(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向通信システムにおいて、パケット化されたデータを異なるネットワークの間で、通信プロトコルの階層化レイヤを使用して通信するための方法であって、
受信された第１のプロトコル・レイヤ内のＩＰパケット宛先アドレスを所定のＩＰアドレスと比較して、アドレス整合があるかどうかを決定するステップと、
前記アドレス整合に応答して、前記受信されたＩＰパケットのペイロードをインターネット・ネットワークからローカル・ネットワークへ、第２のプロトコル・レイヤ・アドレスを受信された第２のプロトコル・レイヤ・アドレスの代わりに使用することによって、リダイレクトするステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
アドレス整合がなかった場合、
前記受信されたＩＰパケットの前記ペイロードは、前記ローカル・ネットワークとは異なる宛先に向けて送られて、前記ローカル・ネットワークにより実行される異なる第２のアプリケーションと同時に動作する第１のアプリケーションがサポートされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のアプリケーションは、（ａ）ｗｅｂサーフィン・アプリケーション、（ｂ）Ｅメール、（ｃ）インターネット電話／テレビ電話のうち１つであり、
前記第２のアプリケーションは、（ｉ）家電製品コントロール、（ｉｉ）周辺装置コントロールおよび（ｉｉｉ）診断機能のうち１つである
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のプロトコル・レイヤ・アドレスは、（ＭＡＣ）アドレスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記双方向通信システムはケーブル・モデムであり、
前記リダイレクトされたペイロードの受信に応答して、アプリケーションを開始するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記リダイレクトするステップは、前記受信されたＩＰパケットのペイロードを第１のネットワークから通信バッファへリダイレクトして、（ａ）家電製品コントロール、（ｂ）周辺装置コントロール、（ｃ）通信機能、（ｄ）診断機能および（ｅ）セキュア・プライベート・インターネットまたはイントラネット通信機能、のうち１つまたは複数を備えるローカル・アプリケーションをサポートすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
インターネット・プロトコル（ＩＰ）を使用する双方向通信デバイスにおいて、ＩＰデータを処理するための方法であって、
受信された第１のプロトコル・レイヤ内のＩＰパケットのＩＰ宛先アドレスを所定のＩＰアドレスと比較して、アドレス整合があるかどうかを決定するステップと、
前記受信されたＩＰパケットのペイロードを、前記アドレス整合に応答して決定された第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスを使用してリダイレクトするステップと、
前記ステップの比較におけるアドレス整合がないとの決定に応答して、前記受信されたＩＰパケットに関連付けられた、前記アドレス整合に応答して決定された第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスと異なる別の第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスを使用して、前記受信されたＩＰパケットの前記ペイロードをリダイレクトするステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスを使用した前記リダイレクトされたペイロードを、受信するステップと、
前記リダイレクトされたペイロードの受信に応答して、アプリケーションを開始するステップとを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定のＩＰアドレスは、プライベートかつ非公開のインターネット使用向けに指定された１つまたは複数のアドレスのクラス内であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記リダイレクトするステップにおいて、
前記リダイレクトするステップは、前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスを、受信された第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスの代わりに使用するステップ
を備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記リダイレクトするステップは、前記受信されたＩＰパケットのペイロードを第１のネットワークから異なる第２のネットワークへ、パケット毎にリダイレクトすることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記受信されたＩＰパケットの前記ペイロードは、第１の公的なインターネット・ネットワークから、（ａ）イーサネット（登録商標）ネットワーク、（ｂ）ユニバーサル・シリアルバス（ＵＳＢ）ネットワークおよび（ｃ）ホーム・フォンライン・ネットワーキング・アライアンス（Home Phoneline Networking Alliance）（ＨＰＮＡ）ネットワークのうち１つを備える第２のローカル・ネットワークへリダイレクトされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記リダイレクトするステップは、前記受信されたＩＰパケットのペイロードを第１のネットワークから前記双方向通信デバイス内の通信バッファへリダイレクトすることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記リダイレクトするステップが、前記受信されたＩＰパケットのペイロードを第１のネットワークから前記双方向通信デバイス内の通信バッファへリダイレクトして、（ａ）家電製品コントロール、（ｂ）周辺装置コントロール、（ｃ）通信機能、（ｄ）診断機能および（ｅ）セキュア・プライベート・インターネットまたはイントラネット通信機能のうち１つまたは複数を備えるローカル・アプリケーションをサポートすることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
受信された個々のＩＰパケットについて、前記リダイレクトするステップは、前記受信されたＩＰパケットのペイロードを第１のネットワークから前記双方向通信デバイス内の通信バッファへ、受信された第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスの代わりに前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスを使用することによって、リダイレクトすることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記双方向通信デバイスは、ケーブル・モデムであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスは、前記受信されたＩＰパケット宛先アドレスを前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）アドレスにマッピングするデータベースから決定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のプロトコル（ＭＡＣ）レイヤは、前記ＩＰレイヤとは異なる階層通信レイヤであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のプロトコル・レイヤ・アドレスは、前記パケット化されたデータのパケットにおいて代わりに使用され、および
前記受信された第２のプロトコル・レイヤ・アドレスは、前記ローカル・ネットワークで受信された宛先に対応し、
第２のプロトコル・レイヤ・アドレスと受信された第２のプロトコル・レイヤ・アドレスは、第１のプロトコル・レイヤと異なる第２のプロトコル・レイヤ内に存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＩＰデータは、通信プロトコルの階層化レイヤの形式で構造化され、前記アドレス整合に基づいて、前記ＩＰアドレスは、第２のプロトコル・レイヤに存在する第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）宛先アドレスに割り当てられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２１】
前記受信されたＩＰパケットは、前記第２のプロトコル・レイヤ（ＭＡＣ）宛先アドレスを使用して、前記第２のプロトコル・レイヤ宛先アドレスに対応するアプリケーションを実行するデバイスにリダイレクトされることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ケーブル・モデム、コンピュータ、ＴＶ、ＶＣＲまたは関連する周辺デバイス内でデータをルーティング（方向付け）し、かつアプリケーションを開始するのに適した、双方向インターネット互換通信システムおよびユーザー・インターフェイスに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ホーム・エンターテインメント・システムは、多数のソースおよび多数の宛先の通信を必要とするパーソナル・コンピュータおよびテレビ機能（ＰＣ／ＴＶ機能）をますます備えるようになっている。このようなシステムは、衛星または地上波のソースからデータを受信することができ、これには高品位テレビ（ＨＤＴＶ）放送、マイクロ波マルチポイント配信システム（Microwave Multi-point Distribution System）（ＭＭＤＳ）放送およびデジタル・ビデオ放送（ＤＶＢ）が含まれる。このようなシステムはまた、たとえばケーブル・モデムを使用して放送リンクまたは同軸リンク（たとえば、ケーブルＴＶ回線）を介して、あるいはＡＤＳＬまたはＩＳＤＮ（非対称デジタル加入者回線または総合サービス・デジタル網）互換モデムを使用してテレビ回線リンクを介して、高速インターネット・アクセスを提供することもできる。ホーム・エンターテインメント・システムはまた、異なる通信ネットワークを使用して、ローカル・デバイスと通信することもできる。このようなローカル・デバイスには、デジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）、ＣＤＲＯＭ、ＶＨＳおよびデジタルＶＨＳ（ＤＶＨＳ（商標））タイプのプレイヤ、ＰＣ、セットトップボックスおよび多数の他のタイプのデバイスが含まれる。
【０００３】
ケーブルおよび他のタイプのモデムを使用してインターネット互換双方向通信をサポートするホーム・エンターテインメント・システムが、異なるネットワーク上のネットワーク・デバイスとシームレスに通信できることが望ましい。たとえば、このようなホーム・エンターテインメント・システムは、イーサネット（登録商標）、ＨＰＮＡ（Home Phoneline Networking Alliance）またはユニバーサル・シリアルバス（ＵＳＢ）ローカル・ネットワーク上で通信することができる。これらの要件および関連する問題が、本発明によるシステムによって対処される。
【０００４】
（発明の概要）
双方向通信システムは、パケット化されたデータを異なるネットワークの間で、通信プロトコルの階層化レイヤ（たとえば、インターネット・プロトコル（ＩＰ）およびメディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）レイヤを含む）を使用してシームレスに通信するための方法を使用する。この方法は、第１のプロトコル・レイヤにおいて受信されたＩＰパケット宛先アドレスを所定のＩＰアドレスと比較して、アドレス整合があるかどうかを決定することを含む。
このようなアドレス整合があると、受信された第２のプロトコル・レイヤ・アドレス（たとえば、ＭＡＣアドレス）の代わりに第２のプロトコル・レイヤ・アドレスを使用することによって、受信されたＩＰパケットのペイロードがインターネット・ネットワークからローカル・ネットワークへ、リダイレクトされる。もう１つの機能では、リダイレクトされたペイロード・データの受信に応答して、第２のアプリケーション（たとえば、周辺装置コントロール）が第１のアプリケーション（たとえば、ｗｅｂサーフィン）と同時に動作するように開始される。
【０００５】
（図面の詳細な説明）
双方向通信システム（たとえば、ケーブル・モデム）は、パケット化されたデータを異なるネットワークの間で、階層的に編成された通信プロトコルを使用してシームレスに通信することをサポートする。パケット分類子（packet classifier）およびＭＡＣフレーム・ヘッダ編集機能（ネットワーク・フィルタ）がケーブル・モデム・システムに都合良く組み込まれて、モデムに接続されるＰＣなどの加入者宅内機器（Customer Premise Equipment ＣＰＥ）によるローカル・アプリケーションのオペレーションをサポートする。このようなアプリケーションには、たとえば、（ａ）暖房コントロールなどの家電製品コントロール、（ｂ）ＴＶまたはＶＣＲまたはＤＶＤコントロールなどの周辺装置コントロール、（ｃ）家庭内の異なる機器間の通信機能、（ｄ）ケーブル・モデム診断機能（cable modem diagnostics functions）のような、診断機能、および（ｅ）種々の家庭用ＰＣ間のＥメールなど、セキュア・プライベート・インターネットまたはイントラネット通信機能が含むことができる。ケーブル・モデムにおけるネットワーク・フィルタの使用により、ローカル・ネットワーク（たとえば、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢまたはＨＰＮＡネットワーク）上のＣＰＥデバイスが多数のプロトコル・レイヤからなる階層的に編成された通信プロトコルを使用するモデムを介して、直接、データを交換することができる。これらのレイヤは、たとえばインターネット・プロトコル（ＩＰ）およびメディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）レイヤを含むことができる。
【０００６】
また、モデムにおいてネットワーク・フィルタを使用することは、接続されたＰＣ内で手動システム構成のオペレーション（manual configuration operation）を、都合良く省き、（ａ）ＰＣとインターネットの間、および（ｂ）ＰＣとケーブル・モデムの間、の同時通信を可能とする。ＰＣとモデムの間の通信は、図１のシステムを参照して記載することができる診断アプリケーションなどのローカル・アプリケーションをサポートするのに使用される。図１のシステムは、パケット交換網を含み、これは遠隔に位置するＭＳＯ（Multiple System Operator）ケーブル会社のヘッドエンド（Head-end）装置９０、カスタマにより所有あるいはリースされたケーブル・モデム１２、およびその接続された加入者宅内機器（ＣＰＥ）９５、からなる。例示のように、図１のシステムでは、ＣＰＥデバイス９５のうち１つが、ケーブル・モデム１２およびヘッドエンド装置９０を介してインターネットと通信し、また同時に診断情報をモデム１２からダウンロードする。ヘッドエンド９０は通常、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）に機能性を提供して、ＣＰＥデバイス９５がインターネットに接続し、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂを閲覧し、ＦＴＰファイル転送を実行し、ｅメールを交換するなどのことができるようにする。
【０００７】
システム１２のケーブル・モデムは、たとえば多数の診断アプリケーションなど、ローカル通信を含むアプリケーションを実施する。診断アプリケーションは、ＣＰＥ装置９５と、ヘッドエンド９０のマルチプル・システム・オペレータ（ＭＳＯ）によって特定の固定値（システム１２に割り当てられたＩＰアドレスとは異なるもの）に制約されているネットワークＩＰアドレスを使用して通信する。さらに、ＣＰＥ９５は、通常、診断アプリケーションとは異なる論理ネットワークまたはサブ・ネットワーク上に、存在する。この結果、そこには、（ａ）ＣＰＥネットワーク・パラメータを、モデム・システム１２とＣＰＥ９５の間のローカル通信をサポートするようにシステム構成すること、および（ｂ）ＣＰＥ９５と、ヘッドエンド９０を介してアクセスされたリモート・ソースの間のインターネット通信（たとえばｗｅｂサーフィンのため）を維持すると同時に、ローカル（たとえば、診断）アプリケーションのためのシステム１２とＣＰＥ９５の間の通信を維持すること、を含む課題がある。具体的には、ＣＰＥ９５がシステム１２において診断情報にアクセスできるようにするため、ＣＰＥ９５を、システム１２の診断アプリケーションによって使用されたものと同じ論理ネットワーク上に存在するように構成する必要がある。この問題に対処するための１つの方法は、ＣＰＥ９５ネットワーク・アドレスを、ＣＰＥデバイスがモデム診断アプリケーションと同じネットワーク上に存在するように、一時的に再システム構成（reconfigure）することである。このことは、ＣＰＥ９５およびシステム１２がネットワーク・プロトコルの観点から直接接続されることを確実にする。しかし、このようなシステム構成オペレーション（configuration operation）は、ユーザーが、有効なネットワーク・アドレスおよびサブ・ネット・マスクを決定することを必要とし、ならびにユーザーが詳細な手順にしたがってシステム構成値を入力し、かつこれらをＣＰＥデバイスにおいてアクティベートすることを必要とする、些細でない、誤りを犯しやすいタスクである。固定ネットワーク・アドレスをＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）上で設定するために、ＰＣでは、ユーザーがそのネットワーク・セットアップ・コントロール・メニューを入力し、既存のオプションを変更し、正しいパラメータを入力し、ＰＣをリブートすることを必要とする。このオペレーションには、ＰＣの知識のある人々の大多数を超える可能性の高い能力が必要となる。さらに、ＣＰＥネットワーク・アドレスがこのために固定された後、ＣＰＥデバイスはもはやヘッドエンドと同じ論理ネットワーク上に存在せず、ＣＰＥデバイス（たとえば、ＰＣ）は、インターネットの閲覧またはｅメールの交換を同時に行うことができない。
【０００８】
図２のシステム１２の例示的実施形態は、パケット分類子およびＭＡＣフレーム・ヘッダ編集機能（ネットワーク・フィルタ）を有利に組み込むことによって、これらの問題に対処する。これにより、たとえば、診断データをケーブル・モデム１２と交換するなどのローカル・ネットワーク機能を実行するために、ＣＰＥデバイスのネットワーク・アドレスを手動で固定する必要がなくなる。また、これにより、ＣＰＥデバイスが、モデム診断データの交換中に同時にｗｅｂを閲覧することが可能となる。図２のシステム１２は、インターネット（ＣＡＴＶヘッドエンドを介する）とローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）デバイス（ＰＣを含む）の間の通信をブリッジするケーブル・モデムをサポートする。さらに、システム１２とＣＡＴＶヘッドエンドの間の双方向通信は、図７に例示した多層プロトコル・フォーマットにおけるものである。
【０００９】
図７に例示した多層プロトコル・フォーマットは、ＱＡＭ（直交振幅変調）またはＱＰＳＫ（４位相偏移変調）物理レイヤ６２９を含み、これはシステム１２とヘッドエンドの間のアップ・ストリーム通信（図２の回線１０を介する）のためのものである。この物理レイヤは、ＤＯＣＳＩＳ  ＭＡＣ（メディア・アクセス・コントロール）データ・フレーム６３１を搬送する、ＭＰＥＧ２（Moving Pictures Expert Group）トランスポート・プロトコル・データを搬送する。ＭＡＣデータはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＩ／８０２．３論理リンク・コントロール・データ・フレーム６３３またはＭＡＣ管理データを搬送し、イーサネット（登録商標）データはＩＰレイヤ・データを搬送する。ケーブル・モデムはまた、イーサネット（登録商標）プロトコルにおける戻りデータの時分割多重通信のための、階層的に順序付けられた６３３、６３１および６２９プロトコル・レイヤを使用するＣＡＴＶヘッドエンドへの戻りの通信パスも維持する。
【００１０】
ＣＡＴＶヘッドエンドからケーブル・モデムへ伝送された、包含する物理レイヤ・データは、イーサネット（登録商標）透過リンク・レイヤ・ブリッジ６１７によって８０２．３イーサネット（登録商標）データ・フレームでのイーサネット（登録商標）通信のために処理され、あるいはＵＳＢ／ＭＡＣレイヤ６２３によってＵＳＢまたはＨＰＮＡフォーマットに変換される。ポート７２（図２）を介したイーサネット（登録商標）フォーマットでの通信において、ブリッジ６１７によって提供されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＩ／８０２．３データ６１９は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＩ／８０２．３物理レイヤ・フォーマット６２６でポート７２上で接続されたＬＡＮデバイスへ通信するために、ＭＡＣレイヤ・データ６２３としてカプセル化される。同様に、ポート８２および７７（図２）を介した、それぞれＵＳＢおよびＨＰＮＡフォーマットでの通信において、ブリッジ６１７によって提供されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＩ／８０２．３データ６１９は、ＵＳＢまたはＨＰＮＡ物理レイヤ・フォーマット６２６でポート８２および７７上で接続されたＬＡＮデバイスへ通信するために、ＵＳＢ  ＭＡＣレイヤまたはＨＰＮＡ  ＭＡＣレイヤ・データ・フレーム６２３においてカプセル化される。
【００１１】
ケーブル・モデムは、ＬＡＮデバイスとの双方向通信を維持し、また、対応するイーサネット（登録商標）、ＵＳＢまたはＨＰＮＡプロトコルで、デバイスからデータを受信する。他の実施形態では、８０２．１１および「Bluetooth」データ・リンクを含む他の方法を介して、システム１２はＬＡＮデバイスとの双方向通信を維持することができる。
【００１２】
ＣＡＴＶヘッドエンドおよび接続されたＣＰＥデバイスの双方から受信されたデータは、他方のインターフェースにブリッジ（転送）することができ、あるいはＴＣＰ／ＩＰスタック６１５（図７）へ渡すことができる。ＴＣＰ／ＩＰスタック６１５は、リンク・レイヤ・ブリッジ６１７と、内部ソフトウェア・アプリケーションによって使用されるソケット・アプリケーション・プログラミング・インターフェース（ＡＰＩ）との間の通信におけるデータの、プロトコル階層化および階層化解除を提供する。内部ソフトウェア・アプリケーションには、ＳＮＭＰ（System Network Management Protocol  システム・ネットワーク管理プロトコル）アプリケーション６０５、ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration  動的ホスト構成プロトコル）アプリケーション６０７、ＨＴＴＰサーバ６０９、診断アプリケーション６１１およびＡＴＥ（自動テスト装置）サーバ６１３が含まれる。
【００１３】
本明細書で記載するケーブル・モデムは、「ＭＰＥＧ規格」というＭＰＥＧ２イメージ符号化規格に準拠するＭＰＥＧ互換プロトコルを使用する。この規格は、システム符号化セクション（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−１、１９９４年６月１０日）およびビデオ符号化セクション（ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２、１９９５年１月２０日）からなる。インターネットＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル）および本明細書で記載するイーサネット（登録商標）互換プロトコルは、マルチメディア・ケーブル・ネットワーク・システム（ＭＣＮＳ）予備的要件およびＤＯＣＳＩＳ  １．０（Data Over Cable Service Interface Specification 1.0）要件との互換性を提供し、これらは国際電気通信連合（ＩＴＵ）１９９８年３月によって批准され、かつＲＦＣ２６６９（Request For Comment Document 2669）において指定されている。ＲＦＣ文書はインターネットを介して入手可能であり、インターネット標準ワーキング・グループによって準備されたものである。
【００１４】
本発明の原理は、いかなる双方向通信システムにも適用することができ、ケーブル、ＡＤＳＬ、ＩＳＤＮまたは従来のタイプのモデムに限定されない。さらに、開示したシステムは、様々なインターネット・ソースからの、たとえば、ストリームされたビデオまたはオーディオ・データ、電話メッセージ、コンピュータ・プログラム、Ｅメールまたは他のパケット化されたデータおよび通信を含むインターネット・プロトコル（ＩＰ）データを処理する。
【００１５】
図２のケーブル・モデム（システム１２）は、通常、同軸ケーブルまたはファイバ／同軸混成ケーブル（ＨＦＣ）からなる回線１０上で、ＣＡＴＶヘッドエンドと、双方向ブロード・バンド高速ＲＦリンクを介して通信する。モデム・システム１２は、ユーザー側に位置するデバイスと、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を介して双方向に通信する。通常のユーザー側のローカル・エリア・ネットワークは、コネクタ７２を介して接続されたＤｉｇｉｔａｌ／Ｉｎｔｅｌ／Ｘｅｒｏｘイーサネット（登録商標）互換ネットワークを含む。他のユーザー側デバイスは、ユニバーサル・シリアルバス（ＵＳＢ）またはＨＰＮＡ互換ネットワークを介して通信し、これらはそれぞれコネクタ８２および７７を介して接続される。イーサネット（登録商標）、ＨＰＮＡおよびＵＳＢネットワーク上で接続されたユーザー・デバイスは、たとえば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ネットワーク・プリンタ、ビデオ受信器、オーディオ受信器、ＶＣＲ、ＤＶＤ、スキャナ、コピー機、電話、ファックス機および家電製品などの装置を含めることができる。
【００１６】
オペレーションにおいて、図２のケーブル・モデム・システム１２のダイプレクサ２０が、アップ・ストリーム通信（モデム１２からＣＡＴＶヘッドエンドへ送信されたもの）を、ケーブル回線１０を介して搬送されたダウン・ストリーム通信（ＣＡＴＶヘッドエンドからモデム１２へ送信されたもの）から分離する。ダイプレクサ２０は、アップ・ストリーム・データとダウン・ストリーム・データを、アップ・ストリーム・データ（通常、５〜４２ＭＨｚ）およびダウン・ストリーム・データ（通常、９５〜８５５ＭＨｚ）がそれぞれ使用する異なる周波数帯域に基づいて分離する。コントローラ６０は、ケーブル回線１０上のＣＡＴＶヘッドエンドからＭＰＥＧ２トランスポート・データを受信し、かつデータをイーサネット（登録商標）、ＵＳＢまたはＨＰＮＡ互換フォーマットへ変換し、それぞれをポート７２、８２および７７を介して出力するように、図２のケーブル・モデム１２の構成要素（elements）をシステム構成する。同様に、コントローラ６０は、図２のケーブル・モデム１２の構成要素（elements）を、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢまたはＨＰＮＡ互換データをポート７２、８２および７７から受信し、かつ変換してＭＰＥＧ２トランスポート・プロトコル・データをＣＡＴＶヘッドエンドへケーブル回線１０上で伝送するように、システム構成する。コントローラ６０は、システム１２の構成要素（elements）を、双方向データ・バスおよびコントロール信号バスを使用してこれらの構成要素（elements）内のコントロール・レジスタ値の設定を介して、システム構成する。具体的には、コントローラ６０は、チューナ１５、ｓａｗフィルタ２５、差動増幅器３０およびＭＣＮＳ（マルチメディア・ケーブル・ネットワーク・システム）インターフェース・デバイス３５を、あらかじめ識別されたＲＦチャネル周波数上でＤＯＣＳＩＳフォーマットされた信号を受信するように、システム構成する。ＤＯＣＳＩＳフォーマットされた信号は、ＭＰＥＧ２トランスポート・プロトコル・フォーマットを含み、これはＩＰデータのコンテンツを含むイーサネット（登録商標）互換データ・フレームを搬送する。
【００１７】
コントローラ６０は、初期化プロセスを使用して、ＲＦチャネル周波数を決定して、チューナ１５がその周波数を受信するようにシステム構成する。初期化プロセスは、ＤＯＣＳＩＳ準拠信号が得られるまで、連続する候補のＲＦチャネル周波数に反復的にチューニングすることを含む。コントローラ６０は、受信されたデータのＭＣＮＳインターフェース・プロセッサ３５による成功した復号、かつ復号されたデータに対して許容可能なエラー・レートを付随する、ことを通して、候補チャネル上のＤＯＣＳＩＳ準拠信号を認識する。初期化プロセスにおいて、コントローラ６０は、ＭＣＮＳインターフェース３５、増幅器８５およびＲＦトランス８７と連係して、アップ・ストリームおよびダウン・ストリーム通信パラメータを適応的かつ反復的に調整することを含む様々な目的のために、ＣＡＴＶヘッドエンドへデータをアップ・ストリームに、伝送する。これらのパラメータには、たとえばケーブル・モデム伝送電力レベルおよびタイミング・オフセットが含まれる。
【００１８】
初期化の後に続いて、通常のオペレーションでは、ＲＦ搬送波は、ＭＰＥＧ２トランスポート・プロトコル・データにより、６４または２５６ＱＡＭ（直交振幅変調）を使用して変調される。ＭＰＥＧ２トランスポート・データはイーサネット（登録商標）フォーマットされたデータを含み、これはたとえば、ユーザーにより要求されたＨＴＭＬ（ハイパー・テキスト・マークアップ言語）ｗｅｂページを表すＩＰデータを含む。ＭＰＥＧトランスポート・データは、ダイプレクサ２０によってチューナ１５に提供される。チューナ１５はダイプレクサ２０からの入力信号を、より低い周波数帯域に下方変換し、これがｓａｗフィルタ２５によってフィルタリングされて、隣接するＲＦチャネルからの信号分離が向上される。ユニット２５からフィルタリングされた信号が、差分増幅器３０によってレベル・シフトかつバッファリングされて、ＭＣＮＳインターフェース・プロセッサ３５と互換性のある信号が提供される。増幅器３０からの、結果としての下方変換され、かつレベルシフトされた信号が、ＭＣＮＳプロセッサ３５によって復調される。この復調されたデータは、さらにプロセッサ３５内でトレリス復号され、バイト・アライン（byte align）されたデータ・セグメントにマッピングされ、デ・インタリーブ（de-interleave）され、リード・ソロモン誤り訂正が行われる。トレリス復号、デ・インタリーブおよびリード・ソロモン誤り訂正は知られている機能であり、たとえば、参考文献のＬｅｅおよびＭｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｄｔの「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」（Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｓｔｏｎ、ＭＡ、ＵＳＡ、１９９８年）に記載されている。プロセッサ３５はさらにＭＰＥＧ２フォーマット・データをイーサネット（登録商標）データ・フレームに変換し、これらがコントローラ６０に提供される。
【００１９】
コントローラ６０は、ユニット３５からのイーサネット（登録商標）互換データを解析し、ＣＡＴＶヘッドエンドに基づいてシステム構成されたフィルタを使用してフィルタリングする。コントローラ６０によって実施されるフィルタは、ユニット３５によって提供された入力イーサネット（登録商標）フレーム・パケット内のデータ識別子を、ＣＡＴＶヘッドエンドからプレロードされた識別子の値と突き合わせる。識別子の値は、あらかじめ実行される初期化またはシステム構成オペレーション中にプレロードされる。これにより、コントローラ６０は、選択されたデータをローカルＬＡＮデバイスに転送し、かつ他の選択されたデータのコンテンツを廃棄する、データ承認コントロール機能を実施する。このシステム構成可能なフィルタ・システムは、（ａ）ペアレントまたは他のブロッキング・コントロールのためのコンテンツ格付け、（ｂ）広告および「プッシュ・コンテンツ」を目標にするための所定のユーザーの好み、（ｃ）ファイアウォール・フィルタリング、（ｄ）ソースの識別および（ｅ）データ探索機能に基づくことを含む、様々な目的のために、入力データ中のメタ・データ項目に基づいて、データをフィルタリングすることに都合良く、使用することができる。フィルタリングされたイーサネット（登録商標）互換シリアル・データは、イーサネット（登録商標）インターフェース６５、フィルタおよび絶縁トランス７０およびポート７２を介して、ＰＣへ通信される。インターフェース６５はコントローラ６０からのデータをバッファリングかつ調整し、ユニット７０によってフィルタリングおよび変成し、ポート７２を介してＰＣへ出力する。
【００２０】
類似の方法で、コントローラ６０は、プロセッサ３５からのデータ（イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレームにおいて搬送されたもの）を変換かつフィルタリングし、ポート８２を介してＵＳＢフォーマットで出力し、あるいはポート７７を介してＨＰＮＡフォーマットで出力する。ＵＳＢデータは、ポート８２に接続されたＵＳＢ互換ＬＡＮデバイスに出力される前に、トランシーバ７５によってバッファリングされ、雑音および干渉防止（ＥＭＩ／ＥＳＤ  電磁波障害／静電放電）フィルタ８０によってフィルタリングされる。類似の方法で、ＨＰＮＡデータは、ポート７７に接続されたＨＰＮＡ互換ＬＡＮデバイスに出力される前に、インターフェース６２によって調整され、トランシーバ増幅器６７によってバッファリングされる。
【００２１】
モデム・システム１２は、またデータを、接続されたＰＣからアップ・ストリームで、たとえばＣＡＴＶヘッドエンドにも通信する。このため、システム１２のコントローラ６０は、イーサネット（登録商標）互換データを、接続されたＰＣから、ポート７２、インターフェース６５およびフィルタ／絶縁トランス７０を介して受信し、これをプロセッサ３５に提供する。プロセッサ３５はＲＦ搬送波を、受信されたイーサネット（登録商標）フォーマット・データにより、１６ＱＡＭまたはＱＰＳＫ（４位相偏移変調）を使用して変調する。結果として変調されたデータは、増幅器８５、トランス８７およびダイプレクサ２０を介して、ケーブル回線１０上で、アップ・ストリーム通信のために時分割多重化される。増幅器８５はデータを、ＣＡＴＶヘッドエンドへ、先に記載した初期化プロセスにおいて選択された適切な電力レベルで出力する。トランス８７は、モデム１２に障害が発生した場合、あるいはモデムまたは接続されたデバイスにおいてローカルで生成された雑音が生じたとき、ある程度の欠点（fault）および雑音の分離を提供する。
【００２２】
類似の方法で、モデム・システム１２は、また、ＵＳＢポート８２を介してあるいはＨＰＮＡポート７７を介して接続されたデバイスから、データをアップ・ストリームで通信する。例示的実施では、システム１２のコントローラ６０は、イーサネット（登録商標）互換データをトランシーバ７５から受信し、これをプロセッサ３５へ、先に記載した方法で、アップ・ストリーム通信の間、提供する。このため、トランシーバ７５は、ＵＳＢフレーム内でカプセル化されたイーサネット（登録商標）データをポート８２から、フィルタ８０を介して受信し、ＵＳＢフレーム・データを除去して、イーサネット（登録商標）フォーマット・データをコントローラ６０に提供する。類似の方法で、インターフェース６２は、ＨＰＮＡフォーマットにおいてカプセル化されたデータをポート７７から、トランシーバ６７を介して受信し、イーサネット（登録商標）フォーマット・データをコントローラ６０に提供する。
【００２３】
コントローラ６０はまた、オン／オフおよびリセット・スイッチ９０にも応答し、すでに記載したものに加えて様々な機能を実行する。コントローラ６０は、モデム１２のパラメータを、ＣＡＴＶヘッドエンドから提供されたシステム構成情報を使用してシステム構成する。コントローラ６０はまたシステム１２を、ケーブル回線１０上でのアップ・ストリーム通信の同期化および多重化について指図し、アップ・ストリーム・データ・トラフィックのコントロールにおける速度制限（rate limit）を実施する。さらに、コントローラ６０は受信されたデータを双方向的にフィルタリングし、選択されたデータを、ポート７２、７７および８２に接続されたＣＡＴＶヘッドエンドまたはＬＡＮデバイスのいずれかに提供する。コントローラ６０はまた、ＣＡＴＶヘッドエンドとの通信の範囲を決めるデータ（data ranging communication）もサポートする。通信の範囲の決定（ranging communication）は、ＣＡＴＶヘッドエンドによって開始され、通信の範囲の決定（ranging communication）は、状態（status）を決定し、かつモデムまたは回線障害を識別するために個々のモデムを継続的であるが断続的にポーリングすること、を含む。
【００２４】
システム１２はまた、コントローラ６０の指図下で動作するネットワーク・フィルタを使用して、パケット（ＣＡＴＶヘッドエンドを宛先とするＣＰＥデバイスからのもの）を有利にインターセプト（横取り）し、宛先ＭＡＣアドレスをモデム・システム１２の診断インターフェースＭＡＣアドレスで置き換える。これにより、パケットがＣＡＴＶヘッドエンドではなくＴＣＰ／ＩＰスタック（図７のスタック６１５）に向けて送られる結果となり、モデム・システム１２が、接続されたＣＰＥデバイスと同じ論理ネットワーク上に存在するように見えるようになる。このインターセプト・メカニズムおよび見かけの直接接続により、先に記載した（ａ）ネットワーク・パラメータを、モデム・システム１２と接続されたＣＰＥデバイスの間のローカル通信をサポートするようにシステム構成すること、および（ｂ）システム１２を介した、ＣＰＥデバイスとインターネットの間のインターネット通信を同時に維持しながら、同時にシステム１２とＣＰＥデバイスの間のローカルの、たとえば診断アプリケーションのための通信を維持すること、についての問題に対処する。
【００２５】
これらの問題は、システム１２におけるローカルの、たとえば診断アプリケーションのために割り振ることができるＩＰアドレスが固定値であると制約が加えられているという理由のために生じる。このような制約は、たとえば、それがメーカ独自の装置のソーシング仕様によって必要とされるため、あるいはＩＡＮＡ（Internet Assigned Numbers Authority）など、別の団体が固定値または所定の値の固定範囲を特定のタスクのためのアドレスとして定義しているために生じる可能性がある。ＩＰアドレス範囲１９２．１６８．ｘｘ．ｘｘはＩＡＮＡによって、たとえば、実際の公衆網に割り当てるべきではない少数のローカル・プライベート・ネットワークの１つとして定義されている。したがって、ＣＡＴＶヘッドエンドを介して受信されたインターネット・データ・トラフィックをフィルタリングするゲートウェイ・ルータは、１９２．１６８．ｘｘ．ｘｘの宛先ＩＰアドレスを有するトラフィックを廃棄する。これは、ルータが特に１９２．１６８．ｘｘ．ｘｘのパケットをルーティングするように構成されていない限りそうであり、その可能性は低い。
【００２６】
固定の非公開使用のＩＰアドレスを特定のアプリケーションのために予約するために問題が生じる方法の特定の例示は、以下の通りである。最初に、ＩＰアドレス１９２．１６８．１００．１がケーブル・モデムの診断アプリケーションの使用のために指定されていると仮定する。また、接続されたＣＰＥデバイスに、ヘッドエンドＤＨＣＰサーバからの動的ＩＰアドレス１７２．１０．２．６５が割り当てられると仮定する。接続されたＣＰＥデバイスのユーザーは、モデム診断ｗｅｂページ（１９２．１６８．１００．１にある）を閲覧することを望んでおり、システム１２の対応するＵＲＬ、たとえば、ｗｗｗ．ｒｃａ＿ｍｏｄｅｍ．ｃｏｍを、ＣＰＥデバイスに存在するｗｅｂブラウザを介して入力する。ブラウザによって生成されたインターネット・ドメイン名解決要求が、ＣＰＥデバイスによってシステム１２へ、ユーザーによって入力されたドメイン名を要求されたｗｅｂページのソースの対応するＩＰアドレスに転送かつ変換するために、提出される。システム１２におけるインターセプト側ドメイン名サーバは、ドメイン名解決要求を有利にインターセプトし、インターセプト側ドメイン名データベースを使用して、インターセプトされたドメイン名（ここでは、ｗｗｗ．ｒｃａ＿ｍｏｄｅｍ．ｃｏｍ）をＩＰ互換アドレスに変換し、ＩＰアドレス（ここでは、１９２．１６２．１００．１）を要求側ＣＰＥデバイスに戻すように送信する。
【００２７】
しかし、ＣＰＥデバイスはパケットを、識別されたＩＰアドレス１９２．１６８．１００．１に、直接、送信することができない。これは先に述べたように、ＣＰＥの割り当てられたＩＰアドレスが１７２．１０．２．６５であり、したがってＣＰＥがシステム１２の診断アプリケーション（ＩＰアドレス１９２．１６８．１００．１）と同じ論理ネットワーク序に存在しないからである。その結果、ＣＰＥはパケットをヘッドエンドに送り、ゲートウェイ・ルータがこれらを送信すべき宛先を決定する。この目的のため、ＣＰＥデバイスは、イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレームにおいて、１９２．１６８．１００．１を宛先とするＩＰパケット、、その宛先ＭＡＣアドレスはＣＡＴＶヘッドエンドでのゲートウェイ・ルータのものであるＩＰパケットを、をカプセル化する。残念ながら、ＩＡＮＡがＩＰアドレス範囲１９２．１６８．ｘｘ．ｘｘを、公的なインターネットにおいて使用されるべきでないローカル・サブネットとして指定しているから、ゲートウェイ・ルータは、モデムの内部診断ＩＰアドレスと理解しない。したがって、システム１２からのＩＰパケットはゲートウェイ・ルータに対して、ローカルの無効なサブ・ネット上にあるように見え、ゲートウェイ・ルータはその結果としてそれらを廃棄する。したがって、ＣＰＥデバイスはシステム１２の診断アプリケーションと通信することができない。
【００２８】
コントローラ６０（図２）は、システム１２と共に、記載した通信の問題を解決するための図３の方法を使用して、システム１２と接続されたＣＰＥデバイスの間のローカル通信を容易にするだけでなく、ＣＰＥデバイスがインターネットおよびローカル通信を同時に行うことができるようにする。図３のステップ４００で開始した後に続いて、ステップ４０３で、コントローラ６０は、ＣＡＴＶヘッドエンドを宛先とする、受信されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＩ／８０２．３  ＭＡＣレイヤ・データ（図７のレイヤ６１９）のＩＰヘッダ部内のＩＰパケット宛先アドレスを検査する。これにより、コントローラ６０は、受信されたＩＰパケット宛先アドレスが所定のＩＰアドレスに整合（match）するかどうかを決定する。具体的には、コントローラ６０は、受信されたアドレスが、たとえば、指定されたケーブル・モデム診断アプリケーションのアドレス１９２．１６８．１００．１など、プライベートかつ非公開のインターネット使用のために指定された１つまたは複数のアドレスのクラス内であるかどうかを決定する。この例示的ケーブル・モデム・システムでは、この診断ネットワーク・アドレスは、１０．ｘ．ｘ．ｘ、１７２．１６．０．０ないし１７２．３１．２５５．２５５、および１９２．１６８．ｘ．ｘ．アドレス・クラスが含まれる、ＩＥＥＥのローカルのプライベート・ネットワークの特殊なクラスに属している。先に説明したように、診断アプリケーション・アドレスは、システム１２の標準ネットワーク・アドレス（ＩＰアドレス１７２．１０．２．６５）とは異なる。このシステム１２の標準ネットワーク・アドレスは、ＤＨＣＰクライアント・アプリケーション（図７の項目６０７）によって動的に獲得され、ＳＮＭＰエージェント・アプリケーション（図７の項目６０５）によって使用される。インターネット・サービスへの無許可のアクセスを防止するため、ＣＡＴＶヘッドエンドのオペレータは通常、モデムのネットワーク・アドレスを公表しない。ステップ４０３で、ＩＰアドレスの整合がないと、受信されたＩＰパケットのペイロード・データは、受信されたＭＡＣアドレス宛に搬送される。
【００２９】
ステップ４０３でのアドレス整合の後に続いて、図３のステップ４０５で、コントローラ６０は、ＣＡＴＶヘッドエンドおよびインターネットを宛先とする、診断ＩＰアドレス１９２．１６８．１００．１を有するＩＰのパケットのペイロードをリダイレクトする。コントローラ６０は、これらのＩＰレイヤ（第１のプロトコル・レイヤ）パケットをパケット毎にシステム１２のローカル・ネットワーク診断アプリケーション（図７のアプリケーション６１１）にリダイレクトする。これは、イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレーム・レイヤ・データ（第２のプロトコル・レイヤ、図７のレイヤ６１９上のもの）における診断ネットワーク・インターフェースのＭＡＣアドレスを、そのレイヤにおいて受信されたＭＡＣ宛先アドレスの代わりに使用することによって行われる。具体的には、要素５１３〜５２４を含む、図６の例示的ＭＡＣフレームでは、診断ネットワーク・インターフェースのＭＡＣアドレスは、受信された項目５１４内のＭＡＣ宛先アドレスの代わりに使用される。代わりのＭＡＣアドレスは一意に受信者を診断アプリケーション６１１（図７）として識別し、関連付けられたＩＰパケット・ペイロード・データがこのアプリケーションに向けて、ＴＣＰ／ＩＰスタック６１５（図７）を介して送られる。診断アプリケーション（および、図７の他のアプリケーション６０５〜６０９および６１３）は、標準のソケット・ベースのアプリケーション・プログラミング・インターフェイス（ＡＰＩ）を使用して、ＴＣＰ／ＩＰスタック６１５を介して、それらのＣＰＥクライアントと通信する。このソケットＡＰＩは、各アプリケーションが固定のインターネット・プロトコル・ネットワーク・アドレスおよびポート番号を、その関連付けられたソケットの作成および初期化において有することを必要とする。コントローラ６０は、受信されたＩＰパケット宛先アドレスを代わりのＭＡＣアドレスにマッピングする内部データベースから、使用されるべき代わりのＭＡＣアドレスを、決定する。これにより、接続されたＣＰＥデバイスがシステム１２の診断アプリケーションに直接接続されているように見え、宛先ＩＰアドレス１９２．１６８．１００．１を有するパケット内のペイロード・データは、診断アプリケーションによって受信され、かつ処理される。
【００３０】
ＣＰＥデバイスから診断アプリケーションへのパケットに関連付けられたソースＩＰアドレスが保持かつ使用されて、このＣＰＥデバイスが診断アプリケーション６１１からの戻りの通信のための宛先として一意に識別される。このような戻りの通信は、たとえばＣＰＥデバイス上でその常駐のｗｅｂブラウザを介して表示するための診断ｗｅｂページを表すＩＰパケットを含むことができる。
【００３１】
図３のステップ４１０で、診断アプリケーション・ソフトウェア（図７の項目６１１）の実行が、ステップ４０５でリダイレクトされたＩＰパケット・ペイロード・データの受信に応答して開始される。幅広い種類の他のアプリケーションをシステム１２において、リダイレクトされたＩＰパケット・データに応答して開始することができ、これにはたとえば、（ａ）家電製品コントロール、（ｂ）周辺装置コントロール、（ｃ）通信またはトランザクション機能、および（ｄ）セキュア・プライベート・インターネット、またはイントラネット通信機能が含まれる。さらに、システム１２はコントローラ６０の指図下で同時に、プライベートかつ非公開のインターネット使用のために指定された所定のＩＰアドレスに整合しないＩＰアドレス（ステップ４０３で決定されたもの）を有する、接続されたＣＰＥデバイスからのＩＰパケットを受信する。受信された整合しないＩＰパケットのペイロード・データは、それらの各受信されたＭＡＣアドレス宛先アドレスへ搬送されて、たとえば、第２のローカル・ネットワーク・ベースの診断アプリケーションと同時に動作する第１のアプリケーションがサポートされる。第１のアプリケーションは、たとえば、（ａ）ｗｅｂサーフィン、（ｂ）Ｅメールおよび（ｃ）インターネット電話／テレビ電話などのインターネット・アプリケーションなどのリモート・ネットワークとの通信を、含むことができる。図３のプロセスはステップ４１５で終了する。
【００３２】
図４は、高周波（ＲＦ）とＣＰＥ（Customer Premise Equipment）インターフェースの間で双方向ネットワーク・ブリッジング通信を提供する例示的ケーブル・モデム（図１〜図５のシステム１２）を示している。図５は、構文解析およびパケット分類を実行し、かつメディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）データ・リンク・レイヤ・パケットを編集するフィルタ３１１を、有利に備える図４のケーブル・モデムを示す。ネットワーク・フィルタ３１１をケーブル・モデムのＣＰＥ入力インターフェースに追加していることを別とすると、図５のシステムは図４のものと同じである。図５では、ネットワーク・フィルタ３１１が、ＣＰＥデバイス（図２のポート７２、ポート７７またはポート８２に接続されたもの）から受信された２タイプのパケットのパケット分類およびＭＡＣヘッダ編集を実行する。
【００３３】
最初にフィルタ３１１（図５）は、、回線３１５を介してＣＰＥインターフェース３１６から受信された、すべてのアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）リクエスト・パケット（図６Ａの要素５０９および５１１を含む）を検査する。ＡＲＰリクエスト・パケットの目標ＩＰアドレスがシステム１２の診断ネットワーク・インターフェイス・アドレス（たとえば、１９２．１６８．１００．１）であった場合、フィルタが、パケット内のＭＡＣレイヤ宛先アドレス（図６の項目５１４）を、診断ネットワーク・インターフェースの宛先アドレスに置き換える。これは、イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレーム・レイヤ・データ（図７のレイヤ６１９）における診断アプリケーションのＭＡＣアドレスを、そのレイヤにおいて受信されたＭＡＣ宛先アドレスの代わりに使用することによって行われる。この変更されたＭＡＣフレームが診断アプリケーション６１１へ、システム１２のプロトコル・スタック６１５および標準ＭＡＣレイヤ・ルータ３０９（図５のパスＤＥＧ）を介して転送される。
【００３４】
次に、フィルタ３１１が、回線３１５を介してＣＰＥインターフェース３１６から受信された、すべてのＩＰ（インターネット・プロトコル）パケット（図６Ｂの要素５０５および５０７を含む）を検査する。ＩＰパケットのＩＰ宛先アドレスがシステム１２の診断アプリケーション・アドレス（たとえば、１９２．１６８．１００．１）であった場合、フィルタは、パケット内のＭＡＣレイヤ宛先アドレス（図６の項目５１４）を、診断ネットワーク・インターフェースの宛先アドレスを使用して置き換える。これは、イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレーム・レイヤ・データ（図７のレイヤ６１９）における診断ネットワーク・インターフェースのＭＡＣアドレスを、そのレイヤにおいて受信されたＭＡＣ宛先アドレスの代わりに使用することによって行われる。この変更されたＭＡＣフレームが診断アプリケーション６１１へ、システム１２のプロトコル・スタック６１５および標準ＭＡＣレイヤ・ルータ３０９（図５のパスＤＥＧ）を介して転送される。ネットワーク・フィルタ３１１は透過的に、他の整合しないパケットをＭＡＣレイヤ・ルータ３０９に渡す。
【００３５】
パケット宛先ＭＡＣアドレスが標準または診断ネットワーク・インターフェースのものではなかった場合、システム１２の双方向ネットワーク・ブリッジ機能を使用して、パケットは、反対側のインターフェース３００にブリッジされる。具体的には、整合しないパケットは、ルータ３０９からＲＦインターフェース３００へ、パスＦ上で転送される。すなわち、あるインターフェース上で受信されたネットワーク・レイヤ・パケットは、パケットＭＡＣレイヤ・カプセル化（図６）がブリッジされた宛先を指示する限り、反対側のインターフェースへ転送される。宛先アドレスは、ＩＰパケットのＤＯＣＳＩＳ互換イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレーム・カプセル化から導出され、これは４８ビットの宛先ＭＡＣアドレス（図６の項目５１４）および４８ビットのソースＭＡＣアドレス（図６の項目５１８）を含む。システム１２のブリッジング機能は双方向であり、ＭＡＣレイヤ・ルーティング機能３０３をＲＦインターフェース用に、３０９をＣＰＥインターフェース用に使用する。ブリッジングの実行において、判断ルータ３０３はパスＣとＢの間で選択し、ルータ３０９はパスＧとＦの間で選択し、これはパケット毎に、パケット宛先ＭＡＣアドレスに基づいて行われる。フィルタ３１１は、システム１２のモデムを通過するブリンジング・データに遅延をもたらすが、フィルタは、この遅延をわずかなものとしておくことを容易に実行できる。
【００３６】
フィルタ３１１をシステム１２に組み込むことによって得られる利点には、（ａ）これにより、ネットワーク・パラメータを、モデム・システム１２とＣＰＥデバイスの間のローカル通信をサポートするように、手動でシステム構成する必要がなくなること、（ｂ）これにより、ＣＰＥデバイスが、ローカル・アプリケーションのためのデータ交換中に同時にＷｅｂの閲覧、ｅメール交換などを行うことができること、（ｃ）フィルタ３１１をハードウェアまたはソフトウェアにおいて単一の論理機能として実施することができ、ＲＦインターフェース３１３に追加することもできること、および（ｄ）多数のＩＰアドレス（追加のケーブル・モデムＴＣＰ／ＩＰスタック６１５のネットワーク・インターフェースに対応する）を、様々な機能を開始するために定義することができ、これはたとえば、Ｅメール、ファックス、インターネット、電話／テレビ電話、家電製品コントロール、周辺装置（たとえば、ＤＶＤ、ＶＣＲ、セットトップボックス、ＴＶ、ビデオ・カメラ、コンピュータ）コントロール、ホームセキュリティコントロール、診断機能、および接続されたＣＰＥデバイスを介して動作可能な他のいかなる機能でもあること（表Ｉを参照）が含まれる。
【００３７】
【表１】
0004680466.tif 000002
【００３８】
表Ｉは、異なる機能のグループに関連付けられている、多数の個々のＩＰアドレスを示す。各グループはＩＰアドレス／ＭＡＣアドレスのペアからなり、関連付けられたＴＣＰ／ＩＰスタック・ネットワーク・インターフェースを定義するために使用される。必要とされる場合、各グループ内の機能を個々に、関連付けられたＵＤＰ（User Datagram Protocol）またはＴＣＰ（伝送制御プロトコル）ポート番号を使用して識別することができる。これらのＩＰアドレスはリモート／ローカル・ソースから、インターネット互換通信プロトコル（または、異なるアプリケーションにおける他の通信プロトコル）によって、復号器システムにおける機能のコントロールまたはアクティベーションのために伝送される。これにより、たとえば、様々な機能をリモートで（あるいはローカルで）アクティベートあるいはコントロールすることができ、これはｗｅｂページにコンピュータまたはインターネット・アクセス・デバイスでアクセスし、かつ、表Ｉで例示したような特定の機能に関連付けられた適切なＩＰアドレスの伝送を開始することによって行う。復号器では、受信されたＩＰパケットのＩＰアドレスは、ＩＰアドレスを、たとえばＭＡＣ、ＭＰＥＧ互換アドレスなどの異なる階層通信レイヤの他のプロトコル・アドレスにマッピングする、所定の（あるいはダウンロードされた）データベースにおけるアドレスと比較される。システム１２の診断アプリケーションについて記載したものと類似の方法で、ＩＰパケット宛先アドレスがデータベースにおけるアドレスと整合した場合、復号器におけるエディタが、マップされた（たとえば、ＭＡＣレイヤ）アドレス（データベースによって整合されたＩＰアドレスに関連付けられたもの）を、異なる階層通信レイヤ・プロトコル・アドレスの代わりに使用する。
【００３９】
図２の（さらに図４および図５で詳述した）システムのアーキテクチャは排他的ではない。他のアーキテクチャを、本発明の原理によって導出して、同じ目的を実施することができる。さらに、ケーブル・モデム・システム１２の要素の機能、および図３のプロセス・ステップを、全体として、あるいは部分的に、コントローラ６０のプログラムされた命令内で実施することができる。加えて、本発明の原理は、いかなる多層プロトコルの双方向通信システムにも適用され、ＤＯＣＳＩＳ互換モデムまたは他のいかなるタイプのモデムにも限定されない。また、本明細書で記載したパケット・フィルタ要素および発明の原理を、たとえば、Ｄｉｇｉｔａｌ／Ｉｎｔｅｌ／Ｘｅｒｏｘ（ＤＩＸ）イーサネット（登録商標）パケットに加えて、ＩＥＥＥ８０２．３パケット、ＩＥＥＥ８０２．５トークン・リング互換パケット、ＩＥＥＥ８０２．１１パケットおよびＭＰＥＧトランスポート・パケット、ならびに異なるインターネットおよび他のプロトコル・パケット上で動作するように、拡張することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による、遠隔地のケーブル会社のヘッドエンド装置、カスタマにより所有あるいはリースされたケーブル・モデム、およびその接続された加入者宅内機器（Customer Premise Equipment CPEs）からなるパケット交換網（packet-switched network）の簡素化された概観を提供する図である。
【図２】  本発明によるケーブル・モデム・システムを示す図である。
【図３】  本発明による、データをインターネット・ネットワークとローカル・ネットワークの間でシームレスに通信するための、双方向通信システムにおいて使用するための方法の流れ図を示す図である。
【図４】  本発明による、高周波（ＲＦ）とＣＰＥ（Customer Premise Equipment）インターフェースの間で、双方向ネットワーク・ブリッジング通信を提供する例示的ケーブル・モデムを示す図である。
【図５】  本発明による、構文解析およびパケット分類を実行し、かつメディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）データ・リンク・レイヤ・パケットを編集するフィルタを備える、図４のケーブル・モデムを示す図である。
【図６】  本発明による、あるインターフェース上で受信され、別のインターフェースへ転送されたＩＰレイヤ・パケットのＭＡＣレイヤ・カプセル化を示す図である。
【図７】  本発明による双方向通信システムにおいて使用された階層化通信プロトコルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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