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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
generell Datenübertragungen
und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Isolieren der
Lokal- und Fern-Seiten eines aktiven Datenendpunkts, um Lokal- und
Fernübertragungen
unter Anwendung einer gemeinsamen Datentransfertechnik über ein
gemeinsames Sendemedium zu ermöglichen.
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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Eine Computernetzverbindung umfasst
das Verbinden von Computern, Peripherievorrichtungen und möglicherweise
Telefonvorrichtungen zu einem konsolidierten Datenübertragungssystem.
Technologische Fortschritte auf dem Gebiet der Netzverbindungen
haben auf verschiedenen Netzverbindungs-Levels stattgefunden, einschließlich Mehrfach-Schaltungspunkt-Netzstrukturen,
wie z. B. Mehrpunkt-, Stern-, Ring- sowie Schlaufen- und Maschen-Netztopologien,
die in Netzen von lokalen Netzen (LAN) bis proliferativen globalen
Netzen (GAN), wie z. B. dem Internet, verwendet werden. Von größerer Bedeutung
für den
kontinuierlichen Erfolg einer Computernetzverbindung ist die Fähigkeit
zum effizienten und ökonomischen
Anschließen
dieser verschiedenen Netze an Lokal- und Fern-Konfigurationen.
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Da Netze weiterhin Akzeptanz und
Beliebtheit finden, besteht ein kontinuierlicher Wunsch nach Senden
immer größerer Datenmengen über das Sendemedium
innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums. Mit anderen Worten: die
wachsende Nachfrage nach Netzlösungen
hat das Erfordernis zum Maximieren der Datenbandbreite angekurbelt.
Dieses Erfordernis hat zu zahlreichen Tech niken und Systemen zum
Vergrößern der
Datenbandbreite geführt, wie
z. B. der Anwendung von T-Carrier-Services (z. B. T1 und T3) und
dienstintegrierenden digitalen Netzwerken (ISDN).
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Nachfragen nach mit höherer Geschwindigkeit
erfolgenden Übertragungen
haben das Erfordernis nach hochentwickelten Technologien angekurbelt,
die der installierten Basis von rund um die Welt verwendeten Übertragungsplattformen
zum Durchbruch verhelfen. Eine dieser Technologien ermöglicht eine
Datenübertragung
mit relativ hoher Geschwindigkeit über bestehende Twisted-Pair-Leitungen
auf Kupferbasis. Diese Technologie, die generell als digitale Teilnehmeranschlussleitungs-
(DSL-) Technologie bezeichnet wird, umfasst verschiedene Arten, einschließlich High-bit-rate-DSL
(HDSL), Veryhigh-bit-rate (VHDSL) und Asymmetric-DSL (ADSL). Jede
dieser Technologien ermöglicht
es, digitale Informationen von einem Service-Provider über bestehende
Kupfer-Telefonleitungen mit Raten im Bereich von vielen Megabits
pro Sekunde (Mbps) zu transferieren. Beispielsweise kann eine ADSL-Leitung
einem Service-Provider nachgeschaltet Raten von 6 Mbps und einem
Service-Provider
vorgeschaltet 384 Kbps über
die bestehende Telefonleitung zur Verfügung stellen. Daraus geht hervor,
dass diese Datenraten konkurrierenden Technologien (ISDN: 128 Kbps,
T1: 1.544 Mbps etc.) bei weitem überlegen sind.
Diese Anschlussfähigkeit
mit höheren
digitalen Datenraten werden von Benutzern für Internet-Zugang, Telearbeit,
Videokonferenzen u. dgl. gefordert.
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Die Bedeutung der Verwendung der
bestehenden Telefonie-Kupferbasis sollte nicht unterbewertet werden.
Der nicht gefallene weltweite Wert dieses Aktivpostens wird auf über 600
Milliarden Dollar geschätzt.
Es gibt ungefähr
700 Millionen lokaler Schleifen rund um die Welt, und über 160
Millionen davon befinden sich in den Vereinigten Staaten.
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Es wäre daher wünschenswert, diese vorinstallierte Übertragungsbasis
zu benutzen, da dadurch die Kosten für die physische Anschlussfähigkeit
stark re duziert würden.
Verbindungen einzelner Computerbenutzer über Netze, wie z. B. das Internet, sind
mit astronomischen Raten angestiegen. Ferner haben Untersuchungen
ergeben, dass zahlreiche Internet-Teilnehmer mehr als einen Computer
vor Ort zur Verfügung
haben, und es sieht so aus, als würde dieser Trend anhalten.
Daher wird es mehr und mehr gängige
Praxis, Computer von Heimbüros
(SOHO) mit einer lokalen Netzkonfiguration innerhalb der SOHO-Umgebung zu verbinden.
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In WO 96/29808 wird ein System für die Netzverbindung
von Computern über
die gemeinsame Nutzung von Sprach-Telefonleitungen beschrieben.
Ein LAN wird am Ort eines Kunden zur Verfügung gestellt, wo eine Serie
von Computern mit einem gemeinsamen Datenbus verbunden ist. Der
Datenbus ist mit der Telefonleitung verbunden, und an einer zentralen
Schaltstation ist die Telefonleitung mit einem zentralen Netzknoten
verbunden; Hoch- und Tiefpassfilter ermöglichen die gleichzeitige Übertragung
von Daten von dem LAN und Sprachübertragungen über die
gemeinsame Telefonleitung.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Art und Weise, in der Fernnetz-Technologien in die SOHO-Umgebung
gebracht werden können.
Sie stellt ferner ein lokales Netz bereit, das von dem Fernnetz unabhängig, jedoch
mit diesem kompatibel ist, ohne dass eine zusätzliche Verkabelung oder Hardware benötigt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet daher eine Lösung für die vorgenannten und andere
Mängel.
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Zusammenfassender Überblick über die
Erfindung
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Generell betrifft die vorliegende
Erfindung ein System und ein Verfahren zum Isolieren der Lokal-
und Fern-Seiten eines aktiven Datenendpunkts, um Lokal- und Fernübertragungen
unter Anwendung einer gemeinsamen Datentransfertechnik über ein gemeinsames
Sendemedium zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein System nach Anspruch 1 zum Bereitstellen
eines Lokalnetzes am Ort eines Kunden und ein Fernnetz, das das
Lokalnetz mit einem Fern-Service-Provider koppelt, bereitgestellt.
Das System weist ein Sendemedium auf, das ein Lokalnetz am Ort des
Kunden und ein Fernnetz über
eine Teilnehmerleitung bildet, die den Ort des Kunden mit dem Fern-Service-Provider
verbindet. Das Sendemedium wird für die Sprachbandübertragung
zwischen dem Ort des Kunden und dem Fern-Service-Provider, die Datenbandübertragung
innerhalb des Lokalnetzes und die Datenbandübertragung zwischen dem Lokalnetz
und dem Fern-Service-Provider
verwendet. Ein Master-Schaltungspunkt ist zwischen dem Lokalnetz am
Ort des Kunden und der Teilnehmerleitung gekoppelt. Der Master-Schaltungspunkt
steuert die Datenbandübertragung
zwischen dem Lokalnetz und dem Fern-Service-Provider und steuert
die Datenbandübertragung
innerhalb des Lokalnetzes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist der Master-Schaltungspunkt ein digitales Teilnehmerleitungs-
(xDSL-) Modem auf. Das xDSL-Modem
ist zur Kommunikation mit dem Fern-Service-Provider unter Anwendung
eines xDSL-Sprach- und Datenbandsendeschemas vorgesehen und ist
ferner zur Kommunikation mit den kundeneigenen Endgeräten, die
mit dem Lokalnetz gekoppelt sind, unter Anwendung des xDSL-Sprach- und
Datensendeschemas vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 7 vorgesehen, das
Transfers von Fern-Sprachsignalen und -Datensignalen zwischen einer
Zentrale und einem oder mehreren Teilnehmer-Schaltungspunkten über ein Sendemedium ermöglicht,
wobei ferner Lokal-Datensignaltransfers
zwischen den Teilnehmer-Schaltungspunkten über das gleiche Sendemedium
möglich
sind. Ein Lokal-Teil des Sendemediums, das die Teilnehmer-Schaltungspunkte
miteinander verbindet, wird von einem Fern-Teil des Sendemediums isoliert. Die
Lokal-Datensignaltransfers auf dem Lokal-Teil des Sendemediums und
die Fern-Sprach- und -Datensignaltransfers zwischen dem Lokal- und
dem Fern-Teil des Sendemediums werden mit einem zwischen dem Lokal-
und dem Fern-Teil des Sendemediums gekoppelten Master-Schaltungspunkt
gesteuert. Sprach- und Datensignale werden voneinander getrennt,
und die Sprachsignale werden an die kundeneigenen Endgeräte, die
mit dem Lokal-Teil des Sendemediums verbunden sind, geliefert. Die
Lokaldatensignale auf dem Lokal-Teil des Sendemediums sowie die Fern-Sprach- und -Datensignale
auf dem Fern-Teil des Sendemediums werden unter Anwendung einer dem
Lokal- und dem Fern-Teil des gemeinsamen Sendemediums gemeinsamen
Transfertechnologie über
das gemeinsame Sendemedium gesendet.
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Der vorstehende zusammenfassende Überblick über die
Erfindung erhebt nicht den Anspruch, jede dargestellte Ausführungsform
oder jede Implementierung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
Die Figuren und die nachfolgende detaillierte Beschreibung veranschaulichen
diese Ausführungsformen
genauer.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand der folgenden
detaillierten Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser
verständlich.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild mit Darstellung einer Ausführungsform einer Verbindung
eines Internet-Service-Providers oder Fern-Schaltungspunkts mit
mehreren lokalen Schaltungspunkten;
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2 eine
Heimbüro-
(SOHO-) Umgebung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Blockschaltbild mit Darstellung des Interface zwischen dem Master-Schaltungspunkt
des SOHO und dem Service-Provider gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm mit Darstellung einer Ausführungsform der Isolierkompetenzen
des Master-Schaltungspunkts bei Fernempfang von Daten; und
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5 ein
Flussdiagramm mit Darstellung einer Ausführungsform der Kompetenz des
Master-Schaltungspunkts beim Regeln des Datenverkehrs von dem Lokalnetz
zu einem Fern-Schaltungspunkt.
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Obwohl die Erfindung verschiedenen
Modifikationen unterzogen werden und alternative Formen aufweisen
kann, sind die Besonderheiten der Erfindung beispielhaft in den
Zeichnungen gezeigt und werden nachstehend genauer beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass nicht beabsichtigt ist, die
Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen, die hier beschrieben
werden, zu begrenzen. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, sämtliche
Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abzudecken, die in den Umfang der Erfindung, wie
er in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist, fallen.
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Detaillierte
Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung stellt
generell ein System und ein Verfahren zum Isolieren der Lokal- und
Fern-Seiten eines aktiven Datenendpunkts bereit, um Lokal- und Fernübertragungen
unter Anwendung einer gemeinsamen Datentransfertechnik über ein
gemeinsames Sendemedium zu ermöglichen. Bei
einer Ausführungsform
erfolgt dies durch Bereitstellen eines aktiven Master-Schaltungspunkts
innerhalb des Lokalnetzes, der im wesentlichen einen Endpunkt innerhalb
des Fernnetzes oder des Langstreckennetzes (WAN) bildet. Das Hinzufügen des aktiven
Master-Schaltungspunkts ermöglicht
es, dass das bestehende Fernnetz neu konfiguriert wird, so dass
unter Verwendung einer lokalen Gruppe von Schaltungspunkten in dem
Fernnetz ein isoliertes Lokalnetz (LAN) entwickelt wird, wobei das
gleiche physische Sendemedium und die gleichen Sendeprotokolle verwendet
werden wie für
die Fern-Datenübertragung.
Alternativ ermöglicht
die vorliegende Erfindung das Gestalten einer LAN- oder SOHO-Umgebung
unter Verwendung eines physischen Sendemediums und Sendeprotokolls,
das dem für
die Fernkommunikation mit den SOHO-Schaltungspunkten verwendeten
Medium und Protokoll gemeinsam ist. Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform der
Erfindung ist das bestehende Twisted-Pair-Telefonverbindungssystem
das verwendete Sendemedium, wobei es der aktive Master-Schaltungspunkt
erlaubt, ein lokales SOHO-Netz
aus dem gleichen Twisted-Pair zu konfigurieren, das Fernübertragungen
zu jedem Schaltungspunkt in der SOHO-Umgebung ermöglicht.
Daher kann ein Lokalnetz geschaffen werden, ohne dass eine zusätzliche
Verkabelung oder das Implementieren einer anderen Protokoll- oder
Modulationstechnik erforderlich ist, während Sprachübertragungen über Twisted-Pair-Telefonkabel
immer noch erfolgen können.
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Die hier beschriebene Erfindung kann
in Zusammenhang mit zahlreichen physischen Übertragungs-Service-Links,
wie z. B. verschiedenen digitalen Teilnehmerleitungs- (xDSL-) Techniken,
verwendet werden. "xDSL" bedeutet verschiedene
digitale Teilnehmerleitungs-Sende-Services, einschließlich HDSL,
ADSL und VHDSL. Obwohl die vorliegende Erfindung auf zahlreiche
unterschiedliche digitale Übertragungsumgebungen
anwendbar sein kann, zeigen die folgenden beispielhaften schematischen Darstellungen
und die entsprechende Beschreibung die verschiedenen Aspekte der
Erfindung, wobei ein Twisted-Pair-Übertragungsmedium, welches
xDSL verwendet, beschrieben wird.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild der Verbindung eines Internet-Service-Providers 100 oder Fern-Schaltungspunkts
mit mehreren Lokal-Schaltungspunkten. Jeder Schaltungspunkt 102 sowie
jeder Schaltungspunkt 104 inner halb des Lokalbereichs 106 kann über eine
Verbindung 108 Informationen mit dem Service-Provider 100 austauschen. Die
Schaltungspunkte 102 und 104 repräsentieren eine
Vielzahl von kundeneigenen Endgeräten (CPE), einschließlich Bildschirmarbeitsplatz,
Kundencomputer, Personalcomputer, Server, Drucker und anderen mit
dem Netz verbundenen Vorrichtungen.
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Um die Schaltungspunkte innerhalb
des Lokalbereichs 106 mit dem Computernetz zu verbinden,
ist es bei den meisten zur Verfügung
stehenden Verbindungstechnologien erforderlich, dass der Benutzer
eine zusätzliche
Verkabelung installiert, um seine Vorrichtungen in einer Lokalnetzkonfiguration anzuschließen. Es
sind andere Schemata zur Verbindung auf der Basis von Informationsträgern vorgeschlagen
worden, bei denen Daten direkt auf die Starkstromverkabelung gespeist
und an geeigneter Stelle in einer Lokalnetzumgebung herausgenommen
werden. Die mit Informationsträgern
in Zusammenhang stehenden Rausch- und Sicherheitsfragen haben jedoch
die effektiven Datenraten in den meisten Fällen auf einige Zehn Kilobytes
reduziert. Die Sicherheit ist ebenfalls ein Thema in Zusammenhang mit
Informationsträgern,
da Transformatoren in einer Lokalnetzumgebung häufig gemeinsam genutzt werden,
und durch eine Sekundärleckage
in den Transformatoren kann ein benachbartes Gebäude möglicherweise den Verkehr auf
einem solchen Lokalnetz abfangen.
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Digital-Teilnehmerleitungs-Techniken
sind herkömmlicherweise
zum Verbinden von Fern-Informationssystemen mit Teilnehmer-Schaltungspunkten
angewendet worden, wobei eine zusätzliche Verkabelung zum Anschließen von
Lokal-Computern an ein Lokalnetz erforderlich war. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht
es, dass die Schaltungspunkte eines Lokalnetzes 106 das
gleiche Sendemedium, wie z. B. das Interface 108, wie für Fern-Datenübermittlungen verwenden.
Beispielsweise weist bei einer Ausführungsform der Erfindung das
Interface 108 eine Twisted-Pair-Kupfer-Telefonleitung auf,
die zur Übertragung
innerhalb des Lokalnetzes des Bereichs 106 und zur Kommunikation
mit dem Fern-Service-Provider 100 verwendet wird. Ferner
ermöglicht
die vorlie gende Erfindung Lokalnetzübertragungen, die isoliert und
daher von Fern-Übertragungstransfers
ratenunabhängig
sind.
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2 zeigt
eine Heimbüro-
(SOHO-) Umgebung 200 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Jedes kundeneigene Endgerät (CPE)
innerhalb der SOHO-Umgebung 200 ist über die Lokal-Teilnehmerschleife 204 mit
dem Service-Provider 202 verbunden. Die Teilnehmerschleife 204 kann
eine beliebige Netzverbindungskonfiguration repräsentieren, betrifft in einem
speziellen Sinne jedoch die zwischen einer Kundenräumlichkeit
und der lokalen Telefongesellschaft verlaufende Kupfer-Telefonleitung.
In einem solchen Fall ist der Service-Provider 202 über die
Schalteinrichtung in der (nicht gezeigten) Zentrale der Telefongesellschaft
mit dem SOHO 200 gekoppelt, wobei das physische Medium mit der Lokal-Teilnehmerschleife 204 ein
Standard-Twisted-Pair-Kabel 206 ist,
das normalerweise in Lokal-Schleifen-Telefonverbindungen verwendet wird.
Die Zentrale kann mit Modems zum Anschließen des Service-Providers 202 an
das SOHO 200, wie z. B. xDSL-Modems, ausgerüstet sein,
um es den Service-Providern zu ermöglichen, xDSL-Datentransfers über Telefonverbindungen
zu bieten.
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Eine Vielzahl von CPE-Vorrichtungen
kann Teil der SOHO-Umgebung 200 sein. Beispielsweise weisen
die Vorrichtungen mit der in 2 gezeigten SOHO-Umgebung die Rechnereinheit 208 und
die Faksimileeinrichtung 210 auf. Sowohl Sprache als auch
Daten können
von dem Service-Provider 202 zu dem SOHO 200 übermittelt
werden, wobei diese über die
von der Lokal-Schleife 204 gebildete lokale Twisted-Pair-Leitung
geführt
werden. Die Signalteiler 212, 214 und 216 werden
zum Trennen von Sprachsignalen von Datensignalen und zum Führen der
entsprechenden Sprach- und Datensignale zu der entsprechenden Vorrichtung
innerhalb des SOHO 200 verwendet. Beispielsweise können Sprachsignale
in den Teiler 214 eingegeben werden, der die Sprachsignale aus
zu dem Computer 208 geleiteten Informationen ausfiltert,
wobei ermöglicht
wird, dass die Sprachsignale zu der Telefoneinrichtung 218 übermittelt
werden. Das Signalteilen kann auf die hier und in der mitanhängi gen US-Patentanmeldung
08/888870, Ser. Nr. 5,930,340 mit dem Titel "Device and Method for Isolating Voice
and Data Signals on a Common Carrier" des gleichen Anmelders beschriebene
Weise festgelegt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Telefoneinrichtung 218 und 220 nicht
auf ein Telefon beschränkt
ist, sondern vielmehr eine beliebige Telefoneinrichtung, die die Übermittlung
von Signalen im Sprachfrequenzbereich erkennt und/oder ermöglicht,
repräsentiert.
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Obwohl es vorteilhaft ist, Datenübertragungen
zwischen dem Service-Provider 202 und den CPE-Vorrichtungen
innerhalb der SOHO-Umgebung 200 zu ermöglichen, kann es auch wünschenswert sein,
ausgewählte
Schaltungspunkte des Fernnetzes mit einer Lokalnetzkonfiguration
zu verbinden. Mit anderen Worten: es kann wünschenswert sein, einige der
CPE-Vorrichtungen derart anzuordnen, dass sie ein Lokalnetz bilden.
Unter Anwendung einer Steuerfunktion, wie z. B. des Master-Schaltungspunkts 222,
innerhalb der SOHO-Umgebung 200 kann
ein Lokalnetz gebildet werden, das von dem Fernnetz unabhängig ist,
jedoch das gleiche physische Medium verwendet. Die vorliegende Erfindung, die
einen Master-Schaltungspunkt, wie z. B. den Master-Schaltungspunkt 222,
verwendet, ermöglicht daher
die Übermittlung
von Daten innerhalb des Lokalnetzes über das gleiche physische Übermittlungsmedium,
das für
Fern-Datenübertragungen
verwendet wird. Die Verwendung des Master-Schaltungspunkts 222 wird
nachstehend genauer beschrieben.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild mit Darstellung des Interface zwischen dem Master-Schaltungspunkt
des SOHO und dem Service-Provider gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die dargestellte SOHO-Umgebung 300 weist mehrere
Rechnereinheiten 302 oder Lokal-Schaltungspunkte und den Master-Schaltungspunkt 304 auf.
Weitere in 3 nicht gezeigte
Telefoneinrichtungen und kundeneigene Endgeräte können innerhalb der SOHO-Umgebung 300 gekoppelt
sein, wie in Zusammenhang mit 2 dargestellt.
Eine beliebige Rechnervorrichtung 302 oder andere CPE-Vorrichtungen
können
als Master-Schaltungspunkt
bestimmt werden. Der Master-Schaltungspunkt 304 isoliert Lokalnetz-Datentransfers
innerhalb des SOHO 300 gegen die Fernnetz-Datentransfers zwischen
dem Service-Provider 306 und den Schaltungspunkten 302,304.
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Der Master-Schaltungspunkt 304 weist
eine Interface-Schaltungsanordnung mit einem xDSL-Modem auf, das
Daten zwischen der SOHO-Umgebung 300 und einem Fern-Schaltungspunkt,
wie z. B. dem Service-Provider 305, moduliert und demoduliert.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform
weist eine Lokal-Interface-Schaltung 308 und eine Fern-Interface-Schaltung 310 auf.
Die Lokal-Interface-Schaltung 308 weist einen Sendeempfänger 312,
eine Digitalsignalprozessoreinheit 314 und einen Speicher 316 auf:
Die Fern-Interface-Schaltung 310 weist
einen Sendeempfänger 318,
eine DSP-Einheit 320 und einen Speicher 322 auf.
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Die Sendeempfänger 312 und 318 stellen eine
Sender-/Empfängerkombination
zum Senden ausgehender Daten bzw. Empfangen ankommender Daten dar.
Die Sendeempfänger 312 und 318 können entsprechend
unter Verwendung einer Sendeempfängervorrichtung
oder einer beliebigen geeigneten Sender-/Empfängerkombination implementiert
werden. Der Sendeempfänger 318 der
Fern-Interface-Schaltung 310 empfängt von dem Service-Provider 306 oder
einem anderen Fern-Schaltungspunkt gesandte Daten, wo sie dann von
der DSP-Maschine 320 verarbeitet werden.
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Die DSP-Maschine 320 führt eine
Digitalsignalverarbeitung zur Handhabung der gesendeten Datensignale
zwecks Vereinfachung der Datenübermittlung
durch. Beispielsweise wird bei einer Ausführungsform der Erfindung ein
Discrete-Multitone- (DMT-) Modulationsschema zum Senden von Daten über das
Twisted-Pair-Sendemedium mittels eines ADSL-Links verwendet. DMT
ist eine Technologie, die sich dynamisch an sich verändernde
Rauschumgebungen anpasst, was theoretisch bedeutet, dass die Übermittlungsreichweite
durch dynamisches Umschalten auf Frequenzen mit weniger Interferenzen verbessert
werden kann. DMT bringt Trägertöne in die
Leitung ein und verwendet Digital- Signal-Verarbeitungsalgorithmen zum
Messen des Signal-Rausch-Verhältnisses
(SNR) für
diesen Ton. Je nach dem SNR für
diesen Ton wird eine Anzahl von Bits der Übermittlung in diesem Frequenzbandbreitensegment
zugeordnet. Der DSP 320 führt die zum Messen solcher
SNR-Werte erforderliche Digitalsignalverarbeitung aus und führt weitere
Signalverarbeitungsaufgaben durch. Der DSP 320 wird ferner
in Zusammenhang mit anderen Modulationsschemata, wie z. B. der trägerlosen
Amplituden-Phasen- (CAP-) Modulation, und anderen auf dem Sachgebiet
bekannten Modulationstechniken verwendet.
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Die Fern-Interface-Schaltung 310 speichert die
Daten, was schematisch durch den Speicher 322 in der Fern-Interface-Schaltung 310 dargestellt
ist. Der Master-Schaltungspunkt 304 weist eine Verarbeitungseinheit
oder eine andere (nicht gezeigte) Verarbeitungsschaltungsanordnung
auf, die ermittelt, ob die in dem Speicher 322 gespeicherten
Daten Steuerinformationen, Führungsinformationen
oder für
den Master-Schaltungspunkt 304 selbst bestimmte Daten sind,
oder ob sie Daten sind, die für
einen oder mehrere der Schaltungspunkte 302 innerhalb des
Lokalnetzes in der SOHO-Umgebung 300 bestimmt sind. Wenn
der Master-Schaltungspunkt 304 feststellt, dass die Daten
für einen
der Schaltungspunkte 302 bestimmt sind, bereitet sich der
Master-Schaltungspunkt auf das Weiterleiten der Informationen an
den Target-Schaltungspunkt 302 vor. Während dieser Pufferungs- und
Analyse-Zwischenzeit in der Fern-Interface-Schaltung 310 und
dem Master-Schaltungspunkt 304 können die Lokaldatentransfers
auf dem Lokalnetz erfolgen. Wenn der Master-Schaltungspunkt 304 zum
Weiterleiten der Informationen zu dem korrekten Schaltungspunkt 302 bereit
ist, kann die DSP-Maschine 314 der Lokal-Interface-Schaltung 308 die
in dem Speicher 322 der Fern-Interface-Schaltung 310 gespeicherten
Daten verarbeiten und die Informationen über den Sendeempfänger 312 zu
dem Target-Schaltungspunkt 302 senden. Wenn das Lokalnetz
unter Verwendung eines anderen Datentransferprotokolls als das Fernnetz
arbeitet, kann der Master-Schaltungspunkt 304 zuerst die
Informationen konvertieren, um das korrekte Lokal-Datentransferprotokoll
zu verwenden. Das gleiche physische Sendemedium, bei dem es sich
bei einer Ausführungsform der
Erfindung um die Twisted-Pair-Telefonverkabelung handelt, wird jedoch
auf jeder Seite des Master-Schaltungspunkts 304 verwendet.
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Transfers von einem Lokal-Schaltungspunkt 302 zu
dem Service-Provider 306 erfolgen auf analoge Weise. Informationen
von dem Lokal-Schaltungspunkt werden an dem Sendeempfänger 312 empfangen
und im Speicher 316 gespeichert. Der Master-Schaltungspunkt 304 stellt
fest, wohin die Informationen geleitet werden und triggert die DSP-Maschine 320 zwecks
Verarbeitung der Daten vor dem Senden über den Sendeempfänger 318 an
den Fern-Schaltungspunkt.
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Transfers zwischen den Schaltungspunkten 312 innerhalb
des Lokalnetzes 300 werden auch von dem Master-Schaltungspunkt
gemanagt. Damit der Master-Schaltungspunkt 304 die
Datentransfers innerhalb des Lokalnetzes managen sowie Informationen
bei Erhalt von Daten von einem Fern-Schaltungspunkt zu den korrekten
Schaltungspunkt 302 führen
kann, wird das Lokalnetz der SOHO-Umgebung 300 auf einer
Punkt-zu-Punkt-Basis angeordnet oder logisch von einer Mehrpunkt-Netzkonfiguration in
eine Punkt-zu-Punkt-Netzkonfiguration konvertiert. Die Konvertierung
von einer Mehrpunkt-Netzkonfiguration zu einer Punkt-zu-Punkt-Netzkonfiguration wird
anhand von 5 genauer
beschrieben.
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3 ist
schematisch mit 2 Interface-Schaltungen dargestellt und beschrieben
worden, Fachleute auf dem Sachgebiet wissen jedoch, dass die Interface-Schaltungen 308 und 310 integriert
werden können,
um die erforderliche Schaltungsanordnung zu verkleinern. Beispielsweise
kann eine einzelne DSP-Maschine
gemeinsam genutzt werden. Ferner kann ein einzelner unterteilter
Speicher gemeinsam genutzt werden, um Datenpakete entsprechend den Lokal-
und Fernnetzen in separaten Speicherblöcken zu speichern. Bei einer
Ausführungsform
wird der Speicher der Rechnereinheit des Master-Schaltungspunkts 304 zum
Puffern der Datenpakete verwendet. Ferner können die Funktionen der Lokal-
und Fern-Interface-Schaltungen 308 und 310 generell in ein
xDSL-Modem eingebaut werden. Daher zeigt 3 eine konzeptuelle Ausführungsform
der Erfindung, die modifizierbar ist, was für Fachleute auf dem Sachgebiet
anhand der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, ohne dass
dadurch vom Umfang und der Wesensart der Erfindung abgewichen wird.
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Durch die Verwendung der dem Master-Schaltungspunkt 304 zugeordneten
Interface-Schaltungsanordnung wird daher die SOHO-Umgebung 300 mit
den Fern-Daten-Schaltungspunkten verbunden. Dadurch wird es möglich, Informationen
lokal zwischen den Lokalnetz-Schaltungspunkten 302 über das
Sendemedium 324 zu transferieren, wobei es möglich ist,
weitere Informationen entfernt zwischen einem Fern-Schaltungspunkt
und den Lokalnetz-Schaltungspunkten 302 zu transferieren.
Bei Lokal-Datentransfers wird das Sendemedium 324 verwendet,
während
bei Fern-Daten- und -Sprachtransfers sowohl das Sendemedium 324 als auch
das Sendemedium 326 verwendet wird.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm mit Darstellung der Isolierkompetenz des Master-Schaltungspunkts
beim Fern-Empfangen von Daten gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Ein oder mehrere Datenpakete werden von dem Internet-Service-Provider
oder der Zentrale (CO) empfangen 400. Das eine oder die mehreren
Datenpakete wird/werden durch die Digitalsignalverarbeitung (DSP)
mittels eines Demodulationsalgorithmus für die xDSL-Ladung verarbeitet
402. Diese verarbeiteten Datenpakete werden in einem Speicher des
Master-Schaltungspunkts gespeichert 404.
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Der Master-Schaltungspunkt stellt
fest 406, ob das gespeicherte Paket Daten aufweist, die für einen
oder mehrere der Schaltungspunkte innerhalb des Lokalnetzes bestimmt
sind. Wenn dies nicht der Fall ist, enthält das Paket wahrscheinlich
Steuerinformationen oder andere Informationen zur Verwendung durch
den Master-Schaltungspunkt, die der Master-Schaltungspunkt dann
akzeptiert 408. Wenn der Master-Schaltungspunkt feststellt 406,
dass ein ge speichertes Paket für
das Lokalnetz bestimmt ist, stellt der Master-Schaltungspunkt. fest
410, welches der Lokal-Identifizierer ist, um den Master-Schaltungspunkt bei
der korrekten Führung
der Daten innerhalb des Lokalnetzes zu unterstützen. In einigen Fällen kann
sich das Internet-Datentransferprotokoll von dem von dem Lokalnetz
verwendeten Datentransferprotokoll unterscheiden. Dies ist aufgrund
der Isolierung zwischen den Lokalnetz- und Internet-Verbindungen
möglich,
die der Master-Schaltungspunkt bewirkt. Der Master-Schaltungspunkt
stellt fest 412, ob eine Protokollkonvertierung erforderlich ist,
und wenn dies der Fall ist, führt
er eine Konvertierung 414 von dem Internet-Protokoll in
das Lokal-Protokoll durch. Wenn keine Protokollkonvertierung erforderlich
ist oder nach einer Protokollkonvertierung werden die Daten zu demjenigen
Lokal-Schaltungspunkt transferiert 416, der von dem Master-Schaltungspunkt
identifiziert worden ist. Auf diese Weise isoliert der Master-Schaltungspunkt
die Lokal- von den Fern-Datentransfers.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm mit Darstellung einer Ausführungsform der Kompetenz des Master-Schaltungspunkts
beim Regeln des Datenverkehrs von dem Lokalnetz zu einem Fern-Schaltungspunkt.
Einer oder mehrere der Lokal-Schaltungspunkte
in dem Lokalnetz sendet/senden 500 Daten, die für den Fern-Schaltungspunkt
bestimmt sind. Der Master-Schaltungspunkt fängt diese Daten ab 502, wodurch
die Isolierung zwischen dem Lokalnetz und dem Fernnetz bewirkt wird.
Der Master-Schaltungspunkt stellt die Zieladresse, die den gesendeten
Daten entspricht, fest 504.
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Der Master-Schaltungspunkt stellt
anhand der Zieladresse fest 506, ob der Datentransfer für einen
Schaltungspunkt innerhalb des Lokalnetzes bestimmt ist. Wenn der
Datentransfer ein Lokal-Transfer ist, werden die Daten zu dem von
der Zieladresse innerhalb des Lokalnetzes identifizierten Lokal-Schaltungspunkt
geleitet 508. Alternativ kann der Lokal-Datenverkehr direkt zu einem
Schaltungspunkt transferiert werden, wobei er den Master-Schaltungspunkt
umgeht. Dies kann durch Anwenden einer Form der Identifizierung
des Lokal-Schaltungspunkts, wie z. B. einer Adresse, oder durch
Verwenden zweckbestimmter Frequenzen für die Übermittlung zwischen Lokal-Schaltungspunkten
erfolgen.
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Wenn der Datentransfer für einen Fern-Schaltungspunkt
(z. B. einen Schaltungspunkt außerhalb
des Lokalnetzes) bestimmt ist, bereit sich der Master-Schaltungspunkt auf
das Weiterleiten der Daten an den Fern-Schaltungspunkt vor. Wenn
festgestellt worden ist 510, dass sich das Fern-Datentransferprotokoll
von dem Lokal-Datentransferprotokoll unterscheidet, konvertiert
512 der Master-Schaltungspunkt in das Internet-Protokoll. Wenn keine Protokollkonvertierung
erforderlich ist oder nach einer Konvertierung in das Internet-Protokoll
werden die Daten in der DSP-Maschine mittels eines Modulationsalgorithmus
verarbeitet 514. Die Daten werden dann durch Anwendung der von der
DSP-Maschine festgelegten Modulationstechnik zu dem Fern-Ziel-Schaltungspunkt
transferiert 516.
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Der Master-Schaltungspunkt isoliert
in der oben beschriebene Weise die Lokalnetzübertragungen von den Fernnetzübertragungen.
Das Lokalnetz kann verschiedene Netztopologien aufweisen, einschließlich Mehrpunkt-Netzkonfigurationen
und Punkt-zu-Punkt-Netzkonfigurationen. Eine Punkt-zu-Punkt-Konfiguration bezieht
sich auf eine Netzkonfiguration, bei der sämtliche Schaltungspunkte auf
einer Punkt-zu-Punkt-Basis miteinander verbunden sind. Mit anderen
Worten: jeder Schaltungspunkt ist auf einer physischen (Hardware-)
Ebene über
zweckbestimmte physische Verbindungen mit jedem anderen verbunden.
Eine Mehrpunkt-Konfiguration bezieht sich auf ein Netzwerk, bei
dem die Schaltungspunkte über
ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium,
wie z. B. eine Bus- oder Ringnetztopologie, miteinander verbunden
sind. Bei Mehrpunkt-Konfigurationen ist generell ein Mehrpunkt-Protokoll
erforderlich, um Konflikte bei der Zuweisung des gemeinsam genutzten Übertragungsmediums
zu vermeiden.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden
Mehrpunkt-Netzkonfigurationen logisch in eine Ansammlung von Punkt-zu-Punkt-Netzverbindungen
kon vertiert. In einem solchen Fall, in dem das Lokalnetz ein Mehrpunkt-Netz
ist, wird das Mehrpunkt-Netz logisch (im Gegensatz zu "physisch") in eine Serie von
Punkt-zu-Punkt-Verbindungskonfigurationen konvertiert oder abgeglichen.
Das Erkennen von Mehrpunkt-Netzkonfigurationen als eine Ansammlung
von Punkt-zu-Punkt-Netzkonfigurationen kann auf die hier und in
der mitanhängigen
US-Patentanmeldung Ser. Nr. 08/820,526, eingereicht am 19. März 1997,
mit dem Titel "Multipoint
Access Protocol Utilizing a Point-to-Point Methodology" des gleichen Anmelders
beschriebene Weise festgestellt werden.
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Wie oben beschrieben, stellt die
vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Isolieren
der Lokal- und Fern-Seiten eines aktiven Datenendpunkts bereit,
um Lokal- und Fernübertragungen
unter Anwendung einer gemeinsamen Datentransfertechnik über ein
gemeinsames Sendemedium zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung darf nicht als auf die speziellen hier
beschriebenen Beispiele beschränkt
angesehen werden, sie deckt vielmehr sämtliche Aspekte der Erfindung
ab, wie sie in den beiliegenden Patentansprüchen festgelegt sind.