带有下游多播的模块化头端架构的制作方法
【专利摘要】提供了用于使能多播有线调制解调器终止系统（CMTS）模块化头端架构（MHA）系统的流量的技术。这些技术允许当个模块化CMTS核介质访问控制（MAC）域服务于多个物理层设备。当与独立的控制平面、下游外部物理（PHY）层接口（DEPI）和上游外部物理层接口（UEPI）相组合时，下游PHY设备变为完全独立的和可扩展的网络元件。
【专利说明】带有下游多播的模块化头端架构
[0001]本申请要求于2011年9月16日递交的美国临时申请N0.61/535715、于2011年9月20日递交的美国临时申请N0.61/536726、于2011年11月30日递交的美国临时申请N0.61/565102、和于2012年3月9日递交的美国临时申请N0.61/608977的权益，通过引用将它们的全部内容合并于此。
【技术领域】
[0002]本公开涉及通过多播(multicast)向多个物理层设备发送下游缆上数据服务接口规范(DOCSIS, Data-Over-Cable Service Interface Specification)或 MPEG 视频。
【背景技术】
[0003]DOCSIS是用于在集线器或头端设施(HEF,headend facility)与客户端(customerpremise)处的有线调制解调器(CM)、网关、或机顶盒之间发送数字视频和数据的协议。DOCSIS源自一端并经由有线调制解调器终止系统(CMTS)终止于另一端的CM处。对于下游和上游传输，使用正交幅度调制(QAM)技术将数字数据调制到射频(RF)载波或信道上。存在两种类型的CMTS架构:I)带有集成式物理(PHY)层的CMTS和2)带有分布式PHY的CMTS(例如，在与CMTS并列的分离PHY构层(shelf)或者更下游并更靠近客户的端装备的远程PHY上)。带有分布式架构的CMTS被称作模块化CMTS (M-CMTS)。在此上下文中，PHY指物理调制和上转换器技术，并且有时被称作同轴介质转换器(CMC)或者光同轴单元(0CU)。
[0004]为了促进一些市场，有线(cable)行业的管理主体CableLabs?规定了支持除DOCSIS之外的传统视频的第三种CMTS架构，该第三种CMTS架构被称作聚合电缆接入平台(CCAP)0当QAM在物理上从集成式CMTS中移除并且被放置于下游时，它被称为边缘QAM(EQAM)或者下游PHY设备。因此，CCAP架构允许DOCSIS和现有的视频分配在下游被组合，从而允许网络组件复用以减少总体消耗。尽管提供了更模块化的架构，但这些下游物理层设备具有劣势，因为这些设备中的每个都必须由网络管理员对它们的多个操作参数进行手动配置并且未被配备它们的下游能力的集成式上游等同物。
[0005]对于下游(DS)通信，已经为下游数据传输开发了下游协议。该协议是下游外部PHY接口(DEPI)协议，并且是一组对准许M-CMTS核连接到并且控制EQAM的第2层隧道协议版本3 (L2TPv3)协议的扩展。DEPI的标准用途包括介质访问控制(MAC)到物理层(PHY)对，并且具有用于管理DEPI控制平面的控制连接和用于传输下游数据(称为数据平面)的单播(unicast)数据会话。DEPI数据会话中的DOCSIS帧的有效负荷本身可以携带特定端点的IP单播或IP多播流量(traffic)，然而，数据流量的外封装和控制流量是单播的。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]本公开的MHA下游多播的特征和优点在考虑对其示例实施例的下述描述的情况下(特别是当结合附图时)将变得显而易见，其中各种图中的相似的标号被用于指定相似的组件。[0007]图1A是根据这里所述的技术，采用控制平面伪线(pseudowire)的有线电视分配系统的示例框图。
[0008]图1B是图1A的带有服务于多个EQAM的M-CMTS的集线器的示例框图。
[0009]图2是居于图1A中所示的节点内的、被配置为通过伪线连接CMTS的CCAP接入点的示例框图。
[0010]图3-5是实现MHA多播的MHA MAC和PHY组件的示例框图。
[0011]图6是用于发送用来配置PHY设备的控制平面消息的示例消息格式。
[0012]图7是能够用来向多个PHY设备提供多播信息的控制平面消息的一部分的具体示例。
[0013]图8是示出了多播信息被发送到多个PHY设备所用的方式的示例程序性流程图。
【具体实施方式】
[0014]MM
[0015]这里提供了用于将包括被配置来提供多播地址信息的信息的控制平面消息从有线调制解调器终止系统(CMTS)发送到多个物理层设备的技术。从多个物理层设备中的一个或多个接收确认消息。多播数据平面流量被发送到多个物理层设备。
[0016]示例实施例
[0017]参考图1A，示出了示例有线系统或网络100。具体地，系统100包括头端设施(HEF)110、多个集线器120 (1)-120 (m)、多个节点130 (1)-130 (η)、和多个客户140 (1)-140(P)。每个集线器120或者HEFllO可以具有诸如集线器120 (I)中所示的CMTS170之类的有线调制解调器终止系统(CMTS)。请注意任意给定的CMTS都可以驻留在集线器中或其它地方，这取决于系统设计。节点130 (1)-130 (η)中的每个都具有一个或多个对应的CCAP接入点(AP) 135 (1)-135 (n)，同时客户140 (1)-140 (P)中每个都具有一个或多个对应的 CM150 (1)-150 (p)。AP135 (1)-135 (η)可以被认为是 CCAP 接入点。
[0018]HEF100被耦合到互联网180、内容提供商160、和公共交换电话网络(PSTN) 190，以将这些服务提供给客户140 (I)和140 (2)。HEFllO被连接到用于提供媒体内容(例如，电影、电视频道等等)的各种内容提供商160。内容还被集线器120 (1)-120 (m)分配到多个节点。在此示例中，集线器120 (I)将内容分配给节点130 (1)-130 (η)。节点130(1)-130 (η)将内容分配给各种客户，例如，节点130 (I)将内容以传统的数字或互联网协议(IP)电视的形式分配给客户140 (I)。图1B示出了集线器120 (I)的另一实现方式，其中单个M-CMTS通过使用被称作RF跨越(spanning)的技术的多播服务于多个EQAM，其将在后面进行描述。
[0019]节点130 (1)-130 (η)通过光纤与集线器120 (I)进行通信，并且通过同轴的(同轴)电缆与客户端140 (1)-140 (P)进行通信，像这样的光纤和同轴的组合被称为混合光纤同轴(HFC)网络(光纤和同轴的任意组合，可以用于系统100中的任何地方)。CMTS170被用于向各种订户提供包括有线互联网、IP语音(VoIP)、和IP电视服务在内的高速数据服务。
[0020]HEFllO被耦合到互联网180和PSTN190以用于(例如，向客户140 (1)-140 (p)以及从140 (1)-140 (P)中)提供互联网和电话服务。媒体内容还可以由内容提供商160通过互联网180进行分配。集线器120 (1)-120 (m)中的每个还可以耦合到互联网180和PSTN190。DOCSIS用于传送基于互联网或其它分组的联网信息，以及CMTS和CM之间的分组化的数字视频。
[0021]DOCSIS可以使用光纤或物理层上的其它介质在CMTS核170和节点130 (I)之间进行运送。物理(PHY)层在这里可以被简称作下游PHY或者PHY层。在节点130 (I)处，CCAP AP135 (I)将下游光PHY转换为下游同轴PHY以用于到CM150 (I)的传输。类似地，CCAP AP135 (I)将上游同轴PHY转换为上游光PHY以用于到CMTS核170的传输。CCAPAP135 (I)还可以提供媒体接入控制(MAC)协议层服务。在其它M-CMTS设计中，CCAP接入点可以作为PHY构层的一部分与M-CMTS并列放置。将结合图2对这些操作进行更详细地描述。
[0022]传统的或者现有的M-CMTS结构采用下游PHY (例如，光纤节点)，该下游PHY容纳一个或多个EQAM以提供对下游传输的射频(RF)调制。应当理解，各种电到光(E/0)和光到电(0/E)的转换可以沿下游和上游DOCSIS通路发生，最终在客户端处(例如，在CM150
(1)-150 (P)处)呈现同轴PHY。下游节点能够采用根据下游外部PHY接口(DEPI)规范对DOCSIS进行封装的互联网协议(IP)隧道。尽管DEPI提供了一些控制平面信息，但该信息可能限于DOCSIS领域。正因如此，CCAP访问点的硬件、固件、和/或软件组件被手动地配置，例如，或者EQAM是否将使用本领域所知的QAM-64或者QAM-256。一些下游参数可以使用DEPI来进行配置。CCAP接入点的IP地址和站点ID通常是手动配置的。
[0023]根据这里所述的技术，辅助CCAP接入点的配置的控制平面隧道被添加，该CCAP接入点具有与控制平面隧道接口连接的架构。控制平面隧道使用被称为通用控制协议(GCP)的新协议，下文将简要描述该通用控制协议。另外，由于上游通信一般是通过分离的通信通路来进行操作的，执行与DEPI对应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传输的正交频分复用(OFDM)技术。尽管DEPI具有EQAM控制平面功能，它目前还没有被设计来配置OFDM PHY，但可以被扩展到涵盖这一情况。然而，通过将控制平面分离到GCP，诸如DEPI和UEPI之类的协议能够被免除控制平面的责任，从而使得DEPI和UEPI的无关性(agnostic)朝向硬件和相关联的调制方案。
[0025]GCP,DEPI和UEPI隧道可以被称作由CMTS170和节点130 (I)之间的链路195所指示的伪线。伪线是使用分组网络协议对点对点协议进行封装的网络连接，其中封装对于点对点端点是透明的。许多伪线运送时间敏感数据或者要求同步的协议，因此使用了时序源(timing source)。伪线例如可以由多协议标签交换(MPLS)或者L2TPv3来辅助。请注意，技术上讲，GCP本身不是伪线，因为它携带了控制平面信息，但是为便于描述，GCP可以被概念性地理解为伪线。系统100中的任何节点或接入点可以包括被配设为实现这里描述的技术的硬件和软件，并且可以用对于节点130 (I)和/或接入点135 (I)所描述的方式来配置。
[0026]图2中示出了居于图1A中示出的节点内的CCAP接入点(例如，接入点135 (O)的示例框图。CCAP AP135 (I)被配置为:通过GCP、DEP1、和UEPI伪线将CMTS连接至多个CM (例如，DOCSIS机顶网关(DSG)或CM150 (1)-150 (p))。AP135 (I)可以包含可选的高通和低通滤波器或者双工器(dipleXer) 220 (I)和220 (2)，以及可选的上游和下游放大器280 (I)和280 (2)来辅助穿过连接的一个或多个下游和上游路径。穿过连接的路径可以用于视频覆盖(overlay)或者其它旁路信令，例如，用于发自另一设备或系统的交换数字视频(SDV)。例如，一些下游频谱可以被分配给头端供应的视频(例如，视频点播(VOD)或者交换数字视频)，而其它频谱被分配用于DOCSIS。穿过连接可以包含在组合器270 (I)处将穿过视频的功率与远程PHY子部件(subassembly)的输出功率进行匹配的同轴(in-line)衰减器。在其它示例中，CCAP AP是光节点、CCAP外部PHY、或者DOCSIS PHY。这些设备对于带有CMTS核的PHY构层的一部分或者CMTS而言能够是远程的。视频能够被封装在DEPI中并且由GCP进行控制。
[0027]AP135 (I)包括远程PHY子部件210，该远程PHY子部件210用于将例如下游传入PHY层转换为下游同轴PHY层以用于到下游设备(例如，CM150 (I))的传输。远程PHY子部件210包括网络接口(I/F) 230、MAC层接口 240、多个下游(DS) PHY发送器250、多个上游(US) PHY接收器260、控制器290、和存储器295。组合器270 (I)将视频覆盖与来自DSPHY250的DOCSIS进行组合以用于下游转发，并且分离器270 (2)将DOCSIS上游拆分至USPHY260。
[0028]对于视频或者其它旁路机制，PHY层下游视频覆盖在双工器220 (I)处被接收，并且通过高通滤波器的方式被转发到组合器270 (1)，并且被双工器220 (2)的高通侧进一步滤波。在上游侧，双工器220 (2)传递低频RF上游成分(例如，非DOCSIS CM上游信号)并且阻挡可能干扰下游通信的高频RF成分。分离器270 (2)还将上游信号沿可选的(虚线的)返回路径285分离至双工器220 (I)。返回路径285是可选的，因为通过网络接口 230提供了 DOCSIS返回路径。
[0029]网络接口 230将DOCSIS上游和下游与M-CMTS核(例如，CMTS核170)相连接。网络接口 230可以包括下述接口中的一个或多个:例如，光接口、以太网无源光网络(EPON)接口、千兆比特以太网无源光网络(GPON)接口、以太网接口、和电网络接口。MAC层240对MAC进行解封装并对帧进行转发，并且封装用于上游传输的帧(例如，UEPI封装)。例如，MAC层240使用帧的开始和结束的分隔符来检测引入的分组或者帧。在对帧进行转发以进一步处理之前，MAC层可以在巾贞上预装(prepend)内部的头部(header)来向上游和下游流提供诸如入口( ingress)端口、端口类型、入口虚拟局域网(VLAN)、帧服务质量标记、以及指示该帧何时进入该AP的时间戳记。MAC层240还可以通过验证其循环冗余校验码(CRC)来检查所接收的下游帧不含有错误。MAC层240可以提供任何所需的格式化、丢掉过时的帧、并且添加或者移除适当的头部信息。
[0030]在下游侧，以MAC方式的DOCSIS流、或者其它信息被转发到多个DS PHY250，以由多个下游设备(例如，CM150 (1)-150 (P))接收。多个DS PHY将各种DOCSIS下游或流调制到对于CM150 (1)-150 (P)的适当RF信道上。多个DS PHY通过组合器270 (I)与视频覆盖相组合。对于返回或上游路径，DOCSIS流通过分离器270 (2)从旁路流中分离。DOCSIS上游流由多个US PHY260接收、由MAC接口 240进行处理、并且通过网络接口 230转发至CMTS170。MAC接口 240封装上游分组，以传输到CMTS核170。
[0031]为了辅助下游和上游流动，远程PHY子部件210可以包括控制器290和存储器295，或者其它辅助的硬件、固件和软件。控制器290和/或存储器295可以(例如，通过电路板或其它接口)被连接到AP135 (I)中的任何组件。如上面所提到的，下游PHY的现有M-CMTS实现方式通常是单播会话，例如，DEPI MAC和PHY层被配对在一对一的对应关系中。根据这里所述的技术，单一上游MAC能够通过多播技术支持多下游PHY。将结合余下的附图对这些技术进行进一步描述。
[0032]存储器单元295存储由控制器290执行来操作AP135 (I)的处理器指令或者数据和/或软件。DEPI和UEPI伪线运送DOCSIS数据和控制平面信息，而AP135 (I)配置信息是通过GCP进行传送的。控制器290可以是微控制器、处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等等。控制器290被编程来配置AP135 (I)中的各种组件。存储器295可以被提供以辅助这里所述的技术，存储器295可以是单独的或者是控制器290的部分。可以提供任何形式的非暂态有形或计算机可读介质，例如，随机存取存储器(RAM)或者闪存存储器。接口单元230可以配备有无线(例如，W1-Fi? /长期演进(LTE))或有线的网络接口(例如，以太网)从而使得可以对GCP控制编程信息或者基于分组的信息进行交换。类似的硬件存储器、处理器、和软件元件可以被呈现在整个网络100中，例如，CMTS170具有这样的处理能力。
[0033]最终GCP允许一个设备控制另一设备。GCP允许对来自其它协议的数据总线结构的重新使用，并且因此允许对硬件、固件、和/或软件配置参数的直接读取和/或写入，以包括在硬件寄存器级别的读取和写入，以包括任何相关联的设备中断和服务任何中断服务例程(ISR, interrupt service routineXGCP可以包括对端口、信道、频率、调制方案、和协议的配置。在一些实现方式中可以有多个控制器，例如，节点控制器和ASIC控制器。M-CMTS核和节点控制器之间的第一 GCP连接可以使用结构化访问(TLV)消息，同时节点控制器和ASIC控制器之间的第二 GCP连接可以在节点控制器和ASIC控制器之间运送寄存器访问消肩、O
[0034]现在转向图3，示出了通过M-CMTS核上的单个DOCSIS MAC信道进行多播以向一个或多个DOCSIS PHY信道发送分组的MHA组件的示例框图，这些DOCSIS PHY信道可以位于一个或多个RF端口中，并且可以位于CMTS组件附近或者一个或多个下游设备(例如，CCAPAP)中。图3中示出的MHA组件包括上游MAC310和下游PHY320 (I)和320 (2)。控制连接330 (I)和330 (2)允许控制平面信息在MAC310和PHY320 (I)和320 (2)之间进行交换。在这一示例中，已经在MAC310和PHY320 (I)和320 (2)之间建立了多播会话340，例如，一个或多个DEPI会话。
[0035]多播技术在此称为“MHA多播”，并且其实施例与MHA版本I (vl)和MHA版本2(v2)系统及源于其中的扩展相兼容。当采用MHA vl时，外部PHY设备是上面提到的EQAM。在MHA v2中，外部PHY设备是CCAP AP或者在一些实现方式中是同轴介质转换器(CMC)。MHA多播修改DEPI (下游外部PHY接口)协议在下游方向中的使用以包含代替传统单播实现方式的多播。实现多播的协议改良能够直接应用于带有或没有DEPI扩展的L2TPv3。结合图8描述了用于通过M-CMTS的方式实现MHA多播的过程，该过程利用M-CMTS中的可用的处理和其它资源。
[0036]当采用多播DEPI伪线时，存在内部以太网帧和外部以太网帧。内部以太网帧表示能够被单播或多播的端到端网络流量。对于传统的DEPI连接或会话而言，外部封装一直是单播的。当使用MHA多播时，外部帧是多播的。为保持明显的差别，对下面的术语进行介绍:MHA “分组”多播和MHA “有效负荷”多播。对于MHA分组多播而言，外部封装是多播的(例如，在L2TPv3分组级别的多播)，并且是在M-CMTS核和外部PHY设备之间的；对于MHA有效负荷多播而言，内部帧是多播的。有效负荷是在DEPI会话中携带的端到端网络流量。[0037]多播帧/分组包含多播IP目的地地址和多播目的地以太网地址。对于MHA多播至少存在两种可能的用例。第一用例是对于带有EQAM的RF跨越。第二用例是对于远程PHY (O⑶类型)连接性。当前，在CMTS或EQAM上的一个RF端口可以被连线到HFC装置中的多个光节点。这通常是在视频广播组中完成的。也能够以携带实际上被广播的IP视频的DOCSIS组实现。这种一到多技术也称作RF跨越。在DOCSIS网络中，RF跨越允许CMTS(MAC到PHY)的成本跨多个光节点进行摊销。随着QAM成本的持续下降、每个RF端口的QAM通道的密度的增加、以及M-CMTS架构的日益普及，虚拟RF跨越架构变得有益。
[0038]有了虚拟RF跨越，位于M-CMTS的MAC实体跨位于一个或多个EQAM的多个PHY实体被共享，其中每个PHY实体与EQAM上的端口相关联，该EQAM随后与光节点相关联。图1B中示出了这一概念，图1B是来自图1A的一些组件的变体。图1B示出了集线器120 (I)、多个节点132 (1)-132 (η)(例如，光纤节点)、和来自图1A的带有ΑΡ135 (I)的节点130
(I)。集线器120 (I)具有带有多个MAC层接口 175 (1)-175 (x)的M-CMTS核170、通过DEPI多播伪线耦合到多个EQAM185 (1)-185 (z)的交换机或分组复制器177。每个EQAM具有对应的电光(E/0)转换器188 (1)-188 (z)以使能通过光纤的传输。
[0039]在此实施例中，每个EQAM端口已经有一个光节点，因为RF端口中的一些通道是单播的并且需要从该EQAM端口到该光节点(例如，节点132 (1)-132 (η))的直接连接性。通过使用MHA多播，旨在被广播的RF端口中的RF信道能够跨带有MHA多播的RF端口被共享，而不是具有带有广播RF信道的专用RF端口，该广播RF信道随后单独地与组合器线连(wire)进入每个光节点的正向通路(forward path)。因此，当采用MHA多播时，RF跨越被虚拟地实现，即，一个CMTS MAC信道(例如，MAC175 (I))连接到跨一个或多个EQAM (例如，图1B中所示的EQAM185 (1)-185 (z))上的多个端口的多个EQAM PHY信道。MHA多播在每个QAM信道的基础上发送相同的流量到每个端口中的一个信道。另外的MAC175可用于与节点130 (I)中的AP135 (I)进行通信，从而使能对能够耦合到EQAM、伪线、或EQAM和伪线的组合的不同节点类型的使用。
[0040]虚拟RF跨越对于DOCSIS视频(VDOC)广播是有用的，即，一个IP视频会话能够从DOCSIS CMTS核被发送到跨EQAM的多个端口或者甚至是跨多个EQAM的多个QAM信道。虚拟RF跨越对于DOCSIS服务组选型(sizing)也是有用的。DOCSIS下游和上游被组合在一起成为服务组。具有一组小的服务组是可取的，例如，每个节点一个下游和一个上游。这可被称作I X I服务组。随后具有跨越一组光节点的第二 DOCSIS服务组可能是有用的。例如，当跨越八个光节点时，随后I X 8服务组被创建。MHA多播允许8个不同的PHY通道被匹配到一个DOCSIS MAC源。通过示例的方式，图3中所示的架构能够被称作I x 2服务组。
[0041]此方案对D0CSIS3.0信道绑定有效。例如，服务流(数据或服务)可以是跨I x 8服务组中的四个下游信道被绑定的分组。CMTS核使用DOCSIS协议来分类和标记每个分组并且将这些分组放置在适当的下游MAC信道上。随后MHA多播信道将这些分组从四个CMTS核MAC信道之一递送到全部32 (4信道X I X 8)个EQAM PHY信道。
[0042]MHA多播的第二用例是用于MHA版本2 (MHAv2)系统的，就像应用于带有CCAP AP的M-CMTS系统。MHAv2类似于MHAvl，除DOCSIS上游PHY也远程地位于外部PHY设备(例如，CCAP AP或CMC)中之外。下游操作保持相同。CCAP AP设备倾向于只具有一个带有一个RF端口的远程PHY，但是可以配备服务于多个RF端口的多个远程PHY。MHA多播用于允许多个CCAP AP由单组M-CMTS源来服务。MHA多播将多个CCAP AP PHY连接到一个MAC域，从而降低了 M-CMTS成本。例如，60个MAC域能够支持600个CCAP AP,而不是让60个MAC域支持60个CCAP AP。当CCAP AP的总带宽超过连接以太网/EPON链路的带宽时，MHA多播也适用。
[0043]因此，具有了图3中所示的MHA多播配置，存在一个M-CMTS对多个M-CMTS或CCAPAP PHY0 MAC信道的数据容量与单个PHY信道的数据容量相同。因此，全部PHY信道共享同一带宽。例如，8信道MAC可以馈送4个AP，其中的每个都具有8个PHY信道。整体封装仍然采用MPEG传输(MPT)或MPEG-TS，并且MPT对有效负荷分组是不可知的，无论这些分组实际上是单播还是多播的。
[0044]如图3中所示，控制平面是点对点(P2P)的，而数据平面是点对多点(P2MP)的。存在从M-CMTS到每个CCAP AP的唯一 P2P隧道。该隧道用于控制平面信令。数据平面使用多播MAC和多播IP地址。M-CMTS使用L2TPv3P2P控制平面来告知每个CCAP AP端点要订阅哪个IP地址。控制平面可以使用GCP，其使得L2TPv3属性-值对适合于设备控制。目前，L2TPv3对于控制平面和单播数据平面使用同一目的地IP地址。新的L2TPv3AVP被用于为多播操作指定IP源地址以及IP源和分组地址{S，G}。L2TPv3隧道的存在足以管理端点。下面结合图6和7描述新的AVP0
[0045]针对DEPI的默认子层封装是D-MPT (MPEG-TS)。MPT模式能够被用于MHA多播，当每个QAM信道被连接到一个或只连接到一个数据会话时。请注意对于DEPI MPT而言，对混合数据会话(例如，MHA单播或MHA多播)的任何多路复用，一般都发生在MPT封装之前。因此，MPT封装机制基本上防止了 EQAM从多于一个源接收数据。CMTS核必须知道多个CCAPAP下游组，以及那些组如何与特定上游会话排列在一起。例如，使用单个M-CMTS MAC和四个CCAP AP是可能的，其中每个CCAP AP具有16个下游会话和四个上游会话。CMTS将这点视作一个前向路径和四个返回路径，所有这些都在单个MAC域中。每个上游被分配MAC域中的唯一 US信道。CMTS被配置有CCAP AP的MAC地址和QAM信道的传送流(TSID)，这些QAM信道被布置在同一 MAC域中。可选地，CMTS能够被给定一组MAC地址、MAC域大小，并且随后CMTS将QAM信道分配给MAC域。
[0046]除使用静态寻址的基本MHA多播之外，各种扩展都能够被添加。如果动态多播寻址是想要的，那么互联网组管理协议(IGMP)或等价协议可以被使用(或者当与IGMP相关联的网络、信令和管理功能被需要时)。如果CCAP AP连接到带有单跳网络段的CMTS核，那么由CMTS核发送的任何多播分组将总是到达CCAP AP，并且免除IGMP可以是可能的。当存在被桥接的过渡网络节点时，这种方案也适用于多播分组涌向所有输出端口的情况。
[0047]如果CCAP AP与要求转发要被建立的信息的网络(比如，获知多播路径的被桥接的网络或者被路由的网络)相连接，那么CMTS核和CCAP AP能够运行IGMP，以使得过渡节点能够获知多播地址并且适当地填入它们的转发表。MHA多播独立于基础封装。D-MPT是默认封装，只是因为它是一般用于DEPI的封装。存在其它封装选择。封装能够是分组流协议(PSP)0如果封装是PSP，那么MAP控制平面流量能够被放置在它自己的会话中。该MAP会话能够被用于发送MAP到QAM下游和到CCAP AP上游电路。封装还能够是带有CCAP AP中的DPCSIS下游成帧器的L2TPv3上的以太网。在这层意义上，MHA多播变为L2TPv3多播。
[0048]现在转向图4，来自图3的MHA组件与附加的M-CMTS MAC域310 (2)—起被示出。在此示例中，CMTS通过使用PSP能够将单播流量分离为DEPI单播会话并且将多播流量分离为DEPI多播会话。QAM信道能够订阅一个DEPI单播会话和一个或多个DEPI多播会话。如图4中所示，在MAC310 (I)和PHY320 (I)之间存在一个单播会话350 (I)，并且在MAC310
(2)和PHY320 (2)之间存在一个单播会话350 (2)。MHA多播会话340与图3中保持相同。
[0049]当封装是基于分组(例如，分组流协议(PSP)或L2TPv3上的以太网)时，分组多路复用技术能够被应用到QAM信道中。这种方法的一个优点是跨整个网络维持了多播的效率。如果MHA分组仅是单播的，那么MHA有效负荷多播(端到端网络流量)将不得不跨每个单播会话被复制，并且因此同一有效负荷多播分组将不只一次地遍历该网络并且CMTS将不得不主动管理每个QAM信道的带宽。因此，M-CMTS将不得不保持跟踪去往每个QAM的单播和多播流量的总和，以使得QAM没有缓冲区溢出。
[0050]参照图5，来自图4的MHA组件与附加的M-CMTS MAC域310 (3 )—起被示出。MHA多播会话340以及单播会话350 (I)和350 (2)与图3中保持相同。在此示例中，存在两个附加的多播会话340 (2)和340 (3)，它们由PHY320 (I)和320 (2)订阅。因此，源自MAC310 (1)-310 (3)的全部三个多播流340 (1)-340 (3)分别每个都终止于PHY320 (I)和 320 (2)。
[0051]从图5中可见，存在可能的连接的组合。MHA多播会话能够从任何供应单播DEPI的MAC信道或者从与任何单播MAC信道分开的MAC信道被供应。在多数应用中，单个DEPI隧道能够服务于一组PHY信道。然而，如果有效载荷多播流量最初是在其本地的MAC-PHY对上设立的，并且随后多播会话被使用动态DEPI连接扩展到另一QAM信道，那么到多个QAM信道的多个DEPI多播会话可以被建立起来。
[0052]如果DEPI会话使用基于分组的封装，即，无需使用MPT，那么聚合会话带宽能够被允许超出单个PHY信道的带宽。例如，四个PHY中的每个都使能38Mbps，得到总共152Mbps，而聚合MAC信道具有IOOMbps的限制。CMTS能够在每个QAM基础上执行流量整形(trafficshaping)。随后CMTS能够在聚合MAC域(DEPI会话)上整形流量。可选地，下游和上游中的链路带宽能够被看作具有三个级别或层级:1)每个QAM资源的带宽，2)聚合会话的网络链路的带宽(通常为IGbps或IOGbps)，以及3) CMTS处的每个MAC域中的带宽。
[0053]为了促进针对MHA多播的控制平面活动，L2TP隧道被设置用于传输GCP AVP。图6中示出了用于GCP传输的L2TP分组的示例。分组具有标准以太网头部600和CRC640。该以太网分组内部是可选的VLAN头部605、IPv6或IPv4头部610、可选的UDP头部615、L2TPv3控制头部620、以及一个或多个L2TPv3AVP630的列表。自定义AVP携带MHA多播配置参数。
[0054]如在图6中所见，L2TPv3头部620遵从标准格式参数。这些字段遵从用于连接设置、流动和拆除的L2TPv3请求评论(RFC)3931规定(definition)。数据字段携带用于UEPI控制平面的自定义AVP信息。AVP630包括M、H、长度、供应商ID、属性类型、属性值、和字段。一比特的强制性(M)字段判断AVP是否足够重要来拆除L2TPv3连接，而隐藏(H)字段指示是否使用了加密。
[0055]图7中示出了自定义AVP。在此不对标准L2TPv3AVP进行描述。图7示出了带有自定义字段的来自图6的AVP字段630，这些自定义字段包括IP多播组(G)地址710和多播源(S)地址720。表I中描述了每个自定义字段的值，表I如下:
【权利要求】
1.一种方法，包括: 从有线调制解调器终止系统(CMTS)向多个物理层设备发送控制平面消息，所述控制平面消息包括配置来提供多播地址信息的信息； 在所述CMTS处接收来自所述多个物理层设备中的一个或多个的确认消息；以及 将在所述CMTS处起源的下游外部物理层(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多个物理层PHY设备。
2.如权利要求1所述的方法，其中发送所述控制平面消息包括:将所述控制平面消息发送到具有射频(RF)调制器的物理层设备，所述射频RF调制器用于在所述DEPI流量中将数据传送到多个端点。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述CMTS包括介质访问控制MAC层，所述介质访问控制MAC层用于将所述DEPI流量分发至所述多个PHY层设备。
4.如权利要求1所述的方法，其中多播包括:将所述DEPI流量多播至多播组，所述多播组包括缆上数据服务接口规范(DOCSIS)服务组。
5.如权利要求1所述的方法，还包括:在多播所述DEPI流量之前，基于一个或多个PHY层设备中的每个和基于每个介质访问控制(MAC)域，整形多播DEPI流量。
6.如权利要求1所述的方法，还包括:发送单播DEPI流量至所述PHY层设备中的至少一个。
7.如权利要求1所述的方法，其中发送所述控制平面消息包括发送通用控制协议(GCP)消息和互联网组管理协议IGMP消息中的一个。
8.如权利要求1所述的方法，`其中所述CMTS包括多个介质访问控制(MAC)层用于将多个DEPI多播流多播至所述多个PHY层设备，从而使得所述PHY层设备能够基于所述控制平面消息选择性地订阅所述DEPI多播流。
9.如权利要求1所述的方法，还包括在所述CMTS和所述多个PHY层设备之间建立第2层伪线，其中所述第2层伪线包括第2层隧道协议(L2TP)伪线，并且发送包括通过所述第2层伪线发送所述DEPI流量。
10.一种系统,包括: 有线调制解调器终止系统(CMTS)Jy^ii CMTS被配置来: 向多个物理层设备发送控制平面消息，所述控制平面消息包括被配置来提供多播地址信息的信息； 在所述CMTS处接收来自所述多个物理层设备中的一个或多个的确认消息；以及 网络设备，所述网络设备被配置来: 将在所述CMTS处起源的下游外部物理层(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多个物理层PHY设备。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述多个物理层(PHY)设备每个都具有射频(RF)调制器，所述射频RF调制器被配置来在所述DEPI流量中将数据传送到多个端点。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述CMTS包括介质访问控制(MAC)层，所述介质访问控制MAC层用于将所述DEPI流量分发至多所述多个PHY层设备。
13.如权利要求10所述的系统，其中所述网络设备被配置来将所述DEPI流量多播至多播组，所述多播组包括缆上数据服务接口规范DOCSIS服务组。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述CMTS还被配置来在多播所述DEPI流量之前，基于一个或多个PHY层设备中的每个和基于每个介质访问控制(MAC)域，整形多播DEPI流量。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述CMTS还被配置来发送单播DEPI流量至所述PHY层设备中的至少一个。
16.如权利要求10所述的系统，其中所述CMTS包括多个介质访问控制(MAC)层用于将多个DEPI多播流多播至所述多个PHY层设备，从而使得所述PHY层设备能够基于所述控制平面消息选择性地订阅所述DEPI多播流。
17.如权利要求10所述的系统，其中所述CMTS还被配置来在所述CMTS和所述多个PHY层设备之间建立第2层伪线，其中所述第2层伪线包括第2层隧道协议(L2TP)伪线。
18.编码有指令的一种或多种计算机可读介质，当所述指令被处理器执行时，使得所述处理器执行以下操作: 向多个物理层设备发送控制平面消息，所述控制平面消息包括被配置来提供多播地址信息的信息； 接收来自所述多个物理层设备中的一个或多个的确认消息；以及 通过第2层伪线将下游外部物理层(PHY)接口(DEPI)流量多播至所述多个物理(PHY)层设备。
19.如权利要求18所述的计算机可读介质，其中用于发送的指令包括当被执行时使得所述处理器发送所述控制 平面消息至具有射频(RF)调制器的物理层设备的指令，所述射频RF调制器用于将所述DEPI流量中的数据传送至多个端点。
20.如权利要求18所述的计算机可读介质，其中用于多播的指令包括当被处理器执行时使得所述处理器将所述DEPI流量多播至多播组的指令，所述多播组包括缆上数据服务接口规范(DOCSIS)服务组。
【文档编号】H04L12/28GK103828303SQ201280044895
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】约翰·T·查普曼, 萨吉塔·拉马克里斯南 申请人:思科技术公司