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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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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.
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Einschlägiger Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind durch die abhängigen Unteransprüche definiert.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG/FIGUREN
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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.
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1 ist
ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kabelmodemsystems
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung
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2A ist
ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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2B ist
ein weiteres stark vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften
Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines herkömmlichen CMTS.
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4 ist
ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines verteilten CMTS gemäß Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration für eine MAC-Schicht,
die einen CMTS MAC-Chip gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert.
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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.
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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.
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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.
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9–39 sind
Blockdiagramme zur Veranschaulichung beispielhafter Ausführungsformen
von verteilten CMTS-Konfigurationen in einer Hybrid-Faser-Koax(HFC)-Anlage.
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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.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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Übersicht über ein
Kabelmodemsystem
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Hybrid-Faser-Koax-Architektur
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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CMTS
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Verteiltes CMTS
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 |
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
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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.