DE60318790T2 - Architektur für ein Verteiltes-Kabelmodem-Abschluss-System (CMTS) - Google Patents

Architektur für ein Verteiltes-Kabelmodem-Abschluss-System (CMTS) Download PDF

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    • H04L69/323—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the physical layer [OSI layer 1]

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Breitband-Kommunikationssysteme. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Anordnung eines verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage.
  • Einschlägiger Stand der Technik
  • In Breitband-Kommunikationsarchitekturen werden Daten zwischen einer Zentralstelle und vielen entfernten Teilnehmern übertragen. Für Breitband-Kabelmodemsysteme kann die Zentralstelle als eine Kopfstelle bezeichnet werden, und die Gerätschaft von entfernten Teilnehmern wird als ein Kabelmodem (CM; Cable Modem) bezeichnet. In Kabelmodemsystemen wird der Kommunikationspfad von der Kopfstelle zum Kabelmodem als Downstream bezeichnet, und der Kommunikationspfad vom Kabelmodem zur Kopfstelle wird als Upstream bezeichnet.
  • Während Kabelmodemsysteme neue Dienste einführen, müssen neue Wege zur Erhöhung der Netzwerkkapazität zu vertretbaren Kosten für den Teilnehmer implementiert werden. Kabelmodemsysteme werden daher ständig neu konfiguriert, um entfernten Teilnehmern eine adäquate Bandbreite zur Verfügung zu stellen.
  • Ein Kabelmodemsystem ist typischerweise in einer Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage untergebracht (auch als HFC-System bezeichnet). Die Hybrid-Faser-Koax-Anlage besteht aus einem Faserabschnitt und einem Koax-Abschnitt. Die Kopfstelle ist im Faserabschnitt der Hybrid-Faser-Koax-Anlage untergebracht. Ein Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS; Cable Modem Termination System), das sich in der Kopfstelle befindet, bedient eine Mehrzahl von Kabelmodems, die sich im Koax-Abschnitt der HFC-Anlage befinden, über eine Mehrzahl von Faserknoten in einer Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie. Das Netzwerk, über welches das CMTS und die Kabelmodems kommunizieren, wird als ein Hybrid-Faser-Koax-Kabelnetzwerk bezeichnet.
  • Typischerweise ist Bandbreite für die Downstream-Übertragung von Signalen von der Kopfstelle zu den Kabelmodems verfügbar. Im Upstream ist die Bandbreite jedoch beschränkt und muss zwischen den konkurrierenden Kabelmodems in dem System arbitriert werden. Kabelmodems fordern vor dem Übertragen von Daten an die Kopfstelle Bandbreite vom CMTS an. Das CMTS weist den Kabelmodems Bandbreite auf der Grundlage der Verfügbarkeit und der konkurrierenden Anforderungen von anderen Kabelmodems in dem System zu.
  • Im Koax-Abschnitt der Hybrid-Faser-Koax-Anlage können Probleme mit dem Koaxialkabel auftreten. Solche Probleme können lose Verbinder, eine schlechte Abschirmung und ähnliche Punkte mit hoher Impedanz umfassen. Diese Probleme verursachen die Entstehung von Rauschsignalen aus Störquellen wie etwa Funkübertragungen, Elektromotoren und anderen Quellen von elektrischen Impulsen. Die Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie des Kabelmodemsystems kompliziert Upstream-Übertragungen durch eine Verschlimmerung des Rauschens. Bei dem Mehrpunktaufbau des HFC-Systems addiert sich Rauschen im Upstream. Das Problem mit Rauschen ist daher im Upstream intensiver, wenn sich Signale auf die Kopfstelle hin bewegen.
  • Ein Verfahren, um einem jeden Kabelmodem in der Hybrid-Faser-Koax-Anlage zusätzliche Bandbreite zur Verfügung zu stellen, erfordert es, dass der dieses Kabelmodem bedienende Faserknoten geteilt wird. Je nach dem Frequenz-Stacking in der HFC-Anlage können mehr Aufwärtskonvertierer benötigt werden, um den neuen, aus der Teilung resultierenden Faserknoten zu bedienen. Da alle Signale an der Kopfstelle kombiniert werden, gibt es eine Grenze dafür, wie oft Faserknoten geteilt werden können, ohne die Einführung von zusätzlichen Rauschquellen in das System zu verursachen. Dies erschwert eine Ausdehnung des CMTS in der Kopfstellenarchitektur in verfügbare Faserbandbreiten.
  • Es besteht daher ein Bedarf nach einem System und einem Verfahren zum Maximieren von Bandbreitenzuweisungen für Kabelmodems bei gleichzeitiger Minimierung von Systemrauschen in einer HFC-Anlage.
  • Die US 2002/0093970 beschreibt eine Kommunikationsvorrichtung für ein Kommunikationsnetzwerk mit einer ersten integrierten Schaltung (IC), die einen oder mehre re Empfänger und eine erste MAC-Funktion umfasst, und einer zweiten IC, die einen oder mehrere Sender und eine zweite MAC-Funktion umfasst. Die erste und die zweite IC können mit einem Kommunikationsnetzwerk zum Steuern der Downstream- bzw. Upstream-Kommunikationen gekoppelt werden.
  • Die EP 1 225 749 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Erzeugen eines Ethernet-formatierten Pakets aus einem Upstream-DOCSIS-Paket. Das Upstream-Paket wird zuerst zusammen mit charakteristischen Paketdaten, die in Bitübertragungsschicht-Präfixdaten und im Paketheader enthalten sind, empfangen. Ein Paketetikett wird daraufhin auf der Grundlage der Paketkenndaten erzeugt. Das Paketetikett wird an die Nutzlast des Upstream-Pakets angehängt. Ebenfalls an die Nutzlast angehängt werden ein Verkapselungsetikett und ein Quellen- und Bestimmungsadressen-Header. Das Ergebnis ist ein Paket in einem Ethernet-Format.
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Anordnung eines verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage gemäß der Definition durch die nebengeordneten Ansprüche 1 bzw. 7 zur Verfügung gestellt.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind durch die abhängigen Unteransprüche definiert.
  • Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der Aufbau und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG/FIGUREN
  • Die beigefügte Zeichnung, auf die vorliegend Bezug genommen wird und die einen Teil der Beschreibung darstellt, veranschaulicht die vorliegende Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung für eine weitere Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung, um es einem Fachmann auf diesem Gebiet (bzw. diesen Gebieten) zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und anzuwenden.
  • 1 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kabelmodemsystems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
  • 2A ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2B ist ein weiteres stark vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines herkömmlichen CMTS.
  • 4 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines verteilten CMTS gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration für eine MAC-Schicht, die einen CMTS MAC-Chip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert.
  • 6 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer alternativen Konfiguration für eine MAC-Schicht, die einen CMTS MAC-Chip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert.
  • 7 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform eines verteilten CMTS in einer Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen der Anordnung eines verteilten CMTS in einer Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9–39 sind Blockdiagramme zur Veranschaulichung beispielhafter Ausführungsformen von verteilten CMTS-Konfigurationen in einer Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage.
  • Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen durchwegs entsprechende Elemente bezeichnen. In der Zeichnung zeigen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen identische, in der Funktion und/oder im Aufbau ähnliche Elemente an. Die Zeichnung, in der ein Element das erste Mal vorkommt, ist durch die Stelle(n) ganz links in dem entsprechenden Bezugszeichen angegeben.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Obgleich die vorliegende Erfindung vorliegend unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen für bestimmte Anwendungen beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Für den Fachmann, dem die vorliegend dargebotenen Lehren zugänglich sind, werden zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb ihres Schutzumfangs, sowie weitere Gebiete, auf denen die vorliegende Erfindung von beträchtlichem Nutzen wäre, ersichtlich sein.
  • Übersicht über ein Kabelmodemsystem
  • 1 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kabelmodemsystems 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Kabelmodemsystem 100 ermöglicht Sprachkommunikationen, Video- und Datendienste auf der Grundlage eines bidirektionalen Transfers von paketbasiertem Verkehr, wie etwa Internet Protocol(IP)-Verkehr, zwischen einer Kabelsystem-Kopfstelle 102 und einer Mehrzahl von Kabelmodems 106–108 über ein Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Kabelnetzwerk 110. Im Allgemeinen kann eine beliebige Anzahl von Kabelmodems in dem Kabelmodemsystem der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
  • Die Kabelkopfstelle 102 besteht aus mindestens einem Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS) 104. Das CMTS 104 verwaltet die Upstream- und Downstream-Übertragung von Daten zwischen der Kabelkopfstelle 102 und Kabelmodems 106–108, die sich am Kundenort befinden. Das CMTS 104 sendet Informationen im Downstream an die Kabelmodems 106–108 als ein kontinuierliches Sendesignal gemäß einem Zeitmultiplex (TDM; Time Division Multiplexing)-Verfahren aus. Darüber hinaus steuert das CMTS 104 die Upstream-Übertragung von Daten von den Kabelmodems 106–108 zum CMTS 104, indem es jedem Kabelmodem 106–108 kurze Zeitbewilligungen zuweist, innerhalb derer es Daten übertragen kann. Gemäß diesem Zeitvielfachzugriff (TDMA; Time Domain Multiple Access)-Verfahren kann jedes Kabelmodem 106–108 Informationen im Upstream während einer Übertra gungsgelegenheit, die ihm von dem CMTS 104 zugewiesen wurde, nur als kurze Burstsignale senden.
  • Gemäß der Darstellung in 1 dient das CMTS 104 weiterhin als eine Schnittstelle zwischen dem HFC-Netzwerk 110 und einem paketvermittelten Netzwerk 112, indem es, falls geeignet, von den Kabelmodems 106–108 empfangene IP-Pakete an das paketvermittelte Netzwerk 112 überträgt und von dem paketvermittelten Netzwerk 112 empfangene IP-Pakete an die Kabelmodems 106–108 überträgt. Bei einigen Ausführungsformen kann das paketvermittelte Netzwerk 112 das Internet, das Intranet, ein öffentliches Fernsprechwählnetz o. dgl. umfassen Zusätzlich zum CMTS 104 kann die Kabelkopfstelle 102 auch einen oder mehrere Internet-Router (nicht gezeigt) umfassen, um die Verbindung zwischen dem CMTS 104 und dem paketvermittelten Netzwerk 112 zu erleichtern, sowie einen oder mehrere Server (nicht gezeigt) für die Durchführung von notwendigen Netzwerkverwaltungsaufgaben.
  • Das HFC-Netzwerk 110 stellt eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie für den schnellen, zuverlässigen und sicheren Transport von Daten zwischen der Kabelkopfstelle 102 und den Kabelmodems 106–108 am Kundenort zur Verfügung. Wie für den zuständigen Fachmann ersichtlich sein dürfte, kann das HFC-Netzwerk 110 Koaxialkabel, Lichtwellenleiterkabel, oder eine über einen oder mehrere Faserknoten verknüpfte Kombination aus Koaxialkabel und Lichtwellenleiterkabel aufweisen.
  • Jedes der Kabelmodems 106–108 fungiert als eine Schnittstelle zwischen dem HFC-Netzwerk 110 und mindestens einer angeschlossenen Anwendervorrichtung. Insbesondere erfüllen die Kabelmodems 106–108 die Funktionen, die notwendig sind, um über das HFC-Netzwerk 110 empfangene Downstream-Signale in IP-Datenpakete für den Empfang durch eine angeschlossene Anwendervorrichtung zu konvertieren. Darüber hinaus erfüllen die Kabelmodems 106–108 die Funktionen, die notwendig sind, um von den angeschlossenen Anwendervorrichtungen empfangene IP-Datenpakete in Upstream-Burstsignale zu konvertieren, die für den Transfer über das HFC-Netzwerk 110 geeignet sind. In der Darstellung des beispielhaften Kabelmodemsystems 100 unterstützt jedes Kabelmodem 106–108 aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur eine einzige Anwendervorrichtung 114–116. Im Allgemeinen ist jedes Kabelmodem 106–108 aber in der Lage, eine Mehrzahl von Anwendervorrichtungen für eine Kommunikation über das Kabelmodemsystem 100 zu unterstützen. Anwendervorrichtungen können Personalcomputer, Datenendgeräte, Telefonievorrichtungen, Breitband-Mediaplayer, netzgesteuerte Geräte, oder jegliche andere Vorrichtung umfassen, die in der Lage ist, Daten über ein paketvermitteltes Netzwerk zu senden oder zu empfangen.
  • In dem beispielhaften Kabelmodemsystem 100 können jeweils ein oder mehrere beliebige Kabelmodems 106–108 für ein herkömmliches DOCSIS-kompatibles Kabelmodem stehen. Mit anderen Worten können jeweils ein oder mehrere beliebige der Kabelmodems 106–108 Datenpakete an das CMTS 104 in Formaten übertragen, die mit den in der DOCSIS-Spezifikation angegebenen Protokollen überein stimmen. Außerdem können jeweils ein oder mehrere beliebige der Kabelmodems 106–108 auch in der Lage sein, Datenpakete in standardmäßigen DOCSIS-Formaten an das CMTS 104 zu übertragen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können jedoch jeweils ein oder mehrere beliebige der Kabelmodems 106–108 auch dazu konfiguriert sein, Datenpakete unter Verwendung von firmeneigenen Protokollen, die über die DOCSIS-Spezifikation hinaus gehen, an das CMTS 104 zu übertragen. Nichts desto weniger sind solche Kabelmodems mit den DOCSIS-kompatiblen Kabelmodems und mit DOCSIS-kompatiblen Kabelmodems CMTS-Geräten voll interoperierbar.
  • Außerdem umfasst der Betrieb des CMTS 104 in dem beispielhaften Kabelmodemsystem 100 das Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen, die gemäß den in der DOCSIS-Spezifikation angegebenen Protokollen an es übertragen werden. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Betrieb des CMTS 104 jedoch auch das Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen umfassen, die unter Verwendung von firmeneigenen Protokollen formatiert sind, die über die von der DOCSIS-Spezifikation zur Verfügung gestellten hinaus gehen. Die Weise, auf die das CMTS 104 arbeitet, um Daten zu empfangen und zu verarbeiten, wird vorliegend in weiterem Detail beschrieben.
  • Hybrid-Faser-Koax-Architektur
  • Ein Hybrid-Faser-Koax(HFC)-System (auch als HFC-Anlage bezeichnet) ist ein bidirektionales Shared-Media-Übertragungssystem mit einer Konfiguration, die sowohl faseroptische Kabel als auch Koaxialkabel für die Abwicklung von Breitbanddiensten kombiniert. HFC-Systeme verwenden faseroptische Kabel zwischen einer Kopfstelle und einer Mehrzahl von Faserknoten und Koaxialkabeln von der Mehrzahl von Faserknoten zu einer Mehrzahl von Kabelmodems oder anderen Arten der Gerätschaft von entfernten Teilnehmern. Solche Systeme sind viel weniger kostspielig als voll ausgebildete FTTC(Fiber-To-The-Curb)-Systeme oder vermittelte Digitalvideo(Switched Digital Video; SDV)-Systeme. HFC-Systeme bieten eine erhöhte Bandbreitenfähigkeit an, die für die Abwicklung von interaktiven Breitbanddiensten benötigt wird. Solche interaktive Breitbanddienste können interaktives Multimedia, Telefonie, Weitbereichs-Computervernetzung, Video-on-Demand (digital), Distance Learning usw. umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. HFC-Systeme unterstützen auch eine gleichzeitige Analog- und Digitalübertragung mit einer minimalen Auswirkung auf bereits vorhandene Anlagen.
  • Ein beispielhaftes HFC-System umfasst drei Hauptkomponenten: (1) Netzwerkelement, (2) HFC-Infrastruktur oder -Netzwerk wie etwa HFC-Netzwerk 110, und (3) Teilnehmerzugang. Netzwerkelemente sind dienstspezifische Vorrichtungen, die einen Kabelbetreiber sowohl mit Dienstursprungspunkten als auch mit anderen Geräten verbinden, welche Dienste ins Netz stellen. Netzwerkelemente können Lokal- und Weitbereichsnetze wie etwa das Intranet bzw. das Internet, IP-Backbon-Netze (wie etwa das paketvermittelte Netzwerk 112), öffentliche Fernsprechwählnetze (Public Switched Telephone Networks; PSTN), andere entfernte Server usw. umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Die HFC-Infrastruktur kann Faser und Koaxialkabel, Fasertransmitter, Faserknoten, RF-Verstärker, Taps bzw. Abgriffe und stromlose Instanzen (Passives) umfassen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Gerätschaft für den Teilnehmerzugang kann Kabelmodems, SetTop-Endgeräte und Einheiten zum Integrieren von Telefoniediensten umfassen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • 2A veranschaulicht ein beispielhaftes, stark vereinfachtes Blockdiagramm eines Hybrid-Faser-Koax(HFC)Systems 200. Das HFC-System 200 umfasst u. a. eine Mehrzahl von primären Hubs 202 (A–D), eine Mehrzahl von sekundären Hubs 204 (A–C), eine Mehrzahl von Faserknoten 206 (A–C), eine Mehrzahl von Taps 208 (A–F), und eine Mehrzahl von Kabelmodems 210 (A–D). Die 202 sind untereinander und mit den sekundären Hubs 204 gekoppelt. Die sekundären Hubs 204 sind mit dem primären Hub 202D, anderen sekundären Hubs 204 und den Faserknoten 206 gekop pelt. Der Faserknoten 206C ist mit den Taps 208 gekoppelt. Die Taps 208 sind mit den Kabelmodems 210 gekoppelt. Obgleich 2A nur eine einzelne vom Faserknoten 206C abzweigende Struktur veranschaulicht, existieren ähnliche abzweigende Strukturen für die Faserknoten 206A und 206B, die andere Kabelmodems in anderen Bereichen des Systems 200 bedienen. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, sind ähnliche abzweigende Strukturen eines Koax-Netzwerks auch für jede Verbindung vom Faserknoten 206C vorhanden.
  • Die Kopfstelle 102 ist in einem der primären Hubs 202 angeordnet gezeigt. Die Kopfstelle 102, die primären Hubs 202, die sekundären Hubs 204 und die Faserknoten 206 sind untereinander über faseroptische Kabel verbunden und stellen somit den Faserabschnitt des HFC-Systems 200 dar. Alles unterhalb der Faserknoten 206, wie etwa die Taps 208 und Modems 210, sind über Koaxialkabel untereinander verbunden und stellen somit den Koax-Abschnitt des HFC-Systems 200 dar.
  • Auch wenn dies in 2A nicht gezeigt ist, können RF-Verstärker zwischen den Taps 208 und den Kabelmodems 210 angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform sind die RF-Verstärker bidirektional und benötigen nur einen Pfad zwischen den Taps 208 und jedem Kabelmodem 210 für Downstream- und Upstream-Übertragungen. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die RF-Verstärker unidirektional und benötigen daher zwei Pfade zwischen den Taps 208 und jedem Kabelmodem 210, um Downstream- und Upstream-Übertragungen zu ermöglichen.
  • Die Hubs 202 und 204 sind Vorrichtungen der Kommunikationsinfrastruktur, mit denen Knoten an einer Schleife physisch verbunden sind, um die Handhabbarkeit physischer Kabel zu verbessern. Die Hubs 202 und 204 halten die logische Schleifentopologie des HFC-Systems 200 aufrecht. Im Downstream werden die Hubs 202 und 204 verwendet, um die Verteilung von Signalen in die Anlage für die Lieferung an Kunden am Kundenort durchzuführen. Im Upstream werden die Hubs 202 und 204 verwendet, um Signale aus den verschiedenen Kabelmodems 210 für die Lieferung an die Kopfstelle 102 zusammen zu fassen. Die Hubs 202 und 204 unterstützen auch das Hinzufügen oder Entfernen von Knoten aus der Schleife während des Betriebs. Die primären Hubs 202 unterscheiden sich von den sekundären Hubs 204 dadurch, dass alle primären Hubs 202 zu einem Kreis verbunden sind. Ein Link von diesem Kreis verbindet die primären Hubs 202 mit einem sekundären Hub 204. Die sekundä ren Hubs 204 können untereinander verbunden sein, aber nicht alle sekundären Hubs 204 müssen miteinander verbunden sein.
  • Bei der in 2A gezeigten Topologie werden die Faserknoten 206 verwendet, um optische Übertragungen für die Verteilung über den Koax-Abschnitt des HFC-Systems 200 für Downstream-Übertragungen in elektrische Signale umzuwandeln. Für Upstream-Übertragungen werden die Faserknoten 206 verwendet, um elektrische Signale für die Übertragung über den Faserabschnitt des HFC-Systems 200 in optische Signale umzuwandeln.
  • Das HFC-System 200 entspringt in der Kopfstelle 102. Die Kopfstelle 102 erhält Informationen von Netzwerkquellen wie etwa beispielsweise dem paketvermittelten Netzwerk 112. Die Kopfstelle 102 verteilt die Informationen an die Hubs 202, 204 und die Knoten 206 für die weitere Verteilung an Kunden, die solche Dienste wie etwa CATV, Kabeltelefone, Internet über Kabel, ATM, SetTop-Anwendungen usw. abonniert haben. Die HFC-Architektur des Systems 200 verwendet Faser zum Tragen von Sprachkommunikationen, Video und Daten von der Kopfstelle 102 zu den Faserknoten 206, um einen bestimmten Bereich zu bedienen. An den Faserknoten 206 werden optische Downstream-Signale in elektrische Signale konvertiert und über Koax an individuelle Teilnehmer durch Taps 208 übertragen. Die Trägerkapazität von Faser ist viel höher als diejenige von Koax, weshalb ein einzelner Faserknoten 206 typischerweise eine Anzahl von Koax-Verteilerzuführen über Taps 208 unterstützen kann. Die Taps 208 ermöglichen die Verbindung mehrerer Modems 210 mit einer einzelnen Koax-Stammleitung.
  • Wenn Kabelbetreiber zusätzliche Bandbreite benötigen, um Kabelmodems 210 für Upstream-Übertragungen zu bedienen, können sie häufig Faserknoten 206 teilen, um eine erhöhte Bandbreite zur Verfügung zu stellen. In anderen Fällen können sie Faserknoten 206 replizieren. Das Teilen eines Faserknotens oder das Replizieren eines Faserknotens führt zu einem so genannten Post-Faserknoten (bzw. hinteren Faserknoten). Andere Ausdrücke für Post-Faserknoten umfassen Mini-Faserknoten, Mikro-Faserknoten und verteilte Faserknoten, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. 2B veranschaulicht ein anderes beispielhaftes, stark vereinfachtes Blockdiagramm eines HFC-Systems 220. Das HFC-System 220 in 2B ist dem HFC-System 200 in 2A ähnlich, mit der Ausnahme, dass Post-Faserknoten 222 hinzugefügt wurden. In 2B sind die Post-Faserknoten 222 mit einem der Faserknoten 206 und einem der Taps 208 gekoppelt gezeigt. Gemäß der Darstellung stellt das Hinzufügen der Post-Faserknoten 222 zusätzliche Bandbreite zur Verfügung, indem die Anzahl von Kabelmodems 210, die von einem einzelnen Post-Faserknoten 222 bedient werden, verringert wird. Der Post-Faserknoten 222A und 222B bedient nun die Hälfte der Kabelmodems 210, die zuvor von dem Faserknoten 206C bedient wurden.
  • CMTS
  • Derzeit sind CMTS-Einheiten einzelne Einheiten für die Durchführung von drei Funktionsschichten, die sich häufig überlappen. 3 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung der drei Schichten von Funktionen in einer einzelnen CMTS-Einheit 300. Die drei Funktionsschichten in der CMTS-Einheit 300 umfassen eine Bitübertragungs(PHY)-Schicht 302, eine Medienzugangssteuerungs(MAC)-Schicht 304, und eine Vermittlungsschicht 306.
  • Die PHY-Schicht 302 ermöglicht es der CMTS-Einheit 300, physisch mit Teilnehmerzugangsgeräten wie etwa den Kabelmodems 210 zu kommunizieren. Die PHY-Schicht 302 sendet und empfangt Signale zu bzw. von den Kabelmodems 210. Die PHY-Schicht 302 konvertiert elektronische Signale in digitale Bits für Upstream-Übertragungen an die MAC-Schicht 304 und konvertiert digitale Bits von der MAC-Schicht 304 in elektronische Signale für Downstream-Übertragungen.
  • Die Medienzugangssteuerungsschicht (MAC-Schicht) 304 ist die Benachrichtigungsschicht des CMTS 300. Die MAC-Schicht 304 decodiert die Bits von der physikalischen Schicht 302 in Pakete. Wenn die Pakete an Netzwerke außerhalb des HFC-Systems 200 oder 220 übertragen werden sollen oder den Zweck haben, die Vermittlungsschicht 306 bei der Durchführung ihrer Funktionen zu unterstützen, sendet die MAC-Schicht 304 die Pakete an die Vermittlungsschicht 306. Die MAC-Schicht 304 dient auch als Steuermechanismus für Kabelmodems 210, die mit dem CMTS 300 kommunizieren. Pakete, die nicht an die Vermittlungsschicht 306 übertragen werden, sind Steuerpakete. Steuerpakete werden verwendet, um: (1) Bereichswahl (Ranging) zum Kompensieren verschiedener Kabelverluste und Kabelverzögerungen durchzuführen, um sicher zu stellen, dass von verschiedenen Kabelmodems 210 kommende Bursts in den richtigen Zeitschlitzen aufgereiht und mit dem gleichen Leistungs niveau am CMTS empfangen werden; (2) Zuweisen von Frequenzen für die Kabelmodems 210; und (3) Zuweisen von Zeitschlitzen für die Upstream-Übertragung.
  • Die Vermittlungsschicht 306 besitzt eine Schnittstellenverbindung mit externen Netzwerkvorrichtungen und internen Paketquellen. Die Vermittlungsschicht 306 erstellt, unterhält und beendet logische und physische Verbindungen zwischen untereinander verbundenen Netzwerken wie etwa dem paketvermittelten Netzwerk 112. Die Vermittlungsschicht 306 empfangt Pakete von der MAC-Schicht 304 für die Übertragung an externe Netzwerkvorrichtungen. Die Vermittlungsschicht 306 empfängt auch Pakete von externen Netzwerkvorrichtungen für die Übertragung an die Kabelmodems 210 über die MAC- und PHY-Schichten 304 bzw. 302. Die Vermittlungsschicht 306 vergibt Prioritäten an Pakete, unterhält Paketraten, und steuert den Paketfluss. Die Vermittlungsschicht 306 führt auch Netzwerkfunktionen wie etwa Leiten, Überbrücken, Dienstgüte (QoS) usw. durch, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Herkömmliche CMTS-Einheiten wie etwa die CMTS-Einheit 300 können nicht gemäß der Funktionalität aufgeteilt werden. Mit anderen Worten sind CMTS-Einheiten 300 nicht gemäß der Funktionalität modularisiert und müssen daher alle drei Funktionsschichten (d. h. Bitübertragungs-, MAC- und Vermittlungsschicht) in einer einzelnen Einheit enthalten. Es gibt eine gewisse Modularität in derzeitigen CMTS-Einheiten 300, aber diese Modularität ermöglicht das Hinzufügen von Merkmalen zum CMTS 300.
  • Derzeitige HFC-Anlagen stellen eine Zentralstelle für herkömmliche CMTS-Einheiten 300 zur Verfügung. Diese Zentralstelle befindet sich typischerweise in der Kopfstelle 102, wie in den 2A und 2B gezeigt ist. Befindet sich das CMTS 300 in der Kopfstelle 102, werden Upstream-Signale nicht in digitale Bits konvertiert, bis sie die Kopfstelle 102 erreichen. Daher werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und optische Signale werden von den Faserknoten 206 an die Kopfstelle 102 übertragen.
  • Andere Zentralstellen für CMTS-Einheiten können den primären Hub 202 oder den sekundären Hub 204 umfassen. Wenn sich das CMTS 300 in einem primären Hub 202 befindet, werden Upstream-Signale in dem primären Hub 202 in digitale Bits konvertiert. Somit werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den primären Hub 202 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen. Falls sich das CMTS 300 in einem sekundären Hub 204 befindet, werden Upstream-Signale in dem sekundären Hub 204 in digitale Bits konvertiert. Somit werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Verteiltes CMTS
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine funktionale Modularität für CMTS-Einheiten zur Verfügung und ermöglicht es, dass die Funktionseinheiten des CMTS auf modulare Weise innerhalb einer HFC-Anlage verteilt werden, um Teilnehmerzugangsgeräten wie etwa Kabelmodems 210 zusätzliche Bandbreite zur Verfügung zu stellen. Das Verteilen des CMTS weg von der Kopfstelle und weiter in das HFC-Netzwerk hinein stellt einen verbesserten Datendurchsatz zur Verfügung. Beispielsweise konvertiert eine PHY-Schicht elektronische Signale während Upstream-Übertragungen in digitale Bits. Das Verschieben der PHY-Schicht weg von der Kopfstelle und tiefer in die HFC-Anlage hinein ermöglicht es, dass mehr Verkehr in digitalen Strömen über den Faserabschnitt der Anlage gesendet wird. Nach dem Konvertieren der Signale in digitale Bits durch die PHY-Schicht können die Bits in einem digitalen Format gesendet werden, das viel rauschtoleranter ist. Diese digitalen Ströme können zusammen gefasst werden, um den Durchsatz einer jeden gegebenen Verbindung in der HFC-Anlage zu maximieren. Das Vorsehen von digitalem Verkehr auf den Faserverbindungen stellt eine verbesserte Fasereffizienz zur Verfügung, indem es ermöglicht, dass ein größerer Teil der Faser zum Tragen von Verkehr verwendet wird. Es ermöglicht auch die Verwendung von vielen verschiedenen digitalen Übertragungstechniken. Digitale Übertragungstechniken können verwendet werden, um die Kosten des Netzwerks zu optimieren, und machen Faser daher kostengünstiger. Ein näheres Heranführen der PHY-Schicht an die Teilnehmergeräte (z. B. Modems) verringert auch Analograuschen zwischen dem CMTS und den Teilnehmergeräten (z. B. Kabelmodems).
  • 4 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines verteilten CMTS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das verteilte CMTS 400 umfasst eine Bitübertragungs(PHY)-Schicht 402, eine Medienzugriffsteuerungs(MAC)-Schicht 404 und eine Vermittlungs(NF)-Schicht 406. Die PHY-Schicht 402, die MAC-Schicht 404 und die Vermittlungsschicht 406 sind jeweils separate Module, die in der Lage sind, ihre jeweiligen Funktionen durchzuführen (wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde). Die PHY-Schicht 402 ist mit der MAC-Schicht 404 gekoppelt, und die MAC-Schicht 404 ist mit der NF-Schicht 406 gekoppelt. Die individuelle Funktionalität jeder der Schichten 402, 404, und 406 wird vereinigt, um die Gesamtfunktionalität einer herkömmlichen CMTS-Einheit wie etwa der CMTS-Einheit 300 durchzuführen. Der Unterschied hierbei ist, dass jede der Schichten 402, 404 und 406 nicht auf einen Ort beschränkt ist, sondern über gesamte HFC-Anlagen wie etwa die beispielhaften HFC-Anlagen 200 und 220 verteilt sein kann.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein CMTS MAC-Chip so implementiert sein, dass er ein verteiltes CMTS 400 ermöglicht. Der CMTS MAC-Chip kann ein BCM3212 CMTS MAC-Chip oder ein BCM3210 CMTS MAC-Chip sein, die beide von der Broadcom Corporation in Irvine, Kalifornien hergestellt werden, oder jeder andere CMTS MAC-Chip, der die DOCSIS MAC-Funktionalität sowie die Befähigung für den Betrieb in einer verteilten CMTS-Umgebung beinhaltet. DOCSIS besitzt die Fähigkeit, Pakete zu teilen, Pakete zu fragmentieren und zu verketten, Header-Unterdrückung durchzuführen, usw. Der CMTS MAC-Chip führt diese DOCSIS-Funktionen automatisch durch. Falls ein Paket beispielsweise fragmentiert ist, wartet der CMTS MAC-Chip auf die Ankunft aller Teile des Pakets, setzt das Paket zusammen, und sendet das Paket für die weitere Verarbeitung an einen Steuermechanismus. Der CMTS MAC-Chip besitzt auch eine Gruppe von Merkmalen, die seine Anordnung in einem verteilten CMTS ermöglichen. Somit beseitigt der CMTS MAC-Chip die Notwendigkeit, die MAC-Schicht 404 gemeinsam mit der PHY-Schicht 402 oder der Vermittlungsschicht 406 anzuordnen. Mit anderen Worten ermöglicht es der CMTS MAC-Chip, dass sich die MAC-Schicht 404 Meilen weit von der PHY-Schicht 402 und/oder Vermittlungsschicht 406 entfernt befindet.
  • 5 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Implementierung eines verteilten CMTS 400 unter Verwendung eines CMTS MAC-Chips. 5 konzentriert sich auf die PHY-Schicht 402 und eine Konfiguration 500 der MAC-Schicht 404, bei der ein CMTS MAC-Chip 510 implementiert ist.
  • Die PHY-Schicht 402 umfasst ein Downstream-Modul 502, ein Upstream-Modul 504 und ein PHY-Subsystem 506. Das Downstream-Modul 502 bildet die physische Schnittstelle zwischen dem CMTS 400 und dem Downstream-Kanal bzw. den Downstream-Kanälen des HFC-Systems 200 oder 220. Daher werden Sprache, Daten (einschließlich TV- oder Radiosignalen) und/oder Steuernachrichten, die für ein oder mehrere Kabelmodems 210 bestimmt sind, am Downstream-Modul 502 gesammelt und an das jeweilige Kabelmodem 210 übertragen. Dadurch komprimiert und/oder formatiert das Downstream-Modul 502 alle Informationen für die Downstream-Übertragung. Das Upstream-Modul 504 bildet die physische Schnittstelle zwischen dem CMTS 400 und dem Upstream-Kanal bzw. den Upstream-Kanälen der Kabelmodems 210. Alle Bursts von den Kabelmodems 210 werden am Upstream-Modul 504 empfangen. Das Upstream-Modul 504 verarbeitet die Bursts zum Entkomprimieren und/oder Extrahieren von Sprache, Video, Daten und/oder dergleichen von den Kabelmodems 210. Das PHY-Subsystem 506 wirkt sowohl mit dem Upstream-Modul 504 als auch dem Downstream-Modul 502 zusammen, um elektrische Signale in digitale Bits zu konvertieren und umgekehrt.
  • Die MAC-Schicht 404 umfasst den CMTS MAC-Chip 510, eine CPU 512, Pufferspeicher-RAMs 514 und 516 und ein Netzwerkschnittstellen-Subsystem 518. Der CMTS MAC-Chip 510 ist mit der CPU 512 und dem Pufferspeicher-RAM 514 gekoppelt. Die CPU 512 ist mit dem Pufferspeicher-RAM 516 und dem Netzwerkschnittstellen-Subsystem 518 gekoppelt. Der CMTS MAC-Chip 510 besitzt eine Schnittstellenverbindung mit der PHY-Schicht 402 und liefert die Taktung zum Unterhalten der Komponenten der PHY-Schicht 402. Alle Daten, die am CMTS MAC-Chip 510 von der PHY-Schicht 402 eintreffen, durchlaufen die CPU 512. Der CMTS MAC-Chip 510 verarbeitet und puffert Upstream-Pakete. Die CPU 512 extrahiert bei ihrem Betrieb mit dem CMTS MAC-Chip 510 die gepufferten Upstream-Pakete aus dem Speicher. Die CPU 512 überträgt die Pakete dann über das Netzwerkschnittstellen-Subsystem 518 an die Vermittlungsschicht 406. Bei einigen Ausführungsformen können einige wenige der von der Vermittlungsschicht 406 durchgeführten Netzwerkfunktionen in der CPU 512 durchgeführt werden, um einen einfacheren digitalen Transport zu ermöglichen. Das Netzwerkschnittstellen-Subsystem 518 besitzt eine Schnittstellenverbindung mit der Vermittlungsschicht 406 und/oder anderen Abschnitten der MAC-Schicht 404 und der Vermittlungsschicht 406.
  • Bei dieser Implementierung des vorstehend beschriebenen CMTS MAC-Chips 510 erfordert es der CMTS MAC-Chip 510 nicht, dass MAC-Funktionen auf Paketniveau an dem gleichen physischen Ort wie dem CMTS MAC-Chip 510 implementiert werden. Der CMTS MAC-Chip 510 braucht sich auch nicht am Ort der Vermittlungsschicht 406 zu befinden. Dies ermöglicht die Implementierung des MAC-Chips 510 in einem verteilten CMTS. Es wird angemerkt, dass Einschränkungen im Hinblick auf die Taktungsschnittstelle zwischen dem MAC-Chip 510 und den Komponenten 502, 504, und 506 der PHY-Schicht 402 es erforderlich machen, den CMTS MAC-Chip 510 in größerer Nähe zur PHY-Schicht 402 zu implementieren, wenn ein BCM3210 MAC-Chip anstelle eines BCM3212 MAC-Chips implementiert wird.
  • Eine alternative Konfiguration 600 für die MAC-Schicht 404 ist in 6 gezeigt. Die MAC-Schicht-Konfiguration 600 ist ähnlich der MAC-Schicht-Konfiguration 500, mit der Ausnahme, dass der CMTS MAC-Chip 510 auch mit der Vermittlungsschicht-Schnittstelle 518 gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst der CMTS MAC-Chip 510 ein Paketportalmerkmal, das es dem CMTS MAC-Chip 510 ermöglicht, alle Pakete zu verarbeiten, die für die Vermittlungsschicht 406 bestimmt sind, und sie direkt an die Vermittlungsschicht-Schnittstelle 518 zu senden, ohne die CPU 512 zu belasten. Das Umgehen der CPU 512 führt zu einem schnelleren Durchsatz, verhindert aber eine Aufbereitung der Pakete, die normalerweise von der CPU 512 durchgeführt würde. Diese Ausführungsform macht es daher erforderlich, dass die normalerweise von der CPU 512 durchgeführte Aufbereitung von der Vermittlungsschicht 406 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform kann der CMTS MAC-Chip 510 ein BCM 3212 oder irgend ein anderer CMTS MAC-Chip sein, der eine zusätzliche Schicht für die Verkapselung zur Verfügung stellt, um es zu ermöglichen, dass ein Paket ein herkömmliches Paketnetzwerk durchläuft.
  • Bei der in 6 gezeigten Implementierung des CMTS MAC-Chips 510 brauchen die Netzwerkfunktionen nicht lokal zu sein, wodurch eine Implementierung des CMTS MAC-Chips 510 in der verteilten CMTS 400 ermöglicht wird. Der CMTS MAC-Chip 510 bietet auch ein Taktversatzmerkmal, das es ermöglicht, Taktverzögerungen zwischen sich selbst und der PHY-Schicht 402 zu bewältigen. Dies ermöglicht eine von der MAC-Schicht 404 entfernte Anordnung der PHY-Schicht 402.
  • Wie vorausgehend erwähnt wurde, modularisiert die vorliegende Erfindung die Funktionsschichten 402, 404 und 406 des CMTS 400 (gemäß der Beschreibung in 4) und verteilt die Funktionsschichten 402, 404 und 406 des CMTS 400 über ein gesamtes HFC-System wie etwa das HFC-System 200 oder 220. Ein näheres Heranführen des CMTS 400 an die Teilnehmerzugangsgeräte wie beispielsweise die Kabelmodems 210 reduziert zwischen dem CMTS und den Teilnehmerzugangsgeräten vorhandenes Analograuschen. Außerdem kann mehr Verkehr in digitalen Strömen gesendet werden. Die digitalen Ströme können zusammengefasst werden, um den Durchsatz einer jeglichen gegebenen Verbindung im HFC-System 200 oder 220 zu maximieren. Das Vorhandensein von digitalem Verkehr auf den Faserverbindungen ermöglicht es, dass ein größerer Teil der Faser zum Tragen von Verkehr verwendet werden kann. Außerdem können viele verschiedene digitale Übertragungstechniken verwendet werden.
  • Das Ermitteln des besten verteilten CMTS für eine gegebene Kabelanlage hängt von der bereits vorhandenen Gerätschaft ab, und/oder von neuer Gerätschaft, die zu der bereits vorhandenen Anlage hinzugefügt werden soll. Die beste Schicht für eine Verlagerung ist die PHY-Schicht 402. Die PHY-Schicht 402 ist in ihrem Durchsatz durch die DOCSIS-Spezifikation eingeschränkt. DOCSIS spezifiziert einen gegebenen Satz von Bandbreite, Modulationsmethoden und anderen physischen Parametern, welche den Bandbreitenbetrag in einem Upstream-Spektrum begrenzen. Beispielsweise begrenzt die nordamerikanische Version von DOCSIS das Upstream-Spektrum auf 5–42 MHz. Ein Kabelanlagenbetreiber muss das 5–42 MHz-Spektrum in Upstream-Kanäle unterteilen. Jeder Upstream-Kanal hat eine festgelegte Bandbreite. DOCSIS spezifiziert, dass die Symbolrate eines Upstream-Kanals entweder 160K, 320K, 640K, 1280K, 2560K oder 5120K Symbole pro Sekunde betragen kann. Der Kabelanlagenbetreiber weist diese Symbolraten dem Spektrum auf eine effiziente Weise zu. Die Symbolrate definiert die Gesamtzahl von Kanälen im Satz des Spektrums. Die Symbolrate wirkt sich nicht auf den Gesamtdurchsatz aus. Beispielsweise erfordert eine Symbolrate von 160K Symbolen pro Sekunde 200 KHz. Eine Symbolrate von 320K Symbolen pro Sekunde erfordert 400 KHz. Daher könnte ein Kabelbetreiber bei 400 KHz über einen einzelnen Kanal mit 320K-Symbol pro Sekunde oder über zwei (2) Kanäle mit 160K-Symbolen pro Sekunde verfügen. Die Symbole insgesamt pro Sekunde wären in beiden Fällen jeweils 320K.
  • Der Durchsatz ist eine Funktion von Symbolen pro Sekunde wie auch von Bits pro Symbol. DOCSIS ermöglicht mehrerer Modulationstypen: QAM4, QAM8, QAM16, QAM32, QAM64. Jeder Modulationstyp stellt eine verschiedene Anzahl von Bits pro Symbol zur Verfügung, wie nachstehend in Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1
    Modulationstyp Bits pro Symbol
    QAM4 2
    QAM8 3
    QAM16 4
    QAM32 5
    QAM64 6
  • Ein jeglicher gegebener Satz von Spektrum besitzt möglicherweise nicht genug Rauschimmunität, um die höheren Ordnungen der Modulation (z. B. QAM32 und QAM64) zu ermöglichen. Der Kabelanlagenbetreiber unterteilt das Spektrum in Upstream-Kanäle und versucht, den Modulationstyp für jeden Kanal zu maximieren. Der Kabelanlagenbetreiber weist dann Upstream-Kanälen Kabelmodems zu. Bei Verwendung eines herkömmlichen CMTS wie etwa der CMTS-Einheit 300 müsste das gesamte in 2A und/oder 2B gezeigte System in einem 5–42 MHz-Spektrum enthalten sein. Je näher die PHY-Schicht 402 an die Modems 210 im HFC-Netzwerk 110 heran rückt, desto weniger Modems 210 unterstützt jede PHY-Schicht 402. Sobald die PHY-Schicht 402 von der Kopfstelle 102 hinaus zum Faserknoten 206 und darüber hinaus verlagert wird, nimmt die Anzahl von PHY-Schichten 402 zu, wodurch die Systembandbreite vergrößert wird. Wenn die Kapazität der PHY-Schicht das übersteigt, was eine einzelne MAC-Schicht 404 bewältigen kann, wird auch die MAC-Schicht 404 verlagert, um die zusätzlichen MAC-Schichten 404 zuzulassen, die zum Bewältigen der Kapazität der PHY-Schicht benötigt werden.
  • Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines verteilten CMTS 400, die in 7 gezeigt ist, die Vermittlungsschicht 406 und die MAC-Schicht 404 in der Kopfstelle 102 und eine PHY-Schicht 402 in jedem der Faserknoten 206 anordnen. Ein Kabelsystem mit 40 Faserknoten 206 würde 40 PHY-Schichten 402 benötigen. Nur eine Vermittlungsschicht 406 und eine MAC-Schicht 404 wären erforderlich. Der Gesamtbetrag der Bandbreite auf der Kabelmodemseite der Faserknoten 206 wäre um einen Faktor 40 erhöht, und dennoch würden sich die Gesamtkosten nicht um einen Faktor 40 erhöhen. Die PHY-Schicht 402 ist um einen Faktor 40 vergrößert, aber die MAC-Schicht 404 und die Vermittlungsschicht 406 sind nicht vergrößert.
  • Wie vorausgehend erwähnt wurde, sendet die PHY-Schicht 402 einen Bitstrom an die MAC-Schicht 404. Die Ankunft dieses Bitstroms an der MAC-Schicht 404 darf nicht verzögert werden. Jegliche künstliche Verzögerung zwischen der PHY-Schicht 402 und der MAC-Schicht 404 kann dazu führen, dass das System mit DOCSIS inkompatibel wird. Daher muss die MAC-Schicht 404 an einem Ort angeordnet sein, der es ermöglicht, dass Signale von der PHY-Schicht 402 zeitgerecht von der MAC-Schicht 404 empfangen werden. Der Kommunikationskanal zwischen der PHY-Schicht 402 und der MAC-Schicht 404 muss ein dedizierter Kanal mit einer Worst-Case-Bandbreite sein. Dies kann auch bei der Bestimmung der Anordnung der MAC-Schicht(en) 404 einen Faktor darstellen. Ferner ist die Anzahl von PHY-Schichten 402, die von der/den MAC-Schicht(en) 404 bedient werden sollen, ein weiterer Faktor, der die Anzahl von erforderlichen MAC-Schicht(en) 404 und den Ort, an dem jede MAC-Schicht 404 angeordnet werden muss, diktieren kann.
  • Bei dem vorstehenden Beispiel kann z. B. eine Zunahme der Kapazität der PHY-Schicht um einen Faktor 40 mehr sein, als eine einzelne MAC-Schicht 404 bewältigen kann. Der Kabelbetreiber wird dann entscheiden müssen, wie weit die MAC-Schicht 404 in das HFC-System 200 oder 220 hinaus verlagert werden soll. In Abhängigkeit von den MAC-Schicht-Komponenten kann es ein festgelegtes MAC-zu-PHY-Verhältnis geben, das unterstützt werden muss. Falls dies der Fall ist, schreibt dies vor, wie viele MAC-Schichten 404 erforderlich sind. Der Kabelanlagenbetreiber kann dann die MAC-Schicht 404 in das HFC-System 200 oder 220 verlagern, um die PHY-Schicht-Bandbreitenerfordernisse zu unterstützen.
  • Der Kanal zwischen der MAC-Schicht 404 und der Vermittlungsschicht 406 unterliegt bei weitem nicht so starken Einschränkungen. Es gibt Grenzen dafür, wie latent dieser Kanal sein kann, aber das Puffer von Paketen ist in diesem Kanal akzeptabel. Der Kanal zwischen der MAC-Schicht 404 und der Vermittlungsschicht 406 ähnelt einem Internetkanal. Mehrere Verbindungen zwischen der Vermittlungsschicht 406 und der MAC-Schicht 404 können zusammen gefasst werden, um das Meiste aus der Bandbreite des Kanals zu machen. Für eine Aufstockung der digitalen Kanaltechnologie können andere optische Komponenten erforderlich sein. Falls sich die optischen Komponenten tiefer im HFC-System befinden, kann der Betreiber die MAC-Schicht 404 und die Vermittlungsschicht 406 tiefer in das HFC-System 200 oder 220 hinein verschieben. Falls die optischen Komponenten nicht vorhanden sind und ein Budget zum Verbessern des HFC-Systems vorhanden ist, kann der Betreiber diese Schichten auf die Kopfstelle hin zurück ziehen. Die Kosten für Bandbreitenraum sind immens. Dies ermöglicht viele Versionen von verteilten CMTS 400 in einem HFC-System.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm 800 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung der Anordnung von verteilten CMTS 400 in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die von dem Ablaufdiagramm 800 gegebene Beschreibung beschränkt. Stattdessen dürfte es für einen Fachmann auf dem/den einschlägigen Fachgebiet(en) aus der vorliegend gegebenen Lehre ersichtlich sein, dass auch andere funktionale Abläufe innerhalb des Schutzumfangs und Grundgedankens der vorliegenden Erfindung liegen. Der Prozess beginnt in Schritt 802, in dem der Prozess unverzüglich zu Schritt 804 weiter geht.
  • In Schritt 804 wird eine Beurteilung des Systems vorgenommen. Die Beurteilung umfasst eine Bestimmung der Bandbreitenerfordernisse von Kunden und eine Untersuchung der gegenwärtigen Systemkonfiguration. Die Beurteilung kann auch eine Untersuchung jeglicher neuen Gerätschaft umfassen, die zu der vorhandenen Anlage hinzugefügt werden soll. Die Prozess geht dann weiter zu Schritt 806.
  • In Schritt 806 wird eine Bestimmung vorgenommen, wo die PHY-Schicht 402 im HFC-System 200 oder 220 angeordnet werden soll, um Bandbreitenerfordernisse von Kunden zu erfüllen. Die Anordnung der PHY-Schicht 402 bestimmt auch die Anzahl von PHY-Schichten 402, die benötigt werden, um eine angemessene Bandbreite für die Kabelmodems 210 zur Verfügung zu stellen. Falls beispielsweise die PHY-Schicht 402 in einem ersten oder zweiten Hub angeordnet ist, wird nur eine PHY-Schicht 402 benötigt. Falls hingegen bestimmt wird, dass es erforderlich ist, die PHY-Schicht 402 im Faserknoten 206 anzuordnen, werden mehrere PHY-Schichten benötigt, und zwar eine für jeden Faserknoten in dem System. Die Prozess geht dann weiter zu Schritt 808.
  • In Schritt 808 wird eine Bestimmung vorgenommen, wo die MAC-Schicht 404 angeordnet werden soll. Wie vorausgehend erwähnt wurde, dürfen keine Übertra gungsverzögerungen zwischen der PHY-Schicht 402 und der MAC-Schicht 404 existieren. Der Ort der PHY-Schicht(en) 402 wird daher verwendet, um die maximal zulässige Distanz bei der Anordnung der MAC-Schicht 404 zu bestimmen, ohne Übertragungsverzögerungen zu verursachen. Ferner wird die Anzahl von in Schritt 806 angeordneten PHY-Schichten dazu verwendet, die Anzahl von erforderlichen MAC-Schichten zu bestimmen. Falls beispielsweise 10 PHY-Schichten 402 in Schritt 806 angeordnet werden und eine einzelne MAC-Schicht 404 nur 2 PHY-Schichten 402 bedienen kann, werden mindestens 5 MAC-Schichten 404 benötigt, und je nach dem Ort der PHY-Schichten 402 werden aufgrund der Punkt-zu-Mehrpunkt-Konfiguration des Netzwerks möglicherweise 10 MAC-Schichten 404 benötigt.
  • In Schritt 810 wird die Vermittlungsschicht 406 angeordnet. Obgleich die Einschränkungen für den Ort der Vermittlungsschicht 406 hinsichtlich des Ortes der MAC-Schicht 404 minimal sind, müssen Latenzgrenzwerte eingehalten werden, damit die verteilten CMTS 400 gemäß den DOCSIS-Spezifikationen arbeiten. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt 812, wo der Prozess endet.
  • Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Systeme können unter Verwendung einer Mehrzahl von Konfigurationen angeordnet werden. Daher können zahlreiche Ausführungsformen von verteilten CMTS 400 für jedes Kabelnetz existieren. Ob eine beliebige Ausführungsform von verteilten CMTS 400 zusammen mit einem jeden beliebigen HFC-System funktioniert, hängt von der Konfiguration des HFC-Systems und der Distanz zwischen verschiedenen Komponenten des HFC-Systems ab. Verschiedene Ausführungsformen von verteilten CMTS 400 werden nun unter Bezugnahme auf beispielhafte HFC-Systeme 200 und 220 beschrieben (vorstehend unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben). Auch wenn die HFC-Systeme 200 und 220 verwendet werden, um eine Mehrzahl von verteilten CMTS-Konfigurationen zu Verfügung zu stellen, sollen die vorgestellten verteilten CMTS-Konfigurationen nicht durch die HFC-Systeme 200 und 220 eingeschränkt sein. Einem Fachmann wird klar sein, dass auch andere verteilte CMTS-Konfigurationen je nach der Konfiguration des HFC-Systems, in dem das verteilte CMTS implementiert werden soll, möglich sind.
  • Die 9–12 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, in denen die Vermittlungsschicht und die MAC-Schichten 406 bzw. 404 in der Kopfstelle 102 vorhanden sind und die PHY-Schicht 402 über den Faserabschnitt der HFC-Systeme 200 und 220 verteilt ist. In 9 ist die PHY-Schicht 402 in dem primären Hub 202D vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 werden eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 verwendet. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass digitale Übertragungen im Upstream an dem primären Hub 202D beginnen. Auch wenn die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210 bedient, die an jeden der Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, wird Rauschen dadurch verringert, dass es ermöglicht wird, eine digitale Übertragung weiter auswärts von der Kopfstelle 102 zu beginnen. Daher werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den primären Hub 202D übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 10 ist die PHY-Schicht 402 in dem sekundären Hub 204 vorhanden. Diese Konfiguration eines verteilten CMTS 400 verwendet auch eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402. Bei dieser Ausführungsform beginnt die digitale Upstream-Übertragung an dem sekundären Hub 204C. Bei dieser Ausführungsform bedient die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210, die an jeden der Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, verringert aber den Analograuschpegel, indem sie es ermöglicht, dass digitale Übertragungen im Upstream an einem früheren Zeitpunkt innerhalb des Netzwerks beginnen. Somit werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204C übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 11 ist die PHY-Schicht 402 in den Faserknoten 206 vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 im HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210, was dazu führt, dass die Systembandbreite zunimmt und der Analograuschpegel abnimmt. Beispielsweise bedient jede in 11 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digitale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206. Im Upstream werden RF- Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 12 ist die PHY-Schicht 402 in dem Post-Faserknoten 222 vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der mit den Faserknoten 206A–C verbunden ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 12 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 12 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Dies führt ebenso zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert, verringert wird. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 13–16 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in der Kopfstelle 102 vorhanden ist, die MAC-Schicht 404 in dem primären Hub 202D vorhanden ist, und die PHY-Schicht 402 über den Faserabschnitt des Hybrid-Faser-Koax Systems 200 oder 220 verteilt ist. In 13 ist die PHY-Schicht 402 in dem primären Hub 202D vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 werden eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 verwendet. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass digitale Übertragungen im Upstream an dem primären Hub 202D beginnen. Auch wenn die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210 bedient, die jeweils an die Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, wird Rauschen dadurch verringert, dass es ermöglicht wird, die digitale Übertragung weiter auswärts von der Kopfstelle 102 zu beginnen. Somit werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den primären Hub 202D übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 14 ist die PHY-Schicht 402 in dem sekundären Hub 204C vorhanden. Diese Konfiguration eines verteilten CMTS 400 verwendet auch eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402. Bei dieser Ausführungsform bedient die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210, die jeweils an die Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, aber verringert den analogen Rauschpegel, indem sie es ermöglicht, dass digitale Übertragungen im Upstream zu einem früheren Zeitpunkt im Netzwerk stattfinden. Somit werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204C übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 15 befindet sich die PHY-Schicht 402 in den Faserknoten 206. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 im HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Modems, was dazu führt, dass die Systembandbreite zunimmt und der Analograuschpegel abnimmt. Beispielsweise bedient jede in 15 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digitale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 16 ist die PHY-Schicht 402 in den Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der an die Faserknoten 206A–C angeschlossen ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 16 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Modems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 16 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Dies führt ebenfalls zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert, verringert wird. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 17–19 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in der Kopfstelle 102 vorhanden ist, die MAC-Schicht 404 in dem sekundären Hub 202D vorhanden ist, und die PHY-Schicht 402 weiter in den Faserabschnitt des Hybrid-Faser-Koax Systems 200 und 220 hinein verteilt ist. In 17 ist die PHY-Schicht 402 gemeinsam mit der MAC-Schicht 404 in dem sekundären Hub 202C angeordnet. Diese Konfiguration eines verteilten CMTS 400 verwendet eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402. Bei dieser Ausführungsform beginnt die digitale Upstream-Übertragung an dem sekundären Hub 204C. Die PHY-Schicht 402 bedient alle Kabelmodems 210, die jeweils an die Faserknoten 206A–C angeschlossen sind, verringert aber den analogen Rauschpegel, indem sie es ermöglicht, dass digitale Übertragungen im Upstream zu einem früheren Zeitpunkt in dem Netzwerk stattfinden. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204C übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 18 befindet sich die PHY-Schicht 402 in den Faserknoten 206. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 im HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210, was dazu führt, dass die Systembandbreite zunimmt und der Analograuschpegel abnimmt. Beispielsweise bedient jede in 18 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digitale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 19 befindet sich die PHY-Schicht 402 in den Post-Faserknoten 212. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der an die Faserknoten 206A–C angeschlossen ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 19 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Modems 210 heran, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 19 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Auch dies führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen verringert wird, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 20 und 21 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in der Kopfstelle 102 vorhanden ist, die MAC-Schicht 404 in den Faserknoten 206 vorhanden ist, und die PHY-Schicht 402 im Faserabschnitt der Hybrid-Faser-Koax-Systeme 200 und 220 verteilt ist. In 20 ist die PHY-Schicht 402 gemeinsam mit der MAC-Schicht 404 im Faserknoten 206C angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 und 402 implementiert, nämlich eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206. Diese Konfiguration wird angewendet, wenn eine MAC-Schicht 404 die erforderliche Anzahl von PHY-Schichten 402 nicht ordnungsgemäß bewältigen kann. Die Verwendung einer Mehrzahl von PHY-Schichten 402 an den Faserknoten 206 macht die Unterstützung einer geringeren Anzahl von Kabelmodems 210 durch jede PHY-Schicht 402 erforderlich. Beispielsweise bedient jede in 20 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Dies vergrößert die Systembandbreite und verringert den Analograuschpegel. Digitale Übertragungen im Upstream beginnen nun an den Faserknoten 206. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen werden, und digitale Signale von diesen aus übertragen werden.
  • In 21 befindet sich die PHY-Schicht 402 im Post-Faserknoten 222. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 bzw. 402 implementiert. Eine MAC-Schicht 404 ist in jedem Faserknoten 206 angeordnet, und eine PHY-Schicht 402 ist in jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Bedürfnisse der erforderlichen Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind die MAC-Schichten 404 an jedem Faserknoten 206 angeordnet, um die an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnete Anzahl von PHY-Schichten 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 21 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • 22 veranschaulicht ein verteiltes CMTS 400, bei dem die Vermittlungsschicht 406 in der Kopfstelle 102 vorhanden ist und die MAC-Schichten 404 und PHY-Schichten 402 in den Post-Faserknoten 222 vorhanden sind. Bei dieser Konfiguration werden eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Bedürfnisse der erforderlichen Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher werden MAC-Schichten 404 an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet, um die jeweils an den Post-Faserknoten 222 angeordneten PHY-Schichten 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 22 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • Die vorstehend beschriebenen Beispiele für verteilte CMTS-Konfigurationen wiesen sämtlich mindestens eine verteilte CMTS-Schicht auf, die in der Kopfstelle 102 angeordnet ist. Bei den übrigen Beispielen für verteilte CMTS-Konfigurationen sind alle Schichten 402, 404 und 406 des verteilten CMTS 400 von der Kopfstelle 102 weg verschoben.
  • Die 23–25 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen das Netzwerk und die MAC-Schichten 406 bzw. 404 in dem primären Hub 202D vorhanden sind und die PHY-Schicht 402 über den Faserabschnitt der Hybrid-Faser-Koax-Systeme 200 und 220 verteilt ist. In 23 ist die PHY-Schicht 402 in dem sekundären Hub 204C vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 werden eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 verwendet. Bei dieser Ausführungsform bedient die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210, die jeweils an die Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, verringert aber den analogen Rauschpegel, indem sie es ermöglicht, dass digitale Übertragungen im Upstream zu einem früheren Zeitpunkt im Netzwerk stattfinden. Somit werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an den Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204C übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 24 ist die PHY-Schicht 402 in jedem der Faserknoten 206 vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 in dem HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210, was zu einer Zunahme der Systembandbreite führt und den Analograuschpegel reduziert. Beispielsweise bedient jede in 24 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digitale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 25 ist die PHY-Schicht 402 in den Post-Faserknoten 222 vorhanden. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der an die Faserknoten 206A–C angeschlossen ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 25 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 25 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Dies führt auch zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert, verringert wird. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 26–28 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in dem primären Hub 202D vorhanden ist, die MAC-Schicht 404 in dem sekundären Hub 204C vorhanden ist, und die PHY-Schicht 406 über den Faserabschnitt des Hybrid-Faser-Koax Systems 220 verteilt ist. In 26 ist die PHY-Schicht 402 in dem sekundären Hub 204C angeordnet. Diese Konfiguration eines verteilten CMTS 400 verwendet eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402. Bei dieser Ausführungsform bedient die PHY-Schicht 402 alle Kabelmodems 210, die an die Faserknoten 206A–C im System 200 angeschlossen sind, verringert aber den analogen Rauschpegel, indem sie es ermöglicht, dass digitale Übertragungen im Upstream zu einem früheren Zeitpunkt im Netzwerk stattfinden. Somit werden im Upstream RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, optische Signale werden von den Faserknoten 206 an den sekundären Hub 204C übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 27 befindet sich die PHY-Schicht 402 in jedem der Faserknoten 206. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 in dem HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210, was zu einer Zunahme der Systembandbreite führt und den Analograuschpegel verringert. Beispielsweise bedient jede in 27 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digi tale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 28 ist eine PHY-Schicht 402 in jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der an die Faserknoten 206A–C angeschlossen ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 25 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 28 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Auch dies führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert, verringert wird. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 29–30 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in dem primären Hub 202D vorhanden ist, die MAC-Schicht 404 in den Faserknoten 206 vorhanden ist, und die PHY-Schicht 402 im Faserabschnitt des HFC-Systems 220 verteilt ist. In 29 ist die PHY-Schicht 402 gemeinsam mit der MAC-Schicht 404 in den Faserknoten 206 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 bzw. 402 implementiert, nämlich eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206. Diese Konfiguration wird angewendet, wenn eine MAC-Schicht 404 die erforderliche Anzahl von PHY-Schichten 402 nicht ordnungsgemäß bewältigen kann. Die Verwendung einer Mehrzahl von PHY-Schichten 402 an den Faserknoten 206 macht die Unterstützung einer geringeren Anzahl von Kabelmodems 210 durch jede PHY-Schicht 402 erforderlich. Beispielsweise bedient jede in 29 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Dies erhöht die Systembandbreite und verringert Analograuschpegel. Digitale Übertragungen im Upstream beginnen nun an den Faserknoten 206. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen werden und digitale Signale von dort übertragen werden.
  • In 30 ist die PHY-Schicht 402 in jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 bzw. 402 implementiert. Eine MAC-Schicht 404 ist in jedem Faserknoten 206 angeordnet, und eine PHY-Schicht 402 ist in jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Erfordernisse der benötigten Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 an jedem Faserknoten 206 angeordnet, um die Anzahl von an jedem Post-Faserknoten 222 angeordneten PHY-Schichten 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 30 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • Die 31–32 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen das Netzwerk und die MAC-Schichten 406 bzw. 404 in dem sekundären Hub 204C vorhanden sind und die PHY-Schicht 402 weiter in den Faserabschnitt des HFC-Systems 220 verteilt ist. In 31 ist eine PHY-Schicht in jedem der Faserknoten 206 angeordnet. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206 in dem HFC-System 200 benötigt. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten in dem System. Mit einer zunehmenden Anzahl von PHY-Schichten 402 unterstützt jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210, was zu einer Zunahme der Systembandbreite führt. Beispielsweise bedient jede in 31 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Digitale Übertragungen beginnen nun an den Faserknoten 206, was zu einer Verringerung des analogen Rauschpegels führt. Im Upstream werden RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • In 32 ist eine PHY-Schicht in jedem der Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Konfiguration eines verteilten CMTS 400 wird eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt, der an die Faserknoten 206A–C angeschlossen ist. Diese Konfiguration erfordert eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine Mehrzahl von PHY-Schichten 402, und zwar eine für jeden Post-Faserknoten 222 in dem System. Die in 32 gezeigte Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 32 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Auch dies führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Im Upstream beginnt die digitale Übertragung an den Post-Faserknoten 222, wodurch jegliches Analograuschen, das aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultiert, verringert wird. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden danach übertragen.
  • Die 33 und 34 veranschaulichen verteilte CMTS-Konfigurationen, bei denen die Vermittlungsschicht 406 in dem sekundären Hub 204C angeordnet ist, die MAC-Schicht 404 in den Faserknoten 206 angeordnet ist, und die PHY-Schicht 402 auf die Faserknoten 206 oder Post-Faserknoten 222 verteilt ist. In 33 ist die PHY-Schicht 402 gemeinsam mit der MAC-Schicht 404 in den Faserknoten 206 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 bzw. 402 implementiert, nämlich eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Faserknoten 206. Diese Konfiguration wird angewendet, wenn eine MAC-Schicht 404 die erforderliche Anzahl von PHY-Schichten 402 nicht ordnungsgemäß bewältigen kann. Die Verwendung einer Mehrzahl von PHY-Schichten 402 an den Faserknoten 206 macht die Unterstützung einer geringeren Anzahl von Kabelmodems 210 durch jede PHY-Schicht 402 erforderlich. Beispielsweise bedient jede in 33 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Dies vergrößert die Systembandbreite und verringert Analograuschpegel. Digitale Übertragungen im Upstream beginnen nun an den Faserknoten 206. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen werden und digitale Signale von dort übertragen werden.
  • In 34 ist die PHY-Schicht 402 in jedem der Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vermittlungsschicht 406 und mehrere MAC- und PHY-Schichten 404 bzw. 402 implementiert. Eine MAC-Schicht 404 ist in jedem Faserknoten 206 angeordnet, und eine PHY-Schicht 402 ist in jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Erfordernisse der benötigten Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 an jedem Faserknoten 206 angeordnet, um die an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnete Anzahl von PHY-Schichten 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 34 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • 35 veranschaulicht eine verteilte CMTS-Konfiguration, bei der die Vermittlungsschicht 406 in dem sekundären Hub 204C angeordnet ist und eine MAC- und eine PHY-Schicht 404 bzw. 402 in jedem der Post-Faserknoten 222 angeordnet sind. Somit werden eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Erfordernisse der benötigten Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet, um jede PHY-Schicht 402 zu bewältigen, die an jedem Faserknoten 222 angeordnet ist. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 35 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • Die 36–39 veranschaulichen Konfigurationen eines verteilten CMTS 400, die mehrere Schichten von jedem Modul des verteilten CMTS 400 benötigen. Obgleich diese Konfigurationen große Mengen zusätzlicher Bandbreite zum Bedienen der angeschlossenen Kabelmodems 210 sowie Verringerungen des Rauschens zur Verfügung stellen, sind die Kosten für die Gerätschaft, die zum Bedienen der Kabelmodems 210 benötigt wird, hoch.
  • In 36 ist es erforderlich, dass die Vermittlungsschicht 406 und die MAC-Schicht 404 in jedem Faserknoten 206 vorhanden sind und die PHY-Schicht 402 in jedem Post-Faserknoten 222 vorhanden ist. Somit werden eine Vermittlungsschicht 406 und eine MAC-Schicht 404 von jedem der Faserknoten 206A–C benötigt, und eine PHY-Schicht 402 wird für jeden der Post-Faserknoten 222A–D benötigt. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Erfordernisse der benötigten Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 an jedem Faserknoten 206A–C angeordnet, um jede an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnete PHY-Schicht 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 36 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • 37 erfordert es, dass die Vermittlungsschicht 406 in jedem Faserknoten 206 vorhanden ist und die MAC-Schicht 404 und die PHY-Schicht 402 in jedem Post-Faserknoten 222 vorhanden sind. Somit ist eine Vermittlungsschicht 406 in jedem der Faserknoten 206A–C angeordnet, und eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 sind in jedem der Post-Faserknoten 222A–D angeordnet. Bei dieser Ausfüh rungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Bedürfnisse der erforderlichen Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 am jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet, um jede an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnete PHY-Schicht 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 37 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Diese Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • 38 veranschaulicht eine Konfiguration eines verteilten CMTS 400, bei der das verteilte CMTS 400 nur in jedem der Faserknoten 206 vorhanden ist. Somit sind eine Vermittlungsschicht 406, eine MAC-Schicht 404 und eine PHY-Schicht 402 in jedem der Faserknoten 206 angeordnet. Diese Konfiguration kann verwendet werden, wenn eine MAC-Schicht 404 die erforderliche Anzahl von PHY-Schichten 402 nicht ordnungsgemäß bewältigen kann. Die Verwendung einer Mehrzahl von PHY-Schichten 402 an den Faserknoten 206 erfordert es, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 38 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Faserknoten 206A, 206B oder 206C angeschlossen sind. Dies vergrößert die Systembandbreite und verringert Analograuschpegel, jedoch zu hohen Kosten, da mehrere Schichten einer jeden Komponente des verteilten CMTS benötigt werden. Die digitalen Übertragungen im Upstream beginnen nun an den Faserknoten 206. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass RF-Signale von den Kabelmodems 210 an die Faserknoten 206 übertragen werden und digitale Signale von dort übertragen werden.
  • 39 veranschaulicht eine Konfiguration eines verteilten CMTS 400, bei der das verteilte CMTS 400 nur in den Post-Faserknoten 222 vorhanden ist. Bei dieser Ausführungsform ist jede der Schichten 406, 404 und 402 in jedem Post-Faserknoten 222 vorhanden. Obgleich diese Ausführungsform einen hohen Betrag zusätzlicher Bandbreite zum Bedienen der angeschlossenen Kabelmodems zur Verfügung stellt, kann eine solche Ausführungsform kostspielig sein, da sie ein verteiltes CMTS 400 für jeden Post-Faserknoten 222 benötigt. Bei dieser Ausführungsform wäre eine einzelne MAC-Schicht nicht in der Lage, die Bedürfnisse der erforderlichen Anzahl von PHY-Schichten zu bewältigen. Daher sind MAC-Schichten 404 an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnet, um jede an jedem Post-Faserknoten 222 angeordnete PHY-Schicht 402 zu bewältigen. Diese Konfiguration verschiebt die PHY-Schichten 402 näher an die Kabelmodems 210, wodurch es ermöglicht wird, dass jede PHY-Schicht 402 weniger Kabelmodems 210 unterstützt. Beispielsweise bedient jede in 39 gezeigte PHY-Schicht 402 die Kabelmodems 210, die an einen der Post-Faserknoten 222A, 222B, 222C oder 222D angeschlossen sind. Die Implementierung führt zu einer Zunahme der Systembandbreite. Die digitale Übertragung im Upstream beginnt am Post-Faserknoten 222, wodurch jegliche Analograuschsignale, die aus Störquellen in den Koaxialkabeln resultieren, verringert werden. RF-Signale werden von den Kabelmodems 210 an die Post-Faserknoten 222 übertragen, und digitale Signale werden von dort übertragen.
  • Obgleich vorstehend eine Mehrzahl von verschiedenen verteilten CMTS-Konfigurationen gezeigt wurde, sind diese Konfigurationen nicht erschöpfend. Für den Fachmann auf dem/den einschlägigen Fachgebiet(en) ist ersichtlich, dass auch verschiedene andere Konfigurationen verwendet werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Zusammenfassung
  • Die voraus gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wurde zur Verfügung gestellt, um jeden Fachmann in die Lage zu versetzen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder anzuwenden. Auch wenn die Erfindung im Besonderen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen von Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Anordnung eines verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage (200, 220), abgekürzt als HFC-Anlage, welches umfasst: 1) Beurteilen (804) der HFC-Anlage (200, 220) und der Bandbreitenanforderungen für jedes Kabelmodem (210) in der HFC-Anlage (200, 220); 2) Bestimmen (806) des Ortes von einer oder mehreren physikalischen Schichten (402) des verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) derart, dass die Bandbreite- und Rauschen-Anforderungen für das Anordnen in der HFC-Anlage (200, 220) erfüllt sind; 3) Bestimmen (808) des Ortes von einer oder mehreren Medienzugriff-Steuerschichten (404) des verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) derart, dass die in Schritt (2) bestimmte Kapazität von physikalischen Schichten für das Anordnen in der HFC-Anlage (200, 220) erfüllt ist; und 4) Bestimmen (810) des Ortes von einer oder mehreren Netzwerkschichten (406) derart, dass Latenzprobleme auf Grund von Gerätschaften in der HFC-Anlage (200, 220) für das Anordnen vermieden sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt 1) das Untersuchen einer gegenwärtigen Systemkonfiguration umfasst.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei Schritt 1) ferner das Untersuchen einer jeglichen weiteren Gerätschaft umfasst, die zu dieser HFC-Anlage (200, 220) hinzugefügt werden soll.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Schritt 2) das Bestimmen einer Anzahl von physikalischen Schichten (402) umfasst, die benötigt werden, um für jedes Kabelmodem (210) in der HFC-Anlage (200, 220) eine angemessene Bandbreite zur Verfügung zu stellen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schritt 3) das Verwenden der in Schritt 2) angeordneten Anzahl von physikalischen Schichten umfasst, um eine Anzahl von benötigten Medienzugriff-Steuerschichten (404) zu bestimmen.
  6. Verteiltes Kabelmodem-Abschlusssystem (400) in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage (200, 220), abgekürzt als HFC-Anlage, das gemäß dem Verfahren gemäß der Definition in einem der Ansprüche 1–5 angeordnet ist.
  7. Vorrichtung zum Bestimmen der Anordnung eines verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) in einer Hybrid-Faser-Koax-Anlage (200, 220), abgekürzt als HFC-Anlage, welche aufweist: 1) Einrichtungen zum Beurteilen der HFC-Anlage (200, 220) und der Bandbreitenanforderungen für jedes Kabelmodem (210) in der HFC-Anlage (200, 220); 2) Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren physikalischen Schichten (402) des verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) derart, dass die Bandbreite- und Rauschen-Anforderungen für das Anordnen in der HFC-Anlage (200, 220) erfüllt sind; 3) Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren Medienzugriff-Steuerschichten (404) des verteilten Kabelmodem-Abschlusssystems (400) derart, dass die Kapazität von physikalischen Schichten erfüllt ist, die von den Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren physikalischen Schichten (402) für das Anordnen in der HFC-Anlage (200, 220) bestimmt wurde; und 4) Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren Netzwerkschichten (406) derart, dass Latenzprobleme auf Grund von Gerätschaften in der HFC-Anlage (200, 220) für das Anordnen vermieden sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren physikalischen Schichten (402) Einrichtungen zum Bestimmen einer Anzahl von physikalischen Schichten (402) aufweisen, die benötigt werden, um für jedes Kabelmodem (210) in der HFC-Anlage (200, 220) eine angemessene Bandbreite zur Verfügung zu stellen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einrichtungen zum Bestimmen des Ortes von einer oder mehreren Medienzugriff-Steuerschichten (404) Einrichtungen zum Verwenden der bestimmten Anzahl von PHY-Schichten zum Bestimmen einer Anzahl von benötigten Medienzugriff-Steuerschichten (404) aufweisen.
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