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CN1748389B - 宽带线缆系统 - Google Patents

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CN1748389B CN200480003453.4A CN200480003453A CN1748389B CN 1748389 B CN1748389 B CN 1748389B CN 200480003453 A CN200480003453 A CN 200480003453A CN 1748389 B CN1748389 B CN 1748389B
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Abstract

本发明公开了一种宽带线缆调制解调器系统，其通过将数据流编码入宽带分组而提高单个信道的可用带宽。宽带分组与扩展在多个物理下行线缆信道上的逻辑宽带信道相关联。

Description

宽带线缆系统
背景技术
线缆数据服务接口规范(DOCSIS)标准定义了线缆提供者和线缆用户之间的高速、双向数据通信信道。DOCSIS标准定义了层1到层3通信协议、定时以及射频(RF)规范，用于线缆系统上的数据流量。通信介质可以是同轴电缆或光纤。
图1示出了因特网协议(IP)流量目前是如何在DOCSIS系统上传输的。通信链路被建立在线缆提供者端的线缆调制解调器终端系统(CMTS)14和用户端的线缆调制解调器(CM)20之间。从CMTS 14到CM 20的数据传输被称为下行数据流，而从CM 20到CMTS 14的传输被称为上行数据流。
线缆系统头端的CMTS 14可以包括用于接收IP流量的广域网连接12，例如以太网连接。其他类型的网络接口也可被使用，例如动态分组传输/弹性分组环(DPT/RPR)或SONET/SDH上的分组(POS)。CMTS 14对高速混合光纤同轴电缆(HFC)19上的单个下行信道16上的IP流量进行调制。在一种情形下，单个下行信道16具有大约30到42兆比特每秒(Mbps)的带宽极限，并且可对连接到相同线缆线路19的多达8000个不同的线缆调制解调器20提供下行IP连通性。每个线缆调制解调器20解调下行流量，并将该流量格式化，以通过以太网链路22进行传输。上行IP流量在上行信道18上传输。
线缆流量的大部分由在从CMTS 14到CM 20的下行方向上流动的数据组成。现有的带宽对于可在共享带宽上高效工作的具有爆发性流量的大量线缆调制解调器来说可能是足够的。但是，现有的线缆系统不能支持具有很高的平均带宽的应用，例如恒定比特率(CBR)或可变比特率(VBR)视频。
本发明解决该问题和与现有技术相关的其它问题。
发明内容
宽带线缆调制解调器系统通过将数据流编码入宽带分组来提高单个信道的可用带宽。宽带分组与扩展在多个下行物理线缆信道上的逻辑宽带信道相关联。
本发明的一个方面公开了一种宽带线缆调制解调器，包括：被配置为对一个或多个扩展在多于一个下行物理信道上的逻辑宽带信道进行接收接收器，所述宽带信道源自扩展在线缆调制解调器和远程线缆调制解调器终端系统之间的线缆网络中；以及配置来对通过所述宽带信道接收到的宽带分组进行检查来查找连续性计数信息，并且使用所述连续性计数信息来跟踪所述宽带分组中的有序宽带分组何时通过所述物理信道的不同组合被传送的电路。
本发明的另一个方面公开了一种宽带线缆调制解调器终端系统，包括：被配置为将数据流分解为形成扩展在多个射频信道上的宽带信道的宽带分组的发送器；以及配置来动态改变所述射频信道中用于发送宽带分组的数目，并且根据所述动态改变将连续性计数值插入到所述宽带分组中。
本发明的又一个方面公开了一种用于通过线缆网络传输数据的方法，包括：将数据流编码入宽带分组；将所述宽带分组与使用多个射频信道的宽带信道相关联；通过所述宽带信道的所述多个射频信道来发送所述宽带分组，其中，用于发送所述宽带分组的射频信道的数量在发送所述宽带分组时动态改变；以及对所述宽带分组中包括的连续性计数字段进行格式化，以使线缆调制解调器跟踪所述动态改变。
本发明的再一个方面公开了一种用于通过线缆网络传输数据的方法，包括：将数据流编码入宽带分组；将所述宽带分组与包括多个射频信道的宽带信道相关联；通过所述宽带信道的所述多个射频信道来发送所述宽带分组；以及动态地改变用于发送所述宽带信道的射频信道的数量，根据所述动态改变利用连续性计数对所述宽带分组进行格式化。
通过下面参照附图的对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征及优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出了在用于传输IP数据的线缆线路中使用的下行和上行信道的背景示意图。
图2是示出了宽带线缆系统是如何使用多个下行信道来传输下行IP流量的框图。
图3是宽带线缆系统中使用的电路详图。
图4示出了宽带信道中的MPEG分组排序。
图5～图9示出了宽带分组中的不同字段。
图10和图11示出了宽带信道是如何在不同的RF信道上动态改变的。
图12～图14示出了不同的宽带和窄带信道是如何与不同的RF信道相关联的。
图15示出了DOCSIS MAC帧是如何能跨越宽带分组的。
图16示出了字节如何被拆分到多个RF信道上的一个示例。
图17示出了宽带信道描述符。
图18是示出了宽带线缆系统如何被配置的框图。
具体实施方式
参照图2，HFC 33中的一组下行RF信道30被捆绑在一起，成为一个宽带信道35。单个的RF信道30在本发明的术语中被定义为窄带(NB)信道。宽带信道35是跨越一个或多个物理RF信道30的逻辑信道。
IP服务器26通过以太网连接27或某些其他类型的广域网(WAN)链路，输出IP数据流到宽带线缆调制解调器终端系统(WCMTS)28。任何类型的数据都可通过连接27而被发送，但是在一个示例中，视频数据流被发送。WCMTS 28在多个不同的下行RF信道30上传送数据流的各部分。
宽带信道35包含若干个宽带传输子信道，这些子信道可被动态调整以用于变化的带宽需求。遗留协议可被交织在宽带信道中，以维持与现存线缆调制解调器的向后兼容性。宽带信道35的带宽提供了对DOCSIS兼容环境中的数据/语音/视频IP流的可扩展的和高效的可变比特率(VBR)利用。
各个下行RF信道30在HFC线路33上的一个或多个宽带线缆调制解调器(WCM)34处被接收。在一个实施例中，WCMTS 28还工作为传统CMTS(图1)，WCM 34还工作为传统CM 20，如图1所示。上行信道32用于从WCM 34到WCMTS 28的上行DOCSIS通信。
RF信道30彼此独立。所有的RF信道30都可开始于单个的多信道WCMTS 28，但是每个不同的RF信道可去往不同的WCM 34。多个WCM34可共享单个或多个下行RF信道30。通过将DOCSIS MAC帧成帧为运动图像专家组-传输流(MPEG-TS)分组，数据经由RF信道30被传送。
WCM 34可同时解调不同信道30中的每一个，并重新生成在链路27上接收到的原始数据流的不同部分。在一个示例中，分布在不同的下行RF信道30上的数据流的不同部分被重新格式化回以太网帧，并通过链路36被发送到IP机顶盒(STB)38。STB 38将包含在以太网帧中的数字数据转换为模拟信号，以用于在电视40上显示。
图3示出了WCMTS 28和WCM 34中的电路，其用于宽带信道35的编码和解码。WCMTS 28包括底板42，用于将来自WAN连接27的数据耦合到宽带发送成帧器44和媒体访问控制(MAC)接口46。在一个实施例中，宽带成帧器44将以太网帧分割为宽带分组，它们通过多个下行信道30而被同时发送。
在一个示例中，使用正交幅度调制(QAM)对宽带信道30中的每一个进行调制。在一个示例中，对16个下行RF信道30进行64QAM调制提供了大约480兆比特每秒(Mbps)的下行带宽。使用256QAM调制提供了大约640Mbps的下行带宽。每个下行RF信道30都与正交幅度调制器(QAM)和升频器(U)48相关联。每个Q&U 48调制不同RF信道上的MPEG数字数据。
MAC接口46也用于通过单个的RF信道30A来发送DOCSIS IP数据，以及通过上行RF信道32来接收DOCSIS IP数据。解调器50解调通过上行信道32接收的上行IP流量。WCMTS 28中的MAC 46可使用相同的Q&U 48A来通过下行信道30A发送窄带流量、宽带流量或窄带和宽带流量。
每个WCM 34包括宽带调谐器54，其包括多个调谐器(T)和QAM解调器(D)56。T&D 56解调来自下行信道30的数字数据。宽带接收(Rx)成帧器58将通过不同的RF信道30接收的数据重新组合为服务器26(图2)最初发送的数据流。
解码器60包括DOCSIS MAC/PHY接口，用于控制MPEG帧如何被组装为以太网帧并通过因特网链路36被发送。MAC/PHY接口还用于通过上行RF信道32来发送IP数据到CMTS 14中的MAC接口46。WCMTS28中的MAC接口46发送宽带信道描述符(WCD)55到WCM 34，指示哪些RF信道30是宽带信道35的一部分。
宽带格式化
图4示出了在4宽度宽带信道35中对宽带MPEG-TS分组69的垂直拆分。宽带MPEG-TS分组69承载宽带DOCSIS数据。垂直排列索引(VAI)沿水平方向的MPEG-TS分组69递增。垂直方向的一组宽带MPEG-TS分组中的VAI值在水平轴上示出。例如，宽带MPEG-TS分组1～4被被指定为VAI为0。
宽带信道有效地独立于层1物理层(PHY)，并工作为PHY层和层2MAC层之间的垫层。这允许下行带宽可以不邻接。指定给特定的WCM的带宽可分布在整个可用的RF频谱的不同的非邻接部分。换言之，非邻接RF信道的任意可选组合可被用于任意宽带信道。
VAI指示通过RF信道发送的宽带MPEG-TS分组69的时间次列。WCM 34使用VAI来重新排列通过不同的RF信道而从WCMTS 28接收到的宽带MPEG-TS分组69。射频(RF)表(图17)标识了RF信道的频率以及所标识的RF信道被WCM 34解码的顺序。
解码器60使用VAI来在时间上排列通过多个RF信道传输的宽带MPEG-TS分组69。然后，解码器60以在RF表(图17)中标识出的特定的信道次序对特定的RF信道进行解码。
在图4所示的示例中，解码器60读取RF信道1中的宽带MPEG-TS分组1，然后读取RF信道2中的宽带MPEG-TS分组2。解码器60以类似的方式组合来自RF信道的其它宽带分组3、4、5，等等。不同的WCM34可根据RF表中包含的频率次序，以不同的RF信道顺序扫描不同的RF信道频率。
图5更详细地示出了宽带MPEG-TS分组69的格式。宽带分组69由MPEG-TS头部70、指针字段72(可能不出现在所有的宽带分组中)、宽带头部74，以及DOCSIS有效载荷76组成。标准MPEG-TS头部70中所含字段的一个示例如表1.0所示。
分组标识符(PID)存在于当前的MPEG传输方案中。特定的PID值在本发明的一个实施例中以新颖的方式被用来标识与宽带信道相关联的有效载荷。WCM 34(图2)将宽带PID值与RF表一起使用，以对扩展在多个下行信道上的宽带有效载荷进行解码。
连续性计数器(CC)是在传统MPEG头部中使用的预先存在的字段。在本发明的一个实施例中，以新颖的方式使用CC，以跟踪扩展在多个RF信道上的宽带MPEG-TS分组。
指针字段72包含宽带分组69中紧跟着指针字段72的、WCM 34中的成帧器58(图3)在查找DOCSIS MAC帧的开始之前必须跳过的字节数。指针字段72可指向DOCSIS MAC帧的开始。或者，指针字段72可指向DOCSIS MAC帧之前的任意填充字节。指针字段先前在DOCSIS中用于标识同一RF信道中的连续MPEG-TS分组。根据本发明一个实施例的宽带方案使用指针字段72来标识扩展跨越在多个RF信道上的有效载荷。
表1.0宽带MPEG-TS分组的MPEG-TS头部格式
  字段   长度   描述
  (位)
  snc_byte   8   MPEG-TS分组Sync字节
  tansport_error_indicator   1   指示在分组的接收中出现了错误。该位被发送者重置为0，并且只要在分组传输中出现了错误，就被接收者设置为1。
  payload_unit_start_indicator(PUSI)   1   值为1时指示分组的第5字节是指针字段
  transport_priority   1   保留；设置为0
  PID   13   宽带信道分组标识符
  transport_scrambling_control   2   保留
  adaptation_field_control   2   宽带信道PID上可能不允许使用adaptation_field
  continuity_counter(CC)   4   每个RF信道的宽带信道PID中的循环计数器
表2.0更详细地示出了宽带头部74。宽带头部74包含保留位，保留位后面是垂直排列索引(VAI)。保留字段可用来补偿偏离(skew)。例如，RF信道之一可能显著领先于其它RF信道。保留字段可用于标识两个连续的宽带MPEG-TS分组的相同VAI。宽带MPEG-TS分组69中宽带头部74的精确位置可依赖于指针字段72是否存在而变。
表2.0宽带头部格式
  字段   长度(位)   描述
  保留   2   保留
  垂直排列索引   6   WCMTS生成的循环计数器，表示出所有相关RF信道上的宽带MPEG-TS分组的垂直排列
宽带MPEG-TS分组69中的DOCSIS有效载荷76可承载DOCSISMAC帧，也可承载填充字节。WCMTS 28可在不活动的宽带信道中插入传统MPEG-TS空分组或宽带MPEG-TS空分组。与传统MPEG-TS空分组不同，宽带MPEG-TS空分组可向WCM 34提供VAI。
DOCSIS MAC帧可开始于宽带MPEG-TS分组69的有效载荷76中的任意位置，并可跨越多个宽带MPEG-TS分组。几个DOCSIS MAC 帧可存在于单个宽带MPEG-TS分组中。
图6示出了MPEG-TS头部70中的有效载荷单元起始标识符(PUSI)位，其指示指针字段72是否作为MPEG-TS有效载荷的第一字节而存在。DOCSIS有效载荷76中的DOCSIS MAC帧78的起始的位置紧随宽带头部74之后。在图6中，指针字段72是1，WCM 34中的解码器60开始搜索紧随宽带头部74之后的有效DOCSIS MAC子层帧控制(FC)。
图7示出了这样的情形，其中DOCSIS MAC帧2之前是前一DOCSISMAC帧1的末尾(有可能是一列填充字节83)。指针字段72将帧1末尾后的第一字节(可能是填充字节)标示为WCM 34中的解码器60应当开始搜索DOCSIS MAC子层帧控制值的位置。
图8示出了同一宽带MPEG-TS分组69中包含的多个DOCSIS MAC帧1、2和3。DOCSIS MAC帧可以是一个接一个的，或者可以被一列可选的填充字节83所分隔。图9示出了这样的情形，其中DOCSIS MAC 帧1跨越多个宽带MPEG-TS分组69A、69B和69C。宽带MPEG-TS分组69C封装了下一MAC帧2的起始。宽带MPEG-TS分组69C的指针字段72C指向跟随着MAC帧1末尾最后一个字节的字节。
宽带动态带宽分配
图10示出了宽带信道的带宽可如何通过改变RF信道的数量而被动态调整。在一个示例中，宽带信道的带宽在宽带MPEG-TS分组边界处调整。WCMTS 28(图3)可简单地通过改变与不同PID相关联的RF表中的宽带配置参数来动态改变多个不同宽带信道的带宽。
例如，图10示出了映射在4个RF信道1～4上的3个宽带信道PID＝X、Y和Z。使用RF信道频率表对3个宽带信道进行配置。RF信道频率表是宽带信道描述符的一部分，宽带信道描述符在进入RF信道1～4时指定宽带信道。信道频率表是图17所示的宽带信道描述符55的一部分。
根据RF频率表，WCM 34通过监控所有四个RF信道1～4以获得具有某些PID值(见表1.0)的宽带分组来找到宽带数据。WCM 34还通过在宽带信道中的DOCSIS MAC帧有效载荷中查找以太网分组中的目的地地址(DA)字段中的MAC地址，来过滤宽带信道数据。
图10示出了宽带信道PID＝X，其在宽带MPEG-TS分组69具有等于N的垂直排列索引(VAI)时，使用所有四个RF信道1、2、3和4的全部带宽。对于在VAI＝N+1传输的下一个宽带MPEG-TS分组，RF信道1和2承载宽带信道PID＝Y，而RF信道3和4继续承载宽带信道PID＝X。宽带信道X和Y之间对带宽的等分持续到宽带MPEG-TS分组具有等于M+1的VAI。
在VAI＝M+1，宽带信道X再次使用所有4个RF信道的全部带宽。对RF信道的这种使用持续到并包括所传输的宽带MPEG-TS分组具有等于P的VAI时。当下一宽带MPEG-TS分组在VAI＝P+1传输时，RF信道2～4被用于宽带信道Z，而RF信道1被用于宽带信道X。
WCM解码器60读取每个宽带分组69中的PID值。由于VAI＝N的所有宽带分组具有相同的PID值，所以WCM解码器60将这些分组组合在一起，作为同一宽带信道的一部分。在VAI＝N+1，RF信道1和2的宽带分组具有PID＝Y，而RF信道3和4的宽带分组具有PID＝X。WCM解码器60通过读取PID，知道了如果合适的话，将RF信道3和4中的宽带信道X的MPEG帧与先前在VAI＝1处宽带信道X的RF信道1～4中接收到的其它MPEG帧进行组合。在合适时，WCM解码器60类似地将在从VAI＝N+1到VAI＝M在RF信道1和2上的宽带信道Y中接收到的MPEG帧进行组合。
图11示出了垂直排列索引(VAI)是如何与连续性计数器(CC)组合起来工作的。CC是这样的字段，其随着每个具有相同分组标识符(PID)的传输流分组而增加。在一个示例中，17个宽带MPEG-TS分组时隙VAI＝0到VAI＝16通过4个RF信道中的每一个被发送。两个宽带信道X和Y被映射在四个RF信道1、2、3和4上。
VAI值用于排列跨越所有RF信道的宽带MPEG-TS分组的垂直组。CC值根据宽带信道在这些RF信道上水平方向增加。宽带MPEG-TS分组中的CC对于每个RF信道PID被独立对待。这允许即使特定宽带信道的宽带分组在某个VAI分组时隙中未被发送时，WCM解码器60也可确定特定RF信道的一列宽带分组中哪些分组已被接收到。
图12示出了6个光纤节点A～F，它们每个都具有独立的转发载波路径。每个转发载波路径都包含它自己的RF频谱。宽带信道WB1～WB4与RF信道1～4相关联，而窄带信道NB1～NB4与RF信道5相关联。光纤节点A和B每个都共享相同的窄带信道NB1和宽带信道WB1。这导致了WB1到NB1的单个关联。应当理解，这只是一个示例，任意数量的宽带和窄带信道的任何组合可与任意数量的RF信道及RF信道的任意组合相关联。
光纤节点C和D共享宽带信道WB2，并且分别具有它们自己的窄带信道NB2和NB3。这导致了WB2到NB2和WB2到NB3这2个独立的关联。光纤节点E和F共享同一窄带信道NB4，但是分别具有不同的宽带信道WB3和WB4。这导致了WB3到NB4和WB4到NB4这2个独立的关联。在一个实施例中，一个PID与每个宽带信道相关联。于是，与特定PID相关联的宽带信道描述符标识出RF信道的WCM，以及与宽带信道和窄带信道相关联的次序。
宽带信道描述符55(图3)由WCMTS 28通过窄带信道30A发送。WCD 55包含信道描述符，其标识了RF信道频率，以及与每个光纤节点A～F相关联的宽带信道的次序和PID。宽带信道到窄带信道的每个唯一的关联可具有它自己的宽带信道描述符。
交织宽带和窄带信道
窄带和宽带线缆调制解调器可通过专用于窄带信道的RF信道或宽带和窄带信道相互交织的RF信道来接收窄带MPEG-TS分组。图13和14示出了两种不同的情形。
图13示出了5个RF信道1～5。RF信道1～4承载宽带信道X的宽带MPEG-TS分组90。RF信道5承载窄带信道(PID＝DOCSIS PID)中的窄带MPEG-TS分组92。来自RF信道1～4的宽带分组90被WCM 34组合在一起，以生成单个的宽带数据流。来自RF信道5的窄带分组92被组合在一起，以生成单个的窄带数据流。
图14示出了另一交织配置，其中RF信道1～4承载宽带和窄带信道。宽带信道X扩展在所有4个RF信道1～4的不同组合上，而窄带信道(PID＝DOCSIS PID)在RF信道4上与宽带信道X相互交织。
宽带信道X的带宽可被动态调整，以允许窄带信道92可在从VAI＝N+1到VAI＝M的分组时隙期间共享RF信道4的带宽。使用WCD 55(图17)来配置WCM 34(图3)，从而WCM 34通过RF信道1～4接收宽带信道X。WCM解码器60通过检测MPEG-TS头部的PID＝DOCSIS PID来识别VAI＝N+1处的窄带分组92。WCM解码器60通过将分组92与在RF信道4上识别出的其它窄带分组(PID＝DOCSIS PID)进行组合，从而将窄带分组92作为传统信号带DOCSIS MPEG-TS分组处理。
图15的示例示出了即使在宽带信道带宽动态改变时，DOCSIS MAC帧是如何跨越多个宽带MPEG-TS分组98的。在该示例中，两个宽带信道PID＝X和PID＝Y以及窄带信道94在四个RF信道1～4上相互交织。图17中的宽带信道描述符标识出与宽带信道X和Y相关联的RF信道1～4。
在RF信道1～3上传输的前3个宽带MPEG-TS分组具有VAI＝0和PID＝X。VAI＝0处的RF信道4具有PID＝DOCSIS PID。在VAI＝1处，RF信道1和2具有PID＝Y。VAI＝1处的RF信道3和4的宽带MPEG-TS分组具有PID＝X。窄带MPEG-TS分组不包含VAI字段。前4个垂直MPEG-TS分组中的连续性计数器(CC)的值是任选的，以说明RF信道之间CC相互独立。
WCM 34中的解码器60根据上述VAI和PID值，执行随后的宽带拆分次序。DOCSIS MAC帧X1开始于RF信道1上的VAI＝0的宽带MPEG-TS分组98中。MPEG-TS头部96中PID的值X将宽带MPEG-TS分组98标识为宽带信道X的一部分。宽带MPEG-TS分组98的MPEG-TS头部96中的有效载荷单元起始指示符(PUSI)位被设置为1，指示存在指针字段。该指针字段指向DOCSIS MAC帧X1开始之前的填充字节97中的一个。
DOCSIS MAC帧X1在VAI＝0处的RF信道2上的宽带MPEG-TS分组100中继续。宽带MPEG-TS分组100的整个有效载荷包含RF信道1的DOCSIS MAC帧X1的后续部分。PUSI位相应地被设置为0，并且没有指针字段。在一个实施例中，填充字节仅被插入在DOCSIS MAC帧之间，因此在宽带MPEG-TS分组100中不存在填充字节。
DOCSIS MAC帧X1结束于VAI＝0处的RF信道3上的宽带MPEG-TS分组102上。DOCSIS MAC帧X1后面紧跟着DOCSIS MAC帧X2。DOCSIS MAC帧X2是一个小帧，其整个被包含在宽带MPEG-TS分组102中。指针字段106在宽带分组102中被用来指向新DOCSIS MAC帧X2的开始。DOCSIS MAC帧X2后面跟着可选填充字节108和DOCSISMAC帧X3的开始。虽然宽带MPEG-TS分组102包含两个DOCSIS MAC帧X2和X3的开始，但是指针字段指向第一个新MAC帧X2。
RF信道4上的窄带MPEG-TS分组和RF信道1和2上的具有VAI＝1的宽带MPEG-TS分组不具有值为X的PID。因此，DOCSIS MAC帧X3在RF信道3上的具有VAI＝1和PID＝X的下一宽带MPEG-TS分组104上继续。DOCSIS MAC帧X3结束于RF信道4上的具有VAI＝1的宽带MPEG-TS分组110中。宽带分组110中的DOCSIS MAC帧X3后面跟着若干个填充字节114以及DOCSIS MAC帧X4的起始。宽带MPEG-TS分组110中的指针字段112指向DOCSIS MAC帧X4的开始。或者，指针字段112可以指向前面的填充字节114中的任意一个。
通过MPEG字节拆分的MPEG
图16示出了被称为垂直字节拆分的可替换实施例。参照图3和16，通过垂直地字节拆分在多个水平MPEG-TS流上的MPEG-TS分组，从而创建了宽带传输信道120。在物理层，每个RF信道1～4作为独立的MPEG-TS流而独立地运行。在链路层，宽带发送器44排列各个RF信道1～4，通过选择MPEG-TS头部125中的PID字段中的值，从而构成宽带传输子信道。图3中的宽带解码器60使用VAI值124来重新排列水平MPEG-TS流，从而矫正宽带发送器44和宽带接收器58之间的RF信道1～4的抖动。接收WCM 34通过对来自水平MPEG-TS流的垂直MPEG-TS流解拆分，从而重新创建最初的MPEG-TS流。
宽带信道120可作为单个的胖(fat)宽带传输子信道(其被划分为几个更小的宽带传输子信道)而运行，或作为宽带传输子信道与窄带信道的混合而运行。在图16中，在第一水平MPEG-TS分组期间，RF信道1、2和3作为3宽度宽带传输信道而运行，而RF信道4作为窄带信道而运行。
MPEG分组头部125中的PID字段指示哪些RF信道被用来拆分给定宽带传输子信道的宽带数据。PID被设置为值X，以用于宽带传输子信道。PID值X可以是除保留值(例如0x1FFFE)外的任意值。在该示例中，WCMTS 28知道有4信道宽度的宽带接收器58在对4个RF信道1～4进行监听。
WCMTS 28可决定它需要使用4个RF信道中的3个来满足服务质量(QoS)带宽需求。因此，WCMTS 28通过RF信道1、2和3进行PID被设置为X的发送。在下一MPEG-TS分组期间，WCMTS 28可决定它只需要2个RF信道就可满足带宽需求，并仅通过RF信道3和4进行PID被设置为X的发送。
WCM 34监视4个RF信道1～4，以获得具有PID＝X的宽带信道，并将来自具有PID＝X的所有MPEG-TS分组的宽带数据解拆分。如果检测到另一宽带信道PID值，则WCM 34将该宽带分组与其它具有类似PID值的宽带分组进行组合。
这种动态信道分配允许WCMTS 28可通过在任意给定时隙简单地选择哪些和多少RF信道形成宽带传输子信道，来平衡所有用户之间的负载。WCMTS 28不需要预先通知WCM，因为PID信息是在带内发送的，并且足以让WCM 34动态调整所接收的信道，以满足WCMTS传输。
宽带信道描述符(WCD)
图17和18示出了宽带信道描述符(WCD)55是如何被有宽带能力的CMTS 28以周期性间隔发送，以定义逻辑宽带下行信道的特性的。针对当前可用的每个逻辑宽带下行信道，单独的消息可被发送。CMTS 28生成包含图17所示的信息的WCD 55。
只要WCD 55中的任意信道描述符值改变，CMTS 28就将配置改变计数增加1。如果后来的WCD 55中的计数值保持不变，则WCM 34可迅速决定信道操作参数未改变，并可忽略消息的其余部分。
WCD 55包括MAC管理头部130、事务ID 132以及包含宽带配置数据134的TLV 134，其指定了PID 136如何在宽带分组头部中被用于标识宽带信道。TLV 134在字段140中指定用于承载宽带信道的物理RF信道数，并在字段138中标识与该宽带信道相关联的窄带下行信道。
TLV 134可包括RF表142，其包含指示RF信道有效载荷被WCM解码的顺序的次序号144。中心频率146指示宽带信道中使用的每个RF信道的频率。RF信道可以以任意顺序被排序，并且可以或可以不在频率上彼此邻接。
WCMTS 28和WCM 34可支持宽带信道内的数据链路加密。WCMTS28可以或可以不使用与在关联窄带信道上使用的WCM 34相同的加密和加密钥(keying)。线缆调制解调器可对接受窄带信道和宽带信道加相同的秘钥，也可接受对宽带和窄带信道的加独立的秘钥。
宽带信道获取
图18示出了WCM 34如何获取逻辑宽带信道。WCM 34首先获取DOCSIS窄带信道130A，并通过使上行信道132工作而完成定位。WCMTS 28指定PID值给WCM 34，并下载包含宽带信道参数(包括频率表142)的WCD 55到WCM 34。
WCM 34读取具有所指定的PID 136的宽带信道描述符55(图17)。WCM 34向WCMTS 28发送REG-REQ 134以及任意WCD宽带能力参数136。在WCM 34接收到从WCMTS 28回来的REG-RSP 138后，所有的下行RF信道130A～130N都被获取，它们被标识为构成了宽带信道。REG-ACK 140从WCM 34被发送回WCMTS 28。然后，WCM 34开始接收所指定的宽带PID上的数据。
WCMTS 28可周期性地重新指定不同的宽带参数给一个或多个宽带线缆调制解调器34。例如，WCMTS 28可发送宽带信道描述符55到WCM34，以第一顺序列出用于该WCM的宽带信道的第一组RF信道。一段时间之后，WCMTS 28可发送另一宽带信道描述符55，其具有相同的关联PID值，但是包含要被用作宽带或窄带信道的不同组的RF信道，或者以不同的顺序列出相同的一组RF信道。
WCMTS 28可基于变化的带宽需求，使用宽带信道描述符55来动态地发送不同的宽带配置数据到特定WCM 34。例如，在不同的时刻可有不同的宽带和窄带有效载荷要求。WCMTS 28根据这些变化的带宽要求，使用宽带信道描述符55来动态地向不同的宽带和窄带信道重新指定RF信道。
RF信道的动态指定也可用于提高系统可靠性。例如，WCMTS或WCM可标识一个或多个RF信道中的故障。然后，WCMTS可向使用被标识为故障的RF信道的WCM发送包含新RF表的宽带信道描述符55。新RF表动态地将所标识的RF信道从宽带或窄带信道中丢弃。
没有宽带能力的CM可能不能识别WCD 55中任何新的宽带专用TLV134。如果提供了包含宽带专用参数的WCD 55，则CM可能不能成功注册。当与不具有宽带专用能力的CM协同工作时，WCMTS 28将允许CM作为CM注册和工作。当WCM 34注册到WCMTS 28时，WCMTS 28可返回REG-RESP消息138，其将WCM 34配置为具有或不具有宽带专用能力的模式。
当与WCMTS 28协同工作时，不具有宽带专用能力的CM接收单个RF信道130A上的数据。当与不具有宽带专用能力的CMTS协同工作时，WCM 34接收单个RF信道130A上的数据。
分组偏离
宽带MPEG-TS分组偏离被定义为在给定的宽带信道中，从第一个具有给定VAI的MPEG-TS分组到达到最后一个具有相同VAI的MPEG-TS分组到达的最大预期偏离。该偏离在WCM接收器到PHY的MAC接口处测量。
使用宽带MPEG头部74中的VAI(图6～9)来对构成宽带信道的MPEG-TS分组去偏离。具有除被定义为宽带PID之外的PID值的MPEG-TS分组(包括窄带分组(PID＝DOCSIS PID)和MPEG-TS空)将不包含有效VAI。如果WCM 34在宽带信道的任意给定RF信道的指定的最大偏离窗口内未接收到给定VAI的MPEG-TS分组，则WCM 34得到这样的结论，即在给定VAI的RF信道上没有宽带MPEG-TS分组被发送。
或者，该PID的下一连续CC可能在另一VAI分组时隙被接收。然后WCM 34可得到这样的结论，即在前一VAI分组时隙中没有该PID的宽带分组被发送。
上述系统可使用执行这些操作的一些或全部的专用处理器系统、微控制器、可编程逻辑器件或微处理器。上述某些操作可在软件中实现，其它操作可在硬件中实现。
为了方便起见，各操作被描述为各种互连的功能块或分立的软件模块。但是，这不是必须的，并且可有这种情形，其中这些功能块或模块被同等地集成在单个逻辑器件、程序或操作中，并且具有不清楚的边界。在任何情形下，弹性接口的功能块和软件模块或特征可被单独实现，或者在与硬件或软件中的其它操作的组合中实现。
已经利用本发明的优选实施例描述并图示了本发明的原理，但是很清楚，本发明可在不脱离这些原理的情况下在设计和细节方面被修改。申请人要求在所附权利要求精神和范围内的所有修改和变型。

Claims (31)

1.一种宽带线缆调制解调器，包括：
被配置为对一个或多个扩展在多于一个下行物理信道上的逻辑宽带信道进行接收的接收器，所述宽带信道源自扩展在线缆调制解调器和远程线缆调制解调器终端系统之间的线缆网络中；
配置来对通过所述宽带信道接收到的宽带分组进行检查来查找连续性计数信息的电路；以及
识别所述宽带信道并将所述宽带信道解码为数据流的解码器，
其中，所述连续性计数信息标识了通过不同的线缆信道来发送所述宽带分组的顺序，
其中，所述宽带信道包含具有垂直排列索引的宽带分组，所述接收器使用所述垂直排列索引来在时间上重新排列通过所述不同的下行信道接收的所述宽带分组，
其中，所述垂直排列索引和所述连续性计数信息组合起来工作，并且
其中，所述解码器根据宽带分组头部中的分组标识符，来识别所关联的宽带信道。
2.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述接收器包括具有解调器的多个调谐器，其中所述解调器中的每一个解调所述多个下行信道中的不同的一个。
3.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述电路对运动图像专家组分组的连续性计数器字段进行检查来查找所述连续性计数信息。
4.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述接收器根据所接收的宽带信道描述符动态地使用所述下行信道的不同组合，以解码所述宽带信道。
5.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中相同下行信道用于解码宽带和窄带信道。
6.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述宽带信道是使用线缆数据服务接口规范协议而建立的。
7.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述宽带信道中的一个包括这样的宽带分组，所述宽带分组具有运动图像专家组头部、宽带头部和包含媒体访问控制帧的线缆数据服务接口规范有效载荷。
8.如权利要求1所述的宽带线缆调制解调器，其中所述宽带信道由通过所述下行信道中的不同信道接收的宽带分组形成。
9.如权利要求8所述的宽带线缆调制解调器，包括包含在宽带分组有效载荷中的媒体访问控制帧，所述媒体访问控制帧扩展在在不同的下行信道上接收的多个宽带分组上。
10.一种宽带线缆调制解调器终端系统，包括：
被配置为将数据流分解为形成扩展在多个射频信道上的宽带信道的宽带分组的发送器；以及
配置来动态改变所述射频信道中用于发送宽带分组的数目的电路，
其中，所述发送器将连续性计数器包括在所述宽带分组中，所述连续性计数器标识了同一宽带信道的所述宽带分组在同一射频信道上被发送的次序，
其中，所述发送器将垂直排列索引包括在所述宽带分组中，以标识所述多个射频信道中所述宽带分组的时间位置，
其中，所述发送器生成标识了哪个射频信道将用于发送所述宽带信道的宽带信道描述符，并且
其中，所述发送器通过发送标识了不同的射频信道的另一宽带信道描述符，来动态地改变用于发送所述宽带信道的所述射频信道。
11.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，包括被配置为调制所述多个射频信道上的宽带分组的多个调制器。
12.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述宽带信道描述符标识了用于对用于发送所述宽带分组的射频信道进行解码的次序。
13.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器使用线缆数据服务接口规范协议，来向线缆调制解调器发送所述宽带信道描述符消息。
14.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器使用分组标识符来将所述宽带分组与所述宽带信道相关联。
15.如权利要求14所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器将所述分组标识符置于运动图像专家组分组头部中。
16.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器将指针字段包括在所述宽带分组中，以标识所述宽带分组中的媒体访问控制帧。
17.如权利要求10所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器同时在所述多个射频信道上建立宽带信道和窄带信道。
18.如权利要求11所述的宽带线缆调制解调器终端系统，其中所述发送器在同一传输会话期间，在所述多个射频信道的不同组合上动态地重新配置所述宽带信道和所述窄带信道。
19.一种用于通过线缆网络传输数据的方法，包括：
将数据流编码入宽带分组；
将所述宽带分组与使用多个射频信道的宽带信道相关联；
通过所述宽带信道的所述多个射频信道来发送所述宽带分组，其中，用于发送所述宽带分组的射频信道的数量在发送所述宽带分组时动态改变；
将连续性值指定给所述宽带分组，所述连续性值标识了通过所述不同的射频信道来发送所述宽带分组的顺序；
将垂直排列索引包括在所述宽带分组中，以标识所述多个射频信道中所述宽带分组的时间位置；以及
通过动态地改变用于发送所述宽带分组的所述射频信道的数量来改变所述宽带信道的带宽。
20.如权利要求19所述的方法，包括：
标识新数据流，以通过新的宽带信道发送；
动态地改变所述用于发送所述宽带信道的射频信道的数量来容纳用于所标识出的新数据流的新的宽带信道。
21.如权利要求19所述的方法，包括在所述射频信道上发送一个或多个窄带信道和所述宽带信道。
22.如权利要求19所述的方法，包括将分组标识值指定给所述宽带分组，以将所述宽带分组与不同的宽带信道相关联。
23.如权利要求19所述的方法，包括发送宽带信道描述符消息，指示哪个射频信道频率在所述宽带信道中被使用。
24.如权利要求19所述的方法，包括使用运动图像专家组分组头部中的字段来标识所述宽带分组。
25.如权利要求19所述的方法，包括：
发送标识了所述宽带信道中使用的一组射频信道的宽带信道描述符。
26.如权利要求25所述的方法，包括通过发送标识了不同的一组射频信道的新的宽带信道描述符，来动态地改变哪些射频信道被用于所述宽带信道。
27.如权利要求25所述的方法，包括发送所述宽带信道描述符中的信道次序，所述信道次序标识了解码所述宽带信道的射频信道的次序。
28.如权利要求27所述的方法，包括发送改变了所述信道次序的宽带信道描述符。
29.一种用于通过线缆网络传输数据的方法，包括：
将数据流编码入宽带分组；
将所述宽带分组与包括多个射频信道的宽带信道相关联；
通过所述宽带信道的所述多个射频信道来发送所述宽带分组；
动态地改变用于发送所述宽带信道的射频信道的数量；
将连续性值指定给所述宽带分组，所述连续性值标识了通过所述不同的射频信道来发送所述宽带分组的顺序；
将垂直排列索引包括在所述宽带分组中，以标识所述多个射频信道中所述宽带分组的时间位置；
同时通过相同的射频信道发送不同的宽带和窄带信道；以及
动态地改变哪些射频信道被用于所述宽带信道和所述窄带信道。
30.如权利要求29所述的方法，包括：
检测用于所述宽带信道的一个或多个所述射频信道中的故障状况；以及
从所述宽带信道中动态地丢弃具有被检测到的故障状况的射频信道。
31.如权利要求29所述的方法，包括：
将不同的数据流编码入宽带分组；
将用于所述不同的数据流的所述宽带分组指定到不同的宽带信道；
将所述射频信道的不同组合指定给所述宽带信道；以及
通过所指定的宽带信道的所述射频信道来发送所述宽带分组。
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