KR20070038912A

KR20070038912A - 인터넷 프로토콜을 통해 전달된 비디오를 평가하기 위한조합 미터

Info

Publication number: KR20070038912A
Application number: KR1020060097668A
Authority: KR
Inventors: 마이클 디. 고트왈즈
Original assignee: 엑터나
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2007-04-11
Also published as: US20070107034A1; CN1946196A; EP1777851A2

Abstract

가입자 사이트에서 수신된 비디오 스트림을 테스트하기 위한 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 장치는 하이브리드 섬유 동축(HFC, hybrid fiber coaxial) 네트워크를 통하여 통신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 수신하기 위한 커플링(coupling), 상기 커플링에 동작 가능하도록 연결된 신호 레벨 측정 회로로서, 상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 1 집합에 관련된 신호 레벨 측정치들을 생성하도록 동작할 수 있는 상기 신호 레벨 측정 회로, 상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합으로부터 비디오 데이터 패킷의 스트림을 획득하도록 동작할 수 있는 통신 회로, 및 상기 통신 회로에 동작 가능하도록 연결된 처리 회로를 포함한다. 상기 처리 회로는, 상기 신호 레벨 측정 회로로부터 신호 레벨 측정치들을 수신하고, 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합에 상응하여 진단 데이터(diagnostic data)를 생성하도록 동작할 수 있으며, 상기 처리 회로는, 상기 신호 레벨 측정치들 및 상기 진단 데이터를 나타내는 정보를 인간이 지각할 수 있는 형태로 통신하도록 더욱 동작 가능하다. 본 발명에 따른 장치는 HFC 네트워크를 통하여 가입자 사이트로 전달되기 위하여 휴대용 유닛 내에 장착될 수 있다.

Description

인터넷 프로토콜을 통해 전달된 비디오를 평가하기 위한 조합 미터{Combination meter for evaluating video delivered via internet protocol}

도 1은 발명의 측면들에 따라 구성된 예시적인 광대역 방식 통신 시스템 및 예시적인 테스트 장치의 블록도를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따르는 예시적인 시험 장치의 블록도를 도시한다.

도 3은 본 발명의 측면들을 포함하는 테스트 장치의 개념적인 블록도를 도시한다.

도 4는 도 3의 테스트 장치의 평면도를 도시한다.

도 5는 도 3의 테스트 장치의 모뎀 회선의 예시적인 실시예의 개념적인 블록도를 도시한다.

도 6은 도 3의 테스트 장치 내에서 수행될 수 있는 아날로그 신호 레벨 측정을 수행하기 위한 예시적인 일 군의 단계들의 흐름도를 도시한다.

도 7은 도 3의 테스트 장치 내에서 수행될 수 있는 디지털 신호 레벨 측정을 수행하기 위한 예시적인 일 군의 단계들의 흐름도를 도시한다.

도 8은 채널 신호 스펙트럼 내의 디지털 채널 신호 및 복수의 측정 대역의 주파수 영역 표현을 도시한다.

도 9는 예시적인 일 군의 물리적 계층 테스트를 수행하기 위하여 도 3의 테 스트 장치 내에서 수행될 수 있는 일군의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다.

도 10은 예시적인 일 군의 모뎀 등록 테스트를 수행하기 위하여 도 3의 테스트 장치 내에서 수행될 수 있는 일군의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다.

도 11 및 12는 도 3의 테스트 장치 내에서 수행될 수 있는 동작의 예시적인 다른 군의 동작들의 흐름도를 도시한다.

도 13은 비디오 연결(video connection)을 평가하기 위한 동작을 구현하기 위한 환경 및 도 3에 도시된 테스트 장치와 비디오 서버간의 상호작용을 도시한다.

도 14는 비디오 연결을 평가하기 위한 일 군의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다.

본 발명은 일반적으로 광대역 통신 네트워크에 관한 것이며, 특히, 인터넷을 통하여 비디오를 제공하는 광대역 통신 네트워크의 테스트 및/또는 분석 기술에 관한 것이다.

케이블 네트워크는 중앙집중식 헤드 엔드(headend) 및 복수의 고객이 소지하는 기기(customer premise device) 간의 광대역 통신 신호를 통신하는 통신 네트워크이다. 케이블 네트워크는 다수의 형태를 가지지만, 전형적으로는 동축 케이블의 산개형 네트워크를 포함한다. 다수의 케이블 네트워크는 광섬유 회선으로 이루어진 실질적인 부분을 더 포함한다. 이러한 네트워크는 하이브리드 섬유 동축(HFC, hybrid fiber coax) 또는 HFC 네트워크라고 알려진다. 이러한 네트워크는 널리 이용된다.

역사적으로 볼 때, 케이블 네트워크는 주로 텔레비전 프로그램 신호의 전달을 위해 사용되었다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 케이블 네트워크 헤드 엔드는 동축 케이블의 계층 네트워크를 통하여 광대역 신호를 각 가입자에 전달했다하였으며, 이러한 동축 케이블의 계층 네트워크는 케이블 플랜트(cable plant)라고 불렸다. 광대역 신호는 복수 개의 채널로 구분되었으며, 각 채널은 전체 광대역 신호 중 대략적으로 6 MHz 너비의 대역을 차지했다.

케이블 시스템이 적합하게 동작하기 위하여는 필드 테스팅 동작이 관련된다. 케이블 플랜트가 전체 케이블 서비스 영역 전체에 분배되기 때문에, 네트워크는 네트워크의 변화되고 고립된 부분에서의 손해 또는 다른 유해한 현상을 경험할 수 있다. 그 결과, 많은 고객은 우수한 서비스를 제공받는 반면에, 소수의 고객들은 지역적인 국부적인 문제에 기인하여 하나 또는 그 이상의 채널을 수신할 수 없을 수 있다. 케이블 서비스 제공자는 문제를 진단하는 것을 돕고, 네트워크 해석을 수행하기 위하여 자주 손바닥 크기의(handheld) 신호 측정기를 이용하여 왔다.

역사적으로, 테스트 장치에는 무선 주파수(RF) 신호 수신기 및 시스템의 선택된 채널에서 수신된 신호를 측정하기 위한 회로가 포함되었다. 다수의 채널을 측정하면 케이블 네트워크에 대한 대략적 스펙트럼 분석이 제공된다. 아날로그 케이블 텔레비전 채널들을 측정하는 다양한 테스트 장치들이 개발되었다.

오랫동안 케이블 텔레비전 시스템이 아날로그 NTCS 표준 텔레비전 신호를 채 택한데 반하여, 케이블 서비스 제공자는 최근에 디지털 텔레비전 신호 방송으로 전환하여 왔는데, 그 이유는 디지털 텔레비전 신호 방송이 비용/서비스 비율 측면에서 더 바람직하기 때문이다. 케이블 네트워크를 위해 개발된 많은 필드 테스트 장치가 아날로그 케이블 텔레비전 채널을 테스트하기 위해 개발되었기 때문에, 디지털 케이블 필드의 측정 기술이 개발되어야 했다. 이러한 장치가 개발되었으며, 특히 케이블 텔레비전 시스템의 선택된(또는 전부) 채널에서 이용 가능한 신호 레벨을 전형적으로 측정했다.

케이블 시스템의 최신 경향은 케이블 네트워크를 통하여 양방향 고속 데이터 통신을 제공하는 것이다. 양방향 통신 기술은 고객으로 하여금 동축 케이블 접속을 사용하여 청각-시각적 방송 프로그래밍 정보 및 전자 메일, 다운로드 및 브라우징을 위해 인터넷에 접속하는 것 모두를 수행할 수 있도록 허용한다. HFC 네트워크는 주문형 비디오(VOD, Video On Demand)라고 알려진 특정 형태의 서비스를 제공하도록 더욱 구성될 수 있다.

현재, 신호 레벨 측정치들 및 다른 관련된 물리적 계층 측정치들은 네트워크의 문제점을 해결하고 네트워크 성능을 분석하기에 유용한 정보를 여전히 제공한다. 그러나, 소비자에게 제공된 VOD 또는 비디오 브로드캐스트 서비스와 같은 특정 서비스에서 발생되는 데이터 통신의 타입을 분석하여야 하는 필요성이 존재한다.

본 발명은 신호 레벨 측정 및 관련된 물리적 계층 측정치들뿐만 아니라 비디오 스트림 서비스(패킷 손실, 비디오 스트림 비트율, 지연 또는 지터)의 품질에 관련된 테스트들을 수행하는 조합 비디오 스트림 분석기 및 물리적 계층 테스트 장치를 제공함으로써, 전술된 문제점들 및 다른 문제점들을 해결한다. 본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 손바닥 크기이고 휴대용의 장치 내에 구현된다.

가입자 사이트에서 수신된 비디오 스트림을 테스트하기 위한 장치는, 하이브리드 섬유 동축(HFC, hybrid fiber coaxial) 네트워크를 통하여 통신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 수신하기 위한 커플링(coupling), 상기 커플링에 동작 가능하도록 연결된 신호 레벨 측정 회로로서, 상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제1 집합에 관련된 신호 레벨 측정치들을 생성하도록 동작할 수 있는 상기 신호 레벨 측정 회로, 상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제2 집합으로부터 비디오 데이터 패킷의 스트림을 획득하도록 동작할 수 있는 통신 회로, 및 상기 통신 회로에 동작 가능하도록 연결된 처리 회로를 포함하며, 상기 처리 회로는, 상기 신호 레벨 측정 회로로부터 신호 레벨 측정치들을 수신하고, 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제2 집합에 상응하여 진단 데이터(diagnostic data)를 생성하도록 동작할 수 있으며, 상기 처리 회로는, 상기 신호 레벨 측정치들 및 상기 진단 데이터를 나타내는 정보를 인간이 지각할 수 있는 형태로 통신하도록 더욱 동작 가능한 것을 특징으로 한다.

다른 실시예들은 DOCSIS 표준에 따라 진단 데이터를 통신하는 것과 같은 부가적인 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 장치는 바람직하게는 진단 데이터가 HFC 시스템 내에서 여러 가지 위치에 생성되도록 허용하는 손바닥 크기의 휴대용의 장치 내에 수용된다.

상기에 기술된 특징 및 이점 및 다른 특징들은 첨부된 도면 및 후술되는 상세한 설명을 이해함으로써 그 일반 기능이 분명하게 이해될 것이다. 본 발명의 몇 가지 변형예들은 언급되지 않는 다른 문제점을 해결할 수 있으며, 또는 단지 전술된 것과 관계가 있는 문제들만을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 통신 네트워크(110) 내에 포함되는 분석 장치(100)를 채택하는 하나의 예시적인 테스트 구성을 도시한다. 통신 네트워크(110)는 케이블 네트워크로서 전형적으로 알려져 있는 지상의 고속 광대역네트워크이다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서, 통신 네트워크(110)는 복수 개의 가입자 및 네트워크 헤드 엔드(112) 간의 무선 주파수 통신에 영향을 미치기 위한 광섬유 링크 및 동축 케이블을 모두 사용하는 하이브리드 섬유 동축 또는 HFC 네트워크이다. 네트워크 헤드 엔드(112)는 더 나아가 인터넷(150)에 연결된 복수 개의 가입자 및 하나 이상의 장치(152) 간의 인터넷 통신을 제공하도록 동작 가능하다. 장치(152)는 통신 네트워크(110)의 외부에 위치한다. 분석 장치(100)는 네트워크(110)의 원격 위치에서의 신호의 강도를 이용함으로써 네트워크의 다중 파라미터들을 테스트하도록 동작가능하며, 이를 통하여 네트워크(110)의 원격 위치에서 인터넷 연결성(Internet connectivity)이 이용 가능한 상태인지 및/또는 네트워크(110)의 원격 지점에서의 디지털 채널 품질 등을 테스트할 수 있다. 분석 장치(100)의 특징들을 조합한 특정의 결과물들을 실시예에 따라서 변화될 수 있다.

더 상세히 설명하면, 통신 네트워크(110)는 헤드 엔드(112), 섬유 플랜트(114), 동축 케이블 플랜트(116), 복수의 네트워크 탭 회선(118), 복수의 가입자 드롭 회선(120), 복수의 가입자 사이트(122)를 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서, 헤드 엔드 광학 부호기/복호기(124)는 섬유 플랜트(114)에 네트워크 헤드 엔드(112)를 접속시키고, 노드 광학 부호기/복호기(126)는 동축 케이블 플랜트(116)에 섬유 플랜트(114)를 접속한다. 당업계에서 공지된 바와 같이, 섬유 플랜트(114)는 네트워크(110) 및 헤드 엔드(112)의 이산 부분 사이에서 통신을 제공하는 전용 회선으로서 사용된다. 동축 케이블 플랜트(116)는 네트워크(110)의 각 이산 부분 내에 네트워크 통신 회선을 분산하기 위해 이용된다.

섬유 플랜트(114) 및 동축 케이블 플랜트(116) 모두는 광대역 신호를 전달하도록 작동 가능하고, 이러한 광대역 신호들은 약 4 MHz 내지 대략 1000 MHz의 범위에 속하는 신호들을 포함할 수 있으나, 이러한 대역에 한정되는 것은 아니다. 주파수 스펙트럼은 대략 6 또는 8 MHz의 폭을 가지는 채널 내로 분주되고, 해당 채널을 정의하기 위하여 사용되는 반송 주파수를 포함한다. 일반적으로, 채널 주파수에서의 반송 신호는 아날로그 또는 디지털 기술을 사용하여 정보 신호와 함께 변조됨으로써 콘텐츠를 해당 채널에 제공한다.

헤드 엔드(112)는 방송 프로그램 정보원(132), 케이블 모뎀 종단 시스템(CMTS, cable modem termination system, 134), 결합부(136), 및 서버 네트워크(138)를 포함한다. CMTS(134)는 결합부(136) 및 서버 네트워크(138)에 동작 가능하도록 연결된다. 방송 프로그램 정보원(132)도 결합부에 연결된다. 결합 부(136)는 광학 부호기/복호기(124)에 동작 가능하도록 연결된다.

방송 프로그램 정보원(132)은 브로드캐스트 오디오 및/또는 시각 정보를 네트워크(110)를 통하여 획득하는 모든 종류의 공지된 장치 또는 일군의 회로들일 수 있다. 예를 들면, 방송 프로그램 정보원(132)은 지역 텔레비전 채널, 유료 텔레비전 서비스 채널, 유료 및 무료 음성 채널, 무료 비국지적(non-local) 텔레비전 채널, 텔레비전 가이드 정보 및 이러한 정보 등을 일반적으로 제공한다.

CMTS(134)는 네트워크(110)에 네트워크(110)를 통하여 연결되어 있는 케이블 모뎀(130)으로 데이터를 통신하거나 이러한 모뎀(130)으로부터 데이터를 수신하는 공지된 장치이다. 본 발명의 일 실시예에서, CMTS(134)는 적어도 DOCSIS 1.1 표준에 호환되며, 이 표준은 당업계에 알려져 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, CMTS(134)는 다른 DOCSIS 표준을 포함하는 다른 통신 표준을 위해 구성될 수 있다는 점은 명백하다. CMTS(134)는 케이블 모뎀(130) 및 다른 컴퓨터 간의 인터넷(150) 통신으로서 서버 네트워크(138)를 경유하는 통신을 용이하게 한다. CMTS(134)의 구성 및 동작은 당업계에 공지되어 있다.

서버 네트워크(138)는 예를 들면 LAN/Ethernet 네트워크이며, 네트워크(110) 상의 케이블 모뎀(130) 및 인터넷(150) 간의 인터넷 접속을 용이하게 하기 위하여 필요한 여러 가지 동작들을 수행하며, LAN/Ethernet 네트워크에 연결된 다양한 서버들을 포함한다. 예를 들면, 이러한 서버는 트리비얼 파일 전송 프로토콜(TFTP, trivial file transfer protocol)서버(140), 타임 오브 데이(TOD, time of day) 서버(142) 및 동적 호스트 제어 프로토콜(DHCP, dynamic host control protocol) 서 버(144)를 포함한다. 상기의 서버의 각각은 DOCSIS 인터넷 접속 기능을 실행한다. 예를 들면, TFTP 서버(140)는 각 케이블 모뎀(130)을 위한 구성 파일(configuration file)을 유지한다. 각 케이블 모뎀(130)을 위한 구성 파일은 모뎀(130)을 위한 서비스의 파라미터/제약(constraints)을 식별한다. 이러한 파라미터/제약은 흔히 모뎀(130)과 관련된 가입자(122)에 의해 구입된 서비스의 레벨에 의하여 규정된다. 그래서, 파라미터는 예를 들어 최대 이용 가능한 대역폭, 및 모뎀(130)에 부착될 수 있는 고객의 소유 장치(premise device)의 개수 등을 정의할 수 있다. TOD 서버(142)는 모뎀(130) 및 인터넷(150) 간의 특정 통신에 대한 타임 스탬프 정보를 제공한다. 예를 들면, 모뎀(130)에 의해 생성되는 이메일 메시지는 시간 정보를 사용하여 TOD 서버(142)로부터 타임 스탬프가 부여될 수 있다. DHCP 서버(144)는 IP 주소 할당 동작을 케이블 모뎀(130)에 제공한다. 일반적으로, 공지된 바와 같이, 각 케이블 모뎀(130)은 인터넷(150)에 접속을 설정하려고 할 때 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 요청한다. DHCP 서버(144)는 이러한 주소를 획득하기 위한 동작을 수행한다.

서버 네트워크(138) 상의 추가 서버(146)는 네트워크(110)를 통하여 인터넷 프로토콜 서비스 상에서 음성 전달(VoIP, Voice over Internet Protocol) 서비스 또는 비디오 스트림 서비스를 제공하는데 필요한 서버들을 포함한다. VOIP 서비스는 인터넷 접속을 경유하여 가입자의 케이블 모뎀(130)을 통하여 전화 서비스를 제공한다. 비디오 스트림 서비스는 비디오 스트림의 점-대-점 배달 동작으로서, 주문형 비디오(VOD) 서버를 이용하여 제공될 수 있으며, 또는 이들은 복수의 가입자 사이트로 비디오 스트림을 IP 브로드캐스트하기 위한 서비스일 수 있다. 이하 상세히 후술되는 바와 같이, 이러한 서비스를 사용하는 가입자는 케이블 모뎀(130)에 연결된 부가 설비를 포함해야만 한다. 특히, 멀티미디어 터미널 어댑터(MTA)로서 알려져 있는 장치는 전화기 및 비디오 서비스를 위하여 케이블 모뎀(130) 및 가입자 구성요소 사이에 연결되어야 한다. 또는, MTA는 케이블 모뎀과 함께 통합될 수 있으며, 이것은 내장형 MTA(eMTA, embedded MTA)라고 알려져 있다. 데이터 패킷, 이를테면 VoIP 및 비디오 서비스로 지원된 멀티미디어 서비스에 관한 상세한 사항은 McIntosh, David 저, "PacketCable™ Network: A Comprehensive Design for the Delivery of VoIP services", (SCTE Cable Tec-Expo® 2002) 에 나타나 있는데, 이들은 사이트에서 찾을 수 있으며, 이 문서는 본 명세서에 통합되어 참조된다. 서버 네트워크(138)는 인터넷(150)에 접속하는 라우터 또는 스위치(148)를 더 포함한다. 서버 네트워크(138)와 같은 LAN을 인터넷 액세스 포인트에 접속하는 라우터는 공지된다.

헤드 엔드(112)의 외부에 위치하는 네트워크(110)를 참조하면, 헤드 엔드 광학 부호기/복호기(124)는 광학 플랜트(114)의 복수의 광학 회선에 연결된다. 도 1이 헤드 엔드 광학 부호기/복호기(124)로부터 도출된 2개의 광학 회선을 도시하고 있지만, 네트워크(110)는 더 많은 수의 광학 회선을 광학 플랜트(114)로부터 적당하게 포함할 수 있다. 광학 플랜트(114)의 회선은 여러 가지 지리적인 영역으로 확장되고, 노드 광학 부호기/복호기(126)에서 종료된다. 각 광학 부호기/복호기(126)는 케이블 플랜트(116)의 하류측(downstream) 동축 케이블로도 연결된다. 케이블 플랜트(116) 상의 드롭 지점(drop point)으로부터 연장하는 것은 네트워크 탭 회선(118)들이다. 네트워크 탭 회선(118)도 동축 케이블로부터 만들어진다. 각 네트워크 탭 회선(118)으로부터 확장하는 것은 하나 이상의 가입자 드롭 회선(120)이다. 가입자 드롭 회선(120)은 동축 케이블 터미네이션을 가입자 소지 장치(subscriber premise, 122)에 제공한다. 당업계에 알려진 바와 같이, 가입자 장치(122)는 상주식(residence), 상용 또는 산업적 장치(establishment)일 수 있다.

전술된 바와 같이, 일부 가입자는 가입자 드롭 회선(120)에 접속된 텔레비전(128), 가입자 드롭 회선(120)에 연결된 케이블 모뎀 회선(130), 또는 두 가지 모두를 가진다.

분석 장치(100)는 네트워크(110) 내의 여러 가지 지점의 성능 측면을 테스트하거나, 분석하기 위하여 사용되는데, 특히 하나 또는 그 이상의 사용자 소지 장치(122)에 근접한 지역의 성능을 테스트하거나 분석한다. 특히, 서비스 제공자(즉 네트워크(110)를 경유하여 통신 서비스를 제공하는 측)는 고장의 통지를 네트워크(110) 상에서 고객 불평을 통하여 자주 수신한다. 고객은 전형적으로 단지 문제의 시각적 증상만을(예컨대, 케이블 모뎀이 네트워크에 연결되지 않는 것, 느린 인터넷 연결, 희미한 텔레비전 화면 등) 설명할 수 있기 때문에, 문제의 실제 진단은 항의를 하는 가입자의 장치에서 수행되는 테스트를 통하여서만 이루어질 수 있는 경우가 많다.

도 1에 도시된 바와 같이, 분석 장치(100)는 직접 가입자 동축 드롭 회선(120)에 접속될 수 있거나, 드롭 회선(120)에 Ethernet 또는 다른 네트워크를 통 하여 케이블 모뎀(130)을 통하여 접속될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 실험 장치에 의해 수행되는 테스트 중의 대부분은 가입자 동축 드롭 회선으로의 직접 연결을 통하여 수행된다.

일반적으로, 통신 네트워크(110)는 다수의 주파수 채널을 포함하는 각 가입자 드롭 회선(120)에 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 전달하며, 이러한 각 채널은 독특한 반송파 주파수를 가진다. 각 주파수의 반송 신호는 정보에 의하여 변조되는데, 이러한 정보는 전형적으로 시청각 기반 신호로서 방송 정보원(132)으로부터 제공된다. 시청각 기저대역 신호는 표준 아날로그 NTSC 신호 또는 디지털 텔레비전 신호일 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 각 방송 채널을 위한 시청각 기저 대역 정보는 특정한 채널 주파수 반송파 상에서 변조되고, 또한 다른 모든 채널 주파수 반송파와 함께 결합되어 다중 채널 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 생성한다. 광대역 무선 주파수(RF) 신호는 헤드 엔드 광학 부호기/복호기(124)에 제공된다. 헤드 엔드 광학 부호기/복호기(124)는 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 광학 신호로 변환하고, 이 신호는 섬유 플랜트(114)를 통하여 노드(126)에 전파된다. 노드(126)는 광학 신호를 다시 광대역 무선 주파수(RF) 신호로 변환하고, 그 다음 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 케이블 플랜트(116)의 회선에 제공한다. 케이블 플랜트(116), 네트워크 탭 회선(118) 및 가입자 드롭 회선(120)은 협력하여 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 각 가입자 장치(122)에 제공한다. 만일 가입자 장치(122)가 드롭 회선(120)에 동작 가능하도록 연결된 텔레비전(128)을 포함한다면, 해당 텔레비 전(128)은 광대역 무선 주파수(RF) 신호 내에 포함된 복수의 시청각 프로그램 중 아무 프로그램이나 동조 및 디스플레이할 수 있다.

광대역 신호의 일부는 다운스트림 및 업스트림 데이터 패킷 통신을 위해 예약된다. 본 명세서에서 설명되는 일 실시예에서의 데이터 패킷 통신은 TCP/IP 표준을 이용하여 통신되는 데이터를 포함하고, 이것은 인터넷(150) 상에서 원격 컴퓨터(152)로 통신될 수 있다. CMTS(134)는 효과적으로 다운스트림 데이터 패킷을 알려진 변조 방식을 사용하여 케이블 모뎀(130)에 전달하고, 케이블 모뎀(130)으로부터 알려진 복조 기법을 사용하여 업스트림의 데이터 패킷을 수신한다.

CMTS(134)는 알려진 표준 및 기법에 의거하여 업스트림의 패킷을 인터넷(150) 상에서 송신하기 위하여 준비한다. CMTS(134)는 준비된 업스트림의 패킷을 라우터(148)에 제공한다. 그러면 라우터(148)는 해당 패킷을 차례로 인터넷(150)에 제공한다. 그러면, 인터넷(150)은 데이터 패킷을 하나 이상의 원격 컴퓨터(152)에 제공할 수 있다. 이러한 데이터 패킷은 전자 메일, http 요청, 웹 페이지 정보 및 정상적으로 인터넷 용법과 관련된 모든 다른 정보를 포함할 수 있다. 원격 컴퓨터(152)에 의해 생성하게 되는 데이터의 패킷은 역경로를 사용하여 네트워크의 케이블 모뎀(130)에 전달될 수 있다. VoIP 및 비디오 서비스는 같은 경로를 사용한다.

전술된 바와 같이, TFTP 서버(140), TOD 서버(142) 및 DHCP 서버(144)도 CMTS(134)를 경유하여 인터넷 통신 동작을 수행한다. 당업계에 공지된 바와 같이, TFTP 서버(140)는 각 모뎀(130)에 대한 통신 파라미터의 제한치(constraints)로서, 이를테면 대역폭 한계 또는 그 종류의 다른 것을 위한 제약치들을 정의하는 파일의 구성을 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, TOD 서버(142)는 이벤트 로깅(event logging)을 위한 타임 스탬프 정보를 케이블 모뎀(130)에 제공한다. 모뎀(130)이 CMTS(134)를 경유하여 인터넷(150)에 접속하려고 할 때, DHCP 서버(144)는 각 모뎀(130)(그리고 관련된 MTA, 도 1에는 미도시)에 대한 동적 IP 주소를 설립한다.

도 2는 도 1의 분석 장치(100)의 제 1 실시예를 도시한다. 분석 장치(100)는 커플링 또는 커넥터(202), 신호의 레벨 측정 회로(204), 통신 회로(206) 및 처리 회로(208)를 포함한다. 또한, 분석 장치(100)는 또한 바람직하게는 사용자 입력을 수신하기 위한 입력부(210)를 포함한다.

커넥터(202)는 광대역 신호를 수신하기 위하여 작동 가능한 장치이며, 바람직하게는 통신 과정이 인터넷 프로토콜 통신을 채택한 네트워크로의 접속을 포함하는 경우 통신 시스템의 동축 케이블에 결합되도록 구성된다. 커넥터(202)는 또한 케이블 모뎀(130)의 포트에 연결될 수 있으며, 예를 들어 소비자 장치에 연결된 근거리통신망(LAN)의 이더넷 포트에 연결될 수 있다. 이러한 네트워크의 일 실시예로서 한정적이지 않은 실시예는 도 1에 도시된 통신 네트워크(110)이다. 여러 가지 적합한 커넥터들은 당업자에게 공지된다.

신호의 레벨 측정 회로(204)는 커플링(202)으로부터 측정될 수신 신호를 수신하기 위하여 동작 가능하도록 연결된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 신호의 레벨 측정 회로(204)는 튜너 또는 필터링 장치를 포함하는 입력 회로를 경유하여 커 플링(202)에 연결될 수 있다. 어느 경우에나, 신호 레벨 측정 장치(204)는 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 1 집합에 관해서 신호 레벨 측정을 생성하기 위하여 동작할 수 있다. 예를 들면, 광대역 신호의 제 1 집합은 디지털 또는 아날로그 변조된 RF 텔레비전 신호들일 수 있다. 적합한 신호의 레벨 측정 회로들의 다양한 실시예들이 공지된 바 있으며, 이것의 예를 들면 미국 특허 번호 제5,867,206호에 도시된 실시예가 있으며, 이 문서는 본 명세서에 참조되어 통합된다. 후술되는 바와 같이, 도 3은 적합한 신호 레벨 측정 회로의 또 다른 실시예를 도시한다.

통신 회로(206)는 커넥터(202)에 동작 가능하도록 연결되고 통신 시스템 내에서 커넥터(202)를 경유하여 정보 신호를 통신하도록 형성된다. 통신 회로(206)는 적어도 VoIP 표준 통신으로서 알려진 인터넷 프로토콜을 통한 음성 전달(voice over internet protocol) 기술을 채택하는 인터넷 데이터 접속을 설정하도록 동작 가능하다. 바람직한 일 실시예에, 통신 회로(206)는 DOCSIS 표준에 의거하여 데이터 패킷을 고속으로 통신할 수 있는 고속 데 연결을 설립하도록 동작할 수도 있는데, 이러한 기술은 전자 메일, 웹 데이터 검색 등에 일반적으로 이용한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 통신 회로(206)는 케이블 모뎀(예를 들면 DOCSIS 1.0 또는 DOCSIS 1.1 표준에 의거하여 동작하는 모뎀)을 포함하며, 당업계에서 MTA로서 알려져 있는 멀티미디어 터미널 어댑터를 더 포함할 수 있다. VoIP 및 비디오 서비스 및 MTA에 대한 더욱 상세한 정보는 도 도 3 및 5와 관련하여 상세히 후술된다.

처리 회로(208)는 디지털 통신 회로(206)에 접속하게 된다. 처리 회로(208) 는 더 나아가 신호의 레벨 측정 회로(204)로부터 신호 레벨 측정치를 수신하기 위하여 동작 가능하도록 연결된다. 처리 회로(208)는 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제2 집합에 관련된 진단 데이터를 생성하고, 신호 레벨 측정치 및 진단 데이터를 나타내는 정보를 인간이 지각할 수 있는 형태로 통신하도록 야기하도록 집합적으로(또는 개별적으로) 동작 가능한 하나 또는 그 이상의의 프로세서들을 포함한다.

측정치 및 진단 데이터를 통신하기 위해, 분석 장치(100)는 또한 바람직하게는 디스플레이(214)를 포함한다. 디스플레이(214)는 바람직하게는 분석 정보를 표시하기 위한 것이며 사용자가 읽을 수 있는 디스플레이 장치이다. 디스플레이(214)는 또한 이용자 옵션 또는 선택 사항을 도시하기 위하여 채택될 수도 있다. 몇 가지 실시예에서, 디스플레이(214)는 터치 스크린 기술을 통합함으로써, 디스플레이(214)를 직접 이용한 입력을 허용할 수 있다. 그러한 경우, 디스플레이(214)는 또한 입력부(210)의 일부를 포함할 것이다. 디스플레이(214)는 적당하게 LCD 디스플레이, CRT 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 또는 다른 타입의 디스플레이일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 오디오 시스템과 같이 인간이 지각할 수 있는 형태의 출력을 제공하는 다른 요소들이 디스플레이 대신에 사용되거나 디스플레이에 추가하여 사용될 수 있다.

선택적 입력부(210)는 기술자로 하여금 신호 레벨 측정치 또는 진단 데이터가 획득되어야 하는지 식별하도록 허용하기 위하여 이용될 수 있으며, 더 나아가 측정될 주문형 비디오 또는 채널을 식별하도록 하기 위하여 사용될 수 있다. 선택 적 입력부(210)는 키패드, 오디오 센서 및 음성 인식 장치일 수 있고, 또는 인간이 생성한 정보를 적합한 전기적 신호로 변환하는 다른 장치일 수 있다.

그러므로, 후술되는 바와 같이 동작하는 전술한 구성 성분들을 포함하는 단일 장치가, 일반 브로드캐스트 통신 시스템 상의 서비스의 품질을 분석하기에 유용한 데이터 및 측정치들을 생성하는데 이용될 수 있다. 처리부에 의하여 생성될 수 있는 진단 데이터는 케이블 연결망 접속 상에서 획득된 VoIP 및 비디오 서비스 품질의 품질을 평가하는데 특히 유용하다.

도 3은 다른 테스트 기능들과 함께 통합된 도 2에 도시된 장치(100)의 기능을 포함하는 테스트 장치(300)의 예시적인 일 실시예를 더욱 상세히 도시한다. 추가 기능은 본 발명의 다수의 장점들을 획득하는 것에 한정되지 않으며, 특정 실시예들의 추가적인 특징들 및 장점들을 제공한다. 도 4는 도 3에 도시된 예시적인 장치의 외장을 나타내는 평면도이다. 도시된 실시예에서, 후술되는 모든 구성 요소들은 장치(300)의 일부인 것이며, 도 4에 도시된 핸드헬드 하우징(301)에 의하여 지지된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 장치(300)는 튜너 회로(302), 측정 회로(304) 및 제어/인터페이스 회로(306)로 대략적으로 구분된다. 튜너 회로(302)는 일반적으로 아날로그 방송 정보, 디지털 방송 정보 또는 인터넷 프로토콜 데이터 패킷을 포함하는 선택 무선 주파수 채널 주파수를 획득하는 회로이다. 측정 기판(304)은 선택 무선 주파수 채널 주파수 위에서 복수의 측정 동작을 수행하는 보드이다. 제어/인터페이스 회로(306)는 측정 동작의 결과를 디스플레이로 제공하고, 사용자로 하여 금 복수의 측정 동작들 중 사용자가 장치(300)가 수행하도록 원하는 동작을 선택하도록 허용한다. 본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시예에서, 제어/인터페이스 회로(306)는 사용자로 하여금 인터넷 웹 페이지를 획득하고, 표시하도록 더 허용한다.

튜너 회로는 주파수 변환 회로(308), 라디오 주파수(RF) 입/출력 회로(309), RF 스위치(310), 다이플렉서(312) 및 제어 인터페이스(314)를 포함한다. 주파수 변환 회로(308)는 4 내지 1000MHz 대역 사이의 선택 채널 주파수가 소정의 중간 주파수(IF)의 중앙에 위치하도록, 수신되는 광대역 신호의 주파수를 변환하는 회로이다. 미국에 적용될 때, 소정의 IF는 바람직하게는 43.75 MHz다. 유럽에서 적용될 때에는, 소정의 IF는 바람직하게는 36.13 MHz다. 적당한 주파수 변환 회로는 공지된다. 전형적인 주파수 변환 회로는 무엇보다도 당업계에 공지된 바와 같이 구성된 두 개의 믹서 및 두 개의 국부 발진기(미도시)를 포함한다. 주파수 변환 입력부(308)는 중간 주파수에 중심이 맞춰지는 주파수 대역을 식별하는 제어 신호를 수신하는 제어 입력부(308a)를 포함한다.

RF 입출력부(309)는 HFC 네트워크, 바람직하게는 통신망의 동축 케이블 터미네이션에 연결되도록 동작할 수 있다. 그러므로, 예를 들면 RF 입출력부(309)는 도 1에 도시된 가입자 드롭 회로(120)에 접속될 수 있다. RF 입출력부(309)는 적어도 5 MHz 및 1000 MHz 사이의 광대역 스펙트럼을 가지는 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 수신하도록 작동 가능하다.

다이플렉서(312)는 동일한 신호 회선(318) 상에서 RF 입출력부(309)로 양방 향 신호를 제공하거나 RF 입출력부(309)로부터 양방향 신호를 수신할 수 있도록 구성되는 회로이다. 양방향 신호는 장치(300) 내에서 생성되는 업스트림의 신호 및 RF 입출력부(309)로부터 수신되는 다운스트림 신호를 포함한다. 다이플렉서(312)는 업스트림 입력부(316), 공유되는 신호선(318), 다운스트림 출력부(320), 업스트림의 필터(322) 및 다운스트림 필터(324)를 포함한다. 업스트림 입력부(316)는 측정 회로(304)의 출력 증폭기(348)에 연결되며, 이하 후술되는 바와 같이 측정 회로(304)로부터 데이터 패킷을 포함하는 업스트림의 무선 주파수(RF) 신호를 수신한다. 업스트림 입력부(316)는 업스트림의 필터(322)로 더욱 연결된다.

업스트림 필터(322) 및 다운스트림 필터(324)는 중복되지 않은 통과대역을 가지도록 구성됨으로써, 업스트림 필터(322)가 모든 업스트림 디지털 데이터 패킷 채널의 RF 주파수대역을 포함하는 통과대역을 가지고, 다운스트림 필터(324)가 모든 다운스트림 디지털 데이터 패킷 채널의 RF 주파수대역을 포함하는 통과대역을 가지도록 한다. HFC 네트워크를 위한 CableLabs 및 tComLabs 표준에 따라, 업스트림 필터(322)는 DOCSIS를 위해서는 5 MHz 내지 42 MHz의 주파수 대역을 가지고, EuroDOCSIS를 위해서는 5 MHz 내지 65 MHz의 주파수 대역 내의 무선 주파수(RF) 신호를 통과시키고, 대략 88 MHz 또는 108 내지 860 또는 862 MHz까지의 주파수 대역 내의 무선 주파수(RF) 신호는 차단하도록 구성된다. 이와 유사하게, 다운스트림 필터(324)는 88 MHz 내지 860 MHz 대역 내의 주파수 대역(유럽에서는 108 MHz 내지 862MHz)의 주파수 대역에 속하는 무선 주파수(RF) 신호는 통과시키고, 대략적으로 5MHz 및 42 또는 65MHz의 주파수 대역 내에 속하는 신호들을 차단하도록 구성된다. 전술된 바를 달성하기 위하여, 업스트림 필터(322)는 55-70 MHz 근방에 차단 주파수를 가지는 적합한 저역 통과 필터일 수 있고, 다운스트림 필터(324)는 75-80 MHz 근처의 차단 주파수를 가지는 적합한 고역 통과 필터일 수 있다.

어느 경우에나, 업스트림 필터(322)는 공유되는 신호선(318) 및 업스트림 입력부(316) 사이에서 위치된다. RF 스위치(310)는 바람직하게는 이중극(double pole), 이중 전달 스위치(double throw switch)로서, 제1 위치 및 제2 위치를 가진다. 제1 위치에서, RF 스위치(310)는 RF 입출력부(309)를 직접 주파수 변환 회로(308)에 접속한다. 두 번째 지점에서, RF 스위치(310)는 공유되는 신호선(318)에 RF 입출력부(309)를 접속하고, 주파수 변환 회로(308)에 다운스트림 출력(320)을 접속한다.

제어 인터페이스(314)는 인터페이스 회로로서, 동조 회로(302)의 동작에 관한 제어 신호를 수신하고, 신호를 동조 회로(302) 내의 제어될 장치로 전달하는 논리 회로를 포함하는 직렬/병렬 인터페이스(SPI) 회로와 같은 인터페이스 회로이다. 일반적으로, 제어 인터페이스(314)는 주파수 변환 회로(308) 및 RF 스위치(310)를 제어하는 신호를 수신한다. 이러한 신호에 응답하여, 제어 인터페이스(314)는 신호를 주파수 변환 회로(308)를 특정의 주파수 채널로 동조되도록 야기하는 제어 입력부(308a)로 제공하고, 및/또는 RF 스위치(310)로 하여금 제1 및 제2 위치 중 하나에 위치되도록 한다. 설명된 실시예에서, 제어 인터페이스(314)는 측정 회로(304)의 SLM 디지털 신호 처리부(366)로부터 제어 신호를 수신하기 위하여 제어 신호를 수신하도록 동작 가능하도록 연결되며, 이에 대해서는 후술되는 바와 같다.

측정 회로(304)는 장치(300)의 측정 동작을 수행하거나, 적어도 중요한 역할을 수행하는 회로이다. 도 3의 실시예에서, 측정 회로(304)는 아날로그 텔레비전 신호 레벨 측정 동작, 디지털 신호 레벨 측정 동작, 변조 에러율(MER, modulation error rate) 및 비트 에러율(BER) 측정 동작, 및 DOCSIS 측정 동작을 수행하고 제어/인터페이스 회로(306)의 제어 프로세서(370)와 협동하여 전송률(throughput) 및 패킷 손실 측정 동작을 수행한다. 측정 회로(304)는 혼자서 동작하거나 다른 회로들과 협동하여, 적어도 전술된 테스트들 몇 가지뿐만 아니라 다른 동작들도 포함하는 일련의 상이한 테스트들을 수행하도록 구성될 수 있다.

측정 회로(304)는 대략적으로 세 개의 회로들로 구분되며, 이들 중 일부는 구성 요소들을 공유한다. 특히, 측정 회로(304)는 디지털 전송 회로(326), 디지털 측정 회로(328) 및 신호의 레벨 측정 회로(330)를 포함한다. 일반적으로, 디지털 전송 회로(326)는 RF 입출력부(309)에 부착된 네트워크 상의 송신을 위하여 업스트림 무선 주파수(RF) 신호들을 생성하도록 동작할 수 있고, 디지털 측정 회로(328)는 디지털 기저대역 신호들에 의하여 변조된 무선 주파수(RF) 신호들을 수신하고 다양한 품질 테스트 동작을 수신된 신호에 수행하도록 구성될 수 있으며, 신호의 레벨 측정 회로(330)는 수신된 신호가 디지털 정보 또는 아날로그 정보를 이용하여 변조되었는지에 관계없이, 수신된 신호의 강도의 측정치를 획득할 수 있도록 동작 가능하다. 디지털 측정 회로(328) 및 디지털 측정 회로(328) 내에서 수행되는 테스트들에 첨가하여, 디지털 전송 회로(326) 및 디지털 측정 회로(328)는 협동하여 테스트 대상인 네트워크 및 제어/인터페이스 회로(306)의 프로세서(370) 간에 디지 털 데이터 패킷을 통신하도록 한다. 프로세서(370)는 추가적인 테스트 또는 측정 동작을 수행하는 동안 디지털 패킷 통신(예를 들어, 이더넷 패킷들)을 이용할 수도 있다.

디지털 전송 회로(326)는 이중 출력 경로를 포함한다. 제1 경로는 무엇보다도 제어 프로세서(370), 신호 레벨 측정 디지털 신호 프로세서(SLM DSP, signal level measurement digital signal processor, 366), 및 스피커폰 내장 회로(384)로부터 송신된 데이터를 수신하도록 연결된다. 제1 경로는 일반적으로 DOCSIS 통신 테스트, 이를테면 VoIP 또는 비디오 테스트에 사용되며, 이에 대해서는 상세히 후술된다.

제2 경로는 제 1필터(334), 제1 발진기(336), 믹서(340), 제2 발진기(342) 및 출력 필터(344)를 포함하는 주파수 변조 회로이다. 제2 경로는 제어 프로세서(370)로부터의 텔레미트리(telemetry) 및 다른 통신신호를 테스트대상인 네트워크에 연결된 장치로 통신하는데 이용될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 텔레미트리 신호는 아날로그 또는 디지털 채널 주파수 상에 수행된 SLM 측정치에 관한 상세 내역을 통신하기 위하여 사용될 수 있다.

특히 제2 출력 경로를 참조하면, 제 1필터(334)는 제어 프로세서(370)로부터 전송되는 데이터를 수신하도록 접속되고, 제1 발진기(336)의 입력으로 더욱 접속된다. 발진기(336)의 출력은 믹서(340)의 입력에 접속된다. 그리고 제2 발진기(342)의 출력은 믹서(340)의 다른 입력에 연결된다. 믹서의 출력은 출력 필터(344)에 제공된다.

출력 필터(344) 및 모뎀 회로(332)의 출력은 출력 RF 스위치(346)의 선택 가능한 입력에 접속된다. RF 스위치(346)는 제어되어 선택 채널을 출력 필터(344) 또는 모뎀 회로(332) 중 하나로 제공한다. RF 스위치(346)의 출력은 출력 증폭기(348)의 신호 입력단에 접속된다. 출력 증폭기(348)는 모뎀 회로(332)에 연결된 제어 입력(348a)을 포함한다. 제어 입력(348a)은 출력 증폭기(348)에 의해 제공된 증폭 레벨을 조정하기 위하여 이용된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예의 발진기는(336) 870 내지 871 MHz 사이의 출력 주파수를 가지는데, 이 주파수는 제어 프로세서(370, 또는 DSP(366))로부터 수신되는 신호에 따라 결정된다. 그러므로, 제1 발진기(336)의 출력은 대략 870.5 MHz에 중앙이 위치되는 주파수 변조 신호이다. 제2 발진기(342)는 875.5 내지 935.5MHz의 선택 반송파 주파수 신호를 제공한다. 제2 발진기(342)의 출력 주파수는 제어 프로세서(370) 또는 DSP(366)에 의해 적당하게 제어될 수 있다. 믹서(340)는 제2 발진기(342) 및 제1 발진기(336)로부터의 신호들을 믹싱하고, 무엇보다 5 내지 65MHz의 반송 주파수 주변에 중앙이 위치되는 주파수 변조된 신호를 나타내는 비트 프로덕트(beat product)를 생성하는데, 이 주파수는 제2 발진기(342)의 출력 주파수에 따라서 결정된다. 출력 필터(344)는 믹싱된 신호의 고주파 성분들을 제거하고 주파수 변조된(FM) 출력 신호를 스위치(346)에 제공한다.

제1 출력 경로를 참조하면, 모뎀 회로(332)는 5 내지 65 MHz 사이의 반송파 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 상에 디지털 정보를 변조하기 위하여 QPSK 또는 QAM 기법을 사용한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 모뎀 회로(332)는 DOCSIS1.1 모뎀을 포함한다. 적합한 모뎀 회로(332)는 Broadcom 사로부터 제공되는 BCM3352 집적 회로이다. 도 5는 모뎀 회로(332)에 할당되는 다양한 동작들을 구현할 수 있는 모뎀 회로(332) 및 일반적 아키텍처의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 도 5의 모뎀 회로(332)는 Broadcom사의 BCM3352 구조에 기초를 두지만 본 명세서에서 설명되는 동작들을 수행하기 위하여 약간의 사소한 변경이 가해졌다. BCM3352의 구조에 관한 그 이상의 상세 정보는 캘리포니아 주 Irvine시의 Broadcom 사로부터 제공되는 BCM3352 참고 디자인(reference Design)으로부터 얻게 될 수 있다. 약간의 수정은 BCM3352의 CPU의 소프트웨어에서 이루어지며, 이것은 역시 BCM3352의 참고 디자인을 이용하여 용이하게 수행된다.

그러나, 일반적으로 모뎀 회로(332)는 DOCSIS 모뎀(402), 멀티미디어 터미널 어댑터(MTA, 404), 코덱(406), 중앙 처리 장치(CPU, 408), QAM 수신기(410), QAM 전송기(412), 외부 버스 인터페이스(414), 내부 버스(416), USB 송수신기(418), RS-232 송수신기(420) 및 SDRAM 제어기(422)를 포함한다. 상기한 구성 요소 모두는 단일 반도체 플랫폼 상에 적당하게 통합될 수 있다. 모뎀 회로(332)로의 접속은 IF 입력(424)을 포함하는데, 이것은 QAM 수신기(410), RF 출력(428) 및 전송기 제어 출력(430)에 연결된 QAM 수신기(410), 제어/테스트 데이터 출력(432, 434)을 포함하는데, RF 출력(428) 및 전송기 제어 출력(430)은 QAM 제어 변조기 또는 전송기(412)에 연결되고, 제어/테스트 데이터 출력(432, 434)은 각각 USB 송수신기(418) 및 RS-232 송수신기(420)에 연결된다.

QAM 수신기(410), QAM 전송기(412), CPU(408), DOCSIS 모뎀(402), MTA(404), USB 송수신기(418), RS-232 인터페이스(420) 및 외부 버스 인터페이스(414)는 모두 내부 버스(416)를 통하여 연결된다. DOCSIS 모뎀(402)은 직접 QAM 수신기(410) 및 QAM 전송기(412)에 연결된다. 코덱(406)은 MTA(404)에 접속되고, 모뎀 회로(332)의 음성 입출력(440)에 더욱 연결된다.

DOCSIS 모뎀(402)은 케이블 모뎀 장치로서, 해당 모뎀 장치의 적당한 다중 설계는 당업계에 공지된 바와 같다. DOCSIS 모뎀(402)은 HFC 또는 다른 케이블 네트워크 상에서 수신되는(또는 송신되는) 인터넷 프로토콜 데이터 패킷을 효과적으로 수신하고 생성한다. 당업계에 공지된 바와 같이, DOCSIS 모뎀(402)은 표준 케이블 모뎀 터미네이션 시스템(예컨대, 도 1의 CMTS(134))을 통한 인터넷으로의 논리적 연결을 가능하도록 한다.

MTA(404)는 인터넷 프로토콜을 사용하는 데이터 패킷 지원하는 서비스, 이를테면 전화 및 비디오 서비스를 사용 가능하게 하는 회로이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, MTA(404)는 바람직하게는 DSP 회로를 포함한다. 이와 무관하게, MTA(404)는 VoIP 및 비디오 데이터 패킷을 DOCSIS 모뎀(402)을 통하여 통신하기 위하여 DOCSIS 모뎀(402)을 구성하는데 이용된다. 동작시에, MTA(404)는 VoIP 전화 및 비디오 서비스와 같은 데이터 패킷 서비스를 제공하는 HFC 네트워크에 연결된 모든 다른 서버들로의 네트워크 연결을 설정한다. 이러한 네트워크 연결에서, MTA(404)는 자신의 IP 주소를 획득하는데, 이것은 이 기술 분야에 공지된 바 있다. MTA(404)로서 사용되는 DSP로 프로그램되어야 하는 MTA(404)의 기능에 관한 상세한 사항은 당업계에 공지된 세부 사항 및 www.cablelabs.com 에서 얻을 수 있는 사항 으로부터 얻을 수 있다. (McIntosh, David, "Building a PacketCable™ Network: A Comprehensive Design for the Delivery of VoIP services", SCTE Cable Tec-Expoㄾ 2002.를 참조하는데, 이 문서는 www.cablelabs.com에서 구할 수 있으며, 이것은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.)

코덱(406)은 디지털 음성 데이터를 아날로그 음성 신호로 변환하고, 그 반대로 변환하는 장치이다. 코덱(406)은 MTA로부터의 디지털 음성 데이터를 수신하고, 디지털 음성 데이터를 MTA(404)에 제공하기 위하여 연결된다. 코덱(406)은 또한 전화기 입출력 포트(440)로부터 아날로그 음성 신호를 수신하고, 전화기 입출력 포트(440)에 음성 신호를 제공하기 위하여 동작할 수 있다.

CPU(408)는 모뎀 회로(332)의 동작을 제어하는 회로를 처리하는 고속 디지털 처리 회로이다. CPU(408)는 DOCSIS 모뎀(402), MTA(404), QAM 수신기(410) 그리고 QAM 전송기(412)로부터 정보를 수신하거나 이들에게 제어 정보를 제공하도록 동작한다. CPU(408)는 USB 송수신기(418) 및 RS-232 송수신기(420)를 경유하고, 포트(432, 434)를 통하여 데이터를 외부 구성 요소들과 교환하도록 작동 가능하다. Broadcom BCM3352 참고 디자인은 Broadcom 회사로부터 구할 수 있는데, 이 문서는 모뎀 회로(332)의 다양한 구성 요소들의 동작을 조절하도록 수정될 수 있는 CPU(408)의 소스 코드를 포함한다. 아래에 논의된 바와 같이, CPU(408) 내에서 획득된 특정한 데이터는 하나 이상의 시스템 진단 테스트를 실행하는데 사용될 수 있다. 외부 버스 인터페이스(EBI, external bus interface, 414)는 프로그램 플래시 메모리(442)가 연결될 수 있는 외부 버스로의 인터페이스를 제공한다. 프로그램 플래시 메모리(442)는 CPU(408)을 위한 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용된다.

QAM 수신기(410)는 64-QAM 및 256-QAM을 포함하는 QAM 변조된 신호들을 수신하도록 동작 가능하다. QAM 수신기(410)는 IF 입력(424)으로부터 이러한 신호를 수신하고, 복조된 디지털 신호 스트림을 CPU(408)의 통제 하에 있는 모뎀 회로(332)의 다른 요소에 제공한다. 예를 들면, VoIP 또는 비디오 데이터뿐만 아니라 일반 인터넷 패킷 데이터(즉 전자 메일, 웹 페이지 데이터 등)는 버스(416)를 통하여 DOCSIS 모뎀(402)으로 제공될 수 있다. CPU(408)는 가끔 데이터를 QAM 수신기(410)로부터 획득할 수 있다.

QAM 수신기는 당업계에 공지되어 있고, 특정 타입의 회선 잡음을 정정하는 적응적 등화기 루틴(adaptive equalizer routine) 또는 함수를 전형적으로 포함한다. QAM 수신기(410)의 적응적 등화기로부터의 정보 및 다른 정보는 비트 에러율(BER) 또는 변조 에러율(MER)을 결정하기 위하여 CPU(408)에 의하여 이용될 수 있으며, 가끔은 수신되는 QAM 신호의 클러스터 분산치(cluster variance)라고 불린다. QAM 수신기에서 용이하게 MER 및 BER을 결정하기 위한 방법은 Tsui 등에게 허여된 미국 특허 번호 제 6,233,274호에서 논의되고, 이 문헌은 본 명세서에서 참고문헌으로 통합된다. 또한, MER 및 BER 정보는 BCM3352로부터 용이하게 획득될 수 있고, 참고 디자인을 가지는 당업계의 당업자 모두에게 명백히 이해될 것이다.

QAM 전송기(412)는 디지털 데이터 패킷을 수신하고, RF 반송 신호 상에 패킷을 변조하도록 작동 가능한 장치이다. RF 반송 신호는 HFC 네트워크의 업스트림 무선 주파수(RF) 신호 대역 내의 복수 개의 주파수들 중 하나를 포함하고, HFC 네 트워크에는 도 3에 도시된 장치(300)가 연결된다. 현재, 업스트림 디지털 신호로서 미국의 HFC 네트워크는 5 내지 42 MHz 범위 내의 특정 주파수를 예약한다. 유럽에서는, 업스트림 신호는 5 내지 65 MHz 범위 내에 존재할 수 있다. 설명되는 실시예의 QAM 전송기(412)는 QPSK 또는 QAM-16 변조를 사용하여 수신된 디지털 패킷을 변조하기 위하여 작동 가능하다. QAM 전송기(412)에 의해 사용된 변조 및 반송파 주파수의 유형은 CPU(402), DOCSIS 모뎀(402) 또는 이들의 조합에 의해 전형적으로 제어된다.

다시 일반적으로 도 3을 참조하면, 모뎀 회로(332)를 통한 출력 경로는 일반적으로 인터넷 또는 유사한 유형의 네트워크를 위해 설계된 패킷 데이터를 전송하기 위해 이용된다. 모뎀 회로(332)는 제어/인터페이스 회로(306)로부터 수신된 데이터를 인터넷 프로토콜을 이용한 송신용 패킷 데이터로 변환하기 위하여 이용될 수 있다. 모뎀 회로(332)는 또한 제어 프로세서(370)에 의해 생성된 디지털 정보를 다른 인터넷 표준 프로토콜을 사용한 송신을 위한 패킷 데이터로 변환하기 위하여 이용될 수도 있다.

수신 회로(328) 및 신호 레벨 측정 회로(330)는 분배기(splitter, 350)를 통하여 튜너 회로(302)의 주파수 변환 회로(308)에도 연결된다. 수신 회로(328)는 이득 조정 증폭기(352) 및 모뎀 회로(332)를 포함한다. 모뎀 회로(332)는 인터넷 프로토콜 패킷(VoIP, 비디오, 등)을 수신하고, 제어/인터페이스 회로(306) 상의 다양한 장치에 출력을 제공하기 위하여 작동한다. 한 동작 모드(VoIP 모드)에서, 모뎀 회로는 VoIP 프로토콜 데이터 패킷을 수신하고, 아날로그 음성 신호를 제어/인 터페이스 회로(306)의 스피커 전화 칩(374)에 제공한다. 또 다른 모드에서, 모뎀 회로는 IP 데이터 패킷을 수신하고, 패킷을 제어/인터페이스 회로(306)의 제어 프로세서(370)에 제공한다. 또 다른 모드에서, 모뎀 회로(332)는 BER, MER, 패킷 손실, 지연(레이턴시, latency) 및 지터 정보를 제어 프로세서(370)에 제공하는데, 이것은 후술되는 바와 같다. 그러므로, 모뎀 회로(332)는 BER, MER, 패킷 손실, 지연 및 지터 측정을 포함하는 여러 가지 측정치들 및 다른 인터넷 데이터 패킷 뿐만 아니라, VoIP 및 비디오 패킷의 수신을 가능하도록 한다.

신호의 레벨 측정 회로(330)는 SLM 믹서(354), SLM 발진기(355), 제1 측정 필터(356), 제2 측정 필터(358), 필터 스위치(360), 이득 제어 증폭기(362), 아날로그 디지털 변환기(ADC, 364), 디지털 신호 처리기(DSP, 366) 및 가변 ADC 클록 회로(368)를 포함한다.

SLM 믹서(354) 및 SLM 발진기(355)는 협력하여 수신되는 IF 신호를 더 변환하여, 관심 대상인 주파수 대역이 특정한 측정 IF의 중앙에 위치되도록 한다. 튜너 회로(302)의 주파수 변환 회로(308)가 광대역 신호를 변환하여 특정 채널이 IF 주파수에 관해 중앙에 오도록 하기 위하여 구성되는 반면에, SLM 믹서(354) 및 SLM 발진기(355)는 신호를 변환하여 채널 신호의 특정 330 kHz의 대역이 선택된 IF에 관해 중앙에 오도록 변환한다.

필터 스위치(360)는 측정 IF 신호를 제 1필터(356) 및 제 2필터(358) 중의 1개까지 효과적으로 발송한다. 본 명세서에서 설명되는 측정치들을 위하여, 필터 스위치(360)는 전형적으로 측정 IF 신호를 제 1필터(356)를 통하여 라우팅한다. 제 1 필터(356)는 측정 IF 대역의 중앙에 중앙이 위치하는 330 kHz의 대역 필터이다. 그러므로, 제 1필터(356)는 폭이 330 kHz인 출력 신호를 발생시키고, 이것은 튜너 회로(302)에 의해 선택된 채널의 선택 부분을 구성한다.

이득 조정 증폭기(362)는 스위치(360)를 통하여 자신에 제공된 필터링된 IF 신호에 가변 이득을 제공하도록 구성된다. 이득 조정 증폭기(362)는 제어 입력(362a)을 포함하고, 이것을 통하여 DSP(366)로부터의 이득 제어 신호를 수신하는데, 이에 대해서는 해당 부분에서 상세히 후술된다. 이득 조정 증폭기(362)는 자신의 출력 신호를 ADC(364)에 제공하도록 동작 가능하도록 연결된다. ADC(364)는 필터링되고 이득이 조정된 IF 신호의 디지털 샘플들을 생성하고, 이러한 샘플들을 DSP(366)에 제공하도록 동작한다. 이와 같은 ADC는 공지되어 있다. ADC(364)는 1초당 1.04 내지 3.29*10^6 개의 샘플들에 해당하는 속도로 샘플링을 할 수 있어야 한다. ADC 클로킹 회로(368)는 샘플링되는 입력 신호에 기반하여, ADC(364)의 샘플링 속도를 제어하는 클록 신호를 제공한다. DSP(366) 또는 제어 프로세서(370)에 의해 제어되는 ADC 클로킹 회로(368)는 조절되어 오직 필요할 경우에만 최대의 샘플링 율이 이용되도록 하는데, 이러한 동작은 예를 들어 특정 테스트에 의하여 요구되는 해상도의 높은 정도에 응답하여 설정된다. 그 외에는 시스템 자원을 절약하기 위하여 낮은 해상도가 이용된다.

DSP(366)는 ADC(364)로부터 수신 되는 많은 디지털 샘플로부터 측정 정보를 생성하기 위하여 동작 가능하다. DSP(366)는 수신된 채널이 디지털 정보 통신 회로인지 또는 아날로그 신호 채널인지에 기반하여 상이한 측정 정보 발생 절차를 수 행한다. DSP(366)는 튜너(302), SLM 발진기(355) 및 이득 조정 증폭기(362)의 동작도 제어한다.

DSP(366)는 튜너(302)를 제어하여, "동조되어야"하는 채널, 다시 말하면 IF 중앙에 위치한 주파수 변환 회로(308)에 의해 변환되는 채널 주파수를 선택하도록 제어한다. DSP(366)는 SLM 발진기(355)를 제어하여 측정될 채널의 부분을 선택하도록 한다. 특히, 디지털 채널 상에서 신호 레벨 측정치를 획득하기 위해, 수 개의 330KHz 대역의 채널들이 측정되고, 그러면 채널의 전체 신호 레벨이 예측될 수 있다. 이러한 측정에 관련된 상세한 사항은 해당 부분에서 상세히 후술된다.

DSP(366)는 이득 조정 증폭기(362)를 제어하여, ADC(364)에 제공된 샘플들이 ADC(364)의 원하는 양자화 범위(quantization range) 내에 존재하도록 한다. 특히, 저진폭 신호들은 고진폭 신호들보다 더 큰 이득을 수신함으로써, ADC(364)에 제공되는 아날로그 신호가 대략적으로 정규화(normalize)됨으로써 ADC(364)의 선호도는 동작 범위 내에 위치되도록 한다. DSP(366)는 신호 레벨 측정치의 계산 동작에서 증폭치(amplification value)를 사용한다.

DSP(366)는 제어 프로세서(370)로부터 제어 신호를 수신하도록 동작되는데, 제어 프로세서(370)는 DSP(366)로 하여금 특정 측정 태스크를 수행하도록 지시한다. 각 측정 태스크를 위해, DSP(366)는 관련된 일련의 동작들을 수행한다. 본 명세서에서 제공되는 실시예에서, DSP(366)는 무엇보다 단일 아날로그 채널 SLM, 단일 디지털 채널 SLM 및 다중 채널 스윕(multi-channel sweep) SLM을 수행하기 위한 상이한 일련의 동작들을 가진다. 또한, DSP(366)는 튜너 회로(302) 뿐만 아니 라 측정 회로(304) 내의 다양한 구성 요소들을 위한 제어 신호를 생성하는데, 이에 대해서는 상세히 후술된다.

이제 제어/인터페이스 회로(306)를 참조하면, 제어/인터페이스 회로(306)는 기술자로 하여금 복수의 측정 동작들 중 하나를 선택하도록 허용하고, 더 나아가 측정 동작들로부터 유도된 인간이 감지할 수 있는 출력을 제공하도록 동작 가능하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 명시된 실시예의 제어/인터페이스 회로(302)는 제어 프로세서(370), 메모리(372), 스피커 전화 회로(374), 마이크로폰(376), 스피커(378), 키패드(380), 디스플레이(382) 및 외부 인터페이스 포트(384)를 내부에 포함한다.

제어 프로세서(370)는 본 명세서에서 설명되는 동작들을 수행하도록 동작되는 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러를 포함하는 처리 회로이다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서, 제어 프로세서(370)는 모델 파워 PC 마이크로 프로세서로서 모토롤라 사로부터 제공되는 마이크로 프로세서를 포함하는 것이 적합하다. 처리 회로의 형태에 관계없이, 제어 프로세서(370)는 메모리(372), 키패드(380), 디스플레이(382), 외부 인터페이스 포트(384), 모뎀 회로(332) 및 DSP(366)의 각각에 동작 가능하도록 연결된다. 제어 프로세서(370)는 본 명세서에서 제공되는 동작을 수행하기 위하여 동작 가능하며, 이러한 동작들에 대해서는 특히 도 5 내지 도 14와 관련하여 상세히 후술된다. 메모리(372)는 임의 접근 기억 장치(RAM), 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(PROM), 플래시 메모리, 등의 적합한 조합일 수 있다. 메모리(372)는 제어 프로세서(370)에 의해 실행된 프 로그램코드를 포함하고, 사용자 선호 사항(user preferences)을 저장하기 위하여, 테스트 측정 결과들을 저장하기 위하여, 및 국부 연산 동작을 위하여 이용될 수 있다.

디스플레이(382)는 측정 결과를 표시하기 위해 작동 가능한 장치이고, 수신 회로(328)를 경유하여 외부 HFC로부터 수신되는 웹 페이지를 표시하기 위하여도 작동 가능하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 제어 프로세서(370)는 제공된 그래픽 데이터 파일에서 생성 언어를 해독하는 명령, 이를테면 HTML, XML 또는 다른 생성 언어를 포함하는 그래프 데이터 파일들을 수신하도록 동작 가능한 라이트 클라이언트 인터페이스로서, 예를 들면 웹 브라우저 같은 인터페이스를 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 마크업 언어는 그래픽(텍스트를 포함)이 다양한 디스플레이 장치들 및 다양한 플랫폼에서 유사한 방식으로 렌더링 되도록 허용하는 데이터 프리젠테이션 프로토콜이며, 기계에 독립적인(machine independent) 프로토콜이다. 그러므로, 제어 프로세서(370)는 웹 브라우저(또는 다른 라이트 클라이언트 인터페이스)를 이용하여 수신된 그래픽 파일을 해독하고, 해당 파일들로 하여금 디스플레이(382) 상에 일관된 방식으로 렌더링 될 수 있도록 야기한다.

손바닥 크기의 장치에서 쉽게 이용되도록 하기 위하여, 디스플레이(382)는 바람직하게는 비교적 작은 디스플레이며, 대략 16 평방인치 미만의 크기를 가지는 것이 좋다. 현재에는, 디스플레이(382)는 바람직하게는 320 x 240 픽셀을 가지고 있는 LCD 디스플레이고, 3.8 인치의 대각선 차원을 가진다. LCD 디스플레이는 콤팩트함, 비용 경제적 측면, 및 저전력 소비의 여러 가지 목적들을 달성하도록 한 다.

키패드(380)는 영숫자 키패드일 수 있고 또는 번호 또는 문자가 입력될 수 있는 누름 단추 작동기의 다른 집합일 수 있다(예를 들면 도 4를 참조한다). 키패드(380)는 바람직하게는 화살표 키(커서 또는 선택을 표시하게 되는 항목으로부터 이동하기 위해)를 포함한다. 일부의 경우, 특수한 펑션키 및 화살표 키의 조합으로 거의 모든 입력을 하기에는 충분하다. 일반적으로, 극소의 키패드(380)를 이용함으로써, 사용자는 선택된 복수 개의 테스트들이 수행되도록 허용한다. 키패드(380)도 바람직하게는 적어도 일군의 숫자 키를 포함하면 측정을 요하는 특정 채널 또는 주파수 번호의 입력을 하는데 충분하다. 키패드(380)의 예시적인 레이아웃을 위해 도 4를 참조한다. 장치(300)의 외부 인터페이스 포트(384)는 처리 회로(370)를 통하여 지역 통신 및 원격 통신에 사용될 수 있다.

스피커는 폰 내장 회로(IC, 374)는 오디오 듀플렉싱, 궤환 억제, 증폭, 및 전화기에 관련된 일반적인 다른 동작들을 수행한다. 스피커 전화 IC(374)로는 모토롤라 사로부터 이용 가능한 MC34018DW 집적 회로 패키지가 적합하게 이용될 수 있는데, 이것은 모뎀 회로(332)로부터 아날로그 오디오신호를 수신하고, 증폭된 아날로그 신호를 스피커(378)에 제공하기 위해 동작 가능하다. 스피커 전화 칩(374)은 또한 마이크로폰(376)을 바이어스하고 마이크 신호를 모뎀 회로(332)로 제공하도록 동작 가능하다. 스피커 폰 칩(374)은 마이크로폰 신호를 모뎀 회로(332)에 제공하도록 동작 가능하다.

제어 프로세서(370)의 동작은 장치(300)의 다양한 장치와 관련하여 상세히 후술된다. 일반적으로, 사용자는 키패드(380)를 통하여 다수의 동작을 선택할 수 있는데, 이러한 동작에는 아날로그 채널 SLM, 디지털 채널 SLM, 아날로그 채널 소거, 디지털 채널 소거, 아날로그 채널 소거, 디지털 채널 MER/BER 품질 측정, HFC 시스템 전송률 및 핑 테스트는 물론 VoIP 및 비디오 지연, 패킷 손실 및 지터 테스트 등의 동작들이 포함되는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 이러한 각각의 동작들에 대해서 상세히 후술된다.

아날로그 채널 SLM(비디오)

장치(300)의 제1 동작은 아날로그 채널 SLM이다. 특히, 도 1의 시스템(110)과 같은 HFC 시스템의 1 측정 동작은 고객의 장치에서 수신되는 아날로그 텔레비전 신호의 신호 레벨을 측정하는 것이다. 아날로그 채널 SLM은 가입자에게 제공되는 신규한 아날로그 케이블 서비스를 평가할 때에 유용하고, 또는 기존 아날로그 케이블 서비스 상에서 문제가 발생된 원인을 찾는 문제를 해결하는데 유용하다. 사용자는 디스플레이(382) 또는 키패드(380)를 이용하여 아날로그 채널 신호 레벨 측정 옵션을 선택함으로써 특정 채널을 측정하도록 선택할 수 있으며, 그리고 난 후 측정될 채널을 채널 번호를 입력하거나 주파수 번호를 입력함으로써 선택할 수 있다.

도 6은 도 3의 측정 장치(300)에 포함되는 여러 가지 연산 처리 장치에 의해 수행된 일 군의 예시적인 동작을 나타내며, 이러한 동작은 채널 주파수 f_N을 가지고 있는 채널 N 위에서 신호 레벨 측정을 수행한다. 도 3 및 6을 함께 참조하면, 제 어 프로세서(370)는 아날로그 채널 SLM 명령 및 채널 식별값을 DSP(366)(블록 505)에 제공한다. 채널 식별값은 측정될 채널 N 또는 채널 주파수 f_N에 상응한다. 아날로그 채널 SLM 명령은 채널 N 상에서 아날로그 채널 신호 레벨 측정 동작을 수행하라는 요청에 상응한다.

DSP(366)는 튜너 회로(302)의 제어 인터페이스(314)에게 채널 N(블록 510)에 상응하는 동조 제어 신호를 제공한다. 제어 인터페이스(314)는 적합한 제어 신호를 주파수 변환 회로(308)에 제공하여 주파수 변환 회로로 하여금 채널 주파수 f_N에 동조하도록 야기한다. 전형적으로, 이러한 신호는 주파수 변환 회로(308) 내의 국부 발진기에가 채널 주파수 f_N에 상응하는 주파수를 특정한 국부 발진(LO) 주파수를 제공하도록 야기하는 신호이다. 다른 알려진 방법도 사용될 수 있다. DSP(366)는 또한 제어 신호를 스위치(310)로 하여금 입력(309) 및 주파수 변환 회로(308) 간의 직접 연결을 제공하도록 야기하는 제어 인터페이스로 제공할 수 있다.

이러한 신호들에 응답하여, 주파수 변환 회로(308)는 광대역 지상의 네트워크(예컨대, 도 1의 네트워크(110)와 같은 HFC 네트워크)에 연결된 RF 입출력부(309)로부터 광대역 신호를 수신한다. 주파수 변환 회로(308)는 해당 신호를 변환하여 채널 주파수 f_N이 튜너 회로(302)의 IF 의 중앙 주위에 위치하도록 한다. 주파수 변환된 입력 신호는 측정 회로(304)의 분배기(350)에 전파된다. 분배기(350)는 IF 신호를 측정 믹서(354)에 제공한다.

이와 동시에, DSP(366)는 신호를 측정 LO)(355)로 제공하는데, 이 신호는 측 정 LO(355)로 하여금 아날로그 채널 측정(블록 515)에 사용되는 소정의 LO 주파수 f_ANLO를 생성하게 한다. IF 신호와 혼합될 때, 주파수 f_ANLO는 IF 신호를 변환하도록 작동하여, 원하는 채널의 원하는 부대역(subband)이 대략 10.7 MHz 중앙에 위치하도록 하는데, 이 주파수는 측정 필터(356)의 중심 주파수이다.

DSP(366)(블록 515)로부터 수신되는 제어 신호에 응답하여, 측정 LO(355)는 측정 믹서(354)에 주파수 f_ANLO를 가지고 있는 발진기 신호를 제공한다. 측정 믹서(354)는 변환된 광대역 입력 신호를 발진기 신호와 함께 혼합하여 신규한 변환 신호를 생성하고, 이 신호에서 채널 N의 원하는 부분이 약 10.7 MHz 중앙에 위치된다. IF 필터(356)는 신규한 변환 신호를 필터링하여 실질적으로 채널 N의 단지 원하는 부분(대략 330 kHz의 신호 대역)만을 포함하고 있는 IF 신호를 발생시킨다. 변환되는 광대역 입력 신호의 잔여 부분은 주로 필터링된다.

6 MHz의 채널 신호의 330 kHz의 부분이 선택됨으로써, 신호 레벨 측정에 사용되는 텔레비전 신호의 부분이 보존되도록 한다. 6 MHz의 채널 신호의 비디오 성분을 측정하기 위하여, 동기 펄스(synchronization pulse)는 보존된다. 그 결과, 필터(356)에 의해 통과된 6 MHz 채널의 330 kHz의 부분은 동기 펄스 정보를 전부 보존하거나 동기 펄스 정보의 상당 부분을 보존한다.

특히, 아날로그 텔레비전 신호를 위하여 신호 레벨 측정 동작은 바람직하게는 표준 텔레비전 신호의 수직 귀선 소거 기간(vertical blanking interval) 내에서 펄스의 절대치를 측정하는 것에 의해 수행된다. 측정 필터(356)가 330 kHz의 통과대역을 가지고 있기 때문에, 아날로그 신호에 대해서 측정되어야 하는 채널 N의 원하는 부분은 6 MHz(미국의 경우)의 330 kHz의 대역 내에 존재하거나 8 MHz의(유럽) 채널 N 내에서 존재하여야 하고, 이 경우 수직 귀선 소거 기간의 펄스들이 용이하게 검출된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 이러한 330 kHz의 주파수대역은 6 MHz의 채널 대역에서는 상대적으로 더 낮을 것이다.

모든 경우에, 여과된 IF 신호는 필터(356)로부터 이득 조정 증폭기(362)까지 전파된다. 이득 조정 증폭기(362)는 IF 신호에 소정의 최초 이득량을 제공한다. ADC(364)는 증폭기(362)로부터 이득이 조정된 10.7 MHz IF 신호를 수신하고, 해당 IF 신호를 1초당 1 내지 3.29*10^6 개의 샘플들의 샘플링 주파수를 이용하여 샘플링한다. ADC(364)는 샘플링된 IF 신호를 DSP(366)에 제공한다.

이에 후속하여, DSP(366)는 수신된 IF 신호의 동기 펄스 부분에 상응하는 펄스를 사용하여 신호 레벨 측정치를 획득한다. 특히, 위에서 의논한 것과 같이 채널 N은 표준 아날로그 텔레비전 신호 성분을 가지고 있는 아날로그 텔레비전 신호를 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 각 텔레비전 프레임 또는 순간적인 스크린 샷은 2 필드로 구성되고 각 필드는 일군의 라인들을 포함한다. 수직 귀선 소거 기간이라고 알려진 표준 텔레비전 신호의 제어 성분이 각 필드의 끝에 있다. 수직 귀선 소거 기간은 특히 필드 동기 펄스를 포함한다. 이러한 펄스들은 전형적으로 아날로그 신호 채널을 측정할 때에 사용되는데, 그 이유는 이러한 펄스의 크기가 비디오 프로그램 콘텐츠에 종속적이지 않기 때문이다. 다시 말하면, 이상적으로 모든 아날로그 텔레비전 신호의 필드 동기 펄스는 동일한 크기를 가진다. 그 러므로, 해당 펄스의 측정 동작은 신호의 강도의 상대치를 제공한다.

그러므로, DSP(366)(블록 520)는 채널 N 상의 텔레비전 신호의 수직 구간 내에서, 수신된 샘플링된 IF를 이용하여 동기 펄스를 획득한다. 이러한 동기 펄스의 식별은 해당 텔레비전 신호의 필드 주파수에 부합하는 반복되는 패턴을 형성하는 가장 큰 절대치 샘플들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. DSP(366)은 당업계에 공지된 다수 개의 동기 펄스 확인 기술 중 아무 것이나 채택할 수 있다.

그러나, 동기 펄스의 등가치(equivalent)를 획득하는 한 방법은 단순히 베이스 대역 신호로부터 최대치를 획득하는 것이다. 최대 샘플 값이 전형적으로 동기 펄스에 어떻게 해서든지 상응하는 값들이기 때문에, 이들은 타이밍 보간(timing correlation)을 수행할 필요가 없이 아날로그 텔레비전 신호의 신호 레벨의 정확하고 신뢰성 측정치를 제공한다. 그러므로, 최소의 구성에서, DSP(366)는 입력 펄스에 전파 정류를 수행하고, 그 다음 최대치를 획득한다. 최대치는 일반적으로 아날로그 텔레비전 신호의 동기 펄스 부분에 상응한다.

그 후, DSP(366)는 수직 인터벌의 동기 펄스들에 상응하는 샘플들을 합선하여 이러한 펄스들 수 개의 평균 또는 합산치를 획득한다(블록 530). 합산되거나 평균 연산된 동기 펄스(또는 최대치) 샘플들의 개수는 의 번호는 체재 시간(dwell time)에 상응하고, 체재 시간은 채널의 측정 동작이 지속되는 시간을 나타낸다. 체재 시간은 인간의 인식이 지속되는 한 상대적으로 짧아야 하지만(즉, 수 초 이내여야 하고), 적절한 통계적인 샘플을 제공할 수 있을 만큼은 길어야 하는데, 예를 들어, 적어도 수 개의 수직 인터벌들에 상응하는 샘플들을 획득할 수 있을 만큼은 길어야 한다.

DSP(366)는 합산된 동기 펄스 샘플들을 표준 출력 장치(블록 535) 내로 변환한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, DSP(366)는 합산된 샘플치를 IF 신호를 스케일링하기 위하여 이득 조정 증폭기(362)에 의해 사용된 이득 계수에 규정되는 인자에 의해 스케일링한다. 최종값은 제어 프로세서 370(블록 540)으로 전달된 신호의 레벨 측정 값을 포함한다. 통과하고 있는 이 값에 응답하여, 제어 프로세서(370)는 신호 레벨 측정 값을 나타내는 정보가 디스플레이 382(블록 545) 상에 표시되도록 한다. 신호 레벨 측정 값은 그림 형태로, 문자를 이용하여, 또는 이들 모두를 이용하여 디스플레이될 수 있다.

아날로그 텔레비전 신호도 6 MHz 대역 내에서 있는 음성 반송파를 가진다. SLM 측정 동작은 LO(355)를 사용하는 것에 의해, 모든 채널의 음성 반송파 상에 수행됨으로써, 음성 반송파가 10.7 MHz 이상에 그 중앙이 위치하도록 할 수 있다. 그러면, DSP(366)는 음성 신호의 샘플들의 합산을 단지 신호 레벨 측정치로서 획득할 수 있다.

디지털 신호 레벨 측정

장치(300)의 또 다른 동작은 디지털 채널 SLM이다. 특히, HFC 시스템 동작 중 하나의 측정은 디지털 텔레비전 신호 또는 심지어 인터넷 데이터 패킷을 전달하는 것과 같은 디지털 데이터 신호의 신호 레벨이다. 신규하거나 기존의 아날로그 서비스에서와 같이, 디지털 채널 SLM을 수행하는 것은 디지털 케이블 서비스를 평가하는데 유용하다. 새로운 서비스를 위해, 이러한 측정을 수행함으로써 각 고객 에 물리적 플랜트 신호 경로의 품질을 보증할 수 있다. 기존 서비스를 위해, 이러한 측정 동작은 채널의 특정 채널 또는 이들의 집합 상에서 발생하는 문제점들을 해결하는데 이용될 수 있다.

측정을 수행하기 위해, 장치(300)는 고객 드롭 회로(이를테면 도 1의 드롭 회로(120))로 연결되거나, 고객의 실제 장치 내에 접속하게 된다. 장치를 접속하기 위해, 기술자는 RF 입출력부(309)를 HFC 또는 케이블 시스템내의 동축 케이블 터미네이션에 연결한다. 그러면, 기술자는 디스플레이(382) 및 키패드(380)를 통하여 디지털 채널 신호 레벨 측정 옵션을 선택함으로써 특정 채널을 측정하도록 선택하고 채널 번호 또는 주파수 번호를 입력함으로써 측정될 채널을 선택할 수 있다.

도 7은 도 3의 측정 장치(300)에 포함된 여러 가지 연산 처리 장치에 의해 수행된 동작으로서 채널 주파수 f_N을 가지고 있는 채널 N 상에서 신호 레벨 측정을 수행하기 위한 동작의 일 군의 예시적인 집합을 도시한다. 도 3 및 7을 함께 참조하면, 제어 프로세서(370)는 우선 디지털 채널 SLM 명령 및 채널 식별 값을 DSP(366)(블록 605)에 제공한다. 채널 식별 값은 측정될 채널의 채널 N 또는 채널 주파수 f_N에 상응한다. 디지털 채널 SLM 명령은 채널 N 상에서 디지털 채널 신호 레벨 측정을 수행하도록 하는 요청에 상응한다.

DSP(366)은 튜너 회로(302)의 제어 인터페이스(314)에 채널 N(블록 610)에 상응하는 동조 신호를 제공한다. 제어 인터페이스(314)는 적합한 제어 신호를 주 파수 변환 회로(308)에 제공하여 주파수 변환 회로로 하여금 전술된 방법과 유사한 방법으로(블록 510, 도 6 참조) 채널 주파수 f_N에 동조되도록 야기한다. DSP(366)는 또한 제어 인터페이스에 스위치(310)로 하여금 입력(309) 및 주파수 변환 회로(308) 간의 직접 연결을 제공하도록 야기하는 제어 신호를 제공할 수 있다.

이와 동시에, DSP(366)는 카운터 m을 0으로 설정한다(블록 615). DSP(366)은 신호를 측정 LO)(355)로 제공하는데, 이 신호는 측정 LO(355)로 하여금 측정될 디지털 채널(블록 620)의 m 번째 대역에 상응하는 LO 주파수 f_LOm을 제공하도록 한다. 주파수 f_LOm은 분배기(350)로부터 받게 되는 변환된 입력 신호와 혼합되는 주파수에 상응함으로써 채널 N의 원하는 부분의 중앙을 대략 10.7 MHz 중앙에 위치하도록 한다.

일반적으로, 디지털 채널 SLM은 아날로그 텔레비전 신호와는 달리 수행되는데, 그 이유는 디지털 채널이 다른 특성을 가지기 때문이다. 전형적으로, 디지털 채널은 QAM 또는 QPSK 변조된 디지털 정보를 포함한다. 어느 시점에서의 신호의 크기는 실용적 대상(practical matter)을 통하여 예측될 수 없다. 그 결과, 디지털 채널 SLM은 전형적으로 채널의 몇 개의 부대역 내의 에너지를 측정하는 단계를 포함한다.

예를 들면, 도 8은 디지털 채널 N의 예시적인 주파수 스펙트럼(702)을 도시한다. 장치(300)에서 채택된 디지털 채널을 측정하는 방법은 복수 개의 M 개의 상이한 주파수 대역 7040, 7041, ..., 704M-1 의 에너지 레벨 측정치를 획득하는 것이다. M 개의 상이한 주파수 대역들은, 채널 대역폭(702) 아래의 전 영역이 실질적으로 "커버링"되도록 선택될 수 있는데, 이는 도 7에 효과적으로 도시된 바와 같다. 또는, 채널의 측정은, 채널 대역폭을 확장시키는(하지만 그들 간에 크거나 작은 대역 간격들이 존재하는) M 개의 상이한 주파수 대역들의 집합을 선택함으로써 수행될 수 있다. 주파수 스펙트럼(702) 내에 측정되지 않은 간격들의 에너지 레벨들은 측정된 주파수 대역들로부터 보간될 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, DSP(366)(블록 620)는 f_LOm으로 하여금 시작 주파수 f_LOS 더하기 m*(f_step)의 값으로 설정되도록 야기하는데, 여기서 f_LOS는 IF 채널 대역의 시작 주파수이고, m은 대역 카운터이며, f_step는 측정 대역 간의 주파수 차이(frequency step)이다. 본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시예에서, f_step는 대략 에너지 측정치의 대역폭 또는 330 kHz와 같다.

어느 경우에나, DSP(366)(블록 620)로부터 수신되는 제어 신호에 응답하여, 측정 LO(355)는 측정 믹서(354)에 주파수 f_LOm을 가지는 발진기 신호를 제공한다. 측정 믹서(354)는 변환되는 광대역 입력 신호를 발진기 신호와 함께 혼합하여 채널 N의 원하는 부분(즉 도 8의 704m)이 약 10.7 MHz 중앙에 위치하도록 하는 신규한 변환 신호를 생성한다. IF 필터(356)는 신규하게 변환되는 신호를 필터링하여 실질적으로 채널 N의 원하는 부분(약 330kHz의 신호 대역)만을 포함하는 IF 신호를 생성한다. 변환되는 광대역 입력 신호의 잔여 부분은 거의 여과된다. 여과된 IF 신호는 이득 조정 증폭기(362)에 전파되고 이득 조정 증폭기(362)는 이득 조정된 IF 신호를 ADC에 제공한다. 그러면, ADC(364)는 샘플링된 IF 신호를 DSP(366)에 제공한다.

DSP(366)는 이득 조정 증폭기(362)의 이득을 조정하여, ADC(364)에 의해 생성되는 샘플들이 ADC(364)(블록 625)의 다이내믹 레인지의 양호한 동작 윈도우(operating window) 내에서 존재하도록 한다. 그러므로, DSP(366)는 수신된 샘플을 사용하여 적합한 조정량(adjustment)을 결정한다. 조정량은 도 7에서 도시된 시퀀스 또는 동작의 다른 성분들에 적용된다.

그 후, DSP(366)는 샘플들을 합산하여 샘플들을 변동하는 총 합을 획득하는데, 이것은 사전에 적용된(블록 630) 이득 조정 작업을 위하여 정규화되는 것이 바람직하다. DSP(366)는 샘플들의 변동하는 총합을 채널 N의 M 측정 대역 모두를 통하여 유지한다. 그러므로, DSP(366)는 본 발명에 따른 동작(블록 615, 620 및 630) 중일부가 실행되는 동안에도 변동되는 총 합을 유지한다.

변동되는 총합에 추가되는 샘플의 개수는 측정의 체재 시간에 상응한다. 체재 시간은 합산된 샘플들이 고루 분산된 대역 m의 무작위 샘플을 나타내도록 할 수 있도록 충분히 길어야만 한다. 특히, IF 신호는 시간에 따라 의사-무작위성 성질을 가지는 것으로 보이는 변조된 QAM 신호를 포함하는데, 이것은 당업계에서 알려져 있다. 디지털 QAM 신호의 의사 랜덤 성질을 획득하기 위하여 충분한 샘플들을 취함으로써, 디지털 채널 SLM 상의 데이터 콘텐츠의 모든 바람직하지 않은 영향도 실질적으로 감소되거나 심지어는 완전히 제거될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 체재 시간은 인간이 인식할 수 있는 한 상대적으로 짧아야만 하며, 예를 들면 수 초 이하여야 한다.

어느 경우에나, 채널 N의 대역 m을 위한 샘플치가 누적되게 되면, DSP(366)(블록 635)는 카운터 m을 증가시킨다. DSP(366)은 m이 측정이 실시되어야 하는 대역들의 전체 개수 M에 상응하는지 결정한다(블록 640). 만일 그렇다면, DSP(366)는 후술되는 바와 같이 샘플들을 변환한다(블록 645). 그렇지 않다면, DSP(366)는 측정 LO(355)를 f_LOm으로 조절하는데, 여기서 m이 증가된 바 있다(블록 635). 그러면, DSP(366)는 전술된 바와 같이 진행한다.

DSP(366)는 합산된 샘플값들을 필요할 경우 표준 출력 단위로 표현되는 값으로 변환하고, 최종 SLM 값을 제어 프로세서(370)(블록 645)에 제공한다. 만일 전술된 바와 같은 측정 동작이 수행되는 동안 이득이 여러 번 조절된다면, 각 샘플들은 해당 샘플이 저장되는 시점에서의 이득 조정 증폭기(362)에 의하여 채택된 이득 치를 이용하여 정규화되어야 하는데, 이는 역시 전술된 바와 같다(블록 630). 어느 경우에나, 제어 프로세서(370)는 정보를 수신한다(블록 650). 제어 프로세서는 디스플레이될 신호 레벨 측정치를 나타내는 정보를 디스플레이(382)(블록 655)에 표시되게 한다. 신호의 레벨 측정값은 그래프를 이용하거나, 텍스트를 이용하거나, 이 둘 모두를 이용하여 디스플레이될 수 있다.

스윕 측정(Sweep Measurements)

디지털 및 아날로그 신호 측정의 양쪽 모두를 위해, 스윕 측정은 바람직할 수 있다. 스윕 측정은 일련의 채널들 상에 수행되는 SLM-형태의 측정이며 소정 순서로 수행되는 것이 바람직하다. 스위핑될 채널은 기술자에 의해 결정될 수 있고, 키패드(380) 또는 디스플레이(382)를 통하여 입력될 수 있다. 다르게는, 스위핑될 채널은 수신 회로(328)에 의해 수신되거나, 메모리(372) 내에 프로그램될 수 있다.

일반적으로, DSP(366)는 스윕 방법을 스윕 목록 상에 존재하는 복수 개의 채널들 각각에 대해 측정 동작을 수행함으로써 수행한다(도 5 또는 도 6에서와 같다). 몇 가지 경우에는, 콘텐츠가 없는 채널은 측정되지 않고, 다른 경우에는 사용되지 않는 채널들이 테스트 신호를 운반함으로써 스윕 측정 방법을 용이하게 한다. 몇 가지 스윕 측정은 사용되지 않는 채널에 삽입될 테스트 신호를 요구하는데, 이러한 방법은 케이블 시스템의 헤드 엔드에 위치한 다른 테스트 장치와의 동조화(coordination)를 요구한다.

특수한 텔레미트리 신호가 또 다른 테스트 장치와의 동조화를 위하여 이용될 수 있다. 텔레미트리 정보는, 예를 들면 테스트 신호를 필요로 하는 채널의 식별 식별자(identification)를 식별할 수 있다. 전형적으로 제어 프로세서(370)는 텔레미트리 정보를 생성하고, 생성된 텔레미트리 정보를 디지털 전송 회로(326)에 제공한다. 그러면, 디지털 전송 회로(326)는 텔레미트리 정보를 주파수 변조하고, 해당 텔레미트리 정보를 포함하는 무선 주파수(RF) 신호를 동조 회로(302)를 이용하여 HFC 네트워크로 상향 전송한다.

여러 가지 다운스트림 채널 스윕법은 당업계에 공지된다.

DOCSIS 테스트

장치(300)의 다른 테스트 기능은 테스트 대상인 HFC 시스템 내의 물리적 계층 접속의 물리적 계층 특성을 테스트하는 것이다. 또한 도 1을 참조하면, HFC 네트워크(110) 상에 존재하는 개별 고객 장치(122) 및 네트워크 헤드 엔드(112)의 다른 요소들 간의 물리적 계층 고속 데이터 링크의 효율성을 결정하는데 유용한 다양한 방법의 테스트들이 존재한다.

도 9는 물리적 계층 테스트를 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있는 예시적인 프로세스를 도시한다. 일반적으로, 모뎀 회로(332)의 제어 프로세서(370) 및 CPU(408)이 도 9에 도시된 단계를 처리하는데, 이들은 바람직하게는 앞에서 진술한 것과 같이 Broadcom BCM3352 모뎀 회로이다.

제어 프로세서(370)는 CPU(408)에 물리적 계층 테스트를 수행하기 위한 커멘드 신호를 DOCSIS 모뎀(402)(블록 805)에 전송한다. 제어 프로세서(370)는 RS-232 접속(434) 또는 USB 접속(432)을 통하여 명령 신호를 제공한다. 모뎀 회로(332) 내에서, RS-232 송수신기(420) 또는 USB 수신기(418)는 버스(416) 상에서 CPU(408) 에 명령 신호를 전파한다. 일반적으로, 물리적 계층 테스트는 시스템의 CMTS로의 DOCSIS 모뎀(402)의 초기 접속 부분을 포함한다. 이러한 접속의 초기 부분은 당업계에서는 레인징(ranging)이라고 공지된다. DOCSIS 모뎀 레인징 동작은 더욱 상세히 후술된다(블록 810 내지 820).

또한(블록 805), 하나 또는 그 이상의의 처리 장치(CPU(408) 제어 프로세서(370), DSP(366))는 한 지점에 위치한 RF 스위치(310)가 공유된 입력 회선(318)에 연결되며, 주파수 변환 회로(308)가 다이플렉서 회로(312)의 다운스트림 출력(320)에 접속되는 것을 보장한다. 일 실시예에서, 제어 프로세서(370)는 적합한 명령 신호를 DSP(366)에 제공하고, DSP(366)는 튜너 인터페이스 회로(314)를 경유하여 상응하는 명령 신호를 RF 스위치(310)에 제공한다. 그러나, 다른 제어 신호도 사용될 수 있고, 여전히 본 발명의 다양한 장점들을 도출할 수 있다.

CPU(408)는 모뎀 회로(332)의 구성 요소를 이용하여 다운스트림 채널(블록 810)을 획득하기 위한 동작들을 수행함으로써 레인징 동작을 개시한다. 이러한 동작들은 당업계에서 그 일반 기능이 알려져 있고, BCM3352 모뎀 회로에서 미리 설정된다. 이러한 동작들은 당업계에 공지된 바와 같이 CTMS(134)에 시그널링(signaling) 동작을 수행함으로써 달성된다.

일반적으로, CMTS(134)를 이용한 시그널링 및 다른 통신들은 CMTS(134) 및 DOCSIS 모뎀(402) 사이에서 다이플렉서 회로(312), RF 입출력부(309), 가입자 드롭 회로(120)(도 1), 네트워크 탭 회로(118), 케이블 플랜트(116), 광학/디지털 변환기 노드(126), 섬유 플랜트(114), 광학/디지털 변환기(124) 및 결합부(136)를 통하 여 정보를 통신함으로써 수행된다. 이러한 통신 경로에 관한 그 이상의 설명은 도 10과 관련하여 후술된다.

CPU(408)는 CMTS(134)(블록 815)의 클록을 이용하여 DOCSIS 모뎀(402)을 동기화하는 것에 의해 레인징 동작을 계속한다. 이러한 동작은 또한 알려져 있고, BCM3352 모뎀 회로에서 미리 설정된다. CPU(408)는 모뎀 회로(332) 및 출력 증폭기(348)(제어 입력(348a)을 통하여)의 구성 요소들을 이용하여 동작을 수행함으로써 업스트림 채널을 획득하고, 적절한 전송 품질을 달성하기 위해 필요한 변조 형식(QPSK 또는 QAM)을 결정하고 채널 및 변조 방식에서 적합한 송신 품질을 획득하기 위하여 요구되는 증폭 동작을 수행한다(블록 820). 이러한 동작은 또한 알려져 있고, BCM3352 모뎀 회로에서 미리 설정된다.

CPU(408)는 전송 이득 레벨, 전송 채널의 중심 주파수 및 변조 종류를 제어 프로세서(370)에 통신한다(블록 825). 이러한 정보는 CPU(408)로부터 용이하게 이용 가능하다. 예를 들면, 전술된 바와 같은 BCM3352의 참조 디자인은, BCM3352의 CPU로부터 정보를 획득하기 위해 필요한 정보를 제공한다. CPU(408)는 바람직하게는 정보를 버스(416) 및 RS-232 송수신기(434)를 또는 USB 접속(432)을 통하여 제어 프로세서(370)에 통신한다.

제어 프로세서(370)는 디스플레이(380)로 하여금 전송 이득 레벨, 업스트림 주파수 및 변조의 타입, 또는 이들의 하부 집합(블록 830)을 나타내는 정보를 디스플레이하도록 한다. 다른 정보, 이를테면 할당된 다운스트림 채널 정보는 또한 CPU(408)에 의해 제공될 수 있고 다른 정보와 함께 디스플레이될 수 있다.

만일 레인징 동작의 어떤 처리 중 결함이 발생하면, 이러한 그런 장애에 관한 정보는 또한 CPU(408)에 의해 전송될 수 있다. 예를 들어, BCM3352의 CPU(408)는 내재적으로 레인징 동작의 장애원을 식별하는 에러 값 또는 플래그를 생성하는데, 이러한 장애에는 다운스트림 채널의 획득 실패, CMTS 클록과의 동조 실패, 또는 업스트림 채널의 구성 실패와 같은 것이다. 본 명세서에서 설명되는 실시예에서, CPU(408)는 장애 식별 정보를 제어 프로세서(370)로 통신하기 위해 구성된다. 그러면, 제어 프로세서(370)는 장애를 나타내는 표현을 디스플레이할 수 있다.

모뎀 등록 테스트(Modem Registration Testing)

장치(300)에 의해 수행되는 다른 테스트는 모뎀 회로(332) 및 DOCSIS 모뎀(402) 및 광대역 시스템의 CMTS를 통한 인터넷 간의 IP 계층 연결을 설립하는데 관련된다. 이러한 테스트는 여러 가지로 유익하다. 예를 들어 도 1을 참조하면, 만일 하나 또는 그 이상의 사용자 장치(122)가 인터넷(150)에 연결될 수 없으면, 해당 문제점은 IP 계층 접속 문제와 관련되는 것이며 이것은 전술된 바와 같은 물리적 계층 통신의 테스트 과정에는 반드시 명백히 드러나는 것이 아니다. IP 계층 접속 문제는 IP 주소를 획득하는 것의 불이행, 부적절한 구성 등을 초래할 수 있다. IP 계층 접속 문제는 헤드 엔드(112)에서 CMTS(134)(또는 다른 서버)가 부적절하게 구성되는 것으로부터 기인할 수 있다.

도 10은 DOCSIS 모뎀의 연속성을 결정하기 위하여 일 군의 IP 계층 테스트를 수행하기 위해 이용될 수 있는 일 군의 예시적인 동작들을 도시한다. 일반적으로, 장치(300)는 해당 네트워크의 소정 지점에 위치한 테스트 대상인 시스템에 존재하 는 DOCSIS 모뎀(402)의 모뎀 등록을 시도한다. 장치(300)는 IP 연결을 수행하기 위하여 요구되는 다양한 장치들이 동작을 하고 있는지에 대한 지시자(indication)를 제공하는 다양한 IP 연결에 관련된 값들을 획득 및 디스플레이한다. 만일 테스트가 예상되는 결과를 제공하면, DOCSIS 모뎀(402)에서 IP 접속은 아마도 작용하고 있다고 볼 수 있다.

이러한 테스트의 장점 중 하나는 네트워크(110)의 IP 구성요소들(거의 네트워크 헤드엔드(112)에 위치됨)에 대한 문제점들 및 고객 케이블 모뎀(130) 또는 컴퓨터와 같은 부탁된 고객 장치와 같은 고객 설비에 발생된 문제점을 구별하도록 보조할 수 있다는 점이다.

지금 도 10을 참조하면서, 도 1, 3 및 5를 참조하면, 제어 프로세서(370)는 CPU(408)에 명령 신호를 전송함으로써 DOCSIS 모뎀(402)(블록 905)을 이용하여 모뎀 등록 테스트를 수행한다. 등록은 DOCSIS 모뎀에 의해 수행되는 처리의 일부로서, HFC 또는 다른 케이블 네트워크의 CMTS로의 IP 계층 연결을 설립한다. 제어 프로세서(370)는 RS-232 접속(434) 또는 USB 접속(432)을 통하여 명령 신호를 제공한다. 모뎀 회로(332) 내에서, RS-232 송수신기(420) 또는 USB 수신기(418)는 버스(416) 상에서 CPU(408)로 명령 신호를 전파한다.

또한(블록 905), 처리 장치(CPU(408), 제어 프로세서(370), DSP(366)) 중의 1개 이상은 RF 스위치(310)가 RF 입출력부(309)가 공유되는 입력 회선(318)에 접속되고 주파수 변환 회로(308)가 다이플렉서 회로(312)의 다운스트림 출력(320)에 접속되도록 하는 위치에 설정되도록 보증한다. 이러한 동작에 대한 추가적인 정보는 전술된 바 있다(블록 805).

CPU(408)는 모뎀 회로(332)의 구성 요소로 하여금 전술된 바와 유사하게(도 9의 블록 810, 815 및 820) 레인징 동작(블록 910)을 수행하도록 야기한다. CPU(408)(그리고 제어 프로세서(370))는 물리적 계층 특성의 디스플레이가 전술된 바와 같이 선택적 디스플레이를 수행하도록 야기할 수 있다.

레인징 동작이 실패하면, CPU(408) 및 제어 프로세서(370)는 협동하여 실패에 관련된 정보를 도 9와 관련하여 전술된 바와 같이 디스플레이(382)를 통하여 통신한다.

만일 레인징 동작이 성공적이라면(블록 910), CPU(408)는 IP 주소를 헤드 엔드 네트워크(112, 특히 DHCP(144))로부터 획득함으로써 등록 동작을 계속 수행하고, 헤드엔드 네트워크(112)는 당업계에서 알려진 바와 같이 IP 주소를 할당한다(블록 915). 특히, CPU(408) 및 DOCSIS 모뎀(402)은 당업계에 공지된 바와 같이 협동하여 IP 주소 및 인터넷(150)(적어도 지역 헤드엔드 네트워크(138))으로의 연결에 대한 요청을 생성한다. 이러한 요청은 인터넷(150)을 통한 통신을 위한 적절한 헤더 정보 및 포맷을 가지는 하나 또는 그 이상의 표준 이더넷 패킷들의 형태를 가진다. QAM 전송기(412)는 데이터 패킷을 수신하고, 데이터 패킷을 레인징(블록 910) 동작 동안 정의된 주파수 및 변조 타입에 의거하여 변조한다. QAM 전송기(412)는 변조된 데이터 패킷을 증폭기(348)에 제공하고, 이것은 다시 변조된 데이터 패킷 신호를 차례로 증폭한다. 증폭기(348)는 변조된 데이터 패킷 신호를 다이플렉서 회로(322)의 업스트림 입력(316)에 제공한다. 신호는 업스트림 필 터(322)를 통하여 전파되고 후속하여 공유되는 신호선(318)을 통하여 RF 입출력부(309)로 전파된다.

또한 도 1을 참조하면서 RF 입출력부(309)가 분석 장치(100)가 접속된 네트워크 상의 지점에 연결된다고 가정하면, 변조된 데이터 패킷 신호는 시스템(110) 상에서 전파되어 고객의 장치(122)로 전파된다. 모든 업스트림 정보와 같이, 변조된 신호는 관련된 가입자 드롭 회로(120), 네트워크 탭 회로(118) 및 케이블 플랜트(116)를 통하여 노드(126)에 상향 전파된다. 해당 노드는 무선 주파수(RF)를 광학 신호로 변환하고, 그 신호를 헤드 엔드 광학/RF 컨버터(124)에 제공한다. 헤드 엔드 광학/RF 컨버터(124)는 무선 주파수(RF) 수신된 신호를 변환하여 다시 무선 주파수(RF)를 얻고, 해당 신호를 분배기(136)를 통하여 CMTS(134)에 제공한다.

그러면, CMTS(134)는 서버 네트워크(138) 상의 다른 구성 요소(또한 DOCSIS 모뎀(402))와 협동하여 DOCSIS 모뎀(402)과 함께 IP 접속을 설정한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, TFTP(140)는 서비스의 해당 파라미터들을 식별하는 DOCSIS 모뎀(402)을 위한 구성 파일(configuration file)을 식별하고, TOD 서버(142)는 DOCSIS 모뎀(402)으로 패킷을 송수신하기 위한 타임 스탬프 정보를 조절하며, DHCP 서버(144)는 IP 주소를 할당한다. 전술된 모뎀 등록 동작은 간략한 형식으로 기술되는데, 그것은 이들이 당업계에 공지되기 때문이다. 이러한 동작은 추CMTS(134) 및 모뎀 회로(332) 사이의 추가적인 업스트림 및 다운스트림 통신을 포함할 수 있다.

다운스트림 신호의 통신은 업스트림 신호의 통신과 유사한 방법으로 발생한 다. 다운스트림 신호는 등록(블록 910) 동안 모뎀 회로(332)에 할당된 다운스트림 무선 주파수 채널 상에 변조된다. 다운스트림 신호는 네트워크(110)를 통하여 헤드 엔드 광학/RF 컨버터(124), 광학 플랜트(114), 컨버터 노드(126), 케이블 플랜트(116), 네트워크 탭 회로(118) 및 가입자 드롭 회로(120)를 통하여 측정 장치(300)의 RF 입출력부(309)에 하향 전파된다.

가입자 장치(300) 내에서, 다운스트림 데이터 패킷은 스위치(310) 및 공유되는 신호선(318)을 통하여 전파된다. DOCSIS 모뎀(402)에 할당된 다운스트림 채널이 할당된 다운스트림 스펙트럼(즉, 미국에서는 800 MHz 내지 1000 MHz 사이의 스펙트럼)에 존재하기 때문에, 수신된 무선 주파수(RF) 신호는 업스트림 필터(322)에 의해 억제되고 다운스트림 필터(324)에 의하여 전달된다. 수신된 무선 주파수(RF) 신호는 따라서 다운스트림 출력(320)을 통하여 주파수 변환기(308)에 전파되고, 이것은 소정의 주파수에 CPU(408), 제어 프로세서(370) 및 DSP(366)을 통하여 동조된 바 있다. 그러면, 다운스트림 신호는 분배기(350) 및 수신기 증폭기(352)를 통하여 QAM 수신기(410)에 전파된다. QAM 수신기(410)는 수신된 신호를 복조하고, 패킷을 CPU(408)의 통제하에서 DOCSIS 모뎀(402)에 제공한다.

전술된 등록 프로세스가 수행되는 동안, 공지된 바와 같이 무엇보다도 CMTS(134)는 모뎀 회로(332)와 통신하여 TFTP 서버(140), TOD 서버(142) 및 DCHP 서버(144)(블록 915)의 IP 주소들을 전송한다. CPU(408)는 이러한 정보를 추후의 사용을 위하여 유지한다. CMTS(134)는 TFTP 서버(140)로부터 모뎀 회로(332)로 구성 파일을 다운로드하고, 이 파일은 적어도 저장되거나 적어도 CPU(408)에 의하여 접근될 수 있다(블록 920). 해당 프로세스(블록 915 및 920)의 이러한 일부는 정규의(normal) DOCSIS 등록 프로세스에 고유한 것이다.

CPU(408)는 획득한 IP 연결 정보를 제어 프로세서(370)로 제공하는데, 이 경우 바람직하게는 USB 송수신기(418) 및 USB 접속(432)(블록 925)을 통하여 전달한다. 본 명세서에서 제공된 실시예 내에 존재하는 IP 연결 정보는 DHCP 서버(144)에 의해 DOCSIS 모뎀(402)에 할당된 IP 주소, TFTP 서버(140), TOD 서버(142), CMTS(136) 및 DHCP 서버(144)의 IP 주소 및 DOCSIS 모뎀(402)의 구성 파일의 명칭을 포함한다. IP 연결 정보는 또한 등록이 성공적으로 완료되었는지 여부를, 명백하게 또는 다른 IP 연결 정보 내에 암시적으로 나타내는 기본 지시자를 더 포함할 수 있다.

제어 프로세서(370)는 IP 접속 정보를 모뎀 회로(332)(블록 930)의 CPU(408)로부터 획득한다. 제어 프로세서(370)는 일부 또는 IP 접속 정보 전부가 디스플레이되도록 한다(블록 935). 이러한 정보를 디스플레이함으로써, 기술자는 IP 연결 동작에 대한 통찰력(insight)을 획득할 수 있으며, 이러한 통찰력은 복수 개의 다양한 방법으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 여러 가지 서버들(140, 142, 144)의 IP 주소들을 디스플레이하면 CMTS(136)가 적절히 식별되고 헤드 엔드(112)에서 적절한 구성 요소와 함께 통신함으로써 IP 연결을 설립하였는지 여부를 결정하는 것을 용이하게 할 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 기술자는 CPU(408)에 의해 보고된 서버 IP 주소를 기대치들과 비교할 수 있다. 기술자는 아마도 서버 네트워크(138)의 실제 IP 주소에 접근을 하고, 시각적 비교를 수행할 수 있다. 또는, 제어 프로세서(370)(및/또는 메모리(372))는 여러 가지 헤드 엔드 서버(즉 테스트 전에)의 실제 IP 주소를 이용하여 사전 프로그램될 수 있으며, 이것은 그러한 서버들의 "보고되거나" 또는 측정된 IP 주소와 비교될 수 있다. 제어 프로세서(370)는 이러한 비교의 결과가 디스플레이되도록 야기할 수 있고 및/또는 사전 프로그램되고 보고된 IP 주소 모두의 디스플레이를 야기할 수도 있다.

이와 유사하게, CPU(370)로부터 수신된 구성 파일의 이름은 디스플레이되어 기술자로 하여금 다른 것들 중에서 TFTP 서버(140)의 정상 위치 및 동작을 결정하는 것을 돕기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 구성 파일의 이름은 기술자(또는 제어 프로세서(370))에 의해 DOCSIS 모뎀(402)의 알려진 구성 파일 이름과 비교될 수 있다. 다시 설명하면, DOCSIS 모뎀(402)이 측정 장치(300)의 특수 테스트 모뎀이기 때문에, 구성 파일 이름은 독립 전원을 통하여 이용 가능하여야 한다.

만일 등록 동작의 어떤 요소에 결함이 발생하면, 이러한 장애에 관한 정보는 또한 CPU(408)에 의해 전송될 수 있다. BCM 3352의 CPU(408)은 레인징 및 등록 동작의 여러 가지 부분의 장애를 위한 에러 코드를 본래적으로 생성한다. 만일 이러한 장애가 발생하면, CPU(408)는 장애 식별 정보를 제어 프로세서(370)로 통신하기 위하여 구성될 수 있다. 그러면, 제어 프로세서(370)는 장애를 나타내는 정보를 표시할 수 있다.

고속 데이터 업스트림 성능 검사

측정 장치(300)의 업스트림 성능 검사(Upstream Performance Test, UPT) 동작은 DOCSIS 케이블 모뎀(CM)으로부터 하이브리드 섬유-동축 CATV 네트워크의 헤드 엔드에 위치한 CMTS(134)까지의 업스트림 데이터 플로우의 몇 가지 특성을 측정한다. 업스트림 성능은 고객의 장치 서비스 포인트(122), HFC 네트워크(110)의 나머지의 인그레스 특성(ingress characteristics) 및 다른 케이블 모뎀(130)으로부터의 데이터 트래픽의 RF 특성에 의해 영향을 받는다.

UPT 동작을 수행하기 위해, 측정 장치(300)는 직접 고객의 장치(122)로의 RF 동축 케이블에 연결되거나 고객 케이블 모뎀(130), 이를테면 이더넷 포트(도 1을 참조한다)의 데이터 포트에 연결될 수 있다. 직접 연결은 도 3의 제어 프로세서(370)에 직접 접속하는 통신 포트를 통하여 이루어질 수 있다. 제어 프로세서(370)는 동일한 업스트림 데이터 플로우 테스트 여러 가지를 모든 연결 모드에서 수행한다. 데이터 연결 모드에서, 프로세서(370)는 테스트되는 서비스 포인트에 부착된 케이블 모뎀(130)을 통하여 송신되는 업스트림 데이터의 데이터 원으로서 동작한다. RF 연결 모드에서, 프로세서(370)는 데이터 송신측으로서 또한 테스트되는 서비스 포인트에 부착된 케이블 모뎀(DOCSIS 모뎀(402))으로서 기능 수행한다. RF 모드에서는 한 테스트 만이 수행 가능한데, 그 이유는 이것은 고객의 케이블 모뎀(130)에서 수행될 수 있는 수준보다 낮은 레벨에서 데이터를 변경해야 하기 때문이다.

UPT는 업스트림 성능의 모든 특성을 테스트한다.

1. 테스트 서비스 포인트에서의 케이블 모뎀(402 또는 130)으로부터의 패킷 손실 비율

2. 테스트중인 서비스 포인트에서의 케이블 모뎀(402 또는 130)의 업스트림 데이터 전송률(throughput)

3. 케이블 모뎀(402)으로부터의 패킷 내의 업스트림 비트 에러율(BER)

4. 케이블 모뎀(402)으로부터의 CMTS(134)에서의 신호대 잡음비(SNR)

5. 동일한 네트워크에 연결되고 동일한 업스트림 데이터 채널을 공유하는 다른 케이블 모뎀들에 대한 성능 통계치(케이블 모뎀 풀(pool) 통계치)

6. 테스트 케이블 모뎀(130)의 성능 측정치를 케이블 모뎀 풀의 측정치와의 비교

테스트 중의 대부분은 인터넷 프로토콜(IP)의 특징을 사용한다. 이러한 프로토콜의 하부집합인 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP, Internet Control Message protocol)은 하나의 네트워크 장치로부터 다른 네트워크 장치로 전송될 수 있는 에코 요청(Echo Request) 메시지를 포함한다. 소스 및 목적지 장치들은 이러한 메시지에서 각자의 IP 주소에 의하여 식별된다. 목적지 장치는 에코 요청의 소스로 동일한 길이의 에코 응답(Echo Reply) 메시지를 다시 전송함으로써 에코 요청에 응답한다. 이러한 프로토콜은 일반적으로 "핑"이라고 알려진다.

업스트림 패킷 손실 테스트에서, 제어 프로세서(370)는 핑 패킷이 CMTS(134)로 전달되도록 야기한다. 업스트림 채널 상의 잡음은 이러한 패킷의 일부를 오염시킬 수 있고, 이들이 CMTS(134)에 의하여 인식될 수 없도록 할 수 있다. CMTS(134)에 도달하는 패킷들은 CMTS로 하여금 에코 응답을 전송하도록 한다. 이 러한 에코 응답 중 몇 가지는 오염되어 다운스트림 채널 상의 잡음 때문에 분실될 수 있다.

손실의 두 가지 유형을 구별하기 위하여, UPT는 간이 망 관리 프로토콜(SNMP, Simple Network management Protocol)을 사용하여 CMTS(134)의 업스트림 패킷 카운터를 독출한다. SNMP는 카운터들을 일련의 핑이 전송되기 이전 및 이후에 모두 독출한다. UPT에 대한 하나의 실시예에서, DOCSIS 프로토콜은 순방향 오류정정(FEC, Forward Error Correction) 부호화 동작을 케이블 모뎀(402 또는 130)에서 사용하여 패킷 손실률을 축소시킨다. 이 실시예에서, 패킷 손실 테스트는 FEC 복호기의 정정 용량을 초과하는 오류를 가지는 패킷들만을 분실된 패킷으로 간주하여 카운트한다. 업스트림 데이터 전송률 검사는 업스트림 데이터 플로우에 일정한 메시지 스트림을 로드한다. 이것은 측정된 시간 간격 내에 존재하는 비트수를 해당 간격으로 나눔으로써 업스트림 전송률을 결정한다.

업스트림 처리 능력 테스트에서, 제어 프로세서(370)는 핑들이 업스트림 데이터 플로우를 로딩하도록 야기한다. CMTS(134)는 테스트 케이블 모뎀의 전체 전송률을 제한하며, 단지 업스트림만을 제한하는 것이 아니다. 최대 업스트림 성능을 얻기 위하여, UPT는 다운스트림 로딩양을 최소치로 지속적으로 유지하여야 한다. UPT는 대형 업스트림 패킷으로 하여금 소형 다운스트림 응답을 생성하도록 하는 다양한 표준 ICMP 에코 요청을 이용한다. 이러한 변화치가 이더넷 레벨에서 업스트림 요청에 추가적인 패딩(padding)을 야기하며, ICMP 레벨에서 야기하는 것이 아니다. CMTS(134)는 ICMP 요구의 길이와 상응하지만 이더넷-레벨의 패딩은 포함 하지 않는 응답을 전송한다.

업스트림 비트 에러율은 업스트림 패킷 오류의 개수 및 패킷 내의 비트수로부터 계산된다. 이것은 업스트림 채널 내의 FEC를 비활성화하거나 동작을 감소시킴으로써, 단일 비트 에러 또는 소량의 제어된 개수의 심볼 에러들이 패킷 에러를 야기하도록 한다. 이것은 이를 위하여 두 가지 방법을 이용한다.

a. DOCSIS 1.1 및 그 이상에 대하여, 제어 프로세서(370) 또는 CPU(408)는 다이내믹 서비스 플로우(업스트림 데이터 플로우)를 설정하고, 적용되는 에러 정정량을 선택한다.

b. DOCSIS 1.0에 대하여(이것은 동적 서비스 플로우 기능을 가지지 않는다), 이것은 FEC가 정정할 수 있는 심볼의 개수를 결정한다. 제어 프로세서(370) 및/또는 CPU(408)는 FEC가 해당 데이터를 인코딩 한 이후에(하지만 전송하기 이전에) 심볼 에러의 개수를 삽입한다. FEC를 사용 금지하거나 동작을 감소시키기 위하여, 이것은 코드의 심볼 정정 기능 및 측정을 위하여 요구되는 정정 기능 간의 차이점을 삽입한다.

BER 계산도 결함있는 패킷 내의 비트 손실의 개수의 통계 추정치를 필요로 한다. 이러한 처리는 측정 패킷 에러율로부터 획득된 채널 잡음 분포의 통계학적 모델을 채택한다.

테스트 케이블 모뎀의 SNR 및 수신 전력 레벨은 직접 CMTS(134)에 의해 측정되고, CMTS는 장치(300)의 그것과 유사한 SLM 장치를 적당하게 포함할 수 있다. 제어 프로세서(370)는 모뎀 회로(332)를 채택하여 SNMP를 사용하여 이러한 값들을 주기적으로 요청할 수 있다. 장치(300)도 동일한 업스트림 채널 상의 다른 활성화된 케이블 모뎀의 SNR 및 수신 전력 레벨을 독출할 수 있다. 더 나아가, SNMP 요구를 사용하여, 장치(300)는 케이블 모뎀의 IP 주소를 획득하고, SNMP 요구를 케이블 모뎀으로 전송함으로써 그들의 전송 레벨을 획득한다. UPT는 각 케이블 모뎀의 전송 전력 레벨로부터 수신된 전력 레벨을 감산함으로써 그것의 업스트림 경로 손실(UPL, upstream path loss)을 획득할 수 있다. 그러면, UPT는 업스트림 채널의 커다란 샘플 집합의 최소, 최대, 및 평균 SNR 및 UPL을 디스플레이한다. 테스트되는 케이블 모뎀의 성능을 동일한 업스트림 채널 상의 다른 케이블 모뎀의 성능에 관련시키기 위해, UPT는 측정되는 케이블 모뎀을 위한 측정치가 샘플 집합 내의 케이블 모뎀들에 대해서 획득된 값의 범위 내에 속하는지 여부를 검토한다.

UPT는 SNMP 요구를 CMTS에 사용하여 샘플 집합 내의 케이블 모뎀에 대한 다른 성능 측정치들을 획득한다. CMTS는 각 케이블 모뎀을 위한 경로 지연 시간을 측정 및 보고한다. UPT는 해당 샘플 집합 내의 다른 케이블 모뎀에 대한 수신된 바이트 카운트들을 주기적으로 요청한다. UPT는 바이트 카운트의 차분치를 요청들 사이에 도과한 시간으로 나눔으로써, 해당 샘플 집합 내의 개별 케이블 모뎀에 대한 업스트림 데이터율을 획득한다.

다운스트림 전송율 및 핑 테스트

제어 프로세서(370) 및 CPU(408)은 또한 다운스트림 핑 및 전송률 테스트를 수행하기 위해 구성된다. 일반적으로, 제어 프로세서(370)는 우선 IP 주소를 획득하고, 고객의 소지 장치로서 등록된다. 그러면, 제어 프로세서(370)는 핑 테스트 를 실행한다. 전송률 테스트를 위해, 제어 프로세서(370)는 헤드 엔드(112)에 저장되는 대형 파일의 다운로드를 요청한다.

유한의 시간 동안 수신되는 데이터량은 실제 전송률을 제공한다. USB 송수신기(418) 및 RS-232 송수신기(420)와 관련된 가능한 다운로드 속도 문제 때문에, 다운스트림 전송률 테스트는 바람직하게는 다운스트림 패킷이 CPU(408)에 의해 수신 및 "카운팅되도록" 수행되는 것이 좋다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, CPU(408)는 제어 프로세서(370)에 할당된 IP 주소에 어드레싱되는 IP 패킷을 "차단(intercept)"하도록 프로그램되며, 이것은 최소한 다운로드 전송률 테스트를 위하여 프로그램 된다. 테스트 이후, CPU(408)는 더 이상 제어 프로세서(370)로 어드레싱되는 IP 패킷을 더 이상 차단하지 않을 것이다.

이러한 실시예에서, CPU(408)는 제어 프로세서(370)에 측정 전송률을 나타내는 정보를 통신한다. 제어 프로세서(370)는 그 후 이러한 정보가 디스플레이(370)에 표시되도록 야기할 수 있고, 및/또는 전송률을 하나 또는 그 이상의 문턱치와 비교할 수 있다.

VoIP 성능 검사

측정 장치(300)는 테스트되는 네트워크(예컨대, 도 1의 네트워크(110)) 상의 VoIP 서비스의 품질에 관련된 정보를 기술자에게 제공하도록 더욱 동작 가능하다. 특히, 후술되는 바와 같이 측정 장치(300)는 패킷 손실, 지연(또는 기다리는 시간) 및 지터를 포함하는 VoIP 서비스의 품질의 측정치를 기술자에 디스플레이한다. VoIP 서비스의 품질을 측정하기 위한 예시적인 프로세스는 도 11에 도시된다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 제어 프로세서(370)는 VoIP 테스트 명령을 모뎀 회로(332)(블록 1005)의 CPU(408)에 제공한다. CPU(408)는 모뎀 회로(332)의 다른 요소와 협력하여 DOCSIS 모뎀(402)(블록 1010)의 레인징 및 등록 동작을 수행한다. 이러한 동작을 달성하기 위해, CPU(408)는 위에 논의된 도 9 및 10의 관련 처리를 적당하게 수행할 수 있다. 더욱이, CPU(408) 및 제어 프로세서(370)는 적당하게 협력하여, 도 9 및 10과 관련하여 위에서 의논한 것과 같은 레인징 및 등록 동작에서 유도되는 테스트 정보가 디스플레이되도록 야기할 수 있다. 초기 등록 및 레인징 동작은 일반적인 고속 데이터 IP 연결과 반대되는 VoIP 연결을 위한 요청을 통신하는 동작을 포함한다. 이러한 동작들은 당업계에 공지된다. 또한, BCM3352 회로는 이러한 동작을 수행하도록 사전에 설정된다.

어느 경우에나, DOCSIS 모뎀(402)이 등록되면, CPU(408)는 DOCSIS 모뎀(402) 및 MTA(404)와 협력하여 VoIP 서비스(블록 1015)를 위해 MTA(404)를 등록한다. 다시 설명하면, MTA를 등록하는 바에 대한 상세한 내역은 당업계에 공지되며, BCM3352 회로는 이러한 동작을 수행하도록 미리 설정된다.

등록의 결과로서, MTA(404)는 IP 주소를 획득한다. 다른 서버(146)들은 추가적인 시그널링 동작을 수행함으로써 POTS 중앙국을 통한 단순 구형 전화 서비스(POTS, Plain Old Telephone Service) 전화 연결을 획득한다. MTA(404)이 등록되고 전화 중앙국 연결이 획득되면, 사용 가능한 연결을 나타내는 정보가 당업계에 공지된 바와 같이 헤드 엔드(112)로부터 모뎀 회로(332)로 통신된다.

이러한 정보를 수신하는 것에 응답하여, 모뎀 회로(332)는 코덱(406)을 통하 여 스피커 전화 칩(374)에 전파되는 다이얼 톤을 생성한다. 스피커 전화 칩(374)은 신호를 스피커(378)에 제공하고, 스피커(378)는 다시 수신 가능한 다이얼 톤을 발생시킨다. 전화 번호가 "다이얼"된다(블록 1020). 특히, MTA(404)가 IP 주소를 획득하면, CPU(408)는 제어 프로세서(370)에게 이를 통지하고, 프로세서는 다시 스피커 전화 칩(374)으로 하여금 자동적으로 소정의 전화 번호의 톤 다이얼링 순서를 생성하도록 야기한다. 또는, MTA(404)의 성공적인 등록이 스피커(378)에서 가청 다이얼 톤을 제공하기 때문에, 전화 번호는 키패드(380)를 이용하여 기술자에 의하여 안전하게 다이얼링될 수 있다. 전화 번호는 어떤 능동 전화 번호일 수도 있지만, 바람직하게는 측정될 수 있는 음성 데이터를 전화 연결망을 통하여 제공할 수 있는 음성 재생산 장치 및 음성 시물레이션 장치와 관련된 전화 자동 응답 시스템의 번호인 것이 좋다. 선택된 전화 번호에 응답하여, MTA(404) 및 DOCSIS 모뎀(402)은 협력하여 다이얼링된 전화번호를 헤드 엔드(112) 및 적합한 VoIP 서버에 제공한다.

최초의 콜이 다른 전화 장치(블록 1025)로의 연결을 야기하는지 여부에 기반하여 다른 동작들이 수행될 수 있다. 만일 최초의 콜이 응답되고 VoIP 연결을 통한 몇 개의 가청 신호의 교환이 이루어지면, CPU(408)는 하나 이상의 RTCP 패킷을 획득하는데, 이러한 RTCP 패킷은 표준 VoIP 데이터스트림(블록 1030)의 제어 패킷이다. RTCP 패킷은 특히 콜의 정의된 시간 기간의 지연, 패킷 손실, 및 지터를 식별하는 정보를 포함한다. 지연은 HFC 시스템을 통한, 다시 말하면 헤드 엔드(112) 및 DOCSIS 모뎀(402) 간의 패킷의 평균 지연이다. 특정 서비스 품질이 전화 서비 스에서 예상되기 때문에, HFC 시스템에 의해 추가되는 지연은 특정 범위 내에 속할 것이 요구된다.

지터는 시스템을 통한 패킷의 지연의 평균 차이의 측정치이다. 특히, 케이블 전화의 특성은 일부 패킷이 다른 패킷들보다 더 지연된다는 것이다. 일부의 경우, 지연 차이치들은 몇 개의 패킷들이 순서에 어긋나게 수신되도록 야기할 정도가 된다. 그 결과, MTA(404)는 FIFO-형태 버퍼를 포함한다. MTA(404)는 해당 버퍼를 수신된 패킷을 버퍼링하고 더 긴 지연 패킷들이 이전 지연된 패킷을 "따라잡을 수 있도록" 허용한다. 만일 지연량이 심하게 변동된다면, 버퍼는 인접하는 데이터 패킷들 내부의 차이를 전부 흡수할 만큼 충분히 크지 않을 수 있으며, 이 경우에는 패킷 손실이 발생한다. 패킷 손실은 지터 또는 다른 문제에 기인하여 실제로 손실되는 패킷의 개수에 대한 측정치이다.

지터, 지연 및 패킷 손실은 표준 VoIP 접속에서 본래적으로 추적된다. 산업화 표준에 따르면, 지터, 지연 및 패킷 손실을 나타내는 정보가 RTCP 패킷에 포함된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, CPU(408)는 이 정보를 RTCP 패킷(블록 1030)으로부터 추출한다. 그 후, CPU(408)는 해당 정보를 제어 프로세서(370)(블록 1035)에 제공한다.

제어 프로세서(370)는 VoIP 접속(블록 1040)에서 지연, 패킷 손실 및 지터를 나타내는 정보를 수신한다. 제어 프로세서는 지연, 패킷 손실 및 지터(블록 1045)를 나타내는 정보를 표시한다. 제어 프로세서(370)는 이 값 중의 1개 이상을 하나 이상의 문턱치과 함께 선택적으로 비교하여 해당 값들이 하나 또는 그 이상의 소정 한계치 내에 속하는지에 대한 지시자(indication)를 제공한다. 복수의 문턱치가 이용됨으로써 상이한 품질 측정치를 정의할 수 있다. 문턱치는 업계 표준, HFC 서비스 제공자의 특정 표준 또는 정부 규정치에서 받아들여질 수 있는 최대 지연, 지터, 및 패킷 손실량을 나타낼 수 있다. 어느 경우에나, 표시되는 정보는 실제 지연, 지터, 및 패킷 손실 값일 수 있으며, 이러한 값들이 하나 또는 그 이상의 문턱치를 초과했는지, 또는 이들의 조합을 초과했는지에 대한 지시자일 수 있다.

만일 시작된 콜이 소정 개수의 링 이후에도 응답되지 않으면(블록 1025), CPU(408)는 모뎀 회로(332)로 하여금 "끊거나" 또는 연결을 중단하도록 야기하고, 이러한 오류는 제어 프로세서(370)(블록 1050)에 보고된다. 제어 프로세서(370)는 신호에 응답하지 못하였음을 수신하고(블록 1055) 이러한 지시자가 디스플레이되거나 사용자에게 통신되도록 한다(블록 1060). 그러면, 제어 프로세서(370)는 동일한 번호 또는 다른 번호를 이용하여 재다이얼하도록 허용할 수 있다(블록 1065). 다시 설명하면, 전화 번호는 기술자에 의해 직접 손을 이용하여 입력되거나 제어 프로세서(370)에 의해 자동적으로 입력될 수 있다.

인터넷 접속

측정 장치(300)는 또한 웹 사이트로 연결되고 웹 브라우저와 같은 라이트 클라이언트를 이용하여 해당 웹 사이트의 콘텐츠를 디스플레이하도록 동작 가능하다. 이러한 기능과 더불어, 측정 장치(300)는 고객의 HFC 서버를 분석하는 동안에 HFC 또는 유용한 다른 성분들에 의하여 유지되는 데이터 또는 정보에 접근할 수 있다. 예를 들면, 측정 장치(300)는 HFC 서비스 제공자에 의하여 사유 웹 사이트로 접근 가능해 지는 HFC 시스템에 대한 이력 측정 데이터에 액세스할 수 있다. 다르게는, 측정 장치(300)는 월드 와이드 웹에서 맵 데이터베이스에 액세스함으로써, 필드 기술자가 고객의 주소를 발견하도록 도울 수 있다. 웹에 연결함으로써 가능해지는 다른 몇 개의 용법도 역시 가능하다.

도 12는 측정 장치내의 다양한 처리 장치들에서 수행되는 일군의 동작으로서 이동식 측정 장치(300) 상에서 웹에 연결하도록 허용하는 동작을 도시한다. 특히, 제어 프로세서(370)는 인터넷 웹 사이트 연결 명령을 모뎀 회로(332)의 CPU(408)에 제공한다(블록 1105). 이러한 명령은 전형적으로 키패드(380)에서 사용자가 입력에 의하여 개시된다. CPU(408)는 모뎀 회로의 다른 요소와 협력하여 레인징 및 DOCSIS 모뎀(402)의 등록 동작을 수행한다(블록 1110). 이러한 목적을 달성하기 위하여, CPU(408)는 위에 논의된 도 10 및 11의 관련 처리를 적당하게 수행할 수 있다. CPU(408) 및 제어 프로세서(370)는 적당하게 협력하여 도 10 및 11과 관련하여 위에서 의논한 것과 같이, 레인징 및 등록 동작에서 유도되는 테스트 정보의 디스플레이를 야기할 수 있다. 이러한 동작은 이 기술분야에서 알려져 있다. 또한, BCM3352 회로는 이러한 동작을 수행하기 위해 미리 설정된다.

어느 경우에나, DOCSIS 모뎀(402)이 등록되면, CPU(408)는 DOCSIS 모뎀(402) 및 제어 프로세서(370)와 협력하여 제어 프로세서(370)를 고객의 소유 장비로서 등록한다(블록 1115). 다시 설명하면, 고객 소유 장비의 등록에 대한 세부적인 사항은 당업계에 공지된다. 등록의 결과로서, 제어 프로세서는 IP 주소를 획득한다.

제어 프로세서(370)가 등록되면, 제어 프로세서(370)는 웹 사이트(블록 1120)를 요청한다. 요청된 웹 사이트는 키패드(380)를 이용하여 알파벳 순서로 입력될 수 있고, 또는 해당 키패드(380)를 사용하여 소정의 목록에서 선택될 수 있다. 어느 경우에나, 제어 프로세서(370)는 원하는 웹 사이트의 URL에 대한 HTTP 요구를 포함하고 있는 IP 패킷을 생성한다. 제어 프로세서(370)는 DOCSIS 모뎀(402), 전송기(412), 증폭기(348), 다이플렉서 회로(312), RF 입출력부(309) 및 관련이 있는 HFC 네트워크 및 헤드 엔드를 통하여 HTTP 요구를 인터넷(150)에 제공한다. 도 1을 참조하면, URL에 의하여 식별되는 웹 사이트는 컴퓨터가 연결된 인터넷(150), 이를테면 컴퓨터(152)들 중 하나 상에 상주한다.

만일 HTTP 요청이 성공적이라면, 웹 사이트 호스팅 컴퓨터(152)는 디스플레이될 데이터를 포함하는 데이터 패킷들을(또는 다른 방식으로 통신되거나 자바 애플릿의 경우에는 실행되어야하는 데이터를 포함하는 데 패킷들을) HTML 페이지(또는 또 다른 마크업 언어를 사용하고 있는 페이지) 형태로 제공한다. 이러한 데이터 패킷은 네트워크(110)를 통하여 입력(309), 다이플렉서 회로(312), 분배기(350), 증폭기(352), 수신기(410)를 거쳐 DOCSIS 모뎀(402)에 전파된다. DOCSIS 모뎀(402)은 일반 모뎀-레벨 오버헤드를 처리하고, 웹 사이트 데이터를 제어 프로세서(370)에 제공한다.

제어 프로세서(370)는 웹 사이트 데이터를 수신하는데, 이것은 마크업 언어, 예를 들면 HTML 언어로 작성된다(블록 1125). 제어 프로세서(370)는 라이트 클라이언트, 예를 들면 웹-브라우저 소프트웨어를 사용하여 웹 사이트 데이터를 해독한 다. 명시된 예시적인 실시예에서, 웹 브라우저는 캘거리, 앨버타, 캐나다의 ICEsoft Technologies 사로부터의 ICEbrowse로서, 캘리포니아의 Alameda의 Wind River 사로부터의 Vx Works 운영체제 상에서 실행되는 브라우저일 수 있다. 손바닥 크기의 장치에 필요한 비교적 작은 디스플레이 상에 용이하게 디스플레이하기 위해, 웹 브라우저는 320x240크기(VGA의 1/4 크기)로 설정된다. 제어 프로세서(370)는 그 후 정보가 웹 사이트 데이터 및 웹 브라우저에 따라서 디스플레이되도록 야기한다(블록 1130). 어떤 자바 애플릿이라도 또한 실행될 수 있다.

비디오 서비스 품질 테스트

측정 장치(300)는 또한 테스트 중인 네트워크(예컨대, 도 1의 네트워크(110))의 비디오 서비스의 품질에 관련된 정보를 기술자에게 제공하도록 동작 가능하다. 특히, 후술되는 바와 같이, 측정 장치(300)는 패킷 카운트, 패킷 손실, 지연(또는 기다리는 시간) 및 지터를 포함하는 비디오 서비스의 품질의 여러 가지 측정치를 기술자에게 표시한다. 해당 장치(300)는 또한 스트림 비트율 및 평균 패킷 크기를 계산할 수 있다.

비디오 테스팅 환경의 개요는 도 13에 도시된다. 장치(300)는 앞에서 진술한 것과 같이 네트워크(110)에 연결된다. 장치(300)는 드롭 회로(120)에서 RF 연결을 통하여 직접적으로 네트워크에 연결될 수 있고, 또는 장치(300)는 케이블 모뎀(130)의 포트를 통하여 고객의 소유 장치에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 장치(300)는 케이블 모뎀(130)의 이더넷 포트를 통하여 케이블 모뎀에 연결될 수 있다. 서버(1300)는 비디오 스트림을 제공하는 서버로서, 이를테면 주문 형 비디오(VOD) 서버 또는 비디오 IP 브로드캐스트 서버를 제공하는 서버일 수 있다. VOD 서버는 점대점 기반으로 케이블 모뎀에 비디오를 제공하는 반면에, 비디오 IP 브로드캐스트 서버는 점대다(point to many) 기반으로 비디오 스트림을 제공한다. 비디오 서버(1300)가 테스팅 목적을 위하여 인터넷(150)에 연결될 수 있는 동안, 비디오 서버(1300)는 서버 네트워크(138)에 연결되는 것이 바람직하다. 비디오 서버의 위치를 서버 네트워크(138)에서 정함으로써 HFC 네트워크 제공자로 하여금 서비스 품질 문제가 헤드 엔드에서 발생하였는지, 고객의 소유 장치에서 발생하였는지, 물리적 플랜트에서 발생하였는지 여부를 확인할 수 있도록 허용한다. 인터넷(150) 상의 추가적인 비디오 서버도 제공자로 하여금 서비스 품질 문제가 인터넷에서 발생되었는지, 아니면 서비스 제공자들 간의 네트워크에서 발생되었는지를 결정하도록 허용한다.

VOD 서버를 이용하여 비디오 서비스 테스트를 수행하기 위하여, 장치(300)는 업스트림 채널 상에서 서버 제어 지령을 송신하고, 도 13에서와 같이 비디오 데이터 패킷들이 수신 및 복호화된 이후에 장치(300)에 의해 수신되는 비디오 스트림에 대한 통계량을 수집한다. 바람직하게는, 비디오 스트림은 실시간 프로토콜(RTP)에서 구현되는 것이 좋으나, 비디오 스트림은 또한 실시간 스트리밍 프로토콜(RTSP)에서도 제공될 수 있다. 실시간 프로토콜(RTP)은 테스트 비디오 데이터 패킷을 제공하기 위해 이용된다. 테스트 패킷의 전송은 장치(300)가 서버에 정지시키는 명령을 보내든지, 또는 서버가 장치에게 해당 장치가 응답하지 않는 명령을 전송할 때까지 계속된다. 서버(1300) 및 장치(300) 사이에서 통신되는 명령은 바람직하게 는 실제 시간 제어 방식 프로토콜(RTCP)을 이용하여 생성 및 전송된다. 비디오 IP 브로드캐스트 서버를 이용하여 비디오 서비스 테스트를 수행하기 위해, 장치(300)는 현재 네트워크(110) 상에 진행중인 비디오 브로드캐스트를 모니터링하고, 장치(300)에 의하여 수신 및 복호되는 패킷에 대한 통계량을 수집한다. IP 비디오 브로드캐스트는 바람직하게는 RTSP와 함께 실행된다.

비디오 서비스의 품질을 측정하기 위한 예시적인 프로세스는 도 14에 도시된다. 해당 프로세스는 비디오 테스트 명령을 모뎀 회로 332(블록 1400)의 CPU(408)에 보내는 제어 프로세서(370)를 이용하여 개시된다. 이러한 명령은 전형적으로 키패드(380)에서 사용자가 입력함으로써 개시된다. CPU(408)는 모뎀 회로(332)의 다른 구성 요소들과 협동하여 레인징 동작 및 DOCSIS 모뎀(402)(블록 1404)의 등록 동작을 수행한다. 이러한 동작을 달성하기 위해, CPU(408)는 도 10, 11 및 12를 참조하여 전술된 바와 같은 레인징 및 등록 동작을 적절하게 처리할 수 있다. 더 나아가, CPU(408) 및 제어 프로세서(370)는 적당하게 협력하여 도 10 및 11과 관련하여 전술된 바와 같은 레인징 및 등록 동작에서 유도되는 테스트 정보가 디스플레이되도록 야기할 수 있다. 초기 등록 및 레인징 동작은 일반적인 고속 데이터 IP 연결과 반대되는 멀티미디어 연결에 대한 요청을 통신하는 동작을 포함한다. 이러한 동작은 이 기술분야에서 알려져 있다. 또한, BCM3352 회로는 이러한 동작을 수행하기 위하여 미리 구성된다.

DOCSIS 모뎀(402)이 등록되면, CPU(408)는 DOCSIS 모뎀(402) 및 MTA(404)와 협력하여 비디오 서비스(블록 1408)를 위해 MTA(404)를 등록한다. 다시 설명하면, MTA를 등록하는 동작에 대한 상세한 설명은 당업계에 공지되어 있으며, BCM3352 회로는 이러한 동작을 수행하기 위해 사전 구성된다. 등록의 결과로서, MTA(404)는 IP 주소를 획득한다. VOD 서버(1300)(도 13)또는 IP 비디오 브로드캐스트 서버는 서버 네트워크(138)(도 1) 상의 다른 서버(146)들 중의 1개일 수 있다. MTA(404)이 등록되면, 비디오 데이터를 위한 서버 명령은 VOD 서버(1300)(블록 1410)에 전송되고, 장치(300)는 비디오 패킷(블록 1412)을 대기한다. 바람직하게는, 서버 명령은 RTSP 또는 RTCP 프로토콜에서 구현되고, 해당 명령에 응답하여 송신되는 비디오 패킷은 RTP 프로토콜에서 구현된다. VOD 서버(1300)의 일 실시예에서, 서버는 다른 해상도를 가지고 있는 비디오 클립을 저장한다. 서버 명령은 비디오 클립 또는 원하는 비디오 해상도를 규정할 수 있다. 이에 응답하여, 서버는 요청된 비디오 클립을 선택하거나, 해당 비디오 패킷을 생성 및 요청하는 테스트 장치로 전송하기 위하여 요구되는 해상도를 가지는 비디오 클립을 선택한다. 그러면, 기술자는 IP 서비스를 통한 비디오의 품질을 평가할 수 있다. 예를 들면, 저 해상도 비디오는 1 Mbps의 레이트에 제공될 수 있지만 고해상도 비디오는 5 Mbps 이상의 전송률을 요구할 수 있다. 이와 같이 상이한 전송률은 미터(meter)로 하여금 네트워크의 IP 상 비디오 서비스의 용량을 인증하도록 허용한다.

착신되는 비디오 데이터 패킷에 응답하여, CPU(408)는 하나 이상의 RTP 패킷을 비디오 데이터 스트림(블록 1414)으로부터 획득한다. CPU(408)는 수신된 RTP 패킷(블록 1418)들로부터 통계량을 생성한다. 이러한 통계량은 수신되는 패킷의 개수, 수신되는 옥텟(octets)의 개수, 폐기된(dropped) 패킷의 개수, 순서가 어긋 난 패킷의 개수, 최대와 평균 지터 및 왕복 여행 지연을 포함한다. CPU(408)는 또한 스트림 비트율을 계산할 수 있고, 이것은 Mbps 및 평균 패킷 크기로서 표현되는 것이 바람직하다. 생성되고 계산된 통계량은 저장되고(블록 1420) 그리고 CPU(408)는 신뢰성 있는 통계량을 생성하기 위하여 수신된 비디오 데이터 패킷들의 충분한 샘플들이 존재하는지를 결정한다(블록 1424). 만일 테스트가 계속될 필요가 있으면, 비디오 패킷이 계속되어 버퍼링되고(블록 1414), 통계 데이터가 생성되며(블록 1418), 테스트 시간이 완료될 때까지(블록 1420)를 통계량은 계속 갱신되도록 저장된다. 그러면, 프로세스는 비디오 데이터 스트림을 종결시킬 서버 명령을 VOD 서버로 전송한다(블록 1428). 생성된 통계량은 장치(300)의 동작을 위하여 검색 및 디스플레이된다(블록 1430).

생성되는 통계량에 관해서, 왕복 여행 지연은 HFC 시스템을 통한 패킷들의 평균 지연량이며, 다시 말하면 헤드 엔드(112) 및 DOCSIS 모뎀(402) 간의 평균 지연량이다. 특정 서비스 품질이 비디오 서비스에서 요구되기 때문에, HFC 시스템에 의해 추가되는 지연 특정 범위 내에 속하도록 요구된다. 지터는 시스템을 통한 패킷의 지연의 평균 차이의 측정치이다. 특히, 비디오 패킷 송신의 특성은 일부 패킷이 다른 패킷들보다 더 지연된다는 것이다. 일부의 경우, 지연 차이치들은 몇 개의 패킷들이 순서에 어긋나게 수신되도록 야기할 정도가 된다. 그 결과, MTA(404)는 FIFO-형태 버퍼를 포함한다. MTA(404)는 해당 버퍼를 수신된 패킷을 버퍼링하고 더 긴 지연 패킷들이 이전 지연된 패킷을 "따라잡을 수 있도록" 허용한다. 만일 지연량이 심하게 변동된다면, 버퍼는 인접하는 데이터 패킷들 내부의 차 이를 전부 흡수할 만큼 충분히 크지 않을 수 있으며, 이 경우에는 패킷 손실이 발생한다. 패킷 손실은 지터 또는 다른 문제에 기인하여 실제로 손실되는 패킷의 개수에 대한 측정치이다.

지터, 지연 및 패킷 손실은 표준 VoIP 접속에서 본래적으로 추적된다. 산업화 표준에 따르면, 지터, 지연 및 패킷 손실을 나타내는 정보가 RTCP 패킷에 포함되고, RTCP 패킷은 CPU(408) 및 VOD 서버(1300) 사이에서 교환된다. 이러한 RTCP 패킷들은 RTP 비디오 패킷들 내에 구현된 비디오 데이터 스트림에 동반된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, CPU(408)는 이 정보를 RTCP 패킷(블록 1418)으로부터 추출한다. CPU(408)는 해당 정보를 제어 프로세서(370)에 제공하거나 CPU(408)에 연결된 메모리 내에 저장한다(블록 1420).

비디오 연결의 지연, 패킷 손실, 및 지터를 나타내는 이러한 데이터를 수신하는데 응답하여, 제어 프로세서는 지연, 패킷 손실 및 지터를 나타내는 정보를 표시할 수 있다. 제어 프로세서(370)는 이 값 중의 1개 이상을 하나 이상의 문턱치과 함께 선택적으로 비교하여 해당 값들이 하나 또는 그 이상의 소정 한계치 내에 속하는지에 대한 지시자(indication)를 제공한다. 복수의 문턱치가 이용됨으로써 상이한 품질 측정치를 정의할 수 있다. 문턱치는 업계 표준, HFC 서비스 제공자의 특정 표준 또는 정부 규정치에서 받아들여질 수 있는 최대 지연, 지터, 및 패킷 손실량을 나타낼 수 있다. 어느 경우에나, 표시되는 정보는 실제 지연, 지터, 및 패킷 손실 값일 수 있으며, 이러한 값들이 하나 또는 그 이상의 문턱치를 초과했는지, 또는 이들의 조합을 초과했는지에 대한 지시자일 수 있다.

만일 어떤 비디오 데이터 패킷도 소정의 응답 시간(블록 1412) 내에서 수신되지 않으면, CPU(408)는 모뎀 회로(332)로 하여금 비디오 연결을 단절하도록 야기하고, 이러한 장애 사항은 제어 프로세서(370)에 보고된다. 제어 프로세서(370)는 또한 사용자에게 디스플레이되거나 통신될 연결 장애에 대한 지시자를 제공한다. 그러면, 제어 프로세서(370)는 해당 VOD 서버(1300)로부터 비디오 데이터를 획득하려는 다른 시도를 허용할 수 있다(블록 1436). 만일 어떤 비디오 데이터 패킷도(블록 1436) 소정 개수의 시도 이후에도 수신되지 않으면, 제어 프로세서는 비디오 접속이 VOD 서버로 설정될 수 없다는 취지를 오퍼레이터(operator)에게 디스플레이 또는 표시한다.

CPU(408)를 이용하여 구성될 수 있는 다른 프로세서에서 모뎀 회로(332)는 진행중인 비디오 브로드캐스트에 연결된다. 대안적 프로세스는 여전히 전송되는 비디오 송신에 대한 통계치를 수집하고 실질적으로 실시간으로 통계치를 오퍼레이터에게 디스플레이하거나 다른 방법으로 통신한다. 물론, 만일 장치(300)가 소정 개수의 시도 이후에도 비디오 데이터 패킷들을 수신하지 않으면, 제어 프로세서(370)는 전송되는 송신에 관련된 연결이 설정될 수 없다는 점을 오퍼레이터에게 표시한다. 도 14를 참조하여 설명된 프로세스는 DOCSIS 채널을 비디오 테스트의 구현에 사용했다. 다른 실시예에서, 대안적 통신 채널 또는 비디오 테스팅을 위한 추가적인 통신 채널로서 이더넷 입출력 채널이 사용될 수 있다.

전술된 장치 및 방법은 네트워크의 무결성(integrity) 및 전송률을 검증하기 위하여 사용되는 것으로 설명되었지만, 이들은 가입자 사이트 내에서의 비디오 전 달률을 검증하는데도 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 디지털 비디오 레코더(DVR)는 개략적으로 가정용 DVR이라고 알려진 특징을 가진다. 이 특징은 사용자로 하여금 DVR에서 생성된 비디오 스트림을 가정 내의 다른 전화기 또는 디스플레이 장치로 전달하도록 허용한다. 이 특징을 통하여 사용자는 거실에서 재생되는 영화를 일시 정지시키고, 비디오 스트림을 침실로 이동시킨 후, 침실 내의 디스플레이 장치에서 해당 영화를 다시 계속 볼 수 있다. 이 특징을 구현하기 위하여, 다른 디스플레이 장치들은 스트림을 수신할 수 있는 박스를 가져야만 한다. 전술된 장치는 기술자에 의하여 DVR로 하여금 명령 및 제어할 수 있는데, 그럼으로써 비디오 스트림이 DVR에서 생성되고, 테스트 장치로 전달되도록 할 수 있다. 그러면, 기술자는 해당 테스트 장치를 이용하여 DVR로부터 가입자 사이트에서 이용되는 테스트 장치로의 비디오 스트림의 전달에 대한 신호 레벨 측정 및 스트림 통계치들의 측정을 할 수 있다. 이러한 방식으로 이용하면, 기술자는 가정 내 배선이 이러한 DVR 기능을 지원하기에 충분하다고 인증할 수 있다.

디지털 채널 품질 측정

장치(300)의 부가의 측정 능력은 변조 에러율(MER) 및 비트 에러율(BER)을 계산하는 성능이며, 이 성능을 통하여 디지털 채널 품질의 측정이 제공된다. QAM 변조된 신호의 MER 및 BER 측정의 값 및 이 값들을 사용하는 기술은 공지되었다. 이 기술 및 다른 QAM-관련 채널 품질 측정에 대한 설명은 미국 특허 번호 제 6,233,274호에서 제공되며, 이 문헌은 본 명세서에 참조되어 통합된다. BCM 3352의 MER 및 BER에 관한 정보는 CPU(408)을 통하여 이용 가능하게 된다. 이러한 정 보는 USB 송수신기(418) 또는 RS-232 접속(420)을 경유하여 CPU(408)를 통하여 처리 회로(370)에 제공된다.

전술된 실시예들은 오직 예시적인 목적으로 제공된 것이며, 당업자들은 이들을 구현하는 과정 및 이들에 대한 수정 과정이 본 발명의 기술적 사상에 포함된다는 점을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하여 인터넷을 통하여 비디오를 제공하는 광대역 통신 네트워크의 테스트 및/또는 분석할 수 있다.

Claims

하이브리드 섬유 동축(HFC, hybrid fiber coaxial) 네트워크를 통하여 통신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호를 수신하기 위한 커플링(coupling);

상기 커플링에 동작 가능하도록 연결된 신호 레벨 측정 회로로서, 상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 1 집합에 관련된 신호 레벨 측정치들을 생성하도록 동작할 수 있는 상기 신호 레벨 측정 회로;

상기 커플링을 통하여 수신된 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합으로부터 비디오 데이터 패킷의 스트림을 획득하도록 동작할 수 있는 통신 회로; 및

상기 통신 회로에 동작 가능하도록 연결된 처리 회로를 포함하는 장치로서, 상기 처리 회로는,

상기 신호 레벨 측정 회로로부터 신호 레벨 측정치들을 수신하고, 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합에 상응하여 진단 데이터(diagnostic data)를 생성하도록 동작할 수 있으며, 상기 처리 회로는,

상기 신호 레벨 측정치들 및 상기 진단 데이터를 나타내는 정보를 인간이 지각할 수 있는 형태로 통신하도록 더욱 동작 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 진단 데이터는 비디오 스트림 비트 레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 진단 데이터는 데이터 패킷 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 진단 데이터는 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 상기 제 2 집합에 상응하는 지터 데이터(jitter data)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 커플링은 하이브리드 섬유 동축(HFC) 네트워크의 탭(tap)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 커플링은 하이브리드 섬유 동축(HFC) 네트워크의 탭에 연결된 케이블 모뎀에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 커플링은 상기 케이블 모뎀의 이더넷 네트워크부에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 통신 회로는 DOCSIS 표준에 따라서 통신하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 통신 회로는 내부 MAC 주소를 이용하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,

상기 통신 회로는 상기 케이블 모뎀에 관련된 MAC 주소를 이용하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 통신 회로는,

상기 하이브리드 섬유 동축(HFC) 네트워크를 통하여 주문형 비디오(VOD) 서버로 송신하기 위한 테스트 명령을 생성하기 위한 주문형 비디오 테스트 명령 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리 회로는,

상기 하이브리드 섬유 동축(HFC) 네트워크를 통하여 비디오 브로드캐스트 서버로 송신하기 위한 테스트 명령을 생성하기 위한 비디오 브로드캐스트 테스트 명령 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 커플링, 상기 통신 회로 및 상기 처리 회로를 지지하는 핸드헬드 하우징(handheld housing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
광대역 무선 주파수(RF) 신호를 수신하도록 동작 가능한 광대역 신호 입력부;

상기 광대역 신호 입력부에 동작 가능하도록 연결된 신호 레벨 측정 회로로서, 상기 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 1 집합에 관련된 신호 레벨 측정치들을 생성하도록 동작할 수 있는 상기 신호 레벨 측정 회로;

상기 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합으로부터 비디오 데이터 패킷의 스트림을 획득하도록 동작할 수 있는 통신 회로; 및

상기 통신 회로에 동작 가능하도록 연결된 처리 회로를 포함하는 장치로서, 상기 처리 회로는,

상기 신호 레벨 측정 회로로부터 신호 레벨 측정치들을 수신하고, 광대역 무선 주파수(RF) 신호의 제 2 집합에 상응하여 진단 데이터를 생성하도록 동작할 수 있으며, 상기 처리 회로는,

상기 신호 레벨 측정치들 및 상기 진단 데이터를 나타내는 정보를 인간이 지각할 수 있는 형태로 통신하도록 더욱 동작 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 진단 데이터는 DOCSIS 표준에 따라서 통신되는 것을 특징으로 하는 장치.