CN1636340A - 一种优先分组传输系统,用于电话数据、对等待时间敏感的数据、最佳效果数据、以及整形的传输媒体中的视频流，例如无源的同轴分布 - Google Patents

Abstract

在具有上游频率和下游频率的共享的传输媒体通信系统中，其中除携带其它数据类型数据外还携带诸如TDM PCM数据的电话数据，使用主帧格式604是有益的，此主帧格式向下游的一组下游调制解调器设备(60、62、64、66、68、70)发送TDM PCM数据子分组400，并且为下游调制解调器设备提供交错的时间响应320。然后主帧继续发送在为下游调制解调器设备分配的时间周期期间636不从下游调制解调器设备触发响应的诸如视频之类的下游数据类型。在这个系统内可以实现一组规则，以便在利于较高的优先权数据类型的传输，同时可以防止任何数据类型占据太多的下游带宽。

Description

一种优先分组传输系统，用于电话数据、对等待时间敏感的数据、最 佳效果数据、以及整形的传输媒体中的视频流，例如无源的同轴分布

对于相关申请的交叉引用

本申请要求序列号为No.60/219886的2000年7月21日递交的序列号为No.60/219886的临时申请的优选权。本申请还要求序列号为No.＿＿＿＿＿的2001年7月19日递交的题目与本申请相同的共同待审查的美国专利申请的优选权。2001年7月19日递交的申请要求序列号为No.60/219886的优选权。

由共同受让人coaXmedia公司较早递交的专利申请“在局部同轴电缆上的高速数据通信“提出了本申请的领域，并且描述了coaXmedia公司对于存在的问题的解决方案。这个申请的申请号是09/482836。这里全文引用了申请号是09/482836这个申请。

在申请号是09/482836这个申请递交之后，递交了转让给共同受让人coaXmedia公司的另一个申请：“用于对MDU和旅馆进行因特网通信的自动分配增益控制的体系结构和方法“(基于临时申请No.60/193855的申请号是09/818378)。申请号是No.60/193855的申请涉及的是下面将要讨论的内容，这里参照引用了这个申请的全文。

本申请是对于先前递交的这些申请的一种改进，因此这里引用的文本和附图与本发明的公开内容的文本和附图都有所不同，当然，这里是以本公开为主体描述的。

为读者方便起见，在本说明书的末尾的一个术语表中定义了在本发明领域中使用的各种缩写词和其它术语。在整个说明书中还定义了本申请人用来定义本发明的系统的操作的其它术语。为读者方便起见，本申请人还加了一些小标题，以使本说明书的内部组织更加直观，便于某些讨论内容的定位。这些小标题只起方便辅助的作用，对于在特定标题下的内容没有限制作用。

为了便于更加清楚的描述，使用了元部件的通用术语。在本公开的发明中，使用适于实现某个特定目的的元部件的专用术语应该被认为是包括了可实现相同目的所有的技术等价物，而不管所述的元部件和它的可替换的元部件的内部操作是否是使用了相同的原理。为了更加简捷而使用这种特定的术语不应该被错误地认为是将本公开的范围仅限制在所述的元部件上，除非是在后面的描述和权利要求书中对其明显地加以限制。

背景技术

申请号是No.60/193855的申请描述了一种系统，这种系统可以连接诸如个人计算机之类的设备和特定的调制解调器，这个调制解调器连接到位于旅馆、多个居住单元(MDU)、或类似的建筑物中的一个法定树和分支同轴网络。所述的的系统使用的带宽有两个范围，这两个范围均不在有线电视的下游频道和上游频道的范围之内。由于这是一个法定树和分支同轴网络，所以下游的所有的通信报头必须能识别出正在寻址哪一个(或哪一些)调制解调器设备，这是因为所有的调制解调器设备都接收了这个通信。与此相反，必须控制从许多单个的调制解调器设备到网络的上游端的通信，以使在任何一次只发送一个上游通信，从而可以避免总线竞争。

在图1中总体表示出申请号是No.60/193855的申请和本发明所面临的情况。一个同轴树和分支网络50将网络40的起始端连接到一组分束器设备。在所引用的申请中已经描述了实施在法定树和分支同轴网络40的起始端上游的系统的细节，因此在这里不需要进一步展开讨论。

图1中表示的是这组分束器的一部分，即分束器52、54、56。于是，在网络40的起始端的信号就会出现在调制解调器设备60、62、64、66、68、70的输入端。调制解调器设备的输出插孔就可以连接电视机(71、75、80、84、86、90)、诸如个人计算机之类的设备(72、81、87、 92)、和电话机(74、77、78、82、85、88)。要注意的是，两个电话机77和78连接到调制解调器设备64。这两个电话机中的每一个都有其自己的电话端口。因为有线电视信号不需要在调制解调器设备里进行处理，所以这个信号可以从位于调制解调器设备的上游的外部双工器取得，而不是如图所示从调制解调器设备的输出端取得。

申请号是09/818378的申请包括一个RF同轴传输系统，其中按照DVB/MPEG-2结构格式化向下游流动(从40到调制解调器设备60、62、64、66、68、70)的所有信息，以利于多媒体应用。在图2中表示的是在coaXmedia系统中使用的下游和上游传输的格式。

下游传输帧100的长度是204个字节。下游传输帧100包括：一个SYNC字节104(对于帧或分组的起始标识，它的值为为十六进制的47，即，对于多帧标识，它的值为十六进制的47的反向)、接下去是187个字节的有效负载，和一个16字节的FEC字段120。在MPEG2的应用中，使用同步字节后边的两个字节作为分组标识108(“PID“)。在coaXmedia系统中(以及在最近开发的标准中)，为分组类型标识112保留一个附加的字节。因此，如图2所示，因为有3个字节已经用于PID108和分组类型标识112，所以有效负载116只有184个字节。在FEC字段120的后边是下一帧的SYNC字节104。

对于流向上游的信息(来自于客户)，使用相同类型的格式化，但有效负载的长度是可变的，并且FEC字段是可选的。于是，上游数据帧包括：8个字节的报头152；一个SYNC字节154；PID158；分组类型标识字节162；长度字段164；和可变长度有效负载168。图2还包括空闲周期180。

要携带的业务量(traffic)具有下述特征和要求：

*TDM PCM电话业务量要求恒定的比特率传输，一般为64Kb/s。当由一个统计分组传输系统携带时，电话需要由源和目标识别的规则的分组调度。

*由因特网协议(IP)电话构成的低等待时间IP，或者包含电话或音频分量的多媒体业务量要求有最小的等待时间和最小的延迟变化。对于电话来说，IP网络的接入部分引入的延迟不应大于10毫秒到20毫秒。因此，IP电话在一个混合业务类型分组网络中要求临时的优先级，所说的临时的优先级通常通过标记这样一些分组和分离并且进行优先缓冲来实现。

*MPEG2视频流由“I“帧(整个画面更新)、“B“帧(双向预测更新)、和“P”帧(预测更新)构成。包括同步音频分量，并且具有分开的分组标识(PID)。MPEG2对于延迟和延迟变化可以略有一点容差，这是因为在接收器/译码器进行了缓冲的缘故，但MPEG2对于丢失的分组或失序的分组几乎没有容差。因此，位速率容量的管理对于提供可接受的服务是必不可少的，即，不得存在任何冻结帧或其它可见的人为毛病。

*最佳效果的IP业余，一般情况下是TCP/IP业务，对于分组丢失(packet loss)或失序是有容差的，这是因为网络的链接或缓冲是受到限制的缘故。交易通常是使用“慢启动“程序起动的，即，业务先缓慢启动，然后增加业务位速率，直到碰到分组丢失的情况为止，对在这一点的业务速率进行调节，以使通过可利用的并且经常变化的网络容量的传输速率最大。确认分组的丢失或延迟可引起表观容量的巨大损失。IP业务交易虽然以增强下游带宽为主，但也能增强上游带宽，因为现在的终端用户通常包括服务器在内。

发明的概述

本专利申请的目的在于提供以下各项：不均匀的业务量；TDMPCM电话(DS-0)信道；由在IEEE802.1P中提供的标记识别的低等待时间IP数据分组；最佳效果IP数据分组；和MPEG-2数字视频流。对于本申请和随后提出的权利要求书，所有的业务都属于以下的种类之一：电话(包括TDM PCM)，低等待时间IP(包括在IP上实现的电话)，视频(包括各种版本的MPEG)，最佳效果IP，和零。主帧是一组超级帧。

附图的简要说明

图1表示连接到一系列调制解调器设备上的一个树和分支网络，这里的调制解调器设备连接到以下的各项：电视、诸如个人计算机之类的设备、和电话机；

图2表示标准的下游和上游传输格式；

图3表示的是7个TDM PCM子分组装入3个下游传输帧的有效负载部分的情况；

图4表示的是一个电话的TDM PCM子分组装入上游传输帧的有效负载部分的情况；

图5表示用于定位数据帧的优先过程，各种类型的数据都在两个主帧内。

优选实施例的描述

为了便于下游业务的不同“数据“类型(或种类)的重新排序，每个“数据“类型在系统的服务器一端都设有一个单独的缓冲器。在这样一个系统中，一种类型分组在一般情况下总是压倒其它类型的分组。

在上游方向(来自客户)，只允许在收到一个下游命令或隐含的命令时进行传输。

一个TDM PCM电话信道(国际标准)每125微妙包括一个语音采样值字节。在这种推荐的系统中，在一般情况下，将64个这样的字节组成一个字，必须每8微妙在每个方向传输这个字。

为了在没有竞争的情况下从不同的客户那里按照短脉冲串来返回所述的客户上游的TDM PCM业务，必须在上游分组之间提供某个空闲时间，这称之为填充，从而可以适应在客户调制解调器和服务器调制解调器之间的同轴距离延迟之差。按照对称的比特率，在下游方向还必须包括对应于填充时间的双向传输系统。对于在下游方向使用FEC但在上游方向不使用FEC的情况，每个分组FEC传输时间有可能会超过所要求的上游填充时间，因此不需要附加的上游填充时间。

在下游传输比特率明显超过上游传输比特率这种很可能出现的情况下，用于填充所需的下游传输时间可能会使传输效率产生严重的浪费。然而，在下游业务类型的组合只包括下游唯一业务类型的情况下，例如，只包括MPEG-2视频流(或者，对于来自于客户调制解调器的命令无响应的标准IP数据分组)的情况下，优选的作法是，用这样的下游唯一业务来代替填充，从而可以恢复总的下游传输效率。在图3中表示出使用这种处理方法下游TDM PCM电话传输格式。

下游传输

图3中最上边的线详细描绘出TDM PCM电话子分组400。这个电话子分组400进一步包括：两个字节的报头(preamble)304；四个字节的地址308(MAC地址加上电话端口号——电话端口号是具有不止一个电话端口的调制解调器所必需的)；长度值312；TDM PCM业务的可变长度有效负载316；两个字节的响应时间值320；和两个字节的CRC值324。因为在TDMPCM子分组和下游帧之间不存在一对一的比例关系，所以要使用子分组这个术语。在一般情况下，一个分组是对于一个特定的调制解调器或调制解调器组寻址的一个不可分割的单元。在一个帧的开始时，总是要对一个分组的地址进行译码的。子分组通常总是比帧小的，因而子分组可以和其它的子分组级联在一起，以便更加有效地填充帧。总是要对每个子分组的地址进行译码的，不管这个地址是在帧的开始、中间、还是末尾。

在一个优选实施例中，可以从MAC地址的前端删去对于来源于指定公司的所有调制解调器设备全是共用的MAC地址部分，从而可以减小为下游地址分配的空间。

使用这种处理方法，使用以8毫秒的间隔规则产生的时钟脉冲来发出信号：在当前正在传输的MPEG2帧完成的时候，随后的MPEG2帧(一个或多个)将包括为所有的coaXmedia调制解调器指派的下游TDM PCM业务。携带第一个TDM PCM的帧的开始端确定了coaXmedia主帧的起始时间。在没有任何填充的情况下传输TDM PCM业务，随后例如是充分大的MPEG2视频流分组，从而有时间使所有的发生了响应的携带TDM PCM业务的调制解调器以相当低的速度返回它们的上游业务。

为了协调来自携带TDM PCM的coaXmedia调制解调器的响应的定时关系，在每个下游TDM PCM子分组中，必须包计算得到的响应时间值320，如图3的上部所示。这样一种处理方法使每个下游子分组可以有任意的长度，从而可以基于每次单个呼叫提供不同级别的等待时间特性或位速率，或者，甚至于在一次呼叫期间这些参数可以变化以适应暂时的过大业务量的条件。

如图3所示，识别(利用目的地地址前缀)下游TDM PCM电话的多TDM PCM电话信道(在所示的例中，是64字节的模块)，然后将其级联在一个或多个规则的MPEG2大小的下游分组中，并进行发送。

如图3所示，子分组400依次与子分组394、396、398、402、404、406级联拼接(concatenated)。要注意的是，子分组394没有报头，因为在第一个子分组上没有报头。将7个TDM PCM子分组级联拼接成一个组，再将这个组分割成适当大小的块510、514、518，以便在MPEG/DVD帧的有效负载中携带。于是，块510可置于下游帧100的有效负载116中。

帧100将TDM话音基准标记为类型主帧，同时将PID设定为MPEG零。这个分支的识别过程是：主帧允许调制解调器设备去识别下一个8毫秒时间周期的起始端。要注意的是，轻微的抖动就将引起在完成当前帧传输后的下一主帧的开始端(并非在接收到8毫秒的时钟脉冲时立即开始)的发送，这种抖动是相当小的，可以通过常规的方法找到它的地址。

块514置于下游帧101的有效负载117内。块518部分地填充了帧102的有效负载118，留下有效负载118的一部分522未被使用。要注意的是，下游传输比上游传输更加有效的原因是，在略小于3个下游帧当中携带了7个上游TDM PCM子分组。上游的响应将占据7个上游帧，一个上游帧来源于每个调制解调器(略去来自于同一个调制解调器的不同端口的子分组的组合的可能的经济花费)。来自于7个调制解调器的每个上游传输都具有交错的起始时间，以便提供保护频带，避免上游竞争。

帧101和102标记为“类型-TDM继续”，PID-MPEG为零。

下游帧102的后面是一个MPEG帧200。MPEG帧200包括：一个同步字节204；用于分组标识的两个字节208(“PID”)；MPEG2/4的有效负载216；和一个FEC字段220。帧200的PID值是“视频流“。

包含MPEG数据的一个帧的传输不需要来自于下游调制解调器设备的响应，因此就不存在和上游TDM PCM业务发生信道竞争的风险。如果没有MPEG数据可用于传输，那么在这个缓冲周期，就有可能发送不触发响应的其它数据类型。如果没有这样的数据可以利用，那么就有可能发送零帧，直到为TDM PCM业务的上游传输分配的时间结束时为止。

如图3所示，其中有一个子分组398，分割成块可以将一个特定的TDM PCM子分组的起始端同结束端分开。在这个树和分支网络的下端，把来自于MPEG/DVD帧的有效负载级联拼接起来。然后，每个调制解调器识别出对这个调制解调器寻址的子分组，然后再处理这些子分组。

上游传输

每个电话响应的调制解调器返回一个64字节的PCM采样模块，这个模块代表8毫秒的话音。需要某个保护时间来防止由于不同的路径长度引起的时间移动(一个附近的调制解调器可能在来自于远方的调制解调器的信号已经完全抵达中央调制解调器之前就开始传送)产生的返回信号的竞争。

每个下游电话分组已经附加了一个值，这个值告诉目的地的调制解调器在什么时候产生响应。由于下游传输速度通常比上游传输速度快得多，所以先接收完所有的下游TDM PCM，而后所有的电话携带的调制解调器才能完成它们的响应。因此，在已经发送了上游电话分组之前，在下游方向只能发送不需要响应的其它业务类型。事实上，直到完成了所有的电话响应，才允许调制解调器在上游方向发送非TDM PCM业务。

保证处理电话的系统的完整性的一种方法是在下游的“类型“识别符字节中使用一个比特来表示是否已经完成上游PCM TDM业务。一种可替换的方法是只使用一个类型识别符来表示一个主帧的起始端(这意味着PCM TDM的开始)，并且第二个类型用于包含PCM TDM子分组的每个相继的帧。后一种类型还可能是“TDM继续“。既不是主帧的开始又不是类型TDM继续的第一帧的起始端可能表示PCM TDM子分组的结束，因为这种数据类型只在主帧的前边发送。

同步

为了便于协调上游TDM PCM业务的子分组(短脉冲串)的定时，相对于下游TDM PCM传输主帧的定时，所有的coaXmedia调制解调器必须具有相等意义的时间或共用的时钟。为实现这一点，通过MPEG2格式分组类型的唯一值来识别主帧的起始端，所述的唯一值在由每个TDM PCM业务携带的调制解调器接收时启动它们的内部主帧时间计数。于是，在下游TDM PCM话音子分组中发送的时间响应值在与包含在每个coaXmedia调制解调器中的这个计数匹配时，这个时间响应值将要触发TDM PCM话音子分组在上游方向的发送。

上游格式

图4表示的是一个上游TDM PCM电话业务子分组的格式。这是图2中所示的帧的扩展。上游数据帧150包括：8个字节的报头；SYNC字节154；PID158；分组类型标识字节162；长度字段164；和可变长度有效负载168。如图4所示，可变长度有效负载168携带来自于和特定下游调制解调器端口有关的电话呼叫的PCM电话的字节190。当帧的类型是电话时，PID158是软调制解调器I/D加上电话端口号，从而可以在如图1对调制解调器设备62和电话77、78所示的相同的调制解调器上的两个电话端口之间进行区分。PID可以使用相同的MACA地址(或者全MAC地址，或者缩短的MAC地址)，如对于下游帧所描述的那样。优选实施例使用了映射到MAC地址的简缩地址(软调制解调器ID)。其目的在于减少在每个单个帧上的开销，以增加在上游方向数据传输效率，因为上游方向的数据传输效率本身就比下游方向低。图4包括一个空闲时间180，空闲时间180在分组150之前并且在下一个分组(图中未整体表示出来)的报头152的起始端。

于是，由于使用时间响应值而获得的时间协调性可能防止在上游方向出现的任何传输竞争。一旦下游TDM PCM话音子分组包含一个错误，这个错误是由内设的CRC检查和、或其它装置检测的，在上游方向决不会产生子分组的触发，并且因此使上游周期不包含任何传输。这是很重要的，因为在下游的时间响应值中的一个错误很有可能在不正确的时间产生一个响应，因此有潜在可能产生与另一个coaXmedia调制解调器的上游子分组的竞争。

业务类型的优先过程

在优选实施例中，在主帧开始的时候，赋予TDM PCM子分组和用来提供下游填充的任何MPEG2分组以最高的优先权。接下去，在此主帧的剩余期间的任何时候，从其自身的缓冲器传送低等待时间IP业务，这一传送优先于包含在最佳效果IP或视频流缓冲器中的业务。当低等待时间IP业务缓冲器是空的时候，传送来自于视频流缓冲器的业务(如果有任何业务剩余的话)。在优选实施例中，在当前主帧期间随后进入这个缓冲器的视频流分组等待它们的轮次直到下一个主帧，从而可以保证MPEG2分组聚束不会获得超过IP业务的优先权。最后，当在主帧中还有剩余时间时，传输最佳效果IP分组。可以使用视频流和电话话音分量的业务管理来保证有足够大的容量留给IP分组。

在优选实施例中，只有一个缓冲器用于MPEG2视频流。输出这个缓冲器的某些内容，以便在等待上游TDM PCM业务完成期间提供时间填充。在低等待时间业务缓冲结束后，输出这个缓冲器内容的其余部分。使用在MPEG2视频流缓冲结束后剩余的任何时间来发送最佳效果IP数据。

在一个主帧内，一旦低等待时间IP业务传输周期导致在主帧结束之前的用于结束MPEG2缓冲的时间不够用，则优先权排他地转交给MPEG2视频业务。尽管如此，在所说的主帧内还会剩下一些保留时间，用于发送少量的最佳效果IP数据分组。通过一种管理功能来确定在每一个主帧内允许的MPEG2视频业务和TDM PCM电话业务的聚集数量，以使这种业务不缺少IP业务容量。

直到下一个主帧，才能传送一个主帧开始后进入它的缓冲器的MPEG2视频业务。对于低等待时间IP业务，不是这种情况，可能会在同一个主帧期间输出在当前主帧期间进入缓冲器的低等待时间IP业务，从而有可能使等待时间尽可能地最小。

对于已经赋予传输优先权的低等待时间业务的数量，还可能存在一个任意极限集(an arbitrary set)。关于低等待时间业务是否也要消耗最佳效果IP数据分组的传输容量，主要看IP网络的决定。通过网络管理，可以为coaXmedia系统提供适宜的规则。

TDM PCM电话业务一旦传送，就可以把各种规则加到所述的系统内的业务优先过程上。本发明公开的内容的一个新颖方面就是针对输出优先权提供施加规则的多个缓冲器和装置。

在coaXmedia系统的外部，即在网络水平(802.1P/802.1Q QOS协议)，对于低等待时间IP和最佳效果业务IP之间的相关优先权的管理进行处理。一旦网络提供的业务多于coaXmedia系统提供的业务，则可以拒绝这些业务进入缓冲器，因为它们很可能引起溢出。这个动作在IP网络中是正常的情况，并且是通过现行的IP网络协议进行处理的。

图5表示的是和主帧内的优先权有关的许多概念。应该说明的是，图5的意图是为了说明概念，不意味着用精确的刻度画出实际的帧或缓冲器。主帧的一些部分是经过放大的，以便于标记。

图5表示两个完整的帧(有时称之为超级帧)。它们是主帧604和608。图中还可以看见相邻主帧的一些附加部分。每一个主帧在周期时钟脉冲612之后很快开始。在一个优选实施例中，在时钟脉冲之间的间隔616是8毫秒。

如在针对图3所讨论的，在时钟脉冲612之后发送的第一帧620标记为类型主帧。如以上所述，第一帧620以及在其后边的帧中的有效负载携带了TDM PCM帧作为有效负载。于是，将所有当前TDM PCM对话(session)的TDM PCM帧都携带在帧620内以及在主帧604的部分624中的帧。TDM PCM帧的队列由缓冲器628表示。主帧部分632的后边是部分624，并且其容量大小要能保证：发送到调制解调器设备的下游数据传输直到时间间隔636结束之前是不需要上游响应的那种类型。对于时间间隔636进行设定，以使各个单个的下游调制解调器设备有足够多的时间按照发送到每个调制解调器设备的设计响应时间值发送上游TDM PCM传输。如以上所述的，TDM PCM数据的上游传输与为了防止竞争所必须的保护频带的聚集时间要比TDM PCM数据的下游传输所必须的时间长得多。

主帧分段632占据来自于MPEG帧队列(或者不强加响应义务的其它数据类型)的帧，而不是用零帧填充所说的主帧分段632。在优选实施例中，将在新的主帧起始后到达的MPEG数据帧636排成队列，直到下一主帧之前。在图5中，用一个双缓冲器来说明这一概念。对于主帧604，MPEG缓冲器A640对于接收新的MPEG数据帧来说是关闭的，但同时MPEG缓冲器A640还要为主帧640中的传输提供MPEG数据帧。MPEG缓冲器B644俘获MPEG数据帧604，并且在主帧604的持续时间内保持这些帧。

在下一个脉冲612，想像：缓冲器盖648围绕铰链652旋转，使MPEG缓冲器B644现在成为主帧608的MPEG帧的源，但对于接收新到达的MPEG帧636却是关闭的。MPEG缓冲器A640现在同主帧608隔离，但对于接收新到达的MPEG帧636却是开放的。

现在回到主帧604，在没有结束在MPEG缓冲器A640中的供应的条件下，用MPEG帧656填充其中的部分632。

主帧604的其余部分660包括一系列帧664，所说的帧664携带来自于多捆绑(multi-tiered)队列668的具有各种数据类型的帧。最高优先权有效负载是低等待时间IP672。无论何时，一旦低等待时间IP672结束了，就要消耗剩余的MPEG数据帧676。当不存在任何较高优先权数据类型的时候，就要消耗来自于队列668的最佳效果IP分组680，并且将它们放在帧有效负载中发送出去。如果在下一个脉冲612到来之前队列668耗尽了所有的数据类型，则使用零帧684。零帧的提供是无休止的，因为一旦有要求就可产生零帧。

要注意的是，即使在MPEG帧676、最佳效果IP680、或零帧684的传输已经开始以后，低等待时间IP672也要跳到队列的前边。类似地，赋予在主帧正在装入零帧684时接收的最佳效果IP分组680的优先权也要高于零帧。

现在讨论主帧608，来自于缓冲器628的TDM PCM子分组的数量在这个主帧608中大于在主帧604中的这个数量。把这个TDM PCM子分组的数量差放大以帮助说明本发明的概念，但是由主帧携带的TDM PCM子分组的数量随时间而变，这是因为随时要增加或减少较多的TDM PCM对话。

在主帧608中的第一帧620和主帧分段688中携带的TDM PCM有效负载与主帧604相比的增加，是因为在时间间隔690为上游TDM PCM业务分配的时间与时间间隔636相比有所增加。在这种情况下，在时间间隔690结束之前，MPEG缓冲器B644就已经耗尽了。用零帧填充与剩余的时间间隔690相对应的分段698。由于MPEG缓冲器B644是空的，所以MPEG帧对于多捆绑缓冲器668用在主帧分段702中没有贡献。

本领域的普通技术人员将会认识到，本发明的方法和设备具有许多应用场合，并且本发明不限于有助于理解本发明的具体实例。而且，本发明的范围覆盖了用于这里描述的系统元部件的变化、改进、和替换的范围，正如本领域的普通技术人员所知道的那样。例如，本发明对于TDM PCM数据工作得很好，但是本发明对于包括其它电话数据类型在内的其它数据类型同样工作得很好，其中最重要的是：交错上游的传输，发送下游选定的业务类型，同时发出上游传输。

MPEG帧和零帧是无负担类型的数据，但是这并未穷尽。无负担类型的数据是能够发送到下游设备但不给下游设备增加响应负担的数据。虽然本发明的概念是用这两种无负担类型的数据说明的，但还可以使用其它的无负担类型的数据，其中包括在MPEG标准以及其它流动的视频或流动的音频标准中的新进展。其它类型的无负担数据可包括不需要下游设备响应的IP数据分组的子集。

59在随后的权利要求书中提出了寻求保护的本发明的范围的合法的限制，本发明的权利要求书旨在覆盖它的合法的等效物。不熟悉等效物合法检验的人，应该在负责授权本专利的专利管理机关(如美国专利与商标局或其相似单位)前请教登记实施的人。

60略语表

FEC  前向错误校正

IP   互联网协议

MPEG 运动图像专家组(数字视频标准)

MAC  媒体接入控制(调制解调器/适配器物理地址)

PCM  脉冲代码调制(在这个文件中属于电话语音)

PID  分组识别符

QOS  服务的质量

TDM  时分多路复用的

Claims (26)

1.一种在共享的传输媒体里从一个上游设备向至少两个下游设备传送电话数据和其它数据的方法，所述的方法包括：

A)从所说的上游设备向下游至少两个下游设备传送第一帧，所说的第一帧包括：

a.一个类型识别符，用于识别这一帧为一个主帧中的第一帧；

b.对于至少两个下游设备之一寻址的电话数据的至少一个完整的子分组；

B)从所说的上游设备向下游至少两个下游设备传送一组连续帧，每个连续帧包括：

a.一个类型识别符，用于识别这一帧为携带附加电话数据的连续帧；

b.被至少两个下游设备之一使用的电话数据的一个整个子分组的至少一部分；

C)从所说的上游设备向至少两个下游设备传送无负担帧直到一个计算时间结束时为止，所说的计算时间是下游设备足以向上游发送电话数据的时间，所说的无负担帧对于下游设备的上游传输不施加任何负担；

D)在计算时间结束之后并且在主帧时间间隔结束之前，从上游设备向下游设备发送不加限制的帧，其中所说的发送的帧不限于无负担帧。

2.根据权利要求1所述的方法，其中无负担帧的第一源是要传递到至少一个下游设备的视频帧。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所说的帧的第一源结束后发送零帧，以此作为无负担帧。

4.根据权利要求2所述的方法，其中无负担帧和第一源限于在当前主帧开始前排成队列的视频帧。

5.根据权利要求1所述的方法，其中不加限制的帧包括从以下组中选出的两类数据：视频数据、低等待时间因特网协议数据、和最佳效果数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其中按照与数据类型有关的优先权发送不加限制的帧，因而，“最佳效果“类型的数据是在没有其它任何较高优先权数据类型可以利用的时候发送的，并且零类型数据是在没有任何其它数据类型可以利用的时候发送的。

7.一种在共享的传输媒体里从一个上游设备向一组至少两个下游设备传送电话数据和其它数据类型的方法，所述的方法包括：

A)级联拼接为了向下游设备传输而寻址的一组电话子分组，用作至少一个下游有效负载；

B)计算在响应这组电话子分组时要向上游发送的所有的上游响应的时间周期P；

C)在主帧信号结束后，

a.启动计时器以计数周期P；

b.产生第一下游帧，第一下游帧可以识别为一个主帧的开始；和

c.从级联拼接的这组电话子分组的一端开始将一个分段移入第一下游帧的有效负载内；

D)在未被发送的电话子分组的任何部分存在时，

a.从级联拼接的这组电话子分组的同一端开始将一个分段移入下一个下游帧的有效负载内；和

b.使下游帧可识别为类型继续；

E)在这个级联拼接组的这组电话子分组结束后，

a.当计时器小于P时

i.当在这个主帧中存在用于传输的视频帧源时，向下游设备传送视频帧；

ii.否则发送零帧；

b.当计时器大于P后，像这样一直到主帧信号的下一端：

i.如果存在低等待时间因特网协议数据的源时，则向下游设备传送至少一个帧内的低等待时间因特网协议数据；

ii.否则，如果在这一主帧内存在用于传输的视频帧的源，则向下游设备传送一个视频帧；

iii.否则，如果至少一个最佳效果因特网协议分组存在，则向下游设备传送至少一个帧内的一个最佳效果因特网协议分组；

iv.否则，传送一个零帧。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括如下步骤；限制在这个主帧中用于传输的视频帧的源为一组视频帧，这组视频帧启动这个主帧为传送到至少一个下游设备而排成队列，并且为在下一主帧中要传输的任何一个随后到达的视频帧排队。

9.根据权利要求7所述的方法，其中电话子分组是TDM PCM电话子分组。

10.根据权利要求7所述的方法，其中每个电话子分组都包含一个地址，用于识别寻址电话帧的下游设备和电话端口的唯一组合，并且包含下游设备针对下游设备和电话端口的这个唯一组合用来调度上游电话传输的一个时间响应值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中对于可识别为一个主帧的第一帧的帧的接收在每个下游设备中启动一个主帧计数器。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所说的地址是所说的下游设备的MAC地址的一部分，但所说的地址并不包括对于在所说的共享的传输媒体上的所有的下游设备共用的下游设备的MAC地址的一部分。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，用于特定主帧中的低等待时间因特网协议分组的源是受到限制的，以便对于携带最佳效果因特网协议分组的那些帧来说，可以保留每一个主帧的一个特定的部分。

14.根据权利要求7所述的方法，其中，用于特定主帧中的低等待时间因特网协议分组的源是受到限制的，以便有助于保证：在所说的主帧内可以结束视频帧的供给。

15.根据权利要求7所述的方法，其中下游帧的有效负载的大小超过了单个电话子分组的大小。

16.一种在一个树和分支网络的远端用作一组调制解调器设备之一的调制解调器设备，所说的调制解调器设备适于以第一频率接收多种数据类型的下游传输，并且以第二频率发送各种数据类型的上游传输，所说的调制解调器设备适于：

监视一个新的主帧开始的下游传输；

在接收到新的主帧的第一帧时，复位一个内部主帧计数器；

在所说的主帧的至少一个帧的第一组内，接收向下游传输的一组至少一个电话子分组；

识别对于与所说的这个特定调制解调器设备有关的一个地址寻址的任何电话子分组；

丢弃在所说的这个特定的调制解调器设备在没有寻址到电话端口的电话子分组；和

按照一个时间响应值以所说的上游频率发送一个上游电话子分组，所说的时间响应值是一个下游电话子分组内提供的，这个下游电话子分组是在针对与所说的特定调制解调器设备有关的一个地址寻址时识别的。

17.根据权利要求16所述的调制解调器设备，其中所说的调制解调器设备识别其中使用了它的一部分MAC地址的地址，所说的地址在所说的树和分支网络上的这组调制解调器设备内是唯一的。

18.根据权利要求16所述的调制解调器设备，其中所说的调制解调器设备识别的地址能在所说的调制解调器设备上的至少两个电话端口之间进行区分。

19.根据权利要求16所述的调制解调器设备，其中所说的调制解调器设备发出具有地址标识的上游帧，所说的地址标识识别上游传输的源，所说的地址标识比用于为所说的调制解调器设备寻址的下游子分组的地址要短些。

20.根据权利要求16所述的调制解调器设备，其中所说的调制解调器设备等待以所说的上游频率传送任何其它的帧直到接收到一个下游帧之后，这表明这组调制解调器设备的上游传输的电话的主帧内设定的结束时间已经过去。

21.根据16所述的调制解调器设备，其中对于在任何电话子分组中检测到的错误的响应都不与任何上游传输发生响应，这里所说的电话子分组是在对与所说的特定的调制解调器设备有关的地址寻址时识别的，因而时间响应值的任何潜在的错误都不会在上游信道导致与来自于另一个调制解调器设备的帧的上游传输发生竞争。

22.一种在共享的传输媒体上、在一个上游调制解调器设备和一组至少两个下游调制解调器设备之间、以第一频率向下游传输数据并以第二频率向上游传输数据的系统，其中所说的传送数据包括：TDM PCM，MPEG2，低等待时间因特网协议数据，和最佳效果数据，该系统包括：

一组至少两个下游调制解调器设备；

一个上游调制解调器设备，适于响应于周期定时信号启动一个主帧；

所说的主帧从至少一个帧中的第一组帧开始，接下来是至少一个帧的第二组，再下面是至少一个帧的第三组；

至少一个帧的第一组携带至少一个有效负载，有效负载包含对至少一个下游调制解调器设备寻址的至少一个TDM PCM子分组，其中每个下游调制解调器设备读出每个TDM PCM子分组，以选择对所说的这个特定的下游调制解调器设备寻址的任何TDM PCM子分组；

在至少一个帧第一组中的第一帧使每个下游调制解调器设备复位一个内部主帧计数器；

至少一个帧的第二组包括不需要来自于下游调制解调器设备的响应的那些帧，其中包括至少一个MPEG2帧，因此可以为来自于至少两个下游调制解调器设备中的至少一个调制解调器设备的TDM PCM子分组的上游传输提供足够的时间；

至少一个帧的第三组包括至少一个不加限制的帧，所说的不加限制的帧携带从下述数据类型组中选出的数据：低等待时间因特网协议、MPEG2、最佳效果因特网协议、和零帧。

23.根据22所述的系统，其中所说的下游调制解调器设备在识别出对所说的特定下游调制解调器设备寻址的一个下游子分组中的错误时，不发送上游响应。

24.根据22所述的系统，其中根据与每个数据类型有关的优先权将所说的不加限制的帧包括在主帧内。

25.根据24所述的系统，其中所说的不加限制的帧是经过优先权处理的，因此携带低等待时间因特网协议分组的任何帧在MPEG2帧之前发送，任何MPEG2帧在携带最佳效果因特网协议分组的帧之前发送，零帧在没有其它类型数据可传送的时候发送。

26.如在说明书和附图中描述和表示的发明。

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