DE60034511T2 - Gemischte Docsis 1.0 TDMA Burst mit SCDMA-Übertragung auf dem selben Frequenzkanal - Google Patents

Gemischte Docsis 1.0 TDMA Burst mit SCDMA-Übertragung auf dem selben Frequenzkanal Download PDF

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DE60034511T2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/16Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers

Description

  • Einsatzgebiet
  • Die Erfindung findet Anwendung auf dem Gebiet der digitalen Datenübertragung über Kabel-TV-Systeme und möglicherweise in zellularen und satellitengestützten Kommunikationssystemen.
  • In dem aufkommenden Gebiet der digitalen Datenübertragung über Medien wie hybriden Lichtwellenleiter-Koaxialkabelsystemen von Kabelfernsehanlagen und drahtlosen Modems usw. liegt das Problem der Rückwärtskompatibilität vor. Einige bestehende Systeme haben bereits installierte Kabelmodems nach dem Zeitmultiplexverfahren (TDMA/Time Division Multiple Access) oder andere Typen von TDMA-Modems, doch neuere Technologie macht schnellere TDMA-Modems und ebenso synchrone Modems nach dem Codemultiplexverfahren (CDM/Code Division Multiplex) möglich. Es ist wünschenswert, diese neueren Modems in bestehenden Systemen verwenden zu können, ohne die älteren Modems obsolet zu machen oder ihren Betrieb auf einem unterschiedlichen Frequenzband erforderlich zu machen (im Folgenden als physikalischer FDMA-Kanal bezeichnet). Beispielsweise liegen in allen TDMA-Systemen Modems mit langsameren Symbolraten vor, wie z. B. DOCSIS®1.0-Modems, die nur mit einer maximalen Symbolrate von 2,56 Millionen Symbolen pro Sekunde übertragen können. Schnellere TDMA-Modems sind jedoch jetzt verfügbar, die TDMA-Bursts mit 5,12 Millionen Symbolen pro Sekunde übertragen können. Somit ist ein Bedarf an einem Verfahren entstanden, um die Koexistenz von TDMA-Modems mit unterschiedlichen maximalen Symbolraten zu ermöglichen, die auf dem gleichen gemeinsam genutzten Übertragungsmedium betrieben werden können.
  • Als weiteres Beispiel dieses Problems betrachte man die vorhandenen digitalen DOCSIS® Datenübertragungssysteme zur Übertragung von digitalen Daten über Kabel-TV-Systeme. In diesen DOCSIS®1.0-Systemen nach dem Stand der Technik erfolgt die digitale Datenübertragung bidirektional über die hybriden Lichtwellenleiter-/Koaxial-Medien von Kabelfernsehsystemen unter Verwendung von TDMA bei einer maximalen Symbolrate von nur 2,56 Msym/s. Diese Systeme verwenden Frequenzmultiplexverfahren (FDM), um die digitalen Daten von den Kabelfernsehsignalen getrennt zu halten. Mehrere Kanäle mit unterschiedlicher physikalischer Frequenz werden innerhalb des für die digitale Datenübertragung verwendeten Frequenzbands verwendet. In jedem Frequenzkanal übertragen mehrere DOCSIS®1.0-Modems ihre Daten über die Modulation auf einen Träger mit der gleichen Mittenfrequenz des von allen anderen, dem gleichen Kanal zugeordneten Modems verwendeten Trägers. In jedem Kanal wurde das Zeitmultiplexverfahren oder TDMA verwendet, um die Daten für die Upstream-Übertragung zum CMTS oder Kopfende (Headend) von jedem Modem aus der Vielzahl von unterschiedlichen DOCSIS®1.0-Modems getrennt zu halten.
  • Dieses System funktioniert zwar gut, jedoch sind nun Bestrebungen in Gang, um einen neuen nationalen Standard zu definieren, wobei synchrone Codemultiplexkommunikation von digitalen Daten erreicht werden kann. Die Vorteile eines derartigen Systems sind zahlreich und schließen den Datenschutz ein sowie die Fähigkeit aller Modems mit Upstream-Datenverkehr, denen Bandbreite zugewiesen wurde, sofort zu übertragen usw. Dieser neu vorgeschlagene Standard ist als DOCSIS®1.2 bezeichnet und befindet sich derzeit in der Phase Entwurf 1, Revision 3. Der aktuelle Stand des vorgeschlagenen DOCSIS®1.2-Standards ist öffentlich verfügbar als Standard IEEE 802.14a mit dem Titel „High-capacity physical layer specification, Draft 1, Revision 3", der am 30.03.1999 veröffentlicht wurde. Obwohl der vorgeschlagene DOCSIS®1.2-Standard, der als nicht verabschiedeter Normentwurf IEEE 802.14a übernommen wurde, nicht endgültig ist, wird sein aktueller Stand zum Zweck der Erläuterung dieser Erfindung verwendet. DOCSIS®1.2-Modems müssen derzeit in der Lage sein, TDMA-Bursts mit einer schnelleren maximalen Symbolrate zu übertragen als DOCSIS®1.0-Modems, und sie müssen auch SCDMA-Bursts übertragen können. Der DOCSIS®1.2-Vorschlag definiert somit zwei Betriebsarten: (1) einen TDMA-Modus, der sowohl unter dem DOCSIS®1.2-Standard als auch unter dem DOCSIS®1.0-Standard definiert ist, und (2) einen SCDMA-Modus, der nur in DOCSIS®1.2 definiert ist. Eine Vorrichtung zur Upstream-Übertragung von digitalen Daten unter Verwendung von SCDMA mit einer aus der anwendungsdefinierten Taktfrequenz einer MCNS- oder IEEE-802.14-Downstream-Übertragung abgeleiteten Chip-Taktfrequenz ist definiert in der am 06.05.1998 eingereichten US-Patentanmeldung Seriennummer 09/074,036 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING AN SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO AN MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE OF DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK RATE THAN THE UPSTREAM". Eine frühere am 6. März 1997 veröffentlichte PCT-Veröffentlichung WO97/08861 offenbart die Details von SCDMA-Transmittern und -Empfängern für die Übertragung von SCDMA-Frames bei Kabelfernsehsystemen. Die am 18. September 1997 veröffentlichte PCT-Veröffentlichung WO97/34421 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung von SCDMA, um virtuelle Verknüpfungen zur Verwendung bei der Übertragung von ATM-Zellen festzulegen. Ein Verfahren des zweidimensionalen Daten-Interleavings zwischen Minislots und Spreizcodes für den SCDMA-Upstream in den DOCSIS®1.2-SCDMA-Bursts wird offenbart in der US-Patentveröffentlichung W6466564 . Ein Verfahren zur Verwendung einer Filterbank für die Entfernung von Schmalbandinterferenzen bei SCDMA-Signalen wird offenbart in der US-Patentveröffentlichung US 6426983 .
  • Der Downstream bei MCBS-Systemen zur digitalen Datenübertragung über Kabel-TV-Systeme unterteilt MAC-Layer-Pakete in MPEG-Pakete. Diese werden mit 64-QAM- oder 256-QAM-Modulation als kontinuierlicher Stream nach der FEC-Codierung gesendet. Die Upstream-SCDMA-Transmitter in allen remoten Einheiten leiten ihre Chip-Takte aus dem Downstream-Master-Takt ab, und alle übertragen ihre SCDMA-multiplexierten Daten upstream in Frames auf der gleichen Frequenz unter Verwendung des gleichen Chip-Takts. Die Ausrichtung der Frame-Grenzen am CMTS wird erreicht, indem vor der Ausführung des in den vorstehend erwähnten PCT-Veröffentlichungen beschriebenen Bereichswahlprozesses eine Offset-Berechnung der Frame-Ausrichtung erfolgt, um den Bereichswahlprozess zu beschleunigen. Die Offset-Berechnung bestimmt den Offset-Grad des Minislot-Zählers in jeder remoten Einheit (im Folgenden RU) aus dem Upstream-Minislot-Zähler im CMTS. Diese Offset-Berechnung erfolgt unter Verwendung der normalerweise im Downstream übertragenen Zeitstempelmeldungen über die Abfrage eines lokalen Kiloframe-Zählers in der RU jedesmal, wenn eine Downstream-Synchronisationsmeldung empfangen wird, sowie unter Ausführung einer bestimmten mathematischen Berechnung.
  • Während der DOCSIS®1.2-SCDMA-Upstream besser ist, liegt das Problem der Rückwärtskompatibilität des CTMS vor, die zur Implementierung von DOCSIS®1.2-Übertragungen mit älteren und mit DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems ausgestatteten Systemen erforderlich ist. Wenn eine CTMS-Headend-Einrichtung in einem Kabelfernsehsystem installiert ist, das mit einer Mischung aus DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems und den neueren DOCSIS®1.2-Modems, die sowohl in TDMA als auch in SCDMA übertragen können, ausgestattet ist, können die älteren DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems nicht erfolgreich mit dem CTMS kommunizieren, wenn sie auf der gleichen Frequenz übertragen wie die neueren Modems, und sie müssen mit einem anderen Frequenzband arbeiten. Somit ist Bedarf an einer neuen CTMS-Struktur und an einem Verfahren entstanden, das Bandbreitenanforderungen empfangen und verarbeiten und Übertragungen sowohl von DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems als auch von DOCSIS®1.2 TDMA- oder SCDMA-Modems auf dem gleichen Frequenzkanal aufnehmen kann, ohne Änderungen an den DOCSIS®1.0-TDMA-Modems zu erfordern.
  • Aus einem Dokument EP 0 680 168 ist die Offenbarung bekannt, wie verfügbare Übertragungskapazität als Raum betrachtet werden kann, dessen Koordinaten Zeit, Frequenz und Code sind (bzw. bei einfacheren Ausführungsformen nur Zeit und Frequenz). Das Dokument schlägt die Trennung von Stücken unterschiedlicher Größe und Form aus diesem drei- bzw. zweidimensionalen Raum vor, wobei die Stücke generell rechteckig sind und zum Füllen der verfügbaren Übertragungskapazität verwendet werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Übertragen mehrerer logischer Upstream-Kanäle von Daten auf einem oder mehreren physikalischen Kanälen bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass:
    jeder physikalische Kanal eine Mittenfrequenz hat, wobei jeder logische Kanal eine(n) aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Multiplexiertypen oder Symbolraten sowie eine Bandbreite im Einklang mit seiner Symbolrate hat und von einem aus einer Mehrzahl von verteilten Modems zu einem zentralen Modem übertragen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:
    Verwenden einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen, die von dem genannten zentralen Modem zu den genannten verteilten Modems übertragen werden, um eine Mehrzahl von logischen Upstream-Kanälen zu definieren, wobei eine Upstream-Kanal-Deskriptormeldung jeden genannten logischen Kanal in Hinblick auf wenigstens seine Mittenfrequenz und Symbolrate sowie darauf definiert, welcher der wenigstens zwei unterschiedlichen Multiplexiertypen für auf dem genannten logischen Kanal übertragene Datenblöcke benutzt werden soll, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen physikalische und logische Upstream-Kanäle definieren, die auf den genannten verschiedenen physikalischen Kanälen übertragen werden, wobei die genannten logischen Upstream-Kanäle dieselben oder unterschiedliche Multiplexiertypen und dieselben oder unterschiedliche Symbolraten haben, sodass sich die Bandbreiten aller genannten logischen und physikalischen Upstream-Kanäle wenigstens teilweise oder völlig überlappen können, wobei Bandbreite als der Bereich von Frequenzen um die Mittenfrequenz des physikalischen Kanals definiert ist, auf dem der genannte logische Upstream-Kanal übertragen wird;
    Planen eines Übertragungsblocks auf jedem genannten logischen Kanal durch vorgegebene verteilte Modems, durch Übertragen einer separaten Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung für jeden logischen Kanal zu allen verteilten Modems, wobei jede genannte Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung vorgibt, welche(s) verteilte(n) Modem(s) auf dem logischen Kanal übertragen kann/können, für den die Bandbreitenzuteilung und die Planungsmeldung zutrifft, und auch vorgibt, wann jedes genannte verteilte Modem übertragen kann, um zeitliche Überlagerungen zwischen Übertragungen auf logischen Kanälen zu verhüten, die wenigstens dieselbe Bandbreite mit anderen logischen Kanälen gemeinsam nutzen, und um jegliche Bandbreitenüberlappung zwischen gewählten logischen Kanälen zu verhüten.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Kabelmodem-Endgerät bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Scheduler aufweist, der für die Umsetzung eines Prozesses zur Ausführung der folgenden Schritte programmiert ist:
    Empfang von Upstream-Bandbreitenanforderungen von Modems, die Kennungen der genannten Modems enthalten, nachfolgend SIDs genannt, wobei jedes Modem eine eindeutige SID hat, und Nachschlagen des Modemtyps jedes Modems anhand seiner SID;
    Durchführung von Bandbreitenzuteilungen zu verschiedenen SIDs auf der Basis eines beliebigen Bandbreitenzuordnungsansatzes;
    Erzeugen und Übertragen einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen zu den genannten Modems, die eine Anzahl von logischen Kanälen definieren, die ausreicht, um die Anforderungen der genannten Bandbreitenzuteilungen zu erfüllen, die jeweils die Mittenfrequenz des Trägersignals definieren, das einen physikalischen Kanal implementieren soll, und die auch die Symbolrate und den Multiplexiertyp für einen einzelnen auf dem genannten Träger zu übertragenden logischen Kanal definieren, wobei zwei oder mehr der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen unterschiedliche logische Kanäle definieren, die auf der/den in der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldung definierten Trägerfrequenz(en) übertragen werden sollen, um Bandbreite zwischen Verkehr mit höherer Symbolrate führenden logischen Kanälen und Verkehr mit niedrigerer Symbolrate führenden logischen Kanälen gemeinsam zu nutzen, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen auch definieren, welche Modems auf welchen logischen Kanälen übertragen sollen, und definieren, welche Modems mit zeitmultiplexierten Blöcken und welche Modems mit synchroncode-multiplexierten Blöcken übertragen sollen;
    Verwenden der genannten Bandbreitenzuteilungen und der Informationen von den genannten, die genannten logischen Kanäle definierenden Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen, Erstellen einer Tabelle von SIDs für jeden logischen Kanal und Zuweisen von Intervallen für die Übertragung für jede SID, sodass Modems mit unterschiedlichen Multiplexiertypen oder unterschiedlichen Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen Kanälen übertragen, die Bandbreite gemeinsam nutzen, und so, dass Modems mit demselben Multiplexiertyp, aber unterschiedlichen Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen Kanälen übertragen, die Bandbreite gemeinsam nutzen;
    Erstellen einer MAP-Meldung für jeden logischen Kanal anhand der genannten Tabelle von SIDs und Übertragen der MAP-Meldungen zu den genannten Modems, um zu steuern, wann jedes Modern überträgt; und
    Führen einer Upstream-Minislot-Zahl in einem Upstream-Minislot-Zähler in dem genannten Kabelmodem-Endgerät und Übertragen von Daten downstream zu den genannten Modems, sodass sie lokale Minislot-Zähler in jedem Modem mit der Zahl des genannten Upstream-Minislot-Zählers synchronisiert halten können.
  • Die dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zugrunde liegende Grundidee ist die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem mehrere Upstream-Kanäle mit unterschiedlichen Symbolraten und/oder Multiplexiertypen auf dem gleichen System koexistieren können und unter Verwendung der gleichen Mittenfrequenz oder des gleichen FDMA-Kanals übertragen werden können. Zwei Gruppen von TDMA-Modems mit einer neueren Gruppe von Modems, die mit höheren maximalen TDMA-Symbolraten als ältere Modems arbeiten, können beispielsweise den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, ohne dass Änderungen an den älteren Modems erforderlich sind und ohne dass sie auf einer unterschiedlichen Frequenz übertragen müssen. Entsprechend können TDMA-Modems mit einer anderen Gruppe von Modems koexistieren, die unter Verwendung des SCDMA- Multiplexverfahrens den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen. Weiter können zwei unterschiedliche Gruppen von Modems mit unterschiedlichen Symbolraten, die aber beide das SCDMA-Multiplexverfahren verwenden, alle unter Verwendung der Offenbarungen der Erfindung auf dem gleichen FDMA-Kanal übertragen. Die Grundidee ist die Verwendung des Zeitmultiplexverfahrens mit Burst-Intervallen wie zwischen unterschiedlichen Upstream-Kanälen mit entweder dem gleichen Multiplexiertyp, aber unterschiedlichen Symbolraten, oder mit unterschiedlichem Multiplexiertyp und der gleichen oder unterschiedlichen Symbolraten. Die Erfindung ist nicht auf Modems des DOCSIS®-Typs eingeschränkt, und sie ist nicht auf logische Kanäle mit Nur-TDMA- oder Nur-SCDMA-Übertragung eingeschränkt. Die Erfindung ist allgemein anwendbar auf unterschiedliche Upstream-Kanäle mit beliebigen unterschiedlichen Multiplexiertypen (wie beispielsweise TDMA, SCDMA, „Discrete Multifone", d. h. OFDM, usw.) oder mit dem gleichen Multiplexiertyp und unterschiedlichen Symbolraten.
  • Diese Aufgabe kann gelöst werden, ohne Änderungen an den älteren Modems zu erfordern, die mit neueren Modems mit schnelleren Symbolraten oder unterschiedlichen Multiplexiertypen oder beidem gemischt werden sollen. Noch wichtiger ist, dass die Aufgabe gelöst werden kann, ohne zu erfordern, dass die älteren Modems auf einem anderen FDMA-Kanal arbeiten als die neueren Modems, die mit höheren Symbolraten oder unter Verwendung eines unterschiedlichen Multiplexverfahrens arbeiten. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines zentralen CMTS-Transceivers mit einem speziellen rückwärtskompatiblen Planungsprozess in einem verteilten digitalen Datenkommunikationssystem. Obwohl alle in dieser Patentanmeldung wiedergegebenen Beispiele DOCSIS®1.0- und DOCSIS®1.2-Modems als remote Einheiten verwenden, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren generell auf beliebige digitale Datenübertragungssysteme anwendbar ist, wobei mehrere logische Upstream-Kanäle mit entweder unterschiedlichen Multiplexiertypen oder unterschiedlichen Symbolraten die gleiche Mittenfrequenz oder den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen.
  • Ein verteiltes System, in dem das Verfahren einsetzbar ist, weist sowohl remote Nur-TDMA-Transceiver als auch andere remote Transceiver auf. Die anderen remoten Transceiver können SCDMA-fähig oder TDMA-fähig sein, aber sie sind für die ausschließliche Übertragung mit SCDMA oder TDMA programmiert. Bei einigen Ausführungsformen können die anderen remoten Transceiver ausschließlich SCDMA-fähig oder TDMA-fähig mit höherer maximaler Symbolrate als die ausschließlich TDMA-fähigen remoten Transceiver sein.
  • Der einzigartige Planungsprozess des CMTS bestimmt mehrere logische Upstream-Kanäle, die den gleichen physikalischen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen können. Dies wird erreicht durch den Versand von separaten Downstream-Meldungen, die die separaten logischen Kanäle einrichten und separate, nicht überlappende, Nur-TDMA- oder Nur-SCDMA-Zeitintervalle variabler oder fester Länge planen bzw. separate, nicht überlappende Zeitintervalle variabler oder fester Länge für TDMA mit Rate 1 und TDMA mit Rate 2. Diese verschiedenen logischen Kanäle werden als logische TDMA- und SCDMA-Kanäle bezeichnet, und die Zeitintervalle für ausschließlich TDMA und ausschließlich SCDMA oder TDMA mit unterschiedlichen Raten werden als Regionen bezeichnet. Ein oder mehrere logische TDMA-Kanäle mit unterschiedlichen Symbolraten und ein logischer SCDMA-Kanal können jeden physikalischen FDMA-Frequenzkanal gemeinsam nutzen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform können DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems ohne Änderungen mit DOCSIS®1.2-TDMA- oder SCDMA-Modems koexistieren, wobei die im TDMA-Modus betriebenen DOCSIS®1.2-Modems bei höheren maximalen Symbolraten bündeln als die 1.0-Modems. Alle vom CMTS zur Übertragung von TDMA-Bursts programmierten remoten DOCSIS®1.2-Transceiver oder RUs und alle DOCSIS®1.0-RUs, die nur TDMA-Bursts mit der gleichen Symbolrate übertragen wie die 1.2-TDMA-Modems werden dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen, und sie können nur während seiner TDMA-Regionen übertragen. Wenn die 1.0- und 1.2-Modems mit unterschiedlichen TDMA-Symbolraten betrieben werden, wird jedes davon unterschiedlichen logischen TDMA-Kanälen zugewiesen, und sie können nur während der TDMA-Regionen der entsprechenden Kanäle übertragen. Entsprechend können alle vom CMTS für die Übertragung von SCDMA-Bursts programmierten DOCSIS®1.2-RUs nur während der SCDMA-Regionen des jeweiligen logischen SCDMA-Kanals übertragen, dem sie zugewiesen sind.
  • Für Kabelmodemsysteme des DOCSIS®-Typs erzeugt der CMTS für jeden logischen Kanal eine separate UCD- und MAP-Meldung. In anderen Systemen, in denen Nicht-DOCSIS®-Modems eingesetzt werden und das Medium nicht notwendigerweise ein Kabelfernsehsystem ist, werden die logischen Kanäle durch Kanal-Deskriptor-Meldungen definiert, die die Kenndaten der logischen Kanäle definieren, wie z. B. Mittenfrequenz, Symbolrate, Modulation oder Multiplexiertyp, dem Kanal zugewiesene Modems, Betriebsmodus für die Modems usw. Bei diesen alternativen Ausführungsformen ersetzen die Kanal-Deskriptor-Meldungen die UCD-Meldungen der Ausführungsformen des DOCSIS®- Typs. Entsprechend wird bei diesen anderen Nicht-DOCSIS®-Ausführungsformen die MAP-Meldung durch eine Bandbreitenzuteilung und eine Planungsmeldung ersetzt, die definiert, welche Transmitter übertragen dürfen und wann sie übertragen dürfen.
  • Bei den DOCSIS®-Ausführungsformen erzeugt die UCD-Meldung den logischen Kanal und definiert dessen Kenndaten, und die MAP-Meldung sind Bandbreitenzuteilungen und Planungsmeldungen, die die Modems definieren, die übertragen können, sowie die Intervalle oder Regionen, in denen Übertragungen zulässig sind, und andere Ruheregionen zwischen den Übertragungsregionen. Der Planungsprozess im CMTS ordnet über separate MAP-Meldungen Nur-SCDMA-Bursts in den SCDMA-Regionen und Nur-TDMA-Bursts in den TDMA-Regionen zu. Die MAP-Meldungen bestimmen die SCDMA- und TDMA-Regionen in den logischen Kanälen, die den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, sodass sich TDMA-Bursts nicht mit SCDMA-Bursts überlappen und sich TDMA-Bursts mit unterschiedlichen Symbolraten nicht überlappen. Die MAP-Meldung für die TDMA-Regionen definiert die Zeitgrenzen einschließlich des Anfangs und Endes der TDMA-Region anhand von Minislot-Offset-Nummern mit Bezug auf eine Referenz-Minislot-Zahl des Minislot-Zählers im CMTS für den logischen Nur-TDMA-Kanal, für den die MAP-Meldung gilt. Alle TDMA-Bursts dürfen nur in einer TDMA-Region eines TDMA-Bursts zugeteilten logischen Kanals mit einer spezifischen Symbolrate vorkommen, und zwar unabhängig davon, ob sie von einem DOCSIS®1.0-Modem oder einem DOCSIS®1.2-Modem ausgehen. Die zur Übertragung von TDMA-Bursts betriebenen DOCSIS®1.0- und DOCSIS®1.2-Modems verwenden (unter der Annahme, dass sie mit der gleichen Symbolrate bündeln) ihre lokalen Minislot-Zähler und die SID (eine jedem Modem zugewiesene Dienstkennungsnummer, wobei DOCSIS®-Modems mehr als eine SID haben können und keine zwei Modems die gleiche SID haben) sowie die Minislot-Offset-Nummern in der MAP-Meldung, um zu bestimmen, wann ihre Daten in dem hier als TDMA-Region bezeichneten Intervall übertragen werden. NULL SIDs in Bandbreitenzuteilungen, die zu keiner einem bestimmten logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesenen RU gehören, definieren die Minislot-Zahlen von Ruheintervallen, während derer kein TDMA-Modem übertragen kann. Diese Ruheintervalle überlappen die SCDMA-Regionen des logischen Nur-SCDMA-Kanals, der den gleichen physikalischen FDMA-Kanal nutzt. Wenn zwei Gruppen von TDMA-Modems mit unterschiedlichen Symbolraten übertragen, arbeitet das System auf die gleiche Weise, doch jede Gruppe von Modems, die mit der gleichen TDMA-Symbolrate übertragen, wird einem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen, und die andere Gruppe von Modems, die mit einer unterschiedlichen Symbolrate übertragen, wird einem unterschiedlichen logischen Nur- TDMA-Kanal zugewiesen.
  • Entsprechend definiert die MAP-Meldung für den logischen Kanal, der von den DOCSIS®1.2-Modems bei der Übertragung von SCDMA-Bursts genutzt wird, die Anfangs- und Endzeiten jeder SCDMA-Region ebenfalls anhand von Minislot-Nummern. Wiederum definiert eine NULL SID, die zu keiner dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesenen RU gehört, gekoppelt mit einem Minislot-Offset in der MAP-Meldung die Zeitgrenzen von einem oder mehreren Ruheintervallen, die die TDMA-Regionen in dem oder den logischen Nur-TDMA-Kanal/Kanälen überlappen, die den gleichen physikalischen TDMA-Kanal nutzen. Alle SCDMA-Bursts müssen innerhalb einer SCDMA-Region erfolgen, und alle TDMA-Bursts mit einer bestimmten Symbolrate müssen innerhalb einer TDMA-Region eines logischen Nur-TDMA-Kanals erfolgen, der TDMA-Bursts mit der betreffenden Symbolrate zugewiesen ist. Keine TDMA-Region kann eine SCDMA-Region überlappen, und keine TDMA-Region einer ersten Symbolrate kann eine TDMA-Region mit einer zweiten Symbolrate überlappen. Der CMTS-Scheduler stellt dies sicher, indem die MAP-Meldung des logischen SCDMA-Kanals für jeden logischen SCDMA-Kanals so geschrieben wird, dass Zuteilungen während beliebiger TDMA-Regionen in beliebigen logischen TDMA-Kanälen, die den gleichen physikalischen FDMA-Kanal nutzen, nur für die NULL SID vergeben werden. Entsprechend konstruiert der CMTS die MAP-Meldungen für jeden unterschiedlichen TDMA-Kanal, der gemeinsam mit beliebigen anderen logischen TDMA- oder Nur-SCDMA-Kanälen den gleichen FDMA-Kanal nutzt, um alle Zuteilungen während der SCDMA-Regionen oder der TDMA-Regionen mit unterschiedlicher Symbolrate für die NULL SID zu vergeben.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines typischen Systems, bei dem die Erfindung Anwendung findet.
  • 2A und 2B sind ein Ablaufdiagramm eines typischen CMTS-Planungsprozesses zum Erhalt von Bandbreitenanforderungen, zur Zuteilung, zur Definition von physikalischen und logischen Kanälen, die für die Implementierung der Zuteilungen benötigt werden, und zur Erzeugung von MAP-Meldungen für Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Regionen in den logischen Kanälen, die die gleiche Mittenfrequenz gemeinsam nutzen.
  • 3 ist ein Diagramm mit der Darstellung, wie die TDMA- und SCDMA-Regionen in einem einzelnen physikalischen Kanal sich zeitlich nicht überlappen.
  • 4 ist ein Beispiel von zwei MAP-Meldungen für einen logischen TDMA-Kanal und einen logischen SCDMA-Kanal, die den gleichen physikalischen Kanal nutzen.
  • 5 zeigt, wie die von den in 4 wiedergegebenen MAP-Meldungen eingerichteten SCDMA- und TDMA-Regionen auf die Minislot-Nummern von Minislots in den logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen abgebildet werden.
  • 6 ist ein Diagramm des Frequenzplans für eine Ausführungsform, wobei zwei logische Nur-TDMA-Kanäle schmaler Bandbreite sich mit einem einzelnen SCDMA-Kanal breiterer Bandbreite überlappen.
  • 7 ist eine Darstellung des Frequenzplans für ein Beispiel, wobei das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um drei logische Kanäle zu bestimmen, wobei zwei davon Nur-TDMA-Kanäle mit zwei unterschiedlichen Symbolraten sind.
  • 8 ist ein Diagramm der zeitlichen Beziehungen der Übertragungsintervalle in einem einzelnen FDMA-Kanal, der von fünf unterschiedlichen logischen Kanälen gemeinsam genutzt wird.
  • 9A bis 9D sind die Bandbreitenzuordnungsmeldungen für die fünf logischen Kanäle, deren Übertragungsintervalle in 8 wiedergegeben sind.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten und alternativen Ausführungsformen
  • Mit Bezug auf 1 ist ein typisches System dargestellt, bei dem die Erfindung Anwendung findet. Bei den folgenden Beispielen in Verbindung mit der Besprechung von 1 bis 6 wird angenommen, dass für die verteilten remoten Modems im System DOCSIS®1.0- und -1.2-Modems verwendet werden und dass ein beliebiges im TDMA-Modus betriebenes DOCSIS®1.2-Modem mit der gleichen Symbolrate arbeitet wie die DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems. Der Fall zweier unterschiedlicher Gruppen von TDMA-Modems, die mit unterschiedlichen Symbolraten auf dem gleichen FDMA-Kanal betrieben werden, oder der Fall zweier unterschiedlicher Gruppen von TDMA-Modems, die mit unterschiedlichen Symbolraten auf dem gleichen FDMA-Kanal mit einer Gruppe von Modems unter Verwendung des SCDMA-Modus auf dem gleichen FDMA-Kanal betrieben werden, bleibt der Besprechung von 7 ff. vorbehalten.
  • Das besondere Beispiel von 1 ist ein hybrides Kabelfernsehen-Lichtwellenleiter-Koaxial-System, jedoch ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass die Erfindung auch in zellularen Telefoniesystemen und Satellitenkommunikationssystemen erfolgreich eingesetzt werden kann. Beispielsweise können die Offenbarungen der Erfindung in einem zellularen System, in dem die Rückwärtskompatibilität mit Nur-TDMA-Digitaltelefonen erforderlich ist, wobei das System aber auf SCDMA erweitert werden soll, um die Nachteile von TDMA-Systemen zu vermeiden, in den Headend-Einrichtungen implementiert werden, um TDMA-Intervalle und SCDMA-Intervalle auf dem gleichen Frequenzkanal zu planen. Entsprechendes gilt für Satellitenkommunikationssysteme, die auf SCDMA-Digitaldaten-Uplinks oder -Downlinks erweitert werden sollen, ohne mehrere TDMA-Bodenstationen obsolet werden zu lassen oder ihren Betrieb auf einem unterschiedlichen Frequenzband zu erfordern.
  • In 1 stellt Block 10 einen DOCSIS®1.2-CMTS-Headend-Transceiver 10 dar, der in seiner Planungssoftware geändert worden ist, um die Offenbarungen der Erfindung zu implementieren. Die besonderen Details der CMTS-Struktur sind nicht Gegenstand der Erfindung, abgesehen davon, dass der Scheduler die Fähigkeit haben muss, zwei logische Kanäle in einem bestimmten beliebigen physikalischen Kanal einzurichten. Ein erfindungsgemäßer CMTS ist in der Lage, Upstream-Deskriptoren-Meldungen (im Folgenden UCD-Meldungen) zu versenden, die einen ersten logischen Kanal nur für TDMA-Bursts und einen zweiten logischen Kanal nur für SCDMA-Bursts definieren und die eine MAP-Meldung für jeden logischen Kanal versenden müssen, die die zeitlichen Grenzen der SCDMA- und TDMA-Regionen in jedem Kanal anhand von Minislot-Nummern definiert. Beide logische Kanäle haben die gleiche Mittenfrequenz des einzelnen physikalischen Kanals, den alle logischen Kanäle gemeinsam nutzen.
  • Insbesondere kann ein erfindungsgemäß abgeänderter CMTS Folgendes leisten: (1) Empfang von Bandbreitenanforderungen sowohl von den DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems als auch von den DOCSIS®1.2-SCDMA-Modems, die auch im TDMA-Modus arbeiten können, und Vergabe von Bandbreitenzuteilungen gemäß einem beliebigen Bandbreitenzuordnungsansatz; (2) Downstream-Versand von UCD-Meldungen, die die Zahl und die Mittenfrequenzen und die Bandbreite, d. h. die Symbolrate, jedes logischen Kanals definieren; (3) Steuerung, welche DOCSIS®1.2-Modems für den Betrieb im ausschließlichen TDMA-Modus konfiguriert werden, wobei ein logischer Kanal in einem physikalischen Kanal ausschließlich für TDMA-Bursts reserviert bleibt und der andere logische Kanal in dem betreffenden physikalischen Kanal ausschließlich SCDMA-Bursts vorbehalten bleibt; und (4) Versand von MAP-Meldungen für jeden logischen Kanal in jedem physikalischen Kanal, die die Bandbreitenzuteilungen für jede SID definieren (ein Identifizierungscode, der ein Modem einer bestimmten remoten Einheit definiert), wobei die MAP-Meldung des logischen TDMA-Kanals die Zeitgrenzen der TDMA-Regionen anhand der Minislot-Nummern für Minislots beliebiger Größe definiert, die im logischen SCDMA-Kanal verwendet werden, wobei der CMTS in der Lage ist, die Beziehungen zwischen der Minislot-Größe und Offset-Werten zwischen den logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen zu interpretieren, sodass die separaten MAP-Meldungen für die beiden logischen Kanäle die SCDMA- und TDMA-Regionen definieren, sodass es keine zeitliche Überlappung zwischen den beiden Regionen gibt. Die Einzelheiten der Ausführung dieser kritischen Funktionen im CMTS-Scheduler sind nicht wichtig, solange der CMTS all diese Funktionen ausführen kann.
  • Ein Beispiel einer CMTS-Struktur gemäß den Offenbarungen der Erfindung ist im Folgenden erläutert. Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann beginnen mit der DOCSIS®1.0-CMTS-Struktur unter Verwendung der gleichen Bandbreitenverwaltung und der gleichen MAC-(Media Access Control)-Layer-Software. Der Planungsprozess des DOCSIS®1.0-CMTS nach dem Stand der Technik wird jedoch abgeändert, um wie im vorstehenden Absatz beschrieben zu arbeiten. Die Transmitter-Schaltung des physikalischen Downstream-Layers kann in Bezug auf den DOCSIS®1.0-CMTS des Modems nach dem Stand der Technik beibehalten werden. Der Upstream-Receiver des DOCSIS®1.0-CMTS muss jedoch abgeändert werden, um entweder dem SCDMA-Receiver zu entsprechen, der in der am 6. März 1997 veröffentlichten PCT-Veröffentlichung WO 97/08861 definiert ist (mit Abänderung zur Verwendung eines von M/N PLLs aus dem Downstream-Takt im CMTS erzeugten Master-Chip-Takts gemäß US-Patentveröffentlichung W 6243369 ), oder um dem SCDMA-Upstream-Receiver zu entsprechen, der beschrieben ist in der US-Patentveröffentlichung W 2001046266 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SCDMA DIGITAL DATA TRANSMISSION USING ORTHOGONAL CODES AND HERD END MODEM WITH NO TRACKING LOOPS", jedoch mit Abänderung zum Empfang der Downstream-UCD- und MAP-Meldungen und mit einem lokalen Minislot-Zähler, der mit dem CMTS-Upstream-Minislot-Zähler synchronisiert ist; und ferner mit Abänderung zur Erzeugung des Upstream-Chip-Takts im CMTS und der lokalen Chip-Takte der Modems der remoten Einheiten aus dem Downstream-Takt unter Verwendung eines phasengekoppelten Regelkreises (PLL) des M/N-Ratios entsprechend der Beschreibung in der US-Patentveröffentlichung W 6243369 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING AN SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO AN MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK RATE THAN THE UPSTREAM". Eine beliebige MCNS-Downstream-Transmitter- und SCDMA-Upstream-Transmitter- und Receiver-Modemstruktur ist ausreichend, um die Erfindung einzusetzen, sofern Folgendes zutrifft: Die Upstream-SCDMA-Transmitter (im Folgenden als remote Einheiten oder RUs bezeichnet) führen einen Minisiot-Zähler, der mit dem Minislot-Zähler im CMTS für den logischen Kanal, in dem das Modem betrieben wird, synchronisiert ist; die Upstream-SCDMA-Transmitter in den RUs können die UCD-Meldungen und die MAP-Meldungen empfangen, die die logischen Kanäle und definieren und alle SCDMA-Bursts auf die definierten SCDMA-Regionen beschränken; und der CMTS kann die Downstream-UCD- und MAP-Meldungen individuell für jeden logischen TDMA- und SCDMA-Kanal erzeugen und für jeden logischen Kanal separate Minislot-Zähler verwenden oder auf andere Weise die Minislot-Nummern in allen logischen Kanälen erfassen, sodass die SCDMA- und TDMA-Regionen in jedem logischen Kanal anhand der Minislot-Nummern definiert werden können, wobei die in diesen logischen Kanälen betriebenen SCDMA- und TDMA-Modems jeweils erkannt werden, sodass sich die SCDMA- und TDMA-Regionen nicht überlappen.
  • Nach dem Erhalt der Bandbreitenanforderungen von allen RUs (generell am rechten Rand der Figur als DOCSIS®1.0- und 1.2-Kabelmodems dargestellt) erzeugt der CMTS 10 anschließend zwei separate Gruppen von UDP- und MAP-Meldungen, wobei die MAP-Meldungen in jedem der beiden separaten logischen Kanäle in einem beliebigen physikalischen Frequenzkanal, der mit zwei logischen Kanälen durch die UCD-Meldungen für die beiden betreffenden logischen Kanäle definiert ist, TDMA-Regionen (Intervalle) und SCDMA-Regionen (Intervalle) festlegen. Im Folgenden werden diese TDMA- und SCDMA-Intervalle als Regionen bezeichnet.
  • Der CMTS 10 ist mit einem Lichtwellenleitermedium 14 gekoppelt, das für die bidirektionale digitale Datenkommunikation zwischen dem CMTS und allen Kabelmodems gemeinsam genutzt wird und das auch Kabel-TV-Signale auf einem unterschiedlichen Frequenzband trägt. Eine Kabelfernsehen-Übertragungsvorrichtung 12 ist ebenfalls mit dem Lichtwellenleitermedium 14 gekoppelt dargestellt. Das Lichtwellenleitermedium 14 ist mit einem optischen Knoten 16 gekoppelt, der die bidirektionalen optischen Signale in bidirektionale elektrische Signale umsetzt, die in eine Vielzahl von Koaxiaikabel-Drop-Lines geleitet und von dort empfangen werden. Diese Koaxialleitungen führen die Kabel-TV-Programmiersignale und die bidirektionalen, mit digitalen Daten modulierten Upstream- und Downstream-Träger zwischen dem optischen Knoten und jedem Modem aus einer Vielzahl von Kabelmodems, die in Wohn- oder Geschäftsräumen der Kunden angeordnet sind. Koaxial-Drop-Lines 18 und 20 sind typisch für diese Drop-Lines. Der optische Knoten bewirkt auch die Frequenzänderung der Träger auf den Koaxial-Drop-Lines auf die Frequenz, die auf dem Lichtwellenleiter verwendet wird und, bei einigen Ausführungsformen, umgekehrt.
  • An jedem Kabelmodem gibt es eine mit den Koaxial-Drop-Lines gekoppelte Kabelkonverter-Box und ein Fernsehgerät, wobei der Konverter und das Fernsehgerät in allen Kundenräumlichkeiten zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.
  • Die in 1 dargestellten Kabelmodems der remoten Einheiten sind eine gemischte Konfiguration aus DOCSIS®1.0-Nur-TDMA-Modems und DOCSIS®1.2-TDMA- oder -SCDMA-Modems. Die Modems 22 und 24 sind 1.0-Nur-TDMA-Modems, und sie stellen eine Gruppe solcher Modems mit SIDs von 1 bis 75 dar. Die Modems 26 und 28 sind 1.2-Modems und stellen eine Gruppe solcher Modems mit SIDs von 76 bis 95 dar, wobei jedes davon vom CMTS 10 durch eine UCD-Meldung konfiguriert wurde, um im TDMA-Modus zu arbeiten. Die Modems 30 und 32 sind DOCSIS®1.2-Modems, die eine Gruppe mit SIDs von 96 bis 150 darstellen, wobei jedes davon vom CMTS 10 durch eine UCD-Meldung konfiguriert wurde, um im SCDMA-Modus zu arbeiten.
  • Jede dieser remoten Einheiten ist mit einer Digitaldaten aufnehmenden und erzeugenden Peripherieeinrichtung gekoppelt, für die die Peripherieeinrichtungen 34 und 36 typisch sind. Die Peripherieeinrichtung könnte ein Gateway zu einem LAN-(Local Area Network)-Netz sein, das eine Vielzahl von Digitaldaten aufnehmenden und erzeugenden Einrichtungen in den Räumlichkeiten der Kunden mit der RU und dem CMTS koppelt. Durch den logischen Kanal zwischen der RU und dem CMTS können somit die Übertragung digitaler Daten von Filmen auf Abruf („Movies an Demand") von einem Videoabruf-Server 38, Videokonferenzdienste aus dem öffentlichen Telefonnetz 40 oder dem Internet 42, Hochgeschwindigkeits-Internetzugang usw. an den mit den RUs gekoppelten Peripherieeinrichtungen bereitgestellt werden.
  • Wenn die Peripherieeinrichtungen an den CMTS zu sendende Daten haben, setzen sie Bandbreitenanforderungen ab. Der CMTS 10 empfängt alle diese Bandbreitenanforderungen und verarbeitet sie im Planungsprozess, um Minislot-Zuteilungen für TDMA-Modems und Zuteilungen von Minislots und Spreizcodes für SCDMA-Modems zu vergeben.
  • Ein typisches vom CMTS-Planungsprozess ausgeführtes Verfahren ist in dem in 2A und 2B wiedergegebenen Ablaufdiagramm dargestellt. Schritt 50 stellt den Prozess des Empfangs von Upstream-Bandbreitenanforderungen sowohl von DOCSIS®1.0- als auch von 1.2-Modems dar. Der CMTS verwendet die SIDs in diesen Bandbreitenanforderungen zur Abfrage jeder RU, um zu bestimmen, ob es ein ausschließlich TDMA-fähiges 1.0-Modem ist oder ein 1.2-Modem, das sowohl TDMA-fähig als auch SCDMA-fähig ist. Schritt 52 stellt den Prozess der Vergabe der Bandbreitenzuteilungen dar. Die Einzelheiten der Vergabe der Bandbreitenzuteilungen sind nicht kritisch für die Erfindung. Es ist lediglich erforderlich, dass eine Vergabe von Bandbreitenzuteilungen erfolgt. Die Zuteilungen können auf Reservierungsgrundlage erfolgen, auf Basis von FCFS (First Come First Served), auf der Grundlage einer prioritätsbasierten Zuordnung entsprechend der Priorität der RU oder der Priorität des Verkehrstyps usw. oder auf der Basis einer Kombination der vorstehenden Verfahren oder beliebiger anderer bekannter Verfahren für die Zuordnung von Bandbreite.
  • Schritt 54 stellt den Prozess der Bestimmung dar, wie viele physikalische FDMA-Kanäle und wie viele logische Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Kanäle erforderlich sind, um die Bandbreitenanforderungen zu erfüllen oder welcher Teil davon bereits durch Bandbreitenzuteilungen erfüllt ist, die durch die bereitgestellte Bandbreite für digitale Zusatzdienste vorliegen. Dieser Prozess kann bei einigen Ausführungsformen auch die Bestimmung von aktuellen Interferenzbedingungen auf dem Medium einschließen, bevor bestimmt wird, wie viele FDMA-Kanäle eingerichtet werden und mit welchen Mittenfrequenzen. Die Einzelheiten der Bestimmung der Anzahl der physikalischen FDMA-Kanäle und der Bandbreite und Mittenfrequenz jedes dieser Kanäle durch den CMTS sind nicht kritisch für die Erfindung. Diese CMTS-Bestimmungen können auf den gleichen Kriterien basieren, die in der DOCSIS®1.0-CMTS-Software verwendet werden, wie z. B. auf dem Betrag der für digitale Dienste verfügbaren Bandbreite, dem Betrag der aktuell auf dem Kanal vorliegenden Schmalband- und Breitbandinterferenzen und den entsprechenden Frequenzen, dem Betrag der von Nur-TDMA-Modems benötigten Bandbreite, dem Betrag der von SCDMA-Modems benötigten Bandbreite usw. Anschließend wird die Anzahl der für Nur-TDMA-Bursts und für Nur-SCDMA-Bursts benötigten logischen Kanäle bestimmt, und eine ausreichende Anzahl logischer Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Paare wird jedem physikalischen FDMA-Kanal zugewiesen, der von einem logischen TDMA/SCDMA-Paar gemeinsam genutzt wird.
  • Schritt 56 ist die Darstellung des Prozesses der tatsächlichen Einrichtung des physikalischen FDMA-Kanals und der logischen TDMA/SCDMA-Kanalpaare durch die Erzeugung einer UCD-Meldung für jeden physikalischen oder logischen Kanal. Die UCD-Meldung für jeden Kanal definiert die Symbolrate und die Mittenfrequenz für jeden physikalischen Kanal, der kein Paar logischer TDMA/SCDMA-Kanäle hat, die den gleichen physikalischen Kanal gemeinsam nutzen. Für physikalische Kanäle, die ein Paar gemeinsam genutzter logischer TDMA/SCDMA-Kanäle aufweisen, wird eine UCD-Meldung für jeden logischen Kanal erzeugt, die die Symbolrate und die Mittenfrequenz definiert und die steuert, welche DOCSIS®1.2-Modems im TDMA-Modus arbeiten sollen und welche 1.2-Modems im SCDMA-Modus arbeiten sollen. Die UCD-Meldungen weisen auch die verschiedenen RUs, für die Bandbreitenzuteilungen vergeben wurden, dem dazugehörigen logischen Nur-TDMA- oder Nur-SCDMA-Kanal zu oder einem nicht gemeinsam genutzten physikalischen Kanal, sodass jede RU weiß, auf welcher Frequenz und mit welcher Symbolrate übertragen werden soll und ob unter Verwendung von TDMA oder SCDMA übertragen werden soll. Wann die Übertragung für jede RU zulässig ist, wird in der MAP-Meldung für jeden Kanal vorgegeben.
  • Der Prozess der Definition der für die Übertragung jeder RU zulässigen Zeiten beginnt in Schritt 58. Nachdem die Bandbreitenzuordnung erfolgt ist und die SIDs für jeden RU-Typ (1.0-Nur-TDMA oder 1.2 mit Übertragung in TDMA oder SCDMA) für die RUs bestimmt worden sind, die Bandbreitenzuordnungen erhalten haben, und nachdem der bestimmte Kanal festgelegt ist, dem jede SID zugewiesen ist, wird für jeden Kanal eine SID-Tabelle aufgestellt. Anders ausgedrückt, wird eine Tabelle für jeden nicht gemeinsam genutzten physikalischen Kanal aufgestellt und eine Tabelle für jeden logischen Kanal, der einen physikalischen Kanal gemeinsam nutzt. Jede Tabelle enthält in der bevorzugten Ausführungsform nur die SIDs von RUs, die dem betreffenden Kanal zugeordnet sind, aber in anderen Ausführungsformen kann die Tabelle jede SID im System enthalten. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Tabelle zur späteren Verwendung bei der Einrichtung der MAP für jeden Kanal aufgestellt. Bei alternativen Ausführungsformen kann der separate Prozess der Aufstellung der Tabelle übersprungen werden, und die Schritte der Aufstellung der Tabelle und der Einrichtung der MAP-Meldung können in einem Schritt zusammengefasst werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind in der für den betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle nur die SIDs für jede RU, der Bandbreite zugewiesen wurde und die auch dem betreffenden Kanal zugeordnet worden ist. Anders ausgedrückt, sind die SIDs für alle 1.0-Nur-TDMA-Modems oder in TDMA betriebenen 1.2-Modems, für die Bandbreite zugeteilt wurde und die einem bestimmten logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen wurden, alle in der für den betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle. Entsprechend sind alle im SCDMA-Modus betriebenen 1.2-Modems, für die Bandbreite zugeteilt wurde und die einem bestimmten logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesen wurden, in der für den betreffenden Kanal aufgestellten Tabelle. Anschließend werden die SCDMA- und TDMA-Regionen für jeden logischen Kanal definiert, indem Minislot-Nummern auf SCDMA- und TDMA-Regionen abgebildet werden, wobei sichergestellt wird, dass es keine Überlappung gibt. Der Prozess der Abbildung von Minislot-Nummern auf SIDs in der Tabelle kann bei einigen Ausführungsformen einfach die Entnahme der in der Bandbreitenzuteilung definierten Minislot-Nummern für jede SID und ihre Umsetzung in ein Intervall umfassen, das in der Tabelle durch eine Startzeit definiert ist, die anhand eines Offset-Werts von einer Referenz-Minislot-Nummer im CMTS-Minislot-Zähler ausgedrückt ist. Die Stoppzeit des Intervalls folgt aus der Startzeit in der nächsten Zuteilungszeile der Tabelle für eine andere SID.
  • Ein Überlappen zwischen TDMA- und SCDMA-Regionen wird wie folgt verhindert. Für den logischen Nur-TDMA-Kanal haben TDMA-Regionen den SIDs mit Bandbreitenzuteilungen zugewiesene Minislots, und eine NULL SID, die zu keiner RU gehört, wird in der Tabelle auf Minislots abgebildet, die SCDMA-Regionen im logischen Nur-SCDMA-Kanal entsprechen. Für den logischen Nur-SCDMA-Kanal haben SCDMA-Regionen den SIDs mit Bandbreitenzuteilungen zugewiesene Minislots, und eine NULL SID, die zu keiner RU gehört, wird in der Tabelle auf Minislots abgebildet, die TDMA-Regionen im logischen Nur-TDMA-Kanal entsprechen. Jede Zeile in jeder Tabelle entspricht einer Bandbreitenzuteilung und enthält eine SID und eine Zuordnung einer Minislot-Nummer, während der die Übertragung durch die betreffende RU beginnen kann. Die Übertragung durch die RU muss bis zum Beginn der Minislot-Nummer in der nächsten Bandbreitenzuteilungszeile in der Tabelle beendet sein. Die Ergebnisse sind in 3, 4 und 5 wiedergegeben.
  • Schließlich wird in Schritt 60 die für jeden Kanal aufgestellte Tabelle verwendet, um eine MAP-Meldung für den betreffenden Kanal zu erzeugen und zu versenden. Die MAP- Meldung für jeden Kanal kommuniziert die SIDs und Minislot-Zuordnungen an alle dem Kanal zugewiesenen RUs, um ihnen mitzuteilen, wann sie mit der Übertragung beginnen können und wann die Übertragung beendet sein muss. Da die NULL SIDs zu keiner RU gehören, bleiben alle dem Kanal zugewiesenen RUs während der auf die NULL SID abgebildeten Minislots inaktiv. Die Minislot-Zuordnungen jeder MAP-Meldung sind anhand von Offset-Werten von einer Referenz-Minislot-Nummer im CMTS-Minislot-Zahler für den betreffenden Kanal ausgedrückt.
  • 3 zeigt, wie die SCDMA- und TDMA-Regionen der beiden logischen Kanäle, die einen einzelnen physikalischen Kanal gemeinsam nutzen, koexistieren, ohne sich zeitlich zu überlappen. Die SCDMA-Regionen 62, 66 und 70 stellen Zeitintervalle auf den logischen Nur-SCDMA-Kanälen dar, wobei Modems mit Bandbreitenzuteilungen SCDMA-multiplexierte digitale Daten bündeln, die auf einen Träger mit der Mittenfrequenz des einzelnen gemeinsam genutzten physikalischen Kanals moduliert sind. Während dieser SCDMA-Regionen 62, 66 und 70 bleiben alle 1.0-Nur-TDMA-RUs und alle in TDMA betriebenen 1.2-RUs inaktiv, die dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesen sind, der diesen einzelnen physikalischen Kanal und mit der gleichen Mittenfrequenz nutzt.
  • Entsprechend stellen die TDMA-Regionen 64 und 68 Zeitintervalle dar, während derer die dem logischen Nur-TDMA-Kanal zugewiesenen RUs TDMA-multiplexierte digitale Daten bündeln. Diese Daten werden auf einen Träger mit der gleichen Mittenfrequenz des einzelnen gemeinsam genutzten physikalischen Upstream-Kanals moduliert. Während dieser Intervalle sind die dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugewiesenen RUs inaktiv. Der Planungsprozess übernimmt die Zuordnung der im SCDMA-Modus betriebenen DOCSIS®1.2-Modems zu den SCDMA-Regionen und aller DOCSIS®1.0-RUs und der im TDMA-Modus betriebenen DOCSIS®1.2-RUs zu den TDMA-Regionen, und er stellt sicher, dass sich die Regionen zeitlich nicht überlappen. Dieses Verfahren ermöglicht DOCSIS®1.2- und 1.0-Modems die Koexistenz auf dem gleichen System, ohne die 1.0-Modems obsolet zu machen und ohne Änderungen an den 1.0-Modems zu erfordern, da die bestehenden 1.0-Modems schaltungstechnisch bereits MAP-Meldungen empfangen und verarbeiten können, die angeben, welche Modems wann übertragen können. Neu ist in den MAP-Meldungen für die beiden logischen Kanäle die Verwendung einer NULL SID, die in den MAP-Meldungen keinem Modem zugewiesen ist, wodurch die TDMA-RUs veranlasst werden, während der SCDMA-Intervalle inaktiv zu bleiben, und wodurch die SCDMA-RUs veranlasst werden, während der TDMA-Intervalle inaktiv zu bleiben.
  • Ein Beispiel von zwei MAP-Meldungen für einen logischen TDMA-Kanal und einen logischen SCDMA-Kanal ist in 4 wiedergegeben. Obwohl die TDMA- und SCDMA-Regionen in den beiden MAP-Meldungen in 3 und 4 als aufeinander folgend dargestellt sind, können sie selbstverständlich generell verteilt sein und brauchen nicht aufeinander zu folgen. Es darf jedoch nie eine zeitliche Überlappung zwischen einer beliebigen SCDMA-Region und einer beliebigen TDMA-Region geben, und es darf nie eine zeitliche Überlappung zwischen TDMA-Regionen mit unterschiedlichen Symbolraten geben. Die SCDMA- und TDMA-Regionen, die durch die Abbildung auf die in den beiden MAP-Meldungen angegebenen Minislot-Nummern eingerichtet werden, sind in 5 dargestellt. Die MAP-Meldung 72 definiert die SCDMA-Burst-Regionen 80 und 82 für den logischen Nur-SCDMA-Kanal anhand der Offsets der Minislot-Nummern für die auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal vorliegenden Minislots. Man beachte, dass die SCDMA-Regionen 80 und 82 beide so dargestellt sind, dass ihre Dauer einen SCDMA-Frame beträgt. Dies stellt die kleinste definierbare Größe einer SCDMA-Region dar. Die SCDMA-Regionen können jedoch eine beliebige Ganzzahl von SCDMA-Frames sein.
  • Man beachte weiter, dass die MAP-Meldung 72 auch das Ruheintervall 76 für die SCDMA-Modems definiert, das der durch die MAP-Meldung 74 definierten TDMA-Burst-Region 78 entspricht.
  • Entsprechend definiert die MAP-Meldung 74 die TDMA-Burst-Region 78 für den logischen Nur-TDMA-Kanal, und sie definiert auch Ruheintervalle 84 und 86, während derer im TDMA-Modus betriebene 1.0- und 1.2-RUs inaktiv sind und die den SCDMA-Intervallen 80 und 82 entsprechen. Es ist ersichtlich, dass das kleinste definierbare TDMA-Intervall die Dauer eines Minislots des auf dem logischen Nur-TDMA-Kanals vorliegenden Typs hat und dass die TDMA-Regionen nicht zeitlich auf SCDMA-Regionen folgen müssen, wobei sie aber nie eine SCDMA-Region auf einem den gleichen FDMA-Kanal nutzenden logischen Kanal überlappen können. Entsprechend können separate logische Kanäle für TDMA-Bursts bei unterschiedlichen Symbolraten festgelegt werden, aber die TDMA-Regionen auf diesen separaten logischen Kanälen dürfen sich zeitlich nicht überlappen. Entsprechendes gilt für separate logische Kanäle für SCDMA-Bursts bei unterschiedlichen Symbolraten oder für OFDM-Bursts bei unterschiedlichen Symbolraten. Falls unterschiedliche logische Upstream-Kanäle, die entweder unterschiedliche Symbolraten und die gleiche Modulation oder den gleichen Multiplexiertyp haben oder die die gleiche Symbolrate und eine unterschiedliche Modulation oder einen unterschiedlichen Multiplexiertyp haben, den gleichen FDMA-Kanal gemeinsam nutzen, können sich die Übertragungsregionen zwischen den unterschiedlichen logischen Kanälen, die den gleichen FDMA-Kanal nutzen, niemals zeitlich überlappen.
  • Die MAP-Meldung 72 definiert die SCDMA-Regionen 80 und 82 anhand von Minislot-Nummern in Zuteilungen, die in der Meldung aufgeführt sind. Beide MAP-Meldungen 72 und 74 haben die Form von Tabellen, wobei jede Zeile eine einzelne Bandbreitenzuteilung für eine durch ihre SID identifizierte einzelne RU ist. Jede Zuteilung besteht aus einer SID und einem Minislot-Offset von einer Referenz-Minislot-Nummer. Im Fall der MAP-Meldung 72 ist die Minislot-Referenznummer M, und diese Referenz ist eine bereits bekannte Minislot-Nummer, wie z. B. der maximale Zählwert vor dem Übergang oder der Anfangszählwert im Minislot-Zähler im logischen Nur-SCDMA-Kanal. Bei der MAP-Meldung 74 ist die Minislot-Referenznummer K, und alle Zuteilungen werden anhand eines Offset-Werts von der Minislot-Nummer K vergeben.
  • Die SCDMA-Region 80 ist so definiert, dass sie von der Minislot-Nummer M auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal bis zur Minislot-Nummer M + 63 verläuft. Minislot M + 64 markiert den Beginn eines Ruheintervalls. Während des SCDMA-Intervalls 80 wird für die in 1 wiedergegebene RU 30 mit SID Nr. 96 in der ersten Tabellenzelle eine Bandbreitenzuteilung vergeben, die bei der Minislot-Nummer M beginnt, und für eine in 1 nicht dargestellte RU mit der SID Nr. 97 ist in der zweiten Tabellenzelle eine Bandbreitenzuteilung dargestellt, die bei Minislot M + 17 beginnt. Dies bedeutet, dass zwischen den Minislot-Nummern M und M + 16 die RU SID 96 unter Verwendung beliebiger ihr zugewiesener Spreizcodes übertragen kann. Die Spreizcodezuweisung erfolgt vorzugsweise dynamisch über Downstream-Meldungen vom CMTS, kann aber bei einigen Ausführungsformen statisch erfolgen oder, bei anderen Ausführungsformen, auf programmierter Basis zwischen RUs rotierend. Die RU mit SID 97 beginnt ihre SCDMA-Bursts bei Minislot M + 17 und setzt sie über den Minislot fort, bis genau die Stelle vor der Minislot-Nummer erreicht ist, die den Beginn der Zuteilung für die nächste SID in der Tabelle (nicht dargestellt) markiert. Die RU mit SID Nr. 150 kann ihre SCDMA-Bursts bei der Minislot-Nummer M + 33 beginnen und bis zur Minislot-Nummer M + 63 fortsetzen.
  • Das Ruheintervall auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal wird durch die Verwendung einer NULL SID beginnend bei der Minislot-Nummer M + 64 implementiert. Die NULL SID ist eine SID, die keiner RU im System zugeordnet ist. Die RUs können nur übertragen, wenn sie ihre SID in einer Zuteilungszeile der MAP-Tabelle finden. Da keine RU im SCDMA-Modus, die dem logischen Nur-SCDMA-Kanal zugeordnet ist, eine SID gleich der NULL SID hat, bleiben alle diese Nur-SCDMA-Modems von der Minislot-Nummer M + 64 bis zur Minislot-Nummer M + 191 inaktiv.
  • Die MAP-Meldung 74 wirkt entsprechend, um anhand von Offset-Werten von der Minislot-Nummer K ausgedrückte Minislot-Nummern zur Definition der TDMA-Burst-Regionen zu verwenden. Die MAP-Meldung 74 verwendet auch eine NULL SID, um die Zeitgrenzen der Ruheintervalle im logischen Nur-TDMA-Kanal zu definieren, die den SCDMA-Burst-Regionen des logischen Nur-SCDMA-Kanals entsprechen. Das Ruheintervall 84 verläuft von der Minislot-Nummer K bis zur Minislot-Nummer K + 128. Die TDMA-Burst-Region 78 ist so definiert, dass sie mit der in 1 wiedergegebenen RU 22 mit SID 1 beginnt, wobei TDMA-Bursts vom Minislot K + 129 bis zum Minislot K + 160 ausgegeben werden. Anschließend bündelt die RU 26 mit SID Nr. 76 unter Verwendung des TDMA-Modus vom Timeslot K + 161 bis zu dem Minislot, der genau an der Grenze der nächsten Minislot-Zuteilung in der Tabelle endet, was nicht dargestellt ist. Schließlich wird die TDMA-Region 78 abgeschlossen mit der RU 28 mit SID Nr. 95, die vom Minislot K + 175 bis zum Minislot K + 190 Bursts aussendet. Das Ruheintervall auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal, das der SCDMA-Region 82 entspricht, beginnt beim Minislot K + 191.
  • 5 zeigt, wie die durch die in 4 wiedergegebenen MAP-Meldungen definierten SCDMA- und TDMA-Regionen auf SCDMA-Frames, Codes und Minislot-Nummern auf dem logischen Nur-SCDMA-Kanal 1 und auf Minislot-Nummern auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal 2 abgebildet werden. Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen der Bandbreiten-Manager und der Scheduler das Minislot-Nummerierungsschema der beiden unabhängigen Minislot-Streams in den logischen Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Kanälen kennen. Die Minislot-Größen können in den beiden logischen TDMA- und SCDMA-Kanälen gleich sein, dies muss aber nicht so sein. Für die Planung der TDMA- und SCDMA-Regionen gelten die folgenden Einschränkungen:
    • (1) Die SCDMA-Regionen müssen als Ganzzahl von SCDMA-Frames definiert sein, da der SCDMA-Ansatz abhängig ist von der Übertragung in Frames gleicher Größe von den RUs zum CMTS, wobei die Frame-Übertragungen von den RUs zeitlich so gesteuert sind, dass die Frame-Grenzen beim Eintreffen am CMTS zeitlich ausgerichtet sind.
    • (2) Die TDMA-Regionen müssen eine Ganzzahl von Minislots der auf dem logischen Nur-TDMA-Kanal verwendeten Größe sein.
    • (3) Auch wenn die Minislot-Nummerierung zwischen den Minislots der TDMA- und SCDMA-Regionen nicht ausgerichtet sein muss und die Größe der Minislots und die Kanalkapazität des logischen Nur-TDMA-Kanals im Vergleich zum logischen SCDMA-Kanals nicht gleich sein müssen, dürfen sich die TDMA- und SCDMA-Regionen zeitlich nicht überlappen.
  • 5 gibt einen Fall wieder, bei dem die Minislots in den logischen Kanälen 1 und 2 nicht die gleiche Größe haben. Man beachte jedoch, dass die MAP-Meldungen für die logischen Kanäle 1 und 2 so strukturiert sind, dass die SCDMA-Regionen 80 und 82 die TDMA-Region 78 zeitlich nicht überlappen. Man beachte weiter, dass die Grenzen der SCDMA-Regionen 80 und 82 zeitlich (wobei die Zeit in der Figur nach rechts ansteigt) nicht genau mit den Grenzen der TDMA-Region 78 ausgerichtet sind. Diesbezüglich werden die als K + 128 und K + 191 nummerierten Minislots in den Ruheintervallen 84 und 86 als Guardbands verwendet, um sicherzustellen, dass es keine Überlappung gibt. Der einzige Weg, diese Guardbands zu eliminieren und eine exakte Ausrichtung zwischen den Grenzen der TDMA-Region und der SCDMA-Region zu erreichen, ist die Verwendung von Minislots gleicher Größe in den logischen Nur-TDMA- und Nur-SCDMA-Kanälen, wobei es erforderlich ist, dass die TDMA-RUs bei der Ausrichtung ihrer Minislot-Zähler mit dem Upstream-Minislot-Zähler des CMTS einen Genauigkeitsgrad implementieren, der der gleiche Genauigkeitsgrad ist wie bei der Ausrichtung zwischen den Upstream-Minislot-Zählern des CMTS und den lokalen Minislot-Zählern der SCDMA-RUs, und wobei die lokalen Minislot-Zähler in den TDMA- und in den SCDMA-Modems synchronisiert gesperrt werden müssen. Da dies Änderungen an den bereits installierten DOCSIS®1.0-Modems erfordern würde, ist dies nicht die bevorzugte Ausführungsform. Es ist jedoch eine alternative Ausführungsform und im Rahmen der Offenbarungen der Erfindung.
  • Man beachte in 5, dass die SCDMA-Regionen Ganzzahlen von SCDMA-Frames sind und dass SCDMA-Bursts sowohl über die Minislot-Nummer als auch über den Spreizcode multiplexiert werden. Die Spreizcodeachse ist in 5 vertikal dargestellt. Diese besondere Ausführungsform für den SCDMA-Upstream ist so strukturiert, dass während der Minislot-Nummer M beliebige RUs unter Verwendung des Spreizcodes 0 in der ersten Hälfte des Minislots und des Spreizcodes 1 in der zweiten Hälfte des Minislots übertragen. Bei anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Schemata beim Interleaving von Spreizcodes und Zeit verwendet werden. Bei diesem besonderen Beispiel gibt es in jedem SCDMA-Frame 64 Minislots. In den logischen Nur-TDMA-Kanälen oder in TDMA-RUs zugeordneten physikalischen Kanälen gibt es keine Frames.
  • Der gemischte TDMA- und SCDMA-Modus lässt sich leicht auf mehrere TDMA-Kanäle erweitern. Um einen logischen 6,4-MHz-SCDMA-Kanal mit zwei 3,2-MHz-TDMA-Kanälen zu überlappen, werden die drei separaten logischen Kanäle mit drei separaten UCD-Meldungen und drei separaten MAP-Meldungen, und zwar mit jeweils einer Meldung für jeden Kanal, bestimmt. Die Mittenfrequenzen der beiden 3,2-MHz-TDMA-Kanäle sind entsprechend der Darstellung in 6 mit Frequenzen Fc2 und Fc1 vorgegeben, sodass die inneren Bandränder der beiden TDMA-Kanäle entsprechend der Darstellung in 6 auf der Mittenfrequenz des logischen SCDMA-Kanals liegen.
  • Das Konzept kann leicht auf eine Vielzahl unterschiedlicher logischer Upstream-Kanäle erweitert werden, die den gleichen FDMA-Kanal nutzen und die den gleichen Multiplexiertyp, aber unterschiedliche Symbolraten, oder die gleiche Symbolrate, aber unterschiedliche Multiplexiertypen, aufweisen. Die unterschiedlichen Multiplexiertypen können TDMA, SCDMA, OFDM usw. sein. Die Modemtypen sind nicht auf DOCSIS®1.0 oder 1.2 beschränkt. Das gemeinsam genutzte Übertragungsmedium ist nicht auf Kabel-TV-Systeme beschränkt.
  • Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in einem Nur-TDMA-System mit zwei unterschiedlichen Gruppen von TDMA-Modems eingesetzt werden, wobei jede Gruppe mit einer unterschiedlichen Symbolrate arbeitet. Als Beispiel eines derartigen Systems nehme man in 1 an, dass die Modems 22 und 24 Nur-TDMA-Modems sind, die mit einer maximalen Symbolrate von 2,56 Msym/s arbeiten, und dass die Modems 26 und 28 für den Betrieb im TDMA-Modus mit einer Symbolrate von 5,12 Msym/s konfiguriert sind. Man nehme weiter an, dass die SCDMA-Modems 30 und 32 weiterhin vorhanden sind, doch in einigen Ausführungsformen können sie fehlen, um ein Nur-TDMA-System mit zwei unterschiedlichen maximalen Symbolraten zu haben. Zur Veranschaulichung wird hier angenommen, dass die SCDMA-Modems vorhanden sind und dass zwei unterschiedliche TDMA-Symbolraten verwendet werden. In einem derartigen Fall hätte der Frequenzplan den in 7 wiedergegebenen Aufbau. Block 90 stellt einen logischen Nur-SCDMA-Kanal mit einer Mittenfrequenz Fc und einer Symbolrate von 5,12 Msym/s dar. Block 92 stellt einen logischen Nur-TDMA-Kanal mit einer Mittenfrequenz Fc und einer Symbolrate von 5,12 Msym/s dar, und Block 94 stellt einen logischen Nur-TDMA-Kanal mit einer Mittenfrequenz Fc und einer Symbolrate von 2,56 Msym/s dar.
  • Bei einem Nur-TDMA-System mit zwei unterschiedlichen Symbolraten wäre der Frequenzplan ähnlich der Darstellung in 7, wobei Block 90 fehlt. Als Beispiel eines Paars logischer Kanäle mit gleicher Symbolrate aber unterschiedlichen Multiplexiertypen wäre der in 7 dargestellte Block 94 entfernt. Als Beispiel eines Systems, bei dem logische Nur-TDMA- und OFDM-Kanäle gemischt sind, wird Block 90 auf das OFDM-Dual-Multitone-Multiplexverfahren geändert.
  • Für beliebige dieser unterschiedlichen Abänderungen innerhalb des Umfangs der Erfindung gilt, dass alle von ihnen die folgenden gemeinsamen Merkmale aufweisen: Unterschiedliche logische Kanäle werden festgelegt, die die gleiche Mittenfrequenz oder das gleiche Frequenzband nutzen, und zwar unter Verwendung einer separaten Upstream-Deskriptoren-Meldung für jeden logischen Kanal, die die Merkmale des logischen Kanals definiert und Modems den ihrer Symbolrate und ihrem Multiplexiertyp entsprechenden logischen Kanälen zuordnet; und eine separate Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung definiert und steuert, welche einem logischen Kanal zugeordnete Modems übertragen können und wann dies erfolgen kann, wobei die Übertragungsintervalle durch die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldungen festgelegt werden, sodass es nie zu einer zeitlichen Überlappung zwischen Übertragungsintervallen auf unterschiedlichen logischen Kanälen kommt, die das gleiche Frequenzband nutzen.
  • Das in 2A und 2B dargestellte Verfahren ist spezifisch für die Ausführungsformen mit dem DOCSIS®-Modemtyp, doch es kann wie folgt für den Schutzumfang der Erfindung verallgemeinert werden. In Schritt 50 werden die Bandbreitenanforderungsmeldungen von beliebigen Modemtypen im System empfangen, und jede Bandbreitenanforderungsmeldung definiert das Modem, das sie auf eine bestimmte Weise abgesetzt hat. Die Tabellensuche basiert darauf, welche Modemkennung in der Bandbreitenanforderungsmeldung vorliegt, und sie bestimmt die Symbolrate und den Multiplexiertyp des Modems.
  • Bei Schritt 52 sind keine Änderungen erforderlich.
  • Schritt 54 kann verallgemeinert werden, sodass die Bestimmungsfunktion ausgeführt wird, wie viele logische Kanäle erforderlich sind, und für jeden davon der Modulationstyp und die Symbolrate bestimmt werden.
  • Schritt 56 kann verallgemeinert werden, sodass die Funktion der Festlegung der in Schritt 54 bestimmten logischen Kanäle ausgeführt wird, indem für jeden logischen Kanal eine Upstream-Kanal-Deskriptor-Meldung zu allen remoten Transceivern gesendet wird, die die Symbolrate definiert sowie die Mittenfrequenz, den Multiplexiertyp des logischen Kanals und alle remoten Transceiver, die jedem logischen Kanal zugeordnet sind.
  • Die Schritte 58 und 60 können verallgemeinert werden, sodass für jeden logischen Kanal eine Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung erstellt und versendet wird, die definiert, welche dem logischen Kanal zugeordneten remoten Transceiver übertragen können und wann dies erfolgen kann, wobei die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldungen vom CMTS koordiniert werden, sodass es niemals eine zeitliche Überlappung zwischen Übertragungsintervallen auf unterschiedlichen logischen Kanälen gibt, die das gleiche Frequenzband nutzen.
  • 8 ist ein Diagramm der zeitbezogenen Übertragungsintervalle für ein einzelnes FDMA-Frequenzband, das von fünf logischen Kanälen gemeinsam genutzt wird. Block 96 stellt das Übertragungsintervall für den logischen Kanal Nr. 1 dar, der das TDMA-Multiplexverfahren und Symbolrate 1 verwendet. Block 98 ist das Übertragungsintervall für den logischen Kanal 2, der das SCDMA-Multiplexverfahren und Symbolrate 1 verwendet. Block 100 ist das Übertragungsintervall für den logischen Kanal 3, der das TDMA-Multiplexverfahren mit der Symbolrate 2 verwendet. Block 102 stellt das Übertragungsintervall für den logischen Kanal 4 dar, der das SCDMA-Multiplexverfahren und Symbolrate 2 verwendet. Block 104 stellt das Übertragungsintervall für den logischen Kanal 5 dar, der das OFDM-Dual-Multitone-Multiplexverfahren verwendet.
  • 9A ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung (BASM) für den logischen Kanal 1. Bandbreitenzuordnungen sind durch Block 106 dargestellt, der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das durch die im Meldungsabschnitt 106 identifizierten Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung ist eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 1 gehört, wodurch alle dem logischen Kanal 1 zugeordneten Modems veranlasst werden, während dieses Intervalls inaktiv zu bleiben.
  • 96 ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung für den logischen Kanal 2. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 108 dargestellt, der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das durch die im Meldungsabschnitt 108 identifizierten Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei separate Intervalle 110 und 112 aufgeteilt ist, betrifft eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 2 gehört, wodurch alle dem logischen Kanal 2 zugeordneten Modems veranlasst werden, während dieser beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
  • 9C ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung für den logischen Kanal 3. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 114 dargestellt, der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das durch die im Meldungsabschnitt 114 identifizierten Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei separate Intervalle 116 und 118 aufgeteilt ist, betrifft eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 3 gehört, wodurch alle dem logischen Kanal 3 zugeordneten Modems veranlasst werden, während dieser beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
  • 9D ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung für den logischen Kanal 4. Bandbreitenzuordnungen sind durch den Block 120 dargestellt, der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das durch die im Meldungsabschnitt 120 identifizierten Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung, der auf zwei separate Intervalle 122 und 124 aufgeteilt ist, betrifft eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 4 gehört, wodurch alle dem logischen Kanal 4 zugeordneten Modems veranlasst werden, während dieser beiden Intervalle inaktiv zu bleiben.
  • 9E ist die Bandbreitenzuordnungs- und Planungsmeldung für den logischen Kanal 5. Bandbreitenzuordnungen sind durch Block 126 dargestellt, der die ID-Kennungen derjenigen Modems definiert, die als einzige während des Intervalls übertragen können, das durch die im Meldungsabschnitt 126 identifizierten Minislots definiert ist. Der gesamte Rest der Meldung ist eine Zuordnung einer Null-ID, die zu keinem Modem auf dem logischen Kanal 5 gehört, wodurch alle dem logischen Kanal 5 zugeordneten Modems veranlasst werden, während dieses Intervalls inaktiv zu bleiben.
  • Obwohl die in 8 wiedergegebenen Übertragungsintervalle aufeinander folgend dargestellt sind, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass sie nicht aufeinander folgen müssen, sondern zeitlich verteilt sein können, sofern es zu keiner Überlappung kommt. Falls sie aufeinander folgen und die Minislots nicht die gleiche Größe haben und nicht wie zwischen logischen Kanälen eine genaue Synchronisation zwischen den Minislot-Zählern gewahrt bleibt, müssen Guardbands implementiert werden, um sicherzustellen, dass es zu keiner Überlappung kommt.
  • Obwohl die Erfindung anhand der hier beschriebenen bevorzugten und alternativen Ausführungsformen offenbart wurde, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass mögliche alternative Ausführungsformen und Abänderungen zu den hier beschriebenen Offenbarungen möglich sind. Alle derartigen alternativen Ausführungsformen und sonstigen Abänderungen sollen vom Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche umfasst sein.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Übertragen mehrerer logischer Upstream-Kanäle von Daten auf einem oder mehreren physikalischen Kanälen, dadurch gekennzeichnet, dass: jeder physikalische Kanal eine Mittenfrequenz hat, wobei jeder logische Kanal eine(n) aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Multiplexiertypen oder Symbolraten sowie eine Bandbreite im Einklang mit seiner Symbolrate hat und von einem aus einer Mehrzahl von verteilten Modems (22, 24, 26, 28, 30, 32) zu einem zentralen Modem (10) übertragen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Verwenden einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen, die von dem genannten zentralen Modem (10) zu den genannten verteilten Modems (22, 24, 26, 28, 30, 32) übertragen werden, um eine Mehrzahl von logischen Upstream-Kanälen (62, 64, 66, 68, 70) zu definieren, wobei eine Upstream-Kanal-Deskriptormeldung jeden genannten logischen Kanal im Hinblick auf wenigstens seine Mittenfrequenz und Symbolrate sowie darauf definiert, welcher der wenigstens zwei unterschiedlichen Multiplexiertypen für auf dem genannten logischen Kanal übertragene Datenblöcke benutzt werden soll, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen physikalische und logische Upstream-Kanäle definieren, die auf den genannten verschiedenen physikalischen Kanälen übertragen werden, wobei die genannten logischen Upstream-Kanäle (62, 64, 66, 68, 70) dieselben oder unterschiedliche Multiplexiertypen und dieselben oder unterschiedliche Symbolraten haben, so dass sich die Bandbreiten aller genannten logischen und physikalischen Upstream-Kanäle wenigstens teilweise oder völlig überlappen können, wobei Bandbreite als der Bereich von Frequenzen um die Mittenfrequenz des physikalischen Kanals definiert ist, auf dem der genannte logische Upstream-Kanal übertragen wird; Planen eines Übertragungsblocks auf jedem genannten logischen Kanal durch vorgegebene verteilte Modems durch Übertragen einer separaten Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung für jeden logischen Kanal zu allen verteilten Modems (22, 24, 26, 28, 30, 32), wobei jede genannte Bandbreitenzuteilung und Planungsmeldung vorgibt, welche(s) verteilte(n) Modem(s) auf dem logischen Kanal übertragen kann/können, für den die Bandbreitenzuteilung und die Planungsmeldung zutrifft, und auch vorgibt, wann jedes genannte verteilte Modem übertragen kann, um zeitliche Überlappungen zwischen Übertragungen auf logischen Kanälen zu verhüten, die wenigstens dieselbe Bandbreite mit anderen logischen Kanälen gemeinsam nutzen, und um jegliche Bandbreitenüberlappung zwischen gewählten logischen Kanälen zu verhüten.
  2. Kabelmodem-Endgerät, das einen Scheduler umfasst, wobei der Scheduler gekennzeichnet ist durch: Mittel zum Empfangen von Upstream-Bandbreitenanforderungen von Modems, die Kennungen der genannten Modems enthalten, nachfolgend SIDs genannt, wobei jedes Modem eine eindeutige SID hat, und Nachschlagen des Typs jedes Modems anhand seiner SID; Mittel zum Durchführen von Bandbreitenzuteilungen zu verschiedenen SIDs auf der Basis eines beliebigen Bandbreitenzuordnungsansatzes; Mittel zum Erzeugen und Übertragen einer Mehrzahl von Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen zu den genannten Modems, die eine Anzahl von logischen Kanälen definieren, die ausreicht, um die Anforderungen der genannten Bandbreitenzuteilungen zu erfüllen, die jeweils die Mittenfrequenz des Trägersignals definieren, das einen physikalischen Kanal implementieren soll, und die auch die Symbolrate und den Multiplexiertyp für einen einzelnen auf dem genannten Träger zu übertragenden logischen Kanal definieren, wobei zwei oder mehr der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen unterschiedliche logische Kanäle definieren, die auf der/den in der genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldung definierten Trägerfrequenz(en) übertragen werden sollen, um Bandbreite zwischen Verkehr mit höherer Symbolrate führenden logischen Kanälen und Verkehr mit niedrigerer Symbolrate führenden logischen Kanälen gemeinsam zu nutzen, wobei die genannten Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen auch definieren, welche Modems auf welchen logischen Kanälen übertragen sollen, und definieren, welche Modems mit zeitmultiplexierten Blöcken und welche Modems mit synchroncode-multiplexierten Blöcken übertragen sollen; Mittel zum Verwenden der genannten Bandbreitenzuteilungen und der Informationen von den genannten, die genannten logischen Kanäle definierenden Upstream-Kanal-Deskriptormeldungen, Erstellen einer Tabelle von SIDs für jeden logischen Kanal und Zuweisen von Intervallen für die Übertragung für jede SID, so dass Modems mit unterschiedlichen Multiplexiertypen oder unterschiedlichen Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen Kanälen übertragen, die Bandbreite gemeinsam nutzen, und so, dass Modems mit demselben Multiplexiertyp, aber unterschiedlichen Symbolraten niemals gleichzeitig auf logischen Kanälen übertragen, die Bandbreite gemeinsam nutzen; Mittel zum Erstellen einer MAP-Meldung für jeden logischen Kanal anhand der genannten Tabelle von SIDs und Übertragen der MAP-Meldungen zu den genannten Modems, um zu steuern, wann jedes Modem überträgt; und Mittel zum Führen einer Upstream-Minislot-Zahl in einem Upstream-Minislot-Zähler in dem genannten Kabelmodem-Endgerät und Übertragen von Daten downstream zu den genannten Modems, so dass sie lokale Minislot-Zähler in jedem Modem mit der Zahl des genannten Upstream-Minislot-Zähler synchronisiert halten können.
  3. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Modems ein oder mehrere Modems des Typs DOCSIS® 1.0 umfassen.
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