DE60029307T2

DE60029307T2 - Kabelmodemsystem mit abtast- und paketsynchronisation

Info

Publication number: DE60029307T2
Application number: DE60029307T
Authority: DE
Inventors: F. Theodore Duluth RABENKO; C. James Irvine THI; D. John Alpharetta HORTON
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: WO2000048420A3; ATE333173T1; EP1153497B1; AU2991100A; WO2000048420A2; DE60029307D1; EP1153497A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Bitraten-abgetastete Datenübertragung wie etwa eine Telefon-, Fax- oder Modemkommunikation unter Verwendung eines Kabelmodem-/Kabelmodemabschluss-Systems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine wünschenswerte Lösung für Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationen scheint das Kabelmodem zu sein. Kabelmodems sind in der Lage, Datenraten von bis zu 56 Mbps zur Verfügung zu stellen, und sind somit für Hochgeschwindigkeits-Dateitransfers, einschließlich Anwendungen wie Bitraten-abgetastete Datenübertragungen zu und von Telefonen, Faxmaschinen oder Modemvorrichtungen, geeignet.
In Limb, J. O. et al.: "A protocol for efficient transfer of data over hybrid fiber/coax systems", IEEE/ACM transactions on networking, US, IEEE Inc. New York, Bd. 5, Nr. 6, Dezember 1997 (1997-12-01), S. 872–881, XP000734414 ISSN: 1063-6692, wird ein Verfahren zum Verarbeiten von abgetasteten Paketen von einem Paketsender für die Übertragung über ein Hybrid-Faser/Koax-Übertragungssystem beschrieben. In einem Betriebsmodus können die Priorität und ein Stromverkehr, der periodisch eine Bandbreite erfordert, bewältigt werden, indem Übertragungsschlitze in der Übertragungsrahmenstruktur des Übertragungssystems reserviert werden, mit dem Ergebnis, dass Übertragungszuordnungen an dem Paketsender eintreffen. Die Pakete werden anschließend, im Ansprechen auf den Empfang der Zuordnung von Übertragungsrechten an dem Paketsender, von dem Paketsender an den Paketempfänger übertragen.
Bei der Übertragung von paketorientierter Stimme unter Verwendung von Kabelmodems besteht jedoch ein Bedarf, das Abtasten der Stimmpakete mit der Zuordnungsverarbeitung des Kabelmodemsystems zu synchronisieren. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für einen solchen Bedarf zur Verfügung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verarbeiten von abgetasteten Stimmpaketen von einem Stimmpaketsender für die Übertragung über ein Bitraten-abgetastetes Datenübertragungssystem, wie etwa durch ein Kabelmodem über ein Kabelmodem-Abschlusssystem an einen Stimmpaketempfänger, zur Verfügung gestellt. Das Eintreffen von Unsolicited Grants wird im Ansprechen auf eine Anfrage von dem mit dem Kabelmodem gekoppelten Stimmpaketsender bestimmt. Das Speichern von abgetasteten Stimmpaketen wird mit dem Eintreffen von Unsolicited Grants synchronisiert. Bei Empfang eines Unsolicited Grant werden gegenwärtig gespeicherte, abgetastete Stimmpakete für die weitere Übertragung an den Stimmpaketempfänger über das Kabelmodem-Abschlusssystem an das Kabelmodem übertragen. Die Synchronisierung umfasst das Bestimmen der benötigten Zeit zwischen dem Eintreffen von Unsolicited Grants zum Speichern der abgetasteten Stimmpakete und zum Verarbeiten von gespeicherten abgetasteten Stimmpaketen, das Abtasten von Stimmpaketen mittels Takten des Stimmpaketabtastens unter Verwendung eines Taktes, der von einem Kabelmodemtakt abgeleitet ist, und das zeitliche Planen der Verarbeitung der gespeicherten Probenstimmpakete, so dass sie beim Eintreffen einer nächsten Unsolicited Grant für die Übertragung bereit sind. Die Bestimmung der benötigten Zeit beinhaltet das Zählen der Zeit zwischen dem Eintreffen von Unsolicited Grants, und beim Erreichen eines Zählwertes, der den Zeitabstand zwischen dem Eintreffen von Unsolicited Grants angibt, das Vorsehen des Übertragens der gegenwärtig gespeicherten, abgetasteten Stimmpakete beim nächsten Eintreffen einer Unsolicited Grant.
Ferner kann der Stimmpaketempfänger ein Gateway eines öffentlichen Fernsprechwählnetzes (Public Switched Telephone Network, PSTN) sein, wobei ein Takt eines Kabelmodem-Abschlusssystems mit einem Takt des PSTN synchronisiert ist. Außerdem kann das Verarbeiten der abgetasteten Stimmpakete für den Zweck der Stimmkomprimierung erfolgen.
Zusätzlich kann der Stimmpaketsender eine Mehrzahl von Stimmpaketsendern aufweisen, wobei jeder Stimmpaketsender eine Kanalidentifizierung aufweist. Eine Multiplex-Übertragung wird basierend auf der Kanalidentifizierung zur Verfügung gestellt, so dass bei Empfang eines eintreffenden Unsolicited Grant in Verbindung mit der Kanalidentifizierung gegenwärtig gespeicherte, abgetastete Stimmpakete des durch die Kanalidentifizierung identifizierten Stimmpaketsenders an das Kabelmodem übertragen werden für die weitere Übertragung über das Kabelmodem-Ab schlusssystem an denjenigen Stimmpaketempfänger des Stimmpaketsenders, der die Kanalidentifizierung aufweist.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ein vollständigeres Verständnis dieser und weiterer Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergibt sich in Verbindung mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den angehängten Patentansprüchen und der beigefügten Zeichnung:
1 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms eine Umgebung, in der die vorliegende Erfindung arbeitet.
2 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms die Verbindung zwischen einem beispielhaften Haushalt, der die vorliegende Erfindung gemäß einen Kabelmodem- und Kabelmodem-Abschlusssystem verwendet.
3 zeigt in Form einer Grafik die Zuweisung von Zeitschlitzen durch das Kabelmodem-Abschlusssystem.
4 und 5 zeigen in Form eines Ablaufdiagramms den Aufbau eines Rahmens.
6 und 7 zeigen in Form eines vereinfachten Blockdiagramms einen Abschnitt des Kabelmodem-Abschlusssystems, der Anfragen von den Kabelmodems empfängt und im Ansprechen auf die Anfragen MAPS erzeugt.
8 und 9 zeigen in Form eines Ablaufdiagramms, wie ein Kabelmodem und ein Kabelmodem-Abschlusssystem bei Paketen zusammenarbeiten, die von dem Kabelmodem an das Kabelmodem-Abschlusssystem übertragen werden.
10 und 11 zeigen in Form eines Blockdiagramms Aspekte des Taktsynchronisierungssystems zwischen dem Kabelmodem und dem Kabelmodem-Abschlusssystem.
12 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine beispielhafte Taktrückgewinnungsschaltung eines Kabelmodems in mehr Detail.
13 zeigt in Form einer Tabelle ein Beispiel für grobe und feine Koeffizienten, die für mehrere verschiedene Aktualisierungsraten und Bandbreiten geeignet sind.
14 zeigt in Form einer Grafik einen Taktschlitzversatz zwischen dem Kabelmodemtakt und dem Kabelmodem-Abschlusssystemtakt.
15 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms Burst-Übertragung und -Empfang durch das Kabelmodem und das Kabelmodem-Abschlusssystem.
16 zeigt das Kabelmodem-Abschlusssystem in weiterem Detail.
17, 18 und 19 zeigen in Form einer Grafik Beziehungen zwischen Zuordnungen ("Grants") und Abtastproben.
20 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms eine repräsentative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms den Betrieb einer Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms den Betrieb einer Kabelmodem-Taktsynchronisierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
23a, 23b und 23c zeigen in Form einer Grafik die Beziehung zwischen Signalen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
24a, 24b und 24c zeigen in Form einer Grafik für die Beziehung zwischen weiteren Signalen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
25, 26 und 27 zeigen in Form eines vereinfachten Blockdiagramms und einer Grafik die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
28 zeigt in Form eines vereinfachten Blockdiagramms die Beziehung zwischen Zuordnungszeitschaltung, Digitalsignalprozessor und Puffern gemäß der vorliegenden Erfindung.
29a und 29b zeigt in Form eines Ablaufdiagramms eine betriebsfähige DSP-Systemsoftware-Entscheidungsimplementierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird zuerst eine Beschreibung von Aspekten des Kabelmodems und des Kabelmodem-Abschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Daraufhin erfolgt eine Beschreibung von Aspekten der Stimmabtastung und Paketsynchronisierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Kabelmodems und das Kabelmodem-Abschlusssystem
In einem Kabelmodemsystem befindet sich eine Kopfstelle bzw. ein Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS) am Ort einer Kabelfirma und arbeitet als ein Modem, das eine große Anzahl von Teilnehmern bedient. Jeder Teilnehmer besitzt ein Kabelmodem (CM). Somit erleichtert das CMTS die bidirektionale Kommunikation mit jedem gewünschten der Mehrzahl von CMs.
Das CMTS kommuniziert mit der Mehrzahl von CMs über ein Hybrid-Faser/Koax(HFC) Netz, wobei ein Lichtwellenleiter die Kommunikation mit einer Mehrzahl von Faserknoten zur Verfügung stellt, und jeder Faserknoten typischerweise ca. 500 bis 2000 Teilnehmer bedient, die mit dem Knoten per Koaxialkabel kommunizieren. Das Hybrid-Faser/Koax-Netz eines CM-Systems wendet eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie an, um die Kommunikation zwischen dem CMTS und der Mehrzahl von CMs zu erleichtern. Frequenzbereich-Vielfachzugriff (FDMA)/Zeitmultiplex (TDM) wird verwendet, um die Kommunikation von dem CMTS zu jedem der CMs, d.h. in der Downstream-Richtung, zu erleichtern. FDMA/Zeitbereich-Vielfachzugriff (TDMA) wird verwendet, um die Kommunikation von jedem CM zu dem CMTS, d.h. in der Upstream-Richtung, zu erleichtern.
Das CMTS weist einen Downstream-Modulator zum Erleichtern der Übertragung von Datenkommunikationen von sich zu den CMs und einen Upstream-Demodulator zum Erleichtern des Empfangs von Datenkommunikationen von den CMs an. Der Downstream-Modulator des CMTS verwendet entweder 64 QAM oder 256 QAM in einem Frequenzband von 54 MHz bis 860 MHz, um eine Datenrate von bis zu 56 Mbps zur Verfügung zu stellen.
Auf ähnliche Weise weist jedes CM einen Upstream-Modulator zum Erleichtern der Übertragung von Daten an das CMTS und einen Downstream-Demodulator zum Empfangen von Daten von dem CMTS auf. Der Upstream-Modulator von jedem CM verwendet entweder QPSK oder 16 QAM innerhalb der 5 MHz bis 42 MHz-Bandbreite des Upstream-Demodulators, und der Downstream-Demodulator von jedem CM verwendet entweder 64 QAM oder 256 QAM in der 54 MHz bis 860 MHz-Bandbreite des Downstream-Modulators (in Nordamerika).
Unter Bezugnahme auf 1 erleichtert ein Hybrid-Faser-Koax (HFC)-Netz 1010 die Übertragung von Daten zwischen einer Kopfstelle 1012, die mindestens ein CMTS aufweist, und einer Mehrzahl von Haushalten 1014 mit jeweils einem CM. Solche HFC-Netze werden für gewöhnlich von Kabel-Providern verwendet, um Teilnehmern einen Internetnetzugang, Kabelfernsehen, Pay-per-View und dergleichen zur Verfügung zu stellen.
Annähernd 500 Haushalte 1014 stehen, typischerweise über Koaxialkabel, in elektrischer Kommunikation mit jedem Knoten 1016, 1034 des HFC-Netzes 1010. Verstärker 1015 erleichtern die elektrische Verbindung der weiter entfernten Haushalte 1014 mit den Knoten 1016, 1034, indem sie die elektrischen Signale so verstärken, dass auf wünschenswerte Weise der Rauschabstand solcher Kommunikationen verbessert wird, und daraufhin die elektrischen Signale über Koaxialleiter 1030, 1031 übertragen. Die Koaxialleiter 1029 verbinden die Haushalte 1014 elektrisch mit den Koaxialleitern 1030, 1031, die sich zwischen den Verstärkern 1015 und den Knoten 1016, 1034 erstrecken.
Jeder Knoten 1016, 1034 ist elektrisch mit einer Hub 1022, 1024 verbunden, typischerweise über einen Lichtwellenleiter 1028, 1032. Die Hubs 1022, 1024 stehen mit der Kopfstelle 1012 über Lichtwellenleiter 1020, 1026 in Kommunikation. Jede Hub ist typischerweise in der Lage, die Kommunikation mit ca. 20.000 Haushalten 1014 zu erleichtern.
Der Lichtwellenleiter 1020, 1026, der sich zwischen der Kopfstelle 1012 und jeder Hub 1022, 1024 erstreckt, definiert einen Faserring, der typischerweise in der Lage ist, die Kommunikation zwischen ca. 100.000 Haushalten 1014 und der Kopfstelle 1012 zu erleichtern.
Die Kopfstelle 1012 kann Videoserver, Satellitenempfänger, Videomodulatoren, Telefon-Switches und/oder Internet-Router 1018 sowie das CMTS aufweisen. Die Kopfstelle 1012 kommuniziert über die Übertragungsleitung 1013, die eine T1- oder T2-Leitung sein kann, mit dem Internet, anderen Kopfstellen, und/oder jeglicher/n gewünschten Vorrichtungen oder jeglichem gewünschten Netz.
Unter Bezugnahme auf 2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm die Verbindung zwischen der Kopfstelle 1012 und einem beispielhaften Haushalt 1014, wobei ein CM 1046 über das HFC-Netz 1010 mit einem CMTS 1042 kommuniziert. Der in dem Haushalt 1014 angeordnete Personalcomputer 1048 ist über ein Kabel 1011 mit dem CM 1046 verbunden. Insbesondere in Bezug auf die vorliegende Erfindung sind Bitraten-abgetastete Datenübertragungsvorrichtungen 1047a und 1047b, wie etwa Telefone, Faxmaschinen oder Modemeinheiten, mit einem Abtast- und Paketsynchronisierungs-Untersystem (weiter unten ausführlicher beschrieben) verbunden, das wiederum über eine Schnittstelle mit dem CM 1046 verbunden ist. Das CM 1046 kommuniziert über ein Koaxialkabel 1017 mit dem HFC-Netz 1044, das wiederum über Lichtwellenleiter 1020 mit dem CMTS 1042 der Kopfstelle 1012 kommuniziert.
Ein Internet-Router 1040 erleichtert die Kommunikation zwischen der Kopfstelle 1012 und dem Internet oder jeglicher anderen gewünschten Vorrichtung oder einem jeglichen anderen gewünschten Netz, und insbesondere im Hinblick auf die vorliegende Erfindung mit jeglichem Endbenutzersystem, an das ein Anruf von einem Haushalt 1014 getätigt wird, wie etwa an einen Anrufempfänger 2002, der durch das PSTN-Gateway 2004 mit dem Fernsprechwählnetz (PSTN) verbunden ist.
Um TDMA für die Upstream-Kommunikation herzustellen, ist es notwendig, Zeitschlitze zuzuordnen, in denen CMs übertragen dürfen, die eine Nachricht zum Senden an das CMTS haben. Die Zuweisung solcher Zeitschlitze wird hergestellt durch Vorsehen eines Anfragenkonkurrenzbereichs ("request contention area") in dem Upstream-Datenpfad, in dem die CMs konkurrieren dürfen, um eine Nachricht zu platzieren, die zusätzliche Zeit in dem Upstream-Datenpfad für die Übertragung ihrer Nachricht anfordert. Das CMTS antwortet auf diese Anfragen, indem es den CMs, die eine solche Anfrage machen, Zeitschlitze zuordnet, so dass möglichst viele der CMs ihre Nachrichten unter Verwendung von TDMA an das CMTS übertragen können, und die Übertragungen ohne unerwünschte Kollisionen ausgeführt werden. Mit anderen Worten, das CM fordert einen Bandbreitenbetrag auf dem Kabelsystem zum Übertragen von Daten an. Umgekehrt empfängt das CM eine "Zuordnung" ("grant") eines Bandbreitenbetrags zum Übertragen von Daten im Ansprechen auf die Anfrage. Diese Zeitschlitzzuweisung durch das CMTS ist als eine Zuordnung bekannt, weil das CMTS eine bestimmte CM-Erlaubnis zum Verwenden einer spezifischen Zeitdauer im Upstream zuordnet.
Wegen der Verwendung von TDMA verwendet das CMTS an Stelle eines kontinuierlichen Empfängers einen Burst-Empfänger, um Datenpakete von CMs über Upstream-Kommunikationen zu empfangen. Wie für den Fachmann verständlich sein dürfte, kann ein kontinuierlicher Empfänger nur verwendet werden, wenn im Allgemeinen kontinuierliche Kommunikationen (im Gegensatz zu einer Burst-Kommunikation wie bei der vorliegenden Erfindung) durchgeführt werden, um im Wesentlichen die Taktsynchronisierung zwischen dem Sender und dem Empfänger zu bewahren, was für einen ordnungsgemäßen Empfang der mitgeteilten Informationen erforderlich ist. Während kontinuierlicher Kommunikationen ist die Taktrückgewinnung ein unkomplizierterer Vorgang, da eine Signalerfassung im Allgemeinen nur bei der Initiierung solcher Kommunikationen stattfindet. Somit wird eine Erfassung in kontinuierlichen Empfängern im Allgemeinen nur einmal pro kontinuierliche Übertragung durchgeführt, und jede kontinuierliche Übertragung kann sehr lange sein.
Die für TDMA-Systeme typischen Burst-Kommunikationen erfordern jedoch eine periodische und häufige Neuerfassung des Signals. D.h., während TDMA-Kommunikationen muss das Signal für jede separate empfangene Burst-Übertragung neu erfasst werden.
Die Zuweisung solcher Zeitschlitze wird vorgenommen, indem ein Anfragenkonkurrenzbereich in dem Upstream-Datenpfad zur Verfügung gestellt wird, in dem es den CMs erlaubt ist, miteinander zu konkurrieren, um eine Nachricht zu platzieren, die Zeit in dem Upstream-Datenpfad für die Übertragung ihrer Nachricht anfordert. Das CMTS antwortet auf diese Anfragen durch das Zuweisen von Zeitschlitzen zu den CMs, die eine solche Anfrage machen, so dass möglichst viele der CMs ihre Nachrichten unter Verwendung von TDMA an das CMTS übertragen können, und dass die Übertragungen ohne unerwünschte Kollisionen durchgeführt werden.
Kurz gesagt wird eine Upstream-Datenübertragung auf einem Upstream-Kanal durch eine Anfrage eingeleitet, die von einem CM für eine Bandbreitenmenge gemacht wird, d.h. eine Mehrzahl von Zeitschlitzen, um eine Nachricht beinhaltende Daten zu übertragen. Die Größe der Anfrage umfasst die Nutzlast, d.h. die zu übertragenden Daten, und den Overhead, wie etwa Präambel bzw. Dateianfangs-Etikett, FEC-Bits, Schutzband, usw. Nach dem Empfang der Anfrage an der Kopfstelle ordnet die CMTS dem anfragenden CM eine Bandbreite zu und überträgt die Größe der Zuordnung und die spezifischen Zeitschlitze, denen die Daten zugeordnet sind, für die Einfügung in das anfragende CM.
Es ist wichtig zu verstehen, dass in einem CM-System eine Mehrzahl von solchen CMs vorhanden ist, und dass jedes der CMs periodisch eine Anfrage für eine Zeitschlitzzuweisung an das CMTS übertragen kann. Somit empfängt das CMTS häufig solche Anfragen und weist Zeitschlitze im Ansprechen auf solche Anfragen zu. Informationen, die für die zugewiesen Zeitschlitze repräsentativ sind, werden kompiliert, um eine MAP zu definieren, und die MAP wird daraufhin an alle CMs auf einem bestimmten Kanal ausgesendet, um alle CMs, die ein oder mehr Datenpakete an das CMTS zu übertragen haben, mit Informationen zu versorgen, wann genau jedes der CMs autorisiert ist, seine Datenpakete zu übertragen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist die Zuweisung von Zeitschlitzen durch das CMTS und die Erzeugung einer MAP, welche die Zeitschlitzzuweisungen definiert, ausführlicher beschrieben. Es sind die Inhalte einer MAP-Protokolldateneinheit (PDU) 113 gezeigt. Die MAP PDU 113, die auf dem Downstream-Kanal durch das CMTS 1042 an alle CMs 1046 auf einem gegebenen Frequenzkanal übertragen wird, enthält die Zeitschlitzzuweisungen für zumindest einige der CMs 1046, die vorausgehend eine Anfrage zum Übertragen eines oder mehrerer Datenpakete an das CMTS 1042 gesendet haben. Wenn die Kanalbandbreite angesichts der Anzahl von solchen durch das CMTS 1042 empfangenen Anfragen ausreicht, dann weist das CMTS 1042 für jedes solche anfragende CM 1046 einen Zeitschlitz zu.
Ferner definiert die MAP PDU 113 zumindest gelegentlich mindestens einen Anfragenkonkurrenzbereich 112 und enthält im Allgemeinen auch eine Mehrzahl von CM-Übertragungsgelegenheiten 114 innerhalb des Upstream-Kanals 117. Es kann auch ein Bewahrungsrahmen ("maintenance frame") 116 von der MAP PDU 113 inner halb des Upstream-Kanals 117 definiert werden, wie nachstehend ausführlich erörtert wird.
Der Anfragenkonkurrenzbereich 112 umfasst mindestens einen Zeitbereich, in dem die CMs 1046 ihre Anfragen zum Übertragen von Datenpaketen an das CMTS 1042 übertragen. Jede der CM-Übertragungsgelegenheiten 114 definiert einen Zeitschlitz, in dem es einem bestimmten CM 1046 erlaubt ist, das Datenpaket zu übertragen, für das die Anfrage vorausgehend an das CMTS 1042 gesendet wurde.
Zusätzlich können ein oder mehr optionale Übertragungskonkurrenzbereiche (nicht gezeigt) vorgesehen sein, wobei die CMs 1046 um die Gelegenheit konkurrieren können, Daten darin zu übertragen. Solche Übertragungskonkurrenzbereiche werden zur Verfügung gestellt, wenn eine ausreichende Bandbreite übrig geblieben ist, nachdem die MAP PDU 113 allen CMs 1046, die um eine Zeitschlitzzuweisung angefragt haben, Übertragungsgelegenheiten 114 zugewiesen hat. Somit werden Übertragungskonkurrenzbereiche im Allgemeinen zur Verfügung gestellt, wenn der Upstream-Datenfluss vergleichsweise gering ist.
Der Upstream-Kanal 119 ist in eine Mehrzahl von Zeitintervallen 110 aufgeteilt, von denen jedes optional ferner in eine Mehrzahl von Unterintervallen 115 unterteilt sein kann. Der Upstream-Kanal 119 ist dadurch so aufgeteilt, dass die Definition von Zeitschlitzen erleichtert wird, so dass jedes einer Mehrzahl von CMs 1046 Datenpakete an das CMTS 1042 übertragen kann, ohne dass diese sich gegenseitig stören, z.B. ohne das Auftreten von Datenkollisionen aufgrund der gleichzeitigen Übertragung von Datenpaketen.
Somit erleichtert die Verwendung einer MAP 113 die Definition von Schlitzen 92. Jeder Schlitz 92 kann für jeden gewünschten vorgegebenen Zweck verwendet werden, z.B. als ein Anfragenkonkurrenzbereich 112 oder eine Übertragungsgelegenheit 114. Jeder Schlitz 92 gemäß der Definition durch eine MAP PDU 113 umfasst eine Mehrzahl von Zeitintervallen 110 und kann zusätzlich zu dem Intervall (bzw. den Intervallen) 110 ein oder mehr Unterintervalle 115 aufweisen. Die Anzahl von Intervallen 110 und Unterintervallen 115, die in einem Schlitz 92 enthalten sind, hängt von den Inhalten der MAP PDU 113 ab, welche den Schlitz 92 definiert. Die Dauer eines jeden Intervalls 110 und Unterintervalls 115 kann nach Wunsch definiert werden. Optional ist jedes Unterintervall 115 annähernd gleich einem Medien zugriffssteuerungs (MAC)-Taktintervall. Jede MAP PDU 113 definiert einen Rahmen, und jeder Rahmen definiert eine Mehrzahl von Schlitzen 92.
Der Beginn jedes Unterintervalls 115 ist zeitlich mit dem Beginn jedes Intervalls 110 abgeglichen, und jedes Intervall 110 enthält typischerweise eine ganzzahlige Anzahl von Unterintervallen 115.
Typischerweise enthält der Anfragenkonkurrenzbereich 112 und jede CM-Übertragungsgelegenheit 114 eine Mehrzahl von ganzzahligen Zeitintervallen 110. Der Anfragenkonkurrenzbereich 112 und/oder die CM-Übertragungsgelegenheit 114 können jedoch alternativ jegliche gewünschte Kombination von Intervallen 110 und Unterintervallen 115 aufweisen. Somit kann jeder Anfragenkonkurrenzbereich 112 durch eine Mehrzahl der CMs 1046 verwendet werden, um nach einer oder mehr Zeitschlitzzuweisungen anzufragen, welche die Übertragung von einem oder mehr Datenpaketen während einer Übertragungsgelegenheit 114, die den CMs 1046 darauf folgend zugewiesen wurde, erleichtern.
Jedes Datenpaket kann nur Daten enthalten, obgleich ein erweitertes Datenpaket so definiert sein kann, dass es sowohl Daten als auch eine Präambel enthält. Die Präambel wird typischerweise durch das CMTS 1042 aus einem erweiterten Paket entfernt, und die Daten in dem Paket werden dann durch eine Zentralprozessoreinheit des CMTS 1042 verarbeitet.
Die Dauer des Anfragenkonkurrenzbereiches 112 ist typischerweise variabel, so dass seine Größe so bemessen sein kann, um die Anzahl von CMs 1046 aufzunehmen, von denen erwartet wird, dass sie um Zeitschlitzzuweisungen von dem CMTS 1042 anfragen. Die Dauer des Anfragenkonkurrenzbereiches 112 kann somit auf der Grundlage früherer Erfahrungen durch die Anzahl von Anfragen bestimmt werden, die von CMs übertragen werden.
Die durch CM-Übertragungsgelegenheiten 114 definierten Zeitschlitzzuweisungen 92 können optional zumindest teilweise auf der Grundlage von Prioritäten definiert werden, die von dem CMTS 1042 für verschiedene CMs 1046 erstellt werden. Beispielsweise können Prioritäten für individuelle CMs 1046 auf der Grundlage einer von den Teilnehmern gemachten Auswahl erstellt werden, die typischerweise von dem Typ der gewünschten Dienstleistung abhängt. Somit kann ein Teilnehmer wäh len, ob er entweder eine vorrangige (hochprioritäre) Dienstleistung oder eine reguläre (niederprioritäre) Dienstleistung wünscht.
Als Alternative können Prioritäten für die CMs durch das CMTS 1042 auf der Grundlage der Größe und Anzahl von CM-Übertragungsgelegenheiten 114 erstellt werden, um die historisch gesehen von den Teilnehmern angefragt wird. Somit kann ein CM, das typischerweise eine große Anzahl von Zeitintervallen 110 benötigt, als hochprioritärer Anwender definiert werden und daher Priorität bei der Zuweisung von Zeitschlitzen innerhalb einer CM-Übertragungsgelegenheit 114 erhalten, d.h. auf der Grundlage der Annahme, dass ein solche umfangreiche Verwendung ein Anzeichen für den fortgesetzten Bedarf nach einer solchen Priorität darstellt, z.B. ein Anzeichen dafür ist, dass der Teilnehmer Kabelfernsehen, Pay-per-View oder dergleichen verwendet.
Als Alternative kann das CMTS solche Prioritäten auf der Grundlage des Dienstleistungstyps zuweisen, der für jedes CM zur Verfügung gestellt wird. Wenn also beispielsweise Kabelfernsehen oder Pay-per-View an ein CM geliefert wird, kann die Priorität dieses CM erhöht werden, um eine ununterbrochene Betrachtung zu gewährleisten.
Die jedem CM 1046 zugeordnete Priorität kann die Größe der ihm zugewiesenen Zeitschlitze bestimmen wie auch die Reihenfolge, in der solche Zuweisungen vorgenommen werden. Es ist wahrscheinlicher, dass die früher im Zuweisungsprozess vorgenommenen Zuweisungen vollständig erfüllt werden als die später im Zuweisungsprozess vorgenommenen Zuweisungen. Tatsächlich kann es vorkommen, dass später im Zuweisungsprozess vorgenommene Zuweisungen nicht erfüllt werden, wenn die Bandbreite des Kanals nicht ausreicht, um die Zuweisung von Zeitschlitzen für alle anfragenden CMs 1046 zu erleichtern.
Zeitschlitze, die den Bewahrungsbereich ("maintenance region") 116 definieren, werden optional in einer MAP 113 zur Verfügung gestellt. Solche Bewahrungsbereiche 116 können beispielsweise verwendet werden, um die Synchronisierung der Takte der CMs mit dem Takt des CMTS zu erleichtern. Eine solche Synchronisierung ist nötig, um sicher zu stellen, dass jedes CM 1046 nur innerhalb seiner zugewiesenen Zeitschlitze überträgt, die durch die Übertragungsgelegenheit 114 jedes CM definiert sind.
Der Anfragenkonkurrenzbereich 112, die CM-Übertragungsgelegenheit 114 und der Bewahrungsbereich 116 beginnen typischerweise beim Beginn eines Intervalls 110 und enden am Ende eines Intervalls 110. Jeder Anfragenkonkurrenzbereich 112, jede CM-Übertragungsgelegenheit 114 und jeder Bewahrungsbereich 116 können jedoch beliebig überall beginnen und enden. Hierdurch werden Anfragenkonkurrenzbereiche 112, CM-Übertragungsgelegenheiten 114 und Bewahrungsbereiche 116 mit einer variablen Dauer zur Verfügung gestellt. Solche Anfragenkonkurrenzbereiche 112, Übertragungsgelegenheiten 114 und Bewahrungsbereiche 116 mit einer variablen Dauer erleichtern einen flexiblen Betrieb des CM-Systems und verbessern den Wirkungsgrad von Datenkommunikationen auf dem CM-System, indem sie dazu tendieren, die Vergeudung von Kanalkapazität abzumildern.
Die gegenwärtige MAP 170 wird im Downstream-Kanal 111 nach der Übertragung einer vorherigen MAP 90 und vor allen anderen nachfolgenden MAPs 91 übertragen. Daten, wie etwa Datenpakete in Verbindung mit Webseiten, e-Mail, Kabelfernsehen, Pay-per-View-Fernsehen, Digitaltelefonie usw. werden zwischen benachbarten MAPs 90, 170, 91 übertragen.
Die Inhalte jeder CM-Übertragungsgelegenheit 114 enthalten optional Daten und eine Präambel. Die Daten enthalten mindestens einen Abschnitt des Datenpaketes, für das eine Sendeanfrage an das CMTS 1042 gesendet wurde. Die Präambel enthält typischerweise Informationen, die für die Identifizierung des CM 1046, von dem die Daten übertragen wurden, repräsentativ sind, sowie jegliche andere gewünschte Informationen.
Die Daten und die Präambel müssen nicht das gesamte Zeitintervall der Kabelübertragungsgelegenheit 114 einnehmen. Schutzbänder sind optional am Anfang und Ende von jedem Schlitz vorgesehen, um die Präzision zu verringern, mit der eine Taktsynchronisierung zwischen dem CMTS und jedem CM durchgeführt werden muss. Somit wird durch das Vorsehen solcher Schutzbänder etwas Freiraum bei der Übertragungszeit zur Verfügung gestellt, während der jedes CM sein Datenpaket in den Upstream-Kanal 119 einfügt.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist der Aufbau eines Rahmens gezeigt. Wie in Block 143 gezeigt ist, werden Anfragen durch die CMs 1046 in einem Anfragenkon kurrenzbereich 112 einer ersten MAP für die Zuordnung oder Zuweisung durch das CMTS 1042 an die Teilnehmer von Informationselementen (IE) gemacht. Ein Informationselement kann als gleichbedeutend mit einem Bereich betrachtet werden. Eine Bewahrungsgelegenheit wird optional zur Verfügung gestellt, wie in Block 144 gezeigt ist. Solche Bewahrungsgelegenheiten können beispielsweise verwendet werden, um den Betrieb des CM 1046 mit dem Betrieb des CMTS 1042 zu synchronisieren. Wie vorstehend angegeben wurde, kann diese Bewahrungsgelegenheit auch nur periodisch zur Verfügung gestellt werden.
Daraufhin wird eine Bestimmung an Block 146 durchgeführt, ob die hochprioritäre Anfragewarteschlange leer ist. Falls die Antwort in Bezug auf die hochprioritäre Anfragewarteschlange "Nein" ist, wird dann eine Bestimmung an Block 148 durchgeführt, ob die Rahmenlänge weniger als eine gewünschte Länge beträgt. Falls die Antwort "Ja" ist, wird die Anfrage des Teilnehmers, Daten zu übertragen, gewährt bzw. zugeordnet, und die Rahmenlänge wird um die Größe der an Block 150 angefragten Daten inkrementiert.
Falls die hochprioritäre Anfragewarteschlange leer ist, wird eine Bestimmung an Block 152 durchgeführt, ob die niederprioritäre Anfragewarteschlange leer ist. Falls die Antwort "Nein" ist, wird eine Bestimmung an Block 154 durchgeführt, ob die Rahmenlänge weniger als die gewünschte Länge betragen wird. Falls die Antwort in Bezug auf die niederprioritäre Anfragewarteschlange "Ja" ist, wird die Anfrage des CM 1046, Daten an das CMTS 1042 zu übertragen, zugeordnet, und die Rahmenlänge wird um die Größe der Zuordnung inkrementiert. Dies ist an Block 156 angegeben.
Es kann manchmal vorkommen, dass die Rahmenlänge mindestens gleich der gewünschten Länge ist, wenn die Anfrage in Bezug auf die hochprioritäre Anfragewarteschlange in den Block 148 eingeführt wird. Unter solchen Umständen wird die Anfrage nicht zugeordnet, und daraufhin wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die niederprioritäre Anfragewarteschlange leer ist. Auf ähnliche Weise, falls die Rahmenlänge größer als die gewünschte Rahmenlänge ist, wenn eine Anfrage in Bezug auf die niederprioritäre Anfragewarteschlange gemacht wird, wird die Anfrage nicht zugeordnet. Somit wird eine Angabe auf einer Leitung 157 zur Verfügung gestellt, wenn die hochprioritäre Anfragewarteschlange und die niederprioritäre Anfragewar teschlange beide leer sind, oder wenn die Rahmenlänge mindestens so groß wie die gewünschte Länge ist.
Wenn die hochprioritäre Anfragewarteschlange und die niederprioritäre Anfragewarteschlange beide leer sind, oder wenn die Rahmenlänge mindestens so groß wie die gewünschte Länge unter Annahme der Zuordnung einer Anfrage sein wird, wird eine Bestimmung wie an Block 158 (7) durchgeführt, ob die Anfragewarteschlangen leer sind. Dies stellt eine zusätzliche Überprüfung dar, um sicher zu gehen, dass die Warteschlangen leer sind. Falls die Antwort auf eine solche Bestimmung "Nein" ist, zeigt dies an, dass die Rahmenlänge größer als die gewünschte Rahmenlänge unter Annahme der Zuordnung einer Anfrage sein wird. Unter solchen Umständen wird eine Zuordnung einer Länge Null in der MAP 170 für jede Anfrage in jeder Warteschlange zur Verfügung gestellt. Diese Zuordnung einer Länge Null wird vorgesehen, damit die Kopfstelle die Teilnehmer informieren kann, dass die Anfrage nicht zugeordnet wurde, aber von der Kopfstelle empfangen wurde. Tatsächlich stellt eine Zuordnung einer Länge Null einen Aufschub dar. Die Anfrage wurde gesehen, d.h. kollidierte nicht, wurde aber noch nicht zugeordnet. Sie wird in einer späteren MAP 91 zugeordnet werden.
Falls eine Bestimmung wie an Block 158 getroffen wird, dass die Anfragewarteschlangen leer sind, wird daraufhin eine Bestimmung an Block 162 durchgeführt, ob die Rahmenlänge weniger als die gewünschte Rahmenlänge betragen wird. Falls die Antwort "Ja" ist, wird der Rahmen mit Daten von einem Konkurrenzdatenbereich 168 in dem Rahmen auf die gewünschte Länge aufgefüllt, wie an Block 164 angegeben ist. Der Konkurrenzdatenbereich 168 stellt einen Bereich mit verringerter Priorität in dem Rahmen dar. Er ermöglicht die Übertragung von Daten von den CMs 1046 an das CMTS 1042 über verfügbare Schlitze in dem Rahmen, falls den CMs nicht vorausgehend Schlitze durch das CMTS 1042 zugeordnet worden sind. Der Konkurrenzdatenbereich erfordert keine Zuordnung einer Anfrage von einem CM 1046 durch das CMTS 1042 wie bei dem Anfragekonkurrenzdatenbereich 112 in 3. Da keine Zuordnung von dem CMTS 1042 erforderlich ist, stellt der Konkurrenzdatenbereich 168 in 7 (im Nachfolgenden ausführlicher beschrieben) einen schnelleren Zugriff auf Daten für die Teilnehmer zur Verfügung als der Anfragenkonkurrenzbereich 112.
Verfügbare Schlitze in einem Rahmen sind solche, die nicht auf der Grundlage von Anfragen von den CMs 1046 zugeordnet worden sind. Wie an Block 166 in 5 angezeigt ist, bestätigt das CMTS 1042 dem CM 1046, dass das CMTS 1042 Daten von dem Konkurrenzdatenbereich in dem Rahmen empfangen hat. Das CMTS 1042 stellt diese Bestätigung zur Verfügung, weil das CM 1046 sonst nicht wissen würde, dass solche Daten nicht von einer Datenkollision betroffen waren und tatsächlich von dem Konkurrenzdatenbereich 168 empfangen wurden.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 ist ein Blockdiagramm desjenigen Abschnitts des CMTS 1042 gezeigt, der Anfragen von den CMs 1046 empfängt und im Ansprechen auf diese Anfragen MAPs erzeugt. Der Konkurrenzdatenbereich 168 in 7 ist in einem Rahmen 118 enthalten, der durch eine MAP 111 definiert ist (3). Der Rahmen 118 in 7 kann eine Anzahl von anderen Bereichen aufweisen. Ein Bereich ist unter 172 gezeigt und ist in 3 als Anfragenkonkurrenzbereich 112 ausgewiesen. Er weist Schlitze auf, die als X 181 bezeichnet sind. In diesen Schlitzen X 181 sind Kollisionen zwischen Anfragedaten von verschiedenen CMs 1046 aufgetreten. Andere Schlitze in dem Anfragenkonkurrenzbereich 172 sind als R 183 bezeichnet. Gültige, nicht kollidierte Anfragedaten sind in diesen Schlitzen vorhanden. Der Anfragenkonkurrenzbereich 172 weist zur Veranschaulichung auch einen leeren Schlitz 175 auf. Keiner der Teilnehmer 14 hat in diesem leeren Schlitz 175 eine Anfrage gestellt.
Ein CM-Übertragungsgelegenheitsbereich 176 (der dem CM-Übertragungsgelegenheitsbereich 114 in 3 entspricht) kann auch in dem Rahmen 118 benachbart zu dem Anfragenkonkurrenzbereich 172 vorgesehen werden. Wie vorausgehend erwähnt wurde, werden individuellen CMs 1046 in diesem Bereich Schlitze für Daten zugeordnet gemäß ihren Anfragen und gemäß den Prioritäten, die von dem CMTS 1042 diesen Anfragen verliehen wurden. Optional kann der CM-Übertragungsgelegenheitsbereich 176 als zwei Unterbereiche aufweisend betrachtet werden. In einem Unterbereich 178 sind Schlitze für individuelle Teilnehmer auf der Grundlage von Anfragen mit einer hohen Priorität ausgewiesen. Schlitze werden in einem Bereich 180 für individuelle Teilnehmer auf der Grundlage von Anfragen mit einer niedrigen Priorität ausgewiesen.
Der Rahmen 118 kann optional auch einen Bewahrungsbereich 182 aufweisen. Dieser entspricht dem Bewahrungsbereich 116 in 3. Wie weiter oben beschrieben wurde, stellt der Bereich 182 eine Zeitkoordination bei den Taktsignalen des CMTS 1042 und der CMs 1046 zur Verfügung. Der Rahmen 118 kann optional zusätzlich einen Bereich 184 in dem Konkurrenzdatenbereich 168 aufweisen, in dem eine Kollision aufgetreten ist. Gültige Daten werden in einem Bereich 186 in dem Rahmen zur Verfügung gestellt, in dem keine Kollision aufgetreten ist. Ein nicht ausgefüllter oder leerer Bereich 188 kann am Ende des Konkurrenzdatenbereiches 186 vorliegen, wo in Abhängigkeit von potentiellen Kollisionen weitere Daten eingefügt werden könnten. Es dürfte verständlich sein, dass die verschiedenen Gebiete in dem Rahmen 118 und die Sequenz dieser verschiedenen Gebiete nur zur Veranschaulichung dienen, und dass verschiedene Gebiete und verschiedene Sequenzen von Gebieten alternativ vorgesehen werden können.
Die Signale der Rahmen 118 von verschiedenen CMs 1046a, 1046b, 1046c, 1046d, usw. (7) werden bei der Upstream-Datenverarbeitung durch eine gemeinsame Leitung 191 (6 und 7) an einen TDMA-Demultiplexer 192 (6) in dem CMTS 1042 eingeführt. Nach dem Demultiplexieren gehen die Daten von den CMs 1046a, 1046b, 1046c, 1046d usw. von dem Demultiplexer 192 weiter an eine Datenschnittstelle 194. Die Signale an der Datenschnittstelle 194 werden in einem Ethernetsystem (nicht gezeigt) oder dergleichen verarbeitet. Der Betrieb des MAP-Generators 198 wird durch Datenanfragen von den individuellen CMs 1046a, 1046b, 1046c, 1046d usw. gesteuert, sowie durch Kollisionsinformationen, die anzeigen, dass die CMs 1046a, 1046b, 1046c, 1046d usw. versuchen, Daten in den Konkurrenzdatenbereich 168 einzufügen. Somit kann beispielsweise eine große Anzahl von Kollisionen den Bedarf nach einem größeren Anfragenkonkurrenzbereich 172 in der nächsten MAP anzeigen. Versuche, Daten in den Konkurrenzdatenbereich 168 einzufügen, können optional von dem MAP-Generator 198 verwendet werden, um die Priorität eines jeglichen CM zu erhöhen, der erfolglos versucht, solche Daten zu übertragen. Die von dem MAP-Generator 198 erzeugten MAPs durchlaufen den Multiplexer 196 und werden von dem CMTS 1042 an die CMs 1046a, 1046b, 1046c, 1046d ausgesendet.
Eine von dem MAP-Generator 198 erzeugte Probe-MAP ist allgemein unter 202 in 6 angegeben. Die MAP 202 weist einen Bereich 204 auf, in dem die Anfragen der CMs 1046 nach Informationselementen (IE) angegeben sind, in denen Daten übertragen werden sollen. Wie vorausgehend erwähnt wurde, kann ein Informationselement (IE) als gleichbedeutend mit einem Gebiet betrachtet werden. Die MAP 202 weist ferner einen Bereich 206 auf, in dem das CMTS 1042 die Anfragen der Teilnehmer für Informationselemente zum Übertragen von Daten zugeordnet hat. Die MAP 202 weist zusätzlich einen Konkurrenzdatenbereich 208 auf, in dem das CMTS 1042 den CMs 1046 die Gelegenheit gegeben hat, Daten in verfügbaren Räumen oder Schlitzen zu übertragen, ohne die Freiräume oder Schlitze auszuweisen, in denen eine solche Übertragung stattfinden soll. Ein Bestätigungsbereich ("acknowledgement region") 210 ist ebenfalls in der MAP 202 enthalten. In diesem Bereich bestätigt das CMTS 1042 dem CM 1046, dass es Daten von den Teilnehmern in den verfügbaren Schlitzen in dem Konkurrenzdatenbereich 208 empfangen hat. Wie weiter oben erörtert wurde, muss das CMTS 1042 eine solche Bestätigung liefern, da die CMs 1046 ansonsten nicht wissen, dass das CMTS 1042 die Daten von den CMs 1046 in dem Konkurrenzdatenbereich 208 empfangen hat.
Die 8 und 9 definieren ein Ablaufdiagramm, das allgemein unter 600 gezeigt ist, in Blockform und zeigen, wie das CM 1046 und das CMTS 1042 für Pakete, die von dem CM 1046 an das CMTS 1042 übertragen werden, zusammenarbeiten. Der Betrieb der Blöcke in dem Ablaufdiagramm 600 wird an einem Startblock 602 eingeleitet. Wie an Block 604 in 8 angegeben ist, wartet das CM 1046 dann auf ein Paket von einer externen Quelle. Beispielsweise kann die externe Quelle ein Personalcomputer (PC) 1048 oder eine Bitraten-abgetastete Datenübertragungsvorrichtung 1047a, 1047b (2) im Haushalt 1014 eines Teilnehmers sein. Wie in Block 606 gezeigt ist, liefert das CM 1046 daraufhin an das CMTS 1042 eine Bandbreitenanfrage für genügend Zeitschlitze, um das Paket zu übertragen. Bei Empfang der Anfrage sendet das CMTS eine Zuordnung oder eine Teilzuordnung an das CM in der MAP. Das CM 1046 überprüft dann an Block 610, um zu bestimmen, ob das CMTS 1042 die Anfrage oder irgendeinen Abschnitt der Anfrage von dem CM 1046 zugeordnet hat. In Block 610 ist SID eine Abkürzung für Service Identification, z.B. eine SID, die einer Bitraten-abgetasteten Datenübertragungsvorrichtung 1047a zugeordnet ist. Falls die Antwort "Ja" ist (s. Leitung 611 in 8 und 9), bestimmt dann das CM 1046, ob das CMTS 1042 die gesamte Anfrage von dem CM 1046 für die Bandbreite zugeordnet hat. Dies entspricht der Übertragung des gesamten Datenpaketes von dem CM 1046 an das CMTS 1042. Dies ist an Block 612 in 9 angegeben.
Falls die Antwort "Ja" ist, wie an Block 614 in 9 angezeigt ist, bestimmt das CM 1046, ob ein anderes Paket in einer Warteschlange vorliegt, die vorgesehen ist, um andere Pakete zu speichern, die auf die Übertragung an das CMTS 1042 von dem CM 1046 warten. Diese Bestimmung wird an Block 616 in 8 durchgeführt. Falls keine anderen Pakete warten, wie in einer Leitung 617 in 8 und 9 angegeben ist, sendet das CM 1046 das Paket ohne eine Huckepack-Anfrage an das CMTS 1042 (s. Block 618 in 8) und wartet auf die Ankunft des nächsten Paketes von der externen Quelle, wie unter 604 angezeigt ist. Falls zusätzliche Pakete warten, wie durch eine Leitung 619 in 8 und 9 angegeben ist, sendet das CM 1046 an das CMTS 1042 das von der externen Quelle empfangene Paket und sendet huckepack auf diesem übertragenen Paket eine Anfrage für das nächste Paket in der Warteschlange. Dies ist unter 620 in 10 angezeigt. Das CM wendet sich dann bei 608 wieder der Verarbeitung von MAPs zu und sucht nach zusätzlichen Zuordnungen. Das CMTS 1042 verarbeitet daraufhin die nächste Anfrage von dem CM.
Das CMTS 1042 ordnet möglicherweise nicht die gesamte Anfrage für Bandbreite von dem CM 1046 in der ersten MAP 111 zu. Das CMTS 1042 liefert dann diese Teilzuordnung an das CM 1046. Falls das CMTS im Mehrfachzuordnungs-Modus arbeitet, platziert es eine bevorstehende Zuordnung ("grant pending") oder eine andere Zuordnung in der MAP zusätzlich zu der Teilzuordnung, die es an das CM sendet. Das CM verarbeitet die MAPs gemäß der Darstellung in 608 und sieht die Zuordnung in 611. Die Zuordnung ist kleiner als die Anfrage, wie bei 622, so dass das CM den Betrag des Pakets berechnet, der in die Zuordnung passt, wie bei 624. Bei einem Mehrfachzuordnungs-Modus CMTS sieht das CM die Teilzuordnung mit einer zusätzlichen Zuordnung oder bevorstehenden Zuordnung in darauf folgenden MAPs wie bei 610 und 611. Das CM sendet dann das Fragment ohne jegliche Huckepack-Anfrage wie bei 628 und 630 an das CMTS 1042. Das CM kehrt zurück zur Verarbeitung von MAP Informationselements in 608, bis es zu der nächsten Zuordnung kommt. Das CM wiederholt dann den Vorgang des Überprüfens, um zu sehen, ob die Zuordnung groß genug ist, wie bei 612. Falls die nächste Zuordnung nicht groß genug ist, wiederholt das CM den Vorgang des Fragmentierens der restlichen Paketdaten und, wie bei 626, des Überprüfens, um zu sehen, ob es nötig ist, eine Huckepack-Anfrage auf der Grundlage von zusätzlichen Zuordnungen oder bevorstehenden Zuordnungen in der MAP zu senden. Falls die Zuordnung groß genug ist, um den Rest des Pakets zu übertragen, wie bei 614, überprüft das CM, um zu sehen, ob sich ein anderes Paket für diese gleiche SID in einer Warteschlange befindet. Falls ja, sendet das CM den restlichen Abschnitt des Paketes mit dem Fragmentation-Header, der eine Huckepack-Anfrage für den Betrag von Zeitschlitzen enthält, der benötigt wird, um das nächste Paket in der Warteschlange wie in Leitung 620 zu übertragen.
Das CM wendet sich dann wieder der Bearbeitung der MAP-Informationselements zu. Falls sich kein anderes Paket für diese SID in einer Warteschlange befindet, sendet das CM den restlichen Abschnitt des Paketes mit Fragmentation-Header, der keine Huckepack-Anfrage enthält, wie in 618 gezeigt ist. Das CM kehrt dann zu 604 zurück, um auf das Eintreffen eines anderen Paketes für eine Übertragung zu warten. Wenn das CMTS 1042 die Anfrage von dem CM 1046 in der ersten MAP 11 teilweise zuordnet, aber in der ersten MAP keine zusätzliche Zuordnung oder bevorstehende Zuordnung an das CM 1046 liefert, erfasst das CM keine zusätzlichen Zuordnungen oder bevorstehenden Zuordnungen, wie bei 632. Das CM 1046 sendet dann an das CMTS 1042 ein Fragment des Datenpaketes und eine Huckepack-Anfrage für den Rest, wie bei 634. Wenn das CM das Fragment mit der Huckepack-Anfrage übertragen hat, wie auf Leitung 638 gezeigt ist, wendet sich das CM wieder dem Verarbeiten von MAP-Informationselementen zu, wie bei 608, während es auf zusätzliche Zuordnungen wartet. Wenn das CMTS das Fragment mit der Huckepack-Anfrage empfängt, muss das CMTS entscheiden, ob es die neue Anfrage zuordnen oder eine Teilzuordnung auf der Grundlage der neuen Anfrage senden soll. Diese Entscheidung basiert auf den Zeitplanungs-Algorithmen, die auf dem CMTS ausgeführt werden.
Zu jeglichem Zeitpunkt während des Anfrage-/Zuordnungsvorgangs könnte aus einer Vielzahl von Gründen das CMTS eine Anfrage nicht empfangen, oder das CM eine Zuordnung nicht empfangen. Als einen Failsafe-Mechanismus platziert das CMTS eine Bestätigungszeit bzw. ACK-Zeit in die MAPs, die es überträgt. Diese ACK-Zeit gibt die Zeit der letzten Anfrage wieder, die es für die gegenwärtige MAP verarbeitet hat. Das CM verwendet diese ACK-Zeit, um zu bestimmen, ob seine Anfrage verloren gegangen ist. Man sagt, die ACK-Zeit sei abgelaufen ("expired"), wenn das CM auf eine Zuordnung wartet und eine MAP mit einer ACK-Zeit empfängt, die zeitlich nach der Übertragung der Anfrage durch das CM liegt. Während das CM bei 610 nach Zuordnungen Ausschau hält, falls die ACK-Zeit has nicht abgelaufen ist wie bei 644, wendet sich das CM wieder der Verarbeitung der MAPs zu wie bei 608. Falls die ACK-Zeit abläuft wie bei 646, überprüft das CM bei 648, wie oft es das Senden der Anfrage erneut versucht hat. Falls die Anzahl von erneuten Versuchen über einem Schwellwert liegt, sind die erneuten Versuche erschöpft, wie bei 654, und das CM verwirft bei 656 jeglichen nicht-übertragenen Abschnitt des Paketes und wartet auf die Ankunft des nächsten Paketes. Falls die ACK-Zeit abgelaufen ist und die Anzahl von Neuversuchen nicht erschöpft ist, wie bei 650, verwendet das CM einen Anfragenkonkurrenzbereich, um eine andere Anfrage für den Betrag von Zeitschlitzen zu übertragen, der erforderlich ist, um den nicht-übertragenen Abschnitt des Paketes zu übertragen, wie bei 652. Das CM wendet sich dann wieder dem Verarbeiten der MAPS zu.
Unter Bezugnahme auf 10 weist das CMTS 1042 eine Quarzoszillator-Taktreferenz 16 auf, die einen Ausgang an eine Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 liefert. Mit dieser Taktreferenz 16 muss jedes der CMs 1046 synchronisiert werden. Die Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung empfängt auch einen Eingang von der Netztaktreferenz 2003, was nachstehend ausführlicher erörtert wird. Die Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 wird durch den Ausgang der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 inkrementiert und behält einen Zählwert bei, der für die Anzahl von Zyklen repräsentativ ist, die von dem Quarzoszillator-Taktreferenz 16 geliefert wurden, seit die Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 zuletzt zurückgesetzt wurde. Die Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 weist einen Freilaufzähler auf, der genügend Zählkapazität besitzt, um bis zum Zurücksetzen mehrere Minuten lang zu zählen.
Ein Zeitbasisnachrichtgenerator 20 empfängt den Zählwert der Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18, um eine Absolutzeitreferenz 21 zur Verfügung zu stellen, die in den Downstream-Informationsfluss 22 eingefügt wird, der von der Downstream-Datenwarteschlange 24 zur Verfügung gestellt wird, wie nachstehend ausführlich erörtert wird. Der Zeitbasisnachrichtgenerator 20 bevorzugt eine Modulfunktion (d.h. ein Sägezahnmuster als Funktion der Zeit), und der Zählertakt wird von dem Oszillator mit sehr enger Genauigkeit erzeugt.
Der Taktversatzgenerator 26 empfängt eine Entfernungssignalnachricht 27 von jedem individuellen CM 1046, mit dem das CMTS in Kommunikation steht. Der Schlitztaktversatzgenerator 26 stellt einen Schlitztaktversatz 28 zur Verfügung, der für einen Schlitztaktversatz zwischen dem CMTS 1042 und dem CM 1046 repräsentativ ist, und fügt den Schlitztaktversatz 28 in den Downstream-Informationsfluss 22 ein. Der Schlitztaktversatz 28 wird berechnet durch Bestimmen der Position des Schlitztaktversatzes von der erwarteten Zeit 27 innerhalb eines dedizierten Taktschlitzes der Upstream-Kommunikationen, wie nachstehend ausführlich erörtert wird. Der Zeitversatzgenerator 26 codiert den von dem Upstream-Empfänger erfassten Taktversatz (Entfernungsfehler) in einer Schlitztaktversatznachricht. Schlitztaktversatznachrich ten werden nur gesendet, nachdem die Frequenz des Lokalreferenztaktes vom CM erfasst wurde.
Der Downstream-Modulator 30 moduliert in erster Linie den Downstream-Informationsfluss 22. Absolutzeitreferenzen 21 werden in quasi-periodischen Intervallen eingefügt, die durch einen Zeitmarkensendezähler bestimmt werden. Eine Schlitztaktversatznachricht 28 wird nach dem Messen des Schlitztaktfehlers beim Eintreffen einer Entfernungssignalnachricht 27 eingefügt.
Die Zeitleitung 32 des CMTS 1042 zeigt, dass der Schlitztaktversatz 28 die Differenz zwischen der erwarteten Empfangszeit und der tatsächlichen Empfangszeit der Schlitztaktversatznachricht 27 ist.
Jedes CM 1046 weist einen Downstream-Empfänger 34 zum Erleichtern der Demodulierung der Daten und der Zeitmarkennachricht und der Taktrückgewinnung von Downstream-Kommunikationen von dem CMTS 1042 auf. Der Ausgang des Downstream-Empfängers 34 wird an den Zeitbasisnachrichtdetektor 36 und den Schlitztaktversatzdetektor 38 geliefert. Die von dem Downstream-Empfänger 34 empfangenen Downstream-Informationen (jegliche Datenkommunikation wie etwa ein Dateitransfer oder ein MPEG-Videosignal) sind je nach Wunsch auch für eine weitere Verarbeitung verfügbar.
Der Zeitbasis-Nachrichtdetektor 36 erfasst die von dem Zeitbasisnachrichtgenerator 20 des CMTS 1042 erzeugte Zeitbasisnachricht. Auf ähnliche Weise erfasst der Schlitztaktversatzdetektor 38 den von dem Schlitztaktversatzgenerator 26 des CMTS 1042 erzeugten Schlitztaktversatz 28. Der Zeitbasisnachrichtdetektor 36 stellt eine Absolutzeitreferenz 40 zur Verfügung, die für die Frequenz der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 des CMTS 1042 repräsentativ ist. Die Absolutzeitreferenz 40 wird an eine digitale Nachlaufschleife 42 geliefert, die einen im Wesentlichen stabilen Taktausgang für das CM 1046 zur Verfügung stellt, der frequenzmäßig der Frequenz der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 des CMTS 1042 eng entspricht. Somit verwendet die digitale Nachlaufschleife 42 die Absolutzeitreferenz 40, die für die Frequenz der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 repräsentativ ist, um ein Oszillatoransteuersignal zu bilden, das einen numerisch gesteuerten Oszillator 44 auf eine Weise ansteuert, die eng mit der Frequenz der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 des CMTS 1042 übereinstimmt, wie nachstehend ausführlich erörtert wird.
Eine Differenz zwischen der Absolutzeitreferenz 40 und dem Ausgang einer Lokalzeitreferenz 46, die von dem numerisch gesteuerten Oszillator 44 abgeleitet ist, wird durch die Differenzierschaltung 48 gebildet. Diese Differenz definiert einen Frequenzfehlerwert, der die Differenz zwischen dem Takt des CM 1046 (der von der Lokalzeitreferenz 46 zur Verfügung gestellt wird) und dem Takt des CMTS 1042 (der von der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 zur Verfügung gestellt wird) darstellt.
Dieser Frequenzfehlerwert wird von dem Schleifen-Durchschnittbildungsfilter 50 gefiltert, das verhindert, dass unerwünschte Abweichungen in dem Frequenzfehlerwert den numerisch gesteuerten Oszillator 44 auf eine Weise beeinträchtigen, welche seine Stabilität verringern würde oder den numerisch gesteuerten Oszillator 44 veranlassen würde, mit einer anderen als der gewünschten Frequenz zu arbeiten. Das Schleifenfilter 50 ist so konfiguriert, dass es die schnelle Erfassung des Frequenzfehlerwertes erleichtert, auch wenn der Frequenzfehlerwert groß ist, und daraufhin vergleichsweise hohe Frequenzfehlerwerte abweist, während die digitale Nachlaufschleife 42 konvergiert, d.h. sobald der Ausgang der Lokaltaktreferenz 46 annähernd gleich dem Absolutzeitreferenz 40 wird, wodurch veranlasst wird, dass sich der Frequenzfehlerwert an Null annähert.
Ein anfänglicher Schlitztaktversatz 52 wird von dem Summenbildner 54 zu dem Ausgang des Lokalzeitreferenz 46 hinzuaddiert, um einen teilweise Schlitztaktversatz-korrigierten Ausgang 56 zur Verfügung zu stellen. Der teilweise Schlitztaktversatz-korrigierte Ausgang 56 des Summenbildner 54 wird dann zu dem Schlitztaktversatz 58 hinzuaddiert, der von dem Schlitztaktversatzdetektor 38 zur Verfügung gestellt wird, um den Schlitztaktversatz und die Frequenz-korrigierte Zeitreferenz 60 zur Verfügung zu stellen. Der Taktversatzkorrekturblock ist ein einfacher Addierer, der zwei Nachrichtenwerte addiert. Ein solcher vereinfachter Betrieb wird nur dann erleichtert, wenn die Auflösung der Taktversatznachricht gleich oder feiner als diejenige der Zeitmarkennachricht ist.
Der anfängliche Schlitztaktversatz 52 ist nur eine Annäherung des erwarteten Schlitztaktversatzes, der wahrscheinlich aufgrund der Laufzeit- und Verarbeitungsverzögerungen auftritt, deren Annäherungswerte vorgegeben sind. Nach einer Frequenzkonversion unter Verwendung der Phasenregelschleife und des Zeitbasisnachrichtfehlers stellt der Schlitztaktversatz 58 eine endgültige Korrektur zur Verfügung, die durch das CMTS 1042 berechnet wird im Ansprechen auf den Empfang durch die CMTS 1042 von Kommunikationen von dem CM 1046, die nicht ordnungsgemäß in ihren gewünschten Taktschlitzen zentriert sind, wie nachstehend ausführlich erörtert wird.
Der Skalierer 62 skaliert die Frequenz-korrigierte Zeitreferenz 60, um so den Upstream-Sender 69 mit dem gewünschten Schlitztakt anzusteuern.
Die Zeitreferenz 64 wird mit der angegebenen Übertragungszeit 66 verglichen, die dem CM 1046 per Downstream-Kommunikation von dem CMTS 1042 zugewiesen wurde. Wenn der Zeitreferenz 64 gleich (an Punkt 67) der angegebenen Übertragungszeit ist, wird ein Burst-Initiierungsbefehl 68 ausgegeben, und die Upstream-Datenwarteschlange 70 wird moduliert, um die Upstream-Übertragung 72 zu bilden.
Die Taktversatz (Fehler)-Nachricht wird von dem CMTS erzeugt. Der Taktversatz (Fehler) ist einfach die Differenz zwischen der erwarteten Zeit und der tatsächlichen Ankunftszeit der Entfernungsnachricht am CMTS-Burst-Empfänger.
Immer noch unter Bezugnahme auf 10 kommuniziert das CMTS 1042 tatsächlich bidirektional mit einer Mehrzahl von CMs 12, auch wenn in 10 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein solches CM 1046 gezeigt ist. Eine solche Kommunikation gemäß der vorliegenden Erörterung kann zwischen dem CM-System und der Mehrzahl von CMs durch gleichzeitiges Kommunizieren mit den CMs auf einer Mehrzahl von separaten Frequenzkanälen tatsächlich stattfinden. Die vorliegende Erfindung ist auf die Kommunikation einer Mehrzahl von verschiedenen CMs auf einem einzigen Frequenzkanal serielle oder in Zeitmultiplex gerichtet, wobei die Mehrzahl von CMs sequentiell mit den CMTS kommuniziert. Es dürfte jedoch verständlich sein, dass, auch wenn diese Mehrzahl von CMs auf einem Kanal mit dem CMTS kommuniziert (unter Verwendung von Zeitvielfachzugriff bzw. TDMA), viele andere CMs gleichzeitig mit dem gleichen CMTS auf einer Mehrzahl von verschiedenen Kanälen kommunizieren können (unter Verwendung von Frequenzmultiplex/Zeitvielfachzugriff bzw. FDM/TDMA).
Unter Bezugnahme auf 11 sind das CMTS 1042 und das CM 1046 noch ausführlicher beschrieben. Der Multiplexer 29 des CMTS 1042 kombiniert den Downstream-Informationsfluss 22 mit dem Schlitztaktversatz 28 von dem Schlitz taktversatzgenerator 26 und mit der Absolutzeitreferenz 21 von dem Zeitbasisnachrichtgenerator 20, um Downstream-Kommunikationen an den Downstream-Sender zu liefern, der den Downstream-Modulator 30 aufweist (10). Der Schlitztaktversatzgenerator 26 empfängt ein Schlitztaktversatzsignal 28 von dem Upstream-Empfänger 25. Die Anordnung des Schlitztaktversatzsignals innerhalb eines Taktschlitzes einer Upstream-Kommunikation definiert die gegebenenfalls vorhandene Notwendigkeit, eine Schlitztaktversatzkorrektur vorzunehmen. Im Allgemeinen wird ein Schlitztaktversatzwert auch dann übertragen, wenn der tatsächliche Schlitztaktversatz Null ist. Wenn sich die Schlitztaktversatznachricht auf wünschenswerte Weise in dem Taktversatzschlitz befindet und sich nicht in Schutzbänder erstreckt, die sich zu beiden Seiten des Taktversatzschlitzes befinden, ist keine Schlitztaktversatzkorrektur erforderlich.
Wenn sich die Schlitztaktversatznachricht jedoch in eines der Schutzbänder des Taktversatzschlitzes der Upstream-Kommunikation erstreckt, dann wird von dem Schlitztaktversatzgenerator 26 ein Schlitztaktversatz 28 erzeugt, der stromabwärts an das CM 1046 übertragen wird, wo der Schlitztaktversatz 28 eine gewünschte Korrektur auf die Zeit durchführt, an der Upstream-Kommunikationen stattfinden, um so zu veranlassen, dass die Schlitztaktversatznachricht und andere zu übertragende Daten ordnungsgemäß in ihren Upstream-Daten Schlitze positioniert sind.
Der Kopfstellen-Ticktakt 15 weist die Quarzreferenz 16 von 10 auf und liefert ein Taktsignal an den linearen Zählsequenzgenerator 18. Der Schlitz-/Rahmenzeitgenerator 19 verwendet ein Taktsignal, das von der Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 zur Verfügung gestellt wird, um sowohl einen Minischlitztakt 21 als auch ein Receive-now-Signal 23 zur Verfügung zu stellen. Der Upstream-Nachrichttakt 21 ist der Takt, von dem die Nachrichtenschlitze synchronisiert werden, um Zeitvielfachzugriff (TDMA)-Kommunikationen von jedem CM 1046 an das CMTS 1042 zu bewirken. Ein Transmit_now-Signal wird am Anfang eines jeden Minischlitzes einer Übertragung erzeugt. Ein Receive_now-Signal wird auf ähnliche Weise am Anfang eines empfangenen Paketes erzeugt.
Ein Minischlitz ist eine grundlegende Medienzugriffsteuerung (MAC)-Zeitgebereinheit, die für die Zuweisung und das Zuordnen von Zeitvielfachzugriff (TDMA)-Schlitzen verwendet wird. Jeder Minischlitz kann beispielsweise von dem Medienzugriffsteuerungstakt abgeleitet sein, so dass der Minischlitz bei einer An stiegsflanke des Medienzugriffsteuerungstaktes beginnt und endet. Im Allgemeinen definiert eine Mehrzahl von Symbolen einen Minischlitz, und eine Mehrzahl von Minischlitzen definiert einen Zeitvielfachzugriff-Schlitz.
Das CM 1046 empfängt Downstream-Daten von dem Downstream-Kanal 14B. Ein Zeitbasisnachrichtdetektor 36 erfasst das Vorhandensein einer Zeitbasisnachricht 21 in den Downstream-Daten.
Die Schlitztaktversatzkorrektur 47 wird auf Upstream-Kommunikationen 14A vor ihrer Übertragung von dem Teilnehmer-CM 1046 angewendet. Die Schlitztaktversatzkorrektur ist nur die Differenz zwischen dem tatsächlichen Schlitztaktversatz und dem gewünschten Schlitztaktversatz. Somit wird die Schlitztaktversatzkorrektur nur durch Subtrahieren des tatsächlichen Schlitztaktversatzes von dem gewünschten Versatz erzeugt. Der Schlitz/Rahmen-Taktgenerator 49 überträgt die Upstream-Datenwarteschlange 70 (10) zu der bezeichneten Übertragungszeit 66 (10).
Der Summenbildner 48 subtrahiert von der Zeitbasisnachricht 21 der Lokalzeitreferenz 46 und liefert einen Ausgang an ein Schleifenfilter 50, das den numerisch gesteuerten Oszillator 44 ansteuert, wie nachstehend ausführlich erörtert wird.
Der Upstream-Sender 11 erleichtert die Übertragung von Upstream-Kommunikationen 14A von dem Teilnehmer-CM 1046A, und der Upstream-Empfänger 13A erleichtert den Empfang der Upstream-Kommunikationen 14A durch das CMTS 10.
Der Downstream-Sender 17 erleichtert die Übertragung von Downstream-Kommunikationen 14 von dem CMTS 16 an das CM 1046, wo der Downstream-Empfänger 15 ihren Empfang erleichtert.
Unter Bezugnahme auf 12 ist eine beispielhafte Taktrückgewinnungsschaltung eines CM noch detaillierter gezeigt. Der Downstream-Demodulator 95, der einen Abschnitt des Downstream-Empfängers 15 von 11 bildet, stellt Takt- und Datensignale zur Verfügung, die von Downstream-Kommunikationen 14B abgeleitet sind (11). Die Datensignale umfassen Downstream-Bytes, die wiederum den Zählwert oder die Zeitmarke 97 und den Zeitbasisnachricht-Header 81 umfassen, die von dem CMTS 1042 übertragen wurden. Schlitztaktversatznachrichten sind in dem Downstream-Fluss von Downstream-Daten enthalten.
Der Zeitmarkendetektor 80 erfasst das Vorhandensein eines Zeitmarken-Headers 81 unter den Downstream-Bytes und stellt ein Timestamp_arrived-Signal 82 zur Verfügung, das als Downstream Byte Clock Sync dient. Das Timestamp_arrived-Signal 82 wird an den Synchronizer 83 geliefert, der ein Register 101, ein Register 102, ein UND-Gatter 103, einen Invertierer 104 und einen Signalspeicher 105 aufweist. Der Synchronizer 103 synchronisiert das Timestamp_arrived-Signal 82 mit dem Takt des CM 1046, um ein Data Path Enable Tick Clock Sync 107 für die Freigabe der digitalen Nachlaufschleife 42 zur Verfügung zu stellen.
Wenn die digitale Nachlaufschleife 42 im Ansprechen auf die Erfassung eines Zeitmarken-Headers durch den Zeitmarkendetektor 80 durch das von dem Synchronizer 83 ausgegebene Data Path Enable Tick Clock Sync 107 freigegeben wird, wird die Zeitmarke, die ein von der Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 von 11 gelieferter Zählwert ist, an die digitale Nachlaufschleife 42 geliefert, und die digitale Nachlaufschleife 42 wird freigegeben, um die Zeitmarke zu verarbeiten.
Eine Differenzierschaltung bzw. ein Sättigungsfrequenzdetektor 109 vergleicht die Zeitmarke mit einem Zählwert, der an den Sättigungsfrequenzdetektor 109 von dem Zeitbasiszähler 111 geliefert wird und für die Frequenz des numerisch gesteuerten Oszillators 44 repräsentativ ist. Der Sättigungsfrequenzdetektor 109 stellt ein Differenzsignal bzw. einen Frequenzfehlerwert 112 zur Verfügung, der zu der Differenz zwischen der Frequenz des numerisch gesteuerten Oszillators 44 des CM und der Quarzoszillatorreferenz 16 des CMTS proportional ist.
Falls die Differenz zwischen dem Wert der Zeitmarke und dem Zählwert des Zeitbasiszählers 111 zu groß ist, was anzeigt, dass die Zeitmarke möglicherweise einen fehlerhaften Wert liefert, wird der Sättigungsfrequenzdetektor 109 gesättigt und liefert keinen für die Differenz zwischen dem Wert der Zeitmarke und dem Zählwert des Zeitbasiszählers 111 repräsentativen Ausgang. Somit werden fehlerhafte Zeitmarken von der digitalen Nachlaufschleife 42 nicht akzeptiert.
Eine Pass 113-Schleifenfreigabe ermöglicht es, dass die von dem Sättigungsfrequenzdetektor 109 zur Verfügung gestellte Differenz an den Signalspeicher 115 ge liefert wird, wenn er eine globale Freigabe erhält. Die globale Freigabe wird an Null oder Pass 113 geliefert, wenn ein Betrieb der digitalen Nachlaufschleife 42 gewünscht wird.
Der Signalspeicher 115 liefert den Frequenzfehlerwert 112 an ein Schleifenfilter, das die Multiplizierer 117 und 119, die Skalierer 121 und 123, die Summenbildner 124, 125 und die Signalspeicher 127 aufweist.
Die Multiplizierer 117 und 119 weisen Schieberegister auf, die eine Multiplikation durchführen, indem sie eine gewünschte Anzahl von Bits in einer von beiden Richtungen verschieben. Die Skalierer 121 und 123 arbeiten auf ähnliche Weise.
Das Schleifenfilter arbeitet nach allgemein bekannten Prinzipien, um unerwünschte Frequenzfehlerwerte auszufiltern, so dass sie die Stabilität oder den Betrieb des numerisch gesteuerten Oszillators 44 nicht beeinträchtigen. Somit tendiert das Schleifenfilter dazu, unerwünschte Abweichungen im Frequenzfehlerwertsignal auszuglätten, um ein stabileres Ansteuersignal für den numerisch gesteuerten Oszillator 44 zur Verfügung zu stellen.
Die Multiplizierer 117 und 119 können mit verschiedenen Koeffizienten gewichtet werden, so dass die Bandbreite des Schleifenfilters von einer größeren Bandbreite während der anfänglichen Erfassung auf eine geringere Bandbreite während des Betriebs geändert werden kann. Die anfänglich verwendete größere Bandbreite erleichtert eine schnelle Erfassung, indem sie es zulässt, dass Frequenzfehlerwerte mit größeren Abweichungen akzeptiert werden. Während die digitale Nachlaufschleife 42 konvergiert, tendiert der Frequenzfehlerwert dazu, kleiner zu werden. Zu diesem Zeitpunkt würden Frequenzfehlerwerte mit größeren Abweichungen dazu tendieren, die Stabilität der digitalen Nachlaufschleife 42 zu verringern, und sind daher unerwünscht. Es werden daher verschiedene Koeffizienten verwendet, welche die Bandbreite des Schleifenfilters verringern, um so die Stabilität der digitalen Nachlaufschleife 42 aufrecht zu erhalten.
Eine Tabelle, die ein Beispiel für grobe und feine Koeffizienten K0 und K1 zeigt, die für vielfältige unterschiedliche Aktualisierungsraten und Bandbreiten geeignet sind, ist in 13 gezeigt.
Der Ausgang des Schleifenfilters wird an den Signalspeicher 131 geliefert. Der Ausgang des Signalspeichers 131 wird von dem Summenbildner 133 zu einer nominalen Frequenz hinzuaddiert, um so ein Ansteuersignal für den numerisch gesteuerten Oszillator 44 zu definieren.
Für den Fachmann wird es verständlich sein, dass das Hinzuaddieren eines Frequenzversatzes, falls er ordnungsgemäß auf eine normale Frequenz programmiert ist, die Erfassungszeit der Schleife verringert. Der Grund dafür ist, dass der endgültige Wert des Akkumulators 127 dann näher bei seinem anfänglichen Wert liegt.
Die nominale Frequenz wird im Allgemeinen so gewählt, dass sie in ihrem Wert nahe bei dem gewünschten Ausgang des numerisch gesteuerten Oszillators 44 ist. Wenn der numerisch gesteuerte Oszillator 44 auf der gewünschten Frequenz arbeitet, ist somit der von dem Signalspeicher 131 zur Verfügung gestellte gefilterte Frequenzfehlerwert nominal Null.
Unter Bezugnahme auf 14 muss ein Schlitztaktversatz zwischen dem Takt des CM 1046 und dem Takt des CMTS 1042 bestimmt werden, um sicher zu stellen, dass von dem CM 1046 übertragene Nachrichten während Zeitschlitzen übertragen werden, die von dem CM-System 10 zugewiesen wurden. Wie für den Fachmann verständlich sein dürfte, kombinieren sich Laufzeitverzögerungen 400 und Verarbeitungsverzögerungen 402 und veranlassen das CM 1046, tatsächlich an einem späteren Zeitpunkt zu übertragen, als wenn sie von dem CMTS 1042 dazu aufgefordert werden. Somit muss jedem CM 1046 ein Schlitztaktversatz zur Verfügung gestellt werden, um sicher zu stellen, dass es zum richtigen Zeitpunkt überträgt. Dieser Schlitztaktversatz wird durch das CMTS 1042 bestimmt, indem das CMTS 1042 veranlasst wird, einen dedizierten Schlitztaktversatz-Schlitz in Upstream-Kommunikationen zu überwachen, um die Position einer Schlitztaktversatznachricht darin zu bestimmen. Die Position der Schlitztaktversatznachricht in dem dedizierten Schlitztaktversatz-Schlitz in der Upstream-Kommunikation bestimmt den Schlitztaktversatz zwischen dem Takt des CMTS 1042 und dem Takt des CM 1046. Somit kann das CMTS 1042 diesen Fehler verwenden, um das CM 1046 zu veranlassen, an einem früheren Zeitpunkt zu übertragen, um dadurch Laufzeit- und Verarbeitungsverzögerungen zu kompensieren. Diese Schlitztaktversatzkorrektur ist gleich 2Tpg + Tprocess.
Anfänglich weist der Schlitztaktversatz-Schlitz einen vergleichsweise großen Zeitschlitz auf, d.h. mit vergleichsweise großen Schutzzeiten, um einen vergleichsweise großen Schlitztaktversatzfehler aufzunehmen. In einem normalen Datenpaket kann die Breite des Taktversatzschlitzes verringert werden, wenn Schlitztaktversatzfehler kleiner werden (und dadurch kleinere Schutzbänder erforderlich sind), um effizientere Upstream-Kommunikationen zu erleichtern.
Im Allgemeinen werden Kommunikationen unter Verwendung einer vergleichsweise langen Schutzzeit initialisiert. Nach der Erfassung, wenn die Schlitztaktgenauigkeit verbessert wurde, kann die Schutzzeit wesentlich verkürzt werden, um eine entsprechende Erhöhung des Kanalnutzungs-Wirkungsgrades zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Datenpakete schnell erfasst, z.B. in einer Größenordnung von sechzehn Symbolen oder dergleichen, um einen verbesserten Wirkungsgrad der Bandbreitenverwendung zu erleichtern. Wie für den Fachmann verständlich sein dürfte, ist es wünschenswert, Datenpakete so schnell wie möglich zu erfassen, um die Länge eines Headers, einer Präambel oder eines anderen, keine Informationen tragenden Abschnitts des Datenpaketes, der ausschließlich für eine solche Erfassung verwendet wird, zu minimieren.
Gemäß der vorliegenden Verwendung ist eine Erfassung so definiert, dass sie die Modifikationen oder Einstellungen mit umfasst, die an einem Empfänger vorgenommen werden, damit der Empfänger den Informationsgehalt von an ihn übertragenen Datenpaketen ordnungsgemäß interpretieren kann. Jede Zeit, die zum Erfassen eines Datenpaketes verbraucht wird, geht von der Zeit ab, die zum Übertragen von Informationen in dem Datenpaket verfügbar ist (wegen der endlichen Bandbreite des Kanals), und wird daher als unerwünscht betrachtet.
Eine Erfassung beinhaltet die Durchführung von Feineinstellungen an den Parametern, die während der Entfernungsbestimmungsvorgänge definiert oder eingestellt werden. Während der Entfernungsbestimmungsvorgänge werden der Schlitztakt, die Trägerfrequenz und die Bruttoamplitude (Leistung) des Datenpaketes bestimmt. Während der Erfassung werden diese Parameter fein eingestellt, um fraktionale Symboltaktung, Trägerphasenkonektur und Feinamplitude des Datenpaketes zu akkommodieren.
Darüber hinaus wird ein Entfernungsbestimmungsvorgang verwendet, um Leistung, Schlitztakt und Trägerfrequenz in dem Upstream-TDMA-Kanal zu steuern. Die Leistung muss gesteuert werden, um an dem CMTS eine normalisierte Empfangsleistung zur Verfügung zu stellen, um Zwischenkanalstörungen abzumildern. Die Trägerfrequenz muss so gesteuert werden, dass eine ordnungsgemäße Kanalbelegung im Frequenzbereich sicher gestellt ist. Der Schlitztakt muss so gesteuert werden, dass eine unerwünschte Kollision von Datenpaketen im Zeitbereich abgemildert wird und Laufzeitdifferenzen zwischen verschiedenen CMs berücksichtigt werden.
Unter Bezugnahme auf 15 weist das CMTS 1042 einen Burst-Empfänger 292 zum Empfangen von Datenpaketen im Upstream-Datenfluss, einen kontinuierlichen Sender 290 zum Aussenden an die CMs 1046 über den Downstream-Datenfluss, und eine Medienzugriffsteuerung (MAC) 60 zum Erstellen einer Schnittstelle zwischen dem Burst-Empfänger 292, dem kontinuierlichen Sender 290 und anderen Kopfstellen-Kommunikationsvorrichtungen wie etwa Videoservern, Satellitenempfängern, Videomodulatoren, Telefon-Switches und Internet-Routern 1018 auf (2).
Jedes CM 46 (2) weist einen Burst-Sender 294 zum Übertragen von Daten an das CMTS 1042 über den Upstream-Datenfluss, einen kontinuierlichen Empfänger 296 zum Empfangen von Übertragungen von dem CMTS 1042 über den Downstream-Datenfluss, und eine Medienzugriffsteuerung (MAC) 90 zum Erstellen einer Schnittstelle zwischen dem Burst-Sender 294, dem kontinuierlichen Empfänger 296 und Teilnehmer-Kommunikationsgeräten wie etwa einem PC 48 (2), einem Telefon, einem Fernsehgerät usw. auf.
Der Burst-Empfänger 292, die Medienzugriffsteuerung (MAC) 60 und der kontinuierliche Sender 290 des CMTS 1042 und der Burst-Sender 294, die Medienzugriffsteuerung (MAC) 90 und der kontinuierliche Empfänger 296 von jedem CM können jeweils durch einen einzelnen separaten IC-Chip definiert sein.
Unter Bezugnahme auf 16 ist das CMTS 1042 von 2 detaillierter gezeigt. Das CMTS 1042 ist so konfiguriert, dass es Signale von einem Lichtwellenleiter 79 des HFC-Netzes 1010 empfängt und Signale an diesen überträgt (2) über eine Faser-Koax-Stufe 49, die typischerweise extern von dem CMTS 1042 angeordnet ist. Die Faser-Koax-Stufe 49 liefert einen Ausgang an den 5–42 MHz RF-Eingang 56 über das Koaxialkabel 54 und empfängt auf ähnliche Weise ein Signal von dem RF-Sendeumsetzer 78 über ein Koaxialkabel 52.
Der Ausgang des RF-Eingangs 56 wird an den Teiler 57 des CMTS 1042 geliefert, der den 5–42 MHz-RF-Eingang in N separate Kanäle aufteilt. Jeder der N separaten Kanäle wird an einen separaten QPSK/16 QAM Burst-Empfängerkanal 58 geliefert.
Jeder separate QPSK/16 QAM Burst-Empfängerkanal 58 steht in elektrischer Kommunikation mit der Kopfstelle MAC 60. Die Kopfstelle MAC 60 steht in elektrischer Kommunikation mit der Backplane-Schnittstelle 62, die eine Schnittstelle mit dem ROM 70, RAM 68, CPU 66 und der 100BASE-T Ethernet-Schnittstelle 64 zur Verfügung stellt. Der Kopfstellen-MAC 60 stellt einen Takt und einen Datenausgang für den Downstream-Modulator 72 zur Verfügung, der durch das Oberflächenwellen (SAW)-Filter 74 einen Ausgang an den Verstärker 76 liefert. Der Verstärker 76 liefert einen Ausgang an den 44 MHz IF-Ausgang, der wiederum einen Ausgang an den RF-Sendeumsetzer 78 liefert.
Jeder Burst-Empfänger 58 ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, sowohl QPSK (4-QAM)-Signale als auch 16 QAM-Signale zu empfangen. Die QPSK-Signale liefern 2 Bits pro Symbol, wobei jedes Bit ±1 Amplitudenpegel besitzt. Die 16 QAM-Signale liefern 4 Bits pro Symbol, wobei jedes Bit einen ±1 oder ±3 Amplitudenpegel besitzt.
Die Beschreibung und Veranschaulichung eines Burst-Empfängers, der für die Behandlung von QPSK- und 16 QAM-Eingängen konfiguriert ist, ist jedoch ausschließlich veranschaulichend und nicht einschränkend gedacht. Für den Fachmann dürfte verständlich sein, dass andere Modulationsmethoden, wie etwa 32 QAM, 64 QAM und 256 QAM, alternativ angewendet werden können.
Abtastproben- und Paketsynchronisierung
Zusätzlich zu der oben erwähnten standardmäßigen Anfrage-/Zuordnungsverarbeitung ermöglichen die allgemein bekannten Data Over Cable Service Interface Specifications (DOCSIS) einen Unsolicited Grant-Modus. Gemäß diesem Modus wird eine festgelegte Anzahl von Minischlitzen einer ausgewählten SID zugeordnet, ohne die Verzögerung durch einen ständigen Strom von Anfragen vor dem Empfang von entsprechenden Zuordnungen in Kauf nehmen zu müssen. Die Upstream-Bandbreite wird in diskreten Blöcken an zeitlich geplanten Intervallen zugewiesen. Die Blockgröße und das Zeitintervall werden zwischen dem CM und dem CMTS verhandelt. Mit anderen Worten, angesichts einer anfänglichen Anfrage plant das CMTS einen stetigen Strom von Zuordnungen an festgelegten Intervallen. Der Anfangs-Minischlitz dieser festgelegten Intervallzuordnungen beginnt dann eine festgelegte Einzahl von Minischlitzen ab dem Ende der letzten ähnlichen Zuordnung. Dieser Mechanismus kann daher einen festgelegten Bitratenstrom zwischen dem CM und dem CMTS zur Verfügung stellen, was insbesondere für Paketstimmsysteme nützlich ist, die die Stimme mit einem festgelegten Intervall (8 kHz) abtasten und ein Paket mit einer festgelegten Länge für den Transport zusammenstellen. Eine solche Verarbeitung von Paketen mit einer festgelegten Abtastung und Länge machen die Verwendung von solchen Fixed Grant-Intervallen besonders attraktiv.
Wenn Stimmabtastproben jedoch unter Verwendung eines asynchronen Taktes hinsichtlich des Taktes gesammelt werden, der den Minischlitzen zugewiesen ist, treffen Pakete in Bezug auf den Burst zu einem zufälligen Zeitpunkt ein. Die Zeitdifferenz (D) zwischen dem Burst und der Ankunft des Paketes variiert kontinuierlich von Burst zu Burst als Funktion der Differenz zwischen der Abtastproben- und Minischlitz-Taktfrequenz. 17 zeigt die variablen Verzögerungen, die sich ergeben, wenn solche Stimmdienste unter Verwendung des DOCSIS Unsolicited Grant-Modus übertragen werden. Abtastproben-Pakete (Si, Si + 1, ...) treffen auf der Grundlage des Abtastprobentaktes ein, und Upstream-Zuordnungen (G, G + 1, ...) treffen auf der Grundlage des Netztaktes ein, der von dem CMTS-Netztakt abgeleitet ist. Die Verzögerung (Di, Di + 1, ...) zwischen dem verfügbaren Abtastprobenpaket und der Grant Arrival variiert bei jedem Paket in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Abtastproben- und Netztakt.
DOCSIS-Systeme erzeugen jedoch einen Takt, der zum Synchronisieren der Upstream-Übertragungsfunktionen verwendet wird. Es wird ein Protokoll definiert, das eine synchronisierte Version des CMTS-Taktes an jedem CM-Modem zur Verfügung stellt, wie vorstehend ausführlich beschrieben wurde. Es kann auch ein Protokoll definiert werden, das eine Synchronisierung zwischen dem Stimmabtastprobentakt und dem CM zur Verfügung stellt. Auf ähnliche Weise, wenn die Kopfstelle mit dem PSTN durch ein PSTN-Gateway mit einer eigenen Takterzeugung kommuniziert, kann auch ein Protokoll definiert werden, das eine Synchronisierung zwischen dem PSTN und der Kopfstelle zur Verfügung stellt. Folglich kann dann eine Syn chronisierung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anruferstimmabtastung mit dem CM synchronisiert ist, das wiederum mit dem CMTS synchronisiert ist, das wiederum mit dem PSTN synchronisiert ist, wodurch es letztlich ermöglicht wird, dass die angerufene Stelle mit dem Anrufer synchronisiert ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine solche Synchronisierung zur Verfügung.
Unter Bezugnahme auf 18 ist wie bei 17 eine Reihe von Zuordnungen (G, G + 1, ...) und eine Reihe von Stimmabtastungen (Si, Si + 1, ...) dargestellt, wobei die Verzögerungen (Di, Di + 1, ...) zwischen dem Eintreffen des Abtastprobenpaketes und dem Fixed Interval Grant Arrival festgelegt sind. Die festgelegte Verzögerung ist ein Resultat der Synchronisierung zwischen dem CM und dem lokalen Telefonsystem, wie nachstehend beschrieben wird. Die festgelegte Verzögerung ist beliebig und wird durch die Zufallsbeziehung zwischen dem Start des Anrufereignisses und dem Zuordnungstakt bestimmt. Es ist jedoch wünschenswert, die Verzögerung zwischen dem Eintreffen des Paketes und der Grant Arrival zu minimieren, wie in 19 dargestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Koordinierung zwischen der Grant Arrival-Verarbeitung und Verarbeitung der eintreffenden Paketanordnung zur Verfügung gestellt, um bei der Minimierung einer solchen Verzögerung zu helfen.
Die Ankunft des Zuordnungssignals am CM zeigt an, dass "es nun für das CM an der Zeit ist, die Daten zu senden". Wenn die Zuordnung eintrifft, müssen daher die Daten für die Übertragung bereit sein. Um Daten übertragungsfertig vorzubereiten, wird daher Zeit sowohl für das Sammeln von Daten (Abtasten der Stimme) als auch für die Verarbeitung der gesammelten Daten (z.B. Zurverfügungstellen einer Stimmkomprimierung) benötigt. Um die Verzögerung zu minimieren, sollten die Daten unmittelbar vor dem Eintreffen der Zuordnung zum Übertragen bereit sein. Eine Verzögerung tritt auf, wenn das Sammeln und Verarbeiten der zu sammelnden Daten zu früh abgeschlossen ist und das System auf das Eintreffen der Zuordnung warten muss. Eine solche Verzögerung kann insbesondere bei einer Voice over IP-Verarbeitung störend sein, die bestimmte Spezifikationsanforderungen für eine maximale Verzögerung aufweist. Es ist daher vorteilhaft, wenn das System weiß, wie viel Zeit zum Sammeln der Daten erforderlich ist und wie viel Zeit zum Verarbeiten der Daten erforderlich ist, und dadurch in der Lage ist, ein solches Sammeln und Verarbeiten von Daten mit der Zuordnung zu synchronisieren.
Das Downstream-CM handelt eine Zuordnungsperiode mit dem CMTS aus, wie vorausgehend beschrieben wurde. Ein Unsolicited Grant-Intervall wird von dem CMTS beispielsweise auf 10 ms-Intervalle eingestellt. Sobald die Zuordnung auf der Grundlage einer Anfrage erstellt wird (indem beispielsweise ein Signal von einem Anrufertelefon gesendet wird, dass ein Telefonanruf auf einem offenen Telefonkanal an einen Anrufempfänger gemacht werden soll, wie etwa an einen mit der PSTN verbundenen Anwender), wird die Unsolicited Grant zur Verfügung gestellt, d.h., die Zuordnung trifft in regelmäßigen Intervallen ein. Der Unsolicited Grant-Modus wird verwendet, weil die Stimmübertragung während des Telefonanrufs kontinuierlich ist und kontinuierlich während jedes Zuordnungsintervalls (z.B. alle 10 ms) gesammelt wird. Die Zuordnungsintervalle können als "Fenster" zum Übertragen der abgetasteten Datenpakete betrachtet werden, die gesammelt werden. Wenn das Sammeln und Verarbeiten von Daten jedoch nicht synchronisiert ist, sind diese nicht in regelmäßigen Intervallen bereit, wodurch sowohl eine Übertragungsverzögerung als wiederum auch eine Verzögerung am Endpunkt (d.h. dem Anrufempfänger) erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf 20 ist stellvertretend eine Ausführungsform einer Implementierung der vorliegenden Erfindung abgebildet, wobei ein lokaler Anrufer einen Anruf über ein CM/CMT-System an einen Anrufempfänger 2002 tätigen kann, der mit dem PSTN durch das PSTN-Gateway 2004 verbunden ist. Bei der repräsentativen Ausführungsform stehen vier Anrufertelefone 1047a, 1047b, 1047c, 1047d für einen Teil eines Analog-Digital-Signalverarbeitungssystems 2010, das dem Fachmann auf diesem Gebiet vertraut ist. Jedes Anrufertelefon ist mit jeweiligen standardmäßigen Codier/Decodier (CODEC)- und Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen (SLIC) 2012a, 2012b, 2012c, 2012d verbunden, die Teil eines Sende-Analog-Digital (A/D)- und Empfangs-Digital-Analog (D/A)-Umsetzeruntersystems 2014 sind, das auch jeweilige Puffer 2016a, 2016b, 2016c und 2016d zum Speichern der digitalen abgetasteten Daten sowie Mmultiplexer/Demultiplexer 2018 aufweist. Das Umsetzeruntersystem 2014 ist an einen Digitalsignalprozessor (DSP) 2020 gekoppelt, wie etwa das Modell ZSP16402 der LSI Logic Corporation. Der DSP 2020 steuert die Signalkomprimierung. Z.B. für eine Übertragung, wenn ein Anrufer (z.B. der Anrufer 1047a) einen Telefonhörer abhebt und spricht, wird in der Praxis die Stimme abgetastet und von Analog- in Digitalsignale umgesetzt. Der DSP steuert die Komprimierung der Daten, die unter Steuerung durch das CM 1046 paketisiert und von dem CM 1046 an das CMTS 1042 übertra gen werden, wie vorausgehend beschrieben wurde. Auf ähnliche Weise wird für den Empfang ein ankommendes digitales Signal empfangen und unter Steuerung durch das CM 1046 entpackt und unter Steuerung durch den DSP dekomprimiert. Die resultierenden Digitalsignale werden dann in Analogsignale zum Hören für den Anrufer umgesetzt.

Wenn ein Telefonanruf über das CM getätigt werden soll, veranlasst das Telefon, das abgehoben wird, das Senden einer Nachricht an das CMTS, die nach einer Unsolicited Grant anfragt, z.B. einer periodischen Zuordnung in einer 10 ms-Zuordnungsperiode. Stimmdaten werden dann während jedes 10 ms-Intervalls zwischen Zuordnungen gesammelt und verarbeitet. Die Verarbeitung beinhaltet das Annehmen des digitalen Signals von dem Umsetzeruntersystem durch den DSP und das Komprimieren der digitalen Daten (z.B. über einen ITU-Standard G.729 Algorithmus-Codierer), um die Verwendung einer geringeren Bandbreite für die Übertragung zu ermöglichen. Die A/D-Umsetzung einer Sequenz von Abtastproben und ihr Pufferspeichern kann als der Aspekt des "Datensammelns" betrachtet werden. Für die Verarbeitung der gesammelten Daten wird eine Zeit durch den gewählten Komprimierungsalgorithmus erstellt. Die nachfolgende Tabelle 1 stellt die DSP-Verarbeitungszeit bei einer gegebenen 10 ms-Datensammlungs-Rahmengröße für verschiedene ITU-Komprimierungsalgorithmen unter Verwendung eines typischen DSP, z.B. eines 140 MHz-DSP-Modells ZSP16402 der LSI Logic Corporation, dar.

Komprimierung	DSP-Verarbeitungszeit
(a) G.711	2 MIPS = 1,4% DSP-Last = 0,0282 ms zum Verarbeiten von 2,0 ms Daten
(b) G.722	16 MIPS = 11,4% DSP-Last = 0,228 ms zum Verarbeiten von 2,0 ms Daten
(c) G.726	16 MIPS = 11,4% DSP-Last = 0,228 ms zum Verarbeiten von 2,0 ms Daten
(d) G.728	35 MIPS = 25% DSP-Last = 0,5 ms zum Verarbeiten von 2,0 ms Daten
(e) G.729	20 MIPS = 14,29% DSP-Last = 1,1 ms zum Verarbeiten von 2,0 ms Daten

TABELLE 1

Somit werden für eine G.711-Komprimierung beispielsweise 2,0 ms Datensammelzeit plus 0,0282 ms Datenverarbeitungszeit, d.h. 2,0282 ms, benötigt, um die gesammelten und verarbeiteten Daten unmittelbar vor dem Eintreffen der Zuordnung fertig zu machen. Insofern muss das Sammeln der Daten 2,0282 ms vor dem Eintreffen der Zuordnung abgeschlossen sein, und das Sammeln der Daten muss früher als 0,0282 ms vor dem Eintreffen der Zuordnung abgeschlossen sein. Mit anderen Worten wird angesichts des Zeitplans für das Eintreffen von Zuordnungen und der DSP-Verarbeitungszeit, die aufgrund der gewählten Komprimierung benötigt wird, die Taktsynchronisierung zwischen dem Zeitplan für das Eintreffen von Zuordnungen und der Datensammelfrist erstellt. Um sicher zu stellen, dass die Datensammelfrist eingehalten wird, wird ein Takt für die A/D-Umsetzung auf der Grundlage der Takte des CMTS und des CM-Systems abgeleitet, und ein Zeiger wird zur Verfügung gestellt, um einen Grenzabschnitt des Puffers anzugeben, in dem die abgetasteten Daten gesammelt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Daten, die gesammelt (abgetastet) werden sollen, auf der Grundlage des CMTS-Taktes von dem CMTS gesendet, das die CMs synchronisiert. Die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2022 ist zwischen das DSP 2020 und das CM 1046 gekoppelt. Gesammelte Daten werden aus dem jeweiligen Puffer so entnommen, dass sie in dem Puffer gespeicherte Daten beinhalten, die während einer Periode vor der Grant Arrival, nämlich der Verarbeitungszeit plus der Datensammelzeit, akkumuliert wurden. Die CODEC/SLIC weisen einen Takt zum Sammeln der Daten auf. Die Stimmabtastung wird somit auf der Grundlage eines Abtastprobentaktsignals von dem CM getaktet. Insofern werden die jüngsten Daten, die unmittelbar vor dem Eintreffen der Zuordnung in dem Puffer gespeichert wurden, zum Übertragen gemäß der Zuordnung verwendet. Die Details der Abtasttaktung sind im Folgenden wiedergegeben.
Unter kurzer erneuter Bezugnahme auf 20 ist der Anrufempfänger 2002 über ein allgemein bekanntes PSTN-Telefon-Gateway 2004 mit dem PSTN verbunden. Das PSTN-Telefon-Gateway 2004 ist durch ein Telefonienetz-Taktsignal 2006 von der Netztaktreferenz 2003 getaktet, die auch mit dem CMTS 1042 gekoppelt ist, so dass das PSTN-Telefon-Gateway 2004 mit dem CMTS-Takt für den Transfer der Telefon-Abtastprobenpakete 2007 zwischen dem CMTS 1042 und dem PSTN-Telefon-Gateway 2004 synchronisiert werden kann. Der Telefonienetztakt ist der allgemein bekannte Building Integrated Timing Supply (BITS)-Takt. Die Ausrüstungserfordernisse für eine Ankopplung an diesen Takt sind dem Fachmann bekannt und in dem Bellcore-Dokument TR-NWT-001244 beschrieben. Das Konzept für die Intraoffice-Synchronisierung ist dem Fachmann ebenfalls bekannt und in dem Bellcore-Dokument TA-NWT-000436 beschrieben. Der CMTS-Takt ist mit dem Telefonienetz-Taktsignal 2006 über die Kopfstellentakt-Synchronisierung synchronisiert, welche den Kopfstellenreferenz-Ticktakt 15 anwendet, wie oben im Hinblick auf 11 beschrieben ist.
Unter Bezugnahme auf 21 ist der Betrieb der Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 18 in Verbindung mit dem Telefonienetztakt weiter beschrieben. Die digitale Nachlaufschleife 2021 ist ein im Wesentlichen stabiler Taktausgang für das CMTS 1042. Eine Differenz zwischen einer Absolutzeitreferenz und dem Ausgang einer Lokalzeitreferenz 2022, die von dem numerisch gesteuerten Oszillator 2024 abgeleitet ist, wird durch die Differenzierschaltung 2026 gebildet. Diese Differenz definiert einen Frequenzfehlerwert, der die Differenz zwischen dem Takt des CMTS 1042 (der von der Lokalzeitreferenz 2022 zur Verfügung gestellt wird) und dem Takt des PSTN-Telefon-Gateways 2004 (der von dem Telefonienetztaktsignal 2006 zur Verfügung gestellt wird) repräsentiert. Dieser Frequenzfehlerwert wird durch das Schleifen-Durchschnittbildungsfilter 2028 gefiltert, das verhindert, dass unerwünschte Abweichungen in dem Frequenzfehlerwert den numerisch gesteuerten Oszillator 2024 auf eine Weise beeinträchtigen, welche seine Stabilität herabsetzen würde oder den numerisch gesteuerten Oszillator 2024 veranlassen würde, mit einer anderen als der gewünschten Frequenz zu arbeiten. Das Schleifenfilter 2028 ist so konfiguriert, dass es eine schnelle Erfassung des Frequenzfehlerwertes erleichtert, auch wenn der Frequenzfehlerwert groß ist, und dann vergleichsweise große Frequenzfehlerwerte abweist, während die digitale Nachlaufschleife 2021 konvergiert, d.h. während der Ausgang der Lokaltaktreferenz 2022 nahezu gleich der Absolutzeitreferenz wird, wodurch veranlasst wird, dass sich der Frequenzfehlerwert an Null annähert. Die Taktversatzkorrektur 2030 ist ein einfacher Addierer, der mit der Lokalzeitreferenz 2022 an den zeitbasierten Nachrichtengenerator 2032 gekoppelt ist, welcher zeitbasierte Nachrichten als Ausgang zur Verfügung stellt. Der CMTS-Takt ist nun mit dem PSTN-Gatewaytakt synchronisiert.
Unter erneuter kurzer Bezugnahme auf 20 wird angemerkt, dass die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023 und die CODEC + SLICs 2012a, 2012b, 2012c, 2012d auf ein Abtastprobentaktsignal von der CM-Taktsynchronisierungsschaltung 2034 des CM 1046 ansprechen. Ein solches Abtastprobentaktsignal stellt die Taktsynchronisierung für die Stimmabtastung bei 8 kHz zur Verfügung, die von dem 4,096 MHz CM-Takt abgeleitet ist (der mit dem CMTS-Takt synchronisiert ist, welcher wiederum mit dem PSTN-Takt synchronisiert ist.
Unter Bezugnahme auf 22 wird der Betrieb der CM-Taktsynchronisierungsschaltung 2034 beschrieben. Der Betrieb der CM-Taktsynchronisierungsschaltung 2034 ist ähnlich demjenigen der Kopfstellen-Taktsynchronisierungsschaltung 2008. Der Zeitmarkendetektor 2050 erfasst Downstream-Daten einschließlich der von dem Zeitbasisnachricht-Generator 2032 des CMTS 1042 erzeugten Zeitbasisnachrichten. Der Zeitbasisnachricht-Detektor 2050 stellt eine Absolutzeitreferenz zur Verfügung, die für die Frequenz der Quarzoszillator-Taktreferenz 16 des CMTS 1042 repräsentativ ist. Die digitale Nachlaufschleife 2036 ist mit vorgesehen, um einen im Wesentlichen stabilen Taktausgang zur Verfügung zu stellen. Eine Differenz zwischen einer Absolutzeitreferenz und dem Ausgang einer Lokalzeitreferenz 2038, die von dem numerisch gesteuerten Oszillator 2040 abgeleitet ist, wird von der Differenzierschaltung 2042 gebildet. Diese Differenz definiert einen Frequenzfehlerwert. Dieser Frequenzfehlerwert wird durch das Schleifen-Durchschnittbildungsfilter 2044 gefiltert, was verhindert, dass unerwünschte Abweichungen im Frequenzfehlerwert den numerisch gesteuerten Oszillator 2040 auf eine Weise beeinträchtigen, die seine Stabilität herabsetzen würde oder den numerisch gesteuerten Oszillator 2040 veranlassen würde, mit einer anderen als der gewünschten Frequenz zu arbeiten. Das Schleifenfilter 2044 ist so konfiguriert, dass es die rapide Erfassung des Frequenzfehlerwertes erleichtert, obgleich der Frequenzfehlerwert groß ist, und dann vergleichsweise große Frequenzfehlerwerte abweist, während die digitale Nachlaufschleife 2036 konvergiert, d.h. während der Ausgang der Lokaltaktreferenz 2038 nahezu gleich der Absolutzeitreferenz wird, wodurch veranlasst wird, dass sich der Frequenzfehlerwert an Null annähert. Die Taktversatzkorrektur 2052 ist ein einfacher Addierer, der mit der Lokalzeitreferenz 2038 gekoppelt ist, um den Abtastprobentaktgenerator 2054 zu versorgen, der eine 4,096 MHz SAMPLE CLOCK für die Verwendung durch die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023 und die CODEC + SLICs 2012a, 2012b, 2012c, 2012d zur Verfügung stellt.
Unter Bezugnahme auf die 23a, 23b und 23c sind der erzeugte 4,096 MHz-Abtastprobentakt, ein GrantRcv[4] (d.h. eine Anzeige, dass eine Zuordnung vorliegt), bzw. ein GrantRcv [3 : 0] SID (d.h. eine Kanalnummer, auf der die Zuordnung vorliegt) dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 24a, 24b, und 24c sind der abgeleitete 8 KHz-Abtastprobentakt für die Stimmabtastung, die Zuordnung Rcv [4] (in verkleinertem Maßstab dargestellt) bzw. die abgetasteten Daten dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 25, 26 und 27 ist die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023 in mehr Detail gezeigt. Der Epochenzähler 2060 wird durch einen 8 KHz-Impuls gepulst, der von dem Impulsgenerator 2062 in Ableitung von dem 4,096 MHz-Abtastprobentakt erzeugt wird, der durch die CM-Taktsynchronisierungsschaltung 2034 im CM 1046 erzeugt wird. Die Zuordnungstakt-Warteschlange 2064 spricht auf die 4Bit-SID Kanalnummer und das Grantpresent-Signal an, wie in den 23a, 23b und 23c gezeigt ist. Die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung ist mit dem DSP 2020 gekoppelt und zählt zwischen aufeinander folgenden Unsolicited Grants. Der Epochenzähler ist ein 12Bit-Zähler und wird durch den 4,096 MHz-Abtastprobentakt mit einem 8 kHz-Freigabeimpulse inkrementiert. Die Grant Zuordnungstakt-Warteschlange wird durch das Grant-present-Signal von dem CM 1046 verriegelt. Dieses Signal liegt immer dann vor, wenn eine Zuordnung von Interesse im Upstream vorhanden ist. Die Zuordnungstakt-Warteschlange akzeptiert eine 16Bit-Eingabe, von der 4 Bit die Hardware-Warteschlangennummer in Verbindung mit dem Grant-present-Signal sind, und 12 Bit der Epochenzählerwert sind. Der DSP kann den gegenwärtigen Epochenzählerwert lesen. Das Ergebnis der Zuordnungszeitberechnung durch die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023 ist die Erstellung einer historischen Map davon, wann Zuordnungen eintreffen, bezogen auf den Epochenzählerwert, wie in 26 gezeigt ist. Insbesondere unter Bezugnahme auf 27 weist die Zuordnungstakt-Warteschlange 2064 den Logikblock SID_REG, SID_SYNC und SID_FILT zum Erfassen von SID-Informationen auf. Ein 16 × 16-FIFO speichert den Tickzählwert für jede jeweilige Zuordnung und seine entsprechende SID. Jeder Eintrag in dem FIFO enthält die SID und gnt_tick_cnt entsprechend dem Grant Arrival. Diese Information ermöglicht es der DSP-Software, eine Tabelle von SIDs und gnt_tick_cnts aufzubauen, welche die Berechnung einer durchschnittlichen Zwischenankunftszeit für jede Zuordnung ermöglicht. Diese Information ermöglicht es der Software, daraufhin die Datenverarbeitung zeitlich zu planen, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 29a ausführlicher beschrieben ist, um sicher zu stellen, dass Pakete rechtzeitig für die Zuordnungen bereit stehen.
Unter Bezugnahme auf 28 ist die Beziehung zwischen der Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023, DSP 2020 und den Puffern 2016a, ... 2016d in mehr Detail gezeigt. Wie oben erwähnt wurde, liefert die Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023 DSP Data Read Access-Informationen (SID und gnt_tick_cnts) an den DSP 2020. Diese DSP Data Read Access-Informationen stellen die Taktinformationen dem DSP zur Verfügung, damit er weiß, wann und wo er die Upstream-Daten aus dem Upstream-Datenpuffer auslesen soll. Sie stellen auch Taktinformationen zur Verfügung, wann die unkomprimierten Downstream-Stimmdaten in dem Downstream-Datenpuffer platziert werden sollen. Diese Taktinformationen ermöglichen es der Software 2070 für den DSP 2020, eine Tabelle 2072 von SIDs und Zuordnungs-Tickzählwerten aufzubauen, eine durchschnittliche Zwischenankunftszeit für jede Zuordnung zu berechnen, erstellt einen Zeitplan für die Datenverarbeitung, und steuert Datentransfers in die und aus den Datenpuffern.
Wie in 28 zu sehen ist, weisen repräsentativ der Puffer 2016a (z.B. SID/Kanal 1) und der Puffer 2016d (z.B. SID/Kanal 4) beide einen Upstream-Datenpuffer und einen Downstream-Datenpuffer auf, die jeweils eine eigene CODEC/SLIC aufweisen und von dem Sample Clock getaktet sind, wie weiter oben beschrieben wurde. Wenn abgetastete Stimmpaketdaten über Kanal 1 gesendet werden sollen, verwendet ein Kanal 1-Datenzeiger im Ansprechen auf eine Zuordnung unter Steuerung durch den DSP 2020 die Zuordnungszeit-Berechnungsinformation von der Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023, um zu identifizieren, von wo im Upstream-Datenpuffer die jüngsten abgetasteten Daten entnommen und an das CM 1046 übertragen werden sollen, wobei die weiter zurückliegenden Abtastproben jenseits des Zeigers (d.h. die früher in dem Puffer für Kanal 1 gespeicherten) verworfen werden. Auf ähnliche Weise, wenn abgetastete Stimmpaketdaten über Kanal 4 gesendet werden sollen, verwendet ein Kanal 4-Datenzeiger unter Steuerung durch den DSP 2020 im Ansprechen auf eine Zuordnung die Zuordnungszeit-Berechnungsinformationen von der Zuordnungszeit-Berechnungsschaltung 2023, um zu identifizieren, von wo in dem Upstream-Datenpuffer die jüngsten abgetasteten Daten genommen und an das CM 1046 übertragen werden sollen, wobei die weiter zurückliegenden Abtastproben jenseits des Zeigers (d.h. die früher in dem Puffer für Kanal 4 gespeicherten) verworfen werden. Die ausgewählten abgetasteten Stimmpaketdaten werden daraufhin von dem DSP 2020 für die Übertragung an das CMTS 1042 an das CM 1046 übertragen, wie weiter oben beschrieben wurde.
Unter Bezugnahme auf 29a und 29b ist ein betriebsfähiges Ablaufdiagramm vorgesehen, das eine DSP-Systemsoftware-Entscheidungsimplementierung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es wird ein System angenommen, bei dem der DSP 2020 ein 140 MIPS-Digitalsignalprozessor wie etwa das Modell ZSP 16402 der LSI Logic Corporation ist, die Transportpaket (TP)-Paketgröße 10 ms beträgt, d.h. die Stimmpaketgröße in Millisekunden innerhalb jedes Zuordnungsintervalls, die an das/von dem Telefon übertragen wird, und die Datenverarbeitung beinhaltet eine Stimmkomprimierung, die aus der oben aufgeführten Tabelle 1 ausgewählt ist, wobei die vor der Zuordnung benötigte Datenverarbeitungszeit 2 ms für solche Komprimierungsalgorithmen anders als G.729 beträgt, und die benötigte Zeit 10 ms beträgt. Mit anderen Worten, unter erneuter Bezugnahme auf die Tabelle 1 muss der DSP für jede 2,0 ms 4 Kanäle von Daten codieren und decodieren, während die 10 ms für das Signalisieren einer TP-Paketübertragung verwendet werden. Die Stimme am fernen Ende und die Stimme am nahen Ende werden über den Abtastprobentakt synchronisiert. Es sollte z.B. angemerkt werden, dass es 100% der DSP-Last erfordern würde, um 4 Kanäle von G.728 für die 140 MIPS DSP zu verarbeiten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 29a werden an der Stufe 2080 Eingänge bezüglich der Kanalnummer für die Einleitung einer Anfrage, einer entsprechenden vorliegenden Zuordnung und eines Abtastprobentaktes vom Kabelmodem 10 für die Zuordnungszeitberechnung 2082 und den Kanalbewertungsbeginn 2084 durch die DSP-Software zur Verfügung gestellt. Ein bestimmter offener Kanal, d.h. Kanal i = 1, 2, 3, oder 4, wird an Stufe 2086 bestimmt. Falls nein, beginnt die Verarbeitung erneut, falls ja, wird die Verarbeitungszeit Ti, die in 29b zu sehen ist, an der Stufe 2088 auf der Grundlage des gewählten Komprimierungsalgorithmus eingestellt. An der Stufe 2090 werden bei Empfang der Zuordnungszeitberechnung durch das DSP 2 ms Daten ab der Zeigerstelle in dem entsprechenden Puffer ausgelesen, der dem offenen Kanal zugeordnet ist. Bei solchen Algorithmen mit 2 ms Verarbeitungszeit werden fünf Verarbeitungszyklen mit einem Index j von 1 bis 5 benötigt. Für den G.729-Algorithmus kann eine 2 ms-Verarbeitungszeit nicht verwendet werden, da die unkomprimierten Stimmdaten nur bei einer Rahmengröße von 10 ms verfügbar sind. Insofern wird an der Stufe 2092 eine Bestimmung in Bezug auf G.729 getroffen, und wird, falls die Bestimmung keine 2 ms Daten ergibt, an der Stufe 2094 verarbeitet. Falls eine G.729 Komprimierung vorliegt, wird der Zyklusindex j an der Stufe 2096 bestimmt, und falls nicht, werden mehr Daten inkrementelly j = j + 1 an der Stufe 2098 gelesen. Sobald j = 5 an der 2096 erreicht ist, werden 10 ms an Daten an der Stufe 3000 verarbeitet, und das 10 ms-Paket wird dann an der Stufe 3002 gemäß dem gegenwärtigen Grant Arrival übertragen. Ähnlich zu der Indizierung j für Datenlesen wird eine Indizierung j für die Datenverarbeitung an den Stufen 3004 und 3006 durchgeführt. Sobald der Verarbeitungsindex j = 5 an der Stufe 3004 erreicht ist, wo die 5 2 ms-Iterations abgeschlossen sind, wird das 10 ms-Paket an der Stufe 3002 gesendet.
Für den Fachmann dürfte es ersichtlich sein, dass alternative Ausführungsformen zu den vorliegend Beschriebenen implementiert werden können. Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Kabelmodem-/Kabelmodem-Abschlusssystem beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch mit jeglichem Übertragungssystem verwendet werden, das eine Bandbreite periodisch und nicht auf Anfrage zuweist, wie etwa bei dem allgemein bekannten Asynchronous Transfer Mode (ATM)-Protokollsystem. Ferner könnten Interrupts von der Hardware erzeugt werden, um anzuzeigen, dass eine Upstream-Übertragung abgeschlossen ist. Dieses Signal würde die Zeit identifizieren, wann die Upstream-Übertragungseinrichtung alle von den Daten gesendet hat, und der Übertragungspuffer nun für eine erneute Verwendung verfügbar ist.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von abgetasteten Paketen von einem Paketsender für die Übertragung über ein Übertragungssystem mit einer periodisch zugeordneten Bandbreite an einen Paketempfänger, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Bestimmen des Eintreffens von Zuordnungen mit einem festen Zeitabstand ("Fixed Interval Grant Arrivals") im Ansprechen auf eine Anfrage vom Paketsender; Synchronisieren des Speicherns von abgetasteten Paketen mit den Fixed Interval Grant Arrivals; und Übertragen, bei Empfang eines Fixed Interval Grant Arrival, von gegenwärtig gespeicherten abgetasteten Paketen für die weitere Übertragung an den Paketempfänger über das Übertragungssystem mit einer periodisch zugeordneten Bandbreite.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Synchronisieren ferner gekennzeichnet ist durch: Bestimmen der benötigten Zeit zwischen benachbarten Fixed Interval Grant Arrivals zum Speichern der abgetasteten Pakete und zum Verarbeiten von gespeicherten abgetasteten Paketen; Abtasten von Stimmpaketen mittels Takten des Paketabtastens unter Verwendung eines Taktes, der von einem Kabelmodemtakt einer Kabelmodemkommunikation mit einem Kabelmodem-Abschlußsystem abgeleitet und mit diesem synchronisiert ist; und zeitliches Planen der Verarbeitung der gespeicherten Abtastpakete, die zum Übertragen bei einem nächsten Fixed Interval Grant Arrival bereit stehen sollen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der benötigten Zeit ferner durch das Zählen der Zeit zwischen Fixed Interval Grant Arrivals gekennzeichnet ist und, beim Erreichen eines Zählwertes, der den Zeitabstand zwischen Fixed Interval Grant Arrivals angibt, Vorsehen des Übertragens der gegenwärtig gespeicherten abgetasteten Pakete beim nächsten Fixed Interval Grant Arrival.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Paketempfänger ferner durch ein Gateway eines öffentlichen Fernsprechwählnetzes (Public Switched Telephone Network; PSTN) gekennzeichnet ist, und das Übertragen ferner durch das Synchronisieren eines Taktes des mit dem Kabelmodem gekoppelten Kabelmodem-Abschlußsystems mit einem Takt des PSTN gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Paketsender ferner durch eine Bitraten-abgetastete Datenübertragungseinrichtung gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verarbeiten ferner durch das Konvertieren eines Analogsignals in eine digitale Sequenz gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verarbeiten ferner durch das Verarbeiten der abgetasteten Pakete für eine Stimmkomprimierung gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Paketsender ferner durch eine Mehrzahl von Paketsendern gekennzeichnet ist, wobei jeder Paketsender eine Kanalidentifizierung aufweist, und wobei das Übertragen ferner durch Multiplex-Übertragung basierend auf der Kanalidentifizierung gekennzeichnet ist, so dass bei Empfang eines Fixed Interval Grant Arrival in Verbindung mit der Kanalidentifizierung gegenwärtig gespeicherte abgetastete Pakete des durch die Kanalidentifizierung identifizierten Paketsenders an denjenigen Paketempfänger des Paketsenders übertragen werden, der die Kanalidentifizierung aufweist.
System zum Verarbeiten von abgetasteten Paketen von einem Paketsender für die Übertragung über ein Übertragungssystem mit einer periodisch zugeordneten Bandbreite an einen Paketempfänger, wobei das System gekennzeichnet ist durch: Einrichtungen (2023, 2060, 2062, 2064) zum Bestimmen von Fixed Interval Grant Arrivals, die auf eine Anfrage vom Paketsender ansprechen; Einrichtungen (18, 20, 26, 48, 50, 54, 36, 38, 19, 83, 103, 2034) zum Synchronisieren des Speicherns von abgetasteten Paketen mit den Fixed Interval Grant Arrivals; und: Einrichtungen (11, 294) zum Übertragen, bei Empfang eines Fixed Interval Grant Arrival, von gegenwärtig gespeicherten abgetasteten Paketen für die weitere Übertragung an den Paketempfänger über das Übertragungssystem mit einer periodisch zugeordneten Bandbreite.
System nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch: Ansprechfähigkeit der Einrichtungen (2023, 2060, 2062, 2064) zum Bestimmen von Fixed Interval Grant Arrivals auf eine Anfrage von einem Stimmpaketsender, der mit einem Kabelmodem (10) gekoppelt ist; die Synchronisierungseinrichtungen (18, 20, 26, 48, 50, 54, 36, 38, 19, 83, 103, 2034) zum Synchronisieren des Speicherns von abgetasteten Stimmpaketen mit Fixed Interval Grant Arrivals, wobei die Synchronisierungseinrichtungen aufweisen: Einrichtungen (18, 20, 26) zum Bestimmen der benötigten Zeit zwischen benachbarten Fixed Interval Grant Arrivals zum Speichern der abgetasteten Stimmpakete und zum Verarbeiten von gespeicherten abgetasteten Stimmpaketen durch das Zählen der Zeit zwischen Fixed Interval Grant Arrivals und, beim Erreichen eines Zählwertes, der den Zeitabstand zwischen Fixed Interval Grant Arrivals angibt, Vorsehen des Übertragens der gegenwärtig gespeicherten abgetasteten Stimmpakete beim nächsten Fixed Interval Grant Arrival; Einrichtungen (48, 50, 54, 19, 83, 103, 2034) zum Abtasten von Stimmpaketen mittels Takten des Stimmpaketabtastens unter Verwendung eines Taktes, der von einem Kabelmodemtakt abgeleitet und mit diesem synchronisiert ist; und Einrichtungen (36, 38) zum zeitlichen Planen der Verarbeitung der gespeicherten abgetasteten Stimmpakete, die zum Übertragen bei einem nächsten Fixed Interval Grant Arrival bereit stehen sollen; und Einrichtungen (11, 294) zum Übertragen, bei Empfang eines Fixed Interval Grant Arrival, von gegenwärtig gespeicherten abgetasteten Stimmpaketen an das Kabelmodem (10) für die Weiterübertragung an einen Stimmpaketempfänger über ein Kabelmodem (10)-Abschlußsystem.