CN102957630A - 用于上行信道绑定的方案 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种用于上行信道绑定的方案。一种支持无状态请求和/或基于有限竞争的请求的电缆调制解调器，在一实例中，提供了被配置为在多个上行信道上通信的物理层（PHY）。提供带宽请求器以在用于基于竞争的流的第一子组上行信道上使用基于竞争的请求来请求带宽，并且在用于无状态流的第二子组上行信道上使用无状态请求来请求带宽。

Description

用于上行信道绑定的方案
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年8月23日提交的61/526,504号美国临时申请、2012年1月5日提交的61/583,543号美国临时申请和2012年8月20日提交的13/589,444号美国实用专利申请的权益，其中的每一个通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及上行信道的绑定。
背景技术
有线电视（CATV）系统不再仅限于向观看者提供电视节目。此外，CATV系统还经由通过光缆、同轴或其他电缆、诸如WiFi、蓝牙（注册商标）等（所有这些与电视节目的传统空中无线波广播形成对比）向用户驻地传输的信号向用户提供因特网接入和/或其他服务。
CATV系统可利用符合电缆传输数据服务接口规范（DOCSIS）的设备和协议来实现一个以上机顶装置和一个以上电缆调制解调器终端系统（CMTS）之间的诸如视频、音频和/或数据的信息的传输。DOCSIS规范大体表示由有线电视实验室（CableLabs，注册商标）公布的定义用于CMTS、电缆调制解调器（CM）和机顶装置控制的行业标准的一组规范。部分地，DOCSIS规范描述了对包括但不局限于操作支持系统、管理、数据接口、网络层、数据链路层和用于电缆传输数据系统的物理层传输的电缆调制解调器系统的各个方面的要求和目标。名为“电缆传输数据服务接口规范，DOCSIS3.0，MAC及以上层协议接口规范，CM-SP-MULPIv3.0-116-110623”的DOCSIS接口规范通过引用整体并入本文。
DOCSIS电缆系统包括两个主要组件：一个以上的在用户驻地的电缆调制解调器，和位于前端（headend，数据转发站）的CMTS。如本文所使用，术语“下行”表示从CMTS到电缆调制解调器的方向上信息的传输。术语“上行”表示从电缆调制解调器到CMTS的方向上信息的传输。
随着用于电缆调制解调器的上行信道数量的增加，上行信道绑定的复杂度以指数量级地增加。对于加入上行绑定信道组的每个信道，由电缆调制解调器进行的对于每条加入的上行信道的监控和追踪功能也增加了。例如，对于每个上行信道，电缆调制解调器必须存储和监控带宽请求时间、请求多少带宽、在哪条上行信道上请求带宽、许可多少带宽、收到带宽许可的时间以及在哪条下行信道上接收该许可。因此，随着更多的上行信道被加入，电缆调制解调器要求增加硬件和软件的复杂度以存储和监控带宽请求。
发明内容
（1）一种电缆调制解调器，包括：物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信，其中，所述上行信道包括第一子组上行信道和第二子组上行信道；以及，带宽请求器，被配置为在竞争时隙期间仅在所述第一子组上行信道上请求带宽。并且其中，所述物理层被配置为基于响应于带宽请求而接收的带宽在所述第二子组上行信道上传输数据。其中，所述物理层被配置为仅在所述第一子组上行信道上传输带宽请求，并且在所述第一子组上行信道和所述第二子组上行信道上传输数据。
（2）根据（1）所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器被配置为对于所述第一子组上行信道中的各上行信道，计算并存储基于竞争的数据，并且对于所述第二子组上行信道，不计算或存储基于竞争的数据。
（3）根据（1）所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器被配置为对于所述第一子组上行信道和所述第二子组上行信道中的各上行信道，存储队列深度在该上行信道上传输的时间、所传输的队列深度、所请求的带宽的量以及所接收的带宽的量。
（4）根据（1）所述的电缆调制解调器，其中，在基于竞争的请求中，所述带宽请求器被配置为仅在由电缆调制解调器终端系统（CMTS）或前端站分配的竞争时隙期间请求带宽。
（5）一种电缆调制解调器，包括：物理层（PHY），被配置为在上行信道上通信；以及，带宽请求器，被配置为在所述上行信道上发送关于无状态流的带宽请求，其中，所述带宽请求器被配置为不存储和更新状态循环，所述状态循环追踪在所述上行信道上传输的关于所述无状态流的所述带宽请求。其中，所述无状态流包括除了需要实时或非实时轮询的流之外的所有类型的流。
（6）根据（5）所述的电缆调制解调器，其中，对于无状态流，所述带宽请求器不为无状态流存储队列深度被传输至CMTS的时间、所传输的队列深度以及传输所述队列深度的信道、关于所述上行信道的请求的带宽量和接收的带宽量。
（7）根据（5）所述的电缆调制解调器，其中，无状态流是除了主动许可服务（UGS）流或具有活动检测的主动许可服务（non-UGS-AD）流之外的服务流。
（8）一种电缆调制解调器，包括：物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信；以及，带宽请求器，被配置为在第一子组上行信道上使用基于竞争的请求为基于竞争的流请求带宽，并且在第二子组上行信道上使用无状态请求为无状态流请求带宽。
（9）根据（8）所述的电缆调制解调器，其中，所述第一子组上行信道和所述第二子组上行信道无交集。
（10）根据（8）所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器存储并更新请求-确认状态循环，所述请求-确认状态循环追踪所述第一子组上行信道的带宽请求且不追踪所述第二子组上行信道的带宽请求。
（11）根据（8）所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器被配置为对于所述第一子组上行信道计算和存储基于竞争的数据。
（12）根据（8）所述的电缆调制解调器，其中，在基于竞争的请求中，所述带宽请求器仅在被分配的竞争时隙期间请求带宽。
（13）根据（8）所述的电缆调制解调器，其中，在无状态请求中，所述带宽请求器不维持无状态流的请求-确认状态循环，并且其中，电缆调制解调器终端系统（CMTS）维持所述无状态流的请求-确认状态循环。
（14）一种电缆调制解调器，包括：物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信；以及，存储器，被配置为存储信道参数设定，其中，所述信道参数设定基于各信道的信道特性而由两个以上上行信道共享。
（15）根据（14）所述的电缆调制解调器，其中，所述信道参数设定包括信道频率、信道调制、前导和前向纠错（FEC）码中的至少一个。
（16）根据（14）所述的电缆调制解调器，其中，具有基本相同的SNR的信道共享信道参数设定。
（17）根据（16）所述的电缆调制解调器，其中，所述物理层提供指示哪些信道具有基本相同的SNR的信号。
（18）一种电缆调制解调器终端系统，包括：上行物理层（PHY）解调器，被配置为在电缆调制解调器的上行信道上接收关于第一流的带宽请求；以及，带宽分配器，被配置为当所述第一流是为无状态请求供应的时分配带宽并维持关于所述第一流的请求-确认状态循环。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入且组成此说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1A示出了根据本公开实施方式的示例系统。
图1B示出了根据本公开实施方式的示例状态循环。
图2A示出了基于有限竞争的请求的示例。
图2B是用于根据本公开示例实施方式的基于有限竞争的请求的示例处理的流程图。
图3A示出了根据本公开实施方式的无状态请求。
图3B是根据本公开实施方式的无状态请求的示例处理的流程图。
图4是根据本公开的实施方式的无状态和基于有限竞争的请求的示例处理的流程图。
图5是根据本公开实施方式的、利用无状态流向电缆调制解调器分配带宽的处理的流程图。
图6A示出了信道参数设定的示例。
图6B示出了根据本公开的实施方式的共享的信道参数设定。
图7是其上可实施本发明的示例计算机系统的框图。
现将参照附图描述本发明。在图中，相似的参考标号可指示相同或功能相似的元件。
具体实施方式
尽管本文参照用于具体应用的示例实施方式描述本发明，但应理解，本公开并不局限于此。本领域技术人员通过本文所提供的教导将认识到其范围内的其他修改、应用和实施方式以及本公开会有极大应用的其他领域。
图1A示出了根据本公开实施方式的示例系统100。系统100包括通过HFC网络106与一个以上电缆调制解调器104a-n耦接的前端或电缆调制解调器终端系统102。每个电缆调制解调器104可连接或耦接至一个以上的客户端装置112a-n。为了示例的方便，电缆调制解调器104a被比其他电缆调制解调器更详细地示出。
电缆调制解调器104可包括主时钟130、上行物理层调制器（US PHY）132、下行物理层解调器（DS PHY）134。US PHY 132与DS PHY 134耦接至介质访问控制（MAC）136。MAC 136耦接至上行队列138a-n。上行队列138存储上行传输至CMTS 102的数据。带宽请求器144耦接至上行队列138。电缆调制解调器104还可以包括耦接于存储器142的处理器140。根据本公开实施方式，本文所述的由电缆调制解调器104执行的功能可由处理器104基于存储在存储器142中的指令执行。电缆调制解调器104使用同轴电缆耦接至HFC网络106。尽管本文所述实施方式利用HFC网络和同轴电缆，但其他传输方法还可包括但不限于有线、无线或两种都有的传输介质，包括卫星、陆地（如光纤、铜的、双绞、同轴、混合光纤同轴（HFC）或等等）、无线电、微波、自由空间光和/或其他形式或方法的传输。
US PHY 132在电缆调制解调器104和HFC网络106的上行信道之间形成物理层接口。电缆调制解调器104可对于上行信道中的每一个均包括单独的US PHY 132。指向CMTS 102的视频、声音、数据和/或控制消息在US PHY 132处被收集并传输至CMTS 102。US PHY 132对上行传输至CMTS 102的信息调制和/或格式化。
DS PHY 134在电缆调制解调器104和HFC网络106的下行信道之间形成物理层接口。DS PHY 134接收并解调来自CMTS 102的所有脉冲（burst）。
系统100可用的用于通信的频谱可被分为“信道”。如本文所使用的那样，术语“下行信道”表示在其上数据由CMTS 102被传输至电缆调制解调器104的信道。术语“上行信道”表示在其上数据由电缆调制解调器104传输至CMTS 102的信道。
MAC 136适当地接收来自DS PHY 134的下行信号并向US PHY 132提供上行信号。MAC 136作为电缆调制解调器104的数据链路层的下子层进行工作。在实施方式中，MAC 136支持对在物理层上传输的信号进行分片、组片、负载报头的压缩/解压、和/或错误检测等。
存储器142可与MAC 136交互以当信号被MAC 136处理时存储该信号。存储器142还可以存储用于支持处理活动的各种辅助数据。这样的辅助数据包括安全协议、标识符、规则、策略等。
带宽请求器144基于上行队列138中的数据量、上行流的服务质量（QoS）和客户端112的服务等级协议（SLA）从CMTS 102请求带宽。QoS包括对电缆调制解调器104和CMTS 102之间的连接方面的要求，如服务响应时间、丢包、信噪比、串扰、回波、中断、频率响应、响度级等。SLA可指定可用性、服务能力、性能、操作或由CMTS 102向电缆调制解调器104提供的服务的其他属性的级别，比如计费。在示例中，带宽请求器144生成指示到MAC 136的队列138的队列深度的信号133。队列深度指示用于传输至CMTS 102的上行队列138中的数据量。MAC 136基于队列深度准备带宽请求。
电缆调制解调器终端系统（CMTS）102包括主时钟114、上行PHY解调器122、下行PHY调制器124和MAC 120。MAC 120耦接至带宽分配器116。CMTS 102还可包括耦接至存储器128的处理器126。根据本发明实施方式，本文所述的由CMTS 102执行的功能可由处理器126基于存储于存储器128的指令进行。
CMTS 102还通过HFC网络106耦接至电缆调制解调器104。
US PHY 122在CMTS 102与HFC网络106的上行信道之间形成物理层接口。CMTS 102可对于上行信道中的每一个均包括单独的US PHY122。US PHY 122接收并解调来自电缆调制解调器104的所有脉冲。
DS PHY 124在CMTS 102与HFC网络106的下行信道之间形成物理层接口。指向一个以上电缆调制解调器104的视频、声音、数据和/或控制消息在DS PHY 124处被收集并且传输至相应的电缆调制解调器104。DSPHY 124对下行传输的信息进行调制和/或格式化。
MAC 120适当地接收来自US PHY 122的上行信号并向DS PHY 124提供下行信号。MAC 120作为CMTS 102的数据链路层的下子层进行工作。在实施方式中，MAC 120支持对在物理层上传输的信号进行分片、组片、负载报头的压缩/解压、和/或错误检测等。
存储器128可与MAC120交互以当信号被MAC120处理时存储该信号。存储器128还可以存储用于支持处理活动的各种辅助数据。这样的辅助数据包括安全协议、标识符、规则、策略等。
带宽分配器116可基于由电缆调制解调器104的带宽请求器144生成的带宽请求向电缆调制解调器104分配带宽。在示例中，正如下面将进一步描述的那样，带宽分配器116还可存储电缆调制解调器104的上行信道的状态。带宽分配器116以“许可”的形式许可带宽，“许可”是通过DSPHY124在下行信道上进入的一条MAP消息。
在示例中，客户端112可以是任何有线或无线装置，包括但不限于个人计算机、笔记本电脑、手机、个人数字助理（PDA）或诸如iPodTM或iPadTM的媒体播放器。
随着电缆调制解调器104的上行信道数量的增加，对应的上行信道的绑定（bonding）的复杂度增加。“上行信道绑定”使电缆操作者可以通过组合多个信道以在MAC层形成更大的绑定组来向每个电缆调制解调器提供更高的上行带宽。加入上行绑定信道的每个信道指数式地增加了由电缆调制解调器执行的所需的监控和追踪功能。例如，对每个上行信道，电缆调制解调器必须存储并监控请求时间、请求多少带宽、在哪条上行信道上请求带宽、多少带宽被许可、收到带宽许可的时间以及在哪条下行信道上收到带宽许可。因此，随着更多的上行信道被加入，电缆调制解调器要求增加硬件和软件的复杂度以存储和监控带宽请求。
在传统DOCSIS系统中，传统的电缆调制解调器负责通过DOCSIS3.0中定义的基于状态的处理来管理上行绑定。这样的管理职责导致了可扩展性问题，其中硬件/软件职责随着每一信道的加入而指数式地增加。尽管由CMTS进行的下行绑定随着更多下行信道被加入也容易增加，但上行绑定要比由CMTS所进行的下行信道绑定复杂的多，因为每个加入的信道阶乘式地增加复杂度。例如，在下行方向上，信道绑定是在CMTS被完全控制的情况下的以统计式多路复用形式进行的相对简单的实施。这样，CMTS可同时地、在重叠的时间上、或是不同时地，在不同的信道上对电缆调制解调器传输不同的包。但是，在上行方向上，CMTS不知道哪个电缆调制解调器想要传输、什么时候该电缆调制解调器将要传输或每个电缆调制解调器要传输多少数据。因此，每个电缆调制解调器必须请求并得到允许以在被称为“时隙（time slot）”的某些场合处进行传输。进一步地复杂化，还可能出现绑定和非绑定信道的混合。
在传统DOCSIS系统中，传统电缆调制解调器使用“基于状态”的带宽请求机制。在本文称为“基于状态”的请求中，传统电缆调制解调器可在由CMTS定义的竞争时隙期间向CMTS发送带宽请求。进一步地，电缆调制解调器必须对每个上行队列维持“状态循环”或“请求-确认状态循环”（下文中描述）。在DOCSIS中，每个队列都与上行服务流相关联。除状态循环外或作为状态循环的补充，电缆调制解调器也可为由实施基于状态的请求的每个服务流所用的每个信道上的该服务流存储：带宽请求发送的时间、请求多少带宽、在哪条上行信道上请求带宽、多少带宽被许可、收到带宽许可的时间以及在哪条下行信道上收到该许可。
图1B示出根据本公开实施方式的示例状态循环150。在示例中，电缆调制解调器可在四种状态中的一种以上状态工作，即，请求状态152、等待状态154、确认状态156和关闭状态158。请求状态152表示带宽请求器144正在请求来自CMTS的带宽。一旦请求被发送，电缆调制解调器进入等待状态154，直到从CMTS接收到反馈（诸如许可或确认“ack”消息）。确认状态156表示CMTS接收到请求或电缆调制解调器接收到对应的许可。如果电缆调制解调器超过预定时间段后仍处于确认状态156或等待状态154，电缆调制解调器通过重新进入请求状态152生成另一请求。换句话说，如果电缆调制解调器在预定的时间段内并未接收到确认消息或许可消息，那么电缆调制解调器将生成另一请求。
在所有请求已被许可或没有其他未决或未完成的请求之后，电缆调制解调器104进入关闭状态158。关闭状态158表示没有更多的数据要传输、所有请求都已被许可或不再请求带宽。当再次需要带宽时，状态循环150再次进入请求状态152。
因此，在基于状态的请求模式中，电缆调制解调器104必须为每个上行信道在例如存储器142中存储并维持/更新状态循环150。
当包的分片（fragment）被以不同的顺序传输，由于上行绑定信道的特性，维持状态循环150的复杂度增加。在对跨调度电缆调制解调器104的所有上行信道的调度器（未示出）的管理中出现了另一个问题。在基于状态的请求系统中，确认（ACK）时间必须被电缆调制解调器104追踪。ACK时间包括对于电缆调制解调器中的每个上行信道的已处理的ACK和未决ACK的超时时间。请求可由电缆调制解调器104在特定的上行信道上作出，而来自CMTS102的许可可在任何信道上下行传来，从而增加了追踪许可的复杂度。进一步地复杂化许可追踪处理，带宽许可可以是对于多个请求的许可的子集或组片。因此，随着电缆调制解调器104的上行信道的数量的增加，每个信道需要存储并追踪的数据量增加为上行信道的数量的阶乘。
通常跨高达4个信道的DOCSIS上行信道绑定被扩展至8个信道以上。然而，很难将DOCSIS上行绑定扩展至诸如32或48个信道的大量信道。一个具体的困难存在于DOCSIS中使用的请求-许可追踪方法。DOCSIS执行竞争请求，即，上行中存在任何数量的电缆调制解调器104（可以包括所有电缆调制解调器104）均可尝试向CMTS102发送带宽请求的时隙。这些请求可能发生冲突，使得CMTS102不能接收请求。为减少冲突，存在关于电缆调制解调器104在竞争时隙期间何时可尝试发送的规则。“竞争时隙”指的是由CMTS102分配的时间段，在该时间段期间，任何电缆调制解调器104可从CMTS102请求带宽。DOCSIS提供了一组规则，其包括事件请求冲突中的退避算法。为使退避算法和其他规则工作，电缆调制解调器104应具有确定其请求是否被CMTS接收到的方法。若该请求被接收到，则电缆调制解调器不被允许重新请求带宽，但若该请求未被接收到，则电缆调制解调器可重试从CMTS请求带宽。有非常复杂的用于确定请求是否被CMTS102接收到的关于ACK时间、许可待决等的DOCSIS消息结构和规则。在DOCSIS3.0中，实施所有这些结构/规则等的复杂性比信道数量增长得更快，因为每个信道均需要每个其他信道上的有关请求时间和ACK时间的信息。对于服务流通过其可发送基于竞争的带宽请求的每个信道，电缆调制解调器必须计算和存储“基于竞争的数据”。如本文所提及的基于竞争的数据例如可通过与退避窗口相加在一起，退避窗口与变量相乘，在某范围内选取随机数（x），以及跨与服务流相关的所有信道计算x的许多请求可能来计算。因此，在增加的每个新信道上实施基于竞争的请求可包括计算和维持关于各新信道的基于竞争的数据，从而显著增加了复杂性。
基于有限竞争的请求
为克服上述问题，根据本公开的实施方式，电缆调制解调器104可执行“基于有限竞争的请求”，这指的是限制其中发生基于竞争的带宽请求的信道数量，从而仅为基于竞争的信道存储和维持请求状态。未用于基于竞争的请求的信道以及用于基于竞争的请求的信道均可用于向上游发送数据至CMTS 102。
图2A示出了基于有限竞争的请求的一个实例。如图2A所示，上行PHY 132经由上行信道200向CMTS 102发送信息。上行信道200包括第一子集上行信道202和第二子集上行信道204。再参照图1，在基于有限竞争的请求中，带宽请求器144在竞争时隙期间，仅在第一子集上行信道202上请求带宽。第二子集上行信道204仅用于向上游发送数据至CMTS102，且不用于基于竞争的请求。通过限制其上发生基于竞争的请求的上行信道的数量，基于竞争的数据仅必须为信道202维持，从而减少了存储器142的存储量以及需要由处理器140处理的量。仍必须为每个上行信道202维持基于状态的数据（例如，状态循环150）。在一个实例中，上行数据可在第一子集上行信道202以及第二子集上行信道204上发送，但基于竞争的请求限于第一子集上行信道202。
通过限制子集信道202的基于竞争的请求的数量，可提供给任何数量的非基于竞争的信道（诸如信道204）较小的复杂度增加，因为当与信道202相比时，信道204具有较少开销。单播请求时机可能出现在任何上行信道上，以及响应任何请求类型（竞争或其他）的许可可能出现在任何下行信道上。因此，系统的总容量可扩展至大量信道，而不会使基于竞争的追踪的复杂性增加至超过信道202的所需。
在一个实例中，电缆调制解调器104可保持追踪何时存在竞争时机，并同时跨所有上行信道200来计算它们。CMTS 102将竞争请求时机置于每个上行信道200上。电缆调制解调器104的供应确定了这一特定电缆调制解调器使用哪些上行信道200来响应竞争时机。电缆调制解调器104的供应可经由DOCSIS配置文件、来自CMTS的DOCSIS MAC管理消息、来自网络管理系统的简单网络管理协议（SNMP）命令、或其他方式来进行。在基于有限竞争的请求中，电缆调制解调器保持追踪其何时在上行信道202中的一个上进行带宽请求，并与其他上行信道204共享该信息。电缆调制解调器102例如由CMTS 102来供应，以使用一些上行信道202用于基于竞争的请求，且剩余信道204不用于竞争请求。
图2B是根据本公开实施方式的用于由电缆调制解调器执行的基于有限竞争的请求的示例性处理210的流程图。处理210将继续参照图1-图2所述的实例性操作环境来描述。然而，该处理不限于这一实施方式。注意，处理210所示的一些步骤不一定必须以所示顺序出现。在一个实例中，这些步骤由电缆调制解调器104来执行。
在步骤212中，竞争时隙期间，在为基于竞争的请求分配的第一子集上行信道上请求带宽。例如，在为基于竞争的请求而分配的上行信道202上请求带宽。
在步骤214中，仅为为基于竞争的请求而分配的第一子集上行信道维持状态。例如，为第一子集上行信道202中的每一个维持状态150。
在步骤216中，接收带宽许可。例如，响应步骤212中发送的带宽请求，从CMTS 102接收带宽许可。
在步骤218中，基于步骤216中接收到的带宽向上游发送数据。例如，基于步骤216中从CMTS接收到的带宽许可，经由第二子集上行信道204，或者经由第一子集上行信道202和第二子集上行信道204这两者来发送数据。
无状态请求
在另一实例中，为克服上述关于扩展上行绑定的问题，根据本公开的实施方式，电缆调制解调器104和CMTS 102可执行“无状态”请求。在如本文所述的“无状态请求”中，电缆调制解调器104不针对为无状态请求而提供的服务流来存储或更新状态循环150。电缆调制解调器104不再需要存储发送每个带宽请求的时间、接收到确认的时间、使各请求处于其上的上行信道、请求的时间、请求多少带宽、在哪个信道上请求带宽、多少带宽被许可、或接收到带宽许可的时间以及在哪个信道上接收到。在一个实例中，CMTS 102可存储和更新状态循环150以及使各请求处于其上的上行信道、请求的时间、请求多少带宽、在哪个信道上请求带宽以及对于为无状态请求而提供的每个电缆调制解调器104的每个流和每个上行信道许可了多少带宽。
图3A示出了无状态请求。在本实例中，流300a至300n被称为“无状态流”。如本文所提及的无状态流是实施无状态请求的上行流。例如，无状态流300a可以是声音流，无状态流300b可以是数据流等。需要理解，诸如无状态流300a的无状态流可经由多个上行信道（诸如信道200）来发送。如此，无状态流是一种逻辑结构，且不应与作为可用于通信的频率的信道相混淆。无状态流使用一个以上信道来发送。在一个实例中，再参照图1，在无状态请求中，带宽分配器116可周期性向电缆调制解调器104发送单播轮询。在另一实例中，带宽分配器116可向电缆调制解调器104分配竞争时隙，在该竞争时隙期间，它们可请求带宽。带宽请求器144可确定上行队列138的队列深度。PHY 132向CMTS 102发送所确定的队列深度。带宽分配器116基于接收到的队列深度，向电缆调制解调器104分配带宽。带宽经由下行PHY调制器124以带宽许可的形式发送。
如上所述，在无状态请求中，电缆调制解调器104不存储用于无状态流300的状态循环150、带宽请求的时间、所请求的带宽量、在哪个信道上请求带宽以及是否从电缆调制解调器终端系统接收对所请求带宽的许可。
在一种实施方式中，只要电缆调制解调器具有向CMTS 102发送其队列深度的时机，它在此时即发送队列深度的当前值，而不保持追踪什么队列深度值之前被发送至CMTS 102。相反，常规的基于状态的系统保持追踪之前被发送至CMTS 102的队列深度。
在一个实例中，任何DOCSIS流均可作为除主动许可服务（UGS）流或主动许可服务活动检测（non-UGS-AD）流之外的无状态流来提供。这是因为UGS和UGS-AD流可以无状态方式工作，却不这样提供。
在一个实例中，无状态请求中没有基于竞争的请求。DOCSIS也具有单播轮询，且可以经由请求/传输策略关闭DOCSIS调制解调器中的竞争请求。因此，为执行DOCSIS中的无状态请求，可能必须停用竞争请求，且例如，带宽分配器116将周期性地向每个电缆调制解调器104发送单播轮询。电缆调制解调器104将通过报告在发送请求时关于流的上行队列138中的数据量来响应轮询。在DOCSIS 3.0中，电缆调制解调器104必须保持追踪之前是否有为上行队列138中的数据请求的带宽，以确保不会为相同数据请求两次，除非请求被丢失。在无状态请求中，电缆调制解调器104简单报告上行队列138的当前队列深度，而不关心之前所报告的。
当CMTS 102从电缆调制解调器104接收到请求时，CMTS 102可确定请求的时间。CMTS 102追踪是否已向在请求时间之后开始的请求带宽的流给予了许可。这些是未交付的但在请求时间处尚未使用的许可。从请求中的队列深度减去未交付的/未使用的许可会告知CMTS 102将额外需要多少来许可给流以使其队列变空。CMTS 102可基于竞争服务流的需要、与请求流相关的QoS和与电缆调制解调器104相关联的服务等级协议，许可其任何部分或完全不许可。无状态请求还减小了CMTS 102的负担，因为它不需要发送“许可待决”来告知电缆调制解调器104收到其请求并将最终给予许可。
采用无状态请求，去除了与通过电缆调制解调器104维持状态150相关联的所有请求/许可追踪，这大大简化了电缆调制解调器104的工作。CMTS 102可能必须保持追踪对未交付的但未使用的许可。在一个实例中，CMTS 102不会保持追踪，但随后它可许可电缆调制解调器比它们实际需要的更多的带宽。然而，CMTS不再需要如DOCSIS 3.0中所进行的那样以MAP消息向调制解调器发送许可待决。因此，CMTS可具有与其在常规的DOCSIS 3.0要求下所进行的大约相同量的信息来追踪。因此，CMTS102的复杂性基本不变，但调制解调器104的复杂性大大降低。
图3B是根据本公开实施方式的用于由电缆调制解调器执行的无状态请求的示例性处理310的流程图。处理310将继续参照图1和图3所示的实例性操作环境来描述。然而，该处理不限于这些实施方式。注意，处理310所示的一些步骤不一定必须以所示顺序出现。在一个实例中，这些步骤被电缆调制解调器104执行。
在步骤312中，请求带宽，但不存储或维持状态循环。例如，在任何的上行信道300上请求带宽，而不为任何信道维持状态循环150。可通过向CMTS 102发送队列深度来请求带宽。
在步骤314中，接收带宽许可。例如，基于步骤312中的请求，从CMTS 102接收带宽许可。
在步骤316中，基于步骤314中接收到的带宽许可向CMTS发送数据。例如，经由一个以上无状态上行信道300向CMTS 102发送数据。
基于有限竞争和无状态的请求
在一种实施方式中，电缆调制解调器104可支持基于有限竞争的请求和无状态的请求这两者。如上所述的基于竞争的请求可在如上所述的上行信道的有限子集上执行。如上所述的无状态请求可包括当经由基于竞争的信道或通过其他方式（诸如单播轮询）给予时机时请求带宽的无状态流。
图4是根据本公开实施方式的用于由电缆调制解调器执行的无状态和基于有限竞争的请求的示例性处理410的流程图。处理410将继续参照图1所示的示例性操作环境来描述。然而，该处理不限于这些实施方式。注意，处理410所示的一些步骤不一定必须以所示顺序出现。在一个实例中，这些步骤被带宽请求器144执行。
在步骤412中，确定流是作为无状态流还是作为基于有限竞争的流来提供。例如，带宽请求器144通过CMTS 102确定流是基于竞争的流还是无状态流。若该流是无状态流，则处理进行至步骤416。若该流是基于有限竞争的流，则处理进行至步骤414。流可通过电缆操作器经由CMTS 102提供，或者基于存储在电缆调制解调器104的存储器142中的指令来提供。
在步骤414中，在为基于有限竞争的请求而提供的第一子集信道上请求带宽。例如，通过在由CMTS 102分配的竞争时隙期间请求带宽并维持状态循环150，在为基于竞争的请求提供的上行信道上请求带宽。
在步骤417中，不为使用基于竞争的请求的信道维持基于竞争的信息。然而，为所有信道维持诸如状态循环150的状态信息，无论它们是基于竞争的或不是基于竞争的。
在步骤416中，为无状态流请求带宽，但不为无状态流维持状态循环。例如，在为无状态请求提供的无状态流上请求带宽，但不为这些流维持状态循环150。
在步骤418中，接收带宽许可。例如，基于步骤414或416中的请求从CMTS 102接收带宽许可。
在步骤420中，基于步骤418中接收到的带宽许可向CMTS发送数据。例如，经由基于状态的上行信道402或无状态上行信道404向CMTS102发送数据。
在一实例中，无状态请求可被用于竞争域。然而，竞争域将与它们在传统的DOCSIS中不同地被管理。这是因为，根据定义，利用无状态请求，调制解调器不维持追踪其先前的请求，从而电缆调制解调器无法知道其请求是否被获知。
在一实例中，调制解调器可使用无状态请求，但可以仍能够为至少一个流或少量的流进行基于竞争的请求。例如，电缆调制解调器104在初始化期间可能需要像传统的DOCSIS那样进行操作，直到CMTS能够确定调制解调器的版本并且确定该电缆调制解调器是否能够进行无状态请求。在另一实例中，可能需要电缆调制解调器与CMTS的较早版本进行通信。在此情况下，限制用于基于竞争的信道的总数仅能够被用于能够竞争的流。例如，此新的调制解调器可能能够在单个信道上仅为单个服务流进行竞争请求。
在一实施方式中，在启动期间，电缆调制解调器104可被操作为无状态电缆调制解调器、基于有限竞争的电缆调制解调器、或基于有限竞争的电缆调制解调器和无状态电缆调制解调器的组合。在一实施方式中，CMTS102支持基于有限竞争的电缆调制解调器和无状态电缆调制解调器这两者。例如，CMTS 102可为基于有限竞争的服务流分配竞争时隙，同时也支持无状态服务流。如果其被配置为对某些服务流以有限竞争模式操作，则电缆调制解调器104可在用于竞争时隙的基于有限竞争的信道204上作出响应。如果其被配置为以无状态模式操作，则电缆调制解调器104可响应于来自CMTS 102的单播轮询。在另一实例中，电缆调制解调器104可被配置为以有限竞争模式和无状态模式这两者进行操作。
图5是根据本公开的实施方式的由CMTS执行的利用无状态流向电缆调制解调器分配带宽的处理500的流程图。将继续参照图1至图4描述的操作环境实例对处理500进行描述。然而，处理不限于这些实施方式。注意，处理500的一些步骤不需要按所示顺序发生。在一实例中，由带宽分配器116执行步骤。
在步骤502中，接收对应于无状态流的带宽请求。例如，带宽分配器116接收对应于无状态流的带宽请求。
在步骤504中，基于在步骤502中收到的带宽请求分配带宽。例如，带宽分配器116可从电缆调制解调器104接收包括队列深度的带宽请求，并基于收到的队列深度分配带宽。
在步骤506中，为无状态流维持状态。例如，带宽分配器116维持与在步骤502中生成了带宽请求的电缆调制解调器104的无状态流相对应的状态150。
在步骤508中，接收数据。例如，响应于在步骤506中许可的带宽从电缆调制解调器接收数据。
这样，关于图1至图5的上述实例提供了降低了复杂度并且同时节省存储器空间的用于上行信道的向上扩展（upward scaling）的解决方案。以下参照图6A至图6B描述的参数设定的共享提供了进一步的存储器空间的节省。
共享的信道参数设定
在传统的DOCSIS系统中，电缆调制解调器104的各上行信道与信道参数设定相关联。文中所指的“信道参数设定”可包括物理（PHY）层参数、调制率、前导和前向纠错（FEC）码等中的至少一个，并且被用于限定上行信道的数据率。图6A示出了信道参数设定的实例。在图6A中，存储器142存储对应于上行信道602a-n的信道参数设定600a-n。然而，随着上行信道的数量增加，需要为各上行信道存储信道参数设定的数量也增加。电缆调制解调器104中的存储器142可以是有限的资源。因此，文中呈现的实施方式提供了解决方案以最小化信道参数设定从而节省有限的存储器空间。
图6B示出根据本公开的实施方式的共享的信道参数设定。在图6B中，信道参数设定600a由信道602a-c使用，信道参数设定600b由信道602d-e使用，并且信道参数设定600n由信道602n-4到602n共享。例如通过MAC 136或处理器140将具有在预定阈值内的基本相同（相似）的SNR率的上行信道602与相应的信道参数设定142相关联。目前，DOCSIS需要各上行信道602与其自己的信道参数设定600相关联。通过如文中所述共享信道参数设定600，随着上行信道602的数量向上扩展，可实现存储器142的大量节省。
可理解，具体实施方式部分（而不是发明内容和摘要部分）旨在被用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可阐述如发明人所设想的本公开的一个或多个但不是所有的示例性实施方式，并且由此，不旨在以任何方式限制本公开和所附权利要求。
通用计算机系统实例
文中呈现的实施方式或其一部分可以以硬件、固件、软件和/或其组合的方式来实现。
文中呈现的实施方式应用于两个以上装置之间的或一个装置的子部件中的任何通信系统。文中描述的代表性功能以硬件、软件或其一些组合的方式来实现。例如，如本领域技术人员基于文中所给出的讨论而可理解的那样，可使用计算机处理器、计算机逻辑、专用电路（ASIC）、数字信号处理器等来实现代表性功能。因此，执行文中所述功能的任何处理器均在文中呈现的实施方式的范围和精神内。
以下描述能够被用于实现文中呈现的本公开的实施方式的通用计算机系统。本公开可以以硬件、或软件和硬件的组合的方式来实现。因此，本公开可以在计算机系统或其他处理系统的环境下实现。图7中示出了这样的计算机系统700的实例。计算机系统700包括一个或多个处理器，诸如处理器704。处理器704可以是专用或通用数字信号处理器。处理器704连接至通信基础设施706（例如，总线或网络）。关于此示例性计算机系统描述各种软件实现方式。在阅读此说明书之后，如何使用其他计算机系统和/或计算机构造实现本公开对本领域技术人员来说将是显而易见的。
计算机系统700还包括主存储器705，优选是随机访问存储器（RAM），并且可以还包括次级存储器710。次级存储器710例如可包括硬盘驱动器712、和/或RAID阵列716、和/或可移动存储驱动器714，代表软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等。可移动存储驱动器714以公知方式读/写可移动存储单元718。可移动存储单元718代表软盘、磁带、光盘等。可理解，可移动存储单元718包括其内存储计算机软件和/或数据的计算机可用存储介质。
在可选实现方式中，次级存储器710可包括用于使计算机程序或其他指令被加载进计算机系统700的其他类似装置。这样的装置例如包括可移动存储单元722和接口720。这样的装置的实例可包括程序盒和盒接口（诸如视频游戏装置中可见的）、可移动存储器芯片（诸如EPROM、或PROM）以及关联插接口、以及允许软件和数据从可移动存储单元722传送至计算机系统700的其他可移动存储单元722和接口720。
计算机系统700还可包括通信接口724。通信接口724允许软件和数据在在计算机系统700和外部装置之间传送。通信接口724的实例可包括调制解调器、网络接口（诸如以太网卡）、通信端口、PCMCIA槽和卡等。经由通信接口724传送的软件和数据以信号728的形式存在，信号728是能够被通信接口724接收的电、电磁、光或其他信号。这些信号728经由通信路径726被提供至通信接口724。通信路径726运载信号728并且使用线缆或电缆、光纤、点划线、蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道来实现。
文中使用的术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”通常指代诸如可移动存储驱动器714、安装在硬盘驱动器712中的硬盘以及信号728的介质。这些计算机程序产品是用于向计算机系统700提供软件的装置（手段）。
计算机程序（也被称作计算机控制逻辑）被存储在主存储器705和/或次级存储器710中。计算机程序还可经由通信接口724来接收。这样的计算机程序在被执行时使计算机系统能够实施文中所讨论的本公开。具体地，计算机程序在被执行时使处理器704能够实施本公开的处理。例如，当被执行时，计算机程序使处理器704能够实施文中以上参照流程图描述的部分或所有的步骤。当本公开使用软件来实现时，软件可被存储在计算机程序产品中并且使用RAID阵列716、可移动存储驱动器714、硬盘驱动器712或通信接口724被加载进计算机系统700。
在其他实施方式中，本公开的特征主要以硬件来实现，例如使用诸如专用集成电路（ASIC）和可编程或静态门阵列的硬件组件。硬件状态机的实现方式以执行文中描述的功能对于本领域技术人员来说也是显而易见的。
尽管以上描述了各种实施方式，但应理解，以示例的方式而非限制的方式呈现它们。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可对形态或细节进行各种修改，而不脱离文中呈现的实施方式的精神和范围。
以上已借助于示出了特定功能及其关系的性能的功能块和方法步骤描述了文中呈现的实施方式。这些功能块和方法步骤的边界在文中是任意限定的，以便于描述。可限定替代边界，只要特定功能及其关系被适当执行即可。因此任何这样的替代边界在所声明的实施方式的范围和精神内。本领域技术人员可意识到，这些功能块可由分立组件、专用集成电路、执行适当软件的处理器等或其组合来实现。因此，本实施方式的宽度和范围不应由任何上述示例性实施方式来限制，而应仅由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (10)

1.一种电缆调制解调器，包括：
物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信，其中，所述上行信道包括第一子组上行信道和第二子组上行信道；以及带宽请求器，被配置为在竞争时隙期间仅在所述第一子组上行信道上请求带宽，并且其中，所述物理层被配置为基于响应于带宽请求而接收的带宽在所述第二子组上行信道上传输数据，
其中，所述物理层被配置为仅在所述第一子组上行信道上传输带宽请求，并且在所述第一子组上行信道和所述第二子组上行信道上传输数据。
2.根据权利要求1所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器被配置为对于所述第一子组上行信道中的各上行信道，计算并存储基于竞争的数据，并且对于所述第二子组上行信道，不计算或存储基于竞争的数据。
3.根据权利要求1所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器被配置为对于所述第一子组上行信道和所述第二子组上行信道中的各上行信道，存储队列深度在该上行信道上传输的时间、所传输的队列深度、所请求的带宽的量以及所接收的带宽的量。
4.一种电缆调制解调器，包括：
物理层（PHY），被配置为在上行信道上通信；以及
带宽请求器，被配置为在所述上行信道上发送关于无状态流的带宽请求，其中，所述带宽请求器被配置为不存储和更新状态循环，
所述状态循环追踪在所述上行信道上传输的关于所述无状态流的所述带宽请求，
其中，所述无状态流包括除了需要实时或非实时轮询的流之外的所有类型的流。
5.根据权利要求4所述的电缆调制解调器，其中，对于无状态流，所述带宽请求器不为无状态流存储队列深度被传输至CMTS的时间、所传输的队列深度以及传输所述队列深度的信道、关于所述上行信道的请求的带宽量和接收的带宽量。
6.一种电缆调制解调器，包括：
物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信；以及
带宽请求器，被配置为在第一子组上行信道上使用基于竞争的请求为基于竞争的流请求带宽，并且在第二子组上行信道上使用无状态请求为无状态流请求带宽。
7.根据权利要求6所述的电缆调制解调器，其中，所述带宽请求器存储并更新请求-确认状态循环，所述请求-确认状态循环追踪所述第一子组上行信道的带宽请求且不追踪所述第二子组上行信道的带宽请求。
8.根据权利要求6所述的电缆调制解调器，其中，在无状态请求中，所述带宽请求器不维持无状态流的请求-确认状态循环，并且其中，电缆调制解调器终端系统（CMTS）维持所述无状态流的请求-确认状态循环。
9.一种电缆调制解调器，包括：
物理层（PHY），被配置为在多个上行信道上通信；以及
存储器，被配置为存储信道参数设定，其中，所述信道参数设定基于各信道的信道特性而由两个以上上行信道共享。
10.一种电缆调制解调器终端系统，包括：
上行物理层（PHY）解调器，被配置为在电缆调制解调器的上行信道上接收关于第一流的带宽请求；以及
带宽分配器，被配置为当所述第一流是为无状态请求供应的时分配带宽并维持关于所述第一流的请求-确认状态循环。
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