ポートトランキングを使用するＣＡＴＶシステムに関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ
ＣＭＴＳは、下り方向信号データの送信に使用される送信器にフレームを分配するフレーム分配器を備える。フレーム分配器は、ＣＭにおけるフレームの適切な順序を保証するためにシーケンス番号を追加し、サービス品質の要求に従って伝送のスケジュールを作成する。各ＣＭは、下り方向信号チャンネルで受信された全てのフレームを収集するフレーム収集器を備える。フレーム収集器は、全てのフレームの存在を確認し、それらを適切な順序に配置する。上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳは、ＣＭのフレーム分配器及びＣＭＴＳのフレーム収集器において同じように動作する。ＣＭＴＳは、ＣＭから帯域幅要求信号を受信すると共に、ＣＭに、どの上り方向信号チャンネルを使用するかを指示し、複数のチャンネルでの同時伝送のための時刻を割り当てるＵＣＤ、ＭＡＰ、ＥＣＥの各メッセージを送信することにより、上り方向信号広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＴＶシステムにおける広帯域ＤＯＣＳＩＳに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルモデム、及びＤＯＣＳＩＳ標準は、ハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）ケーブルテレビシステムを介したデジタルサービスの配信を可能な限り実行した。インターネットデータ、ビデオオンデマンドの映画、電話通信、インターネットを介した電話通信、双方向ゲーム、セキュリティカメラのデジタル写真のセキュリティサービスに対する上り方向信号配信、及び多数の他のアプリケーションに関するデジタルデータの配信が可能になっている。これらのサービスは、非常に有益で、他のものより相当価値がある。いくつかのサービスは、他のものより更に多くの帯域幅を必要とする。ＨＦＣシステム上のビデオオンデマンドは、多くによって未来のキラーアプリケーション（killer application）と考えられている。ＭＰＥＧによって圧縮されるときでさえも、ビデオ及び映画は、多量の帯域幅を必要とすると共に、実質的にインターネットデータの配信より更に多くの帯域幅を必要とする。ＭＰＥＧ−２圧縮に関する一般的な経験則は、ビデオストリーム当たり３〜３．５［ＭＢ／ｓ］である。３８［ＭＢ／ｓ］チャンネルを介した３．５［ＭＢ／ｓ］ストリームの統計的多重化は、貧しい。加入者宅内機器あたりの速度を増加させると、統計的多重化を非常に改良することができる。これは顧客の利益にならないが、サービスプロバイダである、ケーブルモデム、及びケーブルモデム終端システムを購入するケーブルシステムオペレータにとって非常に有益である。
【０００３】
ポートトランキング（port trunking）、またはリンク集合（link aggregation）と呼ばれる手法が、従来技術の電話、及び他のデータ通信システムにおいて使用された。ＨＦＣシステムの世界の外に、イーサネット（登録商標）を介したリンク集合のための“IEEE 802.3ad”、及び“RFC”1990年（http://www. faqs.org/rfcs/rfc1990.html）に説明された“Multilink-PPP”という、ポートトランキングに対する２つの関連した標準が存在する。これらの標準のどちらも、ＤＯＣＳＩＳに言及しないし、それらはＤＯＣＳＩＳシステムに使用されない。これは、これらの標準の双方共がポイント・ツー・ポイント（point-to-point）リンクを必要とすると共に、ＤＯＣＳＩＳがポイント・ツー・マルチポイント（point-to-multipoint）リンクの環境だからである。発明者の知識に対して指定されたどこにも、ポートトランキングのポイント・ツー・マルチポイントバージョンは存在しない。
【０００４】
ＨＦＣシステムは、マルチユーザによって共有されるので、従って各顧客の利用可能な帯域幅は無制限ではない。ＤＯＣＳＩＳの６４値ＱＡＭチャンネルは、６メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅、及び１秒間に２７メガビット（ＭＢ／ｓ）のペイロード容量を有している。２５６値ＱＡＭ変調がＤＯＣＳＩＳの更に進んだバージョンで使用されるが、しかし、それでもなお、それらのチャンネルは６［ＭＨｚ］の帯域幅であり、そしてペイロード容量はわずか３８［ＭＢ／ｓ］である。ヨーロッパにおける６４値ＱＡＭチャンネルは、帯域幅８［ＭＨｚ］で３８［Ｍｂ／ｓ］のペイロード容量であり、そして２５６値ＱＡＭチャンネルは、５１［ＭＢ／ｓ］のペイロード容量を有している。各チャンネルは、それ自身の周波数スロットを有している。
【０００５】
ペイロード容量は、その特定のチャンネルに同調される全てのケーブルモデム（ＣＭ）によって共有された、利用可能な全体の総計の帯域幅を表す。ペイロード容量は、同様に、適切な時に何時でも単一のＣＭに対して利用可能である最大のバーストレートを表す。いくらかのサービスは、これより更に多くのペイロード配信容量を必要とする。
【０００６】
現在のＤＯＣＳＩＳは、単に、ケーブルモデム終端システム（ヘッドエンド、またはＣＭＴＳ）における複数のチャンネルの伝送を可能にすることによって、及びいくつかが利用可能なチャンネルのそれぞれに同調されるように、ケーブルモデムの集団を分割することによって、総計の容量の増加を提供するだけである。これは、ＣＭの所定の集団の大きさを横断して総計した容量を増大させるが、しかし、１つのＣＭに対するバースト容量を全く増大させない。従って、その問題はまだ残ると共に、それは、データに関して高い需要を有する最も良い顧客にとって重大な問題である。
【０００７】
ＤＯＣＳＩＳは、単一の下り方向信号（ＤＳ）チャンネルに同調されたＣＭを、負荷バランシングの目的のために別のＤＳチャンネルに同調するように導くためのメカニズムを備えている。しかし、この方法は、それが、新しいチャンネルに関して測定を実行するための他の誘因を待つと共に、新しいチャンネルに関する指定された測定ウィンドウの間、再度測定処理を実行するその受信器を再同調しているとき、その間ＣＭがあらゆるデータを受信することができない数十ミリセカンドの時間を必要とする。（ここで、測定は、どのようにそれらがそれらのタイミング、周波数、位相、電力を調整すべきかを示すＣＭに対する下り方向信号メッセージを続いて送信すると共に、新しい上り方向信号の等化フィルタ係数の生成に使用するための上り方向信号の等化係数を含んでおり、これ以降単に“測定”と呼ばれることになる、ＤＯＣＳＩＳの測定と等化を意味する。）
【０００８】
以下の３つの理由のためにＣＭに対するトラフィックレートを増加することが望ましい。“１．サービスのデータレートが時間の経過と共に上昇するので、接続されたＣＭ全てで利用可能な平均データレートを増加するため。”、“２．単一のＣＭに対するバーストレートを増加するため。”、そして“３．チャンネルに関するデータトラフィックの統計的多重化のレベルを増加するため。”。
【０００９】
現存するＤＯＣＳＩＳプロトコルのみが、上記に記載された問題番号“１”を扱う。上記に記載された問題番号“２”及び問題番号“３”は、単に、単一のモデムに対して利用可能である瞬間的な帯域幅を増加することによって解決され得る。
【００１０】
以下のような、単一の装置に対する容量を増大させる方法が２つだけある。“１．チャンネル当たりの容量を増大する。”、または“２．同時に複数のチャンネルに同調すると共に、それらの間で容量を分配する能力を有するケーブルモデムに対して利用可能なチャンネルの数を増加する。”。
【００１１】
単一のＣＭに対する最大のバーストレートを増加するために、ブロードコム（Broadcom）社の技術者のような他の当業者が、ここに示されるアプローチ以外の他のアプローチを試みることによって、チャンネルの容量を増大させるというこの問題に取り組んでいる。一般的に、これらの他のアプローチは、物理階層技術を必要とする。これらの技術は、“シンボルレートを増加すること。”、“２５６値ＱＡＭから５１２値ＱＡＭ、または１０２４値ＱＡＭに変更することによって、変調次数を増加すること。”、“既に最大能力で送信している固定帯域幅のチャンネルで更なるデータが送信されるときに、結果として生じるより多数のエラーを検出すると共に訂正することができるように、順方向誤り訂正（forward error correction：ＦＥＣ）符号化を強化すること。”、または“場合により変調スキームを変更すること。”を含む。これらの技術の１つ以上は、ブロードコム社の製品において今使用中であるかもしれない。データ圧縮のような他のリンク階層技術が、同様に研究されつつある。
【００１２】
５１２値ＱＡＭ及び１０２４値ＱＡＭのような更に高密度の信号点配置（constellation）に変更することは、非常に静かなチャンネルと高い信号対雑音比（高品質のＨＦＣシステム、及び良好な雑音抑圧）、またはペイロードデータストリームに付加された更に大きな数の誤り検出及び誤り訂正ビットによる順方向誤り訂正及びスループットの損失の高い程度を必要とする。高い信号対雑音比を有する静かなチャンネルは達成しにくいと共に、いくらかの更に古いシステムにおける高い十分なＳ／Ｎは達成することが不可能であるかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの技術、またはアプローチの全ては、高い信号対雑音比のためにＨＦＣシステムに課せられたスループットの損失、及び厳しい要求の他に、１つの共有された大変な欠点を有している。それらは下位互換性がなく、それは、これらの技術を考慮することによって設計されていない、ＨＦＣシステム上の全ての古い単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭが旧式であることを示すと共に、ＣＭＴＳの置換を要求することを意味する。ケーブルオペレータは、彼らの現存するＣＭ及びＣＭＴＳの在庫に投資された数百万ドルを有していると共に、彼らは、その全てを交換するために、同様の量かそれ以上のお金を使用することを望まないので、これは、非常に大きい問題である。この特許出願以外では、出願人が承知している誰も、ＤＯＣＳＩＳシステムにおけるポートトランキングの使用に関して、開発もしくは提案のいずれもしなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の教示によると、ＣＭは、同時に複数のチャンネルを受信すると共に、それらのチャンネルを横断する容量を共有するように構成される。これは、明らかに従来技術のＣＭに対する、及びＣＭＴＳに対する変更を必要とするが、しかし、それは、システムがまだＨＦＣシステム上にある更に古いＣＭと下位互換性を有するように、現存する従来技術のＣＭがまだ使用されることを可能にする。本発明の方法、及び装置は、チャンネルのポートトランキンググループ内の各チャンネルが完全なＤＯＣＳＩＳチャンネルであるので、本質的に下位互換であると共に、同調された１チャンネルのみを受信することができる旧来のＣＭを備えることができる。
【００１５】
ＣＭＴＳは１つだけであるので、それに対する変更は、１つのＣＭを変更するためのコストに全ての顧客をサポートするのに必要とされる可能な限りの何千ものＣＭを掛けたコストほど高価ではない。ＣＭのハードウェア変更コストだけが唯一のコストではない。同様に、それら全てがＣＭのハードウェア変更それ自体のコストを非常に越え得る、トラックを動かすコスト、及び労働者のコスト、及びあらゆる下取り／アップグレードプログラムのコストを含むサービスコールのコストが発生する。ＣＭＴＳに要求されている変更は、同時に複数のチャンネルを受信すると共に、これらのチャンネルの全てを横断して容量を共有することによってポートトランキングを実行可能なＣＭがシステムに存在するという事実をそれに意識させるか、またはそれを判定可能にさせることである。ＣＭＴＳは、ＣＭがポートトランキング機能を有するものに交換されると共に、ポートトランキングＣＭが、単に単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルＣＭとして、旧式のＣＭＴＳ上で良好に機能することになる前に、ポートトランキングをサポートするために、常にアップグレードされ得る。
【００１６】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ接続の下り方向信号を生成するためのポートトランキングの方法は、ＣＭＴＳの観点から、一般的に以下を有する。
（１）ＣＭ性能を通知するデータを含むＣＭ登録メッセージを受信し、このデータから、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有すると共に、それぞれのＣＭが幾つの下り方向信号及び上り方向信号を同時に使用できるかを判定する段階。
（２）各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭに、どの下り方向信号チャンネルが利用可能であるかを通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階。
（３）サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号で送信する様々な送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するため、及び（ＩＰフロー（IP flow）からの全てのフレームを同一のＤＯＣＳＩＳチャンネルで適切な順序で送信するか、またはＭＰＥＧ圧縮データに関するＭＰＥＧ−２伝送体系のプライベートセクション（private section）にシーケンス番号を付加するように）受信器側においてフレームが適切な順序で配置され得ることを保証すると共に、フレームを分配するために、シーケンス番号を付加するか、または他のものを付加するように、ケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する段階。
（４）特定のケーブルモデムに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ケーブルモデムが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのケーブルモデムに対して送信する段階。
【００１７】
この類概念の他の種類において、上り方向信号と下り方向信号の両方の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作が実行され、ＣＭＴＳは、同様に、各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なケーブルモデムから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分（committed portion）を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出し、様々なＣＭから上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳフレームを受信し、全てのフレームが各ＣＭからの各ＩＰフローに存在することを確認すると共に、フレームを適切な順序に配置し、更なる処理に対してフレームを供給する。
【００１８】
サービス品質アルゴリズムを実行するための好ましい処理は、以下の、各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが、登録データ及び送信されたＥＣＥメッセージからのデータを使用して同調される特定の下り方向信号を判定すると共に、ルータより受信されたパケット内のヘッダから、各広帯域ＣＭに向けられた特定のＩＰフローを判定する段階と、特定のＣＭが同調されると共に、ＣＭに対して送信されるべきＩＰフローを有する下り方向信号が、伝送に利用可能であるかを確認すると共に、各ＩＰフローのサービス品質要求を判定する段階と、ＣＭが同調されると共に、一定ビットレートのフローであるか、または保証された部分を有する可変ビットレートのフローである、サービス品質要求を備えるＩＰフローを有する利用可能な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに関する、一定ビットレートのフローの保証された部分、及び可変ビットレートのフローの拘束された部分のスケジュールを作成する段階と、一定ビットレートのサービス品質ＩＰフローの前記保証されたビットレートを実現すると共に、及び可変ビットレートのサービス品質ＩＰフローの拘束されたビットレート部分を実現するために、予定される時刻に、フレーム放出信号を生成すると共に、適切な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネル上にフレームを放出して送信する段階と、あらゆる広帯域下り方向信号に関して、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するＣＭが、前記ＣＭが同調されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号で、前記ＣＭ、または他のＣＭに対するフレームの放出が予定されないあらゆる時刻、または前記ＣＭに向けられると共に、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するフレームを放出するトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する段階とを有する。
【００１９】
ＣＭの観点からの広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、以下の段階を有する。
（１）電源が投入されるか、もしくはリブートされると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してロックする段階。
（２）ケーブルモデムがロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号と関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ＣＭＴＳにシステム上のＣＭとして登録する段階。
（３）ＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に使用可能であるチューナを幾つ備えるかを示す情報をＣＭＴＳに送信する段階。
（４）前記ＣＭＴＳから、前記ＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に幾つの下り方向信号チャンネルを、及びどの下り方向信号チャンネルが使用されることになるかを示すＥＣＥメッセージを受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された下り方向信号チャンネルのそれぞれに前記ＣＭのチューナを同調することによってそれに応答する段階。
（５）前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された２つ以上の下り方向信号チャンネルで同時に送信された広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳフレームを受信すると共に、全フレームが受信されたかを確認する段階。
（６）前記受信されたフレームを適切な順序に配置すると共に、更なる処理のために、前記ＣＭに接続された周辺機器に対して前記フレームを供給する段階。
【００２０】
ＩＰフローの送信されたフレームが、送信された後で、受信器によって適切な順序で配置されることが重要であると共に、これは広帯域ＤＯＣＳＩＳの上り方向信号及び下り方向信号のいずれにも適用される。これは、少なくとも２つの方法で実行され得る。第１に、ＩＰフローの全てのフレームは、同一の下り方向信号チャンネルで送信されるように制限され得る。それらが適切な順序で送信される限り、それらは、異なるフレームに異なって影響を及ぼす同一チャンネル上の異なる待ち時間に関係なく、この種類の実施例において適切な順序で受信されることになる。第２の種類の実施例において、フレーム分配器は、送信された全てのフレーム、そして特に単一のＩＰフローにおける全てのフレームに対して、それらが送信された異なるチャンネル上の異なる待ち時間のために、たとえ順序が狂ってそれらが送信されるとしても、もしくはたとえ順序が狂ってそれらが受信されるとしても、それらがシーケンス番号を使用して、受信器においてまだ適切な順序で配置され得るように、シーケンス番号を付加し得る。
【００２１】
広帯域上り方向信号のＤＯＣＳＩＳプロセスの類概念は、以下のとおりに定義される。
１）ＣＭＴＳは、その内の各１つが、複数のそのようなチャンネルの内の１つである特定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及び他のパラメータを定義するＵＣＤメッセージを頻繁に放送する。ＣＭの観点から見ると、ＣＭは、ＵＣＤメッセージを受信すると共に、後で上り方向信号が有効にされるときに使用するために、それについてのデータを記憶する。
２）ＣＭは、電源が投入されると、下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを発見すると共に、通常の方法でＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関する測定、及び登録を実行する。ＣＭＴＳの観点から見ると、ＣＭＴＳは、測定バーストを受信し、測定及び等化収束を実行すると共に、ＣＭのタイミング、周波数、及び電力オフセット、そして次の上り方向信号のバーストを制御すると共にフィルタ処理する際に使用する上り方向信号等化係数を与える測定バーストを送信した各ＣＭに対して、１つ以上の下り方向信号メッセージを送信する。ＣＭは、その次に、訓練に成功したという肯定応答メッセージを送信すると共に、ＣＭが上り方向信号及び下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、そして幾つのＤＯＣＳＩＳ上り方向信号をＣＭが同時に送信することができるかということを含む、ＣＭの性能を示す上り方向信号の登録メッセージを送信する。ＣＭＴＳは、これらのメッセージを受信すると共に、少なくともその中のＤＯＣＳＩＳ性能を考慮する幾つかのデータを記憶する。
３）ＣＭは、上り方向信号のデータを送信するか、及び／または下り方向信号のデータを受信することを要求する利用者アプリケーションから要求を受信する。ＣＭは、ＣＭＴＳに対して、上り方向信号の帯域幅要求信号、及び要求された下り方向信号データに関連する情報を送信することによって対応する。ＣＭＴＳは、ＣＭから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために登録データを使用し、要求された帯域幅を備えるＣＭが幾つの上り方向チャンネルを同時に伝送できるかを判定する。
５）もしＣＭとＣＭＴＳの両方が広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する場合、その場合に、ＣＭＴＳは、上り方向信号のトラフィック要求を分析すると共に、上り方向信号のトラフィックを有し、かつ広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作に関する認可を有するＣＭに関する上り方向信号のポートトランキング機能をオンにするかどうかを決定する。
６）ＣＭＴＳが、各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、サービス品質アルゴリズムを使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用するように予定される各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を有するＣＭまたは複数のＣＭが、ＭＡＰメッセージの関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で伝送することができるときを予定する個別のＭＡＰメッセージを生成する。
７）上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳは、上り方向信号において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するどのＣＭが複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用する必要があるかを判定するために、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を使用するＣＭＴＳによってオンにされる。上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳは、その場合に、ＣＭに対して、どの上り方向信号を上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に使用するかをそれに通知するＥＣＥメッセージを送信することによって、そのようなＣＭに関してオンにされる。上記の段階“６）”におけるＭＡＰメッセージも、同様に送信される。ＣＭは、これらのＥＣＥメッセージを受信すると共に、そのＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージによって確立されたパラメータに従って指定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で送信するように、その送信器を調整する。ＣＭは、これらのＭＡＰメッセージを受信すると共に、ＥＣＥメッセージによって有効にされた上り方向信号チャンネルでの上り方向信号の伝送時刻を決めるために、その中のデータを使用する。
８）ＣＭＴＳは、ＣＭによって送信された全てのフレームを受信し、それらを、全てのＣＭによって送信された全てのＩＰフローの全てのフレームが存在することを確認し、そして各ＩＰフローに関して適切な順序でそれらを配置すると共に、処理のためにそれらを分配するフレーム収集器に渡す。キーポイントは、旧式の単一チャンネルのＣＭが、下り方向信号に関して広帯域ＣＭによって同時に受信される複数のチャンネルの中のあらゆる単一のチャンネルを共有することができるか、またはシステムを下位互換にするように、ポートトランク（port trunk）におけるあらゆる上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを従来の方法で使用できるということである。
【００２２】
本発明は、ここでＤＯＣＳＩＳと、ケーブルモデム終端システム及びケーブルモデムとに関して説明されるが、本発明の教示は、携帯電話システム、または固定無線システムのような、ポイント・ツー・マルチポイントシステム構造において、共有された媒体によって単一の送受信器を複数の送受信器に接続する、あらゆる伝送メカニズム、及びあらゆる伝送媒体に広く適用できる。セルラシステム、及びＰＣＳシステムは、どの特定のセルにおいても、ポイント・ツー・マルチポイントシステムである。特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＣＭＴＳに対する言及は、単一の送受信器に対する言及として理解されるべきであると共に、特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＣＭに対する言及は、単一の送受信器と通信するために媒体及び伝送メカニズムを共有する複数の送受信器に対する言及として理解されるべきである。特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＨＦＣまたはハイブリッドファイバ同軸に対する言及は、ケーブルシステムに置き換えるための携帯電話またはＰＣＳシステム、及び固定無線方式の提案を含むポイント・ツー・マルチポイント構造における伝送のあらゆる共有された媒体に対する言及として理解されるべきである。ＤＯＣＳＩＳに対する言及は、ポイント・ツー・マルチポイント通信のためのあらゆる伝送メカニズムに対する言及として理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照すると、ポートトランキングの概念を使用することができない従来技術のＤＯＣＳＩＳシステムの機能ブロック図が示される。この図は、バックグラウンドの従来技術、及びＤＯＣＳＩＳシステムにおいてポートトランキングを実行する方法を理解する際に役に立つ。ＣＭＴＳ１２における“ＤＳ ＭＡＣ／ＰＨＹ／ＲＦ”インタフェースブロック１０は、ＦＥＣ符号化、及びＭＡＣデータフレームのカプセル化、及び６［ＭＨｚ］か８［ＭＨｚ］の帯域幅を有するＲＦチャンネルまたは搬送波信号への（多重化を含む）変調に必要とされる既知のハードウェア及びソフトウェアの全てを備える。ＣＭ１６における“チューナ、ＰＨＹ、及びＭＡＣ”ブロック１４は、ＨＦＣ１８上で伝送された１つのＲＦチャンネルに同調し、復調し、そしてカプセルから出して、受信データフレームのエラーを訂正するための既知の回路構成及びソフトウェアの全てを備える。これらの２ブロックは、７階層のＯＳＩモデルにおけるＰＨＹ階層、及びＬＩＮＫ階層の一部分を含む。
【００２４】
ＣＭＴＳ１２は、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに対応する、４台の個別の下り方向信号送信器１０、下り方向信号送信器１１、下り方向信号送信器１３、及び下り方向信号送信器１５を備える（上り方向信号受信器はこの図では示されない）が、しかし図１２を参照すると、ここではＣＭＴＳ２３６は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのための複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ受信器を備えている。代替実施例において、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのみを受信する複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ受信器を備えるＣＭＴＳが使用されることができる。ＣＭＴＳは、同様に、ＣＭの内部またはＣＭの後方に位置する（例えば、バス、またはＬＡＮによってＣＭと接続されたパーソナルコンピュータ）様々なＩＰアドレスまたはＭＡＣアドレスにアドレス指定されたパケットを、適切な下り方向信号送信器１０、下り方向信号送信器１１、下り方向信号送信器１３、及び下り方向信号送信器１５に対して経路指定する、経路指定及び／またはブリッジ機能（routing and/or bridging function）２０を備えている。３つの個別のＣＭ１６、ＣＭ２２、及びＣＭ２４は、同一のＨＦＣシステム１８と接続されることが示されると共に、それぞれは、どんな特定の時間においても、単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルだけに同調し得る。それぞれは、ここでは“ＮＩ”と呼ばれ、符号２６が代表的である、ネットワークインタフェースまたはバスインタフェースを備えている。“ＮＩ”は、イーサネット（登録商標）または“８０２．１１ ＷｉＦｉ”と同様に、ＵＳＢ、ＵＳＢ２、Ｆｉｒｅｗｉｒｅであり得る。
【００２５】
ポートトランキングを提供するために、“１．特定のＣＭにアドレス指定されたフレームをＣＭＴＳの経路指定／ブリッジエンジンからＣＭが同調されるＲＦチャンネルに対して分配するための方法。”と、“２．ＣＭにおいて、複数のＲＦチャンネルを受信すると共に、各チャンネルからフレームを集め、そしてそれらを、適切な順序での再構築のために高い階層に渡す方法。”という２つのものが必要とされる。
【００２６】
図２は、ＣＭＴＳからＣＭに対して複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時にデータを送信するためにポートトランキングを実行する広帯域ＤＯＣＳＩＳシステムの図である。ＣＭＴＳ２８は、ＣＭ３２、ＣＭ３４、及びＣＭ３６に対して、またはコンピュータに対して、またはＣＭの後方に位置すると共に、ＬＡＮによってＣＭに接続された、またはバスによってフレーム分配器３８に接続された他の周辺機器に対してアドレス指定された全てのパケットを経路指定するか、またはブリッジ（橋渡し）する、経路指定またはブリッジ機能３０を備える。ルータ３０は、入力パケット内のＯＳＩモデル階層３のＩＰアドレスを使用する従来のルーティング機能を実行することができる。入力パケットにおけるアドレス情報は、ルーティングテーブルに従って、そのパケットがどのＣＭに対して送信されるべきであるかを決定するために使用される。もしブリッジがルータの代りに使用される場合、ブリッジ機能は従来通りに機能する。各ＣＭは、パーソナルコンピュータ、マッキントッシュコンピュータ、及び／またはバス経由、及びローカルエリアネットワーク経由で接続された他の周辺装置のような、１つ以上の周辺装置と接続される。各コンピュータまたは周辺装置は、もしイーサネット（登録商標）ＬＡＮが使用されている場合、イーサネット（登録商標）アドレスに対応するＭＡＣアドレスを有している。周辺装置上で実行される処理、または周辺装置それ自身は、ＩＰアドレスを有している。ルータの１つの機能は、各ＩＰアドレスが、どのＣＭの中、またはＣＭの後方に位置するかを決定することである。ルータの機能は、正しい場所に対する正しいパケットを得ることであると共に、いかに正確にそれが実行されるかは重要なことではなく、実装時の固有事項である。
【００２７】
ＣＭ３２、ＣＭ３４、及びＣＭ３６が、１台のチューナ４０を備えた従来のＤＯＣＳＩＳのＣＭである旧式のＣＭ３４ばかりでなく、２台のチューナを備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭ３６と、３台のチューナを備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭ３２の両方を含む点に注意が必要である。ＣＭ３６は、２台のチューナ４２、及びチューナ４４を備えていると共に、同時に２つのＤＯＣＳＩＳチャンネルに同調し得る。ＣＭ３２は、３台のチューナ４６、チューナ４８、及びチューナ５０を備えていると共に、同時に３つのＤＯＣＳＩＳチャンネルに同調し得る。各ＣＭは、符号５０、符号５２、及び符号５４で示されたネットワークインタフェースカード、または“ＮＩ”を備えている。各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭは、フレーム収集器を備えており、フレーム収集器４６、及びフレーム収集器４８が代表的である。各ＮＩの機能は、ＣＭと接続された周辺装置に対してデータを送信すると共に、該周辺装置からデータを受信することである。
【００２８】
「フレーム分配器の機能」
フレーム分配器３８（または、制御ロジックまたは制御コンピュータと連携するフレーム分配器、そしてＤＯＣＳＩＳ送信器及びＤＯＣＳＩＳ受信器のようなＣＭＴＳ内の他の回路）の機能は、以下の通りである。
（１）登録データからどのＣＭが広帯域性能を有するかを判定すること。（各ＣＭは、それがＤＯＣＳＩＳ電源投入測定シーケンスを実行したとき、ＤＯＣＳＩＳチャンネルでＣＭを訓練するために、１つのチューナ及び送信器を使用するが、しかしそれがＤＯＣＳＩＳ登録処理を実行するとき、それは、ＣＭＴＳに、ＣＭが広帯域性能を有すると共に、それが幾つのチューナを備えるかを通知するメッセージを送信し、ＣＭＴＳは、その場合に、登録テーブルまたは他のメモリにその情報を記録する。）
（２）各広帯域性能を有するＣＭ（これ以降、広帯域ＣＭと称する）に、広帯域ＣＭが同調される下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを指定する下り方向信号のメッセージを送信すること。（ＣＭＴＳは、利用者が代金を支払った申し込みのレベル、またはＣＭの使用によって発注された特定のサービス、効果的にそのサービスを配信するために広帯域性能を使用する必要性に基づいて、広帯域性能を使用するか使用しないかを選択し得る。）
（３）どのＣＭがルータからの入力パケットを有するか、及びどのパケットが広帯域性能を有するＣＭに対してアドレス指定されるかをあらゆる方法で判定すると共に、トラフィックを有する広帯域ＣＭがどのチャンネルに同調されるかを判定すること。
（４）あらゆる特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットが、適切な順序で配信されることを保証するか、または特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットがたとえもし順序が狂ってそれらが受信されるとしても、受信された後で適切な順序で配置され得るように、シーケンス番号によってタグを付けられることを保証するために、幾つかのメカニズムを実装すること（あらゆる既知のメカニズムが使用され得る）。
（５）特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットを、広帯域ＣＭが下り方向信号の伝送のために同調される下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに接続された送信器に分配すること。好ましい実施例において、サービス品質アルゴリズムは、各パケットがどのチャンネルで送信されるべきか、及び以下で更に論じられるべき様々な要因に基づいて、何時送信されるべきか、について判定を行うことになる。
【００２９】
一般的に、フレーム分配器は、各ＣＭを１つ以上のチャンネルと関連付けるテーブルを備えることになる。一般的に、このテーブルは、制御コンピュータにおけるソフトウェアによって管理される。制御コンピュータは、図２には示されていないが、しかし、ここで参照される制御コンピュータは、図１２におけるＣＰＵ２４２である。いくつかの実施例において、ＦＰＧＡ、または状態機械（ステートマシーン）、または他のハードウェアだけの回路は、ＣＰＵ２４２と置き換えることができると共に、特許請求の範囲における制御コンピュータ、または制御手段に対するあらゆる言及は、これらの代替実施例を同様にカバーすることを意図している。上述の機能（１）から（３）は、フレーム分配器と共に機能する制御コンピュータ内の制御ソフトウェアによって、もしくはフレーム分配器と共に機能する制御回路によって通常実行される。上述の機能（４）、及び機能（５）は、本質的にフレーム分配器自体のコア機能である。しかしながら、図２で表されたいくつかの実施例において、フレーム分配器は、フレーム分配器を上述のリストアップされた機能の５つ全てを実行するように制御するために必要な、全ての制御ロジックまたは制御ソフトウェア及びマイクロプロセッサを備えている。
【００３０】
代替実施例におけるフレーム分配器の別の機能は、キャッシュ期間に送信されたフレームを記憶すると共に、フレーム収集器からの肯定応答メッセージを監視することである。これらの肯定応答メッセージは、ＩＰフローの全てのフレームが受信されたこと（そのＩＰフローのキャッシュがフラッシュされる原因となる）か、または再送信される必要がある指定されたフレームを示す。
【００３１】
「フレーム収集器の機能」
フレーム収集器の機能は、以下の通りである。
（１）同一のＣＭに対してアドレス指定されると共に、ＣＭが同調された異なるＤＯＣＳＩＳチャンネルで受信されたフレームまたはパケットを収集すること。
（２）受信されたパケットまたはフレームを適切な順序で配置する（もしそれらが適切な順序で受信されない場合）と共に、ＬＡＮでの伝送のために、それらをネットワークインタフェースカードに分配すること。
【００３２】
代替実施例において、フレーム収集器は、同様に、全てのパケットがそこに存在することを確認する（少なくとも実施例において、ここでシーケンス番号が使用される）と共に、肯定応答メッセージをＣＭＴＳに送信する。このメッセージは、全てのフレームが受信されたということか、もしくは、もし欠けているパケット、またはフレームがある場合、少なくとも欠けているフレームの再伝送を要求することのいずれかを示す。全てのフレームが受信されたことを確認することは、フレーム分配器によってシーケンス番号が挿入されない実施例においてさえも実行され得ると共に、もしＩＰフローを生成すると共に、それをＭＰＥＧ圧縮方式によって圧縮するサーバが、ＭＰＥＧ伝送パケットのプライベートセクションにシーケンス番号を付加する場合、ＩＰフローの全てのフレームは、単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信される。フレーム分配器は、その場合に、全てのＭＰＥＧ伝送パケットが受信されたことを確認するためのこれらのシーケンス番号をチェックするために、各受信器内のＭＰＥＧデコーダと連携する。
【００３３】
フレーム分配器、及びフレーム収集器の機能を実現する多くの方法がある。例えば、双方共が、純粋にソフトウェアで実行されることができるか、または、それらは、データ経路におけるハードウェアで実行されることができる。どちらか、または双方共が、ハードウェア及びソフトウェアの組合せにおいて実行されることができる。最終的に、各々の機能は、１つの機能ブロックによって実行されることができるか、または、その機能は、複数のブロックを横断して分散されることができる。例えば、ＣＭＴＳのフレーム分配器は、（ハードウェアまたはソフトウェアのいずれかによって）経路指定／ブリッジ機能内に実現されたその機能の一部分と、ＲＦチャンネル内に実現された残りの部分とを備えることができる。ＣＭＴＳにおけるフレーム分配器の機能、及びＣＭにおけるフレーム収集器の機能が、どのように、またはどこにあるかにかかわらず、広帯域性能を有するフレーム分配器及び各ＣＭ内のフレーム収集器が存在しなければならない。
【００３４】
「フレームの順序付け」
ＤＯＣＳＩＳの仕様は、１つのＩＰフローに属するフレームが順番に供給されなければならないことを必要とする。一般的な場合において、各チャンネルは、異なって構成されることができると共に、従って、各チャンネルは、異なるデータ配信レート、及び待ち時間を有している可能性がある。従って、フレームは、同一のＩＰフローのフレームが順序が狂って配信される原因となるので、チャンネルに手当たりしだいに割り当てらる可能性はないと共に、受信器によって受信の順序で配信される。従って、フレームが送信されると共に受信される方法において、いくらかの注意が払われなければならない。
【００３５】
「トランスペアレントの方法」
もし、単一のＩＰフローからの全てのフレームが、広帯域ＣＭが同調される複数の論理チャンネルの内の１つだけを介して送信されることを要求する制限が実行される場合、単一のＩＰフローからの全てのフレームが順序通りに到着するのを保証することが可能である。もしそれらのフレームが適切な順番で送信される場合、これは配信の適切な順序を保証する。これは、従来技術のポートトランキングシステムに使用される、“ＩＥＥＥ ８０２．３ａｄ”の仕様に従う方法である。
【００３６】
このトランスペアレントの方法（transparent method）は、フレームが送信されるとき、処理全てがＣＭＴＳによって実行されると共に、余分の処理がＣＭで必要とされないという事実を含むいくつかの利点を有してる。ＣＭは、最もコストに敏感な構成要素であると共に、それらは大変に多いので、比較的少ないソフトウェア、及びハードウェアでＣＭを単純化することは著しい利点である。同様に、トランスペアレントの方法は、フレームを送信するために、各フレームの余分のカプセル化を実行する必要がないと共に、追加のヘッダーデータがＣＭＴＳによって各フレームに付加される必要がない。従って、より少ないデータ経路のオーバヘッドは、この方法を必要とする。
【００３７】
同様に、いくつかの欠点がこのトランスペアレントの方法にはある。例えば、全てのＩＰフローを確認するのは難しいと共に、恐らくは実行するのに多くの費用がかかる。同様に、トランスペアレントの方法は、もしそのトラフィックが１つ、または２、３のＩＰフローである場合、１つのＣＭに対する最大のデータレートを制限することになる。同様に、いくらかの高レートビデオストリーム（３．５［ＭＢ／ｓ］）の配信の場合におけるトランスペアレントの方法の使用は、実行される可能性がある統計的多重化の効率を制限することがあり得る。
【００３８】
「シーケンス番号付け方法」
トランスペアレントの方法の制限なしの受信の後で、パケットまたはフレームが正しい順序で組み立てられ得ることを保証するための代替方法は、シーケンス番号を各フレームのヘッダに加えることである。このシーケンス番号は、広帯域ＣＭが同調されるチャンネルのマルチチャンネルグループを横断して送信された各フレームに関する伝送の終わりで、インクリメントされなければならない。シーケンス番号は、一般的に、フレーム分配回路または処理３８によって付加される。
【００３９】
受信の終わりにおいて、ＣＭは、各チャンネルから受信されたフレームのシーケンス番号を調査すると共に、フレームは、連続してそれらを供給するのに十分に長くバッファされる。この方法は、“Multilink-PPP RFC 1990”に基づく非ＨＦＣシステムに使用される。
【００４０】
「カプセル化」
シーケンス番号を付加する１つの方法は、カプセル化の別の段階を使用することである。フレームカプセル化を実行する多くの方法があると共に、シーケンス番号が付加され得る限り、それらのうちどれでも本発明を実行するのに十分であろう。図３は、広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行する目的のためにシーケンス番号を加えるのにカプセル化を使用する１つの方法の例である。図３Ａは、“ＩＥＥＥ ８０２．３”の仕様において定義されたＬＬＣカプセル化に従ってＰＤＵもしくはデータ部分をカプセル化する、イーサネット（登録商標）パケットの形式のオリジナルのＤＯＣＳＩＳパケットの図である。イーサネット（登録商標）パケットヘッダは、送り先アドレス５６、送り元アドレス５８、パケットのタイプを示すタイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド６０、及びＰＤＵと呼ばれると共に、通常はＩＰパケットである符号６２で示されたデータ部分を備える。図３Ｂは、フレーム分配器によって付加されたシーケンス番号を有すると共に、本発明の一実施例の教示に基づく広帯域ＤＯＣＳＩＳにおける使用に適当である変更されたＤＯＣＳＩＳパケットの図である。ＩＰフローの全てのフレームが受信器で適切な順序に戻され得るように、シーケンス番号をカプセル化するためのあらゆる他のメカニズムが、本発明を実行することを同様に満足させるであろう。例えば、シーケンス番号は、各ＩＰフローを生成するサーバによって、ＭＰＥＧ伝送ストリームのパケットのプライベートセクションに付加されることができ、そしてこれらのシーケンス番号は、全てのフレームが受信されたことを確認すると共に、それらを適切な順序で配置するために、フレーム収集器によって使用され得る。シーケンス番号がフレーム分配器によって付加される実施例において、送り先アドレス、及び送り元アドレスは変更されないが、しかしタイプ／長さフィールド“Ｔ／Ｌ”に関する新しい値が計算されて符号６４の場所に含まれる。新しいフィールド６６は、このパケットにシーケンス番号を含むために付加されると共に、新しい“Ｔ／Ｌ”フィールドは、シーケンス番号フィールドの長さを考慮する。オリジナルの“Ｔ／Ｌ”フィールドは、フィールド６０に含まれる。オリジナルの“ＰＤＵ”データは、符号６２で示される。
【００４１】
「ＤＯＣＳＩＳカプセル化における拡張されたヘッダ」
ＤＯＣＳＩＳプロトコルは、図４において示されたように、データの各フレームのカプセル化を既に実行する。図４のフレームは、７バイトの“ｐｒｅａｍｂｌｅ”フィールド６８、１バイトの“ｓｙｎｃｂｙｔｅ”フィールド７０、及び符号７４の拡張されたフォーマットで示される１バイトの“Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＦＣ）”フィールド７２から構成される。“ＦＣ”フィールドは、３バイトの“ＭＡＣ−ＰＡＲＭ”フィールド７４、及び“ＬＥＮＧＴＨ”フィールド７６におけるＭＡＣ制御データを従えている。任意の５バイト拡張ヘッダフィールド“ＥＨＤＲ”７８は、ケーブル設備上のプライバシに関する暗号化目的のために使用される。別の任意の拡張ヘッダフィールドは、ペイロードヘッダの抑制を表す拡張された“ＰＨＳ”フィールド８０である。このフィールドは、長さ２バイトであると共に、反復的ヘッダを抑制するために、ＤＯＣＳＩＳの性能を拡張するために使用され得る。ＤＯＣＳＩＳは、他の拡張ヘッダを付加する能力を提供し、従って、従来のＤＯＣＳＩＳの広帯域ＤＯＣＳＩＳへの拡張のために必要とされるシーケンス番号は、現在のＤＯＣＳＩＳで定義されなかった新しい拡張ヘッダフィールドに付加され得る。これは、好ましい実施例である。広帯域ＤＯＣＳＩＳをサポートするのに必要とされるシーケンス番号を有するこの新しい拡張ヘッダフィールドは、符号８２で示される。
【００４２】
“ＨＣＳ”フィールド８３は、エラーに関してヘッダー情報をチェックすると共に、それらを訂正することを可能にするための誤り検出訂正バイトを含むメディアアクセスコントロールチェックシーケンスフィールド（media access control check sequence field）である。
【００４３】
“ＰＤＵ”フィールド８４は、可変長であると共に、一般的にイーサネット（登録商標）パケットにカプセル化されるＩＰパケットを含む。それは、符号８６で示される拡張された形式において、６バイトの送り先アドレス（ＤＡ）８８、６バイトの送り元アドレス（ＳＡ）９０、２バイトのタイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド９２、ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）データセクション９４、及び誤り検出訂正データを有する４バイトの“ＣＲＣ”フィールド９６を備える。これは、イーサネット（登録商標）パケットフォーマットである。イーサネット（登録商標）パケットのＰＤＵは、通常、それ自身が、ＵＤＰ、もしくはＴＣＰのヘッダ、及びペイロード部分を有するＵＤＰ、もしくはＴＣＰデータグラムであるＰＤＵを備えるＩＰパケットである。ＵＤＰパケットのペイロード部分は、通常、ＭＰＥＧ伝送ストリームを含む複数のＭＰＥＧパケットである。
【００４４】
図５Ａ、及び図５Ｂから成る図５は、ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立するために、ＣＭとＣＭＴＳ（しかし、主としてＣＭ）の両方で実行される処理のフローチャートである。ステップ９８は、広帯域性能を有するＣＭの起動と従来のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号の検索の処理である。広帯域ＤＯＣＳＩＳで使用される各下り方向信号は、完全に従来形式である。新しいことは、ポイント・ツー・マルチポイントの物的設備、及びプロトコルにおいて、１つ以上のＩＰフローからのデータを同一のＣＭに対して送信するために、ＣＭＴＳ、及びＣＭを、複数の従来の下り方向信号を同時に使用するように適応させることである。ＤＯＣＳＩＳシステムにおける全てのＣＭは、それが最初に電源投入された時にＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索すると共に、測定のためにそれにロックする。ＣＭＴＳは、異なる下り方向信号に変更するように後でＣＭに通知する可能性があるが、しかし、ＣＭは最初に、それが発見する最初のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号にロックされる。
【００４５】
ステップ１００において、ＣＭは、ＣＭが以前にロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関連付けられたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して、測定及びチャンネル等化を含む、その従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行する。ＣＭによって使用するのための利用可能な１つより多いＤＯＣＳＩＳ上り方向信号があり得る。同様に、全ての広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、同一の上り方向信号を共有することができる。これをするための技術は、この発明の受託者によって所有されると共に、参照によってこれに組み込まれる、“PROCESS FOR SHARING AN UPSTREAM AMONG MULTIPLE DOWNSTREAMS”と表題をつけられ、２００２年１１月１５日に出願された米国の特許出願のシリアル番号“10/295,712”において説明される。
【００４６】
ステップ１０２において、測定が完了された後で、ＣＭは、上り方向信号の登録要求メッセージをＣＭＴＳに送信する。ここで使用される用語“測定”は、上り方向信号の同期を確立し、測定バーストのプリアンブルシンボルからケーブルモデムに特有の位相と振幅のオフセット補正率を整備し、そして上り方向信号と下り方向信号の等化を実行するために、適切な送信タイミングオフセットを発見するための従来のＤＯＣＳＩＳの測定処理を参照する。登録要求メッセージは、新しいモデム性能フィールドを除いて従来形式である。このモデム性能フィールドは、モデムの拡張された下り方向信号及び上り方向信号の性能を示すデータを含む。従って、もしＣＭが、同時に異なる３つの下り方向信号に同調すると共にそれからデータを再生し、各下り方向信号に関連付けられた上り方向信号で送信することが可能である３台のチューナを備えている場合、これらの性能は、モデム性能フィールドにおけるデータにコード化されることになる。これは、下位互換性を有すると共に、一度に１つのチャンネルのみに同調し得る旧式のＣＭを備え得るＤＯＣＳＩＳシステムに不可欠であるが、しかし、個々のＣＭの性能が上り方向信号の登録要求メッセージにおいて説明される必要がないような、全てのＣＭが同一の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する新しく構築されるシステムにおいては不可欠ではない旧式のモデムが存在するシステムにおいては、登録要求メッセージにおけるこの新しいフィールドが必要とされると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳを実現するために、少なくとも、幾つのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャンネル（及びいくつかの実施例において、特定のＣＭのチューナが受信できるチャンネルパラメータに関して、どの種類の下り方向信号チャンネル）をＣＭが同時に受信すると共に、処理することができるかを示す記述を含まなければならない。任意に、この新しいフィールドは、同様に、同時に幾つの上り方向信号チャンネルが使用され得るかを示す。この類概念の中のこの種類において、ステップ１０２は、同様に、どのくらいＣＭが上り方向信号の帯域幅を必要とするかをＣＭＴＳに通知するための、ＣＭＴＳに対する上り方向信号の帯域幅要求信号の送信の処理を表す。
【００４７】
ステップ１０４は、登録メッセージを受信すると共に、通常の方法でモデムを登録するＣＭＴＳの処理と、広帯域性能を有し、それゆえそれらの性能を示すと共に通知するＣＭの登録メッセージを備えた登録メッセージを送信する、測定に成功したＣＭの処理を表す。ＣＭＴＳは、その場合に、ＤＯＣＳＩＳプロトコルにおける新しいメッセージをＣＭに対して送信する。この新しいメッセージは、拡張チャンネルイネーブル（Extended Channel Enable：ＥＣＥ）メッセージと呼ばれる。ＥＣＥメッセージは、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有効にするか、または無効にするかをＣＭに指示することを単に記録した、ＣＭに対する下り方向信号メッセージである。ＥＣＥメッセージは、同様に、周波数、及びＣＭが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信するために使用する複数の下り方向信号チャンネルの他の動作パラメータを指定する。ＥＣＥメッセージは、あらゆるＣＭによる広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を無効にするために、ＣＴＭＳによって何時でも使用され得ると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳによってあらゆる特定のＣＭに対する容量を拡大するか、または減少するために、下り方向信号チャンネル（いくつかの実施例においては上り方向信号チャンネル）を追加するか、または削除する。
【００４８】
この類概念の他の種類において、ＣＭＴＳは、各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なケーブルモデムから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出する。
【００４９】
テストのステップ１０６は、ＥＣＥメッセージを受信すると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳが有効にされたかどうかを判定するＣＭの処理を表す。もし、有効にされていた場合、ＣＭが、幾つか、または全てのその追加のチューナを、ＥＣＥメッセージで指定された追加の下り方向信号チャンネルに同調すると共に、追加の下り方向信号チャンネルにロックするステップ１０８が実行される。代替実施例において、１つの１２［ＭＨｚ］チューナは、２つの隣接した６［ＭＨｚ］帯域幅のチャンネルを受信することができると共に、デジタル信号プロセッサは、チャンネルを分割し得て、そして個別の復調器は、２つのチャンネル上のデータを再生し得るのだが、通常は下り方向信号チャンネル当たり１台のチューナがある。複数のＤＯＣＳＩＳチューナに対する特許請求の範囲における参照は、この代替実施例を同様に参照するとして理解されるべきである。ＣＭは、その場合に、各下り方向信号チャンネルに関する測定を、それらに関連する上り方向信号チャンネルを使用して実行する。新しく割り当てられた下り方向信号と関連する上り方向信号チャンネルは、ＣＭが既に使用しているのと同一の上り方向信号である可能性があるか、もしくは各新しく割り当てられた下り方向信号は、それ自身の関連する上り方向信号を有する可能性がある。上り方向信号は、大部分のネットワークプロトコルのために必要とされる。下り方向信号の方向における広帯域ＤＯＣＳＩＳに関して、上り方向信号は、下り方向信号で通信を確立するためのＤＯＣＳＩＳプロトコルのために必要とされる。特に、ＤＯＣＳＩＳプロトコルの一部分は、ＣＭＴＳが、測定バーストのプリアンブルから、この特定のＣＭに対する位相及び振幅の誤り補正率を決定するために使用すると共に、ＣＭに対して送り返されるべき上り方向信号の等化係数を決定するために使用する、上り方向信号の測定データを送信することである。ここで上り方向信号の等化係数は、ＣＭＴＳに対して伝送する上り方向信号をフィルタ処理するために使用される等化フィルタに関して、新しい上り方向信号の等化フィルタ係数を導出する際に、ＣＭによって使用される。等化フィルタ係数は、ＣＭに対して、それが同調される下り方向信号のいずれでも送信されることができる。更に特に、測定の後で、測定が完了したＣＭが広帯域性能を有すると共に、それが幾つの下り方向信号チャンネルを使用して同時にデータを受信することができるかをＣＭＴＳに通知する登録メッセージを送信するために、上り方向信号が必要とされる。
【００５０】
ステップ１１２において、ＣＭによって使用される広帯域ＤＯＣＳＩＳグループのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に参照を付けられた上り方向信号チャンネルで測定が成功したか、または失敗したかのいずれかの後で、ＣＭは、肯定応答メッセージを送信する。ＤＯＣＳＩＳプロトコルメッセージは、どの上り方向信号が各ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関連付けられるかを定義する。新しく有効にされた下り方向信号に関連する各上り方向信号に対する測定における成功または失敗を示す肯定応答メッセージは、ＣＭＴＳに対する上り方向信号で送信される。ＣＭは、その次に、測定が成功裏に完了した広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を使用する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を開始する。
【００５１】
ステップ１２２は、任意のステップであると共に、１つ以上の追加の上り方向信号が広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作において使用される実施例においてのみ実行される。ステップ１２２は、１つ以上の追加の上り方向信号を有効にすることを要求する、１つ以上の追加のＥＣＥメッセージが受信されたかどうかを決定するためのテストを表す。もしそうでなければ、ステップ１２０によって象徴されるように、ＣＭによる動作は、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、以前に指定された下り方向信号チャンネルで継続される。もしテストのステップ１２２のが、１つ以上の追加の上り方向信号を有効にするＥＣＥメッセージが既に受信されたことを示す場合、次にステップ１２４が実行される。ステップ１２４において、ＣＭは、各要求された上り方向信号に関する測定を実行すると共に、各上り方向信号に関する測定が成功裏に実行されたことを示す成功メッセージをＣＭＴＳに送信する。ＣＭＴＳは、その場合に、従来のＤＯＣＳＩＳプロトコルのＭＡＰメッセージを使用する特定のＣＭからの新しく有効にされた上り方向信号上の上り方向信号のトラフィックを制御する。
【００５２】
最終的に、新しく獲得された上り方向信号に関する動作を開始するために、ステップ１２６が実行されると共に、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、以前に獲得された下り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作の実行を継続する。しかしながら、ＣＭは、チャンネルを追加するか、または削除する新しいＥＣＥメッセージを聞き取ることを継続しなければならないと共に、それに適切に応答しなければならない。この機能は、ステップ１２６をステップ１１４のテストと関連付けるライン１２７で表される。
【００５３】
テストのステップ１０６に戻ると、もしテストのステップ１０６が、広帯域ＤＯＣＳＩＳは有効にされなかったと判定する場合、以前に獲得された単一の下り方向信号チャンネル（または、登録後の、そして新しい下り方向信号チャンネルに関する測定を実行した後の下り方向信号メッセージにおいて、ＣＭＴＳにより指定された新しい下り方向信号チャンネル）に関する従来の単一のチャンネルのＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ステップ１１０が実行される。
【００５４】
テストのステップ１１４は、何か新しいＥＣＥメッセージがＣＭＴＳから受信されたかどうかを判定する。もしそうでなければ、継続的な単一のチャンネルのＤＯＣＳＩＳ動作であることを表されるステップ１１０は実行されることが継続される。もし新しいＥＣＥメッセージが受信された場合、ＥＣＥメッセージが下り方向信号を追加するか、もしくは削除するかを判定するために、テストのステップ１１６が実行される。もし新しい下り方向信号チャンネルが、ＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳの収集物に追加される場合、ＣＭが未使用のチューナをＥＣＥメッセージにおいて示された新しい下り方向信号チャンネルに同調すると共に、それらにロックするステップ１０８が再び実行される。ＣＭは、その次に、新しく指定された下り方向信号の関連する上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ステップ１０８に続く処理を以前に示されたように続行する。
【００５５】
もしテストのステップ１１６が、新しいＥＣＥメッセージは１つ以上の下り方向信号の削除を要求することを示す場合、指定されたチャンネルを削除するためにステップ１１８が実行されると共に、その次に、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、残存するチャンネルに関するＤＯＣＳＩＳ動作を継続するために、ステップ１２０が実行される。
【００５６】
図６Ａ、及び図６Ｂから構成される図６は、パケット配信、受信、及び単一のＩＰフローに関する順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである。多くのＩＰフローがあり得ると共に、従って、ＣＭＴＳ側のパケットの経路指定及び配信と、各ＣＭにおけるパケットの収集及び適切な順序への順序づけに関して、図６Ａ、及び図６Ｂの処理が、各ＩＰフローに関して繰り返される。
【００５７】
ステップ１２８、及びステップ１３０は、どのＣＭが広帯域性能を有すると共に、複数の下り方向信号を有効にするかを単に規定すると共に、それらは広帯域の下り方向信号ＤＯＣＳＩＳを確立するための図５Ａ、及び図５Ｂで説明される処理と同一の処理である。ステップ１２８は、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定すると共に、各ＣＭがそれぞれ幾つのチューナを備えているかを判定するために、登録メッセージデータを調査する、ＣＭＴＳのフレーム分配器または制御ＣＰＵ、または両方の処理を表す。好ましい実施例は、ＣＭからの上り方向信号の登録メッセージを受信するために、図１２におけるＣＰＵ２４２のような制御ＣＰＵを、上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ受信器と協力させることである。制御ＣＰＵは、同様に、上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号のトラフィックを有しているかを判定し、そしてルータ／ブリッジ３０からどのＣＭがそれらにアドレス指定された下り方向信号のトラフィックを有しているかに関する情報を受信する。制御ＣＰＵは、その場合に、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、そして各々が同時に幾つの下り方向信号チャンネルに同調し得るかを判定するために、登録データを調査する。制御ＣＰＵは、その次に、ＣＭを下り方向信号に割り当てるデータを、一般的にフレーム分配器内にあるテーブルに投入する。これは、わずか１台のチューナを備える旧式のＣＭが存在する可能性があるシステム、及び様々なＣＭが様々な数のチューナを備えている可能性があるシステムにおいて、重要である。
【００５８】
ステップ１３０において、ＣＭＴＳ（ＣＭに下り方向信号チャネルを割り当てるテーブルを使用する下り方向信号送信器と協力した制御ＣＰＵ）は、広帯域性能を有すると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳサービスに関する認可を有する各ＣＭに対して、下り方向信号のＥＣＥ−ＲＥＱメッセージを送信する。各ＣＭに対するＥＣＥメッセージは、それに、どの下り方向信号を広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために使用するかを指示すると共に、各下り方向信号チャンネルの動作パラメータを指定する。いくつかの実施例において、ＣＭＴＳは、そのＣＭに対するトラフィックが存在しないとしても、広帯域ＣＭが同調し得る全ての下り方向信号を自動的に有効にするために、ＥＣＥメッセージを送信することができる。他の実施例においては、ステップ１３４がそのスケジューリング（日程計画）機能を実行した後でＥＣＥメッセージが送信されるだけであると共に、激しいトラフィックを伴う特定のＣＭに対する追加の下り方向信号チャンネルの必要性は明確である。他の実施例において、ＥＣＥメッセージは、トラフィックの負荷、ＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳに関する認可を有しているかどうか、オペレータの選択等のようないくつかの基準に基づいて、特定のＣＭに送信されることができる。
【００５９】
ステップ１３２において、ＣＭＴＳのフレーム分配器は、ルータから入力パケットを受信すると共に、パケットがどのＣＭに対して送信されなければならないかを判定するために、各パケット内のアドレス情報を使用する。一般的に、ＷＡＮからの各入力パケットは、ＣＭに対してローカルエリアネットワーク、もしくはバス接続によって接続された周辺装置、もしくは周辺装置において動作する処理のＩＰアドレスを特定するアドレス情報を含む。ルータは、各ＣＭの後方に位置するＩＰアドレスと、ＣＭのルーティングテーブルに記憶されたＣＭのＭＡＣアドレスとの間のマッピングを有している。ルータは、その場合に、各パケット内のＩＰアドレスを判定すると共に、そのルーティングテーブル内で、パケットがアドレス指定されるＣＭの後方に位置する周辺装置（加入者宅内機器（Customer Premises Equipment）またはＣＰＥとも呼ばれる）のＭＡＣアドレスを検索するために、そのＩＰアドレスを使用する。ルータは、各ＩＰアドレスを、ＣＭの後方に位置する各ＣＰＥ、及びＣＭそれ自身に関するＭＡＣアドレスに割り当てるＡＲＰテーブルを備えている。いくつかの実施例において、フレーム分配器が、ＡＲＰテーブル内のデータに基づいて、どのチャンネルで各パケットを送信するかを決定できるように、ＡＲＰテーブルは、チャンネル番号を検索するために、フレーム分配器によって使用され得る番号を記憶するために使用される。各ＣＭは、ブリッジであると共に、従って、ルータは、ＣＰＥのＭＡＣアドレスをパケットに挿入すると共に、ＣＭは、ＣＰＥと接続されたＬＡＮ、または、バスにそれをブリッジ（橋渡し）する。他の実施例において、他のルータ処理、及びフレーム分配スキームは、各パケットがどのＣＭに送信されるべきかを決定するために使用され得る。
【００６０】
周波数、変調の種類、インターリーブの深さ、シンボルレート等のような下り方向信号のパラメータは、ＣＭによって、それがロックした最初のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関して自動的に決定されるが、しかし追加のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関して、それはＣＭＴＳによりＥＣＥメッセージにおいて指定されるべきである。
【００６１】
フレーム分配器の次の仕事は、ステップ１３４によって象徴されるように、ＣＭに対して順序通りに送信されることを前提とされる各ＩＰフローの全てのパケットをＣＭに対して供給することか、またはパケットが受信器において正しい順序で配置され得るように少なくとも伝送を管理することである。一般的に、ステップ１３４は、配信を最適化すると共に、サービス品質の要求を満足するようにパケットを分配するフレーム分配器の処理を表す。フレーム分配器は、ＩＰフローの中でのパケットの順序を保護するために、各広帯域ＣＭによって使用される複数の下り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネル上の伝送を常に管理しなければならない。これは、２つの方法のどちらにおいてでも実行され得る。実施例の第１の種類において、各ＩＰフローにおけるフレームの正しい順序は、各特定のＩＰフローからの全てのＩＰパケットを、単一のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のみで正しい順序において送信するように、フレーム分配器の動作を制限することによって保護される。別のＩＰフローからのパケットは、同様の方式で、それらがアドレス指定されたＣＭに対して別の下り方向信号で送信され得ると共に、同一のＣＭに対する別のＩＰフローは、前記同一のＣＭによって使用される広帯域トランクの別の下り方向信号で順序通り送信され得る。実施例の第２の種類において、フレーム分配器は、各ＭＡＣフレームにシーケンス番号を追加すると共に、その場合に、各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭに対してアドレス指定されたＭＡＣフレームを、複数の下り方向信号チャンネルを同時に使用してＣＭに送信する。
【００６２】
どの種類の実施例においても、フレーム分配器は、各ＣＭに対する下り方向信号トラフィックの伝送のスケジュールを作成するために、あらゆるサービス品質アルゴリズムを使用すると共に、その場合に、第１の種類または第２の種類の実施例のどちらが実行されているかに従って、上記のように各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが同調される複数の下り方向信号チャンネルを使用する。
【００６３】
ステップ１３６は、ＣＭが同調される各広帯域ＤＯＣＳＩＳチャンネルから、ＭＡＣフレームを受信すると共に再生するＣＭの処理を表す。特定の下り方向信号チャネルに同調された全てのＣＭに対して送信される全てのＭＡＣフレームは、その下り方向信号チャンネルに同調された各ＣＭによって受信される。ＣＭが同調される全ての広帯域ＤＯＣＳＩＳチャンネルから収集された全てのこれらのＭＡＣフレームは、ＣＭにおけるフレーム収集器に送信される。
【００６４】
ステップ１３８において、フレーム収集器は、受信された全てのＭＡＣフレームを分類すると共に、このＣＭに対してアドレス指定されなかったあらゆるＭＡＣフレームを廃棄する。いくつかの実施例において、フレームコレクタは、その場合に、このＣＭにアドレス指定された全てのＭＡＣフレームが受信されたと判定する。これは、ＭＰＥＧフレームにカプセル化されたＭＰＥＧ符号化におけるシーケンス番号か、またはフレーム分配器によってＤＯＣＳＩＳのフレームヘッダに追加されたシーケンス番号を使用して実行される。好ましい実施例において、ＤＯＣＳＩＳが“ベストエフォート（最善努力式）”の伝送メカニズムであるので、ステップ１３８は全て省略される。ステップ１３８は、ＤＯＣＳＩＳの“ベストエフォート”の伝送メカニズムを改良するための努力が行われる実施例において実行される。
【００６５】
最終的に、ステップ１４０において、フレーム収集器は、このＣＭにアドレス指定されたＭＡＣフレームを適切な順序に配置すると共に、それらをネットワークインタフェースに供給する。
【００６６】
「サービス品質」
追加のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャネルが、ＭＰＥＧ圧縮されると共に、カプセル化されたビデオ、または高い待ち時間に耐え得ない他の高帯域幅サービスを伝送している可能性があるので、バッファのアンダーラン（underun）が発生しないように、サービス品質は重要である。サービス品質（Ｑｏｓ）は、各ＣＭが指示したサービスの要求を検査するための方法論であり、それに対してＣＭは正当な認可を有すると共に、ＣＭの性能を考慮し、その場合に、ＣＭの能力を十分に利用する一方で、サービスのニーズを満たすように伝送のスケジュールを作成する。
【００６７】
複数のＢチャンネルが使用されるＩＳＤＮサービスのようなポイント・ツー・ポイントのトランクされた（trunked）ラインは、ピークレート、平均レート等のようなＱｏｓパラメータによって特定される拡大されたフローを伝送することができる。ポイント・ツー・ポイントのトランクされたラインにおけるＱｏＳの問題は、従来技術において既に解決されたが、しかしトランクされたポイント・ツー・マルチポイントのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号においてＱｏＳを供給することの問題は、以前には解決されなかった。
【００６８】
ポイント・ツー・マルチポイント環境に関するＱｏｓアルゴリズムの類概念を示す目的のために、次の用語が定義される。
【００６９】
“フロー（Flow）”：所定の規則に適合するか、またはそれらをポート４０００上のＵＤＰプロトコルによってＩＰアドレス“４．４．４．４”に行こうとする全てのデータフレームのような別のフローの他のデータフレームと区別する特定のヘッダー情報を有するデータフレームのストリームである。
【００７０】
“ＱｏＳ”：ピークレート、平均レート、バーストサイズ、最大許容遅延値、及び最大許容ジッタ値のようなトラフィックパラメータに従ってフローを形成すると共に、どのモデムが広帯域性能を有し、そしてそれぞれ幾つのチューナを備えているかというような位相幾何学的制限に従う能力である。
【００７１】
“リンク（Link）”：これを通じてＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のようなパケットが送信される一定方向の固定帯域幅のパイプである（帯域幅は、ＣＭＴＳによってＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に割り当てられた固定シンボルレートによって固定される）。リンクは、多くのフローを伝送することができる。例えば、複数のフローは、統計的多重化の使用によって、もしくはあらゆる他の多重化の形式の使用を通じてリンクに多重化され得る。
【００７２】
“トランク（Trunk）”：同一の方向に進行すると共に、１つの仮想リンクを形成するリンクのセットである。リンクを束ねる目的は、フローの統計的多重化を向上させることと同様に、単一のリンクの帯域幅性能を越える帯域幅性能を有するフローを備えるためである。トランクにおける各リンクは、トランクされたリンクと言われる。
【００７３】
“ポイント・ツー・マルチポイントトランク（Point to Multipont Trunk）”：１つの送信器またはＣＭＴＳ、及び少なくともいくつかがトランクにおける複数のリンクに同調し得る複数の受信器を備えるトランクである。
【００７４】
図７は、ここで教示されたＱｏＳアルゴリズムを説明する目的のためにＨＦＣシステム上のポイント・ツー・マルチポイントの物理チャンネル構造及び論理チャンネル構造を説明する図である。ＣＭＴＳ１４２は、下り方向信号１４６、及び下り方向信号１４８が代表的である４つの個別のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を送信する４台の下り方向信号送信器を備えている。この例において、これらの４つのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、チャンネル１、チャンネル２、チャンネル３、及びチャンネル４と言われることになる。４つの個別のケーブルモデム１５０、ケーブルモデム１５２、ケーブルモデム１５４、及びケーブルモデム１５６が示される。ケーブルモデム１５２は、単一の論理チャンネルだけに同調し得ると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を備えない旧式のＣＭである。他の３つのＣＭは、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を備えている。例えば、ＣＭ１５０は、上述のプロトコルが実行された後で、チャンネル１、及びチャンネル２に同調される２台のチューナを備えていると共に、ＣＭＴＳは、チャンネル１、及びチャンネル２に同調するようにＣＭ１５０に命令する。ＣＭ１５４は、論理チャンネル３、及び論理チャンネル４に同調するように指示されたと共に、ＣＭ１５６は、チャンネル１、チャンネル２、チャンネル３、及びチャンネル４に同調するように指示された。全ての４つの論理チャンネル１から論理チャンネル４までは、ＨＦＣ１４４の下り方向信号の媒体上において、異なる中心周波数で送信されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号であると共に、トランクされたラインを形成する。チャンネル１からチャンネル４の各々は、各チャンネルのチャンネルパラメータを与えるＣＭＴＳからの下り方向信号のＵＣＤメッセージによって下り方向信号に関して設定されたシンボルレートによって設定されるそれに関連する既知の帯域幅を備えている。
【００７５】
ＣＭＴＳ１４２は、４つのチャンネルの内のいずれかを使用して、または全ての４つのチャンネルを同時に使用して下り方向信号を送信できるが、しかし大部分のＣＭは、それらが備えるチューナの数によってそれらの性能を制限されると共に、チャンネル１からチャンネル４のサブセット上でのみ、同時にデータを受信することができる。
【００７６】
各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭは、データをＣＭに渡すために使用され得る下り方向信号のＥＣＥメッセージによって確立された多くのフローを有している。フローの各々は、満たすべき任意のＱｏＳ要求を有することができる。図８は、サービス品質の要求に関する、各フローの送り元及び送り先、フローＩＤ、及びフローの特性を示す図７の例の全てのフローを記載するテーブルである。図８における各行は、１つのフローＩＤに対応すると共に、フローＩＤは列１５８において与えられる。フローの送り元及び送り先は、列１６０において与えられると共に、ＱｏＳ要求は、列１６２において与えられる。例えば、フローＩＤ“ｆ−ＴＡ−１”は、“ｐＡ１”のピークレートによってベストエフォートのＱｏＳ要求を備えている。
【００７７】
ＣＭＴＳが様々なフローによって情報をＣＭ１５０からＣＭ１５６に送信するので、それは、（どのＣＭにデータを送信するためにどのチャンネルが使用され得るかというような）受信器の接続形態によって引き起こされた様々な制限を満たすと共に、所望のフロー特性を満たすチャンネル１からチャンネル４上の伝送スケジュールを作成するためのアルゴリズムを必要とする。この問題が解決されるまで、ポートトランキングの総合性能の効果的な使用は発生し得ない。
【００７８】
この問題に対する解決方法は、全ての位相幾何学的制限、及び所望のフロー特性を満たすためにフローのスケジュールを作成するスケジューラ処理である。以下で説明されるこの問題を解決するスケジューラアルゴリズムのあらゆる変形は、本発明の教示の中にある。以下で説明される“ＤＯＣＳＩＳ ＨＦＣ”システムのようなポイント・ツー・マルチポイント環境に関するＱｏＳアルゴリズムのあらゆるハードウェア、またはソフトウェアの実現は、本発明の教示の中にある。
【００７９】
図９は、ＨＦＣに実装されたＤＯＣＳＩＳシステムのポイント・ツー・マルチポイント環境において、ＱｏＳの機能性を提供するためのスケジューラを実現するために実行される必要がある機能のブロック図である。スケジューラ１６４は、ＱｏＳアルゴリズムを実行すると共に、待ち行列（Queue）メモリ１６６から送信されるべきフレームの放出を制御する。スケジューラによって管理された各個別のフローのためのメモリ１６６のような１つの待ち行列メモリが存在することになる。スケジューラは、１つの入力として、ライン１６８上のクロックを受信する。スケジューラは、同様に、ライン１７０上で、少なくともそれらのパケットがメモリ１６６に記憶されるフローのフローパラメータを受信する。新しく入ってくる送信されるべきフレームのそれぞれは、ライン１７２を経由してメモリ１６６に記憶されるので、新しいフレームがメモリに記憶されたという表示と、フレームのサイズに関する情報がライン１７４によりスケジューラ１６４に送信される。これは、スケジューラが、フレームが幾つメモリ１６６内に記憶されたか、及びそのサイズに関して、そしてフレームが幾つ伝送のために時間の所定期間に放出されたかに関して保持する情報に基づいて、メモリがどのように満たされるか、経過を追うことができるように実行される。そのスケジューラは、メモリ１６６のオーバフローを回避するために、この情報を維持する。フローのフレームが放出されなければならないことをスケジューラが決定するとき、それは、ライン１７６上のフレームパス信号を生成する。これは、メモリ１６６に、伝送のためのフレームをライン１７８上に出力させる。１つのＩＰフローからの全てのフレームが、同一のリンクまたはチャンネルに送信されるように制限される第１の実施例においては、メモリ１６６はＦＩＦＯである。もしシーケンス番号付けパケット化実施例（sequence numbering packetization embodiment）が実行される場合、メモリ１６６に記憶されるフレームは、シーケンス番号の追加によって既に修正されたことになるので、従って、メモリ１６６は、この実施例においてＦＩＦＯである必要がない。
【００８０】
図１０は、１つのＩＰフローに関するフローのスケジュールを作成するための好ましいＱｏＳアルゴリズムのフローチャートである。この処理は、各ＩＰフローに関して繰り返される。ＣＭＴＳがスケジュールの作成を実行している下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに関してその処理が示されるが、それは、同様に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得る。しかし、以下に説明されることになるように、ＣＭＴＳは、同様に上り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳのスケジュールの作成を実行する。ステップ１８０は、トランクを結合する各ＣＭに関するデータを収集する処理を表す。このステップは、トランクを結合したＣＭが、同時に幾つのリンク、もしくは下り方向信号のチャンネルに同調し得るかを決定する。この情報は、ＣＭによって提供された、それがチューナを幾つ備えるかを示す登録データから収集される。ステップ１８２において、ＱｏＳアルゴリズムは、各ＣＭのために有効にされたと共に、この特定の時間にＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳのために実際に使用できる特定のリンク、または下り方向信号チャネルを決定するために、ＣＭＴＳを制御する。これは、ＣＭＴＳが各ＣＭに対して送信した下り方向信号のＭＡＰメッセージ、及びＥＣＥ−ＲＥＱメッセージから収集され、様々な下り方向信号を有効にする（ＥＣＥメッセージ）と共に、その上のフローのスケジュールを作成する（ＭＡＰメッセージ）。ステップ１８４は、フレームを放出するスケジュールを作成する処理を表す。このステップは、ＣＭが同調されるリンクが伝送に利用可能であることを確認するためにチェックする。もし前記ＣＭが、保証された部分を備える一定ビットレートのデータの割り当て、または拘束された部分を備える可変ビットレートのデータの割り当てを有する場合、これは実行されるが、しかし他の実施例において、それは、フローに対するＱｏＳの要求に関係なくあらゆるデータの割り当てを有するあらゆるＣＭに関して実行されることになる。その考え方は、保証された部分のスケジュールの作成が実行され得るように、リンクが利用可能であることを確認することである。
【００８１】
ステップ１８６は、一定ビットレートを有するフローが方向付けられたＣＭに対する割り当ての保証された部分の送信を管理するために、フレームの放出のスケジュールを作成する処理を表すか、またはそれに対して方向付けられたそのようなフローを有するＣＭに対する可変ビットレートのフローの拘束された部分の送信を管理するために、フレームの放出のスケジュールを作成する処理を表す。スケジュールは、保証された部分、もしくは拘束された部分のフローの要求を満たすように、フレームの放出の時間を設定する。
【００８２】
ステップ１９０は、ステップ１８６において設定されたスケジュールに従って、適切な時刻にメモリ１６６に対するフレーム放出信号を生成する処理を表す。これは、フローの帯域幅の保証された部分、もしくは拘束された部分を実現する。スケジューラは、フローの放出が予定されていないあらゆる時刻、またはベストエフォートまたは可変ビットレートのフローの保証されない部分のような、他のフローの一部分であるフレームに対するフレーム放出信号を生成するためのトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する。フレーム放出信号は、これらの時刻の間に、適合しているフローを最高点まで引き上げるように生成される。
【００８３】
ＱｏＳを有する下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ処理の全ての種類が共有することになる必要な要素は、以下の通りである。
（１）どのＣＭが広帯域性能を有するか、及びそれぞれが広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得るチューナを幾つ備えるかを判定するための処理がある。
（２）各ＣＭに対して、幾つの下り方向信号に同調するか、及びそれらのパラメータは何かを通知するメッセージを送信するための処理がある。
（３）ＣＭに対する各ＩＰフローに関するＱｏＳパラメータ、そして全てのＩＰフローに存在する一定ビットレートのＩＰフローの保証された部分、及び全てのＩＰフローに存在する可変ビットレートのＩＰフローの拘束された部分が何であるかを決定する処理がある。
（４）各入力ＩＰフローからのフレームを記憶し、一定ビットレートのＩＰフローの各保証された部分のフレームを放出するスケジュールを作成すると共に、可変ビットレートのＩＰフローの拘束された部分のフレームを放出するスケジュールを作成する処理がある。
（５）ＩＰフローの保証された部分、及び拘束された部分を実現するために、スケジュールによってフレームを放出するための信号を生成し、トラフィックが存在しないか、または予定された放出がないスケジュール内のすき間を探し、それらの時間を、ベストエフォートのフロー、及び一定ビットレートのフローの保証されない部分か、または可変ビットレートのフローの拘束されない部分のような他のＩＰフローのフレームを放出するために使用する処理がある。
【００８４】
図１１Ａ、及び図１１Ｂから構成される図１１は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行する処理のフローチャートである。ステップ１９２は、ＣＭＴＳが、全ての利用可能な上り方向信号、及び中心周波数、シンボルレート、変調の種類等のようなそれらのチャンネルパラメータを特定するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネル記述子（Upstream Channel Descriptor：ＵＣＤ）メッセージを放送する処理を表す。ステップ１９４は、電源が投入されると、あらゆるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してそれにロックし、それがロックした下り方向信号に関連付けられた上り方向信号を使用して測定を実行し、同じ上り方向信号を使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得るチューナを幾つ備えるかを示すデータをＣＭＴＳに送信して登録する、ＣＭの処理を表す。ＣＭＴＳは、同様に、ＣＭに対して、ＣＭに別の下り方向信号、及びそれに関連する上り方向信号に変更するよう要求することを示すチャンネル変更メッセージを送信でき、これはステップ１９４によって同様に象徴されるであろう。
【００８５】
ステップ１９６において、ＣＭは、利用者アプリケーションからの要求を受信すると共に、従来のＤＯＣＳＩＳ方式でＣＭが同調される上り方向信号のチャンネルに関する上り方向信号のマップにおいて、帯域幅要求信号の競合期間の間、上り方向信号の帯域幅要求信号メッセージをＣＭＴＳに対して送信する。
【００８６】
ステップ１９８において、ＣＭＴＳは、各ＣＭからこれらの上り方向信号の帯域幅要求信号を収集すると共に、どのＣＭが上り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために、登録メッセージデータを使用する。ＣＭＴＳは、その次に、各広帯域性能を有するＣＭが、広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作に使用され得るチューナを幾つ備えるかを判定するために、登録データを使用する。
【００８７】
ステップ２００は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、図１０のフローチャートにおいて描写されたものを含むあらゆるサービス品質アルゴリズムを使用する処理を表す。スケジュールは、上り方向信号当たり１つのＭＡＰメッセージである、ＭＡＰメッセージに入れられる。各ＭＡＰメッセージは、一連の許可情報において、サービス識別子がＭＡＰメッセージに含まれる各ＣＭが、ＭＡＰが関連する上り方向信号で送信できるときを特定する。送信パラメータは、その上り方向信号に関するＵＣＤメッセージに記載されることになる。
【００８８】
ステップ２０２において、ＣＭＴＳは、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のためにＭＡＰメッセージにおいて予定された各ＣＭに対するＥＣＥ−ＲＥＱメッセージを生成して、送信するために、ステップ２００において生成されたＭＡＰメッセージ内のスケジュール情報を使用する。そのようなＣＭそれぞれに対するＥＣＥメッセージは、幾つの上り方向信号、及びどの上り方向信号が有効にされるかをＣＭに通知する。ＣＭは、指定された上り方向信号にそのチューナを同調することによって対応すると共に、その送信器を、その上り方向信号に関するＵＣＤメッセージのパラメータを使用して、その上り方向信号で送信するように調整する。ＣＭＴＳは、その場合に、関係する上り方向信号が割り当てられる下り方向信号に同調された全てのＣＭに対する各上り方向信号に関してステップ２００において生成されたＭＡＰメッセージを放送する。
【００８９】
ステップ２０４において、ＣＭは、ＥＣＥメッセージ、及びＭＡＰメッセージを受信すると共に、各ＣＭは、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳがそれのために有効にされたかどうかを判定する。これは、ＭＡＰメッセージまたはＥＣＥメッセージから、もしくはいくつかの実施例における急行通知メッセージ（express notification message）から、推定を引き出すことによって実行され得る。例えば、ＣＭが複数の上り方向信号を有効にすることをそれに通知するＥＣＥメッセージを受信するという事実、及びＥＣＥメッセージは広帯域ＤＯＣＳＩＳに特有であるという事実は、ＣＭは広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために有効にされた上り方向信号チャンネルを使用するべきであるという結論を支援する。ＣＭが、有効にするために既に通知された、全ての上り方向信号チャンネルに関するＭＡＰメッセージを調査すると共に、複数の上り方向信号チャンネルで同時にそれに対する複数の許可情報を発見するとき、これは確認され得る。
【００９０】
ステップ２０６において、ＣＭは、有効にされた上り方向信号チャンネルに関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータによって、そのチューナ、及び各有効にされた上り方向信号に関する送信パラメータを設定する。ＣＭは、その次に、そのデータを、各上り方向信号チャンネルに関連するＭＡＰメッセージにおいて指定された時刻に、有効にされた上り方向信号チャンネルで同時に送信する。ＣＭは、フレームを様々な上り方向信号送信器に分散するために、フレーム分配器を使用してこれを実行すると共に、フレーム分配器は、ＭＡＰタイミングに基づいた適切な時刻にフレームを放出する。ＱｏＳアルゴリズムによるトラフィックが予定されないか、またはトラフィックが存在しない場合のＭＡＰの許可情報は、ＣＭが、ベストエフォートのピークレート以下の、保証された一定ビットレート、または可変ビットレートのフローの拘束されたビットレート部分を備えない他のＱｏＳ種類のＩＰフローのフレーム、及び保証されたか、または拘束されたビットレート以外の他のＩＰフローのフレームを放出するスケジュールを作成するのに使用される。
【００９１】
ＣＭにおけるフレーム分配器は、１つの上り方向信号で送信されるべき１つのＩＰフローからの全てのフレームを制限することか、または前述のように下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のためのシーケンス番号を付加することのいずれかにより、ＩＰフローからの全てのフレームの受信の正しい順序を保証し得る。
【００９２】
ステップ２０８において、ＣＭＴＳは、それに割り当てられた全ての上り方向信号のチャンネルで、ＣＭから全てのフレームを受信すると共に、それらをそのフレーム収集器に渡す。ステップ２１０において、フレーム収集器は、そこに存在すると考えられている全てのフレームがそこに存在することを確認すると共に、各ＩＰフローが単一のチャンネルに制限される第１の実施例においてＩＰフロー毎にＦＩＦＯを使用することか、またはシーケンス番号を使用することのいずれかによって、それらを順序正しく配置する。ステップ２１２において、フレーム収集器は、その次に、ＣＭＴＳによる更なる処理のための適切な順序で、全てのＩＰフローのフレームを出力する。
【００９３】
図１２は、全てが１つのＣＭＴＳに対する共有されたＨＦＣシステムによって接続された、１つ以上の従来の単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭと、上り方向信号及び下り方向信号の両方の方向において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送の性能を有する複数の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭとから構成されるシステムのブロック図である。ブロック２１４は、それが複数のＤＯＣＳＩＳ送信器、及び複数のＤＯＣＳＩＳ受信器（それらは複数のＤＯＣＳＩＳ送受信器に結合され得る）を備えるので、上り方向信号と下り方向信号の両方の広帯域性能を備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭである。２台の従来のＤＯＣＳＩＳ受信器が、符号２１６、及び符号２１８で示されると共に、フレーム収集器が符号２２０で示される。ＤＯＣＳＩＳ受信器は、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのフレーム、またはパケットを受信すると共に、それらをフレーム収集器に渡す。受信器は、同様に、下り方向信号のＵＣＤメッセージ、及びＭＡＰメッセージ、及びＥＣＥメッセージを受信すると共に、それらを制御コンピュータ２１７に渡す。フレーム収集器は、存在すると考えられている全てのパケットが存在することを確認すると共に、それらを“ＮＩ”またはバスインタフェース２２２に対する引き渡しのための適切な順序に配置する。インタフェース２２２は、ＬＡＮまたはバスによってＣＭに接続される全ての周辺装置にそれらを配信する。
【００９４】
上り方向信号のパケットは、“ＮＩ”／バスインタフェース２２２によって受信されると共に、フレーム分配器２２４に渡される。フレーム分配器は、制御パス２３０経由で、制御コンピュータ２１７から、各パケットを上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ送信器２２６、及びＤＯＣＳＩＳ送信器２２８の内のいずれに送信するか、及び何時送信するかに関する情報を受信する。制御コンピュータは、ＣＭＴＳからの下り方向信号のＥＣＥメッセージ、及びＭＡＰメッセージ内の情報から、各パケットがどの上り方向信号の送信器に転送されるべきか、及び何時転送されるべきかを判定する。制御コンピュータは、同様に、問題になっているＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージ内のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して指定されたパラメータを使用して、下り方向信号のＥＣＥメッセージにおいて指定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の内の１つで送信するように、制御パス２３２によって各上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ送信器を設定する。ＤＯＣＳＩＳ受信器は、それらのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のパラメータが何であってもそれに従い、ＥＣＥメッセージにおいて指定されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を受信するように、制御パス２３２によって設定される。制御コンピュータ２１７は、以下の機能を実行するために、それらの全ての回路の動作を編成する。電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を発見すると共にそれにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用し、測定が成功したかどうかを示す肯定応答メッセージを送信し、前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号性能を通知する登録メッセージを送信し、各々が周波数、シンボルレート、変調の種類、及びＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の他のパラメータを示す複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信し、利用者アプリケーションから上り方向信号のデータを送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによってそれに対応し、広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のためにどの上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブルメッセージを受信し、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルとそれぞれ関係があると共に、前記ＣＭが何時前記チャンネルで送信することができるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信し、適切な上り方向信号チャンネルに関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータに従って、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように前記ＣＭの送信器を調整し、前記チャンネルに関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって、指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する。
【００９５】
広帯域性能を有するＣＭＴＳ２３６は、下り方向信号に関して、図２に示す上述のものと同じに構成されると共に、同じに動作する。ＣＭＴＳの広帯域ＤＯＣＳＩＳの上り方向信号に関する部分は、ＣＭに対して送信された下り方向信号のＵＣＤメッセージ内のデータに従って、制御コンピュータ２４２によって設定される複数のＤＯＣＳＩＳ受信器２３８、及びＤＯＣＳＩＳ受信器２４０を備えている。ＣＭＴＳの制御コンピュータは、ＭＡＰメッセージから、どのＣＭのデータがあらゆる特定のミニスロットで受信されるか、及びそれが割り当てられた上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルはどれかを認識する。それは、同様に、その上り方向信号チャンネルのパラメータを認識するので、従ってそれは各受信器を、制御パス２４６によって、適切なパラメータに基づいて受信するように調整する。受信器は、それらが受信する全てのフレームを、あらゆる特定のＣＭに対する許可の間に送信されたと考えられている全てのフレームが到着したことを確認するために、ＣＭ内のフレーム収集器のように機能するフレーム収集器２４４に渡す。フレーム収集器は、その次に、各ＩＰフローのフレームを適切な順序に配置すると共に、パス２４８経由でそれらをルータ３０に供給する。
【００９６】
本発明がここに開示された好ましい実施例、及び代替実施例に関して発表されたが、当業者は、発明の精神及び範囲からはずれない、ここに開示された教示に対する可能な代替実施例及び他の変更を認識することになる。全てのそのような代替実施例、及び他の変更は、これに関して添付された特許請求の範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】あらゆるＤＯＣＳＩＳシステムにおいて必要とされる機能ブロックを示す、従来技術の非ポートトランキングＤＯＣＳＩＳシステムの図である。
【図２】ＣＭＴＳからＣＭに対して複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時にデータを送信するためにポートトランキングを実行する広帯域ＤＯＣＳＩＳシステムの図である。
【図３Ａ】オリジナルの従来技術の“ＤＯＣＳＩＳ ＰＤＵ”カプセル化スキームの図である。
【図３Ｂ】広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行するためのカプセル化方法に必要とされるシーケンス番号を追加するように修正されたオリジナルの“ＤＯＣＳＩＳ ＰＤＵ”カプセル化スキームの図である。
【図４】広帯域ＤＯＣＳＩＳをサポートするためのシーケンス番号を備えるように修正された従来技術のＤＯＣＳＩＳフレームカプセル化スキームの図である。
【図５Ａ】ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立して使用するために実行される処理のフローチャートである。
【図５Ｂ】ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立して使用するために実行される処理のフローチャートである。
【図６Ａ】パケット配信、受信、及び順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである
【図６Ｂ】パケット配信、受信、及び順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである
【図７】ここで教示されたＱｏＳアルゴリズムを説明する目的のためにＨＦＣシステム上のポイント・ツー・マルチポイントの物理チャンネル構造及び論理チャンネル構造を説明する図である。
【図８】サービス品質の要求に関する、各フローの送り元及び送り先、フローＩＤ、及びフローの特性を示す図７の例の全てのフローを記載するテーブルである。
【図９】ＨＦＣに実装されたＤＯＣＳＩＳシステムのポイント・ツー・マルチポイント環境において、ＱｏＳの機能性を提供するためのスケジューラを実現するために実行される必要がある機能のブロック図である。
【図１０】好ましいＱｏＳアルゴリズムのフローチャートである。
【図１１Ａ】好ましい上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳプロトコルのフローチャートである。
【図１１Ｂ】好ましい上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳプロトコルのフローチャートである。
【図１２】全てが１つのＣＭＴＳに対する共有されたＨＦＣシステムによって接続された、１つ以上の従来の単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭと、上り方向信号及び下り方向信号の両方の方向において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送の性能を有する複数の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭとから構成されるシステムのブロック図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０ “ＤＳ ＭＡＣ／ＰＨＹ／ＲＦ”インタフェースブロック
１２ ＣＭＴＳ
１４ “チューナ、ＰＨＹ、及びＭＡＣ”ブロック
１６、２２、２４ ＣＭ
１８ ＨＦＣシステム
１０、１１、１３、１５ 下り方向信号送信器
２０ 経路指定またはブリッジ機能（ルータ／ブリッジ）
２６ インタフェース
２８ ＣＭＴＳ
３０ 経路指定またはブリッジ機能（ルータ／ブリッジ）
３２、３４、３６ ＣＭ
３８ フレーム分配器
４０、４２、４４、４６、４８、５０ チューナ
５０、５２、５４ ネットワークインタフェースカード（または“ＮＩ”）
４６、４８ フレーム収集器
６０ オリジナルの“Ｔ／Ｌ”フィールド
６２ ＰＤＵデータ部分
６４ タイプ／長さフィールド“Ｔ／Ｌ”
６６ 新しい“Ｔ／Ｌ”フィールド
６８ “ｐｒｅａｍｂｌｅ”フィールド
７０ “ｓｙｎｃｂｙｔｅ”フィールド
７２ “Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＦＣ）”フィールド
７４ “ＭＡＣ−ＰＡＲＭ”フィールド
７６ “ＬＥＮＧＴＨ”フィールド
７８ 拡張ヘッダフィールド“ＥＨＤＲ”
８０ “ＰＨＳ”フィールド
８２ 新しい拡張ヘッダフィールド
８３ “ＨＣＳ”フィールド
８４ “ＰＤＵ”フィールド
８８ 送り先アドレス（ＤＡ）
９０ 送り元アドレス（ＳＡ）
９２ タイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド
９４ ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）データセクション
９６ “ＣＲＣ”フィールド
１４２ ＣＭＴＳ
１４４ ＨＦＣ
１４６ 下り方向信号
１４８ 下り方向信号
１５０ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５２ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５４ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５６ ケーブルモデム（ＣＭ）
１６４ スケジューラ
１６６ 待ち行列（Queue）メモリ
１６８、１７０、１７２、１７４、１７６、１７８ ライン
２１４ ブロック
２１６、２１８ ＤＯＣＳＩＳ受信器
２１７ 制御コンピュータ
２２０ フレーム収集器
２２２ “ＮＩ”またはバスインタフェース
２２４ フレーム分配器
２２６、２２８ ＤＯＣＳＩＳ送信器
２３０、２３２ 制御パス
２３６ ＣＭＴＳ
２３８、２４０ ＤＯＣＳＩＳ受信器
２４２ ＣＰＵ
２４４ フレーム収集器
２４８ パス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＴＶシステムにおける広帯域ＤＯＣＳＩＳに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルモデム、及びＤＯＣＳＩＳ標準は、ハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）ケーブルテレビシステムを介したデジタルサービスの配信を可能な限り実行した。インターネットデータ、ビデオオンデマンドの映画、電話通信、インターネットを介した電話通信、双方向ゲーム、セキュリティカメラのデジタル写真のセキュリティサービスに対する上り方向信号配信、及び多数の他のアプリケーションに関するデジタルデータの配信が可能になっている。これらのサービスは、非常に有益で、他のものより相当価値がある。いくつかのサービスは、他のものより更に多くの帯域幅を必要とする。ＨＦＣシステム上のビデオオンデマンドは、多くによって未来のキラーアプリケーション（killer application）と考えられている。ＭＰＥＧによって圧縮されるときでさえも、ビデオ及び映画は、多量の帯域幅を必要とすると共に、実質的にインターネットデータの配信より更に多くの帯域幅を必要とする。ＭＰＥＧ−２圧縮に関する一般的な経験則は、ビデオストリーム当たり３〜３．５［ＭＢ／ｓ］である。３８［ＭＢ／ｓ］チャンネルを介した３．５［ＭＢ／ｓ］ストリームの統計的多重化は、貧しい。加入者宅内機器あたりの速度を増加させると、統計的多重化を非常に改良することができる。これは顧客の利益にならないが、サービスプロバイダである、ケーブルモデム、及びケーブルモデム終端システムを購入するケーブルシステムオペレータにとって非常に有益である。
【０００３】
ポートトランキング（port trunking）、またはリンク集合（link aggregation）と呼ばれる手法が、従来技術の電話、及び他のデータ通信システムにおいて使用された。ＨＦＣシステムの世界の外に、イーサネット（登録商標）を介したリンク集合のための“IEEE 802.3ad”、及び“RFC”1990年（http://www. faqs.org/rfcs/rfc1990.html）に説明された“Multilink-PPP”という、ポートトランキングに対する２つの関連した標準が存在する。これらの標準のどちらも、ＤＯＣＳＩＳに言及しないし、それらはＤＯＣＳＩＳシステムに使用されない。これは、これらの標準の双方共がポイント・ツー・ポイント（point-to-point）リンクを必要とすると共に、ＤＯＣＳＩＳがポイント・ツー・マルチポイント（point-to-multipoint）リンクの環境だからである。発明者の知識に対して指定されたどこにも、ポートトランキングのポイント・ツー・マルチポイントバージョンは存在しない。
【０００４】
ＨＦＣシステムは、マルチユーザによって共有されるので、従って各顧客の利用可能な帯域幅は無制限ではない。ＤＯＣＳＩＳの６４値ＱＡＭチャンネルは、６メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅、及び１秒間に２７メガビット（ＭＢ／ｓ）のペイロード容量を有している。２５６値ＱＡＭ変調がＤＯＣＳＩＳの更に進んだバージョンで使用されるが、しかし、それでもなお、それらのチャンネルは６［ＭＨｚ］の帯域幅であり、そしてペイロード容量はわずか３８［ＭＢ／ｓ］である。ヨーロッパにおける６４値ＱＡＭチャンネルは、帯域幅８［ＭＨｚ］で３８［Ｍｂ／ｓ］のペイロード容量であり、そして２５６値ＱＡＭチャンネルは、５１［ＭＢ／ｓ］のペイロード容量を有している。各チャンネルは、それ自身の周波数スロットを有している。
【０００５】
ペイロード容量は、その特定のチャンネルに同調される全てのケーブルモデム（ＣＭ）によって共有された、利用可能な全体の総計の帯域幅を表す。ペイロード容量は、同様に、適切な時に何時でも単一のＣＭに対して利用可能である最大のバーストレートを表す。いくらかのサービスは、これより更に多くのペイロード配信容量を必要とする。
【０００６】
現在のＤＯＣＳＩＳは、単に、ケーブルモデム終端システム（ヘッドエンド、またはＣＭＴＳ）における複数のチャンネルの伝送を可能にすることによって、及びいくつかが利用可能なチャンネルのそれぞれに同調されるように、ケーブルモデムの集団を分割することによって、総計の容量の増加を提供するだけである。これは、ＣＭの所定の集団の大きさを横断して総計した容量を増大させるが、しかし、１つのＣＭに対するバースト容量を全く増大させない。従って、その問題はまだ残ると共に、それは、データに関して高い需要を有する最も良い顧客にとって重大な問題である。
【０００７】
ＤＯＣＳＩＳは、単一の下り方向信号（ＤＳ）チャンネルに同調されたＣＭを、負荷バランシングの目的のために別のＤＳチャンネルに同調するように導くためのメカニズムを備えている。しかし、この方法は、それが、新しいチャンネルに関して測定を実行するための他の誘因を待つと共に、新しいチャンネルに関する指定された測定ウィンドウの間、再度測定処理を実行するその受信器を再同調しているとき、その間ＣＭがあらゆるデータを受信することができない数十ミリセカンドの時間を必要とする。（ここで、測定は、どのようにそれらがそれらのタイミング、周波数、位相、電力を調整すべきかを示すＣＭに対する下り方向信号メッセージを続いて送信すると共に、新しい上り方向信号の等化フィルタ係数の生成に使用するための上り方向信号の等化係数を含んでおり、これ以降単に“測定”と呼ばれることになる、ＤＯＣＳＩＳの測定と等化を意味する。）
【０００８】
以下の３つの理由のためにＣＭに対するトラフィックレートを増加することが望ましい。“１．サービスのデータレートが時間の経過と共に上昇するので、接続されたＣＭ全てで利用可能な平均データレートを増加するため。”、“２．単一のＣＭに対するバーストレートを増加するため。”、そして“３．チャンネルに関するデータトラフィックの統計的多重化のレベルを増加するため。”。
【０００９】
現存するＤＯＣＳＩＳプロトコルのみが、上記に記載された問題番号“１”を扱う。上記に記載された問題番号“２”及び問題番号“３”は、単に、単一のモデムに対して利用可能である瞬間的な帯域幅を増加することによって解決され得る。
【００１０】
以下のような、単一の装置に対する容量を増大させる方法が２つだけある。“１．チャンネル当たりの容量を増大する。”、または“２．同時に複数のチャンネルに同調すると共に、それらの間で容量を分配する能力を有するケーブルモデムに対して利用可能なチャンネルの数を増加する。”。
【００１１】
単一のＣＭに対する最大のバーストレートを増加するために、ブロードコム（Broadcom）社の技術者のような他の当業者が、ここに示されるアプローチ以外の他のアプローチを試みることによって、チャンネルの容量を増大させるというこの問題に取り組んでいる。一般的に、これらの他のアプローチは、物理階層技術を必要とする。これらの技術は、“シンボルレートを増加すること。”、“２５６値ＱＡＭから５１２値ＱＡＭ、または１０２４値ＱＡＭに変更することによって、変調次数を増加すること。”、“既に最大能力で送信している固定帯域幅のチャンネルで更なるデータが送信されるときに、結果として生じるより多数のエラーを検出すると共に訂正することができるように、順方向誤り訂正（forward error correction：ＦＥＣ）符号化を強化すること。”、または“場合により変調スキームを変更すること。”を含む。これらの技術の１つ以上は、ブロードコム社の製品において今使用中であるかもしれない。データ圧縮のような他のリンク階層技術が、同様に研究されつつある。
【００１２】
５１２値ＱＡＭ及び１０２４値ＱＡＭのような更に高密度の信号点配置（constellation）に変更することは、非常に静かなチャンネルと高い信号対雑音比（高品質のＨＦＣシステム、及び良好な雑音抑圧）、またはペイロードデータストリームに付加された更に大きな数の誤り検出及び誤り訂正ビットによる順方向誤り訂正及びスループットの損失の高い程度を必要とする。高い信号対雑音比を有する静かなチャンネルは達成しにくいと共に、いくらかの更に古いシステムにおける高い十分なＳ／Ｎは達成することが不可能であるかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの技術、またはアプローチの全ては、高い信号対雑音比のためにＨＦＣシステムに課せられたスループットの損失、及び厳しい要求の他に、１つの共有された大変な欠点を有している。それらは下位互換性がなく、それは、これらの技術を考慮することによって設計されていない、ＨＦＣシステム上の全ての古い単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭが旧式であることを示すと共に、ＣＭＴＳの置換を要求することを意味する。ケーブルオペレータは、彼らの現存するＣＭ及びＣＭＴＳの在庫に投資された数百万ドルを有していると共に、彼らは、その全てを交換するために、同様の量かそれ以上のお金を使用することを望まないので、これは、非常に大きい問題である。この特許出願以外では、出願人が承知している誰も、ＤＯＣＳＩＳシステムにおけるポートトランキングの使用に関して、開発もしくは提案のいずれもしなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の教示によると、ＣＭは、同時に複数のチャンネルを受信すると共に、それらのチャンネルを横断する容量を共有するように構成される。これは、明らかに従来技術のＣＭに対する、及びＣＭＴＳに対する変更を必要とするが、しかし、それは、システムがまだＨＦＣシステム上にある更に古いＣＭと下位互換性を有するように、現存する従来技術のＣＭがまだ使用されることを可能にする。本発明の方法、及び装置は、チャンネルのポートトランキンググループ内の各チャンネルが完全なＤＯＣＳＩＳチャンネルであるので、本質的に下位互換であると共に、同調された１チャンネルのみを受信することができる旧来のＣＭを備えることができる。
【００１５】
ＣＭＴＳは１つだけであるので、それに対する変更は、１つのＣＭを変更するためのコストに全ての顧客をサポートするのに必要とされる可能な限りの何千ものＣＭを掛けたコストほど高価ではない。ＣＭのハードウェア変更コストだけが唯一のコストではない。同様に、それら全てがＣＭのハードウェア変更それ自体のコストを非常に越え得る、トラックを動かすコスト、及び労働者のコスト、及びあらゆる下取り／アップグレードプログラムのコストを含むサービスコールのコストが発生する。ＣＭＴＳに要求されている変更は、同時に複数のチャンネルを受信すると共に、これらのチャンネルの全てを横断して容量を共有することによってポートトランキングを実行可能なＣＭがシステムに存在するという事実をそれに意識させるか、またはそれを判定可能にさせることである。ＣＭＴＳは、ＣＭがポートトランキング機能を有するものに交換されると共に、ポートトランキングＣＭが、単に単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルＣＭとして、旧式のＣＭＴＳ上で良好に機能することになる前に、ポートトランキングをサポートするために、常にアップグレードされ得る。
【００１６】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ接続の下り方向信号を生成するためのポートトランキングの方法は、ＣＭＴＳの観点から、一般的に以下を有する。
（１）ＣＭ性能を通知するデータを含むＣＭ登録メッセージを受信し、このデータから、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有すると共に、それぞれのＣＭが幾つの下り方向信号及び上り方向信号を同時に使用できるかを判定する段階。
（２）各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭに、どの下り方向信号チャンネルが利用可能であるかを通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階。
（３）サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号で送信する様々な送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するため、及び（ＩＰフロー（IP flow）からの全てのフレームを同一のＤＯＣＳＩＳチャンネルで適切な順序で送信するか、またはＭＰＥＧ圧縮データに関するＭＰＥＧ−２伝送体系のプライベートセクション（private section）にシーケンス番号を付加するように）受信器側においてフレームが適切な順序で配置され得ることを保証すると共に、フレームを分配するために、シーケンス番号を付加するか、または他のものを付加するように、ケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する段階。
（４）特定のケーブルモデムに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ケーブルモデムが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのケーブルモデムに対して送信する段階。
【００１７】
この類概念の他の種類において、上り方向信号と下り方向信号の両方の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作が実行され、ＣＭＴＳは、同様に、各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なケーブルモデムから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分（committed portion）を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出し、様々なＣＭから上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳフレームを受信し、全てのフレームが各ＣＭからの各ＩＰフローに存在することを確認すると共に、フレームを適切な順序に配置し、更なる処理に対してフレームを供給する。
【００１８】
サービス品質アルゴリズムを実行するための好ましい処理は、以下の、各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが、登録データ及び送信されたＥＣＥメッセージからのデータを使用して同調される特定の下り方向信号を判定すると共に、ルータより受信されたパケット内のヘッダから、各広帯域ＣＭに向けられた特定のＩＰフローを判定する段階と、特定のＣＭが同調されると共に、ＣＭに対して送信されるべきＩＰフローを有する下り方向信号が、伝送に利用可能であるかを確認すると共に、各ＩＰフローのサービス品質要求を判定する段階と、ＣＭが同調されると共に、一定ビットレートのフローであるか、または保証された部分を有する可変ビットレートのフローである、サービス品質要求を備えるＩＰフローを有する利用可能な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに関する、一定ビットレートのフローの保証された部分、及び可変ビットレートのフローの拘束された部分のスケジュールを作成する段階と、一定ビットレートのサービス品質ＩＰフローの前記保証されたビットレートを実現すると共に、及び可変ビットレートのサービス品質ＩＰフローの拘束されたビットレート部分を実現するために、予定される時刻に、フレーム放出信号を生成すると共に、適切な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネル上にフレームを放出して送信する段階と、あらゆる広帯域下り方向信号に関して、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するＣＭが、前記ＣＭが同調されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号で、前記ＣＭ、または他のＣＭに対するフレームの放出が予定されないあらゆる時刻、または前記ＣＭに向けられると共に、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するフレームを放出するトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する段階とを有する。
【００１９】
ＣＭの観点からの広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、以下の段階を有する。
（１）電源が投入されるか、もしくはリブートされると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してロックする段階。
（２）ケーブルモデムがロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号と関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ＣＭＴＳにシステム上のＣＭとして登録する段階。
（３）ＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に使用可能であるチューナを幾つ備えるかを示す情報をＣＭＴＳに送信する段階。
（４）前記ＣＭＴＳから、前記ＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に幾つの下り方向信号チャンネルを、及びどの下り方向信号チャンネルが使用されることになるかを示すＥＣＥメッセージを受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された下り方向信号チャンネルのそれぞれに前記ＣＭのチューナを同調することによってそれに応答する段階。
（５）前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された２つ以上の下り方向信号チャンネルで同時に送信された広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳフレームを受信すると共に、全フレームが受信されたかを確認する段階。
（６）前記受信されたフレームを適切な順序に配置すると共に、更なる処理のために、前記ＣＭに接続された周辺機器に対して前記フレームを供給する段階。
【００２０】
ＩＰフローの送信されたフレームが、送信された後で、受信器によって適切な順序で配置されることが重要であると共に、これは広帯域ＤＯＣＳＩＳの上り方向信号及び下り方向信号のいずれにも適用される。これは、少なくとも２つの方法で実行され得る。第１に、ＩＰフローの全てのフレームは、同一の下り方向信号チャンネルで送信されるように制限され得る。それらが適切な順序で送信される限り、それらは、異なるフレームに異なって影響を及ぼす同一チャンネル上の異なる待ち時間に関係なく、この種類の実施例において適切な順序で受信されることになる。第２の種類の実施例において、フレーム分配器は、送信された全てのフレーム、そして特に単一のＩＰフローにおける全てのフレームに対して、それらが送信された異なるチャンネル上の異なる待ち時間のために、たとえ順序が狂ってそれらが送信されるとしても、もしくはたとえ順序が狂ってそれらが受信されるとしても、それらがシーケンス番号を使用して、受信器においてまだ適切な順序で配置され得るように、シーケンス番号を付加し得る。
【００２１】
広帯域上り方向信号のＤＯＣＳＩＳプロセスの類概念は、以下のとおりに定義される。
１）ＣＭＴＳは、その内の各１つが、複数のそのようなチャンネルの内の１つである特定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及び他のパラメータを定義するＵＣＤメッセージを頻繁に放送する。ＣＭの観点から見ると、ＣＭは、ＵＣＤメッセージを受信すると共に、後で上り方向信号が有効にされるときに使用するために、それについてのデータを記憶する。
２）ＣＭは、電源が投入されると、下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを発見すると共に、通常の方法でＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関する測定、及び登録を実行する。ＣＭＴＳの観点から見ると、ＣＭＴＳは、測定バーストを受信し、測定及び等化収束を実行すると共に、ＣＭのタイミング、周波数、及び電力オフセット、そして次の上り方向信号のバーストを制御すると共にフィルタ処理する際に使用する上り方向信号等化係数を与える測定バーストを送信した各ＣＭに対して、１つ以上の下り方向信号メッセージを送信する。ＣＭは、その次に、訓練に成功したという肯定応答メッセージを送信すると共に、ＣＭが上り方向信号及び下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、そして幾つのＤＯＣＳＩＳ上り方向信号をＣＭが同時に送信することができるかということを含む、ＣＭの性能を示す上り方向信号の登録メッセージを送信する。ＣＭＴＳは、これらのメッセージを受信すると共に、少なくともその中のＤＯＣＳＩＳ性能を考慮する幾つかのデータを記憶する。
３）ＣＭは、上り方向信号のデータを送信するか、及び／または下り方向信号のデータを受信することを要求する利用者アプリケーションから要求を受信する。ＣＭは、ＣＭＴＳに対して、上り方向信号の帯域幅要求信号、及び要求された下り方向信号データに関連する情報を送信することによって対応する。ＣＭＴＳは、ＣＭから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために登録データを使用し、要求された帯域幅を備えるＣＭが幾つの上り方向チャンネルを同時に伝送できるかを判定する。
５）もしＣＭとＣＭＴＳの両方が広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する場合、その場合に、ＣＭＴＳは、上り方向信号のトラフィック要求を分析すると共に、上り方向信号のトラフィックを有し、かつ広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作に関する認可を有するＣＭに関する上り方向信号のポートトランキング機能をオンにするかどうかを決定する。
６）ＣＭＴＳが、各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、サービス品質アルゴリズムを使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用するように予定される各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を有するＣＭまたは複数のＣＭが、ＭＡＰメッセージの関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で伝送することができるときを予定する個別のＭＡＰメッセージを生成する。
７）上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳは、上り方向信号において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するどのＣＭが複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用する必要があるかを判定するために、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を使用するＣＭＴＳによってオンにされる。上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳは、その場合に、ＣＭに対して、どの上り方向信号を上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に使用するかをそれに通知するＥＣＥメッセージを送信することによって、そのようなＣＭに関してオンにされる。上記の段階“６）”におけるＭＡＰメッセージも、同様に送信される。ＣＭは、これらのＥＣＥメッセージを受信すると共に、そのＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージによって確立されたパラメータに従って指定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で送信するように、その送信器を調整する。ＣＭは、これらのＭＡＰメッセージを受信すると共に、ＥＣＥメッセージによって有効にされた上り方向信号チャンネルでの上り方向信号の伝送時刻を決めるために、その中のデータを使用する。
８）ＣＭＴＳは、ＣＭによって送信された全てのフレームを受信し、それらを、全てのＣＭによって送信された全てのＩＰフローの全てのフレームが存在することを確認し、そして各ＩＰフローに関して適切な順序でそれらを配置すると共に、処理のためにそれらを分配するフレーム収集器に渡す。キーポイントは、旧式の単一チャンネルのＣＭが、下り方向信号に関して広帯域ＣＭによって同時に受信される複数のチャンネルの中のあらゆる単一のチャンネルを共有することができるか、またはシステムを下位互換にするように、ポートトランク（port trunk）におけるあらゆる上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを従来の方法で使用できるということである。
【００２２】
本発明は、ここでＤＯＣＳＩＳと、ケーブルモデム終端システム及びケーブルモデムとに関して説明されるが、本発明の教示は、携帯電話システム、または固定無線システムのような、ポイント・ツー・マルチポイントシステム構造において、共有された媒体によって単一の送受信器を複数の送受信器に接続する、あらゆる伝送メカニズム、及びあらゆる伝送媒体に広く適用できる。セルラシステム、及びＰＣＳシステムは、どの特定のセルにおいても、ポイント・ツー・マルチポイントシステムである。特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＣＭＴＳに対する言及は、単一の送受信器に対する言及として理解されるべきであると共に、特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＣＭに対する言及は、単一の送受信器と通信するために媒体及び伝送メカニズムを共有する複数の送受信器に対する言及として理解されるべきである。特許請求の範囲及びここでの他の場所におけるＨＦＣまたはハイブリッドファイバ同軸に対する言及は、ケーブルシステムに置き換えるための携帯電話またはＰＣＳシステム、及び固定無線方式の提案を含むポイント・ツー・マルチポイント構造における伝送のあらゆる共有された媒体に対する言及として理解されるべきである。ＤＯＣＳＩＳに対する言及は、ポイント・ツー・マルチポイント通信のためのあらゆる伝送メカニズムに対する言及として理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照すると、ポートトランキングの概念を使用することができない従来技術のＤＯＣＳＩＳシステムの機能ブロック図が示される。この図は、バックグラウンドの従来技術、及びＤＯＣＳＩＳシステムにおいてポートトランキングを実行する方法を理解する際に役に立つ。ＣＭＴＳ１２における“ＤＳ ＭＡＣ／ＰＨＹ／ＲＦ”インタフェースブロック１０は、ＦＥＣ符号化、及びＭＡＣデータフレームのカプセル化、及び６［ＭＨｚ］か８［ＭＨｚ］の帯域幅を有するＲＦチャンネルまたは搬送波信号への（多重化を含む）変調に必要とされる既知のハードウェア及びソフトウェアの全てを備える。ＣＭ１６における“チューナ、ＰＨＹ、及びＭＡＣ”ブロック１４は、ＨＦＣ１８上で伝送された１つのＲＦチャンネルに同調し、復調し、そしてカプセルから出して、受信データフレームのエラーを訂正するための既知の回路構成及びソフトウェアの全てを備える。これらの２ブロックは、７階層のＯＳＩモデルにおけるＰＨＹ階層、及びＬＩＮＫ階層の一部分を含む。
【００２４】
ＣＭＴＳ１２は、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに対応する、４台の個別の下り方向信号送信器１０、下り方向信号送信器１１、下り方向信号送信器１３、及び下り方向信号送信器１５を備える（上り方向信号受信器はこの図では示されない）が、しかし図１２を参照すると、ここではＣＭＴＳ２３６は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのための複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ受信器を備えている。代替実施例において、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのみを受信する複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ受信器を備えるＣＭＴＳが使用されることができる。ＣＭＴＳは、同様に、ＣＭの内部またはＣＭの後方に位置する（例えば、バス、またはＬＡＮによってＣＭと接続されたパーソナルコンピュータ）様々なＩＰアドレスまたはＭＡＣアドレスにアドレス指定されたパケットを、適切な下り方向信号送信器１０、下り方向信号送信器１１、下り方向信号送信器１３、及び下り方向信号送信器１５に対して経路指定する、経路指定及び／またはブリッジ機能（routing and/or bridging function）２０を備えている。３つの個別のＣＭ１６、ＣＭ２２、及びＣＭ２４は、同一のＨＦＣシステム１８と接続されることが示されると共に、それぞれは、どんな特定の時間においても、単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルだけに同調し得る。それぞれは、ここでは“ＮＩ”と呼ばれ、符号２６が代表的である、ネットワークインタフェースまたはバスインタフェースを備えている。“ＮＩ”は、イーサネット（登録商標）または“８０２．１１ ＷｉＦｉ”と同様に、ＵＳＢ、ＵＳＢ２、Ｆｉｒｅｗｉｒｅであり得る。
【００２５】
ポートトランキングを提供するために、“１．特定のＣＭにアドレス指定されたフレームをＣＭＴＳの経路指定／ブリッジエンジンからＣＭが同調されるＲＦチャンネルに対して分配するための方法。”と、“２．ＣＭにおいて、複数のＲＦチャンネルを受信すると共に、各チャンネルからフレームを集め、そしてそれらを、適切な順序での再構築のために高い階層に渡す方法。”という２つのものが必要とされる。
【００２６】
図２は、ＣＭＴＳからＣＭに対して複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時にデータを送信するためにポートトランキングを実行する広帯域ＤＯＣＳＩＳシステムの図である。ＣＭＴＳ２８は、ＣＭ３２、ＣＭ３４、及びＣＭ３６に対して、またはコンピュータに対して、またはＣＭの後方に位置すると共に、ＬＡＮによってＣＭに接続された、またはバスによってフレーム分配器３８に接続された他の周辺機器に対してアドレス指定された全てのパケットを経路指定するか、またはブリッジ（橋渡し）する、経路指定またはブリッジ機能３０を備える。ルータ３０は、入力パケット内のＯＳＩモデル階層３のＩＰアドレスを使用する従来のルーティング機能を実行することができる。入力パケットにおけるアドレス情報は、ルーティングテーブルに従って、そのパケットがどのＣＭに対して送信されるべきであるかを決定するために使用される。もしブリッジがルータの代りに使用される場合、ブリッジ機能は従来通りに機能する。各ＣＭは、パーソナルコンピュータ、マッキントッシュコンピュータ、及び／またはバス経由、及びローカルエリアネットワーク経由で接続された他の周辺装置のような、１つ以上の周辺装置と接続される。各コンピュータまたは周辺装置は、もしイーサネット（登録商標）ＬＡＮが使用されている場合、イーサネット（登録商標）アドレスに対応するＭＡＣアドレスを有している。周辺装置上で実行される処理、または周辺装置それ自身は、ＩＰアドレスを有している。ルータの１つの機能は、各ＩＰアドレスが、どのＣＭの中、またはＣＭの後方に位置するかを決定することである。ルータの機能は、正しい場所に対する正しいパケットを得ることであると共に、いかに正確にそれが実行されるかは重要なことではなく、実装時の固有事項である。
【００２７】
ＣＭ３２、ＣＭ３４、及びＣＭ３６が、１台のチューナ４０を備えた従来のＤＯＣＳＩＳのＣＭである旧式のＣＭ３４ばかりでなく、２台のチューナを備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭ３６と、３台のチューナを備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭ３２の両方を含む点に注意が必要である。ＣＭ３６は、２台のチューナ４２、及びチューナ４４を備えていると共に、同時に２つのＤＯＣＳＩＳチャンネルに同調し得る。ＣＭ３２は、３台のチューナ４６、チューナ４８、及びチューナ５０を備えていると共に、同時に３つのＤＯＣＳＩＳチャンネルに同調し得る。各ＣＭは、符号５０、符号５２、及び符号５４で示されたネットワークインタフェースカード、または“ＮＩ”を備えている。各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭは、フレーム収集器を備えており、フレーム収集器４６、及びフレーム収集器４８が代表的である。各ＮＩの機能は、ＣＭと接続された周辺装置に対してデータを送信すると共に、該周辺装置からデータを受信することである。
【００２８】
「フレーム分配器の機能」
フレーム分配器３８（または、制御ロジックまたは制御コンピュータと連携するフレーム分配器、そしてＤＯＣＳＩＳ送信器及びＤＯＣＳＩＳ受信器のようなＣＭＴＳ内の他の回路）の機能は、以下の通りである。
（１）登録データからどのＣＭが広帯域性能を有するかを判定すること。（各ＣＭは、それがＤＯＣＳＩＳ電源投入測定シーケンスを実行したとき、ＤＯＣＳＩＳチャンネルでＣＭを訓練するために、１つのチューナ及び送信器を使用するが、しかしそれがＤＯＣＳＩＳ登録処理を実行するとき、それは、ＣＭＴＳに、ＣＭが広帯域性能を有すると共に、それが幾つのチューナを備えるかを通知するメッセージを送信し、ＣＭＴＳは、その場合に、登録テーブルまたは他のメモリにその情報を記録する。）
（２）各広帯域性能を有するＣＭ（これ以降、広帯域ＣＭと称する）に、広帯域ＣＭが同調される下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを指定する下り方向信号のメッセージを送信すること。（ＣＭＴＳは、利用者が代金を支払った申し込みのレベル、またはＣＭの使用によって発注された特定のサービス、効果的にそのサービスを配信するために広帯域性能を使用する必要性に基づいて、広帯域性能を使用するか使用しないかを選択し得る。）
（３）どのＣＭがルータからの入力パケットを有するか、及びどのパケットが広帯域性能を有するＣＭに対してアドレス指定されるかをあらゆる方法で判定すると共に、トラフィックを有する広帯域ＣＭがどのチャンネルに同調されるかを判定すること。
（４）あらゆる特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットが、適切な順序で配信されることを保証するか、または特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットがたとえもし順序が狂ってそれらが受信されるとしても、受信された後で適切な順序で配置され得るように、シーケンス番号によってタグを付けられることを保証するために、幾つかのメカニズムを実装すること（あらゆる既知のメカニズムが使用され得る）。
（５）特定の広帯域ＣＭにアドレス指定されたパケットを、広帯域ＣＭが下り方向信号の伝送のために同調される下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに接続された送信器に分配すること。好ましい実施例において、サービス品質アルゴリズムは、各パケットがどのチャンネルで送信されるべきか、及び以下で更に論じられるべき様々な要因に基づいて、何時送信されるべきか、について判定を行うことになる。
【００２９】
一般的に、フレーム分配器は、各ＣＭを１つ以上のチャンネルと関連付けるテーブルを備えることになる。一般的に、このテーブルは、制御コンピュータにおけるソフトウェアによって管理される。制御コンピュータは、図２には示されていないが、しかし、ここで参照される制御コンピュータは、図１２におけるＣＰＵ２４２である。いくつかの実施例において、ＦＰＧＡ、または状態機械（ステートマシーン）、または他のハードウェアだけの回路は、ＣＰＵ２４２と置き換えることができると共に、特許請求の範囲における制御コンピュータ、または制御手段に対するあらゆる言及は、これらの代替実施例を同様にカバーすることを意図している。上述の機能（１）から（３）は、フレーム分配器と共に機能する制御コンピュータ内の制御ソフトウェアによって、もしくはフレーム分配器と共に機能する制御回路によって通常実行される。上述の機能（４）、及び機能（５）は、本質的にフレーム分配器自体のコア機能である。しかしながら、図２で表されたいくつかの実施例において、フレーム分配器は、フレーム分配器を上述のリストアップされた機能の５つ全てを実行するように制御するために必要な、全ての制御ロジックまたは制御ソフトウェア及びマイクロプロセッサを備えている。
【００３０】
代替実施例におけるフレーム分配器の別の機能は、キャッシュ期間に送信されたフレームを記憶すると共に、フレーム収集器からの肯定応答メッセージを監視することである。これらの肯定応答メッセージは、ＩＰフローの全てのフレームが受信されたこと（そのＩＰフローのキャッシュがフラッシュされる原因となる）か、または再送信される必要がある指定されたフレームを示す。
【００３１】
「フレーム収集器の機能」
フレーム収集器の機能は、以下の通りである。
（１）同一のＣＭに対してアドレス指定されると共に、ＣＭが同調された異なるＤＯＣＳＩＳチャンネルで受信されたフレームまたはパケットを収集すること。
（２）受信されたパケットまたはフレームを適切な順序で配置する（もしそれらが適切な順序で受信されない場合）と共に、ＬＡＮでの伝送のために、それらをネットワークインタフェースカードに分配すること。
【００３２】
代替実施例において、フレーム収集器は、同様に、全てのパケットがそこに存在することを確認する（少なくとも実施例において、ここでシーケンス番号が使用される）と共に、肯定応答メッセージをＣＭＴＳに送信する。このメッセージは、全てのフレームが受信されたということか、もしくは、もし欠けているパケット、またはフレームがある場合、少なくとも欠けているフレームの再伝送を要求することのいずれかを示す。全てのフレームが受信されたことを確認することは、フレーム分配器によってシーケンス番号が挿入されない実施例においてさえも実行され得ると共に、もしＩＰフローを生成すると共に、それをＭＰＥＧ圧縮方式によって圧縮するサーバが、ＭＰＥＧ伝送パケットのプライベートセクションにシーケンス番号を付加する場合、ＩＰフローの全てのフレームは、単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信される。フレーム分配器は、その場合に、全てのＭＰＥＧ伝送パケットが受信されたことを確認するためのこれらのシーケンス番号をチェックするために、各受信器内のＭＰＥＧデコーダと連携する。
【００３３】
フレーム分配器、及びフレーム収集器の機能を実現する多くの方法がある。例えば、双方共が、純粋にソフトウェアで実行されることができるか、または、それらは、データ経路におけるハードウェアで実行されることができる。どちらか、または双方共が、ハードウェア及びソフトウェアの組合せにおいて実行されることができる。最終的に、各々の機能は、１つの機能ブロックによって実行されることができるか、または、その機能は、複数のブロックを横断して分散されることができる。例えば、ＣＭＴＳのフレーム分配器は、（ハードウェアまたはソフトウェアのいずれかによって）経路指定／ブリッジ機能内に実現されたその機能の一部分と、ＲＦチャンネル内に実現された残りの部分とを備えることができる。ＣＭＴＳにおけるフレーム分配器の機能、及びＣＭにおけるフレーム収集器の機能が、どのように、またはどこにあるかにかかわらず、広帯域性能を有するフレーム分配器及び各ＣＭ内のフレーム収集器が存在しなければならない。
【００３４】
「フレームの順序付け」
ＤＯＣＳＩＳの仕様は、１つのＩＰフローに属するフレームが順番に供給されなければならないことを必要とする。一般的な場合において、各チャンネルは、異なって構成されることができると共に、従って、各チャンネルは、異なるデータ配信レート、及び待ち時間を有している可能性がある。従って、フレームは、同一のＩＰフローのフレームが順序が狂って配信される原因となるので、チャンネルに手当たりしだいに割り当てらる可能性はないと共に、受信器によって受信の順序で配信される。従って、フレームが送信されると共に受信される方法において、いくらかの注意が払われなければならない。
【００３５】
「トランスペアレントの方法」
もし、単一のＩＰフローからの全てのフレームが、広帯域ＣＭが同調される複数の論理チャンネルの内の１つだけを介して送信されることを要求する制限が実行される場合、単一のＩＰフローからの全てのフレームが順序通りに到着するのを保証することが可能である。もしそれらのフレームが適切な順番で送信される場合、これは配信の適切な順序を保証する。これは、従来技術のポートトランキングシステムに使用される、“ＩＥＥＥ ８０２．３ａｄ”の仕様に従う方法である。
【００３６】
このトランスペアレントの方法（transparent method）は、フレームが送信されるとき、処理全てがＣＭＴＳによって実行されると共に、余分の処理がＣＭで必要とされないという事実を含むいくつかの利点を有してる。ＣＭは、最もコストに敏感な構成要素であると共に、それらは大変に多いので、比較的少ないソフトウェア、及びハードウェアでＣＭを単純化することは著しい利点である。同様に、トランスペアレントの方法は、フレームを送信するために、各フレームの余分のカプセル化を実行する必要がないと共に、追加のヘッダーデータがＣＭＴＳによって各フレームに付加される必要がない。従って、より少ないデータ経路のオーバヘッドは、この方法を必要とする。
【００３７】
同様に、いくつかの欠点がこのトランスペアレントの方法にはある。例えば、全てのＩＰフローを確認するのは難しいと共に、恐らくは実行するのに多くの費用がかかる。同様に、トランスペアレントの方法は、もしそのトラフィックが１つ、または２、３のＩＰフローである場合、１つのＣＭに対する最大のデータレートを制限することになる。同様に、いくらかの高レートビデオストリーム（３．５［ＭＢ／ｓ］）の配信の場合におけるトランスペアレントの方法の使用は、実行される可能性がある統計的多重化の効率を制限することがあり得る。
【００３８】
「シーケンス番号付け方法」
トランスペアレントの方法の制限なしの受信の後で、パケットまたはフレームが正しい順序で組み立てられ得ることを保証するための代替方法は、シーケンス番号を各フレームのヘッダに加えることである。このシーケンス番号は、広帯域ＣＭが同調されるチャンネルのマルチチャンネルグループを横断して送信された各フレームに関する伝送の終わりで、インクリメントされなければならない。シーケンス番号は、一般的に、フレーム分配回路または処理３８によって付加される。
【００３９】
受信の終わりにおいて、ＣＭは、各チャンネルから受信されたフレームのシーケンス番号を調査すると共に、フレームは、連続してそれらを供給するのに十分に長くバッファされる。この方法は、“Multilink-PPP RFC 1990”に基づく非ＨＦＣシステムに使用される。
【００４０】
「カプセル化」
シーケンス番号を付加する１つの方法は、カプセル化の別の段階を使用することである。フレームカプセル化を実行する多くの方法があると共に、シーケンス番号が付加され得る限り、それらのうちどれでも本発明を実行するのに十分であろう。図３は、広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行する目的のためにシーケンス番号を加えるのにカプセル化を使用する１つの方法の例である。図３Ａは、“ＩＥＥＥ ８０２．３”の仕様において定義されたＬＬＣカプセル化に従ってＰＤＵもしくはデータ部分をカプセル化する、イーサネット（登録商標）パケットの形式のオリジナルのＤＯＣＳＩＳパケットの図である。イーサネット（登録商標）パケットヘッダは、送り先アドレス５６、送り元アドレス５８、パケットのタイプを示すタイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド６０、及びＰＤＵと呼ばれると共に、通常はＩＰパケットである符号６２で示されたデータ部分を備える。図３Ｂは、フレーム分配器によって付加されたシーケンス番号を有すると共に、本発明の一実施例の教示に基づく広帯域ＤＯＣＳＩＳにおける使用に適当である変更されたＤＯＣＳＩＳパケットの図である。ＩＰフローの全てのフレームが受信器で適切な順序に戻され得るように、シーケンス番号をカプセル化するためのあらゆる他のメカニズムが、本発明を実行することを同様に満足させるであろう。例えば、シーケンス番号は、各ＩＰフローを生成するサーバによって、ＭＰＥＧ伝送ストリームのパケットのプライベートセクションに付加されることができ、そしてこれらのシーケンス番号は、全てのフレームが受信されたことを確認すると共に、それらを適切な順序で配置するために、フレーム収集器によって使用され得る。シーケンス番号がフレーム分配器によって付加される実施例において、送り先アドレス、及び送り元アドレスは変更されないが、しかしタイプ／長さフィールド“Ｔ／Ｌ”に関する新しい値が計算されて符号６４の場所に含まれる。新しいフィールド６６は、このパケットにシーケンス番号を含むために付加されると共に、新しい“Ｔ／Ｌ”フィールドは、シーケンス番号フィールドの長さを考慮する。オリジナルの“Ｔ／Ｌ”フィールドは、フィールド６０に含まれる。オリジナルの“ＰＤＵ”データは、符号６２で示される。
【００４１】
「ＤＯＣＳＩＳカプセル化における拡張されたヘッダ」
ＤＯＣＳＩＳプロトコルは、図４において示されたように、データの各フレームのカプセル化を既に実行する。図４のフレームは、７バイトの“ｐｒｅａｍｂｌｅ”フィールド６８、１バイトの“ｓｙｎｃｂｙｔｅ”フィールド７０、及び符号７４の拡張されたフォーマットで示される１バイトの“Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＦＣ）”フィールド７２から構成される。“ＦＣ”フィールドは、３バイトの“ＭＡＣ−ＰＡＲＭ”フィールド７４、及び“ＬＥＮＧＴＨ”フィールド７６におけるＭＡＣ制御データを従えている。任意の５バイト拡張ヘッダフィールド“ＥＨＤＲ”７８は、ケーブル設備上のプライバシに関する暗号化目的のために使用される。別の任意の拡張ヘッダフィールドは、ペイロードヘッダの抑制を表す拡張された“ＰＨＳ”フィールド８０である。このフィールドは、長さ２バイトであると共に、反復的ヘッダを抑制するために、ＤＯＣＳＩＳの性能を拡張するために使用され得る。ＤＯＣＳＩＳは、他の拡張ヘッダを付加する能力を提供し、従って、従来のＤＯＣＳＩＳの広帯域ＤＯＣＳＩＳへの拡張のために必要とされるシーケンス番号は、現在のＤＯＣＳＩＳで定義されなかった新しい拡張ヘッダフィールドに付加され得る。これは、好ましい実施例である。広帯域ＤＯＣＳＩＳをサポートするのに必要とされるシーケンス番号を有するこの新しい拡張ヘッダフィールドは、符号８２で示される。
【００４２】
“ＨＣＳ”フィールド８３は、エラーに関してヘッダー情報をチェックすると共に、それらを訂正することを可能にするための誤り検出訂正バイトを含むメディアアクセスコントロールチェックシーケンスフィールド（media access control check sequence field）である。
【００４３】
“ＰＤＵ”フィールド８４は、可変長であると共に、一般的にイーサネット（登録商標）パケットにカプセル化されるＩＰパケットを含む。それは、符号８６で示される拡張された形式において、６バイトの送り先アドレス（ＤＡ）８８、６バイトの送り元アドレス（ＳＡ）９０、２バイトのタイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド９２、ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）データセクション９４、及び誤り検出訂正データを有する４バイトの“ＣＲＣ”フィールド９６を備える。これは、イーサネット（登録商標）パケットフォーマットである。イーサネット（登録商標）パケットのＰＤＵは、通常、それ自身が、ＵＤＰ、もしくはＴＣＰのヘッダ、及びペイロード部分を有するＵＤＰ、もしくはＴＣＰデータグラムであるＰＤＵを備えるＩＰパケットである。ＵＤＰパケットのペイロード部分は、通常、ＭＰＥＧ伝送ストリームを含む複数のＭＰＥＧパケットである。
【００４４】
図５Ａ、及び図５Ｂから成る図５は、ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立するために、ＣＭとＣＭＴＳ（しかし、主としてＣＭ）の両方で実行される処理のフローチャートである。ステップ９８は、広帯域性能を有するＣＭの起動と従来のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号の検索の処理である。広帯域ＤＯＣＳＩＳで使用される各下り方向信号は、完全に従来形式である。新しいことは、ポイント・ツー・マルチポイントの物的設備、及びプロトコルにおいて、１つ以上のＩＰフローからのデータを同一のＣＭに対して送信するために、ＣＭＴＳ、及びＣＭを、複数の従来の下り方向信号を同時に使用するように適応させることである。ＤＯＣＳＩＳシステムにおける全てのＣＭは、それが最初に電源投入された時にＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索すると共に、測定のためにそれにロックする。ＣＭＴＳは、異なる下り方向信号に変更するように後でＣＭに通知する可能性があるが、しかし、ＣＭは最初に、それが発見する最初のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号にロックされる。
【００４５】
ステップ１００において、ＣＭは、ＣＭが以前にロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関連付けられたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して、測定及びチャンネル等化を含む、その従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行する。ＣＭによって使用するのための利用可能な１つより多いＤＯＣＳＩＳ上り方向信号があり得る。同様に、全ての広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、同一の上り方向信号を共有することができる。これをするための技術は、この発明の受託者によって所有されると共に、参照によってこれに組み込まれる、“PROCESS FOR SHARING AN UPSTREAM AMONG MULTIPLE DOWNSTREAMS”と表題をつけられ、２００２年１１月１５日に出願された米国の特許出願のシリアル番号“10/295,712”において説明される。
【００４６】
ステップ１０２において、測定が完了された後で、ＣＭは、上り方向信号の登録要求メッセージをＣＭＴＳに送信する。ここで使用される用語“測定”は、上り方向信号の同期を確立し、測定バーストのプリアンブルシンボルからケーブルモデムに特有の位相と振幅のオフセット補正率を整備し、そして上り方向信号と下り方向信号の等化を実行するために、適切な送信タイミングオフセットを発見するための従来のＤＯＣＳＩＳの測定処理を参照する。登録要求メッセージは、新しいモデム性能フィールドを除いて従来形式である。このモデム性能フィールドは、モデムの拡張された下り方向信号及び上り方向信号の性能を示すデータを含む。従って、もしＣＭが、同時に異なる３つの下り方向信号に同調すると共にそれからデータを再生し、各下り方向信号に関連付けられた上り方向信号で送信することが可能である３台のチューナを備えている場合、これらの性能は、モデム性能フィールドにおけるデータにコード化されることになる。これは、下位互換性を有すると共に、一度に１つのチャンネルのみに同調し得る旧式のＣＭを備え得るＤＯＣＳＩＳシステムに不可欠であるが、しかし、個々のＣＭの性能が上り方向信号の登録要求メッセージにおいて説明される必要がないような、全てのＣＭが同一の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する新しく構築されるシステムにおいては不可欠ではない旧式のモデムが存在するシステムにおいては、登録要求メッセージにおけるこの新しいフィールドが必要とされると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳを実現するために、少なくとも、幾つのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャンネル（及びいくつかの実施例において、特定のＣＭのチューナが受信できるチャンネルパラメータに関して、どの種類の下り方向信号チャンネル）をＣＭが同時に受信すると共に、処理することができるかを示す記述を含まなければならない。任意に、この新しいフィールドは、同様に、同時に幾つの上り方向信号チャンネルが使用され得るかを示す。この類概念の中のこの種類において、ステップ１０２は、同様に、どのくらいＣＭが上り方向信号の帯域幅を必要とするかをＣＭＴＳに通知するための、ＣＭＴＳに対する上り方向信号の帯域幅要求信号の送信の処理を表す。
【００４７】
ステップ１０４は、登録メッセージを受信すると共に、通常の方法でモデムを登録するＣＭＴＳの処理と、広帯域性能を有し、それゆえそれらの性能を示すと共に通知するＣＭの登録メッセージを備えた登録メッセージを送信する、測定に成功したＣＭの処理を表す。ＣＭＴＳは、その場合に、ＤＯＣＳＩＳプロトコルにおける新しいメッセージをＣＭに対して送信する。この新しいメッセージは、拡張チャンネルイネーブル（Extended Channel Enable：ＥＣＥ）メッセージと呼ばれる。ＥＣＥメッセージは、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有効にするか、または無効にするかをＣＭに指示することを単に記録した、ＣＭに対する下り方向信号メッセージである。ＥＣＥメッセージは、同様に、周波数、及びＣＭが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信するために使用する複数の下り方向信号チャンネルの他の動作パラメータを指定する。ＥＣＥメッセージは、あらゆるＣＭによる広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を無効にするために、ＣＴＭＳによって何時でも使用され得ると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳによってあらゆる特定のＣＭに対する容量を拡大するか、または減少するために、下り方向信号チャンネル（いくつかの実施例においては上り方向信号チャンネル）を追加するか、または削除する。
【００４８】
この類概念の他の種類において、ＣＭＴＳは、各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なケーブルモデムから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出する。
【００４９】
テストのステップ１０６は、ＥＣＥメッセージを受信すると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳが有効にされたかどうかを判定するＣＭの処理を表す。もし、有効にされていた場合、ＣＭが、幾つか、または全てのその追加のチューナを、ＥＣＥメッセージで指定された追加の下り方向信号チャンネルに同調すると共に、追加の下り方向信号チャンネルにロックするステップ１０８が実行される。代替実施例において、１つの１２［ＭＨｚ］チューナは、２つの隣接した６［ＭＨｚ］帯域幅のチャンネルを受信することができると共に、デジタル信号プロセッサは、チャンネルを分割し得て、そして個別の復調器は、２つのチャンネル上のデータを再生し得るのだが、通常は下り方向信号チャンネル当たり１台のチューナがある。複数のＤＯＣＳＩＳチューナに対する特許請求の範囲における参照は、この代替実施例を同様に参照するとして理解されるべきである。ＣＭは、その場合に、各下り方向信号チャンネルに関する測定を、それらに関連する上り方向信号チャンネルを使用して実行する。新しく割り当てられた下り方向信号と関連する上り方向信号チャンネルは、ＣＭが既に使用しているのと同一の上り方向信号である可能性があるか、もしくは各新しく割り当てられた下り方向信号は、それ自身の関連する上り方向信号を有する可能性がある。上り方向信号は、大部分のネットワークプロトコルのために必要とされる。下り方向信号の方向における広帯域ＤＯＣＳＩＳに関して、上り方向信号は、下り方向信号で通信を確立するためのＤＯＣＳＩＳプロトコルのために必要とされる。特に、ＤＯＣＳＩＳプロトコルの一部分は、ＣＭＴＳが、測定バーストのプリアンブルから、この特定のＣＭに対する位相及び振幅の誤り補正率を決定するために使用すると共に、ＣＭに対して送り返されるべき上り方向信号の等化係数を決定するために使用する、上り方向信号の測定データを送信することである。ここで上り方向信号の等化係数は、ＣＭＴＳに対して伝送する上り方向信号をフィルタ処理するために使用される等化フィルタに関して、新しい上り方向信号の等化フィルタ係数を導出する際に、ＣＭによって使用される。等化フィルタ係数は、ＣＭに対して、それが同調される下り方向信号のいずれでも送信されることができる。更に特に、測定の後で、測定が完了したＣＭが広帯域性能を有すると共に、それが幾つの下り方向信号チャンネルを使用して同時にデータを受信することができるかをＣＭＴＳに通知する登録メッセージを送信するために、上り方向信号が必要とされる。
【００５０】
ステップ１１２において、ＣＭによって使用される広帯域ＤＯＣＳＩＳグループのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に参照を付けられた上り方向信号チャンネルで測定が成功したか、または失敗したかのいずれかの後で、ＣＭは、肯定応答メッセージを送信する。ＤＯＣＳＩＳプロトコルメッセージは、どの上り方向信号が各ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関連付けられるかを定義する。新しく有効にされた下り方向信号に関連する各上り方向信号に対する測定における成功または失敗を示す肯定応答メッセージは、ＣＭＴＳに対する上り方向信号で送信される。ＣＭは、その次に、測定が成功裏に完了した広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を使用する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を開始する。
【００５１】
ステップ１２２は、任意のステップであると共に、１つ以上の追加の上り方向信号が広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作において使用される実施例においてのみ実行される。ステップ１２２は、１つ以上の追加の上り方向信号を有効にすることを要求する、１つ以上の追加のＥＣＥメッセージが受信されたかどうかを決定するためのテストを表す。もしそうでなければ、ステップ１２０によって象徴されるように、ＣＭによる動作は、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、以前に指定された下り方向信号チャンネルで継続される。もしテストのステップ１２２のが、１つ以上の追加の上り方向信号を有効にするＥＣＥメッセージが既に受信されたことを示す場合、次にステップ１２４が実行される。ステップ１２４において、ＣＭは、各要求された上り方向信号に関する測定を実行すると共に、各上り方向信号に関する測定が成功裏に実行されたことを示す成功メッセージをＣＭＴＳに送信する。ＣＭＴＳは、その場合に、従来のＤＯＣＳＩＳプロトコルのＭＡＰメッセージを使用する特定のＣＭからの新しく有効にされた上り方向信号上の上り方向信号のトラフィックを制御する。
【００５２】
最終的に、新しく獲得された上り方向信号に関する動作を開始するために、ステップ１２６が実行されると共に、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、以前に獲得された下り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作の実行を継続する。しかしながら、ＣＭは、チャンネルを追加するか、または削除する新しいＥＣＥメッセージを聞き取ることを継続しなければならないと共に、それに適切に応答しなければならない。この機能は、ステップ１２６をステップ１１４のテストと関連付けるライン１２７で表される。
【００５３】
テストのステップ１０６に戻ると、もしテストのステップ１０６が、広帯域ＤＯＣＳＩＳは有効にされなかったと判定する場合、以前に獲得された単一の下り方向信号チャンネル（または、登録後の、そして新しい下り方向信号チャンネルに関する測定を実行した後の下り方向信号メッセージにおいて、ＣＭＴＳにより指定された新しい下り方向信号チャンネル）に関する従来の単一のチャンネルのＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ステップ１１０が実行される。
【００５４】
テストのステップ１１４は、何か新しいＥＣＥメッセージがＣＭＴＳから受信されたかどうかを判定する。もしそうでなければ、継続的な単一のチャンネルのＤＯＣＳＩＳ動作であることを表されるステップ１１０は実行されることが継続される。もし新しいＥＣＥメッセージが受信された場合、ＥＣＥメッセージが下り方向信号を追加するか、もしくは削除するかを判定するために、テストのステップ１１６が実行される。もし新しい下り方向信号チャンネルが、ＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳの収集物に追加される場合、ＣＭが未使用のチューナをＥＣＥメッセージにおいて示された新しい下り方向信号チャンネルに同調すると共に、それらにロックするステップ１０８が再び実行される。ＣＭは、その次に、新しく指定された下り方向信号の関連する上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ステップ１０８に続く処理を以前に示されたように続行する。
【００５５】
もしテストのステップ１１６が、新しいＥＣＥメッセージは１つ以上の下り方向信号の削除を要求することを示す場合、指定されたチャンネルを削除するためにステップ１１８が実行されると共に、その次に、電源が落とされるか、またはリブートされるまで、残存するチャンネルに関するＤＯＣＳＩＳ動作を継続するために、ステップ１２０が実行される。
【００５６】
図６Ａ、及び図６Ｂから構成される図６は、パケット配信、受信、及び単一のＩＰフローに関する順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである。多くのＩＰフローがあり得ると共に、従って、ＣＭＴＳ側のパケットの経路指定及び配信と、各ＣＭにおけるパケットの収集及び適切な順序への順序づけに関して、図６Ａ、及び図６Ｂの処理が、各ＩＰフローに関して繰り返される。
【００５７】
ステップ１２８、及びステップ１３０は、どのＣＭが広帯域性能を有すると共に、複数の下り方向信号を有効にするかを単に規定すると共に、それらは広帯域の下り方向信号ＤＯＣＳＩＳを確立するための図５Ａ、及び図５Ｂで説明される処理と同一の処理である。ステップ１２８は、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定すると共に、各ＣＭがそれぞれ幾つのチューナを備えているかを判定するために、登録メッセージデータを調査する、ＣＭＴＳのフレーム分配器または制御ＣＰＵ、または両方の処理を表す。好ましい実施例は、ＣＭからの上り方向信号の登録メッセージを受信するために、図１２におけるＣＰＵ２４２のような制御ＣＰＵを、上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ受信器と協力させることである。制御ＣＰＵは、同様に、上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号のトラフィックを有しているかを判定し、そしてルータ／ブリッジ３０からどのＣＭがそれらにアドレス指定された下り方向信号のトラフィックを有しているかに関する情報を受信する。制御ＣＰＵは、その場合に、どのＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、そして各々が同時に幾つの下り方向信号チャンネルに同調し得るかを判定するために、登録データを調査する。制御ＣＰＵは、その次に、ＣＭを下り方向信号に割り当てるデータを、一般的にフレーム分配器内にあるテーブルに投入する。これは、わずか１台のチューナを備える旧式のＣＭが存在する可能性があるシステム、及び様々なＣＭが様々な数のチューナを備えている可能性があるシステムにおいて、重要である。
【００５８】
ステップ１３０において、ＣＭＴＳ（ＣＭに下り方向信号チャネルを割り当てるテーブルを使用する下り方向信号送信器と協力した制御ＣＰＵ）は、広帯域性能を有すると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳサービスに関する認可を有する各ＣＭに対して、下り方向信号のＥＣＥ−ＲＥＱメッセージを送信する。各ＣＭに対するＥＣＥメッセージは、それに、どの下り方向信号を広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために使用するかを指示すると共に、各下り方向信号チャンネルの動作パラメータを指定する。いくつかの実施例において、ＣＭＴＳは、そのＣＭに対するトラフィックが存在しないとしても、広帯域ＣＭが同調し得る全ての下り方向信号を自動的に有効にするために、ＥＣＥメッセージを送信することができる。他の実施例においては、ステップ１３４がそのスケジューリング（日程計画）機能を実行した後でＥＣＥメッセージが送信されるだけであると共に、激しいトラフィックを伴う特定のＣＭに対する追加の下り方向信号チャンネルの必要性は明確である。他の実施例において、ＥＣＥメッセージは、トラフィックの負荷、ＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳに関する認可を有しているかどうか、オペレータの選択等のようないくつかの基準に基づいて、特定のＣＭに送信されることができる。
【００５９】
ステップ１３２において、ＣＭＴＳのフレーム分配器は、ルータから入力パケットを受信すると共に、パケットがどのＣＭに対して送信されなければならないかを判定するために、各パケット内のアドレス情報を使用する。一般的に、ＷＡＮからの各入力パケットは、ＣＭに対してローカルエリアネットワーク、もしくはバス接続によって接続された周辺装置、もしくは周辺装置において動作する処理のＩＰアドレスを特定するアドレス情報を含む。ルータは、各ＣＭの後方に位置するＩＰアドレスと、ＣＭのルーティングテーブルに記憶されたＣＭのＭＡＣアドレスとの間のマッピングを有している。ルータは、その場合に、各パケット内のＩＰアドレスを判定すると共に、そのルーティングテーブル内で、パケットがアドレス指定されるＣＭの後方に位置する周辺装置（加入者宅内機器（Customer Premises Equipment）またはＣＰＥとも呼ばれる）のＭＡＣアドレスを検索するために、そのＩＰアドレスを使用する。ルータは、各ＩＰアドレスを、ＣＭの後方に位置する各ＣＰＥ、及びＣＭそれ自身に関するＭＡＣアドレスに割り当てるＡＲＰテーブルを備えている。いくつかの実施例において、フレーム分配器が、ＡＲＰテーブル内のデータに基づいて、どのチャンネルで各パケットを送信するかを決定できるように、ＡＲＰテーブルは、チャンネル番号を検索するために、フレーム分配器によって使用され得る番号を記憶するために使用される。各ＣＭは、ブリッジであると共に、従って、ルータは、ＣＰＥのＭＡＣアドレスをパケットに挿入すると共に、ＣＭは、ＣＰＥと接続されたＬＡＮ、または、バスにそれをブリッジ（橋渡し）する。他の実施例において、他のルータ処理、及びフレーム分配スキームは、各パケットがどのＣＭに送信されるべきかを決定するために使用され得る。
【００６０】
周波数、変調の種類、インターリーブの深さ、シンボルレート等のような下り方向信号のパラメータは、ＣＭによって、それがロックした最初のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関して自動的に決定されるが、しかし追加のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関して、それはＣＭＴＳによりＥＣＥメッセージにおいて指定されるべきである。
【００６１】
フレーム分配器の次の仕事は、ステップ１３４によって象徴されるように、ＣＭに対して順序通りに送信されることを前提とされる各ＩＰフローの全てのパケットをＣＭに対して供給することか、またはパケットが受信器において正しい順序で配置され得るように少なくとも伝送を管理することである。一般的に、ステップ１３４は、配信を最適化すると共に、サービス品質の要求を満足するようにパケットを分配するフレーム分配器の処理を表す。フレーム分配器は、ＩＰフローの中でのパケットの順序を保護するために、各広帯域ＣＭによって使用される複数の下り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネル上の伝送を常に管理しなければならない。これは、２つの方法のどちらにおいてでも実行され得る。実施例の第１の種類において、各ＩＰフローにおけるフレームの正しい順序は、各特定のＩＰフローからの全てのＩＰパケットを、単一のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のみで正しい順序において送信するように、フレーム分配器の動作を制限することによって保護される。別のＩＰフローからのパケットは、同様の方式で、それらがアドレス指定されたＣＭに対して別の下り方向信号で送信され得ると共に、同一のＣＭに対する別のＩＰフローは、前記同一のＣＭによって使用される広帯域トランクの別の下り方向信号で順序通り送信され得る。実施例の第２の種類において、フレーム分配器は、各ＭＡＣフレームにシーケンス番号を追加すると共に、その場合に、各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭに対してアドレス指定されたＭＡＣフレームを、複数の下り方向信号チャンネルを同時に使用してＣＭに送信する。
【００６２】
どの種類の実施例においても、フレーム分配器は、各ＣＭに対する下り方向信号トラフィックの伝送のスケジュールを作成するために、あらゆるサービス品質アルゴリズムを使用すると共に、その場合に、第１の種類または第２の種類の実施例のどちらが実行されているかに従って、上記のように各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが同調される複数の下り方向信号チャンネルを使用する。
【００６３】
ステップ１３６は、ＣＭが同調される各広帯域ＤＯＣＳＩＳチャンネルから、ＭＡＣフレームを受信すると共に再生するＣＭの処理を表す。特定の下り方向信号チャネルに同調された全てのＣＭに対して送信される全てのＭＡＣフレームは、その下り方向信号チャンネルに同調された各ＣＭによって受信される。ＣＭが同調される全ての広帯域ＤＯＣＳＩＳチャンネルから収集された全てのこれらのＭＡＣフレームは、ＣＭにおけるフレーム収集器に送信される。
【００６４】
ステップ１３８において、フレーム収集器は、受信された全てのＭＡＣフレームを分類すると共に、このＣＭに対してアドレス指定されなかったあらゆるＭＡＣフレームを廃棄する。いくつかの実施例において、フレームコレクタは、その場合に、このＣＭにアドレス指定された全てのＭＡＣフレームが受信されたと判定する。これは、ＭＰＥＧフレームにカプセル化されたＭＰＥＧ符号化におけるシーケンス番号か、またはフレーム分配器によってＤＯＣＳＩＳのフレームヘッダに追加されたシーケンス番号を使用して実行される。好ましい実施例において、ＤＯＣＳＩＳが“ベストエフォート（最善努力式）”の伝送メカニズムであるので、ステップ１３８は全て省略される。ステップ１３８は、ＤＯＣＳＩＳの“ベストエフォート”の伝送メカニズムを改良するための努力が行われる実施例において実行される。
【００６５】
最終的に、ステップ１４０において、フレーム収集器は、このＣＭにアドレス指定されたＭＡＣフレームを適切な順序に配置すると共に、それらをネットワークインタフェースに供給する。
【００６６】
「サービス品質」
追加のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャネルが、ＭＰＥＧ圧縮されると共に、カプセル化されたビデオ、または高い待ち時間に耐え得ない他の高帯域幅サービスを伝送している可能性があるので、バッファのアンダーラン（underun）が発生しないように、サービス品質は重要である。サービス品質（Ｑｏｓ）は、各ＣＭが指示したサービスの要求を検査するための方法論であり、それに対してＣＭは正当な認可を有すると共に、ＣＭの性能を考慮し、その場合に、ＣＭの能力を十分に利用する一方で、サービスのニーズを満たすように伝送のスケジュールを作成する。
【００６７】
複数のＢチャンネルが使用されるＩＳＤＮサービスのようなポイント・ツー・ポイントのトランクされた（trunked）ラインは、ピークレート、平均レート等のようなＱｏｓパラメータによって特定される拡大されたフローを伝送することができる。ポイント・ツー・ポイントのトランクされたラインにおけるＱｏＳの問題は、従来技術において既に解決されたが、しかしトランクされたポイント・ツー・マルチポイントのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号においてＱｏＳを供給することの問題は、以前には解決されなかった。
【００６８】
ポイント・ツー・マルチポイント環境に関するＱｏｓアルゴリズムの類概念を示す目的のために、次の用語が定義される。
【００６９】
“フロー（Flow）”：所定の規則に適合するか、またはそれらをポート４０００上のＵＤＰプロトコルによってＩＰアドレス“４．４．４．４”に行こうとする全てのデータフレームのような別のフローの他のデータフレームと区別する特定のヘッダー情報を有するデータフレームのストリームである。
【００７０】
“ＱｏＳ”：ピークレート、平均レート、バーストサイズ、最大許容遅延値、及び最大許容ジッタ値のようなトラフィックパラメータに従ってフローを形成すると共に、どのモデムが広帯域性能を有し、そしてそれぞれ幾つのチューナを備えているかというような位相幾何学的制限に従う能力である。
【００７１】
“リンク（Link）”：これを通じてＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のようなパケットが送信される一定方向の固定帯域幅のパイプである（帯域幅は、ＣＭＴＳによってＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に割り当てられた固定シンボルレートによって固定される）。リンクは、多くのフローを伝送することができる。例えば、複数のフローは、統計的多重化の使用によって、もしくはあらゆる他の多重化の形式の使用を通じてリンクに多重化され得る。
【００７２】
“トランク（Trunk）”：同一の方向に進行すると共に、１つの仮想リンクを形成するリンクのセットである。リンクを束ねる目的は、フローの統計的多重化を向上させることと同様に、単一のリンクの帯域幅性能を越える帯域幅性能を有するフローを備えるためである。トランクにおける各リンクは、トランクされたリンクと言われる。
【００７３】
“ポイント・ツー・マルチポイントトランク（Point to Multipont Trunk）”：１つの送信器またはＣＭＴＳ、及び少なくともいくつかがトランクにおける複数のリンクに同調し得る複数の受信器を備えるトランクである。
【００７４】
図７は、ここで教示されたＱｏＳアルゴリズムを説明する目的のためにＨＦＣシステム上のポイント・ツー・マルチポイントの物理チャンネル構造及び論理チャンネル構造を説明する図である。ＣＭＴＳ１４２は、下り方向信号１４６、及び下り方向信号１４８が代表的である４つの個別のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を送信する４台の下り方向信号送信器を備えている。この例において、これらの４つのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号は、チャンネル１、チャンネル２、チャンネル３、及びチャンネル４と言われることになる。４つの個別のケーブルモデム１５０、ケーブルモデム１５２、ケーブルモデム１５４、及びケーブルモデム１５６が示される。ケーブルモデム１５２は、単一の論理チャンネルだけに同調し得ると共に、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を備えない旧式のＣＭである。他の３つのＣＭは、広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を備えている。例えば、ＣＭ１５０は、上述のプロトコルが実行された後で、チャンネル１、及びチャンネル２に同調される２台のチューナを備えていると共に、ＣＭＴＳは、チャンネル１、及びチャンネル２に同調するようにＣＭ１５０に命令する。ＣＭ１５４は、論理チャンネル３、及び論理チャンネル４に同調するように指示されたと共に、ＣＭ１５６は、チャンネル１、チャンネル２、チャンネル３、及びチャンネル４に同調するように指示された。全ての４つの論理チャンネル１から論理チャンネル４までは、ＨＦＣ１４４の下り方向信号の媒体上において、異なる中心周波数で送信されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号であると共に、トランクされたラインを形成する。チャンネル１からチャンネル４の各々は、各チャンネルのチャンネルパラメータを与えるＣＭＴＳからの下り方向信号のＵＣＤメッセージによって下り方向信号に関して設定されたシンボルレートによって設定されるそれに関連する既知の帯域幅を備えている。
【００７５】
ＣＭＴＳ１４２は、４つのチャンネルの内のいずれかを使用して、または全ての４つのチャンネルを同時に使用して下り方向信号を送信できるが、しかし大部分のＣＭは、それらが備えるチューナの数によってそれらの性能を制限されると共に、チャンネル１からチャンネル４のサブセット上でのみ、同時にデータを受信することができる。
【００７６】
各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭは、データをＣＭに渡すために使用され得る下り方向信号のＥＣＥメッセージによって確立された多くのフローを有している。フローの各々は、満たすべき任意のＱｏＳ要求を有することができる。図８は、サービス品質の要求に関する、各フローの送り元及び送り先、フローＩＤ、及びフローの特性を示す図７の例の全てのフローを記載するテーブルである。図８における各行は、１つのフローＩＤに対応すると共に、フローＩＤは列１５８において与えられる。フローの送り元及び送り先は、列１６０において与えられると共に、ＱｏＳ要求は、列１６２において与えられる。例えば、フローＩＤ“ｆ−ＴＡ−１”は、“ｐＡ１”のピークレートによってベストエフォートのＱｏＳ要求を備えている。
【００７７】
ＣＭＴＳが様々なフローによって情報をＣＭ１５０からＣＭ１５６に送信するので、それは、（どのＣＭにデータを送信するためにどのチャンネルが使用され得るかというような）受信器の接続形態によって引き起こされた様々な制限を満たすと共に、所望のフロー特性を満たすチャンネル１からチャンネル４上の伝送スケジュールを作成するためのアルゴリズムを必要とする。この問題が解決されるまで、ポートトランキングの総合性能の効果的な使用は発生し得ない。
【００７８】
この問題に対する解決方法は、全ての位相幾何学的制限、及び所望のフロー特性を満たすためにフローのスケジュールを作成するスケジューラ処理である。以下で説明されるこの問題を解決するスケジューラアルゴリズムのあらゆる変形は、本発明の教示の中にある。以下で説明される“ＤＯＣＳＩＳ ＨＦＣ”システムのようなポイント・ツー・マルチポイント環境に関するＱｏＳアルゴリズムのあらゆるハードウェア、またはソフトウェアの実現は、本発明の教示の中にある。
【００７９】
図９は、ＨＦＣに実装されたＤＯＣＳＩＳシステムのポイント・ツー・マルチポイント環境において、ＱｏＳの機能性を提供するためのスケジューラを実現するために実行される必要がある機能のブロック図である。スケジューラ１６４は、ＱｏＳアルゴリズムを実行すると共に、待ち行列（Queue）メモリ１６６から送信されるべきフレームの放出を制御する。スケジューラによって管理された各個別のフローのためのメモリ１６６のような１つの待ち行列メモリが存在することになる。スケジューラは、１つの入力として、ライン１６８上のクロックを受信する。スケジューラは、同様に、ライン１７０上で、少なくともそれらのパケットがメモリ１６６に記憶されるフローのフローパラメータを受信する。新しく入ってくる送信されるべきフレームのそれぞれは、ライン１７２を経由してメモリ１６６に記憶されるので、新しいフレームがメモリに記憶されたという表示と、フレームのサイズに関する情報がライン１７４によりスケジューラ１６４に送信される。これは、スケジューラが、フレームが幾つメモリ１６６内に記憶されたか、及びそのサイズに関して、そしてフレームが幾つ伝送のために時間の所定期間に放出されたかに関して保持する情報に基づいて、メモリがどのように満たされるか、経過を追うことができるように実行される。そのスケジューラは、メモリ１６６のオーバフローを回避するために、この情報を維持する。フローのフレームが放出されなければならないことをスケジューラが決定するとき、それは、ライン１７６上のフレームパス信号を生成する。これは、メモリ１６６に、伝送のためのフレームをライン１７８上に出力させる。１つのＩＰフローからの全てのフレームが、同一のリンクまたはチャンネルに送信されるように制限される第１の実施例においては、メモリ１６６はＦＩＦＯである。もしシーケンス番号付けパケット化実施例（sequence numbering packetization embodiment）が実行される場合、メモリ１６６に記憶されるフレームは、シーケンス番号の追加によって既に修正されたことになるので、従って、メモリ１６６は、この実施例においてＦＩＦＯである必要がない。
【００８０】
図１０は、１つのＩＰフローに関するフローのスケジュールを作成するための好ましいＱｏＳアルゴリズムのフローチャートである。この処理は、各ＩＰフローに関して繰り返される。ＣＭＴＳがスケジュールの作成を実行している下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに関してその処理が示されるが、それは、同様に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得る。しかし、以下に説明されることになるように、ＣＭＴＳは、同様に上り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳのスケジュールの作成を実行する。ステップ１８０は、トランクを結合する各ＣＭに関するデータを収集する処理を表す。このステップは、トランクを結合したＣＭが、同時に幾つのリンク、もしくは下り方向信号のチャンネルに同調し得るかを決定する。この情報は、ＣＭによって提供された、それがチューナを幾つ備えるかを示す登録データから収集される。ステップ１８２において、ＱｏＳアルゴリズムは、各ＣＭのために有効にされたと共に、この特定の時間にＣＭが広帯域ＤＯＣＳＩＳのために実際に使用できる特定のリンク、または下り方向信号チャネルを決定するために、ＣＭＴＳを制御する。これは、ＣＭＴＳが各ＣＭに対して送信した下り方向信号のＭＡＰメッセージ、及びＥＣＥ−ＲＥＱメッセージから収集され、様々な下り方向信号を有効にする（ＥＣＥメッセージ）と共に、その上のフローのスケジュールを作成する（ＭＡＰメッセージ）。ステップ１８４は、フレームを放出するスケジュールを作成する処理を表す。このステップは、ＣＭが同調されるリンクが伝送に利用可能であることを確認するためにチェックする。もし前記ＣＭが、保証された部分を備える一定ビットレートのデータの割り当て、または拘束された部分を備える可変ビットレートのデータの割り当てを有する場合、これは実行されるが、しかし他の実施例において、それは、フローに対するＱｏＳの要求に関係なくあらゆるデータの割り当てを有するあらゆるＣＭに関して実行されることになる。その考え方は、保証された部分のスケジュールの作成が実行され得るように、リンクが利用可能であることを確認することである。
【００８１】
ステップ１８６は、一定ビットレートを有するフローが方向付けられたＣＭに対する割り当ての保証された部分の送信を管理するために、フレームの放出のスケジュールを作成する処理を表すか、またはそれに対して方向付けられたそのようなフローを有するＣＭに対する可変ビットレートのフローの拘束された部分の送信を管理するために、フレームの放出のスケジュールを作成する処理を表す。スケジュールは、保証された部分、もしくは拘束された部分のフローの要求を満たすように、フレームの放出の時間を設定する。
【００８２】
ステップ１９０は、ステップ１８６において設定されたスケジュールに従って、適切な時刻にメモリ１６６に対するフレーム放出信号を生成する処理を表す。これは、フローの帯域幅の保証された部分、もしくは拘束された部分を実現する。スケジューラは、フローの放出が予定されていないあらゆる時刻、またはベストエフォートまたは可変ビットレートのフローの保証されない部分のような、他のフローの一部分であるフレームに対するフレーム放出信号を生成するためのトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する。フレーム放出信号は、これらの時刻の間に、適合しているフローを最高点まで引き上げるように生成される。
【００８３】
ＱｏＳを有する下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ処理の全ての種類が共有することになる必要な要素は、以下の通りである。
（１）どのＣＭが広帯域性能を有するか、及びそれぞれが広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得るチューナを幾つ備えるかを判定するための処理がある。
（２）各ＣＭに対して、幾つの下り方向信号に同調するか、及びそれらのパラメータは何かを通知するメッセージを送信するための処理がある。
（３）ＣＭに対する各ＩＰフローに関するＱｏＳパラメータ、そして全てのＩＰフローに存在する一定ビットレートのＩＰフローの保証された部分、及び全てのＩＰフローに存在する可変ビットレートのＩＰフローの拘束された部分が何であるかを決定する処理がある。
（４）各入力ＩＰフローからのフレームを記憶し、一定ビットレートのＩＰフローの各保証された部分のフレームを放出するスケジュールを作成すると共に、可変ビットレートのＩＰフローの拘束された部分のフレームを放出するスケジュールを作成する処理がある。
（５）ＩＰフローの保証された部分、及び拘束された部分を実現するために、スケジュールによってフレームを放出するための信号を生成し、トラフィックが存在しないか、または予定された放出がないスケジュール内のすき間を探し、それらの時間を、ベストエフォートのフロー、及び一定ビットレートのフローの保証されない部分か、または可変ビットレートのフローの拘束されない部分のような他のＩＰフローのフレームを放出するために使用する処理がある。
【００８４】
図１１Ａ、及び図１１Ｂから構成される図１１は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行する処理のフローチャートである。ステップ１９２は、ＣＭＴＳが、全ての利用可能な上り方向信号、及び中心周波数、シンボルレート、変調の種類等のようなそれらのチャンネルパラメータを特定するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネル記述子（Upstream Channel Descriptor：ＵＣＤ）メッセージを放送する処理を表す。ステップ１９４は、電源が投入されると、あらゆるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してそれにロックし、それがロックした下り方向信号に関連付けられた上り方向信号を使用して測定を実行し、同じ上り方向信号を使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのために使用され得るチューナを幾つ備えるかを示すデータをＣＭＴＳに送信して登録する、ＣＭの処理を表す。ＣＭＴＳは、同様に、ＣＭに対して、ＣＭに別の下り方向信号、及びそれに関連する上り方向信号に変更するよう要求することを示すチャンネル変更メッセージを送信でき、これはステップ１９４によって同様に象徴されるであろう。
【００８５】
ステップ１９６において、ＣＭは、利用者アプリケーションからの要求を受信すると共に、従来のＤＯＣＳＩＳ方式でＣＭが同調される上り方向信号のチャンネルに関する上り方向信号のマップにおいて、帯域幅要求信号の競合期間の間、上り方向信号の帯域幅要求信号メッセージをＣＭＴＳに対して送信する。
【００８６】
ステップ１９８において、ＣＭＴＳは、各ＣＭからこれらの上り方向信号の帯域幅要求信号を収集すると共に、どのＣＭが上り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために、登録メッセージデータを使用する。ＣＭＴＳは、その次に、各広帯域性能を有するＣＭが、広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作に使用され得るチューナを幾つ備えるかを判定するために、登録データを使用する。
【００８７】
ステップ２００は、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有する各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、図１０のフローチャートにおいて描写されたものを含むあらゆるサービス品質アルゴリズムを使用する処理を表す。スケジュールは、上り方向信号当たり１つのＭＡＰメッセージである、ＭＡＰメッセージに入れられる。各ＭＡＰメッセージは、一連の許可情報において、サービス識別子がＭＡＰメッセージに含まれる各ＣＭが、ＭＡＰが関連する上り方向信号で送信できるときを特定する。送信パラメータは、その上り方向信号に関するＵＣＤメッセージに記載されることになる。
【００８８】
ステップ２０２において、ＣＭＴＳは、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のためにＭＡＰメッセージにおいて予定された各ＣＭに対するＥＣＥ−ＲＥＱメッセージを生成して、送信するために、ステップ２００において生成されたＭＡＰメッセージ内のスケジュール情報を使用する。そのようなＣＭそれぞれに対するＥＣＥメッセージは、幾つの上り方向信号、及びどの上り方向信号が有効にされるかをＣＭに通知する。ＣＭは、指定された上り方向信号にそのチューナを同調することによって対応すると共に、その送信器を、その上り方向信号に関するＵＣＤメッセージのパラメータを使用して、その上り方向信号で送信するように調整する。ＣＭＴＳは、その場合に、関係する上り方向信号が割り当てられる下り方向信号に同調された全てのＣＭに対する各上り方向信号に関してステップ２００において生成されたＭＡＰメッセージを放送する。
【００８９】
ステップ２０４において、ＣＭは、ＥＣＥメッセージ、及びＭＡＰメッセージを受信すると共に、各ＣＭは、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳがそれのために有効にされたかどうかを判定する。これは、ＭＡＰメッセージまたはＥＣＥメッセージから、もしくはいくつかの実施例における急行通知メッセージ（express notification message）から、推定を引き出すことによって実行され得る。例えば、ＣＭが複数の上り方向信号を有効にすることをそれに通知するＥＣＥメッセージを受信するという事実、及びＥＣＥメッセージは広帯域ＤＯＣＳＩＳに特有であるという事実は、ＣＭは広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために有効にされた上り方向信号チャンネルを使用するべきであるという結論を支援する。ＣＭが、有効にするために既に通知された、全ての上り方向信号チャンネルに関するＭＡＰメッセージを調査すると共に、複数の上り方向信号チャンネルで同時にそれに対する複数の許可情報を発見するとき、これは確認され得る。
【００９０】
ステップ２０６において、ＣＭは、有効にされた上り方向信号チャンネルに関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータによって、そのチューナ、及び各有効にされた上り方向信号に関する送信パラメータを設定する。ＣＭは、その次に、そのデータを、各上り方向信号チャンネルに関連するＭＡＰメッセージにおいて指定された時刻に、有効にされた上り方向信号チャンネルで同時に送信する。ＣＭは、フレームを様々な上り方向信号送信器に分散するために、フレーム分配器を使用してこれを実行すると共に、フレーム分配器は、ＭＡＰタイミングに基づいた適切な時刻にフレームを放出する。ＱｏＳアルゴリズムによるトラフィックが予定されないか、またはトラフィックが存在しない場合のＭＡＰの許可情報は、ＣＭが、ベストエフォートのピークレート以下の、保証された一定ビットレート、または可変ビットレートのフローの拘束されたビットレート部分を備えない他のＱｏＳ種類のＩＰフローのフレーム、及び保証されたか、または拘束されたビットレート以外の他のＩＰフローのフレームを放出するスケジュールを作成するのに使用される。
【００９１】
ＣＭにおけるフレーム分配器は、１つの上り方向信号で送信されるべき１つのＩＰフローからの全てのフレームを制限することか、または前述のように下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のためのシーケンス番号を付加することのいずれかにより、ＩＰフローからの全てのフレームの受信の正しい順序を保証し得る。
【００９２】
ステップ２０８において、ＣＭＴＳは、それに割り当てられた全ての上り方向信号のチャンネルで、ＣＭから全てのフレームを受信すると共に、それらをそのフレーム収集器に渡す。ステップ２１０において、フレーム収集器は、そこに存在すると考えられている全てのフレームがそこに存在することを確認すると共に、各ＩＰフローが単一のチャンネルに制限される第１の実施例においてＩＰフロー毎にＦＩＦＯを使用することか、またはシーケンス番号を使用することのいずれかによって、それらを順序正しく配置する。ステップ２１２において、フレーム収集器は、その次に、ＣＭＴＳによる更なる処理のための適切な順序で、全てのＩＰフローのフレームを出力する。
【００９３】
図１２は、全てが１つのＣＭＴＳに対する共有されたＨＦＣシステムによって接続された、１つ以上の従来の単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭと、上り方向信号及び下り方向信号の両方の方向において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送の性能を有する複数の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭとから構成されるシステムのブロック図である。ブロック２１４は、それが複数のＤＯＣＳＩＳ送信器、及び複数のＤＯＣＳＩＳ受信器（それらは複数のＤＯＣＳＩＳ送受信器に結合され得る）を備えるので、上り方向信号と下り方向信号の両方の広帯域性能を備えた広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭである。２台の従来のＤＯＣＳＩＳ受信器が、符号２１６、及び符号２１８で示されると共に、フレーム収集器が符号２２０で示される。ＤＯＣＳＩＳ受信器は、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳのフレーム、またはパケットを受信すると共に、それらをフレーム収集器に渡す。受信器は、同様に、下り方向信号のＵＣＤメッセージ、及びＭＡＰメッセージ、及びＥＣＥメッセージを受信すると共に、それらを制御コンピュータ２１７に渡す。フレーム収集器は、存在すると考えられている全てのパケットが存在することを確認すると共に、それらを“ＮＩ”またはバスインタフェース２２２に対する引き渡しのための適切な順序に配置する。インタフェース２２２は、ＬＡＮまたはバスによってＣＭに接続される全ての周辺装置にそれらを配信する。
【００９４】
上り方向信号のパケットは、“ＮＩ”／バスインタフェース２２２によって受信されると共に、フレーム分配器２２４に渡される。フレーム分配器は、制御パス２３０経由で、制御コンピュータ２１７から、各パケットを上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ送信器２２６、及びＤＯＣＳＩＳ送信器２２８の内のいずれに送信するか、及び何時送信するかに関する情報を受信する。制御コンピュータは、ＣＭＴＳからの下り方向信号のＥＣＥメッセージ、及びＭＡＰメッセージ内の情報から、各パケットがどの上り方向信号の送信器に転送されるべきか、及び何時転送されるべきかを判定する。制御コンピュータは、同様に、問題になっているＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージ内のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して指定されたパラメータを使用して、下り方向信号のＥＣＥメッセージにおいて指定されたＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の内の１つで送信するように、制御パス２３２によって各上り方向信号のＤＯＣＳＩＳ送信器を設定する。ＤＯＣＳＩＳ受信器は、それらのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のパラメータが何であってもそれに従い、ＥＣＥメッセージにおいて指定されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を受信するように、制御パス２３２によって設定される。制御コンピュータ２１７は、以下の機能を実行するために、それらの全ての回路の動作を編成する。電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を発見すると共にそれにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用し、測定が成功したかどうかを示す肯定応答メッセージを送信し、前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号性能を通知する登録メッセージを送信し、各々が周波数、シンボルレート、変調の種類、及びＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の他のパラメータを示す複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信し、利用者アプリケーションから上り方向信号のデータを送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによってそれに対応し、広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のためにどの上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブルメッセージを受信し、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルとそれぞれ関係があると共に、前記ＣＭが何時前記チャンネルで送信することができるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信し、適切な上り方向信号チャンネルに関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータに従って、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように前記ＣＭの送信器を調整し、前記チャンネルに関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって、指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する。
【００９５】
広帯域性能を有するＣＭＴＳ２３６は、下り方向信号に関して、図２に示す上述のものと同じに構成されると共に、同じに動作する。ＣＭＴＳの広帯域ＤＯＣＳＩＳの上り方向信号に関する部分は、ＣＭに対して送信された下り方向信号のＵＣＤメッセージ内のデータに従って、制御コンピュータ２４２によって設定される複数のＤＯＣＳＩＳ受信器２３８、及びＤＯＣＳＩＳ受信器２４０を備えている。ＣＭＴＳの制御コンピュータは、ＭＡＰメッセージから、どのＣＭのデータがあらゆる特定のミニスロットで受信されるか、及びそれが割り当てられた上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルはどれかを認識する。それは、同様に、その上り方向信号チャンネルのパラメータを認識するので、従ってそれは各受信器を、制御パス２４６によって、適切なパラメータに基づいて受信するように調整する。受信器は、それらが受信する全てのフレームを、あらゆる特定のＣＭに対する許可の間に送信されたと考えられている全てのフレームが到着したことを確認するために、ＣＭ内のフレーム収集器のように機能するフレーム収集器２４４に渡す。フレーム収集器は、その次に、各ＩＰフローのフレームを適切な順序に配置すると共に、パス２４８経由でそれらをルータ３０に供給する。
【００９６】
本発明がここに開示された好ましい実施例、及び代替実施例に関して発表されたが、当業者は、発明の精神及び範囲からはずれない、ここに開示された教示に対する可能な代替実施例及び他の変更を認識することになる。全てのそのような代替実施例、及び他の変更は、これに関して添付された特許請求の範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】あらゆるＤＯＣＳＩＳシステムにおいて必要とされる機能ブロックを示す、従来技術の非ポートトランキングＤＯＣＳＩＳシステムの図である。
【図２】ＣＭＴＳからＣＭに対して複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時にデータを送信するためにポートトランキングを実行する広帯域ＤＯＣＳＩＳシステムの図である。
【図３Ａ】オリジナルの従来技術の“ＤＯＣＳＩＳ ＰＤＵ”カプセル化スキームの図である。
【図３Ｂ】広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行するためのカプセル化方法に必要とされるシーケンス番号を追加するように修正されたオリジナルの“ＤＯＣＳＩＳ ＰＤＵ”カプセル化スキームの図である。
【図４】広帯域ＤＯＣＳＩＳをサポートするためのシーケンス番号を備えるように修正された従来技術のＤＯＣＳＩＳフレームカプセル化スキームの図である。
【図５Ａ】ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立して使用するために実行される処理のフローチャートである。
【図５Ｂ】ＤＯＣＳＩＳプロトコルを使用するＨＦＣシステムを横断してポートトランクされたポイント・ツー・マルチポイントリンクを確立して使用するために実行される処理のフローチャートである。
【図６Ａ】パケット配信、受信、及び順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである
【図６Ｂ】パケット配信、受信、及び順序づけの観点から広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行するために、ＣＴＭＳ及びＣＭ（しかし主としてＣＭＴＳ）に実装される処理を示す更に詳細なフローチャートである
【図７】ここで教示されたＱｏＳアルゴリズムを説明する目的のためにＨＦＣシステム上のポイント・ツー・マルチポイントの物理チャンネル構造及び論理チャンネル構造を説明する図である。
【図８】サービス品質の要求に関する、各フローの送り元及び送り先、フローＩＤ、及びフローの特性を示す図７の例の全てのフローを記載するテーブルである。
【図９】ＨＦＣに実装されたＤＯＣＳＩＳシステムのポイント・ツー・マルチポイント環境において、ＱｏＳの機能性を提供するためのスケジューラを実現するために実行される必要がある機能のブロック図である。
【図１０】好ましいＱｏＳアルゴリズムのフローチャートである。
【図１１Ａ】好ましい上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳプロトコルのフローチャートである。
【図１１Ｂ】好ましい上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳプロトコルのフローチャートである。
【図１２】全てが１つのＣＭＴＳに対する共有されたＨＦＣシステムによって接続された、１つ以上の従来の単一のＤＯＣＳＩＳチャンネルのＣＭと、上り方向信号及び下り方向信号の両方の方向において、広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送の性能を有する複数の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭとから構成されるシステムのブロック図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０ “ＤＳ ＭＡＣ／ＰＨＹ／ＲＦ”インタフェースブロック
１２ ＣＭＴＳ
１４ “チューナ、ＰＨＹ、及びＭＡＣ”ブロック
１６、２２、２４ ＣＭ
１８ ＨＦＣシステム
１０、１１、１３、１５ 下り方向信号送信器
２０ 経路指定またはブリッジ機能（ルータ／ブリッジ）
２６ インタフェース
２８ ＣＭＴＳ
３０ 経路指定またはブリッジ機能（ルータ／ブリッジ）
３２、３４、３６ ＣＭ
３８ フレーム分配器
４０、４２、４４、４６、４８、５０ チューナ
５０、５２、５４ ネットワークインタフェースカード（または“ＮＩ”）
４６、４８ フレーム収集器
６０ オリジナルの“Ｔ／Ｌ”フィールド
６２ ＰＤＵデータ部分
６４ タイプ／長さフィールド“Ｔ／Ｌ”
６６ 新しい“Ｔ／Ｌ”フィールド
６８ “ｐｒｅａｍｂｌｅ”フィールド
７０ “ｓｙｎｃｂｙｔｅ”フィールド
７２ “Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＦＣ）”フィールド
７４ “ＭＡＣ−ＰＡＲＭ”フィールド
７６ “ＬＥＮＧＴＨ”フィールド
７８ 拡張ヘッダフィールド“ＥＨＤＲ”
８０ “ＰＨＳ”フィールド
８２ 新しい拡張ヘッダフィールド
８３ “ＨＣＳ”フィールド
８４ “ＰＤＵ”フィールド
８８ 送り先アドレス（ＤＡ）
９０ 送り元アドレス（ＳＡ）
９２ タイプ／長さ（Ｔ／Ｌ）フィールド
９４ ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）データセクション
９６ “ＣＲＣ”フィールド
１４２ ＣＭＴＳ
１４４ ＨＦＣ
１４６ 下り方向信号
１４８ 下り方向信号
１５０ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５２ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５４ ケーブルモデム（ＣＭ）
１５６ ケーブルモデム（ＣＭ）
１６４ スケジューラ
１６６ 待ち行列（Queue）メモリ
１６８、１７０、１７２、１７４、１７６、１７８ ライン
２１４ ブロック
２１６、２１８ ＤＯＣＳＩＳ受信器
２１７ 制御コンピュータ
２２０ フレーム収集器
２２２ “ＮＩ”またはバスインタフェース
２２４ フレーム分配器
２２６、２２８ ＤＯＣＳＩＳ送信器
２３０、２３２ 制御パス
２３６ ＣＭＴＳ
２３８、２４０ ＤＯＣＳＩＳ受信器
２４２ ＣＰＵ
２４４ フレーム収集器
２４８ パス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共有された伝送媒体によって複数のケーブルモデム（ＣＭ）に接続されたケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）を備えるポイント・ツー・マルチポイント環境において、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行するための方法であって、
どのケーブルモデムが広帯域性能を有すると共に、それぞれが幾つの下り方向信号チャンネルを同時に使用できるかを判定する段階と、
各広帯域性能を有するケーブルモデムに、広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳ伝送を受信するためにそれがどの下り方向信号チャンネルに同調するべきかを通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階と、
サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号で送信する様々なＣＭＴＳ送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するために、各特定のケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する段階と、
受信器側でフレームが適切な順序で配置され得ることを保証すると共に、送信器にフレームを分配するために、シーケンス番号を付加するか、または他の何かを付加する段階と、
特定のケーブルモデムに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ケーブルモデムが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのケーブルモデムに対して送信する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
同一のＩＰフローの異なるフレームが、異なる時間に、または異なる待ち時間により、異なる下り方向信号チャンネルで送信され得ると共に、更にフレームが受信器において適切な順序で配置され得るように、ＩＰフローの各フレームにシーケンス番号を付加することにより、送信されたフレームが受信後に適切な順序で配置されるのを前記フレーム分配器が保証する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
単一の下り方向信号チャンネルで伝送するために各ＩＰフローからＣＭに対して送信されるべきフレームの伝送を制限することにより、送信されたフレームが受信後に適切な順序で配置されるのを前記フレーム分配器が保証する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣＭＴＳが、同様に、
各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なＣＭから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、
一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、
一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、
上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、
広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出し、
様々なＣＭから上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳフレームを受信し、全てのフレームが各ＣＭからの各ＩＰフローに存在することを確認すると共に、フレームを適切な順序に配置し、更なる処理に対してフレームを供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記各ケーブルモデムにおいて、
電源が投入されるか、もしくはリブートされると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してロックする段階と、
ケーブルモデムがロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号と関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ＣＭＴＳにシステム上のＣＭとして登録する段階と、
ＣＭが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用可能であるチューナを幾つ備えるかを示す情報をＣＭＴＳに送信する段階と、
前記ＣＭＴＳから、前記ＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に幾つの下り方向信号チャンネルを使用すると共に、どの下り方向信号チャンネルを使用することになるかを示すＥＣＥメッセージを受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された下り方向信号チャンネルのそれぞれに前記ＣＭのチューナを同調することによってそれに応答する段階と、
前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された２つ以上の下り方向信号チャンネルで同時に送信された広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳフレームを受信すると共に、全フレームが受信されたかを確認する段階と、
前記受信されたフレームを適切な順序に配置すると共に、更なる処理のために、前記ＣＭに接続された周辺機器に対して前記フレームを供給する段階と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＣＭＴＳから何か新しいＥＣＥメッセージが到着したかどうかを判定するために調査する段階と、
もし新しいＥＣＥメッセージが到着していた場合、前記ＥＣＥメッセージがいずれか下り方向信号チャンネルを追加するか、または削除するかどうかを判定する段階と、
もし前記ＥＣＥメッセージが下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを追加する場合、新しく指定されたチャンネルに１つ以上のチューナを同調すると共に、新しく指定されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のそれぞれに対して、それらに関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行する段階と、
新しく使用可能にされたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のそれぞれに対する測定における成功または失敗を示す肯定応答メッセージを送信する段階と、
あらゆる新しく獲得した下り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を開始する段階と、
もしＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を削除する新しいＥＣＥメッセージが到着した場合、指定されたチャンネルを削除すると共に、あらゆる残っているＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関するＤＯＣＳＩＳ下り方向信号動作を継続する段階と
を更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
フレームの分配スケジュールを作成するために、各特定のケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する前記段階が、
各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが、登録データ及び送信されたＥＣＥメッセージからのデータを使用して同調される特定の下り方向信号を判定すると共に、ルータより受信されたパケット内のヘッダデータから、各広帯域ＣＭに向けられた特定のＩＰフローを判定する段階と、
特定のＣＭが同調されると共に、ＣＭに対して送信されるべきＩＰフローを有するどの下り方向信号が、伝送に利用可能であるかを確認すると共に、各ＩＰフローのサービス品質要求を判定する段階と、
ＣＭが同調されると共に、一定ビットレートのフローであるか、または保証された部分を有する可変ビットレートのフローである、サービス品質要求を備えるＩＰフローを有する利用可能な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに関する、一定ビットレートのフローの保証された部分、及び可変ビットレートのフローの拘束された部分のスケジュールを作成する段階と、
一定ビットレートのサービス品質ＩＰフローの前記保証されたビットレートを実現すると共に、及び可変ビットレートのサービス品質ＩＰフローの拘束されたビットレート部分を実現するために、予定される時刻に、フレーム放出信号を生成すると共に、適切な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネル上にフレームを放出して送信する段階と、
あらゆる広帯域下り方向信号に関して、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するＣＭが、前記ＣＭが同調されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号で、前記ＣＭ、または他のＣＭに対するフレームの放出が予定されないあらゆる時刻、または前記ＣＭに向けられると共に、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するフレームを放出するトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する段階と
を用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号処理の間、ケーブルモデム（ＣＭ）において実行される方法であって、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号にロックし、測定と等化を含むＤＯＣＳＩＳ測定を実行すると共に、ケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）からのメッセージに含まれる時刻、周波数、位相、及び電力オフセットを受信する段階と、
もし前記測定が成功した場合に肯定応答メッセージを送信すると共に、前記ＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能に関するデータを含む登録メッセージによって、ＣＭＴＳにシステムにおけるＣＭとして登録する段階と、
前記ＣＭがどのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号上の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信する準備をするべきかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを前記ＣＭＴＳから受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージで指定されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号メッセージ上のデータを受信するように、複数のＤＯＣＳＩＳ受信器を調整することによってそれに対処する段階と、
１つ以上のＩＰフローを表す複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時に送信された複数のフレーム、またはパケットを受信する段階と、
受信されるべきと考えられる全てのパケットまたはフレームが受信されたことを確認する段階と、
前記フレームまたは前記パケットを適切な順序で配置すると共に、更なる処理に対して前記フレームまたは前記パケットを提供する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
共有された伝送媒体によってケーブルモデム終端システムに接続された複数のケーブルモデム（ＣＭ）の一部分であるケーブルモデム（ＣＭ）からの上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送を実行するための方法であって、
前記ＣＭＴＳから、上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージで特定されるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが定義する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを放送する段階と、
ＣＭが下り方向信号にロックされると共に、測定バーストを送信した後で、ＣＭＴＳが測定を実行すると共に、等化収束を実行し、ＣＭＴＳに時刻、周波数、及び電力オフセット、そして上り方向信号の等化係数を提供する前記ＣＭに、１つ以上の下り方向信号のメッセージを送信する段階と、
ＣＭが測定に成功すると共に、それらの肯定応答を送信し、そしてその性能を通知する登録メッセージを送信した後で、ＣＭＴＳが、これらのメッセージを受信すると共に、ＣＭの広帯域性能を示すその中のデータの幾つかを少なくとも記憶し、ＣＭが広帯域性能を有するかどうかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、ＣＭからの上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために登録データを使用し、要求された帯域幅を備えるＣＭが幾つの上り方向チャンネルを同時に伝送できるかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、要求された上り方向信号のトラフィックと、登録データ及び認可データを分析すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために、どの上り方向信号チャンネルをどのＣＭに割り当てるかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、サービス品質アルゴリズムを使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用するように予定される各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を有するＣＭまたは複数のＣＭが、ＭＡＰメッセージの関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で伝送することができるときを予定する個別のＭＡＰメッセージを生成する段階と、
広帯域性能を有するどのＣＭが複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用する必要があるかを判定するために、ＣＭＴＳがＭＡＰメッセージ内の許可情報を使用すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送を送信する権限を与えらている各ＣＭに、ＣＭがどの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用してＭＡＰメッセージを送信できるかを指定するＥＣＥメッセージを送信する段階と、
上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに関して利用可能にされたＣＭが、ＭＡＰメッセージ、ＥＣＥメッセージ、及びＵＣＤメッセージに基づくデータを送信した後に、ＣＭＴＳが、全てのフレームを受信し、全てのフレームがそこに存在することを確認すると共に、それらを配信のために適切な順序に配置するフレーム収集器にそれらを渡す段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記ＣＭにおいて、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を見つけて、それにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用すると共に、測定が成功したか、または失敗したかを示す肯定応答メッセージを送信し、そして前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ性能を通知する登録メッセージを送信する段階と、
ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが記述する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信する段階と、
利用者アプリケーションから上り方向信号で送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによりそれに対応する段階と、
広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のために、どの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを受信すると共に、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルと関連し、前記チャンネルで何時前記ＣＭが送信できるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信する段階と、
前記ＥＣＥメッセージで指定された上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように、前記ＣＭの送信器を調整すると共に、前記チャンネルと関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する段階と
を更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれが入力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、
前記送信器の前記入力に接続された複数の出力を有すると共に、入力を有するフレーム分配器と、
ハイブリッドファイバ同軸ケーブルシステムに接続されるための入力を有すると共に、複数の出力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ受信器の前記複数の出力に接続された複数の入力を有すると共に、以下の段階を実行するように構成され、かつ出力を有するフレーム収集器と、
前記フレーム収集器の出力に接続された入力を有すると共に、前記フレーム分配器に接続された出力を有するネットワークインタフェースまたはバスインタフェースと、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、前記複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、前記フレーム分配器と、前記フレーム収集器とに接続されると共に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデムの上記の回路類の調整を編成するようにプログラムされる制御コンピュータとを備え、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を見つけて、それにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用すると共に、測定が成功したか、または失敗したかを示す肯定応答メッセージを送信し、そして前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ性能を通知する登録メッセージを送信する段階と、
ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが記述する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信する段階と、
利用者アプリケーションから上り方向信号で送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによりそれに対応する段階と、
広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のために、どの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを受信すると共に、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルと関連し、前記チャンネルで何時前記ＣＭが送信できるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信する段階と、
適切な上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータに従って、前記ＥＣＥメッセージで指定された上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように、前記ＣＭの送信器を調整すると共に、前記チャンネルと関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する段階と
を実行することを特徴とするケーブルモデム装置。
【請求項１２】
前記制御コンピュータが、同様に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデムの前記回路類の調整を編成するようにプログラムされ、
前記ＣＭがどのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号上の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信する準備をするべきかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを前記ＣＭＴＳから受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージで指定されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号メッセージ上のデータを受信するように、複数のＤＯＣＳＩＳ受信器を調整することによってそれに対処する段階と、
１つ以上のＩＰフローを表す複数のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャンネルで同時に送信された複数のフレーム、またはパケットを受信する段階と、
受信されるべきと考えられる全てのパケットまたはフレームが受信されたことを確認する段階と、
前記フレームまたは前記パケットを適切な順序で配置すると共に、更なる処理に対して前記フレームまたは前記パケットを提供する段階と
を実行することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行可能であるケーブルモデム終端システムであって、
それぞれがハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）ケーブルシステムに接続されるための出力を有すると共に、それぞれが入力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、
それぞれが前記ＤＯＣＳＩＳ送信器の内の１つの前記入力に接続された複数の出力を有すると共に、入力を有するフレーム分配器と、
それぞれが前記ＨＦＣシステムに接続されるための入力を有すると共に、それぞれが出力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、
それぞれが前記ＤＯＣＳＩＳ受信器の内の１つの出力に接続された複数の入力を有すると共に、出力を有するフレーム収集器と、
前記フレーム収集器の前記出力に接続された入力を有すると共に、前記フレーム分配器の前記入力に接続された出力を有するルータと、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ送信器及び受信器と、前記フレーム分配器と、前記フレーム収集器と、前記ルータとに接続されると共に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデム終端システム内の上記の回路類を編成するようにプログラムされる制御コンピュータとを備え、
前記ＣＭから登録メッセージデータを受信すると共に、どのケーブルモデムが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、及びそれぞれが幾つの下り方向信号チャンネルを同時に使用可能であるかをそれらから判定する段階と、
各広帯域性能を有するケーブルモデムに対して、広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳ伝送の受信のためにどの下り方向信号チャンネルに同調するべきかをそれに通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階と、
サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号チャンネルで送信する様々なＣＭＴＳの下り方向信号送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するために、特定のＣＭに対して下り方向信号で送信されるべき前記ルータからの入力フレームをフレーム分配器において処理する段階と、
ＣＭにおいてフレームが適切な順序で配置され得ることを保証するために、シーケンス番号を付加するか、または他の処理手続きを付加する段階と、
前記スケジュールに従って、前記ＣＭＴＳの下り方向信号送信器にフレームを分配する段階と、
特定のＣＭに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ＣＭが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのＣＭに対して送信する段階と
を実行することを特徴とするケーブルモデム終端システム。
【請求項１】
共有された伝送媒体によって複数のケーブルモデム（ＣＭ）に接続されたケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）を備えるポイント・ツー・マルチポイント環境において、下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳを実行するための方法であって、
どのケーブルモデムが広帯域性能を有すると共に、それぞれが幾つの下り方向信号チャンネルを同時に使用できるかを判定する段階と、
各広帯域性能を有するケーブルモデムに、広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳ伝送を受信するためにそれがどの下り方向信号チャンネルに同調するべきかを通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階と、
サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号で送信する様々なＣＭＴＳ送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するために、各特定のケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する段階と、
受信器側でフレームが適切な順序で配置され得ることを保証すると共に、送信器にフレームを分配するために、シーケンス番号を付加するか、または他の何かを付加する段階と、
特定のケーブルモデムに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ケーブルモデムが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのケーブルモデムに対して送信する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
同一のＩＰフローの異なるフレームが、異なる時間に、または異なる待ち時間により、異なる下り方向信号チャンネルで送信され得ると共に、更にフレームが受信器において適切な順序で配置され得るように、ＩＰフローの各フレームにシーケンス番号を付加することにより、送信されたフレームが受信後に適切な順序で配置されるのを前記フレーム分配器が保証する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
単一の下り方向信号チャンネルで伝送するために各ＩＰフローからＣＭに対して送信されるべきフレームの伝送を制限することにより、送信されたフレームが受信後に適切な順序で配置されるのを前記フレーム分配器が保証する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣＭＴＳが、同様に、
各ＣＭからどのくらい多くの上り方向信号のトラフィックがあるかを前記ＣＭＴＳが認識できるように、様々なＣＭから上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、フレーム分配器がルータより受信する情報から、各ＣＭに対してどのくらい多くの下り方向信号のトラフィックがあるかを判定し、
一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭに対する各ＩＰフローに関する下り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、
一定ビットレートのＩＰフローの保証されたビットレート、及び拘束された部分を有する可変ビットレートのＩＰフローの拘束されたビットレートを少なくとも満足すると共に、帯域幅要求をできる限り実現するように、サービス品質アルゴリズムを使用して特定のＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号フレームの伝送スケジュールを作成し、
上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実現するように、各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関するＭＡＰメッセージ及びＵＣＤメッセージを生成すると共に、各広帯域性能を有するＣＭからの異なるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号での上り方向信号の同時伝送を可能にするＭＡＰメッセージ内の許可情報によって送信し、
広帯域性能を有するＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳの下り方向信号の伝送を実現するように、各特定のＣＭに対してアドレス指定された様々なＩＰフローに関して、下り方向信号のフレームを、スケジュールによって定められた時刻に様々な下り方向信号送信器に対して放出し、
様々なＣＭから上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳフレームを受信し、全てのフレームが各ＣＭからの各ＩＰフローに存在することを確認すると共に、フレームを適切な順序に配置し、更なる処理に対してフレームを供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記各ケーブルモデムにおいて、
電源が投入されるか、もしくはリブートされると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を検索してロックする段階と、
ケーブルモデムがロックしたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号と関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行すると共に、ＣＭＴＳにシステム上のＣＭとして登録する段階と、
ＣＭが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用可能であるチューナを幾つ備えるかを示す情報をＣＭＴＳに送信する段階と、
前記ＣＭＴＳから、前記ＣＭに対する広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送に幾つの下り方向信号チャンネルを使用すると共に、どの下り方向信号チャンネルを使用することになるかを示すＥＣＥメッセージを受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された下り方向信号チャンネルのそれぞれに前記ＣＭのチューナを同調することによってそれに応答する段階と、
前記ＥＣＥメッセージにおいて指定された２つ以上の下り方向信号チャンネルで同時に送信された広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳフレームを受信すると共に、全フレームが受信されたかを確認する段階と、
前記受信されたフレームを適切な順序に配置すると共に、更なる処理のために、前記ＣＭに接続された周辺機器に対して前記フレームを供給する段階と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＣＭＴＳから何か新しいＥＣＥメッセージが到着したかどうかを判定するために調査する段階と、
もし新しいＥＣＥメッセージが到着していた場合、前記ＥＣＥメッセージがいずれか下り方向信号チャンネルを追加するか、または削除するかどうかを判定する段階と、
もし前記ＥＣＥメッセージが下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを追加する場合、新しく指定されたチャンネルに１つ以上のチューナを同調すると共に、新しく指定されたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のそれぞれに対して、それらに関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用して測定を実行する段階と、
新しく使用可能にされたＤＯＣＳＩＳ下り方向信号のそれぞれに対する測定における成功または失敗を示す肯定応答メッセージを送信する段階と、
あらゆる新しく獲得した下り方向信号に関する広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を開始する段階と、
もしＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を削除する新しいＥＣＥメッセージが到着した場合、指定されたチャンネルを削除すると共に、あらゆる残っているＤＯＣＳＩＳ下り方向信号に関するＤＯＣＳＩＳ下り方向信号動作を継続する段階と
を更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
フレームの分配スケジュールを作成するために、各特定のケーブルモデムに対して下り方向信号で送信されるべき入力フレームをフレーム分配器において処理する前記段階が、
各広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するＣＭが、登録データ及び送信されたＥＣＥメッセージからのデータを使用して同調される特定の下り方向信号を判定すると共に、ルータより受信されたパケット内のヘッダデータから、各広帯域ＣＭに向けられた特定のＩＰフローを判定する段階と、
特定のＣＭが同調されると共に、ＣＭに対して送信されるべきＩＰフローを有するどの下り方向信号が、伝送に利用可能であるかを確認すると共に、各ＩＰフローのサービス品質要求を判定する段階と、
ＣＭが同調されると共に、一定ビットレートのフローであるか、または保証された部分を有する可変ビットレートのフローである、サービス品質要求を備えるＩＰフローを有する利用可能な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルに関する、一定ビットレートのフローの保証された部分、及び可変ビットレートのフローの拘束された部分のスケジュールを作成する段階と、
一定ビットレートのサービス品質ＩＰフローの前記保証されたビットレートを実現すると共に、及び可変ビットレートのサービス品質ＩＰフローの拘束されたビットレート部分を実現するために、予定される時刻に、フレーム放出信号を生成すると共に、適切な下り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネル上にフレームを放出して送信する段階と、
あらゆる広帯域下り方向信号に関して、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するＣＭが、前記ＣＭが同調されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号で、前記ＣＭ、または他のＣＭに対するフレームの放出が予定されないあらゆる時刻、または前記ＣＭに向けられると共に、保証されたビットレートのサービス品質ＩＰフロー、または拘束された部分を有する可変ビットレートのサービス品質ＩＰフロー以外で、それに対して向けられたＩＰフローを有するフレームを放出するトラフィックが存在しないあらゆる時刻を使用する段階と
を用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号処理の間、ケーブルモデム（ＣＭ）において実行される方法であって、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号にロックし、測定と等化を含むＤＯＣＳＩＳ測定を実行すると共に、ケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）からのメッセージに含まれる時刻、周波数、位相、及び電力オフセットを受信する段階と、
もし前記測定が成功した場合に肯定応答メッセージを送信すると共に、前記ＣＭの広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能に関するデータを含む登録メッセージによって、ＣＭＴＳにシステムにおけるＣＭとして登録する段階と、
前記ＣＭがどのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号上の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信する準備をするべきかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを前記ＣＭＴＳから受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージで指定されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号メッセージ上のデータを受信するように、複数のＤＯＣＳＩＳ受信器を調整することによってそれに対処する段階と、
１つ以上のＩＰフローを表す複数のＤＯＣＳＩＳチャンネルで同時に送信された複数のフレーム、またはパケットを受信する段階と、
受信されるべきと考えられる全てのパケットまたはフレームが受信されたことを確認する段階と、
前記フレームまたは前記パケットを適切な順序で配置すると共に、更なる処理に対して前記フレームまたは前記パケットを提供する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
共有された伝送媒体によってケーブルモデム終端システムに接続された複数のケーブルモデム（ＣＭ）の一部分であるケーブルモデム（ＣＭ）からの上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送を実行するための方法であって、
前記ＣＭＴＳから、上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージで特定されるＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが定義する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを放送する段階と、
ＣＭが下り方向信号にロックされると共に、測定バーストを送信した後で、ＣＭＴＳが測定を実行すると共に、等化収束を実行し、ＣＭＴＳに時刻、周波数、及び電力オフセット、そして上り方向信号の等化係数を提供する前記ＣＭに、１つ以上の下り方向信号のメッセージを送信する段階と、
ＣＭが測定に成功すると共に、それらの肯定応答を送信し、そしてその性能を通知する登録メッセージを送信した後で、ＣＭＴＳが、これらのメッセージを受信すると共に、ＣＭの広帯域性能を示すその中のデータの幾つかを少なくとも記憶し、ＣＭが広帯域性能を有するかどうかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、ＣＭからの上り方向信号の帯域幅要求信号を受信すると共に、どのＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するかを判定するために登録データを使用し、要求された帯域幅を備えるＣＭが幾つの上り方向チャンネルを同時に伝送できるかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、要求された上り方向信号のトラフィックと、登録データ及び認可データを分析すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作のために、どの上り方向信号チャンネルをどのＣＭに割り当てるかを判定する段階と、
ＣＭＴＳが、各ＣＭからの各ＩＰフローに関する上り方向信号の許可のスケジュールを作成するために、サービス品質アルゴリズムを使用すると共に、ＣＭが上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに使用するように予定される各ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号に関して、ＭＡＰメッセージ内の許可情報を有するＣＭまたは複数のＣＭが、ＭＡＰメッセージの関連するＤＯＣＳＩＳ上り方向信号で伝送することができるときを予定する個別のＭＡＰメッセージを生成する段階と、
広帯域性能を有するどのＣＭが複数の上り方向信号ＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用する必要があるかを判定するために、ＣＭＴＳがＭＡＰメッセージ内の許可情報を使用すると共に、上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ伝送を送信する権限を与えらている各ＣＭに、ＣＭがどの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用してＭＡＰメッセージを送信できるかを指定するＥＣＥメッセージを送信する段階と、
上り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳに関して利用可能にされたＣＭが、ＭＡＰメッセージ、ＥＣＥメッセージ、及びＵＣＤメッセージに基づくデータを送信した後に、ＣＭＴＳが、全てのフレームを受信し、全てのフレームがそこに存在することを確認すると共に、それらを配信のために適切な順序に配置するフレーム収集器にそれらを渡す段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記ＣＭにおいて、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を見つけて、それにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用すると共に、測定が成功したか、または失敗したかを示す肯定応答メッセージを送信し、そして前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ性能を通知する登録メッセージを送信する段階と、
ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが記述する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信する段階と、
利用者アプリケーションから上り方向信号で送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによりそれに対応する段階と、
広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のために、どの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを受信すると共に、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルと関連し、前記チャンネルで何時前記ＣＭが送信できるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信する段階と、
前記ＥＣＥメッセージで指定された上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように、前記ＣＭの送信器を調整すると共に、前記チャンネルと関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する段階と
を更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれが入力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、
前記送信器の前記入力に接続された複数の出力を有すると共に、入力を有するフレーム分配器と、
ハイブリッドファイバ同軸ケーブルシステムに接続されるための入力を有すると共に、複数の出力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ受信器の前記複数の出力に接続された複数の入力を有すると共に、以下の段階を実行するように構成され、かつ出力を有するフレーム収集器と、
前記フレーム収集器の出力に接続された入力を有すると共に、前記フレーム分配器に接続された出力を有するネットワークインタフェースまたはバスインタフェースと、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、前記複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、前記フレーム分配器と、前記フレーム収集器とに接続されると共に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデムの上記の回路類の調整を編成するようにプログラムされる制御コンピュータとを備え、
電源が投入されると、ＤＯＣＳＩＳ下り方向信号を見つけて、それにロックし、測定と等化を含む従来のＤＯＣＳＩＳ測定を実行するために、ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号を使用すると共に、測定が成功したか、または失敗したかを示す肯定応答メッセージを送信し、そして前記ＣＭＴＳにＣＭの広帯域上り方向信号ＤＯＣＳＩＳ性能を通知する登録メッセージを送信する段階と、
ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号の周波数、シンボルレート、変調の種類、及びその他のパラメータをそれぞれが記述する複数の上り方向信号チャンネル記述子（ＵＣＤ）メッセージを受信する段階と、
利用者アプリケーションから上り方向信号で送信する要求を受信すると共に、上り方向信号の帯域幅要求信号を送信することによりそれに対応する段階と、
広帯域ＤＯＣＳＩＳ上り方向信号動作のために、どの上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルを使用するかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを受信すると共に、単一のＤＯＣＳＩＳ上り方向信号チャンネルと関連し、前記チャンネルで何時前記ＣＭが送信できるかを定義する複数のＭＡＰメッセージを受信する段階と、
適切な上り方向信号に関連するＵＣＤメッセージ内のパラメータに従って、前記ＥＣＥメッセージで指定された上り方向信号のＤＯＣＳＩＳチャンネルで送信するように、前記ＣＭの送信器を調整すると共に、前記チャンネルと関連する前記ＭＡＰメッセージ内の許可情報によって指定されたチャンネルでの上り方向信号データの伝送時刻を決定する段階と
を実行することを特徴とするケーブルモデム装置。
【請求項１２】
前記制御コンピュータが、同様に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデムの前記回路類の調整を編成するようにプログラムされ、
前記ＣＭがどのＤＯＣＳＩＳ下り方向信号上の広帯域ＤＯＣＳＩＳデータを受信する準備をするべきかを示す拡張チャンネルイネーブル（ＥＣＥ）メッセージを前記ＣＭＴＳから受信すると共に、前記ＥＣＥメッセージで指定されるＤＯＣＳＩＳ下り方向信号メッセージ上のデータを受信するように、複数のＤＯＣＳＩＳ受信器を調整することによってそれに対処する段階と、
１つ以上のＩＰフローを表す複数のＤＯＣＳＩＳ下り方向信号チャンネルで同時に送信された複数のフレーム、またはパケットを受信する段階と、
受信されるべきと考えられる全てのパケットまたはフレームが受信されたことを確認する段階と、
前記フレームまたは前記パケットを適切な順序で配置すると共に、更なる処理に対して前記フレームまたは前記パケットを提供する段階と
を実行することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
広帯域ＤＯＣＳＩＳ動作を実行可能であるケーブルモデム終端システムであって、
それぞれがハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）ケーブルシステムに接続されるための出力を有すると共に、それぞれが入力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ送信器と、
それぞれが前記ＤＯＣＳＩＳ送信器の内の１つの前記入力に接続された複数の出力を有すると共に、入力を有するフレーム分配器と、
それぞれが前記ＨＦＣシステムに接続されるための入力を有すると共に、それぞれが出力を有する複数のＤＯＣＳＩＳ受信器と、
それぞれが前記ＤＯＣＳＩＳ受信器の内の１つの出力に接続された複数の入力を有すると共に、出力を有するフレーム収集器と、
前記フレーム収集器の前記出力に接続された入力を有すると共に、前記フレーム分配器の前記入力に接続された出力を有するルータと、
前記複数のＤＯＣＳＩＳ送信器及び受信器と、前記フレーム分配器と、前記フレーム収集器と、前記ルータとに接続されると共に、以下の段階を実行するために、前記ケーブルモデム終端システム内の上記の回路類を編成するようにプログラムされる制御コンピュータとを備え、
前記ＣＭから登録メッセージデータを受信すると共に、どのケーブルモデムが下り方向信号の広帯域ＤＯＣＳＩＳ性能を有するか、及びそれぞれが幾つの下り方向信号チャンネルを同時に使用可能であるかをそれらから判定する段階と、
各広帯域性能を有するケーブルモデムに対して、広帯域下り方向信号ＤＯＣＳＩＳ伝送の受信のためにどの下り方向信号チャンネルに同調するべきかをそれに通知する拡張チャンネルイネーブルメッセージを送信する段階と、
サービス品質要求を満たすように、ＣＭが同調される下り方向信号チャンネルで送信する様々なＣＭＴＳの下り方向信号送信器に対するフレームの分配スケジュールを作成するために、特定のＣＭに対して下り方向信号で送信されるべき前記ルータからの入力フレームをフレーム分配器において処理する段階と、
ＣＭにおいてフレームが適切な順序で配置され得ることを保証するために、シーケンス番号を付加するか、または他の処理手続きを付加する段階と、
前記スケジュールに従って、前記ＣＭＴＳの下り方向信号送信器にフレームを分配する段階と、
特定のＣＭに対してアドレス指定された放出フレームを、前記ＣＭが同調するように指示された下り方向信号チャンネルで、そのＣＭに対して送信する段階と
を実行することを特徴とするケーブルモデム終端システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【公表番号】特表２００７−５１６６４４（Ｐ２００７−５１６６４４Ａ）
【公表日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３３０７７（Ｐ２００６−５３３０７７）
【出願日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１５１８３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０７６３４
【国際公開日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．マッキントッシュ
【出願人】（５０１４７４６０１）テラヨン コミュニケーションズ システムズ， インコーポレイテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１５１８３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０７６３４
【国際公開日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．マッキントッシュ
【出願人】（５０１４７４６０１）テラヨン コミュニケーションズ システムズ， インコーポレイテッド (8)
【Ｆターム（参考）】
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