶CM將調(diào)諧到哪些下行DOCSIS信道(根據(jù)用戶已付費(fèi)的預(yù)定等級，或使用CM訂購的特定服務(wù)，以及有效使用寬帶能力以傳送該服務(wù)的需要，CMTS可以選擇使用或不使用寬帶能力)；(3)以任何方式確定哪些CM具有來自路由器的輸入信息包，以及哪些信息包被定址到具有寬帶能力的CM，并確定具有通信量的寬帶CM被調(diào)諧到哪些信道；(4)實(shí)現(xiàn)某種機(jī)制，以確保定址到任何特定寬帶CM的信息包以正確的順序被傳送(可以使用任何已知機(jī)制)，或這些信息包被標(biāo)以順序號，以便在定址到特定寬帶CM的信息包被接收后，這些信息包能夠以正確的順序排列，即使它們次序顛倒地被接收；以及(5)將定址到特定寬帶CM的信息包分配給連接到該寬帶CM被調(diào)諧到的下行DOCSIS信道的發(fā)送機(jī)，用于下行傳輸。在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)下面將進(jìn)一步討論的多種因素，服務(wù)質(zhì)量算法將作出有關(guān)每個(gè)信息包將在哪個(gè)信道上發(fā)送以及何時(shí)發(fā)送的決策。
典型地，幀分配器將具有將每個(gè)CM與一個(gè)或多個(gè)信道相關(guān)聯(lián)的表。典型地，該表由控制計(jì)算機(jī)中的軟件管理。圖2中未顯示控制計(jì)算機(jī)，而這里指的控制計(jì)算機(jī)是圖12中所示的CPU 242。在一些實(shí)施例中，F(xiàn)PGA或狀態(tài)機(jī)或其它僅有硬件的電路可以替換CPU 242，而權(quán)利要求中提及的任何控制計(jì)算機(jī)和控制裝置也包括這些可選的實(shí)施例。上述功能1-3通常由控制計(jì)算機(jī)中的控制軟件或由與幀分配器一起工作的控制電路來執(zhí)行。功能4和5本質(zhì)上是幀分配器的核心功能。然而，在一些實(shí)施例中，由圖2表示，幀分配器包括所有必需的控制邏輯或控制軟件和微處理器以控制幀分配器執(zhí)行上面列出全部5項(xiàng)功能。
在可選實(shí)施例中，幀分配器的另一功能是將被發(fā)送的幀存儲一個(gè)緩存周期，并監(jiān)控來自幀收集器的確認(rèn)報(bào)文。這些確認(rèn)報(bào)文指示IP流的所有幀都已被接收到(使高速緩存清除該IP流)或者指定的幀需要被重傳(retransmit，轉(zhuǎn)發(fā))。
幀收集器的功能幀收集器的功能是(1)收集定址到同一CM并在該CM被調(diào)諧到的不同DOCSIS信道上接收到的幀或信息包；(2)以適當(dāng)?shù)捻樞蚺帕兴邮盏降男畔驇?如果它們未以正確的順序被接收)并將它們傳遞到網(wǎng)絡(luò)接口卡，用于在LAN上傳輸。
在可選實(shí)施例中，幀收集器還確保所有信息包均存在(至少在使用順序號的實(shí)施例中)并向CMTS發(fā)送確認(rèn)報(bào)文。該報(bào)文指示所有幀已被收到，或者，如果存在丟失的信息包或幀，則請求至少該丟失的幀的重傳。如果生成IP流并利用MPEG壓縮將其壓縮的服務(wù)器將順序號放置在MPEG傳送信息包的private section中，則即使在未由幀分配器插入順序號且IP流的所有幀在單個(gè)DOCSIS信道上傳輸?shù)膶?shí)施例中，也能夠做到確保所有幀被接收到。然后，幀收集器能夠與每個(gè)接收機(jī)中的MPEG解碼器配合，以檢驗(yàn)這些順序號，以確保所有MPEG傳送信息包已被接收。
存在多種實(shí)現(xiàn)幀分配器和幀收集器功能的方法。例如，兩者可以純粹在軟件中實(shí)現(xiàn)，或者它們可在數(shù)據(jù)通路中的硬件中實(shí)現(xiàn)。任一種或兩者可以通過硬件與軟件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。最后，每個(gè)的功能性可以由單個(gè)功能塊來實(shí)現(xiàn)，或功能性可以分布在多個(gè)塊中。例如，CMTS幀分配器可以使其一部分功能性在路由/橋接功能內(nèi)實(shí)現(xiàn)(以硬件或軟件)，而其余部分在RF信道中實(shí)現(xiàn)。不管CMTS中的幀分配器和CM中的幀收集器的功能性如何實(shí)現(xiàn)和在哪實(shí)現(xiàn)，必須存在具有寬帶能力的每個(gè)CM中的幀分配器和幀收集器。
幀排序DOCSIS規(guī)范要求屬于單個(gè)IP流的幀必須按順序傳送。在通常的情況下，每個(gè)信道可以被不同地配置，而因此，每個(gè)信道可以具有不同的數(shù)據(jù)輸送速率和等待時(shí)間。因此，幀不可以被隨機(jī)地分配到信道并由接收機(jī)按接收順序傳遞，因?yàn)檫@將導(dǎo)致同一IP流的幀被順序顛倒地傳遞。因此，必須對傳送和接收幀的方式給予一些關(guān)注。
透明法如果執(zhí)行了限制，要求來自單個(gè)IP流的所有幀只在寬帶CM被調(diào)諧到的多個(gè)邏輯信道中的一個(gè)上發(fā)送，就可以保證來自單個(gè)IP流的所有幀按順序到達(dá)。如果以正確的順序傳輸幀，就可以保證正確順序的傳遞。這是用在遵循IEEE 802.3ad規(guī)范的現(xiàn)有技術(shù)的端口聚合系統(tǒng)中的方法。
這種透明方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括當(dāng)幀被發(fā)送時(shí)，所有處理均由CMTS執(zhí)行，而在CM處不需要額外的處理。由于存在那么多的CM使得CM是成本最大的敏感部件，以較少的軟件和硬件簡化CM是一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。此外，該透明法不需要執(zhí)行每幀的額外封裝，并且不需要由CMTS增加到每幀額外的報(bào)頭數(shù)據(jù)，以發(fā)送幀。因此，這種方法涉及較少的數(shù)據(jù)通路開銷。
這種透明方法也存在多個(gè)缺點(diǎn)。例如，識別所有IP流是困難的而且實(shí)現(xiàn)的成本可能會(huì)很高。如果通信量有關(guān)一個(gè)或多個(gè)IP流，這種透明方法還將限制到單個(gè)CM的最大數(shù)據(jù)率。此外，在傳送多個(gè)高速率(3.5MB/s)視頻流的情況中，使用透明方法可能會(huì)限制可能執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用的效率。
順序號法為保證信息包或幀在收到后能夠以正確地順序被裝配，而不受透明方法的限制，一種可選的方法是將順序號添加到每幀的報(bào)頭。對于經(jīng)寬帶CM被調(diào)諧到的信道的多信道組發(fā)送的每幀，該順序號必須在發(fā)送端被增加。該順序號典型地由幀分配器電路或處理38來添加。
在接收端，CM檢驗(yàn)從每個(gè)信道接收到的幀的順序號，而這些幀被緩存足夠的長度，以按順序傳遞它們。該方法用在根據(jù)Multilink-PPP RFC 1990的非HFC系統(tǒng)中。
封裝一種添加順序號的方法是使用另一等級的封裝?，F(xiàn)有多種幀封裝方法，而只要能夠加入順序號，它們中的任何一種方法都將足以實(shí)踐本發(fā)明。圖3是為了實(shí)現(xiàn)寬帶DOCSIS的目的，使用封裝以加入順序號的一種方法的實(shí)例。圖3A是封裝PDU或在IEEE 802.3規(guī)范中定義的每個(gè)LLC封裝的數(shù)據(jù)部的以太網(wǎng)信息包形式的原始DOCSIS信息包的示意圖。該以太網(wǎng)信息包報(bào)頭具有目的地址56、源地址58、指示信息包類型的類型/長度(T/L)字段60、和被稱作PDU且通常是IP信息包的數(shù)據(jù)部62。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示教的、具有由幀分配器加入的順序號而且適合用于寬帶DOCSIS的經(jīng)修改的DOCSIS信息包的示意圖。封裝順序號以使IP流的所有幀都能夠在接收機(jī)處以正確的順序回放的任何其它機(jī)制也將足以實(shí)踐本發(fā)明。例如，順序號可以由生成每個(gè)IP流的服務(wù)器添加到MPEG傳送流信息包的private section，而幀收集器能夠使用這些順序號以確保所有幀均已被接收并以正確的順序排列它們。在由幀分配器加入順序號的實(shí)施例中，目的地址和源地址未變化，但類型/長度字段T/L的新值被計(jì)算，并被包含在64處。增加新字段66以包括用于該信息包的順序號，而新的T/L字段計(jì)入順序號字段的長度。原始的T/L字段被包括在字段60處。原始PDU數(shù)據(jù)在62處顯示。
DOCSIS封裝中的擴(kuò)展報(bào)頭如圖4所示，DOCSIS協(xié)議已經(jīng)執(zhí)行每數(shù)據(jù)幀的封裝。圖4的幀包括7字節(jié)前同步字段68；1字節(jié)同步字節(jié)字段70；以及在74處以擴(kuò)展格式顯示的1字節(jié)幀控制(FC)字段72。FC字段后面是在MAC-PARM字段74和長度字段76中的3字節(jié)的MAC控制數(shù)據(jù)?？蛇x的5字節(jié)擴(kuò)展報(bào)頭字段EHDR 78為了電纜線路上保密的加密目的而使用。另一可選擴(kuò)展報(bào)頭字段是代表有效載荷報(bào)頭壓縮的擴(kuò)展PHS字段80。該字段2字節(jié)長，而且能夠用于擴(kuò)展DOCSIS抑制重復(fù)報(bào)頭的能力。DOCSIS具有添加其它擴(kuò)展報(bào)頭的能力，這樣傳統(tǒng)DOCSIS的寬帶DOCSIS擴(kuò)展所需的順序號就能夠被添加到目前未在DOCSIS中定義的新擴(kuò)展報(bào)頭字段。這是優(yōu)選的實(shí)施例。這種支持寬帶DOCSIS所需的帶有順序號的新的擴(kuò)展報(bào)頭字段如82所示。
HCS字段83是介質(zhì)訪問控制校驗(yàn)序列字段，其包括檢錯(cuò)和糾錯(cuò)字節(jié)，以允許校驗(yàn)報(bào)頭信息的錯(cuò)誤并予以糾正。
PDU字段84是可變長度的，且通常包括被封裝在以太網(wǎng)信息包中的IP信息包。它在86處以擴(kuò)展形式顯示，具有6字節(jié)目的地址88；6字節(jié)源地址90；2字節(jié)類型/長度字段92；有效載荷數(shù)據(jù)部94；和帶有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)數(shù)據(jù)的4字節(jié)CRC字段96。這是以太網(wǎng)信息包格式。以太網(wǎng)信息包的PDU通常是IP信息包，其本身具有通常是具有UDP或TCP報(bào)頭和有效載荷部的UDP或TCP數(shù)據(jù)報(bào)的PDU。該UDP信息包的有效載荷部通常是包括MPEG傳輸流的多個(gè)MPEG信息包。
圖5包括圖5A和圖5B，示出了為在使用DOCSIS協(xié)議的HFC系統(tǒng)中建立端口聚合的點(diǎn)到多點(diǎn)鏈接，而在CM和CMTS(但主要是CM)中均執(zhí)行的處理的流程圖。步驟98是具有寬帶能力的CM啟動(dòng)和搜索傳統(tǒng)DOCSIS下行的處理。在寬帶DOCSIS中使用的每個(gè)下行完全是傳統(tǒng)的。新的地方在于以點(diǎn)對多點(diǎn)物理線路和協(xié)議，使CMTS和CM同時(shí)使用多個(gè)傳統(tǒng)下行，以將來自一個(gè)或多個(gè)IP流的數(shù)據(jù)發(fā)送到同一CM。當(dāng)DOCSIS系統(tǒng)中的每個(gè)CM首次加電并鎖定其上用于修正時(shí)，每個(gè)CM搜索DOCSIS下行。CMTS以后可告知CM改變?yōu)椴煌南滦校獵M最初鎖定在它發(fā)現(xiàn)的第一DOCSIS下行上。
在步驟100中，使用與CM先前鎖定的DOCSIS下行相關(guān)的DOCSIS上行，CM執(zhí)行包括修正和信道均衡的傳統(tǒng)DOCSIS修正?？赡艽嬖谝粋€(gè)以上的可用于CM的DOCSIS上行。類似地，所有寬帶DOCSIS下行可以共享相同的上行。2002年11月15日提交的序號為10/295,712的題目為“PROCESS FOR SHARING ANUPSTREAM AMONG MULTIPLE DOWNSTREAMS”的美國專利申請公開了這項(xiàng)技術(shù)，該申請由本發(fā)明的受讓人擁有，其結(jié)合于此作為參考。
在步驟102中，在完成修正后，CM將向CMTS發(fā)送上行注冊請求報(bào)文?！靶拚痹谶@里是指修正的傳統(tǒng)DOCSIS處理，以發(fā)現(xiàn)適合的發(fā)送定時(shí)偏移量以實(shí)現(xiàn)上行同步、從修正信號的前同步符號導(dǎo)出對該線纜調(diào)制解調(diào)器唯一的相位和幅度偏移量校正系數(shù)的發(fā)展、以及執(zhí)行上行和下行均衡。除了新的調(diào)制解調(diào)器功能字段外，注冊請求報(bào)文是傳統(tǒng)的。該調(diào)制解調(diào)器功能字段包括描述調(diào)制解調(diào)器的擴(kuò)展下行和上行能力的數(shù)據(jù)。因此，如果CM具有三個(gè)能夠同時(shí)調(diào)諧入和恢復(fù)來自三個(gè)不同的下行信道的數(shù)據(jù)并在與每個(gè)下行相關(guān)的上行上傳輸?shù)恼{(diào)諧器，則這些功能將被編碼入調(diào)制解調(diào)器功能字段中的數(shù)據(jù)中。這對于向下兼容且可包括僅能夠一次調(diào)諧一個(gè)信道的傳統(tǒng)CM的DOCSIS系統(tǒng)是必要的，但它在新構(gòu)造的系統(tǒng)中不必要，其中所有CM均具有相同的寬帶DOCSIS功能，使得單獨(dú)的CM能力就無需在上行注冊請求報(bào)文中描述。在存在傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器的系統(tǒng)中，在注冊報(bào)文中的這種新字段是必需的，且必須至少包含CM能夠同時(shí)接收和處理以實(shí)現(xiàn)寬帶DOCSIS的DOCSIS下行信道的數(shù)量的描述(以及在一些實(shí)施例中，額外的CM調(diào)諧器能夠接收的有關(guān)信道參數(shù)的下行信道的類型)。可選地，該新字段還描述了能夠同時(shí)使用多少上行信道。在該類型的實(shí)例中，步驟102還表示向CMTS發(fā)送上行帶寬請求的處理以告訴它CM需要多少上行帶寬。
步驟104表示CMTS接收注冊報(bào)文，并以常規(guī)方式注冊調(diào)制解調(diào)器，以及已成功修正的CM發(fā)送帶有指示和通告其能力的具有寬帶能力的CM的注冊報(bào)文的注冊報(bào)文的過程。然后，CMTS向CM發(fā)送DOCSIS協(xié)議的新報(bào)文。這種新報(bào)文也稱作擴(kuò)展信道允許(ECE)報(bào)文。ECE報(bào)文是發(fā)往剛注冊的CM的下行報(bào)文，指示該CM啟用或禁用寬帶DOCSIS能力。ECE報(bào)文還規(guī)定了CM將用于接收下行寬帶DOCSIS數(shù)據(jù)的多個(gè)下行信道的頻率和其它工作參數(shù)。CMTS可在任何時(shí)間使用ECE報(bào)文，以禁用任何CM執(zhí)行的寬帶DOCSIS操作，以及增加或撤消下行信道(或一些實(shí)施例中的上行信道)以擴(kuò)大或縮小任何特定的CM通過寬帶DOCSIS的能力。
在該類型的其它實(shí)施例中，CMTS接收來自多個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器的上行帶寬請求，以便它了解來自每個(gè)CM的上行信道通信量，并根據(jù)幀分配器從路由器接收的信息，確定至每個(gè)CM的下行信道通信量；使用服務(wù)質(zhì)量算法，調(diào)度到特定CM每個(gè)IP流的下行幀的發(fā)送，以便至少使恒定比特率和可變比特率的保證和比特率符合承諾部IP流；使用服務(wù)質(zhì)量算法，調(diào)度來自特定CM的每個(gè)IP流的上行幀的發(fā)送，以便至少使恒定比特率和可變比特率的保證和承諾比特率符合承諾部IP流，并且以便盡可能地滿足帶寬請求；
生成和發(fā)送用于每個(gè)DOCSIS上行的MAP報(bào)文和UCD報(bào)文，在MAP報(bào)文中具有授權(quán)，允許從每個(gè)具有寬帶能力的CM在不同DOCSIS上行上同時(shí)上行傳輸，以便實(shí)現(xiàn)上行寬帶DOCSIS操作；按照調(diào)度，在指定的時(shí)間，對于定址到每個(gè)特定CM的多種IP流，將下行幀釋放到多種下行發(fā)送機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)到具有寬帶能力的CM的寬帶DOCSIS下行傳輸。
檢驗(yàn)106表示CM接收ECE報(bào)文和確定寬帶DOCSIS是否已被啟用的過程。如果它已啟用，則步驟108被執(zhí)行，其中CM將其額外的調(diào)諧器中的一些或全部調(diào)諧到ECE報(bào)文中指定的額外下行信道，并鎖定到額外的下行信道上。雖然在可選實(shí)施例中，通常每個(gè)下行信道具有一個(gè)調(diào)諧器，單個(gè)12MHz調(diào)諧器能夠接收兩個(gè)相鄰的6MHz帶寬信道，而數(shù)字信號處理器能夠分開這些信道，而分開的解調(diào)器能夠恢復(fù)這兩個(gè)信道上的數(shù)據(jù)。權(quán)利要求中提及的多個(gè)DOCSIS調(diào)諧器應(yīng)被理解為也指該可選實(shí)施例。然后，CM使用與其相關(guān)聯(lián)的上行信道執(zhí)行對每個(gè)下行信道的修正。與新分配的下行相關(guān)聯(lián)的上行信道可以是CM已在使用的同一上行，或每個(gè)新分配的下行可具有其自己的關(guān)聯(lián)上行。大部分網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要上行。對于下行方向的寬帶DOCSIS，DOCSIS協(xié)議需要上行以建立在下行上的通信。特別地，部分DOCSIS協(xié)議是發(fā)送CMTS使用的上行修正數(shù)據(jù)，用于根據(jù)修正信號的前同步碼，確定用于該特定CM的相位和幅度誤差校正系數(shù)，并用于確定將向下發(fā)回到該CM的上行均衡系數(shù)，供該CM使用以得出用于濾波上行至CMTS的傳輸?shù)木鉃V波器的新的上行均衡濾波系數(shù)。在CM被調(diào)諧到的任意下行上，均衡濾波系數(shù)均可向下發(fā)送到該CM。更具體地，在修正后，需要上行發(fā)送注冊報(bào)文以告知CMTS剛完成修正的CM具有寬帶能力；以及它能夠同時(shí)接收數(shù)據(jù)的下行信道的數(shù)量。
在步驟112中，在對涉及CM正在使用的寬帶DOCSIS組的DOCSIS下行的上行信道的修正成功或者失敗后，該CM發(fā)送確認(rèn)報(bào)文。DOCSIS協(xié)議報(bào)文定義哪個(gè)上行與每個(gè)DOCSIS下行相關(guān)聯(lián)。上行發(fā)送到CMTS的確認(rèn)報(bào)文指示對新啟用的下行的每個(gè)上行的修正成功或失敗。然后，CM使用已成功完成修正的寬帶DOCSIS下行信道，來啟動(dòng)寬帶DOCSIS操作。
步驟122是可選步驟，其僅在一個(gè)或多個(gè)額外上行將用于寬帶DOCSIS操作中的實(shí)施例中執(zhí)行。步驟122表示一種檢測，以確定請求啟用一個(gè)或多個(gè)額外上行的一個(gè)或多個(gè)額外ECE報(bào)文是否已被接收。如果沒有，如步驟120所示，CM在先前規(guī)定的下行信道上繼續(xù)操作，直到斷電或重啟。如果檢測122指示啟用一個(gè)或多個(gè)附加上行的ECE報(bào)文已被接收到，則接下來執(zhí)行步驟124。在步驟124中，CM對每個(gè)請求的上行執(zhí)行修正，并為已成功執(zhí)行修正的每個(gè)上行信道，向CMTS發(fā)送成功報(bào)文。然后，CMTS使用傳統(tǒng)DOCSIS協(xié)議的MAP報(bào)文，控制來自特定CM的新啟用上行上的上行通信量。
最后，執(zhí)行步驟126以進(jìn)行在新獲得的上行上的操作，并在先前取得的下行上繼續(xù)執(zhí)行寬帶DOCSIS操作，直到斷電或重啟。CM必須繼續(xù)收聽無論增加或撤消信道的新ECE報(bào)文，并適當(dāng)?shù)貙ζ渥鞒鲰憫?yīng)。該功能由連接步驟126與步驟114的檢驗(yàn)的線127來表示。
回到檢驗(yàn)106，如果檢驗(yàn)106確定寬帶DOCSIS未被啟用，執(zhí)行步驟110以在先前取得的單個(gè)下行信道(或在注冊后和對新的下行信道的修正后，在下行報(bào)文中由CMTS指定的新的下行信道)上執(zhí)行傳統(tǒng)的單個(gè)信道DOCSIS操作。
檢驗(yàn)114確定是否已從CMTS接收到任何新的ECE報(bào)文。如果沒有，繼續(xù)執(zhí)行代表繼續(xù)的單個(gè)信道DOCSIS操作的步驟110。如果已接收到新的ECE報(bào)文，執(zhí)行檢驗(yàn)116以確定ECE報(bào)文是否增加或撤消下行信道。如果新的下行信道被添加到CM的寬帶DOCSIS集，則再次執(zhí)行步驟108，其中CM將未用的調(diào)諧器調(diào)諧到ECE報(bào)文中指定的新的下行信道上，并鎖定到它們上。然后，CM使用新指定的下行信道的相關(guān)上行執(zhí)行修正，然后如前所述進(jìn)行步驟108后面的處理。
如果檢驗(yàn)116指示新的ECE報(bào)文請求撤消一個(gè)或多個(gè)下行信道，則執(zhí)行步驟118以撤消指定的信道，然后執(zhí)行步驟120，以在其余的信道上繼續(xù)DOCSIS操作，直到斷電或重啟。
圖6包括圖6A和圖6B，是從單個(gè)IP流的信息包分配、接收和排序立場，表示在CMTS和CM(但主要是CMTS)中實(shí)現(xiàn)的處理以執(zhí)行寬帶DOCSIS操作的更詳細(xì)的流程圖?？赡艽嬖诙鄠€(gè)IP流，對于每個(gè)IP流，重復(fù)執(zhí)行圖6A和6B的處理，以在CMTS處路由和分配信息包以及在每個(gè)CM處收集和將信息包以正確順序排列。
步驟128和130簡單地確定了哪些CM具有寬帶能力和能夠啟用多個(gè)下行，它們是建立寬帶下行DOCSIS的圖5A和5B中描述的相同處理。步驟128表示CMTS幀分配器或控制CPU或兩者檢查注冊報(bào)文數(shù)據(jù)以確定哪些CM具有寬帶DOCSIS能力以及確定每個(gè)CM具有多少調(diào)諧器的處理。該優(yōu)選實(shí)施例使諸如圖12中的CPU242的控制CPU與上行DOCSIS接收機(jī)配合，以從CM接收上行注冊報(bào)文。控制CPU還接收上行帶寬請求，并確定哪些CM具有上行通信量，并從路由器/橋接器30接收有關(guān)哪些CM具有定址到它們的下行通信量的信息。然后，控制CPU檢查注冊數(shù)據(jù)以確定哪些CM具有寬帶DOCSIS能力以及每個(gè)CM能夠同時(shí)調(diào)諧多少下行信道。然后，控制CPU用將CM映射到下行DOCSIS信道的數(shù)據(jù)填充(populate)通常在幀分配器中的表格。這在其中可能存在僅具有一個(gè)調(diào)諧器的傳統(tǒng)CM的系統(tǒng)中和其中不同CM可能具有不同數(shù)量的調(diào)諧器的系統(tǒng)中很重要。
在步驟130中，CMTS(控制CPU使用將下行信道映射到CM的表，與下行發(fā)送機(jī)配合)向具有寬帶能力且預(yù)訂了寬帶DOCSIS服務(wù)的每個(gè)CM發(fā)送下行ECE-REQ報(bào)文。至每個(gè)CM的ECE報(bào)文通知它哪些下行信道用于寬帶DOCSIS操作，并規(guī)定每個(gè)下行信道的操作參數(shù)。在一些實(shí)施例中，CMTS可以發(fā)送ECE報(bào)文以自動(dòng)啟用寬帶CM能夠調(diào)諧的所有下行信道，即使沒有到該CM的通信量。在其它實(shí)施例中，在步驟134執(zhí)行其調(diào)度功能后ECE報(bào)文才被發(fā)送，并且明顯需要到通信業(yè)務(wù)擁擠的特定CM的額外下行信道。在其它實(shí)施例中，根據(jù)諸如通信負(fù)載、CM是否預(yù)訂了寬帶DOCSIS、操作人優(yōu)選等多個(gè)準(zhǔn)則，ECE報(bào)文可被發(fā)送到特定的CM。
在步驟132中，CMTS幀分配器從路由器接收輸入信息包，并使用每個(gè)信息包中的地址信息以確定該信息包必須被發(fā)往哪個(gè)CM。典型地，來自WAN的每個(gè)輸入信息包包括確定外圍設(shè)備的IP地址的地址信息或經(jīng)到CM的局域網(wǎng)或總線連接連接到的外圍設(shè)備中運(yùn)行的處理。路由器具有存儲在其路由表中的每個(gè)CM后的IP地址與CM的MAC地址之間的映射。然后，路由器確定每個(gè)信息包中的IP地址，并使用該IP地址在其路由表中查找該信息包被定址到的CM后的外圍設(shè)備(也稱作用戶辦事設(shè)備或CPE)的MAC地址。路由器具有將每個(gè)IP地址映射到CM后的每個(gè)CPE和該CM本身的MAC地址的ARP表。在一些實(shí)施例中，ARP表用于存儲幀分配器能夠使用以查找信道號的號碼，使得幀分配器能夠根據(jù)ARP表中的數(shù)據(jù)確定在哪個(gè)信道上發(fā)送每個(gè)信息包。每個(gè)CM是橋接器，所以路由器將CPE的MAC地址放置在該信息包中，而CM將其橋接到連接到CPE的LAN或總線上。在其它實(shí)施例中，其它路由處理和幀分配方案能夠被用于確定每個(gè)信息包將被發(fā)送到哪個(gè)CM。
對于CM鎖定的初始DOCSIS下行，CM自動(dòng)確定諸如頻率、調(diào)制類型、數(shù)字復(fù)用器深度、符號率等下行參數(shù)，而對于額外的DOCSIS下行，這些參數(shù)應(yīng)該由CMTS在ECE報(bào)文中指定。
如步驟134表示，幀分配器的下一工作是將每個(gè)IP流的所有信息包傳遞給它們應(yīng)按順序被發(fā)送到的CM，或至少管理傳輸，使得信息包能夠在接收機(jī)處以正確的順序排列。通常，步驟134表示幀分配器分配信息包以最優(yōu)化傳輸和滿足服務(wù)質(zhì)量要求的過程。幀分配器必須一直管理每個(gè)寬帶CM使用的多個(gè)下行DOCSIS信道上的傳輸，以保持IP流內(nèi)的信息包排序。這能夠使用兩種方法中的任一種來實(shí)現(xiàn)。在第一類實(shí)施例中，通過限制幀分配器的操作來保持每個(gè)IP流中的幀的正確順序，以僅在一個(gè)DOCSIS下行上按正確的順序發(fā)送來自每個(gè)特定IP流的所有IP信息包。來自其它IP流的信息包能夠以類似的方式在其它下行上發(fā)送到它們被定址到的CM，而到同一CM的其它IP流能夠在所述相同CM使用的寬帶干線(trunk)的另一下行上按順序發(fā)送。在第二類實(shí)施例中，幀分配器將順序號添加到每個(gè)MAC幀，然后同時(shí)使用多個(gè)下行信道，將定址到每個(gè)寬帶DOCSIS CM的MAC幀發(fā)送到該CM。
在任一類實(shí)施例中，幀分配器使用任意服務(wù)質(zhì)量算法以調(diào)度到每個(gè)CM的下行通信量傳輸，然后根據(jù)正在執(zhí)行的第一類或第二類實(shí)施例中的無論哪個(gè)，如上所述地使用每個(gè)寬帶DOCSIS CM被調(diào)諧到的多個(gè)下行信道。
步驟136表示CM接收和恢復(fù)來自CM被調(diào)諧到的每個(gè)寬帶DOCSIS信道的MAC幀的處理。傳輸?shù)奖徽{(diào)諧到特定下行信道的所有CM的所有MAC幀被調(diào)諧到該下行信道的每個(gè)CM接收。從CM被調(diào)諧到的所有寬帶DOCSIS信道收集的所有這些MAC幀被發(fā)送到CM中的幀收集器。
在步驟138中，幀收集器對接收的所有MAC幀進(jìn)行分類，并丟棄任何沒有定址到該CM的MAC幀。在一些實(shí)施例中，幀收集器然后確定定址到該CM的所有MAC幀已被接收到。這可以使用編碼在封裝MPEG幀中的MPEG中的順序號或由幀分配器添加到DOCSIS幀標(biāo)題的順序號來實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，由于DOCSIS是一種“盡力而為”的傳送機(jī)制，步驟138被完全地跳過。步驟138在努力改進(jìn)DOCSIS“盡力而為”的傳送機(jī)制的實(shí)施例中執(zhí)行。
最后，在步驟140中，幀收集器以正確的順序排列定址到該CM的MAC幀，并將它們傳遞給網(wǎng)絡(luò)接口。
服務(wù)質(zhì)量由于額外的DOCSIS下行信道可能運(yùn)送經(jīng)MPEG壓縮、封裝的視頻或其它無法容忍高等待時(shí)間以免發(fā)生緩沖器不足的高帶寬服務(wù)，服務(wù)質(zhì)量非常重要。服務(wù)質(zhì)量(QoS)是用于檢驗(yàn)每個(gè)CM訂購且具有有效預(yù)訂的服務(wù)要求，查看CM的能力，然后調(diào)度傳輸以在最充分利用CM的能力的同時(shí)滿足服務(wù)需要的一套方法。
諸如其中使用多個(gè)B信道的ISDN服務(wù)的點(diǎn)對點(diǎn)干線能夠運(yùn)送由諸如峰值速率、平均速率等QoS參數(shù)識別的多路流。點(diǎn)對點(diǎn)干線中的QoS問題已在現(xiàn)有技術(shù)中得到解決，但在聚合的點(diǎn)對多點(diǎn)的DOCSIS的下行中提供QoS以提供寬帶DOCSIS的問題未被事先解決。
為了描述點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境的QoS算法種類，定義了下述術(shù)語。
“流”符合給定規(guī)則或具有區(qū)別于另一流的其它數(shù)據(jù)幀的特定報(bào)頭信息的數(shù)據(jù)幀的流，例如在端口4000使用UDP協(xié)議的至IP地址4.4.4.4的所有數(shù)據(jù)幀。
“QoS”根據(jù)諸如峰值速率、平均速率、信號大小、最大允許延遲和最大允許抖動(dòng)的通信量參數(shù)形成流，并遵循諸如哪些調(diào)制解調(diào)器具有寬帶能力和每個(gè)具有多少個(gè)調(diào)諧器的拓?fù)浼s束的能力。
“鏈路”信息包經(jīng)其被發(fā)送的單向固定帶寬的管路，諸如DOCSIS下行(帶寬由被CMTS分配給DOCSIS下行的固定符號率固定)。鏈路可以運(yùn)送多個(gè)流。例如，使用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用或通過使用任何其它形式的多路復(fù)用，多個(gè)流可以被多路復(fù)用到鏈路中。
“干線”沿相同方向行進(jìn)并形成單個(gè)虛擬鏈路的一組鏈路。集束鏈路的目的是使流具有超過單鏈路的帶寬能力，以及提高流的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用。干線中的每條鏈路被稱作聚合鏈路。
“點(diǎn)對多點(diǎn)聚合”單個(gè)發(fā)送機(jī)或CMTS與其中至少一些能夠調(diào)諧到聚合中的多條鏈路的多個(gè)接收機(jī)的聚合。
圖7是說明HFC系統(tǒng)中的點(diǎn)對多點(diǎn)的物理和邏輯信道結(jié)構(gòu)的示意圖，用于說明這里示教的QoS算法。CMTS 142具有四個(gè)傳輸四個(gè)單獨(dú)DOCSIS下行的下行發(fā)送機(jī)，其中下行146和148是典型的。在該實(shí)施例中，這四個(gè)DOCSIS下行將被稱作信道1、2、3和4。示出了四個(gè)單獨(dú)的線纜調(diào)制解調(diào)器150、152、154和156。線纜調(diào)制解調(diào)器152是僅能夠調(diào)諧一個(gè)邏輯信道而不具有寬帶DOCSIS能力的傳統(tǒng)CM。其它三個(gè)CM具有寬帶DOCSIS能力。例如，CM150具有被調(diào)諧到信道1和2的兩個(gè)調(diào)諧器(在執(zhí)行上述協(xié)議并且CMTS命令CM 150調(diào)諧到信道1和2后)。CM 154已被指示調(diào)諧到邏輯信道3和4，而CM 156已被指示調(diào)諧到信道1、2、3和4。所有四個(gè)邏輯信道1至4均是在下行介質(zhì)HFC 144上以不同中心頻率發(fā)送的DOCSIS下行，并形成干線。每個(gè)信道1-4具有與其相關(guān)的已知帶寬，這種帶寬是由來自給出每個(gè)信道的信道參數(shù)的CMTS的下行UCD報(bào)文為下行信道建立的符號率建立的。
CMTS 142能夠同時(shí)在四個(gè)信道的任何信道上或所有四個(gè)信道上下行傳輸，但是多數(shù)CM的能力受到它們具有的調(diào)諧器數(shù)量的限制，并且僅能夠在信道1-4的子集上同時(shí)接收數(shù)據(jù)。
每個(gè)具有寬帶DOCSIS能力的CM具有由下行ECE報(bào)文建立的、能夠被用于將數(shù)據(jù)傳送到CM的多個(gè)流。每個(gè)流可具有需要滿足的任意QoS要求。圖8是列出了圖7的實(shí)例的所有流的列表，其示出了每個(gè)流的源和目標(biāo)、流ID以及在其服務(wù)質(zhì)量要求方面的流的特征。圖8中的每一行對應(yīng)于一個(gè)流ID，而流ID在列158中給出。流的源和目標(biāo)在列160中給出，而QoS要求在列162中給出。例如，流ID f-TA-1具有峰值速率為pA1的盡力而為的QoS要求。
由于CMTS經(jīng)不同流將信息發(fā)送到CM 150至156，它需要一種調(diào)度信道1-4上的傳輸?shù)乃惴ǎ渲袀鬏斠獫M足由接收機(jī)拓?fù)湟鸬母鞣N限制(例如哪些信道能夠被用于向哪些CM發(fā)送數(shù)據(jù))，以及滿足期望的流特征。直到這一問題得到解決，才能夠有效地使用端口聚合的聚合能力。
這一問題的解決方案是調(diào)度器處理，其調(diào)度流以滿足所有拓?fù)湎拗坪推谕牧魈卣?。解決這一問題的下述調(diào)度算法的任何變形均在本發(fā)明的示教范圍內(nèi)。用于諸如DOCSIS HFC系統(tǒng)的點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境的下述QoS算法的任何硬件或軟件實(shí)現(xiàn)均在本發(fā)明的示教范圍內(nèi)。
圖9是在HFC中實(shí)現(xiàn)的DOCSIS系統(tǒng)的點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)提供QoS功能性的調(diào)度器所需要執(zhí)行的功能的方框圖。調(diào)度器164實(shí)現(xiàn)了QoS算法并控制將從排隊(duì)存儲器166發(fā)送的幀的釋放。對于由調(diào)度器管理的每個(gè)單獨(dú)的流，將存在一個(gè)類似于存儲器166的排隊(duì)存儲器。調(diào)度器接收線路168上的時(shí)鐘信號作為一個(gè)輸入。該調(diào)度器還至少接收線路170上其信息包被存儲在存儲器166中流的流參數(shù)。由于將被發(fā)送的每個(gè)新輸入幀經(jīng)線路172存儲在存儲器166中，在線路174上，新幀已被存儲在存儲器中的指示和有關(guān)幀的大小的信息被發(fā)送到調(diào)度器164。這樣做，使得調(diào)度器能夠基于存儲器保持的有關(guān)在存儲器166中已被存儲的幀的數(shù)量及其大小、以及在給定的時(shí)間間隔期間已被釋放用于傳輸?shù)膸臄?shù)量的了解，留意存儲器的存儲狀態(tài)。調(diào)度器維護(hù)這種信息以避免存儲器166溢出。當(dāng)調(diào)度器判定流的幀必須被釋放時(shí)，它會(huì)在線路176上生成幀通過信號。這導(dǎo)致存儲器166在線路178上輸出用于傳輸?shù)膸?。在其中來自單個(gè)IP流的所有幀被限制以在相同鏈路或信道上發(fā)送的第一實(shí)施例中，存儲器166是FIFO。如果正在執(zhí)行順序編碼信息分包實(shí)施例，則通過增加順序號，存儲在存儲器166中的幀將已被修改，在該實(shí)施例中，存儲器166不需要是FIFO。
圖10是用于對于單個(gè)IP流的調(diào)度流的優(yōu)選QoS算法的流程圖。對于每個(gè)IP流，這一處理重復(fù)執(zhí)行。雖然該處理是關(guān)于其中CMTS正在執(zhí)行調(diào)度的下行寬帶DOCSIS被描述，它也能夠被用于上行寬帶DOCSIS，但是CMTS也要執(zhí)行如將在下面描述的用于上行的寬帶DOCSIS調(diào)度。步驟180表示集中用于加入干線的每個(gè)CM的數(shù)據(jù)的過程。該步驟確定了加入干線的CM能夠同時(shí)調(diào)諧的鏈路或下行信道的數(shù)量。這種信息是從由CM提供的指示CM具有多少個(gè)調(diào)諧器的注冊數(shù)據(jù)中收集的。在步驟182中，QoS算法控制CMTS以確定已為每個(gè)CM啟用且該CM在該特定時(shí)間能夠?qū)嶋H使用寬帶DOCSIS的特定鏈路或下行信道。這是從CMTS已發(fā)送到每個(gè)CM用于啟用多個(gè)下行信道(ECE報(bào)文)和調(diào)度其上的流(MAP報(bào)文)的下行MAP報(bào)文和ECE-REQ報(bào)文中收集的。步驟184表示準(zhǔn)備調(diào)度以釋放幀的過程。這一步驟檢查以核實(shí)CM被調(diào)諧到的能夠用于傳輸?shù)逆溌?。如果所述CM具有帶有保證部的恒定比特率或帶有承諾部的可變比特率的數(shù)據(jù)分配，則執(zhí)行這一步驟，但在其它實(shí)施例中，不考慮對該流的QoS要求，對于具有任何數(shù)據(jù)分配的任何CM，都將執(zhí)行這一步驟。該思想是確定鏈路可用，以便可以進(jìn)行保證部的調(diào)度。
步驟186表示調(diào)度幀的釋放以維護(hù)將分配的保證部發(fā)送到具有恒定比特率的流指向的CM，或調(diào)度幀的釋放以維護(hù)將可變比特率流的保證部發(fā)送到該流指向的CM。該調(diào)度設(shè)置幀的釋放時(shí)間，以便滿足保證部或承諾部的流要求。
步驟188表示根據(jù)在步驟186中建立的調(diào)度，在適合的時(shí)間生成到存儲器166的幀釋放信號的過程。這實(shí)現(xiàn)了流帶寬的保證部或承諾部。調(diào)度器當(dāng)無流釋放被調(diào)度時(shí)或沒有通信量時(shí)使用任意次，用于為作為諸如盡力而為或可變比特率流的非保證部的部分其它流的幀生成幀釋放信號。幀釋放信號被生成以便在這些次數(shù)期間使符合的流達(dá)到峰值。
具有QoS的下行寬帶DOCSIS處理的所有種類共享的必要元素如下。
(1)確定哪些CM具有寬帶能力和每個(gè)CM具有多少個(gè)能夠用于寬帶DOCSIS的調(diào)諧器的過程。
(2)向每個(gè)CM發(fā)送報(bào)文告訴其調(diào)諧多少個(gè)下行信道以及其參數(shù)是什么的過程。
(3)確定用于到CM的每個(gè)IP流的QoS參數(shù)以及對于所有IP流存在恒定比特率IP流的什么保證部和對于所有IP流存在可變比特率IP流的什么承諾部的過程。
(4)存儲來自每個(gè)輸入IP流的幀，和調(diào)度恒定比特率IP流的每個(gè)保證部的幀的釋放，以及調(diào)度可變比特率IP流的承諾部的幀的釋放的過程。
(5)根據(jù)調(diào)度生成信號以釋放幀用于實(shí)現(xiàn)IP流的保證部和承諾部，并在無通信量或無調(diào)度的釋放時(shí)查找調(diào)度中的間隙，并使用這些時(shí)間分別釋放諸如盡力而為流的其它IP流和恒定比特率IP流或可變比特率IP流的非保證部或非承諾部的幀的過程。
圖11包括圖11A和11B，是實(shí)現(xiàn)上行寬帶DOCSIS的處理的流程圖。步驟192表示CMTS播送指示所有可用上行及諸如中心頻率、符號率、調(diào)制類型等的信道參數(shù)的DOCSIS上行信道描述符(UCD)報(bào)文執(zhí)行的處理。步驟194表示CM加電、搜索和鎖定任何DOCSIS下行、使用與它鎖定的下行相關(guān)聯(lián)的上行進(jìn)行修正、并使用相同的上行進(jìn)行注冊、和將指示該CM具有多少個(gè)能夠用于上行寬帶DOCSIS的調(diào)諧器的數(shù)據(jù)發(fā)送到CMTS的過程。CMTS還可向CM發(fā)送信道改變報(bào)文，指示它希望該CM轉(zhuǎn)移到另一下行及其關(guān)聯(lián)的上行，而這也將在步驟194中表示。
在步驟196中，CM接收來自用戶應(yīng)用程序的請求，并在帶寬請求爭用間隔期間，在用于CM以傳統(tǒng)DOCSIS方式調(diào)諧到的上行信道的上行MAP中，將上行信道帶寬請求報(bào)文發(fā)送到CMTS。
在步驟198中，CMTS從每個(gè)CM收集這些上行帶寬請求，并使用注冊報(bào)文數(shù)據(jù)來確定哪些CM具有用于上行的寬帶DOCSIS能力。然后，CMTS使用注冊數(shù)據(jù)來確定每個(gè)具有寬帶能力的CM具有的可用于寬帶DOCSIS上行操作的調(diào)諧器的數(shù)量。
步驟200表示使用任何服務(wù)質(zhì)量算法的處理，包括圖10的流程圖中所示的方法，以調(diào)度來自具有上行寬帶DOCSIS能力的每個(gè)CM的每個(gè)IP流的上行授權(quán)。該調(diào)度被放入MAP報(bào)文，每個(gè)上行的一個(gè)MAP報(bào)文。每個(gè)MAP報(bào)文以一系列授權(quán)識別，其服務(wù)標(biāo)識符被包括在MAP報(bào)文中的每個(gè)CM何時(shí)可在MAP從屬于的上行上傳輸。發(fā)送參數(shù)將在該上行信道的UCD報(bào)文中列出。
在步驟202中，CMTS使用在步驟200中生成的MAP報(bào)文中的調(diào)度信息，來生成ECE-REQ報(bào)文并將該ECE-REQ報(bào)文發(fā)送到已在MAP報(bào)文中被調(diào)度用于上行寬帶DOCSIS操作的每個(gè)CM。到每個(gè)這種CM的ECE報(bào)文告訴CM啟動(dòng)多少上行和啟用哪些。CM通過將其調(diào)諧器調(diào)諧到指定的上行進(jìn)行響應(yīng)，并使用用于該上行的UCD報(bào)文的參數(shù)設(shè)置其發(fā)送機(jī)以在該上行上傳輸。然后，CMTS向被調(diào)諧到相關(guān)上行被映射到的下行的所有CM，播送在步驟200中生成的用于每個(gè)上行的MAP報(bào)文。
在步驟204中，CM接收ECE和MAP報(bào)文，而每個(gè)報(bào)文確定上行寬帶DOCSIS是否已為其啟用。這可以通過從MAP報(bào)文或ECE報(bào)文提取推論或在一些實(shí)施例中通過快速通告報(bào)文來實(shí)現(xiàn)。例如，CM接收告訴其啟用多個(gè)上行的ECE報(bào)文的情況和ECE報(bào)文專用于寬帶DOCSIS的情況支持CM應(yīng)使用用于寬帶DOCSIS操作的被啟用的上行信道的結(jié)論。當(dāng)CM檢查用于已被告知啟動(dòng)的所有上行信道的MAP報(bào)文，并發(fā)現(xiàn)在多個(gè)上行信道上同時(shí)對其的多個(gè)授權(quán)時(shí)，這就能夠被確認(rèn)。
在步驟206中，根據(jù)有關(guān)啟用的上行信道的UCD報(bào)文中的參數(shù)，CM設(shè)置其調(diào)諧器并發(fā)送用于每個(gè)啟用的上行信道的參數(shù)。然后，在有關(guān)每個(gè)上行信道的MAP報(bào)文中指定的時(shí)間，CM在啟用的上行信道上同時(shí)發(fā)送其數(shù)據(jù)。使用幀分配器以將幀分配到多個(gè)上行發(fā)送機(jī)，且?guī)峙淦鞲鶕?jù)MAP的定時(shí)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間釋放幀，CM實(shí)現(xiàn)了這一操作。在QoS算法未調(diào)度通信量的情況，或不存在通信量的情況下，MAP授權(quán)被用于調(diào)度CM，以釋放不具有保證的不變比特率或直到盡力而為的峰值速率的可變比特率流的承諾比特率部分的其它QoS類型的IP流和具有保證或承諾比特率之外的其它IP流的幀。
通過限制來自單個(gè)IP流的所有幀在一個(gè)上行信道上發(fā)送，或通過如前所述添加用于下行寬帶DOCSIS操作的順序號，CM中的幀分配器能夠保證來自IP流的所有幀按正確的順序接收。
在步驟208中，在所有分配給CM的上行信道上，CMTS接收來自CM的所有幀，并將它們傳遞到CM的幀收集器。在步驟210中，幀收集器確保所有幀均位于假定位置，并且通過使用每個(gè)IP流被限制到一個(gè)信道的第一實(shí)施例中的每個(gè)IP流的FIFO，或通過使用順序號，對它們進(jìn)行排列。然后在步驟212中，幀收集器以適合的順序輸出所有IP流的幀，用于CMTS進(jìn)一步處理。
圖12是系統(tǒng)的框圖，包括在上行和下行方向都能夠進(jìn)行寬帶DOCSIS傳輸?shù)亩鄠€(gè)寬帶DOCSIS CM，以及一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)的單個(gè)DOCSIS信道CM，它們均由共享的HFC系統(tǒng)連接到單個(gè)CMTS。塊214是具有上行和下行寬帶能力的寬帶DOCSIS CM，這是由于它具有多個(gè)DOCSIS發(fā)送機(jī)和多個(gè)DOCSIS接收機(jī)(它們可合并成多個(gè)DOCSIS收發(fā)機(jī))。在216和218處示出了兩個(gè)傳統(tǒng)的DOCSIS接收機(jī)，在220處示出了幀收集器。DOCSIS接收機(jī)接收下行寬帶DOCSIS幀或信息包，并將它們傳送到幀收集器。該接收機(jī)還接收下行UCD和MAP和ECE報(bào)文，并將它們傳送到控制計(jì)算機(jī)217。幀收集器確保所有應(yīng)該出現(xiàn)的信息包均出現(xiàn)，并以適當(dāng)?shù)捻樞蚺帕兴鼈?，以傳送給NI或總線接口222。接口222將它們傳送到經(jīng)LAN或總線連接到CM的任何外部設(shè)備上。
上行信息包被NI/總線接口222接收并被傳送到幀分配器224。幀分配器經(jīng)控制路徑230從控制計(jì)算機(jī)217接收有關(guān)上行DOCSIS發(fā)送機(jī)216和218中的哪個(gè)以及何時(shí)發(fā)送每個(gè)信息包的信息。從來自CMTS的下行ECE和MAP報(bào)文中的信息，控制計(jì)算機(jī)確定每個(gè)信息包將被傳送到哪個(gè)上行發(fā)送機(jī)以及何時(shí)傳送?？刂朴?jì)算機(jī)還經(jīng)控制路徑232配置每個(gè)上行DOCSIS發(fā)送機(jī)，以使用在有關(guān)所述的DOCSIS上行的UCD報(bào)文中的為DOCSIS上行指定的參數(shù)，在下行ECE報(bào)文中指定的DOCSIS上行的一個(gè)上傳輸。根據(jù)那些DOCSIS下行的任何參數(shù)，經(jīng)控制路徑232，DOCSIS接收機(jī)被配置以在ECE報(bào)文中指定的DOCSIS下行上接收?？刂朴?jì)算機(jī)217協(xié)調(diào)所有這些電路的操作以實(shí)現(xiàn)如下功能加電、尋找DOCSIS下行并鎖定到其上，以及使用DOCSIS上行來執(zhí)行包括修正和均衡的傳統(tǒng)DOCSIS修正，并發(fā)送指示修正成功與否的確認(rèn)報(bào)文，并向所述CMTS發(fā)送注冊報(bào)文，該注冊報(bào)文告知CM的寬帶上行DOCSIS能力；接收多個(gè)上行信道描述符(UCD)報(bào)文，其中每個(gè)描述了DOCSIS上行的頻率、符號率、調(diào)制類型和其它參數(shù)；接收來自用戶應(yīng)用程序的上行發(fā)送數(shù)據(jù)的請求，并通過發(fā)送上行帶寬請求來對其進(jìn)行響應(yīng)；接收指示哪些上行DOCSIS信道用于寬帶DOCSIS上行操作的擴(kuò)展信道允許報(bào)文，并接收多個(gè)MAP報(bào)文，每個(gè)報(bào)文關(guān)于單個(gè)DOCSIS上行信道并限定所述CM何時(shí)可在所述信道上傳輸；根據(jù)有關(guān)適合的上行信道的UCD報(bào)文中的參數(shù)，建立所述CM的發(fā)送機(jī)以在所述ECE報(bào)文中指定的上行DOCSIS信道上傳輸，并根據(jù)有關(guān)所述信道的所述MAP報(bào)文中的授權(quán)，安排上行數(shù)據(jù)在指定信道上傳輸?shù)臅r(shí)間。
具有寬帶能力的CMTS 236的構(gòu)造和操作與圖2中所討論的用于下行的構(gòu)造和操作相同。CMTS的寬帶DOCSIS上行部包括多個(gè)DOCSIS接收機(jī)238和240，接收機(jī)由控制計(jì)算機(jī)242根據(jù)在發(fā)送到CM的下行UCD報(bào)文中的數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。CMTS控制計(jì)算機(jī)從MAP報(bào)文了解到在任何特定的微時(shí)隙處它正在接收哪個(gè)CM的數(shù)據(jù)以及它已被分配到哪個(gè)上行DOCSIS信道。它還知道該上行信道的參數(shù)，以便根據(jù)適合的參數(shù)，經(jīng)控制通路246建立每個(gè)接收機(jī)用于接收。接收機(jī)將它們接收的所有幀傳送到幀收集器244，該收集器類似于CM中的幀收集器，用于確保在對任意特定的CM授權(quán)期間應(yīng)該已被傳送的所有幀均已到達(dá)。然后，幀收集器以適合的順序排列每個(gè)IP流的幀，并經(jīng)通路248將它們傳遞給路由器30。
雖然已根據(jù)在此公開的優(yōu)選和可選實(shí)施例描述了本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能對在此公開示教的可能的可選實(shí)施例進(jìn)行修改。所有這樣的可選實(shí)施例和其它修改應(yīng)包含在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境中執(zhí)行下行寬帶DOCSIS的方法，所述點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境包括通過共享的傳輸介質(zhì)連接到多個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器(CM)的線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)，所述方法包括確定哪些線纜調(diào)制解調(diào)器具有寬帶能力以及每個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器能夠同時(shí)使用多少個(gè)下行信道；向每個(gè)具有寬帶能力的線纜調(diào)制解調(diào)器發(fā)送擴(kuò)展信道允許報(bào)文，告知所述線纜調(diào)制解調(diào)器其應(yīng)調(diào)諧到哪些下行信道，用于接收寬帶下行DOCSIS傳輸；在幀分配器中，處理將被下行發(fā)送到每個(gè)特定線纜調(diào)制解調(diào)器的輸入幀，以調(diào)度幀到多個(gè)CMTS發(fā)送機(jī)的分配，使得滿足服務(wù)質(zhì)量要求，其中所述發(fā)送機(jī)在所述CM被調(diào)諧到的所述下行信道上發(fā)送，添加順序號或執(zhí)行任何其它操作以保證所述幀能夠在接收機(jī)處以正確的順序排列，并將所述幀分配到所述發(fā)送機(jī)；在特定線纜調(diào)制解調(diào)器已被指示調(diào)諧到的所述下行信道上，將定址到所述線纜調(diào)制解調(diào)器的釋放幀發(fā)送到所述線纜調(diào)制解調(diào)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過將順序號添加到IP流的每幀，所述幀分配器保證被發(fā)送的幀能夠在接收后按正確的順序排列，使得相同IP流的不同幀能夠在不同的時(shí)間或以不同的等待時(shí)間在不同的下行信道上傳送，并且所述幀仍能夠在接收機(jī)處以正確的順序排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過將要被發(fā)送到CM的每個(gè)IP流的幀的傳輸限制在一個(gè)下行信道上傳輸，所述幀分配器保證被發(fā)送的幀能夠在接收后按正確的順序排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述CMTS還接收來自各種CM的上行帶寬申請，使得所述CMTS了解來自每個(gè)CM的上行通信量是多少，并從所述幀分配器從路由器接收的信息，確定至每個(gè)CM的下行通信量是多少；使用服務(wù)質(zhì)量算法，調(diào)度每個(gè)IP流的下行幀到特定CM的傳輸，以便至少滿足恒定比特率和具有承諾部IP流的可變比特率的保證比特率和承諾比特率；使用服務(wù)質(zhì)量算法，調(diào)度來自特定CM的每個(gè)IP流的上行幀的傳輸，以便至少滿足恒定比特率和具有承諾部IP流的可變比特率的保證比特率和承諾比特率，并以便盡可能地滿足帶寬請求；生成和發(fā)送用于每個(gè)DOCSIS上行的MAP報(bào)文和UCD報(bào)文，所述MAP報(bào)文中的授權(quán)允許在不同DOCSIS上行上從每個(gè)具有寬帶能力的CM同時(shí)上行傳輸，以便實(shí)現(xiàn)上行寬帶DOCSIS操作；根據(jù)所述調(diào)度，在指定的時(shí)間，對于定址到每個(gè)特定的CM的各種IP流，釋放下行幀到各種下行發(fā)送機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)到具有寬帶能力的CM的寬帶DOCSIS下行傳輸；從各種CM接收上行寬帶DOCSIS幀，檢驗(yàn)所有所述幀是否均存在于來自每個(gè)CM的每個(gè)IP流中，并以正確的順序排列所述幀，以及傳遞所述幀用于進(jìn)一步的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在每個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器中的步驟加電或重啟，并搜索和鎖定到DOCSIS下行上；使用與所述線纜調(diào)制解調(diào)器鎖定的所述DOCSIS下行相關(guān)聯(lián)的所述DOCSIS上行來進(jìn)行修正，并作為系統(tǒng)上的CM向所述CMTS注冊；向所述CMTS發(fā)送信息，指示所述CM具有多少個(gè)能夠在下行寬帶DOCSIS中使用的調(diào)諧器；從所述CMTS接收指示多少和哪些下行信道將用于到所述CM的寬帶DOCSIS傳送的ECE報(bào)文，并通過將所述CM的調(diào)諧器調(diào)諧到所述ECE報(bào)文中指定的所述下行信道的每個(gè)來對其進(jìn)行響應(yīng)；接收同時(shí)在由所述ECE報(bào)文指定的兩個(gè)或多個(gè)下行信道上傳送的寬帶下行DOCSIS幀，并校驗(yàn)是否所有幀均已被接收到；以適合的順序排列所述接收到的幀，并將所述幀傳遞到與所述CM連接的外圍設(shè)備用于進(jìn)一步處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟檢驗(yàn)以確定是否已從所述CMTS得到任何新的ECE報(bào)文；如果已得到新的ECE報(bào)文，則確定所述ECE報(bào)文是否增加或撤消任何下行信道；如果所述ECE報(bào)文增加下行DOCSIS信道，則調(diào)諧一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧器到新指定的信道，并使用與其相關(guān)的DOCSIS上行來執(zhí)行對每個(gè)新指定的DOCSIS下行的修正；發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，指示在對每個(gè)新啟動(dòng)的DOCSIS下行的修正成功或失?。辉谌魏涡芦@得的下行上，開始寬帶DOCSIS操作；如果已得到撤消DOCSIS下行信道的新的ECE報(bào)文，則撤消所指定的信道，并繼續(xù)在任何剩余的DOCSIS下行上的DOCSIS下行操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述在幀分配器中處理將被下行發(fā)送到每個(gè)特定線纜調(diào)制解調(diào)器的輸入幀以調(diào)度幀的分配的步驟，使用如下步驟使用注冊數(shù)據(jù)和來自已發(fā)送的ECE報(bào)文的數(shù)據(jù)，來確定每個(gè)寬帶DOCSIS CM被調(diào)諧到的所述特定下行，并根據(jù)從路由器接收的信息包中的報(bào)頭數(shù)據(jù)，確定指向每個(gè)寬帶CM的特定IP流；校驗(yàn)特定CM被調(diào)諧到并具有將發(fā)送給它的IP流的哪些下行信道可用于傳輸，并確定每個(gè)IP流的服務(wù)質(zhì)量要求；在具有作為恒定比特率或具有保證部的可變比特率的服務(wù)質(zhì)量要求的IP流的、CM被調(diào)諧到的可用下行DOCSIS信道上，調(diào)度固定比特率流的保證部和可變比特流的承諾部；生成幀釋放信號，并在調(diào)度的時(shí)間，在適當(dāng)?shù)南滦蠨OCSIS信道上，釋放和發(fā)送幀，以實(shí)現(xiàn)恒定比特率QoS IP流的所述保證比特率，并實(shí)現(xiàn)可變比特率QoS IP流的承諾比特率部分；以及對于具有保證比特率Qos IP流或具有承諾部的可變比特率QoS IP流以外、指向其的IP流的任何寬帶下行CM，當(dāng)沒有至所述CM或其它CM的幀釋放被調(diào)度時(shí)，或當(dāng)沒有至具有保證比特率Qos IP流或具有承諾部的可變比特率QoS IP流以外、指向其的IP流的所述CM的釋放幀的通信量時(shí)，在所述CM調(diào)諧到的DOSIS下行上使用任意次。
8.一種在寬帶DOCSIS下行處理期間在線纜調(diào)制解調(diào)器(CM)中執(zhí)行的處理，包括步驟加電，并鎖定到DOCSIS下行上，并執(zhí)行包括修正和均衡的DOCSIS修正，并接收來自線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)的報(bào)文中的時(shí)間、頻率、相位和功率偏移量；如果所述修正成功，則發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，并向所述CMTS注冊作為系統(tǒng)中的CM，所述注冊報(bào)文包括有關(guān)所述CM的寬帶DOCSIS能力的數(shù)據(jù)；從所述CMTS接收指示所述CM應(yīng)該準(zhǔn)備接收在哪些DOCSIS下行上的寬帶DOCSIS數(shù)據(jù)的擴(kuò)展信道允許(ECE)報(bào)文，并通過設(shè)置多個(gè)DOCSIS接收機(jī)以接收在所述ECE報(bào)文中指定的所述DOCSIS下行報(bào)文上的數(shù)據(jù)來對其作出反應(yīng)；接收在代表一個(gè)或多個(gè)IP流的多個(gè)DOCSIS信道上同時(shí)發(fā)送的多個(gè)幀或信息包；校驗(yàn)應(yīng)該被接收的所有信息包或幀已被接收；以及將所述幀或信息包以正確的順序排列并傳遞所述幀或信息包用于進(jìn)一步的處理。
9.一種用于執(zhí)行來自線纜調(diào)制解調(diào)器(CM)的寬帶DOCSIS上行傳輸?shù)奶幚?，其中，所述線纜調(diào)制解調(diào)器(CM)作為多個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器的一部分，經(jīng)共享的傳輸介質(zhì)被連接到線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)，所述處理包括以下步驟從所述CMTS播送多個(gè)上行信道描述符(UCD)報(bào)文，其中每個(gè)定義了在所述UCD報(bào)文中識別的DOCSIS上行的頻率、符號率、調(diào)制類型和其它參數(shù)；在CM已鎖定到下行上并發(fā)送修正信號后，所述CMTS進(jìn)行測量，并執(zhí)行均衡收斂，并向所述CM下行發(fā)送給出時(shí)間、頻率和功率偏移量和上行均衡系數(shù)的一個(gè)或多個(gè)報(bào)文；在所述CM已成功修正以及發(fā)送其確認(rèn)并發(fā)送了告知其能力的注冊報(bào)文后，所述CMTS接收這些報(bào)文，并且至少在其中存儲一些指示所述CM的寬帶能力的數(shù)據(jù)，并確定所述CM是否具有寬帶能力；所述CMTS接收來自所述CM的上行帶寬請求，并使用注冊數(shù)據(jù)來確定哪些CM具有上行寬帶DOCSIS能力，并確定已請求上行帶寬的每個(gè)CM能夠同時(shí)在多少個(gè)上行信道上傳送；所述CMTS分析所請求的上行通信量和注冊和預(yù)訂的數(shù)據(jù)，并確定哪些上行信道分配給哪些用于上行寬帶DOCSIS操作的CM；所述CMTS使用服務(wù)質(zhì)量算法來為來自每個(gè)CM的每個(gè)IP流調(diào)度上行授權(quán)，并為CM被調(diào)度使用的每個(gè)DOCSIS上行生成單獨(dú)的MAP報(bào)文用于上行寬帶DOCSIS，每個(gè)MAP報(bào)文調(diào)度在MAP報(bào)文中具有授權(quán)的所述CM或多個(gè)CM可在與所述MAP報(bào)文相關(guān)的所述DOCSIS上行上傳送的時(shí)間；所述CMTS使用所述MAP報(bào)文中的所述授權(quán)來確定哪些具有寬帶DOCSIS能力的CM需要使用多個(gè)上行DOCSIS信道，并向每個(gè)正被授權(quán)以發(fā)送上行寬帶DOCSIS傳輸?shù)腃M發(fā)送ECE報(bào)文，每個(gè)ECE報(bào)文指示所述CM可以使用哪些上行DOCSIS信道，并發(fā)送所述MAP報(bào)文；根據(jù)所述MAP、ECE和UCD報(bào)文，已被啟動(dòng)用于上行寬帶DOCSIS的所述CM已發(fā)送數(shù)據(jù)后，所述CMTS接收所有幀并將它們傳送到幀收集器，所述幀收集器確保所有幀均在那里并將它們按正確的順序排列用于傳遞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理，還包括在所述CM中執(zhí)行以下步驟加電，尋找DOCSIS下行并鎖定到其上，以及使用DOCSIS上行來執(zhí)行包括修正和均衡的傳統(tǒng)DOCSIS修正，并發(fā)送指示修正成功與否的確認(rèn)報(bào)文，以及向所述CMTS發(fā)送告知所述CM的寬帶上行DOCSIS能力的注冊報(bào)文；接收多個(gè)上行信道描述符(UCD)報(bào)文，其中每個(gè)描述了DOCSIS上行的頻率、符號率、調(diào)制類型和其它參數(shù)；從用戶應(yīng)用程序接收發(fā)送上行數(shù)據(jù)的請求，并通過發(fā)送上行帶寬請求來對其進(jìn)行響應(yīng)；接收指示哪些上行DOCSIS信道用于寬帶DOCSIS上行操作的擴(kuò)展信道允許報(bào)文，以及接收多個(gè)MAP報(bào)文，每個(gè)報(bào)文關(guān)于單個(gè)DOCSIS上行信道并確定了所述CM可在所述信道上傳送的時(shí)間；設(shè)置所述CM的發(fā)送機(jī)以在所述ECE報(bào)文中指定的所述上行DOCSIS信道上發(fā)送，并根據(jù)關(guān)于所述信道的所述MAP報(bào)文中的授權(quán)，安排在所述指定的信道上上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。
11.一種線纜調(diào)制解調(diào)器裝置，包括多個(gè)DOCSIS發(fā)送機(jī)，每個(gè)均具有輸入端；幀分配器，具有連接到所述發(fā)送機(jī)的所述輸入端的多個(gè)輸出端，并具有輸入端；多個(gè)DOCSIS接收機(jī)，具有用于連接到混合光纖同軸電纜系統(tǒng)的輸入端，以及多個(gè)輸出端；幀收集器，具有連接到所述多個(gè)DOCSIS接收機(jī)的所述多個(gè)輸出端并被設(shè)計(jì)為執(zhí)行下列布驟的多個(gè)輸入端，并具有輸出端；網(wǎng)絡(luò)接口或總線接口，具有連接到所述幀收集器的所述輸出端的輸入端，并具有連接到所述幀分配器的輸出端；以及控制計(jì)算機(jī)，所述控制計(jì)算機(jī)連接到所述多個(gè)DOCSIS發(fā)送機(jī)和所述多個(gè)DOCSIS接收機(jī)和所述幀分配器和所述幀收集器，且被編程為協(xié)調(diào)所述線纜調(diào)制解調(diào)器的所述電路，以實(shí)現(xiàn)下述功能加電、尋找DOCSIS下行并鎖定到其上，以及使用DOCSIS上行來執(zhí)行包括修正和均衡的傳統(tǒng)DOCSIS修正，并發(fā)送指示修正成功與否的確認(rèn)報(bào)文，以及向所述CMTS發(fā)送告知所述CM的寬帶上行DOCSIS能力的注冊報(bào)文；接收多個(gè)上行信道描述符(UCD)報(bào)文，其中每個(gè)描述了DOCSIS上行的頻率、符號率、調(diào)制類型和其它參數(shù)；從用戶應(yīng)用程序接收發(fā)送上行數(shù)據(jù)的請求，并通過發(fā)送上行帶寬請求來對其進(jìn)行響應(yīng)；接收指示哪些上行DOCSIS信道用于寬帶DOCSIS上行操作的擴(kuò)展信道允許報(bào)文，以及接收多個(gè)MAP報(bào)文，每個(gè)報(bào)文關(guān)于單個(gè)DOCSIS上行信道并確定了所述CM可在所述信道上傳送的時(shí)間；根據(jù)關(guān)于所述適合的上行信道的UCD報(bào)文中的參數(shù)，設(shè)置所述CM的發(fā)送機(jī)以在所述ECE報(bào)文中指定的所述上行DOCSIS信道上發(fā)送，并根據(jù)關(guān)于所述信道的所述MAP報(bào)文中的授權(quán)，安排在所述指定的信道上上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述控制計(jì)算機(jī)還被編程以協(xié)調(diào)所述線纜調(diào)制解調(diào)器的所述電路以實(shí)現(xiàn)下述功能從所述CMTS接收指示所述CM應(yīng)該準(zhǔn)備接收在哪些DOCSIS下行上的寬帶DOCSIS數(shù)據(jù)的擴(kuò)展信道允許(ECE)報(bào)文，并通過設(shè)置多個(gè)DOCSIS接收機(jī)以接收在所述ECE報(bào)文中指定的所述DOCSIS下行報(bào)文上的數(shù)據(jù)來對其作出反應(yīng)；接收在代表一個(gè)或多個(gè)IP流的多個(gè)DOCSIS下行信道上同時(shí)傳送的多個(gè)幀或信息包；校驗(yàn)應(yīng)該被接收的所有信息包或幀已被接收；以及將所述幀或信息包以正確的順序排列并傳遞所述幀或信息包用于進(jìn)一步的處理。
13.一種具有寬帶DOCSIS操作能力的線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)，包括多個(gè)DOCSIS發(fā)送機(jī)，每個(gè)均具有用于連接到混合光纖電纜同軸(HFC)電纜系統(tǒng)的輸出端，并且每個(gè)均具有輸入端；幀分配器，具有輸入端，并具有多個(gè)輸出端，每個(gè)所述輸出端連接到所述DOCSIS發(fā)送機(jī)中的一個(gè)的輸入端，并具有輸入端；多個(gè)DOCSIS接收機(jī)，每個(gè)均具有用于連接到所述HFC系統(tǒng)的輸入端，并且每個(gè)均具有輸出端；幀收集器，具有多個(gè)輸入端，其中每個(gè)輸入端連接到所述DOCSIS接收機(jī)中的一個(gè)的輸出端，以及具有輸出端；路由器，具有連接到所述幀收集器的所述輸出端的輸入端，以及具有連接到所述幀分配器的所述輸入端的輸出端；以及控制計(jì)算機(jī)，所述控制計(jì)算機(jī)連接到所述多個(gè)DOCSIS發(fā)送機(jī)和接收機(jī)和所述幀分配器和所述幀收集器和所述路由器，且被編程以協(xié)調(diào)所述線纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)中的所述電路，以實(shí)現(xiàn)下述功能從所述CM接收注冊報(bào)文數(shù)據(jù)，并從中確定哪些線纜調(diào)制解調(diào)器具有寬帶DOCSIS下行能力以及每個(gè)線纜調(diào)制解調(diào)器能夠同時(shí)使用多少個(gè)下行信道；向每個(gè)具有寬帶能力的線纜調(diào)制解調(diào)器發(fā)送擴(kuò)展信道允許報(bào)文，告知所述線纜調(diào)制解調(diào)器它應(yīng)調(diào)諧到哪些下行信道，用于接收寬帶下行DOCSIS傳輸；在幀分配器中，處理將被下行發(fā)送到特定CM的來自所述路由器的輸入幀，以調(diào)度所述幀到多種CMTS下行發(fā)送機(jī)的分配，使得滿足服務(wù)質(zhì)量要求，其中所述發(fā)送機(jī)在所述CM被調(diào)諧到的下行信道上發(fā)送，以及添加順序號或執(zhí)行其它處理以保證所述幀能夠在所述CM處以正確的順序排列，以及根據(jù)所述調(diào)度將所述幀分配到所述CMTS下行發(fā)送機(jī)；在特定CM已被指示調(diào)諧到的所述下行信道上，將定址到所述CM的釋放幀發(fā)送到所述CM。
全文摘要
使用端口聚合概念，在HFC系統(tǒng)的點(diǎn)對多點(diǎn)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)上行和下行寬帶DOCSIS的方法和裝置。對于下行，每個(gè)CIVITS具有將幀分配到在下行信道上發(fā)送的各種發(fā)送機(jī)的幀分配器，以使用寬帶DOCSIS將下行數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送到CM。在一些實(shí)施例中，幀分配器添加順序號以保證在CM處可以恢復(fù)幀的正確順序，并根據(jù)服務(wù)質(zhì)量的考慮，調(diào)度傳輸，以滿足恒定比特率和可變比特率流的保證部和承諾部。CMTS向具有寬帶能力的CM發(fā)送擴(kuò)展信道允許(ECE)報(bào)文，告訴它們哪些下行啟動(dòng)。每個(gè)CM具有幀收集器，在各種下行信道上接收的所有幀被發(fā)送到該幀收集器。幀收集器確定它們都在那里，使它們以正確的順序排列并將它們傳遞給NI。上行寬帶DOCSIS以與每個(gè)CM中的幀分配器和CIVITS中的幀收集器相同的方式工作。CIVITS接收帶寬請求，并通過向CM發(fā)送下行UCD和MAP和ECE報(bào)文來控制上行寬帶DOCSIS傳輸，指示它們使用哪些上行信道，描述信道的參數(shù)，并為具有上行寬帶能力的CM分配用于同時(shí)在多個(gè)信道上的傳輸?shù)臅r(shí)間。
文檔編號H04L12/28GK1830165SQ200480021753
公開日2006年9月6日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者塞利姆·什洛莫·拉基布, 保羅·艾倫·林德, 羅伯特·詹姆斯·凡費(fèi)萊 申請人:特瑞陽通訊系統(tǒng)有限公司