DE4407831C2 - Verfahren für den Zugriff auf passive Koaxialkabelnetze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Zugriff auf passive Breitband-Koaxialkabelnetze mit M an Netzknoten angeschlossenen Teilnehmern, das in Auf- und Abwärtsrichtung N Übertragungskanäle bereitstellt, wobei M < N gilt, wobei ein Frequenzband für die Aufwärtsrichtung (Rückkanäle) und ein Frequenzband für die Abwärtsrichtung auf demselben Koaxialkabel vorgesehen sind, und wobei die Teilnehmer jeweils über einen Empfänger und einen Sender verfügen.

Das Verfahren dient dem bidirektionalen Betrieb an einem Koaxialkabel mit Baum- oder Ringstruktur, bei dem die Teilnehmer über einen Netzknoten miteinander bzw. über weitere Netzknoten mit an diese angeschlossenen Teilnehmern kommunizieren oder im Netzknoten verfügbare Abrufdienste in Anspruch nehmen können.

Es sind Ein-Kabelkoaxialanlagen mit Baumstruktur bekannt, die in erster Linie der Punkt-zu-Mehrpunktverbindung von Teilnehmern mit einem Netzknoten dienen und über die alle Teilnehmer prinzipiell gleichzeitig Zugriff zu einer größeren Anzahl von Kanälen haben, über die z. B. Fernseh- oder Hörrundfunksignale übertragen werden.

In der Regel werden in diesen BK (Breitbandkommunikations)-Anlagen die Signale nur in einer Richtung (Netzknoten zum Teilnehmer) übertragen. Wie in der Literatur beschrieben (Stekle, H.: Breitbandverteilnetze der Deutschen Bundespost, R. v. Deckers Verlag G. Schenk) ist bei den genannten Anlagen auch ein Rückkanal von den Teilnehmern zum Netzknoten vorgesehen, über den schmal- oder in gewissem Umfang auch breitbandige Signale übertragen werden können. Zu einer weitgehenden Nutzung ist es jedoch noch nicht gekommen.

Es ist weiterhin bekannt, daß die genannten Koaxialkabelanlagen vorwiegend im Frequenzvielfach durch Modulation einer Trägerfrequenz mit analogen Signalen pro Kanal genutzt werden.

In jüngster Zeit sind Vorschläge bekannt geworden, nach denen auch digitale Signale unter Anwendung digitaler Modulationsverfahren übertragen werden können. Durch die Anwendung bitratenkomprimierender Codierverfahren für die Bild- oder Toncodierung (z. B. MPEG2-Standard) kann dabei die Anzahl der im Kabel verfügbaren Kanäle vervielfacht werden.

Sofern die Anzahl der an eine Kabelanlage angeschlossenen Teilnehmer kleiner oder gleich der Anzahl der im Kabel verfügbaren Kanäle bzw. gleich oder kleiner der Anzahl der neben den Rundfunkkanälen noch freien Kanäle ist, liegt es nahe, diese "freien" Kanäle für bidirektionale, kommunikative Punkt-zu-Punktverbindungen zu nutzen. Jedem Teilnehmer werden während der Dauer einer bidirektionalen Verbindung ein Kanal vom Netzknoten zu dessen Teilnehmereinrichtung sowie ein Rückkanal, über den er mit dem Netzknoten in Verbindung treten kann, mit festen Trägerfrequenzen zugeordnet.

Die dann mögliche bidirektionale Signalübertragung kann sowohl symmetrisch (gleich großer Informationsfluß in beiden Richtungen) oder asymmetrisch erfolgen.

Bei den im Stand der Technik beschriebenen koaxialen Ein-Kabelsystemen mit Rückkanal ist es nicht möglich, eine Anzahl von Teilnehmern durch Zuordnung fester Trägerfrequenzen von einem Netzknoten aus mit bidirektionalen Diensten zu bedienen, die größer als die Anzahl der in Auf- und Abwärtsrichtung verfügbaren Kanäle ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn - bedingt durch die erforderliche Übertragungskapazität - die Anzahl der Rückkanäle beschränkt ist.

Ferner ist durch EP 0 488 289 A2 ein Videonetzwerksystem bekanntgeworden, bei dem die Zuteilung der Übertragungskanäle überein zusätzliches Local Area Network erfolgt. Außer dem höheren Aufwand ergibt sich der Nachteil, dass die Reichweite dieses kombinierten Netzes stark eingeschränkt ist. Aus US 4,789,980 ist ein Kabelnetz mit aktiven Netzknoten bekanntgeworden, das als Paketvermittlungssystem ausgebildet ist. Hierbei und bei ATM-Netzen, wie sie beispielsweise aus EP 0 355 697 A2 bekanntgeworden sind, bestehen völlig andere Zugriffs- und Vermittlungsmöglichkeiten, die bei passiven Kabelnetzen nicht anwendbar sind.

Durch CH 625 927 A5 ist eine Nachrichtenübertragungseinrichtung zur Verbindung mehrerer Teilnehmer mit einer zentralen Vermittlungsstelle bekanntgeworden, die verschiedene Steuerungsorgane aufweist, um Frequenzen zu verwalten. Eine für passive Kabelnetze im Sinne des Oberbegriffs geeignete Auswertung eines Zugriffswunsches ist bei dieser bekannten Nachrichtenübertragungseinrichtung jedoch nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Zugriffsverfahren anzugeben, mit dem es in passiven Kabelnetzwerken ohne Zuhilfenahme weiterer Übertragungsmedien möglich ist, einer größeren Zahl M von Teilnehmern als die Zahl N der zur Verfügung stehenden Kanäle jederzeit einen Zugriff zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Empfänger eines Teilnehmers bei dessen Zugriffsversuch zuerst das Frequenzband der Aufwärtsrichtung nach einem freien Trägerfrequenzkanal abgesucht wird, daß dieser dann durch Einschalten des teilnehmereigenen Senders belegt wird und damit dem Netzknoten der Verbindungswunsch signalisiert wird und daß von diesem danach ein Übertragungskanal in Abwärtsrichtung zugeteilt wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass in Anbetracht der zu erwartenden Verkehrsstatistik nie alle Teilnehmer gleichzeitig Zugriff zum System wünschen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Fig. 1 ein baumstrukturiertes Koaxialkabelnetz mit M Teilnehmern T₁ bis T_M, einem Netzknoten N_K und Verteil- sowie Koppeleinrichtungen. Darin ist ein passives Netz verwendet, d. h., es existieren - zumindestens in Aufwärtsrichtung - keinerlei Verstärker.

Ein Teilnehmer mit einem Verbindungswunsch kann unabhängig von der Struktur des passiven Kabelnetzes eine freie Trägerfrequenzlage der Aufwärtsrichtung (Rückkanal) durch einen Suchlauf erkennen, diese belegen und so einem Netzknoten den Verbindungswunsch signalisieren, worauf dieser einen Kanal in Abwärtsrichtung zuteilt.

In den einzelnen Zweigen des in diesem Beispiel baumförmig strukturierten Netzes liegen nur Verteiler V₁ bis V_X mit der Durchgangsdämpfung a_V und der Entkopplungsdämpfung a_EV der Zweige gegeneinander, sowie passive Koppler K₁ bis K_V mit der Auskoppeldämpfung a_K, der Durchgangsdämpfung a_DK und der Entkoppeldämpfung a_EK des ausgekoppelten Signals gegenüber dem weiterführenden Zweig.

Die Empfänger E aller Teilnehmer sind auf die Träger­ frequenzen aller Kanäle in Auf- und Abwärtsrichtung abstimmbar. In gleicher Weise sind die Sender S aller Teilnehmer auf die Trägerfrequenzen aller Kanäle in Aufwärtsrichtung (Rückkanal) durchstimmbar. Im Netzknoten NK ist die Anzahl der Sender und Empfänger gleich der Anzahl der im System verfügbaren Kanäle N.

Es existieren gleich viele Sende- und Empfangskanäle; ihre Anzahl N ist jedoch kleiner als die Anzahl M der Teilnehmer. Der gesamte nutzbare Frequenzbereich des Koaxialkabelsystems ist durch ein Filter F am Ausgang des Netzknotens in ein Frequenzband für die Abwärts- und eines für die Aufwärtsrichtung (Rückkanalband) unterteilt.

Hat ein Teilnehmer einen Verbindungswunsch, so sucht sein Empfänger, der ja auch auf die Trägerfrequenzen der Rück­ kanäle abstimmbar ist, nach einer freien Trägerfrequenz im Rückkanalband. Dies ist möglich, weil die Rückkanalsignale aller aktiven Teilnehmer über die Entkoppeldämpfungen a_EV der Verteiler V und die Entkoppeldämpfungen a_EK der Koppler K, wenn auch in abgeschwächter Form und mit unterschied­ lichen Pegeln, zu allen Teilnehmern gelangen. Sobald eine nicht belegte Rückkanal-Trägerfrequenzlage gefunden ist, wird diese durch den Teilnehmer mit Verbindungswunsch belegt und damit für alle anderen Teilnehmer gesperrt.

Durch das Einschalten des Trägers und Aussenden einer entsprechenden Signalisierungsinformation teilt der Netzknoten dem neu zugeschalteten Teilnehmer einen Übertragungskanal in Abwärtsrichtung zu. Die Kommunikation mit anderen an den Netzknoten angeschlossenen Teilnehmern, mit Teilnehmern, die an andere Netzknoten angeschlossen sind, oder mit z. B. im Netzknoten verfügbaren Datenbanken von Abrufdiensten kann beginnen.

Bei entsprechender Aufteilung des nutzbaren Frequenzbandes auf die Auf- und Abwärtsrichtung kann die bidirektionale Kommunikation sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch erfolgen. Die Trägerfrequenzen sind mit analogen oder digitalen Signalen modulierbar. Bei asymmetrischem Betrieb ist es denkbar, daß in Abwärtsrichtung zwar die Anzahl der Trägerfrequenzen reduziert, die erforderliche Kanalzahl N aber durch Bildung eines Zeitvielfachs für jede Träger­ frequenz unter Anwendung eines effektiven digitalen Modulationsverfahren erreicht wird.

Claims (2)

1. Verfahren für den Zugriff auf passive Breitband-Koaxialkabelnetze mit M an Netzknoten angeschlossenen Teilnehmern, das in Auf- und Abwärtsrichtung N Übertragungskanäle bereitstellt, wobei M < N gilt, wobei ein Frequenzband für die Aufwärtsrichtung (Rückkanäle) und ein Frequenzband für die Abwärtsrichtung auf demselben Koaxialkabel vorgesehen sind, und wobei die Teilnehmer jeweils über einen Empfänger und einen Sender verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß vom Empfänger eines Teilnehmers bei dessen Zugriffsversuch zuerst das Frequenzband der Aufwärtsrichtung nach einem freien Trägerfrequenzkanal abgesucht wird, daß dieser dann durch Einschalten des teilnehmereigenen Senders belegt wird und damit dem Netzknoten der Verbindungswunsch signalisiert wird und daß von diesem danach ein Übertragungskanal in Abwärtsrichtung zugeteilt wird.

2. Verfahren für den Zugriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzband der Abwärtsrich­ tung weniger Trägerfrequenzkanäle zugeordnet werden, als dem der Aufwärtsrichtung, indem die verfügbaren Träger mit einem aus mehreren Kanälen gebildeten digitalen Zeitvielfachsignal moduliert werden.