本申请要求以下申请的优先权:2004年5月25日提交的美国临时专利申请No.60/574,506、2004年5月26日提交的美国临时专利申请No.60/574,876、2004年10月25日提交的美国临时专利申请No.60/622,312、2004年11月1日提交的美国临时专利申请No.60/624,490、2004年12月13日提交的美国临时专利申请No.60/635,995、2004年7月16日提交的美国临时专利申请No.60/588,635、2004年6月22日提交的美国临时专利申请No.60/582,732和2004年7月23日提交的美国临时专利申请No.60/590,509。
具体实施方式
在下面的描述中,阐述了许多具体细节。但是,应当理解,没有这些具体细节也可以实现本发明的实施例。在其他实例中,未详细示出公知的电路、结构和技术,以免混淆了对该描述的理解。
在说明书中,提到“一个实施例”或“实施例”等是指结合该实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个方面中。在说明书中各个地方出现短语“在一个实施例中”并不必然都指同一个实施例。
一般而言,宽带协议可以被开发用于线缆通信。为了实现宽带协议,线缆网络中的不同设备必须可配置为提供宽带服务。例如,这种配置可以与传统的线缆调制解调器注册同时发生,也可以单独发生。在一个实施例中,配设服务器包含配置文件,该配置文件用于向线缆调制解调器配设服务,并且在注册期间可在线缆调制解调器和配设服务器之间协商该服务。在一些实施例中,可利用动态服务消息来改变配置文件。
由于在线缆网络和线缆设备中上行流和下行流传送的体系结构不同,所以可以使用不同的方法来提供宽带功能。对于到线缆调制解调器的下行流通信,窄带信道可以被联结到一起来形成宽带信道。对于来自线缆调制解调器的上行流通信,标识符可以被放置到数据流(data flow)的离散部分中,并且从而可以通过一条或多条信道以流式传送的方式分发数据。以下美国专利申请通过引用被结合进来:UPSTREAM PHYSICALINTERFACE FOR MODULAR CABLE MODEM TERMINATIONSYSTEM,申请号__________;WIDEBAND DOWNSTREAM PROTOCOL,申请号___________;和WIDEBAND UPSTREAM PROTOCOL,申请号_________。
为了确保向后兼容和更健壮的设计,宽带体系结构包括窄带功能。任何宽带组件或协议以窄带方式工作的能力允许配置信息的冗余使用,如上所述,该信息可以单独获得或者同时获得。
图1示出了可以提供宽带线缆服务的线缆网络100。配设服务器110通过诸如WAN/IP云120之类的分组交换网络与具有宽带能力的CMTS 130耦合。在一个实施例中,配设服务器和CMTS可以驻留在同一个设备中。在一些实施例中,CMTS 130包括宽带CMTS(WCMTS)和传统的CMTS功能。在其他实施例中,WCMTS和CMTS可以在分离的设备中。线缆网络100还包括CM 140,CM 140可以包括宽带CM(WCM)。CM和WCM可以在单个设备中或者在不同的设备中。CM 140一般通过HFC设施与CMTS 130耦合,但是也可以由简单的同轴连接或任何其他连接耦合。诸如个人计算机或能够与CM 140耦合的其他设备之类的客户基础(consumer premise equipment,CPE)与CM 140耦合,并且可以通过线缆网络100接收或发送数据、视频、音频或其他信息。
图2代表调制解调器注册的一部分。一些实施例可以使用双注册,其中它们分别注册窄带和宽带,而其他实施例可以使用单注册,其中在一个注册过程中完成两种注册。
在图2中,CMTS可以发送上行流信道描述符(UCD),这些描述符定义实施例的上行流信道的特性。CM可以拾取UCD,例如UCD 1,然后接收MAP消息,这些消息分配上行流物理层(PHY)。一旦接收到图消息,CM就可以发送初始维护消息,例如,范围请求(RNG-REQ),然后CMTS可以用范围响应(RNG-RSP)作出答复。到目前为止示出了DOCSIS注册。传统上在该阶段中,应当有小型文件传输协议交换(TFTP)、用于动态指派IP地址的动态主机配置协议(DHCP)交换、时间(time of day,TOD)交换,可能还有其他传统交换。在一个实施例中,线缆调制解调器可以直接进入台站维护。
参考图2,存在台站维护周期RNG-REQ、周期RNG-RSP和保持存活(keep-alive)功能(未示出)。在一个实施例中,当注册调制解调器所需的全部信息都已被收集到时可以跳过TFTP、DHCP、时间等。例如,线缆调制解调器如果已有来自另一个注册的全部相关信息,则将不需要注册多个上行流中的每个,并且对于每个上行流具有TFTP和DHCP的不同集合。
双注册调制解调器可能具有窄带注册和宽带注册。因此,宽带注册文件可能已包含使多个下行流在线所需的全部信息和上行流的服务流 (service flow)所需的全部信息。
图3示出了线缆调制解调器的双注册300的第二部分。双注册300示出了配设服务器310、WCMTS 315、CMTS 320、CM 325、WCM 330和CPE 335之间的通信。在图3中,WCMTS 315和CMTS 320被示作相分离的,但是它们可以驻留在相同或者分离的设备中。此外,CM 325和WCM330被单独地示出,但是它们也可以驻留在相同的设备中。总地来说,图3通过示出在注册中一般会涉及的不同功能组件和额外的宽带组件而示出了线缆调制解调器注册,但是,这些组件不一定如图所示被限制为相分离的,实际上,它们中的许多可以存在的同一个设备中。
双注册300示出了线缆调制解调器已在线。在图3所示的双注册300中,线缆调制解调器在线之后,DHCP交换开始。在一个实施例中,WCM330可以使用与标准CM相同的IP地址空间,这允许WCM 330使用相同的DHCP过程来获得IP地址。WCM 330发送DHCP发现360到配设服务器310。配设服务器310响应于DHCP发现360而发送DHCP授予362到WCM 330。WCM 330然后发送DHCP请求364到配设服务器310。配设服务器310利用DHCP响应366对WCM 330作出响应。
在一个实施例中,WCM 330在配置过程期间将其自身标识为具有宽带能力。这允许DOCSIS TFTP配设服务器使能或者禁止宽带模式,并且挑选用于CM的合适的配置参数。
在本实施例中,在DHCP交换发生后,WCM 330发送TFTP请求368到配设服务器310。配设服务器310利用TFTP响应370作出响应。在WCM 330和配设服务器310之间的TFTP交换之后,WCM 330和WCMTS 315直接通信。WCM 330发送包括配置文件的注册请求372到WCMTS 315。WCMTS 315利用注册响应374作出响应。在注册响应374之后,WCM 330发送注册确认376,然后WCM 330在线。返回参考图1中的线缆网络100,现在将更详细地描述配设服务器110、CMTS 130和CM 140。
图4示出了宽带线缆调制解调器端接服务器的实施例。在该具体实施例中,QAM 422被示作与CMTS驻留在一起。如上所述,也可以不是这种情形。另外,WCMTS 416实际上可包括常规或窄带CMTS 426和宽带CMTS 424。这并不是必须的配置,因为这两种不同类型的CMTS可以位于分离的设备中,但是也可以提供某些便利以允许窄带和宽带数据都由相同的框处理。
图4中示作416的配置是宽带-窄带CMTS的一个实施例。独立宽带CMTS的配置的一个实施例在图5中示出。图5的实施例包括QAM 422,但是如上所述,这是一个替换实施例。宽带设备将执行相同的功能,不管其是在宽带-窄带设备还是在独立的宽带CMTS中都是如此,这里将参考图4进行描述。
数据从GigE交换机被接收到,并且取决于该数据的目的地而被发送到WCMTS或CMTS。WCTMS然后通过与GigE数据兼容的接口接收该数据。为了区分传入和传出接口,传入接口或通信端口将被称作与数据网络通信。
处理器442接收来自网络接口440的数据,例如以太网帧。以太网帧指接收到的与电气电子工程师学会标准802.3兼容的格式的数据。这些帧然后被转换成DOCSIS分组,并被传送过线缆接口444到QAM 422。宽带CMTS可以使用若干个窄带信道来在下行流中传送数据。在一个实施例中,宽带信道是联结在一起的窄带信道的集合,并且可以被称作信道联结。
图6示出了实施例的线缆调制解调器600,在此情形中是具有内置的宽带功能的线缆调制解调器。本实施例可以使用硬件644,例如具有DOCSIS能力的芯片,其包括MAC 648和处理器件,例如CPU 646。CPU646可以利用总线640耦合到宽带调谐器614。MAC 648可以被耦合到总线622,从而与调谐器(例如宽带调谐器614)耦合,并且可以通过总线622接收传统的窄带数据。在一个实施例中,总线622可以从总线618分支。在一个实施例中,总线618可以包括16个信道。总线618可以被耦合到宽带调谐器614,宽带调谐器614可以在610处发送和接收RF信号。在本实施例中,总线618将宽带调谐器614与宽带成帧器626耦合。宽带成帧器然后可以与以太网复用器630耦合,以太网复用器630然后又可以连接到具有DOCSIS能力的芯片644。以太网复用器630也可以与宽带上行流成帧器636耦合,宽带上行流成帧器636被耦合到宽带上行流调制器。
图7示出了图示用于配设宽带线缆的方法700的流程图。一个实施例可以包括这样的方法:在块710处请求网络地址和指示宽带能力;在块720处接收对该请求的响应,该响应包括网络地址和配置文件的地址;在块730处接收配置文件,该配置文件允许设备被配置用于宽带服务。
在一个实施例中,宽带能力由动态主机配置协议(DHCP)选项82指示。DHCP中继代理信息选项(选项82)使动态主机配置协议(DHCP)中继代理能够在将源自客户端的DHCP分组转发到DHCP服务器时包括关于其自身的信息。DHCP服务器可以使用该信息来实现IP地址或其他参数指派策略。在一些实施例中,接收允许宽带服务的配置文件还包括使用小型文件传输协议(TFTP)。在另一个实施例中,接收允许宽带服务的配置文件还包括接收具有使得能够实现宽带能力的时间长度值的配置文件。
一个实施例可以是这样的线缆调制解调器,该调制解调器包括:用于请求网络地址和指示宽带能力的端口,以及与该端口耦合的处理器,该处理器用于接收对该请求的响应,该响应包括网络地址和配置文件的地址,该处理器还用于接收允许线缆调制解调器被配置用于宽带服务的配置文件。在一个实施例中,宽带能力指示由动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项82指示。在一些实施例中,允许宽带服务的配置文件是利用小型文件传输协议(TFTP)提供的。在又一个实施例中,配置文件还包括使得能够实现宽带能力的时间长度值。
一个实施例可以是这样的线缆调制解调器,该调制解调器包括:用于请求网络地址和指示宽带能力的装置,用于接收对该请求的响应的装置,该响应包括网络地址和配置文件的地址,以及用于接收允许线缆调制解调器被配置用于宽带服务的配置文件的装置。在一个实施例中,用于请求的装置还包括用于检测动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项82的装置,动态主机配置协议中继代理信息选项允许线缆调制解调器向配设服务器指示其能够以宽带模式运行。在一个实施例中,用于接收配置文件的装置还包括用于使用小型文件传输协议(TFTP)的装置。在又一个实施例 中,用于接收配置文件的装置还包括用于使用具有使得能够实现宽带能力的时间长度值的配置文件的装置。
图8示出了根据本发明实施例的配设服务器800。配设服务器800包括处理器810、存储器840和耦合到端口830的输入和输出(I/O)820。存储器840可以存储至少一个配置文件850,例如,上述示例性配置文件,处理器810可以访问配置文件850并且允许服务器配设线缆调制解调器服务。
图9示出了图示用于配设宽带线缆的方法900的流程图。一个实施例可以包括用于配设宽带线缆服务的方法,该方法包括:在块910中接收对网络地址的请求,该网络地址包括指示出远程设备具有宽带能力的指示,在块920中利用网络地址对该请求作出响应并且包括配置文件的地址,以及在块930中提供允许宽带服务的配置文件。
本实施例还可以包括指示出远程设备具有宽带能力的指示,这是通过利用动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项82指示出的,从而允许线缆调制解调器向配设服务器指示其能够以宽带模式运行。一个实施例可以提供允许宽带服务的配置文件,还包括使用小型文件传输协议(TFTP)。一个实施例可以提供允许宽带服务的配置文件,还包括具有使得能够实现宽带能力的时间长度值的配置文件。
一个实施例可以包括配设服务器,该配设服务器包括用于接收对网络地址的请求的端口,该网络地址包括指示出远程设备具有宽带能力的指示。该配设服务器还包括处理器,用于利用网络地址对请求作出响应并且包括配置文件的地址,以及提供允许宽带服务的配置文件。一个实施例可以利用动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项指示宽带能力。在一个实施例中,允许宽带服务的配置文件可以利用小型文件传输协议(TFTP)来提供。在一个实施例中,配置文件还包括使得能够实现宽带能力的时间长度值。
一个实施例可以包括配设服务器,该配设服务器包括:用于接收对网络地址的请求的装置,该网络地址包括指示出远程设备具有宽带能力的指示;用于利用网络地址对请求作出响应并且包括配置文件的地址的装置, 以及用于提供允许宽带服务的配置文件的装置。在一些实施例中,用于接收请求的装置还包括用于检测动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项的装置,动态主机配置协议中继代理信息选项允许线缆调制解调器向配设服务器指示其能够以宽带模式运行。在一个实施例中,用于提供配置文件的装置还包括用于使用小型文件传输协议(TFTP)的装置。在又一个实施例中,用于提供配置文件的装置还包括用于使用具有使得能够实现宽带能力的时间长度值的配置文件的装置。
图10示出了图示用于配设宽带线缆的方法1000的流程图。一个实施例可以包括配设线缆网络中的宽带服务的方法,该方法包括:在块1010中从配设服务器请求线缆调制解调器的网络地址,并且指示线缆调制解调器的宽带能力;在块1020中配设服务器利用网络地址对请求作出响应并且包括配置文件的地址;以及在块1030中配设服务器将允许宽带服务的配置文件提供给线缆调制解调器。
在一个实施例中,宽带能力由动态主机配置协议(DHCP)中继代理信息选项指示出。在一个实施例中,提供允许宽带服务的配置文件还包括使用小型文件传输协议(TFTP)。在又一个实施例中,提供允许宽带服务的配置文件还包括提供具有使得能够实现宽带能力的时间长度值的配置文件。
返回参考图2所示实施例,在线缆调制解调器开始注册时,线缆调制解调器可以应用已从初始TFTP交换接收到的相关值。这给出了一个关于如何以下述方式定义TFTP文件的令人感兴趣的问题:该文件将被应用到多个上行流,即使仅有单个DHCP过程发生也是如此。这是利用类型-长度-值(TLV)实现的,TLV是一种包括三个字段的编码方法,第一字段指示元素的类型,第二字段指示元素的长度,第三字段包含该元素的值。在一个实施例中,可以使配设服务器在DHCP过程中了解线缆调制解调器是具有宽带能力的。例如,DHCP中继代理信息选项的子选项可以允许CM向配设服务器指示CM能够以WB模式运行。在本实施例中,配设服务器然后可以挑选用于该CM的WB配置,而不是NB配置。
服务流或任何类型的信息可以利用TLV定义。TLV被存储在配置文件中。在一个实施例中,线缆调制解调器的所有上行流可以在单个配置文件中定义。此外,TLV可以是嵌套的。例如,一个实施例可以定义5个服务流。本实施例可以使用定义服务流的5个TLV,并且在这5个TLV中的每个中可以封装子TLV。可以被封装在这5个示例性TLV中的一个中的示例性子TLV可以为相关服务流规定1Mb的峰值速率。在本实施例中,TLV可以命名服务流1、2、3、4等,并且子TLV可以为每个服务流定义特定的参数。
另外,诸如上行流标识符或者SID标识符之类的超TLV可以被用来将流(flow)区分为不仅是属于特定调制解调器的流而且是属于特定调制解调器和特定上行流的流。更高阶的TLV允许全局标识符以对多个服务流分类,这允许每个服务流具有其自己的常规定义。例如,一个实施例可以具有与多个服务流相关联的高级TLV服务流,因此其可以使信息呈条状跨在五个上行流上,而不是具有有五个配置的五个TFTP文件,其可以具有一个TFTP文件,并且可以通过添加较高的维度或者较高级的TLV而在逻辑上被分成五个片段。
另一方面,较低级的TLV允许可区分的控制,例如允许一个流(stream)在传统DOCSIS下工作。这允许实施例的高度可用性,例如,如果一个上行流发生故障,则实施例可以通过仍旧可用的上行流以条状方式传送其可以传送的内容。
具有多个TLV的示例性配置文件可以使用下面的格式,这多个TLV指定上行流编码、下行流编码、私密权、访问控制、CPE最大数目、分组分类等:
03(网络访问控制)=1
18(CPE的最大数目)=4
22(上行流分组分类编码块)
S01(分类器引用)=1
S03(服务流引用)=3
S05(规则优先级)=0
S06(分类器激活状态)=1
S09(IP分组编码)
S05(IP目的地地址)=011001002001
S06(IP目的地掩码)=255255255000
22(上行流分组分类编码块)
S01(分类器引用)=1
S03(服务流引用)=3←聚集流服务引用
S05(规则优先级)=0
S06(分类器激活状态)=1
S09(IP分组编码)
S06(IP目的地掩码)=255255255000
S05(IP目的地地址)=002002002002
24(上行流服务流编码)←被联结的组的第一SID
S01(服务流引用)=1
S06(QoS参数设置类型)=7
S07(流量优先级)=0
S08(最大维持流量速率)=20000000
S09(最大流量突发)=1522
S10(最小保留流量速率)=0
S 12(超时活动QoS参数)=0
S 13(超时许可QoS参数)=0
S15(服务流调度类型)=2
S14(最大连接突发)=1522
24(上行流服务流编码)←被联结的组的第二SID
S01(服务流引用)=2
S06(QoS参数设置类型)=7
S08(最大维持流量速率)=0
S09(最大流量突发)=1522
S10(最小保留流量速率)=10000000
S 12(超时活动QoS参数)=0
S13(超时许可QoS参数)=0
S15(服务流调度类型)=2
S 16(请求/传送策略)=000000e0
24(上行流服务流编码)←聚集流
S01(服务流引用)=3
S06(QoS参数设置类型)=7
S08(最大维持流量速率)=20000000
S09(最大流量突发)=1522
S 12(超时活动QoS参数)=0
S 13(超时许可QoS参数)=0
S15(服务流调度类型)=2
YY(流列表映射)
S01(服务流信道列表)=0102
S02(聚集的流)=03
25(下行流服务流编码)
S01(服务流引用)=3
S06(QoS参数设置类型)=7
S07(流量优先级)=0
S08(最大维持流量速率)=10000000
S09(最大流量突发)=1522
S10(最小保留流量速率)=0
S12(超时活动QoS参数)=0
S13(超时许可QoS参数)=0
29(私密使能)=1
参考该示例性配置文件,24(上行流服务流编码),S01(服务流引用)=3处的段可以被认为是超TLV,其封装了一个聚集流。在一个实施例中,24(上行流服务流编码),S01(服务流引用)=3处的TLV可以被分类到上行流信道配置组中。
在本示例中,S01(服务流引用)=3的24(上行流服务流编码)可以对应于定义服务流,并且子TLV可以是服务流的选项。例如,子TLVS08可以是最大维持流量速率,而S09可以是突发大小,等等。
参考该配置文件,S01(服务流引用)=1的24(上行流服务流编码)可以指SID 1,而(服务流引用)=2的24(上行流服务流编码)可以指SID 2。在本示例中,服务流引用=1具有20,000,000的峰值速率(例如,20Mb每秒),服务流引用=2具有10,000,000的峰值速率。这些值独立表示每个流的阈值。在该示例性配置文件中,这些流都被映射到聚集流,服务流引用=3,其也被限制为20,000,000。这示出了一种管理单独的数据流的和聚集的数据流的方法。一个实施例据此可以向宽带信道分配带宽。图2和图3中示出的注册过程允许CM从配设服务器取回正确的CM配置文件。另一方面,配设服务器可以通过使用TLV配置文件来配设CM服务。
在一个实施例中,WCM可以使用传统的窄带(NB)信道注册,并且可以随后利用宽带(WB)配置文件添加任意数目的其他信道到其上行流信道列表。在本实施例中,每个上行流信道经过以下标准过程:扫描UCD,选择一个,然后等特具有最初维护的时隙的MAP。在本实施例中,每个上行流可以允许其自己的保持存活过程。在一个实施例中,所有UCD和MAP都被发送到调制解调器注册到的下行流NB信道上,但是,在其他实施例中,隧道化的UCD/MAP可以通过宽带下行流信道发送。
存在在配设宽带服务时要使用的配置文件的各种布置。例如,在一个实施例中,一个配置文件可以被使用,并且从配设服务器被发送到CM,从CM被发送到CMTS。在另一个实施例中,一个配置文件可以从配设服 务器被发送到CM,但是然后两个配置文件可以从CM被发送到CMTS,在本实施例中,这些配置文件中的一个用于NB,一个用于WB。另一个示例性实施例可以使用两个配置文件,一个用于NB,一个用于WB。
在一个实施例中,WB上行流组中的所有上行流可以并行获取上行流。在其他实施例中,上行流可以被单独地获取。在一些实施例中,对于宽带信道组TLV之下的每个信道,CM可以在WB或NB下行流上开始UCD搜索。在本实施例中,CM一般将选择已不在使用的上行流,但是也可以以其他方式被配设,例如,利用上行流信道ID TLV配设。
用于宽带配置文件的示例性TLV包括聚集QoS映射TLV、流列表TLV、聚集流TLV和上行流信道配置组TLV,如图11所示。
参考图11,该图示出了宽带配置文件的示例性上行流TLV。聚集QoS映射TLV用于将一组流映射到单个服务流上,例如以创建条状(striped)上行流配置,或者提供分级排队策略。流列表TLV可以用于指定被聚集到一起的所有流的服务流引用列表。在一个实施例中,在使用该TLV时,SFREF可用性可能需要被检查。聚集流TLV可以用来指定聚集所有流量的流的流引用,以形成流列表TLV中的流列表。最后,上行流信道配置组TLV可以用来例如通过将个体的上行流定义分组为子TLV,来将不同上行流若干个定义分组成一个TFTP文件。其他示例性TLV可以包括用于以隧道方式传送信息的TLV,或者用于默认服务流的TLV。
图12示出了可在宽带配设中使用的额外的MAC管理消息类型。图12包括一个示例性的宽带下行流信道描述符(WDCD)和一个示例性宽带上行流信道描述符(WUCD),以及关联的类型值、版本和消息名称。在一个实施例中,这些信道描述符由具有宽带能力的CMTS周期性地传送,以定义逻辑宽带下行流信道的特性和宽带上行流信道的特性。在一个实施例中,对于当前可用的每个宽带上行流信道,传送相分离的消息。
WDCD可以包括配置改变计数,只要本信道描述符的任何值改变了,CTMS就可以使该计数递增。在一个实施例中,CM可以跟随具有相同值的WDCD,可以确定信道操作参数尚未改变,并且可能还能够忽略消息的剩余部分。示例性的WDCD还可以包括联结的下行流信道ID。在一个实 施例中,该ID可以是本消息引用的联结的下行流信道的16位的标识符。在一个实施例中,该标识符是由CMTS任意挑选出的,并且可能仅在CMTS机箱内是唯一的。WDCD的其他变量可以被编码为TLV参数。
WUCD可以包括配置改变计数,只要本信道描述符的任何值改变了,CTMS就可以使该计数递增。在一个实施例中,CM可以跟随具有相同值的WUCD,可以确定信道操作参数尚未改变,并且可能还能够忽略消息的剩余部分。示例性的WUCD还可以包括宽带上行流信道ID。在一个实施例中,其可以标识消息引用的宽带上行流信道。在一个实施例中,该标识符是由CMTS任意挑选出的,并且可能仅在MAC子层域内是唯一的。WUCD的其他变量可以被编码为TLV参数。
对于联结的信道的注册,CM可能要求比传统注册方法多的步骤。在一个实施例中,在WCM成功地锁定非联结下行流后,其可以开始收集和选择WDCD和WUCD。在本实施例中,WCM应当在其DHCP发现序列期间定义其WB能力。在一个实施例中,在WCM发送出例如上述图3中的REG-REQ之前,其可以验证WB下行流和上行流信道。在本实施例中,WCM应当在REG-REQ中包括WB下行流信道ID和WB上行流信道ID。
在一个实施例中,联结的上行流服务流可以包括一个或多个非联结的上行流服务流。非联结的上行流服务流ID可以仅被与一个联结的上行流服务流相关联。在一个实施例WCM注册中,非联结的上行流服务流到联结的上行流服务流的关联可以被创建在配置文件中,并且在具有引用SFID/SID的REG-REQ中被发送。在本实施例中,另一个选项是在REG-REQ中仅指定联结的上行流服务流,并且允许CMTS在REG-RSP中填充其自己对SFID/SID的挑选。
在一个实施例中,WCM发起的动态服务添加(DSA)或者动态服务改变(DSC)可能具有非联结的上行流服务流到联结的上行流服务流的关联,该关联可能被创建并在具有引用SFID/SID的DSA/DSC-REQ中被发送。替换实施例提供了可以在DSA/DSC-REQ中指定的联结的上行流服务流,并且CMTS将在DSA/DSC-RSP中填充其自己对SFID/SID的挑选。 在另一个实施例中,对于WCMTS发起的DSA/DSC,非联结的上行流服务流到联结的上行流服务流的关联可以被创建,并且在具有它们的SFID/SID的DSA/DSC-REQ中被发送。
在一些实施例中,注册可以将服务流ID(SFID)指派给CM,以匹配其配设。在本实施例中,CM可以在注册完成之前使用临时的服务ID来完成一定数目的协议事务。在本实施例中,当CMTS为已经有至少一个临时SID的CM分配临时SID时,其可以指派防止数据分组的传送的QoS,因为CM将其初始SID用于初始化(DHCP、TFTP等)。一旦接收到最初范围请求,CMTS可以分配临时SID,并且将其指派给CM用于初始化。当在接收到注册请求后指派配设的SFID时,CMTS可以重新使用该临时SID,将其指派给所请求的服务流中的一个。
图13示出了用于下行流配置的示例性TLV。该示例性TLV包括联结的下行流信道ID配置设置TLV、使能宽带模式配置TLV、RF信道频率TLV、RF信道调制类型TLV、RF信道PID TLV和RF信道附加类型TLV。这些TLF是示例性的TLV,用于线缆服务的宽带配设的配置文件。额外的功能也可以被添加到其他TLV中。
联结的下行流信道ID配置设置TLV可以包括CM使用的联结的下行流信道。在一个实施例中,CM可以对所定义的非联结的下行流信道进行监控,直到发现具有该ID的WDCD消息。在一个实施例中,这可以充当对在初始化期间选择的联结的下行流信道的推翻(override)。
使能宽带模式配置TLV可以定义CM是否被允许访问联结的下行流信道。在一些实施例中,该TLV可由例如以下因素确定:CM能力和配设、网络拓扑,以及联结的下行流信道的可用性。
RF信道频率TLV可以指定可组成WDCD所引用的WB下行流信道的RF信道的频率。在一个实施例中,这是以Hz为单位的下行流信道的中心频率,并且可以被存储在32位的二进制数中。
图13中的RF信道调制类型TLV可以指定组成该当前WDCD所引用的WB下行流信道的RF信道之一的信道调制类型。示例性的值可以是64QAM或256QAM,并且可以分别用0和1表示。
RF信道PID TLV可以用来指定正在当前RF上传送的下行流信道的MPEG分组的PID值。MPEG(运动图像专家组)标准要求数据在传输流(TS)中被传送,并且每个由唯一的节目标识符(PID)标识。
图13中的最后一个示例性TLV是RF信道附加类型TLV,该TLV可以指定RF信道的信道附加类型。
可以开发出宽带上行流协议。在一个实施例中,宽带上行流将标识符放置到数据流的离散部分中,并且从而可以通过一条或多条信道以流式传送的方式分发数据。
此外,一个实施例可以将数据放置到一个或多个队列中,并且可以对来自一个或多个队列的任意大小的数据进行解析,然后将该任意大小的数据发送到远程设备。在一个实施例中,流式传送允许对带宽的多个请求,并且当对带宽请求的准予被返回时,流式传送协议可以对与准予相关的一个或多个队列中的数据进行解析,并且从而使准予与请求解除关联。该协议使用标识符来在接收端正确地管理数据。
实施例不限于任何具体的网络或体系结构。这里所述的线缆实施例仅用于说明目的,但是实施例并不受这种限制。其他示例性实施例可以布署在数字订户线(DSL)上,布署在以太网或者无线环境中,等等。
一个实施例可以包括用于执行下述操作的装置:接收对上行流带宽的多个未决(outstanding)请求,发送对上行流带宽的多个准予,以及响应于对上行流带宽的准予接收来自远程设备的数据。一个实施例可以是用于执行下述操作的远程设备:发送对上行流带宽的多个请求,接收对上行流带宽的多个准予,以及响应于对上行流带宽的准予发送数据。
一个实施例可以包括一个***,该***包括远程设备和装置,远程设备发送对上行流带宽的多个未决请求,该装置发送对上行流带宽的多个准予,然后远程设备响应于对上行流带宽的准予发送数据。
图14示出了具有请求1450、1460和1470的CM 1416和CMTS1410,以及MAP 1480,其中MAP 1480包括对宽带线缆上行流协议的准予1482。CM 1416通过多条经调制信道与CMTS耦合。传统硬件利用QAM 1440,但是本发明的实施例不限于任何类型的调制,例如QPSK或 其他调制类型也可以使用。
参考图14,明确示出了三个QAM,同时用点线代表更多的QAM。图14包括流向CM 1416的分组1420和1422,这些分组包括数据,CM1416随后将从CMTS 1410请求上行流带宽来将分组中的数据传送到CMTS 1410。图14中的MAP 1480被表示为包含准予1482,该准予1482包括G8、G1和G2。
参考本实施例,线缆调制解调器可以具有多个上行流QAM,例如8个QAM。在本实施例中,每个QAM可以作为DOCSIS上行流而得到初始化,所以其可以通过线缆服务传输数据。另外,对于每个QAM DOCSIS初始化可以单独地发生,同时每个QAM端接到传统的CMTS中。由于每个QAM可以单独地初始化,所以QAM可以具有不同的速度,或者甚至可能有相同的速度。在一个实施例中,CM 1416可以在上行流中跨多个QAM 1440将数据发送到CMTS 1410。一个实施例可以重叠在传统的DOCSIS窄带上行流上。
CM 1416上行流传送一般要求仲裁协议来对上行流排序,从而避免多个CM 1416之间的冲突。这不同于来自CMTS的下行流传送,在该情形中存在连续传送,例如一般仅一个发送者使用简单排队。
DOCSIS提供了带宽分配和定时的方法。例如,CM 1416可以发送请求到CMTS 1410,并且CMTS 1410可以将MAP 1480下行流发送到CM1416。MAP 1480一般描述对与CMTS 1410耦合的CM 1416的带宽分配和定时。
在一个实施例中,数据可以以数据组的形式在CM 1416和CMTS1410之间被发送,该数据组被称作微时隙。微时隙可以是前向纠错(FEC)块的群组,前向纠错块包括多个字节。微时隙是可配置的,但是通常为8个或16个字节。MAP 1480包括表示哪个CM 141被指派给微时隙的信息。
在一个实施例中,微时隙被利用SID指派给CM 1416。SID是被动态指派给线缆调制解调器的地址,并且一般为13或14位。传统上当CM1416在线时SID被指派。在指派了SID后,CMTS 1410调度CM 1416带 宽分配,然后利用MAP 1480将该分配传送给CM 1416。
参考图14,示出了CM 1416正在发送请求1450、1460和1470到CMTS 1410。在DOCSIS中,CM 1416必须请求带宽以发送上行流数据。例如,如果CM 1416有1500字节分组要发送,则CM 1416发送请求分组到CMTS 1410,然后CMTS 1410可能准予1500字节中的任何量来发送。
在一个实施例中,来自CM 1416的请求可能通过竞争时隙,其中所留出的CM 1416可以发送请求1450到CMTS 1410的时间被称作“请求间隔”。如果多于一个CM 1416向CMTS 1410发送请求,则请求1450不能通过。在请求1450成功时,CMTS 1410通知CM 1416。在请求1450不能通过的情形中,CM 1416必须重发请求1450。一旦CMTS 1410得到请求1450,它就为关联的CM 1416调度带宽。所发送的分组可以包含称作“捎带请求(piggyback request)”的请求,所以CM 1416可以避免竞争。就此而言,CM 1416可以利用捎带请求发送多个分组并且避免竞争。
此外,如果CM 1416持续一定时间未发送数据,分组可能被后退。下一次CM 1416请求时,它可以取出这些分组,将它们连接到一起成为一个大的连接帧,然后发送对该连接帧的请求。
另外的问题在于CMTS可能仅调度请求发送的一部分数据。另外,CM 1416可能请求发送2,000字节,而头端(CMTS 1410)可能最初仅调度1,000字节,并且等待调度任何剩余的字节。线缆调制解调器协议从而可以提供数据的收集或解析,在本示例中,DOCSIS协议提供对帧的连接和分段。连接和分段可能在单个QAM内发生。
图15示出了流式传送协议,其包括排队在流1510中的分组1514、1516等,以及请求1520和1522和上行流准予1530和1532。在本实施例中,分组被排队到一个流1510中。图15中的流式传送协议与DOCSIS连接不同,因为DOCSIS连接取出固定数目的分组,使帧包围这些分组,然后发送该帧。即,DOCSIS连接取出队列中的内容。
本实施例可以连续构造分组1514、1516等的流。在流式传送协议中,位恒定地被馈送到一个或多个队列中。随着分组到来,流式传送协议可以识别出分组块,例如,分组1514、1516,并且为这些分组产生请求 1520和1522。
在一个实施例中,请求1520和1522在不同的上行流上被启动。返回参考图14中的实施例,CM 1416可以以10Mb每秒接收8个上行流,这构成80Mb每秒的可用带宽。在本实施例中,CM 1416可以在每个上行流上发送请求1450、1460和1470到CMTS 1410,以请求1000字节。CMTS1410然后利用包含准予1482的MAP 1480作出响应。尽管请求可能按照R1、R2和R8到达,但是准予1482可能以不同的顺序返回,例如,准予8、准予1和准予2,如图所示。
在本实施例中,流式传送协议允许CM 1416使用返回的第一个准予。在传统的DOCSIS中,在在上行流上作出请求后,CM 1416可能获得该上行流的准予,然后在该相同的上行流中发送数据。在本实施例中,CM1416将从流式传送协议的前面取数据,然后将数据置于该上行流中。
返回参考图15中的实施例,如果CM 1416利用请求1520请求1,000字节,利用请求1522请求1500字节,然后CM 1416接收到对200字节的准予1530,则CM 1416可以从队列或者流式传送协议的前面切出200字节,然后在第一准予1530上发送该200字节。这导致请求和准予解关联。
利用请求和准予解关联,CM 1416可以启动请求,并且在第一个准予返回时可以发送出数据,以使得通过上行流的传送延迟最低。最终,来自请求的字节数将等于获得准予的字节数。在本实施例中,随着可能接收到更多的准予,额外的上行流降低了延迟,数据可以被解析得更多,并且被发送得更快。
图16利用表示为包含分组1630的缓冲区1600的请求/准予解关联示出了实施例流式传送协议。请求和准予解关联在这里利用最初在请求1602处的请求指针和最初在准予1610处的准予指针表示。在本示例中,当请求被启动时,请求指针向上移动,并且当准予被发出时,准予指针向上移动。
根据本实施例,请求指针1602可以表示1000字节请求,后随表示200字节的请求指针1604。最初,准予指针1610被示为代表200字节的准 予,这允许流式传送协议在缓冲区1600的底部从分组1630切出200字节。第二准予1612可能是1000字节,然后准予指针可以以此方式在缓冲区1600中继续向上。
该示例示出了请求1000字节的第一请求1602和准予200字节的第一准予1610之间的解关联。请求指针可以以此方式继续,完全与缓冲区的准予指针一侧解关联。最终,请求和准予指针都结束于缓冲区1600的顶部。
DOCSIS协议要求每次一个未决请求。即,在CM 1416发送一个请求之后,其等待直到获得一个准予。在本实施例中,在接收到准予之前允许多个未决请求。这些实施例提供了可以使请求和准予解关联的多个流式传送协议。例如,请求可以在分离的QAM和/或QAM内的分离的SID上启动。
DOCSIS规范不允许每个SID多于一个未决请求,这允许CM 1416设置两个SID并且使其吞吐量加倍,只要每个SID承载独立的流。因此,一个实施例可以包括聚集的流量流,该流量流可以分布在多条物理信道上,并且例如通过在数据流(例如在数据流的头部中)中嵌入顺序号从而在远端被重组。另外,由于不需要关联,所以通过允许一次多个未决准予,即使利用单个SID也可以使用流式传送模式。
在一个实施例中,线缆调制解调器或者其他发送或接收设备可以加速请求/准予周期。一个实施例即使对于单个上行流上的单个SID也能够以这里所述的方式执行。在上述流式传送协议中描述的请求和准予解关联允许每个SID多个未决请求或准予。在一个实施例中,这种解关联还简化了对所传送的一定量的数据(例如,一定量的字节)的流管理。
由于实施例可以使用多个未决请求,所以它们可以并行请求多个准予,从而更快地排空缓冲区或其他存储设备。这可能导致竞争信道超载,这是由于所有请求都在该信道上被发送,但是线缆调制解调器或者其他发送或接收设备可以使用捎带请求方法,从而减少每个信道的请求数目。在一个实施例中,这可能是基于配置策略的。例如,线缆调制解调器或者其他设备可能有1,000字节的数据要发送,并且它可以每次基本同时启动4 个请求,每个请求250字节,或者发送2个请求250字节的请求,然后在准予返回时对剩余数据捎带更多请求。示例性实施例还可以附加多于一个请求到单个数据分组,或者可以将多个请求分布在多个数据分组中,例如,每个数据分组一个请求。
图17示出了包括使用多个上行流分组流式传送队列(PSQ)的上行流1700的实施例。传入分组1720被存储在PSQ 1710和1712中。一个实施例可能对于每个服务质量(QoS)队列包括一个PSQ。分组1720可以然后通过一个或多个QAM 1730和/或服务流被发送,或者甚至被解析和发送。
在本实施例中,CMTS可以在CM处管理QoS。通过允许CMTS在CM处管理QoS,CMTS可以防止队头(head-of-line)阻塞,即高优先级分组被卡在低优先级分组后面的情形。用于QoS配设的传统单位被称作服务流(SF)。例如,DOCSIS 1.1允许每个线缆调制解调器多个服务流。这意味着诸如数据、语音和视频之类的不同类型的流量可以在同一个线缆调制解调器上被单独地标识出,以便提供与流量需求相关的专门的QoS处理。PSQ 1710和1712的输出然后可以被发送到从一组SF挑选出的SF,这组SF进而又被定位在从一组上行流QAM载波内挑选出的一个QAM载波1730上。在一个实施例中,可以有任何数目的PSQ 1710和1712,每个具有任何数目的QAM/SF组合。
在一个实施例中,在线缆调制解调器的硬件中存在请求/准予状态机。另一个实施例可以允许每个SID一个未决请求,并且一些实施例可以充当其上的层,并且利用多个SID/多个QAM。一些实施例可以在线缆调制解调器和CMTS二者处重新指定请求/准予状态机的操作,以利用同一信道上的多个未决请求。
在传统方法中,同一信道上的多个未决请求会产生问题。因此传统方法不能有效地确认多个请求,例如,由于丢弃一个请求而仍有一个具有不同分组大小的未决请求可能会导致问题。通过将标识符与数据一起放置,并且解析任意大小的数据,在准予与请求被解除关联时数据仍可以被发送。
遗留的CMTS可能处理带宽请求,但是然后以常规DOCSIS传送信 息,即,利用分组传送信息。本实施例可以传递任意大小的信息,因此不限于传递分组。这允许传递来自流式传送协议的解析后的数据的块。但是,通过传递数据块,在连接的另一端必须存在取那些块并且将它们再次转换成分组的功能。管理分组重组的一种方法是以隧道传送每个流。以隧道传送允许利用遗留装备在当前环境中操作。
图18示出了宽带上行流隧道和重组引擎。在一个实施例中,宽带MAC 1826可以通过一个或多个QAM 1820被耦合到传统的DOCSIS窄带上行流1818,例如,窄带MAC 1816。窄带上行流1818然后可以通过宽带隧道1814发送数据到包括重组引擎的另一个宽带MAC 1810。
图18所示实施例允许本发明的实施例通过传统体系结构进行隧道传送,其利用遗留硅从而减少过继成本。参考图18,QAM 1820可以将实施例宽带MAC 1826连接到DOCSIS窄带上行流1818中,并且仍具有完全单独的宽带MAC 1810,该宽带MAC1810通过宽带上行流隧道1814透明被连接到重组引擎。该隧道传送实施例进而可以收集来自不同的信道的帧或其他数据单元,并且将它们重组为上行流。在另一个实施例中,下行流遗留硬件也可以用于本发明的隧道传送实施例。
图19示出了上行流请求/准予状态机1910和分组流式传送队列请求/准予状态机1920。在本实施例中,随着PSQ开始收集字节,PSQ状态机1920可能发出PSQ请求(PSQ-REQ)1924到至少一个DOCSIS请求/准予状态机1910。DOCSIS请求/准予状态机710可以启动到CMTS的请求
(REQ)1914,例如以发送给定数量的字节,并且CMTS可以以到DOCSIS请求/准予状态机1910的准予(GNT)1918作出响应。传统上,对于每个上行流QAM载波的每个服务流许可一个未决REQ。使用多个上行流QAM/SF组合在任何时候允许多个PSQ-REQ未决。
参考图19,PSQ流量管理器1938挑选哪个上行流QAM信道和在哪个DOCSIS服务流上启动REQ 1914。在一个实施例中,这可以例如基于察觉到的最不忙的上行流信道、基于由WCMTS提供的一些加权标准,或者甚至基于简单的循环淘汰方法。
在另一个实施例中,PSQ-REQ 1924的大小可以是从宽带CMTS (WCMTS)到宽带CM(WCM)的配置参数。PSQ-REQ 1924大小被允许不排至分组的边界。在一些实施例中,其可以是分组长度的一部分、多个分组长度、二者兼之等。在其他实施例中,其可以是例如预定的值、预定值的倍数,或者任意值。一个选择是使PSQ-REQ 1924的值被挑选为使得宽带有效载荷能有效地填充上行流FEC块。
在一些实施例中,每个PSQ随着其接收到越多的分组连续产生PSQ-REQ 1924,而不等待PSQ-GNT 1928。在一个实施例中,每个PSQ可以产生多至所允许的未决PSQ-REQ的最大数目的PSQ-REQ 1924。最终WCMTS在MAP内发送回传送机会,其中MAP包括GNT 1918。
在一些实施例中,这里所述的流式传送协议可被用于QoS。例如,多个流式传送协议可以被应用到数据和语音流量。在一个实施例中,多个流式传送协议可以利用不同的SID,并且启动请求和准予的唯一集合。本实施例将包括输出排队QoS。
传统的方法可以包括接收分组并且取决于服务类型(TOS)值将它们发送到不同的队列。例如,传统的方法可以使用多个TOS队列,例如,队列0到队列7,并且将它们与输出队列耦合,其中输出队列利用请求/准予状态机管理请求和准予。
利用QoS的一个实施例可以将分组接收到多个流式传送协议中,例如到队列0到7中,其中每个队列运行一个流式传送协议。在本实施例中,输出可以使用不同的SID或者QAM,并且可以在它们中的任何一些上发起请求。因此,接收到准予后,实施例可以例如利用不同的TOS流或者利用区分服务代码点(DSCP)从任何期望的流中拉出数据,并且将其应用到接收到的准予。从而数据可以遍历不同的QoS管道,并且可以被重组和排序。另一个实施例可以在线缆调制解调器处和CMTS处包括多个TOS管道。
在一个实施例中,宽带排队(例如,利用这里所述的流式传送协议)可以被看作一种分级排队的形式。在本实施例中,每个上行流/流可以被分类为分级结构的第一级别,并且WB信道自身可以被分类为分级结构的第二级别。分级策略可以定义单个流(例如,被指定有服务流标识符 (SFID)的流)可以如何使上行流超载,以及聚集流可以在多大程度上使上行流超载。
参考图20,一个个体服务流2020可以以条状方式跨2个SID 2030和2040,并且速率被限制为20mbps。个体服务流2030和2040的速率也可以被限制为20mbps。结果,如果一个上行流拥塞,则一个实施例可以在一个上行流上发送1mbps,而在另一个上发送19mbps。
所有的流,不管个体的还是聚集的都可以使用标准的DOCSIS 2.0TLV来定义。聚集QoS映射TLV通过将一组服务流引用与一个聚集服务流引用相关联,可以将一组流与一个聚集相关联。
为了在CM处配设对条状数据QoS的精细粒度控制,一个实施例可以定义以下QoS参数并在初始化期间通过配置文件传递到CM:涉及个体服务流QoS的较低分级结构,例如针对每个SID资源;以及较高分级结构,例如跨SID的聚集QoS。
参考图20,在一个实施例中,如果定义了两个级别的分级结构的个体速率限制和聚集速率限制,则具有SID的每个个体流的速率可以被限制为遵循较低的分级结构,同时聚集速率限制可以遵循跨SID的聚集QoS。因此可以为个体服务流QoS和聚集流二者定义QoS属性,例如,峰值速率/承诺速率/优先级/突发大小。一些实施例可以配置个体QoS,但是不可以配置聚集QoS速率限制,或者仅配置在个体流上不具有QoS的聚集QoS。在其他实施例中,实际上没有QoS可以被定义,因此允许个体流消耗链路带宽。
在另一个实施例中,CMTS可以实现QoS。例如,在需要与例如传统的DOCSIS信道或者其他联结的信道共享相同的上行流时,CMTS可以对宽带信道的聚集流量施加限制。在一个实施例中,联结的信道是一组物理上分离的实体,这组实体利用使数据“呈条状(stripping)”横跨多条信道从而可以承载单个数据流。在一个实施例中,这些实体是通过不同的频率或者不同的连线而在物理上被分离的。可以被条状横跨的基本单元包括例如字节、帧或者分组。
上述分级调度实施例不限于任何分级策略,例如,其可以被用于两个 不同的ISP来共享相同的上行流,或者其可以被用于两个逻辑信道来共享上行流。
在一个实施例中,单个CM可以支持多个联结的信道。例如,CM可以具有不具有承诺速率的20Mbps的流(尽力而为)和具有10Mbps承诺速率的50Mbsp的流。在本实施例中,这些流可以每个都被映射到单独的SID群组,并且被独立地条状横跨。
在本实施例中,CMTS控制每个联结的流的带宽分配。CM仅必须挑选可用于传送的SID,并且对每个SID和每个联结的流执行DOCSIS 1.1风格的速率成形。在一个实施例中,流通过防止CM在其他信道拥塞的情况下将其全部流量移动到一个信道,而提供了用于CM调制解调器的负载均衡策略。
在另一个实施例中,另一选项是向线缆调制解调器提供“管道”,该“管道”足够宽以容纳两个流。例如,管道可能具有10Mbps的CIR和70Mbsp的峰值速率(两个峰值速率的和)。包括管道的个体流将具有10Mbps的聚集CIR。在本实施例中,CMTS管理管道的带宽分配,并且将确保管道获得70Mbsp的峰值速率和10Mbps的承诺速率。
这两种技术都是管理两个流的有效方法。第一种技术利用CMTS提供了更随意的控制,而第二种技术利用CM提供了更随意的控制。第一种技术可能对于基本的CM更有意义,而第二种技术可能在商业布署中CM实际上是接入路由器时有意义。
为了利用这种流式传送、或者宽带协议的添加的功能,可以配置若干个SID。就是说,在CM和CMTS之间所有SID必须得到协调。因此,为了使得能够实现宽带上行流,并且使其在线,一个实施例可以与传统的上行流类似地注册每个上行流。
在另一个实施例中,流的额外划分和分级允许用于每个流的不同控制或对大的聚集流的控制。例如,可能在一个上行流信道上需要加密,而在另一个上不需要。实施例允许对每个上行流使用不同的密钥例如以便基于一些用户配置有选择地加密不同的信道。
在一个实施例中,方法可以包括:接收来自线缆调制解调器的请求上 行流带宽以传送数据的多个未决请求,发送对传送数据的多个准予到线缆调制解调器,以及接收并组装来自线缆调制解调器的数据。在一些实施例中,请求在分离的QAM上被接收到。在一些实施例中,请求在一个QAM内的分离的SID上被接收到。在一些实施例中,接收到对单个SID的多个请求。本实施例可以还包括在一个QAM内的分离的SID上发送准予。一个实施例可以包括利用用于每个SID资源的分离的服务质量和跨多个SID的聚集服务质量进行分级排队。
一个实施例可以是一种装置,该装置具有:接收来自线缆调制解调器的请求上行流带宽以传送数据的多个未决请求的端口,发送对传送数据的多个准予到线缆调制解调器的端口,以及连接到该端口的处理器,该处理器接收并组装来自线缆调制解调器的数据。本实施例可以还包括能够对跨多个服务流的条状数据进行组装的处理器。在本实施例中,服务流可以被与多个QAM结合以允许多个未决的请求。
又一个实施例可以是一种装置,该装置具有:用于收来自线缆调制解调器的请求上行流带宽以传送数据的多个未决请求的装置,发送对传送数据的多个准予到线缆调制解调器的装置,以及用于接收来自线缆调制解调器的数据的装置。在一个实施例中,用于接收多个未决请求的装置还包括用于在分离的QAM上接收请求的装置。在另一个实施例中,用于接收多个未决请求的装置还包括用于在一个QAM内的分离SID上接收请求的装置。
在一个实施例中,用于发送多个准予到线缆调制解调器的装置还包括用于在一个QAM内的分离SID上发送准予的装置。在本实施例中,用于发送多个准予到线缆调制解调器的装置还包括利用用于每个SID资源的分离的服务质量和跨多个SID的聚集服务质量进行分级排队。
在一个实施例中,网络可以包括CMTS、以及与线缆调制解调器端接***通信的线缆调制解调器,其中该线缆调制解调器可以利用流式传送协议传送数据到CMTS,该流式传送协议发送请求上行流带宽以传送数据的多个请求,然后接收对传送数据的多个准予,并且在接收到准予后传送数据到CMTS。
图21示出了线缆网络拓扑的一个示例。在线缆网络中,在头端2210处所有的传入信号被接收到或者被产生,并且一般被频分复用(FDM)用于“下行流”传送。一般而言,来自头端通过任何集线器2212到客户端线缆调制解调器(例如2220)的流被称作下行流。从客户线缆调制解调器通过任何集线器流回头端的流量被称作上行流。
头端一般经由高速、高带宽连接接收传入信号,例如通过卫星链路或光纤网络。由于光纤网络一般位于较大的城区中,所以这些网络有时也被称作“城域(metro)”网络。术语“城域”网络还有具有高速高带宽链路的骨干网络的含义,不管它们是否是光纤网络。头端可能具有附接到其的若干个集线器,并且很有可能是利用光缆附接。在集线器和客户之间,线缆一般是同轴线缆,或者混合光纤同轴线缆网络(HFC)。
在头端处,或者在集线器内,线缆调制解调器端接服务器2216在城域网和线缆调制解调器之间提供接口。在一个实施例中,G比特以太网(GigE)2214交换机驻留在集线器处,用于将城域链路上的流量交换到在该集线器处使用的各个CMTS。如果没有集线器被使用,或者如果***设计者期望CMTS驻留在头端处,则CMTS也可以驻留在头端处。图22示出了这种情形的一个示例。
在图22中,CMTS功能2216驻留在头端2210处。集线器2212具有GigE交换机2214和正交幅度调制器(QAM)2222。QAM用于在数据被转换成用于线缆调制解调器的适当格式后将该数据传送到线缆调制解调器。当前,所述适当的格式是在线缆***数据接口规范(DOCSIS)中规定的。将传入数据转换成DOCSIS格式是由CMTS执行的功能之一。QAM可以与CMTS共存,或者可以如图22所示的与该功能分离开。
在图21和22中,CMTS和线缆调制解调器是宽带的(WCMTS和WCM)。一般来说,CMTS和线缆调制解调器之间的流量在沿同轴或HFC管道2218的信道中传播。这些信道一般是5-8MHz“宽”。QAM取得线缆数据,并且将其调制到这些信道中以传送过同轴或HFC管道。这些信道有时被称作“窄带”信道。
在一个实施例中,宽带CMTS可以使用若干条窄带信道来传送数据。 宽带信道可以是被“联结”到一起的窄带信道的集合,并且可以被称作“信道联结”。参考图23,可见宽带信道的数据(示作垂直条)被垂直放置在若干个DOCSIS信道2330-2336上。这与依次将数据水平放置在一条信道上的窄带信道相反。
MPEG排序
从数据网络格式(例如,以太网帧)到线缆格式的转换可以利用MPEG分组实现。MPEG(运动图像专家组)标准要求数据以传输流(TS)的方式被传送,每个传输流利用唯一的节目标识符(PID)标识。对于宽带线缆数据,预定的PID被用来标识宽带数据。当数据被接收到时,PID警告接收设备该数据是宽带数据。
利用跨若干条不同的DOCSIS信道(这些信道对应于MPEG传输流)传送的数据,分组可以被“无序”解调,因此要求某些类型的标识符来允许线缆调制解调器以适当的顺序重构数据。在本发明的一个实施例中,这是利用线缆格式头部中的宽带头部实现的。在本具体实施例中,线缆格式头部是MPEG头部。
提供嵌入在MPEG-TS分组中的顺序号允许传送宽带帧(例如,图4的处理器442)所需的创建MPEG-TS格式的最大灵活性。其指示新的DOCSIS分组以MPEG分组开始。其还保持了用于带内的接收宽带成帧器的重构信息以提供健壮性。
还可以使用其他替换分段,例如,以位、字节、MPEG-TS分组或者分组级别。由于不同的分段的可用性,数据可以被称作被格式化成传输分段,MPEG-TS就是一个实施例。MPEG-TS级别是方便的,这是因为信道的联结在传送会聚层发生。这允许宽带协议对传统的DOCSIS协议透明。这种透明性允许最大限度地重用现有的DOCSIS环境。
在一个实施例中,宽带CMTS取得通过数据网络接口440接收到的数据,并且将其转换成传输分段。在一个实施例中,这可能要求接收以太网正并且将它们转换成MPEG-TS分组。顺序标识符被提供给每个分组。然后分组被传送过宽带信道。
在一个实施例中,顺序标识符被提供在宽带头部内,而宽带头部又被 提供在MPEG分组内。图24示出了这种头部的一个示例。MPEG-TS分组具有两个部分,头部和有效载荷。MPEG-TS头部为4字节宽。有效载荷进一步包括DOCSIS有效载荷、指针和宽带头部,以构成188字节的MPEG分组。指针为1字节宽,并且在有效载荷单位开始指示符(PUSI)位被设置为1时出现。其指示图像头部存在在MPEG有效载荷中。如果PUSI未被设置为1,则指针字段不出现。取决于PUSI位,宽带头部驻留在MPEG分组的第5-6或者第6-7字节处。
宽带控制头部使宽带头部的最高有效位被设置为1。控制消息类型是宽带头部的第一字节的剩余7位。宽带控制分组头部的剩余部分包括控制参数。控制分组的一个重要版本是保持存活控制分组。宽带CMTS以周期性的编程的间隔发送保持存活控制分组,以允许接收硬件知道该信道存活着。这些保持存活分组以最大宽带保持存活间隔被发送,或者以小于最大宽带保持存活间隔的间隔被发送。一般来说,保持存活分组具有从一个事件到下一个事件单调增加的顺序号。
在保持存活事件期间,WCMTS在被定义为属于宽带束的每条信道上发送保持存活分组。在同一事件期间发送的保持存活分组具有相同的保持存活号。这将允许测量出宽带信道的成员信道之间的偏差(skew)。接收设备随后利用宽带控制分组测量网络偏差。
宽带数据头部使宽带头部的最高有效位被设置为0。数据头部又包括宽带顺序号,该宽带顺序号指示宽带信道内的MPEG分组的顺序。一般而言,这些顺序号将针对位流内的每个后续MPEG分组单调增加,并且在溢出后返回到零。两种较好的算法可以被用来确定一个顺序号是比另一个大还是小。
在接收端,顺序号允许来自宽带信道内的所有信道的分组以正确的顺序被重组。由于宽带信道的多条信道之间存在信道偏差,所以分组可能由于一条信道比另一条信道“快”而无序到达。为了使MPEG-TS有用,分组需要按照顺序被重组。顺序号使得这种重组能够实现。
除了跨宽带信道内的多个QAM发送数据外,由于唯一的宽带PID,所以还可以与窄带(或者说“传统的DOCSIS”信道)复用宽带数据。另 外,宽带PID可以是操作员指派的,所以宽带信道可以与窄带信道和其他宽带信道复用。图26示出了这种情形的一个示例。宽带分组(WB PKT)可以是MPEG分组,并且流是MPEG传输流。在其他实施例中,分组可以是其他格式的。
分组联结
允许排序的分组被传送过宽带信道的控制头部的另一个示例是分组联结,或者说多链路。多链路涉及被传送的分组跨多条链路,与多链路PPP类似。在这里的实施例中,多链路与宽带信道内的窄带信道类似。
在多链路分组联结实施例中,类似于MPEG传输流式传送,分组跨形成宽带信道的多条窄带信道被传送。多链路分组在它们的头部中也具有排序信息,以允许分组在接收端被重排序成正确的顺序。MPEG分组与“通常”分组之间的一个区别是MPEG分组包含传入分组的多个部分,而分组联结涉及所有传入分组。
在MPEG排序实施例中,术语“宽带头部”指这样的宽带头部:使用MPEG顺序号来允许接收端重构MPEG流。MPEG实施例中的传输分段是MPEG传输分段。在分组联结中,多链路扩展头部提供了标识符和顺序号。分组联结实施例中的传输分段将被称作多链路分组,即使那些分组可能实际上是MPEG分组。
实际上,在一个实施例中,以太网帧可以被接收到并且被转化成MPEG分组,但是MPEG分组的有效载荷是自以太网帧接收到的整个分组。因此,分组联结的传输分段被称作多链路分组,以将它们与包括部分分组的MPEG传输分段区分开。
图25示出了扩展的多链路控制头部的一个实施例。EH TYPE对于下行流多链路分组值为7,对于上行流多链路分组值为8。如果多链路扩展的头部的长度(EH LEN)为0字节,则这指示该分组是多链路分组,但是发送者已决定不包括顺序号。如果发送者已确定分组的顺序不成问题或者分组具有嵌入的顺序号,则可能发生这种情况。此外,通过不使用顺序号,减少了在丢失分组时接收缓冲区的等待时间。
如果多链路扩展的头部的长度为1字节,则这指示分组是具有顺序号 的多链路分组。顺序号对于每个以太网目的地MAC地址(MAC DA)是唯一的。该规则被应用到在多链路束中承载的任何单播、多播或者广播MAC分组。这允许在接收机处使用较小的顺序号窗口。用于下行流和上行流二者的窗口的大小由CMTS在多链路描述符消息(MLD)中指定。下面示出了这种情况。
类型值 |
版本 |
消息名称 |
消息描述符 |
31 |
4 |
MLD |
多链路描述符 |
顺序号的值以1递增。当其超过255时,该值返回到0。
会话ID
使顺序号对每个MAC DA唯一允许了线缆调制解调器限制需要跟踪的顺序号的数目。但是,当若干个接收者正监控相同的宽带信道以接收数据时可能存在问题。通过为每个线缆调制解调器、一组线缆调制解调器或者甚至为特定线缆调制解调器的流量内的每个流设立会话ID(SID),线缆调制解调器可以“避开”彼此的流量。
例如,假设CMTS具有8个QAM(QAM 1-8)可用。存在两组用户,每组由具有相同类型的线缆调制解调器的用户组成。一组具有可以监控所有8个QAM上的流量的线缆调制解调器,而另一组具有仅能监控4个QAM(QAM 1-4)上的流量的线缆调制解调器。这可以被称作重叠联结的信道,因为两组都使用QAM 1-4。这些联结的信道可能正传输MPEG或者多链路分组。
可以为可在所有8个QAM上监听的线缆调制解调器群组建立一个会话ID,而为只能在4个QAM上监听的线缆调制解调器群组建立另一个会话ID。这将允许仅能监听4个QAM的群组忽略在QAM 1-4上发送出的可以监听所有8个QAM的群组的数据。特定QAM群组的监听线缆调制解调器将“听到”到该群组中的所有线缆调制解调器的所有数据,并且然后可以分析分组来获得所针对的线缆调制解调器的MAC地址。
会话ID还可以用于每个线缆调制解调器,这允许线缆调制解调器仅监听针对该具体线缆调制解调器的数据。其他线缆调制解调器将不能“听到”该数据,并且其他线缆调制解调器也不能分析头部来确定MAC地 址。在另一个实施例中,会话ID可以用于在线缆调制解调器内分离与流相关联的顺序号。例如,可能存在若干个不同的数据流去往一个线缆调制解调器。每个数据流应有单独的会话ID;这将允许线缆调制解调器具有会话1,顺序号1-8,会话2,顺序号1-9等。
服务质量
当若干个线缆调制解调器共享连接时,不管是否在上述其中一些在4个QAM上监听而一些在8个QAM上监听的情形中,向每方提供足够高的带宽以满足服务质量就成了问题。例如,利用上述情形,假设每个QAM具有40Mb每秒(Mbps)的容量。监听4个QAM的第一群组将访问160Mbps。第二群组将访问两倍,即320Mbps。但是,物理上仅320Mbps可用。则必须以每个群组和用户的服务质量得到维持的方式处理它们之间的带宽分配。
图4或图5的CMTS可以使用分级排队功能(HQF),其中使用基于客户、所使用的流或QAM的分级结构执行对可用带宽的分配。例如,基于上述情形,图5的分级调度功能446优选地可以首先使用用于第二群组的QAM 5-8,这减轻了共享的QAM 1-4上的负载。
另外,可以采用最短队列功能(SQF),例如图5的SQF 448。最短队列功能在分组传入时取得分组,然后将该分组移动到最短队列中。HQF和SQF的结合可能导致分组首先被分配给QAM的特定子集,然后分配给从该子集选出的具有最短队列的QAM。
当前装备可能已有HQF可用。通过将两个功能分离到两个组件中,便于将SQF功能添加到现有的HQF功能中。无需大量复杂的调度功能。使用这种组合的排队允许CMTS考虑到QAM的过利用和欠利用以维持服务质量。排队功能即可以用于MPEG传输流也可以用于分组联结的传输流。
这样,下行流宽带接收硬件具有这样的协议:利用该协议,其可以重构传送过宽带信道的数据。这一般将由宽带CMTS实现,宽带CMTS可能是专门能够执行这类功能的新设备,或者是利用允许其执行这些功能的操作软件升级的传统CMTS。在后一情形中,本发明可以被实现在计算机可 读介质的制品中,该计算机可读介质包含在被执行时致使计算机执行本发明的方法的指令,其中计算机是CMTS。
因此,尽管已描述了提供宽带协议的方法和装置的具体实施例,但是除了在所附权利要求书中所阐述的以外,这种具体论述不应被认为是对本发明范围的限制。