CN1193230A

CN1193230A - 有线通信中由电话信道进行高速数据传输的装置和方法

Info

Publication number: CN1193230A
Application number: CN98103827A
Authority: CN
Inventors: 道格拉斯J·纽林
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 1998-09-16
Also published as: BR9800595A; DE19805441A1; GB9802796D0; IL122977A0; AU5213598A; GB2322518A; ID21376A

Abstract

提出了一种在有线通信环境中通过电话信道进行数据发送和数据接收的装置和方法。该装置包括可与一条通信信道相耦连,用来利用第一协议进行数据发送和接收的电缆网络接口;一个处理器装置,例如微处理器子系统;以及一个用户调制解调器接口。当实际耦连时,用户调制解调器接口和处理器装置作出响应并根据该通信连接是否是直接数字做出相应的处理。

Description

有线通信中由电话信道进行高速数据传输的装置和方法

本发明通常涉及数据、视频图像和多媒体通信系统和设备，更明确地讲，是涉及一种在有线通信环境中通过电话信道进行高速数据传输的装置和方法。

随着多媒体通信的出现，远程通信和数据通信已经变得更加复杂。例如，多媒体通信应用，诸如数字编码图像、话音和其它形式的数据的实时发送可能需要这种数据通信和远程通信的新形式和新系统。一种这样的新的通信系统是当前正在由摩托罗拉公司开发的电缆通信(CableComm)系统。在电缆通信系统中，采用一种混合光纤和同轴电缆(“HFC”)在现有电缆线路上把基本带宽提供给二级站或设备，例如各个客户接入单元(称之为多媒体接入(access)装置)，这些二级站或设备与具有新的或已有的有线电视能力的住户中的诸如一部或多部电话、可视电话和/或个人电脑、工作站及其它数据终端设备(“DTE”)相连。这些同轴电缆还通过光纤电缆连接到一个中央位置，该中央位置带有具备接收和发送能力的集中式的诸主(或“首端”)控制器或主站。这样的主设备可以被连接到任一种网络或其它信息源，从Internet、各种线路业务、电话网络到电视/电影客户业务。采用电缆通信系统，可以既在下行方向，即从主站或控制器(与网络相连)向各个用户(客户接入单元)的二级站，又在上行方向，即从二级站向主站(亦与网络相连)，发送数字数据、话音、视频图像和其它多媒体数据。

在这个电缆环境中，不仅在该电缆环境中，而且在包括过去技术媒介(例如模拟电话线路和数字电话线路)的整个环境中，一种对高速数据传输的装置和方法的需要继续存在。此外，随着高速但非对称模拟调制解调器的出现，一种对于能对称地(即在上行和下行两个方向上)提供高速数据传输的装置和方法的需要继续存在。

图1是图解表示根据本发明的通信系统的方框图。

图2是图解表示根据本发明的主站的方框图。

图3是图解表示根据本发明的多媒体接入装置的方框图。

图4是图解表示根据本发明的多媒体接入装置的最佳实施例的详细方框图。

图5是图解表示根据本发明在电缆通信环境中通过电话信道进行高速数据传输的方法的流程图。

如上所述，不仅在电缆环境中，而且在包括过去技术手段(例如模拟电话线路和数字电话线路)的整个环境中，一种对于高速数据传输的装置和方法的需要继续存在。此外，随着高速但非对称模拟调制解调器的出现，一种对于能对称地(即在上行和下行两个方向上)提供高速数据传输的装置和方法的需要继续存在。本发明的装置和方法满足了这些需要，提供了对称的、高速的数据传输，还适用于在各种环境下进行通信，包括电缆、数字电话和模拟电话环境。

图1是一张根据本发明图解表示通信系统(或系统结构)100的方框图。通信系统100的电缆通信部分由一个主站(或设备)105组成，该主站通过一条通信信道103耦连至一个或多个多媒体接入装置(“MAA”，亦称之为二级站)110，同时，主站105经由中央局102的网络开关135(亦称之为本地数字开关135)耦连至(或可耦连至)网络160。在最佳实施例中，多媒体接入装置110(如图3所示)被作为多媒体接入装置200(如图4所示)来实现，并且，多媒体接入装置110或200的各种实施例中的任一种的参照应该被理解为包括其它实施例及其等效的实施例。如上所示，在最佳电缆通信实施例中，通信信道103是混合光纤同轴电缆(HFC)。另一方面，系统100的非电缆通信部分在技术上被了解为例如模拟通信设备(“ACDs”)115(例如POTS电话机或模拟调制解调器)，它通过模拟电话线路117连接到中央局102中的一个线路卡(line card)(或其它模拟类的开关)137(这里，POTS指的是“普通的老式电话系统”)，用于与网络160通信；以及数字通信设备(“DCDs”)122(例如ISDN电话和ISDN终端适配器)通过数字电话线路119连接到中央局102中的本地数字开关135，用于与网络160通信。通常在这种过去的技术下，系统100的非电缆通信部分，除了线路卡137处的数/模(D/A)和模/数(A/D)变换部分，通信是数字的，用于在往返于各种模拟通信设备115间的模拟电话线路117上的模拟发送和接收。

通信系统100的电缆通信(CableComm)部分利用网络160提供了通信服务，例如电话、电视会议、数据网络和传输、企业网络以及遥测，并且利用CATV和其它服务设施112提供了其它服务，例如有线电视(“CATV”)和其它服务。下面参照图2更详细地描述的主站105最好是中心位置处的一个共享(或中继)设备，并向很多客户或其它用户提供服务。下文参照图3和图4更详细地描述的多媒体接入装置110和200最好位于用户的屋内设备之内或附近，并且可以被耦连到电话、个人电脑、视频显示器、摄像机、多媒体设备等等。在最佳实施例中，通信信道103是混合光纤同轴电缆(“HFC”)，能够处理可能出现在各种二级站(MAAs)110和网络160之间的高容量(或高带宽)数据通信。例如，网络160可以是一个公共交换电话网络(“PSTN”)或一个综合业务数字网(“ISDN”)，或者现有的或未来电信网络的任一组合。

正如下面更详细地讨论的那样，在主站105和多媒体接入装置110之间进行的通信采用的是第一协议(或调制方式)，例如最佳实施例中所采用的CACS协议(下文讨论)或者另一种时分多址(“TDMA”)协议。在主站105处，采用适当的相互配合功能，把发往二级站或从二级站(MAA)110接收的信息或信号(利用第一协议)转换为第二协议信号，例如一种有着适合在特定的网络类型上传输的形式的信号，例如一种适合在网络160的PSTN部分上传输的模拟信号，适合在网络160的ISDN网络部分上传输的ISDN协议信号，或者适合于在网络160的基于分组(packet-based)的部分上传输的IP分组信号。对主站105和多媒体接入装置110之间所采用的第一协议的类型的唯一要求是第一协议应该具有足够的与其它协议实时接口的容量，上述其它协议可以是各种网络，例如网络160所采用的，例如工作在64kbps(千比特/秒)、128kbps、1.54Mbps、2.048Mbps或更高的比特速率的ISDN、T1或E1协议。最佳情况下，第一协议还应该提供可用信道的中继和共享(亦称之为多址)，以为电路交换(或专用带宽)发送和基于分组(突发或可变带宽)的发送提供高效的数据发送。因此，在优选的第一协议是下文讨论的CACS协议的同时，本领域的技术人员将认识到，还可以采用无数其它的等效协议和调制方式。

图2是一张根据本发明图解表示主站105的方框图。主站105，亦称之为首端(head end)设备，包括一个在最佳实施例中被看成是电缆控制单元(“CCU”)155的控制单元和一个网络接口130，并且还可以包括一个可与CATV视频图像业务设施112相耦连的组合器104。CCU155包括一个通信控制器145和一个收发信机120，或最好是一组收发信机120，在最佳实施例中亦称之为电缆端口收发信机(“CPX”)卡。通信控制器145最好是一种处理器装置的形式，下文更详细地讨论。通信控制器145经由网络接口130向/从本地数字开关(“LDS”)135发送/接收网络(或其它工业)标准信号，例如时分复用(“TDM”)数字信号，数字开关135连接到网络160的其余部分(如图1所示)。通信控制器145还可以发送并接收IP(或其它工业)标准的基于分组的信号，诸如Internet分组(packet)、帧中继分组、X.25分组、ATM(异步传输模式)分组。在最佳实施例中，输入(接收到的)通信控制器145的信号被转换为一种内部信令格式，例如第一信令格式，还可以有TDM时隙交换，然后被路由到收发信机120。收发信机120把接收到的信号变换为适合于通信信道103和第一协议的频率(例如射频(“RF”))，例如与有线电视(CATV)网络兼容的射频。相反，收发信机120还接收从多媒体接入装置110经由通信信道103发送的第一协议信号，解调制那些信号，并且用通信控制器145，把那些第一协议信号转换成适合在网络160上传输的形式。正如下文更详细地描述的那样，主站105通过时隙和频率管理技术提供网络160的资源的集中。

在最佳实施例中，如上所述，主站105和MAAs110之间的信令(经由通信信道103)采用被称为“CACS”(代表Cable ACcess Signaling)的第一协议，用于诸如话音、视频图像、计算机文件和程序、多媒体应用以及其它信息(总称为数据)等数据的发送和接收。CACS是一个多层协议，它包括多个768kbps P/4-DQPSK(四相差分移相键控)已调制RF载波，在下行路径(从主站105至多媒体接入装置110)上采用TDM成帧，在上行路径(从多媒体接入装置110至主站105)上采用TDMA(时分多址)。在最佳实施例中，每个CACS载波(载频或中心频率)支持各个可寻址的用户数据分组的多达8个时隙，其中，每个数据分组包含160比特的用户数据(“有效负荷”)加上同步、地址和纠错信息。最佳的CACS帧速率是400帧/秒，为每个分配的时隙提供了64kbps(千比特/秒)的网络用户数据吞吐量。诸时隙还可以被链接，否则就被组合，以提供甚至更高的数据速率，例如，当RF载波的全部8个时隙被分配给单一用户时，高达每个载波512kbps，或者当采用附加的RF载波时，(会达到)更高的数据速率。

因此，用CACS协议可以支持N×64kbps业务，这里N是所指定的时隙的数目。在通常被称为POTS的普通电话连接的情况下，采用单一时隙，其中，在CACS时隙的有效负荷中传输数字PCM(脉码调制)声音采样。在较高的速率业务的连接的情况下，例如基本速率ISDN(2个64kbps B信道加1个16kbps D信道)，采用2个或多个时隙来传输用户(承载者)数据。对于电视会议和电话业务，已压缩的数字声音或图像信号可以占据每个载波的1到多个时隙(例如每个载波8个时隙)，这取决于所采用的压缩方法和所需要的服务质量。

再者，在最佳实施例中，诸已调制的CACS射频载波占据600kHz的射频带宽，并且可以被分配在业务提供者的下行通路的上行通路频带内的任何地方。例如，在国内，美国北部CATV系统，下行通路带宽已经被指定为从50到750MHz，对应的上行通路带宽被指定为5到40MHz。参见图2，对于向用户屋内设备处的多媒体接入装置110的发送，收发信机120从通信控制器145接收TDM数据流，并产生8个时隙的CACS帧，以及相关的附加信令信息(包括误差控制数据)，这形成了一个768kbps的数据流。然后，该数据流被转换为一个P/4-DQPSK信号，然后它依次被从基带频率上变频到CATV下行频带内的射频载波(或适合在HFC或其它通信媒介上使用的其它下行频带)。然后这个P/4-DQPSK信号可以与来自CATV和其它服务设施112的其它信号(例如视频图像)(在主站105的组合器104中)随意组合，并且被在通信信道103上发送。

在接收端，正如下文详细讨论的那样，多媒体接入装置110把CACS载波向下变换至基带，并解调制P/4-DQPSK信号，产生诸接收到的CACS帧。然后时隙信息(即有效负荷中的数据)被从CACS帧中提取，并且在电话(POTS呼叫)的情况下被传递给声音编译码器，或者在电视会议呼叫或对话的情况下被传递给声音/图像压缩和解压缩子系统，或者在其它数据传输的情况下被传递给一个处理器装置或调制解调器子系统。相反，分别从声音编译码器，或声音/图像压缩及解压缩子系统或一个处理器装置产生的上行传输--声音、视频图像或其它数据被放入CACS协议格式的TDMA数据分组中。然后，这些TDMA数据分组被变换成一个P/4-DQPSK信号，被上变频为一个RF载波，并被注入通信信道103上的上行路径。接下来，收发信机120之一从多媒体接入装置110接收上行信号，把该信号射频向下变换至基带，并解调制P/4-DQPSK信号，得到一个接收到的TDMA数据分组。然后该用户数据被从该分组中提取，并被传递到通信控制器145，通信控制器145把该用户数据重新格式化为适当的网络信号(模拟的或数字的)，一般称之为第二协议信号，并通过网络接口130，(经由本地数字开关135)把第二协议信号发送到网络160。

在最佳实施例中，CACS协议由使用CACS载波上指定时隙的三种信令信道类型组成。第一种信令信道类型，称之为广播信道，仅在下行方向上被用来向各种多媒体接入装置110发送一般的系统信息，并发送信息，例如，当将要从网络160接收到一个呼叫或其它信息时，端接向多媒体接入装置110的告警信号。各种多媒体接入装置110使用被称之为接入信道的多个第二种信令信道类型，获得对主站105和网络的访问。被称为业务信道(traffic channel)的多个第三种信令信道类型是全双工的，被用来向网络160传送用户数据并且从网络160接收用户数据。

在最佳实施例中，业务信道可以由一个或多个时隙组成，并且根据来自一组可用时隙的要求(中继的或捆绑的(带宽需求))被分配给诸用户。为一个呼叫(POTS，ISDN，视频图像，多媒体或其它数据)的持续期分配一个业务信道，并且一旦呼叫终止，随即把该业务信道释放给该组可用的时隙。当多媒体接入装置110首次接通时，它通过首次扫描CACS广播信道的下行频谱，与那个信道同步以及获得有关某个接入信道的位置的信息，注册到CCU155。在接入信道上，多媒体接入装置110请求分配一个业务信道，然后通过多个业务信道中该指定的业务信道发送一个注册消息。注册完成之后，多媒体接入装置110可以通过网络160通信。

如果需要一个呼叫产生或其它数据传输，那么多媒体接入装置110通过接入信道向CCU155发出请求，取得所需数目的时隙。然后CCU155授权该请求并分配一个业务信道(载频和相关(诸)时隙)。如果需要一个呼叫或数据分组传递，那么CCU155通过广播信道告知认可的、可寻址的多媒体接入装置110来了一个输入呼叫或数据分组。然后多媒体接入装置110经由该接入信道，请求一个业务信道。CCU155授权该请求，这样，一个业务信道被分配。

在最佳实施例中，CACS还提供向其它可用载频和时隙传递呼叫的能力，特别是在高噪声条件下。最佳情况下，连续地监视所有用户业务信道的质量，如果由于噪声而使质量开始下降，那么该呼叫就转移到另一个噪声较低的RF载波。

图3是根据本发明图解表示多媒体接入装置110的方框图。多媒体接入装置110包括另一种类型或网络接口，例如电缆网络接口210、一个或多个用户接口215，处理器装置190，最好还包括存储器195。电缆网络接口210可耦连至通信信道103，用于第一协议信号的接收，例如p/4-DQPSK TDM信号，以形成一个接收到的协议信号；并用于第一协议信号，例如TDMA格式的数字信号的发送，以形成一个已发送的协议信号，例如p/4-DQPSK TDM信号。这些各种各样的协议信号还可以采用诸协议和诸调制类型(总称为协议)，而不是在CACS协议内所采用的那些，例如，更一般的PSK(移相键控)或QPSK(四相移相键控)调制方法、OFDM(正交频分复用)、QAM(正交调幅)、H.320、H.323或H.324。根据所需的执行过程，还可以采用其它的网络接口形式或类型，补充或代替电缆网络接口210。

接着看图3，针对各种目的，采用一种或多种用户接口215，例如提供与电话机170、个人电脑(“PC”)175、视频显示器180或LAN(局域网)185(例如以太网、ATM或供家庭自动化或遥测的电能线路LANs)的连接或接口。在最佳实施例中，用户接口215之一还被用来接收多个控制信号中的一个控制信号，例如请求发出电话呼叫、请求发出声音和电视会议的呼叫，以及其它控制信号，例如进来的电话或声音和电视会议呼叫的提示信号。处理器装置190被耦连至电缆网络接口210、存储器195以及一个或多个用户接口215。正如下文更详细地解释的那样，处理器装置190(和通信控制器145)可以由单片集成电路(“IC”)组成，或者可以包括多个集成电路或其它被连接和组合在一起的部件，例如微处理器、数字信号处理器、ASICs(专用集成电路)、相关存储器(例如RAM和ROM)以及其它集成电路和部件。因此，如本文所用，术语“处理器装置”(和通信控制器)应该被理解成等效的装置，并且包括单一处理器，或包括诸处理器、诸微处理器、诸控制器的装置，或者完成下文更详细地讨论的诸功能的诸集成电路的某些其它组合，“处理器装置”带有相关的存储器，例如微处理器存储器或附带的RAM、ROM、EPROM或E²PROM。正如下面更详细地讨论的那样，本发明的方法学可以被作为一套有待今后执行的程序指令，编程并存储在带有其相关存储器的处理器装置190中(或存储器195中)，和/或用户接口215之一，例如与图4所示的用户调制解调器接口250相连的微处理器子系统235，或其它等效部件。当处理器装置190被实际耦连时，例如，当多媒体接入装置被启动并连接到供数据发送和接收的通信信道103时，就可以执行这些程序指令。

图4是根据本发明图解表示多媒体接入装置200的最佳实施例的详细方框图。各种包括多媒体(或视频)接入装置110的部件中的很多已经被揭示并在有关应用中作了详细讨论，为简明起见，这里将不再赘述。如图4所示，为了与主站105通信，多媒体接入装置200经由电缆网络接口210(和定向耦合器225)被耦连或连接到通信信道103。电缆网络接口210由一个带有通信ASIC230的电缆网络(CATV)射频(RF)收发信机220组成。电缆网络接口210被连接到一个处理器装置，在最佳实施例中，该处理器装置包括一个微处理器子系统235，例如摩托罗拉MC68LC302。各种用户接口215(如图3所示)被实现成用户/声音接口240、用户调制解调器接口250以及用户视频接口257(包括声音/图像压缩和解压缩子系统245、射频调制器255和射频解调制器260)。在图4所示的最佳实施例中，一旦针对本发明的用途，实现了所有这三种用户接口215，就只需要调制解调器接口250，并且用户/声音接口240和用户视频接口257仅是可选的。在采用术语“调制解调器”表示用户调制解调器接口250，作为代表数据传递的用户接口215的一个示例的同时，应该懂得“调制解调器”这个术语被用在一般数据通信设备的最广泛意义上，不局限于特定的调制/解调制功能、模拟调制解调制功能或数字调制解调制功能。

接着看图4，微处理器子系统235被连接到声音/图像压缩及解压缩子系统245，子系统245接下来被连接到分别被用来在通信信道(或线路)271上(经由定向耦合器270)发送和接收视频图像或其它多媒体信号(例如电视会议)的RF调制器255和RF解调制器260。正如本文所使用的那样，声音/图像压缩及解压缩子系统245、RF调制器255和RF解调制器260构成了用户视频接口257(作为用户接口215之一)。通信信道271通常位于用户(或客户)屋内设备之内或附近，例如，可以是有线电视通常所采用的内部(阻抗)75欧姆的同轴电缆。通常通过各种网络把视频图像和其它多媒体信号作为压缩信号发送，并且在声音/图像压缩和解压缩子系统中发生的相应的压缩和解压缩采用诸如ISDN的H.320或PSTN视频呼叫的H.324等协议。接收到的视频图像或其它多媒体信号(从远端或遥远的部分发出)在声音/图像压缩和解压缩子系统245中被解压缩，并且(在RF调制器255中)被调制到一个可用的RF载波或信道上，在通信信道271上发送，并且被显示在任一视频显示器290，例如已连接的电视上。将要(从近端(本地方)并且被发送至远端或远方)的视频图像或其它多媒体信号由多媒体输入和控制装置295产生并调制到RF载波上，(在RF解调制器260中)被解调制，并且在声音/图像压缩和解压缩子系统245中被压缩。然后，微处理器子系统235和电缆网络接口210处理并格式化用来经由第一协议(例如CACS)向主站105发送，随即向网络160发送的视频图像或其它多媒体信号。微处理器子系统还被连接到用户接口，例如用户/声音接口240，该接口提供声音输入和输出(经由耦连的电话280；经由RJ11插座)，并且还提供多个控制信号的接收或输入，这些控制信号可以包括来自电话280的控制信号输入，例如离簧(off hook)、在簧(on hook)、闪烁、各种DTMF音或其它已编程或可编程的控制信号。正如在有关的应用中所揭示的那样，用户/声音接口240还提供编译码器(编码器-译码器)功能和SLIC(用户闭环接口电路)功能。

继续看图4，微处理器子系统235还被连接到用户调制解调器接口250，作为用户接口215的另一种形式。用户调制解调器接口250包括一个数字信号处理器(DSP)(例如摩托罗拉DSP56303/100)，并且被微处理器子系统235所控制。另一方面，根据所需的执行过程，例如是否包括用户视频接口257和/或用户/声音接口240，可以在这些其它的用户接口215之间和之中共享用户调制解调器接口250的DSP。又如图4所示，根据本发明，采用两种方式中任一种，或者是直接数字方式，或者是模拟方式，把用户调制解调器接口250(通常经由RS-232接口或通用串行总线，未示出)耦连至个人电脑(PC)285，用于数据发送和接收。此外，当实现了用户视频接口257时，本发明的装置和方法还可以被用于声音/图像的发送和接收，包括采用各种形式的声音/图像的压缩和解压缩，例如H.320和H.324。

在下列环境中会采用用户调制解调器接口250的直接数字方式：用户调制解调器接口250将通过一个完全的数字连接与另一个数据通信设备进行通信，例如经由系统100的电缆通信部分的两个MAA110和200间的通信，或者(经由图1中所示的数字线路119的)一个MAA110或200和数字通信设备122间的通信。对于这种直接数字方式，数据速率可以变化，例如，对一条CACS信道，从56kbps(如果网络160采用丧失的(robbed)比特信号)到64kbps(如果没有丧失的比特)，直到64kbps的倍数那样的数据速率，例如128kbps，这取决于所用的N×64CACS信道的数目。对于直接数字方式，用户调制解调器接口250实现开关功能，直接在已连接的PC285和微处理器子系统(以及电缆网络接口210)之间传递数字数据。然后采用第一协议，例如CACS对传输的数字数据进行编码，或者反过来，对于接收到的数字数据，用微处理器子系统和电缆网络接口210对第一协议(CACS)已编码数据进行解调制。还应当注意到，对于这种直接数字方式，该数据速率可以是对称的，即，对于所有已连接的设备，在上行和下行方向上的数据速率是相同的。

在下列环境中会采用用户调制解调器接口250的模拟方式：用户调制解调器接口250将与另一个数据通信设备通过一个至少部分是模拟的连接进行通信，例如经由模拟线路117的MAA110或200以及一个模拟通信设备115间的通信，如图1所示。对于这种模拟方式，数据速率还可以变化，例如，对于被用作模拟通信设备115的V.34和V.34bis调制解调器，数据速率可以从28.8kbps、33.6kbps到40kbps，当其它高速模拟调制解调器被用作模拟通信设备115时，上述数据速率会高达56kbps。模拟数据速率也可以根据线路质量以及是否网络160内的诸连接完全是数字的(直到线路卡137)而变化。对于模拟方式，用户调制解调器接口250和微处理器子系统235实现了与诸调制解调器有关的全部数字功能，即：除了用于模拟发送的实际的数/模变换以外的全部功能，例如格状(trellis)编码调制、回波对消、调整(training)、线路检测(line probing)等。然后采用第一协议，例如CACS，传输这个编码后的信息(例如V.34编码后数据)，在线路卡137处，对于模拟发送和接收分别实施D/A和A/D变换。还应当注意到，对于这种模拟方式，上行和下行通路的数据速率可以是对称的和非对称的。例如，在MAA110或200在往返于主站105的上行和下行两个方向上能够有56到64kbps的全速的同时，在系统100的模拟部分却不能对称地得到这种高数据速率的能力，这时，从网络160到模拟设备115的下行通路能够具有比从模拟设备115到网络160的上行通路更高的数据速率。因此，数据传输的速率可能是非对称的，在下行方向上数据传输较快，比如56kbps，相比之下，在上行方向上的速率只有28.8、33.6或直到40kbps。

图5是根据本发明图解表示在一个电缆通信环境中通过电话信道进行高速数据传输的方法的流程图。开始于起始步骤300，在步骤305，该方法判断是否存在一个调制解调制操作请求，例如是否用户调制解调器接口250已经接收到一个从PC285发来的请求，或者已经接收到一个从远程终端或设备(例如来自ACD115、DCD122或另一个MAA110或200)发送或接收的请求。(再次强调，术语“调制解调”被用作一种简写方法，泛指一般的数据通信功能，并不局限于特定的调制/解调功能)。下一步，当已经在步骤305接收到一个调制解调制操作请求时，该方法在步骤310建立一个通信(调制解调制)连接，例如通过在第一协议下发送一个适当的命令，例如一个离簧(go off hook)命令。然后该方法在步骤315确定是否该远程终端已经响应于一个直接数字指示，例如，它是一个ISDN终端适配器或另一个MAA。当远程终端在步骤315已经以一个直接数字指示响应时，那么就在步骤320执行一个数字调整(training)序列，例如可能在ISDN、T1、E1或CACS协议下需要的任一调整。然后在步骤325确定比特速率，例如是否可以采用64kbps(非丧失位信令)或56kbps(丧失位信令)。然后，在步骤330，该方法在这种数字方式，以确定的数据速率发送和/或接收数据。如上所示，在这种数字方式，用户调制解调器接口250正在执行交换功能，以致数字数据在微处理器子系统235和电缆网络接口210中直接被CACS编码或译码。当在步骤315中远程终端尚未以直接数字指示响应时，模拟调整排序就在步骤335被执行，例如，在V.34、V.34bis或其它协议下所要求的任一调整。然后在步骤340确定比特速率，例如是否可以对称地使用56kbps或仅在下行方向上使用它，或者是否对称地或非对称地使用其它数据速率。接着，在这种模拟方式下，该方法以确定的(诸)数据速率发送和/或接收数据。又如上所示，在这种模拟方式下，用户调制解调器接口250正在实现模拟调制解调制功能的全部数字部分，这样，除了在微处理器子系统235和电缆接口210中CACS或其它第一协议编码或译码之外，在用户调制解调器接口250内，在适当的模拟协议下，数字数据被调制/解调制并被编码/译码，而仅剩的模拟调制解调制功能，即D/A和A/D变换，在线路卡137处被实现。接下来是步骤330和345，该方法可以终止于返回步骤350。

总之，图3-5揭示了一种用于数据发送和数据接收的装置110或200，它包括：第一，可耦连至采用第一协议进行数据发送和数据接收的通信信道103的电缆网络接口210；第二，耦连到电缆网络接口210的处理器装置190(例如微处理器子系统235)；第三，耦连到该处理器装置190的用户调制解调器接口250，当实际耦连时，该用户调制解调器接口250和处理器装置190通过一组程序指令进行响应，建立一个通信连接并确定是否该通信连接是直接数字的；如果该通信连接是直接数字的，那么用户调制解调器接口250进一步作出响应，向处理器装置190和电缆网络接口210传递数据，以数字方式来处理用于数据发送和数据接收的数据；并且如果该通信连接不是直接数字的，那么用户调制解调器接口250和处理器装置190进一步作出响应，以模拟方式处理用于数据发送和数据接收的数据。如果该通信连接是直接数字的，那么处理器装置190进一步作出响应，采用第一协议通过电缆网络接口210对用于数据发送的数字数据直接进行编码，并采用第一协议对由电缆网络接口210接收的数字数据直接进行译码。此外，如果该通信连接不是直接数字的，那么用户调制解调器接口250和处理器装置190进一步作出响应，执行模拟调整，以确定数据发送的第一比特速率，并确定数据接收的第二比特速率，这里，第一比特速率和第二比特速率可以是对称的或非对称的。如果该通信连接不是直接数字的，那么用户调制解调器接口250和处理器装置190进一步作出响应，采用一种模拟协议对数字数据进行编码，形成模拟已编码数据，对于数据发送，采用第一协议对模拟已编码数据进行编码；对于数据接收，采用第一协议对模拟已编码数据进行译码，并且采用一种模拟协议对模拟已编码数据进行译码，以形成数字数据。

从上面的讨论，我们可以明显地看到本发明的装置和方法的多种优点。首先，本发明的装置和方法不仅在电缆环境内，而且在包括以前的技术媒介，例如模拟电话线路和数字电话线路的整个环境中提供了高速数据传输。此外，随着高速但非对称模拟调制解调器的出现，本发明的装置和方法对称地(即在上行和下行两个方向)提供了高速数据传输。本发明的装置和方法在具有各种不相类似的设备的各种环境中，包括通过数字电话(例如ISDN)的数据通信和通过普通POTS电话线路的模拟电话，提供了对称的高速数据传输。

从上文可以看到，在不背离本发明的新颖概念的主旨和范围的情况下，多种变更和修改是有效的。这会被理解为，就本文所示的诸特定的方法和装置而论，(我们)不想限制或者被推测为没有什么限制。但我们当然想利用附带的权利要求书覆盖所有落入本权利要求书范围内的所有修改。

Claims

1.一种用于数据发送和数据接收的方法，该方法包括：

(a)建立通信连接(310)；

(b)确定是否该通信连接是直接数字的(315)；

(c)如果该通信连接是直接数字的，那么以数字方式处理用于数据发送和数据接收的数据(330)；以及

(d)如果该通信连接不是直接数字的，那么以模拟方式处理用于数据发送和数据接收的数据(345)。

2.权利要求1的方法，其中步骤(c)还包括：

(c1)进行数字调整(320)；以及

(c2)确定数据发送和数据接收的比特速率(325)。

3.权利要求1的方法，其中步骤(c)还包括：

(c3)对于数据发送，采用第一协议直接对数字数据进行编码。

4.权利要求1的方法，其中步骤(c)还包括：

(c4)对于数据接收，采用第一协议直接对数字数据进行译码。

5.权利要求1的方法，其中步骤(d)还包括：

(d1)进行模拟调整(335)；

(d2)确定数据发送的第一比特速率(340)；以及

(d3)确定数据接收的第二比特速率。

权利要求1的方法，其中步骤(d)还包括：

(d4)采用一种模拟协议对数字数据进行编码以形成模拟已编码的数据；以及

(d5)数据发送时，采用第一协议对模拟已编码数据进行编码。

6.权利要求1的方法，其中步骤(d)还包括：

(d6)数据接收时，采用第一协议对模拟已编码数据进行译码；以及

(d7)采用一种模拟协议对模拟已编码数据进行译码以形成数字数据。

7.权利要求1的方法，其中，直接数字通信连接是通过混合光纤同轴电缆。

8.权利要求1的方法，其中，直接数字通信连接是通过混合光纤同轴电缆和一条数字电话线路。

9.权利要求1的方法，其中：如果该通信连接不是直接数字的，那么该通信连接是通过混合光纤同轴电缆和一条模拟电话线路。

10.一种用于数据发送和数据接收的装置，该装置包括：

网络接口(210)，它可与一条采用第一协议进行数据发送和接收的通信信道(103)耦连；

微处理器(235)，耦连至该网络接口(210)；以及

数字信号处理器(250)，耦连至该微处理器，当实际连接时，该数字信号处理器和微处理器作出响应，通过一组程序指令建立一个通信连接，并确定是否该通信连接是直接数字的；如果该通信连接是直接数字的，那么该数字信号处理器进一步作出响应，把数据传送给微处理器和网络接口，以数字方式处理用于数据发送和数据接收的数据；并且如果该通信连接不是直接数字的，那么该数字信号处理器进一步作出响应，以模拟方式处理用于数据发送和数据接收的数据。