TWI492580B - 纜線數據機及其寬頻恢復的方法 - Google Patents

Description

纜線數據機及其寬頻恢復的方法

本發明涉及網路裝置，尤其涉及一種纜線數據機及其寬頻恢復的方法。

隨著網路通訊技術的不斷發展，纜線數據機(Cable Modem)的應用愈來愈廣泛。纜線數據機一般連接至纜線數據機頭端系統(Cable Modem Termination Systems，CMTS)以進行資訊交流。

纜線數據機的標準主要包括歐洲標準和北美的纜線資料服務介面規格(Data Over Cable Service Interface Specification，DOCSIS)標準。在歐洲標準中整個頻道的劃分範圍是112MHz~858MHz，其中每一頻道的頻寬是8MHz。而北美標準中整個頻道的劃分範圍是91MHz~861MHz，其中每一頻道的頻寬是6MHz。DOCSIS標準還包括DOCSIS 2.0標準及DOCSIS 3.0標準，其中，DOCSIS 2.0標準係指纜線數據機工作於窄頻模式，即僅工作於一個頻道，DOCSIS 3.0標準係指纜線數據機工作於寬頻模式，即工作於複數頻道。

目前，在纜線數據機DOCSIS 2.0標準下，並沒有任何機制可以做到自動偵測斷訊及恢復的功能，只要發生斷訊，纜線數據機就會失去與CMTS的通訊連接，也無法自動恢復，這造成了用戶在使用 纜線數據機時的極大不便。

有鑒於此，需提供一種纜線數據機裝置，其在斷線後能自動恢復與纜線數據機頭端系統的通訊連接。

此外，還需提供一種纜線數據機的寬頻恢復方法。

本發明實施方式所提供的纜線數據機，與纜線數據機頭端系統相連，該纜線數據機包括：鎖頻模組，用於掃描並鎖定通訊主頻道；接收模組，用於在該通訊主頻道已經鎖定時，從該纜線數據機頭端系統接收媒體存取控制訊息，該媒體存取控制訊息包括複數頻道，其中該鎖頻模組還用於根據該媒體存取控制訊息鎖定該等頻道；及連線模組，用於在該鎖頻模組將該等頻道都鎖定時，使該纜線數據機工作於寬頻模式，或在該接收模組未接收到媒體存取控制訊息或該鎖頻模組並未都鎖定該等頻道時，使該纜線數據機工作於窄頻模式，從而保持與纜線數據機頭端系統通訊連接。

本發明實施方式所提供的纜線數據機的寬頻恢復方法，包括以下步驟：掃描並鎖定通訊主頻道；判斷該通訊主頻道是否已經鎖定；若該通訊主頻道已經鎖定，則判斷是否從該纜線數據機頭端系統接收到媒體存取控制訊息，其中該媒體存取控制訊息包括複數頻道；若接收到該媒體存取控制訊息，則根據該媒體存取控制訊息鎖定該等頻道；判斷該等頻道是否都已經鎖定；若該等頻道都已經鎖定，則使該纜線數據機工作於寬頻模式，從而保持與纜線數據機頭端系統通訊連接；及若未接收到該媒體存取控制訊息或該等頻道並未都鎖 定，則使該纜線數據機工作於窄頻模式，從而保持與纜線數據機頭端系統通訊連接。

藉由以下對具體實施方式詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之諸多優點。

10‧‧‧用戶終端

20‧‧‧纜線數據機

30‧‧‧纜線數據機頭端系統

202‧‧‧鎖頻模組

204‧‧‧接收模組

206‧‧‧連線模組

208‧‧‧偵測計時模組

210‧‧‧恢復計時模組

212‧‧‧判斷模組

圖1為本發明一實施方式中纜線數據機20的應用環境圖。

圖2為本發明一實施方式中纜線數據機20的結構圖。

圖3為本發明一實施方式中纜線數據機20自動恢復寬頻的方法流程圖。

請參閱圖1，所示為本發明一實施方式中纜線數據機20的應用環境圖。在本實施方式中，用戶終端10可為個人電腦、筆記本等終端設備，纜線數據機20連接用戶終端10與纜線數據機頭端系統(Cable Modem Termination Systems，CMTS)30，藉由CMTS 30連接到資訊網路上以進行資訊交流。

請參閱圖2，所示為本發明一實施方式中纜線數據機20的結構圖。在本實施方式中，該纜線數據機20包括鎖頻模組202、接收模組204、連線模組206、偵測計時模組208、恢復計時模組210及判斷模組212。

鎖頻模組202用於當纜線數據機20開機時，對一固定的頻寬進行掃描，並鎖定通訊主頻道。在本實施方式中，用戶可以設定在其可用頻寬範圍內的任一頻道為通訊主頻道，並藉由該通訊主頻道來鎖定其他頻道。

接收模組204用於在該通訊主頻道已經鎖定時，從該CMTS 30接收媒體存取控制(Media Access Control Domain Description，MDD)訊息，該MDD訊息包括複數頻道，該等頻道藉由鎖頻模組202來鎖定。

在本實施方式中，接收模組204首先需要判斷通訊主頻道是否被鎖定，即判斷在通訊主頻道所接收之下行(從CMTS 30到纜線數據機20方向)訊號中是否存在正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)訊號、前向糾錯樣本(Forward Error Correction Pattern，FEC Pattern)訊號及移動圖像專家群組(moving pictures experts group，MPEG)訊號。如果下行訊號中同時存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號時，則該通訊主頻道被鎖定，如果有任一訊號沒有接收到時，在本實施方式中則會返回到鎖頻模組202以重新掃描並鎖定通訊主頻道。

其次，當通訊主頻道鎖定後，接收模組204則繼續判斷是否接收到從CMTS 30發送來的MDD訊息。在本實施方式中，CMTS 30會定期向纜線數據機20發送MDD訊息，該MDD訊息主要包括當通訊主頻道鎖定之後還可以鎖定的其他頻道。該纜線數據機20在接收到MDD訊息後，會根據該MDD訊息鎖定其它頻道。

連線模組206用於在該鎖頻模組202將該等頻道都鎖定時，使該纜線數據機20工作於寬頻模式，或在該接收模組204未接收到MDD訊息或該鎖頻模組202並未鎖定其它該等頻道時，使該纜線數據機20工作於窄頻模式，從而保持與CMTS 30的通訊連接。在本實施方式中，僅當該等頻道下行訊號中的QAM訊號、FEC Pattern訊號 及MPEG訊號都存在時，則判定該纜線數據機20處於寬頻的有線電纜資料服務介面規範(Data Over Cable Service Interface Specification，DCCSIS)3.0工作模式，否則纜線數據機20就工作於窄頻模式，處於DOCSIS 2.0模式。

偵測計時模組208用於在DOCSIS 3.0模式下偵測斷訊的頻道，並在偵測到斷訊的頻道時，啟動窄頻回復計時器，同時藉由鎖頻模組202試鎖定該斷訊的頻道。如果該窄頻回復計時器沒有逾時且該斷訊的頻道已經鎖定，此時就表明了該數據機20已經恢復至寬頻的DOCSIS 3.0的工作模式中，即可停止該窄頻回復計時器計時。在本實施方式中，由於在DOCSIS 3.0中，所採用的是頻道綁定(Channel banding)技術，即將發送到纜線數據機20的數據報文分成多個部分以分別在多個頻道上傳輸，例如在頻道綁定技術中所要綁定的頻道數是3，則將所要傳輸的數據報文分成三份，分別在頻道1、頻道2及頻道3這三個頻道上傳輸，當纜線數據機20偵測到在某個頻道上沒有接收到數據報文時，則判斷該頻道發生斷訊了。

恢復計時模組210用於當接收模組204沒有接收到MDD訊息或者是接收到了MDD訊息而沒有鎖定其他頻道時，啟動一寬頻恢復計時器，同時藉由接收模組204繼續偵測MDD訊息，並在該寬頻恢復計時器逾時時，判斷是否接收到該MDD訊息。

判斷模組212用於當接收模組204接收到了MDD訊息時，測試該MDD訊息中的其他頻道，並判斷該等頻道是否都存在，若都存在則藉由鎖頻模組202重新掃描並鎖定通訊主頻道。在本實施方式中，係藉由該判斷模組212中的頻道切換功能來進行測試的，例如， 當接收到的MDD訊息中包含有頻道2、頻道3、頻道4等頻道資訊時，則表明該纜線數據機20在鎖定通訊主頻道之後還可以繼續鎖定頻道2、頻道3、頻道4等頻道，此時，就可以藉由判斷模組212將頻道分別切換至頻道2、頻道3、頻道4等頻道上，如果能接收到對應頻道之下行訊號則表明該頻道是存在的。

請參閱圖3，為本發明纜線數據機20自動恢復寬頻的方法流程圖，該纜線數據機20藉由CMTS 30與網路相連，在本實施方式中，該纜線數據機20是工作在DOCSIS 3.0標準下，且採用頻道綁定(Channel banding)技術。在本實施方式中，該方法是藉由圖2中的纜線數據機20的各個模組所完成的。

在步驟S300中，纜線數據機20開機，並進入工作狀態。在本實施方式中，該纜線數據機20包括一個通訊主頻道，且該通訊主頻道可以由用戶終端10進行設置。

在步驟S302中，鎖頻模組202掃描並鎖定通訊主頻道。

在步驟S304中，接收模組204判斷通訊主頻道是否被鎖定。在本實施方式中，接收模組204首先判斷該通訊主頻道是否接收到下行訊號，然後再判斷所接收之下行訊號中是否存在正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)訊號、前向糾錯樣本(Forward Error Correction Pattern，FEC Pattern)訊號及移動圖像專家群組(moving pictures experts group，MPEG)訊號。如果下行訊號中同時存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號時，則判定該通訊主頻道被鎖定。如果下行訊號之QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號中有任一訊號沒有接收到則判定該通訊主頻道沒有被鎖定，並藉由鎖頻模組202重新掃描並 鎖定通訊主頻道。

在步驟S306中，接收模組204判斷是否從CMTS30接收到媒體存取控制(Media Access Control Domain Description，MDD)訊息。在本實施方式中，CMTS 30會定期向纜線數據機20發送MDD訊息，該MDD訊息主要包括當通訊主頻道鎖定之後還可以鎖定的其他頻道。

在步驟S308中，若接收模組204接收到MDD訊息，鎖頻模組202則根據MDD訊息鎖定其他頻道。在本實施方式中，同時向CMTS 30發送報告報文，該報告報文包括目前已經鎖定的通訊主頻道以及該纜線數據機20所佔用的頻寬等資訊。

在步驟S310中，連線模組206判斷其它頻道是否都鎖定。在本實施方式中，連線模組206首先需要判斷每個頻道是否都接收到下行訊號，然後判斷所接收到的下行訊號中是否都存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號。

如果每個頻道的下行訊號中都存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號，表明該纜線數據機20的寬頻是正常工作的，即處於DOCSIS 3.0的工作模式中，則在步驟S312中，連線模組206使得纜線數據機20工作於寬頻模式下。

如果有一個頻道沒有接收到下行訊號的QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號中任一訊號時，表明該頻道沒有被鎖定，則在步驟S326中，連線模組206使得纜線數據機20工作於窄頻模式下，即處於DOCSIS 2.0的工作模式中。

若纜線數據機20處於寬頻的工作狀態，則在步驟S314中，偵測計 時模組208偵測所有的頻道，並判斷是否有頻道斷訊。

如果偵測到有頻道斷訊，則在步驟S316中，偵測計時模組208啟動窄頻回復計時器，設置一預設固定時間為計時期限。在本實施方式中，由於在DOCSIS 3.0標準下，所採用的是Channel banding技術，即將發送到纜線數據機20的數據報文分成多個部分以分別在多個頻道上傳輸。例如在Channel banding技術中所要綁定的頻道數是3，則將所要傳輸的數據報文分成3份分別在頻道1、頻道2及頻道3這三個頻道上傳輸，當纜線數據機20偵測到在其中一個頻道上沒有接收到數據報文時，則判斷該頻道發生斷訊了。在其它實施方式中，偵測計時模組208也可以設置一預設固定次數為計時期限。

在步驟S318中，鎖頻模組202試鎖定該斷訊頻道。

在步驟S320中，偵測計時模組208判斷該計時器是否逾時。在本實施方式中，如果該計時器逾時，則表明該斷訊頻道在設定的時間範圍內沒有自動恢復，此時，返回到步驟S302中，藉由鎖頻模組202重新掃描並鎖定通訊主頻道。

如果該計時器沒有逾時，則在步驟S322中，鎖頻模組202判斷該斷訊頻道是否被鎖定。在本實施方式中，鎖頻模組202判斷該斷訊頻道是否接收到下行訊號，並判斷所接收到的下行訊號中是否存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號。如果在下行訊號的QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號中有任一訊號沒有接收到，則判定該頻道沒有被鎖定，並藉由鎖頻模組202重新嚐試鎖定該斷訊頻道。如果接收到的下行訊號中都存在QAM訊號、FEC Pattern訊號及MPEG訊號，則鎖頻模組202判定該斷訊頻道已經鎖 定。

若該斷訊頻道已經鎖定，則在步驟S324中，偵測計時模組208停止該窄頻回復計時器計時。此時，該斷訊頻道能正常發送數據，連線模組206使得纜線數據機20工作於寬頻模式下，即返回到DOCSIS 3.0的工作模式中。

在本實施方式中，如果接收模組204在步驟S306沒有接收到從CMTS 30發送來的MDD訊息，或者鎖頻模組202在步驟S310沒有將其它頻道都鎖定時，則在步驟S326中，連線模組206使得該纜線數據機20處於窄頻的工作模式，即處於DOCSIS 2.0的工作模式中。為了將該纜線數據機20恢復至寬頻的工作模式，在本實施方式中可以藉由以下步驟來實施。

在步驟S328中，恢復計時模組210啟動寬頻恢復計時器。在本實施方式中，可以設置固定的時間為期限，在其它實施方式中也可以設置固定次數為期限。

在步驟S330中，接收模組204偵測MDD訊息。在本實施方式中，由於CMTS 30會定期向纜線數據機20發送MDD訊息，所以當該數據機處於DOCSIS 2.0工作模式時，為了能恢復到寬頻的DOCSIS 3.0工作模式，則需要偵測MDD訊息。

在步驟S332中，判斷模組212判斷該寬頻恢復計時器是否逾時。在本實施方式中，如果該計時器沒有逾時，則藉由接收模組204持續偵測MDD訊息。

如果該計時器逾時，則在步驟S334中，接收模組204判斷是否接收到MDD訊息。在本實施方式中，如果沒有接收到MDD訊息時，則 仍藉由恢復計時模組210持續啟動寬頻恢復計時器。

如果接收到MDD訊息時，則在步驟S336中，偵測計時模組208測試MDD訊息中的其它頻道。在本實施方式中，係利用該判斷模組212具有頻道切換功能來進行測試的，例如，當接收到的MDD訊息中包含有頻道2、頻道3、頻道4等頻道資訊時，則表明該數據機在鎖定通訊主頻道之後還可以繼續鎖定頻道2、頻道3、頻道4等頻道，此時，就可以利用該判斷模組212將頻道分別切換至頻道2、頻道3、頻道4等頻道上進行測試。

在步驟S338中，判斷模組212判斷其它的頻道是否都存在。在本實施方式中，如果判斷模組212所切換至的頻道上沒有接收到下行訊號時則判斷該頻道不存在，這就表明了該數據機還處於窄頻的工作狀態，如步驟S326所示，如果判斷模組212所切換至的其它頻道上都能接收到下行訊號時，則判斷其它頻道都是存在的，並藉由鎖頻模組202重新掃描並鎖定通訊主頻道。

本發明實施方式所提供的纜線數據機及其寬頻恢復的方法，藉由在纜線數據機內設置窄頻回復計時器及寬頻恢復計時器，並隨時偵測媒體存取控制訊息及頻道資訊來鎖定所有頻道這種方式，可以使得纜線數據機能始終保持與纜線數據機頭端系統的通訊連接，並即使在纜線數據機處於窄頻的工作狀態下時，亦能自動恢復成寬頻的工作狀態。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

20‧‧‧纜線數據機

202‧‧‧鎖頻模組

204‧‧‧接收模組

206‧‧‧連線模組

208‧‧‧偵測計時模組

210‧‧‧恢復計時模組

212‧‧‧判斷模組

Claims (14)

1. 一種纜線數據機，與一纜線數據機頭端系統相連，該纜線數據機包括：一鎖頻模組，用於掃描並鎖定一通訊主頻道；一接收模組，用於在該通訊主頻道已經鎖定時，從該纜線數據機頭端系統接收一媒體存取控制訊息，該媒體存取控制訊息包括複數頻道，其中該鎖頻模組還用於根據該媒體存取控制訊息鎖定該等複數頻道；及一連線模組，用於在該鎖頻模組將該等複數頻道都鎖定時，使該纜線數據機工作於一寬頻模式，或在該接收模組未接收到該媒體存取控制訊息或該鎖頻模組並未都鎖定該等複數頻道時，使該纜線數據機工作於窄頻模式，從而保持與該纜線數據機頭端系統通訊連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之纜線數據機，還包括一偵測計時模組，用於在該寬頻模式下偵測一斷訊的頻道，並在偵測到該斷訊的頻道時啟動一窄頻回復計時器，其中該鎖頻模組還用於在該窄頻回復計時器計時期間試鎖定該斷訊的頻道，該偵測計時模組還用於在該窄頻回復計時器沒有逾時且該斷訊的頻道已經鎖定時，停止該窄頻回復計時器計時，該連線模組還用於在該偵測計時模組停止該窄頻回復計時器計時時使得該纜線數據機重新正常工作於該寬頻模式。
3. 如申請專利範圍第2項所述之纜線數據機，其中該鎖頻模組還用於在該窄頻回復計時器沒有逾時且該斷訊的頻道並未鎖定時，繼續試鎖定該斷訊的頻道。
4. 如申請專利範圍第1項所述之纜線數據機，還包括：一恢復計時模組，用於在該窄頻模式下啟動一寬頻恢復計時器，其中，該接收模組還用於在該寬頻恢復計時器逾時前接收該媒體存取控制訊息 ，及在該寬頻恢復計時器逾時時，判斷是否從該纜線數據機頭端系統接收到該媒體存取控制訊息；及一判斷模組，用於在該接收模組接收到該媒體存取控制訊息時，判斷該媒體存取控制訊息中的該等複數頻道是否都存在，其中該鎖頻模組還用於在該等複數頻道都存在時掃描並鎖定該通訊主頻道。
5. 如申請專利範圍第4項所述之纜線數據機，其中該恢復計時模組還用於在該接收模組未接收到該媒體存取控制訊息時，重新啟動該寬頻恢復計時器。
6. 如申請專利範圍第4項所述之纜線數據機，其中該連線模組還用於在該等複數頻道並未都存在時，使該纜線數據機繼續工作於該窄頻模式。
7. 一種纜線數據機自動恢復寬頻的方法，該纜線數據機藉由一纜線數據機頭端系統與一網路相連，包括以下步驟：掃描並鎖定一通訊主頻道；判斷該通訊主頻道是否已經鎖定；若該通訊主頻道已經鎖定，則判斷是否從該纜線數據機頭端系統接收到一媒體存取控制訊息，其中該媒體存取控制訊息包括複數頻道；若接收到該媒體存取控制訊息，則根據該媒體存取控制訊息鎖定該等複數頻道；判斷該等複數頻道是否都已經鎖定；若該等複數頻道都已經鎖定，則使該纜線數據機工作於一寬頻模式，從而保持與該纜線數據機頭端系統通訊連接；及若未接收到該媒體存取控制訊息或該等複數頻道並未都鎖定，則使該纜線數據機工作於一窄頻模式，從而保持與該纜線數據機頭端系統通訊連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，其中在該 纜線數據機工作於該寬頻模式下還包括：判斷是否偵測到一斷訊的頻道；若偵測到該斷訊的頻道，則啟動一窄頻回復計時器；試鎖定該斷訊的頻道；判斷該窄頻回復計時器是否逾時；若該窄頻回復計時器沒有逾時，則判斷該斷訊頻道是否已經鎖定；及若該斷訊的頻道已經鎖定，則該纜線數據機停止該窄頻回復計時器計時，重新工作於該寬頻模式。
9. 如申請專利範圍第8項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，還包括若該窄頻回復計時器已經逾時，則重新掃描並鎖定該通訊主頻道。
10. 如申請專利範圍第8項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，還包括：若該窄頻回復計時器未逾時且該斷訊的頻道並未鎖定，則繼續試鎖定該斷訊的頻道。
11. 如申請專利範圍第7項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，其中在該纜線數據機工作於窄頻模式下還包括以下步驟：啟動一寬頻恢復計時器；偵測該媒體存取控制訊息；判斷該寬頻恢復計時器是否逾時；若該寬頻恢復計時器逾時，則判斷是否從該纜線數據機頭端系統接收到該媒體存取控制訊息；若從該纜線數據機頭端系統接收到該媒體存取控制訊息，則測試該媒體存取控制訊息中的該等複數頻道；判斷該等複數頻道是否存在；及若該等複數頻道都存在，則返回掃描並鎖定該通訊主頻道。
12. 如申請專利範圍第11項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，還包括 ：若該寬頻恢復計時器未逾時，則繼續偵測該媒體存取控制訊息。
13. 如申請專利範圍第11項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，還包括：若該寬頻恢復計時器逾時且未從該纜線數據機頭端系統接收到該媒體存取控制訊息，則重新啟動該寬頻恢復計時器。
14. 如申請專利範圍第11項所述之纜線數據機自動恢復寬頻的方法，還包括：若該等複數頻道並未都存在，則繼續工作於該窄頻模式。