帶有下游多播的模塊化頭端架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】提供了用于使能多播有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)（CMTS）模塊化頭端架構(gòu)（MHA）系統(tǒng)的流量的技術(shù)。這些技術(shù)允許當(dāng)個模塊化CMTS核介質(zhì)訪問控制（MAC）域服務(wù)于多個物理層設(shè)備。當(dāng)與獨(dú)立的控制平面、下游外部物理（PHY）層接口（DEPI）和上游外部物理層接口（UEPI）相組合時，下游PHY設(shè)備變?yōu)橥耆?dú)立的和可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)元件。
【專利說明】帶有下游多播的模塊化頭端架構(gòu)
[0001]本申請要求于2011年9月16日遞交的美國臨時申請N0.61/535715、于2011年9月20日遞交的美國臨時申請N0.61/536726、于2011年11月30日遞交的美國臨時申請N0.61/565102、和于2012年3月9日遞交的美國臨時申請N0.61/608977的權(quán)益，通過引用將它們的全部內(nèi)容合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及通過多播(multicast)向多個物理層設(shè)備發(fā)送下游纜上數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS, Data-Over-Cable Service Interface Specification)或 MPEG 視頻。
【背景技術(shù)】
[0003]DOCSIS是用于在集線器或頭端設(shè)施(HEF,headend facility)與客戶端(customerpremise)處的有線調(diào)制解調(diào)器(CM)、網(wǎng)關(guān)、或機(jī)頂盒之間發(fā)送數(shù)字視頻和數(shù)據(jù)的協(xié)議。DOCSIS源自一端并經(jīng)由有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)(CMTS)終止于另一端的CM處。對于下游和上游傳輸，使用正交幅度調(diào)制(QAM)技術(shù)將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制到射頻(RF)載波或信道上。存在兩種類型的CMTS架構(gòu):I)帶有集成式物理(PHY)層的CMTS和2)帶有分布式PHY的CMTS(例如，在與CMTS并列的分離PHY構(gòu)層(shelf)或者更下游并更靠近客戶的端裝備的遠(yuǎn)程PHY上)。帶有分布式架構(gòu)的CMTS被稱作模塊化CMTS (M-CMTS)。在此上下文中，PHY指物理調(diào)制和上轉(zhuǎn)換器技術(shù)，并且有時被稱作同軸介質(zhì)轉(zhuǎn)換器(CMC)或者光同軸單元(0CU)。
[0004]為了促進(jìn)一些市場，有線(cable)行業(yè)的管理主體CableLabs?規(guī)定了支持除DOCSIS之外的傳統(tǒng)視頻的第三種CMTS架構(gòu)，該第三種CMTS架構(gòu)被稱作聚合電纜接入平臺(CCAP)0當(dāng)QAM在物理上從集成式CMTS中移除并且被放置于下游時，它被稱為邊緣QAM(EQAM)或者下游PHY設(shè)備。因此，CCAP架構(gòu)允許DOCSIS和現(xiàn)有的視頻分配在下游被組合，從而允許網(wǎng)絡(luò)組件復(fù)用以減少總體消耗。盡管提供了更模塊化的架構(gòu)，但這些下游物理層設(shè)備具有劣勢，因?yàn)檫@些設(shè)備中的每個都必須由網(wǎng)絡(luò)管理員對它們的多個操作參數(shù)進(jìn)行手動配置并且未被配備它們的下游能力的集成式上游等同物。
[0005]對于下游(DS)通信，已經(jīng)為下游數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)了下游協(xié)議。該協(xié)議是下游外部PHY接口(DEPI)協(xié)議，并且是一組對準(zhǔn)許M-CMTS核連接到并且控制EQAM的第2層隧道協(xié)議版本3 (L2TPv3)協(xié)議的擴(kuò)展。DEPI的標(biāo)準(zhǔn)用途包括介質(zhì)訪問控制(MAC)到物理層(PHY)對，并且具有用于管理DEPI控制平面的控制連接和用于傳輸下游數(shù)據(jù)(稱為數(shù)據(jù)平面)的單播(unicast)數(shù)據(jù)會話。DEPI數(shù)據(jù)會話中的DOCSIS幀的有效負(fù)荷本身可以攜帶特定端點(diǎn)的IP單播或IP多播流量(traffic)，然而，數(shù)據(jù)流量的外封裝和控制流量是單播的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本公開的MHA下游多播的特征和優(yōu)點(diǎn)在考慮對其示例實(shí)施例的下述描述的情況下(特別是當(dāng)結(jié)合附圖時)將變得顯而易見，其中各種圖中的相似的標(biāo)號被用于指定相似的組件。[0007]圖1A是根據(jù)這里所述的技術(shù)，采用控制平面?zhèn)尉€(pseudowire)的有線電視分配系統(tǒng)的示例框圖。
[0008]圖1B是圖1A的帶有服務(wù)于多個EQAM的M-CMTS的集線器的示例框圖。
[0009]圖2是居于圖1A中所示的節(jié)點(diǎn)內(nèi)的、被配置為通過偽線連接CMTS的CCAP接入點(diǎn)的示例框圖。
[0010]圖3-5是實(shí)現(xiàn)MHA多播的MHA MAC和PHY組件的示例框圖。
[0011]圖6是用于發(fā)送用來配置PHY設(shè)備的控制平面消息的示例消息格式。
[0012]圖7是能夠用來向多個PHY設(shè)備提供多播信息的控制平面消息的一部分的具體示例。
[0013]圖8是示出了多播信息被發(fā)送到多個PHY設(shè)備所用的方式的示例程序性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]MM
[0015]這里提供了用于將包括被配置來提供多播地址信息的信息的控制平面消息從有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)(CMTS)發(fā)送到多個物理層設(shè)備的技術(shù)。從多個物理層設(shè)備中的一個或多個接收確認(rèn)消息。多播數(shù)據(jù)平面流量被發(fā)送到多個物理層設(shè)備。
[0016]示例實(shí)施例
[0017]參考圖1A，示出了示例有線系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)100。具體地，系統(tǒng)100包括頭端設(shè)施(HEF)110、多個集線器120 (1)-120 (m)、多個節(jié)點(diǎn)130 (1)-130 (η)、和多個客戶140 (1)-140(P)。每個集線器120或者HEFllO可以具有諸如集線器120 (I)中所示的CMTS170之類的有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)(CMTS)。請注意任意給定的CMTS都可以駐留在集線器中或其它地方，這取決于系統(tǒng)設(shè)計。節(jié)點(diǎn)130 (1)-130 (η)中的每個都具有一個或多個對應(yīng)的CCAP接入點(diǎn)(AP) 135 (1)-135 (n)，同時客戶140 (1)-140 (P)中每個都具有一個或多個對應(yīng)的 CM150 (1)-150 (p)。AP135 (1)-135 (η)可以被認(rèn)為是 CCAP 接入點(diǎn)。
[0018]HEF100被耦合到互聯(lián)網(wǎng)180、內(nèi)容提供商160、和公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN) 190，以將這些服務(wù)提供給客戶140 (I)和140 (2)。HEFllO被連接到用于提供媒體內(nèi)容(例如，電影、電視頻道等等)的各種內(nèi)容提供商160。內(nèi)容還被集線器120 (1)-120 (m)分配到多個節(jié)點(diǎn)。在此示例中，集線器120 (I)將內(nèi)容分配給節(jié)點(diǎn)130 (1)-130 (η)。節(jié)點(diǎn)130(1)-130 (η)將內(nèi)容分配給各種客戶，例如，節(jié)點(diǎn)130 (I)將內(nèi)容以傳統(tǒng)的數(shù)字或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)電視的形式分配給客戶140 (I)。圖1B示出了集線器120 (I)的另一實(shí)現(xiàn)方式，其中單個M-CMTS通過使用被稱作RF跨越(spanning)的技術(shù)的多播服務(wù)于多個EQAM，其將在后面進(jìn)行描述。
[0019]節(jié)點(diǎn)130 (1)-130 (η)通過光纖與集線器120 (I)進(jìn)行通信，并且通過同軸的(同軸)電纜與客戶端140 (1)-140 (P)進(jìn)行通信，像這樣的光纖和同軸的組合被稱為混合光纖同軸(HFC)網(wǎng)絡(luò)(光纖和同軸的任意組合，可以用于系統(tǒng)100中的任何地方)。CMTS170被用于向各種訂戶提供包括有線互聯(lián)網(wǎng)、IP語音(VoIP)、和IP電視服務(wù)在內(nèi)的高速數(shù)據(jù)服務(wù)。
[0020]HEFllO被耦合到互聯(lián)網(wǎng)180和PSTN190以用于(例如，向客戶140 (1)-140 (p)以及從140 (1)-140 (P)中)提供互聯(lián)網(wǎng)和電話服務(wù)。媒體內(nèi)容還可以由內(nèi)容提供商160通過互聯(lián)網(wǎng)180進(jìn)行分配。集線器120 (1)-120 (m)中的每個還可以耦合到互聯(lián)網(wǎng)180和PSTN190。DOCSIS用于傳送基于互聯(lián)網(wǎng)或其它分組的聯(lián)網(wǎng)信息，以及CMTS和CM之間的分組化的數(shù)字視頻。
[0021]DOCSIS可以使用光纖或物理層上的其它介質(zhì)在CMTS核170和節(jié)點(diǎn)130 (I)之間進(jìn)行運(yùn)送。物理(PHY)層在這里可以被簡稱作下游PHY或者PHY層。在節(jié)點(diǎn)130 (I)處，CCAP AP135 (I)將下游光PHY轉(zhuǎn)換為下游同軸PHY以用于到CM150 (I)的傳輸。類似地，CCAP AP135 (I)將上游同軸PHY轉(zhuǎn)換為上游光PHY以用于到CMTS核170的傳輸。CCAPAP135 (I)還可以提供媒體接入控制(MAC)協(xié)議層服務(wù)。在其它M-CMTS設(shè)計中，CCAP接入點(diǎn)可以作為PHY構(gòu)層的一部分與M-CMTS并列放置。將結(jié)合圖2對這些操作進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0022]傳統(tǒng)的或者現(xiàn)有的M-CMTS結(jié)構(gòu)采用下游PHY (例如，光纖節(jié)點(diǎn))，該下游PHY容納一個或多個EQAM以提供對下游傳輸?shù)纳漕l(RF)調(diào)制。應(yīng)當(dāng)理解，各種電到光(E/0)和光到電(0/E)的轉(zhuǎn)換可以沿下游和上游DOCSIS通路發(fā)生，最終在客戶端處(例如，在CM150
(1)-150 (P)處)呈現(xiàn)同軸PHY。下游節(jié)點(diǎn)能夠采用根據(jù)下游外部PHY接口(DEPI)規(guī)范對DOCSIS進(jìn)行封裝的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)隧道。盡管DEPI提供了一些控制平面信息，但該信息可能限于DOCSIS領(lǐng)域。正因如此，CCAP訪問點(diǎn)的硬件、固件、和/或軟件組件被手動地配置，例如，或者EQAM是否將使用本領(lǐng)域所知的QAM-64或者QAM-256。一些下游參數(shù)可以使用DEPI來進(jìn)行配置。CCAP接入點(diǎn)的IP地址和站點(diǎn)ID通常是手動配置的。
[0023]根據(jù)這里所述的技術(shù)，輔助CCAP接入點(diǎn)的配置的控制平面隧道被添加，該CCAP接入點(diǎn)具有與控制平面隧道接口連接的架構(gòu)?？刂破矫嫠淼朗褂帽环Q為通用控制協(xié)議(GCP)的新協(xié)議，下文將簡要描述該通用控制協(xié)議。另外，由于上游通信一般是通過分離的通信通路來進(jìn)行操作的，執(zhí)行與DEPI對應(yīng)的上游功能的上游外部PHY接口(UEPI)隧道被引入。
[0024]DOCSIS版本3.1使能用于RF傳輸?shù)恼活l分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。盡管DEPI具有EQAM控制平面功能，它目前還沒有被設(shè)計來配置OFDM PHY，但可以被擴(kuò)展到涵蓋這一情況。然而，通過將控制平面分離到GCP，諸如DEPI和UEPI之類的協(xié)議能夠被免除控制平面的責(zé)任，從而使得DEPI和UEPI的無關(guān)性(agnostic)朝向硬件和相關(guān)聯(lián)的調(diào)制方案。
[0025]GCP,DEPI和UEPI隧道可以被稱作由CMTS170和節(jié)點(diǎn)130 (I)之間的鏈路195所指示的偽線。偽線是使用分組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議進(jìn)行封裝的網(wǎng)絡(luò)連接，其中封裝對于點(diǎn)對點(diǎn)端點(diǎn)是透明的。許多偽線運(yùn)送時間敏感數(shù)據(jù)或者要求同步的協(xié)議，因此使用了時序源(timing source)。偽線例如可以由多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)或者L2TPv3來輔助。請注意，技術(shù)上講，GCP本身不是偽線，因?yàn)樗鼣y帶了控制平面信息，但是為便于描述，GCP可以被概念性地理解為偽線。系統(tǒng)100中的任何節(jié)點(diǎn)或接入點(diǎn)可以包括被配設(shè)為實(shí)現(xiàn)這里描述的技術(shù)的硬件和軟件，并且可以用對于節(jié)點(diǎn)130 (I)和/或接入點(diǎn)135 (I)所描述的方式來配置。
[0026]圖2中示出了居于圖1A中示出的節(jié)點(diǎn)內(nèi)的CCAP接入點(diǎn)(例如，接入點(diǎn)135 (O)的示例框圖。CCAP AP135 (I)被配置為:通過GCP、DEP1、和UEPI偽線將CMTS連接至多個CM (例如，DOCSIS機(jī)頂網(wǎng)關(guān)(DSG)或CM150 (1)-150 (p))。AP135 (I)可以包含可選的高通和低通濾波器或者雙工器(dipleXer) 220 (I)和220 (2)，以及可選的上游和下游放大器280 (I)和280 (2)來輔助穿過連接的一個或多個下游和上游路徑。穿過連接的路徑可以用于視頻覆蓋(overlay)或者其它旁路信令，例如，用于發(fā)自另一設(shè)備或系統(tǒng)的交換數(shù)字視頻(SDV)。例如，一些下游頻譜可以被分配給頭端供應(yīng)的視頻(例如，視頻點(diǎn)播(VOD)或者交換數(shù)字視頻)，而其它頻譜被分配用于DOCSIS。穿過連接可以包含在組合器270 (I)處將穿過視頻的功率與遠(yuǎn)程PHY子部件(subassembly)的輸出功率進(jìn)行匹配的同軸(in-line)衰減器。在其它示例中，CCAP AP是光節(jié)點(diǎn)、CCAP外部PHY、或者DOCSIS PHY。這些設(shè)備對于帶有CMTS核的PHY構(gòu)層的一部分或者CMTS而言能夠是遠(yuǎn)程的。視頻能夠被封裝在DEPI中并且由GCP進(jìn)行控制。
[0027]AP135 (I)包括遠(yuǎn)程PHY子部件210，該遠(yuǎn)程PHY子部件210用于將例如下游傳入PHY層轉(zhuǎn)換為下游同軸PHY層以用于到下游設(shè)備(例如，CM150 (I))的傳輸。遠(yuǎn)程PHY子部件210包括網(wǎng)絡(luò)接口(I/F) 230、MAC層接口 240、多個下游(DS) PHY發(fā)送器250、多個上游(US) PHY接收器260、控制器290、和存儲器295。組合器270 (I)將視頻覆蓋與來自DSPHY250的DOCSIS進(jìn)行組合以用于下游轉(zhuǎn)發(fā)，并且分離器270 (2)將DOCSIS上游拆分至USPHY260。
[0028]對于視頻或者其它旁路機(jī)制，PHY層下游視頻覆蓋在雙工器220 (I)處被接收，并且通過高通濾波器的方式被轉(zhuǎn)發(fā)到組合器270 (1)，并且被雙工器220 (2)的高通側(cè)進(jìn)一步濾波。在上游側(cè)，雙工器220 (2)傳遞低頻RF上游成分(例如，非DOCSIS CM上游信號)并且阻擋可能干擾下游通信的高頻RF成分。分離器270 (2)還將上游信號沿可選的(虛線的)返回路徑285分離至雙工器220 (I)。返回路徑285是可選的，因?yàn)橥ㄟ^網(wǎng)絡(luò)接口 230提供了 DOCSIS返回路徑。
[0029]網(wǎng)絡(luò)接口 230將DOCSIS上游和下游與M-CMTS核(例如，CMTS核170)相連接。網(wǎng)絡(luò)接口 230可以包括下述接口中的一個或多個:例如，光接口、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)接口、千兆比特以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)接口、以太網(wǎng)接口、和電網(wǎng)絡(luò)接口。MAC層240對MAC進(jìn)行解封裝并對幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并且封裝用于上游傳輸?shù)膸?例如，UEPI封裝)。例如，MAC層240使用幀的開始和結(jié)束的分隔符來檢測引入的分組或者幀。在對幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)以進(jìn)一步處理之前，MAC層可以在巾貞上預(yù)裝(prepend)內(nèi)部的頭部(header)來向上游和下游流提供諸如入口( ingress)端口、端口類型、入口虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、幀服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記、以及指示該幀何時進(jìn)入該AP的時間戳記。MAC層240還可以通過驗(yàn)證其循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)來檢查所接收的下游幀不含有錯誤。MAC層240可以提供任何所需的格式化、丟掉過時的幀、并且添加或者移除適當(dāng)?shù)念^部信息。
[0030]在下游側(cè)，以MAC方式的DOCSIS流、或者其它信息被轉(zhuǎn)發(fā)到多個DS PHY250，以由多個下游設(shè)備(例如，CM150 (1)-150 (P))接收。多個DS PHY將各種DOCSIS下游或流調(diào)制到對于CM150 (1)-150 (P)的適當(dāng)RF信道上。多個DS PHY通過組合器270 (I)與視頻覆蓋相組合。對于返回或上游路徑，DOCSIS流通過分離器270 (2)從旁路流中分離。DOCSIS上游流由多個US PHY260接收、由MAC接口 240進(jìn)行處理、并且通過網(wǎng)絡(luò)接口 230轉(zhuǎn)發(fā)至CMTS170。MAC接口 240封裝上游分組，以傳輸?shù)紺MTS核170。
[0031]為了輔助下游和上游流動，遠(yuǎn)程PHY子部件210可以包括控制器290和存儲器295，或者其它輔助的硬件、固件和軟件?？刂破?90和/或存儲器295可以(例如，通過電路板或其它接口)被連接到AP135 (I)中的任何組件。如上面所提到的，下游PHY的現(xiàn)有M-CMTS實(shí)現(xiàn)方式通常是單播會話，例如，DEPI MAC和PHY層被配對在一對一的對應(yīng)關(guān)系中。根據(jù)這里所述的技術(shù)，單一上游MAC能夠通過多播技術(shù)支持多下游PHY。將結(jié)合余下的附圖對這些技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0032]存儲器單元295存儲由控制器290執(zhí)行來操作AP135 (I)的處理器指令或者數(shù)據(jù)和/或軟件。DEPI和UEPI偽線運(yùn)送DOCSIS數(shù)據(jù)和控制平面信息，而AP135 (I)配置信息是通過GCP進(jìn)行傳送的。控制器290可以是微控制器、處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等等。控制器290被編程來配置AP135 (I)中的各種組件。存儲器295可以被提供以輔助這里所述的技術(shù)，存儲器295可以是單獨(dú)的或者是控制器290的部分?？梢蕴峁┤魏涡问降姆菚簯B(tài)有形或計算機(jī)可讀介質(zhì)，例如，隨機(jī)存取存儲器(RAM)或者閃存存儲器。接口單元230可以配備有無線(例如，W1-Fi? /長期演進(jìn)(LTE))或有線的網(wǎng)絡(luò)接口(例如，以太網(wǎng))從而使得可以對GCP控制編程信息或者基于分組的信息進(jìn)行交換。類似的硬件存儲器、處理器、和軟件元件可以被呈現(xiàn)在整個網(wǎng)絡(luò)100中，例如，CMTS170具有這樣的處理能力。
[0033]最終GCP允許一個設(shè)備控制另一設(shè)備。GCP允許對來自其它協(xié)議的數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)的重新使用，并且因此允許對硬件、固件、和/或軟件配置參數(shù)的直接讀取和/或?qū)懭?，以包括在硬件寄存器級別的讀取和寫入，以包括任何相關(guān)聯(lián)的設(shè)備中斷和服務(wù)任何中斷服務(wù)例程(ISR, interrupt service routineXGCP可以包括對端口、信道、頻率、調(diào)制方案、和協(xié)議的配置。在一些實(shí)現(xiàn)方式中可以有多個控制器，例如，節(jié)點(diǎn)控制器和ASIC控制器。M-CMTS核和節(jié)點(diǎn)控制器之間的第一 GCP連接可以使用結(jié)構(gòu)化訪問(TLV)消息，同時節(jié)點(diǎn)控制器和ASIC控制器之間的第二 GCP連接可以在節(jié)點(diǎn)控制器和ASIC控制器之間運(yùn)送寄存器訪問消肩、O
[0034]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，示出了通過M-CMTS核上的單個DOCSIS MAC信道進(jìn)行多播以向一個或多個DOCSIS PHY信道發(fā)送分組的MHA組件的示例框圖，這些DOCSIS PHY信道可以位于一個或多個RF端口中，并且可以位于CMTS組件附近或者一個或多個下游設(shè)備(例如，CCAPAP)中。圖3中示出的MHA組件包括上游MAC310和下游PHY320 (I)和320 (2)?？刂七B接330 (I)和330 (2)允許控制平面信息在MAC310和PHY320 (I)和320 (2)之間進(jìn)行交換。在這一示例中，已經(jīng)在MAC310和PHY320 (I)和320 (2)之間建立了多播會話340，例如，一個或多個DEPI會話。
[0035]多播技術(shù)在此稱為“MHA多播”，并且其實(shí)施例與MHA版本I (vl)和MHA版本2(v2)系統(tǒng)及源于其中的擴(kuò)展相兼容。當(dāng)采用MHA vl時，外部PHY設(shè)備是上面提到的EQAM。在MHA v2中，外部PHY設(shè)備是CCAP AP或者在一些實(shí)現(xiàn)方式中是同軸介質(zhì)轉(zhuǎn)換器(CMC)。MHA多播修改DEPI (下游外部PHY接口)協(xié)議在下游方向中的使用以包含代替?zhèn)鹘y(tǒng)單播實(shí)現(xiàn)方式的多播。實(shí)現(xiàn)多播的協(xié)議改良能夠直接應(yīng)用于帶有或沒有DEPI擴(kuò)展的L2TPv3。結(jié)合圖8描述了用于通過M-CMTS的方式實(shí)現(xiàn)MHA多播的過程，該過程利用M-CMTS中的可用的處理和其它資源。
[0036]當(dāng)采用多播DEPI偽線時，存在內(nèi)部以太網(wǎng)幀和外部以太網(wǎng)幀。內(nèi)部以太網(wǎng)幀表示能夠被單播或多播的端到端網(wǎng)絡(luò)流量。對于傳統(tǒng)的DEPI連接或會話而言，外部封裝一直是單播的。當(dāng)使用MHA多播時，外部幀是多播的。為保持明顯的差別，對下面的術(shù)語進(jìn)行介紹:MHA “分組”多播和MHA “有效負(fù)荷”多播。對于MHA分組多播而言，外部封裝是多播的(例如，在L2TPv3分組級別的多播)，并且是在M-CMTS核和外部PHY設(shè)備之間的；對于MHA有效負(fù)荷多播而言，內(nèi)部幀是多播的。有效負(fù)荷是在DEPI會話中攜帶的端到端網(wǎng)絡(luò)流量。[0037]多播幀/分組包含多播IP目的地地址和多播目的地以太網(wǎng)地址。對于MHA多播至少存在兩種可能的用例。第一用例是對于帶有EQAM的RF跨越。第二用例是對于遠(yuǎn)程PHY (O⑶類型)連接性。當(dāng)前，在CMTS或EQAM上的一個RF端口可以被連線到HFC裝置中的多個光節(jié)點(diǎn)。這通常是在視頻廣播組中完成的。也能夠以攜帶實(shí)際上被廣播的IP視頻的DOCSIS組實(shí)現(xiàn)。這種一到多技術(shù)也稱作RF跨越。在DOCSIS網(wǎng)絡(luò)中，RF跨越允許CMTS(MAC到PHY)的成本跨多個光節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攤銷。隨著QAM成本的持續(xù)下降、每個RF端口的QAM通道的密度的增加、以及M-CMTS架構(gòu)的日益普及，虛擬RF跨越架構(gòu)變得有益。
[0038]有了虛擬RF跨越，位于M-CMTS的MAC實(shí)體跨位于一個或多個EQAM的多個PHY實(shí)體被共享，其中每個PHY實(shí)體與EQAM上的端口相關(guān)聯(lián)，該EQAM隨后與光節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。圖1B中示出了這一概念，圖1B是來自圖1A的一些組件的變體。圖1B示出了集線器120 (I)、多個節(jié)點(diǎn)132 (1)-132 (η)(例如，光纖節(jié)點(diǎn))、和來自圖1A的帶有ΑΡ135 (I)的節(jié)點(diǎn)130
(I)。集線器120 (I)具有帶有多個MAC層接口 175 (1)-175 (x)的M-CMTS核170、通過DEPI多播偽線耦合到多個EQAM185 (1)-185 (z)的交換機(jī)或分組復(fù)制器177。每個EQAM具有對應(yīng)的電光(E/0)轉(zhuǎn)換器188 (1)-188 (z)以使能通過光纖的傳輸。
[0039]在此實(shí)施例中，每個EQAM端口已經(jīng)有一個光節(jié)點(diǎn)，因?yàn)镽F端口中的一些通道是單播的并且需要從該EQAM端口到該光節(jié)點(diǎn)(例如，節(jié)點(diǎn)132 (1)-132 (η))的直接連接性。通過使用MHA多播，旨在被廣播的RF端口中的RF信道能夠跨帶有MHA多播的RF端口被共享，而不是具有帶有廣播RF信道的專用RF端口，該廣播RF信道隨后單獨(dú)地與組合器線連(wire)進(jìn)入每個光節(jié)點(diǎn)的正向通路(forward path)。因此，當(dāng)采用MHA多播時，RF跨越被虛擬地實(shí)現(xiàn)，即，一個CMTS MAC信道(例如，MAC175 (I))連接到跨一個或多個EQAM (例如，圖1B中所示的EQAM185 (1)-185 (z))上的多個端口的多個EQAM PHY信道。MHA多播在每個QAM信道的基礎(chǔ)上發(fā)送相同的流量到每個端口中的一個信道。另外的MAC175可用于與節(jié)點(diǎn)130 (I)中的AP135 (I)進(jìn)行通信，從而使能對能夠耦合到EQAM、偽線、或EQAM和偽線的組合的不同節(jié)點(diǎn)類型的使用。
[0040]虛擬RF跨越對于DOCSIS視頻(VDOC)廣播是有用的，即，一個IP視頻會話能夠從DOCSIS CMTS核被發(fā)送到跨EQAM的多個端口或者甚至是跨多個EQAM的多個QAM信道。虛擬RF跨越對于DOCSIS服務(wù)組選型(sizing)也是有用的。DOCSIS下游和上游被組合在一起成為服務(wù)組。具有一組小的服務(wù)組是可取的，例如，每個節(jié)點(diǎn)一個下游和一個上游。這可被稱作I X I服務(wù)組。隨后具有跨越一組光節(jié)點(diǎn)的第二 DOCSIS服務(wù)組可能是有用的。例如，當(dāng)跨越八個光節(jié)點(diǎn)時，隨后I X 8服務(wù)組被創(chuàng)建。MHA多播允許8個不同的PHY通道被匹配到一個DOCSIS MAC源。通過示例的方式，圖3中所示的架構(gòu)能夠被稱作I x 2服務(wù)組。
[0041]此方案對D0CSIS3.0信道綁定有效。例如，服務(wù)流(數(shù)據(jù)或服務(wù))可以是跨I x 8服務(wù)組中的四個下游信道被綁定的分組。CMTS核使用DOCSIS協(xié)議來分類和標(biāo)記每個分組并且將這些分組放置在適當(dāng)?shù)南掠蜯AC信道上。隨后MHA多播信道將這些分組從四個CMTS核MAC信道之一遞送到全部32 (4信道X I X 8)個EQAM PHY信道。
[0042]MHA多播的第二用例是用于MHA版本2 (MHAv2)系統(tǒng)的，就像應(yīng)用于帶有CCAP AP的M-CMTS系統(tǒng)。MHAv2類似于MHAvl，除DOCSIS上游PHY也遠(yuǎn)程地位于外部PHY設(shè)備(例如，CCAP AP或CMC)中之外。下游操作保持相同。CCAP AP設(shè)備傾向于只具有一個帶有一個RF端口的遠(yuǎn)程PHY，但是可以配備服務(wù)于多個RF端口的多個遠(yuǎn)程PHY。MHA多播用于允許多個CCAP AP由單組M-CMTS源來服務(wù)。MHA多播將多個CCAP AP PHY連接到一個MAC域，從而降低了 M-CMTS成本。例如，60個MAC域能夠支持600個CCAP AP,而不是讓60個MAC域支持60個CCAP AP。當(dāng)CCAP AP的總帶寬超過連接以太網(wǎng)/EPON鏈路的帶寬時，MHA多播也適用。
[0043]因此，具有了圖3中所示的MHA多播配置，存在一個M-CMTS對多個M-CMTS或CCAPAP PHY0 MAC信道的數(shù)據(jù)容量與單個PHY信道的數(shù)據(jù)容量相同。因此，全部PHY信道共享同一帶寬。例如，8信道MAC可以饋送4個AP，其中的每個都具有8個PHY信道。整體封裝仍然采用MPEG傳輸(MPT)或MPEG-TS，并且MPT對有效負(fù)荷分組是不可知的，無論這些分組實(shí)際上是單播還是多播的。
[0044]如圖3中所示，控制平面是點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)的，而數(shù)據(jù)平面是點(diǎn)對多點(diǎn)(P2MP)的。存在從M-CMTS到每個CCAP AP的唯一 P2P隧道。該隧道用于控制平面信令。數(shù)據(jù)平面使用多播MAC和多播IP地址。M-CMTS使用L2TPv3P2P控制平面來告知每個CCAP AP端點(diǎn)要訂閱哪個IP地址?？刂破矫婵梢允褂肎CP，其使得L2TPv3屬性-值對適合于設(shè)備控制。目前，L2TPv3對于控制平面和單播數(shù)據(jù)平面使用同一目的地IP地址。新的L2TPv3AVP被用于為多播操作指定IP源地址以及IP源和分組地址{S，G}。L2TPv3隧道的存在足以管理端點(diǎn)。下面結(jié)合圖6和7描述新的AVP0
[0045]針對DEPI的默認(rèn)子層封裝是D-MPT (MPEG-TS)。MPT模式能夠被用于MHA多播，當(dāng)每個QAM信道被連接到一個或只連接到一個數(shù)據(jù)會話時。請注意對于DEPI MPT而言，對混合數(shù)據(jù)會話(例如，MHA單播或MHA多播)的任何多路復(fù)用，一般都發(fā)生在MPT封裝之前。因此，MPT封裝機(jī)制基本上防止了 EQAM從多于一個源接收數(shù)據(jù)。CMTS核必須知道多個CCAPAP下游組，以及那些組如何與特定上游會話排列在一起。例如，使用單個M-CMTS MAC和四個CCAP AP是可能的，其中每個CCAP AP具有16個下游會話和四個上游會話。CMTS將這點(diǎn)視作一個前向路徑和四個返回路徑，所有這些都在單個MAC域中。每個上游被分配MAC域中的唯一 US信道。CMTS被配置有CCAP AP的MAC地址和QAM信道的傳送流(TSID)，這些QAM信道被布置在同一 MAC域中?？蛇x地，CMTS能夠被給定一組MAC地址、MAC域大小，并且隨后CMTS將QAM信道分配給MAC域。
[0046]除使用靜態(tài)尋址的基本MHA多播之外，各種擴(kuò)展都能夠被添加。如果動態(tài)多播尋址是想要的，那么互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)或等價協(xié)議可以被使用(或者當(dāng)與IGMP相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)、信令和管理功能被需要時)。如果CCAP AP連接到帶有單跳網(wǎng)絡(luò)段的CMTS核，那么由CMTS核發(fā)送的任何多播分組將總是到達(dá)CCAP AP，并且免除IGMP可以是可能的。當(dāng)存在被橋接的過渡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時，這種方案也適用于多播分組涌向所有輸出端口的情況。
[0047]如果CCAP AP與要求轉(zhuǎn)發(fā)要被建立的信息的網(wǎng)絡(luò)(比如，獲知多播路徑的被橋接的網(wǎng)絡(luò)或者被路由的網(wǎng)絡(luò))相連接，那么CMTS核和CCAP AP能夠運(yùn)行IGMP，以使得過渡節(jié)點(diǎn)能夠獲知多播地址并且適當(dāng)?shù)靥钊胨鼈兊霓D(zhuǎn)發(fā)表。MHA多播獨(dú)立于基礎(chǔ)封裝。D-MPT是默認(rèn)封裝，只是因?yàn)樗且话阌糜贒EPI的封裝。存在其它封裝選擇。封裝能夠是分組流協(xié)議(PSP)0如果封裝是PSP，那么MAP控制平面流量能夠被放置在它自己的會話中。該MAP會話能夠被用于發(fā)送MAP到QAM下游和到CCAP AP上游電路。封裝還能夠是帶有CCAP AP中的DPCSIS下游成幀器的L2TPv3上的以太網(wǎng)。在這層意義上，MHA多播變?yōu)長2TPv3多播。
[0048]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，來自圖3的MHA組件與附加的M-CMTS MAC域310 (2)—起被示出。在此示例中，CMTS通過使用PSP能夠?qū)尾チ髁糠蛛x為DEPI單播會話并且將多播流量分離為DEPI多播會話。QAM信道能夠訂閱一個DEPI單播會話和一個或多個DEPI多播會話。如圖4中所示，在MAC310 (I)和PHY320 (I)之間存在一個單播會話350 (I)，并且在MAC310
(2)和PHY320 (2)之間存在一個單播會話350 (2)。MHA多播會話340與圖3中保持相同。
[0049]當(dāng)封裝是基于分組(例如，分組流協(xié)議(PSP)或L2TPv3上的以太網(wǎng))時，分組多路復(fù)用技術(shù)能夠被應(yīng)用到QAM信道中。這種方法的一個優(yōu)點(diǎn)是跨整個網(wǎng)絡(luò)維持了多播的效率。如果MHA分組僅是單播的，那么MHA有效負(fù)荷多播(端到端網(wǎng)絡(luò)流量)將不得不跨每個單播會話被復(fù)制，并且因此同一有效負(fù)荷多播分組將不只一次地遍歷該網(wǎng)絡(luò)并且CMTS將不得不主動管理每個QAM信道的帶寬。因此，M-CMTS將不得不保持跟蹤去往每個QAM的單播和多播流量的總和，以使得QAM沒有緩沖區(qū)溢出。
[0050]參照圖5，來自圖4的MHA組件與附加的M-CMTS MAC域310 (3 )—起被示出。MHA多播會話340以及單播會話350 (I)和350 (2)與圖3中保持相同。在此示例中，存在兩個附加的多播會話340 (2)和340 (3)，它們由PHY320 (I)和320 (2)訂閱。因此，源自MAC310 (1)-310 (3)的全部三個多播流340 (1)-340 (3)分別每個都終止于PHY320 (I)和 320 (2)。
[0051]從圖5中可見，存在可能的連接的組合。MHA多播會話能夠從任何供應(yīng)單播DEPI的MAC信道或者從與任何單播MAC信道分開的MAC信道被供應(yīng)。在多數(shù)應(yīng)用中，單個DEPI隧道能夠服務(wù)于一組PHY信道。然而，如果有效載荷多播流量最初是在其本地的MAC-PHY對上設(shè)立的，并且隨后多播會話被使用動態(tài)DEPI連接擴(kuò)展到另一QAM信道，那么到多個QAM信道的多個DEPI多播會話可以被建立起來。
[0052]如果DEPI會話使用基于分組的封裝，即，無需使用MPT，那么聚合會話帶寬能夠被允許超出單個PHY信道的帶寬。例如，四個PHY中的每個都使能38Mbps，得到總共152Mbps，而聚合MAC信道具有IOOMbps的限制。CMTS能夠在每個QAM基礎(chǔ)上執(zhí)行流量整形(trafficshaping)。隨后CMTS能夠在聚合MAC域(DEPI會話)上整形流量?？蛇x地，下游和上游中的鏈路帶寬能夠被看作具有三個級別或?qū)蛹?1)每個QAM資源的帶寬，2)聚合會話的網(wǎng)絡(luò)鏈路的帶寬(通常為IGbps或IOGbps)，以及3) CMTS處的每個MAC域中的帶寬。
[0053]為了促進(jìn)針對MHA多播的控制平面活動，L2TP隧道被設(shè)置用于傳輸GCP AVP。圖6中示出了用于GCP傳輸?shù)腖2TP分組的示例。分組具有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)頭部600和CRC640。該以太網(wǎng)分組內(nèi)部是可選的VLAN頭部605、IPv6或IPv4頭部610、可選的UDP頭部615、L2TPv3控制頭部620、以及一個或多個L2TPv3AVP630的列表。自定義AVP攜帶MHA多播配置參數(shù)。
[0054]如在圖6中所見，L2TPv3頭部620遵從標(biāo)準(zhǔn)格式參數(shù)。這些字段遵從用于連接設(shè)置、流動和拆除的L2TPv3請求評論(RFC)3931規(guī)定(definition)。數(shù)據(jù)字段攜帶用于UEPI控制平面的自定義AVP信息。AVP630包括M、H、長度、供應(yīng)商ID、屬性類型、屬性值、和字段。一比特的強(qiáng)制性(M)字段判斷AVP是否足夠重要來拆除L2TPv3連接，而隱藏(H)字段指示是否使用了加密。
[0055]圖7中示出了自定義AVP。在此不對標(biāo)準(zhǔn)L2TPv3AVP進(jìn)行描述。圖7示出了帶有自定義字段的來自圖6的AVP字段630，這些自定義字段包括IP多播組(G)地址710和多播源(S)地址720。表I中描述了每個自定義字段的值，表I如下:
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 從有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)(CMTS)向多個物理層設(shè)備發(fā)送控制平面消息，所述控制平面消息包括配置來提供多播地址信息的信息； 在所述CMTS處接收來自所述多個物理層設(shè)備中的一個或多個的確認(rèn)消息；以及 將在所述CMTS處起源的下游外部物理層(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多個物理層PHY設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)送所述控制平面消息包括:將所述控制平面消息發(fā)送到具有射頻(RF)調(diào)制器的物理層設(shè)備，所述射頻RF調(diào)制器用于在所述DEPI流量中將數(shù)據(jù)傳送到多個端點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述CMTS包括介質(zhì)訪問控制MAC層，所述介質(zhì)訪問控制MAC層用于將所述DEPI流量分發(fā)至所述多個PHY層設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中多播包括:將所述DEPI流量多播至多播組，所述多播組包括纜上數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS)服務(wù)組。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:在多播所述DEPI流量之前，基于一個或多個PHY層設(shè)備中的每個和基于每個介質(zhì)訪問控制(MAC)域，整形多播DEPI流量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:發(fā)送單播DEPI流量至所述PHY層設(shè)備中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)送所述控制平面消息包括發(fā)送通用控制協(xié)議(GCP)消息和互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP消息中的一個。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，`其中所述CMTS包括多個介質(zhì)訪問控制(MAC)層用于將多個DEPI多播流多播至所述多個PHY層設(shè)備，從而使得所述PHY層設(shè)備能夠基于所述控制平面消息選擇性地訂閱所述DEPI多播流。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述CMTS和所述多個PHY層設(shè)備之間建立第2層偽線，其中所述第2層偽線包括第2層隧道協(xié)議(L2TP)偽線，并且發(fā)送包括通過所述第2層偽線發(fā)送所述DEPI流量。
10.一種系統(tǒng),包括: 有線調(diào)制解調(diào)器終止系統(tǒng)(CMTS)Jy^ii CMTS被配置來: 向多個物理層設(shè)備發(fā)送控制平面消息，所述控制平面消息包括被配置來提供多播地址信息的信息； 在所述CMTS處接收來自所述多個物理層設(shè)備中的一個或多個的確認(rèn)消息；以及 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被配置來: 將在所述CMTS處起源的下游外部物理層(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多個物理層PHY設(shè)備。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個物理層(PHY)設(shè)備每個都具有射頻(RF)調(diào)制器，所述射頻RF調(diào)制器被配置來在所述DEPI流量中將數(shù)據(jù)傳送到多個端點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述CMTS包括介質(zhì)訪問控制(MAC)層，所述介質(zhì)訪問控制MAC層用于將所述DEPI流量分發(fā)至多所述多個PHY層設(shè)備。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被配置來將所述DEPI流量多播至多播組，所述多播組包括纜上數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范DOCSIS服務(wù)組。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述CMTS還被配置來在多播所述DEPI流量之前，基于一個或多個PHY層設(shè)備中的每個和基于每個介質(zhì)訪問控制(MAC)域，整形多播DEPI流量。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述CMTS還被配置來發(fā)送單播DEPI流量至所述PHY層設(shè)備中的至少一個。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述CMTS包括多個介質(zhì)訪問控制(MAC)層用于將多個DEPI多播流多播至所述多個PHY層設(shè)備，從而使得所述PHY層設(shè)備能夠基于所述控制平面消息選擇性地訂閱所述DEPI多播流。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述CMTS還被配置來在所述CMTS和所述多個PHY層設(shè)備之間建立第2層偽線，其中所述第2層偽線包括第2層隧道協(xié)議(L2TP)偽線。
18.編碼有指令的一種或多種計算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令被處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行以下操作: 向多個物理層設(shè)備發(fā)送控制平面消息，所述控制平面消息包括被配置來提供多播地址信息的信息； 接收來自所述多個物理層設(shè)備中的一個或多個的確認(rèn)消息；以及 通過第2層偽線將下游外部物理層(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多個物理(PHY)層設(shè)備。
19.如權(quán)利要求18所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中用于發(fā)送的指令包括當(dāng)被執(zhí)行時使得所述處理器發(fā)送所述控制 平面消息至具有射頻(RF)調(diào)制器的物理層設(shè)備的指令，所述射頻RF調(diào)制器用于將所述DEPI流量中的數(shù)據(jù)傳送至多個端點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求18所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中用于多播的指令包括當(dāng)被處理器執(zhí)行時使得所述處理器將所述DEPI流量多播至多播組的指令，所述多播組包括纜上數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS)服務(wù)組。
【文檔編號】H04L12/28GK103828303SQ201280044895
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】約翰·T·查普曼, 薩吉塔·拉馬克里斯南 申請人:思科技術(shù)公司