CN100367797C - 全服务宽频带电缆调制解调器系统 - Google Patents

全服务宽频带电缆调制解调器系统 Download PDF

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Abstract

揭示了一种方法和系统，用于允许全服务电缆调制解调器终端系统(fsCMTS)与关于常规双向混合光纤同轴线(HFC)电缆电视网络的多个全服务电缆调制解调器(fsCM)之间的全服务通信。全服务通信包括数据、语音和视频。视频包括广播质量MPEG-2运输流和网际协议媒体流。多信道全服务媒体访问控制(fsMAC)协调对该共享上行和下行信道的访问。提供至少两个下行信道和至少两个上行信道。几个MAC管理消息被加以定义，以允许定义多信道全服务MAC域，并允许逐个数据包的真无缝信道改变。通过使用本发明中所描述的这些新颖的技术，可以按各种方法来使用多个上行信道，以便对该频谱的运用实行最佳优化，用于适应不同类型的服务的各种服务质量需求。

Description

全服务宽频带电缆调制解调器系统
发明领域
本发明涉及能够将语音、视频和数据的全服务提供给住宅区和商业区的“最后一英里(last mile)”宽频带数字通信系统。更具体地说，本发明涉及使用多个下行和上行信道的全服务电缆调制解调器系统的媒体访问控制(MAC)协议中的改善措施领域。其他通信系统(例如，固定宽频带无线、宽频带蜂窝和双向宽频带卫星)也可以受益于本发明。
发明背景
近年来，基于电缆上数据服务接口规格(DOCSIS)的电缆调制解调器系统一直被接受为这些消费者的“最后一英里”高速数据解决方案。
双向“混合光纤同轴线”(HFC)电缆网是一种能够支持多种覆盖服务(例如，模拟或数字视频服务、高速数据和电话技术服务)的基础结构。这些服务使用该下行和上行方向上的该可用频谱的不同频带，并且，每种服务具有其自己的操作和供应基础结构。在客户建筑物处，全服务预订要求客户建筑物设备(CPE)的多个组件(例如，置顶盒、电话网连接部件和电缆调制解调器)。这些覆盖服务会导致用于供应和管理的基础结构费用高昂，以及CPE的费用较高和上行频谱的低效率运用。
会聚性网络
所以，非常需要具有一种能够在统一通信基础结构中递送语音、视频和数据的会聚网络。
常规的电缆上数据媒体访问控制(MAC)协议基于共享上行和下行信道。每个电缆调制解调器或服务被静态地分配给该上行信道。在多个信道之中转换用于负载平衡或服务平衡的电缆调制解调器既复杂、又缓慢。
而且，当要支持数字视频服务时，电缆调制解调器具有严格的限制。常规的数字视频(经要求的广播或视频)要求比数据服务更严苛的误码率和服务质量(QoS)。要求近似20Mbps每HDTV电影信道的高位速率。所以，在被用于常规电缆调制数据服务的相同的下行信道中不足以提供多程序的、高分辨率的数字视频服务。
上行限制
该HFC网络的上行带宽受到常规“次分裂”HFC电缆设备中的上行信号内的可用频谱的数量的限制，该数量在北美是5～42MHz。由于进入干扰，该频谱的一个有效部分不适合宽带(例如，3.2Mhz或6.4MHz/信道)和更高阶的调制(例如，16、32或64QAM)，以便为使用中的该上行信道实现高性能。如果使用6.4MHz信道，那么，只使用该上行频谱的6.4/(42-5)＝17％。该频谱的其他的83％(尤其关于10MHz以下的频率)经常不使用。在“充分利用该上行频谱来最大化该容量和提供所有这些服务所要求的QoS的效率”的能力方面，常规的电缆上数据MAC受到很大的限制。
具体地说，由于每个上行信道必须支持由具有不同的QoS要求的不同服务生成的数据包，因此，很难在动态改变的通信量的条件下实现高信道使用率。特别是，这些MAC管理数据包的开支(例如，带宽请求和初始校准)会很重要，并且将会使该电缆调制解调器终端系统(CMTS)的调度效率复杂化。
常规的电缆上数据MAC协议依靠某种形式的轮询法(polling)，以实现符合带宽、等待时间和振动要求的QoS目标。关于2毫秒的轮询间隔时间，每个上行信道对该MAC操作而言要求大约270Kbps的下行带宽。这表现了来自该下行信道的大量的带宽。所以，在常规的电缆上数据中使用多个上行信道的可量测性(scalability)受到很大的限制。
广播质量数字视频
虽然该HFC网络具有足够的带宽来支持完全服务系列(包括数据、电话技术和视频)的递送，但是，这些服务当前使用分开的基础结构，每个基础结构由服务供应者供应。结果，这些是对该HFC频谱的亚最佳的使用以及对处于该头端和客户建筑物处的设备的高价复制。“网上语音协议”允许语音和数据的集中。但是，视频服务仍然使用单独的基础结构。
所以，存在一种未满足的需求——需要一种统一通信系统，该统一通信系统能够满足提供宽频带因特网访问、IP电话技术的全部需求，并能够在相同的HFC系统上广播质量数字视频。
所以，存在一种未满足的需求——需要一种MAC，它可以被用来执行全服务电缆调制解调器系统，以实现用于以效能成本核算的方式将语音视频和数据递送给家庭和商业机构的HFC网络的全部潜力。
在本发明的详细说明之后，将会认识到如何克服常规电缆调制解调器系统的这些限制。
这里所描述的该全服务MAC充分利用常规HFC电缆设备的上行和下行频谱，从而允许服务供应者经济地部署具有语音、视频和数据的完全服务系列，而无须对该HFC电缆设备进行铲车式(forklift)升级。
这里所描述的该统一全服务通信系统将会有力地减少“在该头端处提供关于视频、数据和语音的三个分开的供应系统”的费用，同时，将会把建筑物处设备的数量从三减少到一。
本发明的目的是：克服原先技术的各种缺点。
发明概述
本发明实现这个和其他的目的。根据本发明，描述了一种能够在双向混合光纤同轴线电缆网上递送视频、数据和语音的全服务电缆调制解调器(fsCM)系统。
能够支持多个上行和下行信道的高容量、高效率多信道全服务MAC允许fcCM系统100提供目前需要多个递送系统的完全服务系列。该视频可以由高质量广播MPEG-2音频/可见流和“网际协议”(IP)视频流的组合来递送。
另外，可以使用多个信道来多路复用全部类型的数据包，这是本发明中所描述的真无缝信道改变所允许的，从而使该统计的多路复用增益最大化。如该电缆调制解调器系统中的高可用性的容错的IP上语音电话技术服务所要求的，逐个数据包的信道转换允许快速地从信道故障中恢复过来。
根据该较佳实施例，作为例证，fsCM系统100在连接该头端内的fsCMTS和订户站点处的多个fsCM的该HFC电缆设备中包括两个下行信道(DCPC和DPC1)、两个上行有效负载信道(UPC1和UPC2)、三个上行控制信道(UCC1、UCC2、UCC3)。
fsCM为下行MAC管理消息以及为有效负载(“MPEG-2运输流”(TS)或IP数据包)使用DCPC，并且为下行有效负载信道使用DPC1，以递送高质量MPEG-2视频或IP数据包。
本发明进一步包括下行MAC管理消息MMAP 900和MDCD 1000，以允许fsCMTS 102在逐个数据包的基础上将上行传输分配给这多个上行信道中的任何上行信道，并且允许多信道MAC域迅速改变，以适应该网络中的变化的通信量。
这里所描述的各种方法和装置执行一种新颖、独特的工具，该工具规定全服务电缆调制解调器网络的有效率的访问，它能够在常规HFC网络上同时向大量用户满足互联网访问、电话技术、交互式和经要求的数字视频的各种通信需求。
附图简述
图1是框图，展示了全服务“电缆调制解调器系统”的实施例；
图2是全服务电缆调制解调器的框图；
图3展示了关于范例全服务电缆调制解调器系统的该频道平面图；
图4是框图，展示了SYNC消息500的结构；
图5是框图，展示了CREQ消息600的结构；
图6是框图，展示了CRSP消息700的结构；
图7是框图，展示了BREQ消息800的结构；
图8是框图，展示了MMAP消息900的结构；
图9是框图，展示了MDCD消息1000的结构；
图10是流程图，展示了典型的fsCM初始化过程；以及，
图11是流程图，展示了使用论点BREQ 800和MMAP 900的典型的上行数据传输过程。
发明详述
关于多信道fsCM系统100的较佳实施例，可参考图1。通常位于头端101处的fsCMTS 102通过电-光纤接口(未示出)而连接到双向HFC网络104的该光纤部分。处于远程位置的fsCM 106被连接到HFC 104的同轴线402部分。该下行频谱(通常是50～850MHz)通常为NTSC电缆系统而分成该下行信号内的6MHz信道。在北美，该上行频谱的范围通常是5～42MHz；并且，该上行信道带宽通常从160KHz变到6.4MHz不等。现代双向HFC电缆设备的构造和拓扑结构在该技术领域中已知，这里将不作重复。
在这个例子中，也参考图3，有两个下行信道和五个上行信道；这两个下行信道是：下行控制和有效负载信道DCPC 147、以及下行有效负载信道DPC1137；这五个上行信道是：上行控制信道UCC1174、UCC2176、UCC3178以及上行有效负载信道UPC1182和UPC2184。图3展示了这些例示的信道频率，其中，关于DCPC 147、DPC1137、UCC1174、UCC2176、UCC3178、UPC1182和UPC2184的信道中心频率分别对应于f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7。关于DCPC 147和DPC1137的中心频率由对应的频率灵活的上变频器146和136来加以控制。该UCC 174、176和178信道中心频率和信道带宽由脉冲串发送器194来加以控制。该UPC 182和184中心频率以及信道带宽由另一个脉冲串发送器196来加以控制。作为例证，该UCC使用较窄的信道带宽和具有鲁棒性的调制方案(例如，可以位于该上行频谱的那个更嘈杂的部分中的QPSK或BPSK)。该上行频谱的该“更干净”的部分通常被UPC使用，以便更高阶的调制(例如，16～64QAM)可以被可靠地用于关于有效负载的更高的吞吐量。在选择性实施例中，单一上行频率灵活可编程脉冲串发送器可以多路复用控制和有效负载脉冲串的传输。
通过IP网络接口122，fsCMTS 102为数字视频服务而经由通信路径120连接到视频服务器108，为与“公共开关电话网络”PSTN 113或关于电话技术服务的其他IP上语音网络的连接而连接到受管理的因特网中枢112，为高速数据服务而连接到因特网中枢114，并且，为使用供应与网络管理服务器而连接到内联网IP网络116，作为该fsCMTS系统操作的一部分。该IP网络接口也连接到视频服务器108，用于提供关于视频相关的网络管理以及(作为例证)关于置顶盒530所生成的上行通信量的IP连通性。
利用被分别输出到下行调制器77、144的fsCMTS MAC消息131和160(包括下行发送器132、142中的SYNC 500、CREQ 600、CRSP 700、BREQ 800、MMAP 900、MDCD 1000和IP有效负载数据包154与155)来多路复用数字视频通信量，该数字视频通信量由视频服务器108生成并被数据包为MPEG-2运输流TS 150、152。调制器77、144的这些中频输出分别通过上变频器136和146而被上变频为这些所需的中心频率。然后，经由HFC 104的同轴线402部分，上变频器136和146的这些无线电频率RF输出通过HFC设备104而被传入fsCM 106的下行接收器470、420。通常规定下行调制器77、144根据国家来遵守ITU J83附录A、B或C。可能存在其他调制和转送纠错(FEC)格式。
在传送下行信号之前，使用唯一的数据包标识符PID(关于电缆上数据的1FFE十六进制)来将IP数据包154和155以及MAC管理数据包131和160封装在MPEG2-TS中。
通过定期发送由时间标记频率源128驱动的时间标记计数器130的捕捉到的时间标记值，来使fsCMTS 102中和远程fsCM 106中的该时基同步化。该时间标记值被封装在该MAC管理消息(SYNC 500)内，在递送到下行调制器77或144之前，该MAC管理消息又被多路复用到MPEG2-TS中并与另一个TS合并。在该技术领域中，使用有时间标记的消息的该同步方法已知。SYNC 500在所有下行信道中被加以传送，以允许下行信道的无缝转换。
DCPC 147携带包括MMAP 900和MDCD 1000的MAC管理消息，它们对于该多信道MAC操作而言至关重要；并且，通过以下详细的描述，其重要性将会得到理解。
全服务MAC(fsMAC)具有两个部分：fsMAC-CM 192和fsMAC-CMTS 124；它们分别位于fsCM 106和fsCMTS 102内。该fsMAC的任务之一是：协调下行IP数据包和fsMAC管理消息的配送；另一项任务是：使用两个上行脉冲串发送器194和196，来协调上行脉冲串的有效率、有秩序的传输。
发送器194之一被用于传送fsMAC管理数据包(例如，校准和带宽请求)。另一个发送器196被用于传送从CPE接口197接收的IP数据包199的有效负载。
更明确地说，通过使用脉冲串特征表，发送器194可被用来将脉冲串传送到UCC1174、UCC2176或UCC3178，这些脉冲串特征表由fsMAC-CMTS 124通过向下发送MDCD 1000而传达给fsMAC-CM 192。同样，通过使用其他脉冲串特征表，发送器196可被用来将脉冲串传送到UPC1182或UPC2184。fsCM106通过收听MDCD消息1000来了解这些脉冲串特征表特征，并且通过为MMAP消息900解码，来使用该脉冲串特征表和传送时间。
在fsCMTS 102处，对应于fsCM 106内的这些发送器，有包括UCC脉冲串接收器172和UPC脉冲串接收器180的匹配的频率灵活可编程脉冲串接收器，它们将调谐、解调并恢复所接收的这些数据包。这些数据包(包括冲突检测信息(如果有的话))将被输入到fsMAC-CMTS 124。
全服务电缆调制解调器
图2是框图，展示了fsCM 106的实施例。该RF信号经由同轴线402而进入fsCM 106。该RF被RF分裂器404分成两条路径。来自分裂器404的RF路径406、405被分别连接到同向双工滤波器410、460。同向双工滤波器410将高频下行RF信号412传递到DPC1下行接收器420，其输出是进入数据包标识符(PID)多路分解部件424的MPEG-2运输流TS 422。通过检查该PID值，多路分解部件424将电缆上数据TS 426与常规音频/视频/数据TS 423分离开来。电缆上数据TS 426由1FFE(十六进制)的值来加以识别。与节目(例如，电影)关联的音频/视频/数据TS 423针对用于生成音频/可见信号的常规MPEG-2解码器428。来自解码器428的输出可以是关于数字电视接口DTV430，或者是用于与常规的电视接收器或视频监视器的连接的标准模拟视频信号434(合成视频或NTSC调制RF)。
作为选择，TS 423可以使用IEEE 1394(未示出)或其他高速连接而与数字置顶盒连接。另一种替换方案是：将MPEG-2音频/视频/数据TS 476发送到fsMAC-CM 192，其中，该TS被封装在IP内(IP上的MPEG-2)，并经由CPE接口197而被转送到家庭网络508。连到家庭网络508上的数字置顶盒503可以为该MPEG-2TS解码。
另一条RF路径405穿过同向双工滤波器460，同向双工滤波器460输出下行RF信号462。下行RF信号462与信道DCPC 147调谐，并由第二下行接收器470来加以处理，其输出是另一个MPEG-2运输流TS 472，该MPEG-2运输流TS 472被输入到PID多路分解部件424，PID多路分解部件424又将电缆上数据TS 426与另一个音频/视频/数据TS 473分离开来。
电缆上数据TS 426和476在下行处理部件502中加以处理，以便在进入fsMAC-CM 192之前恢复电缆上数据的数据包(包括MAC消息和IP有效负载数据包)。MAC消息由fsMAC-CM 192来处理。服从CPE接口197(作为例证，是以太网网络接口)的过滤规则，IP有效负载数据包被转送到连到家庭网络508上的CPE设备。明确地说，IP数据包服从使用桥接或路由选择规则的CPE接口197内的该数据包转送引擎中的过滤规则。这些IP数据包被转送到CPE设备(例如，个人计算机514、因特网工具512、关于IP上语音电话518的“多媒体终端适配器(MTA)516”、传真机522、电视会议终端520、以及使用家庭联网基础结构508(例如，10/100Base-T以太网、USB、HPNA、无线LAN、HomePlug等)的其他媒体流动服务)。
来自CPE设备512、514、516、530的上行IP数据包经历CPE接口197内的该数据包转送器的过滤，然后在上行处理部件506处排队。这个实施例中有两个上行脉冲串发送器：“上行控制信道”(UCC)脉冲串发送器194和“上行有效负载信道”(UPC)脉冲串发送器196。根据从fsCMTS 102发送的这些被存储的脉冲串特征表，这两个发送器中的每个发送器包括FEC编码器、调制器、频率灵活数字上变频器、RF前端等，以允许该上行频谱内的任何信道中的上行脉冲串传输。
上行MAC管理脉冲串数据包498被发送到UCC信道发送器194，它们作为RF脉冲串信号490而被输出到同向双工滤波器460。有效负载IP数据包488从上行处理部件506中出现，它们相应地由UPC脉冲串发送器196来处理，其输出脉冲串RF信号480被耦合到同向双工滤波器410并作为RF信号406而显现，RF信号406通过分裂器404而被耦合到HFC同轴线402，从而向上行行进到fsCMTS 102所在的头端101。
现在，已描述了fsCMTS 102与fsCM 106之间的fsCM系统100的信号通道。以下进一步的说明将示出fsMAC-CMTS 124和fsMAC-CM 192如何协调上行脉冲串的多路访问传输。首先描述至关重要的MAC管理消息SYNC 500、MDCD 1000、MMAP 900、CREQ 600、CRSP 700、BREQ 800，然后将描述该fsMAC协议细节。
全服务MAC管理消息
·SYNC消息
图4是SYNC MAC消息结构500的框图。SYNC MAC消息结构500包括MAC管理标题582、捕捉时间标记计数器130的该抽样值的那个值的时间标记快照584、fsMAC域标识符586、以及下行信道标识符588。
表格1示出SYNC消息500的各个字段的说明。但是，在SYNC消息500中，也可以使用较少的或额外的字段。
表格1.SYNC消息500
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题582   该字段允许fsCM-MAC 192独特地识别和处理SYNC管理消息500。
  时间标记快照584   该字段包含时间标记计数器130的该抽样值。
  fsMAC域标识符586   该字段独特地识别如MMAP消息900所定义的该fsMAC域。
  下行信道标识符588   该字段独特地识别fsMAC消息被传送到那里的该下行信道。
·CREQ消息
图5是校准请求(CREQ)MAC消息结构600的框图。CREQ MAC消息结构600包括MAC管理标题602、fsCM服务标识符604、fsMAC域标识符606、下行信道标识符608、fsCM以太网MAC地址610、fsCM类型612和前置均衡器训练序列614。
表格2示出CREQ消息600的各个字段的说明。但是，在其他实施例中，也可以在CREQ消息600中使用较少的或额外的字段。
表格2.CREQ消息600
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题602   该字段允许fsCM-MAC 192独特地识别和处理CREQ消息600。
  fsCM服务标识符(SID)604   该字段独特地识别与fsMAC域ID606所识别的该fsMAC域内的fsCM 106相关联的该服务流程。
  fsMAC域标识符(MACID)606   该字段独特地识别如MMAP消息900所定义的该fsMAC域。
  DCPC信道标识符608   该字段独特地识别fsMAC消息被传入其中的该下行控制和有效负载信道(DCPC)。
  以太网MAC地址610   该字段包含与fsCM 106关联的该48位以太网MAC地址。
  fsCM类型612   该字段包含关于fsCM 106的类型和版本的信息。
  前置均衡器训练序列614   该字段包含关于fsCM发送器194、
 196的前置均衡器训练序列。
·CRSP消息
图6是校准响应MAC消息结构700的框图。CRSP MAC消息结构700包括MAC管理标题702、fsCM服务标识符704、fsMAC域标识符706、上行信道标识符708、定时调节710、频率调节712、传送功率调节714、发送器前置均衡器抽头系数716和再分配的fsMAC域标识符718。
表格3示出CRSP消息700的各个字段的说明。但是，在其他实施例中，也可以在CRSP消息700中使用较少的或额外的字段。
表格3.CRSP消息700
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题702   该字段允许fsCM-MAC 192独特地识别和处理CRSP消息700。
  fsCM服务标识符(SID)704   该字段独特地识别与fsMAC域ID706所识别的该fsMAC域内的fsCM 106相关联的该服务流程。
  fsMAC域标识符(MACID)706   该字段独特地识别如MMAP消息900所定义的该fsMAC域。
  上行信道标识符708   该字段识别与其响应的上行信道CRSP 700。
  定时调节710   该字段包含信息，供fsCM 106通过该测距延迟来调整其传输时间。
  频率调节712   该字段包含信息，供fsCM 106将其上行发送器中心频率调整到fsCMTS接收器172或180的接收频率范围以内。
  传送功率调节714   该字段包含信息，供fsCM 106将其发送器功率放大器增益调整到该正确水平。
  传送前置均衡器抽头系数716   该字段包含信息，供fsCM 106将其发送器前置均衡器调整到这些新的参数。
  再分配的fsMAC域标识符718   该字段包含关于新的fsMAC域标识符的信息(如果有的话)，在接收该消息之后，fsCM 106将会与这个新的
 fsMAC域标识符关联。
·BREQ消息
图7是带宽请求(BREQ 800)MAC消息结构800的框图，它包括fsMAC消息标题802、fsCM服务标识符804、fsMAC域标识符806、组帧标题类型808和所请求的数量810。
表格4示出BREQ消息800的各个字段的说明。但是，也可以使用较少的或额外的字段。
表格4.BREQ消息800
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题802   该字段允许fsCM-MAC 192来独特地识别和处理BREQ消息800。
  fsCM服务标识符(SID)804   该字段独特地识别与fsMAC域ID 806所识别的该fsMAC域内的fsCM 106相关联的该服务流程。
  fsMAC域标识符(MACID)806   该字段独特地识别如MMAP消息900所定义的该fsMAC域。
  组帧标题类型808   该字段包含该标题类型信息，供该fsCMTS在分配该请求fsCM的带宽时考虑该MAC帧标题内务操作。
  所请求的数量810   该字段包含该fsCM所请求的有效负载带宽数量(不包括MAC标题内务操作)，例如字节数量或时隙数量(例如，极小的空位)。
·MMAP消息
图8是多信道带宽分配MAC消息(MMAP)900结构的框图，它包括fsMAC管理消息标题902、fsMAC域标识符904、广播给予清单906、单点传送给予清单908和未决给予清单910。
表格5示出MMAP消息900的各个字段的说明。但是，也可以使用较少的或额外的字段。
表格5.MMAP消息900
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题902   该字段允许fsCM-MAC 192独特地识别和处理MMAP消息900。
  fsMAC域标识符904   该字段独特地识别该fsMAC域。
  广播给予906   该字段包含关于该论点区的中心带宽给予，以便从该fsMAC域内的任何fsCM传送带宽请求。表格6给出中心广播给予的例子。
  单点传送给予908   该字段包含到单独的fsCM的该带宽给予地址。表格7给出单点传送给予的例子。
  未决给予910   该字段包含关于该fsCMTS成功接收的那些BREQ的未决给予清单，但这些给予被推迟到以后的MMAP 900。表格8给出未决给予的例子。
表格6.广播给予906例子
  广播给予   字段参数说明
  广播给予的数量   在这个例子中，＝2
  服务ID   (第1个广播给予的开端)。该字段包含关于所有fsCM的该广播地址的SID。
  给予类型   带宽请求BREQ 800
  上行信道ID   该字段包含为其分配该广播给予的该信道ID
  脉冲串特征表ID   该字段识别BREQ 800的该脉冲串特征表
  补偿开端和末端值   该字段包含所选择的论点分解算法的补偿窗口
  用字节表示的有效负载数据的长度   用字节表示的BREQ 800脉冲串有效负载数据长度
  脉冲串的数量   关于这个给予的BREQ 800脉冲串的数量
  传输起动时间   第一个BREQ 800脉冲串的开始传输时间
  服务ID   (第2个广播给予的开端)。该字段
  包含关于一组fsCM的广播地址的该SID。
  给予类型   校准请求CREQ 600
  上行信道ID   该字段包含为其分配该广播给予的该信道ID
  脉冲串特征表ID   该字段识别CREQ 600的该脉冲串特征表
  补偿开端和末端值   在这个例子中，该字段包含所选择的论点分解算法的该补偿窗口
  用字节表示的有效负载数据的长度   用字节表示的CREQ 600脉冲串有效负载数据长度
  脉冲串的数量   关于这个给予的CREQ 600脉冲串的数量
  传输起动时间   第一个CREQ 600脉冲串的开始传输时间
表格7.单点传送给予908例子
  单点传送给予   字段参数说明
  单点传送给予的数量   在这个例子中是3
  SID-1   (第1个单点传送给予的开端)。该字段包含fsCM-1106的SID。
  给予类型   可变长度有效负载数据包
  上行信道ID   该字段包含为其分配该单点传送给予的该信道ID
  脉冲串特征表ID   该字段识别数据包的该脉冲串特征表
  脉冲串组帧标题类型   该字段包含组帧标题类型，以允许fsCMTS 102计算该脉冲串所需要的内务操作
  用字节表示的有效负载数据的长度   用字节表示的脉冲串有效负载数据长度
  传输起动时间   第一个BREQ 800脉冲串的开始传输时间
  SID-2   (第2个单点传送给予的开端)。该字段包含fsCM-2106的SID。
  给予类型   恒定位速率(CBR)
  上行信道ID   该字段包含为其分配该单点传送给予的该信道ID
  脉冲串特征表ID   该字段识别关于这个脉冲串的该脉冲串特征表
  脉冲串组帧标题类型   该字段包含组帧标题类型，以允许fsCMTS 102计算该脉冲串所需要的内务操作
  用字节表示的有效负载数据的长度   用字节表示的脉冲串有效负载数据长度
  给予间隔   该字段包含两个邻近的给予之间的时间间隔
  传输起动时间   该脉冲串的开始传输时间
  SID-3   (第3个单点传送给予的开端)。该字段包含fsCM-3106的SID。
  给予类型   专用信道
  上行信道ID   该字段包含为其分配该单点传送给予的该信道ID
  用字节表示的有效负载数据的长度   用字节表示的脉冲串有效负载数据长度
  给予期限   该字段包含可以使用该专用信道的时间
  传输起动时间   第一个脉冲串的开始传输时间
表格8.未决给予910例子
  未决给予   字段参数说明
  广播给予的   在这个例子中，＝2
  数量
  SID-a   该字段包含关于fsCM-a 106的该未决给予的SID。
  SID-b   该字段包含关于fsCM-b 106的该未决给予的SID。
·MDCD消息
图9是fsMAC域信道描述符(MDCD)MAC消息结构1000的框图，它包括fsMAC消息标题1002、fsMAC域标识符1004、接受新的fsCM登记标志1006、下行信道的数量1008、上行信道的数量1010、下行信道改变计数1012、上行信道改变计数1014、下行信道标识符与“类型-长度-值”(TLVs)的清单1026、上行信道标识符与TLVs的清单1028、以及上行脉冲串特征表标识符与TLVs的清单1030。
表格9示出MDCD消息1000的各个字段的说明。但是，也可以使用较少的或额外的字段。
表格9.MDCD消息1000
  字段参数   字段参数说明
  fsMAC消息标题1002   该字段允许fsCM-MAC 192独特地识别和处理MDCD消息1000。
  fsMAC域标识符1004   该字段独特地识别如MMAP消息900所定义的该fsMAC域。
  接受新的fsCM登记标志1006   该字段包含标志位，当加以设置时，该标志位指出：该fsMAC域正在从fsCM106接受新的登记。
  下行信道的数量1008   该字段包含该fsMAC域内的下行信道的N数量。
  上行信道的数量1010   该字段包含该fsMAC域内的上行信道的M数量。
  下行信道改变计数1012   该字段包含下行信道配置中的改变计数。如果该字段不同于以前的MDCD消息1000中的该计数，则该fsMAC域内的fsCM 106必须将其下行信道配置更新为当前的MDCD消息1000。
  上行信道改变计数1014   该字段包含上行信道配置中的改变
计数。如果该字段不同于以前的MDCD消息1000中的该计数，则该fsMAC域内的fsCM 106必须将其上行信道配置更新为当前的MDCD消息1000。
  下行信道标识符与TLVs的清单1026 该字段包含N个下行信道标识符和定义这些信道参数的该关联的TLVs的清单。表格10示出2个下行信道的清单的例子。
  上行信道标识符与TLVs的清单1028 该字段包含M个上行信道标识符和定义这些信道参数的该关联的TLVs的清单。表格11示出5个上行信道的清单的例子。
  上行脉冲串特征表标识符与TLVs的清单1030  该字段包含X个上行脉冲串特征表标识符和定义这些脉冲串参数的该关联的TLVs的清单。表格12示出3个脉冲串特征表的清单的例子。
 表格10.下行信道标识符和TLVs 1026例子
  下行信道的数量＝2     TLV编码
    下行信道<u>参数</u>类型     类型<u>(1个</u><u>字节)</u>     长度<u>(1个字</u><u>节)</u>     值<u>(L个</u><u>字节)</u>   说明
  下行信道标识符     1     1     01     01(信道ID)
    下行信道类型     1     1     1     1(DCPC)
    中心频率     3     4     f1     Hz
    符号率     4     1     0     0(5.056941)
    FEC     5     1     1     1(J83附录B)
    调制     6     1     0     64QAM
    交错深度     7     2     16，8     等待时间
    (I，J) ＝0.48毫秒
    下行信道标识符     1     1     02     02
    下行信道类型     2     1     2     2(DPC1)
    中心频率     3     4     f2     Hz
    符号率     4     1     1     1(5.360537兆个符号/秒)
    FEC     5     1     1     1＝J83附录B
    调制     6     1     1     256QAM
    交错深度(I，J)     7     2     128.1     等待时间＝2.8毫秒
表格11.上行信道标识符和TLVs 1028例子
  上行信道的数量＝5   TLV编码
  上行信道<u>参数</u>类型     类型<u>(1个</u><u>字节)</u>     长度<u>(1个</u><u>字节)</u>     值<u>(L个</u><u>字节)</u>     说明
    上行信道标识符     1     1     10     10
    上行信道类型     2     1     0     0(UCC1)
    中心频率     3     4     f3     Hz
    符号率     4     1     3     3(640千个符号/秒)
    上行信道标识符     1     1     11     信道ID＝11
    上行信道类型     2     1     1     1(UCC2)
    中心频率     3     4     f4     Hz
 符号率     4     1     2     2(320千个符号/秒)
    上行信道标识符     1     1     12     信道ID＝12
    上行信道类型     2     1     2     2(UCC3)
    中心频率     3     4     f5     Hz
    符号率     4     1     3     3＝640千个符号/秒
    上行信道标识符     1     1     13     信道ID＝13
    上行信道类型     2     1     3     3(UPC1)
    中心频率     3     4     f15     Hz
    符号率     4     1     6     6＝5.12兆个符号/秒
    上行信道标识符     1     1     14     信道ID＝14
    上行信道类型     2     1     4     4(UPC2)
    中心频率     3     4     f7     Hz
    符号率     4     1     6     6＝5.12兆个符号/秒
表格12.上行脉冲串特征表标识符和TLVs例子
  上行脉冲串特征表的数量＝3   TLV编码
上行脉冲串参<u>数类型</u>     类型<u>(1个</u><u>字节)</u>     长度<u>(1个</u><u>字节)</u>     值<u>(L个</u><u>字节)</u>     说明
    脉冲串标识     1     1     11     脉冲串特
  符   征表1
  调制   2   1   0   0＝QPSK
  前同步信号长度   3   2   64   64个字节
  FEC代码字(k)   4   1   78   13个字节
  FEC纠错(T)   5   1   6   T＝2个字节
  加密编码种子   6   2   35   种子＝00110101
  脉冲串间保护时间   7   1   5   5个符号
  脉冲串标识符   1   1   12   脉冲串特征表2
  调制   2   1   0   0＝QPSK
  前同步信号长度   3   2   64   64个字节
  FEC代码字(k)   4   1   78   78个字节
  FEC纠错(T)   5   1   6   T＝6个字节
  加密编码种子   6   2   35   种子＝00110101
  脉冲串间保护时间   7   1   5   5个符号
  脉冲串标识符   1   1   13   脉冲串特征表3
  调制   2   1   0   0＝64QAM
  前同步信号长度   3   2   64   128个字节
  FEC代码字(k)   4   1   78   256个字节
  FEC纠错(T)   5   1   6   T＝10个字节
  加密编码种子   6   2   35   种子＝00110101
  脉冲串间保护时间   7   1   5   5个符号
全服务电缆调制解调器系统操作
关于这个例示的实施例，fsCMTS设立fsCM域，该fsCM域包括：
·2个下行信道
1.DCPC 147是关于该fsCM域内的所有fsCM 106的广播信道，并且利用64QAM调制并按如图3所示的该下行频谱内的f1Hz的中心频率而被配置为ITU-T J83附录B标准。这个信道主要用于电缆上数据MAC管理消息、IP通信量和(在较小的程度上)MPEG-2视频输送。
2.DPC1137是关于该fsCM域内的所有fsCM 106的广播信道，并且利用256QAM调制并按如图3所示的该下行频谱内的f2Hz的中心频率而被配置为ITU-T J83附录B标准。这个信道主要用于广播质量MPEG-2电影输送，但也运送IP数据包。
·3个上行控制信道
1.关于所有或一组所述fsCM 106的论点带宽请求的UCC1174利用QPSK调制并按如图3所示的该上行频谱内的f3Hz的中心频率而被配置成按640千个符号/秒来进行操作。
2.UCC2176用于关于所有或一组所述fsCM 106的论点校准和维护，并且利用QPSK调制并按如图3所示的该上行频谱内的f4Hz的中心频率而被配置成按320千个符号/秒来进行操作。
3.UCC3178用于关于所有或一组所述fsCM 106的Aloha论点、按次计费或视频点播请求脉冲串，并且利用QPSK调制并按如图3所示的该上行频谱内的f5Hz的中心频率而被配置成按640千个符号/秒来进行操作。
·2个上行有效负载信道：
1.UPC1182意在主要用于关于所有或一组所述fsCM 106的IP上语音CBR通信量，并且利用16QAM调制并按如图3所示的该上行频谱内的f6Hz的中心频率而被配置成按5.12兆个符号/秒来进行操作。
2.UPC2 184意在主要用于关于所有或一组所述fsCM 106的高速数据和媒体流动通信量，并且利用16QAM调制并按如图3所示的该上行频谱内的f7Hz的中心频率而被配置成按5.12兆个符号/秒来进行操作。
当fsCMTS 102用于操作时，定期向所有fsCM 106广播以下的MAC管理消息，以便经由DCPC 147而在HFC 104中建立fsCM域：
1.SYNC 500，通常每150～250毫秒被发送一次，
2.MDCD 1000，通常每1～2秒被发送一次，以及
3.MMAP 900，通常每2～10毫秒被发送一次。
SYNC 500使用常规时间标记方法学来建立fsCMTS 102和fsCM 106的网络范围时钟同步，它在该技术领域内是已知的。MDCD 1000使用fsMAC域标识符1004来建立该fsMAC域。MDCD 1000也包含fsCM 106所需要的这些参数，以便通过设立这些信道和脉冲串特征表来加入该fsMAC域。通过使用特殊的脉冲串特征表、传输期限，并在特殊的传送起动时间，MMAP 900包含关于特殊信道上的上行传输机会的信息。MMAP 900也包含关于fsCM 106的上行传输机会(通常是每1～2秒一次)，fsCM 106希望加入该网络来传送CREQ 600，以调整其测距偏移量、中心频率、发送器功率电平和发送器前置均衡器系数，作为该初始化过程的一部分。一旦被初始化，fsCM 106就开始使用基于论点的BREQ 800来请求有效负载数据包的传输。
全服务电缆调制解调器初始化
参考图10，当对fsCM 106实行通电或重置时，在方框1102处进入fsCM初始化流程图1100。在方框1104中，fsCM 106处的DCPC接收器470正在连续不断地搜索有效的DCPC信道。如果MPEG-2TS由有效的电缆上数据PID(例如，1FFE十六进制)识别，则认为该DCPC是有效的。一旦被发现，就进入方框1106，以搜索有效的MDCD 1000。在MDCD 1000中，如果设置的话，标志1006表示该DCPC正在从所述fsCM 106接受新的登记，并且，进入方框1110。如果没有设置标志1006，则表示MDCD 1000未正在采用新的登记，并且，fsCM 106将退出方框1106，并进入方框1104，用于搜索另一个有效的DCPC。
在方框1110中，MDCD 1000中的所有这些参数都被fsCM 106接受。fsMAC域标识符1004将被用来与SYNC 500中的fsMAC域标识符586相匹配。如果接收有效的SYNC 500，则fsCM 106将使其时基与方框1114中的该fsCMTS时基同步。fsCM 106也根据在方框1114中的MDCD 1000内所接收的信息，来对其他下行和上行信道以及这些脉冲串特征表进行初始化。
在方框1116中，fsCM 106也为如表格6所示的该广播校准给予而监控MMAP 900。在这个例子中，第二个广播给予用于CREQ 600。在方框1116中，如果接收CREQ 600给予，则将进入方框1118，并且，fsCM 106将根据该脉冲串特征表以及如所接收的广播给予906中所规定的有效负载信息长度，来构造校准脉冲串。
在方框1120中，随后将在所规定的上行信道处，并在所规定的传输起动时间，传送CREQ 600脉冲串(使用指数补偿算法，并根据该给予中所规定的这些补偿开端和末端值，来经历补偿)。如果在方框1122中，校准响应CRSP 700由fsCM 106来接收，则该初始校准是成功的，并且，进入精细校准方框1124。如果在方框1122中没有接收CRSP 700，那么，在预定的超时之后，将进入方框1116，并且，将再试CREQ 600过程(未示出)。
在方框1124中，通过将周期的单点传送精细校准给予发送到关于每个上行信道的fsCM 106，fsCMTS将对该fsCM域内的这些上行信道中的每个上行信道执行精细校准。在方框1124中，在从fsCMTS 102接收CRSP 700之后，并且，在fsCM 106调整包括测距偏移量、频率、功率电平和前置均衡器系数的其上行信道参数之后，该精细校准过程完成。这些参数将被保存在fsCM 106上行信道特征表中，并且，它们将在脉冲串传输之前被用来配置该信道。在精细校准之后，进入方框1126。在方框1128中，fsCM 106完成该调制解调器登记过程，并变得可用于操作。
使用带宽请求的传输
参考图11，它是使用基于线路争用的(contention-based)带宽请求1200的数据包传输的流程图。在方框1204中，一个或多个数据包在fsCM 106处排队等候。在方框1206中，fsMAC-CM 192选择传送数据包中的一个或多个数据包。确定有效负载的字节数量和标题类型(例如，短的、长的或连成一串的)。在方框1208中，fsCM 106一直等候到利用广播给予906来接收MMAP 900为止(表格6中的例子)。进入方框1210，fsCM 106使用该补偿开端和末端值来计算该脉冲串传输的初始补偿(任何补偿算法都将行得通，并且在该技术领域内众所周知)。如果该补偿算法确定“该传输机会超出该当前给予”，那么，fsCM 106将把该传输推迟到下一个MMAP 900；否则，参考表格6中的第1个广播给予，fsCM 106根据以下内容来计算BREQ 800脉冲串传输起动时间：
(在给予906中所接收的传输起动时间)+
(所计算的和基于用字节表示的有效负载和标题的长度以及脉冲串特征表的脉冲串期限)×(通过该补偿算法而计算的延期的脉冲串数量)
将在该上行信道ID所规定的该信道处，并在该计算的时间，传送BREQ 800。进入方框1212，fsCM 106等候下一个MMAP 900中的单点传送给予908或未决给予910。在方框1218中，接收下一个MMAP 900，并且，在方框1210中，为具有与原始BREQ 800中的服务标识符相对应的服务标识符的单点传送给予908而检验下一个MMAP 900。单点传送给予908将具有必要的信息(信道特征表、标题类型和脉冲串特征表)，以便在方框1226中汇编脉冲串，并且在方框1228中，在所规定的上行信道处和在所规定的传输起动时间传送该脉冲串(经历补偿)。如果在方框1220中，没有为BREQ 800接收单点传送给予908，那么，为未决给予910的存在而检验MMAP 900。
在方框1224中，如果有关于fsCM 106的未决给予，则进入方框1208，以等候下一个MMAP 900。如果在方框1224中，MMAP 900中没有关于fsCM 106的未决给予，那么，在方框1210中被传输的BREQ 800被认为耗损或起冲突，并且，重新进入方框1208，以再试BREQ 800传输。
真无缝信道改变
在常规的电缆上数据系统中，常规的电缆调制解调器终端系统(CMTS)可能会指示电缆调制解调器(CM)为通信负载平衡、避免噪声或失败的信道备份而改变其上行信道。用于执行信道改变的程序如下所述。当该CMTS确定将CM从当前分配的上行信道移动到另一个上行信道时，它将信道改变请求消息发送到该CM。作为响应，该CM在该当前分配的信道上传送信道改变响应消息，以便用信号表示它准备好使用这个新的信道。在转换到这个新的信道之后，该CM通常在可以使用这个新的信道之前执行发送器参数(例如，测距偏移量、功率电平、频率和前置均衡器系数)的再校准。这种信道转换机制会非常耗时，并且会花费几秒钟或更长的时间，因为经常要求完全的再校准。
根据本发明，可以在fsCM系统100中实现真无缝信道改变。以逐个数据包为基础的真无缝信道改变，每个CMTS指引的电缆调制解调器脉冲串传输可以在这些上行信道中的任何一个上行信道处，它们利用如MAC消息MDCD 1000中所定义的这些脉冲串特征表中的任何一个脉冲串特征表来加以配置。
fsCM 106加入接受MDCD消息1000中的新登记的该fsCM域，它也包含关于具有信道特征表参数1026的所述下行信道的清单、具有所述信道特征表参数1028的所述上行信道的清单、以及所述脉冲串特征表参数1030的清单的字段。通过使用这些下行、上行和脉冲串标识符，这些特征表参数在该fsMAC域内被加以独特的识别。这些参数连同作为校准请求/响应过程的结果的、关于每个信道的这些信道校准参数一起被存储在fsCM 106中。
当从MMAP 900接收上行传输给予时，该给予包含关于传输信道ID、脉冲串特征表、给予尺寸和标题类型的充分的信息，以形成将要在相同的MMAP 900中所规定的那个确切的起动时间加以传送的上行脉冲串。这样，该信道改变是直接的，并且确实是无缝的。
选择性实施例
精通该技术领域的人可以利用用于进一步优化的不同变更中的该多信道fsMAC。例子是：
●如果不需要MPEG-2视频来为额外的用户进一步提高下行容量，或者，可以将MPEG-2视频用于IP媒体流动，那么，为IP数据包流而使用所有下行信道。
●为信道校准和带宽请求而使用单一上行控制信道。
●定义不同的上行有效负载信道(例如，CBR信道、用于实现服务质量和容量目标的专用信道)。
虽然这里已按照几个较佳的和选择性的实施例来描述本发明的教导，但是，精通该技术领域的人将会理解：在不脱离所附权利要求书的真实的精神和范围的前提下，可以进行将发挥相同功能的众多的修改、改进和替换。所有这类修改、改进和替换都意在被包括在这里附加的权利要求书的范围以内。

Claims (86)

1.一种用于在共享媒体网络中使用全服务媒体访问控制MAC使得调制解调器终端系统MTS和多个调制解调器进行通信的方法，包括：
a.通过一个或多个下行MAC消息建立一个MAC域，所述MAC域包括多个下行频信道和多个上行信道，每个信道使用单独的信道频率，并且包括至少一个上行控制信道，其运送主MAC消息，其中至少一个所述MAC消息标识在所述MTS和所述多个调制解调器之间执行MAC消息交换的第一下行和第一上行信道对；
b.通过来自所述MTS的一个或多个同步下行MAC消息来建立和所述MTS的时间同步；
c.由在所述多个调制解调器中的至少一个和所述MTS之间至少一个校准MAC消息交换来校准所述多个调制解调器中的至少一个调制解调器；
d.经由另一个下行MAC消息发送争用请求时隙的分配到所述多个调制解调器；
e.在所述一个或多个所述时隙中无误差地从所述一个或多个调制解调器接收一个或多个带宽请求MAC上行消息；以及
f.在步骤e中通过带宽给予下行MAC消息给予每个所述调制解调器在指定的时间，以指定的脉冲串特征表在指定的上行信道中发送若干字节。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行MAC消息中的至少一个还标识在所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行MAC消息中的至少一个还包括所述下行和上行信道的每一个的信道特征表。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述下行信道特征表还包括：信道类型、中心频率、符号率、调制类型、转送纠错FEC代码，以及交错深度。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上行信道特征表还包括：信道类型、中心频率、符号率、调制类型、转送纠错FEC代码，以及交错深度。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行MAC消息的其中之一还包括一个多或多个脉冲串特征表，该脉冲串特征表包括：调制方案、一个或多个前导参数、以及一个或多个转送纠错FEC参数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤f中的所述带宽给予MAC消息包括：带宽给予类型、上行信道标识符、脉冲串特征表标识符、脉冲串头部类型、以字节记的有效负载数据长度、以及脉冲串传输启动时间。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述带宽给予类型是恒定的比特率，所述MAC消息还包括给予间隔，用于在传输的第一给予之后默认给予多个脉冲串数据包的进一步重复传输。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制解调器终端系统是电缆调制解调器终端系统，并且所述多个全服务调制解调器中的至少一个是电缆调制解调器。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个下行信道的至少一个下行信道运送多个有效负载数据包流，所述有效负载数据包流具有从以下数据包类型组中选出的数据包类型：音频-可见MPEG-2运输流数据包、封装于MPEG-2运输流数据包中的具有唯一程序标识符PID的电缆上数据因特网协议IP数据包、以及封装于IP数据包中的音频-可见流。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络系统从由以下网络组成的组中选取：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
12.一种用于在共享媒体网络中使用全服务媒体访问控制MAC使得调制解调器与调制解调器终端系统MTS进行通信的方法，包括：
a.通过来自所述MTS的一个或多个下行MAC消息建立一个MAC域，所述MAC域包括多个下行频信道和多个上行信道，每个信道使用单独的信道频率，并且包括至少一个上行控制信道，其运送主MAC消息，其中至少一个所述MAC消息标识在所述MTS和所述多个调制解调器之间执行MAC消息交换的第一下行和第一上行信道对；
b.通过来自所述MTS的一个或多个同步下行MAC消息来建立和所述MTS的时间同步；
c.由至少一个与所述MTS的校准MAC消息交换来进行校准；
d.经由另一个下行MAC消息从所述MTS接收多个争用请求时隙的分配；
e.在其中一个所述时隙中发送带宽请求上行MAC消息，并由所述MTS无误差地接收；
f.如果带宽请求MAC消息已经被所述MTS无误差地接收，那么从所述MTS接收带宽给予下行MAC消息以在指定的上行信道中、在指定时间、以指定的脉冲串特征表发送若干字节。
g.如果在预定时间后，来自所述MTS的带宽请求下行MAC消息没有被接收，重新进入步骤d以再次发送所述带宽请求。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一下行MAC消息还标识在所述MAC域中的多个活动上行和下行信道。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述下行MAC消息还包括用于所述多个活动的下行和上行信道的每一个的信道特征表。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，至少一个所述MAC消息还包括一个或多个脉冲串特征表，其包括：调制解调方案、至少一个前导参数、和至少一个传送纠错FEC参数。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤f中的带宽给予MAC消息还包括：给予类型、上行信道标识符、脉冲串特征表标识符、脉冲串头部类型、以字节计的负载数据长度、以及脉冲串传输启动时间。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述带宽给予类型是恒定的比特率，所述MAC消息还包括给予间隔，用于在传输的第一给予之后默认给予多个脉冲串数据包的进一步重复传输。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述调制解调器终端系统是电缆调制解调器终端系统，并且所述多个全服务调制解调器中的至少一个是电缆调制解调器。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个下行信道的至少一个下行信道运送多个有效负载数据包流，所述有效负载数据包流具有从以下数据包类型组中选出的数据包类型：音频-可见MPEG-2运输流数据包、封装于MPEG-2运输流数据包中的具有唯一程序标识符PID的电缆上数据因特网协议IP数据包、以及封装于IP数据包中的音频-可见流。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络系统从由以下网络组成的组中选取：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
21.一种用于在共享媒体网络中使用全服务媒体访问控制MAC使得调制解调器终端系统MTS和多个调制解调器进行通信的设备，包括：
a.通过一个或多个下行MAC消息建立一个MAC域的装置，所述MAC域包括多个下行频信道和多个上行信道，每个信道使用单独的信道频率，并且包括至少一个上行控制信道，其运送主MAC消息，其中至少一个所述MAC消息标识在所述MTS和所述多个调制解调器之间执行MAC消息交换的第一下行和第一上行信道对；
b.通过来自所述MTS的一个或多个同步下行MAC消息来建立和所述MTS的时间同步的装置；
c.由在所述多个调制解调器中的至少一个和所述MTS之间至少一个校准MAC消息交换来校准所述多个调制解调器中的至少一个调制解调器的装置；
d.经由另一个下行MAC消息发送争用请求时隙的分配到所述多个调制解调器的装置；
e.在所述一个或多个所述时隙中无误差地从所述一个或多个调制解调器接收一个或多个带宽请求MAC上行消息的装置；以及
f.在步骤e中通过带宽给予下行MAC消息给予每个所述调制解调器在指定的时间，以指定的脉冲串特征表在指定的上行信道中发送若干字节的装置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述第一下行MAC消息还标识在所述MAC域中的多个活动上行和下行信道。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述下行MAC消息还包括用于所述多个活动的下行和上行信道的每一个的信道特征表。
24.如权利要求22所述的设备，其特征在于，至少一个所述MAC消息还包括一个或多个脉冲串特征表，其包括：调制解调方案、至少一个前导参数、和至少一个传送纠错FEC参数。
25.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述步骤f中的带宽给予MAC消息还包括：给予类型、上行信道标识符、脉冲串特征表标识符、脉冲串头部类型、以字节计的有效负载数据长度、以及脉冲串传输启动时间。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述带宽给予类型是恒定的比特率，所述MAC消息还包括给予间隔，用于在传输的第一给予之后默认给予多个脉冲串数据包的进一步重复传输。
27.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述调制解调器终端系统是电缆调制解调器终端系统，并且所述多个全服务调制解调器中的至少一个是电缆调制解调器。
28.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述多个下行信道的至少一个下行信道运送多个有效负载数据包流，所述有效负载数据包流具有从以下数据包类型组中选出的数据包类型：音频-可见MPEG-2运输流数据包、封装于MPEG-2运输流数据包中的具有唯一程序标识符PID的电缆上数据因特网协议IP数据包、以及封装于IP数据包中的音频-可见流。
29.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络系统从由以下网络组成的组中选取：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
30.一种用于在共享媒体网络中使用全服务媒体访问控制MAC使得调制解调器与调制解调器终端系统MTS进行通信的设备，包括：
a.通过来自所述MTS的一个或多个下行MAC消息建立一个MAC域的装置，所述MAC域包括多个下行频信道和多个上行信道，每个信道使用单独的信道频率，并且包括至少一个上行控制信道，其运送主MAC消息，其中至少一个所述MAC消息标识在所述MTS和所述多个调制解调器之间执行MAC消息交换的第一下行和第一上行信道对；
b.通过来自所述MTS的一个或多个同步下行MAC消息来建立和所述MTS的时间同步的装置；
c.由至少一个与所述MTS的校准MAC消息交换来进行校准的装置；
d.经由另一个下行MAC消息从所述MTS接收多个争用请求时隙的分配的装置；
e.在其中一个所述时隙中发送带宽请求上行MAC消息，并由所述MTS无误差地接收的装置；
f.如果带宽请求MAC消息已经被所述MTS无误差地接收，那么从所述MTS接收带宽给予下行MAC消息以在指定的上行信道中、在指定时间、以指定的脉冲串特征表发送若干字节的装置。
g.如果在预定时间后，来自所述MTS的带宽请求下行MAC消息没有被接收，重新进入步骤d以再次发送所述带宽请求的装置。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述第一下行MAC消息还标识在所述MAC域中的多个活动上行和下行信道。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述下行MAC消息还包括用于所述多个活动的下行和上行信道的每一个的信道特征表。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，所述下行信道的信道特征表还包括：信道类型、中心频率、符号率、调制类型、转送纠错FEC代码，以及交错深度。
34.如权利要求32所述的设备，其特征在于，所述上行信道的信道特征表还包括：信道类型、中心频率、符号率、调制类型、转送纠错代码FEC，以及交错深度。
35.如权利要求30所述的设备，其特征在于，至少一个所述MAC消息还包括一个或多个脉冲串特征表，其包括：调制解调方案、至少一个前导参数、和至少一个传送纠错FEC参数。
36.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述步骤f中的带宽给予MAC消息还包括：给予类型、上行信道标识符、脉冲串特征表标识符、脉冲串头部类型、以字节计的有效负载数据长度、以及脉冲串传输启动时间。
37.如权利要求36所述的设备，其特征在于，所述带宽给予类型是恒定的比特率，所述MAC消息还包括给予间隔，用于在传输的第一给予之后默认给予多个脉冲串数据包的进一步重复传输。
38.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述调制解调器终端系统是电缆调制解调器终端系统，并且所述多个全服务调制解调器中的至少一个是电缆调制解调器。
39.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述多个下行信道的至少一个下行信道运送多个有效负载数据包流，所述有效负载数据包流具有从以下数据包类型组中选出的数据包类型：音频-可见MPEG-2运输流数据包、封装于MPEG-2运输流数据包中的具有唯一程序标识符PID的电缆上数据因特网协议IP数据包、以及封装于IP数据包中的音频-可见流。
40.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络系统从由以下网络组成的组中选取：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
41.一种用于在共享媒体网络中使用全服务媒体访问控制MAC在调制解调器终端系统MTS和多个调制解调器之间通信的网络，包括：
a.通过一个或多个下行MAC消息建立一个MAC域的装置，所述MAC域包括多个下行频信道和多个上行信道，每个信道使用单独的信道频率，并且包括至少一个上行控制信道，其运送主MAC消息；其中至少一个所述MAC消息标识在所述MTS和所述多个调制解调器之间执行MAC消息交换的第一下行和第一上行信道对；
b.使得所述MTS通过来自所述MTS的一个或多个同步下行MAC消息来建立和所述MTS的时间同步的装置；
c.由在所述多个调制解调器中的至少一个和所述MTS之间至少一个校准MAC消息交换来校准所述多个调制解调器中的至少一个调制解调器的装置；
d.使得所述MTS经由另一个下行MAC消息发送争用请求时隙的分配到所述多个调制解调器的装置；
e.使得所述MTS在所述一个或多个所述时隙中无误差地从所述一个或多个调制解调器接收一个或多个带宽请求MAC上行消息的装置；以及
f.使得所述MTS在步骤e中通过带宽给予下行MAC消息给予每个所述调制解调器在指定的时间，以指定的脉冲串特征表在指定的上行信道中发送若干字节的装置。
42.如权利要求41所述的网络，其特征在于，所述第一下行MAC消息还标识在所述MAC域中的多个活动上行和下行信道，并且至少一个下行MAC消息还包括用于所述下行和上行信道的每一个的信道特征表。
43.如权利要求41所述的网络，其特征在于，所述步骤f中的带宽给予MAC消息还包括：给予类型、上行信道标识符、脉冲串特征表标识符、脉冲串头部类型、以字节计的有效负载数据长度、以及脉冲串传输启动时间。
44.如权利要求41所述的网络，其特征在于，所述多个下行信道的至少一个下行信道运送多个有效负载数据包流，所述有效负载数据包流具有从以下数据包类型组中选出的数据包类型：音频-可见MPEG-2运输流数据包、封装于MPEG-2运输流数据包中的具有唯一程序标识符PID的电缆上数据因特网协议IP数据包、以及封装于IP数据包中的音频-可见流。
45.如权利要求41所述的网络，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络系统从以下一组网络中选取：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
46.如权利要求41所述的网络，其特征在于，一个或多个所述下行MAC消息还包括一指标，其表明接受来自所述等待加入MAC域的一个或多个调制解调器的注册。
47.如权利要求41所述的网络，其特征在于，在步骤c中，对于所述MAC域中的所有所述活动上行信道进一步重复所述校正；并且为各个所述上行信道将校正参数被保留在各个所述调制解调器中。
48.一种方法，用于使得调制解调器终端系统MTS通过多个调制解调器经由共享媒体多访问网络的多个下行信道发送全服务IP数据包流到多个被IP使能的设备，该方法包括：
a.经由一个或多个下行媒体访问控制MAC消息建立MAC域，所述MAC域包括多个所述下行信道和至少一个上行信道；
其中每个所述信道具有唯一频率；
其中至少一个所述MAC消息标识执行在所述MTS和各个所述调制解调器之间的MAC消息交换的一个第一下行和一个第一上行信道；
b.经由所述第一下行信道和至少一个另一下行信道向各个所述电缆调制解调器发送IP数据包流；
c.各个所述电缆调制解调器轮流转送所述IP数据包流到所述数字化设备的至少一个。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，音频-可见流被封装在所述IP数据包流中，并且所述IP数据包流被封装在具有唯一PID的MPEG-2运输流中。
50.如权利要求48所述的方法，其特征在于，每个所述数字设备被从以下设备的组中选出：数字化机顶盒、个人电脑、具有语音、传真和视频会议能力之一或其组合的多媒体终端适配器。
51.如权利要求48所述的方法，其特征在于，至少一个所述下行信道耦合到至少一个视频服务器。
52.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述下行信道和所述上行信道分别是电缆上数据系统规格DOCSIS下行信道和DOCSIS上行信道。
53.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络从以下一组网络中选出：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
54.如权利要求48所述的方法，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还标识所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
55.一种方法，用于使得调制解调器经由共享媒体多访问网络的多个下行信道从调制解调器终端系统MTS全服务IP数据包流，然后再发送给至少一个IP使能的数字化设备，该方法包括：
a.经由来自所述MTS的一个或多个下行媒体访问控制MAC消息建立MAC域，所述MAC域包括多个所述下行信号和至少一个上行信道；
其中每个所述信道具有唯一频率；
其中至少一个所述MAC消息标识执行在所述MTS和各个所述调制解调器之间的MAC消息交换的一个第一下行和一个第一上行信道，
b.经由所述第一下行信道和至少一个另一下行信道从所述MTS接受IP数据包流到各个所述电缆调制解调器；
c.转发所述IP数据包流到一个或多个所述数字化设备。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，音频-可见流被封装在所述IP数据包流中，并且所述IP数据包流被封装在具有唯一PID的MPEG-2运输流中。
57.如权利要求55所述的方法，其特征在于，每个所述数字设备被从以下设备的组中选出：数字化机顶盒、个人电脑、具有语音、传真和适配会议能力之一或其组合的多媒体终端适配器。
58.如权利要求55所述的方法，其特征在于，至少一个所述下行信道耦合到至少一个视频服务器。
59.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述下行信道和所述上行信道分别是电缆上数据系统规格DOCSIS下行信道和DOCSIS上行信道。
60.如权利要求55所述的方法，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络从以下一组网络中选出：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
61.如权利要求55所述的方法，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还标识所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
62.如权利要求55所述的方法，其特征在于，IP数据包流由每个所述调制解调器的媒体访问控制经由家庭网络转发给数字设备。
63.一种设备，用于使得调制解调器终端系统MTS通过多个调制解调器经由共享媒体多访问网络的多个下行信道发送全服务IP数据包流到多个被IP使能的设备，该设备包括：
a.用于经由一个或多个下行媒体访问控制MAC消息建立MAC域的装置，所述MAC域包括多个所述下行信号和至少一个上行信道；
其中每个所述信道具有唯一频率；
其中至少一个所述MAC消息标识执行在所述MTS和各个所述调制解调器之间的MAC消息交换的一个第一下行和一个第一上行信道，
b.用于经由所述第一下行信道和至少一个另一下行信道向各个所述电缆调制解调器发送IP数据包流的装置；
c.各个所述电缆调制解调器轮流转送所述IP数据包流到所述数字化设备的至少一个。
64.如权利要求63所述的设备，其特征在于，音频-可见流被封装在所述IP数据包流中，并且所述IP数据包流被封装在具有唯一PID的MPEG-2运输流中。
65.如权利要求63所述的设备，其特征在于，每个所述数字设备被从以下设备的组中选出：数字化机顶盒、个人电脑、具有语音、传真和视频会议能力之一或其组合的多媒体终端适配器。
66.如权利要求63所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行信道耦合到至少一个视频服务器。
67.如权利要求63所述的设备，其特征在于，所述下行信道和所述上行信道分别是电缆上数据系统规格DOCSIS下行信道和DOCSIS上行信道。
68.如权利要求63所述的设备，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络从以下一组网络中选出：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
69.如权利要求63所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还标识所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
70.如权利要求63所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息包括每个所述下行和上行信道的信道特征表。
71.一种设备，用于使得调制解调器经由共享媒体多访问网络的多个下行信道从调制解调器终端系统MTS全服务IP数据包流，然后再发送给至少一个IP使能的数字化设备，该设备包括：
a.用于经由来自所述MTS的一个或多个下行媒体访问控制MAC消息建立MAC域的装置，所述MAC域包括多个所述下行信号和至少一个上行信道；
其中每个所述信道具有唯一频率；
其中至少一个所述MAC消息标识执行在所述MTS和各个所述调制解调器之间的MAC消息交换的一个第一下行和一个第一上行信道，
b.用于经由所述第一下行信道和至少一个另一下行信道从所述MTS接收IP数据包流到各个所述电缆调制解调器的装置；
c.用于转发所述IP数据包流到一个或多个所述数字化设备的装置。
72.如权利要求71所述的设备，其特征在于，音频-可见流被封装在所述IP数据包流中，并且所述IP数据包流被封装在具有唯一PID的MPEG-2运输流中。
73.如权利要求71所述的设备，其特征在于，每个所述数字设备被从以下设备的组中选出：数字化机顶盒、个人电脑、具有语音、传真和视频会议能力之一或其组合的多媒体终端适配器。
74.如权利要求71所述的设备，其特征在于，在从所述MTS开始传送之前，所述IP数据包流以一个唯一的MPEG-2运输流PID被封装。
75.如权利要求71所述的设备，其特征在于，所述下行信道和所述上行信道分别是电缆上数据系统规格DOCSIS下行信道和DOCSIS上行信道。
76.如权利要求71所述的设备，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络从以下一组网络中选出：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
77.如权利要求71所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还标识所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
78.如权利要求71所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还包括用于所述下行和上行信道的每一个的信道特征表。
79.如权利要求71所述的设备，其特征在于，IP数据包流由每个所述调制解调器的媒体访问控制经由家庭网络转发给数字设备。
80.一种共享媒体网络系统，用于使得调制解调器终端系统MTS通过多个调制解调器经由多下行信道发送全服务IP数据包流到多个IP使能的装设备，所述网络系统包括：
a.用于使得所述MTS经由一个或多个下行媒体访问控制MAC消息建立MAC域的装置，所述MAC域包括多个所述下行信号和至少一个上行信道；
其中每个所述信道具有唯一频率；
其中至少一个所述MAC消息标识执行在所述MTS和各个所述调制解调器之间的MAC消息交换的一个第一下行和一个第一上行信道，
b.用于使得所述MTS经由所述第一下行信道和至少一个另一下行信道向各个所述电缆调制解调器发送IP数据包流的装置；
c.各个所述电缆调制解调器轮流转送所述IP数据包流到所述数字化设备的至少一个。
81.如权利要求80所述的设备，其特征在于，音频-可见流被封装在所述IP数据包流中，并且所述IP数据包流被封装在具有唯一PID的MPEG-2运输流中。
82.如权利要求80所述的设备，其特征在于，每个所述数字设备被从以下设备的组中选出：数字化机顶盒、个人电脑、具有语音、传真和适配会议能力之一或其组合的多媒体终端适配器。
83.如权利要求80所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行信道耦合到至少一个视频服务器。
84.如权利要求80所述的设备，其特征在于，所述下行信道和所述上行信道分别是电缆上数据系统规格DOCSIS下行信道和DOCSIS上行信道。
85.如权利要求80所述的设备，其特征在于，所述全服务、多访问调制解调器网络从以下一组网络中选出：双向混合光纤同轴线电缆电视网络、双向同轴电缆网络、电缆上数据服务规格DOCSIS网络。
86.如权利要求80所述的设备，其特征在于，至少一个所述下行MAC消息还标识所述MAC域中的所有活动上行和下行信道。
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