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Einsatzgebiet
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Die
Erfindung findet Anwendung auf dem Gebiet der digitalen Datenübertragung über Kabel-TV-Systeme
und möglicherweise
in zellularen und satellitengestützten
Kommunikationssystemen.
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In
dem aufkommenden Gebiet der digitalen Datenübertragung über Medien wie hybriden Lichtwellenleiter-Koaxialkabelsystemen
von Kabelfernsehanlagen und drahtlosen Modems usw. liegt das Problem
der Rückwärtskompatibilität vor. Einige
bestehende Systeme haben bereits installierte Kabelmodems nach dem
Zeitmultiplexverfahren (TDMA/Time Division Multiple Access) oder
andere Typen von TDMA-Modems, doch neuere Technologie macht schnellere
TDMA-Modems und ebenso synchrone Modems nach dem Codemultiplexverfahren (CDM/Code
Division Multiplex) möglich.
Es ist wünschenswert,
diese neueren Modems in bestehenden Systemen verwenden zu können, ohne
die älteren Modems
obsolet zu machen oder ihren Betrieb auf einem unterschiedlichen
Frequenzband erforderlich zu machen (im Folgenden als physikalischer
FDMA-Kanal bezeichnet). Beispielsweise liegen in allen TDMA-Systemen
Modems mit langsameren Symbolraten vor, wie z. B. DOCSIS®1.0-Modems,
die nur mit einer maximalen Symbolrate von 2,56 Millionen Symbolen
pro Sekunde übertragen
können.
Schnellere TDMA-Modems sind jedoch jetzt verfügbar, die TDMA-Bursts mit 5,12
Millionen Symbolen pro Sekunde übertragen
können.
Somit ist ein Bedarf an einem Verfahren entstanden, um die Koexistenz
von TDMA-Modems mit unterschiedlichen maximalen Symbolraten zu ermöglichen,
die auf dem gleichen gemeinsam genutzten Übertragungsmedium betrieben werden
können.
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Als
weiteres Beispiel dieses Problems betrachte man die vorhandenen
digitalen DOCSIS® Datenübertragungssysteme zur Übertragung
von digitalen Daten über
Kabel-TV-Systeme.
In diesen DOCSIS®1.0-Systemen nach dem
Stand der Technik erfolgt die digitale Datenübertragung bidirektional über die
hybriden Lichtwellenleiter-/Koaxial-Medien von Kabelfernsehsystemen
unter Verwendung von TDMA bei einer maximalen Symbolrate von nur
2,56 Msym/s. Diese Systeme verwenden Frequenzmultiplexverfahren
(FDM), um die digitalen Daten von den Kabelfernsehsignalen getrennt
zu halten. Mehrere Kanäle
mit unterschiedlicher physikalischer Frequenz werden innerhalb des
für die
digitale Datenübertragung
verwendeten Frequenzbands verwendet. In jedem Frequenzkanal übertragen
mehrere DOCSIS®1.0-Modems
ihre Daten über
die Modulation auf einen Träger
mit der gleichen Mittenfrequenz des von allen anderen, dem gleichen
Kanal zugeordneten Modems verwendeten Trägers. In jedem Kanal wurde
das Zeitmultiplexverfahren oder TDMA verwendet, um die Daten für die Upstream-Übertragung
zum CMTS oder Kopfende (Headend) von jedem Modem aus der Vielzahl
von unterschiedlichen DOCSIS®1.0-Modems getrennt zu halten.
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Dieses
System funktioniert zwar gut, jedoch sind nun Bestrebungen in Gang,
um einen neuen nationalen Standard zu definieren, wobei synchrone Codemultiplexkommunikation
von digitalen Daten erreicht werden kann. Die Vorteile eines derartigen Systems
sind zahlreich und schließen
den Datenschutz ein sowie die Fähigkeit
aller Modems mit Upstream-Datenverkehr, denen Bandbreite zugewiesen
wurde, sofort zu übertragen
usw. Dieser neu vorgeschlagene Standard ist als DOCSIS
®1.2
bezeichnet und befindet sich derzeit in der Phase Entwurf 1, Revision
3. Der aktuelle Stand des vorgeschlagenen DOCSIS
®1.2-Standards
ist öffentlich
verfügbar
als Standard IEEE 802.14a mit dem Titel „High-capacity physical layer
specification, Draft 1, Revision 3", der am 30.03.1999 veröffentlicht
wurde. Obwohl der vorgeschlagene DOCSIS
®1.2-Standard,
der als nicht verabschiedeter Normentwurf IEEE 802.14a übernommen
wurde, nicht endgültig
ist, wird sein aktueller Stand zum Zweck der Erläuterung dieser Erfindung verwendet.
DOCSIS
®1.2-Modems
müssen
derzeit in der Lage sein, TDMA-Bursts mit einer schnelleren maximalen
Symbolrate zu übertragen
als DOCSIS
®1.0-Modems,
und sie müssen
auch SCDMA-Bursts übertragen
können.
Der DOCSIS
®1.2-Vorschlag
definiert somit zwei Betriebsarten: (1) einen TDMA-Modus, der sowohl
unter dem DOCSIS
®1.2-Standard als auch
unter dem DOCSIS
®1.0-Standard definiert
ist, und (2) einen SCDMA-Modus, der nur in DOCSIS
®1.2
definiert ist. Eine Vorrichtung zur Upstream-Übertragung von digitalen Daten
unter Verwendung von SCDMA mit einer aus der anwendungsdefinierten
Taktfrequenz einer MCNS- oder IEEE-802.14-Downstream-Übertragung abgeleiteten
Chip-Taktfrequenz ist definiert in der am 06.05.1998 eingereichten
US-Patentanmeldung Seriennummer
09/074,036 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR
SYNCHRONIZING AN SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO AN
MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE OF DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK
RATE THAN THE UPSTREAM".
Eine frühere
am 6. März
1997 veröffentlichte
PCT-Veröffentlichung
WO97/08861 offenbart die
Details von SCDMA-Transmittern und -Empfängern für die Übertragung von SCDMA-Frames
bei Kabelfernsehsystemen. Die am 18. September 1997 veröffentlichte PCT-Veröffentlichung
WO97/34421 offenbart Verfahren
und Vorrichtungen zur Verwendung von SCDMA, um virtuelle Verknüpfungen
zur Verwendung bei der Übertragung
von ATM-Zellen festzulegen. Ein Verfahren des zweidimensionalen
Daten-Interleavings zwischen Minislots und Spreizcodes für den SCDMA-Upstream
in den DOCSIS
®1.2-SCDMA-Bursts wird
offenbart in der
US-Patentveröffentlichung W6466564 .
Ein Verfahren zur Verwendung einer Filterbank für die Entfernung von Schmalbandinterferenzen
bei SCDMA-Signalen
wird offenbart in der US-Patentveröffentlichung
US 6426983 .
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Der
Downstream bei MCBS-Systemen zur digitalen Datenübertragung über Kabel-TV-Systeme unterteilt MAC-Layer-Pakete
in MPEG-Pakete. Diese werden mit 64-QAM- oder 256-QAM-Modulation
als kontinuierlicher Stream nach der FEC-Codierung gesendet. Die
Upstream-SCDMA-Transmitter in allen remoten Einheiten leiten ihre
Chip-Takte aus dem Downstream-Master-Takt ab, und alle übertragen ihre
SCDMA-multiplexierten Daten upstream in Frames auf der gleichen
Frequenz unter Verwendung des gleichen Chip-Takts. Die Ausrichtung
der Frame-Grenzen am CMTS wird erreicht, indem vor der Ausführung des
in den vorstehend erwähnten PCT-Veröffentlichungen
beschriebenen Bereichswahlprozesses eine Offset-Berechnung der Frame-Ausrichtung
erfolgt, um den Bereichswahlprozess zu beschleunigen. Die Offset-Berechnung
bestimmt den Offset-Grad des Minislot-Zählers in jeder remoten Einheit
(im Folgenden RU) aus dem Upstream-Minislot-Zähler im CMTS. Diese Offset-Berechnung
erfolgt unter Verwendung der normalerweise im Downstream übertragenen
Zeitstempelmeldungen über
die Abfrage eines lokalen Kiloframe-Zählers in der RU jedesmal, wenn
eine Downstream-Synchronisationsmeldung
empfangen wird, sowie unter Ausführung
einer bestimmten mathematischen Berechnung.
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Während der
DOCSIS®1.2-SCDMA-Upstream
besser ist, liegt das Problem der Rückwärtskompatibilität des CTMS
vor, die zur Implementierung von DOCSIS®1.2-Übertragungen mit älteren und
mit DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems
ausgestatteten Systemen erforderlich ist. Wenn eine CTMS-Headend-Einrichtung
in einem Kabelfernsehsystem installiert ist, das mit einer Mischung
aus DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems und den neueren DOCSIS®1.2-Modems,
die sowohl in TDMA als auch in SCDMA übertragen können, ausgestattet ist, können die älteren DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems nicht
erfolgreich mit dem CTMS kommunizieren, wenn sie auf der gleichen
Frequenz übertragen
wie die neueren Modems, und sie müssen mit einem anderen Frequenzband
arbeiten. Somit ist Bedarf an einer neuen CTMS-Struktur und an einem
Verfahren entstanden, das Bandbreitenanforderungen empfangen und
verarbeiten und Übertragungen sowohl
von DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems
als auch von DOCSIS®1.2 TDMA- oder SCDMA-Modems
auf dem gleichen Frequenzkanal aufnehmen kann, ohne Änderungen
an den DOCSIS®1.0-TDMA-Modems
zu erfordern.
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Aus
einem Dokument
EP 0 680 168 ist
die Offenbarung bekannt, wie verfügbare Übertragungskapazität als Raum
betrachtet werden kann, dessen Koordinaten Zeit, Frequenz und Code
sind (bzw. bei einfacheren Ausführungsformen
nur Zeit und Frequenz). Das Dokument schlägt die Trennung von Stücken unterschiedlicher
Größe und Form
aus diesem drei- bzw. zweidimensionalen Raum vor, wobei die Stücke generell
rechteckig sind und zum Füllen der
verfügbaren Übertragungskapazität verwendet werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Übertragen
mehrerer logischer Upstream-Kanäle
von Daten auf einem oder mehreren physikalischen Kanälen bereitgestellt,
dadurch gekennzeichnet, dass:
jeder physikalische Kanal eine
Mittenfrequenz hat, wobei jeder logische Kanal eine(n) aus einer
Mehrzahl von unterschiedlichen Multiplexiertypen oder Symbolraten
sowie eine Bandbreite im Einklang mit seiner Symbolrate hat und
von einem aus einer Mehrzahl von verteilten Modems zu einem zentralen Modem übertragen
wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:
Verwenden
einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen, die von dem
genannten zentralen Modem zu den genannten verteilten Modems übertragen
werden, um eine Mehrzahl von logischen Upstream-Kanälen zu definieren,
wobei eine Upstream-Kanal-Deskriptormeldung
jeden genannten logischen Kanal in Hinblick auf wenigstens seine Mittenfrequenz
und Symbolrate sowie darauf definiert, welcher der wenigstens zwei
unterschiedlichen Multiplexiertypen für auf dem genannten logischen Kanal übertragene
Datenblöcke
benutzt werden soll, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen
physikalische und logische Upstream-Kanäle definieren, die auf den
genannten verschiedenen physikalischen Kanälen übertragen werden, wobei die
genannten logischen Upstream-Kanäle
dieselben oder unterschiedliche Multiplexiertypen und dieselben
oder unterschiedliche Symbolraten haben, sodass sich die Bandbreiten aller
genannten logischen und physikalischen Upstream-Kanäle wenigstens
teilweise oder völlig überlappen
können,
wobei Bandbreite als der Bereich von Frequenzen um die Mittenfrequenz
des physikalischen Kanals definiert ist, auf dem der genannte logische
Upstream-Kanal übertragen
wird;
Planen eines Übertragungsblocks
auf jedem genannten logischen Kanal durch vorgegebene verteilte
Modems, durch Übertragen
einer separaten Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung für jeden
logischen Kanal zu allen verteilten Modems, wobei jede genannte
Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung vorgibt, welche(s) verteilte(n)
Modem(s) auf dem logischen Kanal übertragen kann/können, für den die
Bandbreitenzuteilung und die Planungsmeldung zutrifft, und auch
vorgibt, wann jedes genannte verteilte Modem übertragen kann, um zeitliche Überlagerungen
zwischen Übertragungen
auf logischen Kanälen
zu verhüten,
die wenigstens dieselbe Bandbreite mit anderen logischen Kanälen gemeinsam nutzen,
und um jegliche Bandbreitenüberlappung zwischen
gewählten
logischen Kanälen
zu verhüten.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt wird ein Kabelmodem-Endgerät bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung einen Scheduler aufweist, der für die Umsetzung
eines Prozesses zur Ausführung
der folgenden Schritte programmiert ist:
Empfang von Upstream-Bandbreitenanforderungen von
Modems, die Kennungen der genannten Modems enthalten, nachfolgend
SIDs genannt, wobei jedes Modem eine eindeutige SID hat, und Nachschlagen
des Modemtyps jedes Modems anhand seiner SID;
Durchführung von
Bandbreitenzuteilungen zu verschiedenen SIDs auf der Basis eines
beliebigen Bandbreitenzuordnungsansatzes;
Erzeugen und Übertragen
einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen zu den genannten
Modems, die eine Anzahl von logischen Kanälen definieren, die ausreicht,
um die Anforderungen der genannten Bandbreitenzuteilungen zu erfüllen, die
jeweils die Mittenfrequenz des Trägersignals definieren, das
einen physikalischen Kanal implementieren soll, und die auch die
Symbolrate und den Multiplexiertyp für einen einzelnen auf dem genannten
Träger
zu übertragenden
logischen Kanal definieren, wobei zwei oder mehr der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen
unterschiedliche logische Kanäle
definieren, die auf der/den in der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldung
definierten Trägerfrequenz(en) übertragen
werden sollen, um Bandbreite zwischen Verkehr mit höherer Symbolrate
führenden
logischen Kanälen
und Verkehr mit niedrigerer Symbolrate führenden logischen Kanälen gemeinsam
zu nutzen, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen auch definieren,
welche Modems auf welchen logischen Kanälen übertragen sollen, und definieren,
welche Modems mit zeitmultiplexierten Blöcken und welche Modems mit
synchroncode-multiplexierten Blöcken übertragen
sollen;
Verwenden der genannten Bandbreitenzuteilungen und
der Informationen von den genannten, die genannten logischen Kanäle definierenden Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen,
Erstellen einer Tabelle von SIDs für jeden logischen Kanal und Zuweisen
von Intervallen für
die Übertragung
für jede SID,
sodass Modems mit unterschiedlichen Multiplexiertypen oder unterschiedlichen
Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen Kanälen übertragen, die
Bandbreite gemeinsam nutzen, und so, dass Modems mit demselben Multiplexiertyp,
aber unterschiedlichen Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen
Kanälen übertragen,
die Bandbreite gemeinsam nutzen;
Erstellen einer MAP-Meldung
für jeden
logischen Kanal anhand der genannten Tabelle von SIDs und Übertragen
der MAP-Meldungen zu den genannten Modems, um zu steuern, wann jedes
Modern überträgt; und
Führen einer
Upstream-Minislot-Zahl in einem Upstream-Minislot-Zähler in
dem genannten Kabelmodem-Endgerät
und Übertragen
von Daten downstream zu den genannten Modems, sodass sie lokale
Minislot-Zähler
in jedem Modem mit der Zahl des genannten Upstream-Minislot-Zählers synchronisiert
halten können.
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Die
dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der Vorrichtung zugrunde liegende Grundidee ist die Bereitstellung
eines Verfahrens, mit dem mehrere Upstream-Kanäle mit unterschiedlichen Symbolraten und/oder
Multiplexiertypen auf dem gleichen System koexistieren können und
unter Verwendung der gleichen Mittenfrequenz oder des gleichen FDMA-Kanals übertragen
werden können.
Zwei Gruppen von TDMA-Modems mit einer neueren Gruppe von Modems,
die mit höheren
maximalen TDMA-Symbolraten als ältere
Modems arbeiten, können
beispielsweise den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, ohne dass Änderungen
an den älteren
Modems erforderlich sind und ohne dass sie auf einer unterschiedlichen
Frequenz übertragen
müssen.
Entsprechend können
TDMA-Modems mit einer anderen Gruppe von Modems koexistieren, die
unter Verwendung des SCDMA- Multiplexverfahrens
den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen. Weiter können zwei
unterschiedliche Gruppen von Modems mit unterschiedlichen Symbolraten,
die aber beide das SCDMA-Multiplexverfahren verwenden, alle unter Verwendung
der Offenbarungen der Erfindung auf dem gleichen FDMA-Kanal übertragen.
Die Grundidee ist die Verwendung des Zeitmultiplexverfahrens mit
Burst-Intervallen wie zwischen unterschiedlichen Upstream-Kanälen mit
entweder dem gleichen Multiplexiertyp, aber unterschiedlichen Symbolraten,
oder mit unterschiedlichem Multiplexiertyp und der gleichen oder
unterschiedlichen Symbolraten. Die Erfindung ist nicht auf Modems
des DOCSIS®-Typs
eingeschränkt,
und sie ist nicht auf logische Kanäle mit Nur-TDMA- oder Nur-SCDMA-Übertragung
eingeschränkt.
Die Erfindung ist allgemein anwendbar auf unterschiedliche Upstream-Kanäle mit beliebigen
unterschiedlichen Multiplexiertypen (wie beispielsweise TDMA, SCDMA, „Discrete
Multifone", d. h.
OFDM, usw.) oder mit dem gleichen Multiplexiertyp und unterschiedlichen
Symbolraten.
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Diese
Aufgabe kann gelöst
werden, ohne Änderungen
an den älteren
Modems zu erfordern, die mit neueren Modems mit schnelleren Symbolraten
oder unterschiedlichen Multiplexiertypen oder beidem gemischt werden
sollen. Noch wichtiger ist, dass die Aufgabe gelöst werden kann, ohne zu erfordern,
dass die älteren
Modems auf einem anderen FDMA-Kanal
arbeiten als die neueren Modems, die mit höheren Symbolraten oder unter
Verwendung eines unterschiedlichen Multiplexverfahrens arbeiten. Insbesondere
wird die Aufgabe gelöst
durch die Bereitstellung eines zentralen CMTS-Transceivers mit einem
speziellen rückwärtskompatiblen
Planungsprozess in einem verteilten digitalen Datenkommunikationssystem.
Obwohl alle in dieser Patentanmeldung wiedergegebenen Beispiele
DOCSIS®1.0-
und DOCSIS®1.2-Modems
als remote Einheiten verwenden, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet
ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren generell auf beliebige
digitale Datenübertragungssysteme
anwendbar ist, wobei mehrere logische Upstream-Kanäle mit entweder
unterschiedlichen Multiplexiertypen oder unterschiedlichen Symbolraten
die gleiche Mittenfrequenz oder den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam
nutzen.
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Ein
verteiltes System, in dem das Verfahren einsetzbar ist, weist sowohl
remote Nur-TDMA-Transceiver
als auch andere remote Transceiver auf. Die anderen remoten Transceiver
können
SCDMA-fähig oder
TDMA-fähig
sein, aber sie sind für
die ausschließliche Übertragung
mit SCDMA oder TDMA programmiert. Bei einigen Ausführungsformen
können
die anderen remoten Transceiver ausschließlich SCDMA-fähig oder
TDMA-fähig
mit höherer
maximaler Symbolrate als die ausschließlich TDMA-fähigen remoten
Transceiver sein.
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Der
einzigartige Planungsprozess des CMTS bestimmt mehrere logische
Upstream-Kanäle, die
den gleichen physikalischen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen können. Dies
wird erreicht durch den Versand von separaten Downstream-Meldungen,
die die separaten logischen Kanäle
einrichten und separate, nicht überlappende,
Nur-TDMA- oder Nur-SCDMA-Zeitintervalle
variabler oder fester Länge
planen bzw. separate, nicht überlappende
Zeitintervalle variabler oder fester Länge für TDMA mit Rate 1 und TDMA
mit Rate 2. Diese verschiedenen logischen Kanäle werden als logische TDMA-
und SCDMA-Kanäle
bezeichnet, und die Zeitintervalle für ausschließlich TDMA und ausschließlich SCDMA oder
TDMA mit unterschiedlichen Raten werden als Regionen bezeichnet.
Ein oder mehrere logische TDMA-Kanäle mit unterschiedlichen Symbolraten
und ein logischer SCDMA-Kanal können
jeden physikalischen FDMA-Frequenzkanal gemeinsam nutzen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
können
DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems
ohne Änderungen
mit DOCSIS®1.2-TDMA-
oder SCDMA-Modems koexistieren, wobei die im TDMA-Modus betriebenen
DOCSIS®1.2-Modems
bei höheren
maximalen Symbolraten bündeln
als die 1.0-Modems. Alle vom CMTS zur Übertragung von TDMA-Bursts programmierten
remoten DOCSIS®1.2-Transceiver oder
RUs und alle DOCSIS®1.0-RUs, die nur TDMA-Bursts
mit der gleichen Symbolrate übertragen wie
die 1.2-TDMA-Modems werden dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen,
und sie können
nur während
seiner TDMA-Regionen übertragen.
Wenn die 1.0- und 1.2-Modems mit unterschiedlichen TDMA-Symbolraten betrieben
werden, wird jedes davon unterschiedlichen logischen TDMA-Kanälen zugewiesen,
und sie können
nur während
der TDMA-Regionen der entsprechenden Kanäle übertragen. Entsprechend können alle
vom CMTS für
die Übertragung
von SCDMA-Bursts
programmierten DOCSIS®1.2-RUs nur während der
SCDMA-Regionen des jeweiligen logischen SCDMA-Kanals übertragen, dem
sie zugewiesen sind.
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Für Kabelmodemsysteme
des DOCSIS®-Typs
erzeugt der CMTS für
jeden logischen Kanal eine separate UCD- und MAP-Meldung. In anderen
Systemen, in denen Nicht-DOCSIS®-Modems eingesetzt
werden und das Medium nicht notwendigerweise ein Kabelfernsehsystem
ist, werden die logischen Kanäle
durch Kanal-Deskriptor-Meldungen definiert, die die Kenndaten der
logischen Kanäle
definieren, wie z. B. Mittenfrequenz, Symbolrate, Modulation oder
Multiplexiertyp, dem Kanal zugewiesene Modems, Betriebsmodus für die Modems
usw. Bei diesen alternativen Ausführungsformen ersetzen die Kanal-Deskriptor-Meldungen
die UCD-Meldungen der Ausführungsformen
des DOCSIS®- Typs. Entsprechend
wird bei diesen anderen Nicht-DOCSIS®-Ausführungsformen
die MAP-Meldung
durch eine Bandbreitenzuteilung und eine Planungsmeldung ersetzt,
die definiert, welche Transmitter übertragen dürfen und wann sie übertragen
dürfen.
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Bei
den DOCSIS®-Ausführungsformen
erzeugt die UCD-Meldung den logischen Kanal und definiert dessen
Kenndaten, und die MAP-Meldung sind Bandbreitenzuteilungen und Planungsmeldungen, die
die Modems definieren, die übertragen
können, sowie
die Intervalle oder Regionen, in denen Übertragungen zulässig sind,
und andere Ruheregionen zwischen den Übertragungsregionen. Der Planungsprozess
im CMTS ordnet über
separate MAP-Meldungen Nur-SCDMA-Bursts in den SCDMA-Regionen und
Nur-TDMA-Bursts in den TDMA-Regionen zu. Die MAP-Meldungen bestimmen
die SCDMA- und TDMA-Regionen in den logischen Kanälen, die
den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, sodass sich TDMA-Bursts
nicht mit SCDMA-Bursts überlappen
und sich TDMA-Bursts mit unterschiedlichen Symbolraten nicht überlappen.
Die MAP-Meldung für die
TDMA-Regionen definiert die Zeitgrenzen einschließlich des
Anfangs und Endes der TDMA-Region anhand von Minislot-Offset-Nummern
mit Bezug auf eine Referenz-Minislot-Zahl des Minislot-Zählers im
CMTS für
den logischen Nur-TDMA-Kanal, für
den die MAP-Meldung gilt. Alle TDMA-Bursts dürfen nur in einer TDMA-Region
eines TDMA-Bursts zugeteilten logischen Kanals mit einer spezifischen
Symbolrate vorkommen, und zwar unabhängig davon, ob sie von einem
DOCSIS®1.0-Modem
oder einem DOCSIS®1.2-Modem ausgehen. Die
zur Übertragung
von TDMA-Bursts betriebenen DOCSIS®1.0-
und DOCSIS®1.2-Modems
verwenden (unter der Annahme, dass sie mit der gleichen Symbolrate
bündeln)
ihre lokalen Minislot-Zähler
und die SID (eine jedem Modem zugewiesene Dienstkennungsnummer,
wobei DOCSIS®-Modems
mehr als eine SID haben können und
keine zwei Modems die gleiche SID haben) sowie die Minislot-Offset-Nummern
in der MAP-Meldung, um zu bestimmen, wann ihre Daten in dem hier als
TDMA-Region bezeichneten Intervall übertragen werden. NULL SIDs
in Bandbreitenzuteilungen, die zu keiner einem bestimmten logischen
Nur-TDMA-Kanal zugewiesenen RU gehören, definieren die Minislot-Zahlen
von Ruheintervallen, während
derer kein TDMA-Modem übertragen
kann. Diese Ruheintervalle überlappen
die SCDMA-Regionen des logischen Nur-SCDMA-Kanals, der den gleichen
physikalischen FDMA-Kanal nutzt. Wenn zwei Gruppen von TDMA-Modems
mit unterschiedlichen Symbolraten übertragen, arbeitet das System
auf die gleiche Weise, doch jede Gruppe von Modems, die mit der gleichen
TDMA-Symbolrate übertragen,
wird einem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen, und die andere Gruppe
von Modems, die mit einer unterschiedlichen Symbolrate übertragen,
wird einem unterschiedlichen logischen Nur- TDMA-Kanal zugewiesen.
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Entsprechend
definiert die MAP-Meldung für den
logischen Kanal, der von den DOCSIS®1.2-Modems
bei der Übertragung
von SCDMA-Bursts genutzt wird, die Anfangs- und Endzeiten jeder SCDMA-Region ebenfalls
anhand von Minislot-Nummern. Wiederum definiert eine NULL SID, die
zu keiner dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesenen RU gehört, gekoppelt
mit einem Minislot-Offset in der MAP-Meldung die Zeitgrenzen von
einem oder mehreren Ruheintervallen, die die TDMA-Regionen in dem
oder den logischen Nur-TDMA-Kanal/Kanälen überlappen,
die den gleichen physikalischen TDMA-Kanal nutzen. Alle SCDMA-Bursts
müssen
innerhalb einer SCDMA-Region erfolgen, und alle TDMA-Bursts mit
einer bestimmten Symbolrate müssen innerhalb
einer TDMA-Region eines logischen Nur-TDMA-Kanals erfolgen, der TDMA-Bursts
mit der betreffenden Symbolrate zugewiesen ist. Keine TDMA-Region
kann eine SCDMA-Region überlappen,
und keine TDMA-Region einer ersten Symbolrate kann eine TDMA-Region
mit einer zweiten Symbolrate überlappen.
Der CMTS-Scheduler stellt dies sicher, indem die MAP-Meldung des
logischen SCDMA-Kanals für
jeden logischen SCDMA-Kanals so geschrieben wird, dass Zuteilungen
während
beliebiger TDMA-Regionen in beliebigen logischen TDMA-Kanälen, die
den gleichen physikalischen FDMA-Kanal nutzen, nur für die NULL
SID vergeben werden. Entsprechend konstruiert der CMTS die MAP-Meldungen
für jeden
unterschiedlichen TDMA-Kanal, der gemeinsam mit beliebigen anderen
logischen TDMA- oder Nur-SCDMA-Kanälen den gleichen FDMA-Kanal
nutzt, um alle Zuteilungen während
der SCDMA-Regionen oder der TDMA-Regionen mit unterschiedlicher
Symbolrate für
die NULL SID zu vergeben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines typischen Systems, bei dem die Erfindung
Anwendung findet.
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2A und 2B sind
ein Ablaufdiagramm eines typischen CMTS-Planungsprozesses zum Erhalt
von Bandbreitenanforderungen, zur Zuteilung, zur Definition von
physikalischen und logischen Kanälen,
die für
die Implementierung der Zuteilungen benötigt werden, und zur Erzeugung
von MAP-Meldungen für
Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Regionen in den logischen Kanälen, die
die gleiche Mittenfrequenz gemeinsam nutzen.
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3 ist
ein Diagramm mit der Darstellung, wie die TDMA- und SCDMA-Regionen
in einem einzelnen physikalischen Kanal sich zeitlich nicht überlappen.
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4 ist
ein Beispiel von zwei MAP-Meldungen für einen logischen TDMA-Kanal
und einen logischen SCDMA-Kanal, die den gleichen physikalischen
Kanal nutzen.
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5 zeigt,
wie die von den in 4 wiedergegebenen MAP-Meldungen
eingerichteten SCDMA- und TDMA-Regionen auf die Minislot-Nummern von
Minislots in den logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen abgebildet werden.
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6 ist
ein Diagramm des Frequenzplans für
eine Ausführungsform,
wobei zwei logische Nur-TDMA-Kanäle
schmaler Bandbreite sich mit einem einzelnen SCDMA-Kanal breiterer
Bandbreite überlappen.
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7 ist
eine Darstellung des Frequenzplans für ein Beispiel, wobei das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet wird, um drei logische Kanäle zu bestimmen, wobei zwei
davon Nur-TDMA-Kanäle mit
zwei unterschiedlichen Symbolraten sind.
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8 ist
ein Diagramm der zeitlichen Beziehungen der Übertragungsintervalle in einem
einzelnen FDMA-Kanal, der von fünf
unterschiedlichen logischen Kanälen
gemeinsam genutzt wird.
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9A bis 9D sind
die Bandbreitenzuordnungsmeldungen für die fünf logischen Kanäle, deren Übertragungsintervalle
in 8 wiedergegeben sind.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten und alternativen Ausführungsformen
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Mit
Bezug auf 1 ist ein typisches System dargestellt,
bei dem die Erfindung Anwendung findet. Bei den folgenden Beispielen
in Verbindung mit der Besprechung von 1 bis 6 wird
angenommen, dass für
die verteilten remoten Modems im System DOCSIS®1.0-
und -1.2-Modems verwendet werden und dass ein beliebiges im TDMA-Modus betriebenes
DOCSIS®1.2-Modem
mit der gleichen Symbolrate arbeitet wie die DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems.
Der Fall zweier unterschiedlicher Gruppen von TDMA-Modems, die mit unterschiedlichen
Symbolraten auf dem gleichen FDMA-Kanal betrieben werden, oder der
Fall zweier unterschiedlicher Gruppen von TDMA-Modems, die mit unterschiedlichen
Symbolraten auf dem gleichen FDMA-Kanal mit einer Gruppe von Modems
unter Verwendung des SCDMA-Modus auf dem gleichen FDMA-Kanal betrieben
werden, bleibt der Besprechung von 7 ff. vorbehalten.
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Das
besondere Beispiel von 1 ist ein hybrides Kabelfernsehen-Lichtwellenleiter-Koaxial-System, jedoch
ist es für
Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass die Erfindung auch
in zellularen Telefoniesystemen und Satellitenkommunikationssystemen
erfolgreich eingesetzt werden kann. Beispielsweise können die
Offenbarungen der Erfindung in einem zellularen System, in dem die
Rückwärtskompatibilität mit Nur-TDMA-Digitaltelefonen
erforderlich ist, wobei das System aber auf SCDMA erweitert werden
soll, um die Nachteile von TDMA-Systemen zu vermeiden, in den Headend-Einrichtungen implementiert
werden, um TDMA-Intervalle und SCDMA-Intervalle auf dem gleichen
Frequenzkanal zu planen. Entsprechendes gilt für Satellitenkommunikationssysteme,
die auf SCDMA-Digitaldaten-Uplinks
oder -Downlinks erweitert werden sollen, ohne mehrere TDMA-Bodenstationen
obsolet werden zu lassen oder ihren Betrieb auf einem unterschiedlichen
Frequenzband zu erfordern.
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In 1 stellt
Block 10 einen DOCSIS®1.2-CMTS-Headend-Transceiver 10 dar,
der in seiner Planungssoftware geändert worden ist, um die Offenbarungen
der Erfindung zu implementieren. Die besonderen Details der CMTS-Struktur
sind nicht Gegenstand der Erfindung, abgesehen davon, dass der Scheduler
die Fähigkeit
haben muss, zwei logische Kanäle
in einem bestimmten beliebigen physikalischen Kanal einzurichten.
Ein erfindungsgemäßer CMTS
ist in der Lage, Upstream-Deskriptoren-Meldungen (im Folgenden UCD-Meldungen)
zu versenden, die einen ersten logischen Kanal nur für TDMA-Bursts
und einen zweiten logischen Kanal nur für SCDMA-Bursts definieren und
die eine MAP-Meldung für
jeden logischen Kanal versenden müssen, die die zeitlichen Grenzen
der SCDMA- und TDMA-Regionen in jedem Kanal anhand von Minislot-Nummern
definiert. Beide logische Kanäle
haben die gleiche Mittenfrequenz des einzelnen physikalischen Kanals,
den alle logischen Kanäle
gemeinsam nutzen.
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Insbesondere
kann ein erfindungsgemäß abgeänderter
CMTS Folgendes leisten: (1) Empfang von Bandbreitenanforderungen
sowohl von den DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems als
auch von den DOCSIS®1.2-SCDMA-Modems, die
auch im TDMA-Modus arbeiten können,
und Vergabe von Bandbreitenzuteilungen gemäß einem beliebigen Bandbreitenzuordnungsansatz;
(2) Downstream-Versand von UCD-Meldungen, die die Zahl und die Mittenfrequenzen
und die Bandbreite, d. h. die Symbolrate, jedes logischen Kanals definieren;
(3) Steuerung, welche DOCSIS®1.2-Modems für den Betrieb
im ausschließlichen
TDMA-Modus konfiguriert werden, wobei ein logischer Kanal in einem
physikalischen Kanal ausschließlich
für TDMA-Bursts
reserviert bleibt und der andere logische Kanal in dem betreffenden
physikalischen Kanal ausschließlich
SCDMA-Bursts vorbehalten bleibt; und (4) Versand von MAP-Meldungen
für jeden
logischen Kanal in jedem physikalischen Kanal, die die Bandbreitenzuteilungen
für jede SID
definieren (ein Identifizierungscode, der ein Modem einer bestimmten
remoten Einheit definiert), wobei die MAP-Meldung des logischen
TDMA-Kanals die
Zeitgrenzen der TDMA-Regionen anhand der Minislot-Nummern für Minislots
beliebiger Größe definiert,
die im logischen SCDMA-Kanal verwendet werden, wobei der CMTS in
der Lage ist, die Beziehungen zwischen der Minislot-Größe und Offset-Werten zwischen
den logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen zu interpretieren, sodass
die separaten MAP-Meldungen für
die beiden logischen Kanäle
die SCDMA- und TDMA-Regionen
definieren, sodass es keine zeitliche Überlappung zwischen den beiden
Regionen gibt. Die Einzelheiten der Ausführung dieser kritischen Funktionen
im CMTS-Scheduler sind nicht wichtig, solange der CMTS all diese
Funktionen ausführen
kann.
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Ein
Beispiel einer CMTS-Struktur gemäß den Offenbarungen
der Erfindung ist im Folgenden erläutert. Ein Fachmann auf diesem
Gebiet kann beginnen mit der DOCSIS
®1.0-CMTS-Struktur unter Verwendung
der gleichen Bandbreitenverwaltung und der gleichen MAC-(Media Access
Control)-Layer-Software. Der Planungsprozess des DOCSIS
®1.0-CMTS nach dem Stand
der Technik wird jedoch abgeändert,
um wie im vorstehenden Absatz beschrieben zu arbeiten. Die Transmitter-Schaltung des
physikalischen Downstream-Layers kann in Bezug auf den DOCSIS
®1.0-CMTS
des Modems nach dem Stand der Technik beibehalten werden. Der Upstream-Receiver
des DOCSIS
®1.0-CMTS
muss jedoch abgeändert
werden, um entweder dem SCDMA-Receiver zu entsprechen, der in der
am 6. März 1997
veröffentlichten
PCT-Veröffentlichung
WO 97/08861 definiert ist
(mit Abänderung
zur Verwendung eines von M/N PLLs aus dem Downstream-Takt im CMTS
erzeugten Master-Chip-Takts gemäß
US-Patentveröffentlichung W 6243369 ),
oder um dem SCDMA-Upstream-Receiver zu entsprechen, der beschrieben
ist in der
US-Patentveröffentlichung W
2001046266 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR
SCDMA DIGITAL DATA TRANSMISSION USING ORTHOGONAL CODES AND HERD END
MODEM WITH NO TRACKING LOOPS",
jedoch mit Abänderung
zum Empfang der Downstream-UCD- und MAP-Meldungen und mit einem
lokalen Minislot-Zähler,
der mit dem CMTS-Upstream-Minislot-Zähler synchronisiert ist; und
ferner mit Abänderung
zur Erzeugung des Upstream-Chip-Takts im CMTS und der lokalen Chip-Takte
der Modems der remoten Einheiten aus dem Downstream-Takt unter Verwendung
eines phasengekoppelten Regelkreises (PLL) des M/N-Ratios entsprechend
der Beschreibung in der
US-Patentveröffentlichung
W 6243369 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR
SYNCHRONIZING AN SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO AN
MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK
RATE THAN THE UPSTREAM".
Eine beliebige MCNS-Downstream-Transmitter- und SCDMA-Upstream-Transmitter- und
Receiver-Modemstruktur ist ausreichend, um die Erfindung einzusetzen,
sofern Folgendes zutrifft: Die Upstream-SCDMA-Transmitter (im Folgenden
als remote Einheiten oder RUs bezeichnet) führen einen Minisiot-Zähler, der
mit dem Minislot-Zähler
im CMTS für
den logischen Kanal, in dem das Modem betrieben wird, synchronisiert
ist; die Upstream-SCDMA-Transmitter in den RUs können die UCD-Meldungen und die MAP-Meldungen
empfangen, die die logischen Kanäle
und definieren und alle SCDMA-Bursts auf die definierten SCDMA-Regionen
beschränken;
und der CMTS kann die Downstream-UCD- und MAP-Meldungen individuell
für jeden
logischen TDMA- und SCDMA-Kanal erzeugen und für jeden logischen Kanal separate
Minislot-Zähler
verwenden oder auf andere Weise die Minislot-Nummern in allen logischen Kanälen erfassen,
sodass die SCDMA- und TDMA-Regionen in jedem logischen Kanal anhand
der Minislot-Nummern definiert werden können, wobei die in diesen logischen
Kanälen
betriebenen SCDMA- und TDMA-Modems jeweils erkannt werden, sodass
sich die SCDMA- und TDMA-Regionen nicht überlappen.
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Nach
dem Erhalt der Bandbreitenanforderungen von allen RUs (generell
am rechten Rand der Figur als DOCSIS®1.0-
und 1.2-Kabelmodems dargestellt) erzeugt der CMTS 10 anschließend zwei
separate Gruppen von UDP- und MAP-Meldungen, wobei die MAP-Meldungen in jedem
der beiden separaten logischen Kanäle in einem beliebigen physikalischen
Frequenzkanal, der mit zwei logischen Kanälen durch die UCD-Meldungen
für die
beiden betreffenden logischen Kanäle definiert ist, TDMA-Regionen
(Intervalle) und SCDMA-Regionen (Intervalle) festlegen. Im Folgenden
werden diese TDMA- und SCDMA-Intervalle
als Regionen bezeichnet.
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Der
CMTS 10 ist mit einem Lichtwellenleitermedium 14 gekoppelt,
das für
die bidirektionale digitale Datenkommunikation zwischen dem CMTS
und allen Kabelmodems gemeinsam genutzt wird und das auch Kabel-TV-Signale
auf einem unterschiedlichen Frequenzband trägt. Eine Kabelfernsehen-Übertragungsvorrichtung 12 ist
ebenfalls mit dem Lichtwellenleitermedium 14 gekoppelt
dargestellt. Das Lichtwellenleitermedium 14 ist mit einem optischen
Knoten 16 gekoppelt, der die bidirektionalen optischen
Signale in bidirektionale elektrische Signale umsetzt, die in eine
Vielzahl von Koaxiaikabel-Drop-Lines geleitet und von dort empfangen
werden. Diese Koaxialleitungen führen
die Kabel-TV-Programmiersignale
und die bidirektionalen, mit digitalen Daten modulierten Upstream-
und Downstream-Träger
zwischen dem optischen Knoten und jedem Modem aus einer Vielzahl
von Kabelmodems, die in Wohn- oder Geschäftsräumen der Kunden angeordnet
sind. Koaxial-Drop-Lines 18 und 20 sind typisch
für diese
Drop-Lines. Der optische Knoten bewirkt auch die Frequenzänderung
der Träger auf
den Koaxial-Drop-Lines auf die Frequenz, die auf dem Lichtwellenleiter
verwendet wird und, bei einigen Ausführungsformen, umgekehrt.
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An
jedem Kabelmodem gibt es eine mit den Koaxial-Drop-Lines gekoppelte
Kabelkonverter-Box und ein Fernsehgerät, wobei der Konverter und
das Fernsehgerät
in allen Kundenräumlichkeiten
zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.
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Die
in 1 dargestellten Kabelmodems der remoten Einheiten
sind eine gemischte Konfiguration aus DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems
und DOCSIS®1.2-TDMA-
oder -SCDMA-Modems. Die Modems 22 und 24 sind
1.0-Nur-TDMA-Modems, und sie stellen eine Gruppe solcher Modems
mit SIDs von 1 bis 75 dar. Die Modems 26 und 28 sind
1.2-Modems und stellen eine Gruppe solcher Modems mit SIDs von 76
bis 95 dar, wobei jedes davon vom CMTS 10 durch eine UCD-Meldung
konfiguriert wurde, um im TDMA-Modus zu arbeiten. Die Modems 30 und 32 sind
DOCSIS®1.2-Modems,
die eine Gruppe mit SIDs von 96 bis 150 darstellen, wobei jedes
davon vom CMTS 10 durch eine UCD-Meldung konfiguriert wurde,
um im SCDMA-Modus zu arbeiten.
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Jede
dieser remoten Einheiten ist mit einer Digitaldaten aufnehmenden
und erzeugenden Peripherieeinrichtung gekoppelt, für die die
Peripherieeinrichtungen 34 und 36 typisch sind.
Die Peripherieeinrichtung könnte
ein Gateway zu einem LAN-(Local Area Network)-Netz sein, das eine
Vielzahl von Digitaldaten aufnehmenden und erzeugenden Einrichtungen
in den Räumlichkeiten
der Kunden mit der RU und dem CMTS koppelt. Durch den logischen
Kanal zwischen der RU und dem CMTS können somit die Übertragung
digitaler Daten von Filmen auf Abruf („Movies an Demand") von einem Videoabruf-Server 38,
Videokonferenzdienste aus dem öffentlichen
Telefonnetz 40 oder dem Internet 42, Hochgeschwindigkeits-Internetzugang
usw. an den mit den RUs gekoppelten Peripherieeinrichtungen bereitgestellt
werden.
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Wenn
die Peripherieeinrichtungen an den CMTS zu sendende Daten haben,
setzen sie Bandbreitenanforderungen ab. Der CMTS 10 empfängt alle
diese Bandbreitenanforderungen und verarbeitet sie im Planungsprozess,
um Minislot-Zuteilungen für TDMA-Modems
und Zuteilungen von Minislots und Spreizcodes für SCDMA-Modems zu vergeben.
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Ein
typisches vom CMTS-Planungsprozess ausgeführtes Verfahren ist in dem
in 2A und 2B wiedergegebenen
Ablaufdiagramm dargestellt. Schritt 50 stellt den Prozess
des Empfangs von Upstream-Bandbreitenanforderungen sowohl von DOCSIS®1.0-
als auch von 1.2-Modems dar. Der CMTS verwendet die SIDs in diesen
Bandbreitenanforderungen zur Abfrage jeder RU, um zu bestimmen,
ob es ein ausschließlich
TDMA-fähiges
1.0-Modem ist oder ein 1.2-Modem, das sowohl TDMA-fähig als
auch SCDMA-fähig
ist. Schritt 52 stellt den Prozess der Vergabe der Bandbreitenzuteilungen
dar. Die Einzelheiten der Vergabe der Bandbreitenzuteilungen sind
nicht kritisch für
die Erfindung. Es ist lediglich erforderlich, dass eine Vergabe
von Bandbreitenzuteilungen erfolgt. Die Zuteilungen können auf Reservierungsgrundlage
erfolgen, auf Basis von FCFS (First Come First Served), auf der
Grundlage einer prioritätsbasierten
Zuordnung entsprechend der Priorität der RU oder der Priorität des Verkehrstyps
usw. oder auf der Basis einer Kombination der vorstehenden Verfahren
oder beliebiger anderer bekannter Verfahren für die Zuordnung von Bandbreite.
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Schritt 54 stellt
den Prozess der Bestimmung dar, wie viele physikalische FDMA-Kanäle und wie viele
logische Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Kanäle erforderlich sind, um die
Bandbreitenanforderungen zu erfüllen
oder welcher Teil davon bereits durch Bandbreitenzuteilungen erfüllt ist,
die durch die bereitgestellte Bandbreite für digitale Zusatzdienste vorliegen.
Dieser Prozess kann bei einigen Ausführungsformen auch die Bestimmung
von aktuellen Interferenzbedingungen auf dem Medium einschließen, bevor
bestimmt wird, wie viele FDMA-Kanäle eingerichtet werden und
mit welchen Mittenfrequenzen. Die Einzelheiten der Bestimmung der
Anzahl der physikalischen FDMA-Kanäle und der
Bandbreite und Mittenfrequenz jedes dieser Kanäle durch den CMTS sind nicht
kritisch für
die Erfindung. Diese CMTS-Bestimmungen können auf den gleichen Kriterien
basieren, die in der DOCSIS®1.0-CMTS-Software verwendet
werden, wie z. B. auf dem Betrag der für digitale Dienste verfügbaren Bandbreite,
dem Betrag der aktuell auf dem Kanal vorliegenden Schmalband- und
Breitbandinterferenzen und den entsprechenden Frequenzen, dem Betrag
der von Nur-TDMA-Modems benötigten
Bandbreite, dem Betrag der von SCDMA-Modems benötigten Bandbreite usw. Anschließend wird
die Anzahl der für Nur-TDMA-Bursts
und für
Nur-SCDMA-Bursts benötigten
logischen Kanäle
bestimmt, und eine ausreichende Anzahl logischer Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Paare wird
jedem physikalischen FDMA-Kanal zugewiesen, der von einem logischen
TDMA/SCDMA-Paar gemeinsam genutzt wird.
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Schritt 56 ist
die Darstellung des Prozesses der tatsächlichen Einrichtung des physikalischen
FDMA-Kanals und der logischen TDMA/SCDMA-Kanalpaare durch die Erzeugung
einer UCD-Meldung für jeden
physikalischen oder logischen Kanal. Die UCD-Meldung für jeden Kanal definiert die
Symbolrate und die Mittenfrequenz für jeden physikalischen Kanal,
der kein Paar logischer TDMA/SCDMA-Kanäle hat, die den gleichen physikalischen
Kanal gemeinsam nutzen. Für
physikalische Kanäle,
die ein Paar gemeinsam genutzter logischer TDMA/SCDMA-Kanäle aufweisen,
wird eine UCD-Meldung für jeden
logischen Kanal erzeugt, die die Symbolrate und die Mittenfrequenz
definiert und die steuert, welche DOCSIS®1.2-Modems
im TDMA-Modus arbeiten sollen und welche 1.2-Modems im SCDMA-Modus arbeiten
sollen. Die UCD-Meldungen weisen auch die verschiedenen RUs, für die Bandbreitenzuteilungen
vergeben wurden, dem dazugehörigen
logischen Nur-TDMA- oder
Nur-SCDMA-Kanal zu oder einem nicht gemeinsam genutzten physikalischen
Kanal, sodass jede RU weiß,
auf welcher Frequenz und mit welcher Symbolrate übertragen werden soll und ob unter
Verwendung von TDMA oder SCDMA übertragen
werden soll. Wann die Übertragung
für jede
RU zulässig
ist, wird in der MAP-Meldung für
jeden Kanal vorgegeben.
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Der
Prozess der Definition der für
die Übertragung
jeder RU zulässigen
Zeiten beginnt in Schritt 58. Nachdem die Bandbreitenzuordnung
erfolgt ist und die SIDs für
jeden RU-Typ (1.0-Nur-TDMA oder 1.2 mit Übertragung in TDMA oder SCDMA)
für die RUs
bestimmt worden sind, die Bandbreitenzuordnungen erhalten haben,
und nachdem der bestimmte Kanal festgelegt ist, dem jede SID zugewiesen
ist, wird für
jeden Kanal eine SID-Tabelle
aufgestellt. Anders ausgedrückt,
wird eine Tabelle für
jeden nicht gemeinsam genutzten physikalischen Kanal aufgestellt
und eine Tabelle für
jeden logischen Kanal, der einen physikalischen Kanal gemeinsam
nutzt. Jede Tabelle enthält
in der bevorzugten Ausführungsform nur
die SIDs von RUs, die dem betreffenden Kanal zugeordnet sind, aber
in anderen Ausführungsformen
kann die Tabelle jede SID im System enthalten. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
wird die Tabelle zur späteren
Verwendung bei der Einrichtung der MAP für jeden Kanal aufgestellt.
Bei alternativen Ausführungsformen
kann der separate Prozess der Aufstellung der Tabelle übersprungen
werden, und die Schritte der Aufstellung der Tabelle und der Einrichtung
der MAP-Meldung können
in einem Schritt zusammengefasst werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind in der für
den betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle nur die SIDs für jede RU,
der Bandbreite zugewiesen wurde und die auch dem betreffenden Kanal
zugeordnet worden ist. Anders ausgedrückt, sind die SIDs für alle 1.0-Nur-TDMA-Modems
oder in TDMA betriebenen 1.2-Modems,
für die Bandbreite
zugeteilt wurde und die einem bestimmten logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen
wurden, alle in der für
den betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle. Entsprechend sind
alle im SCDMA-Modus betriebenen 1.2-Modems, für die Bandbreite zugeteilt wurde
und die einem bestimmten logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesen wurden,
in der für den
betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle. Anschließend werden
die SCDMA- und TDMA-Regionen für
jeden logischen Kanal definiert, indem Minislot-Nummern auf SCDMA-
und TDMA-Regionen abgebildet werden, wobei sichergestellt wird,
dass es keine Überlappung
gibt. Der Prozess der Abbildung von Minislot-Nummern auf SIDs in
der Tabelle kann bei einigen Ausführungsformen einfach die Entnahme
der in der Bandbreitenzuteilung definierten Minislot-Nummern für jede SID
und ihre Umsetzung in ein Intervall umfassen, das in der Tabelle
durch eine Startzeit definiert ist, die anhand eines Offset-Werts von
einer Referenz-Minislot-Nummer im CMTS-Minislot-Zähler ausgedrückt ist.
Die Stoppzeit des Intervalls folgt aus der Startzeit in der nächsten Zuteilungszeile
der Tabelle für
eine andere SID.
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Ein Überlappen
zwischen TDMA- und SCDMA-Regionen wird wie folgt verhindert. Für den logischen
Nur-TDMA-Kanal haben TDMA-Regionen den SIDs mit Bandbreitenzuteilungen
zugewiesene Minislots, und eine NULL SID, die zu keiner RU gehört, wird
in der Tabelle auf Minislots abgebildet, die SCDMA-Regionen im logischen
Nur-SCDMA-Kanal
entsprechen. Für
den logischen Nur-SCDMA-Kanal haben SCDMA-Regionen den SIDs mit
Bandbreitenzuteilungen zugewiesene Minislots, und eine NULL SID,
die zu keiner RU gehört,
wird in der Tabelle auf Minislots abgebildet, die TDMA-Regionen
im logischen Nur-TDMA-Kanal entsprechen. Jede Zeile in jeder Tabelle
entspricht einer Bandbreitenzuteilung und enthält eine SID und eine Zuordnung
einer Minislot-Nummer, während
der die Übertragung
durch die betreffende RU beginnen kann. Die Übertragung durch die RU muss
bis zum Beginn der Minislot-Nummer in der nächsten Bandbreitenzuteilungszeile
in der Tabelle beendet sein. Die Ergebnisse sind in 3, 4 und 5 wiedergegeben.
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Schließlich wird
in Schritt 60 die für
jeden Kanal aufgestellte Tabelle verwendet, um eine MAP-Meldung
für den
betreffenden Kanal zu erzeugen und zu versenden. Die MAP- Meldung für jeden Kanal
kommuniziert die SIDs und Minislot-Zuordnungen an alle dem Kanal
zugewiesenen RUs, um ihnen mitzuteilen, wann sie mit der Übertragung
beginnen können
und wann die Übertragung
beendet sein muss. Da die NULL SIDs zu keiner RU gehören, bleiben
alle dem Kanal zugewiesenen RUs während der auf die NULL SID
abgebildeten Minislots inaktiv. Die Minislot-Zuordnungen jeder MAP-Meldung
sind anhand von Offset-Werten von einer Referenz-Minislot-Nummer
im CMTS-Minislot-Zahler für
den betreffenden Kanal ausgedrückt.
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3 zeigt,
wie die SCDMA- und TDMA-Regionen der beiden logischen Kanäle, die
einen einzelnen physikalischen Kanal gemeinsam nutzen, koexistieren,
ohne sich zeitlich zu überlappen.
Die SCDMA-Regionen 62, 66 und 70 stellen
Zeitintervalle auf den logischen Nur-SCDMA-Kanälen dar, wobei Modems mit Bandbreitenzuteilungen
SCDMA-multiplexierte digitale Daten bündeln, die auf einen Träger mit der
Mittenfrequenz des einzelnen gemeinsam genutzten physikalischen
Kanals moduliert sind. Während
dieser SCDMA-Regionen 62, 66 und 70 bleiben alle
1.0-Nur-TDMA-RUs und alle in TDMA betriebenen 1.2-RUs inaktiv, die
dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen sind, der diesen einzelnen physikalischen
Kanal und mit der gleichen Mittenfrequenz nutzt.
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Entsprechend
stellen die TDMA-Regionen 64 und 68 Zeitintervalle
dar, während
derer die dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesenen RUs TDMA-multiplexierte
digitale Daten bündeln.
Diese Daten werden auf einen Träger
mit der gleichen Mittenfrequenz des einzelnen gemeinsam genutzten
physikalischen Upstream-Kanals moduliert. Während dieser Intervalle sind
die dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesenen RUs inaktiv. Der
Planungsprozess übernimmt
die Zuordnung der im SCDMA-Modus betriebenen DOCSIS®1.2-Modems
zu den SCDMA-Regionen und aller DOCSIS®1.0-RUs und
der im TDMA-Modus betriebenen DOCSIS®1.2-RUs
zu den TDMA-Regionen, und er stellt sicher, dass sich die Regionen
zeitlich nicht überlappen.
Dieses Verfahren ermöglicht
DOCSIS®1.2- und 1.0-Modems die
Koexistenz auf dem gleichen System, ohne die 1.0-Modems obsolet
zu machen und ohne Änderungen
an den 1.0-Modems zu erfordern, da die bestehenden 1.0-Modems schaltungstechnisch
bereits MAP-Meldungen empfangen und verarbeiten können, die
angeben, welche Modems wann übertragen
können.
Neu ist in den MAP-Meldungen für
die beiden logischen Kanäle
die Verwendung einer NULL SID, die in den MAP-Meldungen keinem Modem
zugewiesen ist, wodurch die TDMA-RUs veranlasst werden, während der
SCDMA-Intervalle inaktiv zu bleiben, und wodurch die SCDMA-RUs veranlasst
werden, während
der TDMA-Intervalle inaktiv zu bleiben.
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Ein
Beispiel von zwei MAP-Meldungen für einen logischen TDMA-Kanal
und einen logischen SCDMA-Kanal ist in 4 wiedergegeben.
Obwohl die TDMA- und SCDMA-Regionen
in den beiden MAP-Meldungen in 3 und 4 als
aufeinander folgend dargestellt sind, können sie selbstverständlich generell
verteilt sein und brauchen nicht aufeinander zu folgen. Es darf
jedoch nie eine zeitliche Überlappung
zwischen einer beliebigen SCDMA-Region
und einer beliebigen TDMA-Region geben, und es darf nie eine zeitliche Überlappung
zwischen TDMA-Regionen mit unterschiedlichen Symbolraten geben.
Die SCDMA- und TDMA-Regionen, die durch die Abbildung auf die in
den beiden MAP-Meldungen angegebenen
Minislot-Nummern eingerichtet werden, sind in 5 dargestellt.
Die MAP-Meldung 72 definiert die SCDMA-Burst-Regionen 80 und 82 für den logischen
Nur-SCDMA-Kanal
anhand der Offsets der Minislot-Nummern für die auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal vorliegenden
Minislots. Man beachte, dass die SCDMA-Regionen 80 und 82 beide so
dargestellt sind, dass ihre Dauer einen SCDMA-Frame beträgt. Dies
stellt die kleinste definierbare Größe einer SCDMA-Region dar.
Die SCDMA-Regionen können
jedoch eine beliebige Ganzzahl von SCDMA-Frames sein.
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Man
beachte weiter, dass die MAP-Meldung 72 auch das Ruheintervall 76 für die SCDMA-Modems
definiert, das der durch die MAP-Meldung 74 definierten
TDMA-Burst-Region 78 entspricht.
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Entsprechend
definiert die MAP-Meldung 74 die TDMA-Burst-Region 78 für den logischen Nur-TDMA-Kanal,
und sie definiert auch Ruheintervalle 84 und 86,
während
derer im TDMA-Modus betriebene 1.0- und 1.2-RUs inaktiv sind und
die den SCDMA-Intervallen 80 und 82 entsprechen.
Es ist ersichtlich, dass das kleinste definierbare TDMA-Intervall
die Dauer eines Minislots des auf dem logischen Nur-TDMA-Kanals
vorliegenden Typs hat und dass die TDMA-Regionen nicht zeitlich
auf SCDMA-Regionen folgen müssen,
wobei sie aber nie eine SCDMA-Region auf einem den gleichen FDMA-Kanal
nutzenden logischen Kanal überlappen
können.
Entsprechend können
separate logische Kanäle
für TDMA-Bursts
bei unterschiedlichen Symbolraten festgelegt werden, aber die TDMA-Regionen
auf diesen separaten logischen Kanälen dürfen sich zeitlich nicht überlappen.
Entsprechendes gilt für
separate logische Kanäle
für SCDMA-Bursts
bei unterschiedlichen Symbolraten oder für OFDM-Bursts bei unterschiedlichen
Symbolraten. Falls unterschiedliche logische Upstream-Kanäle, die
entweder unterschiedliche Symbolraten und die gleiche Modulation
oder den gleichen Multiplexiertyp haben oder die die gleiche Symbolrate
und eine unterschiedliche Modulation oder einen unterschiedlichen
Multiplexiertyp haben, den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, können sich
die Übertragungsregionen
zwischen den unterschiedlichen logischen Kanälen, die den gleichen FDMA-Kanal
nutzen, niemals zeitlich überlappen.
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Die
MAP-Meldung 72 definiert die SCDMA-Regionen 80 und 82 anhand
von Minislot-Nummern
in Zuteilungen, die in der Meldung aufgeführt sind. Beide MAP-Meldungen 72 und 74 haben
die Form von Tabellen, wobei jede Zeile eine einzelne Bandbreitenzuteilung
für eine
durch ihre SID identifizierte einzelne RU ist. Jede Zuteilung besteht
aus einer SID und einem Minislot-Offset von einer Referenz-Minislot-Nummer.
Im Fall der MAP-Meldung 72 ist die Minislot-Referenznummer
M, und diese Referenz ist eine bereits bekannte Minislot-Nummer, wie z. B.
der maximale Zählwert
vor dem Übergang
oder der Anfangszählwert
im Minislot-Zähler
im logischen Nur-SCDMA-Kanal. Bei der MAP-Meldung 74 ist
die Minislot-Referenznummer
K, und alle Zuteilungen werden anhand eines Offset-Werts von der
Minislot-Nummer K vergeben.
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Die
SCDMA-Region 80 ist so definiert, dass sie von der Minislot-Nummer
M auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal bis zur Minislot-Nummer M +
63 verläuft.
Minislot M + 64 markiert den Beginn eines Ruheintervalls. Während des
SCDMA-Intervalls 80 wird für die in 1 wiedergegebene
RU 30 mit SID Nr. 96 in der ersten Tabellenzelle eine Bandbreitenzuteilung
vergeben, die bei der Minislot-Nummer M beginnt, und für eine in 1 nicht
dargestellte RU mit der SID Nr. 97 ist in der zweiten Tabellenzelle
eine Bandbreitenzuteilung dargestellt, die bei Minislot M + 17 beginnt.
Dies bedeutet, dass zwischen den Minislot-Nummern M und M + 16 die
RU SID 96 unter Verwendung beliebiger ihr zugewiesener Spreizcodes übertragen
kann. Die Spreizcodezuweisung erfolgt vorzugsweise dynamisch über Downstream-Meldungen
vom CMTS, kann aber bei einigen Ausführungsformen statisch erfolgen
oder, bei anderen Ausführungsformen,
auf programmierter Basis zwischen RUs rotierend. Die RU mit SID
97 beginnt ihre SCDMA-Bursts
bei Minislot M + 17 und setzt sie über den Minislot fort, bis
genau die Stelle vor der Minislot-Nummer erreicht ist, die den Beginn
der Zuteilung für
die nächste
SID in der Tabelle (nicht dargestellt) markiert. Die RU mit SID
Nr. 150 kann ihre SCDMA-Bursts bei der Minislot-Nummer M + 33 beginnen und bis zur Minislot-Nummer
M + 63 fortsetzen.
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Das
Ruheintervall auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal wird durch die Verwendung
einer NULL SID beginnend bei der Minislot-Nummer M + 64 implementiert.
Die NULL SID ist eine SID, die keiner RU im System zugeordnet ist.
Die RUs können nur übertragen,
wenn sie ihre SID in einer Zuteilungszeile der MAP-Tabelle finden.
Da keine RU im SCDMA-Modus, die dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugeordnet
ist, eine SID gleich der NULL SID hat, bleiben alle diese Nur-SCDMA-Modems
von der Minislot-Nummer M + 64 bis zur Minislot-Nummer M + 191 inaktiv.
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Die
MAP-Meldung 74 wirkt entsprechend, um anhand von Offset-Werten
von der Minislot-Nummer K ausgedrückte Minislot-Nummern zur Definition der
TDMA-Burst-Regionen
zu verwenden. Die MAP-Meldung 74 verwendet auch eine NULL
SID, um die Zeitgrenzen der Ruheintervalle im logischen Nur-TDMA-Kanal
zu definieren, die den SCDMA-Burst-Regionen des logischen Nur-SCDMA-Kanals
entsprechen. Das Ruheintervall 84 verläuft von der Minislot-Nummer
K bis zur Minislot-Nummer K + 128. Die TDMA-Burst-Region 78 ist
so definiert, dass sie mit der in 1 wiedergegebenen
RU 22 mit SID 1 beginnt, wobei TDMA-Bursts vom Minislot K + 129 bis
zum Minislot K + 160 ausgegeben werden. Anschließend bündelt die RU 26 mit SID Nr.
76 unter Verwendung des TDMA-Modus
vom Timeslot K + 161 bis zu dem Minislot, der genau an der Grenze
der nächsten
Minislot-Zuteilung in der Tabelle endet, was nicht dargestellt ist.
Schließlich
wird die TDMA-Region 78 abgeschlossen
mit der RU 28 mit SID Nr. 95, die vom Minislot K + 175 bis zum Minislot
K + 190 Bursts aussendet. Das Ruheintervall auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal,
das der SCDMA-Region 82 entspricht, beginnt beim Minislot
K + 191.
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5 zeigt,
wie die durch die in 4 wiedergegebenen MAP-Meldungen
definierten SCDMA- und TDMA-Regionen auf SCDMA-Frames, Codes und
Minislot-Nummern auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal 1 und auf Minislot-Nummern
auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal
2 abgebildet werden. Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen der
Bandbreiten-Manager und der Scheduler das Minislot-Nummerierungsschema
der beiden unabhängigen
Minislot-Streams in den logischen Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Kanälen kennen.
Die Minislot-Größen können in
den beiden logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen gleich sein, dies muss aber
nicht so sein. Für
die Planung der TDMA- und SCDMA-Regionen gelten die folgenden Einschränkungen:
- (1) Die SCDMA-Regionen müssen als Ganzzahl von SCDMA-Frames
definiert sein, da der SCDMA-Ansatz abhängig ist von der Übertragung
in Frames gleicher Größe von den
RUs zum CMTS, wobei die Frame-Übertragungen
von den RUs zeitlich so gesteuert sind, dass die Frame-Grenzen beim
Eintreffen am CMTS zeitlich ausgerichtet sind.
- (2) Die TDMA-Regionen müssen
eine Ganzzahl von Minislots der auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal verwendeten
Größe sein.
- (3) Auch wenn die Minislot-Nummerierung zwischen den Minislots
der TDMA- und SCDMA-Regionen
nicht ausgerichtet sein muss und die Größe der Minislots und die Kanalkapazität des logischen
Nur-TDMA-Kanals im Vergleich zum logischen SCDMA-Kanals nicht gleich
sein müssen, dürfen sich
die TDMA- und SCDMA-Regionen zeitlich nicht überlappen.
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5 gibt
einen Fall wieder, bei dem die Minislots in den logischen Kanälen 1 und
2 nicht die gleiche Größe haben.
Man beachte jedoch, dass die MAP-Meldungen für die logischen Kanäle 1 und
2 so strukturiert sind, dass die SCDMA-Regionen 80 und 82 die
TDMA-Region 78 zeitlich nicht überlappen. Man beachte weiter,
dass die Grenzen der SCDMA-Regionen 80 und 82 zeitlich
(wobei die Zeit in der Figur nach rechts ansteigt) nicht genau mit
den Grenzen der TDMA-Region 78 ausgerichtet sind. Diesbezüglich werden
die als K + 128 und K + 191 nummerierten Minislots in den Ruheintervallen 84 und 86 als Guardbands
verwendet, um sicherzustellen, dass es keine Überlappung gibt. Der einzige
Weg, diese Guardbands zu eliminieren und eine exakte Ausrichtung zwischen
den Grenzen der TDMA-Region und der SCDMA-Region zu erreichen, ist
die Verwendung von Minislots gleicher Größe in den logischen Nur-TDMA-
und Nur-SCDMA-Kanälen,
wobei es erforderlich ist, dass die TDMA-RUs bei der Ausrichtung
ihrer Minislot-Zähler
mit dem Upstream-Minislot-Zähler des
CMTS einen Genauigkeitsgrad implementieren, der der gleiche Genauigkeitsgrad
ist wie bei der Ausrichtung zwischen den Upstream-Minislot-Zählern des
CMTS und den lokalen Minislot-Zählern
der SCDMA-RUs, und wobei die lokalen Minislot-Zähler in den TDMA- und in den
SCDMA-Modems synchronisiert gesperrt werden müssen. Da dies Änderungen
an den bereits installierten DOCSIS®1.0-Modems
erfordern würde,
ist dies nicht die bevorzugte Ausführungsform. Es ist jedoch eine
alternative Ausführungsform
und im Rahmen der Offenbarungen der Erfindung.
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Man
beachte in 5, dass die SCDMA-Regionen Ganzzahlen
von SCDMA-Frames sind und dass SCDMA-Bursts sowohl über die
Minislot-Nummer als auch über
den Spreizcode multiplexiert werden. Die Spreizcodeachse ist in 5 vertikal
dargestellt. Diese besondere Ausführungsform für den SCDMA-Upstream
ist so strukturiert, dass während der
Minislot-Nummer M beliebige RUs unter Verwendung des Spreizcodes
0 in der ersten Hälfte
des Minislots und des Spreizcodes 1 in der zweiten Hälfte des
Minislots übertragen.
Bei anderen Ausführungsformen
können
unterschiedliche Schemata beim Interleaving von Spreizcodes und
Zeit verwendet werden. Bei diesem besonderen Beispiel gibt es in
jedem SCDMA-Frame 64 Minislots. In den logischen Nur-TDMA-Kanälen oder
in TDMA-RUs zugeordneten physikalischen Kanälen gibt es keine Frames.
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Der
gemischte TDMA- und SCDMA-Modus lässt sich leicht auf mehrere
TDMA-Kanäle erweitern. Um
einen logischen 6,4-MHz-SCDMA-Kanal mit zwei 3,2-MHz-TDMA-Kanälen zu überlappen,
werden die drei separaten logischen Kanäle mit drei separaten UCD-Meldungen
und drei separaten MAP-Meldungen, und zwar mit jeweils einer Meldung
für jeden
Kanal, bestimmt. Die Mittenfrequenzen der beiden 3,2-MHz-TDMA-Kanäle sind
entsprechend der Darstellung in 6 mit Frequenzen
Fc2 und Fc1 vorgegeben,
sodass die inneren Bandränder
der beiden TDMA-Kanäle
entsprechend der Darstellung in 6 auf der
Mittenfrequenz des logischen SCDMA-Kanals liegen.
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Das
Konzept kann leicht auf eine Vielzahl unterschiedlicher logischer
Upstream-Kanäle erweitert werden,
die den gleichen FDMA-Kanal nutzen und die den gleichen Multiplexiertyp,
aber unterschiedliche Symbolraten, oder die gleiche Symbolrate,
aber unterschiedliche Multiplexiertypen, aufweisen. Die unterschiedlichen
Multiplexiertypen können
TDMA, SCDMA, OFDM usw. sein. Die Modemtypen sind nicht auf DOCSIS®1.0
oder 1.2 beschränkt.
Das gemeinsam genutzte Übertragungsmedium
ist nicht auf Kabel-TV-Systeme
beschränkt.
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Beispielsweise
kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch in einem Nur-TDMA-System
mit zwei unterschiedlichen Gruppen von TDMA-Modems eingesetzt werden,
wobei jede Gruppe mit einer unterschiedlichen Symbolrate arbeitet.
Als Beispiel eines derartigen Systems nehme man in 1 an,
dass die Modems 22 und 24 Nur-TDMA-Modems sind,
die mit einer maximalen Symbolrate von 2,56 Msym/s arbeiten, und
dass die Modems 26 und 28 für den Betrieb im TDMA-Modus
mit einer Symbolrate von 5,12 Msym/s konfiguriert sind. Man nehme
weiter an, dass die SCDMA-Modems 30 und 32 weiterhin
vorhanden sind, doch in einigen Ausführungsformen können sie fehlen,
um ein Nur-TDMA-System mit zwei unterschiedlichen maximalen Symbolraten
zu haben. Zur Veranschaulichung wird hier angenommen, dass die SCDMA-Modems
vorhanden sind und dass zwei unterschiedliche TDMA-Symbolraten verwendet
werden. In einem derartigen Fall hätte der Frequenzplan den in 7 wiedergegebenen
Aufbau. Block 90 stellt einen logischen Nur-SCDMA-Kanal
mit einer Mittenfrequenz Fc und einer Symbolrate
von 5,12 Msym/s dar. Block 92 stellt einen logischen Nur-TDMA-Kanal
mit einer Mittenfrequenz Fc und einer Symbolrate
von 5,12 Msym/s dar, und Block 94 stellt einen logischen
Nur-TDMA-Kanal mit einer Mittenfrequenz Fc und
einer Symbolrate von 2,56 Msym/s dar.
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Bei
einem Nur-TDMA-System mit zwei unterschiedlichen Symbolraten wäre der Frequenzplan ähnlich der
Darstellung in 7, wobei Block 90 fehlt.
Als Beispiel eines Paars logischer Kanäle mit gleicher Symbolrate
aber unterschiedlichen Multiplexiertypen wäre der in 7 dargestellte
Block 94 entfernt. Als Beispiel eines Systems, bei dem
logische Nur-TDMA-
und OFDM-Kanäle
gemischt sind, wird Block 90 auf das OFDM-Dual-Multitone-Multiplexverfahren
geändert.
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Für beliebige
dieser unterschiedlichen Abänderungen
innerhalb des Umfangs der Erfindung gilt, dass alle von ihnen die
folgenden gemeinsamen Merkmale aufweisen: Unterschiedliche logische
Kanäle
werden festgelegt, die die gleiche Mittenfrequenz oder das gleiche
Frequenzband nutzen, und zwar unter Verwendung einer separaten Upstream-Deskriptoren-Meldung
für jeden
logischen Kanal, die die Merkmale des logischen Kanals definiert
und Modems den ihrer Symbolrate und ihrem Multiplexiertyp entsprechenden
logischen Kanälen zuordnet;
und eine separate Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung definiert
und steuert, welche einem logischen Kanal zugeordnete Modems übertragen
können
und wann dies erfolgen kann, wobei die Übertragungsintervalle durch
die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldungen festgelegt werden,
sodass es nie zu einer zeitlichen Überlappung zwischen Übertragungsintervallen
auf unterschiedlichen logischen Kanälen kommt, die das gleiche
Frequenzband nutzen.
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Das
in 2A und 2B dargestellte
Verfahren ist spezifisch für
die Ausführungsformen
mit dem DOCSIS®-Modemtyp,
doch es kann wie folgt für den
Schutzumfang der Erfindung verallgemeinert werden. In Schritt 50 werden
die Bandbreitenanforderungsmeldungen von beliebigen Modemtypen im System
empfangen, und jede Bandbreitenanforderungsmeldung definiert das
Modem, das sie auf eine bestimmte Weise abgesetzt hat. Die Tabellensuche basiert
darauf, welche Modemkennung in der Bandbreitenanforderungsmeldung
vorliegt, und sie bestimmt die Symbolrate und den Multiplexiertyp
des Modems.
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Bei
Schritt 52 sind keine Änderungen
erforderlich.
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Schritt 54 kann
verallgemeinert werden, sodass die Bestimmungsfunktion ausgeführt wird,
wie viele logische Kanäle
erforderlich sind, und für
jeden davon der Modulationstyp und die Symbolrate bestimmt werden.
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Schritt 56 kann
verallgemeinert werden, sodass die Funktion der Festlegung der in Schritt 54 bestimmten
logischen Kanäle
ausgeführt
wird, indem für
jeden logischen Kanal eine Upstream-Kanal-Deskriptor-Meldung zu
allen remoten Transceivern gesendet wird, die die Symbolrate definiert
sowie die Mittenfrequenz, den Multiplexiertyp des logischen Kanals
und alle remoten Transceiver, die jedem logischen Kanal zugeordnet
sind.
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Die
Schritte 58 und 60 können verallgemeinert werden,
sodass für
jeden logischen Kanal eine Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
erstellt und versendet wird, die definiert, welche dem logischen
Kanal zugeordneten remoten Transceiver übertragen können und wann dies erfolgen
kann, wobei die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldungen vom
CMTS koordiniert werden, sodass es niemals eine zeitliche Überlappung
zwischen Übertragungsintervallen
auf unterschiedlichen logischen Kanälen gibt, die das gleiche Frequenzband
nutzen.
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8 ist
ein Diagramm der zeitbezogenen Übertragungsintervalle
für ein
einzelnes FDMA-Frequenzband, das von fünf logischen Kanälen gemeinsam
genutzt wird. Block 96 stellt das Übertragungsintervall für den logischen
Kanal Nr. 1 dar, der das TDMA-Multiplexverfahren
und Symbolrate 1 verwendet. Block 98 ist das Übertragungsintervall
für den
logischen Kanal 2, der das SCDMA-Multiplexverfahren und Symbolrate
1 verwendet. Block 100 ist das Übertragungsintervall für den logischen
Kanal 3, der das TDMA-Multiplexverfahren
mit der Symbolrate 2 verwendet. Block 102 stellt das Übertragungsintervall
für den
logischen Kanal 4 dar, der das SCDMA-Multiplexverfahren und Symbolrate
2 verwendet. Block 104 stellt das Übertragungsintervall für den logischen
Kanal 5 dar, der das OFDM-Dual-Multitone-Multiplexverfahren verwendet.
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9A ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
(BASM) für
den logischen Kanal 1. Bandbreitenzuordnungen sind durch Block 106 dargestellt,
der die ID-Kennungen
derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen
können,
das durch die im Meldungsabschnitt 106 identifizierten
Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung ist eine Zuordnung
einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 1 gehört, wodurch
alle dem logischen Kanal 1 zugeordneten Modems veranlasst werden,
während
dieses Intervalls inaktiv zu bleiben.
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96 ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
für den
logischen Kanal 2. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 108 dargestellt,
der die ID-Kennungen
derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das
durch die im Meldungsabschnitt 108 identifizierten Minislots
definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei separate
Intervalle 110 und 112 aufgeteilt ist, betrifft
eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal
2 gehört,
wodurch alle dem logischen Kanal 2 zugeordneten Modems veranlasst
werden, während dieser
beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
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9C ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
für den
logischen Kanal 3. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 114 dargestellt,
der die ID-Kennungen
derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen
können,
das durch die im Meldungsabschnitt 114 identifizierten
Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei
separate Intervalle 116 und 118 aufgeteilt ist,
betrifft eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem
logischen Kanal 3 gehört,
wodurch alle dem logischen Kanal 3 zugeordneten Modems veranlasst
werden, während dieser
beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
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9D ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
für den
logischen Kanal 4. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 120 dargestellt,
der die ID-Kennungen
derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen
können,
das durch die im Meldungsabschnitt 120 identifizierten
Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei
separate Intervalle 122 und 124 aufgeteilt ist,
betrifft eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem
logischen Kanal 4 gehört,
wodurch alle dem logischen Kanal 4 zugeordneten Modems veranlasst
werden, während dieser
beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
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9E ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung
für den
logischen Kanal 5. Bandbreitenzuordnungen sind durch Block 126 dargestellt,
der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige
während
des Intervalls übertragen
können,
das durch die im Meldungsabschnitt 126 identifizierten
Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung ist eine Zuordnung
einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 5 gehört, wodurch
alle dem logischen Kanal 5 zugeordneten Modems veranlasst werden,
während
dieses Intervalls inaktiv zu bleiben.
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Obwohl
die in 8 wiedergegebenen Übertragungsintervalle aufeinander
folgend dargestellt sind, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet
ersichtlich, dass sie nicht aufeinander folgen müssen, sondern zeitlich verteilt
sein können,
sofern es zu keiner Überlappung kommt.
Falls sie aufeinander folgen und die Minislots nicht die gleiche
Größe haben
und nicht wie zwischen logischen Kanälen eine genaue Synchronisation
zwischen den Minislot-Zählern gewahrt
bleibt, müssen
Guardbands implementiert werden, um sicherzustellen, dass es zu
keiner Überlappung
kommt.
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Obwohl
die Erfindung anhand der hier beschriebenen bevorzugten und alternativen
Ausführungsformen
offenbart wurde, ist es für
Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass mögliche alternative Ausführungsformen
und Abänderungen
zu den hier beschriebenen Offenbarungen möglich sind. Alle derartigen
alternativen Ausführungsformen
und sonstigen Abänderungen
sollen vom Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche umfasst
sein.