混合全數(shù)字光纖到catv電纜的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】在產(chǎn)生先進的HFC CATV電纜系統(tǒng)的同時緩解向后兼容性的負(fù)擔(dān)。通過將RF QAM調(diào)制器從電纜頭端移動到服務(wù)于鄰域CATV電纜的各個光導(dǎo)纖維結(jié)點處并且將數(shù)據(jù)作為IP數(shù)據(jù)包在光導(dǎo)纖維上從電纜頭IP主干發(fā)送到各個結(jié)點，系統(tǒng)改進了CATV數(shù)據(jù)攜帶能力。為了較高的向后兼容性，系統(tǒng)將傳統(tǒng)RF波形數(shù)字化，或者將傳統(tǒng)QAM波形解調(diào)為QAM符號，還在光導(dǎo)纖維上將這些數(shù)字化的傳統(tǒng)RF波形和QAM符號作為IP數(shù)據(jù)包進行傳送，并且隨后根據(jù)需要重建為原始波形。系統(tǒng)因此能夠容易地對傳統(tǒng)NTSC、FM、QPSK波形進行處理并且對到達或來自多個結(jié)點的傳統(tǒng)QAM波形進行部分(QAM符號級別)的壓縮而不需要附加的光導(dǎo)纖維波長。系統(tǒng)可以使用非標(biāo)準(zhǔn)上行/下行CATV頻率分路、濾波器組接收器以及FPGA/DSP/ASIC方法。
【專利說明】混合全數(shù)字光纖到CATV電纜的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求發(fā)明人Shlomo Selim Rakib于2012年11月12日遞交的標(biāo)題為“HYBRID ALL DIGITAL FIBER TO CATV CABLE SYSTEM AND METHOD (混合全數(shù)字光纖到 CATV電纜的系統(tǒng)及方法)”的美國專利申請13/674936的優(yōu)先權(quán)并且為該申請的延續(xù)；本申請還要求發(fā)明人Shlomo Selim Rakib于2012年7月22日遞交的標(biāo)題為“DISTRIBUTED CALBEMODEM TERMINAT1N SYSTEM WITH SOFTWARE RECONFIGUABLE MAC AND PHY CAPABILITY (具有軟件可重配置MAC和PHY能力的分布式電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng))”的美國專利申請13/555170的優(yōu)先權(quán)；本申請還要求發(fā)明人Shlomo Selim Rakib于2012年5月23日遞交的標(biāo)題為 “EFFICIENT BANDWIDTH UTILIZAT1N METHODS FOR CATV DOCSIS CHANNELS ANDOTHER APPLICAT1NS (用于CATV DOCSIS信道和其他應(yīng)用的有效帶寬利用方法)”的美國專利申請13/478461的優(yōu)先權(quán)；本發(fā)明還要求發(fā)明人Shlomo Selim Rakib于2012年4月10日遞交的標(biāo)題為 “EFFICIENT BANDWIDTH UTILIZAT1N METHODS FOR CATV DOCSIS CHANNELSAND OTHER APPLICAT1NS (用于CATV DOCSIS信道和其他應(yīng)用的有效帶寬利用方法)”的美國臨時申請61/622132的優(yōu)先權(quán)；本申請還要求發(fā)明人Shlomo Selim Rakib于2012年2月20 日遞交的標(biāo)題為 “METHODS OF ADAPTIVE CANCELLING AND SECONDARY COMMUNICAT1NSCHANNELS FOR EXTENDED CAPABILITY HFC CABLE SYSTEMS (自適應(yīng)取消方法和用于擴展能力HFC電纜系統(tǒng)的次級通信信道)”的美國專利申請13/400415的優(yōu)先權(quán)；這些申請的內(nèi)容通過引用的方式合并在本申請中。

【背景技術(shù)】
[0003]最初在20世紀(jì)40年代末期作為通過同軸電纜將電視信號傳送到接受較弱的地區(qū)中的家庭的方式被提出的電纜電視(CATV，Cable Televis1n)已經(jīng)經(jīng)過了多年的改進以及擴展以使得電纜介質(zhì)能夠?qū)?shù)量不斷增長的包括數(shù)字電視以及寬帶互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的不同類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行輸送。
[0004]多年來，該20世紀(jì)40年代和50年代的系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過擴展以提供越來越多的功能。近年來，已經(jīng)通過使用光導(dǎo)纖維以對傳送數(shù)據(jù)的載荷進行處理來擴展CATV系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)來自處理本地鄰域的不同CATV電纜以及電纜頭或系統(tǒng)的運營商。在此，通常使用光導(dǎo)纖維對數(shù)據(jù)進行遠(yuǎn)距離傳送，并且光(通常為紅外光)信號隨后被許多本地光導(dǎo)纖維結(jié)點變換為射頻(RF)信號從而通過CATV電纜(通常在5MHz至IGHz頻率)進行傳遞。這樣的系統(tǒng)通常被稱為混合光纖電纜系統(tǒng)，或HFC系統(tǒng)。有線電視運營商用以向系統(tǒng)中注入信號(例如，數(shù)據(jù))以及從系統(tǒng)中提取信號(例如，數(shù)據(jù))的復(fù)雜電子設(shè)備通常被稱為電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)或CMTS系統(tǒng)。
[0005]本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)的更加詳細(xì)的說明能夠在共同申請12/695582中找到，該申請的內(nèi)容通過引用合并在本申請中。
[0006]使用各種類型的CMTS系統(tǒng)和光纖結(jié)點的現(xiàn)有技術(shù)成果，包括Liva等人的美國專利7149223 ；Sucharczuk等人的美國專利申請2007/0189770 ；Sawyer等人的美國專利申請 2003/0066087 ;以及 Amit 的美國專利 7197045。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]隨著用戶對于日益增長的下載和上傳帶寬總量的需求的增加，HFC技術(shù)的進一步改進和提高是很有必要的。
[0008]本發(fā)明在某種程度上基于以下認(rèn)識:為了對HFC技術(shù)進行進一步提高，背離現(xiàn)有技術(shù)方案對HFC網(wǎng)絡(luò)的CATV部分上的上行和下行數(shù)據(jù)進行分配，以及背離現(xiàn)有技術(shù)方案對HFC系統(tǒng)的光纖部分上的上行和下行數(shù)據(jù)進行分配是有用的。
[0009]為了達到系統(tǒng)性能的重大改進，在一些實施例中，實現(xiàn)用于HFC網(wǎng)絡(luò)的光導(dǎo)纖維部分上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路桨覆⑶覍崿F(xiàn)用于HFC網(wǎng)絡(luò)的CATV部分上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路桨甘怯杏玫摹?br> [0010]當(dāng)前HFC系統(tǒng)的光導(dǎo)纖維波長的光纖部分所使用的光波形通常只是被用于在CATV電纜上傳送RF信號的相同波形的頻移版本。盡管這些RF到光以及光到RF的波形復(fù)制方法具有簡單的優(yōu)點，但是由于諸如拉曼散射之類的各種光導(dǎo)纖維信號傳播效應(yīng)，這樣的RF到光的頻移CATV波形對于可用光導(dǎo)纖維頻譜的使用沒有效率。這是因為各種光導(dǎo)纖維效應(yīng)使得各個波形變得模糊或者失真易導(dǎo)致相鄰光導(dǎo)纖維波長之間的串?dāng)_，并且完全沒有對CATV波形進行優(yōu)化以解決這些效應(yīng)。通過轉(zhuǎn)移到替代類型的波形，例如被用于傳送吉字節(jié)以太網(wǎng)(GigE)信號的波形(通常使用諸如二進制相移鍵控(BPSK)或者正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制之類的更加抗失真的波形)，可以在光導(dǎo)纖維上發(fā)送高得多的數(shù)據(jù)量。單位波長的數(shù)據(jù)傳輸率能夠更高，并且不同的波長能夠更加靠近地進行間隔排列。
[0011]與此同時，在HFC網(wǎng)絡(luò)的射頻(RF)側(cè)，CATV頻譜也未被無有效率地使用?？捎玫?MHz至大約IGHz CATV頻率中的多數(shù)目前填充有QAM頻道，在大多數(shù)情況下，QAM頻道攜帶的下行數(shù)據(jù)(此時)實際上并未被連接到電纜上的各個住戶所使用。另一個問題是，只有僅CATV頻譜的一個極小范圍(通常為5-42MHZ)被分配用于上行數(shù)據(jù)。該相對較窄的頻率范圍必須攜帶用于整個CATV鄰域的上行數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致對帶寬或者能夠可從各個住戶處上傳的數(shù)據(jù)量產(chǎn)生的極大的限制。因此，傳統(tǒng)的CATV系統(tǒng)是非對稱的，具有遠(yuǎn)高于上行數(shù)據(jù)速率的下行數(shù)據(jù)速率。
[0012]本發(fā)明提出新的HFC系統(tǒng)和方法以攜帶高得多的上行和下行數(shù)據(jù)量。在HFC系統(tǒng)的光纖部分，本發(fā)明提出使用能夠遠(yuǎn)距離攜帶高得多的數(shù)據(jù)量的非CATV兼容波形(例如，GigE而不是QAM波形)。在HFC系統(tǒng)的電纜部分，本發(fā)明提出改進的系統(tǒng)和方法，該改進的系統(tǒng)和方法更加有效率地使用CATV電纜的有限的5MHz至1-GHz帶寬。
[0013]本發(fā)明在某種程度上通過使用智能光導(dǎo)纖維結(jié)點來運行，并且本發(fā)明在某種程度上是在先前共同未決美國專利申請12/692582以及之前說明的其它共同未決專利申請中所討論的CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點的進一步擴展。
[0014]在一些實施例中，本發(fā)明可以是以運行在混合光纖CATV電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點為基礎(chǔ)的系統(tǒng)和方法。這樣的系統(tǒng)通常包括電纜頭端，該電纜頭端通常與諸如互聯(lián)網(wǎng)或其它高速數(shù)字網(wǎng)絡(luò)之類的IP主干網(wǎng)進行IP通信。這些HFC網(wǎng)絡(luò)通常還包括一個或更多個與頭端通信的光導(dǎo)纖維，以及至少一個且通常為很多的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(DOFN, digital optical fiber node)。
[0015]這些數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點與之前在各個共同未決的申請中說明的電纜調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)(CMRTS)以及數(shù)字電纜調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)(D-CMRTS)具有相同的元件，這些共同未決的申請例如美國母專利申請12/692582、61/385125、12/907970、13/346709、13/478461以及13/555170，這些申請的內(nèi)容通過引用而合并到本申請中。因此，這些數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(DOFN)將作為D-CMRTS單元在本發(fā)明的替代方式中被頻繁地討論。
[0016]為了形成HFC系統(tǒng)，這些各個DOFN或D-CMRTS單元被連接(S卩，以RF通信的方式)到各個CATV電纜(例如，能夠進行RF傳輸?shù)耐S電纜)上，并且被連接到至少一個CATV電纜裝置上，CATV電纜裝置為各種電纜調(diào)制解調(diào)器、機頂盒、數(shù)字電視、計算機等。
[0017]按照早先發(fā)明中所描述的，盡管發(fā)明人的早先的D-CMRTS單元從一開始被設(shè)計為具有很高的能力以向CATV系統(tǒng)提供附加數(shù)據(jù)處理能力(例如，高于并超出目前的DOCSIS
3.0標(biāo)準(zhǔn))，然而一個具有挑戰(zhàn)性的問題是，如何在具有大量傳統(tǒng)設(shè)備的環(huán)境中提供良好運行能力的同時提供更多的功能。
[0018]本方法的獨特方面是，在提供高級功能并且通常完全放棄在光導(dǎo)纖維上使用光學(xué)版本的標(biāo)準(zhǔn)QAM、NTSC、FM波形的同時，本申請所公開的改進的DOFN或D-CMRTS單元仍然具有很高的與傳統(tǒng)設(shè)備共同運行的能力。
[0019]在此，所公開的系統(tǒng)被設(shè)計具有很高的能力以運行在數(shù)字光導(dǎo)纖維域中(例如，使用諸如GigE之類的光導(dǎo)纖維數(shù)字傳輸協(xié)議)，同時仍然提供諸如模擬NTSC電視頻道、FM音頻頻道、QPSK頻道、QAM頻道等攜帶各種類型的傳統(tǒng)模擬CATV RF波形的CATV RF信號。本發(fā)明具有的附加優(yōu)點是，因為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸協(xié)議能夠輕易容易地從許多替代性的地址攜帶數(shù)據(jù)包以及將數(shù)據(jù)包攜帶到許多替代性的地址，所以本發(fā)明的方法能夠在不使用例如大量的替代性的光導(dǎo)纖維波長的情況下運行。相比之下，在現(xiàn)有技術(shù)中的方法之下，需要使用大量的替代性的光導(dǎo)纖維波長以容納可來源于許多不同類型的傳統(tǒng)光導(dǎo)纖維結(jié)點的許多不同類型的模擬傳統(tǒng)CATV波形。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，這樣的改進能夠通過例如使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器將傳統(tǒng)CATV模擬波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式和/或通過QAM波形調(diào)制為潛在的QAM符號來完成。該方法具有的優(yōu)點是，在不需要系統(tǒng)知道波形的潛在數(shù)據(jù)內(nèi)容的情況下，這些波形隨后能被變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(IP數(shù)據(jù)包)。
[0021]有關(guān)QAM符號方法的進一步討論，可以參見共同未決申請13/478461，“EFFICIENT BANDWIDTH UTILIZAT1N METHODS FOR CATV DOCSIS CHANNELS AND OTHERAPPLICAT1NS (用于CATV DOCSIS信道和其他應(yīng)用的有效帶寬利用方法)”，該申請的內(nèi)容以引用合并在本申請中。
[0022]數(shù)字化波形數(shù)據(jù)隨后能夠作為IP數(shù)據(jù)包使用諸如GigE之類的數(shù)字光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)傳輸格式在HFC光導(dǎo)纖維上進行輸送。
[0023]更加特別地，任何類型的CATV傳統(tǒng)下行RF波形(例如，NTSC、FM、QPSK)和/或諸如各種QAM波形之類的更多的標(biāo)準(zhǔn)CATV下行RF波形能夠使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器或其它的對這些傳統(tǒng)下行RF波形進行采樣和數(shù)字化的方法來進行數(shù)字化，因而產(chǎn)生傳統(tǒng)下行RF波形的數(shù)字樣本。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)隨后能夠被轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包并在光導(dǎo)纖維上進行發(fā)送。替代性地并且更有效率地，在更多的標(biāo)準(zhǔn)RF QAM波形將在被下行傳送的情況下，可以對這些使用各種潛在QAM符號所構(gòu)造的復(fù)雜RF QAM波形進行解調(diào)并且確定出潛在QAM符號。這些解調(diào)的QAM符號隨后還能夠被轉(zhuǎn)換為各個數(shù)據(jù)包并且在HFC光導(dǎo)纖維或光纖上光學(xué)地下行傳送。
[0024]一旦作為IP數(shù)據(jù)包的形式，到達或來自各個裝置的這些IP數(shù)據(jù)包就可使用諸如廉價交換機之類的低成本設(shè)備則能夠被用于容易地對到達或來自各個裝置的這些IP數(shù)據(jù)包進行分類和輸送。
[0025]為了重構(gòu)這些各個傳統(tǒng)CATV RF波形，在數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS單元處，各個RF數(shù)字重建裝置可以被配置為接收下行RF波形的數(shù)字樣本(數(shù)字樣本被數(shù)字地在光導(dǎo)纖維上下行傳送)，并且將這些數(shù)字波形樣本重建到一個或更多個本質(zhì)上重新產(chǎn)生原始RF波形的下行數(shù)字重建RF波形頻道中。
[0026]替代性地或附加地，在數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS單元處，還可存在一個或更多重調(diào)制器裝置，該重調(diào)制器裝置被配置為接收在光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字QAM符號，以及將這些QAM符號重調(diào)制為一個或更多下行QAM符號，再次產(chǎn)生在本質(zhì)上重新產(chǎn)生原始RF QAM頻道的重調(diào)制RF QAM波形和頻道。
[0027]為了提供更加高等級的服務(wù)(例如提供更高的CATV數(shù)據(jù)攜帶能力以及提供超過目前DOCSIS 3.0標(biāo)準(zhǔn)的功能)，數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS單元通常還包含一個或更多諸如QAM調(diào)制器之類的IP到QAM轉(zhuǎn)換裝置。這些QAM調(diào)制器可以被配置為接收在光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，并且將這些數(shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為一個或更多個基于下行IP的RF QAM頻道。這些基于下行IP的RF QAM頻道可以是廣播QAM頻道、窄播QAM頻道、點播QAM頻道等等。
[0028]通常根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS單元使用兩個或更多個上述選項，并因此使用RF合路器裝置并且隨后在CATV電纜上將這些各個RF頻道下行傳送到各個CATV電纜裝置，該RF合路器裝置被配置為將這些數(shù)字地重建的RF頻道、QAM符號重調(diào)制RFQAM頻道以及這些基于IP的RF QAM頻道中的任意頻道進行合路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1示出了目前被分配用于典型CATV電纜的攜帶有傳統(tǒng)模擬電視FDM頻道、QAM數(shù)字電視頻道以及各種類型的DOCSIS數(shù)據(jù)的各個頻率和數(shù)據(jù)頻道的總體視圖。
[0030]圖2示出了被分配給現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)纖維波分復(fù)用方案(150)和高密度波分復(fù)用(DffDM)方案(160)的各個波長的總體視圖。盡管本發(fā)明可以使用DWDM方法，但是本發(fā)明并不需要DWDM方法并且在一定程度上降低對DWDM方法的需求，因為本發(fā)明能夠使用例如GigE光數(shù)據(jù)包(170)將更多類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)匹配到單波長上。
[0031]圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中HFC系統(tǒng)如何將數(shù)據(jù)從電纜頭傳送到為不同鄰域提供服務(wù)的不同光導(dǎo)纖維結(jié)點處。
[0032]圖4對現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)與本發(fā)明的改進數(shù)字傳輸方法之間在下行數(shù)據(jù)傳輸中的差別進行對比，現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)使用根據(jù)傳統(tǒng)CATV波形(例如，許多QAM波形)的1310nm光導(dǎo)纖維紅外模擬信號。相比于現(xiàn)有技術(shù)，因為本發(fā)明能夠使用各種數(shù)據(jù)包數(shù)字地傳送全部CATV數(shù)據(jù)，所以更高效的數(shù)據(jù)率和優(yōu)秀的IP數(shù)據(jù)包尋址能力允許在相同波形上發(fā)送更多的不同類型的數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過提供各個轉(zhuǎn)換器保留了向后兼容性，轉(zhuǎn)換器在傳統(tǒng)波形與IP數(shù)據(jù)包之間向后或向前轉(zhuǎn)換。
[0033]圖5示出了工作在下行模式中的本發(fā)明的總體視圖，顯示了改進的“智能”D-CMRTS光纖結(jié)點如何能夠為用戶下行輸送更高有效量的定制數(shù)據(jù)。
[0034]圖6示出了本發(fā)明如何還可以將從標(biāo)準(zhǔn)(美國)5_42MHz上行頻率范圍分離的CATV上行/下行頻率重新分配到交替的并且通常更寬的上行頻率范圍。這有助于系統(tǒng)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多的上行數(shù)據(jù)從本地鄰域傳送到電纜頭。
[0035]圖7示出了顯示D-CMRTS光纖結(jié)點如何工作的一個實施例的更加詳細(xì)的視圖。
[0036]圖8示出了 D-CMRTS光纖結(jié)點的CMRTS部分如何工作的附加細(xì)節(jié)。CMRTS部分提供了系統(tǒng)的許多更聞功能。
[0037]圖9示出了虛擬機架(VS)管理器和配置數(shù)據(jù)庫可如何對各個D-CMRTS光纖結(jié)點以及可選地HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的其它活動結(jié)點和交換機當(dāng)中的大多數(shù)或者全部功能進行控制。
[0038]圖10示出了住宅網(wǎng)關(guān)(1100)，該住宅網(wǎng)關(guān)(1100)還能夠在具有為上行數(shù)據(jù)分配的擴展頻率(例如，5-547MHZ或替代的上行頻率范圍)的CATV電纜系統(tǒng)與被設(shè)計用于的標(biāo)準(zhǔn)5-42MHZ上行頻率范圍的住宅設(shè)備之間進行轉(zhuǎn)換。

【具體實施方式】
[0039]命名法:在本說明書中，術(shù)語“傳統(tǒng)信號”通常被用于描述各種舊的標(biāo)準(zhǔn)CATV RF信號，例如，NTSC(電視)信號、FM廣播信號、機頂盒信號等。然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方法實際上使用任何類型的RF信號進行操作。因此，盡管被用于通過提醒讀者本發(fā)明的方法尤其適用于處理各種CATV傳統(tǒng)RF波形來提高可讀性，然而傳統(tǒng)信號這個術(shù)語并不用于進行限定。
[0040]如之前所述，現(xiàn)有技術(shù)中以一個或更多個CATV模擬調(diào)制的光波長的形式將HFC數(shù)據(jù)沿著光導(dǎo)纖維進行傳送是沒有效率的。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的方法限制了能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)的量。這是因為當(dāng)模擬波形被轉(zhuǎn)換到光波長時，被用于在CATV電纜上傳送RF信號的模擬波形無效率地工作。由于包括拉曼散射在內(nèi)的各種效應(yīng)以及其它非線性光導(dǎo)纖維效應(yīng)，當(dāng)過多的模擬調(diào)制光波長被彼此過于靠近(依照波長差)地置于光導(dǎo)纖維上時，不同波長之間的串?dāng)_有可能將(通常由許多QAM調(diào)制波形組成的)復(fù)雜CATV RF模擬信號退化至串?dāng)_導(dǎo)致該信號無用的點上。
[0041]因此，為了當(dāng)在光導(dǎo)纖維上攜帶CATV調(diào)制模擬信號時防止CATV調(diào)制模擬信號的退化，波長必須被伸展到更寬。因此，由于串?dāng)_效應(yīng)，光導(dǎo)纖維可能只能夠傳送幾個(例如，8個)未被有效地調(diào)制CATV信號，該信號各自每秒鐘傳送大約6吉比特的數(shù)據(jù)。
[0042]相比之下，如果使用更高效數(shù)字地調(diào)制的信號(例如，GigE數(shù)據(jù)格式)，相同的光導(dǎo)纖維分支能夠傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多波長(例如，80)的信號，并且每個波長則可以傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多的數(shù)據(jù)，例如，每秒鐘傳送10至100吉比特的數(shù)據(jù)。
[0043]共同未決申請12/692582提出了生成在該申請中被稱為電纜調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)(CMRTS)裝置的一種新型光導(dǎo)纖維結(jié)點的優(yōu)點，CMRTS基本上將現(xiàn)有技術(shù)電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)中的許多功能(比如生成QAM信號)從中央電纜頭向下推送到為鄰域CATV電纜提供服務(wù)的許多分布式光導(dǎo)纖維結(jié)點處。因此，根據(jù)申請12/692582，非CATV符合信號通過一攜帶有被更有效率的數(shù)字以太網(wǎng)協(xié)議調(diào)制的光(例如，GigE信號)的光導(dǎo)纖維可以被發(fā)送到中央電纜頭或者從中央電纜頭發(fā)送到各個遠(yuǎn)程CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點。CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點隨后將這些非CATV符合信號轉(zhuǎn)換為CATV符合RF信號，例如，多個不同的RF QAM調(diào)制信號和/或其它類型的信號。
[0044]本發(fā)明進一步建立在該概念上，并且進一步提出通過降低或拋棄附加的向后兼容性要求而獲得的優(yōu)點，該向后兼容性要求例如傳統(tǒng)RF波形(例如，QAM波形)被沿著HFC光導(dǎo)纖維傳送的同時保留基本的波形特征(例如要求光QAM波形與RF QAM波形相同)的要求。
[0045]其它與純粹的向后兼容性的背離也可以被減少。例如，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)中的CATV上行要求，即上行數(shù)據(jù)必須作為5-42MHZ范圍中若干2MHz寬的QAM頻道進行攜帶，可被丟棄以支持使得更大量的上行數(shù)據(jù)被傳送的替代性的上行方案。也就是說，5-42MHZ范圍可以被擴展到更高頻率范圍，例如被擴展到5-547MHZ范圍，這使得上行數(shù)據(jù)能夠被更高速率地傳送，但是當(dāng)然會消減下行數(shù)據(jù)的傳輸速率。
[0046]然而，即使上行帶寬問題在HFC系統(tǒng)的CATV電纜側(cè)得到了解決，但是如果根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方案(例如，以基本不變的形式在光導(dǎo)纖維上擠壓(shove)模擬信號)使用光導(dǎo)纖維，那么光導(dǎo)纖維目前限制了速率。也就是說，如果使得大量的具有自己的CATV電纜分支的不同鄰域能夠開始傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多的上行數(shù)據(jù)，除非在HFC網(wǎng)絡(luò)的光纖部分上發(fā)送數(shù)據(jù)的方法有所改變，否則在光纖級將很快出現(xiàn)瓶頸。這是因為現(xiàn)有技術(shù)中處理上行數(shù)據(jù)的HFC方法通常僅僅將模擬RF調(diào)制的CATV上行波形簡單地轉(zhuǎn)換為等同調(diào)制的光導(dǎo)纖維紅外光波形，并且隨后在光導(dǎo)纖維上傳送回該數(shù)據(jù)。盡管這樣的轉(zhuǎn)換過程能夠使用廉價轉(zhuǎn)換器容易地完成，然而如之前所述，該方案具有的缺點是并沒有針對光導(dǎo)纖維進行優(yōu)化?？紤]對來自多個鄰域的上行數(shù)據(jù)進行集中的問題。盡管來自每個鄰域的CATV RF數(shù)據(jù)都可以被轉(zhuǎn)換為稍微不同的紅外頻率，被置于光導(dǎo)纖維上，該光導(dǎo)纖維被合路并且復(fù)合多波長信號在該光導(dǎo)纖維上被上行發(fā)送，但是低效率的CATV RF調(diào)制方案意味著每個波長僅攜帶相對較少量的數(shù)據(jù)。進一步地，因為串?dāng)_效應(yīng)，與能夠被集中的數(shù)據(jù)對應(yīng)的不同鄰域的數(shù)量同樣被限制。因此，由于現(xiàn)有技術(shù)的低效率，光導(dǎo)纖維攜帶上行數(shù)據(jù)的潛在巨大能力很快變得有限。
[0047]然而，通過對HFC系統(tǒng)完全向后兼容在光導(dǎo)纖維上無低效率地攜帶傳統(tǒng)模擬RF波形方面是完全向后兼容的這個要求進行降低，能夠通過在光導(dǎo)纖維上傳送數(shù)據(jù)之前將上行數(shù)據(jù)重新封裝為更有效率的調(diào)制格式來處理本發(fā)明中生成的遠(yuǎn)遠(yuǎn)更高的上行帶寬量，該更有效率的調(diào)制格式例如數(shù)字(GigE)調(diào)制格式。因此，根據(jù)本發(fā)明，更少量的諸如GigE數(shù)據(jù)包之類的更高數(shù)據(jù)密度并且被更有效率地調(diào)制的光導(dǎo)纖維優(yōu)化信號可以被發(fā)送。這克服了現(xiàn)有技術(shù)中光導(dǎo)纖維調(diào)制方案的低效率，并且有助于消除光導(dǎo)纖維上行傳輸瓶頸。
[0048]如同共同未決申請12/692582，本發(fā)明在某種程度上依賴于完全不同的CMTS設(shè)計，其中，CMTS PHY部分中的QAM調(diào)制器(被用于最終提供用于將RF數(shù)據(jù)信號發(fā)送到給定獨立電纜的波形)通常不位于中央電纜頭處，而是被劃分并推送到HFC網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程光導(dǎo)纖維結(jié)點處。也就是說，相比于現(xiàn)有技術(shù)中QAM調(diào)制器位于中央CMTS單元上的主要(集中化，例如電纜頭)CMTS線路卡的PHY單元中的設(shè)計，在本發(fā)明中，QAM調(diào)制器的一些或者全部都位于遠(yuǎn)程或分布式CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點的PHY部分。
[0049]替代性地，因為要求對于傳統(tǒng)設(shè)備更強的兼容性，QAM調(diào)制器中的至少一些或諸如NTSC電視、RF廣播、機頂盒QPSK信號之類的其它RF信號發(fā)生器能夠仍然保留在頭端。然而在該實施例中，使用傳統(tǒng)頭端設(shè)備輸出的傳統(tǒng)RF波形通常在光傳輸之前被數(shù)字化。該數(shù)字化能夠使用包括高頻模數(shù)采樣或通過例如對各個QAM波形進行解調(diào)在內(nèi)的各種手段完成，從而對用于生成QAM波形的潛在QAM符號進行確定并且數(shù)字地發(fā)送結(jié)果。在光導(dǎo)纖維結(jié)點處，這些RF波形則能夠例如通過數(shù)模轉(zhuǎn)換和RF調(diào)制或通過數(shù)字地發(fā)送QAM符號以控制一個或更多RF QAM調(diào)制器來重新生成。
[0050]然而通常情況下，簡單地以標(biāo)準(zhǔn)IP數(shù)據(jù)包類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式將數(shù)據(jù)發(fā)送到各個光導(dǎo)纖維結(jié)點是有用的。光導(dǎo)纖維結(jié)點能夠檢驗數(shù)據(jù)包，確定哪些數(shù)據(jù)包對應(yīng)于哪些信號，并且例如隨后根據(jù)需要使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)包來對(例如，針對廣播QAM信號、窄播QAM信號、DOCSIS QAM信號等的)位于RF QAM調(diào)制器的各個光導(dǎo)纖維進行驅(qū)動。
[0051]在在先申請12/692582中，這些具有本地QAM調(diào)制器的高級光導(dǎo)纖維結(jié)點被稱為電纜調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)(CMRTS)單元。在此，為了更好地強調(diào)本發(fā)明使用數(shù)字波分復(fù)用(例如，使用諸如 lGigE、10GigE、EP0N、BP0N、GP0N、10GP0N、S0NET、光纖頻道、FSAN 等等的替代數(shù)據(jù)傳輸格式)來正常工作，本發(fā)明的功能更強的CMRTS單元在此被表示為D-CMRTS單元，其中D可以被用于象征D-CMRTS單元對傳統(tǒng)信號的數(shù)字編碼/解碼方法。
[0052]為了更好地強調(diào)HFC系統(tǒng)的頭端處的功能改變，頭端處的更強能力的電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)通常被稱為D-CMTS單元，其中D再次被用于象征D-CMTS單元的數(shù)字編碼能力。
[0053]如同之前在12/692582中公開的CMRTS單元，本申請所公開的D-CMRTS單元通常也位于HFC系統(tǒng)的光纖部分與HFC系統(tǒng)的電纜部分之間的最終網(wǎng)絡(luò)光纖結(jié)點(FN)處。
[0054]在12/692582中所述的CMTS系統(tǒng)中，一些QAM調(diào)制器位于頭端處的中央化CMTSPHY部分中，同時一些QAM調(diào)制器位于遠(yuǎn)程CMRTS單元中。CMTS QAM調(diào)制器被用于使用RFCATV(例如，QAM)調(diào)制的紅外光信號在光導(dǎo)纖維上發(fā)送數(shù)據(jù)，例如，電纜TV頻道的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)包以及通常可能由許多鄰域請求的的基礎(chǔ)等級的DOCSIS服務(wù)。這有助于維持對于現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)的向后兼容性。
[0055]盡管在本發(fā)明中，為了集中于本發(fā)明的能夠為用戶提供更大量的上行和下行數(shù)據(jù)的方面，并未對該類型的向后兼容性的過多細(xì)節(jié)進行說明。然而，在一些實施例中，本發(fā)明的方法還可以利用12/692582的這些向后兼容的方面。例如，一些QAM調(diào)制器可以根據(jù)需要繼續(xù)以諸如1310nm之類特定的傳統(tǒng)波長在光導(dǎo)纖維上發(fā)送CATV調(diào)制(例如，QAM)波形，并且這些CATV調(diào)制波形能夠在光導(dǎo)纖維結(jié)點處通過簡單的光電(0/E)換能器被轉(zhuǎn)換回QAMRF信號。
[0056]換句話說，全數(shù)字發(fā)明都不會失效，因為標(biāo)準(zhǔn)CATV波形被置于光導(dǎo)纖維上(例如，以不同的波長而不是本發(fā)明所使用的波長)?？梢钥紤]到例如混合鄰域系統(tǒng)，其中，本發(fā)明的全數(shù)字方法被用于一些使用光導(dǎo)纖維以第一組光波長供應(yīng)的鄰域，并且被用于使用相同光導(dǎo)纖維供應(yīng)但是以第二組光導(dǎo)纖維波長工作的其它鄰域中的傳統(tǒng)設(shè)備功能。
[0057]在一個優(yōu)選實施例中，為了維持向后兼容性，(在光導(dǎo)纖維上從頭端到光導(dǎo)纖維結(jié)點的下行傳輸或者從光導(dǎo)纖維結(jié)點到頭端的上行傳輸過程中)諸如QAM波形、NTSC電視波形、QPSK波形之類的各種傳統(tǒng)頭端波形能夠使用各種方法被數(shù)字化以用于傳輸，并且隨后在光導(dǎo)纖維傳輸之后被重建。如之前所述，這些數(shù)字化方法能夠從強力一直到更加復(fù)雜的方法，強力即就是在奈奎斯特頻率(例如，潛在波形的最高頻率的2倍)附近的高速模數(shù)采樣，更復(fù)雜的方法例如對各種QAM波形進行解調(diào)以提取用以首先生成波形的潛在QAM符號。
[0058]通常，強力，也就是高頻模數(shù)采樣方法可能更加適合于傳統(tǒng)NTSC、FM或QPSK波形(頻道)。相比之下，QAM解調(diào)方法可能更加適合于傳送各種SD或HD數(shù)字電視的QAM頻道、DOCSIS QAM頻道等等。
[0059]然而通常情況下，數(shù)字地發(fā)送IP數(shù)據(jù)包是更加具有效率的(即使得每秒所需的比特率最小化)，該IP數(shù)據(jù)包例如包含有諸如廣播QAM頻道、窄播QAM頻道、DOCSIS頻道以及其它類型的頻道的各種各樣的數(shù)據(jù)的IP數(shù)據(jù)包。因此，當(dāng)不需要傳統(tǒng)用途時，本申請所述的方法通常傾向于選擇使用一使用數(shù)據(jù)包(例如，GigE格式)將數(shù)據(jù)傳送到光導(dǎo)纖維結(jié)點的方法，并且光導(dǎo)纖維結(jié)點轉(zhuǎn)而取得這些IP數(shù)據(jù)包并且將IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為需要用于在CATV電纜上傳輸?shù)母鞣NQAM波形或類似波形。
[0060]因此，本發(fā)明的一些實施例可以選擇在任何電纜頭中不具有QAM調(diào)制器并且通過光導(dǎo)纖維發(fā)送純粹非CATV兼容波形(例如，數(shù)字IP數(shù)據(jù)包)。這些系統(tǒng)可以依賴于遠(yuǎn)程D-CMRTS單元以生成系統(tǒng)中的全部下行QAM信號。
[0061]因此，在一個實施例中，本發(fā)明是用于對混合光纖電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)攜帶能力進行增強的方法，該HFC具有電纜頭、光導(dǎo)纖維網(wǎng)絡(luò)、多個光導(dǎo)纖維結(jié)點、多個連接到多個光導(dǎo)纖維結(jié)點(D-CMRTS單元)上的獨立CATV電纜以及被連接至獨立CATV電纜中的每個的多個獨立電纜調(diào)制解調(diào)器，每個調(diào)制解調(diào)器具有不同的數(shù)據(jù)要求。
[0062]該方法可以通過使用在一個或更多個波長下運行的至少一個光導(dǎo)纖維來工作以將第一組下行數(shù)據(jù)從電纜頭輸送到光導(dǎo)纖維結(jié)點。第一組下行數(shù)據(jù)可以以數(shù)字格式被傳送，該數(shù)字格式不能夠通過簡單的光到RF轉(zhuǎn)換器而被直接被注入到獨立CATV電纜中。
[0063]在此，通常大量的數(shù)據(jù)可能被傳送以使得如果全部第一組下行數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)換為RFQAM波形，那么該數(shù)據(jù)的帶寬將超出系統(tǒng)中單獨CATV電纜中任何一個的可用帶寬。為了避免該問題，通常僅該第一組下行數(shù)據(jù)的選擇的部分在這些光導(dǎo)纖維結(jié)點處被轉(zhuǎn)換為下行RFQAM波形。
[0064]對于(具有自身光導(dǎo)纖維結(jié)點和CATV電纜的)任何給定CATV電纜鄰域，光導(dǎo)纖維下行數(shù)據(jù)的被選擇部分可能不同。在光導(dǎo)纖維結(jié)點處，數(shù)據(jù)包將被選擇，并且這些被選擇的數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)換為下行RFQAM波形，該下行RF QAM波形轉(zhuǎn)而將被注入到獨立CATV電纜中。
[0065]在此，主要限制是，對于每個獨立CATV電纜，下行RF QAM波形應(yīng)當(dāng)被選擇以使得所選擇的下行RF QAM波形的總量不超過獨立CATV電纜的可用帶寬。
[0066]在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的D-CMRTS單元通常被設(shè)計為高度軟件可配置的，以使得D-CMRTS單元運行其遠(yuǎn)程或分布式QAM調(diào)制器以發(fā)送下行數(shù)據(jù)的能力，以及D-CMRTS單元運行各個RF數(shù)據(jù)包處理器的能力都能夠使用遠(yuǎn)程軟件進行重配置，各個RF數(shù)據(jù)包處理器從各個電纜調(diào)制解調(diào)器接收調(diào)制的上行數(shù)據(jù)的多個RF突發(fā)，對突發(fā)進行解調(diào)，將該上行數(shù)據(jù)數(shù)字化并重新組裝為數(shù)據(jù)包以及對將該數(shù)據(jù)重新上行回傳。這樣的方法能夠大大簡化分布式D-CMRTS網(wǎng)絡(luò)的管理和配置。
[0067]作為一個簡化的示例，為了將標(biāo)準(zhǔn)化TV頻道集和其它服務(wù)供給到三個鄰域中的三個電纜上，頭端設(shè)備在其PHY單元中可能具有QAM調(diào)制器(參見圖7中的614)，該QAM調(diào)制器被設(shè)置為通過處于光波長的多個QAM信號來驅(qū)動光導(dǎo)纖維。
[0068]如果需要向后兼容性，則頭端可以具有轉(zhuǎn)換器單元(399)，轉(zhuǎn)換器單元(399)對來自傳統(tǒng)頭端的QAM、FM、QPSK調(diào)制器和其它RF調(diào)制器(614)的輸出進行截獲攔截，并且相對地暴力強力的方法(高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、QAM調(diào)制為QAM符號)對將該輸出進行數(shù)字化。來自這些轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出隨后能夠沿著光導(dǎo)纖維(218)連通連同其它數(shù)字流量(例如，來自GigE PHY調(diào)制器620) —起被傳送到光導(dǎo)纖維結(jié)點。
[0069]在一些鄰域中，簡單的“非智能(dumb) ”轉(zhuǎn)換器和“非智能”光導(dǎo)纖維結(jié)點能夠同傳統(tǒng)頭端設(shè)備(614)取得該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且通過諸如數(shù)模轉(zhuǎn)換￠00)、使用QAM符號進行的QAM解調(diào)(603)之類的各種簡單方法將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回QAM、FM和QPSK信號。這些“非智能”轉(zhuǎn)換器和光導(dǎo)纖維結(jié)點隨后能夠?qū)⑦@些重建的RF信號注入到那些配備有“非智能”轉(zhuǎn)換器和光導(dǎo)纖維結(jié)點的鄰域CATV電纜(226)中。
[0070]如果不需要向后兼容性，在一些實施例中，電纜頭端可能不具有QAM調(diào)制器(或者其CATV PHY單元614中的諸如RF和QPSK調(diào)制器之類的其它調(diào)制器)，并且沿著網(wǎng)絡(luò)(218)的光纖部分到達各個D-CMRTS噶光導(dǎo)纖維結(jié)點的全部信號可被數(shù)字地調(diào)制為GigE或其它格式。對于向后兼容性選項的更多詳細(xì)說明請參考12/692582。
[0071]在本說明書中的諸如圖7的一些示例示出了混合工作模式，其中，一些鄰域中的一些傳統(tǒng)“非智能”轉(zhuǎn)換器和光導(dǎo)纖維結(jié)點與其它鄰域中的更多高級D-CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點結(jié)合工作。其它示例示出了不再需要對于非智能光導(dǎo)纖維結(jié)點的向后兼容性的純粹GigE模式。
[0072]因為D-CMRTS單元通常將光導(dǎo)纖維和各種數(shù)字以太網(wǎng)(GigE)協(xié)議作為其主要通信手段進行使用，該GigE光纖數(shù)據(jù)要求通過遠(yuǎn)程D-CMRTS單元(304)中的部件(例如，600、603)進行轉(zhuǎn)換、格式變換以及QAM調(diào)制。D-CMRTS單元中的QAM調(diào)制器隨后提供射頻(RF)QAM信號，該RF QAM信號能夠被注入到電纜中并且被附接在各個電纜上的電纜調(diào)制解調(diào)器識別。
[0073]如之前所述，在本地D-CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點處生成CATV RF數(shù)據(jù)中的一些或全部的最大優(yōu)點之一是使用諸如各種數(shù)字GigE數(shù)據(jù)傳輸方案之類的調(diào)制方案的光導(dǎo)纖維能夠攜帶大量數(shù)據(jù)，這些調(diào)制方案針對光導(dǎo)纖維介質(zhì)的信號傳輸特性可被優(yōu)化。也就是說，通過消除對用于在CATV電纜上發(fā)送RF數(shù)據(jù)的信號波形(通常為QAM波形)的直接且簡單的來回轉(zhuǎn)換的需求，光導(dǎo)纖維信號在單位波長中攜帶更多的數(shù)據(jù)，而且使得附近光導(dǎo)纖維波長處的更大量的信號能夠以最小的干涉進行發(fā)送。
[0074]如同在先公開12/692582，本發(fā)明在某種程度上依賴于以下觀察:在當(dāng)前級別的稀疏間隔尺寸(其中多個鄰域由相同的CATV QAM信號提供服務(wù))，對于來自為多個鄰域提供服務(wù)的多個電纜的IP點播數(shù)據(jù)的總需求可能容易地使有限的CATV帶寬飽和。也就是說，當(dāng)某些定制不存在時，因為數(shù)據(jù)不符合CATV電纜而無法被全部發(fā)送到每個人。然而，在更精細(xì)級別的間隔尺寸上(其中每個鄰域可以具有自己的定制CATV信號)，針對獨立鄰域的IP點播數(shù)據(jù)更加有可能適合于每個鄰域的CATV電纜的有限帶寬。
[0075]該技巧因而通過挑出并選擇待傳遞到每個鄰域的標(biāo)準(zhǔn)QAM與QAM IP/點播信號的混合來避免使每個鄰域的特定CATV電纜帶寬過載。然而，如同在先公開12/692582，本發(fā)明的對鄰域特定CATV頻道與數(shù)據(jù)服務(wù)的可能不斷改變的混合進行傳遞的方案產(chǎn)生了一些更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理問題。在此，可以使用之前針對12/692582所述的計算機控制系統(tǒng)。
[0076]計算機控制系統(tǒng)可以例如對為各個鄰域提供服務(wù)的各個電纜上的可用帶寬進行管理。當(dāng)被用于向后兼容第一選項模式中時，傳送的“標(biāo)準(zhǔn)” QAM頻道(如果存在)可以被有線電視運行商提前固定，并且這些頻道可以保持相對穩(wěn)定。當(dāng)被用于更差的向后兼容以及更高的性能模式中時，計算機化系統(tǒng)可以對由任何給定的中央D-CMRT線路卡傳送的“標(biāo)準(zhǔn)”QAM頻道(如果存在)以及由遠(yuǎn)程D-CMRTS單元傳送的用戶定制或“優(yōu)質(zhì)”IP/點播QAM頻道進行改變。
[0077]在CATV術(shù)語中，電纜頭處的各個CMTS系統(tǒng)通常被稱為“機架”或“CMTS機架”。盡管本發(fā)明將CMTS單元的功能從電纜頭分配到可能被分布于貫穿整個網(wǎng)絡(luò)的廣布的光導(dǎo)纖維結(jié)點上的D-CMRTS單元處，然而從網(wǎng)絡(luò)管理角度來看，在一些實施例中，其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件繼續(xù)與此網(wǎng)絡(luò)分布式D-CMTS單元通信更加簡單，就像仍然是單一電纜頭CMTS (500) 一樣。因此，在一個實施例中，管理網(wǎng)絡(luò)分布式CMTS的該計算機控制系統(tǒng)和軟件也被稱為“虛擬機架”硬件和軟件，因為計算機控制系統(tǒng)可以對包括在分布式CMTS系統(tǒng)運行中的復(fù)雜配置問題進行管理以及隨后在需要時使該復(fù)雜性屏蔽于系統(tǒng)的其余部分。因此，電纜頭系統(tǒng)的剩余部分不需要被重新設(shè)計以處理分布式CMTS功能，而是可以繼續(xù)像現(xiàn)有技術(shù)的CMTS一樣對本發(fā)明的分布式CMTS進行處理。
[0078]因此，在一些實施例中，虛擬機架硬件/軟件系統(tǒng)可以例如將以下各項作為輸入:多個鄰域上的對于基本TV頻道和基本DOCSIS服務(wù)的用戶需求，單獨鄰域中對于高級或優(yōu)質(zhì)點播TV或優(yōu)質(zhì)DOCSIS IP服務(wù)(IP點播)的用戶需求以及可在電纜上攜帶的未限制數(shù)量的QAM總頻道。
[0079]在第一選項中，虛擬機架系統(tǒng)簡單地使用由有線電視運行商提供的無論哪個空白QAM頻道進行工作，并且工作以在此整體限制內(nèi)對到達用戶的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化。
[0080]在第二選項中，為了發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，虛擬機架系統(tǒng)可以有效得多。虛擬機架系統(tǒng)可以例如指揮頭端線路卡的PHY單元(614)中的QAM調(diào)制器來停止在QAM頻道(頻率)上發(fā)送信號，以空出此QAM頻道(頻率)以用于鄰域特定QAM頻道(頻率)。對于本發(fā)明，該過程通常走向極端，并且中央頭端可能不發(fā)送任何傳統(tǒng)QAM信號。這空出了最大數(shù)量的QAM頻道以用于隨后的鄰域特定優(yōu)化。
[0081]在第三選項中，虛擬機架系統(tǒng)可以命令D-CMRTS單元對其鄰域CATV頻譜或調(diào)制方案進行重新分配以使得更多的上行數(shù)據(jù)能夠被傳送。例如，D-CMRTS單元可以與各個被有CATV電纜連接的住宅網(wǎng)關(guān)(參見圖10)共同工作以將更大數(shù)量的CATV帶寬分配給上行數(shù)據(jù)。
[0082]在任一選項中，虛擬機架系統(tǒng)可以命令頭端GigE PHY(620)單元使用諸如GigE波形之類的光導(dǎo)纖維優(yōu)化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)攜帶波形將鄰域特定(IP/點播)數(shù)據(jù)發(fā)送到那些鄰域。虛擬機架系統(tǒng)隨后命令為目標(biāo)鄰域提供服務(wù)的光纖結(jié)點上的遠(yuǎn)程D-CMRTS采用此IP/點播數(shù)據(jù)、使用本地CMRTS裝置(604)對數(shù)據(jù)進行解碼和QAM調(diào)制、以及使用目前空白QAM頻道(頻率)將此目前RF調(diào)制QAM數(shù)據(jù)注入到用于該特定鄰域的電纜上。
[0083]虛擬機架系統(tǒng)還能夠命令為不同鄰域提供服務(wù)的不同光纖結(jié)點上的遠(yuǎn)程D-CMRTS單元來采用來自大量上行GigE數(shù)據(jù)的用于此鄰域的IP/點播數(shù)據(jù)，對此數(shù)據(jù)進行解碼和QAM調(diào)制，以及同樣將此目前RF調(diào)制的QAM數(shù)據(jù)注入到用于該鄰域的電纜上。
[0084]注意到通過本方法，即使鄰域可能選擇性地(為了向后兼容性)從頭端接收一些公共傳統(tǒng)QAM頻道和數(shù)據(jù)，然而整體CATV QAM頻道可以不相同。不如說，至少對于IP/點播數(shù)據(jù)來說，相同的QAM頻道(頻率)目前攜帶用于兩個不同鄰域的不同數(shù)據(jù)。
[0085]通過使用這些系統(tǒng)和方法，各個電纜和QAM頻道的有效數(shù)據(jù)攜帶能力得到增大。然而，與此同時，如果中央化計算機系統(tǒng)(虛擬機架)被正確配置，則交換配置的大部分復(fù)雜性能夠被選擇為對于上相(電纜頭)和下行(電纜調(diào)制解調(diào)器)系統(tǒng)不可見，因此能夠具有與現(xiàn)有HFC設(shè)備的良好的向后兼容性。
[0086]如同12/692582，在一些實施例中，系統(tǒng)可以基本上獨立于電纜頭處的傳統(tǒng)CMTS或D-CMTS單元工作，并且基本上通過在電纜頭處添加最少的新設(shè)備來補充現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)設(shè)備的功能。
[0087]在此，電纜頭處的該新設(shè)備可以包括對傳統(tǒng)QAM、FM、QPSK波形進行轉(zhuǎn)換以用于數(shù)字輸出的各種數(shù)字轉(zhuǎn)換器(399)。其它設(shè)備可以包括介質(zhì)等級2/3交換機￠29)、虛擬機架管理熊(622、630)、以及適合的MAC和PHY裝置以沿著光導(dǎo)纖維發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)電纜設(shè)備CMTS因此(根據(jù)需要)繼續(xù)像之前一樣工作，只有一個例外，即有線電視運營商應(yīng)當(dāng)提供相當(dāng)數(shù)量的空CATV頻道從而為本發(fā)明所提供的新的CATV頻道提供空間。換句話說，如果有線電視運營商使得各個CATV電纜被傳統(tǒng)QAM頻道所飽和，則沒有足夠的CATV帶寬以用于提供很多其它頻道。
[0088]在一些實施例中，系統(tǒng)的某些部分可以被嵌入到高級D-CMTS (數(shù)字電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng))頭(500)中，該高級CMTS頭至少具有第一數(shù)據(jù)包交換機、第一 MAC (MediaAccess Control,介質(zhì)訪問控制)以及第一PHY(Physical Layer,物理層)，第一MAC和第一PHY可選地能夠?qū)?shù)據(jù)作為至少多個第一數(shù)字編碼模擬QAM波形(第一光信號)從層2-3交換機接收并且發(fā)送到第一光導(dǎo)纖維的第一端。
[0089]在一些實施例中，該第一 PHY(614)和MAC(612)可以被省略，并且作為替代的D-CMTS 頭反而可以僅使用第二 MAC (618)和第二 PHY (620)，第二 MAC (618)和第二 PHY (620)能夠從層2-3交換機接收數(shù)據(jù)并發(fā)送到光導(dǎo)纖維。
[0090]如之前所述，盡管在優(yōu)選實施例中，全部的HFC光導(dǎo)纖維信號都以數(shù)字格式進行發(fā)送，然而系統(tǒng)仍能夠工作在更強向后兼容模式中。在此，諸如標(biāo)準(zhǔn)的HFC 1310nm波長之類的向后兼容的波長可以被保留用于現(xiàn)有技術(shù)中的模擬調(diào)制光導(dǎo)纖維信號(例如，QAM波形)，該信號隨后可以使用轉(zhuǎn)換器單元被數(shù)字化以用于光導(dǎo)纖維傳輸。本發(fā)明的數(shù)字信號隨后工作在不同波長上，并且第二頭端PHY可以使用該替代光波長對來自IP主干的數(shù)據(jù)進行接收和發(fā)送。
[0091]使用類似的數(shù)字協(xié)議(例如，諸如GigE之類的各種IP數(shù)字協(xié)議)來發(fā)送傳統(tǒng)(數(shù)字化模擬調(diào)制光導(dǎo)纖維信號)數(shù)據(jù)和高級數(shù)據(jù)通常很方便。這是因為相同交換機可以被用于對傳統(tǒng)信號和高級功能信號進行處理。這是因為當(dāng)全部數(shù)據(jù)流使用相同類型的數(shù)字協(xié)議時，如之前一樣簡單交換機能夠被用于發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)包到相關(guān)信宿，并且一旦數(shù)據(jù)包到達其預(yù)期的信宿就使用適合的設(shè)備對這些數(shù)據(jù)包進行處理。
[0092]如之前所述，盡管可以根據(jù)需要使用許多光導(dǎo)纖維波長來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，然而本發(fā)明能夠降低使用多個光導(dǎo)纖維波長的必要性，并轉(zhuǎn)而降低成本。
[0093]如果需要向后兼容性，D-CMRTS光纖結(jié)點可以選擇性地包含外置的“非智能”數(shù)字的光到RF(射頻)轉(zhuǎn)換裝置(參見圖6中的401)，該轉(zhuǎn)換裝置將現(xiàn)有技術(shù)調(diào)制光信號的數(shù)字化版本轉(zhuǎn)換為第一組RF信號集，該現(xiàn)有技術(shù)調(diào)制光信號在光纖的第一端處使用CMTSPHY (614)作為QAM波形進行發(fā)送，使用轉(zhuǎn)換器(399)進行數(shù)字化，在光導(dǎo)纖維上以數(shù)字方式被數(shù)字地發(fā)送，以及隨后被重建為原始波形的副本。根據(jù)電RF到數(shù)字光導(dǎo)纖維轉(zhuǎn)換的方向的不同，這些轉(zhuǎn)換裝置通常被稱為0-D/A-E轉(zhuǎn)換器或A-E/0-D轉(zhuǎn)換器(即，光學(xué)-數(shù)字到模擬-電子轉(zhuǎn)換器或者模擬-電子到光學(xué)-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)。然而，該功能通常被包含在D-CMRTS 結(jié)點(例如，600、601、603 和 605)中。
[0094]在替代并且通常更加昂貴(但是更高性能)的D_CMRTS(300)、(304)單元被設(shè)計為工作在多個不同光波長處的實施例中，該單元可以包含一個或更多波長分路裝置，例如作為單元的內(nèi)部交換機(560)的一部分的Brag濾波器、棱鏡、光柵以及類似物，以根據(jù)需要對各個光導(dǎo)纖維波長進行分離和組合。在一些實施例中，這些波長分路器可以是工作在軟件控制下的可調(diào)諧波長分路器。盡管在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這樣的實施例可能由于額外設(shè)備的成本而有點過于昂貴。因此，這樣的多個波長實施例通常被用于極高(例如，點播)數(shù)據(jù)輸送情況中。
[0095]D-CMRTS可以具有至少一個(并且通常為多個，例如多達160個或更多的)CATVRF信號發(fā)生器，例如，QAM調(diào)制器裝置。這些裝置將能夠?qū)?shù)字編碼的光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)的所選擇部分檢測并編碼為各個類型的RF CATV波形。該裝置的交換機(560)例如可被用于挑選出數(shù)字采樣傳統(tǒng)RF信號，并且將這些信號發(fā)送到數(shù)字-光學(xué)到模擬-電學(xué)(RF)轉(zhuǎn)換器(600)，因而產(chǎn)生原始傳統(tǒng)RF信號的副本。交換機還可以被用于挑選出包含有潛在QAM符號的調(diào)制傳統(tǒng)QAM信號(波形)，并且將這些QAM符號發(fā)送到QAM調(diào)制器(603)，因而使用另一方法產(chǎn)生原始傳統(tǒng)RF QAM符號的副本。交換機還可以被用于對來自連接到頭端的IP主干的IP數(shù)據(jù)包進行處理，并且將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到合適的QAM調(diào)制器(例如，邊緣QAM調(diào)制器607或604)。后者對于各種點播視頻和DOCSIS應(yīng)用特別有用。
[0096]該QAM調(diào)制器可以是CMRTS PHY單元的一部分，并且D-CMRTS經(jīng)常可以具有對應(yīng)的MAC和數(shù)據(jù)包交換能力，以及可選的控制器(例如，微處理器和相關(guān)軟件)以選擇數(shù)字調(diào)制光信號(以及必要的話，波長)中的各個部分并且根據(jù)需要控制數(shù)據(jù)包交換、MAC以及MHY (包括 D-CMRTS QAM 調(diào)制器)。
[0097]D-CMRTS通常還包括至少一個軟件可控交換機，該軟件可控交換機能夠被遠(yuǎn)程定向以選擇數(shù)字編碼光信號中的至少一些并且引導(dǎo)所述至少一個D-CMRTS QAM調(diào)制器裝置將所選光傳送數(shù)字信號編碼為所選擇頻率處的各個RF QAM波形(遠(yuǎn)程地生成的QAM信號)。該軟件可控交換機通常是可選處理器或控制器的一部分或者由可選處理器或控制器控制。
[0098]D-CMRTS還可以包含至少一個遠(yuǎn)程軟件可控RF數(shù)據(jù)包處理器，該處理器能夠?qū)χ辽僖粋€電纜調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的CATV RF-上行信號所攜帶的上行數(shù)據(jù)進行檢測、并且對所述上行數(shù)據(jù)進行數(shù)字重封裝以及將所述上行數(shù)據(jù)作為第三上行數(shù)字光導(dǎo)纖維信號進行重新傳送。
[0099]軟件可控交換機和/或軟件可控RF數(shù)據(jù)包處理器可選地能夠使用軟件來進行遠(yuǎn)程配置以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS上行和下行功能的至少一個子集。例如，在上行側(cè)，DOCSIS上行時分多址(TDMA)和 DOCSIS 同步碼分多址(SCDMA, Synchronous Code Divis1n MultipleAccess)功能中的一個或更多可以被實現(xiàn)。在下行側(cè)，諸如16級、32級、64級、128級和256級QAM調(diào)制模式之類的DOCSIS QAM調(diào)制模式可以被實現(xiàn)。根據(jù)所需要的D-CMRTS的功能級別的不同，D-CMRTS在光纖結(jié)點處可以產(chǎn)生攜帶數(shù)字廣播視頻、數(shù)字點播視頻、數(shù)字高清晰度(HD)電視、聲音數(shù)據(jù)以及DOCSIS (數(shù)據(jù))頻道的QAM頻道。
[0100]如之前在12/692582中所述，CMRTS單元被公開為能夠?qū)崿F(xiàn)尚未正式作為DOCSIS規(guī)范一部分的附加功能(即，非DOCSIS功能)，例如來自各種新型非DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)機頂盒網(wǎng)關(guān)的上行信號，這些附加功能也可以使用D-CMRTS來實現(xiàn)。
[0101]在此，對該非標(biāo)準(zhǔn)功能中的一些進行更加詳細(xì)地說明。D-CMRTS單元同能可能能夠?qū)崿F(xiàn)尚未正式作為DOCSIS規(guī)范中的一部分的附加功能，S卩非DOCSIS功能。該附加功能能夠包括對增加的來自各種新型非DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)機頂盒網(wǎng)關(guān)的上行數(shù)據(jù)量進行處理的能力。在另一個示例中，D-CMRTS單元可能能夠更加智能地根據(jù)各個住宅中更加高級的機頂盒所生成的數(shù)據(jù)內(nèi)容需求消息來分配下行QAM頻道。也就是說，如果住宅需要訪問特定的視頻頻道，例如，住宅的機頂盒發(fā)送命令到本地D-CMRTS單元以請求該頻道。該頻道可能已經(jīng)能夠用于D-CMRTS單元，因為D-CMRTS可訪問來自光導(dǎo)纖維連接的大量數(shù)據(jù)流，但是為了保留稀有的CATV帶寬，本地D-CMRTS單元僅根據(jù)請求為該數(shù)據(jù)分配CATV QAM頻道。D-CMRTS單元可能還能夠具有許多其它功能。
[0102]如另一示例，CATV電纜的一個持久性問題是，RF信號的信號衰減特性隨著頻率以及電纜分支的特定特性進行變化。較低頻率頻道的消減不同于較高頻率頻道。使用目前的全部頻率處的全部QAM頻道都在電纜頭產(chǎn)生的“一體適用”方案，在全部QAM頻道除頻率外進行相同調(diào)制的情況下很難輸出標(biāo)準(zhǔn)CATV信號。先比之下，因為D-CMRTS單元可能生成在本地生成一些或全部QAM頻道，所以有可能使用各種軟件可調(diào)節(jié)參數(shù)對各個RF QAM波形進行頻譜改造以針對鄰域的CATV電纜的頻率特性上的衰減進行調(diào)整。因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)中較低頻率或者叫噶頻率頻道中的一些通常具有更多噪聲的方法，現(xiàn)在又可能保證在不考慮頻道頻率的情況下全部頻道具有低噪聲。
[0103]因此，在比之前在12/692582中所述的更大程度上，本發(fā)明提出了通過能夠提供優(yōu)于其它競爭者的領(lǐng)先服務(wù)使得有線電視提供商能夠區(qū)別于其他對手的方法。在此示例中，D-CMRTS能夠被視為對DOCSIS功能的超集或者完全不同的功能集進行處理，因為D-CMRTS能夠被用于將HFC系統(tǒng)的功能擴展到標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS功能之外。
[0104]在此，術(shù)語“超集”被用于表示附加HW^fDOCSIS)功能。因此，例如，如果具有足夠的向后兼容性以執(zhí)行DOCSIS功能的全集或者DOCSIS功能的子集的D-CMRTS還可實現(xiàn)附加的非標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS功能，則該D-CMRTS可被描述為實現(xiàn)DOCSIS “超集”。附加的非標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS功能(非DOCSIS功能)的其它實施例包括對各種形式的數(shù)字視頻進行傳送，例如，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻、高清晰度HD數(shù)字視頻以及根據(jù)需要的各種形式的數(shù)字視頻。
[0105]各種D-CMRTS裝置通常具有軟件可控交換機和軟件可控RF數(shù)據(jù)包處理器，并且通常包含有自己的微處理器或微控制器以及存儲器(例如，閃存、ROM、RAM或其它存儲裝置)以包含操作交換機和處理器所需的軟件，對從虛擬機架管理器發(fā)送的命令數(shù)據(jù)包進行解釋，以及將數(shù)據(jù)包傳送到虛擬機架管理器。
[0106]為了更大的靈活性，各種D-CMRTS裝置可以使用用于各個MAC和PHY單元的各種軟件可重配置現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)裝置以及數(shù)字信號處理器(DSP)裝置進行構(gòu)建，如共同未決申請 13/555170，“DISTRIBUTED CABLE MODEM TERMINAT1N SYSTEM WITHSOFTWARE RECONFIGUABLE MAC AND PHY CAPABILITY (具有軟件可重配置 MAC 和 PHY 能力的分布式電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng))”中詳細(xì)所述，該申請中的內(nèi)容以參考方式包含在本申請中。這些FPGA和DSP單元可以是軟件可重配置的，以能夠使用各種類型的QAM和其它調(diào)制方案的傳送器和接收器，例如，濾波器組傳送器和濾波器組接收器。這些可以使用哈里斯(Harris)等人(“Digital Receivers and Transmitters Using Polyphase Filter Banksfor Wireless Communicat1ns (用于無線通信的使用多相濾波器組的數(shù)字接收器和發(fā)送器)，，，IEEE Transact1ns on Microwave Theory and Techniques (IEEE 微波理論和技術(shù)會報)，51(4)，1395-1412頁，2003)的方法來進行構(gòu)建。還可以使用其它替代方法。
[0107]D-CMRTS單元通常還具有RF合路器裝置或者至少附加在合路器裝置(例如，雙工裝置或者復(fù)用裝置)上，該合路器裝置將全部各種RF QAM信號與其它CATV信號進行合路以產(chǎn)生合路RF信號，該RF信號適合于注入到連接在至少一個電纜調(diào)制解調(diào)器上的CATV電纜中。雙工或復(fù)用裝置還可以作為頻率分路器或可調(diào)頻率分路器以管理一些頻率范圍，例如，用于上行功能的5-42MHZ以及用于下行功能的其它頻率范圍，例如，54-870MHZ。這些頻率范圍可以在軟件控制下根據(jù)需要進行調(diào)整。
[0108]可替代地，該復(fù)用裝置可以在實際的D-CMRTS單元之外；然而D-CMRTS單元通常依賴于用于功能的內(nèi)部或者外部合路器(例如，雙工或復(fù)用裝置)。
[0109]如之前所述，該系統(tǒng)通常還具有運行對系統(tǒng)功能的多個方面進行控制的軟件(例如，虛擬機架軟件)的集中式計算機系統(tǒng)或者計算機處理器。如之前所述，因為現(xiàn)有技術(shù)中(功能不分散的)CMTS單元通常被稱為“機架”，所以對本發(fā)明的分散D-CMTS-D-CMRTS單元的功能進行控制的計算機軟件可替代地被稱為“虛擬機架”。該“虛擬機架軟件”理想地以易于管理并且優(yōu)勢理想地對電纜頭透明的方式對分散D-CMTS-D-CMRTS系統(tǒng)高得多的復(fù)雜型進行管理，以使得電纜頭中的其它設(shè)備對本發(fā)明的分散D-CMTS-D-CMRTS系統(tǒng)的更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)分布特征進行處理，猶如該系統(tǒng)像現(xiàn)有技術(shù)中的更簡單的CMTS系統(tǒng)一樣運行。
[0110]尤其是，計算機處理器和“虛擬機架”軟件的一個重要功能是對至少數(shù)字光信號和遠(yuǎn)程產(chǎn)生的QAM信號進行選擇和控制。正如所要說明的那樣，這些信號的管理方式極大地增加了可用于電纜系統(tǒng)用戶的IP點播數(shù)據(jù)量。
[0111]圖1示出了分配給現(xiàn)有技術(shù)中的CATV系統(tǒng)(100)的各個頻率和數(shù)據(jù)頻道的整體示意圖。代表性地，諸如5-42MHZ的低頻被分配以用于將數(shù)據(jù)從獨立電纜調(diào)制解調(diào)器“上行”傳送回到電纜頭(102)。代表性地，使用時間共享的TDMA(Time Divis1n MultipleAccess，時分多址)方式來傳送上行數(shù)據(jù)，在此方式中，在大約2MHz寬的QAM頻道上為獨立電纜調(diào)制解調(diào)器分配一定時間以傳送數(shù)據(jù)。從大約54MHz開始直到大約547MHz的空間被分配給在大約6HMz寬的FDM頻道上傳送的傳統(tǒng)模擬電視頻道(104)。在更高頻率處，頻率(空間、帶寬)被分配給在大約6MHz寬的QAM頻道上傳送的數(shù)字電視(106)，并且之上的空間被分配給DOCSIS服務(wù)(108)，DOCSIS服務(wù)可以傳送聲音、點播視頻、IP和其他信息并且同樣通常為一系列的6MHz寬的QAM頻道。在大約IGHz以上，盡管將來的服務(wù)可能進一步擴展到該范圍，但是該電纜帶寬過去和現(xiàn)在很少被使用。
[0112]更高頻率的電纜帶寬和頻道的使用對于本發(fā)明是無關(guān)緊要的。如果可用，本發(fā)明可以使用這些帶寬和頻道。如果不可用，本發(fā)明對現(xiàn)有的電纜頻率和帶寬進行處理。
[0113]現(xiàn)有技術(shù)中的CATV電纜因此具有最多大約100-200個下行QAM頻道的有限帶寬，以及非常有限的上行帶寬。當(dāng)該帶寬被用于為大量不同的用戶提供大量不同的定制類型的數(shù)據(jù)時，該帶寬很寬就被耗盡。由于上行帶寬的極端限制，上行帶寬迅速變?yōu)橄拗菩缘摹?br> [0114]示出了現(xiàn)有技術(shù)中的CATV頻譜分配如何被更加簡化地描述的示圖如下(110)、(120)所示。該圖示被用于各個圖中以更加清晰地示出本發(fā)明的CATV頻譜分配方面中的一些，以及示出本發(fā)明有時如何背離現(xiàn)有技術(shù)中的CATV頻譜分配。
[0115]“上行”區(qū)段(112)是全部現(xiàn)有技術(shù)中的CATV上行頻道的抽象，包括目前使用的5-42MHZ范圍中的上行頻道?！耙曨l”區(qū)段(114)是對以下頻道的抽象:幾乎廢棄的現(xiàn)有技術(shù)中的模擬TV FDM頻道，以及標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字視頻”頻道，以及一旦模擬頻道被逐步淘汰則會被很快重新利用的模擬帶寬進行占用的數(shù)字視頻頻道。區(qū)段(114)還代表其它的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字廣播和FM頻道，并且通?？梢源砣魏螛?biāo)準(zhǔn)化的下行頻道集，這些標(biāo)準(zhǔn)化的下行頻道集通常不會在不同的用戶和鄰域集之間進行定制。
[0116]“D0C1”頻道(116)(根據(jù)使用模式的不同)可以是目前或者未來DOCSIS頻道的全集或者子集。如在本說明書中通用的那樣，DOCl通常代表DOCSIS服務(wù)的基本集，該基本集被提供用于在更高性能的IP/點播或者D0C2頻道(118)出現(xiàn)故障的情況下供鄰域備用。DOCl QAM頻道通常被選擇從而不耗盡CATV電纜的全部帶寬，以使得一些剩余QAM頻道可用于鄰域定制D0C2頻道?！癐P/點播或者D0C2”頻道(118)本質(zhì)上(根據(jù)使用模式的不同)是CATV電纜上剩余可用的下行帶寬，并且通常被保留以用于傳送鄰域特定數(shù)據(jù)(IP/點播數(shù)據(jù))，該鄰域特定數(shù)據(jù)(IP/點播數(shù)據(jù))通常由不同的通信介質(zhì)(例如，第二光纖或第二波長并且通常使用非QAM協(xié)議)從電纜頭輸送到獨立鄰域。
[0117]注意到當(dāng)討論現(xiàn)有技術(shù)中的使用時，通過光導(dǎo)纖維發(fā)送到一組鄰域的DOCl(Iie)和IP/點播(118)頻道的總和決不能超過(或者至少未曾超過以避免干擾)CATV電纜的有效帶寬(即CATV電纜的攜帶能力以及電纜調(diào)制解調(diào)器檢測電纜RF信號的能力)。
[0118]與之相比，當(dāng)敘述本發(fā)明時，盡管DOCl (116)和IP/點播(118)頻道的總和絕不會超過以每個鄰域計的CATV電纜的有效帶寬，通過光導(dǎo)纖維發(fā)送到一組鄰域的DOCl (116)和IP/點播(118)頻道的總和會經(jīng)常超過以一組鄰域計的CATV電纜的有效帶寬。
[0119]如果使用光學(xué)方法(即，光纖)來傳送相同的CATV頻譜以使得相同的波形使用相同的頻率間隔但僅僅是轉(zhuǎn)移到光波長來傳送，則該頻譜被指定為(120)，但是各個波形則保持相同的術(shù)語以減少混淆。
[0120]在許多實施例中，本發(fā)明有意地背離現(xiàn)有技術(shù)中的CATV頻譜分配方案。特別地，如之后所述，可以充分地增大為上行數(shù)據(jù)保留的帶寬的量。這可以通過例如背離為上行數(shù)據(jù)保留的傳統(tǒng)4-42MHZ范圍并且為上行數(shù)據(jù)分配更多的CATV RF頻率來實現(xiàn)。
[0121]相比于在本發(fā)明的一些實施例中可選地使用的高密度波分復(fù)用(DWDM)方法，圖2示出了為現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)纖維波分復(fù)用方案分配的各個波長的總體視圖。在此，目前使用的光導(dǎo)纖維波長(150)包括通常被用于對諸如各個QAM頻道之類的各個CATV RF頻道進行傳送的1310nm O波段波長(152)，各個CATV RF頻道大體根據(jù)相同的CATV RF波形但在根據(jù)方案(120)的光波長處被調(diào)制。通常以C波段中大約1550nm(154)傳送補充數(shù)據(jù)，因為根據(jù)非優(yōu)化CATV波形對波形進行調(diào)制，所以通常在必須使用相對較大的波長間隔相互分離并且單位波長攜帶次優(yōu)化數(shù)據(jù)量的光波長和波形上傳送補充數(shù)據(jù)。
[0122]相比之下，如果根據(jù)諸如基于IP的GigE格式之類的相同數(shù)字格式來傳送全部數(shù)據(jù)，那么以下各項將變得相對簡單:對任何類型的數(shù)據(jù)關(guān)于數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)目的地進行標(biāo)記，以相同光波長(170)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在光導(dǎo)纖維數(shù)字流中，并且隨后在光導(dǎo)纖維的另一端提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和目的地進行分類，并且發(fā)送到適當(dāng)?shù)慕邮苷?。該全?shù)字方法因此能夠具有超過DWDM方法的優(yōu)點，因為生產(chǎn)光調(diào)制器(例如，光導(dǎo)纖維激光器)以及解調(diào)器、波長分路器等等的DWDM成本能夠被縮減。
[0123]盡管憑借全部數(shù)據(jù)通常在光導(dǎo)纖維上被數(shù)字地發(fā)送這一事實，本發(fā)明不要求使用高密度波分復(fù)用(DWDM)方法，然而對這樣的DWDM方法進行簡要檢測是有用的，因為DWDM方法使得本發(fā)明的全數(shù)字方法的優(yōu)點更加明顯。
[0124]在(160)中示出了高密度波分復(fù)用(DWDM)概念。其內(nèi)容以引用方式合并在本申請中的母案臨時申請61/385125和61/511395提出，向后兼容的傳統(tǒng)信號可以使用例如傳統(tǒng)O波段模擬信號以模擬方式進行傳送，并且附加的頻道和服務(wù)可以使用更加高效的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(例如各種光導(dǎo)纖維GigE協(xié)議中的一個協(xié)議)以多個波長進行傳送，該多個波長例如一系列密集的波長162。這些臨時申請還提出，由于相比于更加現(xiàn)代的傳送數(shù)據(jù)的數(shù)字方法，現(xiàn)有技術(shù)中的QAM、NTSC、FM波形等當(dāng)被用于光導(dǎo)纖維上時是相對沒有效率(以單位帶寬計的數(shù)據(jù)比特)的這一事實，所提供的數(shù)字信號傳輸方法的使用引起了數(shù)據(jù)傳輸速率的差別。
[0125]特別地，鑒于先前的QAM、NTSC、FM波形方法可以例如通過使用CATV兼容QAM、NTSC、FM波形(154)而被用于傳送4個C波段的波長，每個波長攜帶大約每秒6吉比特的數(shù)據(jù)，通過切換到數(shù)字方法，使用更加有效率的光導(dǎo)纖維信號調(diào)制方法有可能獲得更高的數(shù)據(jù)速率，例如高達80個C波段數(shù)據(jù)的波長(162)，每個波長攜帶每秒10-100吉比特的數(shù)據(jù)。
[0126]本發(fā)明因此依賴于該早期見解，并且以進一步的見解為基礎(chǔ)，該進一步見解為，通過對全部光導(dǎo)纖維流量進行完全數(shù)字化(例如，去除傳統(tǒng)模擬波形光導(dǎo)纖維流量)，盡可能進行智能壓縮(例如，使用QAM符號解調(diào)方法)并變?yōu)槿繑?shù)字的，則以比特每秒計，使用更少的光波長可傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多的數(shù)據(jù)，因此節(jié)省了處理額外光波長所需要的額外設(shè)備的成本。
[0127]然而，注意到當(dāng)需要非常高的數(shù)據(jù)傳輸率(比特每秒)時，本發(fā)明仍可能使用DWDM方法。然而，在本發(fā)明中，全數(shù)字光導(dǎo)纖維傳輸?shù)氖褂檬莾?yōu)選實施例，并且DWDM方法的使用是盡管可以但是并不要求以實踐本發(fā)明的可選要素。
[0128]為了幫助顯示切換到全數(shù)字光導(dǎo)纖維輸送格式如何即便在單一光導(dǎo)纖維波長上也能夠幫助傳送更多數(shù)據(jù)，經(jīng)常使用簡化的數(shù)字傳輸圖形(170)或(306)。注意到傳統(tǒng)的O波段模擬調(diào)制光信號(152)或C波段光信號(154)僅能夠攜帶最多大約每秒6吉比特(Gbit/s)，而由于模擬格式的低效率有效比特率遠(yuǎn)小于此。相比之下，更加有效率的數(shù)字格式能夠以相同的波長傳送10吉比特每秒或者更多，并且在此，有效比特率非常接近于理論比特率。凈效果是，通過切換到全數(shù)字模式，光導(dǎo)纖維上的相同波長現(xiàn)在能夠傳送遠(yuǎn)比之前更多的數(shù)據(jù)。
[0129]圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中HFC系統(tǒng)(200)如何將數(shù)據(jù)從電纜頭(201)傳送到為不同鄰域(206)提供服務(wù)的不同光導(dǎo)纖維結(jié)點(204)處。每個鄰域通常由幾百個不同的房屋、公寓、辦公室或者商店(208)(在此統(tǒng)一稱為“房屋”)組成，每個房屋配備有自己的電纜調(diào)制解調(diào)器(未示出)。為了簡單起見，在此僅示出HFC系統(tǒng)的下行部分。
[0130]電纜頭通常被連接到IP主干(212)和/或從一組源得到標(biāo)準(zhǔn)化媒體內(nèi)容(210)(比如標(biāo)準(zhǔn)的各種模擬和數(shù)字視頻頻道)，并且還得到更多的獨立化數(shù)據(jù)(212)，例如點播視頻、來自包括因特網(wǎng)的IP主干的IP、以及其它來自其它源的獨立化數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被編譯至Ij CTMS機架(214)處的大量不同QAM(當(dāng)前還可以是FDM)調(diào)制的CATV廣播頻道中。此處也被示為(214)的CMTS機架經(jīng)常具有大量不同的刀片狀線路卡(216)。該線路卡通過光導(dǎo)纖維(218)將信號發(fā)送到不同的區(qū)域(鄰域組)。
[0131]注意到FDM調(diào)制的CATV寬帶信號是(用于老舊類型模擬電視的)NTSC模擬信號甚至是QAM信號，盡管QAM信號攜帶數(shù)字編碼信號，但是其自身仍然是模擬信號。由于歷史原因，在下行方向上，F(xiàn)DM/NTSC和QAM波形(信號)兩者在美國通常都具有大約6MHz的帶寬。
[0132]為了對此進行顯示，如之前圖1中所述，即使是在攜帶數(shù)字信息時，F(xiàn)DM/NTSC和QAM信號也被示為具有中心波長和帶寬以強調(diào)該信號本質(zhì)上的模擬性質(zhì)。這些模擬信號可以由光導(dǎo)纖維來攜帶，并且使用非常簡單并且廉價的設(shè)備被轉(zhuǎn)換為RF信號以用于網(wǎng)絡(luò)的CATV電纜部分。
[0133]如之前所述，典型的HFC網(wǎng)絡(luò)實際上具有更加復(fù)雜的拓?fù)?。多個光導(dǎo)纖維通常為多個鄰域提供服務(wù)，而不是將一個光導(dǎo)纖維從CTMS發(fā)送到每個不同的鄰域。為此，來自CTMS側(cè)光導(dǎo)纖維的信號至少通常(使用光導(dǎo)纖維分路器(220))被分路為多個不同的子光導(dǎo)纖維(222)，并且每個子光纖依次將信號攜帶到不同的光導(dǎo)纖維結(jié)點(光纖結(jié)點，F(xiàn)N)(204)處。在此，HFC網(wǎng)絡(luò)的相當(dāng)復(fù)雜的環(huán)形拓?fù)鋵⒈缓喕⑶腋臑槭褂霉饫w分路器表示。
[0134]在光纖結(jié)點(FN) (204)處，光信號被轉(zhuǎn)換為CATV射頻(RF)信號并且通過CATV電纜(226)被發(fā)送到每個鄰域的獨立房屋(208)處的獨立電纜調(diào)制解調(diào)器處。代表性地，每個鄰域由25至幾百個房屋組成，這些房屋由連接到本地光纖結(jié)點(204)上的CATV電纜(226)提供服務(wù)。
[0135]因為CATV電纜(226)被連接到鄰域(206)中的全部房屋(208)上，如果鄰域中的一個房屋中的電纜調(diào)制解調(diào)器想要請求定制的點播視頻或者IP，則附接于該特定CATV電纜上的鄰域中的全部房屋實際上都會接收到該定制信號。盡管僅僅與請求房屋(未示出)相關(guān)聯(lián)的電纜調(diào)制解調(diào)器會實際對所請求信號的進行收聽和解碼，然而應(yīng)當(dāng)注意的是，如果鄰域中的每個獨立房屋在同一時間同時請求一組自己的定制的點播視頻或者IP，則CATV電纜的有限帶寬將迅速地達到飽和。因此，能夠被傳送到每個房屋的定制數(shù)據(jù)量存在上限，超過該上限時必須限制帶寬和/或必須拒絕額外的定制數(shù)據(jù)請求。
[0136]盡管電纜頭(202)處的CMTS機架(214)的不同的刀片或者線路卡(216)能夠?qū)⒉煌亩ㄖ艻P/點播頻道發(fā)送到不同的鄰域組，由于連接到相同的光線分路器上的全部獨立鄰域會得到相同的定制IP/點播信號，所以該過程的間隔尺寸并不是最優(yōu)的?？紤]到CATV電纜的有限帶寬，如果全部鄰域得到相同的信號，則能夠被發(fā)送到每個獨立鄰域的數(shù)據(jù)量在必要時必須得到限制以避免超過總共的可用帶寬。
[0137]圖4對現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)與本發(fā)明的改進數(shù)字傳輸方法之間在下行數(shù)據(jù)傳輸中的差別進行對比，現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)使用攜帶有模擬CATV調(diào)制的1310nm波長信號的光導(dǎo)纖維來運行，本發(fā)明的改進數(shù)字方法使用數(shù)字(以太網(wǎng))調(diào)制信號來運行。
[0138]在現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)中，光導(dǎo)纖維(222)與CATV電纜(226)之間通過典型的現(xiàn)有技術(shù)中光纖結(jié)點(204)而發(fā)生的轉(zhuǎn)換過程被顯示出來，并且與本發(fā)明的改進D-CMRTS光纖結(jié)點(300)的轉(zhuǎn)換過程進行對比。為了簡單起見，在此僅示出該過程的下行部分。
[0139]在現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)換過程中(上部)，光導(dǎo)纖維(222)攜帶標(biāo)準(zhǔn)化視頻信號以及(包含數(shù)字信息的)模擬QAM信號以用于數(shù)字電視以及(能夠攜帶點播視頻或IP數(shù)據(jù)的)DOCSIS 用途。
[0140]現(xiàn)有技術(shù)中的“非智能”光纖結(jié)點(204)簡單地將光導(dǎo)纖維的光FDM或者QAM模擬信號轉(zhuǎn)換為RFFDM或QAM信號并且將這些信號傳遞到CATV電纜(226)。因此，如果例如存在連接到該不同光纖結(jié)點上的四個不同的CATV電纜，則所有CATV電纜都會得到相同的定制IP/點播信號，并且非常低效率地依次將該信號傳送到并未請求該定制信號的可能的數(shù)千個非目標(biāo)住戶處。
[0141]相比之下，通過使用本發(fā)明的改進“智能”D-CMRTS光纖結(jié)點(300)，任何傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化信號(例如，標(biāo)準(zhǔn)化視頻頻道)和(用于向后兼容性的)D0CSIS QAM頻道的全集或子集首先被數(shù)字化并且被光導(dǎo)纖維以數(shù)字格式傳送。該數(shù)字格式使得容易添加附加的(非傳統(tǒng))數(shù)據(jù)(例如，點播視頻、DOCSIS超集服務(wù))并且在被用于傳送任何傳統(tǒng)CATV數(shù)據(jù)的相同光導(dǎo)纖維波長上傳送該附加數(shù)據(jù)。
[0142]如果傳統(tǒng)數(shù)據(jù)在光導(dǎo)纖維上被傳送，則傳統(tǒng)數(shù)據(jù)可選地攜帶傳統(tǒng)CATV頻譜的數(shù)字編碼版本，該數(shù)字編碼版本在D-CMRTS單元處能夠被重建(320)為模擬格式成為RF QAM波形以及其它波形，這些波形可以可選地被注入CATV電纜(120)以用于備用或傳統(tǒng)操作。
[0143]為了強調(diào)光導(dǎo)纖維經(jīng)常通過非CATV兼容或者QAM信號攜帶的方法來攜帶數(shù)據(jù)這一事實，由D-CMRTS光纖所攜帶的信號被示為一系列的線(306)以象征數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶娲詳?shù)字(例如GigE)方法正在被使用這一事實。在此，每條線(306)代表到達不同的結(jié)點地址或者不同結(jié)點頻道或CATV波形的不同類型的數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流中的一些最終被轉(zhuǎn)換為QAM信號并且被發(fā)送到特定鄰域。
[0144]在本發(fā)明的改進D-CMRTS光導(dǎo)纖維(300)處，光纖結(jié)點的CMRTS單元確定(或者至少選擇)由各個光導(dǎo)纖維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(307、308、310、312)所攜帶的哪個定制數(shù)據(jù)集被用于該特定D-CMRTS和鄰域，并且從光纖中檢索該信息。該信息隨后被QAM調(diào)制并且轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)腞F頻率，安置在合適的空白IP/點播QAM CATV電纜頻道(314)、(316)、(318)上，并且隨后通過CATV電纜被發(fā)送到請求該特定數(shù)據(jù)的鄰域。在該鄰域處，來自請求該數(shù)據(jù)的房屋的特定電纜調(diào)制解調(diào)器可收聽該QAM頻道并且提取數(shù)據(jù)，同時同樣附接在該電纜上的其它電纜調(diào)制解調(diào)器將忽略該QAM頻道以及/或者忽略該數(shù)據(jù)。
[0145]正如所看到的，攜帶各種類型數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(306)能夠被選擇并且根據(jù)需要以各種混合和匹配組合(316)、(318)被置于CATV電纜上。在此例如，(316)上的一個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(310)，兩個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(312)，并且一個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(308)。相比之下，對于(318)，兩個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(310)，一個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(308)，并且一個RF QAM頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包類型(312)。相比之下，(314)示出了來自以傳統(tǒng)模式工作的鄰域的CATV頻道，在該模式中的全部頻道來自光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包，光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包來自于數(shù)字采樣或者解調(diào)(320)的傳統(tǒng)RF信號(120)，傳統(tǒng)RF信號按原來樣子以數(shù)字格式簡單地被輸送并且隨后在D-CMRTS光纖結(jié)點(300)處或者替代性地使用更簡單的光數(shù)字到RF模擬轉(zhuǎn)換器類型的光導(dǎo)纖維結(jié)點被重建(320)回原始波形。
[0146]正如將要簡短敘述的，該方法允許更加精細(xì)的間隔尺寸以及相應(yīng)更高的定制數(shù)據(jù)的傳輸速率。
[0147]如之前所述，根據(jù)本發(fā)明，CATV電纜處的上行數(shù)據(jù)傳輸瓶頸還可以通過上行CATV帶寬重分配方案(參見圖10中的(390))而被打破。在此，被分配到上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃ATVRF頻譜量例如可以被增大，例如，從原始的5-42MHZ范圍被增大到例如5_574MHz或者其它更大的上限值。
[0148]圖5示出了工作在下行模式中的本發(fā)明的一個實施例的概括圖。在此，在該實施例中，改進“智能”D-CMRTS光纖結(jié)點(300)能夠?qū)Ω蟮挠行Фㄖ朴脩魯?shù)據(jù)量進行輸送。在此，這些改進“智能”D-CMRTS光纖結(jié)點(300)在一些實施例中可以與電纜頭處可選的改進D-CMTS機架以及改進D-CMTS線路卡共同工作(參見圖7中的500)。
[0149]在該實施例中，在頭端(202)處產(chǎn)生的諸如QAM波形(120)之類的任何傳統(tǒng)CATVRF波形可以使用轉(zhuǎn)換器單元(399)進行數(shù)字化并且被注入光導(dǎo)纖維(301)。該轉(zhuǎn)換器單元(399)可以通過例如被配置為從頭端接收下行RF波形和下行QAM頻道中的至少一個，對下行RF波形進行采樣和數(shù)字化(例如，使用簡單的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換)和/或?qū)⑾滦蠶AM頻道解調(diào)為QAM符號，從而產(chǎn)生下行數(shù)字QAM符號來工作。在該實施例中，轉(zhuǎn)換器(399)隨后將數(shù)字化傳統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)字編碼為諸如GigE數(shù)據(jù)包之類的適合的光導(dǎo)纖維數(shù)字輸送格式并且隨后將這些數(shù)據(jù)包與其它數(shù)據(jù)一起注入光導(dǎo)纖維(301)。
[0150]在之前圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)示例中，來自電纜頭處的現(xiàn)有技術(shù)中的CMTS單元(214)的光導(dǎo)纖維(218)通過光線分路器((220)被分路為三個子光導(dǎo)纖維(全部三個都攜帶相同數(shù)據(jù))(222)，并且這些子光導(dǎo)纖維隨后被路由到三個不同的鄰域。因為來自光線分路器的全部光導(dǎo)纖維會攜帶相同的數(shù)據(jù)，包括定制數(shù)據(jù)在內(nèi)的全部數(shù)據(jù)被低效率地發(fā)送到全部三個鄰域，盡管只有一個鄰域的一個房屋可能實際請求了該定制數(shù)據(jù)。
[0151]因此，現(xiàn)有技術(shù)中的CATV系統(tǒng)的有限攜帶能力(帶寬)很快變得飽和。
[0152]相比之下，通過使用具有改進D-CMTS線路卡的改進頭端D-CMTS機架(500)以及本發(fā)明的數(shù)字傳輸方法，能夠即使在使用相同數(shù)量的現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)纖維波長的同時發(fā)送更大數(shù)量的下行數(shù)據(jù)。再一次地，關(guān)鍵概念是使用被更加有效地調(diào)制的光導(dǎo)纖維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸送協(xié)議，例如，更高數(shù)據(jù)能力的GigE調(diào)制協(xié)議(304)。
[0153]在去往各個鄰域的過程中或者在各個鄰域處，光導(dǎo)纖維電纜和/或CATV數(shù)據(jù)信號可以可選地通過數(shù)字交換機(220D)。在此，本發(fā)明對于全部數(shù)字傳輸方法的使用提供了勝過之前提出的DWDM方法的優(yōu)點。
[0154]在DWDM方法下，到達不同光導(dǎo)纖維結(jié)點或者多個光導(dǎo)纖維結(jié)點裝置的數(shù)據(jù)可以在不同波長處被傳送，從而要求交換機(220)是可以例如包含諸如軟件可控Brag濾波器之類更加昂貴的光學(xué)裝置在內(nèi)的智能光纖分路器，該光學(xué)裝置工作以分出各個光導(dǎo)纖維波長并且根據(jù)需要將這些光導(dǎo)纖維波長轉(zhuǎn)移到不同鄰域。
[0155]相比之下，通過使用數(shù)字輸送方法，數(shù)字交換機(220D)能夠是相對低廉的多端口交換機，該多端口交換機工作以根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包頭等將各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包引導(dǎo)至各自的信宿。
[0156]為此，各個DOFN或D-CMRTS單元通常具有處理器、存儲器以及至少一個地址(例如，特定結(jié)點地址和/或一個或更多的諸如結(jié)點群地址之類的替代地址，當(dāng)需要將相同信號發(fā)送多個結(jié)點時，結(jié)點群地址很有用。DOFN或D-CMRTS單元通常被配置為對被送往各自地址的下行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行處理。
[0157]在此，同樣地，在光導(dǎo)纖維上傳送的IP數(shù)據(jù)包(例如，下行RF波形的數(shù)字樣本、下行數(shù)字QAM符號、或下行數(shù)字IP數(shù)據(jù))通常具有特定的(例如，獨立結(jié)點或結(jié)點組)數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址。
[0158]在一些實施例中，數(shù)字交換機(220D)可以是安裝在頭端或者安裝在頭端與各個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(D-CMRTS單元)之間的某處的多端口交換機。該交換機(220D)因此能夠被配置為讀取特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS地址；以及將下行RF波形的各個數(shù)字樣本、下行數(shù)字QAM符號或下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意一個引導(dǎo)至與其特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址對應(yīng)的特定數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點，而不管該光導(dǎo)纖維結(jié)點地址為獨立結(jié)點地址或者特定的結(jié)點地址群。
[0159]在此，全數(shù)字方法的使用還有助于降低各個D-CMRTS的成本。然而在先前的DWDM方案下，各個D-CMRTS單元自身可能已經(jīng)通過使用更加昂貴的波長分路器(比如軟件可控Brag濾波器)從多個光導(dǎo)纖維波長中提取了數(shù)據(jù)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包的使用使得這樣的波長分路器的使用變得可選。在目前的全數(shù)字方案下，各個D-CMRTS單元基本上能夠從整體數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包流(306、307、308、310、312)中撿取并選擇各個D-CMRTS單元可能需要的GigE格式化數(shù)據(jù)，提取該數(shù)據(jù)，對各個數(shù)據(jù)類型進行重建、重新調(diào)制或QAM調(diào)制，并且隨后輸出可以是最初在不同數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(307、308、310、312)上攜帶的數(shù)據(jù)的復(fù)合數(shù)據(jù)的CATV RF信號(通常又是QAM頻道)。
[0160]該“混合與匹配”過程使用(316)和(318)中所示的各個黑色拋物線、虛線拋物線以及點線拋物線表示，各個拋物線表示將要通過D-CMRTS光纖結(jié)點I和D-CMRTS光纖結(jié)點2輸出到鄰域I和鄰域2中的CATV RF調(diào)制數(shù)據(jù)。在此例如，如之前一樣，鄰域I上的下行CATV數(shù)據(jù)(226)、(316)被示為黑色拋物線(最初從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包310中得到的數(shù)據(jù))的混合，虛線拋物線(最初從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包308中得到的數(shù)據(jù))的混合，以及黑色點線拋物線(最初從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包312中得到的數(shù)據(jù))的混合。注意到針對鄰域2的數(shù)據(jù)的混合(318)不同于鄰域I。然而鄰域I僅從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(310)取得很少量的數(shù)據(jù)(黑色拋物線)以及從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(312)取得較大量的數(shù)據(jù)(兩個黑色點線拋物線)，在此，用于鄰域2的D-CMRTS單元(300)從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(310)中選擇更多的數(shù)據(jù)(兩個黑色拋物線)以及從光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(310)中選擇更少的數(shù)據(jù)(一個黑色點線拋物線)。
[0161]還注意到D-CMRTS單元具有對用于在CATV電纜上傳送該數(shù)據(jù)的頻率進行決定的自由。在此，D-CMRTS單元在附接在CATV電纜上的各個住戶裝置上行發(fā)送的命令和/或從電纜頭端發(fā)送的命令的基礎(chǔ)上確定將什么數(shù)據(jù)放置在鄰域CATV電纜上。如之前所述，D-CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點通常被軟件控制。
[0162]由于該軟件可控，對大量光導(dǎo)纖維頻道上攜帶的巨大數(shù)量的GigE格式化數(shù)據(jù)進行組合并且重新封裝的鄰域特定(或至少鄰域區(qū)域特定)能力、系統(tǒng)的下行能力現(xiàn)在能夠遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)中的HFC系統(tǒng)。
[0163]還注意到一些向后兼容性在必要時能夠得到保留。在此，例如，光纖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包(307)仍能夠被用于數(shù)字地傳送諸如QAM信號之類的傳統(tǒng)CATV RF信號。這能夠通過以下方式得以實現(xiàn):使得轉(zhuǎn)換器(399)攔截傳統(tǒng)信號，使用相對“非智能”的模擬RF到數(shù)字光學(xué)單元或者通過對QAM波形進行解調(diào)來數(shù)字化傳統(tǒng)信號，提取QAM符號，以及隨后以數(shù)字格式傳送QAM符號。
[0164]這些數(shù)字化傳統(tǒng)信號能夠繼續(xù)被發(fā)送到“非智能”光導(dǎo)纖維結(jié)點“204”，并且數(shù)字光數(shù)據(jù)(例如，通過光學(xué)-數(shù)字到模擬-RF單元或者通過將數(shù)字QAM符號饋送到本地QAM調(diào)制器中)而被重建。兩個操作能夠使用光導(dǎo)纖維結(jié)點處的最小的板載智能部件來完成，因此為“非智能”標(biāo)簽。該“非智能”光導(dǎo)纖維
[0165]在圖5中，本發(fā)明的改進“智能"D-CMRTS光纖結(jié)點(300)為鄰域I和2提供服務(wù)。相比之下，鄰域3僅由“非智能”光纖結(jié)點(204)提供服務(wù)。
[0166]圖6示出了本發(fā)明運行以上行發(fā)送數(shù)據(jù)的一個實施例。如之前所述，在CATV電纜處，由于之前所述(卻是可選的)為上行數(shù)據(jù)分配更多CATV帶寬的方法(例如，使用頻譜重分配)，多得多的上行數(shù)據(jù)能夠被發(fā)送。因為頻譜重分配更加容易繪制，所以在此通過用于鄰域I和2的被標(biāo)為“上行數(shù)據(jù)”的兩個黑色點線或虛線拋物線來表示將要沿著CATV電纜進行傳送的該更大的上行數(shù)據(jù)量，從而示出了更大量的上行頻譜。相比之下，能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中的方法傳送的更少的上行數(shù)據(jù)量通過用于鄰域3的被標(biāo)為“上行數(shù)據(jù)”的一個黑色拋物線來表示。在此例如，鄰域3可能使用為上行數(shù)據(jù)分配5-42MHZ的標(biāo)準(zhǔn)美國CATV上行劃分，而鄰域I和2使用諸如為CATV上行數(shù)據(jù)分配5-85MHZ的替代方案。在此例如，RF復(fù)用器或雙工(606)能夠被切換到替代模式，該替代模式背離目前的5-42MHZ上行和54_870MHz下行標(biāo)準(zhǔn)，并且實際上分配5-85MHZ范圍給上行并例如分配92-870MHZ范圍給下行。
[0167]如之前所述，如果更大的上行數(shù)據(jù)量使用相同的低效率(對于光導(dǎo)纖維)CATV信號調(diào)制方案(同樣通常為QAM調(diào)制)沿著光導(dǎo)纖維系統(tǒng)被簡單地向回傳送，則光導(dǎo)纖維自身很快變?yōu)樗俾氏拗频钠款i。為了避免該問題，根據(jù)本發(fā)明，D-CMRTS結(jié)點可以提取該上行數(shù)據(jù)，并且將上行數(shù)據(jù)重新封裝為更加有效率(對于光導(dǎo)纖維)調(diào)制的GigE格式對該上行數(shù)據(jù)重新封裝。附加地或替代性地，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字交換機(220D)或智能光纖合路器
(220)自身可以獲取由連接各個鄰域的光導(dǎo)纖維(222)所發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，以及提取該上行數(shù)據(jù)并且以更加有效率(對于光導(dǎo)纖維)調(diào)制的GigE格式對上行數(shù)據(jù)重新封裝。
[0168]盡管上行內(nèi)容的大部分包括相對標(biāo)準(zhǔn)的QAM波形，然而至少一些傳統(tǒng)CATV系統(tǒng)還能夠提供各種不尋常的上行RF波形，例如，來自各種較老的機頂盒等的各種QPSK頻道等。然而，試圖對每個以及所有可能的上行波形進行解析以得到內(nèi)容是非常繁重的。為了避免該負(fù)擔(dān)，在此僅僅對所見到的波形進行數(shù)字化的更加通用的方法可能是有用的。
[0169]因此，為了能夠?qū)赡艿呢S富多樣的可能RF CATV波形進行數(shù)字化并且可選地進行上行輸送，與此同時可能的話試圖保留光導(dǎo)纖維帶寬，在一些實施例中，數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(D-CMRTS單元)附加地具有以下中至少一個:
[0170]1:RF數(shù)字轉(zhuǎn)換器裝置，配置為接收在CATV電纜上傳送的上行RF波形，并且使用例如高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器對這些上行RF波形進行數(shù)字化，以及產(chǎn)生數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)。
[0171]2:因為許多上行RF信號都是QAM波形，為了光導(dǎo)纖維帶寬效率，通常仍需要具有RF解調(diào)器裝置，該RF解調(diào)器裝置被配置為接收在CATV電纜上傳送的上行RF QAM頻道，并且對RF QAM頻道進行解調(diào)以及產(chǎn)生最初被用于建立各種上行QAM波形的上行數(shù)字QAM符號。
[0172]3:附加地，為了獲得高性能，通常還需要具有QAM到IP轉(zhuǎn)換裝置，該QAM到IP轉(zhuǎn)換裝置被配置為接收在CATV電纜由上行QAM RF頻道傳送的上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，并且提取所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，從而產(chǎn)生上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包。
[0173]一旦該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被產(chǎn)生，數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點或D-CMRTS單元通常還具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到光轉(zhuǎn)換器裝置，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到光轉(zhuǎn)換器裝置被配置為對這些數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、上行數(shù)字QAM符號和上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包中的任意項進行合路，并且在光導(dǎo)纖維上數(shù)字地上行傳送該數(shù)據(jù)、符號和數(shù)據(jù)包。
[0174]更加具體地，注意到在一些實施例中，D-CMRTS單元自身可以使用諸如RF-模擬到光學(xué)-數(shù)字轉(zhuǎn)換器或QAM解調(diào)器之類相對簡單的數(shù)字化方法對上行CATV RF信號進行提取、數(shù)字化并且以諸如GigE之類的光纖數(shù)字格式將其發(fā)送回頭端。另外在此，通過簡單地給數(shù)據(jù)包一個合適的標(biāo)簽或者標(biāo)頭，集合來自許多D-CMRTS單元的數(shù)據(jù)并且將這些數(shù)據(jù)在相同的光導(dǎo)纖維頻道上(根據(jù)需要)全部上行向回發(fā)送則會相對簡單，較之替代性方法，再次增加了上行數(shù)據(jù)處理能力以及節(jié)約了成本。
[0175]因此在圖6中，來自鄰域I的大量上行數(shù)據(jù)(400，黑色點線拋物線)以及來自鄰域2的大量上行數(shù)據(jù)(402，黑色虛線拋物線)在替代性方案中最初能夠使用D-CMRTS光纖結(jié)點I和D-CMRTS光纖結(jié)點2(300)以各個不同的光導(dǎo)纖維波長沿著光導(dǎo)纖維(222)被上行發(fā)送以避免干涉。
[0176]然而，因為根據(jù)本發(fā)明，D-CMRTS單元可能已經(jīng)將該上行數(shù)據(jù)重新封裝或者重新調(diào)制為更加有效率的光導(dǎo)纖維傳輸GigE格式，所以來自不同鄰域的該數(shù)據(jù)實際上可以通過相同的光導(dǎo)纖維波長被向回發(fā)送(如果需要該選項，這是因為更加便宜)。
[0177]注意到盡管本發(fā)明專注于本發(fā)明的全數(shù)字光導(dǎo)纖維傳輸方面，然而該專注并不排除沿著光導(dǎo)纖維(222)同時還可以存在模擬光導(dǎo)纖維傳輸?shù)氖聦崱?br> [0178]考慮針對鄰域3的情況。在一些方案中，D-CMRTS單元或者現(xiàn)有技術(shù)中的非智能光纖結(jié)點(204)可能已經(jīng)簡單地或者相對被動地將上行CATV RF波形從RF轉(zhuǎn)變?yōu)橹T如紅外光信號之類的光信號，并且隨后將“按照原來樣子”調(diào)制的上行數(shù)據(jù)重新傳送。
[0179]盡管該選項并不是排斥性的，然而在一個優(yōu)選實施例中，非智能光導(dǎo)纖維結(jié)點
(204)可以被僅將上行CATV RF信號進行數(shù)字化(例如，使用諸如601或605的模塊)的非智能數(shù)字轉(zhuǎn)換器光導(dǎo)纖維結(jié)點所代替，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光導(dǎo)纖維數(shù)字格式在光導(dǎo)纖維(222)上上行傳送該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。如另一實施例，現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)纖維結(jié)點(204)可以被保留，但是數(shù)字結(jié)點轉(zhuǎn)換器單元(401)可以被置于適當(dāng)位置以在數(shù)字格式和用于傳統(tǒng)非智能光導(dǎo)纖維結(jié)點(204)的傳統(tǒng)模擬格式之間來回轉(zhuǎn)換光導(dǎo)纖維信號。在此，在一些實施例中，該結(jié)點轉(zhuǎn)換器單元(401)基本上可以完成與之前在專利臨時申請61/385125和61/511395中所述的以前的交換機(220)相同類型的數(shù)據(jù)重新封裝和重新調(diào)制功能，該專利臨時申請的內(nèi)容通過引用而合并到本申請中。
[0180]在本發(fā)明中，交換機(220)實際上作為多端口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換機(220D)進行工作，該多端口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換機(220D)可以根據(jù)需要工作在一個波長或者多個波長處，并且數(shù)據(jù)提取、數(shù)字化或重建功能以及模擬格式到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包的重新打包功能實際上可被移動到諸如轉(zhuǎn)換器(399)和(401)之類的其它裝置。
[0181]例如，在該方案中，已經(jīng)通過D-CMRTS單元(200)將來自鄰域I的上行數(shù)據(jù)(黑色點線拋物線)以及來自鄰域2的上行數(shù)據(jù)(黑色虛線拋物線)數(shù)字化并重新封裝為各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包。
[0182]在沒有這樣的數(shù)字轉(zhuǎn)換的情況下，兩個上行數(shù)據(jù)源最初可能已經(jīng)通過各個D-CMRTS單元在不同光波長上被發(fā)送。但是因為該數(shù)據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)在D-CMRTS單元處被重新封裝，來自兩個鄰域的數(shù)據(jù)目前能夠以相同的波長沿著光導(dǎo)纖維(301)被上行攜帶在光導(dǎo)纖維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(308)和(312)上。
[0183]圖7示出了 D-CMRTS光纖結(jié)點(300)、轉(zhuǎn)換器(399)和在具有改進D-CMTS線路卡的電纜頭處的改進數(shù)字電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(D-CMTS) (500)如何運行的更加詳細(xì)的視圖。
[0184]為了簡單起見，在此同樣主要示出系統(tǒng)的下行部分。通常情況下，D-CMRTS單元具有板載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換機(560)(使用光導(dǎo)纖維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包或光導(dǎo)纖維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包的電氣版本進行工作)，該板載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換機(560)被用于將各個光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)包引導(dǎo)至以及引導(dǎo)出其在D-CMRTS內(nèi)的正確的信宿裝置(例如，600、601、603、604、605、607)。
[0185]盡管不要求使用多個光波長進行工作的能力，但是在需要使用多個光導(dǎo)纖維波長進行工作的替代性實施例中，交換機(560)則可以選擇性地還包括諸如一個或更多Brag濾波器或其它裝置之類的光導(dǎo)纖維波長分路器以分出各個波長。這些光導(dǎo)纖維波長分路器可選擇性地是“智能”或可調(diào)諧濾波器，該濾波器可以在微處理器和軟件控制下選擇不同的波長。使用該分路器選擇的不同波長隨后被發(fā)送到諸如CMRTS單元(604)之類的各個子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)能夠提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，重新封裝數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且生成用于CATV電纜的CATV QAM信號和/或其它RF信號。
[0186]為了向后兼容性，D-CMRTS光纖結(jié)點(300)、(304)還可以具有一個或更多簡單的光學(xué)-數(shù)字到模擬-RF(0-D/A-RF)轉(zhuǎn)換器￠00)以對任何數(shù)字化的傳統(tǒng)下行光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，，該數(shù)字化的傳統(tǒng)下行光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)可以包含各個CATV NTSC、FM、QPSK的模數(shù)采樣版本或者甚至是從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包重新回到各自的模擬RF波形的QAM波形。根據(jù)實施例的不同，(0-D/A-RF)轉(zhuǎn)換器可以直接對下行光數(shù)據(jù)進行作用，或者替代性地對下行光數(shù)據(jù)信號的電等價信號進行作用。
[0187]D-CMRTS光纖結(jié)點可以附加地包含這些單元(601)的反向上行版本。這些上行單元采用從CATV電纜中選擇的上行RF信號，例如，機頂盒QPSK頻道或根據(jù)需要甚至是DOCSIS上行頻道，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，放入到數(shù)據(jù)包中，以及選擇性地轉(zhuǎn)換為上行光數(shù)據(jù)包或者允許諸如交換機(560)之類的稍后階段的裝置轉(zhuǎn)換為上行光數(shù)據(jù)包以發(fā)送回頭端。
[0188]同樣為了向后兼容性，D-CMRTS光纖結(jié)點(300)、(304)還可以具有一個或更多QAM重調(diào)制器裝置￠03)以從下行光數(shù)據(jù)包中取得解調(diào)QAM符號，以及將這些解調(diào)QAM符號轉(zhuǎn)換回攜帶有相同數(shù)據(jù)負(fù)載的RF QAM波形，并且隨后通過雙工或RF解調(diào)器(606)在CATV系統(tǒng)上下行發(fā)送。再次根據(jù)實施例的不同，這些QAM重調(diào)制器裝置可以直接對光數(shù)據(jù)進行作用，或者替代性地對光數(shù)據(jù)信號的電等價信號進行作用。
[0189]這些QAM重調(diào)制器裝置可以附加地包含這些單元的反向上行RF QAM解調(diào)器版本(605)。這些上行QAM解調(diào)器單元可以根據(jù)需要從CATV電纜取得諸如各個傳統(tǒng)DOCSIS上行QAM頻道之類的選擇的上行QAM RF信號，對RF QAM波形進行解調(diào)以對生成波形的潛在QAM符號進行提取，將這些解調(diào)的上行QAM符號放入數(shù)據(jù)包中，并且選擇性地將這些QAM符號轉(zhuǎn)換為上行QAM符號光數(shù)據(jù)包，或者允許諸如交換機(560)之類的稍后階段裝置將這些QAM符號轉(zhuǎn)換為上行QAM符號光數(shù)據(jù)包以發(fā)送回頭端。
[0190]D-CMRTS單元可以附加地包括一個或更多個光數(shù)據(jù)包(例如，光IP數(shù)據(jù)包)到RFQAM波形轉(zhuǎn)換器(607)。這些IP到QAM轉(zhuǎn)換器有助于例如對來自頭端的傳統(tǒng)廣播QAM頻道進行轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)廣播QAM頻道在頭端被解調(diào)并且被封裝為光數(shù)據(jù)包以用于光導(dǎo)纖維上的更加緊湊(例如，更低的帶寬需求)的輸送，該輸送比如果可能的話將整個傳統(tǒng)頭端模擬QAM頻道波形轉(zhuǎn)換為等效的光QAM波形的傳輸更為緊湊。在一些實施例中(未示出)，D-CMRTS單元還可以包含這些單元的反向版本，這些反向版本取得并調(diào)制上行QAM RF數(shù)據(jù)，將上行QAM符號重新封裝為IP數(shù)據(jù)包以用于光上行傳輸。
[0191]根據(jù)之前在圖4中所述的方案，D-CMRTS光纖結(jié)點(304)還包含一個或更多個CMRTS單元￠04)，該CMRTS單元(604)從光導(dǎo)纖維(222)選擇至少一些GigE格式化數(shù)據(jù)(310)、(310)、(307)，對該數(shù)據(jù)進行QAM調(diào)制，并且將該數(shù)據(jù)發(fā)送到CATV電纜(226)。在一些實施例中，D-CMRTS單元(304)的CMRTS(604)部分通常起到之前在共同未決的申請12/692582中所述的作用，該申請的內(nèi)容以引用方式合并在本申請中。
[0192]應(yīng)當(dāng)注意的是，該混合和匹配系統(tǒng)在頭端(202)處會對D-CMTS單元造成相當(dāng)大的配置和管理問題。如之前在母申請12/692582中還有在本說明書中所述，該復(fù)雜性可通過被稱為“虛擬機架”的計算機化網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和軟件來進行解決。
[0193]在改進“虛擬機架”系統(tǒng)的一個實施例中，D-CMTS機架和改進D-CMTS線路卡可以選擇性地被配置為具有數(shù)據(jù)包處理器(610)以及MAC(612)和PHY(614)裝置或者功能以傳送標(biāo)準(zhǔn)CATV模擬、QAM、NTSC、QPSK和DOCSIS模擬信號，其中，可以使用轉(zhuǎn)換器(399)對信號進行數(shù)字化并且將信號作為一系列傳統(tǒng)光IP數(shù)據(jù)包(307)在光導(dǎo)纖維上輸送。
[0194]相同的CMTS機架和線路卡還可以被配置為具有數(shù)據(jù)包處理器(616)、MAC(618)以及(620)功能以將作為GigE格式化數(shù)據(jù)的該數(shù)據(jù)中的一些或全部當(dāng)做一個或者更多光導(dǎo)纖維波長上的各個數(shù)字光IP數(shù)據(jù)流(例如，308、310、312)。
[0195]因此，用于(308、310、312)的MAC(618)和PHY(620)能夠與被用于針對傳統(tǒng)信號(307)的光導(dǎo)纖維IP數(shù)據(jù)包的MAC(612) PHY(614)不同。
[0196]由改進線路卡傳送和接收的信號的精確混合根據(jù)被下行連(南端)接到線路卡上的光纖結(jié)點種類的不同而發(fā)生變化。
[0197]例如，如果全部的光纖結(jié)點都是現(xiàn)有技術(shù)中的“非智能”光纖結(jié)點(204)，則D-CMTS線路卡僅可以傳送傳統(tǒng)數(shù)字化光IP數(shù)據(jù)包(307)，并且在通過轉(zhuǎn)換器(399)之后該特定D-CMTS線路卡的功能與容現(xiàn)有技術(shù)中的CATV DOCSIS設(shè)備和光纖結(jié)點可以是向后兼容的。
[0198]也就是說，僅僅通過強力模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字光傳輸以及數(shù)模轉(zhuǎn)換，和/或強力QAM到QAM符號的調(diào)制、數(shù)字光傳輸以及QAM符號重新調(diào)制為QAM波形的方法，光導(dǎo)纖維傳統(tǒng)IP數(shù)據(jù)流(307)可以傳送DOCSIS頻道的全集。
[0199]相比之下，如果全部的光纖結(jié)點都是“智能”改進D-CMRTS光纖結(jié)點(300)，則改進頭端D-CMTS和CMTRS線路卡可以通過跳過傳統(tǒng)模式而只使用一個或更多波長通過非傳統(tǒng)光IP數(shù)據(jù)包(308、310、312)以諸如GigE格式之類的光數(shù)字輸送協(xié)議發(fā)送全部數(shù)據(jù)來選擇使到達各個住戶的全部或者幾乎全部數(shù)據(jù)達到最大，并且將數(shù)據(jù)留給隨后對重新格式化并且轉(zhuǎn)換為CATV RF的調(diào)制方案諸如QAM調(diào)制進行操作的D-CMRTS單元(300)、(304)。
[0200]該方案因此允許最大的定制數(shù)據(jù)量被發(fā)送到電纜的特定分支上的房屋中。
[0201]在使用“非智能”光纖結(jié)點(204)和“智能” CMRTS光纖結(jié)點(300)(如之前圖5中所示)的混合的混合模式HFC系統(tǒng)中，通過使用數(shù)字轉(zhuǎn)換器(399)、光結(jié)點轉(zhuǎn)換器(401)和傳統(tǒng)光導(dǎo)纖維數(shù)字IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流(307)來繼續(xù)為鄰域3提供適當(dāng)?shù)姆?wù)，改進的D-CMTS和D-CMTS線路卡理想地可以選擇工作在傳統(tǒng)以及GigE兩個模式下，從而傳送標(biāo)準(zhǔn)視頻頻道(114)和D0CSIS(116)信息到(由“非智能”光纖結(jié)點提供服務(wù)的)鄰域3并且從該鄰域3接收標(biāo)準(zhǔn)視頻頻道(114)和D0CSIS(116)信息。
[0202]如之前所述，為了對復(fù)雜性進行管理，改進的頭端D-CMTS和D-CMTS線路卡的功能以及通常D-CMRTS光纖結(jié)點(300)的功能可以通過使用附加的“虛擬機架”網(wǎng)絡(luò)管理計算機、控制器和軟件進行擴展。
[0203]在一個實施例中，統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(例如，以示例給出的由Tail-f公司提供的ConfD管理系統(tǒng))被添加到改進的D-CMTS和線路卡中以使網(wǎng)絡(luò)和D-CMTS硬件以及虛擬化層一致，提供操作系統(tǒng)服務(wù)，管理中間設(shè)備并且配置系統(tǒng)已使用合適的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。在該實施例中，全部或者至少許多的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)被存儲在D-CMTS管理器中的數(shù)據(jù)庫上并且網(wǎng)絡(luò)的配置由進程控制，在該進程中，管理軟件(ConfD)使用應(yīng)用程序通過IPC (Inter-Process Communicat1n,進程間通信)(套接字)進行通信，該應(yīng)用程序?qū)Ω倪M的D-CMTS和D-CMRTS單元上的各個數(shù)據(jù)包處理器、MAC和PHY裝置的功能進行控制。
[0204]在此，計算機或處理器以及相關(guān)的軟件存儲器(622)被示為借助于位于改進的D-CMTS主干和線路卡(500)中的各個其它控制器(624)、(626)對改進的D-CMTS單元的運行進行直接控制。該“虛擬機架管理器”(622)與本地控制器處理器(624)、(626)之間的通信被示為虛線(628)。虛擬機架管理器還可以對級別2/3交換機(629)和/或其它將改進的D-CMTS單元連接到介質(zhì)內(nèi)容(210)、IP主干“云”(212)以及由電纜頭(202)提供的其它服務(wù)上的裝置的運行進行控制。
[0205]虛擬機架管理器通常還可以通過與控制器和嵌入到D-CMRTS光纖結(jié)點(未示出)內(nèi)的應(yīng)用軟件進行通信來對各個“智能"D-CMRTS光纖結(jié)點(300)進行管理?？紤]到D-CMRTS光纖結(jié)點(300)與虛擬機架管理器(622)以及改進D-CMTS (500)(通常位于電纜頭處并且與各個結(jié)點(300)相距數(shù)公里或者更遠(yuǎn))之間的典型的長距離，D-CMRTS光纖結(jié)點(300)到虛擬機架管理器(622)的通信通常通由過光導(dǎo)纖維傳達的各個信號和信號協(xié)議來完成。在一個優(yōu)選實施例中使用了基于套接字的進程間通信(IPC)協(xié)議。
[0206]這使得D-CMTS機架的配置以及實際上的整個網(wǎng)絡(luò)能夠被快速配置以符合本發(fā)明產(chǎn)生的不斷改變的網(wǎng)絡(luò)模式。將該網(wǎng)絡(luò)配置以及各個網(wǎng)絡(luò)裝置的特性存儲在配置數(shù)據(jù)庫(630)和配置數(shù)據(jù)庫存儲器裝置(未示出)中常常非常方便。
[0207]圖8示出了 D-CMRTS光纖結(jié)點的電纜調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)CMRTS(604)部分的更多細(xì)節(jié)。在更高或者至少替代的抽象水平上，D-CMRTS光纖結(jié)點的CMRTS部分通?？梢园ㄖ辽僖粋€具有MAC和PHY單元的第一組QAM-RF數(shù)據(jù)包處理器(700)，第一組QAM-RF數(shù)據(jù)包處理器(700)從GigE格式化數(shù)據(jù)中選擇需要的光IP下行數(shù)據(jù)并且將下行光IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多個射頻(RF)QAM波形(頻道)并且將該數(shù)據(jù)(702)下行輸出到本地CATV電纜。
[0208]該CMRTS單元(604)還可以選擇性地包括對由連接到本地CATV電纜上的電纜調(diào)制解調(diào)器所發(fā)送的上行RF信號(數(shù)據(jù))(706)進行讀取的第二組RF上行數(shù)據(jù)包處理器(704)。注意到這些數(shù)據(jù)包處理器(704)可以包括能夠識別上行數(shù)據(jù)的MAC和PHY單元。因此，如果使用根據(jù)方案(390)的非常寬的上行帶寬來發(fā)送上行數(shù)據(jù)，那么MAC和PHY單元將識別出該上行數(shù)據(jù)。MAC和PHY單元隨后將該上行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為合適的光IP以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，或者適合于將該電纜調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)上行傳送回電纜頭處的改進D-CMTS(500)的其它數(shù)字光數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
[0209]數(shù)據(jù)包處理器(700)、(704)以及諸如0-D/A-RF 或 RF-A/D-0 轉(zhuǎn)換器(600)、(601)，QAM重調(diào)制器和解調(diào)器￠03) “605)，CMRTS單元(604)等裝置的運行可以通過虛擬機架管理器(622)借助于適合的控制器(通常為微處理器)和本地應(yīng)用軟件(Apps)進行遠(yuǎn)程控制，控制器和本地應(yīng)用軟件通常借助于諸如之前所述的套接字協(xié)議之類的專門的通信協(xié)議對來自光導(dǎo)纖維(222)的數(shù)據(jù)進行攔截以及接收和發(fā)送命令。
[0210]在對QAM-RF數(shù)據(jù)包處理器(700)和可選的RF-上行數(shù)據(jù)包處理器(704)中的PHY單元的更多細(xì)節(jié)進行公開的更深水平上，CMRTS單元(604)通常包括MAC和PHY單元和數(shù)據(jù)交換機(710)、至少一個控制器(通常為微處理器和相關(guān)軟件并且未示出)和各種QAM調(diào)制器(712)，該QAM調(diào)制器(712)取得GigE數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換、QAM調(diào)制以及根據(jù)需要對該數(shù)據(jù)進行頻移以適應(yīng)有限的CATV RF帶寬。為此，CMRTS單元可以使用可控時鐘發(fā)生器(714)以對QAM頻道的頻率和時間進行控制，并且使用可變增益放大器(VGA，variable gainamplifier)單元(716)、(718)以幫助該單元的PHY部分來管理模擬進程將信號在CMRTS單元(300)與電纜RF信號之間來回轉(zhuǎn)換。
[0211]與之前一樣，虛擬機架管理器(622)可以通過本地(嵌入式)控制器(常為微處理器)和相關(guān)應(yīng)用軟件使用到達和來自虛擬機架軟件的命令對MAC和PHY單元以及數(shù)據(jù)交換機(710)開關(guān)以及用于控制QAM調(diào)制器(712)和模數(shù)(A/D)單元(720)的開關(guān)進行控制。和之前一樣，這些命令通常通過與通常用于傳送其它數(shù)據(jù)的光導(dǎo)纖維路徑相同的光導(dǎo)纖維路徑進行發(fā)送，并且還可以使用基于套接字的進程間通信(IPC)協(xié)議。
[0212]如以前一樣，為了向后兼容性，用于處理上行數(shù)據(jù)的返回過程能夠選擇性地由RF-A/D-0轉(zhuǎn)換器(601)和/或QAM解調(diào)器(605)來實現(xiàn)，以在除數(shù)字化、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換和光轉(zhuǎn)換過程之外本質(zhì)上沒有修改地將上行信號數(shù)字化并且向回發(fā)送。
[0213]通常情況下，使用最適合于對本發(fā)明的各種上行數(shù)據(jù)的調(diào)制方法進行攔截的設(shè)備對上行數(shù)據(jù)進行檢測，例如，對更寬帶寬上行數(shù)據(jù)等進行攔截和解碼的合適設(shè)備。
[0214]在該方案中，為了簡單起見，假設(shè)這些方法使用高速DSP或者軟件控制的接收器來實施，高速DSP或軟件控制的接收器能夠放大各個信號，對信號進行數(shù)字化，并且隨后根據(jù)合適的算法進行解碼；當(dāng)然，也可以使用其它方法。依照美國專利申請13/555170，也可以使用諸如ASIC、FPGA、DSP等的其它硬件，該專利申請的內(nèi)容以引用方式合并在本申請中。
[0215]在一個實施例中，可變增益放大器(VGA)單元(718)將來自本地鄰域CATV電纜的輸入上行RF信號轉(zhuǎn)換為一個信號，該轉(zhuǎn)換后信號隨后使用A/D轉(zhuǎn)換器和時鐘發(fā)生器進行數(shù)字化，使用MAC和PHY單元(710)分析并重新封裝為GigE或其它光導(dǎo)纖維優(yōu)化信號，并且隨后通過各種光導(dǎo)纖維分路器/合路器單元(710)沿著光導(dǎo)纖維上行發(fā)送。該過程可以使用來自虛擬機架軟件的命令進行控制。
[0216]圖9示出了虛擬機架管理器(622)和配置數(shù)據(jù)庫￠30)(之前在圖7中示出)可如何對多個D-CMRTS光纖結(jié)點(300)、改進D-CMTS (500)和D-CMTS線路卡(502)以及可選地HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的其它活動結(jié)點和交換機當(dāng)中的大多數(shù)或者全部功能進行控制。
[0217]在此示例中，虛擬機架管理器軟件(622)被示為作為范圍更廣的D-CMTS管理器軟件包(800)的模塊來運行；然而，虛擬機架管理器軟件(622)還可以作為獨立包來運行。D-CMTS管理器軟件(800)通常以網(wǎng)絡(luò)配置管理軟件(802)為基礎(chǔ)，該D-CMTS管理器軟件(800)通常運行在一個或更多個位于電纜頭或者其它方便地點的計算機處理器上。這樣的網(wǎng)絡(luò)配置軟件(802)(也被常為運營支撐系統(tǒng)(OSS, Operat1nal Support System)軟件)例如可以是以瑞典斯德哥爾摩(Stockholm Sweden)(國際地點)以及弗吉尼亞州朗德山(Round Hill Virginia)(美國地點)的Tail-f系統(tǒng)公司生產(chǎn)的ConfD網(wǎng)絡(luò)管理軟件為基礎(chǔ)的軟件。
[0218]在此實施例中，諸如ConfD之類的軟件的使用是非常有用的，因為該類型的網(wǎng)絡(luò)管理軟件還提供了大量的便利并且通用的接口以允許用戶與網(wǎng)絡(luò)進行交互并且隨后對網(wǎng)絡(luò)配置進行控制。這些接口可以包括NETC0NF管理代理、SNMP代理、命令行界面(CLI，Command Line Interface)、互聯(lián)網(wǎng)(Web)接口、以及其它需要的代理/接口。
[0219]可以被用于對各個D-CMTS線路卡(500)和D-CMRTS光纖結(jié)點(300)的狀態(tài)進行控制的虛擬CMTS機架軟件通常與在網(wǎng)絡(luò)配置軟件(802)的控制下運行的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)庫(630)進行交互。虛擬D-CMTS機架軟件依次將命令發(fā)出到大部分或者全部的虛擬遠(yuǎn)程D-CMRTS光纖結(jié)點處，并且對電纜頭處的D-CMTS(500)的運行以及需要時對其它裝置的運行進行控制。如之前所述，用于實現(xiàn)該控制的一個優(yōu)選方式是借助于基于套接字的進程內(nèi)通信(IPC)協(xié)議和數(shù)據(jù)包(804)，其可通過與用于發(fā)送其它數(shù)據(jù)的光導(dǎo)纖維線路相同光導(dǎo)纖維線路進行發(fā)送。在此情況下，例如，在遠(yuǎn)程D-CMRTS光纖結(jié)點(300)的多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)包處理器(700)、(704)中運行各種類型的應(yīng)用軟件(Apps)的控制器能夠?qū)碜蕴摂M機架管理器￠22)的合適的命令進行監(jiān)聽，并且相應(yīng)地調(diào)整D-CMRTS數(shù)據(jù)包處理器(700)、(704)的運行。這些D-CMRTS光纖結(jié)點還能夠使用相同的協(xié)議將它們的狀態(tài)傳送回虛擬機架管理器。
[0220]虛擬機架管理器系統(tǒng)的裝置配置數(shù)據(jù)庫(630)通常具有多個數(shù)據(jù)字段，這些數(shù)據(jù)字段包括含有網(wǎng)絡(luò)中各個D-CMRTS單元的識別代碼和/或地址的字段(D-CMRTS標(biāo)識符字段)。數(shù)據(jù)庫通常還具有與連接到各個D-CMRTS單元上的各個電纜調(diào)制解調(diào)器的狀態(tài)有關(guān)的信息，這些信息包括電纜調(diào)制解調(diào)器識別數(shù)據(jù)(電纜調(diào)制解調(diào)器識別數(shù)據(jù)字段)以及與這些各個電纜調(diào)制解調(diào)器相關(guān)聯(lián)的各個用戶的特權(quán)。例如，一個用戶可以擁有訪問大范圍服務(wù)的特權(quán)以及大帶寬的上傳和下載數(shù)據(jù)的特權(quán)，而其它用戶可能具有受限的對不同的服務(wù)集的訪問并且更加受限的上傳和下載數(shù)據(jù)特權(quán)。其它能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括事件記錄，認(rèn)證、授權(quán)和計費(AAA, Authenticat1n, Authorizat1n and Accounting)支持，版本擴展的DOCSIS 管理信息庫(MIB, Management Informat1n Base)功能等。
[0221]通常在數(shù)據(jù)庫中的其它字段通常包括與用戶識別字段(用戶特權(quán)字段)、可用的擴展DOCSIS頻道、可用的IP地址、用于對各個D-CMRTS軟件可控交換機進行遠(yuǎn)程配置的指令、用于對各個D-CMRTS軟件可控RF數(shù)據(jù)包處理器進行遠(yuǎn)程配置的指令相關(guān)的信息。
[0222]虛擬機架管理器和配置數(shù)據(jù)庫，以及系統(tǒng)的其它部件，通常被運行在具有至少一個微處理器以及諸如MAC和PHY之類的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件的計算機系統(tǒng)上，該標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件使得虛擬機架管理器能夠(通常通過IPC協(xié)議)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的各個遠(yuǎn)程D-CMRTS單元或者接收來自網(wǎng)絡(luò)上的各個遠(yuǎn)程D-CMRTS單元的數(shù)據(jù)。
[0223]OSS軟件(802)能夠?qū)⒎峙浣o各個用戶的特權(quán)、證書和加密密鑰告知虛擬機架管理器軟件。OSS還能夠?qū)εc分配給各個頻道的頻率和帶寬有關(guān)的策略和分配限制進行設(shè)定。OSS還能夠當(dāng)檢測到新的調(diào)制解調(diào)器時對來自虛擬機架管理器的詢問進行響應(yīng)。OSS進一步能夠取得由虛擬機架管理器收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如，傳送和接收的數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)大小，并且將該信息用于記賬和網(wǎng)絡(luò)管理的目的。
[0224]有關(guān)OSS功能的進一步信息，以及可在用于本發(fā)明的OSS軟件中實現(xiàn)的功能的更多不例可在 Misra, “OSS for Telecom Networks: An Introduct1n to NetworkManagement”，Springer (2004) (Misra, “用于電信網(wǎng)路的OSS:網(wǎng)絡(luò)管理入門”，斯普林格，2004) —文中找到。
[0225]例如，該系統(tǒng)如何工作、如何對新的電纜調(diào)制解調(diào)器被第一次連接到系統(tǒng)上的情況進行考慮。電纜調(diào)制解調(diào)器可以發(fā)送上行信號(226)到D-CMRTS (604)。D-CMRTS (604)中的RF-上行(RF-up)數(shù)據(jù)包處理器(704)轉(zhuǎn)而對與電纜調(diào)制解調(diào)器識別號有關(guān)的信息、以及其他相關(guān)參數(shù)進行收集，將數(shù)據(jù)重新封裝為數(shù)字格式，并且將數(shù)據(jù)上行發(fā)送回光纖GigE鏈接(302)上的虛擬機架管理器系統(tǒng)處。虛擬機架管理器系統(tǒng)(622)在裝置配置數(shù)據(jù)庫(630)中查找電纜調(diào)制解調(diào)器識別數(shù)據(jù)，并且對與所述電纜調(diào)制解調(diào)器識別數(shù)據(jù)相關(guān)的用戶特權(quán)進行確認(rèn)，并且根據(jù)用戶特權(quán)字段、可用擴展DOCSIS頻道以及可用IP地址的值的不同借助于對特定電纜調(diào)制解調(diào)器進行控制的IPC協(xié)議(804)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到D-CMRTS (700)單元。虛擬機架管理器還可以對任何住宅網(wǎng)關(guān)裝置的功能進行控制。
[0226]這些數(shù)據(jù)包與應(yīng)用(例如，Appl、Appn)進行交互并且對D-CMRTS單元(700)上的軟件可控交換機進行配置，以對QAM-RF數(shù)據(jù)包處理器(700)上的軟件可控交換機以及電纜調(diào)制解調(diào)器可用IP地址或TDD-FDD網(wǎng)關(guān)地址進行配置，從而在第一可用DOCSIS頻道上將下行數(shù)據(jù)傳送到電纜調(diào)制解調(diào)器。數(shù)據(jù)包還對軟件可控RF數(shù)據(jù)包處理器(704)進行配置以從電纜調(diào)制解調(diào)器接收第二可用DOCSIS上行頻道上的上行數(shù)據(jù)以及IP地址，并且將上行數(shù)據(jù)作為第三上行數(shù)據(jù)光導(dǎo)纖維信號(302)進行重新傳送。
[0227]虛擬機架管理器(622)通常通過代理動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP，Dynamic HostConfigurat1n Protocol)服務(wù)或者其它方法對用于電纜調(diào)制解調(diào)器和可選的網(wǎng)關(guān)裝置的IP地址進行處理。
[0228]能夠允許住宅CATV設(shè)備與使用CATV電纜工作在上行頻率的擴展范圍中的替代性類型的住宅網(wǎng)關(guān)也是可能的，該住宅CATV設(shè)備被設(shè)計用于需要5-42MHZ上行頻率范圍的標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS CATV協(xié)議。該網(wǎng)關(guān)設(shè)備被設(shè)計為“欺騙”住宅CATV設(shè)備以使住宅CATV設(shè)備認(rèn)為其被連接到能夠攜帶標(biāo)準(zhǔn)5-42MHZ上行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)CATV電纜上，但是該標(biāo)準(zhǔn)CATV電纜是相對暢通的——也就是說，5-42MHZ頻譜的相對較大的部分是能夠使用的。實際上，網(wǎng)關(guān)設(shè)備隨后可以將住宅5-42MHZ上行數(shù)據(jù)(例如，QAM頻道)的頻率轉(zhuǎn)移到替代頻率(例如，將20MHz上行QAM頻道轉(zhuǎn)換為例如100MHz QAM頻道)以用于CATV電纜上的傳輸，或者替代性地將上行QAM頻道轉(zhuǎn)換為擴展頻譜信號。在上述任何一種情況下，轉(zhuǎn)換的上行信號隨后在CATV電纜上被上行發(fā)送到D-CMRTS光導(dǎo)纖維結(jié)點或者根據(jù)情況發(fā)送到其它光纖結(jié)點。該數(shù)據(jù)隨后被轉(zhuǎn)換為光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)并且根據(jù)情況被發(fā)送到電纜頭。
[0229]對于這樣的可調(diào)整的上行/下行頻率范圍而言有用的自適應(yīng)取消方法在共同未決申請 13/400415，“METHODS OF ADAPTIVE CANCELLING AND SECONDARY COMMUNICAT1NSCHANNELS FOR EXTENDED CAPABILITY HFC CABLE SYSTEMS (自適應(yīng)取消方法和用于擴展能力HFC電纜系統(tǒng)的次級通信信道)”中被提出，該申請的內(nèi)容以引用方式合并在本發(fā)明中。
[0230]圖10示出了替代類型的住宅網(wǎng)關(guān)(1100)，該住宅網(wǎng)關(guān)(1100)能夠在具有為上行數(shù)據(jù)分配的擴展頻率(例如，5-547MHZ或替代的上行頻率范圍)的CATV電纜系統(tǒng)與被設(shè)計用于上行頻率的標(biāo)準(zhǔn)5-42MHZ范圍的住宅設(shè)備之間進行轉(zhuǎn)換。
[0231]在此，CATV電纜(226)攜帶具有比標(biāo)準(zhǔn)有限CATV 5_42MHz上行帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的上行MHz帶寬的擴展范圍頻率的上行數(shù)據(jù)(390)。然而問題在于，在住宅內(nèi)部，諸如機頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器之類的CATV設(shè)備可能是僅能夠在標(biāo)準(zhǔn)5-42MHZ帶寬上發(fā)送上行數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)CATV設(shè)備。在該示例中，為房屋提供服務(wù)的網(wǎng)關(guān)(1100)可以是擴展FDD上行網(wǎng)關(guān)，擴展FDD上行網(wǎng)關(guān)包含將住宅CATV設(shè)備上行信號頻移到用于在CATV電纜(226)上重新傳輸?shù)奶娲l率所必需的設(shè)備。因此，例如，通過在更寬的5-547MHZ范圍內(nèi)重分配并傳送標(biāo)準(zhǔn)5-42MHZ上行數(shù)據(jù)，并且欺騙每個住宅以使其認(rèn)為該住宅能夠自由訪問只有之前十分之一負(fù)荷的5-42Mhz上行頻率范圍，鄰域的上行數(shù)據(jù)能力可以擴展到大約10倍。
[0232]如之前所述，替代類型的網(wǎng)關(guān)同樣是可能的。在共同未決的申請13/035993，“METHOD OF CATV CABLE SAME-FREQUENCY TIME DIVIS1N DUPLEX DATATRANSMISS1N (CATV電纜同頻率時分復(fù)用數(shù)據(jù)傳輸方法)”中對這樣的替代性方法進行了說明，該申請的內(nèi)容以引用方式合并在本申請中。
[0233]本發(fā)明的其它替代性實施例同樣是可能的。在這些替代性實施例中，CMRTS或D-CMRTS單元能夠具有多個輸出，例如，多個CATV電纜輸出、或甚至CATV或同軸電纜輸出與諸如數(shù)據(jù)輸出(例如，GigE或其它數(shù)據(jù)輸出)、電話輸出之類的其它輸出類型的混合。
[0234]其它應(yīng)用:本發(fā)明還可以被用于替代性HFC配置，例如，被用于共同未決申請13/346709，“HFC CABLE SYSTEM WITH WIDEBAND COMMUNICAT1NS PATHWAY AND COAXDOMAIN NODES (具有寬帶通信路徑和同軸域結(jié)點的HFC電纜系統(tǒng))”以及12/907970，“HFCCABLE SYSTEM WITH SHADOW FIBER AND COAX FIBER TERMINALS (具有暗影光纖和同軸光纖端的HFC電纜系統(tǒng))”中，以上申請的內(nèi)容以引用方式合并在本申請中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于混合光纖電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電纜頭端; 所述電纜頭端與IP主干之間IP連通，并且與至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(DOFN)之間光導(dǎo)纖維連通； 所述至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點與連接有至少一個CATV電纜裝置的CATV電纜之間RF連通； 所述系統(tǒng)包括: 至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點包括以下裝置中的至少一個裝置: A:RF數(shù)字重建裝置，被配置為對在光導(dǎo)纖維上被數(shù)字地下行傳送的下行RF波形的數(shù)字樣本進行接收，并且將這些數(shù)字樣本重建為一個或更多個下行數(shù)字重建的RF頻道； B =RF重調(diào)制器裝置，被配置為對在所述光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字QAM符號進行接收，并且將這些QAM符號重新調(diào)制為一個或更多個下行QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道； C =IP到QAM轉(zhuǎn)換裝置，被配置為對在所述光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包進行接收，并且將這些數(shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為一個或更多個基于下行IP的RF QAM頻道；以及RF合路器裝置，被配置為對所述數(shù)字重建的RF頻道、所述QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道以及所述基于IP的RF QAM頻道中的任意頻道進行合路，并且在所述CATV電纜上下行傳送所述頻道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RF波形包括模擬NTSC電視頻道或FM音頻頻道或QPSK頻道，所述RF QAM頻道包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度或高清晰度數(shù)字電視頻道，所述基于IP的RF QAM頻道包括DOCSIS頻道、邊緣QAM頻道、視頻點播頻道以及IP數(shù)據(jù)流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點是多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)占.其中，所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點各自進一步包括處理器、存儲器以及被存儲在所述處理器或存儲器中的地址，并且所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被配置為對被引導(dǎo)至其各自地址的下行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行處理； 其中，所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項具有特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址； 其中，所述系統(tǒng)進一步包括被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點之間的多端口交換機； 其中，所述交換機被配置為讀取所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址；以及將所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項引導(dǎo)至與所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址對應(yīng)的特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)附加地包括被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述光導(dǎo)纖維之間的至少一個下行轉(zhuǎn)換器裝置； 所述下行轉(zhuǎn)換器裝置被配置為從所述頭端接收下行RF波形和下行QAM頻道中的至少一項; 所述下行轉(zhuǎn)換器裝置被進一步配置為完成以下各項中的至少一項:對所述下行RF波形進行采樣和數(shù)字化從而產(chǎn)生下行RF波形的數(shù)字樣本，和/或?qū)⑺鱿滦蠶AM頻道解調(diào)為QAM符號從而產(chǎn)生下行數(shù)字QAM符號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點附加地包括以下裝置中的至少一個裝置: D =RF數(shù)字轉(zhuǎn)換器裝置，被配置為對在所述CATV電纜上傳送的上行RF波形進行接收，以及數(shù)字化所述上行RF波形，從而產(chǎn)生數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)； E =RF解調(diào)器裝置，被配置為對在所述CATV電纜上傳送的上行RF QAM頻道進行接收，以及解調(diào)所述RF QAM頻道，從而產(chǎn)生上行數(shù)字QAM符號； F =QAM到IP轉(zhuǎn)換裝置，被配置為對在所述CATV電纜上通過上行QAM RF頻道傳送的上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包進行接收，并且提取所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，從而產(chǎn)生上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包；以及 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到光轉(zhuǎn)換器裝置，被配置為對所述數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、所述上行數(shù)字QAM符號和所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包中的任意項進行合路，以及在所述光導(dǎo)纖維上數(shù)字地上行傳送所述數(shù)據(jù)、符號和數(shù)據(jù)包。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述CATV電纜和所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被進一步配置為使得可變頻率能夠截止在指定用于上行傳輸?shù)腞F頻率與指定用于下行傳輸?shù)腞F頻率之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被進一步配置有至少一個濾波器組，并且其中，所述上行RF波形的數(shù)字化通過子帶分解來完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)附加地包括被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述光導(dǎo)纖維之間的至少一個上行轉(zhuǎn)換器裝置； 所述上行轉(zhuǎn)換器裝置被配置為從所述光導(dǎo)纖維接收以下各項中的至少一項:數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、上行數(shù)字QAM符號或上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包； 所述上行轉(zhuǎn)換器裝置被進一步配置為完成以下各項中的至少一項:將所述數(shù)字編碼的RF頻道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回上行RF波形，和/或?qū)⑺錾闲袛?shù)字QAM符號重建為上行RF QAM頻道，和/或?qū)⑺鰯?shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為RF QAM頻道或RF邊緣QAM頻道。
9.一種用于混合光纖電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電纜頭端; 所述電纜頭端與IP主干之間IP連通，并且與至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(DOFN)之間光導(dǎo)纖維連通； 所述至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點與連接有至少一個CATV電纜裝置的CATV電纜之間RF連通； 所述系統(tǒng)包括: 至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點包括以下裝置中的至少一個裝置: A:RF數(shù)字重建裝置，被配置為對在光導(dǎo)纖維上被數(shù)字地下行傳送的下行RF波形的數(shù)字樣本進行接收，并且將這些數(shù)字樣本重建為一個或更多個下行數(shù)字重建的RF頻道； B =RF重調(diào)制器裝置，被配置為對在所述光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字QAM符號進行接收，并且將這些QAM符號重新調(diào)制為一個或更多個下行QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道； C =IP到QAM轉(zhuǎn)換裝置，被配置為對在所述光導(dǎo)纖維上傳送的下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包進行接收，并且將這些數(shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為一個或更多個基于下行IP的RF QAM頻道；以及RF合路器裝置，被配置為對所述數(shù)字重建的RF頻道、所述QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道以及所述基于IP的RF QAM頻道中的任意頻道進行合路，并且在所述CATV電纜上下行傳送所述頻道； 其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點附加地包括以下裝置中的至少一個裝置: D:RF數(shù)字轉(zhuǎn)換器裝置，被配置為對在所述CATV電纜上傳送的上行RF波形進行接收，以及數(shù)字化所述上行RF波形，從而產(chǎn)生數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)； E =RF解調(diào)器裝置，被配置為對在所述CATV電纜上傳送的上行RF QAM頻道進行接收，以及解調(diào)所述RF QAM頻道，從而產(chǎn)生上行數(shù)字QAM符號； F =QAM到IP轉(zhuǎn)換裝置，被配置為對在所述CATV電纜上通過上行QAM RF頻道傳送的上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包進行接收，并且提取所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，從而產(chǎn)生上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包；以及 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到光轉(zhuǎn)換器裝置，被配置為對所述數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、所述上行數(shù)字QAM符號和所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包中的任意項進行合路，以及在所述光導(dǎo)纖維上數(shù)字地上行傳送所述數(shù)據(jù)、符號和數(shù)據(jù)包； 其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點是多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點； 其中，所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點各自進一步包括處理器、存儲器以及被存儲在所述處理器或存儲器中的地址，并且所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被配置為對被引導(dǎo)至其各自地址的下行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行處理； 其中，所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項具有特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址； 其中，所述系統(tǒng)進一步包括被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點之間的多端口交換機； 其中，所述交換機被配置為讀取所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址；以及將所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項引導(dǎo)至與所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址對應(yīng)的特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述CATV電纜和所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被進一步配置為使得可變頻率能夠截止在指定用于上行傳輸?shù)腞F頻率與指定用于下行傳輸?shù)腞F頻率之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被進一步配置有至少一個濾波器組，并且其中，所述上行RF波形的數(shù)字化通過子帶分解來完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)附加地包括被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述光導(dǎo)纖維之間的至少一個下行轉(zhuǎn)換器裝置和上行轉(zhuǎn)換器裝置； 所述下行轉(zhuǎn)換器裝置被配置為從所述頭端接收下行RF波形和下行QAM頻道中的至少一項; 所述下行轉(zhuǎn)換器裝置被進一步配置為完成以下各項中的至少一項:對所述下行RF波形進行采樣和數(shù)字化從而產(chǎn)生下行RF波形的數(shù)字樣本，和/或?qū)⑺鱿滦蠶AM頻道解調(diào)為QAM符號從而產(chǎn)生下行數(shù)字QAM符號； 所述上行轉(zhuǎn)換器裝置被配置為從所述光導(dǎo)纖維接收以下各項中的至少一項:數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、上行數(shù)字QAM符號或上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包； 所述上行轉(zhuǎn)換器裝置被進一步配置為完成以下各項中的至少一項:將所述數(shù)字編碼的RF頻道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回上行RF波形，和/或?qū)⑺錾闲袛?shù)字QAM符號重建為上行RF QAM頻道，和/或?qū)⑺鰯?shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為RF QAM頻道或RF邊緣QAM頻道。
13.—種在混合光纖電纜(HFC)網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括: 獲得電纜頭端，所述電纜頭端與IP主干之間IP連通，并且與至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點(DOFN)之間光導(dǎo)纖維連通； 其中，所述至少一個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點與連接有至少一個CATV電纜裝置的CATV電纜之間RF連通； 使用所述光導(dǎo)纖維將數(shù)據(jù)從所述頭端數(shù)字地下行傳送到所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點，其中，所述數(shù)據(jù)包括以下各項中的至少一項:從數(shù)字采樣的RF波形得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、從解調(diào)QAM頻道得到的QAM符號或從所述IP主干得到的數(shù)字IP數(shù)據(jù)包； 在所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點處，通過以下方式中的至少一種方式來重建下行RF頻道并且將所述下行RF頻道注入到所述CATV電纜中: A:使用所述來自數(shù)字采樣的RF波形的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來重建所述RF波形，從而產(chǎn)生數(shù)字重建的RF頻道； B:使用所述從解調(diào)QAM頻道得到的QAM符號來重調(diào)制所述QAM頻道，從而產(chǎn)生QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道； C:使用所述從所述IP主干得到的數(shù)字IP數(shù)據(jù)包來產(chǎn)生基于IP的RF QAM頻道；以及，在所述CATV電纜上下行傳送以下頻道中的至少一個頻道:所述數(shù)字重建的RF頻道、所述QAM符號重調(diào)制的RF QAM頻道或所述基于IP的RF QAM頻道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述下行RF波形包括模擬NTSC電視頻道或FM音頻頻道或QPSK頻道，所述RF QAM頻道包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度或高清晰度數(shù)字電視頻道，以及所述基于IP的RFQAM頻道包括DOCSIS頻道、邊緣QAM頻道、視頻點播頻道以及IP數(shù)據(jù)流。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點是多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點，每個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點具有自己唯一的地址； 其中，所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項具有特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址； 進一步地，使用被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述多個數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點之間的多端口交換機來讀取所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址；以及將所述下行RF波形的數(shù)字樣本、所述下行數(shù)字QAM符號或所述下行數(shù)字IP數(shù)據(jù)中的任意項引導(dǎo)至與所述特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點地址對應(yīng)的特定的數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進一步使用被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述光導(dǎo)纖維之間的至少一個轉(zhuǎn)換器裝置來從所述頭端接收下行RF波形和下行QAM頻道中的至少一項；以及 對所述下行RF波形進行采樣和數(shù)字化，從而產(chǎn)生下行RF波形的數(shù)字樣本； 和/或?qū)⑺鱿滦蠶AM頻道解調(diào)為QAM符號，從而產(chǎn)生下行數(shù)字QAM符號。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，通過進一步使用所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點來執(zhí)行以下步驟中的至少一個步驟從而使用所述光導(dǎo)纖維將數(shù)據(jù)從所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點進一步數(shù)字地上行傳送到所述頭端: C:對在所述CATV電纜上被傳送到所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點處的上行RF波形進行接收，并且數(shù)字化所述上行RF波形，從而產(chǎn)生數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)； D:對在所述CATV電纜上被傳送到所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點處的上行RF QAM頻道進行接收，并且解調(diào)所述RF QAM頻道，從而產(chǎn)生上行數(shù)字QAM符號； E:對在所述CATV電纜上通過上行QAM RF頻道被發(fā)送到所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點處的上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包進行接收，并且提取所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包，從而產(chǎn)生上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包；以及 對所述數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、所述上行數(shù)字QAM符號和所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包中的任意項進行合路，以及以光學(xué)方式在所述光導(dǎo)纖維上數(shù)字地上行傳送所述數(shù)據(jù)、符號和數(shù)據(jù)包。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述CATV電纜和所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點被進一步配置為使得可變頻率能夠截止在指定用于上行傳輸?shù)腞F頻率與指定用于下行傳輸?shù)腞F頻率之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步使用所述數(shù)字光導(dǎo)纖維結(jié)點中的至少一個濾波器組將所述上行RF波形分解為多個子帶，并且其中，所述數(shù)字化使用所述多個子帶中的至少一些子帶來完成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步使用被布置在所述頭端處或者被布置在所述頭端與所述光導(dǎo)纖維之間的至少一個上行轉(zhuǎn)換器裝置從所述光導(dǎo)纖維接收以下各項中的至少一項:所述數(shù)字編碼的上行RF頻道數(shù)據(jù)、所述上行數(shù)字QAM符號或所述上行數(shù)字IP數(shù)據(jù)包；以及 使用所述上行轉(zhuǎn)換器裝置完成以下各項中的至少一項:將所述數(shù)字編碼的RF頻道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回上行RF波形，和/或?qū)⑺錾闲袛?shù)字QAM符號重建為上行RF QAM頻道，和/或?qū)⑺鰯?shù)字IP數(shù)據(jù)包調(diào)制為RF QAM頻道或RF邊緣QAM頻道。
【文檔編號】H04B10/2575GK104247305SQ201380020958
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月20日
【發(fā)明者】什洛莫·塞利姆·拉基布 申請人:加速有限公司