專利名稱：組合的電機(jī)械和固態(tài)交換架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及網(wǎng)絡(luò)交換。更具體而言，本發(fā)明提供了用于有效地和高效地將纜線切換到可用活動(dòng)線路卡的技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)之類的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(headend)一般包括連接到各條纜線的多個(gè)線路卡。纜線可以是連接到線纜線路(cable plant)和線纜網(wǎng)絡(luò)的同軸線纜線或光纖線路。由于多種原因可能引發(fā)線路卡故障，因此經(jīng)常需要通過(guò)提供冗余線路卡來(lái)提供支持高可用性和冗余的機(jī)制。
在某些示例中，保護(hù)線路卡與活動(dòng)線路卡一起提供。例如，一個(gè)保護(hù)線路卡可以與5個(gè)活動(dòng)線路卡相關(guān)聯(lián)。如果連接到纜線的活動(dòng)線路卡發(fā)生故障，則纜線被切換到保護(hù)線路卡上。然而，用于將纜線從故障線路卡切換到保護(hù)線路卡的硬件機(jī)制是受限的。在許多情況下，硬件切換機(jī)制在切換和正常操作期間都會(huì)引起損耗和效率低下。示例是可以從Frederick，Maryland的Weinschel公司獲得的Weinschel外部RF交換機(jī)和可以分別從Schaumburg，Illinois的Motorola公司和Wayne，Pennsylvania的Arris公司獲得的Motorola和Arris內(nèi)部RF交換機(jī)?？色@得的交換機(jī)僅支持N+1冗余，并且需要兩個(gè)分離的卡以支持上游和下游應(yīng)用。此外，交換機(jī)還需要3dB分離器或低隔離組件，這些組件引起DS信號(hào)質(zhì)量降低。
因此，希望提供用于改進(jìn)在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中提供冗余的機(jī)制的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于允許高效地將纜線從故障線路卡切換到保護(hù)線路卡的方法和裝置。線路卡可以安排在既支持上游發(fā)送頻率又支持下游發(fā)送頻率的多個(gè)保護(hù)和活動(dòng)組中。本發(fā)明的技術(shù)使用電機(jī)械中繼器(electro-mechanical relay)和固態(tài)開關(guān)(solid state switch)技術(shù)來(lái)啟用大數(shù)量的多個(gè)冗余組。
根據(jù)各種實(shí)施例，本發(fā)明的技術(shù)不需要使用無(wú)源分離器(passivesplitter)，從而消除了這些分離器的額外插損，同時(shí)滿足了超過(guò)60dB的信道到信道隔離。由于電機(jī)械中繼器的隔離，該技術(shù)和機(jī)制也不需要禁用下游上變頻器，從而消除了故障安全切換期間潛在的共信道干擾。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種冗余線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器。該線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器包括通過(guò)模塊和交換模塊。通過(guò)模塊耦合到多個(gè)活動(dòng)線路卡和多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口。通過(guò)模塊被配置為經(jīng)由多個(gè)通過(guò)模塊電機(jī)械開關(guān)將多個(gè)活動(dòng)線路卡連接到多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口。交換模塊包括多個(gè)交換模塊電機(jī)械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)機(jī)制。交換模塊與控制電路相關(guān)聯(lián)，并且耦合到通過(guò)模塊?？刂齐娐吠ㄟ^(guò)經(jīng)由通過(guò)模塊將多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到冗余線路卡，來(lái)對(duì)線路卡故障信息作出響應(yīng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器處支持冗余的方法。多個(gè)活動(dòng)線路卡經(jīng)由在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器處的多個(gè)電機(jī)械開關(guān)耦合到多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口。監(jiān)視多個(gè)活動(dòng)線路卡之一的故障。在檢測(cè)到故障時(shí)將多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到保護(hù)線路卡。多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一被經(jīng)由電機(jī)械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)機(jī)制切換到保護(hù)線路卡。
對(duì)本發(fā)明本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解可通過(guò)參考說(shuō)明書的剩余部分和附圖實(shí)現(xiàn)。


通過(guò)結(jié)合附圖參考下面的描述可以最好地理解本發(fā)明，附示了本發(fā)明的特定實(shí)施例。
圖1是可以使用本發(fā)明的技術(shù)的系統(tǒng)的圖示表示。
圖2是示出冗余線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)交換體系結(jié)構(gòu)的圖示表示。
圖3是示出通過(guò)模塊的圖示表示。
圖4是示出交換模塊的圖示表示。
圖5是示出具有10個(gè)線路卡的通過(guò)模塊的圖示表示。
圖6是示出具有10個(gè)線路卡的交換模塊的圖示表示。
圖7是示出故障接管(failover)的流程過(guò)程圖。
圖8是可用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的圖示表示。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)參考本發(fā)明的某些特定實(shí)施例以用于執(zhí)行本發(fā)明，這些特定實(shí)施例包括由發(fā)明人預(yù)期的最佳模式。這些特定實(shí)施例的示例在附圖中示出。盡管結(jié)合這些特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解這并不是要將本發(fā)明限制在所述實(shí)施例。相反地，其試圖覆蓋可以包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等同物。
圖1是可以使用本發(fā)明的技術(shù)的系統(tǒng)的圖示表示。盡管圖1被用來(lái)在線纜調(diào)制解調(diào)器上下文中描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的技術(shù)是通用的，并且可以應(yīng)用于多種上下文中。線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器101將包括線纜調(diào)制解調(diào)器103、105和107以及IP電話109在內(nèi)的各種設(shè)備耦合到網(wǎng)絡(luò)111。將線纜設(shè)備耦合到網(wǎng)絡(luò)的諸如同軸線或光纖線路之類的任何線路在這里被稱為纜線。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)111，各種設(shè)備可以訪問(wèn)服務(wù)器113和服務(wù)器115。在一個(gè)示例中，網(wǎng)絡(luò)111是因特網(wǎng)。線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器101包括活動(dòng)線路卡101a和冗余線路卡101b。線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器101可以包含其他組件，這些組件中的某一些可以具有備份組件，而另外一些具有獨(dú)立組件?；顒?dòng)線路卡101a包括允許各種設(shè)備103-109與服務(wù)器113和115通信的功能。
例如，線路卡101a為各種線纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理功率和頻率范圍。在許多情況下，線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器101監(jiān)視活動(dòng)線路卡101a的狀態(tài)，并跟蹤保護(hù)線路卡101b的可用性。
圖2是線路卡冗余模塊的圖示表示。任何用于將纜線連接到活動(dòng)線路卡和保護(hù)線路卡的機(jī)制在這里被稱為線路卡冗余模塊。根據(jù)各種實(shí)施例，線路卡冗余模塊與線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。線路卡冗余模塊可以是線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)的一部分，或者可以完全是單獨(dú)的實(shí)體。在某些示例中，線路卡冗余模塊包括通過(guò)模塊221和交換模塊231。通過(guò)模塊221將線路卡耦合到纜線。
根據(jù)各種實(shí)施例，在線路卡冗余模塊中提供了一些機(jī)制，以顯著減少信號(hào)損耗和失真。通過(guò)減少信號(hào)損耗和失真，可以節(jié)省功率，并且在許多情況下，活動(dòng)線路卡幾乎可以直接連接到纜線。線路卡冗余模塊還可以包括交換模塊。在許多示例中，交換模塊231包括用于在活動(dòng)線路卡發(fā)生故障時(shí)將纜線連接到冗余線路卡或保護(hù)線路卡的功能。交換模塊231可以與控制電路233相關(guān)聯(lián)，控制電路233以信號(hào)告知通過(guò)模塊和交換模塊內(nèi)的各個(gè)機(jī)制重路由數(shù)據(jù)線。交換模塊231可以與線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器操作系統(tǒng)接觸。線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器操作系統(tǒng)跟蹤保護(hù)線路卡的可用性以及活動(dòng)線路卡的故障。
應(yīng)當(dāng)注意，盡管通過(guò)模塊221和交換模塊231被示為線路卡冗余模塊內(nèi)的分離實(shí)體，但是這兩個(gè)模塊的機(jī)制和功能可以以多種不同的方式安排。在某些示例中，通過(guò)模塊和交換模塊可以是單個(gè)實(shí)體。在其他示例中，模塊還可以進(jìn)一步被劃分為附加模塊。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到多種安排。
圖3是通過(guò)模塊的一個(gè)示例的圖示表示。在該示例中，支持六個(gè)線路卡，其中多達(dá)兩個(gè)線路卡可操作為冗余線路卡。這六個(gè)線路卡可以連接到線路卡接口301、302、303、304、305和316?？梢灾С侄噙_(dá)六條纜線。如果所有六個(gè)線路卡都是活動(dòng)的，則六條纜線可以通過(guò)纜線接口307、308、309、310、311和318連接。然而，如果只有四個(gè)線路卡是活動(dòng)的，并且與接口303和316相關(guān)聯(lián)的線路卡是兩個(gè)冗余線路卡，則纜線可以通過(guò)端口307、308、310和311連接。到交換模塊的接口也通過(guò)端口306和312-317提供。多種電機(jī)械開關(guān)被包括在通過(guò)模塊中，以允許在纜線和線路卡之間實(shí)現(xiàn)基本無(wú)損的傳輸。任何允許在分離的系統(tǒng)之間進(jìn)行RF信號(hào)的基本無(wú)損的傳輸?shù)拈_關(guān)在這里被稱為電機(jī)械開關(guān)。
這與固態(tài)開關(guān)、分離器或其他設(shè)備不同，這些設(shè)備在同時(shí)傳輸期間或者引起顯著損耗，或者缺乏足夠的RF隔離。在一個(gè)示例中，電機(jī)械開關(guān)是這樣的中繼器，其允許在纜線和線路卡之間有幾乎金屬到金屬的接觸以實(shí)現(xiàn)低損耗和高隔離。根據(jù)各種實(shí)施例，中繼器351-360被用來(lái)互連線路卡和纜線。諸如中繼器351之類的各個(gè)中繼器具有耦合到纜線的連接節(jié)點(diǎn)1。中繼器或者可以切換到允許纜線接口307連接到節(jié)點(diǎn)3和線路卡接口301，或者可以切換到節(jié)點(diǎn)2和到交換模塊315的接口。
圖4是耦合到圖3的通過(guò)模塊的交換模塊的圖示表示。接口401至406允許將交換模塊連接到通過(guò)模塊。交換模塊包括中繼器451至457、460和468-469，以允許纜線從發(fā)生故障的線路卡切換到冗余線路卡。盡管交換模塊可以完全用中繼器實(shí)現(xiàn)，但是不得不使用一定數(shù)目的相對(duì)較大的中繼器。因此，本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制認(rèn)識(shí)到過(guò)去使用的固態(tài)開關(guān)481可以與中繼器相組合以允許仍然相對(duì)無(wú)損的傳輸和高隔離，同時(shí)維持靈活性和縮放性。固態(tài)開關(guān)481允許RF信號(hào)被導(dǎo)向至特定端口。盡管固態(tài)開關(guān)481可能引入某些失真，但是由于對(duì)于纜線和線路卡之間的任何給定路徑只使用了單個(gè)固態(tài)開關(guān)481，因此僅僅引入了最小的失真。
圖5是通過(guò)模塊的一個(gè)示例的圖示表示。在該示例中，支持十個(gè)線路卡，其中多達(dá)兩個(gè)線路卡可操作為冗余線路卡。這十個(gè)線路卡可以連接到線路卡接口501、503、504、505、506、507、510、511、515和516。也可以支持多達(dá)十條纜線。如果所有十個(gè)線路卡都是活動(dòng)的，則十條纜線可以通過(guò)纜線接口502、508、509、512、513、514、517、518、519和520連接。然而，如果只有八個(gè)線路卡是活動(dòng)的，并且與接口501和503相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)線路卡冗余，則纜線可以通過(guò)端口513、514、517、518、508、509、512和5 19連接。到交換模塊的接口也通過(guò)端口521-530提供。
多種電機(jī)械開關(guān)被包括在通過(guò)模塊中，以允許在在纜線和線路卡之間進(jìn)行基本無(wú)損的傳輸，同時(shí)維持不同信號(hào)路徑之間的高隔離。在一個(gè)示例中，電機(jī)械開關(guān)是這樣的中繼器，其允許在纜線和線路卡之間有幾乎金屬到金屬的接觸。根據(jù)各種實(shí)施例，中繼器551-564被用來(lái)互連線路卡和纜線。諸如中繼器557之類的各個(gè)中繼器具有耦合到纜線的連接節(jié)點(diǎn)1。中繼器或者可以切換到允許纜線接口510連接到線路卡接口501，或者可以切換到節(jié)點(diǎn)2和交換模塊接口522。
每個(gè)中繼器依賴于各種線路卡的狀態(tài)而轉(zhuǎn)換。例如，中繼器557轉(zhuǎn)換到3位置(當(dāng)與接口510相關(guān)聯(lián)的線路卡可用時(shí)，將節(jié)點(diǎn)1和接口513連接到節(jié)點(diǎn)3和接口510)。然而，如果與接口510相關(guān)聯(lián)的線路卡變得不可用，則中繼器557轉(zhuǎn)換到2位置(將接口513連接到接口522和交換模塊)。纜線被通過(guò)交換模塊從故障線路卡重路由到保護(hù)線路卡。在某些情況下，一個(gè)線路卡可用來(lái)保護(hù)9個(gè)線路卡。即，如果這9個(gè)線路卡中的任何一個(gè)發(fā)生故障，則保護(hù)線路卡接管。該配置在這里被稱為1P+9配置。然而，本發(fā)明的技術(shù)允許其他安排或線路卡分組。在某些示例中，線路卡可通過(guò)服務(wù)分組。在其他示例中，線路卡通過(guò)優(yōu)先級(jí)分組。例如，一個(gè)冗余線路卡可被安排為保護(hù)7個(gè)線路卡，而另一個(gè)冗余線路卡保護(hù)一個(gè)特別重要的映射到DOCSIS服務(wù)流的線路卡。該配置在這里被稱為1P+7，2P+1。在另一個(gè)示例中，第一冗余線路卡可被安排為保護(hù)三個(gè)線路卡，而第二冗余線路卡可被安排為保護(hù)5個(gè)卡。該配置在這里被稱為1P+3，2P+5。下面的表示出了基于特定線路卡的可用性或不可用性的各種冗余線路卡分組以及開關(guān)位置。
表1.通過(guò)模塊的中繼器位置


圖6是耦合到圖5的通過(guò)模塊的交換模塊的圖示表示。接口601-610允許將交換模塊連接到通過(guò)模塊。交換模塊包括中繼器651-664，以允許纜線從故障線路卡切換到冗余線路卡。盡管交換模塊可以完全用中繼器實(shí)現(xiàn)，但是一定數(shù)目的相對(duì)較大的中繼器將不得不使用，從而使下一步的向上可縮放性變得不可能。因此，本發(fā)明的技術(shù)和機(jī)制認(rèn)識(shí)到固態(tài)開關(guān)681和683可以與中繼器一起使用，從而仍然允許進(jìn)行相對(duì)無(wú)損的傳輸、高隔離，同時(shí)保持靈活性和可縮放性。隨著線路卡的數(shù)目增加，在交換模塊中需要的固態(tài)開關(guān)的數(shù)目線性增加。如果不使用固態(tài)開關(guān)，則需要的中繼器的數(shù)目會(huì)更快速地增長(zhǎng)。固態(tài)開關(guān)681允許RF信號(hào)被導(dǎo)向至特定端口。盡管固態(tài)開關(guān)681可能引入某些失真，但是由于對(duì)于纜線和線路卡之間的任何給定路徑從固態(tài)開關(guān)681或683中只會(huì)產(chǎn)生最小的失真結(jié)果，因此引入了最小的失真。下面的表2示出了依賴于冗余組和卡故障的各個(gè)中繼器的開關(guān)位置。
表2.交換模塊的中繼器位置






圖7是示出可用來(lái)將纜線從活動(dòng)線路卡切換到冗余線路卡的一種機(jī)制的流程過(guò)程圖。在701，檢測(cè)到線路卡故障。線路卡故障一般由線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器操作系統(tǒng)檢測(cè)。然而，也可以使用對(duì)線路卡執(zhí)行心跳(heartbeat)檢查的硬件機(jī)制。在某些示例中，線路卡故障來(lái)源于線路卡電源的故障，或者來(lái)源于線路卡上變頻器模塊的故障。在703，線路卡冗余模塊控制電路識(shí)別發(fā)生故障的線路卡。在705，確定是否有可用的保護(hù)線路卡。在707，參考表或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制以確定要轉(zhuǎn)換的開關(guān)。在許多情況下，表類似于表1和表2。在709，任何中繼器和固態(tài)設(shè)備被切換。在711，執(zhí)行路由表切換。
實(shí)現(xiàn)線路卡切換的本發(fā)明的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。根據(jù)各種實(shí)施例，冗余開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在高帶寬網(wǎng)絡(luò)(如線纜網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中。在線纜網(wǎng)絡(luò)的上下文中，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在諸如可以從思科系統(tǒng)公司獲得的Cisco UBR TBD(3G路由器)之類的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中。
圖8圖示了根據(jù)特定實(shí)施例可用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的基本組件。盡管本發(fā)明的技術(shù)可被集成到線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中，但是本發(fā)明也可以用在獨(dú)立系統(tǒng)中。圖8示出了使用線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)現(xiàn)方式。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802是外部數(shù)據(jù)源和線纜系統(tǒng)之間的接口組件。外部數(shù)據(jù)源經(jīng)由光纖、微波鏈路、衛(wèi)星鏈路或者各種其他介質(zhì)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802。如上所述，媒體訪問(wèn)控制塊(MAC塊)804接收來(lái)自數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802的數(shù)據(jù)包，并利用MAC頭部對(duì)其進(jìn)行封裝。
在如圖8所示的特定實(shí)施例中，CMTS提供三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層上的功能，這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層包括物理層832、媒體訪問(wèn)控制(MAC)層830和網(wǎng)絡(luò)層834。通常，物理層負(fù)責(zé)接收和發(fā)送線纜線路上的RF信號(hào)。物理層的硬件部分包括下游調(diào)制器和發(fā)送器806以及上游解調(diào)器和接收器814。物理層還包括用于驅(qū)動(dòng)物理層的硬件組件的軟件886。
一旦信息數(shù)據(jù)包被解調(diào)器/接收器814解調(diào)，其隨后就被傳遞到MAC層830。MAC層830的主要目的是優(yōu)選地根據(jù)上述用于數(shù)據(jù)發(fā)送的DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)或其他信息對(duì)MAC頭部?jī)?nèi)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝和解封裝。
MAC層830包括MAC硬件部分804和MAC軟件部分884，這兩個(gè)部分一起動(dòng)作以利用系統(tǒng)上線纜調(diào)制解調(diào)器的適當(dāng)MAC地址對(duì)信息數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝。在上游信息已被MAC層830處理后，其隨后被傳遞到網(wǎng)絡(luò)層834。網(wǎng)絡(luò)層834包括用于使上游信息數(shù)據(jù)包被切換到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802上的適當(dāng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口的交換軟件882。
當(dāng)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802處從外部源接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層834內(nèi)的交換軟件將數(shù)據(jù)包傳遞到MAC層830。MAC塊804經(jīng)由單向通信介質(zhì)將信息發(fā)送到下游調(diào)制器和發(fā)送器806。下游調(diào)制器和發(fā)送器806獲取數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)(或其他信息)，并例如使用QAM調(diào)制將其轉(zhuǎn)換為下游載波上的經(jīng)調(diào)制下游幀，如MPEG或ATM幀(也可以使用其他調(diào)制方法，如CDMA(碼分多址)、OFDM(正交頻分復(fù)用)、FSK(頻移鍵控))。返回的數(shù)據(jù)被類似地利用例如QAM16或QSPK調(diào)制。來(lái)自其他服務(wù)(例如電視)的數(shù)據(jù)在組合器807處被添加。轉(zhuǎn)換器808將經(jīng)調(diào)制RF電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，光信號(hào)可以被光纖節(jié)點(diǎn)810接收并被發(fā)送到線纜調(diào)制解調(diào)器集線器。
應(yīng)當(dāng)注意，CMTS(未示出)的替換實(shí)施例可以不包括網(wǎng)絡(luò)層834。在這種實(shí)施例中，CMTS設(shè)備可以僅包括物理層和MAC層，這兩個(gè)層負(fù)責(zé)根據(jù)用于線纜調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)上的信息發(fā)送的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)修改數(shù)據(jù)包。CMTS設(shè)備的這些替換實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)層834也可以被包括在內(nèi)，例如作為用于分組交換網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)路由器的一部分。
在特定實(shí)施例中，CMTS的網(wǎng)絡(luò)層被配置為耦合到標(biāo)準(zhǔn)路由器的線纜線路卡，該標(biāo)準(zhǔn)路由器包括物理層832和MAC層830。線纜線路卡可以是線路卡冗余模塊的一部分。利用這類配置，CMTS能夠利用交換軟件塊882向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802發(fā)送IP數(shù)據(jù)包并從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802接收IP數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802是外部數(shù)據(jù)源和線纜系統(tǒng)之間的接口組件。外部數(shù)據(jù)源例如經(jīng)由光纖、微波鏈路、衛(wèi)星鏈路或各種介質(zhì)向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口802發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口包括用于接口到各種網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng)、ATM、幀中繼等)的硬件和軟件。
如圖8所示，CMTS包括硬件塊850，硬件塊850包括一個(gè)或多個(gè)處理器855和存儲(chǔ)器857。這些硬件組件與CMTS內(nèi)各層的軟件和其他硬件部分進(jìn)行交互。存儲(chǔ)器857例如可以包括I/O存儲(chǔ)器(例如緩沖器)、程序存儲(chǔ)器、共享存儲(chǔ)器等。硬件塊850可以物理地與其他CMTS組件駐留在一起。
在一個(gè)實(shí)施例中，軟件實(shí)體882、884和886被實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行在硬件850上的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的一部分。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可用來(lái)監(jiān)視各種線路卡的活動(dòng)性。
盡管參考特定實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，可以對(duì)所公開實(shí)施例的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行變化。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以用在多種通信協(xié)議中，并且不應(yīng)當(dāng)限于上述的一種。例如，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器具有多種實(shí)施例，這些實(shí)施例包括耦合到路由器或多播路由器的線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)。線纜調(diào)制解調(diào)器也可以是分離實(shí)體，或者完全集成到客戶端系統(tǒng)中。除了上述內(nèi)容外，本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)在差分和單端配置中。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，包括耦合到多個(gè)活動(dòng)線路卡和多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口的通過(guò)模塊，所述通過(guò)模塊被配置為經(jīng)由多個(gè)通過(guò)模塊電機(jī)械開關(guān)將所述多個(gè)活動(dòng)線路卡連接到所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口；包括多個(gè)交換模塊電機(jī)械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)機(jī)制的交換模塊，所述交換模塊與控制電路相關(guān)聯(lián)，并且耦合到所述通過(guò)模塊，其中控制電路通過(guò)經(jīng)由所述通過(guò)模塊將所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到冗余線路卡，來(lái)對(duì)線路卡故障信息作出響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述通過(guò)模塊耦合到多個(gè)冗余線路卡。
3.如權(quán)利要求1-2中任何一個(gè)所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述多個(gè)冗余線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)所述活動(dòng)線路卡的子集。
4.如權(quán)利要求2所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述多個(gè)冗余線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)所有活動(dòng)線路卡。
5.如權(quán)利要求2所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述多個(gè)冗余線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)特定服務(wù)。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述控制電路參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)確定轉(zhuǎn)換所述多個(gè)電機(jī)械開關(guān)中的哪一個(gè)，以將所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到所述冗余線路卡。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器是線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口中的每一個(gè)耦合到線纜線路。
9.如權(quán)利要求1-8中任何一個(gè)所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述多個(gè)線路卡包括上游和下游線路卡。
10.一種用于在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器處支持冗余的方法，包括經(jīng)由在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器處的多個(gè)電機(jī)械開關(guān)將多個(gè)活動(dòng)線路卡耦合到多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口；監(jiān)視所述多個(gè)活動(dòng)線路卡之一的故障；在檢測(cè)到故障后將所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到保護(hù)線路卡，其中所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一被經(jīng)由電機(jī)械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)機(jī)制切換到所述保護(hù)線路卡。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中冗余線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器包括多個(gè)保護(hù)線路卡。
12.如權(quán)利要求10-11所述的方法，其中所述多個(gè)保護(hù)線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)所述多個(gè)活動(dòng)線路卡的子集。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)保護(hù)線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)所有活動(dòng)線路卡。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)保護(hù)線路卡中的每一個(gè)可操作用來(lái)保護(hù)特定服務(wù)。
15.如權(quán)利要求10-14中任何一個(gè)所述的方法，其中參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)確定轉(zhuǎn)換所述多個(gè)電機(jī)械開關(guān)中的哪一個(gè)，以將所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到所述保護(hù)線路卡。
16.如權(quán)利要求10-15中任何一個(gè)所述的方法，其中所述線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器是線纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求10-16中任何一個(gè)所述的方法，其中所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口中的每一個(gè)耦合到線纜。
18.如權(quán)利要求10-17中任何一個(gè)所述的方法，其中所述多個(gè)線路卡包括上游和下游線路卡。
19.一種線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，包括用于經(jīng)由在線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器處的多個(gè)通過(guò)模塊電機(jī)械開關(guān)將多個(gè)活動(dòng)線路卡耦合到多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口的裝置；用于監(jiān)視所述多個(gè)活動(dòng)線路卡之一的故障的裝置；用于在檢測(cè)到故障后將所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一切換到保護(hù)線路卡的裝置，其中所述多個(gè)活動(dòng)線纜網(wǎng)絡(luò)端口之一被經(jīng)由電機(jī)械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)機(jī)制切換到所述保護(hù)線路卡。
20.如權(quán)利要求19所述的線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，其中冗余線纜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器包括多個(gè)保護(hù)線路卡。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于允許高效地將纜線從故障線路卡切換到保護(hù)線路卡的方法和裝置。線路卡可以安排在既支持上游發(fā)送頻率又支持下游發(fā)送頻率的多個(gè)保護(hù)和活動(dòng)組中。提供了組合的電機(jī)械和固態(tài)交換架構(gòu)，以允許高效地將纜線重新分配到線路卡。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1875576SQ200480032320
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者周加懷, 里克·邁勒 申請(qǐng)人:思科技術(shù)公司