DE60215222T2

DE60215222T2 - Hybrider faseroptischer und koaxialkabelnetzwerkknoten mit einem kabelmodemabschlusssystem

Info

Publication number: DE60215222T2
Application number: DE60215222T
Authority: DE
Inventors: J. John STAIGER
Original assignee: Broadband Royalty Corp
Current assignee: Arris Solutions LLC
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: EP1459535A1; US20070220572A1; ATE341900T1; AU2002367223B2; NO20043120L; ES2274128T3; EP1459535B1; US20030126614A1; DE60215222D1; WO2003056820A1; KR20040071260A; CA2470967A1; AU2002367223A1; JP2005513965A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Datenkommunikationssysteme, und im Besonderen eine Hochgeschwindigkeits-Breitbanddatenkommunikation, die über Mehrkanal-Mehrnutzer-Kabelfernsehen ("cable television"; CATV)-Systeme beliefert wird.
Datenkommunikationssysteme, wie Kabelfernsehsysteme, sind gut bekannt. Ein typisches CATV ("cable television"; CATV)-System besteht aus einer physikalischen Einheit an einem zentralen Ort, die als ein Kopfende ("headend") bekannt ist, mit einer oder mehreren Verbindungsleitungen, die davon ausgehen. Jede Verbindungsleitung weist eine Vielzahl von Anschlussleitungen auf, die sich davon in die Teilnehmerbereiche erstrecken, wo jeder Teilnehmer über eine Leitungsabzapfung mit der Anschluss- oder Hausanschlussleitung verbunden ist. Falls die Abstände zwischen dem Kopfende und den Teilnehmerbereichen erheblich sind, können dazwischengeschaltete Verteilerknoten entlang der Verbindungsleitungen angeordnet sein, um die Stärke und Qualität des Signals, das den Teilnehmern bereitgestellt wird, zu regenerieren.
Die Verbindungs-, Anschluss- und Hausanschlussleitungen vieler bestehender CATV-Systeme sind alle Koaxialkabel. Da die von diesen Koaxialkabeln geführten Signale elektrisch sind, sind diese Systeme anfällig für elektrisches und magnetisches Rauschen von natürlichen Phänomenen, als auch von anderen elektrischen und magnetischen Quellen. Um die Deutlichkeit der über ein CATV-System geführten Signale zu verbessern, werden die Koaxialkabel, welche für Verbindungs- und Anschlussleitungen verwendet werden, durch faseroptische Kabel bzw. Lichtwellenleiter ersetzt. Faseroptische Kabel führen Lichtsignale, die inhärent weniger empfindlich gegenüber elektrischem und elektromagnetischem Rauschen von externen Quellen sind. Zusätzlich führen faseroptische Kabel Signale über größere Distanzen als Koaxialkabel ohne einen fühlbaren Verlust in der Signalstärke. Jedoch halten die Kosten des Ersetzens bestehender Koaxialkabel mit faseroptischen Kabeln viele Firmen davon ab, ihre Hausanschlussleitungen in faseroptische Kabel umzuwandeln. CATV-Systeme mit sowohl faseroptischen Verbindungs- und Anschlussleitungen zusammen mit koaxialen Hausanschlussleitungen werden typischerweise Hybridfaserkabel ("hybrid fiber cable"; HFC)-Systeme genannt. In HFC-Systemen werden die Einsatzorte, an denen das Lichtsignal von einem faseroptischen Kabel in ein elektrisches Signal für eine Koaxial-Hausanschlussleitung umgewandelt wird, ein Faserumwandlungsknoten, Faserknoten oder einfach ein Knoten genannt.
Die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsdaten-Dienstleistungen über nur koaxiale oder HFC-Systeme hat in letzter Zeit die Implementierung von Kopfende-Controllern umfasst, die als Kabelmodemabschlusssysteme ("Cable Modem Termination Systems"; CMTSs) bekannt sind, umfasst. Ein CMTS-Standard wird in der DOCSIS-Spezifikation ("Data Over Cable Service Inferface Specification") definiert, der von Cable Television Laboratories (hierin durch Bezug aufgenommen) veröffentlicht wird. Ein CMTS wird in diesem Dokument so beschrieben, dass es üblicherweise als eine physikalische Einheit an einem zentralen Ort ausgeführt wird, z.B. als das Kopfende des Systems. Jedoch hat eine weit verbreitete Verwendung dieser Systemarchitektur unvorhergesehene und anspruchsvolle Projektplanungsinhalte erzeugt, wenn neue Dienstleistungen innerhalb der HFC-Systeme eingebaut werden. Beispielsweise bedeutet, dass die gesamte Funktionalität des CMTS an einem Ort eines Kopfendes vorhanden ist, dass passive Rückleitungen mit diesen bestehenden Systemen nicht möglich sind.
In einem CAN-System sind passive Rückleitungen wünschenswert, weil sie die inhärenten Vorteile von, unter anderen, reduzierten Kosten der Rückleitungshardware vorsehen, da Rückleitungsverstärker nicht benötigt werden; sowie Rückleitungsverlustverbesserungen; eine erhöhte Systemverlässlichkeit; eine erhöhte Rückleitungskapazität; eine verbesserte Rauschleitung; verringerte Kosten der optischen Rückleitungsübertrager und die Fähigkeit, vorwärtsgerichtete und rückwärtsgerichtete Signale auf einem einzigen faseroptischen Kabel zu führen.
Möglicherweise interessierende Literaturnachweise auf dem Gebiet von CAN umfassen US 6,100,883 , WO 01/453305 A, WO 01/17168 A und WO 02/061979 A.
US 6,100,883 beschreibt ein interaktives Fernsehinformationssystem, das mit einem Kabelfernsehsystem mit einem Kopfende gekoppelt ist zum Liefern von Informationsdienstleistungen, sowie mit einem Informationsdienstleistungsverteilungsnetzwerk zum Liefern von Informationsdienstleistungen an Teilnehmerfernsehgeräte. Bei dieser Anordnung wird jedem Teilnehmerfernseher ein Heimschnittstellen-Controller zugeordnet. Die Heimschnittstellen-Controller empfangen die Fernsehinformationssignale und umfassen einen Daten-Sender/Empfänger für Datenkommunikationen. Eine einem Heimschnittstellen-Controller zugeordnete Teilnehmerauswahlvorrichtung erlaubt eine Teilnehmermitwirkung durch den Daten-Sender/Empfänger mit einem zugeordneten interaktiven Controller aus einer Vielzahl interaktiver Controller. Der zugeordnete interaktive Controller befindet sich in Kommunikation mit den Informationsquellen und in Fernsehkommunikation mit dem zugeordneten Heimschnittstellen-Controller. Eine Auswahl einer Informationsquelle wird durch eine Kanalwahl eines vorhandenen Kanals aus jedem einer ersten Gruppe vorhandener Kanäle und einer zweiten Gruppe vorhandener Kanäle durchgeführt. Unterschiedliche Informationsdienstleistungen auf unterschiedlichen vorhandenen bzw. sichtbaren Kanälen aus der ersten Gruppe vorhandener Kanäle werden einem gegebenen Heimschnittstellen-Controller über das gleiche Fernsehinformationssignal bereitgestellt, wenn der Teilnehmer die Kanalwahl von einem der vorhandenen Kanäle in der ersten Gruppe vorhandener Kanäle zu einem anderen vorhandenen Kanal in der ersten Gruppe vorhandener Kanäle umschaltet. Um vorhandene Kanäle aus der zweiten Gruppe vorhandener Kanäle zu empfangen, wählt ein Heimschnittstellen-Controller das Fernsehinformationssignal an seinem Eingang, der dem ausgewählten Kanal entspricht.
WO 01/45305 A betrifft einen optischen Verteilernetzknoten, der einen Laser-Sender/Empfänger umfasst, der mit mindestens einer faseroptischen Verbindung gekoppelt sein kann. Der optische Verteilernetzknoten kommuniziert aufwärtsgerichtete und abwärtsgerichtete digitale Daten mit dem Kopfende über mindestens eine faseroptische Verbindung. Der optische Verteilungsknoten umfasst ferner einen Datenkonzentrator, der mit dem Laser-Sender/Empfänger gekoppelt ist. Ferner umfasst, für jeden der mindestens einen Koaxialkabelverbindungen, der optische Verteilungsknoten einen Frequenzübersetzer und ein Knotenmodem. Der Frequenzübersetzer empfängt die aufwärtsgerichteten digitalen Daten von Modems auf der mindestens einen Koaxialkabelverbindung und übersetzt sie auf eine andere Trägerfrequenz, um den Modems an der mindestens einen Koaxialkabelverbindung ein Signal zur Kollisionserfassung bereitzustellen. Das Knotenmodem ist zwischen der Koaxialkabelverbindung und dem Datenkonzentrator angekoppelt. Das Knotenmodem demoduliert aufwärtsgerichtete digitale Daten für den Datenkonzentrator und moduliert abwärtsgerichtete digitale Daten zur Übertragung über die Koaxialkabelverbindung.
WO 01/17168 A bezieht sich auf eine Anordnung, in welcher aufwärtsgerichtete Anfragen, die eine solche Bandbreite anfragen, durch ein CMTS ("cable modern termination system") außer der Reihe auf einer Prioritätsbasis verarbeitet werden, um eine Latenzzeit beim Bearbeiten der Anordnung zu verringern. Bei dieser Konfiguration ist das CMTS mit einer Vielzahl von Kabelmodems mittels eines Kabelbaums verbunden. Das CMTS weist einen Burstempfänger auf, der daran angepasst ist, mit dem Kabelbaum verbunden zu werden, um aufwärtsgerichtete Datenpaketeinheiten und Bandbreitenanforderungen, die durch die Kabelmodems übertragen werden, zu verarbeiten. Jedes Paket umfasst einen Kopfabschnitt, der die Bandbreitenanforderung eindeutig von anderen Datentypen unterscheidet. Paketdateneinheiten werden in einer ersten Speicherwarteschlange angeordnet. Bandbreitenanforderungen werden in einer zweiten Speicherwarteschlange angeordnet. Die Kopfabschnitte der Pakete, die durch den Burstempfänger verarbeitet werden, werden untersucht, wenn sie am CMTS ankommen, um zu bestimmen, ob die Pakete Paketdateneinheiten oder Bandbreitenanforderungen sind. Paketdateneinheiten werden zur ersten Speicherwarteschlange weitergeleitet. Bandbreitenanforderungen werden zur zweiten Speicherwarteschlange weitergeleitet. Bandbreitenzuteilungs-MAP-Nachrichten werden von den Bandbreitenanforderungen erzeugt, die in der zweiten Warteschlange gespeichert sind, und abwärtsgerichtet zu den Kabelmodems übertragen. Die Paketdateneinheiten, die in der ersten Warteschlange gespeichert sind, werden mit einem Datenausgang zur weiteren Verteilung gekoppelt.
WO 02/061979 A beschreibt ein hybrides Faser-Koaxial-Netzwerk mit einem Kopfende und mindestens einem Faserknoten mit einer beidseitigen Kommunikation zwischen ihnen. Bei diesem Netzwerk befindet sich ein Kabelmodem innerhalb des Faserknotens, der einen Kommunikationskanal bereitstellt. Der Kommunikationskanal ist daran angepasst, mindestens ein Informationssignal zu übertragen, das zumindest ein Informationssignal an das Kopfende überträgt, das einen Zustand des Faserknotens anzeigt, und der daran angepasst ist, mindestens ein Steuersignal vom Kopfende zu empfangen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer ersten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Datenkommunikationssystem bereit, das aufweist: ein Kopfende zum Erzeugen eines Übertragungssignals zur Übertragung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstellen und zum Verarbeiten von Rücksignalen von den Teilnehmerstellen; eine Vielzahl von Verteilernetzknoten, die mit dem Kopfende wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Faserknoten, die mit mindestens einem der Verteilernetzknoten wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Hausanschlussleitungen, die wirkend zwischen mindestens einem der Faserknoten und der Vielzahl der Teilnehmerstellen eingekoppelt sind, wobei die Netzknoten, Faserknoten und Hausanschlussleitungen das Übertragungssignal vom Kopfende zur Vielzahl der Teilnehmerstellen übertragen und die Rücksignale von den Teilnehmerstellen zum Kopfende entlang mindestens einer Rückleitung übertragen. Das Datenkommunikationssystem umfasst auch eine Kabelmodemabschlussfunktions einheit, die wirkend entlang der mindestens einen Rückleitung entweder mit einem Netzknoten, einem Faserknoten oder einer Hausanschlussleitungen gekoppelt ist. Die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit weist auf: mindestens einen Empfänger, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Rücksignalen zu empfangen, die von der Vielzahl der Teilnehmerstellen erzeugt werden; mindestens einen Signaldemodulator, der dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der empfangenen Signale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen zu demodulieren; eine Zeitmultiplexerschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der digitalen Basisbandsignale zu multiplexen, um einen seriellen digitalen Bitstrom zu bilden; und einen Sender, der dazu eingerichtet ist, den digitalen Bitstrom zum Kopfende entlang der mindestens einen Rückleitung zu übertragen. Typischerweise umfasst das Übertragungs- bzw. Sendesignal ein Kabelfernseh (CATV)-Signal.
In einer zweiten Ausführungsform stellt sie Erfindung ein Verfahren zur Verwendung durch eine Kabelmodemabschlussfunktionseinheit oder -paket in einem Datenkommunikationssystem bereit mit: einem Kopfende zum Erzeugen eines Übertragungssignals zur Übertragung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstellen und zum Verarbeiten von Rücksignalen von den Teilnehmerstellen; einer Vielzahl von Verteilernetzknoten, die mit dem Kopfende wirkend gekoppelt sind; einer Vielzahl von Faserknoten, die mit mindestens einem der Verteilernetzknoten wirkend gekoppelt sind; einer Vielzahl von Hausanschlussleitungen, die wirkend zwischen mindestens einem der Faserknoten und der Vielzahl der Teilnehmerstellen eingekoppelt sind, wobei die Netzknoten, die Faserknoten und die Hausanschlussleitungen das Übertragungssignal vom Kopfende zur Vielzahl der Teilnehmerstellen übertragen und die Rücksignale von den Teilnehmerstellen zum Kopfende entlang mindestens einer Rückleitung übertragen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Empfangen einer Vielzahl von Rücksignalen, die von der Vielzahl der Teilnehmerstellen erzeugt werden; Demodulieren der Vielzahl der Rücksignale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen; Zeitmultiplexen der Vielzahl der digitalen Basisbandsignale, um einen seriellen digitalen Bitstrom zu bilden; und Übertragen des digitalen Bitstroms zum Kopfende entlang der mindestens einen Rückleitung.
In einer dritten Ausführungsform stellt die Erfindung eine Kabelmodemabschlussfunktionseinheit oder -paket zur Verwendung mit einem Datenkommunikationssystem bereit, das ein Kopfende und eine Vielzahl von Teilnehmerstellen zusammenschaltet. Die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit ist wirkend entlang von Rückleitungen zwischen dem Kopfende und der Vielzahl von Teilnehmerstellen eingekoppelt. Die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit weist auf: mindestens einen Empfänger, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen erzeugt werden; mindestens einen Signaldemodulator, der dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der empfangenen Signale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen zu demodulieren; eine Zeitmultiplexschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der digitalen Basisbandsignale zu multiplexen, um einen seriellen digitalen Bitstrom zu bilden; und einen Sender, der dazu eingerichtet ist, den digitalen Bitstrom zum Kopfende entlang der mindestens einen Rückleitung zu übertragen.
Daher verbessert die Erfindung zumindest in einigen Ausführungsformen die Leistung eines HFC-CATV-Systems durch Verteilen der Funktionalität der CMTSs und Verteilen dieser Funktionalität über das Netzwerk. Dieser Ansatz stellt effektiv passive Rückleitungen und ihre zugehörigen Vorteile bereit. Die CMTS-Funktionalität wird aufgespalten, so dass eine bestimmte CMTS-Funktionalität sich am Kopfende des Systems befindet, und die verbleibende Funktionalität im HFC CATV-System verteilt ist und in der optischen/elektrischen Wandlung oder in der Faser oder im Knoten enthalten ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung werden genauer mit Bezug auf die beiliegenden Figuren bezeichnet, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen und worin:
1 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystems zeigt;
2 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faserknotens ist;
3 eine Darstellung ist, die ein CMTP einer erfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
4 eine Darstellung ist, die ein Flussdiagramm der Signalverarbeitungsschritte zeigt, die in einem CMTP in einer erfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform auftreten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es folgt eine genaue Erklärung des Verfahrens und des Systems für ein Datenkommunikationssystem, welches CMTPs ("Cable Modem Termination Systems") verwendet und welches passive Rückleitungen bereitstellt.
Das erfindungsgemäße Datenkommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung teilt die Funktionalität des CMTS in funktionale Einheiten, im Folgenden als CMTPs ("Cable Modem Termination Packages"; Kabelmodemabschlusspakete) bekannt, und verteilt die CMTPs auf verschiedene Punkte innerhalb des gesamten Datenkommunikationssystems.
Bezug nehmend auf 1 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystems gezeigt. Das Datenkommunikationssystem 100 umfasst ein Kopfende 105, eine Vielzahl von Verteilernetzknoten 110, die mit dem Kopfende 105 gekoppelt sind, und eine Vielzahl von Faserknoten 115, die mit den Verteilernetzknoten 110 gekoppelt sind. Jeder Faserknoten 115 ist mit einer oder mehreren Hausanschlussleitungen 120 gekoppelt, mit welchen eine Vielzahl von Dienstleistungsteilnehmern durch Teilnehmerstellen 125 gekoppelt sind. Ein Übertragungskabel 132 und ein Empfangskabel 137 koppeln jeden Faserknoten 115 mit einem entsprechenden Verteilernetzknoten 110. Diese Übertragungskabel 132, 137 sind typischerweise faseroptische Kabel, während die Hausanschlussleitungen 120 typischerweise Koaxialkabel sind. Das erfindungsgemäße optische Übertragungssystem 100 kann entweder WDM ("Wavelength Division Multiplexing"; Wellenlängenmultiplexen) oder DWDM ("Dense Wavelength Division Multiplexing"; dichtes Wellenlängenmultiplexen) oder beide Technologien verwenden.
Der Ausdruck "Faserknoten" wird üblicherweise verwendet, um einen Einsatzort oder eine ähnliche Komponente zu beschreiben, bei der Signale, die durch faseroptische Kabel von einem höheren Niveau geführt werden, in elektrische Signale (z.B. Funkfrequenzsignale) zur Übertragung entlang von Koaxialkabeln umgewandelt werden. Jeder Faserknoten 115, der mit einem Verteilernetzknoten 110 verbunden ist, weist sein eigenes Übertragungskabel 132 und Empfangskabel 137 auf, um den Faserknoten 115 mit dem Verteilernetzknoten 110 zu koppeln. Das Kopfende 105 ist ähnlich mit jedem Verteilernetzknoten 110 durch Sendekabel 130 und Empfangskabel 135 gekoppelt.
Bezug nehmend auf 2 umfasst jeder Faserknoten 115 üblicherweise ein oder mehrere optische Wandler 240, bei denen elektrische Signale, die an Koaxialkabeln 120 empfangen werden, in optische Signale zur Übertragung an einen Verteilernetz knoten 110 entlang aufwärtsgerichteter faseroptischer Kabel 137 umgewandelt werden. Ähnlich werden optische Signale, die über aufwärtsgerichtete faseroptische Kabel 132 empfangen werden, durch zusätzliche optische Wandler 245 in elektrische Signale zur Übertragung entlang von Koaxialkabeln verarbeitet. Die optische Signale werden auch, wie notwendig, mit einem optischen Multiplexer 260 und einem optischen Demultiplexer 265 verarbeitet.
Der Faserknoten 115 kann auch eine Wellenlängen-stabilisierte Quelle 250, einen Oszillator 255, einen optischen Multiplexer 260 und einen optischen Demultiplexer 265 umfassen. Die Wellenlängen-stabilisierte Quelle 250 ist nützlich zum Bereitstellen einer zusätzlichen Verarbeitung der Wellenlängen der optischen Signale, bevor die Signale auf dem aufwärtsgerichteten faseroptischen Kabel 137 ausgesandt werden. Der Oszillator 255 wird auch dazu verwendet, Signale zur Übertragung an den faseroptischen Kabeln zu verarbeiten.
Erfindungsgemäß umfasst jeder Faserknoten 115 auch ein CMTP ("cable modern termination package") 300, wie genau in 3 gezeigt. Das CMTP kann u.a. umfassen: elektronische Vorrichtungen, optische Vorrichtungen, Mikroprozessoren und zugehörige Betriebssoftware. Beispielsweise ist die Verwendung optischer Vorrichtungen, wie unter anderem optischer Sender, wünschenswert, da die optischen Sender bzw. Übertrager digitaler Signale keine lineare Leistungscharakteristik aufzuweisen brauchen. Daher kann ein optischer Sender mit erheblich niedrigeren Kosten verwendet werden. Das CMTP umfasst auch eine Demodulatorschaltung 301, eine Multiplexerschaltung 302, eine Demultiplexerschaltung 303, mindestens einen optischen Sender 304, mindestens einen optischen Empfänger 305 und Verbindungsvorrichtungen 306 zum wirkenden bzw. funktionalen Verbinden des Kabelabschlusspakets mit einem Datenkommunikationspaket.
Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Flussdiagramm 400 der Signalverarbeitungsschritte gezeigt, die in einem CMTP auftreten. Datensignale von jeder der Rückleitungen 120 (siehe 2) werden an einem optischen Empfänger in einem anfänglichen Schritt 401 empfangen. Diese Signale werden in einem Signaldemodulationsschritt 405 verarbeitet, so dass ihre Frequenzen auf ihre Basisband-Digitalsignale demoduliert werden. Diese Basisband-Digitalsignale 410 werden dann durch eine Zeitmultiplexerschaltung 415 verarbeitet, um einen seriellen digitalen Bitstrom 420 zu bilden. Der serielle digitale Bitstrom 420 wird in einer Puls-Code-Modulatorschaltung 425 verarbeitet und wird dann einem optischen Sender 430 auf einer unterschiedlichen Signalwellenlänge von der Signalwellenlänge zugeführt, die durch das faseropti sche Kabel 440 geführt wird. Alternativ kann eine Wellenlängenmultiplexerschaltung 435 verwendet werden, um das optische Rücksignal zur Übertragung auf dem gleichen faseroptischen Kabel zu mischen, welches die Vorwärtssignale führt.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform, wie sie hierin beschrieben ist, ermöglicht eine passive Rückleitung, da der Eingangssignalpegel, der durch die Anwesenheit des CMTP 300 in dem Faserknoten 115 benötigt wird, niedriger ist (z.B. 20 bis 30 dB niedriger) als derjenige, der für einen Faserknoten benötigt wird, der keine der CMTS-Funktionen aufweist, die in einem CMTP in diesem Knoten implementiert sind. Ein abgeleitetes Merkmal dieses heruntergesetzten Eingangssignalpegels ist es, dass die Menge der Signalverstärker in der Rückleitung verringert werden kann oder dass die Signalverstärker vollständig beseitigt werden können. Ein zweites abgeleitetes Merkmal dieses Merkmals ist es, dass die Verringerung oder das Fehlen von Rückleitungs-Signalverstärkern zu niedrigeren Ausrüstungskosten für das gesamte Datenkommunikationssystem führt. Auf ähnliche Weise werden Hardware-Instandhaltungskosten aufgrund der verringerten Menge an Hardware verringert. Die verringerte Menge an Hardware erreicht auch eine verbesserte Systemzuverlässigkeit, da jedes Stück Hardware, das entfernt wird, auch einen potentiellen Fehlerpunkt entfernt.
Eine andere durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Verbesserung bezieht sich auf eine Erhöhung in der Signalführungskapazität der Rückleitung. Bekannte HFC-Faserknoten weisen typischerweise vier Rückleitungseingänge auf, die in ein einzelnes Signal zur Übertragung aufwärts zum Kopfende kombiniert werden. In einem solchen Fall kann die Frequenz der Rücksignale von jedem der vier einzelnen Rückleitungen nicht dupliziert bzw. verdoppelt werden. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung die Verwendung der Frequenzen an jedem der Rückleitungen. Falls daher beispielsweise vier Rückleitungen zu einem bestimmten Faserknoten vorliegen, stellt diese Erfindung einen vierfachen Anstieg der Signalführungskapazität zum Übertragen bzw. Senden von Datensignalen zurück aufwärts zum Kopfende bereit.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem obigen Merkmal ergibt, betrifft externes Rauschen (d.h., thermisches Rauschen und Eingangsrauschen). Im Stand der Technik ist der Rauschpegel additiv, wenn vier Rückleitungen in eine einzelne Rückleitung kombiniert werden. Dies stellt das Phänomen dar, das als Rauschleitung bekannt ist. Bei der Rauschleitung verschlechtert sich daher das Rauschen um einen Faktor 4. Bei der vorliegenden Erfindung wird jede Rückleitung getrennt gehalten, so dass ein Rauschleiten nicht auftreten kann.
Ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, größere Knotenabdeckungsgebiete bzw. Knotenbediengebiete praktikabel zu machen. Ohne das efinderische Konzept der vorliegenden Erfindung sind die Knotenbediengebiete beschränkt aufgrund der Rauschakkumulationseffekte (d.h., der Rauschleitung) und der beschränkten Rückleitungsführungskapazität. Da das Konzept der vorliegenden Erfindung die Rauschakkumulation um einen Faktor 4 vermindert und gleichzeitig die Verkehrskapazität um einen Faktor 4 erhöht, folgt, dass die Knotenbedienfläche um einen Faktor 4 erhöht werden kann.
Obwohl bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben und gezeigt worden sind, sollte es klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Zahl der verwendeten Komponenten, ihrer Materialien, ihrer Formen, der relativen Anordnung davon usw. beschränkt und diese sind einfach als ein Beispiel der beispielhaften Ausführungsformen offenbart.

Claims

Datenkommunikationssystem (100), aufweisend: ein Kopfende (105) zum Erzeugen eines Übertragungssignals zur Übertragung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) und zum Verarbeiten von Rücksignalen von den Teilnehmerstellen (125); eine Vielzahl von Verteilernetzknoten (110), die mit dem Kopfende (105) wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Faserknoten (115), die mit mindestens einem der Verteilernetzknoten (110) wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Hausanschlussleitungen (120), die wirkend zwischen mindestens einem der Faserknoten (115) und der Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) eingekoppelt sind, wobei die Netzknoten (110), Faserknoten (115) und Hausanschlussleitungen (120) das Übertragungssignal vom Kopfende (105) zur Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) übertragen und die Rücksignale von den Teilnehmerstellen (125) zum Kopfende (105) entlang mindestens einer Rückleitung übertragen; und eine Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300), die wirkend entlang der mindestens einen Rückleitung entweder mit einem Netzknoten (110), einem Faserknoten (115) oder einer Hausanschlussleitungen (120) gekoppelt ist, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) aufweist: mindestens einen Empfänger (305), der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Rücksignalen zu empfangen, die von der Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden; mindestens einen Signaldemodulator (405), der dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der empfangenen Signale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen zu demodulieren; einen Zeitmultiplexerschaltung (415), die dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der digitalen Basisbandsignale zu multiplexen, um einen seriellen digitalen Bitstrom (420) zu bilden; und einen Sender (430), der dazu eingerichtet ist, den digitalen Bitstrom zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung zu übertragen.
System (100) nach Anspruch 1, wobei das Übertragungssignal ein Kabelfernseh (CATV)-Signal umfasst.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einem der Verteilernetzknoten (110) gekoppelt ist.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einem der Faserknoten (115) gekoppelt ist.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einer der Hausanschlussleitungen (120) gekoppelt ist.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kopfende (105), die Netzknoten (110) und die Faserknoten (115) durch Faseroptikkabel miteinander wirkend gekoppelt sind.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hausanschlussleitungen (120) Koaxialkabel sind, so dass die Faserknoten (115) und die Teilnehmerstellen (125) wirkend durch Koaxialkabel gekoppelt sind.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Kabelmodemabschlussfunktionseinheiten (300) vorgesehen ist, und zwar mit mindestens einer Einheit vorgesehen entlang jeder aus der Vielzahl von Rückleitungen von der Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) zum Kopfende (105).
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Pulsecodemodulator (425) zum Modulieren des seriellen Bitstroms vor der Übertragung durch den Sender (430).
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Wellenlängenmultiplexerschaltung (435) zum Mischen des seriellen Bitstroms vor der Übertragung durch den Sender (430).
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein optischer Empfänger ist, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von optische Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
System (100) nach einem der Ansprüche 1–10, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein Koaxialsignalempfänger ist, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von elektrischen Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (430) ein optischer Sender ist, der dazu eingerichtet ist, eine den digitalen Bitstrom als ein optisches Signal auf einem Faseroptikkabel zum Kopfende (105) zu übertragen.
System (100) nach Anspruch 13, wobei das Faseroptikkabel auch das Übertragungssignal trägt, das durch das Kopfende (105) erzeugt wird, und wobei der optische Sender dazu eingerichtet Ist, den digitalen Bitstrom bei einer anderen Signalwellenlänge zu übertragen als der des Übertragungssignals, das vom Faseroptikkabel getragen wird.
Verfahren (400) zur Verwendung durch eine Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) in einem Datenkommunikationssystem (100) mit einem Kopfende (105) zum Erzeugen eines Übertragungssignals zur Übertragung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) und zum Verarbeiten von Rücksignalen von den Teilnehmerstellen (125); einer Vielzahl von Verteilernetzknoten (110), die mit dem Kopfende (105) wirkend gekoppelt sind; einer Vielzahl von Faserknoten (115), die mit mindestens einem der Verteilernetzknoten (110) wirkend gekoppelt sind; einer Vielzahl von Hausanschlussleitungen (120), die wirkend zwischen mindestens einem der Faserknoten (115) und der Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) eingekoppelt sind, wobei die Netzknoten (110), die Faserknoten (115) und die Hausanschlussleitungen (120) das Übertragungssignal vom Kopfende (105) zur Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) übertragen und die Rücksignale von den Teilnehmerstellen (125) zum Kopfende (105) entlang mindestens einer Rückleitung übertragen; wobei das Verfahren aufweist: Empfangen (401) einer Vielzahl von Rücksignalen, die von der Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden; Demodulieren (405) der Vielzahl der Rücksignale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen; Zeitmultiplexen (415) der Vielzahl der digitalen Basisbandsignale, um einen seriellen digitalen Bitstrom (420) zu bilden; und Übertragen (430) des digitalen Bitstroms (20) zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung.
Verfahren (400) nach Anspruch 15, ferner umfassend den anfänglichen Schritt des Übertragens eines ein Kabelfernseh (CATV)-Signals vom Kopfende (105) zu den Teilnehmerstellen (125).
Verfahren (400) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einem der Verteilernetzknoten (110) gekoppelt ist, und wobei der Schritt des Übertragens des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung durchgeführt wird, um den Bitstrom (420) vom Verteilernetzknoten (110) zum Kopfende (105) zu übertragen.
Verfahren (400) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einem der Faserknoten (115) gekoppelt ist, und wobei der Schritt des Übertragens des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung durchgeführt wird, um den Bitstrom (420) vom Faserknoten (115) zu einem entsprechenden Verteilerkopf (110) zu übertragen.
Verfahren (400) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend mit einer der Hausanschlussleitungen (120) gekoppelt ist und wobei der Schritt des Übertragens des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung durchgeführt wird, um den Bitstrom (420) von der Hausanschlussleitung (120) zu einem entsprechenden Faserknoten (115) zu übertragen.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Kopfende (105), die Netzknoten (110) und die Faserknoten (115) durch Faseroptikkabel miteinander wirkend gekoppelt sind und wobei der Schritt des Übertragens des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) durchgeführt wird, um den digitalen Bitstrom als ein optisches Signal auf den Faseroptikkabeln zu übertragen.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die Hausanschlussleitungen (120) Koaxialkabel sind, so dass die Faserknoten (115) und die Teilnehmerstellen (125) wirkend durch Koaxialkabel gekoppelt sind, und wobei der Schritt des Empfangens einer Vielzahl von Rücksignalen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen erzeugt werden, durchgeführt wird, um die Signale über das Koaxialkabel zu empfangen.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 21, ferner umfassend den Schritt eines Pulsekodemodulierens (425) des seriellen Bitstroms vor dem Schritt des Übertragens (430) eines digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105).
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, ferner umfassend den Schritt eines Wellenlängenmultiplexens (435) zum Mischen des seriellen Bitstroms vor dem Schritt des Übertragens (430) des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105).
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein optischer Empfänger ist, und wobei der Schritt des Empfangens (401) der Vielzahl von Rücksignalen durchgeführt wird, um eine Vielzahl von optischen Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein Koaxialempfänger ist, und wobei der Schritt des Empfangens (401) der Vielzahl von Rücksignalen durchgeführt wird, um eine Vielzahl von elektrischen Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei der Sender (430) ein optischer Sender ist, und wobei der Schritt des Übertragens (430) des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) durchgeführt wird, um den digitalen Bitstrom als ein optisches Signal auf einem Faseroptikkabel zum Kopfende (105) zu übertragen.
Verfahren (400) nach Anspruch 26, wobei das Faseroptikkabel auch das Übertragungssignal trägt, das durch das Kopfende (105) erzeugt wird, und wobei der Schritt des Übertragens (430) des digitalen Bitstroms (420) zum Kopfende (105) durchgeführt wird, um den digitalen Bitstrom bei einer anderen Signalwellenlänge zu übertragen als der des Übertragungssignals, das vom Faseroptikkabel getragen wird.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) zur Verwendung mit einem Datenkommunikationssystem (100), das ein Kopfende (105) und eine Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) zusammenschaltet, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend entlang von Rückleitungen zwischen dem Kopfende (105) und der Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) eingekoppelt ist, wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) aufweist: mindestens einen Empfänger (305), der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden; mindestens einen Signaldemodulator (405), der dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der empfangenen Signale in eine gleiche Vielzahl von digitalen Basisbandsignalen zu demodulieren; einen Zeitmultiplexschaltung (415), die dazu eingerichtet ist, die Vielzahl der digitalen Basisbandsignale zu multiplexen, um einen seriellen digitalen Bitstrom (420) zu bilden; und einen Sender (430), der dazu eingerichtet ist, den digitalen Bitstrom zum Kopfende (105) entlang der mindestens einen Rückleitung zu übertragen.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach Anspruch 28, wobei eine Vielzahl von Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) vorgesehen ist, und zwar vorgesehen mit mindestens einer Einheit entlang jeder der Vielzahl von Rückleitungen von der Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) zum Kopfende (105).
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach Anspruch 28 oder 29, ferner umfassend einen Pulsecodemodulator (425) zum Modulieren des seriellen Bitstroms vor einer Übertragung durch den Sender (430).
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, ferner umfassend eine Wellenlängenmultiplexerschaltung (435) zum Mischen des seriellen Bitstroms vor einer Übertragung durch den Sender (430).
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein optischer Empfänger ist, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von optischen Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei der mindestens eine Empfänger (305) ein Koaxialsignalempfänger ist, der dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von elektrischen Rücksignalen zu empfangen, die durch die Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) erzeugt werden.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei der Sender (430) ein optischer Sender ist, der dazu eingerichtet ist, eine den digitalen Bitstrom als ein optisches Signal auf einem Faseroptikkabel zum Kopfende (105) zu übertragen.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach Anspruch 34, wobei das Faseroptikkabel auch das Übertragungssignal trägt, das durch das Kopfende (105) erzeugt wird, und wobei der optische Sender dazu eingerichtet ist, den digitalen Bitstrom bei einer anderen Wellenlänge zu übertragen als der des Übertragungssignals, das vom Faseroptikkabel getragen wird.
Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) nach einem der Ansprüche 28 bis 35, wobei das Datenkommunikationssystem (100), umfasst: ein Kopfende (105) zum Erzeugen eines Übertragungssignals zur Übertragung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstellen (125) und zum Verarbeiten von Rücksignalen von den Teilnehmerstellen (125); eine Vielzahl von Verteilernetzknoten (110), die mit dem Kopfende (105) wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Faserknoten (115), die mit mindestens einem der Verteilernetzknoten (110) wirkend gekoppelt sind; eine Vielzahl von Hausanschlussleitungen (120), die wirkend zwischen mindestens einem der Faserknoten (115) und der Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) eingekoppelt sind, wobei die Netzknoten (110), Faserknoten (115) und Hausanschlussleitungen (120) das Übertragungssignal vom Kopfende (105) zur Vielzahl der Teilnehmerstellen (125) übertragen und die Rücksignale von den Teilnehmerstellen (125) zum Kopfende (105) entlang mindestens einer Rückleitung übertragen; und wobei die Kabelmodemabschlussfunktionseinheit (300) wirkend entlang der mindestens einen Rückleitung entweder mit einem Netzknoten (110), einem Faserknoten (115) oder einer Hausanschlussleitungen (120) gekoppelt ist.