CN1429434A - 无线电频率通信冗余 - Google Patents

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帕特里克·杰尔伯
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Abstract

一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的电缆调试解调器终端系统(CMTS)包括多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号，多个接口组件与通常工作的CMTSs相联并能从通常工作的CMTSs向HFC传送数据和从HFC向通常工作的CMTSs传送数据，和一个备用CMTS用来接收和传送调制信号，其中至少两个接口组件以菊花链的形式彼此联接在一起，这样至少可以通过以菊花链方式联接到第一个接口组件的第二接口组件把第一个接口组件联接至备用CMTS。

Description

无线电频率通信冗余
涉及的相关申请
本申请要求美国临时专利申请中的权利，其申请号为60/198,294，于2000年4月19日提交，题目为“无线电频率通信冗余”。本申请的技术背景
本申请是关于通信，特别是关于包括电话通信的用诸如电缆调试解调器或无线调试解调器系统的无线电频率接口的通信。
对更多更快的信息通信需求在不断增加。为满足这种增加的信息需求，高速通信技术已经发展起来。包括在这项技术中的是电缆传输线路和电缆调试解调器技术。
前端电缆站能提供大的带有电缆通信线路的区域。电缆站的典型特征是在一个很长时间内无人看管，并包括调试解调器。终端系统(CMTSs)用于不同的服务区域。电缆线把CMTSs联接到各个服务区域。每个CMTSs从它的指定的服务区域传送和接收数据。对电话应用来说，根据CMTS协议可允许故障时间率大约为0.01％(即：最小正常时间率为99.99％)。
发明概述
本发明的实施方案提供了一种用一个备用的、可工作的CMTS来更换出现故障的CMTS的技术。本发明的实施方案还提供了用于无线通信的冗余。
总体而言，在一个方面，本发明提供了一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统。这个系统包括多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号，多个接口组件与通常工作的CMTSs相联并能从通常工作的CMTSs向HFC传送数据和从HFC向通常工作的CMTSs传送数据，还设置一个备用CMTS来接收和传送调制信号，其特征是至少两个接口组件以菊花链的形式彼此联接在一起，这样至少可以通过以菊花链方式联接到第一个接口组件的第二接口组件把第一个接口组件联接至备用CMTS。
本发明的实现包括一个或多个的下述特征。这个系统还可以包括一个开关机构，用于有选择性地将备用CMTS联接到至少两个与其他接口组件独立的两个接口组件上。至少两个接口组件中的至少一个以菊花链的方式还联接到另一接口组件。为响应通常工作的CMTS至少在将来可能变成不能工作，这个开关机构设计成能将备用CMTS联接到与至少将来不工作的CMTS联接的一个接口组件。
每个接口组件与各个通常工作CMTS通信，每个接口组件包括一个上游输入端和一个下游输出端，其特征是当各个通常工作的CMTS工作时，每个接口组件设置成将下游输出端和上游输入端联接到其各自的通常工作的CMTS，否则联接到备用CMTS。当不经过备用CMTS时，每个接口组件设置成将下游输出端和上游输入端联接到其各自的通常工作CMTS。第一个和第二个接口组件以菊花链的形式可选择地相互联接，当第二接口组件将其上游输入端和下游输出端联接到备用CTMS时，第二接口组件设置成能将第一接口组件从备用CMTS分离。
备用CMTS包括一个诊断电缆调制解调器，其用于检测在通常工作CMTSs中的故障。诊断电缆调制解调器设计成能检测通常工作CMTSs。
总体而言，在另一方面，本发明提供了一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统。这个系统包括多个通常工作CMTSs，每个CMTS设置成能接收和传送调制的信号，多个与各自的通常工作CMTS联接的输入/输出口(I/O)组件，一个接收和传送调制信号的备用CMTS，和用于联接与通常工作CMTSs联接的至少两个I/O组件到备用CMTS的联接部件。
本发明的实现包括一个或多个的下述特征。这个联接部件设计成能可选择地将备用CMTS的输入和输出分别联接到与至少在将来可能不工作的通常工作的CMTSs相联的I/O组件的输出和输入。联接部件设计成可选择地联接与通常工作的CMTS相联的并且独立于用此联接部件联接的至少两个I/O组件的至少三分之一的I/O组件。
总体而言，在另一方面，本发明提供一种方法，这种方法提供了用一个备用CMTS来为N个通常工作的电缆调试解调器终端系统(CMTS)数据传送单元提供一到N的冗余，这种方法包括提供备用CMTS和N个通常工作的CMTS数据传输单元，提供CMTS数据传输单元中的至少两个彼此之间的相互联接，和监测通常工作的数据传送单元是否工作。
本发明的实现包括一个或多个的下述特征。这种方法可进一步包括将CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个联接至备用CMTS，用来响应N个CMTS数据传送单元中的一个至少在将来可能不工作，其中M小于N。CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个联接至备用CMTS，用来响应N个CMTS数据传送单元中的一个不工作。CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个联接至备用CMTS，用来响应N个CMTS数据传送单元中的一个出现故障。用一个1到M的开关将CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个联接至备用CMTS。
本发明的实现包括一个或多个的下述特征。提供备用CMTS与独立于其他CMTS数据传送单元的至少两个CMTS数据传送单元中的正好一个与备用CMTS联接。这种方法还包括，为响应选中的至少两个数据传单元中的一个至少在将来可能不工作，将备用CMTS联接到选中的至少两个CMTS数据传送单元中的一个上，和从备用CMTS上分离那些在电气上离备用CMTS比选中的至少两个CMTS数据传送单元中的一个远的数据传送单元。每个CMTS数据传送单元包括一个CMTS和一个输入/输出组件，和其特征在于所提供的联接包括提供至少两个CMTS数据传送单元的输入/输出组件的菊花链联接。
总体而言，在另一方面，一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统。这个系统包括多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号，多个接口组件与通常工作的CMTSs相联并能从通常工作的CMTSs向HFC传送数据和从HFC向通常工作的CMTSs传送数据，和一个备用CMTS用来接收和传送调制信号；一个开关机构设计成能有选择地把备用CMTS联接到至少两个独立于其他接口组件的接口组件，其中至少两个接口组件以菊花链的形式彼此联接在一起，这样至少可以通过以菊花链方式联接到第一个接口组件的第二接口组件把第一个接口组件联接至备用CMTS，和其中每个接口组件响应各自的通常工作的CMTS，每个接口组件包括一个上游输入端和一个下游输出端，和每个接口组件设计成当各个通常工作的CMTS正常工作不经过备用CMTS时，把它的下游输出端和上游输入端联接到其各自的通常工作的CMTS，否则联接到备用CMTS。
本发明的各种实施方案具有以下一个或多个优点。CMTSs的故障时间可以被预防。降低CMTSs的平均维修时间。和通常的CMTS系统相比突发维修成本会降低。可以提供1到N的CMTS冗余(可避免浪费和1到1冗余的太多空间需求)。用CMTSs可提供高可靠性的服务(如99.99％的工作时间)。在与CMTS的通信中出现故障的CMTS在很小或无影响的情况下可被使用者更换。相似的优点在无线通信中也可以得到。由电缆调试解调器操作的CMTS下游信号的高频率可使其与合适的终端和发射控制相适应。
从下面的附图、发明详述和权利要求书中将能更加清楚理解这些优点和其他优点以及本发明本身。
附图说明
图1是一个冗余CMTS系统的一部分的概图。
图2是一个包括一个继电器的用于上游信号处理的输入/输出组件的概图。
图3是一个包括一个继电器的用于下游信号处理的输入/输出组件的概图。
图4是在正常工作条件下的一个冗余系统各单元总线布置的方框概图。
图5是在正常工作条件下的一个电缆调试解调器终端系统、一个冗余中平面和输入/输出组件的概图。
图6是在正常工作条件下三个调试解调器终端系统、一个冗余中平面和三个菊花链联接的输入/输出组件的概图。
图7是用一个备用CMTS实现冗余的处理过程方框流程图。
图8是一个冗余系统正常工作时的下游信号传送的逻辑方框图。
图9是一个冗余系统正常工作时的上游信号传送的逻辑方框图。
图10是在其中一个电缆调试解调器系统不工作时四个电缆调试解调器终端系统、一个冗余中平面和四个输入/输出组件的概图。
图11是在图4所示的冗余系统中的一个单元不工作时下游信号传送的逻辑方框图。
图12是在图4所示的冗余系统中的一个单元不工作时上游信号传送的逻辑方框图。
图13是可选择冗余系统的一部分的概图。
图14是提供冗余CMTS服务的处理过程的方框流程图。
图15是另一个冗余CMTS系统的一部分的概图。
图16是示出了一个一至N开关的具体细节的如图15所示系统一部分的概图。
图17是混合冗余CMTS系统的方框概图。
发明详述
本发明的实施方案提供了一个与多个工作的CMTSs联接的备用CMTS。每个CMTS通过一个联接中平面与相应的输入/输出组件相联。当一个工作的CMTS出现故障时，一个检测器能检测到故障信号并给出故障指示(如一个显示信号)。根据故障指示，电缆从出现故障的CMTS转至联接到备用CMTS，以便恢复服务。在本发明的一个实施方案中，完成这种功能是应用软件控制通过把联接至备用CMTS的I/O组件从出现故障的CMTS的I/O组件接收数据和向其传送数据来实现的，其中出现故障的CMTS联接到一个电缆站以便向其传送数据和从其接收数据。根据故障指示信号，出现故障的CMTS的I/O组件与出现故障的CMTS和电缆站分离。
参照图1，为CMTSs提供1至N冗余的系统10包括N个通常工作的CMTSs121至12N、N个相应的I/O组件141至14N和一个备用CMTS16。CMTSs12设计成能通过对合适介质的操作来控制电缆调试解调器得到一物理介质以便满足控制协议，并能监视和管理电缆调试解调器工作，促使IP信号在电缆调试解调器和中枢网络之间传递。CMTSs121至12N中每个都联接到调试解调器131至13N(如终端用户的个人计算机)，以便向CMTSs121至12N传送信息和从CMTSs121至12N接收信息。CMTSs121至12N、冗余面18和20、和I/O组件141至14N以及软件控制部件都放在前端电缆站内的座架15内。提供合适的联接于每个I/O组件与联接座架和高频同轴电缆(HFC)站22(或是HFC站)的线路之间的联接器件。一到N冗余的技术包括：在备用CMTS16中保持N个CMTSs的工作状态，(通过一个备用CMTS16)保持电缆调试解调器(CMs)的信息传到每个CMTS12，也可传到备用CMTS16，把备用CMTS16接入出现故障的CMTS的外部同轴电缆线，和处理每个CMTS的10个接口。
如图1所示，CMTSs12与相应的I/O组件14联接。I/O组件14与HFC站22相联，并且I/O组件14和备用CMTS都与上游冗余面18和下游冗余面20相联。I/O组件14用作CMTSs12和HFC22之间的接口。备用CMTS16通过冗余面18、20为N个CMTSs121至12N提供一到N的冗余。CMTSs12、16适于向I/O组件14传送无线电频率信号和从其接收无线电频率(RF)信号，信号通过冗余面18、20向备用CMTS16传送信号和从其接收信号。在正常工作条件下(无故障)，通常工作的CMTSs12把RF信号传到电缆站22。从通常工作的CMTSs12传出的信号传到(如直接)和HFC站联接的I/O组件14。备用CMTS用来代替出现故障的CMTSs12。备用CMTS的输出传送到所有I/O组件，正如下面所述，由组件14来选择需要的输出。
I/O组件14是高可靠性的组件，其允许从一个工作的CMTS12或从冗余面18、20选择信号传送至HFC站22。通过被动I/O组件14实现从CMTSs12到电缆站22的联接，通过一个简单的设计，给这种I/O组件14一个很高的平均故障间隔(MTBF)。I/O组件14联接到工作的CMTSs12和通过冗余面18、20联接到备用CMTS16。
用继电器来选择工作的CMTS和冗余面之间的信号通道。在基本工作模式(通常工作的CMTSs121至12N中没有故障)下，继电器是个消极的装置，这种不工作状态可使其有一个很高的平均故障间隔(MTBF)。当某个CMTS12f出现故障时，在相应的I/O组件14f内的继电器起开关作用。继电器是这样设计的，一旦继电器线路被建立，即使工作部件(如控制信号)或者联到继电器的电源出现故障，继电器保持工作；当电源或控制信号出现故障时，继电器能保持其设定值电流。继电器分布在所有CMTS的I/O组件14中。
冗余面18、20以及I/O组件14和CMTSs12之间的联接是用一个双面印刷电路板(PCD)来实现的，电路板带有合适的用于传送引入到系统10的RF信号的联接部件。每个联接部件分别联接到各个I/O组件14和CMTSs12、16。如图所示，电路板上的联接线用作冗余面(中间面)导线并联接在I/O组件14和CMTSs12之间。信号通过嵌入在印刷电路板中的电路传送，由同轴电缆和联接件构成的线路对高频信号比对低频信号要提供的RF隔离要强。
备用CMTS16包括在一个控制单元17中的硬件和软件，用来通过监测线241至24N来监测其余的CMTSs12，和用来通过控制线261至26N来控制I/O组件141至14N。备用CMTS的硬件和软件通过监测线241至24N来监测其余的CMTSs12的状态，并来检测CMTSs121至12N中某个是否出现故障。当CMTS12中的一个(如CMTS122)出现故障时，备用CMTS16的控制单元17中的软件和硬件可提供一个控制信号(如图5中的“保护#2”)，通过相应的控制线262来控制与出现故障的CMTS122相对应的I/O组件142中的开关状态。控制信号致使备用CMTS16通过冗余中间面18、20和通过出现故障的CMTS122的I/O组件142与HFC站22相联。
RF上游
参照图2，上游端RF信号(即从站22流向CMTS12、16的信号)应用一个冗余模式。如图2所示，从站22传来的上游信号被一个I/O组件(如I/O组件141)接收。I/O组件141带有一个继电器301，这个继电器可把上游信号32(本图只示出一个)要么传送到通常工作的CMTS121的组件要么传送到上游冗余面18。继电器包括一个输入端341、一个上游工作端361和一个上游故障端381。I/O组件141根据来自备用CMTS16的提供至控制线261的控制信号引导信号32，控制信号是关于通常工作的CMTS121是在正常工作还是出现故障的批示信号。如果控制信号指示CMTS121工作正常，那么继电器301与工作端361相联，这样可以把信号32从输入端341引至导向CMTS121的工作端361，而不经过上游冗余面18。如果控制信号指示CMTS121出现故障，那么继电器301与故障端381相联，这样可以把信号32从输入端341引至导向上游冗余面18的故障端381，以便被备用CMTS16接收。I/O组件14为每个CMTS12的8个上游线提供开关。
RF下游
参照图1和图3，下游信号(即从CMTS12s、16流向站22的信号)应用一个冗余模式。如图3所示，从CMTS12、16来的下游信号号被一个I/O组件(如I/O组件141)接收。I/O组件141带有一个继电器401，这个继电器要么传导来自通常工作的CMTS121下游信号42(本图只示出一个)要么传送来自下游冗余面20的下游信号44至站22。继电器包括一个下游工作端461、一个下游故障端481和一个输出端501。I/O组件141根据来自备用CMTS16的提供至控制线261的控制信号引导信号42、44，控制信号是关于CMTS121是在通常工作还是出现故障的批示信号。如果控制信号指示CMTS121工作正常，那么继电器401与工作端461相联，这样可以把来自CMTS121的信号42从输入端461引至导向站22的输出端501，而不经过下游冗余面20。如果控制信号指示CMTS121出现故障，那么继电器401与故障端481相联，这样可以把来自备用CMTS16的信号44经过下游冗余面20从输入端481引至导向站22的输出端501。
I/O组件14为每个CMTS12的2个上游线提供开关。把下游RF站22与出现故障的CMTS分离是有好处的，因为出现故障的CMTS可能处于不确定状态和可能在其输出端50上产生虚假信号。通过I/O组件的继电器50从备用CMTS16有选择地输出来完成这个任务。
开关拓扑
用继电器30、40(图2至3)把备用CMTS16接入出现故障的CMTS12的线路，流向备用CMTS16的线路和从其流出的线路(为下游和上游信号)被接入所有I/O组件14，把出现故障的单元有选择地接入这些线路。图4概要示出了备用CMTS16与三个I/O组件141至143的每一个以及与三个工作的CMTSs121至123相联的线路联接。每个I/O组件14要么和通常工作的CMTS相联要么和备用CMTS相联(用冗余面18、20(图1))。
常见的RF信号的连接是用一个RF继电器的菊花链结构来实现的，如图5至6所示。
参照图1和5，在正常工作时，继电器401处于如图所示的下游信号位置。尽管图中只示出了一个下游开关，图5所示的方式适用于其他下游开关，并且适用于与箭头方向相反的上游开关。开关401联接工作端461至输出端501，以便传送由正常工作的CMTS121发出的信号至电缆站22。如果CMTS121出现故障，开关401使输出端501与故障端481相联。
I/O组件141还包括一个与开关401相似的菊花链开关601。在通常工作时，菊花链开关601把一个备用端621与一个工作端641相联，工作端641又与菊花链输出端661相联，以便通过冗余中平面、面20(如图5)为相邻的各个CMTSs提供一个菊花链连接。当CMTS121出现故障时，开关601把备用端621与故障端681相联，以便通过故障端481和输出端501传送从备用CMTS16发出的下游信号至电缆站22。
参照图1和图5至6，当正常工作时(CMTS12没有故障)，如图5所示的开关40、60为每个I/O组件提供一个如图6所示的菊花链联接。菊花链联接通过通常工作的CMTS121至122的I/O组件141至142把备用CMTS16和通常工作的CMTS121至122联接至电缆站22。
工作
参照图1，冗余控制的实现是由一组CMTSs12、16来完成的，主要是由充当冗余控制单元的备用CMTS16来完成的。合适的继电器电源能确保当备用CMTS16出现故障时，信号能直接通过I/O组件14流向CMTSs12
在保护性阶段(CMTS出现故障的阶段)可能出现信号失真(如由于在线路中的残留)，在这种情况下，信号的调制(低贝特率)要求助于更有效的方案(如正交移相键控(QPSK)而不用正交调幅(QAM))。
参照图1和7，一个提供一到N个CMTS冗余的处理过程70包括系统10在正常工作时的步骤72。在这个阶段，备用CMTS16通过线路241至24N来监测通常工作的CMTSs121至12N，并切确定所有的CMTSs121至12N是处在工作状态还是处在故障状态。当CMTSs121至12N处在工作状态时，下游信号通过I/O组件141至14N从CMTSs121至12N传送，如图8概要示出的CMTSs121至123和I/O组件141至143，此时信号不经过下游冗余面20。当CMTSs121至12N处在工作状态时，上游信号通过I/O组件141至14N从CMTSs121至12N传送，如图8概要示出的CMTSs121至123和I/O组件141至143，此时信号不经过上游冗余面18。
在74阶段，备用CMTS16的控制单元17检测将来或者已经出现故障的CMTS122，并且在控制线261至26N上发出一个控制信号：保护#2(见图11至12)，以便指示CMTS122出现了故障。尽管在图11至图12中只示出了控制信号传送至与出现故障的CMTS122相联的I/O组件142，但控制信号能传送到每个I/O组件14。
在76阶段，参照图10(在此只示出了三个通常工作的CMTSs121至123和与其相应的I/O组件141至143)，来自备用CMTS16的控制信号引起开关402和开关602(只示出了一个下游线路，对于其他下游线路和上游线路效果是相同的)从正常工作状态模式转向“故障”模式。“故障”模式也可以是某个CMTS没有真正出现故障的情况(如升级跳线情况)。控制信号引起开关402从工作端462与输出端502的分离，并将输出端502联接至故障端482上。另外，控制信号引起开关602从工作端642上与备用端622的分离，并且将备用端622与故障端682相联。所以，传到CMTSs12、16的信号和来自CMTSs12、16的信号按照如图11、12所示的方式在其和HFC站22之间传送。
如图10所示，菊花链联接在与出现故障的CMTS122相应的I/O组件142处被打断。来自备用CMTS16的信号不再流经所有I/O组件141至14N，而是在备用的CMTS16和与出现故障的CMTS相应的I/O组件14之间流经I/O组件(s)14，这儿为I/O组件141至142。更远的下游的I/O组件14(这种情况可能出现：或更远的上游的，从备用CMTS16算起，即I/O组件14离备用CMTS16比离与出现故障的CMTS16相联的I/O组件14更远)会从备用CMTS16分离。在CMTS122出现故障而其他的CMTSs121和123至12N工作时，下游信号和上游信号通过I/O组件141至14N在CMTSs121、123至12N之间传送，参照在图11、12中概要示出的CMTSs121至123和I/O组件141至143。图12概要示出了上游信号不经过I/O组件28的情况，尽管这些信号将来可能更好地通过I/O组件28。在图10的设计中，备用CMTS16为传送下游信号通过它的I/O组件28、冗余中平面20、CMTS121的I/O组件141、冗余中平面20联接到CMTS122的I/O组件142再到电缆站22。对上游信号，这种联接是相似的，但其方向是相反的并且是通过中平面18而不是中平面20。
尽管不必须但最好是，当只要备用CMTS16能传送同步信息到通信联接线，物理开关将从出现故障的CMTS122跳转至CMTS16。利用一个基于硬件的同步方案，以确保所有在系统10中的CMTSs12、28工作在一个恒定的参考时间。这有助于确保由备用CMTS16产生的同步信号(包括一个时标)与先前由出现故障的部件(在这里为CMTS122)产生的信号相一致，这样与CMTSs12相联的电缆调试解调器才能很好地转移到备用CMTS16。按照DOCSIS协议由CMTSs12、16来执行这一功能，流经所有CMTSs12、16的同步(SYNC)信息被同步化，以便用相同的时标来促使与CMTSs相联的电缆调试解调器很好地转移到CMTS16。
在阶段78，出现故障的CMTS122被维修或替换或改进后被重新插入使用以与HFC站22传送信息。一个操作系统促使开关从备用CMTS16跳回到修好或替换的CMTS122。控制信号被传送到I/O组件14、28，以便使I/O组件142在相应通常工作的CMTS122与HFC站22之间传送信息。开关402和开关602跳回至正常工作状态，使备用CMTS16与输出端502分离并且把HFC站22重新与CMTS122相联。
另外一个实施方式被限定在本发明的权利要求的保护范围内。例如，上面集中讨论的CMTSs，对于无线和卫星调试解调器终端系统也是可以应用的。当对一个出现故障的CMTS做出判断后，备用CMTS可以代替将要不被使用的CMTS，如：尽管在某个CMTS没有故障时或出现故障不太历害时，由于将对其进行改进或保养，这种情况也会发生。
另一个实施方式包括一个能快速检测CMTS出现故障机构，这种机构是用如图13所示嵌入的电缆调试解凋器90、92来实现的。从每个CMTS12、16的输出信号提供给诊断电缆调试解调器(CM)，还提供给HFC站22。图13概要示出了备用CMTS16的输出，对于它的与CMTS16传送信号的I/O组件没有被示出。诊断电缆调试解调器CM90、92分别放在同样的卡中(如CMTSs12、16)，并且放在CMTSs12、16与RF冗余面18、20之间。每个电缆调试解调器CM90、92与RF下游和上游线联接。
电缆调试解调器CMs提供对工作的CMTS的快速故障检测。如果CMTS没有保持同步的时间控制，那么其将被电缆调试解调器CM检测出来(最好是立即，至少是大约如此)，并且电缆调试解调器CM向CMTS发出报警信号。CMTS将根据报警信号重置并触发备用CMTS工作。
电缆调试解调器CMs还可做回送装置，以便对离线CMTS检测。备用CMTS在没用时能定期自检。例如如下所述，CMTS能向电缆调试解调器CM传送数据和从其接收数据(工作在回送模式)，而不与本系统的其他部分相联。在替代CMTS复位工作前，替代CMTS在不干挠用户的情况下被检测。
电缆调试解调器CMs提供一机构，用于区分电缆站和CMTS的错误。CMTS能监测存在于为本地传送和为HFC站传送之间的错误率的不同，来确定站的相关问题。
参照图14和图1，复位(或提供冗余)过程100是根据检测到的某个CMTS出现故障的指示或诱导(如传送失败)来提供冗余的一个过程，其包括从工作的CMTS(如CMTS122)传送同步信息到相应的诊断电缆调试解调器CM902的阶段102。在阶段102，同步信息被定期传送到诊断电缆调试解调器CM902。诊断电缆调试解调器CM902通过启动一个同步计时装置来响应收到的同步信息。
在阶段104，在CMTS122内的故障或其他问题(如将来指示CMTS122不工作)的出现将引起同步信号的不能传送。所以，同步信息在诊断电缆调试解调器CM902未能得到。根据丢失的同步信息，诊断电缆调试解调器CM902向CMTS122发出一个故障信号。CMTS122通过坚持向备用CMTS16要求一个保护信号来响应由诊断电缆调试解调器CM902发送的故障信号。
在阶段106，备用CMTS16通过转向工作状态来响应由阶段104发出的保护信号请求。备用CMTS16坚持一个完整的保护信号并且把这个信号传送到出现故障的CMTS122。
在阶段108，出现故障的或将来可能不工作的CMTS122重新设置并且备用CMTS16从出现故障的CMTS122调用参数。备用CMTS16更新其参数以便与从出现故障的CMTS122那儿得来参数相一致。备用CMTS16还开始产生同步信息，并且设置RF开关使备用CMTS的输出和相应的与出现故障的CMTS122相联的HFC部分对应。
在阶段110，备用CMTS16完全代替CMTS的操作在它和HFC站22之间传送数据。如果工作的CMTS将来变为有效(如通过修理和更换出现故障的CMTS122)，那么CTMS将一直稳定工作直到更换备用CMTS16。
还有另外的实施方式也限定在本发明的附加权利要求的保护范围内。例如，参照图15，线路120连接备用CMTS16和与其相应的I/O组件122，并且分离的的线路1241至1243连接I/O组件122和三个与三个工作的CTMSs121至123相联的I/O组件1261至1263中的每一个相连。对于每个I/O组件1261至1263要么选择和通常工作的CMTS相联，要么选择与备用CMTS相联(通过冗余面18、20(图1))。在I/O组件122内的一个1到N选择器，它可以有选择性地使备用CMTS16与所希望的I/O组件126中的一个相联，就这样连接到外部各个物理接口。
参照图16，被概要示出的1到N选择器128包括一个带有备用端132和N个I/O端1341至134N的N选1开关30。备用端132通常与一个缺陷I/O端134(这儿是I/O端1341)相联。然而，其他的端口也可以是缺陷I/O端口，这样大约位于端口134中间的端口可以减少从缺陷端转向所希望的端口34的开关时间。为响应收到的来自备用CMTS16的控制信号和根据备用CMTS16收到的与出现故障的CMTS12相关的一个保护请求，开关130使备用端132和相应的处于故障状态的I/O端134相联。
每个I/O组件126包括一个开关136，用于通过备用I/O组件122有选择性地和与MCTS12或备用CMTS16相联的I/O组件相联。每个开关136包括一个输出端138、一个工作端140和一个故障端142。在通常工作时开关136把输出端138与工作端140相联，以便把信号传送到与CMTS12相联的I/O组件和从I/O组件接收信号。如果某个I/O组件126(如1261)出现故障，那么开关1361将转向有故障的工作状态，这时输出端1381和故障端1421相联，这样就能使备用CMTS16和HFC站22(图1)之间通过I/O组件1261进行通信。
应用这种设计，就可以完成如上面描述的与图7所示的过程相似的操作。然而在这种情况下，在阶段76中，响应出现故障的CMTS12的I/O组件126有一个能转向故障模式的开关136，并且1到N开关122使备用端122与响应出现故障的CMTS121的合适的I/O端134(这儿为1341)相连。通过1到N开关130和合适的I/O组件1341，备用CMTS16联接到HFC站(图1)，这样的一种联接没有菊花链联接被打断。
还有另外的实施方式也限定在本发明的权利要求的保护范围内。参照图17，在一个混合冗余CMTS系统150中，备用CMTS16与它的包括一个1到M的选择器154的I/O组件152相联。系统150包括安置在混合结构中的I/O组件156，M个I/O组件156直接连接到I/O组件152的1到M选择器154上，并且I/O组件156的一部分以菊花链方式间接连接到I/O组件152。尽管没有示出菊花链联接的所有的I/O组件156，所有的I/O组件156都可以至少与另一个I/O组件156以菊花链的方式联接。M个I/O组件156与1到M选择器154相联的情况可参见图15至16，用菊花链联接连接I/O组件156的情况可以参照图4至5。如图17所示，不是所有的菊花链都要与I/O组件156的个数相同；直接连接到选择器154上的零、一个或多个I/O组件156可以以菊花链的方式连接。在工作过程中，响应将来或正在出现故障的CMTS12的I/O组件156要么直接(即独立(不经过)于其他I/O组件156)连接到备用CMTS16上，要么通过I/O组件156的菊花链连接到备用CMTS16上。
还有另外的实施方式也限定在本发明的附加权利要求的保护范围内。例如，各个形式的I/O组件可以包括相同的电路系统，和/或也可以在一个带有CMTSs的通用电路板上。

Claims (21)

1.一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统，这个系统包括：
多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号；
多个接口组件与通常工作的CMTSs相联并能从通常工作的CMTSs向HFC传送数据和从HFC向通常工作的CMTSs传送数据；和
一个备用CMTS来接收和传送调制信号；
其特征是至少两个接口组件以菊花链的形式相互联接在一起，这样至少可以通过以菊花链方式联接到第一个接口组件的第二接口组件把第一个接口组件联接至备用CMTS。
2.如权利要求1所述的系统，还包括一个能有选择地将备用CMTS连接到与其他接口组件独立的至少两个接口组件的开关装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征是至少两个接口组件中的至少一个以菊花链的方式还连接另一个接口组件。
4.如权利要求2所述的系统，其特征是为响应至少将来可能出现故障的通常工作的CMTS，开关机构设计成把备用CMTS联接到与将来可能出现故障的通常工作的CMTS相联的一个接口组件。
5.如权利要求1所述的系统，其特征是对应每个通常工作的CMTS的每个接口组件，每个接口组件包括一个上游输入端和一个下游输出端，和其特征是当每个通常工作的MCTS工作时，每个接口组件设计成能连接它的下游输出端和上游输入端到其各自的通常工作的CMTS，否则联接到备用CMTS。
6.如权利要求5所述的系统，其特征是当不经过备用CMTS时，每个接口组件设计成能联接它的下游输出端和上游输入端到其各自通常工作的CMTS
7.如权利要求5所述的系统，其特征是第一和第二接口组件有选择地以菊花链方式彼此联接，第二接口组件设计成当第二接口组件把它的上游输入端和下游输出端联接到备用CMTS时，能把第一接口组件从备用CMTS分离。
8.如权利要求1所述的系统，其特征是备用CMTS包括一个用于检测通常工作CMTSs出现故障的诊断电缆调试解调器。
9.如权利要求8所述的系统，其特征是诊断电缆调试解调器能检测通常工作的CMTSs。
10.一种用于从一个高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统，这个系统包括：
多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号；
多个输入/输出(I/O)组件，每个组件与各个通常工作的CMTSs相联；
一个备用CMTS来接收和传送调制信号；和
用于联接与通常工作的CMTSs相联的至少两个I/O组件到备用CMTS的联接部件。
11.如权利要求10所述的系统，其特征是联接部件设计成能有选择地将备用CMTS的输入和输出联接到与将来可能出现故障的某个通常工作的CMTSs相联的I/O组件。
12.如权利要求11所述的系统，其特征是联接部件设计成能有选择地联接到至少三分之一的与通常工作的CMTS相联的I/O组件，独立于至少两个由联接部件联在一起的I/O组件。
13.一种用备用CMTS为N个通常工作的电缆调调试解调器终端系统(CMTS)的数据传送单元提供1至N冗余的方法，这种方法包括：
提供备用CMTS和N个通常工作的CMTS数据传送单元；
提供CMTS数据传送单元中的至少两个之间的彼此联接；和
监测通常工作的数据传送单元以发现其不工作。
14.如权利要求13所述的方法，还包括，为响应N个CMTS中的一个数据传送单元至少在将来可能不工作，CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个与备用CMTS的联接，在这里M小于N。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，为响应N个CMTS中的一个数据传送单元不工作，CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个与备用CMTS联接。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，为响应N个CMTS中的一个数据传送单元出现故障，CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个与备用CMTS联接。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，用一个1到M开关把CMTS数据传送单元中的M个中的至少一个与备用CMTS联接。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，提供备用CMTS与独立于其他CMTS数据传送单元的至少两个CMTS数据传送单元中的正好一个的联接。
19.如权利要求13所述的方法，还包括：
为响应至少两个数据传送单元中的被选中的一个数据传送单元至少在将来可能不工作，将备用CMTS联接到至少两个CMTS数据传送单元中的被选中的一个数据传送单元上；和
从备用CMTS上分离那些在电气上离备用CMTS比至少两个CMTS数据传送单元中的被选中的一个远的所有CMTS数据传送单元。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，每个CMTS数据传送单元包括一个CMTS和一个输入/输出组件，和其特征在于提供的联接包括提供把至少两个CMTS数据传送单元的输入/输出组件菊花链联接。
21.一种用于从高频同轴电缆站接收信号并向其传送信号的CMTS系统，这个系统包括：
多个通常工作的CMTSs，每个CMTS设计成能接收和传送调制的信号；
多个接口组件与通常工作的CMTSs相联并能从通常工作的CMTSs向HFC传送数据和从HFC向通常工作的CMTSs传送数据；和
备用CMTS用来接收和传送调制信号；
开关机构，设计成能有选择地把备用CMTS联接到至少两个独立于其他接口组件的接口组件；
其特征是至少两个接口组件以菊花链的形式彼此联接在一起，这样至少可以通过以菊花链方式联接到第一个接口组件的第二接口组件把第一个接口组件联接至备用CMTS；和
其特征在于每个接口组件响应各自的通常工作的CMTS，每个接口组件包括一个上游输入端和一个下游输出端，和每个接口组件设计成当各个通常工作的CMTS正常工作不经过备用CMTS时，把它的下游输出端和上游输入端联接到其各自的通常工作的CMTS，否则联接到备用CMTS。
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