JP2004507915A - 建物内同軸ケーブル・インターネット・アクセス・システム内での容量のスケーリングおよび機能エレメントの再分配 - Google Patents
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Abstract
個々の部屋にケーブル・テレビジョン信号を分配するために、建物、ホテル、複合住宅ユニットなどに見られるような、1または複数のツリーおよびブランチ型ネットワーク(320、321、322)を介して1または複数の中央モデム(520、524、528)に接続された、一組のクライアント・モデム(408)の間にデータ通信を提供するように適合された、一組のシステム構成。1または複数の中央モデムの組は、インターネットなどの1または複数のネットワークへ直接的または間接的に接続される。オプションで、保守のためのアクセスを容易にするために、このシステムの一部のコンポーネントをケーブル・テレビジョン・ヘッドエンド100に配置することができる。
Description
【0001】
本出願は、2000年8月21日に出願された同時係属の米国仮出願第60/226505号からの優先権を主張するものである。
本出願は、2000年3月30日出願の米国仮出願第60/193855号に基づく、「Architecture and Method for Automatic Distributed Gain Control for Modem Communications(モデム通信のための自動分配型利得制御のためのアーキテクチャおよび方法)」に関する同時係属の米国特許出願第09/818378号に記載された概念に基づくものである。
【0002】
また、本出願は、1999年1月13日出願の米国仮出願第60/115646号に基づく、「High Speed Data Communications Over Local Coaxial Cable(ローカルの同軸ケーブルを通じての高速データ通信)」に関する同時係属の米国特許出願第09/482836号に記載された概念にも基づくものである。
【0003】
読みやすくするために、本出願には、本明細書の内部編成を明らかにし、特定の論議を探しやすくするために、幾つかの論題見出しが加えられている。これらの論題見出しは、単に便利にするためのものであって、特定の論題中のテキストを制限するためのものではない。説明をより明瞭にするために、構成要素には一般的な用語が使用されている。開示された発明において何らかの目的を達成するための好適な構成要素に対して用いられる特定の用語は、その名指しした構成要素および代替の構成要素の内部動作が同じ原理を用いているか否かに関わらず、同じ目的を達成するように動作するすべての技術的な等価物を含むものと解釈されたい。明瞭さを与えるためにこうした特性を使用することは、説明または添付の特許請求の範囲に制限が明示されていない限り、この開示の範囲を名指しした構成要素に限定するものと誤って解釈してはならない。
【0004】
背景
高速インターネット・アクセス(HSIA)に対する需要は、過去にはほとんどなかった勢いで通信業界を発展させている。電信電話業界は自らの通信網を将来性のあるものと位置づけているが、変化し続ける技術により、新しい送達システムに投資するには費用とリスクの双方がかかるものとなった。
【0005】
MDU(複合住宅ユニット)におけるインターネット・サービスの配布のための現在の手法の殆どは、「音声上データ(data above voice)」構成の電話回線を使用するものである。こうした手法は、通常、それぞれの一対の電話の選択的な識別および切断、ならびに電話ループの中央端においてモデム機能の挿入を必要とする。こうした侵入的なインストレーションには、費用と時間の両方が費やされる。ユーザのPC(パーソナル・コンピュータ)または家庭内ネットワークに接続するためには、電話ペアのユーザ・エンドに第2のモデムを必要とする。一般にMDU電話配線は、ペア間の漏話に関する性能が外部配線よりも劣り、かなりの電気的に侵入する干渉を受けるので、通常、データは、十分な性能を確保するために、建物内の電話ループ上に挿入される。中央局とMDUとの間の長い電話ループの高周波数の損失は、長い電話ループの可能性のある双方向伝送速度をかなり制限する。
【0006】
距離が短くスペクトルが豊富な場所では、低コストの無線データ伝送の使用が効果的である。ただし、これは、密集して配置されているMDUにはあてはまらない。
【0007】
現在のケーブル環境
ケーブル・モデム・インターネット・サービスは、100万世帯を超えて浸透しており、その並外れた速度により極めて人気が高い。しかし、MDUへケーブル・モデム・サービスを導入することは、TVの同軸配線の複雑で不規則なトポロジと、制限された使用可能なアップストリーム帯域幅を共用することとに起因して、問題が多い。更に、MDU同軸分配および家庭内配線における進入する干渉の地点は、特定するのが非常に困難であり、特に隔離するのは困難である。こうした進入干渉は、MDUのすべてのユーザと、ハイブリッド・ファイバ同軸(HFC)ネットワーク上でMDUのアップストリームにいる潜在的な他のユーザとに対しての双方向サービスの障害を発生させる可能性がある。
【0008】
通常、ケーブル・モデムおよび電話ループ・データ・モデムの双方は、Ethernet(イーサネット)(登録商標)の10baseT接続を使用してPCとインターフェースしている。これには、各PCにネットワーク・インターフェース・カード(NIC)がインストールされ、PCネットワーク・ソフトウェアがコンフィギュレーションされる必要がある。平均的なPCユーザは、通常は技術的に熟練していないため、このインストレーションおよび/またはコンフィギュレーションは、ケーブルまたは電話のネットワーク・プロバイダによって行われることが多い。このように、ネットワーク・プロバイダは、ネットワーク・プロバイダの仕事に関係のないトラブルであっても、PCの問題に対して潜在的に責任を負うことになる。この問題は、USB(「Universal Serial Bus標準」)ポートの使用によって軽減される場合があるが、大多数のPCにはこれが装備されていない。ホテル/モーテルの場合、一般にユーザは自分達自身の間のネットワーキングを必要とせず、そして、部屋を借りるか又は自宅または会社に戻るたびに自分のPCを再コンフィギュレーションするというようなことに熟練しているユーザは希であり、また、それを喜んで行うユーザは希である。
【0009】
ケーブル、衛星、または放送ネットワークのオペレータによってサービスの提供が可能な、MDU、ホテル、病院、および大学キャンパスの施設で見られるような同軸分配システムは、通常、アパートまたは部屋へサービスを提供するように配置可能なタップまたはカプラとスプリッタおよび/または比較的長い同軸ケーブル路とを使用する、受動的な「ツリーおよびブランチ(木および枝)」システムとして構成される。こうした受動的分配の構成は、30から100の部屋またはアパートにサービスを提供することが多く、各アパートメントまたはホテルの部屋に供給されるTV信号のレベルが、典型的には10dBの範囲内であるように構成される。これらの同軸分配システムは、典型的には、15dBから45dBの範囲における損失があり(典型的なMDU TVサービス周波数での場合)、そして典型的には、ユーザに対して十分な信号レベルを確保するために、中央集中型の一方向ブロードバンドTVチャネル増幅器から供給される。大規模な高層のMDUおよびホテルは、通常、幾つかの中央集中型の増幅器を備え、そのそれぞれが、建物の別々の区域またはフロアにサービスを提供する受動的同軸分配サブシステムに供給する。
【0010】
機会
MDUのTVサービスに使用されるスペクトルが通常は750MHzより下にあるのに対し、これらのサービスの分配で使用される同軸ケーブルなどのコンポーネントは、1GHzを超える周波数を扱うことができる。受動的スプリッタおよびカプラー(集合的に「結合デバイス」と呼ぶ)は、通常はTV帯域で使用するために定格化されているのみであるが、一般に、1GHzまでの堅固なデジタル信号を搬送する場合の損失および/またはポート分離に関して、適切に動作する。これらの周波数で動作する場合、建物内の同軸配線の単位長さあたりの損失は、問題になるというよりはむしろエコーの減衰を助けるので、デジタル受信機において簡素な等化を用いることができる。
【0011】
更に、進入干渉は、TVチャネルの周波数よりも上の周波数では非常に少なく、中央TVチャネル増幅器の一方向特性により含まれるものであり、少なくともTVのダウンストリーム・チャネル周波数以上では、何れの進入干渉も、MDUから出ず且つHFCケーブル・ネットワークと干渉しないようにされる。
【0012】
この根拠に基づき、堅固なデジタル変調技法を使用するHSIAサービスなどのような同軸ベースのサービスに関して建物内分配システムの高周波数スペクトルを使用する機会があるのは明らかである。建物内同軸ケーブルでのTVチャネルより上で使用可能なスペクトルは、双方向で高速データを提供するまで任意に分割することができる。ポータブル・セルラー・ハンドセットの放射の電界強度は比較的高いので、必要条件ではないが、900MHz以上の周波数で動作するのが賢明である。現在インストールされているスプリッタおよびカプラーを使用する場合も、1GHz以下の周波数を維持した方がよい。この使用可能なスペクトルの使用可能な100MHzは、50から100のユーザまたはクライアントのモデムの統計的な双方向インターネット・アクセスの需要に応えるのに十分である。これよりも高い容量が必要な場合は、より高い周波数を指定したスプリッタを代用することを条件として、1GHzと約1.6GHzとの間の帯域に追加のダウンストリーム・スペクトルを割り振ることが可能であり、また、周波数スペクトルを下方に移動することによっても、より高い容量を得ることができる。こうした高い一方向容量により、インターネット・プロトコル(IP)・フォーマットまたは固有のMPEG2フォーマットのいずれでも、追加のデジタルのビデオオンデマンド(video−on−demand)(VOD)のサービスを提供することが可能である。アップストリーム伝送用に、最も好ましい実施形態では、850MHzから950MHzの範囲内の周波数が有用である。この単一のアップストリーム・スペクトルが、十分なトラフィック容量を提供し、制御を簡素化する。
【0013】
開示の簡単な概要
本開示は、HSIAサービスを提供するための建物内同軸分配のトポロジおよび性能を利用する、上記で参照された第’378号および第’836号の出願の教示に基づくものである。より具体的に言えば、本開示は、ホテル、大型および小型の複合住宅/複合店舗の環境内で、インターネット・アクセスならびに他のデータ/電話およびビデオのサービスの適用分野の幅および経済的展開を拡大することをめざし、経済的な容量のスケーリングおよびトポロジカルな機能の再分配を促進するために、幾つかの共用同軸分配インターネット・アクセス・コンフィギュレーションを識別することにより、以前の開示に追加するものである。
【0014】
本発明の一つの目的は、同軸のツリーおよびブランチ型のケーブル・テレビジョン分配ネットワークなどのマルチポイント・ネットワークの遠位端にある1セットのローカル・モデムへデータを分配して、ケーブル・テレビジョン信号の分配に使用される既存の分配ネットワーク・コンポーネントを使用しながら、ローカル・モデムに接続されたデバイスと1または複数の中央モデムのセットとの間の双方向通信を可能にすることである。
【0015】
本発明の他の目的は、効率的な容量のスケーリングのためのオプションを提供して、マルチポイント・ネットワークを介した1または複数のタイプのデータの増加を補償することである。
【0016】
本発明の他の目的は、個々の建物の経費および出張保守を削減するために、1または複数の機能を、分配ネットワークを備えた建物からケーブル・ヘッドエンドに移動させるためのオプションを提供することである。
【0017】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明を読めば明らかである。
開示された実施形態の詳細な説明
アーキテクチャ
図1は、全体のアーキテクチャを示す図である。図1は、コンポーネントの4つの群(クラスタ)に細分化することができる。第1のクラスタは、ケーブルTV(CATV)ヘッドエンド機器100である。第2のクラスタは、ハイブリッド・ファイバ同軸(HFC)分配ネットワーク200である。第3のクラスタは、MDUまたはホテルなどの類似した状況に存在可能な、構内同軸分配機器300である。最後のクラスタは、ユーザの室内にある機器のクラスタ400である。クラスタ300および400は、本発明のエレメントを含む。業界の規定に従い、CATVヘッドエンドおよびインターネットは、それぞれ、ケーブルTVおよびIPデータ用の、図1のアップストリーム端(エンド)である。ユーザの室内にあるテレビジョン・セットまたはコンピュータは、ダウンストリーム点(ポイント)である。アップストリーム・データ伝送は、アップストリーム・エンドに向かってアップストリーム方向に進む。ダウンストリーム伝送は、ダウンストリーム・エンドに向かってダウンストリーム方向に進む。即ち、データ経路上にあるコンポーネントは、そのアップストリーム・エンドからダウンストリーム・データ伝送を受け取り、そのダウンストリーム・エンドからアップストリーム・データ伝送を受け取る。
【0018】
次に、個々のクラスタのコンテンツについて説明する。クラスタ100では、ケーブルTV信号が接続104を介してHFC分配ネットワーク200に提供される。ケーブルTV信号のソースは、結合デバイス106の一方のレッグ(脚部)に接続されたCATVサービス・エレメント108によって表される、従来の機器からのものであってよい。インターネット504からのデジタル通信信号は、インターネット・コネクタ・ケーブル112を介してルータ116へ進み、これがインターネット・サービス管理部120と通信する。デジタル通信信号は、ルータ116から、HFC分配ネットワーク200への接続104へとダウンストリーム方向に動く際に、ケーブル・モデム端末システム124および結合デバイス106を通過する。CATVヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明の制限または必須のエレメントを構成するものではない。
【0019】
クラスタ300では、HFC分配ネットワーク200からの着信信号が、ケーブル304を通って、方向性カプラーなどの結合デバイス308へ搬送される。結合デバイス308は、TVチャネル増幅器312の入力に接続される。TVチャネル増幅器312の出力は、ダイプレクサ316の低域通過ポートへ渡され、次に、一連のTV同軸レセプタクル404で終端するツリーおよびブランチ型分配ネットワークを形成する、1または複数の結合デバイスのセットへ渡される。ダイプレクサの動作範囲に、ケーブル・テレビジョン・チャネルに通常使用される周波数より上の関連する範囲が含まれるように、ダイプレクサを選択するときには注意しなければならない。
【0020】
ケーブルTV信号の分配に好適なツリーおよびブランチ型のネットワークに関する技法は、当分野の技術者にはよく知られている。従って、不要な混乱を避けるために、ツリーおよびブランチ型ネットワーク320を、ツリーおよびブランチ型ネットワーク用のすべてのコンポーネントで示すのではなく、ほんの数個の結合デバイスおよび接続ケーブルで示している。典型的な応用例では、ツリーおよびブランチ型ネットワーク320は、50またはそれ以上の同軸レセプタクル404に接続される。
【0021】
結合デバイス308およびダイプレクサ316は、TVチャネル増幅器312のまわりに並列経路を形成する。この並列経路は、並列経路のアップストリーム・エンドにケーブル・モデム324を有し、ダウンストリーム・エンドにデータハブ328(「ハブ」)を有する。即ち、スプリッタおよびコンバイナを使用することで、信号をTVチャネル増幅器312およびケーブル・モデム324へ送ることができる。316は、増幅されたCATV信号とデータ信号とを組み合わせて、それらを一緒に下方の分配ネットワークへと渡すために使用される。上記で参照した第’836号出願および以下に記載されているように、データハブ328は様々なクライアント・モデム408に対して幾つかの機能を実行する。図1では、ハブの幾つかの主要な機能が、ネットワーク・インターフェースカード(「NIC」)340、プロトコル変換器336、およびRFモデム332として表されている。ハブ328は、アップストリーム通信およびダウンストリーム通信の両方についてのバッファリングの処理を行い、そして様々なクライアント・モデムの管理の処理を行うので、アップストリーム・チャネル上にはバス接続がない。
【0022】
クラスタ400では、クライアント・モデム408がダイプレクサ406に接続する。ダイプレクサ406は同軸レセプタクル404に接続される。従来のTV同軸ケーブル412が、テレビジョン416をダイプレクサ406の低域通過ポートに接続する。クライアント・モデム408は、ダイプレクサ406の高域通過ポートに接続される。後続の図では、クライアント・モデム408は、このデバイスの譲受人の名前に敬意を表してsand dollar(タコノマクラ)として示されている。ユーザは、図1に示されるようなパーソナル・コンピュータ(「PC」)などのユーザのダウンストリーム・デバイス420への接続用の適切なポート・コネクタを使用して、ダウンストリーム・デバイス420をクライアント・モデム408のデータ・コード424に接続することができる。ダウンストリーム・デバイス420は、デスクトップやラップトップのパーソナル・コンピュータである可能性が高いが、デジタル・データの外部ソースとインターフェースする機能を備えた何らかの他のデバイスであってもよい。こうした例の1つが、PDA(「パーソナル・デジタル・アシスタント」)として知られるデバイスの領域のものである。即ち、本発明は、ユーザのテレビジョン416へのケーブルTV信号の送達に使用される既存のインフラストラクチャを実質的に使用することにより、ダウンストリーム・デバイス420とインターネット504との間の通信を可能にする。
【0023】
この配置構成では、受動的な建物内同軸分配システムを介して接続された複数のユーザの統計的なデータの需要に対応するために、市販されているDOCSIS対応の単一のケーブル・モデム324が使用される。
【0024】
システムのユーザ・エンドまたはクライアント・エンドでは、既存のシリアル・ポート、パラレル・ポート、またはUSBポートを介してユーザのコンピュータ420とインターフェースするために、非常に簡単なモデム・インターフェースが使用される。この方法では、ユーザのPCにNICカードまたはネットワーク・コンフィギュレーションは不要である。ポイントツーポイント・プロトコル(PPP)が、建物内同軸分配320のRFチャネルで、ハブ328内の中央RFモデム332へ搬送される。PPPは現在の好ましい実施形態であるが、PPPの代わりに他のプロトコルも使用可能であることに留意されたい。
【0025】
この中央RFモデム332と共用DOCSIS対応ケーブル・モデム324との間に、プロトコル変換器336が提供される。このプロトコル変換器336は、PCによって使用されるポイントツーポイント・プロトコル(または何らかの他のプロトコル)と、DOCSISケーブル・モデムのEthernet(登録商標)ポートによって使用されるIPとの間で、データ・フォーマットを変換する。即ち、TCP/IP、UDP/IPなどの任意のIPプロトコルが、インターネット504との間でトランスペアレント(透明)に搬送される。どちらの方向の伝送でも、IP音声またはマルチメディアなどの低待ち時間を要求するトラフィックには、特別な優先順位付けが使用できる。
【0026】
プロトコル変換器336は、多くのクライアント・モデムおよびそれらのPCを、1つまたは数個のDOCSIS対応ケーブル・モデム(混乱を避けるために、図1では単一のケーブル・モデムが示されている)に接続するために、プロキシサーバとしての役割も果たす(必要な場合)。これには、PPP接続要求に応答して、PCにIPアドレスを提供することが含まれる。プロトコル変換器336は、各PCで実行されている複数のセッションまたはウインドウを固有に識別する1または複数のソケット・アドレスを変換するものであり、それを行うのは、IPネットワーク504上に存在するサーバに対して固有のソケット・アドレスを提示するためである。
【0027】
所望であれば、ヘッドエンド・サービス管理の見地から見ると、多くのクライアントPCが個々のケーブル・モデムを介して接続されているかのようにすることができる。即ち、関連付けられたユーザPC MACおよび割り当てられたIPアドレスの情報をプロトコル変換器から収集し、これを、単一ユーザ・ケーブル・モデム・サービスも管理するインターネット・ヘッドエンド・サービス管理120へのインターフェースとして呈示する機能が、ヘッドエンドに提供される。
【0028】
再送信
一実施形態では、中心周波数がおよそ970MHzの単一のダウンストリーム「チャネル」において、15M記号/秒の二相位相偏移キーイング(「BPSK」)または四相位相偏移キーイング(「QPSK」)を使用する。少なくとも正味30Mb/sのダウンストリーム・データ容量が提供できる、高い記号レートが計画される。現行の実施形態では、980MHzから985MHzの中心周波数が使用される。この説明で示された周波数帯域内にあり、他のソースからの干渉を受けない限り、この特定の中心周波数が不可欠ということはない。
【0029】
ダウンストリーム信号は連続して伝送され、標準のMPEG2/DVB構造でフォーマットされる。MPEG2フレームには、1つのフレーミング(16進数47)/スーパー・フレーミング(16進数47の逆数)バイト、187の情報バイト、および16の前方誤り訂正(FEC)バイトの、合計204バイトが含まれる。特定のリザーブされたMPEG2「パケット識別」(PID)コードが使用されて、以下の情報バイトがデジタル・ビデオまたはアイドル・フレームではなく、特定タイプのデータであることを示す。
【0030】
従来の同期化したスクランブルが、スペクトルの理由のために使用され、16バイトのFECフィールドは、常に、誤り修正用に予約(リザーブ)されるか又は使用される。これらの構造は、データおよびデジタルのTVの適用分野の両方で、同じ業界標準の市販のセットトップ技術を使用するのを容易にする。フレームのインターリーブは、使用可能であるが、待ち時間に敏感なトラフィックを遅延させることがあり、また、誤り防止の目的では不要であることから、建物内の受動的同軸分配では使用されない。
【0031】
一実施形態では、建物内同軸でのアップストリーム伝送は、15Mb/sのデジタル・ストリームを搬送する、BPSK変調された915MHzのRF信号を使用する。アップストリーム伝送は、ダウンストリーム・データ制御エンベロープに含まれるダウンストリーム「ポーリング」によって指定されるように一度に1つのクライアント・モデムからのみ許可される。即ち、アップストリーム信号の衝突は発生しない。アップストリーム信号はプリアンブル信号を含み、プリアンブル信号は同期バイトの前にありレベルがランプ・アップされる。このプリアンブルに、スクランブルされたクライアント・モデムのソース・アドレス、長さフィールド、およびデータが続く。データ・フィールドの長さは、中央モデムが要求する量、またはクライアント・モデムでバッファリングされたアップストリーム・データの残量によって決まる。ダウンストリーム方向と同様に、低待ち時間のトラフィックのニーズに対して特別の規定がなされる。
【0032】
同軸経路損失の補償
各クライアント・モデム408と中央RFモデム332との間の経路損失は、同軸分配のトポロジおよびローディングのバリエーションによって様々である。システムは、40dBまたはそれ以上の損失を受け入れるように設計される。
【0033】
ダウンストリーム方向での損失の変化は、各クライアント・モデム受信機に格納された自動利得制御(「AGC」)機能によって補償される。
アップストリームAGC手法には、各クライアント・モデム送信機を調整することが含まれ、それは、クライアント・モデム送信機の信号が中央モデムのアップストリーム受信機に着信したときに、ほぼ等しくなるように調整する。
【0034】
データ・バーストがクライアント・モデム408に送信されるたびに、そのクライアント・モデムから以前に伝送されたバーストが、中央RFモデム332内の受信機で必要とされる理想的なレベルよりも上または下であったかどうかを示す追加のビットが含まれる。このビットは、クライアント・モデム408により用いられ、その次に伝送されるバーストのレベルを上方または下方にわずかに調整する。即ち、中央RFモデム332があらゆるクライアント・モデムから受け取るすべての信号は、レベルおよびサイクルが上方および下方に僅かずつ位置合わせされる。アップストリームBPSK受信機は、受信される小さいレベルの変化よりも範囲の広い、受け入れ可能な入力信号範囲を有するので、これは理想的な状況である。この種の制御システムは、伝送経路減衰における変化に対する反応が速く、本質的に安定している。
【0035】
技術
本発明の一実施形態は、入手可能な低コストの商用のRFおよびデジタルの技術を使用する。代替の実施形態には、衛星セットトップ・ボックスで一般に使用される同調器/復調器チップセットを使用するクライアント・モデム受信機が含まれる。
【0036】
一つの代替実施形態では、一方は小型のRFアナログ・チップであり、他方はデジタル機能を含むセミカスタム・チップである、1対のカスタム・チップにほとんどの機能を移動することを要する。この技術の発展により、クライアント・モデムは、同軸コード・アセンブリの一部とすることが可能でありかなりの省電力化が可能な小型携帯電話サイズになった。
【0037】
ハブ328は、現在、通常のラック取り付け型で低コストの、PCマザー・ボードを使用して、RF/プロトコル・ボード336および1または複数の10baseT NICインターフェース340と共に構築される。これは、1または複数の市販のケーブル・モデム324と共に、既存の建物TV分配増幅器312に隣接した壁に取り付けることができる。当分野の技術者であれば、ディスクを使用するかまたは使用せずに構成可能な、様々なサーバ・プラットフォームの選択肢が存在することを理解されよう。
【0038】
インストレーション
図1に示されるように、中央インストレーションには、2つの同軸連結デバイス308および312を追加するだけでよく、これらに従来のケーブル・モデム324およびハブ328が取り付けられる。クライアント・モデムは、エンド・ユーザによって、TV同軸レセプタクル404とTVセット416(有る場合)との間に簡単に導入される。次に、関連した変圧器キューブ(図1には示さず)が手近な電気コンセントに差し込まれ、データコード424がユーザのPCに差し込まれる。PCのネットワーク・スタックのコンフィギュレーションは不要であり、本当のプラグアンドプレイの高速インターネット・アクセス・サービスが提供される。
【0039】
基本コンフィギュレーションの概要
本システムは、既存の建物内同軸を介して良好に動作する、MDUまたはホテルの高速インターネット・アクセス用の経済的な手法を呈示する。
【0040】
このシステムは、ヘッドエンドのネットワーキング・エレメントからわかるようにDOCSIS対応であり、既存のケーブル・モデム・オペレーションおよびサービスの実践との整合性があり、更に、PCの再コンフィギュレーションまたはユーザのPCのEthernet(登録商標) NICカードのインストールが不要な、簡単なエンドユーザ取付を提供する。各MDUへの共通の機器の設置は非常に簡単であり、各顧客にサービスを提供するためにトラックでの運搬や予約の取り付けは不要である。実際に、クライアント・モデムは郵送が可能であり、VCRよりも接続が簡単である。
【0041】
この手法は、内部MDU進入干渉を主HFCネットワークから分離し、特にアップストリーム又は戻りの方向での帯域幅の管理および効率を改善する。
デスクトップ上に接続アイコンを配置し、そしてPCの既存のPPP直接接続機能を起動する簡単な「イネーブラ(enabler)」を使用して、PCの既存のパラレルポートまたはUSBポートを介して、複数メガビットのインターネット・アクセスが達成される。「イネーブラ」は、フロッピー(登録商標)・ディスクやCDではなく、PCの既存のシリアル・コネクタを介してハブ328からロードすることができる。
【0042】
代替のコンフィギュレーション
上記の基本的構成と様々な代替の構成との相違点を強調するために、図2は、図1の関連する部分を簡素化したものである。ツリーおよびブランチ型ネットワーク320に見られる多重レベルのスプリッタが、50の端末ブランチを備えた単一のエレメントとして単純に示されていることに留意されたい。図2では、同軸分配ネットワーク320が、1、2、3、48、49、および50のラベルが付けられたブランチを備えるように示されている。同軸分配ネットワークの以下の記述は、単に多数の端末ブランチを表す線を示す。特定の番号50は、単に環境を例示するために提供したものであり、本発明を制限するものではない。
【0043】
図3は、ハブ328を、スプリッタ506を介して3つの別々のダイプレクサ(316、317および318)に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ328およびTVチャネル増幅器312からの出力を接続して、単一のハブ328から幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク(320、321および322)へインターネット・サービスを提供する。加入者の割合が少ない場合、または潜在的に低い料金によりユーザあたりのサービスの容量が低いデータ・レートに抑えられている場合に、この配置構成により、多数の部屋または世帯に対して非常に経済的な分配が提供される。3つのダイプレクサおよび3つの受動的同軸分配ネットワークを使用することは、例示のためであることに留意されたい。この配置構成は、ハブ328の集合的使用がハブの技術的制限内で実行され、且つエンドユーザに対するサービス品質が受け入れ可能である限り、2つまたはそれ以上のダイプレクサ/分配ネットワークを使用して動作する。更に、本発明は、単一のTVチャネル増幅器312の使用に依拠するものでないことにも留意されたい。増幅は、直列の増幅器または一組の並列の増幅器によって行うことができ、すべてのダイプレクサが同じTVチャネル増幅器から増幅されたテレビジョン信号を受信するものではないようにできる。
【0044】
図4は、着信するEthernet(登録商標)信号伝送が、スプリッタ508によって3対のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)に分配される、超高容量の構成を示す。即ち、3つの小規模の分配ネットワーク(320、321、および322)のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を有する。図4は、50ポート・ネットワークあたり20ユーザなどの、比較的高い使用率に適し得る。
【0045】
ここでも、本発明が3対のケーブル・モデムおよびハブを備えた構成に限定されるものでないことに留意されたい。2つまたはそれ以上の幾つでも可能である。図4の構成を図3の構成と組み合わせて、幾つかの低使用率/低品質のサービス・ネットワークが1つのハブを共用し、他の高使用率/高品質のサービス・ネットワークが別のモデム/ハブ対を離れて動作させるようにすることができる。
【0046】
図5は、ハブ328(図1〜4)によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータ516を使用することによって、中央サーバ512および複数のサーバ・モデム(520、524および528)を横切って分割可能である構成を示す。好ましい一つの実施形態では、次のように機能が割り振られる。中央サーバ512は、必要なときに、Ethernet(登録商標)からPPP over Ethernet(PPPoE)への変換、および他のローカルの価値付加機能を実行する。個々のサーバ・モデム(520、524および528)は、変調および復調タスクに加えて、クライアント・モデムのポーリングおよびデータのバッファリングに関連するタスクを実行する。ルータ516として使用するのに受け入れ可能な機器は、Linksys Router Model(リンクシス・ルータ・モデル) BEFSR41(アービン、CA 92614のLynksysによって製造されている)である。当分野の技術者であれば、他のルータまたは好適なスイッチが代用可能である。
【0047】
図5の構成は経済的な手法を提供し、例えば、別々の受動的同軸分配システムからサービスを提供されているユーザ間でのローカル通信を可能にする。図3に示されたシステムは本来は受動的同軸分配ネットワーク間でのローカル通信を提供するものであるが、図5に示されたシステムは、ローカル通信に、より高い容量を提供する。
【0048】
図6は、図5と同様の構成を使用するが、TVとインターネットとのバックホールに対する独立したソースを有する。図6は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ファイバ・インターフェース536を介してインターネットと接続する。
【0049】
図7は、図5と同様の構成を使用するが、TVとインターネットとの分割したソースを有する。図7は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース540を介してインターネットと接続する。
【0050】
図8は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模MDUシステムから移動されてきた中央サーバ512を含むケーブル・ヘッドエンドを示す。これは、各建物におそらく8世帯ほどが入居するガーデンホーム型MDU環境で特に価値を有するものである。ケーブル・モデム(または他の手段)によって搬送されるプロトコルが、PPP over Ethernet(登録商標)またはEthernet(登録商標)であってよいことに留意されたい。このPPPoEプロトコルは公開標準である。
【0051】
より具体的に言えば、図8は、カプラー544に接続されたハイブリッド・ファイバ同軸CATVネットワーク200を示す。カプラー544の1つのポートがTVチャネル変調器バンク548に接続され、これがアンテナ552に接続される。カプラー544の他のポートは、ケーブル・モデム終端システム(CMTS)124に接続される。CMTS124は、インターネット504に接続されたルータ116に接続される。CMTS124とルータ116との間の第2の並列経路は、Ethernet(登録商標)とPPP over Ethernet(登録商標)との間での変換および他の価値付加機能を実行する中央サーバ512を通る。CATVヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明に対する制限または必須のエレメントを構成するものではないが、CATVヘッドエンドに中央サーバを配置するための状況を提供するものである。
【0052】
図9は、図8に示されたヘッドエンドと共に使用可能な、サーバの無い構成を示す。図9は、幾つかの散在してロードされるネットワーク(320、321および322)にサービスを提供するための単一の中央サーバ520を使用するために、図3に示されたようなスプリッタ506を使用する。
【0053】
図10は、図8に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。図10は、ローカルMPEG2ビデオサーバ(図示せず)、即ち、そのトラフィックがそのインターネット・データのトラフィックとインターリーブ可能であるローカルMPEG2ビデオサーバを含むように変更することができる。こうした応用例は、単一のケーブル・モデムによって提供されるような、アクセス・バックホールの容量が制限されている状況で、非常に高いローカル容量を正当化するものである。
【0054】
図11は、バックホール容量を増やすために複数のケーブル・モデムが使用可能であることを示す。図4とは異なり、ルータ560および564の集合体のバンクが、一セット(組)のケーブル・モデム(324、325および326)と一組の中央モデム(520、524および528)との間にある。使用されるルータのタイプに応じて、各ユーザのトラフィックは複数のケーブル・モデムにわたって集めることができ、あるいは、ユーザのグループを特定のモデムに割り当てることができるが、それは、使用率に従って自動的に行うか、またはトラフィック・マネージャの管理の下で行う。この構成では、ケーブル・モデムと中央モデムとの割合が1対1である必要はないことに留意されたい。
【0055】
図12は、ケーブル・モデム324、ファイバ・インターフェース536、およびワイヤレス・インターフェース540を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。当分野の技術者であれば、本発明の範囲内で他のインターフェースが使用可能であることを理解されよう。例えば、ケーブル・モデムを1または複数のxDSLモデムに置き換えることができる。図12は、システムをローカル・エリア・ネットワーク568に取付可能であることも示す。この構成の一例は大学の寮での応用例であり、この応用例では、ユーザは、Webのブラウジング、Webエンターテイメント・サービス、またはビデオ遠隔地間会議サービスのためのインターネット・アクセス、および自分達の大学の研究室/オフィスのネットワークへのアクセスを必要とするものである。
【0056】
最終的な所見
当分野の技術者であれば、本発明の方法および装置が多数の応用例を有すること、および、本発明が、本発明をよりよく理解するために与えられた特定の例に限定されるものでないことを理解されよう。更に当分野の技術者であればわかるように、本発明の範囲は、本明細書に記載されたシステム・コンポーネントの変形物、改造物、および代用物の範囲をカバーするものである。例えば、開示されたトポロジの代替の実施形態では、ユーザのコンピュータ420との通信に、Ethernet(登録商標)または他の何らかの通信プロトコルを使用することができる。PPP over Ethernet(登録商標)(PPPoE)が現在の好ましいプロトコルであるが、これはラップトップ・コンピュータにある機能が進化するにつれて、経時的に変わるものである。即ち、例えば図5のエレメント512は、Ethernet(登録商標)からPPPoEへの変換は実行しないが、ローカルな価値付加機能は依然として実行する場合がある。
【0057】
上記で説明した図は、システム・レイアウトのハイレベルでの機能エレメントを示すようにしている。図面は、どのコンポーネントが個別のボックスに存在し、どれが共通のボックスで組み合わせられるか、ということを示すことを意図するものではない。例えば、図5には、別々のエレメントとしてエレメント512、516、520、524および528が示されている。これらのエレメントは共通のボックスの一部とすることができ、幾つかのエレメントはそのボックス内のカードとして存在する。
【0058】
本発明を1または複数の受動的分配ネットワークの状況で開示した。当分野の技術者であれば、テレビジョン・チャネル増幅器312を避けてデータ伝送を効率的に経路指定するために実行されるものに類似した内容で能動的デバイスを迂回させることによって、本発明を特定の能動的デバイスを備えたネットワークに適用可能であることを理解されよう。
【0059】
特許請求された本発明の範囲の法的な制限については、法的な等価物をカバーするように拡張された特許請求の範囲に述べている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、参照のために提供された、「Architecture and Method for Automatic Distributed Gain Control for Modem Communications」に関する同時係属の米国特許出願第09/818378号に記載された基本システムを示す図である。
【図2】図2は、図1の一部を簡略化した図であり、その機能的な図面のエレメントが図3ないし図12で再使用される。
【図3】図3は、ハブ328を、スプリッタ506を介して、3つの別々のダイプレクサ(316、317および318)に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ328の出力とTVチャネル増幅器312からの出力とを組み合わせて、単一のハブ328からインターネット・サービスを、そして増幅器312からCATVサービスを、幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク(320、321および322)に提供する。
【図4】図4は、3対のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を介し、そしてスプリッタ508により、インターネット・バックホール(backhaul)・サービスが提供される、超高容量コンフィギュレーションを示す。即ち、3つの小規模な分配ネットワーク(320、321、および322)のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を有する。
【図5】図5は、ハブ328(図1〜4)によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータまたはスイッチ516を使用することによって、中央サーバ512および複数のサーバ・モデム(520、524、および528)を横切って分割可能である構成を示す。
【図6】図6は、図5と類似の構成を使用するが、TVサービスおよびインターネット・バック・ホールサービスのための独立したソースを有するものを示す。図6は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ファイバ・インターフェース536を介してインターネットと接続する。
【図7】図7は、図5と類似の構成を使用するが、TVおよびインターネット・バックホールのための独立したソースを有するものを示す。図7は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース540を介してインターネットと接続する。
【図8】図8は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模MDUシステムから移動されてきた、coaXmediaサーバを含むケーブルヘッドエンドを示す。
【図9】図9は、図8に示されたヘッドエンドと共に使用可能なサーバレスの構成を示す。図9では、幾つかの別々にロードされるネットワーク(320、321および322)にサービスを提供するために単一の中央モデム520を使用するために、図3に示されたようなスプリッタ506を使用する。
【図10】図10は、インターネット・バックホールを幾つかの中央モデムへ接続するためにルータまたはスイッチを使用する、図8に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。
【図11】図11は、バックホールの容量を増やすために複数のケーブル・モデム(324、325および326)が使用可能であることを示す。
【図12】図12は、ケーブル・モデム324、ファイバ・インターフェース536、およびワイヤレス・インターフェース540を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。図12はまた、システムがローカル・エリア・ネットワーク568に接続可能であることも示す。
本出願は、2000年8月21日に出願された同時係属の米国仮出願第60/226505号からの優先権を主張するものである。
本出願は、2000年3月30日出願の米国仮出願第60/193855号に基づく、「Architecture and Method for Automatic Distributed Gain Control for Modem Communications(モデム通信のための自動分配型利得制御のためのアーキテクチャおよび方法)」に関する同時係属の米国特許出願第09/818378号に記載された概念に基づくものである。
【0002】
また、本出願は、1999年1月13日出願の米国仮出願第60/115646号に基づく、「High Speed Data Communications Over Local Coaxial Cable(ローカルの同軸ケーブルを通じての高速データ通信)」に関する同時係属の米国特許出願第09/482836号に記載された概念にも基づくものである。
【0003】
読みやすくするために、本出願には、本明細書の内部編成を明らかにし、特定の論議を探しやすくするために、幾つかの論題見出しが加えられている。これらの論題見出しは、単に便利にするためのものであって、特定の論題中のテキストを制限するためのものではない。説明をより明瞭にするために、構成要素には一般的な用語が使用されている。開示された発明において何らかの目的を達成するための好適な構成要素に対して用いられる特定の用語は、その名指しした構成要素および代替の構成要素の内部動作が同じ原理を用いているか否かに関わらず、同じ目的を達成するように動作するすべての技術的な等価物を含むものと解釈されたい。明瞭さを与えるためにこうした特性を使用することは、説明または添付の特許請求の範囲に制限が明示されていない限り、この開示の範囲を名指しした構成要素に限定するものと誤って解釈してはならない。
【0004】
背景
高速インターネット・アクセス(HSIA)に対する需要は、過去にはほとんどなかった勢いで通信業界を発展させている。電信電話業界は自らの通信網を将来性のあるものと位置づけているが、変化し続ける技術により、新しい送達システムに投資するには費用とリスクの双方がかかるものとなった。
【0005】
MDU(複合住宅ユニット)におけるインターネット・サービスの配布のための現在の手法の殆どは、「音声上データ(data above voice)」構成の電話回線を使用するものである。こうした手法は、通常、それぞれの一対の電話の選択的な識別および切断、ならびに電話ループの中央端においてモデム機能の挿入を必要とする。こうした侵入的なインストレーションには、費用と時間の両方が費やされる。ユーザのPC(パーソナル・コンピュータ)または家庭内ネットワークに接続するためには、電話ペアのユーザ・エンドに第2のモデムを必要とする。一般にMDU電話配線は、ペア間の漏話に関する性能が外部配線よりも劣り、かなりの電気的に侵入する干渉を受けるので、通常、データは、十分な性能を確保するために、建物内の電話ループ上に挿入される。中央局とMDUとの間の長い電話ループの高周波数の損失は、長い電話ループの可能性のある双方向伝送速度をかなり制限する。
【0006】
距離が短くスペクトルが豊富な場所では、低コストの無線データ伝送の使用が効果的である。ただし、これは、密集して配置されているMDUにはあてはまらない。
【0007】
現在のケーブル環境
ケーブル・モデム・インターネット・サービスは、100万世帯を超えて浸透しており、その並外れた速度により極めて人気が高い。しかし、MDUへケーブル・モデム・サービスを導入することは、TVの同軸配線の複雑で不規則なトポロジと、制限された使用可能なアップストリーム帯域幅を共用することとに起因して、問題が多い。更に、MDU同軸分配および家庭内配線における進入する干渉の地点は、特定するのが非常に困難であり、特に隔離するのは困難である。こうした進入干渉は、MDUのすべてのユーザと、ハイブリッド・ファイバ同軸(HFC)ネットワーク上でMDUのアップストリームにいる潜在的な他のユーザとに対しての双方向サービスの障害を発生させる可能性がある。
【0008】
通常、ケーブル・モデムおよび電話ループ・データ・モデムの双方は、Ethernet(イーサネット)(登録商標)の10baseT接続を使用してPCとインターフェースしている。これには、各PCにネットワーク・インターフェース・カード(NIC)がインストールされ、PCネットワーク・ソフトウェアがコンフィギュレーションされる必要がある。平均的なPCユーザは、通常は技術的に熟練していないため、このインストレーションおよび/またはコンフィギュレーションは、ケーブルまたは電話のネットワーク・プロバイダによって行われることが多い。このように、ネットワーク・プロバイダは、ネットワーク・プロバイダの仕事に関係のないトラブルであっても、PCの問題に対して潜在的に責任を負うことになる。この問題は、USB(「Universal Serial Bus標準」)ポートの使用によって軽減される場合があるが、大多数のPCにはこれが装備されていない。ホテル/モーテルの場合、一般にユーザは自分達自身の間のネットワーキングを必要とせず、そして、部屋を借りるか又は自宅または会社に戻るたびに自分のPCを再コンフィギュレーションするというようなことに熟練しているユーザは希であり、また、それを喜んで行うユーザは希である。
【0009】
ケーブル、衛星、または放送ネットワークのオペレータによってサービスの提供が可能な、MDU、ホテル、病院、および大学キャンパスの施設で見られるような同軸分配システムは、通常、アパートまたは部屋へサービスを提供するように配置可能なタップまたはカプラとスプリッタおよび/または比較的長い同軸ケーブル路とを使用する、受動的な「ツリーおよびブランチ(木および枝)」システムとして構成される。こうした受動的分配の構成は、30から100の部屋またはアパートにサービスを提供することが多く、各アパートメントまたはホテルの部屋に供給されるTV信号のレベルが、典型的には10dBの範囲内であるように構成される。これらの同軸分配システムは、典型的には、15dBから45dBの範囲における損失があり(典型的なMDU TVサービス周波数での場合)、そして典型的には、ユーザに対して十分な信号レベルを確保するために、中央集中型の一方向ブロードバンドTVチャネル増幅器から供給される。大規模な高層のMDUおよびホテルは、通常、幾つかの中央集中型の増幅器を備え、そのそれぞれが、建物の別々の区域またはフロアにサービスを提供する受動的同軸分配サブシステムに供給する。
【0010】
機会
MDUのTVサービスに使用されるスペクトルが通常は750MHzより下にあるのに対し、これらのサービスの分配で使用される同軸ケーブルなどのコンポーネントは、1GHzを超える周波数を扱うことができる。受動的スプリッタおよびカプラー(集合的に「結合デバイス」と呼ぶ)は、通常はTV帯域で使用するために定格化されているのみであるが、一般に、1GHzまでの堅固なデジタル信号を搬送する場合の損失および/またはポート分離に関して、適切に動作する。これらの周波数で動作する場合、建物内の同軸配線の単位長さあたりの損失は、問題になるというよりはむしろエコーの減衰を助けるので、デジタル受信機において簡素な等化を用いることができる。
【0011】
更に、進入干渉は、TVチャネルの周波数よりも上の周波数では非常に少なく、中央TVチャネル増幅器の一方向特性により含まれるものであり、少なくともTVのダウンストリーム・チャネル周波数以上では、何れの進入干渉も、MDUから出ず且つHFCケーブル・ネットワークと干渉しないようにされる。
【0012】
この根拠に基づき、堅固なデジタル変調技法を使用するHSIAサービスなどのような同軸ベースのサービスに関して建物内分配システムの高周波数スペクトルを使用する機会があるのは明らかである。建物内同軸ケーブルでのTVチャネルより上で使用可能なスペクトルは、双方向で高速データを提供するまで任意に分割することができる。ポータブル・セルラー・ハンドセットの放射の電界強度は比較的高いので、必要条件ではないが、900MHz以上の周波数で動作するのが賢明である。現在インストールされているスプリッタおよびカプラーを使用する場合も、1GHz以下の周波数を維持した方がよい。この使用可能なスペクトルの使用可能な100MHzは、50から100のユーザまたはクライアントのモデムの統計的な双方向インターネット・アクセスの需要に応えるのに十分である。これよりも高い容量が必要な場合は、より高い周波数を指定したスプリッタを代用することを条件として、1GHzと約1.6GHzとの間の帯域に追加のダウンストリーム・スペクトルを割り振ることが可能であり、また、周波数スペクトルを下方に移動することによっても、より高い容量を得ることができる。こうした高い一方向容量により、インターネット・プロトコル(IP)・フォーマットまたは固有のMPEG2フォーマットのいずれでも、追加のデジタルのビデオオンデマンド(video−on−demand)(VOD)のサービスを提供することが可能である。アップストリーム伝送用に、最も好ましい実施形態では、850MHzから950MHzの範囲内の周波数が有用である。この単一のアップストリーム・スペクトルが、十分なトラフィック容量を提供し、制御を簡素化する。
【0013】
開示の簡単な概要
本開示は、HSIAサービスを提供するための建物内同軸分配のトポロジおよび性能を利用する、上記で参照された第’378号および第’836号の出願の教示に基づくものである。より具体的に言えば、本開示は、ホテル、大型および小型の複合住宅/複合店舗の環境内で、インターネット・アクセスならびに他のデータ/電話およびビデオのサービスの適用分野の幅および経済的展開を拡大することをめざし、経済的な容量のスケーリングおよびトポロジカルな機能の再分配を促進するために、幾つかの共用同軸分配インターネット・アクセス・コンフィギュレーションを識別することにより、以前の開示に追加するものである。
【0014】
本発明の一つの目的は、同軸のツリーおよびブランチ型のケーブル・テレビジョン分配ネットワークなどのマルチポイント・ネットワークの遠位端にある1セットのローカル・モデムへデータを分配して、ケーブル・テレビジョン信号の分配に使用される既存の分配ネットワーク・コンポーネントを使用しながら、ローカル・モデムに接続されたデバイスと1または複数の中央モデムのセットとの間の双方向通信を可能にすることである。
【0015】
本発明の他の目的は、効率的な容量のスケーリングのためのオプションを提供して、マルチポイント・ネットワークを介した1または複数のタイプのデータの増加を補償することである。
【0016】
本発明の他の目的は、個々の建物の経費および出張保守を削減するために、1または複数の機能を、分配ネットワークを備えた建物からケーブル・ヘッドエンドに移動させるためのオプションを提供することである。
【0017】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明を読めば明らかである。
開示された実施形態の詳細な説明
アーキテクチャ
図1は、全体のアーキテクチャを示す図である。図1は、コンポーネントの4つの群(クラスタ)に細分化することができる。第1のクラスタは、ケーブルTV(CATV)ヘッドエンド機器100である。第2のクラスタは、ハイブリッド・ファイバ同軸(HFC)分配ネットワーク200である。第3のクラスタは、MDUまたはホテルなどの類似した状況に存在可能な、構内同軸分配機器300である。最後のクラスタは、ユーザの室内にある機器のクラスタ400である。クラスタ300および400は、本発明のエレメントを含む。業界の規定に従い、CATVヘッドエンドおよびインターネットは、それぞれ、ケーブルTVおよびIPデータ用の、図1のアップストリーム端(エンド)である。ユーザの室内にあるテレビジョン・セットまたはコンピュータは、ダウンストリーム点(ポイント)である。アップストリーム・データ伝送は、アップストリーム・エンドに向かってアップストリーム方向に進む。ダウンストリーム伝送は、ダウンストリーム・エンドに向かってダウンストリーム方向に進む。即ち、データ経路上にあるコンポーネントは、そのアップストリーム・エンドからダウンストリーム・データ伝送を受け取り、そのダウンストリーム・エンドからアップストリーム・データ伝送を受け取る。
【0018】
次に、個々のクラスタのコンテンツについて説明する。クラスタ100では、ケーブルTV信号が接続104を介してHFC分配ネットワーク200に提供される。ケーブルTV信号のソースは、結合デバイス106の一方のレッグ(脚部)に接続されたCATVサービス・エレメント108によって表される、従来の機器からのものであってよい。インターネット504からのデジタル通信信号は、インターネット・コネクタ・ケーブル112を介してルータ116へ進み、これがインターネット・サービス管理部120と通信する。デジタル通信信号は、ルータ116から、HFC分配ネットワーク200への接続104へとダウンストリーム方向に動く際に、ケーブル・モデム端末システム124および結合デバイス106を通過する。CATVヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明の制限または必須のエレメントを構成するものではない。
【0019】
クラスタ300では、HFC分配ネットワーク200からの着信信号が、ケーブル304を通って、方向性カプラーなどの結合デバイス308へ搬送される。結合デバイス308は、TVチャネル増幅器312の入力に接続される。TVチャネル増幅器312の出力は、ダイプレクサ316の低域通過ポートへ渡され、次に、一連のTV同軸レセプタクル404で終端するツリーおよびブランチ型分配ネットワークを形成する、1または複数の結合デバイスのセットへ渡される。ダイプレクサの動作範囲に、ケーブル・テレビジョン・チャネルに通常使用される周波数より上の関連する範囲が含まれるように、ダイプレクサを選択するときには注意しなければならない。
【0020】
ケーブルTV信号の分配に好適なツリーおよびブランチ型のネットワークに関する技法は、当分野の技術者にはよく知られている。従って、不要な混乱を避けるために、ツリーおよびブランチ型ネットワーク320を、ツリーおよびブランチ型ネットワーク用のすべてのコンポーネントで示すのではなく、ほんの数個の結合デバイスおよび接続ケーブルで示している。典型的な応用例では、ツリーおよびブランチ型ネットワーク320は、50またはそれ以上の同軸レセプタクル404に接続される。
【0021】
結合デバイス308およびダイプレクサ316は、TVチャネル増幅器312のまわりに並列経路を形成する。この並列経路は、並列経路のアップストリーム・エンドにケーブル・モデム324を有し、ダウンストリーム・エンドにデータハブ328(「ハブ」)を有する。即ち、スプリッタおよびコンバイナを使用することで、信号をTVチャネル増幅器312およびケーブル・モデム324へ送ることができる。316は、増幅されたCATV信号とデータ信号とを組み合わせて、それらを一緒に下方の分配ネットワークへと渡すために使用される。上記で参照した第’836号出願および以下に記載されているように、データハブ328は様々なクライアント・モデム408に対して幾つかの機能を実行する。図1では、ハブの幾つかの主要な機能が、ネットワーク・インターフェースカード(「NIC」)340、プロトコル変換器336、およびRFモデム332として表されている。ハブ328は、アップストリーム通信およびダウンストリーム通信の両方についてのバッファリングの処理を行い、そして様々なクライアント・モデムの管理の処理を行うので、アップストリーム・チャネル上にはバス接続がない。
【0022】
クラスタ400では、クライアント・モデム408がダイプレクサ406に接続する。ダイプレクサ406は同軸レセプタクル404に接続される。従来のTV同軸ケーブル412が、テレビジョン416をダイプレクサ406の低域通過ポートに接続する。クライアント・モデム408は、ダイプレクサ406の高域通過ポートに接続される。後続の図では、クライアント・モデム408は、このデバイスの譲受人の名前に敬意を表してsand dollar(タコノマクラ)として示されている。ユーザは、図1に示されるようなパーソナル・コンピュータ(「PC」)などのユーザのダウンストリーム・デバイス420への接続用の適切なポート・コネクタを使用して、ダウンストリーム・デバイス420をクライアント・モデム408のデータ・コード424に接続することができる。ダウンストリーム・デバイス420は、デスクトップやラップトップのパーソナル・コンピュータである可能性が高いが、デジタル・データの外部ソースとインターフェースする機能を備えた何らかの他のデバイスであってもよい。こうした例の1つが、PDA(「パーソナル・デジタル・アシスタント」)として知られるデバイスの領域のものである。即ち、本発明は、ユーザのテレビジョン416へのケーブルTV信号の送達に使用される既存のインフラストラクチャを実質的に使用することにより、ダウンストリーム・デバイス420とインターネット504との間の通信を可能にする。
【0023】
この配置構成では、受動的な建物内同軸分配システムを介して接続された複数のユーザの統計的なデータの需要に対応するために、市販されているDOCSIS対応の単一のケーブル・モデム324が使用される。
【0024】
システムのユーザ・エンドまたはクライアント・エンドでは、既存のシリアル・ポート、パラレル・ポート、またはUSBポートを介してユーザのコンピュータ420とインターフェースするために、非常に簡単なモデム・インターフェースが使用される。この方法では、ユーザのPCにNICカードまたはネットワーク・コンフィギュレーションは不要である。ポイントツーポイント・プロトコル(PPP)が、建物内同軸分配320のRFチャネルで、ハブ328内の中央RFモデム332へ搬送される。PPPは現在の好ましい実施形態であるが、PPPの代わりに他のプロトコルも使用可能であることに留意されたい。
【0025】
この中央RFモデム332と共用DOCSIS対応ケーブル・モデム324との間に、プロトコル変換器336が提供される。このプロトコル変換器336は、PCによって使用されるポイントツーポイント・プロトコル(または何らかの他のプロトコル)と、DOCSISケーブル・モデムのEthernet(登録商標)ポートによって使用されるIPとの間で、データ・フォーマットを変換する。即ち、TCP/IP、UDP/IPなどの任意のIPプロトコルが、インターネット504との間でトランスペアレント(透明)に搬送される。どちらの方向の伝送でも、IP音声またはマルチメディアなどの低待ち時間を要求するトラフィックには、特別な優先順位付けが使用できる。
【0026】
プロトコル変換器336は、多くのクライアント・モデムおよびそれらのPCを、1つまたは数個のDOCSIS対応ケーブル・モデム(混乱を避けるために、図1では単一のケーブル・モデムが示されている)に接続するために、プロキシサーバとしての役割も果たす(必要な場合)。これには、PPP接続要求に応答して、PCにIPアドレスを提供することが含まれる。プロトコル変換器336は、各PCで実行されている複数のセッションまたはウインドウを固有に識別する1または複数のソケット・アドレスを変換するものであり、それを行うのは、IPネットワーク504上に存在するサーバに対して固有のソケット・アドレスを提示するためである。
【0027】
所望であれば、ヘッドエンド・サービス管理の見地から見ると、多くのクライアントPCが個々のケーブル・モデムを介して接続されているかのようにすることができる。即ち、関連付けられたユーザPC MACおよび割り当てられたIPアドレスの情報をプロトコル変換器から収集し、これを、単一ユーザ・ケーブル・モデム・サービスも管理するインターネット・ヘッドエンド・サービス管理120へのインターフェースとして呈示する機能が、ヘッドエンドに提供される。
【0028】
再送信
一実施形態では、中心周波数がおよそ970MHzの単一のダウンストリーム「チャネル」において、15M記号/秒の二相位相偏移キーイング(「BPSK」)または四相位相偏移キーイング(「QPSK」)を使用する。少なくとも正味30Mb/sのダウンストリーム・データ容量が提供できる、高い記号レートが計画される。現行の実施形態では、980MHzから985MHzの中心周波数が使用される。この説明で示された周波数帯域内にあり、他のソースからの干渉を受けない限り、この特定の中心周波数が不可欠ということはない。
【0029】
ダウンストリーム信号は連続して伝送され、標準のMPEG2/DVB構造でフォーマットされる。MPEG2フレームには、1つのフレーミング(16進数47)/スーパー・フレーミング(16進数47の逆数)バイト、187の情報バイト、および16の前方誤り訂正(FEC)バイトの、合計204バイトが含まれる。特定のリザーブされたMPEG2「パケット識別」(PID)コードが使用されて、以下の情報バイトがデジタル・ビデオまたはアイドル・フレームではなく、特定タイプのデータであることを示す。
【0030】
従来の同期化したスクランブルが、スペクトルの理由のために使用され、16バイトのFECフィールドは、常に、誤り修正用に予約(リザーブ)されるか又は使用される。これらの構造は、データおよびデジタルのTVの適用分野の両方で、同じ業界標準の市販のセットトップ技術を使用するのを容易にする。フレームのインターリーブは、使用可能であるが、待ち時間に敏感なトラフィックを遅延させることがあり、また、誤り防止の目的では不要であることから、建物内の受動的同軸分配では使用されない。
【0031】
一実施形態では、建物内同軸でのアップストリーム伝送は、15Mb/sのデジタル・ストリームを搬送する、BPSK変調された915MHzのRF信号を使用する。アップストリーム伝送は、ダウンストリーム・データ制御エンベロープに含まれるダウンストリーム「ポーリング」によって指定されるように一度に1つのクライアント・モデムからのみ許可される。即ち、アップストリーム信号の衝突は発生しない。アップストリーム信号はプリアンブル信号を含み、プリアンブル信号は同期バイトの前にありレベルがランプ・アップされる。このプリアンブルに、スクランブルされたクライアント・モデムのソース・アドレス、長さフィールド、およびデータが続く。データ・フィールドの長さは、中央モデムが要求する量、またはクライアント・モデムでバッファリングされたアップストリーム・データの残量によって決まる。ダウンストリーム方向と同様に、低待ち時間のトラフィックのニーズに対して特別の規定がなされる。
【0032】
同軸経路損失の補償
各クライアント・モデム408と中央RFモデム332との間の経路損失は、同軸分配のトポロジおよびローディングのバリエーションによって様々である。システムは、40dBまたはそれ以上の損失を受け入れるように設計される。
【0033】
ダウンストリーム方向での損失の変化は、各クライアント・モデム受信機に格納された自動利得制御(「AGC」)機能によって補償される。
アップストリームAGC手法には、各クライアント・モデム送信機を調整することが含まれ、それは、クライアント・モデム送信機の信号が中央モデムのアップストリーム受信機に着信したときに、ほぼ等しくなるように調整する。
【0034】
データ・バーストがクライアント・モデム408に送信されるたびに、そのクライアント・モデムから以前に伝送されたバーストが、中央RFモデム332内の受信機で必要とされる理想的なレベルよりも上または下であったかどうかを示す追加のビットが含まれる。このビットは、クライアント・モデム408により用いられ、その次に伝送されるバーストのレベルを上方または下方にわずかに調整する。即ち、中央RFモデム332があらゆるクライアント・モデムから受け取るすべての信号は、レベルおよびサイクルが上方および下方に僅かずつ位置合わせされる。アップストリームBPSK受信機は、受信される小さいレベルの変化よりも範囲の広い、受け入れ可能な入力信号範囲を有するので、これは理想的な状況である。この種の制御システムは、伝送経路減衰における変化に対する反応が速く、本質的に安定している。
【0035】
技術
本発明の一実施形態は、入手可能な低コストの商用のRFおよびデジタルの技術を使用する。代替の実施形態には、衛星セットトップ・ボックスで一般に使用される同調器/復調器チップセットを使用するクライアント・モデム受信機が含まれる。
【0036】
一つの代替実施形態では、一方は小型のRFアナログ・チップであり、他方はデジタル機能を含むセミカスタム・チップである、1対のカスタム・チップにほとんどの機能を移動することを要する。この技術の発展により、クライアント・モデムは、同軸コード・アセンブリの一部とすることが可能でありかなりの省電力化が可能な小型携帯電話サイズになった。
【0037】
ハブ328は、現在、通常のラック取り付け型で低コストの、PCマザー・ボードを使用して、RF/プロトコル・ボード336および1または複数の10baseT NICインターフェース340と共に構築される。これは、1または複数の市販のケーブル・モデム324と共に、既存の建物TV分配増幅器312に隣接した壁に取り付けることができる。当分野の技術者であれば、ディスクを使用するかまたは使用せずに構成可能な、様々なサーバ・プラットフォームの選択肢が存在することを理解されよう。
【0038】
インストレーション
図1に示されるように、中央インストレーションには、2つの同軸連結デバイス308および312を追加するだけでよく、これらに従来のケーブル・モデム324およびハブ328が取り付けられる。クライアント・モデムは、エンド・ユーザによって、TV同軸レセプタクル404とTVセット416(有る場合)との間に簡単に導入される。次に、関連した変圧器キューブ(図1には示さず)が手近な電気コンセントに差し込まれ、データコード424がユーザのPCに差し込まれる。PCのネットワーク・スタックのコンフィギュレーションは不要であり、本当のプラグアンドプレイの高速インターネット・アクセス・サービスが提供される。
【0039】
基本コンフィギュレーションの概要
本システムは、既存の建物内同軸を介して良好に動作する、MDUまたはホテルの高速インターネット・アクセス用の経済的な手法を呈示する。
【0040】
このシステムは、ヘッドエンドのネットワーキング・エレメントからわかるようにDOCSIS対応であり、既存のケーブル・モデム・オペレーションおよびサービスの実践との整合性があり、更に、PCの再コンフィギュレーションまたはユーザのPCのEthernet(登録商標) NICカードのインストールが不要な、簡単なエンドユーザ取付を提供する。各MDUへの共通の機器の設置は非常に簡単であり、各顧客にサービスを提供するためにトラックでの運搬や予約の取り付けは不要である。実際に、クライアント・モデムは郵送が可能であり、VCRよりも接続が簡単である。
【0041】
この手法は、内部MDU進入干渉を主HFCネットワークから分離し、特にアップストリーム又は戻りの方向での帯域幅の管理および効率を改善する。
デスクトップ上に接続アイコンを配置し、そしてPCの既存のPPP直接接続機能を起動する簡単な「イネーブラ(enabler)」を使用して、PCの既存のパラレルポートまたはUSBポートを介して、複数メガビットのインターネット・アクセスが達成される。「イネーブラ」は、フロッピー(登録商標)・ディスクやCDではなく、PCの既存のシリアル・コネクタを介してハブ328からロードすることができる。
【0042】
代替のコンフィギュレーション
上記の基本的構成と様々な代替の構成との相違点を強調するために、図2は、図1の関連する部分を簡素化したものである。ツリーおよびブランチ型ネットワーク320に見られる多重レベルのスプリッタが、50の端末ブランチを備えた単一のエレメントとして単純に示されていることに留意されたい。図2では、同軸分配ネットワーク320が、1、2、3、48、49、および50のラベルが付けられたブランチを備えるように示されている。同軸分配ネットワークの以下の記述は、単に多数の端末ブランチを表す線を示す。特定の番号50は、単に環境を例示するために提供したものであり、本発明を制限するものではない。
【0043】
図3は、ハブ328を、スプリッタ506を介して3つの別々のダイプレクサ(316、317および318)に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ328およびTVチャネル増幅器312からの出力を接続して、単一のハブ328から幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク(320、321および322)へインターネット・サービスを提供する。加入者の割合が少ない場合、または潜在的に低い料金によりユーザあたりのサービスの容量が低いデータ・レートに抑えられている場合に、この配置構成により、多数の部屋または世帯に対して非常に経済的な分配が提供される。3つのダイプレクサおよび3つの受動的同軸分配ネットワークを使用することは、例示のためであることに留意されたい。この配置構成は、ハブ328の集合的使用がハブの技術的制限内で実行され、且つエンドユーザに対するサービス品質が受け入れ可能である限り、2つまたはそれ以上のダイプレクサ/分配ネットワークを使用して動作する。更に、本発明は、単一のTVチャネル増幅器312の使用に依拠するものでないことにも留意されたい。増幅は、直列の増幅器または一組の並列の増幅器によって行うことができ、すべてのダイプレクサが同じTVチャネル増幅器から増幅されたテレビジョン信号を受信するものではないようにできる。
【0044】
図4は、着信するEthernet(登録商標)信号伝送が、スプリッタ508によって3対のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)に分配される、超高容量の構成を示す。即ち、3つの小規模の分配ネットワーク(320、321、および322)のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を有する。図4は、50ポート・ネットワークあたり20ユーザなどの、比較的高い使用率に適し得る。
【0045】
ここでも、本発明が3対のケーブル・モデムおよびハブを備えた構成に限定されるものでないことに留意されたい。2つまたはそれ以上の幾つでも可能である。図4の構成を図3の構成と組み合わせて、幾つかの低使用率/低品質のサービス・ネットワークが1つのハブを共用し、他の高使用率/高品質のサービス・ネットワークが別のモデム/ハブ対を離れて動作させるようにすることができる。
【0046】
図5は、ハブ328(図1〜4)によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータ516を使用することによって、中央サーバ512および複数のサーバ・モデム(520、524および528)を横切って分割可能である構成を示す。好ましい一つの実施形態では、次のように機能が割り振られる。中央サーバ512は、必要なときに、Ethernet(登録商標)からPPP over Ethernet(PPPoE)への変換、および他のローカルの価値付加機能を実行する。個々のサーバ・モデム(520、524および528)は、変調および復調タスクに加えて、クライアント・モデムのポーリングおよびデータのバッファリングに関連するタスクを実行する。ルータ516として使用するのに受け入れ可能な機器は、Linksys Router Model(リンクシス・ルータ・モデル) BEFSR41(アービン、CA 92614のLynksysによって製造されている)である。当分野の技術者であれば、他のルータまたは好適なスイッチが代用可能である。
【0047】
図5の構成は経済的な手法を提供し、例えば、別々の受動的同軸分配システムからサービスを提供されているユーザ間でのローカル通信を可能にする。図3に示されたシステムは本来は受動的同軸分配ネットワーク間でのローカル通信を提供するものであるが、図5に示されたシステムは、ローカル通信に、より高い容量を提供する。
【0048】
図6は、図5と同様の構成を使用するが、TVとインターネットとのバックホールに対する独立したソースを有する。図6は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ファイバ・インターフェース536を介してインターネットと接続する。
【0049】
図7は、図5と同様の構成を使用するが、TVとインターネットとの分割したソースを有する。図7は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース540を介してインターネットと接続する。
【0050】
図8は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模MDUシステムから移動されてきた中央サーバ512を含むケーブル・ヘッドエンドを示す。これは、各建物におそらく8世帯ほどが入居するガーデンホーム型MDU環境で特に価値を有するものである。ケーブル・モデム(または他の手段)によって搬送されるプロトコルが、PPP over Ethernet(登録商標)またはEthernet(登録商標)であってよいことに留意されたい。このPPPoEプロトコルは公開標準である。
【0051】
より具体的に言えば、図8は、カプラー544に接続されたハイブリッド・ファイバ同軸CATVネットワーク200を示す。カプラー544の1つのポートがTVチャネル変調器バンク548に接続され、これがアンテナ552に接続される。カプラー544の他のポートは、ケーブル・モデム終端システム(CMTS)124に接続される。CMTS124は、インターネット504に接続されたルータ116に接続される。CMTS124とルータ116との間の第2の並列経路は、Ethernet(登録商標)とPPP over Ethernet(登録商標)との間での変換および他の価値付加機能を実行する中央サーバ512を通る。CATVヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明に対する制限または必須のエレメントを構成するものではないが、CATVヘッドエンドに中央サーバを配置するための状況を提供するものである。
【0052】
図9は、図8に示されたヘッドエンドと共に使用可能な、サーバの無い構成を示す。図9は、幾つかの散在してロードされるネットワーク(320、321および322)にサービスを提供するための単一の中央サーバ520を使用するために、図3に示されたようなスプリッタ506を使用する。
【0053】
図10は、図8に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。図10は、ローカルMPEG2ビデオサーバ(図示せず)、即ち、そのトラフィックがそのインターネット・データのトラフィックとインターリーブ可能であるローカルMPEG2ビデオサーバを含むように変更することができる。こうした応用例は、単一のケーブル・モデムによって提供されるような、アクセス・バックホールの容量が制限されている状況で、非常に高いローカル容量を正当化するものである。
【0054】
図11は、バックホール容量を増やすために複数のケーブル・モデムが使用可能であることを示す。図4とは異なり、ルータ560および564の集合体のバンクが、一セット(組)のケーブル・モデム(324、325および326)と一組の中央モデム(520、524および528)との間にある。使用されるルータのタイプに応じて、各ユーザのトラフィックは複数のケーブル・モデムにわたって集めることができ、あるいは、ユーザのグループを特定のモデムに割り当てることができるが、それは、使用率に従って自動的に行うか、またはトラフィック・マネージャの管理の下で行う。この構成では、ケーブル・モデムと中央モデムとの割合が1対1である必要はないことに留意されたい。
【0055】
図12は、ケーブル・モデム324、ファイバ・インターフェース536、およびワイヤレス・インターフェース540を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。当分野の技術者であれば、本発明の範囲内で他のインターフェースが使用可能であることを理解されよう。例えば、ケーブル・モデムを1または複数のxDSLモデムに置き換えることができる。図12は、システムをローカル・エリア・ネットワーク568に取付可能であることも示す。この構成の一例は大学の寮での応用例であり、この応用例では、ユーザは、Webのブラウジング、Webエンターテイメント・サービス、またはビデオ遠隔地間会議サービスのためのインターネット・アクセス、および自分達の大学の研究室/オフィスのネットワークへのアクセスを必要とするものである。
【0056】
最終的な所見
当分野の技術者であれば、本発明の方法および装置が多数の応用例を有すること、および、本発明が、本発明をよりよく理解するために与えられた特定の例に限定されるものでないことを理解されよう。更に当分野の技術者であればわかるように、本発明の範囲は、本明細書に記載されたシステム・コンポーネントの変形物、改造物、および代用物の範囲をカバーするものである。例えば、開示されたトポロジの代替の実施形態では、ユーザのコンピュータ420との通信に、Ethernet(登録商標)または他の何らかの通信プロトコルを使用することができる。PPP over Ethernet(登録商標)(PPPoE)が現在の好ましいプロトコルであるが、これはラップトップ・コンピュータにある機能が進化するにつれて、経時的に変わるものである。即ち、例えば図5のエレメント512は、Ethernet(登録商標)からPPPoEへの変換は実行しないが、ローカルな価値付加機能は依然として実行する場合がある。
【0057】
上記で説明した図は、システム・レイアウトのハイレベルでの機能エレメントを示すようにしている。図面は、どのコンポーネントが個別のボックスに存在し、どれが共通のボックスで組み合わせられるか、ということを示すことを意図するものではない。例えば、図5には、別々のエレメントとしてエレメント512、516、520、524および528が示されている。これらのエレメントは共通のボックスの一部とすることができ、幾つかのエレメントはそのボックス内のカードとして存在する。
【0058】
本発明を1または複数の受動的分配ネットワークの状況で開示した。当分野の技術者であれば、テレビジョン・チャネル増幅器312を避けてデータ伝送を効率的に経路指定するために実行されるものに類似した内容で能動的デバイスを迂回させることによって、本発明を特定の能動的デバイスを備えたネットワークに適用可能であることを理解されよう。
【0059】
特許請求された本発明の範囲の法的な制限については、法的な等価物をカバーするように拡張された特許請求の範囲に述べている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、参照のために提供された、「Architecture and Method for Automatic Distributed Gain Control for Modem Communications」に関する同時係属の米国特許出願第09/818378号に記載された基本システムを示す図である。
【図2】図2は、図1の一部を簡略化した図であり、その機能的な図面のエレメントが図3ないし図12で再使用される。
【図3】図3は、ハブ328を、スプリッタ506を介して、3つの別々のダイプレクサ(316、317および318)に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ328の出力とTVチャネル増幅器312からの出力とを組み合わせて、単一のハブ328からインターネット・サービスを、そして増幅器312からCATVサービスを、幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク(320、321および322)に提供する。
【図4】図4は、3対のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を介し、そしてスプリッタ508により、インターネット・バックホール(backhaul)・サービスが提供される、超高容量コンフィギュレーションを示す。即ち、3つの小規模な分配ネットワーク(320、321、および322)のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ(324/328、325/329、および326/330)を有する。
【図5】図5は、ハブ328(図1〜4)によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータまたはスイッチ516を使用することによって、中央サーバ512および複数のサーバ・モデム(520、524、および528)を横切って分割可能である構成を示す。
【図6】図6は、図5と類似の構成を使用するが、TVサービスおよびインターネット・バック・ホールサービスのための独立したソースを有するものを示す。図6は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ファイバ・インターフェース536を介してインターネットと接続する。
【図7】図7は、図5と類似の構成を使用するが、TVおよびインターネット・バックホールのための独立したソースを有するものを示す。図7は、図1〜5のケーブル304によって示されるような両方を提供する1つのソースを有するのではなく、ソース532からTV信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース540を介してインターネットと接続する。
【図8】図8は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模MDUシステムから移動されてきた、coaXmediaサーバを含むケーブルヘッドエンドを示す。
【図9】図9は、図8に示されたヘッドエンドと共に使用可能なサーバレスの構成を示す。図9では、幾つかの別々にロードされるネットワーク(320、321および322)にサービスを提供するために単一の中央モデム520を使用するために、図3に示されたようなスプリッタ506を使用する。
【図10】図10は、インターネット・バックホールを幾つかの中央モデムへ接続するためにルータまたはスイッチを使用する、図8に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。
【図11】図11は、バックホールの容量を増やすために複数のケーブル・モデム(324、325および326)が使用可能であることを示す。
【図12】図12は、ケーブル・モデム324、ファイバ・インターフェース536、およびワイヤレス・インターフェース540を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。図12はまた、システムがローカル・エリア・ネットワーク568に接続可能であることも示す。
Claims (12)
- 少なくとも1つの中央モデムと、ケーブル・テレビジョン信号を分配するように適合された建物内同軸分配ネットワークの遠位端に取り付けられたクライアント・モデムのセットとの間で、双方向のデータ通信を提供するためのコンポーネントのアーキテクチャであって、
a)第1の周波数帯でのテレビジョン信号の増幅のための少なくとも1つの信号増幅器と、
b)個々のクライアント・モデムからアップストリーム伝送を受信するための、クライアント・モデムのセットへデータを伝送するための少なくとも1つの中央モデムであって、アップストリーム伝送およびダウンストリーム伝送が、前記第1の周波数帯より上の周波数帯で発生するものである、中央モデムと、
c)少なくとも1つのネットワーク・アクセス・デバイスであって、
a.前記少なくとも1つの中央モデムの1つからネットワークへアップストリームにデータを伝送するものであり、前記中央モデムが前記クライアント・モデムの1つからのデータ伝送を受信しており、前記クライアント・モデムが前記クライアント・モデムのダウンストリームにあるデバイスから前記データを受信しており、
b.前記中央モデムへ搬送するために前記ネットワークからデータのダウンストリーム伝送を受信するものであり、前記中央モデムは、クライアント・モデムのダウンストリームにある少なくとも1つのデバイスによっての使用のために前記データを前記クライアント・モデムへ搬送する、
ネットワーク・アクセス・デバイスと、
d)前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器からの出力と、前記少なくとも1つの中央モデムと前記クライアント・モデムとの間のアップストリーム伝送およびダウンストリーム伝送とを組み合わせるための、少なくとも1つのダイプレクサと
を備えるアーキテクチャ。 - 前記少なくとも1つのネットワーク・アクセス・デバイスから前記少なくとも1つの中央モデムへのダウンストリームに搬送される伝送が、前記ネットワーク・アクセス・デバイスと前記中央モデムとの間のプロトコル変換を受ける、請求項1に記載のアーキテクチャ。
- 第1のネットワーク・アクセス・デバイスが、第1のダイプレクサおよび第2のダイプレクサと通信する第1の中央モデムと通信し、前記第1のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第1のセットを備える第1の分配ネットワークとに接続され、前記第2のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第2のセットを備える第2の分配ネットワークとに接続される、請求項1に記載のアーキテクチャ。
- 第1のネットワーク・アクセス・デバイスが、
a)第1のダイプレクサに接続される第1の中央モデムであって、前記第1のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第1のセットを備える第1の分配ネットワークとに接続されるものである、第1の中央モデム、および
b)第2のダイプレクサに接続される第2の中央モデムであって、前記第2のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第2のセットを備える第2の分配ネットワークとに接続されるものである、第2の中央モデム
と通信する、
請求項1に記載のアーキテクチャ。 - 前記第1のネットワーク・アクセス・デバイスおよび前記第2のネットワーク・アクセス・デバイスが、ケーブル・ヘッドエンドに配された接続を介してインターネットへアクセスするケーブル・モデムである、請求項4に記載のアーキテクチャ。
- 第1のネットワーク・アクセス・デバイスが中央サーバと通信し、前記中央サーバが、
a)第1のダイプレクサに接続される第1の中央モデムであって、前記第1のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第1のセットを備える第1の分配ネットワークとに接続されるものである、第1の中央モデム、および
b)第2のダイプレクサに接続される第2の中央モデムであって、前記第2のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第2のセットを備える第2の分配ネットワークとに接続されるものである、第2の中央モデム
と通信し、1つの中央サーバが少なくとも2つの分配ネットワークにサービスを提供する、
請求項1に記載のアーキテクチャ。 - ダウンストリーム伝送がインターネット・プロトコルからポイントツーポイント・プロトコルに変換されるように、前記中央サーバがプロトコル変換を実行する、請求項6に記載のアーキテクチャ。
- 中央サーバが、ケーブル・ヘッドエンド機器と共に配されて前記ケーブル・ヘッドエンド機器と接続され、前記ケーブル・ヘッドエンドからのダウンストリーム出力が、ケーブル・テレビジョン・チャネルと、第3者のケーブル・モデムへのデータ通信と、前記中央サーバから少なくとも1つのネットワーク・アクセス・デバイスへのデータ通信とを含むように構成する、請求項1に記載のアーキテクチャ。
- 前記中央サーバからの前記データ通信がポイントツーポイント・プロトコルである、請求項8に記載のアーキテクチャ。
- 少なくとも2つのネットワーク・アクセス・デバイスが第1のルータに接続され、前記第1のルータが第2のルータに接続され、前記第2のルータが、
a)第1のダイプレクサに接続される第1の中央モデムであって、前記第1のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第1のセットを備える第1の分配ネットワークとに接続されるものである、第1の中央モデム、および
b)第2のダイプレクサに接続される第2の中央モデムであって、前記第2のダイプレクサが、前記少なくとも1つの信号増幅器のうちの1つの信号増幅器の出力と、クライアント・モデムの第2のセットを備える第2の分配ネットワークとに接続されるものである、第2の中央モデム
に接続される、
請求項1に記載のアーキテクチャ。 - 第1の前記ネットワーク・アクセス・デバイスが第1のネットワークに接続され、第2の前記ネットワーク・アクセス・デバイスが第2のネットワークに接続される、請求項10に記載のアーキテクチャ。
- 本明細書および参照される図面に記載し示した発明。
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