TW506203B - Application operation in an internet compatible bi-directional communication system - Google Patents

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Description

506203 五、發明說明（1) 人i發關一種雙向網際網路相容通訊系統和使用者 二於二:覽線數據機、電腦、電視(τν)、錄放 或-個相關的週邊裝置中定訂資料路徑和啟始 家庭娛樂系統逐漸地包括個人電腦和電視 (PC=人電腦）/τν(電視）功能），其涉及多個來源和多個 該一種系統可從衛星來源或陸上來源中接收資 ϊ统二=括^電視⑽τν)廣播、微波多點分配 糸統（MMDS)廣播及數位影像廣播（DVB)。例如，續一 2::利用-個I線數據機、經由一個廣播鏈結、一個同 軸鏈…（例如有線電視線路），或利用一個adsl(非同 =用戶或刪(整體服務數位網路)相容數據機、經 由條電治線鏈結提供高速的網際網路存取。一種家 樂系統#可利帛不㈣通訊網路與區域冑置通訊。該等區 域裝置包括數位影音光碟（DVD)、唯讀光碟（cdr〇 及數位vhscdvhs，型式的播放器、個人電腦（pc)、set top box及許多其它型式的裝置。 利用纜線數據機或其它型式的數據機支援網際網路相 雙向通訊之家庭娛樂系統能夠與不同網路上的網路化 無間隙地通訊係較可取的。例如，該一種家庭娛樂系統 在Ethernet、家庭電話線網路化同盟（HpNA)或萬用 流排（USB)區域網路上通訊。由一種系統根據本淮 該等需求和相關的問題。 #出 一種雙向通訊系統使用一種利用層次化通訊協定層（例
第6頁 506203 五、發明說明（2) 如包括網際網路協定UP)和媒體存取控制（MAC)層）用以無 間隙地通訊不同網路之間封裝資料之方法。該方法包括比 較一第一個協定層中一個接收之I P封包的目的位址和一個 預定的I P位址’以判定位址是否匹配。一旦位址匹配時， 則以一第二個協定層的位址取代一接收之第二個協定層的 位址（例如一個MAC位址），以將該接收之IP封包的一個 pay load重新自一個網際網路中導向一個區域網路中。該 方法的另一項特性為啟始一第二個應用（例如週邊控制）、 以與一第一個應用（例如網路s u r f i n g)同時操作，以回應" 接收該重新導向之pay l〇ad資料”。 圖示簡單說明 於該等圖示中： 圖1，為根據本發明對一個分封式交換網路提供一個簡 化的綜觀，其中該分封式交換網路包括遠端設置的（遠置 的）電纜公司head-end設備、一個用戶所持有或租用的纜 線數據機及其接附之用戶前提設備（CPE); 圖2 ’為根據本發明說明一種纜線數據機系統； 圖3，為根據本發明說明一種用於一個雙向通訊系統 中、以無間隙地通訊一網際網路和一區域網路之 之方法的流程圖； 、/ 圖4 為根據本發明說明一個代表性的纜線數據機，其 中該纜線數據機在射頻（RF)介面和用戶前提 /介 面之間提供雙向網路橋式通訊； 圖5，為根據本發明說明圖4的該纜線數據機，其中使該
第7頁 五 發明說明（3) 繞線數據機包括一歲， 及:：r媒體存取控制⑽心^^ 及:遞 力個介面之IP層封包的MAC封裝； 圖，為根據本發明說明該等用於—種雜/ 之階層式分層的通訊協定。 又向l汛系統中 一種雙向通訊系統（例如一個境線 組織的通訊協定支援不同網路之間封數/二’=層次化 :。將-個封包分類器和MAC框標功二： 滤'器〕有利地結合至該規線數據機系统J力:“個田網路過 提设備（CPE)(像是一個接附在該數支戶月'J 該等區域應用。該等應用可包括例 制，例如暖氣控制；（b〕週邊控制^控 影機（vcr)或影音光碟（DVD)控制 ^一^視αν)或錄放 如在一個家庭中其不同的器具之間· 通吼功能，例 例如一種纜線數據機的診斷功能·刀一種診斷功能， 網路或内部網路通訊功能’例如不（e)—安全的專用網際 電子郵件。於一個㈣數據機中： = = y腦^ =域網路u列如Ethernet、USB 網^上慮y = 資料…#次化：協疋、經由該數據機直接交換 成。例如，該等協定層可包括網際網 爲疋層、，且 存取控制(MAC)層。 栝綠周路協定(IP)層和媒體 於該數據機中使用該網路過渡器亦將有利地排除一個接
506203
五、發明說明（4)
附之PC内一種人工的架構操作，及：（a)在該PC和該網際 網路之間致能同時通訊；和（b)在該P C和該纟覽線數據機之 間致能同時通訊。利用該PC和數據機之間的通訊支援區域 應用，像是如可藉由參考圖1之該系統所說明的一個診斷 應用。圖1的該系統包括一個分封式交換網路，該分封式 父換網路包括返端设置的M S 0 (多重糸統操作員）電纜^公司 h e a d - e n d設備9 0、一個用戶所持有或租用的欖線數據機1 2 及其接附之用戶前提設備（C P E ) 9 5。就如一個例證說明， 於圖1的該系統中，該其中一個CPE裝置95經由欖線數據機 12和head-end設備90通訊至該網際網路上，且亦於同時自 數據機1 2中下載診斷資訊。h e a d - e n d 9 0典型地提供網路 服務提供者（I SP )的機能，致使C PE裝置9 5可連接至該網際 網路上、瀏覽全球資訊網、執行FTP(檔案傳輸協定）標案 傳輸及交換電子郵件…等等。 八
糸統1 2的繞線數據機所貫施的應用包括例如區域通訊， 例如像疋夕重移斷應用。该專診斷應用利用一個網路I p位 址與CPE設備95通訊，其中係由head end 90的多重系統操 作員（MSO)將該網路ip位址限制在一個特殊的固定數值（不 =於指定給系統12的該IP位址）上。此外，cpE 95典型地 常駐在一個不同於該診斷應用的邏輯網路或邏輯副網路 上。因此，伴隨了下面的問題：（a)架構CPE網路表數，以 支援數據機系統丨2 *CPE 95之間的區域通訊，〃 «ΡΕ 95和一個經*head end 9〇存取的遠端來^^^的隹 、罔際、罔路通讯（例如給網路s u r f i n g)時，亦同時對區域（例
第9頁 506203
如診斷）應用維護系統12#〇CPE 95之間的通訊 為了致能CPE 95存取系統12中的診斷資訊，故必須^ 95架構成常駐在系統12其診斷應用所使用之該相同、的 網路上。-種說明該問題之方式為暫時 輯 ==相置常駐在該等數據機 μ和糸統12。然而，該一種架構 項重要且谷易犯錯的工#，其要求一個使用者判定一個 效的網路位址和副網路遮蔽罩，&要求-個使用者遵循一 個詳細的程序輸入架構數值和者還循一 數值為了在—個微軟視窗作業環境上設定-個固定的網 路位址二故PC要求一個使用者進入其網路設定控制= 變更目_選擇、輸人料正確时數 機。對大部分熟知PC的人來今，兮P4 υ重新開 其能力範圍。料求可能已超過 一匕就此目地固疋了該C ρ ε的锢改 位址時，則該CPE裝置將不a奮駐* 的、.，罔路 該相同的邏輯網路上，二:"斤常駐之 吩工且°^ΡΕ裝置（例如一個PC)盔法m 時瀏覽该網際網路或交換電子郵件。 一 Γ:二代表性的具體實施例"系統ir藉由有利地結合 二月J ί ; Ϊ益和M AC框標頭編輯功能(一個網路過濾器） 除了人工安裝該-個cpe裝置的網路 行一個區域網路功能（例如像是與 機12交換診斷資料)之需。其亦容許翻裝置在見交= 機沴斷貝枓的同時瀏覽該網路。圖2的系統12支援該網際 506203 五、發明說明（6) 網路（藉由邊有線電視（C A T V ) h e a d e n d)裝置和區域網路 (L A N)裝置（包括P C )之間的欖線數機橋式通訊。此外，系 統1 2和5玄C A T V h e a d - e n d之間的該等雙向通訊係為一種圖7 中所例證說明的多分層協定格式。 於圖7中所例證說明的該多分層協定格式包括系統丨2和 該head end之間其逆流通訊（經由圖2的線路1 〇)的一個 QAM(正交調幅）或QPSK(正交相移鍵入調變）實體層6 29。該 貫體層傳遞Μ P E G 2 (動態圖形專家小組）傳輸協定的資料， 以運送DOCSIS MAC(媒體存取控制）資料塊631。該MAC資料 傳遞Ethernet-II/802.3邏輯鏈結控制資料塊633或MAC管 理資料，且該Ether net資料依次傳遞ip層資料。該緵線數 據機亦維3蒦一條通向该C A T V h e a d - e n d的折返通訊路徑， 其中該折返通訊路徑使用E t h e r n e t協定中其折返資料劃時 多工通訊之該層次上排序的協定層633、631及629。 由Ethernet透通鏈結層橋接器617就802.3 Ethernet資 料塊中的Ethernet通訊處理自該CATV head-end中傳輸給 該纟覽線數據機的該包圍之實體層資料，或由U S B / M A C層6 2 3 將該包圍之實體層資料轉換成USB或HPNA格式。在經由琿 72(圖2 )、並以Ether net格式通訊時，則由橋接器6丨7所提 供的Ethernet-II/802.3資料619將封裝成mac層資料623， 用以以Ethernet-II/802.3實體層袼式626通訊至淳72上所 接附的L A N裝置。同樣地，在分別經由璋8 2 (圖2 )和7 7 (圖 2 )、並分別以U S B和Η P N A格式通訊時，則由橋接器6 1 7所提 供的Ethernet-II/802.3資料619將封裝在usb MAC層或
第11頁 506203 五、發明說明（7) HPNA MAC層的資料塊623中，用以以USB或HPNA實體層格式 6 2 6通§fl至埠8 2和7 7上所接附的L A N裝置。 該纜線數據機與該等LAN裝置維護雙向通訊，且亦以相 對應的Ether net、USB或HPNA協定自該等裝置中接收資 料。於其它的具體實施例中，系統1 2可經由其它的方法 (包括8 0 2· 11和’ Bluetooth，資料鏈結）與LAN裝置維護雙向 通訊。
可將自該CATV head-end和該接附之CPE兩種裝置中所接 收的該資料橋接（轉遞）到該相反的介面上，或可將該資料 傳送給TCP/IP(傳輸控制協定/網際網路協定）堆疊615(圖 7)。TCP/IP堆疊61 5提供協定分層和解分層資料，以於鏈 結層橋接器6 1 7和内部軟體應用所使用的一個插座應用程 式介面（API)之間通訊。該等内部軟體應用包括SNMp(系統 網路管理協定）應用6 0 5、DHCP(動態主架構協定）應用 6 0 7、HTTP伺服器6 0 9、診斷應用611及ATE(自動測試儀器） 伺服器6 1 3。 此處所述之該纜線數據機使用一個遵從該MpEG2影像編 碼標準（稱為該π Μ P E G標準π )的Μ P E G相容協定。該標準由一 個系統編碼段（I S 0 / I E C (國際標準協會/國際電子委員會）
13818 - 1，1994年6月10日）和一個視訊編碼段（isq/ieC 1 3 8 1 8 - 2，1 9 9 5年1月2 0日）組成。於此說明之該網際網路 tcp/ip(傳輸控制協定/網際網路協定）和該Ethernet相容 協疋，提供了該國際電信聯盟（I T U)在1 9 9 8年3月所認可、 且如RFC 2 6 6 9 (請求註解文件2 6 6 9 )中所指定詳載之二多媒
第12頁 506203
五、發明說明（8) 體電纜網路系統（MCNS)的初步需求和D0CSIS i 〇(電纔服 務介面規格1.0的資料）需求的共通性。可經由該網際見網路 取得和採用該等RFC文件，且係由網際網路標準工 預備該等R F C文件。 ’ 可將本發明的該等原理引用至任何雙向的通訊系統上， 且未將該等原理限制在纜線、ADSL、I SDN或傳統^式的數 據機上。此外，該揭示之系統處理各種網際網路來源（例 如包括水流式視訊或聲音資料、電話訊息、電腦程式、電 子郵件或其它的封裝資料和通訊）中的網際網路協定 資料。 圖2的該纜線數據機（系統12)藉由線路10上的一個雙向 寬頻雨速RF鏈結與一個CATV head-end通訊，其中線路1〇 典型地包括同軸電纜或混合式光纖/同軸電欖（H F C)。數據 機糸統1 2藉由區域網路（l A Ν )與設置在一個使用者位置上 的裝置雙向通訊。典型的使用者方區域網路包括經由接頭 72所接附的數位/英代爾/Xerox Ethernet相容網^。其它 使用者方的裝置經由分別由接頭82和77所接附的一個^ ^ 序列匯流排（USB)或HPNA相容網路作通訊。接附在該等 Ethernet、HPNA和USB網路上的使用者裝置可包括=如像 是下面的設備：個人電腦（PC)、網路印表機、視訊接收 器、聲音接收器、錄放影機（VCR)、影音光碟（DVD)、 器、複印器、電話、傳真機及家庭器具。 田 於操作時，圖2之纜線數據機系統丨2的雙工器2〇將逆漭 通訊（自數據機1 2中傳送給一個CATV head —end)和經由電
第13頁 203 五、發明說明
欖線1 0傳遞的順流通訊（自一個C A Τ V h e a d - e n d中傳送給數 據機1 2 )隔離。雙工器2 0分別根據逆流資料和順流資料分 別所使用之不同的頻率範圍（典型地分別為5-42兆赫和 9 2 - 8 5 5兆赫）將該逆流資料和該順流資料隔開。控制器6 〇 架構圖2之纜線數據機1 2的該等元件，以自電纜線1 〇上的 該CATV head-end中接收MPEG2傳輸資料，及將該接收之資 料轉換成Ethernet、USB或HPNA相容格式，而分別經由璋 7 2、8 2和7 7輸出。同樣地，控制器6 〇架構圖2之缆線數據 機12的該等元件，以自埠72、82及77中接收Ethernet、 USB或HPNA相容資料，及將MPEG2傳輸協定資料轉換和傳輸 給電纜線1 0上的該CATV head-end。控制器60藉由利用一 個雙向資料和控制信號匯流排設定該等元件内的控制暫存 器數值以架構系統1 2的該等元件。特別是，控制器㈣架構 調整器15、鑛狀過濾器25、差分放大器30及MCNS(多媒體 電繞網路系統）介面裝置3 5，以接收一個先前識別之π通 道頻率上的一個DOCS IS格式化信號。該DOCS IS格式化信號 包括個評EG2傳輸協定格式，以傳遞Ethernet相容資料 塊（包括IP資料内容）。 控制器6 0使用一個啟始處理判定因架構調整器丨5所接收 的該RF通道頻率。該啟始處理包括反覆地調整成連續的候 選RF，道頻率，直到獲得一個D〇CSIS順從信號為止。控制 ^ 60藉由該接收之資料其MCNS介面處理器35的成功解碼和 藉由該解碼之資料其一個相對應可接受的錯誤率辨識一個 候選通道上的一個cs I s順從信號。於該啟始處理中，控
506203 五、發明說明（ίο) 制器60亦連同MCNS介面35、放大器85及RF變壓器87將資料 向上逆流地傳輪給CATV head-end作為各種目地，包括適 當和反覆地調整逆流和順流通訊參數。該等參數包括例如 纜線數據機傳輸功率等級和時序位移。 沿循啟始及於正規的操作中，利用64或256 qAM(正交調 幅）、以MPEG2傳輸協定資料調變一個{^載波。該MpEG2傳 輸資料包括Ether net格式化資料，其中該Ether net格式化 資料依次包括例如代表一使用者請求之HTML(超文字標示 语吕）網頁的IP資料。雙工器2〇將該MPEG傳輸資料提供給 調整器1 5。調整器1 5將自雙工器2 〇中輸入的該信號降頻轉 換成一個低頻波段，其中鋸狀過濾器25過濾該低頻波段以 增強與鄰近RF通道的信號隔離。差分放大器3〇水平挪移和 緩衝單元25中該過濾之信號，以提供一個與託“介面處理 器35相容的信號。MCNS處理器35將放大器3〇中該產生之降 頻轉換、水平挪移的信號解調變。更進一步將該解調變之 資料格式解碼、映射至位元組排齊之資料區段中、解交錯 及在處理器35内更正Reed-Solomon錯誤。格式解碼、解交 錯及Reed-Sol omon錯誤更正為已知的功能例如曾在Lee和 Messerschmidt之該參考文件數位通訊（美國麻薩諸塞州波 士頓、Kluwer學術出版業，1 988年）中說明該等功能。處 理器35更進一步將該MPEG2格式的資料轉換成Ethernet資 料塊，以提供給控制器6 0。 、 控制器6 0利用依照該C A T V h e a d - e n d所架構的過淚器剖 析和過濾來自單元35中的該Ethernet相容資料。由控制器
第15頁 506203
60所貫2的該等過濾、器使"單元35所提供 μ M ^ t ^ ^ ^ ,1, t,CATV head_e th；；net 載：二別：數值、，。於-個先前執行的啟Π = 知作』Ϊ予L載入该等識別碼數值。控制器60藉由此法實 施-個貢料遇可控制功& ’以將選取之資料轉遞給區域、 裝置㈣除。其它選取之資料的内容。可有利地利用該 可架構，過濾益系統、以根據該進入資料中的㈣“化以項 目過濾貢料作為各種目的，其中包括根據：（& )父控制或 其它編組控制的内容等級，（b)用以達成廣告和"壓入内容 ”目標之預定的使用者選擇，（c)防火牆過濾，（d)恆等來 源’（e ) —個資料搜尋功能。經由e t h e r n e t介面6 5、過滅 器和隔離變壓器70、及埠72將該過濾之以^^以相容序^ 資料通rfl至一個P C上。介面6 5緩衝和制約控制器⑽中的該 資料，以由單元70過濾和轉換該資料，並經由埠72將該資 料輸出給一個PC。 控制器6 0以類似的方式轉換和過濾處理器3 5中的資料 (在Ether net MAC框中所傳遞的資料），以”經由埠82、以 USB格式輸出π或1’經由埠77、以HPNA格式輸出》。在將該 USB資料輸出給連接在琿82上的USB相容LAN裝置之前，先 分別由收發機75及雜訊和干擾抑制（EMI/ESD)過濾器80緩 衝和過濾該USB資料。同樣地，在將該HPNA資料輸出給連 接在埠77上的HPNA相容LAN裝置之前，先分別由介面62和 收發機放大器67制約和缓衝該HPNA資料。 數據機系統1 2亦將資料自例如一個接附之PC中向上逆流
第16頁 506203 五、發明說明（12) 通訊至一個CATV head-end中。為達成此目的，系統j 2的 控制器60經由埠72、介面65及過濾器/隔離變壓器自該 接附之PC中接收Etherne t相容資料，及將該接收之 Ethernet相容資料提供給處理器35。處理器35利用16 QAM 或QPSK(正交相移鍵入調變）、以該接收之Ethernet格式資 料調變一個RF載波。在電纜線1 0上將該產生之調變資料劃 時多工化，以經由放大器85、變壓器87及雙工器20作逆流 通Λ。放大器8 5以一個該前述啟始處理中所選取的適當功 ¥等級將遠資料輸出給該c A Τ V h e a d - e n d。設若數據機1 2 發生一個故障，或一旦該數據機或接附之裝置中發生區域 產生的雜訊時，則變壓器87提供一個故障和雜訊隔離等 級。 數據機系統12亦以類似的方式將資料自經*USB淳82或 經由HPNA埠77所接附的裝置中向上逆流通訊。於一個代表 性的執行中’系統丨2的控制器6 〇自收發機7 5中接收 Ethernet相容資料’及將該接收之資料提供給處理器35， 用以以該前述之相同的方式作逆流通訊。為達成此目的， 收發機75經由過濾器8〇自埠82中接收封裝在USB框内的
Ejherne1^^料’及移除該USB框資料、以將Ethernet格式 貝料提供給控制器6 〇。同樣地，介面6 2經由收發機6 7自埠 77中接收以HPNA格式封裝的資料，及將Ethernet格式資料 提供給控制器6 〇。 控制器6 0亦回應開/關和重設切換9 〇，及執行除該等已 說明的功能之外的各種功能。控制器6 〇利用提供自一個
第17頁 五、發明說明（13) —end中的架構資訊架構數據機12的參數。控制 °°亦私不系統1 2同步化和多工化電纜線1 0上的逆流通 訊，及實施-個速度限制、以控制逆流的資料流量。此 夕’控制裔6 0雙向地過濾接收之資料，及將選取之資料提 供給接附在淳72、77和82上的該等CATV head-end或LAN裝 置。控制裔60亦支援資料與該CATV head_end的歸類通 〇fL由fCATV head —end啟始該歸類通訊，且該歸類通訊 包括連續間歇式地輪詢各別的數據機，以判定狀態和識別 數據機或線路故障。 、=、、先1 2亦利用一個在控制器6 〇之指揮下而操作的網路過 遽為以有利地截取封包（自一個預定給該catv
的CPE衣置中截取），及以數據機系統12的該診斷介面MAC =址取代该目的MAc位址。此導致將該封包導向TCP / IP堆 豐（圖7的堆疊61 5)中，而非導向該CATV head end中，及 使數據機系統1 2顯現出常駐在該接附之CPE裝置所常駐之 °亥相，的邏輯網路上。該截取裝置和顯見的直接連接導引 出该等先前所述的問題··（a)架構網路參數以支援數據機 ，統12，接附之cpE裝置之間的區域通訊，及（b)在經由系 、j 1 2、’隹屢個C P E裝置和該網際網路之間的網際網路通訊 日守’亦同時維護系統1 2和該給區域之CPE裝置之間的通訊 (例如診斷應用）。 该等問題的起因為”一個可配置給系統丨2中其區域的1? 位址（例如0 _應用）係限制在一個固定的數值上"。可因 一個專屬設備原始規格要求該IP位址，或因另一個主體
第18頁 506203 五、發明說明（14) (像是I ANA (網際網路指定號碼權限）已將固定的數值或一 個固定的預定數值範圍定義成特殊工作的位址而發生該一 種限制。例如，該IANA已將該IP位址範圍192.丨68. χχ χχ 定義成少許不應指定成一實際公用網路之區域專用網路中 的其中一個區域專用網路。因此，一個過渡經由該C a τ ν head end所接收之網際網路資料流量的閘通道路由器將搏 除具有1 9 2 · 1 6 8 · XX · XX目的I P位址的資料流量。除非將該 路由器特別地架構成路徑192· 168· χχ· XX的封包（此係不^可 能的），否則將依照上面所述。
將於下詳細地例證說明一個因對特殊應用保留一固定、 非公用I P位址而導致的問題係如何發生的。首先，假定已 指定IP位址192· 16 8· 100· 1用於纜線數據機的診斷應X用 上。亦假定將一個he ad - end DHCP伺服器中的一個動態Ip 位址1 7 2 · 1 0 · 2 · 6 5指定給一個接附之CPE裝置。該接附之 C P E裝置中一位希望瀏覽數據機診斷網頁（在 1 92. 1 6 8· 1 00 · 1上）的使用者經由常駐在該CpE裝置中的一 個網路瀏覽器輸入系統1 2中一個相對應的腿^。該cpE裝置 向系統12提出該瀏覽器所產生的一個網際網路存取領域名 稱轉換請求’用以轉遞該使用者所輸入的該存取領域名 稱，及將該存取領域名稱轉譯成該請求之網頁來源的一個 相對應I P位址。系統1 2中的一個截取存取領域名稱伺服器 有利地截取該存取領域名稱轉換請求，利用一個截取存取 領域名稱資料庫將該截取之存取領域名稱（此處為 WWW. rca —modem· com)轉譯成一個IP相容位址，及將該Ip位
第19頁 506203 五、發明說明（15) 址（此處為192· 1 68· 100· 1)傳回該請求的cpe裝置中。 然而，該C P E裝置無法直接將封包傳送給該識別之丨p位 址1 9 2 · 1 6 8 · 1 0 0 · 1。如先前所註記，此係因該cp e的指定j p 位址為172· 1 0· 2· 65，且因此該CPE未常駐在系統12其診斷 應用所常駐之該相同的邏輯網路上（I p位址 1 9 2 · 1 6 8 · 1 0 0 · 1)。因此，該CPE將該等封包轉遞給該 h e ad - e nd，且該閘通道路由器判定於何處傳送該等封包。 為達成此目的，該CPE裝置封裝該預定給一Ethernet mac 框中該1 9 2 · 1 6 8 · 1 0 0 · 1的I P封包，其中該i p封包的目的mac 位址為該CATV head_end上該閘通道路由器的目的MAC位 址。不幸的是，因I ANA已將該IP位址範圍1 92. 1 68. XX. XX 指定成一個不用於該公用網際網路中的區域副網路，故該 閘通道路由器對該等數據機的内部診斷I p位址全然不知。 因此，系統1 2中的該等封包顯示出該閘通道路由器係在一 個區域、無效的副網路上，且該閘通道路由器將因此摒除 該等I P封包。因此，該C P E裝置無法與該系統1 2的診斷應 用通訊。 控制器6 0 (圖2 )、連同系統1 2使用圖3的該方法，用以解 決該等所述之通訊問題，以幫助系統1 2和一個接附之c p e 裝置之間的區域通訊，及致能該CPE裝置管理同時發生的 網際網路和區域通訊。於圖3的步驟4 0 3中（接著步驟4 〇 〇的 開始之後），控制器6 0檢查E t h e r n e t - I I / 8 0 2 · 3 M A C層資料 (圖7的層619)中該預定給該CATV head end之IP標頭部分 中一接收之I P封包目的位址。因此，控制器6 〇判定該接收
第20頁 506203 五、發明說明（16) 之I P封包目的位址是否與一個預定的丨p位址相匹配。特 別是’控制器6 0判定該接收之位址位是否在一個指定為專 用和非公用網際網路使用之位址類別内（該類別包括一個 或多個位址’例如像是指定之纜線數據機診斷應用位址 1 9 2 · 1 6 8 · 1 0 0 . 1 ) °於該代表性的纜線數據機系統中，該診 斷網路位址屬於一種特殊的丨EEE (電子電機工程師協會）區 域、專用網路類別，包括ΙΟ.χ.χ.χ、 172·16·0·0 〜172·31·255·255 及 192·168·χ·χ·的位址類 別。如先4所闇釋’該診斷應用位址係與系統丨2的該標準 網路位址（IP位址172. 1〇· 2· 65)不同。其中係由一個DHCP 用戶應用（圖7的項目6 〇 7 )動態地獲得系統1 2的標準網路位 址、，且由一個SNMP代理應用（圖7的項目6〇5)使用系統丨2的 ^準網路位址。為了防止無授權存取該網際網路服務，故 CATV head encU呆作員典型地不暴露一個數據機的網路位 址。於步驟4 0 3中，因無匹配的ιρ位址，故將該接收之！ p 封包的pay load資料傳遞給該接收之MAC位址目的。 於圖3的步驟4 0 5中（接著步驟4 〇 3的一個位址匹配之 後）’控制為6 0將该等I p封包的pay 1 〇a(i重新導向，使診斷 IP位址192· 1 68· 10 0· 1預定給該catV head end和網際網 路。控制态6 0以逐個封包的基礎將該等丨p層（第一個協定 層）的封包重新導向系統1 2的區域網路診斷應用（圖7的應 用611)上。藉由以該Ethernet MAC框層資料（在一第二個 ，疋層上，圖7的層619)中該診斷網路介面的ΜΑ(：位址取代 该層中該接收之MAC目的位址以完成此。特別是於圖6中、
第21頁 506203 五、發明說明（17) 該包括元件5 1 3- 52 4之代表性的MAC框中，以該診斷網路介 面的MAC位址取代項目5 1 4中該接收之MAC目的位址。該代 用MAC位址將該領受者獨一無二地識別成一個診斷應用 611(圖7)，且經由TCP/IP堆疊615(圖7)將該相關之IP封包 pay load資料導引至該應用中。該診斷應用（和圖7的該等 其它應用605-609及613)利用一個標準植基於插座的應用 程式化介面（API)、藉由TCP/IP堆疊61 5與其CPE用戶通 訊。該插座A P I要求每一個應用具有一個固定的網際網路 協定網路位址和璋號，以產生和啟始該每一個應用的相關 插座。控制器6 0判定用自一個内部資料庫中的該代用MAC 位址將該接收之I p封包目的位址映射到一個代用MA C位址 上。因此’該接附之CPE裝置顯示出直接連接到系統丨2的 診斷應用上，且可由該診斷應用接收和處理封包中其目的 IP位址為1 92.1 6 8.1 0 0.1的？巧1〇以資料。 保留該等從該CPE裝置到該診斷應用中之封包相關的該 ^源I P位址，且利用該來源丨P位址將該裝置獨一盔二 地識別為診斷應用6 11中兮· μβ “、、一 , H用w 1 τ 3折返通訊的目的。例如，該批 斷網 m甘^ 斷網頁的ΙΡ封包，其中該診 ^ ^ η 刻見^顯不在該CP£裝置上。 a 6 i回、乂，4 1 〇，啟始執行該診斷應用軟體（圖7的 川’以回^接收步驟405中該封的 應该重新導向之I P封包資料 λ Ρ 庭窃具控制，（b )週邊控制，r 、 豕 、k制，（c) 一種通訊或異動功能，及
506203 五、發明說明（18) (j) -種安全的專用網際網路或内部網路通訊功能。此
壯f =的指揮下’系統12亦於同時自該接附之CPE 衣置中接收I P封包，並中兮堂τ p ^ v ，、中5亥寻ίρ封包的IP位址與該等指定 二J用和非公用網際網路使用的預定IP位址不相四配(如 步驟403中所Μ的）。將該等接收之不匹配ιρ封包的 Pay oad資料傳遞給其各個接收之㈣位址目的位址，以支 一第一個應用與該第二個植基於區域網路的診斷 =1同日寸刼作。該第一個應用可包括與遠端網路通訊，該 荨运端網路可像是作為如下應用的該網際網路：（a) 一個 :罔路surf ing ’（b)電子郵件，及（c)網際網路電話/電視電 活。於步驟4 1 5終止圖3的處理。 ^ 4:兒明一個在射頻（R F )介面和用戶前提設備（e )介面 之間提供雙向網路橋式通訊之代表性纜線數據機（圖卜5的 = 12)。圖5說明圖4的該纜線數據機，其中使該纔線數 據機有利地包括一個過濾器311，用以執行剖析和封包分 類，及用以編輯媒體存取控制（MAC)資料鏈結層封包。除 了將網路過濾器3 1 1增加到一個欖線數據機的cpE輸入介面 上之外，圖5的該系統係與圖4的該系統相同的。於圖5 中，網路過濾器31 1執行封包分類和將自一個cpE裝置（接 附在圖2的埠72、埠77或埠82上）中所接收的兩_ 作MAC標頭編輯。 & Λ 首先過濾裔3 1 1 (圖5 )檢查所有經由線路3 1 5、自C Ρ Ε介 面3 1 6中所接收的位址解碼協定（a r ρ )請求封包（包括圖6 a 的兀件50 9和511 )。如該ARP請求封包目標IP位址為系統12 506203 五、發明說明（19) 的該診斷網路介面位址（例如丨9 2 ·丨6 8 .丨〇 〇 · 1 )，則該過濾 為以該診斷網路介面的該M A c層目的位址取代該封包中的 該MAC層目的位址（圖6的項目514)。藉由以該Ether net MAC框層資料（圖7的層6 1 9 )中該診斷應用的MAC位址取代該 層中該接收之MAC目的位址以完成此。經由系統1 2的協定 堆疊615和該標準的MAC層路由器309 (圖5的路徑DEG)將該 變更之MAC框轉遞給診斷應用6 j 1。 其次’過渡器31 1檢查所有經由線路315、自CPE介面316 中所接收的I P(網際網路協定）封包（包括圖6B的元件5〇 5和 507 )。如該ip封包的Ip目的位址為系統12的該診斷應用位 址（例如1 9 2 · 1 6 8 · 1 〇 〇 · 1 )，則該過濾器以該診斷網路介面 的該MAC層目的位址取代該封包中的該MAC層目的位址（圖6 的項目514)。藉由以該Ethernet MAC框層資料（圖7的層 61 9 )中该诊斷網路介面的μ a ◦位址取代該層中該接收之mac 目的位址以完成此。經由系統1 2的協定堆疊61 5和該標準 的MAC層路由器3 09 (圖5的路徑DEG)將該變更之MAC框轉遞
給診斷應用6 U。網路過濾器3 11將其它不匹配的封包读 度傳送給MAC層路由器3〇9。 迟L 如該封包目的MAC位址不是該標準或診斷網路介面 封包目的MAC位址時，則利用系統丨2的雙向網路橋二 將該封包橋接到該相反的介面3 〇 〇上。特別是，在路％ % 將不匹配封包自路由器3 0 9中轉遞給RF介面30 0上。上 该封包MAC層封裝（圖6 )指示一個橋接之目的，則將在二要 介面上接收的網路層封包轉遞給該相反的介面。 個 曰i P封包
506203
506203 五、發明說明（21) 表I IP位址 映射至Ethernet MAC位址 啓始/控制之功能 192.168.100.1 00:10:95:FF:00:03 診斷/測試啓動和/或控制 199.168.100.2 00:10:95:FF:00:04 電視啓動和/或控制 194.168.100.3 00:10:95:FF:00:05 錄放影機/影音光碟啓動和/或控制 192.169.100.4 00:10:95:FF:00:06 視訊照相機啓動和警報監督器 192.168.110.1 00:10:95:FF:00:07 中央暖氣啓動和控制 192.168.102.1 00:10:95:FF:00:08 空氣調節啓動和/或控制 192.168.120.1 00:10:95:FF:00:13 家庭安全系統監督 192.169.100.5 00:10:95:FF:00:23 電腦功能啓動和/或控制 172.32.100.1 00:10:95:FF:00:24 Set top box啓動和/或控制 192.238·100.1 00:10:95:FF:00:25 傳真啓動和/或控制 195.168.100.1 00:10:95:FF:00:15 電話/電視電話啓動和/或控制 192.168.121.1 00:10:95:FF:00:26 答錄機啓動和/或控制 232.126.234.1 00:10:95:FF:00:19 網際網路功能啓動和/或控制
第26頁
506203 五、發明說明（22) 々表I ^兒明使多個各別的I p位址與不同的功能群組相關。 ，一個群組包括一對Ip位址/MAC位址，且利用每一個群組 定義该相關的TCP / IP堆疊網路介面。如需要，則可利用一 個相關的UDP(使用者資料封包協定）或TCp(傳輪控制協定） 埠號各別地識別每一個群組内的功能。藉由一個控制或啟 動解碼為系統中功能之網際網路相容的通訊協定（或其 =具不同應用的通訊協定）自一個遠端/區域來源中傳輸該 等IP位址。因此，例如可藉由存取一個電腦或一個網際網 =存取裝置上的一張網頁，和藉由啟始傳輸如表I中所例 證之一特殊功能相關之該適當的IP位址，以遠端地（或區 域地）啟動或控制各種功能。於該解碼器上，比較一個接 收之IP封包的IP位址與一個預定（或下載）之資料庫中的位 址，其中該預定（或下載）之資料庫將IP位址映射到一個不 ，k層式通讯層中的其它協定位址上，例如MAC或…％相 今位址。以一種類似於對該系統丨2其診斷應用所說明之方 式，則如該I P封包的目的位址與該資料庫中的一個位址匹 配時，該解碼器中的一個編輯程式將以一個映射之（例如 MAC層）位址（該資料庫使該位址與該匹配之ίρ位址相關）取 代該等不同階層式通訊層協定的位址。 未將圖2該系統的結構（在圖4和圖5 排除在外。可根據本發明的該等原理導出以 達成該等相同的目標。此外，可於控制器6〇該等程式化指 令内將瘦線數據機12該等元件的功能和圖3的該等處理步 ϋ全部或部分地實施。另外，本發明的該等原理適用於任
第27頁 506203 五、發明說明（23) 何多分層協定的雙向通訊系統， DOCSIS相容的數據機或其它任且未將該等原理限制在 此處說明之該封包過濟哭亓仕/型式的數據機上。亦可將 ”队7 ▲ 了匕心愿杰兀件和該等本發明的原理延伸， 以除了在该數位/英代爾/Xer〇x(DIX) Ethernetw包上操 作之外，亦可在例如ΙΕΕΕ 8〇2· 3封包、IEEE 80 2. 5記號環 網路相容封包、IEEE 80 2. 1 1封包和MPEG傳輸封包及不同 的網際網路和其它協定的封包上操作。
第28頁 506203 圖式簡單說明
第29頁

Claims (1)

  1. 506203 六、申請專利範圍 1. 一種於一雙向通訊系統中利用層次化通訊協定層用以 通訊不同網路之間封裝資料之方法，該方法包括以下步 驟： 比較一第一個協定層中一接收之I P封包的目的位址和 一預定的I P位址，以判定位址是否匹配；及 藉由下面將該接收之I P封包的一 p a y 1 〇 a d重新自一網 際網路中導向一區域網路中，以回應該位址匹配， 以一第二個協定層的位址取代一接收之第二個協定層 的位址。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中如位址不匹配， 則將該接收之I P封包的p a y 1 〇 a d導向一個不同的目的，而 非導向該區域網路中，以支援一第一個應用同時與一不同 之第二個應用同時操作，其中係藉由該區域網路執行該第 二個應用的。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中： 該第一個應用為下面其中一種：（a) —網路surfing應 用，（b)電子郵件，（c)網際網路電話/電視電話；及 該第二個應用為下面其中一種：（i)家庭器具控制， (i i)週邊控制，及（i i i) 一診斷功能。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該第二個協定層位址為一（M A C)位址。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該雙向通訊系統為一纜線數據機，及其包括以下步 驟：
    第30頁 506203 六、申請專利範圍 啟始一應用，以回應接收該重新導向之payload。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： =重新導向之步驟將該接收之丨P封包的—pay丨〇ad重 新自一第一個網路中導向一通訊緩衝器中，以支援一區域 應用，其中該區域應用包括該等下面的其中一種或多種應 用（a )豕庭裔具控制’（b)週邊控制，（c ) 一通訊功能， (d) —診斷功能，及（e)安全的專用網際網路或内部網路通 訊功能。 7 · —種於一利用一網際網路協定（丨p)之雙向通訊之裝置 中用以處理I P資料之方法，該方法包括以下步驟： 比較一第一個協定層中一接收之I p封包的I P目的位址 和一預定的I P位址，以判定位址是否匹配；及 利用一判定之第二個協定層（MAC)位址重新導向該接 收之IP封包的一pay l〇ad，以回應該位址匹配。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，包括以下步驟： 利用該第二個協定層（MAC)位址接收該重新導向之 pay load ;及 啟始一應用，以回應接收該重新導向之pay load。 9 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中： 該預定的I P位址係在一指定為專用和非公用網際網路 使用之位址類別内，其中該位址類別包括一個或多個位 址0 1 0 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中於該重新導向之 步驟中： '
    第31頁 506203 六、申請專利範圍 該重新導向之步驟包括以該第二個協 取代一接收之第二個協定層（MAC)位址。曰（MAC)位址 11·>如申請專利範圍第7項之方法，其中·· 該重新導向之步驟以逐個封包的基 包的一pay load重新自一第一個網路中導。Λ妾收之IP封 個網路中。 不同之第二 1 2·如申請專利範圍第11項之方法，其中·· 將δ亥接收之Ip封包的該叩乂 1 〇ad重新自一 網際網路中導向一第二個區域網路中，該弟—個公用 包括該下面其中一種：（a)—Ethernet網路個區域網路 列匯流排(関網路，及(c)一家庭電 =用序 (HPNA)網路。 崎化同盟 1 3 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中： 該重新導向之步驟將該接收之丨p封包的— :第一個網路中導向該雙向通訊裝置内：y』:d緩^ 1 4·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中： 該重新導向之步驟將該接收之1?封包的payi〇ad重 新自一第一個網路中導向該雙向通訊裝置内的一通訊 器中，以支援一區域應用，其中該區域應用包括該等下面 的其中一種或多種應用：（a)家庭器具控制，“）2邊控 制，（c) 一通訊功能，（d) —診斷功能，及（e)安全的專I用 網際網路或内部網路通訊功能。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中：
    506203 六、申請專利範圍 就各別接收之IP封包而言，該重新導向之步驟藉由以 該第二個協定層（MAC)位址取代一接收之第二個協定層 (MAC)位址，以將該等接收之Ip封包的payl〇ad重新自一第 個網路中導向該雙向通訊裝置内的一通訊缓衝器中。 16·如申請專利範圍第13項之方法，其中·· 該雙向通訊裝置為一纜線數據機。 1 7 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中： 上一根據一貪料庫判定該第二個協定層（MAC)位址，其中 ”亥貝料庫將該接收之丨p封包目的位址映射到該第二個協定 層（MAC)位址上。 1 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中： §亥第一個協定（MAC)層為一不同於該ip層之階層式通 訊層。 1 9 · 一種於一利用一網際網路協定（〗p)之雙向通訊裝置 中用以啟始一應用之方法，該方法包括以下步驟： 比車乂一接收之I p封包的目的位址和一預定的丨p位址， 以判定位址是否匹配； 士 °玄專位址不匹配’則將該接收之I P封包的p a y 1 〇 a d 負料傳遞給一第一個目的；及 將5亥接收之1 P封包的Pa y 1 oa d資料傳遞給一第二個目 的和啟始一應用，以回應該位址匹配。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項之方法，其中： 將5亥接收之1 P封包的pay 1 oa d資料傳遞給該雙向通訊 裝置内的一通訊緩衝器，以支援該應用。 六、申請專利範圍 2\如申請專利範圍第19項之方法，其中· 吞亥應用包括該&甘 庭哭呈抻制〜、下面的其中一種或多種應用6 具控制，（b)週邊控制，（c) 一通訊 用(a)豕 功能，及（e)安全的專用網際 ° b (d) 一診斷 A -種於-雙向或内部網路通訊功能。 以通矾不同網路之間封裝資料 \協疋層用 驟： 貝十之方法，该方法包括以下步 的停ΐ 7 ί Γ域名稱和一存取領域名稱資料庫中-預定 二=日二則截取一存取領域名稱轉換請求； Πΐ之存取領域名稱轉譯成-預定的ΙΡ位址；及 將一預疋給該預定ΙΡ位址之接收之ιρ封包 payl〇ad重新導向。 如申請專利範圍第22項之方法，其中： 該重新導向之步驟包括以下步驟·/、 以一不同之MAC層位址取代一接收之ΜΑ(：層位址。 如申請專利範圍第22項之方法，包括以下步驟： 將該預定的IP位址通訊至一請求的用戶上。
    第34頁
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