DE19756404A1

DE19756404A1 - Apparatur, System und Verfahren für eine vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungssystemarchitektur mit Netzwerkanpassungsfunktionalität

Info

Publication number: DE19756404A1
Application number: DE19756404A
Authority: DE
Inventors: Robert W Lancelot; Douglas J Newlin
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1998-07-09
Also published as: BR9800233A; RU98101325A; GB9727181D0; US6026086A; GB2321159A; ID20631A; IL122516A0; AU5030698A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen die Telekommunikation und die Datenübertragung und im besonderen eine Apparatur, System und Verfahren für eine vereinheitlichte, leitungsver mittelte und paketgestützte Datenübertragungssystemarchitek tur mit Netzwerkanpassungsfunktionalität.

Hintergrund der Erfindung

Mit dem Aufkommen von multimedialen Datenübertragungen sind die Telekommunikation und die Datenübertragung in steigendem Maße komplex geworden. Multimediale Datenübertragungsanwen dungen zum Beispiel wie die Echtzeitübertragung von digital kodiertem Bild, Sprache und anderen Datenformen können neue Formen und Systeme für solche Datenübertragung und Telekommu nikation erfordern. Ein solches neues Datenübertragungssystem ist das CableComm System, das kürzlich durch Motorola, Inc. entwickelt wurde. Im CableComm System wird ein Hybrid-Fiber optik-Koaxial-Kabel ("HFC") verwendet, um eine wesentliche Bandbreite über vorhandene Kabelleitungen zu Unterstationen oder -geräten wie individuelle Teilnehmerzugriffseinheiten zu gewährleisten, die mit einem oder mehreren Telefonen, Bildte lefonen, und/oder Personalcomputern, Arbeitsstationen und an deren Datenendgeräten ("DTE") zum Beispiel in Haushalten ver bunden sind, die neue oder bereits vorhandene Kabelfern sehmöglichkeiten besitzen. Diese Koaxialkabel sind weiter über faseroptische Kabel mit einem zentralen Ort verbunden, der zentralisierte, Haupt- (oder "Kopf-") Steuereinheiten oder Stationen hat, die eine Empfangs- und Sendemöglichkeit besitzen. Eine solche Haupteinrichtung kann mit jeder Viel zahl von Netzwerken oder anderen Informationsquellen verbun den sein, vom Internet, verschiedenen On-Line-Diensten, Tele fonnetzwerken und bis zu Bild/Film-Teilnehmerdiensten. Beim CableComm System können digitale Daten, Sprache, Bild und an dere multimediale Daten sowohl in der Abwärtsstromrichtung von der Hauptstation oder Steuereinheit (die mit einem Netz werk verbunden ist) zur Unterstation eines individuellen Nut zers (Teilnehmerzugriffseinheit) als auch in der Auf wärtsstromrichtung von der Unterstation zur Hauptstation (und zu einem Netzwerk) übertragen werden. Wie unten genauer er läutert wird, kann die Topologie eines solchen Datenübertra gungssystems beschrieben werden, daß es einen Hauptknoten be sitzt (wie einen, der durch eine Hauptstation dargestellt wird), der über ein Zwischennetzwerk mit vielen Unterknoten (wie jene, die durch Unterstationen dargestellt werden) ver bunden ist, die dann mit entsprechenden Endgeräten verbunden sind (die ein sekundäres Netzwerk bilden).

Solche gegenwärtigen Systeme haben sich typischerweise so entwickelt, daß sie separate Datenfernübertragungssysteme für Sprache und separate Übertragungssystem für Daten über das gleiche HFC oder ein anderes Kabelnetzwerk haben. Im Cable- Comm System zum Beispiel werden separate und getrennte Unter stationen und Hauptstationen für Sprach-Datenfernübertragun gen über ein leitungsvermitteltes Datenfernübertragungsnetz werk wie das öffentliche Telefonvermittlungsnetzwerk ("PSTN") verwendet und separate und getrennte Unterstationen und Hauptstationen werden für Datenübertragungen über paketge stützte (oder paketvermittelte) Datenübertragungsnetzwerke wie Internet Protokoll ("IP") Netzwerke verwendet. Solche se paraten System haben sich entwickelt, denn die reservierte Bandbreite von leitungsvermittelten Systemen ist typischer weise bevorzugt für zeit- und verzögerungssensible Anwendun gen wie bei Echtzeit-Sprach- und Bild-Datenübertragungen, bei denen jede Zeitverzögerung spürbar ist und eine Ursache für Verwirrung des Nutzers sein kann. Umgekehrt kann eine solche für Echtzeit-Datenübertragungen reservierte Bandbreite für viele Datenanwendungen wie elektronische Post untauglich sein, bei denen eine solche Zeitverzögerung unwesentlich sein kann. Folglich werden Datenübertragungssysteme typischerweise für asynchrone und oftmals diskontinuierliche Datenübertra gungen über ein geteiltes Medium mit nicht reservierter Band breite bereitgestellt wie ein Ethernet- oder ein anderes pa ketgestütztes System.

Während solche separate leitungsvermittelte und paketge stützte Systeme für ihre separaten Zwecke sehr leistungsfähig und wirksam sein können, werden andere Nachteile zum Beispiel durch die Verdoppelung von Ausrüstungen und Geräten für die Einrichtung, den Betrieb und die Aufrechterhaltung der sepa raten Systeme eingeführt. Eine solche doppelte Ausrüstung ist auch herstellerspezifisch gewesen, wobei die Ausrüstung, die für ein System entwickelt wurde, nicht in der Lage ist, über ein anderes System zu kommunizieren. Dementsprechend ist ein Bedarf nach einer vereinheitlichten, leitungsvermittelten und paketgestützten Datenübertragungssystemarchitektur entstan den, die die Verdoppelung von Ausrüstungen vermeiden kann, die aber nichtsdestoweniger leistungsfähige multimediale Da tenübertragungen wie Sprach-, Bild- und Datenübertragungen gewährleistet. Eine solche Systemarchitektur sollte zusätz lich auch eine Anpassung zwischen unterschiedlichen Systemen gewährleisten, so daß standardisierte und nicht hersteller spezifische Ausrüstungen ebenfalls verwendet werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine vereinheitlichte, lei tungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungs systemarchitektur in Übereinstimmung mit der vorlie genden Erfindung erläutert.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Hauptstation in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Unterstation in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren für eine ver einheitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütz tes Datenübertragungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Anpassungsfunktions vielfalt und die Protokollebenen für leitungsvermit telte Datenübertragungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Anpassungsfunktions vielfalt und die Protokollebenen für paketgestützte Datenübertragungen in Übereinstimmung mit der vorlie genden Erfindung erläutert.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie oben erwähnt besteht ein Bedarf nach einer vereinheit lichten, leitungsvermittelten und paketgestützten Datenüber tragungssystemarchitektur, die die Verdoppelung von Ausrü stungen vermeiden kann und die nichtsdestoweniger leistungs fähige multimediale Datenübertragungen wie Sprach-, Bild- und Datenübertragungen gewährleistet. Die vorliegende Erfindung stellt eine Apparatur, Verfahren und System für ein verein heitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütztes Daten übertragungssystem bereit. In Übereinstimmung mit der Erfin dung gewährleistet das vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungssystem ebenfalls die Anpassung zwischen unterschiedlichen Systemen, so daß standardisierte und nicht herstellerspezifische Ausrüstungen ebenfalls verwendet werden können.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein vereinheitlichtes, lei tungsvermitteltes und paketgestütztes Datenübertragungssystem (oder Systemarchitektur) 100 in Übereinstimmung mit der vor liegenden Erfindung erläutert. Das vereinheitlichte, lei tungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungssystem 100 besteht aus einer Hauptstation (oder Gerät) 105, die über einen Kommunikationskanal 103 an eine oder mehrere Untersta tionen 110 gekoppelt ist, wobei die Hauptstation 105 über ei nen Netzwerkschalter 135 (der auch als ein logischer digita ler Schalter 135 bezeichnet wird) mit einen ersten Netzwerk 160 (das vorzugsweise ein leitungsvermitteltes Netzwerk ist) und über einen Router 115 mit einem zweiten Netzwerk 150 (das vorzugsweise ein paketgestütztes oder Internet Protokoll ("IP") Netzwerk ist) gekoppelt ist (oder koppelbar ist). Der lokale digitale Schalter 135 und der Router 115 sind in der bevorzugten Ausführung Standard oder anderweitig nicht her stellerspezifisch, so daß eine Verdoppelung von Ausrüstungen zwischen leitungsvermittelten und paketgestützten Netzwerken vermieden werden kann. Das vereinheitlichte, leitungsvermit telte und paketgestützte Datenübertragungssystem 100 gewähr leistet Datenübertragungsleistungen wie Telefonie, Bildkonfe renzschaltungen, Datenvernetzungen und Datenübertragungen, Unternehmensvernetzungen und Fernmessung, indem die Netzwerke 160 und 150 verwendet werden, und die Bereitstellung von an deren Diensten wie Kabelfernsehen ("CATV") und andere Dien ste, indem CATV- und andere Dienstleistungsinfrastrukturen verwendet werden. Die Hauptstation 105, die unten mit Bezug auf Fig. 2 genauer beschrieben wird, ist vorzugsweise eine gemeinsam benutzte (oder Verbindungs-) Einrichtung an einem zentralen Ort und gewährleistet Dienstleistungen für viele Teilnehmer oder andere Nutzer. Die Unterstationen 110, die unten mit Bezug auf Fig. 3 genauer beschrieben werden, befin den sind vorzugsweise innerhalb oder in der Nähe der Gebäude der Nutzer und können an Telefone, Personalcomputer, Bildan zeigen, Videokameras, Multimedia-Ausrüstungen usw. gekoppelt sein. In der bevorzugten Ausführung ist der Kommunikationska nal 103 ein Hybridfaser-Koaxialkabel ("HFC"), das zu Daten übertragungen mit hoher Kapazität (oder großer Bandbreite) fähig ist, die zwischen den verschiedenen Unterstationen 110 und einem der Netzwerke 160 oder 150 auftreten können. Das erste oder leitungsvermittelte Netzwerk 160 zum Beispiel kann ein öffentliches Telefonvermittlungsnetzwerk ("PSTN") oder ein digitales Netzwerk für integrierte Dienste ("ISDN") oder jede Kombination von solchen vorhandenen oder zukünftigen Da tenfernübertragungsnetzwerken sein. Das zweite oder paketge stützte Netzwerk 150 kann zum Beispiel das Internet, ein lo kales Flächennetzwerk ("LAN") oder ein Großflächennetzwerk ("WAN") oder eine andere Form des Intranet sein. Das verein heitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenüber tragungssystem 100 beinhaltet vorzugsweise ein Betriebs- und Wartungszentrum ("OMC") 125, das die Funktionen, die Verwal tung, die Wartung und die Bereitstellung der Funktionsviel falt des vereinheitlichten, leitungsvermittelten und paketge stützten Datenübertragungssystem 100 gewährleistet, wie Systemüberwachung, Alarm- und Fehlererkennung, Verkehrsmes sung, Belastungsausgleich, Rechnungslegung und Kundeninforma tionsdienste.

Wie unten genauer erläutert wird, erfolgt die Datenübertra gung zwischen der Hauptstation 105 und den Unterstationen 110, indem ein erstes Protokoll (oder Modulationsmodus) ver wendet wird wie das CACS Protokoll (unten erläutert), das in der bevorzugten Ausführung verwendet wird oder ein anderes Zeit Mehrfachzugriff ("TDMA") Protokoll. In der Hauptstation 105 wird jede Information oder Signal, das zu oder von einer Unterstation 110 (durch Verwendung des ersten Protokolls) übertragen wird, durch Verwendung einer geeigneten Anpas sungsfunktion in ein zweites Protokollsignal umgewandelt, wie ein Signal, das eine Form hat, die zur Übertragung über einen speziellen Netzwerktyp geeignet ist, wie ein analoges Signal zur Übertragung über das PSTN des leitungsvermittelten Netz werks 160, ein ISDN Protokollsignal für die Übertragung über ein ISDN Netzwerk des leitungsvermittelten Netzwerks 160 oder ein IP Paketsignal zur Übertragung über ein paketge stütztes Netzwerk 150. Die einzige Anforderung an den Typ des ersten Protokolls, das zwischen der Hauptstation 105 und den Unterstationen 110 verwendet wird, besteht darin, daß das er ste Protokoll eine ausreichende Kapazität haben sollte, in Echtzeit mit anderen Protokollen, die durch die verschiedenen Netzwerke 160 oder 150 benutzt werden können, zu verbinden wie ISDN-, T1- oder E1-Protokolle, die bei Bitraten von 64 kbps, 128 kbps, 1,54 Mbps, 2,048 Mbps oder größer arbeiten. Vorzugsweise sollte das erste Protokoll die Gruppierung oder gemeinsame Benutzung von verwendungsfähigen Kanälen gewähr leisten (auch als Mehrfachzugriff bezeichnet), um eine hocheffektive Datenübertragung sowohl für leitungsvermittelte Übertragungen (oder mit reservierter Bandbreite) als auch für paketgestützte Übertragungen (mit diskontinuierlicher oder variabler Bandbreite) zu gewährleisten. Während folglich das bevorzugte erste Protokoll das CACS Protokoll ist, das unten erläutert wird, werden Fachleute verstehen, daß unzählbar viele andere gleichwertige Protokolle und Modulationsmodi ebenfalls verwendet werden können.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Hauptstation 105 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert. Eine Hauptstation 105, die auch als Kopfeinrichtung bezeich net wird, beinhaltet eine Steuereinheit, die in der bevorzug ten Ausführung als eine Kabelsteuereinheit ("CCU") 155 be zeichnet wird, eine erste Netzwerkschnittstelle 130, die auch als eine leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle (oder Da tenfernübertragungsnetzwerkschnittstelle wie eine T1- oder E1-Schnittstelle) bezeichnet wird und eine zweite Netzwerk schnittstelle 140, die auch als eine paketgestützte Netzwerk schnittstelle bezeichnet wird. Die Hauptstation 105 kann ebenfalls einen Kombinierer 104, der an die CATV Bilddienst- Infrastruktur 112 koppelbar ist, beinhalten. Die CCU 155 be steht aus einer Datenübertragungssteuereinheit 145 und einem Sendeempfänger 120 oder vorzugsweise einer Reihe von Sen deempfängern 120, die in der bevorzugten Ausführung auch als Kabeltorsendeempfänger ("CPX") Leiterplatten bezeichnet wer den. Die Datenübertragungssteuereinheit 145 ist vorzugsweise eine Form einer Prozessoranordnung, die unten genauer erläu tert wird. Die Datenübertragungssteuereinheit 145 sendet und empfängt leitungsvermittelte Netzwerk- (oder andere Indu strie-) Standardsignale wie digitale Zeit Mehrfachzugriff ("TDM") Signale über die erste Netzwerkschnittstelle 130 (vorzugsweise eine leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle) an und von einem lokalen digitalen Schalter ("LDS") 135, der seinerseits mit dem Rest des ersten (leitungsvermittelten) Netzwerk 160 (erläutert in Fig. 1) verbindet. Die Datenüber tragungssteuereinheit 145 sendet und empfängt auch IP (oder andere Industrie-) Standard paketgestützte Signale wie Inter net Pakete, Rahmenübertragungspakete, X.25 Pakete, ATM (Asynchroner Übertragungsmodus) Pakete, über die zweite (paketgestützte) Netzwerkschnittstelle 140 zu und von einem Router 115, der mit dem Rest des zweiten (paketgestützten) Netzwerks 150 (erläutert in Fig. 1) verbindet. In der bevor zugten Ausführung werden bei der Datenübertragungssteuerein heit 145 ankommende (empfangene) Signale in ein internes Signalisierungsformat wie ein erstes Protokollformat umgewan delt, es können auch TDM Zeitabschnitte ausgetauscht werden, und werden dann zu den Sendeempfängern 120 geleitet. Die Sen deempfänger 120 wandeln die empfangenen Signale zu Frequenzen um (zum Beispiel Hochfrequenzen (RF)), die für den Kommunika tionskanal 103 und das erste Protokoll geeignet sind wie Hochfrequenzen, die mit den Kabelfernseh- (CATV) Netzwerken kompatibel sind. Umgekehrt empfangen die Sendeempfänger 120 auch erste Protokollsignale über den Kommunikationskanal 103 von Unterstationen 110, demodulieren diese Signale und wan deln diese ersten Protokollsignale mit Hilfe der Datenüber tragungssteuereinheit 145 in eine Form, die für die Übertra gung über eines der Netzwerke 160 oder 150 geeignet ist. Wie unten genauer erläutert wird, gewährleistet die Hauptstation 105 durch Zeitabschnitts- und Frequenzverwaltungsverfahren eine Konzentration der Ressourcen der Netzwerke 160 und 150.

Wie oben erwähnt, verwendet in der bevorzugten Ausführung die Signalisierung über das vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungssystem 100 (über den Kom munikationskanal 103) ein erstes Protokoll, das als "CACS" (für Cable ACess Signaling - Kabelzugriffssignalisierung) be zeichnet wird, zum Senden und Empfangen von Daten wie Spra che, Bild, Computerdateien und -programmen, Multimedia-Anwen dungen und anderen Informationen (gemeinsam als Daten be zeichnet). CACS ist ein mehrschichtiges Protokoll, das aus einer Vielzahl von 768 kbps P/4-DQPSK (Differential Quadratur Phasenverschiebungsverschlüsselung) modulierten RF-Trägern besteht, das die TDM Rahmenbildung im Abwärtsstrompfad (von der Hauptstation 105 zu einer Unterstation 110) und TDMA (Zeit Mehrfachzugriff) im Aufwärtsstrompfad (zur Hauptstation 105 von einer Unterstation 110) verwendet. In der bevorzugten Ausführung unterstützt jeder CACS-Träger (Trägerfrequenz oder Mittelfrequenz) so viel wie acht Zeitabschnitte von einzeln adressierbaren Nutzerdatenpaketen, wobei jedes Paket 160 Bit Nutzerdaten (die "Nutzlast") plus Synchronisation, Adresse und Fehlerkorrekturinformation enthält. Die bevorzugte CACS Rahmenrate ist 400 Rahmen pro Sekunde, die einen Netto-Nut zerdatendurchsatz von 64 kbps (Kilobits pro Sekunde) für je den zugewiesenen Zeitabschnitt gewährleistet. Zeitabschnitte können auch zusammengefaßt oder anderweitig kombiniert wer den, um noch größere Datenraten zum Beispiel bis zu 512 kbps pro Träger zu gewährleisten, wenn alle acht Zeitabschnitte eines RF-Trägers einem einzelnen Nutzer zugewiesen werden oder höhere Datenraten, wenn zusätzliche RF-Träger verwendet werden.

Folglich können N×64 kbps Dienste mit dem CACS-Protokoll un terstützt werden, wobei N die Anzahl der zugewiesenen Zeitab schnitte ist. Im Fall der Schaltungsfähigkeit für gewöhnliche Telefonie, allgemein bekannt als POTS (Plain Old Telephone Service - konventioneller Fernsprechdienst), wird ein einzel ner Zeitabschnitt benutzt, in dem digitale PCM (Impulskode modulierte) Tonmuster in der Nutzlast des CACS-Zeitabschnitts transportiert werden. Im Fall der Schaltungsfähigkeit für hö here Ratendienste wie Basisraten-ISDN (zwei 64 kbps B Kanäle plus ein 16 kbps D Kanal) werden zwei oder mehr Zeitab schnitte benutzt, um die Nutzer (Träger) Daten zu transpor tieren. Für Bildkonferenzschaltungs- und Telefoniedienst kön nen komprimierte digitale Ton- und Bildsignale einen bis meh rere Zeitabschnitte pro Träger belegen (zum Beispiel 8 Zeit abschnitte pro Träger), in Abhängigkeit vom Verfahren der Komprimierung, das verwendet wird, und der geforderten Quali tät des Dienstes.

In der bevorzugten Ausführung belegen ebenfalls die modulier ten CACS RF-Träger eine RF-Bandbreite von 600 kHz und können irgendwo innerhalb der Abwärtsstrom- und Aufwärtsstrom-Fre quenzbänder des Dienstleistungsgebers zugewiesen sein. In Nordamerikanischen Haushalts-CATV-Systemen zum Beispiel ist das Abwärtsstromband von 50-750 MHz festgelegt worden, wo bei ein Aufwärtsstromband von 5-40 MHz festgelegt wurde. Bezugnehmend auf Fig. 2, für die Übertragung zu den Untersta tionen 110 in den Nutzergebäuden empfangen die Sendeempfänger 120 einen TDM-Datenstrom von der Datenübertragungssteuerein heit 145 und erzeugen CACS-Rahmen von acht Zeitabschnitten zusammen mit ergänzenden Zusatzsignalisierungsinformationen (einschließlich Fehlersteuerungsdaten), was in einem 768 kbps Datenstrom resultiert. Der Datenstrom wird dann in ein P/4-DQPSK-Signal umgewandelt, das dann seinerseits frequenzmäßig vom Basisband zu einem RF-Träger Innerhalb des CATV-Ab wärtsstrombandes (oder einem anderen Abwärtstromband, das für die Verwendung in einem HFC- oder anderen Datenübertragungs medium geeignet ist) aufwärtsgewandelt wird. Dieses P/4-DQPSK-Signal kann dann wahlweise (im Kombinierer 104 der Hauptstation 105) mit anderen Signalen (wie Bildsignalen) vom CATV oder von anderer Dienstinfrastruktur 112 kombiniert wer den und über den Kommunikationskanal 103 übertragen werden.

Am empfangenden Ende, wie unten genauer erläutert wird, wan delt eine Unterstation 110 den CACS-Träger abwärts zum Basis band und demoduliert das P/4-DQPSK-Signal, was in Empfangs- CACS-Rahmen resultiert. Die Zeitabschnittsinformationen (d. h. die Daten in der Nutzlast) werden dann aus den CACS-Rahmen herausgezogen und im Fall von Telefonie (POTS-Ruf) zu einem Ton-Codec (Kodierer-Dekodierer) übertragen oder im Fall eines Bildkonferenzschaltungsrufs oder Sitzung zu einem Ton/Bild- Komprimierungs/Dekomprimierungs-Teilsystem übertragen oder im Fall von anderen Datenübertragungen zu einer Prozessoranord nung oder Teilsystem übertragen. Für Aufwärtsstromübertragun gen werden umgekehrt Sprache, Bilder bzw. andere Daten, die von einem Ton-Codec oder einem Ton/Bild-Komprimie rungs/Dekomprimierungs-Teilsystem oder einer Prozessoranord nung stammen, in CACS-Protokollformatierte TDMA-Datenpakete gepackt. Die TDMA-Datenpakete werden dann in ein P/4-DQPSK-Signal umgewandelt, zu einem RF-Träger aufwärtsgewandelt und in den Aufwärtsstrompfad des vereinheitlichten, leitungsver mittelten und paketgestützten Datenübertragungssystems 100 in den Kommunikationskanal 103 eingespeist. Einer der Sende empfänger 120 empfängt seinerseits das Aufwärtsstromsignal von einer Unterstation 110, wandelt das Signal RF-mäßig abwärts zum Basisband und demoduliert das P/4-DQPSK-Signal, was in einem Empfangs-TDMA-Datenpaket resultiert. Die Nutzerdaten werden dann aus dem Paket herausgezogen und zur Datenübertragungssteuereinheit 145 übertragen, die eine Anpassungsfunktion benutzt und die Nutzerdaten in ein geeig netes Netzwerksignal zurückformatiert (analog oder digital), allgemein als ein zweites Protokollsignal bezeichnet, und die das zweite Protokollsignal über die leitungsvermittelte Netz werkschnittstelle 130 oder die paketgestützte Netzwerk schnittstelle 140 zum leitungsvermittelten Netzwerk 160 (über den lokalen digitalen Schalter 135) oder zum paketgestützten Netzwerk 150 (über den Router 115) überträgt.

In der bevorzugten Ausführung besteht das CACS-Protokoll aus drei Typen von Signalisierungskanälen, die bestimmte Zeitab schnitte auf CACS-Trägern benutzen. Ein erster Typ des Signa lisierungskanals, als ein Rundfunkkanal bezeichnet, wird ver wendet, um allgemeine Systeminformationen nur in der Ab wärtsstromrichtung zu den verschiedenen Unterstation 110 zu übertragen und um Informationen wie Alarmbeendigungen an die Unterstation 110, wenn ein Ruf oder andere Informationen vom Netzwerk 160 oder 150 empfangen werden sollen, zu übertragen. Eine Vielzahl von einem zweiten Typ des Signalisierungska nals, als Zugriffskanäle bezeichnet, werden von den verschie denen Unterstationen 110 benutzt, um Zugriff auf das verein heitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenüber tragungssystem (oder die Netzwerke 160 oder 150) zu erhalten.

Eine Vielzahl des dritten Typs des Signalisierungskanals, als Verkehrskanäle bezeichnet, sind voll-duplexfähig und werden benutzt, um Nutzerdaten von und zu den Netzwerken 160 und 150 zu transportieren.

In der bevorzugten Ausführung können die Verkehrskanäle aus einem oder mehreren Zeitabschnitten bestehen und werden Nut zern aus einem Vorrat von verfügbaren Zeitabschnitten auf Anforderung zugewiesen (festgelegt oder Bandbreite auf Anfor derung). Ein Verkehrskanal wird für die Zeitdauer eines Rufs zugewiesen (POTS, ISDN, Bild-, Multimedia- oder andere Daten) und wird der Rufbeendigung folgend in den Vorrat von verfüg baren Zeitabschnitten zurückgeführt. Wenn eine Unterstation 110 erstmals eingeschaltet wird, meldet sie sich bei der CCU 155 dadurch an, daß zuerst ein Absuchen des Abwärtsstromspek trums nach einem Rundfunkkanal erfolgt, Synchronisation mit diesem Kanal und Erhalt von Informationen bezüglich der Lage eines Zugriffskanals. Auf dem Zugriffskanal fordert die Unterstation 110 eine Zuweisung eines Verkehrskanals und übermittelt dann eine Registrierungsnachricht über den aus der Vielzahl von Verkehrskanälen zugewiesenen Verkehrskanal. Nachdem die Registrierung abgeschossen ist, kann die Unter station 110 über die Netzwerke 160 oder 150 kommunizieren.

Wenn die Auslösung eines Rufs oder eine andere Datenübertra gung gefordert wird, macht die Unterstation 110 ein Gesuch nach der benötigten Anzahl von Zeitabschnitten über den Zu griffskanal an die CCU 155. Die CCU 155 gewährt dann das Ge such und weist einen Verkehrskanal zu (Trägerfrequenz und den (die) damit verbundenen Zeitabschnitt(e)). Wenn ein Ruf oder eine Datenpaketlieferung gefordert wird, alarmiert die CCU 155 über den Rundfunkkanal die identifizierte, adressierte Unterstation 110 über einen ankommenden Ruf oder Datenpaket. Über den Zugriffskanal fordert die Unterstation 110 dann ei nen Verkehrskanal. Die CCU 155 gewährt die Forderung und ein Verkehrskanal wird zugewiesen.

In der bevorzugten Ausführung gewährleistet das CACS-Proto koll auch die Fähigkeit der Übertragung von Rufen auf anderen verfügbaren Trägerfrequenzen und Zeitabschnitten, besonders für den Fall von starken Rauschbedingungen. Vorzugsweise wird die Qualität von allen Nutzerverkehrskanälen kontinuierlich überwacht und wenn sich die Qualität wegen Rauschens zu ver schlechtern beginnt, wird der Ruf an einen anderen RF-Träger, der weniger Rauschen aufweist, übergeben.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Unterstation 110 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Unterstation 110 beinhaltet eine Netzwerkschnittstelle 210, ein oder mehrere Nutzerschnittstellen 215, eine Prozessoran ordnung 190 und vorzugsweise einen Speicher 195. Die Netz werkschnittstelle 210 ist zum Empfang eines ersten Protokoll signals, wie ein π/4-DQPSK-TDM-Signal, an den Kommunikations kanal 103 koppelbar, um ein Empfangsprotokollsignal zu bilden und zum Senden eines ersten Protokollsignals, wie digitale Daten in einem TDMA-Format, um ein Sendeprotokollsignal, wie ein π/4-DQPSK-TDMA-Signal, zu bilden. Diese verschiedenen Protokollsignale können auch andere Protokolle und Modula tionstypen (gemeinsam als Protokolle bezeichnet) verwenden als jene, die innerhalb des CACS-Protokolls verwendet werden, wie zum Beispiel ganz allgemein PSK- (Phasenverschiebungsverschlüsselung) oder QPSK-(Quadratur Phasenverschiebungsverschlüsselung) Modulationsverfahren, OFDM (Orthogonale Frequenzmultiplexierung), QAM (Quadratur Amplitudenmodulaton), H.320, H.323 oder H.324.

Weiterhin in Bezug auf Fig. 3, eine oder mehrere Nutzer schnittstellen 215 werden für verschiedene Zwecke benutzt wie Gewährleistung der Anschlußfähigkeit oder der Verbindung mit einem Telefon 170, einem Personalcomputer ("PC") 175, einer Bildanzeige 180 oder einem LAN (lokalen Flächennetzwerk) 185 (wie Ethernet, ATM oder LANs über elektrische Netzleitungen für private Automatisierung und Fernmessung). In der bevor zugten Ausführung wird eine der Nutzerschnittstellen 215 auch zum Empfang eines Steuersignals aus einer Vielzahl von Steu ersignalen benutzt wie ein Gesuch, einen Telefonruf aufzu bauen, ein Gesuch einen Ton- und Bildkonferenzruf aufzubauen oder andere Steuersignale wie Alarmsignale von ankommenden Telefonie- oder Ton- und Bildkonferenzrufen. Die Prozessoran ordnung 190 ist an die Netzwerkschnittstelle 210, an den Speicher 195 und an eine oder mehrere Nutzerschnittstellen 215 gekoppelt. Wie unten genauer erläutert wird, kann die Prozessoranordnung 190 (und die Datenübertragungssteuerein heit 145) einen einzelnen integrierten Schaltkreis ("IC") um fassen oder kann eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen oder andere Komponenten, die miteinander verbunden oder grup piert sind beinhalten, wie Mikroprozessoren, digitale Signal prozessoren, ASICs, ergänzende Speicher (wie RAM und ROM) und andere ICs und Komponenten. Folglich sollte der Ausdruck Pro zessoranordnung (und Datenübertragungssteuereinheit) wie er hierin verwendet wird, verstanden werden, daß er gleicherma ßen einen einzelnen Prozessor oder eine Anordnung von Prozes soren, Mikroprozessoren, Steuereinheiten und einige andere Gruppierungen von integrierten Schaltkreisen bedeutet und einschließt, die die Funktionen, die unten genauer erläutert werden, ausführen, wobei der ergänzende Speicher ein Mikro prozessorspeicher oder zusätzliche RAM, ROM, EPROM oder E²PROM sind. Wie unten genauer erläutert wird, kann die Ver fahrensweise der Erfindung in der Datenübertragungssteuerein heit 145 (mit ihrem ergänzenden Speicher) und in der Prozes soranordnung 190 mit ihrem ergänzenden Speicher oder anderen gleichwertigen Komponenten als eine Reihe von Programmbefeh len für die nachfolgende Ausführung programmiert und gespei chert werden. In der bevorzugten Ausführung ist, wie unten genauer erläutert wird, die Datenübertragungssteuereinheit 145 verantwortlich, durch eine Reihe von Programmbefehlen und eine Anpassungsfunktion, ein erstes Protokollsignal und ein leitungsvermitteltes Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwandeln und ein erstes Protokollsignal und ein paketge stütztes Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwandeln. Eine solche Umwandlung zwischen diesen verschiedenen Proto kollsignalen wird hierin als wechselseitige Umwandlung be zeichnet, um die zweiseitig gerichtete Umwandlung zwischen den verschiedenen Protokollen einzuschließen, zum Beispiel die Umwandlung eines ersten Protokollsignals in ein leitungs vermittelte Netzwerk-Protokollsignal für Nachrichten, die zum leitungsvermittelten Netzwerk 160 gesendet werden sollen und Umwandlung eines leitungsvermittelten Netzwerk-Protokollsig nal in ein erstes Protokollsignal für Nachrichten, die von dem leitungsvermittelten Netzwerk 160 gesendet werden sollen.

Wie oben für Informationen erläutert, die durch die Hauptsta tion 105 entweder vom leitungsvermittelten Netzwerk 160 (über die leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle 130) oder vom paketgestützten Netzwerk 150 (über die paketgestützte Netz werkschnittstelle 140) empfangen wurden, wird die Hauptsta tion 105 diese empfangenen Informationen in ein erstes Proto kollsignal zur Übertragung über den Kommunikationskanal 103 zu einer Unterstation 110 umwandeln. Umgekehrt müssen Infor mationen, die vom Nutzer erzeugt wurden, nämlich Informatio nen, die von der Hauptstation 105 in Form eines ersten Proto kollsignals von einer Unterstation 110 empfangen wurden, in ein zweites Protokollsignal umgewandelt werden, das für die Übertragung über eines der Netzwerke 160 oder 150 geeignet ist. Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren für ein vereinheitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütztes Datenübertragungssystem zur Verarbeitung von nutzererzeugten Informationen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung erläutert. Das Verfahren beginnt, Schritt 300, mit der Erzeugung durch den Nutzer (über eine der Nutzerschnittstel len 215 in einer Unterstation 110) wie durch Abheben eines Telefons 170 oder durch einen PC, der eine Datenpaketübertra gung auslöst. Als nächstes, Schritt 305, wird eine Anpas sungsfunktion ausgelöst (vorzugsweise innerhalb der Prozes soranordnung 190 und/oder der Datenübertragungsschnittstelle 145) und im Schritt 310 wird eine erste Protokollverbindung ausgelöst und eine Datenübertragungssitzung wird mit der Hauptstation 105 aufgebaut, indem zum Beispiel das CACS-Pro tokoll, das oben erläutert wurde, verwendet wird. Im Schritt 315 wird eine Anpassungsfunktionssitzung mit der Hauptstation 105 aufgebaut und im Schritt 320 werden Nutzerdaten (die auch verkapselt sein können) durch Benutzung des ersten Protokolls zur Hauptstation 105 übertragen. In der bevorzugten Ausführung, die das CACS-Protokoll benutzt, sind Sprache, Bild oder andere Daten oder Trägerinformationen für die nachfolgende Übertragung über ein leitungsvermitteltes Netzwerk nicht verkapselt und werden direkt als Netzwerk- Ebene-Eins-Informationen innerhalb des Nutzlastteils eines CACS-Rahmens übertragen. Nicht-Trägerinformationen wie ISDN D Kanal- oder andere Außerbandsignalisierungsinformationen, Rufsteuerung, Rufaufbau- und -signalisierungsinformationen werden innerhalb der CACS-Nutzlast in einer verkapselten Form übertragen, wie eine MOS-INFO-Nachricht des CACS-Protokolls, die verwendet wird, um anzuzeigen (und dadurch die Hauptsta tion 105 zu informieren), daß die Information, die folgt oder verkapselt ist, eine Information eines speziellen Typs ist, wie eine Signalisierungs- oder Rufsteuerungsinformation. Als nächstes, im Schritt 325, empfängt (über die Sendeempfänger 120) und verarbeitet (über die Datenübertragungssteuereinheit 145) die Hauptstation 105 die Nutzerdaten, indem sie bestimmt, welcher Typ von Information (leitungsvermittelt, paketgestützt oder Meßdaten) übermittelt werden und auch netzwerkspezifische Protokollfunktionen durchführt, wie Q.931-Signalisierung. Wenn die Nutzerdaten im Schritt 330 leitungsvermittelt sind, richtet die Hauptstation 105 im Schritt 335 eine leitungsvermittelte Netzwerkverbindung ein und leitet die Nutzerdaten zum leitungsvermittelten Netzwerk (bis der Ruf beendet wird), Schritt 340. Wenn die Nutzerdaten im Schritt 345 paketgestützt sind, richtet die Hauptstation 105 im Schritt 350 eine paketgestützte Netzwerkverbindung ein und leitet die Nutzerdaten zum paketgestützten Netzwerk (bis alle Daten übermittelt sind), Schritt 355. Wenn ähnlicher weise im Schritt 360 die Nutzerdaten Meßdaten sind, richtet die Hauptstation 105 im Schritt 365 eine Meßdaten-Netzwerk verbindung ein und leitet die Nutzerdaten zum Meßdaten-Netz werk (bis alle Meßdaten übertragen sind), Schritt 370. Meßda ten (wie Ablesung von elektronischen Meßgeräten, Alarm- und andere Nutzinformationen) können auch als ein Typ oder Spezialfall von Paketdaten betrachtet werden, die ein paket gestütztes Netzwerk benutzen, Schritte 345, 350 und 355. Auf die Schritte 340, 355 oder 370 folgend, kann die Verarbeitung der nutzererzeugten Daten enden, Schritt 375.

Wie oben erläutert, wird jede netzwerkspezifische Funktions vielfalt nur innerhalb der Hauptstation 105 realisiert, und keine Unterstation 110 benötigt, und in der bevorzugten Aus führung hat keine Unterstation 110, irgendeine besondere oder spezielle Netzwerkfunktionsvielfalt. Eine Unterstation 110 muß nur eine erste Protokollfunktionsvielfalt für Datenüber tragungen mit der Hauptstation 105 haben. Folglich kann die Unterstation 110 betrachtet werden, daß sie die Umformung (und die Lenkung) der Nutzerdaten zwischen der Unterstation 110 und der Hauptstation 105 gewährleistet, während die Hauptstation 105 betrachtet werden kann, daß sie die Überset zung der Nutzerdaten von dem ersten Protokoll und jedem ande ren netzwerkspezifischen Protokoll gewährleistet. Folglich ist die Netzwerkfunktionsvielfalt in einer gemeinsam benutz ten oder Verbindungs-Ressource in einem zentralen Kopfstand ort konzentriert, was in Ausrüstungseinsparungen und in der Fähigkeit zu bedeutsamen Ausbaustufen, unabhängig von der Nutzerausrüstung, resultiert. Die Realisierung von ATM zum Beispiel kann direkt und wirklich unverzüglich in einer Hauptstation 105 gemacht werden, ohne irgendeine Wartung der Unterstationen 110, die auf einer Unzahl von Nutzerstandorten verteilt sind.

In der bevorzugten Ausführung wird das CACS-Protokoll als das erste Protokoll verwendet, um diese Umformungsfunktionen zu gewährleisten und eine Hauptstation zu befähigen, die ent sprechende Übersetzungsfunktionen (durch die Anpassungsfunk tionsvielfalt) bereitzustellen. Ein CACS-Nachricht (Ebene 1) Rahmen enthält einen Kopfteil, der Synchronisations- und Adreßinformationen enthält, einen Nutzlastteil, der Nutzerdaten und andere Nachrichten enthält, gefolgt von Fehlersteuerungsinformationen. Die CACS Ebene 2 Rahmeninfor mationen gewährleisten die Datenverbindungssteuerung, so daß die gelieferten Informationen richtig und in der korrekten Reihenfolge sind. Die CACS Ebene 3 Information ist im Nutz lastteil enthalten und besteht aus Daten- oder Signalisie rungsnachrichten. Wie unten genauer erläutert wird, wird eine solche Ebene 3 Information (in einer CACS-Nutzlast) von der Hauptstation 105 durch die Verwendung einer Anpassungsfunk tion auf höherem Niveau in netzwerk- oder protokollspezifi sche Nachrichten, Informationen oder Pakete umgewandelt. Die Hauptstation führt außerdem für bestimmte Funktionen wie gewöhnliche (POTS) Telefonie oder ISDN B (Träger) Kanal Informationen solche Anpassungsfunktionen direkt auf der Netzwerk-Ebene 1 durch. Umgekehrt wandelt eine Hauptstation 105 ebenfalls durch die Verwendung einer Anpassungsfunktion auch netzwerkspezifische Informationen wie ISDN D Kanal Signalisierungsinformationen für die Übertragung zu einer Unterstation 110 in erste Protokollinformationen wie CACS-Pro tokoll Signalisierungsinformationen, die in einem CACS-Rah men übertragen werden, um. In der bevorzugten Ausführung wird eine CACS Ebene 3 Nachricht oder ein Befehlstyp, wie eine MOS-INFO-Anweisung in dem Nutzlastteil einer CACS-Nachricht, für die Anpassungsfunktionsvielfalt und für die Rufsteuerung und -signalisierung verwendet, zum Beispiel für die Hauptsta tion, um nachfolgend (verkapselte) Paketdaten in ein ISDN-For mat umzuwandeln oder um eine bestimmte Netzwerkverbindung (Rufaufbau, Steuerung und Signalisierung) aufzubauen. In der bevorzugten Ausführung kann die MOS-INFO-Nachricht 269 Bytes lang sein, wobei das erste Byte den Nachrichtentyp (MOS-INFO) anzeigt, das zweite Byte das Vorhandensein von verkapselten Daten anzeigt, das dritte Byte die Länge der Nutzerdaten anzeigt, das vierte Byte den Typ des Netzwerkprotokolls (wie ISDN-Hauptrate oder -Basisrate, ATM, Ethernet) für die Anpas sungsfunktionsvielfalt anzeigt, die durch die Hauptstation 105 durchgeführt werden soll und die Bytes fünf und folgenden Bytes die Nutzerdaten enthalten. Das vierte Byte, das das gewünschte Netzwerkprotokoll anzeigt, kann in der bevorzugten Ausführung durch eine Unterstation 110 automatisch auf der Basis, welche oder welcher Typ der Nutzerschnittstelle 215 das Dienstgesuch erzeugt, bestimmt werden, zum Beispiel eine Ethernet-Nutzerschnittstelle, die mit einem PC verbunden ist. In der bevorzugten Ausführung werden dem Rufaufbau folgend, für leitungsvermittelte Netzwerke wie das PSTN (POTS) oder ISDN, die meisten Informationen direkt innerhalb einer CACS-Nutz last nur mit D-Kanal oder anderer Q.931-Signalisierungs informationen übertragen, die innerhalb einer MOS-INFO-Anwei sung eingekapselt sind. Ebenfalls in der bevorzugten Ausfüh rung werden für paketgestützte Netzwerke die Paketdaten in einer verkapselten Form innerhalb der Nutzlast eines CACS-Rah mens übermittelt.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Anpassungsfunktions vielfalt und Protokollebenen für leitungsvermittelte Daten übertragungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Er findung erläutert. Wie in Fig. 5 erläutert, ist ein Untersta tion-Protokollstapel 400, der einen ersten Protokollstapel 403 enthält (Ebenen eins bis drei) und der eine grundlegende oder primitive Anpassungsfunktionsvielfalt 405 besitzt, in einer Unterstation enthalten. Ein Hauptstation-Protokollsta pel 410, der den ersten Protokollstapel 413 (Ebenen eins bis drei) enthält und einen netzwerkspezifischen Protokollstapel und die Treiber 415 enthält und der eine vollständige Anpas sungsfunktionsvielfalt 418 besitzt, ist in einer Hauptstation enthalten. Der netzwerkspezifische Protokollstapel und die Treiber 415 können für jedes leitungsvermittelte Netzwerk wie ISDN, POTS (PSTN), T1, E1 usw. sein. Wie oben angezeigt und in Fig. 5 erläutert, können für leitungsvermittelte Netzwerk verbindungen wie PSTN (POTS) oder ISDN die Informationen, die zwischen einer Hauptstation und einer Unterstation übermit telt werden, einem von zwei Pfaden innerhalb dieser Proto kollstapel 400 und 410 folgen. Praktisch alle POTS (PSTN) Informationen, einschließlich Rufaufbau (wie DTMF Signalisie rung), sind in der Ebene 1 Anpassungsfunktionsvielfalt, als Pfad 420 dargestellt, beinhaltet. Gleichfalls sind alle ISDN-Trä gerinformationen (B Kanal) ebenfalls in der Ebene 1 Anpas sungsfunktionsvielfalt (Pfad 420) beinhaltet. Der ISDN-Ruf aufbau, die Rufsteuerung, der Rufabbau, Kosteninformatio nen und andere Q.931- oder andere D Kanal-Signalisierung ist durch die Verwendung der vollständigen Protokollstapel 400 und 410 eingeschlossen, einschließlich der Anpassungsfunk tionsvielfalt auf höherem Niveau 405 und 418 als Pfad 430 dargestellt, wobei die Anpassungsfunktionsvielfalt 418 die Übersetzung zwischen ISDN-Signalisierung und Rufsteuerung auf der Seite des leitungsvermittelten Netzwerks und dem ersten Protokoll auf der Seite der Unterstation gewährleistet. Als Beispiel für den Pfad 420 (Ebene 1) wird die Hauptstation 105 die Nutzlast aus einem CACS-Rahmen aus dem geeigneten N×64 Zeitabschnitt herausziehen und diese Information direkt in den zugewiesenen oder vorgegebenen DSO des ISDN PRI einspei sen, der die Ebene 1 Anpassung gewährleistet. Die ISDN-Signa lisierungsinformation ist jedoch außerband und folglich wird die Hauptstation 105 eine CACS-Signalisierungsnachricht (innerhalb einer MOS-INFO-Nachricht verkapselt) durch Benut zung der Anpassungsfunktionsvielfalt 418 in die geeignete ISDN-Signalisierung übersetzen und die ISDN-Signalisierung bits in den geeigneten D Kanal einspeisen und umgekehrt. Außerdem kann die Anpassungsfunktionsvielfalt 418 auch vorge sehen sein, um ohne die Einrichtung irgendwelcher B Kanäle einen ISDN-D Kanal zur Übertragung von X.25-Datenpaketen einzurichten und zu benutzen.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Anpassungsfunktions vielfalt und die Protokollebenen für paketgestützte Daten übertragungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung erläutert. Wie in Fig. 6 erläutert, ist ein Untersta tion-Protokollstapel 500, der einen ersten Protokollstapel 503 (Ebenen eins bis drei) und einen Paketprotokollstapel 504 (wie einen Ethernet-Stapel) beinhaltet und der eine Anpas sungsfunktionsvielfalt 505 besitzt, in einer Unterstation beinhaltet. Ein Hauptstation-Protokollstapel 510, der den er sten Protokollstapel 513 (Ebenen eins bis drei), einen Netz werkpaket-Protokollstapel und die Treiber 515 beinhaltet und der eine vollständige Anpassungsfunktionsvielfalt 518 be sitzt, ist in einer Hauptstation beinhaltet. Der Pfad 520 wird verfolgt, wenn eine Datenübertragungssitzung nach dem ersten Protokoll zwischen einer Unterstation 110 und einer Hauptstation 105 aufgebaut wird wie der Aufbau einer CACS-Pro tokollverbindung, in der die Hauptstation 105 das CACS Ebene 3 Protokoll zur Signalisierung und für andere Aspekte der Zeitabschnitts- und Frequenzzuweisung des CACS-Protokolls verwendet. Wenn eine Sitzung nach dem ersten Protokoll aufge baut worden ist, wie die Zuordnung eines oder mehrerer Zeit abschnitte, wird für Paketdatenübertragung der Pfad 530 ver folgt. Zusätzlich wird (eher als die einfache) die Anpas sungsfunktionsvielfalt 505 in der Unterstation 110 verwendet, um zum Beispiel zu erkennen, ob das IP-Datenpaket für eine Adresse außerhalb aller angeschlossenen lokalen Flächennetz werke bestimmt ist. Die Anpassungsfunktionsvielfalt 505 wird ebenfalls von der Unterstation benutzt um zu erkennen, ob eine Sitzung nach dem ersten Protokoll benötigt wird (oder bereits aufgebaut wurde), weil mehrere unabhängige Pakete (die an verschiedene Adressen gehen)während der gleichen Sit zung nach dem ersten Protokoll übertragen werden können. Die Anpassungsfunktionsvielfalten 505 und 518 dient in der bevor zugten Ausführung auch der Segmentierung und Neuzusammenset zung von Datenpaketen zum Beispiel zwischen den maximal 20 Bytes Daten in einem CACS-Protokoll-Rahmen und 1500 Bytes oder mehr für Ethernet- oder Token-Ring-Datenpaketen. Die An passungsfunktionsvielfalt 518 gewährleistet auch für die Hauptstation 105 die Funktionsvielfalt es umgekehrten Adreßzerlegungsprotokolls (RARP), um geeignete Betriebsarten der Medienzugriffssteuerungs (MAC) Ebene für alle angeschlos senen Router 115 zu gewährleisten und auch zu erkennen, ob ein Datenpaket von einer ersten Unterstation 110 für eine andere zweite Unterstation 110 bestimmt ist, die ebenfalls mit der gleichen Hauptstation 105 verbunden ist. Außerdem ge währleistet die Anpassungsfunktionsvielfalt 518 auch die ge eignete Übersetzung von IP-Adressen (von ankommenden Datenpa keten) in die entsprechenden Adressen der Unterstation 110.

In der Zusammenfassung offenbaren die Fig. 1-6 unter anderem eine Apparatur (Hauptstation 105) für ein vereinheitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütztes Datenübertragungs system 100, wobei die Apparatur umfaßt: erstens eine lei tungsvermittelte Netzwerkschnittstelle 130, die leitungsver mittelte Netzwerkschnittstelle 130 ist für die Datenübertra gung eines leitungsvermittelten Netzwerk-Protokollsignals zu einem leitungsvermittelten Netzwerk 160 an einen Netzwerk schalter 135 koppelbar; zweitens eine paketgestützte Netz werkschnittstelle 140, die paketgestützte Netzwerkschnitt stelle 140 ist für die Datenübertragung eines paketgestützten Netzwerk-Protokollsignal zu einem paketgestützten Netzwerk 150 an einen Router 115 koppelbar; drittens einen Sende empfänger 120, der zum Senden und Empfangen eines ersten Protokollsignals an einen Kommunikationskanal 103 koppelbar ist; und viertens eine Datenübertragungssteuereinheit 145, die Datenübertragungssteuereinheit 145 ist an die leitungs vermittelte Netzwerkschnittstelle 130, die paketgestützte Netzwerkschnittstelle 140 und an den Sendeempfänger 120 ge koppelt, die Datenübertragungssteuereinheit 145 ist durch eine Reihe von Programmbefehlen und eine Anpassungsfunktion verantwortlich, das erste Protokollsignal und das leitungs vermittelte Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwan deln und das erste Protokollsignal und das paketgestützte Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwandeln. Zusätz lich kann die Datenübertragungssteuereinheit 145 weiter ver antwortlich sein, Signalisierungsinformationen im ersten Pro tokollsignal zu verkapseln, Daten des ersten Protokollsignals und Daten des leitungsvermittelten Netzwerk-Protokollsignais durch Benutzung einer Ebene-Eins-Zwischennetzarbeits-Anpas sungsfunktion (internetworking layer one interworking function) wechselseitig umzuwandeln, Signalisierungsinforma tionen des ersten Protokollsignals und Signalisierungsinfor mationen des leitungsvermittelten Netzwerk-Protokollsignais durch Benutzung einer Ebene-Drei-Zwischennetzarbeits-Anpas sungsfunktion (internetworking layer three interworking function) wechselseitig umzuwandeln und Paketdaten des ersten Protokollsignals und Paketdaten des paketgestützten Netzwerk- Protokollsignals durch Benutzung einer Ebene-Drei-Zwischen netzarbeits-Anpassungsfunktion wechselseitig umzuwandeln. Das paketgestützte Netzwerk-Protokollsignal kann auch, wie oben erläutert, unter anderem ein Zwischennetz-Protokolldatenpa ket, ein asynchrones Übertragungsmodus (ATM) Datenpaket oder ein Meßdatenpaket sein. Das leitungsvermittelte Netzwerk- Protokollsignal kann, wie ebenfalls oben erläutert, ein V.34-Signal wie für Bild oder Daten, ein anderer Typ von analogem Signal wie ein Sprachsignal, ein ISDN-Signal, ein T1-Signal oder ein E1-Signal sein.

Wie aus der obigen Erläuterung offensichtlich sein wird, er reicht das vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketge stützte Datenübertragungssystem der vorliegenden Erfindung durch das Verschmelzen von paketgestützten und leitungsver mittelten Datenübertragungssystemen zu einem integrierten Da tenübertragungssystem eine wesentliche Integration von vorher separaten und verschiedenen Systemarchitekturen. Folglich kann die Verdoppelung von Ausrüstungen vermieden werden, was für einen Leistungsanbieter durch die Benutzung des verein heitlichten, leitungsvermittelten und paketgestützten Daten übertragungssystems der vorliegenden Erfindung einen wesent lichen Vorteil darstellt wie auch die Vermeidung der Verdop pelung eines Betriebs- und Wartungszentrums ("OMC").

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vereinheitlichten, lei tungsvermittelten und paketgestützten Datenübertragungs systems der vorliegenden Erfindung besteht in seiner Fähig keit, einen Standard-, nicht herstellerspezifischen Router wie den Router 115 in einer vollkommen neuen Netzwerkumgebung zu verwenden, nämlich in einem Hybridfaserkoaxialnetzwerk, das eine extrem große Fläche überspannt, indem es ein stark verzweigtes, extrem breites Flächennetzwerk bildet, das zum Hochfrequenzbetrieb fähig ist.

Noch ein weiterer wesentlicher Vorteil des vereinheitlichten, leitungsvermittelten und paketgestützten Datenübertragungs systems der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der An passungsfunktionsvielfalt, um universelle Umformungs- und Übersetzungsfunktionen zu gewährleisten, die eine Anpassung an jede Netzwerkumgebung wie ISDN, POTS, Internet-Protokoll, Ethernet, X.25, ATM und Rahmenübermittlung gestattet. Alle solche netzwerkspezifischen Funktionsvielfalten können an ei nem zentralen Kopfstandort konzentriert sein, die dadurch eine wesentliche Netzwerk-Dienstleistungsbereitstellung für die Endnutzer ermöglichen ohne spezielle Ausrüstungen in den Gebäuden des Endnutzers wie spezielle Router und ISDN-Sta tionsadapter zu erfordern. Eine solche Konzentration von netzwerkspezifischer Funktionsvielfalt mit der Fähigkeit, mehrere und unabhängige Datenübertragungsprotokolle zu unter stützen, unterstützt auch eine Datenübertragung von "einem zu vielen Modellen", so daß ein Nutzer transparent mit jedem an deren Diensttyp kommunizieren kann. Systeme nach dem Stand der Technik würden vollkommen verschiedene und separate Systeme erfordern, um dieses Ergebnis zu erreichen wie eine analoge Leitung für Telefonie und V.34-Datenübertragung, eine ISDN-Leitung für ISDN-Dienst mit Mehrfachverbindungs-PPP, eine elektrische Versorgungsleitung mit Versorgungsleitungs steuerung für Meßdaten, eine reservierte oder ISDN-Leitung für Rahmenübertragungen und eine Koaxialleitung mit hinein herstellerspezifischen Router für Kabeldatenübertragungen Das vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Datenübertragungssystem der vorliegenden Erfindung hat alle diese unterschiedlichen Dienste in einen einzigen Medium (HFC) durch Verwendung eines einzigen Trägers (wie CACS, das eine N×64 kbps-Leistungsfähigkeit besitzt) und durch Verwen dung eines einzigen und integrierten Geräts des Kunden- oder Nutzergebäudes (wie eine Unterstation 110) integriert.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vereinheitlichten, lei tungsvermittelten und paketgestützten Datenübertragungs systems der vorliegenden Erfindung ist schließlich die Benut zung eines ersten Protokolls wie das CACS-Protokoll, das die Fähigkeit der Bandbreite auf Anforderung innerhalb einer Ver bindungs-, gemeinsam benutzten Netzwerkumgebung bereitstellt, indem eine Bandbreite aus einem Vorrat oder gemeinsam benutz ter Ressource dynamisch zugewiesen wird. Folglich kann das vereinheitlichte, leitungsvermittelte und paketgestützte Da tenübertragungssystem der vorliegenden Erfindung als ein Hy bridsystem zwischen einem leitungsvermittelten Datenübertra gungssystem, das eine garantierte aber festgelegte Bandbreite gewährleisten kann, und einem Verbindungs- oder gemeinsam be nutzten Datenübertragungssystem (wie ein LAN oder anderes pa ketgestütztes System), das eine variable, aber unbestimmte Bandbreite gewährleisten kann (das typischerweise Konflikte und Korrekturausgaben hat), bezeichnet werden.

Aus dem vorangegangenen wird zu erkennen sein, daß zahlreiche Variationen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne sich vom Geist und Bereich des neuartigen Konzepts der Erfin dung zu entfernen. Es sollte verstanden werden, daß keine Be grenzung in Hinsicht auf die spezifischen Verfahren und Appa raturen, die hierin erläutert wurden, beabsichtigt sind oder gefolgert werden sollten. Es ist natürlich beabsichtigt, durch die angefügten Ansprüche alle solche Modifikationen, die innerhalb des Bereichs der Ansprüche fallen, abzudecken.

Claims

1. Verfahren für ein vereinheitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütztes Datenübertragungssystem, wobei das Verfahren enthält

- Aufbau einer ersten Datenübertragungssitzung über ein erstes Protokoll;
- Aufbau einer zweiten Datenübertragungssitzung mit einem Netzwerk, wobei das Netzwerk ein netzwerkspezifisches Protokoll hat; und
- das Senden und Empfangen von Daten, indem das erste Protokoll verwendet wird, gekennzeichnet durch:
- die Verwendung einer Anpassungsfunktion, die Signalisie rungsinformationen zwischen dem ersten Protokoll und dem netzwerkspezifischen Protokoll übersetzt; und
- die Verwendung der Anpassungsfunktion, die Daten zwi schen dem ersten Protokoll und dem netzwerkspezifischen Protokoll umformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch:

- Senden von Daten zum Netzwerk, indem das netzwerkspezi fische Protokoll benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch:

- Empfang von Daten vom Netzwerk, indem das netzwerkspezi fische Protokoll benutzt wird.

4. Gerät für ein vereinheitlichtes, leitungsvermitteltes und paketgestütztes Datenübertragungssystem, wobei das Gerät besitzt:

- eine leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle, wobei die leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle zur Daten übertragung eines leitungsvermittelten Netzwerk-Proto kollsignals über ein leitungsvermitteltes Netzwerk an einen Netzwerkschalter koppelbar ist;
- eine paketgestützte Netzwerkschnittstelle, wobei die paketgestützte Netzwerkschnittstelle zur Datenübertra gung eines paketgestützten Netzwerk-Protokollsignals über ein paketgestütztes Netzwerk an einem Router (Nachrichtenführer) koppelbar ist; und
- einen Sendeempfänger, der zum Senden und Empfangen eines ersten Protokollsignals an einen Kommunikationskanal koppelbar ist;
gekennzeichnet durch:
- eine Datenübertragungssteuereinheit, wobei die Daten übertragungssteuereinheit an die leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle, die paketgestützte Netzwerk schnittstelle und an den Sendeempfänger gekoppelt ist, wobei die Datenübertragungssteuereinheit durch eine Reihe von Programmbefehlen und eine Anpassungsfunktion verantwortlich ist, das erste Protokollsignal und das leitungsvermittelte Netzwerk-Protokollsignal wechselsei tig umzuwandeln und das erste Protokollsignal und das paketgestützte Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwandeln.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei die Datenübertragungssteuer einheit weiter verantwortlich ist, Signalisierungsinforma tionen in das erste Protokollsignal einzukapseln.

6. Gerät nach Anspruch 4, wobei die Datenübertragungssteuer einheit weiter verantwortlich ist, Daten des ersten Proto kollsignals und Daten des leitungsvermittelten Netzwerk- Protokollsignals durch Benutzung einer Ebene-Eins- Zwischennetzarbeits-Anpassungsfunktion (internetworking layer one interworking function) wechselseitig umzuwan deln.

7. System für vereinheitlichte, leitungsvermittelte und pa ketgestützte Datenübertragungen, wobei das System besitzt:

- eine Vielzahl von Unterstationen;
- eine Hauptstation, die mit der Vielzahl von Unterstatio nen zum Senden und Empfangen eines ersten Protokollsig nals über einen Kommunikationskanal gekoppelt ist; und
- eine leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle, wobei die leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle zur Daten übertragung eines leitungsvermittelten Netzwerk-Proto kollsignals über ein leitungsvermitteltes Netzwerk an einen Netzwerkschalter koppelbar ist;
gekennzeichnet durch:
- eine paketgestützte Netzwerkschnittstelle, wobei die paketgestützte Netzwerkschnittstelle zur Datenübertra gung eines paketgestützten Netzwerk-Protokollsignals über ein paketgestütztes Netzwerk an einen Router koppelbar ist;
- einen Sendeempfänger, der zum Senden und Empfangen des ersten Protokollsignals an den Kommunikationskanal koppelbar ist; und
- eine Datenübertragungssteuereinheit, wobei die Daten übertragungssteuereinheit an die leitungsvermittelte Netzwerkschnittstelle, an die paketgestützte Netzwerk schnittstelle und an den Sendeempfänger gekoppelt ist, wobei die Datenübertragungssteuereinheit durch eine weihe von Programmbefehlen und eine Anpassungsfunktion verantwortlich ist, das erste Protokollsignal und das leitungsvermittelte Netzwerk-Protokollsignal wechsel seitig umzuwandeln und das erste Protokollsignal und das paketgestützte Netzwerk-Protokollsignal wechselsei tig umzuwandeln.

8. System nach Anspruch 7, wobei die Hauptstation weiterhin an ein leitungsvermitteltes Netzwerk und ein paketgestütz tes Netzwerk gekoppelt ist.

9. System nach Anspruch 8, wobei die Hauptstation durch eine Reihe von Programmbefehlen und eine Anpassungsfunktion verantwortlich ist, das erste Protokollsignal und das leitungsvermittelte Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwandeln und das erste Protokollsignal und das paketge stützte Netzwerk-Protokollsignal wechselseitig umzuwan deln.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Hauptstation weiter verantwortlich ist, Signalisierungsinformationen in das erste Protokollsignal einzukapseln.

11. System nach Anspruch 9, wobei die Hauptstation weiter verantwortlich ist, Daten des ersten Protokollsignals und Daten des leitungsvermittelten Netzwerk-Protokollsignals durch Benutzung einer Ebene-Eins-Zwischennetzarbeits- Anpassungsfunktion wechselseitig umzuwandeln.