DE19718945C2 - Verfahren und Filter für das Isolieren eines stromaufwärtigen Eindringrauschens in einem bidirektionalen Kabelsystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Telekom­ munikationssysteme, und insbesondere auf die Isolation strom­ aufwärtigen Eindringrauschens in einem bidirektionalen Kabel­ system.

Kabelkommunikationsinfrastrukturen umfassen typischerweise einen Netzknoten, der verschiedene Knoten bedient, wobei der eine oder die vielen Knoten sich am Ende jeder Speiche des Netzknotens befinden. Die Speichen bestehen typischerweise aus optischen Faserkabeln. Das optische Faserkabel führt zu einem Verteilungsteil eines Koaxialkabels, das sich zu den einzel­ nen Teilnehmern, wie beispielsweise Häusern, Geschäften, etc. erstreckt. Der Verteilungsteil am Ende einer speziellen Spei­ che ist oft in handhabbare Untersätze aufgeteilt, beispiels­ weise in Untersätze mit einem Radius von 20 Kilometern, die die einzelnen Knoten darstellen. Die Knoten umfassen typi­ scherweise einen oder mehrere Teilnehmeranschlüsse, die die einzelnen Teilnehmer mit dem Kabelkommunikationssystem ver­ binden.

Obwohl die Kabelinfrastruktur elektromagnetisch abgeschirmt ist, um Funkfrequenzrauschen daran zu hindern, in das Kabel einzudringen, so kann, wie es durchaus auch gewöhnlich ist, ein Leck auftreten. Wenn das Eindringen von außerhalb des Kabelsystems in das Kabel erfolgt, so wird dies als Eindring­ rauschen bezeichnet. Eindringrauschen kann auf viele Arten erzeugt werden, wie beispielsweise durch Zweiwegevermitt­ lungsdienste, Amateurfunk, verschiedene kommerzielle, medizi­ nische oder industrielle elektronische Ausrüstungen, als auch Zündungsrauschen von Verbrennungsmaschinen. Eine zusätzliche weitverbreitete und problematische Quelle des Eindring­ rauschens stellen die elektromagnetischen Strahlungen im Haus des Kabelteilnehmers dar, die von elektrischen Motoren in Lüftern, Teppichstaubsaugern, Haartrocknern und derglei­ chen herrühren. Diese Emissionen werden oft über nicht abge­ schlossene Stichleitungen im Haus des Teilnehmers in das Ka­ belsystem eingekoppelt, wobei die Stichleitungen dazu neigen, als Antennen zu wirken.

Bidirektionale Kabelkommunikationssysteme umfassen oft ein stromaufwärtiges Band und ein stromabwärtiges Band, um strom­ aufwärtige Signale beziehungsweise stromabwärtige Signale zu befördern. Ein Eindringrauschen kann sowohl im stromaufwärti­ gen als auch im stromabwärtigen Teil des Kabelsendefrequenz­ spektrums auftreten. Das Eindringrauschen kann kontinuier­ lich, intermittierend oder plötzlich auftreten und es kann im extremen und katastophalen Fall die auf einem speziellen Trä­ gerkanal gesendete Information total unbrauchbar machen. Das Eindringrauschen ist normalerweise auf ein relativ schmales Band beschränkt, aber ein einzelnes Auftreten kann Interfe­ renzen mit verschiedenen Trägern im gleichen Untergebiet des Kabelspektrums bewirken. Ein stromabwärtiges Eindringrauschen kann als Störung, Schnee oder andere Beeinträchtigung des Fernsehvideo- oder Audiosignals wahrgenommen werden. Strom­ aufwärtiges Eindringrauschen ist bei Kabeldienstbetreibern besonders problematisch, da ein stromaufwärtiges Eindring­ rauschen von irgendeinem einzelnen Teilnehmeranschluß sich zu dem stromaufwärtigen Eindringrauschen von anderen Teilnehmern auf der gleichen Kabelverzweigung addiert. Das oben disku­ tierte Eindringrauschen, das sich aus elektromagnetischen Emissionen im Haus des Teilnehmers ergibt, stellt eine we­ sentliche Quelle dieses stromaufwärtigen Eindringrauschens dar. Es ist für einen Kabelbetreiber wünschenswert, diese Art von stromaufwärtigem Eindringrauschen zu isolieren (abzuschneiden), während der Dienst zum Haus des Teilnehmers, das die Quelle des Rauschens darstellt, minimal gestört wird. Mit der Möglichkeit des Isolierens jedes speziellen Rauschens vom Haus des Teilnehmers, kann der Kabelbetreiber chronische Rauschquellenteilnehmer identifizieren und korrigierende Maß­ nahmen ergreifen.

Zur Zeit gibt es mindestens zwei Verfahren, die von Kabelbetreibern verwendet werden, um Quellen des Eindring­ rauschens, die vom Haus eines Teilnehmers ausgehen, zu isolieren. Wenn das Signal in stromaufwärtige und stromabwärtige Teile des Spektrums aufgetrennt wird, erfordert ein Verfahren, daß ein Diplexfilter an dem Punkt, an dem der Teilnehmer zum Kabel Zugang erlangt (manchmal wird dies als Kabelzugangseinheit bezeichnet) installiert wird, um physikalisch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bänder auf zwei getrennten Leitungen aufzuteilen. Wenn die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Wege physisch aufgeteilt sind, so wird ein Schalter in Serie mit jeder Leitung verbunden. Um zu bestimmen, ob ein Eindringrauschen in den stromabwärtigen Teil eindringt, wird der stromabwärtige Schalter betätigt, um eine offene Schaltung zu bilden, um somit wirksam diese Kabelzugangseinheit von der Kabelinfrastruktur zu trennen, so daß eine Rausch- oder Eindringrauschmessung vorgenommen werden kann. Wenn der Pegel des stromaufwärtigen Eindringrauschens durch das Entfernen dieser Kabelzugangseinheit von der Infrastruktur wesentlich vermindert wird, so ist die Quelle des Eindringrauschens isoliert. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das Diplexfilter in Serie mit dem Teilnehmersignalweg installiert werden muß. Die Verwendung von seriellen Filtern verschlechtert jedoch die stromaufwärtigen und die strom­ abwärtigen Signale und trägt zur Rückflußdämpfung und den Einfügungsverlusten des Systems bei. Da die Schalter norma­ lerweise in die offene Stellung fallen, so verursacht ein Fehler in den seriellen Schaltern in der Kabelzugangseinheit normalerweise einen vollständigen Verlust des Kabeldienstes in jeder jeweiligen Leitung, was zur Unzuverlässigkeit des Kabeldienstes beiträgt.

Ein anderer Nachteil des physikalischen Aufteilens der strom­ aufwärtigen und stromabwärtigen Bänder durch Verwendung eines seriellen Diplexfilters besteht darin, daß eine Wiederzuwei­ sung des Spektrums ausgeschlossen ist. Ein bidirektionales Kabelsystem habe beispielsweise ein stromaufwärtiges Band, das durch Frequenzen zwischen 5 und 42 MHz gekennzeichnet ist, und ein stromabwärtiges Band, das durch Frequenzen zwischen 50 und 750 MHz gekennzeichnet ist, und ein Sicherheitsband, das durch Frequenzen zwischen 42 und 50 MHz gekennzeichnet ist. In einem solchen System ist eine Erweiterung der oberen Grenze des stromaufwärtigen Bandes auf eine Frequenz von 45 MHz unmöglich, es sei denn das ursprüngliche Diplexfilter wird durch ein Diplexfilter mit den passenden Dämpfungseigenschaften ersetzt. Somit ist eine Spektrumsneuzuweisung ausgeschlossen, wenn die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Signale physikalisch auf getrennte Leitungen aufgeteilt sind, da die stromaufwärtige und stromabwärtige Frequenzzuweisung über ein Diplexfilter fest ist.

Eine andere Lösung für das Isolieren von Quellen des Eindring­ rauschens besteht darin, ein festes Dämpfungsglied in Serie mit dem Teilnehmerweg zu installieren, auf den zugegriffen wird, um Eindringrauschmessungen durchzuführen. Da diese Lösung die Verwendung eines Diplexfilters vermeidet, vermeidet man das oben angesprochene Wiederzuweisungsproblem. Die Plazierung von Schaltern in Serie mit den Kabeln ergibt jedoch nichtsdestotrotz: (a) eine Verminderung der Zuverlässigkeit des Kabeldienstes durch gelegentliche Schalterfehler und (b) eine Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Darüberhinaus unterbrechen stromaufwärtige Eindringrauschmessungen, die durch ein Öffnen der seriellen Schalter vorgenommen werden, die stromabwärtigen Übertragungen. Solche Unterbrechungen stellen eine Hauptquelle für die Unzufriedenheit der Kunden dar.

Die Problematik des stromaufwärtigen Eindringrauschens ist aus der US 5235619 A bekannt. In der US 5109286 A wird zur Trennung des stromaufwärtigen und stromabwärtigen Betriebs ein Diplexfilter verwendet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Eindringfilter und ein Verfahren anzugeben, bei denen das Eindringrauschen auf einem Kabelkommunikationssystem isoliert ist, ohne eine Erhöhung der Rückflußdämpfung und der Einfügeverluste, und ohne eine Ver­ schlechterung der Zuverlässigkeit des Kabeldienstes hinzunehmen.

Diese Aufgabe wird von einem Eindringfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 2 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Telekommunika­ tionssystems, das eine Kabelkommunikationsinfrastruktur verwen­ det;

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines einzelnen Knotens des in Fig. 1 gezeigten Telekommunikationssystems; und

Fig. 3 ist ein Diagramm der Eindringrauschisolationsschaltung, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.

Allgemein liefert die vorliegende Erfindung Verfahren und eine Vorrichtung für das Auswerten von Eindringrauschen auf einem Kabelsystem. Insbesondere ist der Umfang der Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung insbesondere geeignet für das Isolieren stromaufwärtigen Eindringrauschens auf einem bidirektionalen Kabelsystem durch Dämpfen des stromaufwärtigen Eindringrauschens, das von einem Haus eines Teilnehmers über eine Kabelzugangseinheit herrührt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie unten detaillierter erläutert ist, umfaßt ein Gleich­ spannungsschaltelement für das Umschalten der DC-Spannung auf dem Teilnehmerweg und ein schaltbares Kerbfilter, das auf das Gleichspannungsschaltelement reagiert, um eine stromaufwärtige Einringrauschmessung durchzuführen. Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind das Gleichspannungsschaltelement und das schaltbare Kerbfilter parallel zum Kabel angeordnet.

Wendet man sich nun den Figuren für ein detailliertes Ver­ ständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu, so zeigt Fig. 1 einen schematischen Überblick über eine Kabel­ kommunikationsinfrastruktur, die für Zweiwegekommunikationen konfiguriert ist, wie beispielsweise der Plazierung von Tele­ fongesprächen oder der bidirektionalen Übertragung von Compu­ terdaten. Bezieht man sich auf Fig. 1, so besteht ein Tele­ kommunikationssystem 100 aus einer Kabelsteuereinheit 102 (CCU). Die Kabelsteuereinheit 102 dient für den Empfang und die aktive Lenkung von Signalen (das ist, Information) durch das System 100, als auch um andere Systemverwaltungsfunktio­ nen auszuführen.

Von der Kabelsteuereinheit 102 (das ist der Netzknoten) er­ strecken sich mehrere Speichen 104, 106, 108 und 110, bei de­ nen es sich vorzugsweise um optische Faserkabel handelt. Die Speichen 104-110 können aus einem anderen geeigneten Übertra­ gungsmedium, wie beispielsweise Koaxialkabel geringen Verlu­ stes in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung, der Topo­ graphie und den Systemerfordernissen bestehen. Die Speichen 104-110 dienen als "Verbindungsleitungen" für das Telekommu­ nikationssystem 100, wie Fachleute leicht erkennen werden.

Die faseroptischen Speichen 104-110 führen jeweils zu einem speziellen Teil der Verteilungsteile 112, 114, 116 bezie­ hungsweise 118. Jede der Verteilungsteile 112-118 ist am Ende einer der jeweiligen Speichen 104-110 angeordnet, von denen jede tatsächlich an einem der Verteilungspunkte 120, 122, 124 beziehungsweise 126 endet. Typischerweise bestehen die Ver­ teilungsteile 112-118 eher aus einem Koaxialkabel als aus ei­ nem optischen Faserkabel, das Signale auf verschiedene Teil­ nehmer verteilt und von diesen empfängt, wie das detaillier­ ter in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Verteilungsteile 112-118 sind in einer Vielzahl repräsen­ tativer Konfigurationen gezeigt, um zu zeigen, daß eine sol­ che Vielfalt verwendet werden kann. Beipielsweise ist der Verteilungsteil 112 als eine Schleife gezeigt, während die Verteilungsteile 114 und 116 als variierende Stichleitungen gezeigt sind. Die spezifische Konfiguration, die für jeden Verteilungsteil ausgewählt wird, sollte nicht als begrenzen­ der Faktor der vorliegenden Erfindung angesehen werden.

Zusätzlich zu den Verteilungsteilen kann die Kabelsteuerein­ heit 102 auch mit anderen Kommunikationssystemen über Gate­ ways verbunden sein. Beispielsweise erstreckt sich eine Spei­ che 120 von der Steuereinheit 102 zu einem öffentlichen Tele­ fonnetz (PSTN) 130. Die Speiche 120 kann ein optisches Faser­ kabel sein, ähnlich den Speichen 104-110, oder die Speiche 120 kann aus einem anderen geeigneten Übertragungsmedium be­ stehen, das Fachleuten wohlbekannt ist. Somit kann das Kommu­ nikationssystem 100 verwendet werden, um Zugang zu allen ge­ wöhnlich verfügbaren Kommunikationsnetzen über das Kabel 120 und verschiedene Gateways, wie das PSTN 130 zu erhalten.

Die Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Teiles des Telekommunikationssystems 100, wobei sie eine detaillierte Darstellung einer Kabelkommunikationsinfrastruktur zeigt, die für bidirektionale Kommunikationen eingerichtet ist. Insbe­ sondere können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung an­ gewandt werden, um es einen Kabelbetreiber zu ermöglichen, Eindringrauschen auf eine einzelne Kabelzugangseinheit inner­ halb eines vorgegebenen Verteilungsteiles einzugrenzen. Aus Gründen der Darstellung ist die Verteilungsposition 116 in Fig. 2 gezeigt, obwohl die Prinzipien gleichermaßen auf alle Verteilungsteile anwendbar sind.

Die Kabelzugangseinheiten 210 und 212, die in Verbindung mit dem Kommunikationssystem 100 verwendet werden, sind einfache Transceivervorrichtungen, die als Schnittstellen zwischen der Kabelsteuereinheit 102 und den Teilnehmergeräten (wie einem Telefon 214, einem Fernseher 216 und einem Computer 218) die­ nen. Die Kabelzugangseinheiten, die eine Kodierung und Deko­ dierung zwischen analogen und digitalen Signalen vornehmen, sind normalerweise auf der Seite der Häuser der Teilnehmer 206 und 208 montiert, oder an einem anderen unauffälligen Platz, wie im Kellergeschloß oder im Dachboden. Die Kabelzu­ gangseinheiten 210 und 212 können auch direkt in die Teilneh­ mergeräte, wie Fernseher, Computer und Telefone für eine Ver­ wendung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ein­ gegliedert sein.

Bidirektionale Kabelsysteme, die Kabelzugangeinheiten 210 und 212 verwenden, umfassen gewöhnlicherweise zwei Betriebsbänder - ein stromaufwärtiges Band und ein stromabwärtiges Band für das Tragen von stromaufwärtigen Signalen beziehungsweise stromabwärtigen Signalen. Das stromaufwärtige Band liefert eine Aufwärtsverbindungskommunikation für das Senden von In­ formation von den Kabelzugangseinheiten 210 und 212 (das sind die Schwanzenden des Systems) zur Kabelsteuereinheit 102 (das ist das Kopfende des Systems). Das stromaufwärtige Band kann beispielsweise Frequenzen zwischen ungefähr 5 MHz und unge­ fähr 42 MHz umfassen. In ähnlicher Weise liefert das stromab­ wärtige Band eine Abwärtsverbindungskommunikation für das Übertragen von Information vom Kopfende zu den Schwanzenden des Kabelsystems. Das stromabwärtige Band kann beispielsweise Frequenzen von ungefähr 50 MHz bis ungefähr 750 MHz umfassen. Schließlich wird ein nicht für den Betrieb verwendetes Band, als Sicherheitsband bezeichnet, typischerweise zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bändern angeordnet, um Interferenzen zwischen den Betriebsbändern zu verhindern.

In typischen Kabelumgebungen besteht die Abwärtsverbindung aus ungefähr 100 6 MHz Kanälen, von denen jeder Videoprogram­ me enthält. Diese stromabwärtigen Kanäle sind gewöhnlicher­ weise im 50 MHz-750 MHz Band angeordnet. Wenn Telefon- und Datenkommunikation zum System hinzugefügt wird, sofern diese mit der vorliegenden Erfindung vereinbar sind, kann ein Teil eines oder mehrerer der 6 MHz Videokanäle den Telefon- /Datenkanälen zugeordnet werden, die zugewiesene Träger auf­ weisen, die sich typischerweise in einem Abstand von 600 KHz befinden.

Das typische stromaufwärtige Spektrum in einem Zweiwegeka­ belsystem beträgt 5 MHz-42 MHz. In der Vergangenheit wurde dieser Aufwärtsstrom für einen einfachen Verkehr mit niedri­ ger Datenrate des "set-top box status", der Pay-per-View-An­ forderungen (gebührenpflichtiges Fernsehen), etc verwendet. Wenn Telefon- und Datenkommunikation zum System hinzugefügt wird, sofern diese mit der vorliegenden Erfindung vereinbar sind, so haben die Telefon-/Datenkanäle zugewiesene Träger, die in diesem Spektrum mit typischen Abständen von 600 KHz, angeordnet sind.

Das Kabelkommunikationssystem, das gemäß dieser Erfindung verwendet wird, sollte eine Frequenzbeweglichkeit aufweisen - nämlich die Beweglichkeit, Träger auf verschiedene Kanäle entweder in Aufwärtsverbindungs- und/oder Abwärtsverbindungs­ richtung zu bewegen. Die Frequenzbeweglichkeit kann verwendet werden, um einen Träger auf einen RF-Kanal zu bewegen, der vom Eindringrauschen nicht betroffen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist und gemäß den Prinzipien der vor­ liegenden Erfindung, kann das stromaufwärtige Eindringfilter 300 verwendet werden, um stromaufwärtiges Eindringrauschen zu isolieren. Das stromaufwärtige Eindringfilter 300 umfaßt (1) ein Gleichspannungsschaltelement 310 für das Ändern der DC- Spannung auf dem Teilnehmersignalweg 301 und (2) ein schalt­ bares Kerbfilter 340, das auf das Gleichspannungsschaltele­ ment 310 anspricht, für die Isolierung des stromaufwärtigen Eindringrauschens. Sowohl das Gleichspannungsschaltelement 310 als auch das schaltbare Kerbfilter 340 sind parallel mit dem Teilnehmersignalweg 301 verbunden. Vorzugsweise umfaßt das Gleichspannungsschaltelement 310 zwei serielle Elemente: eine stromaufwärtige Drossel 320 und eine Schaltvorrichtung 330. Die stromaufwärtige Drossel 320 kann durch die Schalt­ vorrichtung 330 aktiviert werden. Wenn die Schaltvorrichtung 330 aktiviert wird, so liefert die stromaufwärtige Drossel: (1) einen Weg niedriger Impedanz zu Erde 370 für einen ersten vorbestimmten Bereich von Frequenzen, und (2) einen Weg hoher Impedanz für einen zweiten vorbestimmten Bereich von Frequen­ zen. Der erste vorbestimmte Bereich von Frequenzen umfaßt vorzugsweise Frequenzen, die wesentlich kleiner als die unte­ re Frequenzgrenze des stromaufwärtigen Frequenzbandes sind, bevorzugt 0 Hz (beispielsweise Gleichspannungen). Der zweite bevorzugte Bereich von Frequenzen umfaßt vorzugsweise Fre­ quenzen, die gleich oder größer als die untere Grenze des stromaufwärtigen Frequenzbandes sind. Vorzugsweise umfaßt der zweite vorbestimmte Bereich von Frequenzen die Frequenzen zwischen ungefähr der untere Grenze des stromaufwärtigen Fre­ quenzbandes und ungefähr der oberen Grenze des stromabwärti­ gen Frequenzbandes.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die Schaltvorrichtung 330 vorzugsweise einen Transistor 334 und eine Gleichspannungs­ quelle 338 zum Vorspannen des Transistors 334. Die Transi­ storschaltvorrichtung 330, wie die in Fig. 3 gezeigte, ge­ stattet (a) ein sehr schnelles Schalten (das heißt typischer­ weise im Bruchteil einer Mikrosekunde), erlaubt (b) daß viele unterschiedliche Schaltungen mit einem einzigen Steuersignal geschaltet werden können, und (c) gestattet ein "kaltes Schalten", bei dem nur Gleichspannungsteuerspannungen zu ei­ ner Schaltvorrichtung anstatt Information enthaltende Sig­ nale, die gegenüber einer kapazitiven Aufnahme und einer Sig­ nalverschlechterung empfindlich sind, übertragen werden. Vor­ zugsweise handelt es sich beim Transistor 334 um einen Feld­ effekttransistor (FET), der einen Kollektor 335, eine Basis 336 und einen Emitter 337 hat. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Transistor inaktiv, wenn die Basis­ spannung niedrig ist. Im inaktiven Zustand gibt es keinen Ba­ sisstrom und somit auch keinen Kollektorstrom im Transistor 334. Wenn somit die Basisspannung niedrig ist, so ist die stromaufwärtige Drossel 320 aus. Andererseits wird, wenn die Basisspannung hoch ist, der Transistor 334 "angeschaltet", und gestattet, daß ein Strom zwischen dem Kollektor 335 und dem Emitter 337 fließt und somit einen Weg niedriger Impedanz zum Erdpotential 370 für die stromaufwärtige Drossel 320 und den Signalweg 301 liefert.

Um eine Beschädigung des Gleichspannungsschaltelements 330 zu verhindern, wenn das Eindringfilter 300 "an" ist, umfaßt die Schaltvorrichtung 330 vorzugsweise Widerstände 331 und 332. Der Widerstand 332 begrenzt den elektrischen Strom, der zwi­ schen der Gleichspannungsquelle 333 und Erde 370 fließt, wenn der Transistor 334 einen Weg niedriger Impedanz zum Erdpoten­ tial 370 liefert. Der Widerstand 332 sollte einen Wider­ standswert zwischen ungefähr 1 Kiloohm und ungefähr 10 Me­ gaohm aufweisen, und sollte vorzugsweise einen Widerstand von ungefähr 10 Kiloohm haben. Zusätzlich umfaßt das Gleichspan­ nungsschaltelement 310 vorzugsweise einen Widerstand 331, der in Serie mit der Drossel 320 und dem Transistor 334 geschal­ tet ist, für das Begrenzen des elektrischen Stroms, wenn der Transistor 334 einen Weg niedriger Impedanz zum Erdpotential 370 liefert. Der Widerstand 331 sollte einen Widerstandswert zwischen ungefähr 100 Ohm und ungefähr 10 Kiloohm aufweisen und vorzugsweise einen Widerstandswert von ungefähr 470 Ohm haben. Die Gleichspannungsquelle 333 ist vorzugsweise eine 12 Volt Gleichspannungsquelle, aber sie muß nur ausreichend sein, um den Transistor 334 anzusteuern.

Das schaltbare Kerbfilter 340, das in Fig. 3 gezeigt ist, um­ faßt vorzugsweise einen Schalter 350, der in Serie mit einem breitbandigen Kerbfilter 360 verbunden ist. Der Schalter 350 ist vorzugsweise ein spannungsveränderlicher Widerstand, wie beispielsweise eine PIN-Diode 351. Vorzugsweise handelt es sich bei der PIN-Diode 351 um das Modell #MA4P274, von MA- COM, Inc., Lowell, Massachusetts. Ein breitbandiges Kerbfil­ ter 360 kann irgendeine Schaltung sein, die wirksam minde­ stens einen Teil des stromaufwärtigen Bandes dämpft. Darüber­ hinaus hat das breitbandige Kerbfilter 360 vorzugsweise einen relativ niedrigen Q-Faktor (das heißt, der Q-Faktor verhält sich umgekehrt zur Bandbreite des breitbandigen Kerbfilters 360). Vorzugsweise umfaßt das breitbandige Kerbfilter 360 ei­ ne Spule 361, die in Serie mit dem Kondensator 365 liegt, als auch einen Kondensator 362 und einen Widerstand 363, die parallel zueinander und in Serie mit der Spule 361 und dem Kondensator 365 geschaltet sind.

Der Kondensator 362 sollte eine Kapazität zwischen ungefähr 500 Picofarad und ungefähr 2000 Picofarad und vorzugsweise ungefähr 1000 Picofarad haben. Der Kondensator 365 sollte ei­ ne Kapazität zwischen ungefähr 1000 Picofarad und ungefähr 1 Mikrofarad und vorzugsweise eine Kapazität von ungefähr 0,1 Mikrofarad haben. Die Spule 361 sollte eine Induktivität zwi­ schen ungefähr 220 Nanohenry und ungefähr 50 Nanohenry und vorzugsweise eine Induktivität von ungefähr 100 Nanohenry ha­ ben. Der Widerstand 363 sollte einen Widerstandswert zwischen ungefähr 2 Ohm und ungefähr 1 Kiloohm und vorzugsweise einen Widerstandswert von ungefähr 12 Ohm haben. Das schaltbare Kerbfilter 340 umfaßt vorzugsweise auch eine Gleichspannungs­ quelle 364, die die PIN-Diode 351 in Sperrichtung vorspannt, wenn der Transistor 334 ausgeschaltet ist. Die Gleichspan­ nungsquelle 364 ist vorzugsweise eine 5 Volt Gleichspannungs­ versorgung, aber sie braucht nur eine Spannung haben, die ge­ nügt, um die PIN-Diode 351 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, wenn das Filter 300 aktiv ist. Für einen Durchschnittsfach­ mann sollte es leicht erkenntlich sein, daß das breitbandige Kerbfilter 360 irgendein Bandsperrfilter sein kann, das strom­ aufwärtige Frequenzen dämpft, ohne stromabwärtige Frequenzen stark zu dämpfen.

Wenn der Transistor 334 "an" ist, so wird die Gleichspannung auf dem Teilnehmersignalweg 301 durch die Drossel 320 vermin­ dert. Vorzugsweise ist die Drossel 320 irgendeine breitban­ dige Drossel, die einen Weg niedriger Impedanz zum Erdpoten­ tial für einen ersten vorbestimmten Bereich von Frequenzen liefert, wenn die Drossel aktiv ist. Darüberhinaus liefert die Drossel 320 einen Weg hoher Impedanz zum Erdpotential für im wesentlichen alle Frequenzen in den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bändern. Vorzugsweise ist die Drossel 320 ein Nebenzweig eines Richtungskopplers 321, wie dem Modell #EMDC- 10-1-75 von MA-COM, Inc., Lowell Massachusetts. Wenn die Gleichspannung auf dem Teilnehmersignalweg 301 genügend nied­ rig ist, so ist die PIN-Diode 351 in Durchlaßrichtung vorge­ spannt, und liefert einen Weg niedriger Impedanz zum Erdpo­ tential 370 durch das breitbandige Kerbilter 360 für Signale und/oder Eindringrauschen in das stromaufwärtige Band. Der Weg niedriger Impedanz zum Erdpotential 370 verhindert, daß stromaufwärtige Signale und/oder Eindringrauschen, die oder das von den Kabelzugangseinheiten 210 und 212 oder aus der Nähe dieser herrührt, die Kabelsteuereinheit 102 beeinflußt.

Somit können lokale Quellen stromaufwärtigen Eindring­ rauschens vom Kabelsystem 100 isoliert werden, durch das Ak­ tivieren oder Anschalten von einem oder mehreren stromaufwär­ tigen Eindringfiltern.

Es gibt verschiedene Verfahren zur Isolierung von Quellen von Eindringrauschen auf einem bidirektionalen Kabelsystem 100 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Im allgemei­ nen können Quellen eines stromaufwärtigen Eindringrauschen auf einer Kabelinfrastruktur 100 durch die Aktivierung eines stromaufwärtigen Eindringfilters isoliert werden. Die Akti­ vierung des stromaufwärtigen Eindringfilters 300 verhindert, daß Eindringrauschen, das mit der Kabelzugangseinheit 210 oder 212 verbunden ist, zur Kabelsteuereinheit 102 übertragen wird. Wenn das stromaufwärtige Eindringfilter 300 aktiv ist, wird eine erste stromaufwärtige Eindringrauschmessung durch­ geführt. Die stromaufwärtige Eindringrauschmessung ist die Bestimmung des Eindringpegels bei einer speziellen Frequenz oder eines Bereiches von Frequenzen. Durch Vergleichen der ersten Eindringpegelmessung, die gemacht wird, wenn das Fil­ ter 300 sich auf dem Aufwärtsstrom befindet, mit der Ein­ dringpegelmessung, die gemacht wird, wenn das Filter 300 ab­ geschaltet ist, kann bestimmt werden, ob das Haus des Teil­ nehmers, das mit dieser speziellen Kabelzugangseinheit ver­ bunden ist, eine wesentliche Quelle des Eindringrauschens darstellt. Wenn die stromaufwärtige Eindringpegelmessung nach der Aktivierung des stromaufwärtigen Eindringfilters 300 zu­ nimmt, kann bestimmt werden, daß das Haus des speziellen Teilnehmers eine Quelle von Eindringrauschen darstellt.

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden Ein­ dringrauschmessungen durch entfernte oder lokale Aktivierung des stromaufwärtigen Eindringfilters 300 durchgeführt. Vor­ zugsweise werden Eindringmessungen entfernt durchgeführt. Die entfernte Aktivierung kann in Erwiderung auf ein stromabwär­ tiges Aktivierungssignal erfolgen, das durch die Kabelsteuer­ einheit 102 übertragen und durch eine oder mehrere Kabelzu­ gangseinheiten auf der Kabelinfrastruktur 100 empfangen wird.

Vorzugsweise überträgt die Kabelsteuereinheit 102 periodisch stromabwärtige Aktivierungssignale, um periodisch einen oder mehrere stromaufwärtige Eindringfilter zu aktivieren. Durch das periodische Aktivieren eines oder mehrerer stromaufwärti­ ger Eindringfilter und das gleichzeitige Beobachten des Ein­ dringrauschpegels an der Kabelsteuereinheit 102 für die ent­ sprechenden Abzweigungen im Eindringrauschen, können die Quellen des Eindringrauschens bestimmt werden.

Eine periodische Aktivierung ist insbesondere nützlich für die Durchführung allgemeiner wartungsähnlicher Funktionen auf dem Kabelsystem 100, wie die automatische Erkennung nicht ak­ zeptabler Quellen von Eindringrauschen. Um beispielsweise au­ tomatisch nicht akzeptable Quellen von Eindringrauschen zu erkennen, können vorherige Eindringrauschmessungen bekannter Qualität vorgenommen werden und die Eindringrauschpegel für nachfolgende Analysen gespeichert werden. Vorherige Eindring­ rauschmessungen bekannter Qualität können analysiert werden, um einen Schwellwertpegel zu bestimmen, oberhalb dessen ein Eindringrauschen bestimmt wird, das einen nicht akzeptablen Pegel hat. Wenn der Schwellwertpegel bestimmt ist, werden die Eindringmessungen periodisch durchgeführt und mit dem Schwellwert verglichen. Alternativ kann eine stromaufwärtige Eindringquelle als vorhanden bestimmt werden, wenn ermittelt wird, daß der erste stromaufwärtige Eindringpegel einer vor­ herigen Eindringmessung genügend ähnlich ist, die bekannt da­ für ist, daß sie eine stromaufwärtige Eindringrauschquelle anzeigt.

Es sollte verständlich sein, daß der vorbestimmte Schwell­ wertpegel variieren kann, beispielsweise mit der Trägerfre­ quenz und der Tages- oder Jahreszeit. Während des Betriebs kann, wenn ermittelt wird, daß der stromaufwärtige Eindring­ pegel nicht akzeptabel ist, die Kabelsteuereinheit einen Ka­ belbetreiber darüber benachrichtigen, daß eine nicht akzep­ tierbare Quelle eines Eindringrauschens erkannt wurde. Alter­ nativ kann eine automatische stromaufwärtige Dämpfung wün­ schenswert sein, um die hauptsächlichen oder sogar die kata­ strophalen Quellen des Eindringens zu entfernen. Tatsächlich sollte es Fachleuten klar sein, daß eine Anzahl von Tätigkei­ ten in Erwiderung auf die Isolation einer oder mehrerer Ein­ dringquellen auf dem Kabelsystem 100 durchgeführt werden kann.

Darüberhinaus kann das stromaufwärtige Eindringfilter 300 lo­ kal durch einen Teilnehmer oder Kabelwartungspersonal akti­ viert werden. Beispielsweise kann das stromaufwärtige Ein­ dringfilter 300 im Eingriff stehen mit einem Kippschalter, der im Haus oder Büro des Teilnehmers angeordnet ist. Die lo­ kale Aktivierung kann beispielsweise verwendet werden, wenn eine entfernte Aktivierung unmöglich oder nicht erwünscht ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein stromaufwärtiges Eindringfilter 300 eine Spek­ trumsneuzuweisung gestattet. Eine Spektrumsneuzuweisung ist die Neuzuweisung von Teilen des Spektrums von einem Betriebs­ band auf ein anderes Betriebsband. Man betrachte beispiels­ weise ein bidirektionales Kabelsystem, das ein stromaufwärti­ ges Band zwischen 5 MHz und 42 MHz hat, ein Schutzband zwi­ schen 42 MHz und 50 MHz und ein stromabwärtiges Band zwischen 50 MHz und 750 MHz. In einem solchen System kann der Kabelbe­ treiber wünschen, die obere Grenze des stromaufwärtigen Ban­ des von 42 MHz auf 45 MHz zu erweitern, um somit die Band­ breite des Schutzbandes zu vermindern. Da sich das Eindring­ rauschen im allgemeinen umgekehrt zur Frequenz verhält, haben die meisten ernsthaften Quellen des Eindringrauschens eine niedrige Frequenz (das heißt von ungefähr 5 MHz bis ungefähr 22 MHz). Somit beeinflußt, da das stromaufwärtige Eindringfil­ ter 300 gestaltet ist, um den unteren Teil des stromaufwärti­ gen Bandes stark zu dämpfen, die Wiederzuweisung eines unte­ ren Teiles des Schutzbandes für die Verwendung als stromauf­ wärtiges Band nicht wesentlich die tatsächliche Brauchbarkeit des stromaufwärtigen Eindringfilters.

Es sollte verständlich sein, daß vorangegangene Beschreibung nur die Prinzipien der Erfindung darstellt und daß von Fach­ leuten verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Bei­ spielsweise kann das breitbandige Kerbfilter durch eine Viel­ zahl schmalbandiger Kerbfilter ersetzt werden, von denen jedes durch die gleichen oder unterschiedlichen stromabwärtigen Ak­ tivierungssignale aktiviert werden kann. In dieser Konfigura­ tion können verschiedene Teile des stromaufwärtigen Bandes ausgewählt gedämpft werden. Das stromaufwärtige Eindringfil­ ter muß auch nicht ausschließlich in Kabelzugangseinheiten installiert werden. Die stromaufwärtigen Eindringfilter kön­ nen auch regelmäßig entlang der Länge der Kommunikationsin­ frastruktur installiert werden, um Eindringrauschen von ande­ ren Punkten als den Kabelzugangseinheiten, wie beispielsweise von Gateways, zu isolieren.

Darüberhinaus kann das breitbandige Kerbfilter gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Hochpaßfilter und dazu parallel ein Tiefpaßfilter umfassen, wobei das Hochpaßfilter einen Weg niedriger Impedanz für Fre­ quenzen unterhalb einer ersten Schwellwertfrequenz und das Tiefpaßfilter einen Weg niedriger Impedanz oberhalb einer zweiten Schwellwertfrequenz liefern. Wenn die erste Schwell­ wertfrequenz höher liegt als die zweite Schwellwertfrequenz, so liefert das Kerbfilter einen Weg niedriger Impedanz zwi­ schen dem Kabel und Erde für Frequenzen zwischen der ersten Schwellwertfrequenz und der zweiten Schwellwertfrequenz.

Claims (10)

1. Stromaufwärtiges Eindringfilter für die Isolierung strom­ aufwärtigen Eindringrauschens auf einem bidirektionalen Ka­ belsystem, wobei das Kabelsystem eine Kabelsteuereinheit, ei­ ne Vielzahl von Kabeln und eine Vielzahl von Kabelzugangsein­ heiten umfaßt, wobei jedes Kabel aus der Vielzahl von Kabeln ein stromaufwärtiges Band und ein stromabwärtiges Band für das Tragen stromaufwärtiger Signale beziehungsweise stromab­ wärtiger Signale umfaßt, wobei jede Zugangseinheit aus der Vielzahl der Kabelzugangseinheiten mindestens ein stromauf­ wärtiges Eindringfilter enthält, wobei jedes der stromaufwär­ tigen Eindringfilter folgendes umfaßt:
ein Gleichspannungsschaltelement für das Ändern einer Gleichspannung auf dem Kabelsystem an der einen Zugangsein­ heit aus der Vielzahl von Kabelzugangseinheiten, wobei das Gleichspannungsschaltelement parallel zum einen Kabel aus der Vielzahl der Kabel angeordnet ist; und
ein schaltbares Kerbfilter, das in Erwiderung auf das Gleichspannungsschaltelement AN und AUS schaltet, wobei das Kerbfilter agiert, um das stromaufwärtige Eindringrauschen durch Dämpfung stromaufwärtiger Signale im stromaufwärtigen Band zu isolieren, wenn das stromaufwärtige Eindringfilter AN ist, wobei das Kerbfilter parallel mit dem einen Kabel aus der Vielzahl von Kabeln verbunden ist.

2. Eindringfilter nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bänder eine Vielzahl von Kanälen umfas­ sen, wobei jeder Kanal aus der Vielzahl von Kanälen eine zu­ gehörige Trägerfrequenz aufweist, wobei jede der Trägerfre­ quenzen von den anderen gleichmäßig beabstandet ist, wobei das schaltbare Kerbfilter mindestens eine der Trägerfrequen­ zen stark dämpft, um das stromaufwärtige Eindringrauschen auszuwerten.

3. Eindringfilter nach Anspruch 1, wobei das Gleichspannungs­ schaltelement folgendes umfaßt:
eine stromaufwärtige Drossel; und
eine Schaltvorrichtung in Serie mit dieser Drossel für das ausgewählte Aktivieren der Drossel.

4. Eindringfilter nach Anspruch 3, wobei die Schaltvorrich­ tung einen Transistor für die Verwendung als Schalter umfaßt, um das Gleichspannungsschaltelement durch das Bereitstellen eines ersten Weges niedriger Impedanz zum Erdpotential zu ak­ tivieren.

5. Eindringfilter nach Anspruch 3, wobei das Breitbandkerb­ filter ein Hochpaßfilter und ein Tiefpaßfilter umfaßt, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei das Hochpaßfilter einen Weg niedriger Impedanz für Frequenzen unterhalb einer ersten Schwellwertfrequenz liefert, wobei das Tiefpaßfilter einen Weg niedriger Impedanz für Frequenzen oberhalb einer zweiten Schwellwertfrequenz liefert, wobei die erste Schwell­ wertfrequenz höher als die zweite Schwellwertfrequenz ist, wobei das Breitbandkerbfilter einen Weg niedriger Impedanz zwischen dem Kabel und Erde zwischen der ersten Schwellwert­ frequenz und der zweiten Schwellwertfrequenz liefert.

6. Verfahren zur Isolation eines stromaufwärtigen Eindring­ rauschens auf einem bidirektionalen Kabelsystem, das eine Ka­ belsteuereinheit, eine Vielzahl von Kabeln und eine Vielzahl von Kabelzugangseinheiten umfaßt, wobei jedes Kabel der Viel­ zahl von Kabeln ein stromaufwärtiges Band und ein stromabwär­ tiges Band für das Befördern stromaufwärtiger Signale bezie­ hungsweise stromabwärtiger Signale umfaßt, wobei jede Zu­ gangseinheit aus der Vielzahl der Kabelzugangseinheiten ein damit verbundenes stromaufwärtiges Eindringfilter aufweist, wobei jedes der Eindringfilter ein Gleichspannungsschaltele­ ment für das Ändern einer Gleichspannung auf dem einen Kabel aus der Vielzahl von Kabeln und ein schaltbares Kerbfilter, das auf das eine Gleichspannungsschaltelement anspricht, um eine Eindringrauschmessung zu machen, umfaßt, wobei das Gleichspannungsschaltelement und das schaltbare Kerbfilter parallel zueinander und zum einen Kabel der Vielzahl von Ka­ beln angeordnet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Aktivierung von mindestens einem der stromaufwärtigen Eindringfilter, um zu verhindern, daß die stromaufwärtigen Signale und irgendein damit verbundenes Eindringrauschen von der einen Zugangseinheit aus der Vielzahl von Kabelzugangs­ einheiten übertragen wird;
Messen des stromaufwärtigen Eindringrauschens während des Schrittes der Aktivierung, um einen ersten stromaufwärti­ gen Eindringpegel zu bestimmen;
Vergleichen des ersten stromaufwärtigen Eindringpegels mit einem vorbestimmten Schwellwertpegel; und
Bestimmen in Erwiderung auf den Schritt des Verglei­ chens, ob eine oder mehrere aus der Vielzahl der Kabelzu­ gangseinheiten für das Einführen eines stromaufwärtigen Ein­ dringrauschens in das Kabelsystem verantwortlich ist bezie­ hungsweise sind oder nicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Aktivie­ rung die gleichzeitige Aktivierung von einem oder mehreren der stromaufwärtigen Eindringfilter umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Aktivie­ rung ein periodisches Aktivieren von mindestens einem der stromaufwärtigen Eindringfilter umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Schwell­ wertpegel aus einer vorhergehenden Eindringrauschmessung be­ stimmt wird, die einen Eindringrauschpegel akzeptabler Quali­ tät aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Schwellwertpegel durch eine vorhergehende Eindringrauschmes­ sung bestimmt wird, die einen Eindringrauschpegel nicht ak­ zeptabler Qualität aufweist.