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Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Daten-Kommunikationen
und genauer gesagt auf ein Senden und Empfangen von Daten über ein
lineares Breitband-Netzwerk.
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Hintergrund der Erfindung
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Derzeit
existiert eine komplexe und robuste, verdrahtete Fernsehkabel-Infrastruktur,
die allgemein als das Hybrid-Fiber-Coax-(„HFC")-Netzwerk bezeichnet wird. Das HFC-Netzwerk ist ein
Beispiel eines linearen Breitband-Netzwerks, das im Wesentlichen
lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika besitzt. Ein lineares
Breitband-Netzwerk zeigt eine Linearität dahingehend, dass im Wesentlichen
keine exponentiellen Terme in einer Verstärkungsfunktion des Netzwerks über ein
Betriebs-Frequenzband vorhanden sind. Wie ein Fachmann auf dem betreffenden
Fachgebiet erkennt, ist ein Gesamt-Faser- und ein Gesamt-Koaxialkabel-Netzwerk
auch ein lineares Breitband-Netzwerk. Das HFC-Netzwerk ist das einzige vorherrschende,
lineare Breitband-Netzwerk, das zum Zeitpunkt der Anmeldung der
vorliegenden Patentunterlagen in Benutzung ist. Das HFC-Netzwerk
ist typischerweise zum Weiterleiten von Fernseh-Signalen zu Teilnehmern
verwenendet wor den. Jeder Teilnehmer, der entweder eine einzelne
Person oder ein Geschäft
darstellt, ist mit dem Kabel-TV-HFC-Netzwerk über Koaxialkabel verbunden, die
von einer Kopfstelle in einer Verbindungsleitung und einer Verzweigungs-Konfiguration
zu einzelnen Teilnehmern läuft.
Mit der Zeit ist das Kabel-TV-HFC-Netzwerk durch Ersetzen einiger
der Koaxialkabel-Verbindungsleitungen gegen ein faseroptisches Kabel
verbessert worden, das zu dieser Infrastruktur läuft, das auch als HFC-Netzwerk
bezeichnet wird. Die Verbindung zwischen dem HFC-Netzwerk und den
Räumlichkeiten
des Teilnehmers wird herkömmlich
mit einem koaxialen Kabel, bezeichnet als ein Teilnehmer-Abgang,
vorgenommen, das die Verbindung zwischen einem Anschluss, verbunden
mit dem HFC-Netzwerk, und einem Kundengerät überbrückt, was in den meisten Fällen ein Fernsehgerät ist, das
in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers vorhanden ist.
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Eine
Deregulation bzw. Freigabe der Kommunikations-Industrie hat es für die Telefongesellschaften
möglich
gemacht, Fernseh- und Videodienste anzubieten, und hat es für Kabelgesellschaften
möglich
gemacht, Telefon- und Datendienste anzubieten. Dementsprechend ist
ein Interesse unter Kabel-TV-Dienst-Anbietern vorhanden, deren Marktanteil
zu erhöhen,
indem sie in der Lage sind, alle Kommunikations-Dienste anzubieten.
Die Kabel-TV-Dienst-Provider befinden sich in einer Alleinstellungs-Position
dahingehend, dass sie bereits ein lineares und Breitband-Netzwerk
haben, das viele existierende Teilnehmer erreicht. Deren historisches Hauptgeschäft ist das
Anbieten von Fernsehen, wobei sich Kabel-Gesellschaften primär auf den
Aufwärts-
und Abwärts-Weg
konzentriert haben. Um ein Voll-Service-Provider zu sein, muss allerdings
der Rückführ- oder
Aufwärtsrichtungs-Pfad von dem Teilnehmer
zu der Kopfstelle vorgesehen werden. Zum Beispiel ist ein zunehmendes
Erfordernis nach Kommunikations-Diensten vorhanden, die eine höhere Funktionsweise
von der Kommunikations-Infrastruktur erfordern, wie beispielsweise
einen Internet-Zugang unter höherer
Geschwindigkeit, ein interaktives Fernsehen, Video-Konferenz und Telefonie.
Wenn diese Anforderung anwächst,
werden zunehmende Anforderungen der Qualität und der Geschwindigkeit der
Abwärtsrichtungs-
und Aufwärtsrichtungs-Pfade auferlegt
werden. Das Bereitstellen eines Zugangs für einen Teilnehmer zu dem Aufwärtsrichtungs-Pfad stellt
eine Herausforderung für
Kabel-TV-Dienst-Provider dar. Die Kabel-TV-Dienst-Provider haben
ein Netzwerk mit hoher Qualität
bis zu dem Rand (Anschluss) geschaffen. Allerdings sind die Teilnehmer-Verbindung
und die Kundengerät-Vorrichtungen eine
Quelle eines wesentlichen Rauschens gewesen, das von schlechten
Verbindern, nicht abgeschlossenen Verbindungen, ausgefransten Drähten, gebrochener
Abschirmung, resultiert, und Rauschen, erzeugt durch Geräte des Teilnehmers,
usw.. Das Rauschen strahlt in die Verdrahtung des Teilnehmers hinein
und auf die Teilnehmer-Verbindung,
die sich selbst als ein Aufwärtsrichtungs-Pfad
des HFC-Netzwerks als nicht erwünschtes
Signal Energie präsentiert.
Die Art der Verbindung- und Verzweigungsanordnung des Hybrid-Faser-Koaxial-Netzwerks
verursacht das Rauschen, das sich an dem Aufwärtsrichtungs-Pfad ansammelt,
wenn sich die Verzweigungen des Netzwerks vereinigen. Das Rauschen
von jedem Teilnehmer addiert sich auf, um das Gesamt-Signal-zu-Rausch-Verhältnis des
Rückführsignals
zu verringern.
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Das
Signal-zu-Rausch-Verhältnis
eines Kommunikations-Signals ist direkt zu der effektiven Bandbreite
des Kanals in Bezug gesetzt. Ein Verringern des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses
erhöht deshalb
die Bitfehlerrate eines Kanals. Wenn ein Signal-zu-Rauschverhältnis abnimmt,
muss die Datenübertragungsrate
bis zu einem Niveau langsam sein, das eine wesentlich niedrige Bitfehlerrate
liefert. Das Verringern der Datenübertragungsrate steht in direktem
Gegensatz zu der Absicht der Kabel-TV-Dienst-Provider, Kommunikations-Dienste
mit hoher Geschwindigkeit anzubieten. Das Problem des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses
wird noch verstärkt, wenn
das Komposit-Signal einen optischen Laser erreicht, der dazu verwendet
wird, die Rückführ-Sendephase
zu versorgen. Das absolute Energie-Niveau des Signals ist begrenzt,
da der Laser einen festgelegten Modulations-Index besitzt. Mit anderen
Worten verringert sich, wenn sich der Rausch-Pegel erhöht, die
verfügbare
Signalstärke.
Dies begrenzt die Option des Kabel-TV-Dienst-Providers einer Verstärkung des
Signals, um ein akzeptierbares Signal-zu-Rausch-Verhältnis
zu erreichen. In Daten-Sendeanwendungen ist es möglich, eine geringere Datenpaket-Rückübertragung
einzusetzen, um ein Rauschen zu korrigieren, das die Integrität der Aufwärtsrichtungs-Informationen
verschlechtert. Wenn sich die Geschwindigkeiten erhöhen, verbraucht
allerdings ein Zurücksenden
wertvolle Bandbreite, die ansonsten für zusätzliche Aufwärtsrichtungs-Informationen
verwendet werden würde.
Demzufolge begrenzt ein Rauschen die gesamte Kapazität des Netzwerks,
wodurch sich die Kosten des Dienstes für Teilnehmer erhöhen. Dort
ist deshalb ein Bedarf vorhanden, eine Aufwärtsrichtungs-Kapazität an dem
Netzwerk durch Verringern der Einführung eines Aufwärtsrichtungs-Rauschens
zu verbessern.
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Das
US-Patent Nr. 5,867,485, herausgegeben für Chambers et al. und übertragen
auf Bellsouth Corporation, schlägt
eine mikrozellulare, drahtlose Verbindung mit niedriger Leistung
für ein
Voll-Duplex-Interaktiv-Netzwerk vor, in dem ein Kabel, das ein bidirektionales
Faser-Netzwerk mit Teilnehmer-Gebäuden verbindet, durch zwei
drahtlose Sendeempfänger
ersetzt wird. Eine Netzwerk-Interface-Unit multiplexiert und demultiplexiert
Signale, gesendet und empfangen von einer Anzahl von Teilnehmer-Geräten. Diese
Signale werden durch eine auf einem Dach oder an Dachrinnen befestigte
Antenne gesendet und empfangen. Das Aufwärtsrichtungs-Signal wird aufwärts gewandelt,
verstärkt
und gefiltert, bevor es zu einem Empfänger gesendet wird. Das System,
das offenbart ist, ist ein lineares Verarbeitungssystem, das das
Rauschen, vorhanden an dem Aufwärtsrichtungs-Pfad
durch die Teilnehmer-Gebäude
bzw. -Räume,
verstärkt.
In nachteiliger Weise propagiert die lineare Verarbeitung irgendein In-Band-Rauschen
und verringert das Signal- zu-Rausch-Verhältnis. Das
Abwärtsrichtungs-Signal
wird gefiltert, verstärkt
und abwärts
gewandelt, bevor es in die Netzwerk-Interface-Unit eintritt, und wird
zu dem geeigneten Gerät
demultiplexiert. Die drahtlose Verbindung führt zu einem Isolieren der Teilnehmer-Gebäude von
dem bidirektionalen Faser-Netzwerk, entfernt allerdings nicht das
Rauschen, das in das Aufwärtsrichtungs-Signal
eingebracht wird. Deshalb verbleibt dabei ein Erfordernis nach einem
Verfahren oder einem System, um das Eintreten von Rauschen in den
Aufwärtsrichtungs-Pfad
zu begrenzen.
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Das
US-Patent Nr. 5,421,030, herausgegeben für Baran und übertragen
auf Com21, Inc., offenbart ein System und ein Verfahren für bidirektionale Telefon-Kommunikationen auf
einem Kabel-TV-System. Drahtlose Telefone erzeugen Zellen-Relay-Datenpakete,
die durch eine Aufwärtsrichtungs-Abrufeinheit
abgerufen werden. Sie werden drahtlos von den drahtlosen Telefonen
gesendet, wodurch abgestrahlte Signale von den drahtlosen Telefonen
in der Frequenz verschoben werden, wenn sie in das TV-Zuführkabel
eintreten oder dieses verlassen, um eine Frequenz-Wiederbenutzung
zu ermöglichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Senden von Daten über ein lineares Breitband-Netzwerk zu
schaffen, die die Geräte
eines Teilnehmers von dem Breitband-Netzwerk isolieren und eine übermäßige Verringerung
des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses
vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung
nach Anspruch 9 und ein System nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß einem
Aspekt weist ein Verfahren zum Kommunizieren von Informationen von
einer Kundengerät-Vorrichtung
zu einem linearen Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen lineare
und Breitband-Frequenz-Charakteristika besitzt, die Schritte eines
Erzeugens eines Breitband-Signals in Aufwärtsrichtung, das ein festgelegtes
Format besitzt, auf. Das Verfahren weist weiterhin ein Modulieren
des Breitband-Signals in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung, um mindestens
ein erstes in Aufwärtsrichtung
moduliertes Trägersignal
zu erzeugen, und Senden des mindestens einen, ersten in Aufwärtsrichtung
modulierten Trägersignals
drahtlos auf. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Empfangen des mindestens
einen, ersten modulier ten Trägersignals in
Aufwärtsrichtung
an einer Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung, verbunden mit dem linearen
Breitband-Netzwerk, und ein Demodulieren des mindestens einen, ersten
modulierten Trägersignals
in Aufwärtsrichtung
auf, um ein demoduliertes Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Das Verfahren weist dann ein Modulieren des demodulierten
Basisbandsignals in Aufwärtsrichtung auf
dem mindestens einen linearen Breitband-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung
auf, um mindestens ein zweites, moduliertes Trägersignal in Aufwärtsrichtung,
das ein Signal-Format, kompatibel mit dem linearen Breitband-Netzwerk
besitzt, zu erzeugen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt weist ein Verfahren zum Kommunizieren bidirektionaler
Informationen zwischen einem Kundengerät und einem linearen Breitband-Netzwerk,
das im Wesentlichen lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika
besitzt, die Schritte eines Erzeugens eines Basisbandsignals in Aufwärtsrichtung,
das ein festgelegtes Format besitzt, und Modulieren des Basisbandsignals
in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung, um mindestens
ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, auf. Das Verfahren weist weiterhin ein Senden des mindestens
einen, ersten, modulierten Trägersignals
in Aufwärtsrichtung
drahtlos und Empfangen des mindestens einen, ersten modulierten
Trägersignals
in Aufwärtsrichtung
an einer Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung, verbunden
mit dem linearen Breitband-Netzwerk, auf. Das Verfahren weist weiterhin
ein Demodulieren des mindestens einen, ersten, modulierten Trägersignals
in Aufwärtsrichtung,
um ein demoduliertes Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung zu erzeugen, und ein
Modulieren des demodulierten Basisbandsignals in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem linearen Funk-Breitband-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung, um mindestens
ein zweites, moduliertes Trägersignal in
Aufwärtsrichtung,
das ein Signal-Format, kompatibel mit dem linearen Breitband-Netzwerk
besitzt, zu erzeugen, auf. Das Verfahren weist weiterhin ein Empfangen
mindestens eines linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenz-Trägersignals
in Abwärtsrichtung,
umfassend ein erstes, moduliertes Trägersignal in Abwärtsrichtung
von dem linearen Breitband-Netzwerk, und Demodulieren des mindestens
einen, ersten, modulierten Trägersignals
in Abwärtsrichtung,
um mindestens ein erstes Basisbandsignal in Abwärtsrichtung, das ein vordefiniertes
Format besitzt, zu erzeugen, auf. Das Verfahren weist weiterhin
ein Modulieren des mindestens einen, ersten Basisbandsignals in
Abwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Abwärtsrichtung, um mindestens
ein zweites, moduliertes Trägersignal
in Abwärtsrichtung
zu erzeugen, und Senden des mindestens einen, zweiten, modulierten Trägersignals
in Abwärtsrichtung,
drahtlos, auf. Das Verfahren weist weiterhin ein Empfangen des mindestens
einen zweiten, modulierten Trägersignals
in Abwärtsrichtung
und Demodulieren, des mindestens einen, zweiten, modulierten Trägersignals
in Abwärtsrichtung,
um mindestens ein zweites Basisbandsignal in Abwärtsrichtung zu erzeugen, auf.
Das Verfahren weist weiterhin ein Senden des mindestens einen, zweiten
Basisbandsignals in Abwärtsrichtung
auf.
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Gemäß einem
anderen Aspekts eines Systems für
eine Aufwärtsrichtungs-Kommunikation weist
das System ein lineares Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen
lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika besitzt, einen ersten
Modulator in Aufwärtsrichtung,
der mindestens ein Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung, empfangen von
einem Kundengerät,
moduliert, wobei das mindestens eine Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung moduliert wird,
um ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, moduliert wird, auf. Das System weist weiterhin einen
Sender in Aufwärtsrichtung,
der das mindestens eine, erste, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
sendet, einen Empfänger
in Abwärtsrichtung,
der das mindestens eine, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
empfängt,
und einen Demodulator in Aufwärtsrichtung,
der das mindestens eine, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
demoduliert, um mindestens ein demoduliertes Basisbandsignal in
Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, auf. Das System weist weiterhin einen zweiten Modulator
in Aufwärtsrichtung,
der das mindestens eine, demodulierte Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einen linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung für ein Senden
auf dem linearen Breitband-Netzwerk
moduliert, auf.
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Gemäß einem
anderen Aspekt ist ein System für
eine bidirektionale Kommunikation vorgesehen, das ein bidirektionales,
lineares Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika
besitzt, einen ersten Modulator in Aufwärtsrichtung, der mindestens
ein Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung,
empfangen von einem Kundengerät,
moduliert, wobei das mindestens eine Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung,
auf dem mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung
moduliert wird, um mindestens ein erstes moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, und einen Sender in Aufwärtsrichtung, der drahtlos das
min destens eine, erste, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
zu einem Empfänger
in Aufwärtsrichtung
sendet, aufweist. Der Empfänger
in Aufwärtsrichtung
empfängt
das mindestens eine, erste, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung.
Das System weist weiterhin einen Demodulator in Aufwärtsrichtung
auf, der das mindestens eine, erste, modulierte Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
demoduliert, um mindestens ein demoduliertes Basisbandsignal in
Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Das System weist weiterhin einen zweiten Modulator
in Aufwärtsrichtung
auf, der das mindestens eine, demodulierte Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung
für ein
Senden auf dem linearen Breitband-Netzwerk moduliert. Das bidirektionale
System weist weiterhin einen ersten Empfänger in Abwärtsrichtung, der mindestens
ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Abwärtsrichtung
von dem linearen Breitband-Netzwerk empfängt, einen ersten Demodulator
in Abwärtsrichtung,
der das mindestens eine, erste, modulierte Trägersignal in Abwärtsrichtung
demoduliert, um ein erstes Basisbandsignal in Abwärtsrichtung
zu erzeugen, und einen Modulator in Abwärtsrichtung, der das erste
Basisbandsignal in Abwärtsrichtung
auf einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Abwärtsrichtung moduliert, um ein
zweites, moduliertes Trägersignal in
Abwärtsrichtung
zu erzeugen, auf. Das System weist weiterhin einen Sender in Abwärtsrichtung,
der das modulierte Trägersignal
in Abwärtsrichtung
sendet, einen zweiten Empfänger
in Abwärtsrichtung, der
das modulierte Trägersignal
in Abwärtsrichtung empfängt, und
einen zweiten Demodulator in Abwärtsrichtung,
der das modulierte Trägersignal
in Abwärtsrichtung
demoduliert, um ein zweites Basisbandsignal in Abwärtsrichtung
zur Zuführung
zu dem Kundengerät
zu erzeugen, auf.
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Gemäß einem
anderen Aspekt ist eine Vorrichtung zum Ankoppeln an ein lineares
Breitband-Netzwerk vorgesehen, das einen Empfänger in Aufwärtsrichtung,
der drahtlos mindestens ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
empfängt,
einen Demodulator in Aufwärtsrichtung,
der das mindestens eine, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
demoduliert, um mindestens ein demoduliertes Basisbandsignal in
Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, einen Modulator in Aufwärtsrichtung, der das mindestens
eine, demodulierte Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung auf mindestens
einem linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung
moduliert, um mindestens ein zweites, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
zum Senden auf dem linearen Breitband-Netzwerk zu erzeugen, und
einen Sender in Aufwärtsrichtung,
der das minde stens eine, zweite, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
auf dem Breitband-Netzwerk
moduliert, aufweist.
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In
einem anderen Aspekt ist die Vorrichtung zum Kommunizieren mit einem
linearen Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika besitzt,
umfassend einen Empfänger
in Aufwärtsrichtung
zum Empfangen einer Vielzahl von Basisbandsignalen in Aufwärtsrichtung über eine
verdrahtete Verbindung von einer Vielzahl von Kundengeräten, einen
Multiplexer zum Multiplexieren der Vielzahl der Basisbandsignale
in Aufwärtsrichtung
auf einem multiplexierten Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung,
einen ersten Modulator in Aufwärtsrichtung
zum Modulieren des mindestens einen, multiplexierten Basisbandsignals in
Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung, und einen Sender
in Aufwärtsrichtung
zum Senden des mindestens einen, drahtlosen Funk-Frequenzträgers in
Aufwärtsrichtung,
vorgesehen.
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In
einem anderen Aspekt ist das System für eine Kommunikation in Aufwärtsrichtung über ein
lineares Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen lineare und Breitband-Frequenz-Charakteristika
besitzt, vorgesehen, umfassend eine Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung,
die ein Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
von einem Kundengerät empfängt, das
Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung auf
mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung moduliert, um mindestens
ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung zu
erzeugen, und drahtlos das mindestens eine erste, drahtlose, modulierte
Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
sendet, und eine Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung, gekoppelt
mit dem linearen Breitband-Netzwerk, die das mindestens eine erste,
modulierte Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
empfängt,
das mindestens eine, erste, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
demoduliert, um mindestens ein demoduliertes Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, das mindestens eine demodulierte Basisbandsignal in
Aufwärtsrichtung auf
mindestens einem linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung,
mit einem Format, kompatibel mit dem linearen Breitband-Netzwerk,
um mindestens ein zweites, moduliertes Trägersignals in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, moduliert und das mindestens eine zweite Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
auf dem linearen Breitband-Netzwerk sendet.
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In
einem anderen Aspekt ist ein System für eine Kommunikation in Aufwärtsrichtung
vorgesehen, das ein lineares Breitband-Netzwerk, das im Wesentlichen
lineare und Breit band-Frequenz-Charakteristika besitzt, eine Teilnehmer-Zugangs-Schnittsstellen-Vorrichtung, die
ein Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
von einem Kundengerät
empfängt,
das Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung moduliert, um mindestens
ein erstes, moduliertes Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, und drahtlos das mindestens eine erste, drahtlose,
modulierte Trägersignal
in Aufwärtsrichtung,
sendet, aufweist. Das System weist weiterhin eine Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung,
gekoppelt mit dem linearen Breitband-Netzwerk, die das mindestens
eine erste, modulierte Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
empfängt, das
mindestens eine erste, modulierte Trägersignal in Aufwärtsrichtung
demoduliert, um mindestens ein demoduliertes Basisbandsignal in
Aufwärtsrichtung zu
erzeugen, das mindestens eine, demodulierte Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf mindestens einem linearen Breitband-Netzwerk-Funk-Frequenzträger in Aufwärtsrichtung,
mit einem Format, kompatibel mit dem linearen Breitband-Netzwerk,
um mindestens ein zweites, moduliertes Trägersignal in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, moduliert, und das mindestens eine zweite, modulierte
Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
auf dem linearen Breitband-Netzwerk sendet, auf.
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In
einem System, das ein Verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung einsetzt, wird Rauschen, das sich an den Räumen des
Teilnehmers akkumuliert, von dem Signal in Aufwärtsrichtung entfernt, bevor
das Signal zu dem Pfad in Aufwärtsrichtung
des linearen Breitband-Netzwerks zugeführt wird. Da das Signal in
Aufwärtsrichtung,
das erzeugt ist, ein digitales Signal oder ein analoges Signal,
das zu einem digitalen Signal umgewandelt worden ist, ist, wenn
der Träger
demoduliert ist, das System in der Lage, das Signal zu einem Bild
des gesendeten, digitalen Signals ohne das Rauschen zu rekonstruieren,
um dadurch die Informations-Integrität des originalen Signals wiederherzustellen.
Die vorhandene, das Breitband begrenzende Funktion und die Hysterese
eines digitalen Signals filtert viel des Rauschens heraus und entfernt
es, wenn das Signal für
ein Senden präpariert
wird. Ein Basisbandsignal moduliert direkt einen drahtlosen Träger, unter
Verwendung von Modulationstechniken, die eine Rauschstörung des
gesendeten Signals minimieren. Der Wiederherstellungs-Vorgang filtert
weiterhin Rauschen heraus, das in das System eingebracht ist, und
zwar aufgrund des Sendevorgangs. In vorteilhafter Weise ist dieses Entfernen
von Rauschen kumulativ und führt
zu einem wesentlich ruhigeren, zusammengesetzten Signal auf dem
Pfad in Aufwärtsrichtung.
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Die
Verwendung eines digitalen Basisbandsignals für den gesamten Pfad bis zu
dem drahtlosen Senden verringert stark die Einführung von Rauschen und ermöglicht die
Benutzung einer Fehlerprüfung
und eines Zurücksendens,
einer Vorwärts-Fehler-Korrektur, einer
Fehlerbeseitigung, oder einer Kombination davon, in der Verbindung
zwischen den Räumen
des Teilnehmers und der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung. Eine ähnliche
Verwendung einer Fehlerprüfung
und eines Zurücksendens,
einer Vorwärts-Fehler-Korrektur
und einer Fehler-Aufhebung kann auch für die Verbindung zwischen der
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung und dem Kopfende verwendet
werden. Der zusätzliche
Fehler-Management-Schritt verringert in vorteilhafter Weise die
Anzahl von Fehlern, denen sich zugewandt werden muss, was schnellere
Datenübertragungsraten
und eine effizientere Benutzung eines Breitbands verglichen mit
herkömmlichen
Systemen ermöglicht.
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Wie
vorstehend angegeben ist, kann die lineare Breitband-Netzwerk-Kommunikations-Infrastruktur
das Hybrid-Faser-Koaxial-(„HFC")-Netzwerk, herkömmlich verwendet
für die
Bereitstellung von Kabel-TV-Diensten, aufweisen. Das HFC-Netzwerk
verwendet derzeit eine Technologie mit verdrahteter Anschlussstelle.
Die Technologie mit verdrahteter Anschlussstelle weist ein Verbindungskabel
auf, das sich von einer Anschlussstelle an einem Randstein zu einem
Gerät,
angeordnet in den Räumlichkeiten eines
Teilnehmers, erstreckt. Die drahtlose Anschlussstelle, oder die
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung, ist mit demselben Netzwerk wie die verdrahtete
Anschlussstelle kompatibel und ist in der Lage, neben dieser zu
existieren. Dementsprechend schafft die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung einen besseren und stufenweise aufrüstbaren Installations-Pfad
für Kommunikations-Dienst-Provider.
Dienste zu existierenden Teilnehmern müssen nicht gestört werden,
wenn Teilnehmer hinzugefügt
oder aufgerüstet
werden. Jede Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung unterstützt eine
Vielzahl von Teilnehmern. Dementsprechend wird die gesamte Anzahl
von Zweiwege-Sendeempfängern,
verbunden mit dem linearen Breitband-Netzwerk, verringert. Durch
eine Konzentrierung der Dienste, unterstützt durch ein einzelnes Modem,
ist eine Abnahme in der Anzahl der Rauschquellen, verbunden mit
dem linearen Breitband-Netzwerk, vorhanden. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird
deshalb um 10log des Verhältnisses
der Anzahl von Netzwerk- Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtungen über die
Anzahl von verdrahteten Modems, die ein herkömmliches System für dasselbe
Niveau eines Dienstes erfordern würde, verbessert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
eine repräsentative
Ansicht einer Ausführungsform
eines Systems gemäß den Lehren der
vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine repräsentative
Ansicht einer Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung und verschiedener, möglicher
Alternativen von Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtungen und Kundengeräten, eingesetzt
in einem Verfahren gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung. Die möglichen Alternativen, die dargestellt
sind, sind nicht erschöpfend.
Andere Alternativen werden einem Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet,
der den Vorteil der vorliegenden Angaben hat, ersichtlich werden.
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3 zeigt
eine repräsentative
Ansicht eines Signal-Flusses in Aufwärtsrichtung gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung von einem initiierenden Kundengerät zu einem
linearen Breitband-Netzwerk.
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4 zeigt
ein repräsentatives
Diagramm von Datenpaketen an verschiedenen Stufen eines Datenübertragungs-Vorgangs
in Aufwärtsrichtung.
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5 zeigt
eine repräsentative
Ansicht eines Signal-Flusses in Abwärtsrichtung gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung von einem linearen Breitband-Netzwerk
zu einem Bestimmungs-Kundengerät.
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6 zeigt
ein repräsentatives
Diagramm von Datenpaketen an verschiedenen Stufen eines Datensende-Vorgangs
in Abwärtsrichtung.
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7 zeigt
ein repräsentatives
Blockdiagramm eines Beispiels einer Direkt-Sequenz-Spreizspektrum-Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung
zum Umsetzen eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung.
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8 zeigt
ein repräsentatives
Blockdiagramm eines Beispiels einer Direkt-Sequenz-Spreizspektrum-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung
zum Umsetzen eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung.
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9 zeigt
ein repräsentatives
Blockdiagramm eines Beispiels einer Frequenz-Hopping-Spreizspektrum-Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung
zum Umsetzen eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung.
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10 zeigt
ein repräsentatives
Blockdiagramm eines Beispiels einer Frequenz-Hopping-Spreizspektrum-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung
zum Umsetzen eines Verfahrens gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung.
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11 zeigt
ein Flussdiagramm eines Abruf-Vorgangs eines erläuternden Beispiels gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Insbesondere
in den 1 und 2 der Zeichnungen ist ein System
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung dargestellt, in dem eine Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 („Subscriber
Access Interface Device" – „SAID") bidirektional mit
einer Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 („Network
Access Interface Device" – „NAID"), gekoppelt mit
einem linearen Breitband-Netzwerk 2, kommuniziert. Die
NAID 5 ist ein integriertes Gateway, das sowohl eine Wide
Area Network („WAN") Verbindung als
auch eine drahtlose Local Area Network ("LAN")
Verbindung enthält.
Zu Zwecken einer Diskussion ist ein Beispiel des WAN das lineare
Breitband-Netzwerk 2, wie beispielsweise das existierende
HFC-Netzwerk, und ein Beispiel des LAN ist ein Kommunikations-Netzwerk
an einem Gebäude 66 eines
Teilnehmers. Die WAN-Verbindung in der NAID 6 stellt die
gesamte Funktionalität
eines Kabel-Modems bereit. In einer Alternativen ist der Kabel-Modem-Bereich
der NAID 6 mit DOCSIS konform und stellt eine DOCSIS-Funktionalität bereit,
einschließlich,
allerdings nicht darauf beschränkt,
einer automatischen Verhandlung, Registrierung, Verschlüsselung
und automatischen Zuweisung von IP-Adressen. Dabei ist eine Vielzahl
der NAIDs 6 an dem linearen Breitband-Netzwerk 2 vorhanden.
Die SAID 10 kommuniziert mit einer der NAIDs 6 und
erstellt die LAN-Verbindungsfähigkeit
an den Gebäuden 66 eines
Teilnehmers oder direkt an einem Kundengerät bereit. In einer bevorzugten
Ausführungsform
verwenden die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 und
die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 Halb-Duplex-Kommunikationen,
allerdings sind Voll-Duplex-Kommunikationen
auch geeignet, und zwar in Abhängigkeit
von einer spezifischen Anwendung. Die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 empfängt Informationen
in Abwärtsrichtung
von einem Kopfende 21 und führt drahtlos die Informtationen
in Abwärtsrichtung
zu der geeigneten Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 weiter. Die
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 verteilt
weiterhin Informationen in Abwärtsrichtung zu
einem geeigneten, bestimmten Kundengerät 71. Ähnlich empfängt die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 Informationen
in Aufwärtsrichtung
von einem initiierenden Kundengerät 1 und führt sie
drahtlos zu der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 weiter.
Die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 verteilt
entweder die Informationen zu einer anderen Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10,
unterstützt durch
dieselbe Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
oder führt
die Informationen in Aufwärtsrichtung
zu dem Kopfende 21 über
das lineare Breitband-Netzwerk 2 geschaltet weiter. Die
Kundengerät-Bestimmungsvorrichtung 71 ist
eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikations-Vorrichtung
und kann, zum Beispiel, ein Telefon, eine Video-Vorrichtung, ein
Computer oder eine Audio-Vorrichtung sein. Wie ein Fachmann auf
dem betreffenden Fachgebiet erkennen wird, kann, deshalb, die initiierende
und das Bestimmungs-Kundengerät 71 dieselbe
sein, und sie sind typischerweise dieselbe Vorrichtung. Im Hinblick
auf deren logische Verarbeitung führen sie allerdings separate
Funktionen durch und werden deshalb getrennt diskutiert. Die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
die die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 bedient, ist
die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6, die
die „beste" Verbindung zu der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 besitzt,
die bedient werden soll. Gelegentlich wird allerdings ein transientes
Hindernis eine Verschlechterung einer primären Kommunikations-Verbindung 102 zwischen
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 und
der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 verursachen. Wenn
die primäre
Kommunikations-Verbindung 102 einen vorbestimmten Schwellwert
verschlechtert, sucht die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 nach
einer alternativen Kommunikations-Verbindung 65, um sie
mit einer alternativen Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 31 einzurichten.
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Die
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10, wie sie
in den vorliegenden Unterlagen offenbart ist, kann viele Formen
annehmen, die beschrieben werden. Da dabei so viele mögliche Variationen
von Beispielen einer Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 zu
einem Bestimmungs-Kundengerät 71 und
einem initiierenden Kundengeräts 1 zu
einer Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 vorhanden
sind, werden die spezifischen Beispiele nur für erläuternde Zwecke beschrieben
und stellen nicht alle möglichen
Kombinationen dar.
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Die
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6, wie sie
in den vorliegenden Unterlagen offenbart ist, dient zum Verbinden
der Infrastruktur des existierenden, linearen Breitband-Netzwerks 2.
Ein Beispiel des linearen Breitband-Netzwerks 2 ist ein herkömmliches
Hybrid-Faser-Koaxial-Netzwerk („HFC-Netzwerk"), das derzeit durch
die Kabel-Fernseh-Industrie
zum Bedienen deren Teilnehmer mit einem Kabelfernsehen in Abwärtsrichtung
eingesetzt ist. In vorteilhafter Weise ist die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 in
der Lage, neben derselben Infra-Struktur wie die eine herkömmliche,
verdrahtete Teilnehmer-Anschlussstelle 67, die derzeit
für eine
herkömmliche
Signal-Verteilung zu Gebäude 66 eines
Teilnehmers verwendet wird, zu existieren. Andere Beispiele des
linearen Breitband-Netzwerks 2 umfassen ein Faser-Netzwerk
und ein Koaxialkabel-Netzwerk, die in der Lage sind, eine Anzahl
von Teilnehmern zu erreichen. Die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
verbunden mit dem linearen Breitband-Netzwerk 2, bedient bis zu
sechzehn Teilnehmer-Gebäuden 66 und
bis zu 256 Kundengeräte 1, 71 innerhalb
eines Radius von ungefähr
300 Metern. Als ein praktischer Punkt kann die Dichte der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 vorgeben,
dass der tatsächliche Radius
einer Überdeckung
mehr oder weniger als 300 Meter sein kann, und für jede Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 in
dem System variieren kann. Die tatsächliche Anzahl von Teilnehmer-Gebäuden 66 und
von Kundengeräten 1, 71,
die jede Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6 in
der Lage ist, zu bedienen, hängt
von einer Anzahl von Faktoren ab, wie beispielsweise das adressierende
Design der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
einer Entfernung der Teilnehmer-Gebäude 66 von der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
einer Zahl von Kundengeräten 1, 71 innerhalb
der Teilnehmer-Gebäude 66,
der Bandbreite von drahtlosen Kanälen, verwendet durch die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6,
Sende-Leistungspegeln und anderen Faktoren, die einem Fachmann auf
dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden. In einem Beispiel
des Systems gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung kann die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 an
den Teilnehmer-Gebäuden 66 angeordnet
sein. In dieser Ausführungsform
können
die Teilnehmer-Gebäude 66 ein
Haus oder ein Geschäft
bzw. Büro
sein, das eine Verbindung mit dem linearen Breitband-Netzwerk 2 erfordert.
Die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 kann
ein Minimum desselben Dienstes, verfügbar unter Verwendung der herkömmlichen,
verdrahteten Anschlussstelle 67, bereitstellen. Ein Kabel-Dienst-Provider
ist deshalb in der Lage, die Fähigkeit
aller seiner Teilnehmer heraufzusetzen, ohne den Grund-Dienst zu
beeinträchtigen,
aufgrund dessen der Teilnehmer Kunde geworden ist. Zusätzlich ermöglicht das
System gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung, dass mehrere unidirektionale und bidirektionale
Kundengeräte 1, 71 mit
dem linearen Breitband-Netzwerk 2 über die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit 10 verbunden
werden können,
und ermöglicht
auch, dass ein Kundengerät 1, 71 eine
Verbindungs-Möglichkeit
mit dem linearen Breitband-Netzwerk 2 einrichtet oder beibehält, während eine
Erreichbarkeit vorhanden ist. Der Ausdruck „Erreichbarkeit" („Roaming") wird dazu verwendet, dass
eine Verbindungs-Fähigkeit
mit der Kommunikations-Infrastruktur vorhanden ist, während eine
Bewegung stattfindet und ohne Erfordern einer physikalischen Stelle
innerhalb der Teilnehmer-Gebäuden 66.
Dementsprechend schafft ein System gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung eine minimale Kabel-TV-Verteilungs-Fähigkeit, während auch eine andere, drahtlose
Kommunikations-Fähigkeit
auf demselben, linearen Breitband-Netzwerk 2 bereitgestellt
wird.
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Insbesondere
in 2 der Zeichnungen sind nun verschiedene, mögliche Anordnungen
eines Kundengeräts 1, 71 zu
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 dargestellt.
In einer ersten Anordnung ist eine Vielzahl von Kundengeräten 1 mit
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 über eine
verdrahtete Verbindung verbunden. In dieser Anordnung ist die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 eine
periphere Vorrichtung und besitzt typischerweise das Aussehen, in
einer Kabel-TV-Ausdrucksweise,
einer „Set-Top-Box". Wie zusätzlich auch 3 der
Zeichnungen zeigt, empfängt
die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 eine
Vielzahl von Basisbandsignalen 3 in Aufwärtsrichtung
oder eine Vielzahl von Informations-Signalen 11 in Aufwärtsrichtung.
Die Informations-Signale 11 in Aufwärtsrichtung werden zu dem Format
des Basisbandsignals 3 in Abwärtsrichtung entweder in dem
initiierenden Kundengerät 1 oder
in der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 umgewandelt. Wie
weiterhin 4 der Zeichnungen zeigt, weist das
Format des Basisbandsignals 3 in Aufwärtsrichtung eine Vielzahl von
Datenpaketen 24 in Aufwärtsrichtung,
die einen Adressen-Header 25 besitzen, auf.
Der Adressen-Header 25 zeigt das Bestimmungs-Kundengerät 71 für das Datenpaket 24 in
Aufwärtsrichtung
in einem Dotted-Quad-IP-Format an.
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In
einem zweiten Aufbau einer Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Kundengeräten 1 mit
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 über eine
drahtlose Verbindung verbunden. Die Kundengeräte 1 modulieren das
Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung auf entfernten,
drahtlosen Trägem
in Aufwärtsrichtung,
um moduliere Fernträger 83 in
Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Es ist bevorzugt, dass die Fern-Verbindung zwischen
den Kundengeräten 1 und
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 in
einer Ausführungsform
einer drahtlosen Kommunikation den Home-RF oder Bluetooth-Kommunikations-Protokollen
folgen, allerdings ist das IEEE 802.11 Protokoll auch eine Option.
Der modulierte Fernträger 83 in
Aufwärtsrichtung
wird demoduliert, um die Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung
wiederzugeben.
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In
einer dritten Anordnung gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 mit
dem Kundengerät 1 eine
Einheit. Wie für
einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich ist,
ist das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung direkt von den Elektroniken
in dem Kundengerät 1 mit
den Sende-Elektroniken in der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 verdrahtet.
Das Kundengerät 1 ist
deshalb frei, direkt erreichbar zu sein, und kommuniziert mit irgendeiner
der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 6, die
sich lokal zu dieser befindet.
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Vierte,
fünfte
und sechste Anordnungen gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung stellen Kombinationen der verdrahteten
und drahtlosen Verbindungen zwischen den Kundengeräten 1 und
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 dar.
Die Ausführungsformen
fünf und
sechs zeigen, dass das Kundengerät 1 ein
Hub- oder Router-Typ
einer Vorrichtung mit entweder einer verdrahteten oder einer drahtlosen
Verbindung sein kann. Zusätzlich kann
der Hub- oder Router-Typ eines Geräts weiterhin andere Kundengeräte 1 unterstützen oder
mit diesen kombiniert werden.
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Die
Anordnungen eins bis sechs, wie sie in 2 der Zeichnungen
dargestellt sind, sind dazu vorgesehen, erläuternd, und nicht erschöpfend, zu sein.
Andere Kombinationen werden für
einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden
und liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
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Um
eine Verbindungs-Fähigkeit
in Aufwärtsrichtung
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung einzurichten, und unter Bezugnahme auf
die 3 und 4 der Zeichnungen, erzeugt das
initiierende Kundengerät 1 ein
Informations-Signal 11 in Aufwärtsrichtung. Das Informations-Signal 11 in
Aufwärtsrichtung
wird in ein Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung umgewandelt, das
ein Internet-Protokoll-(„IP")-Format besitzt,
unter Verwendung eines Dotted-Quad-Adressierungs-Protokolls in dem Adressen-Header 25, gefolgt
durch Informations-Daten in Aufwärtsrichtung.
Es ist nicht notwendig, dass das Kundengerät 1 direkt das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung
erzeugt. Wie in 3 durch drei alternative Pfade
für das
Informations-Signal 11 in Aufwärtsrichtung, erzeugt durch
das initiierende Kundengerät 1,
dargestellt ist, kann entweder das initiierende Kundengerät 1,
die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 oder
eine separate, formatierende Vorrichtung die Informationen in Aufwärtsrichtung
in das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung digitalisieren,
umwandeln und formatieren.
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Ein
analoges, initiierendes Kundengerät 1, wie beispielsweise
ein Legacy-Telefon, erzeugt ein analoges Signal 11 in Aufwärtsrichtung,
wie beispielsweise ein POTS Signal. Um das analoge Signal 11 in
Aufwärtsrichtung
zu dem Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung umzuwandeln, wird
das analoge Signal 11 in Aufwärtsrichtung digitalisiert,
um ein entsprechendes, digitales Signal in Aufwärtsrichtung zu erzeugen. Das
digitale Signal in Aufwärtsrichtung wird
dann in das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung codiert und formatiert.
Alternativ können
die digitalisierenden, codierenden und formatierenden Vorgänge innerhalb
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 auftreten,
wobei in einem solchen Fall die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 das
analoge Signal 11 in Aufwärtsrichtung direkt empfängt. Die
digitalisierenden, codierenden und formatierenden Vorgänge können auch
in einer peripheren Vorrichtung auftreten, die das Basisbandsignal 3 in
Aufwärtsrichtung
für ein
Senden zu der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 ausgibt. Die
digitalisierenden, codierenden und formatierenden Vorgänge können innerhalb
des initiierenden Kundengeräts 1 auftreten,
wobei, in diesem Fall, das initiierende Kundengerät 1 das
Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung direkt zu der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 ausgibt.
Andere Variationen zum Bereitstellen des Basisbandsignals 3 in
Aufwärtsrichtung
zu der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 sind
auch möglich
und liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
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Die
Verbindung von dem initiierenden Kundengerät 1 zu der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 kann
eine verdrahtete Verbindung oder eine drahtlose Verbindung sein.
In dem Fall einer drahtlosen Verbindung zwischen dem initiierenden
Kundengerät 1 und
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 sind
bekannte Kommunikations-Protokolle, wie beispielsweise Home RF,
Bluetooth oder IEEE 802.11, geeignet. Spezifikationen der Home RF-
und Bluetooth-Kommunikations-Protokolle wer den hier unter Bezugnahme
darauf eingeschlossen. Zusätzlich
wird, vor einer weiteren Verarbeitung, das Informations-Signal 11 in Aufwärtsrichtung
in ein Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung, das das IP-Format
besitzt, umgewandelt. Das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung weist
eine Reihe von Datenpaketen 24 in Aufwärtsrichtung auf. Jedes Datenpaket 24 in
Aufwärtsrichtung
weist eine Dienst-Daten-Einheit (Service Data Unit – „SDU") 48, die
Informationen in Aufwärtsrichtung,
die zu dem Bestimmungs-Kundengerät 71 gesendet
werden sollen, mit einem Adressen-Header 25 in einem Transmission
Control Protocol/User Data Protocol („TCP/UDP") Format, enthält, auf. Der Adressen-Header 25 enthält eine
oder mehrere Bestimmungs-Adresse(n), den Typ von Daten in der SDU 48 (d.h.
Sprache, Video, oder Daten) und die gesamte Anzahl von Bytes, die
die SDU 48 bilden. Ein Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet
erkennt, dass der Adressen-Header 25 die Informationen
enthält,
die dazu notwendig sind, das Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung
zu dem geeigneten Bestimmungs-Kundengerät 71 weiter zu leiten,
in derselben Art und Weise, wie eine Verbindungs-Fähigkeit
auf dem Internet eingerichtet wird.
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Wie
in 2 der Zeichnungen dargestellt ist, ist die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 in
der Lage, gleichzeitige Eingaben von mehreren der Kundengeräte 1 anzunehmen.
Die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 multiplexiert
in der Zeit-Domäne
die Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung, um ein multiplexiertes
Basisbandsignal 23 in Aufwärtsrichtung zu erzeugen. Als
ein Teil des Multiplexier-Vorgangs
kann die Teilnehmer-Zugangs-Schnittsteilen-Vorrichtung 10 eine
gleiche Priorität
unter allen Datenpaketen 24 in Aufwärtsrichtung zuweisen oder es
kann eine Priorisierungs-Funktion für jedes Datenpaket 24 in
Aufwärtsrichtung
durchführen.
Der Priorisierungs-Vorgang führt
zu einem Quality of Service (Qualität eines Dienstes) durch Steuern
einer Latenz jedes Datenpakets 24 in Aufwärtsrichtung.
Wie ein Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet erkennen wird,
müssen
die Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung von einem Sprach-
oder Video-Kommunikations-Signal zuverlässig und konsistent in einer
Realzeit geliefert werden, und zwar innerhalb der geeigneten Bandbreite,
und können
nicht eine verlorene Datenpaket-Rückübertragung tolerieren. Die
Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung
von einem Daten-Kommunikations-Signal können allerdings als Datenpaket-Bursts geliefert
werden und sind in der Lage, eine verlorene Datenpaket-Rückübertragung
zu tolerieren. Dementsprechend berücksichtigt ein Priorisierungs-Vorgang einen
Datenpa ket-Typ, wenn bestimmt wird, wann das Datenpaket 24 in
Aufwärtsrichtung
auf das multiplexierte Basisbandsignal 23 in Aufwärtsrichtung
aufgebracht werden soll.
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Wie
insbesondere 3 der Zeichnungen zeigt, führt eine
zentrale Verarbeitungseinheit („CPU") 60 in der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 (nachfolgend
bezeichnet als eine „SAID
CPU 60")
die Priorisierungs- und Multiplexiervorgänge durch. Ein entsprechender
Multiplexierer, der dieselben Funktionen durchführt, ist auch geeignet. Die
SAID CPU 60 empfängt
eine Vielzahl von Datenpaketen 24 in Aufwärtsrichtung
und kann eine Priorität
jedem Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung in einer von zwei
Arten und Weisen zuweisen.
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Ein
erstes Priorisierungs-Verfahren ist dasjenige, eine Priorität jedem
Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung
basierend auf einer Quellen-Port-Konfiguration der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 zuzuweisen.
Eine Priorität
eines einzelnen Datenpakets besteht aus zwei Teilen, einer Benutzer-Priorität, die entweder
normal oder hoch sein kann, und einer maximalen Latenzzeit, die
eine maximale Zeitdauer darstellt, für die ein Datenpaket zwischen
einem Senden und einem Empfangen verzögert werden kann. Die maximale
Latenzzeit ist dynamisch und nimmt im Wert ab, wenn der Frame in
einer Warteschlange wartet. Die Priorität wird aus einer Kombination
des Benutzer-Prioritätswerts
und dem maximalen Latenzzeitwert bestimmt und ist einem Prioritätswert von
0 bis 4 zugeordnet. Datenpakete mit höherer Priorität werden
zuerst gesendet. Zum Beispiel wird, wenn die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 mit
10 Ports entsprechend zu Alternative 1 der 2 konfiguriert
wurde, ein Teil der zehn Ports als ein Sprach-Port 68 zugeordnet,
ein Teil wird als ein Video-Port 69 zugeordnet und ein verbleibender
Teil wird als ein Daten-Port 70 zugeordnet. Basierend auf
der Quellen-Port-Konfiguration, über die
die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 eine
Kenntnis a priori besitzt, erzeugt die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 eine
hohe Priorität
und eine minimale Latenzzeit zu irgendeinem der Sprach-Ports 68 und
der Video-Ports 69. Signale von jedem Sprach-Port 68 haben
dieselbe, minimale Latenzzeit, die gegenüber der minimalen Latenzzeit
unterschiedlich sein kann, die Signalen von den Video-Ports 69 zugeordnet sind.
Ein Teil des Priorisierungs-Vorgangs der SAID CPU 60 in
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 nimmt
eine Vielzahl von Datenpaketen 24 in Aufwärtsrichtung
von den Sprach- und Video-Ports 68, 69 entsprechend
deren minimaler Latenzzeit an und ordnet die Priorität zu jedem
Datenpaket 24 in Aufwärtsrich tung
zu. Die SAID CPU 60 verschachtelt dann die Datenpakete 24 in
Aufwärtsrichtung,
die von den Daten-Ports 70 ankommen, ineinander, ordnet
deren Priorität
zu, typischerweise eine „normale" Priorität, und eine
längere,
minimale Latenzzeit, und erzeugt einen Multiplexer-Header 84, um
die zugeordneten Prioritäten
wiederzugeben. Das erste, priorisierende Verfahren ist am geeignetsten
für die
verdrahtete Verbindung zwischen der Vielzahl der Kundengeräte 1 und
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 und
kann nicht für
die drahtlose Verbindung zwischen den Kundengeräten 1 und der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 verwendet
werden.
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Ein
zweites, priorisierendes Verfahren ist dasjenige, den Adressen-Header 25 für jedes
Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung
zu interpretieren. Wie insbesondere die 3 und 4 der
Zeichnungen zeigen, trägt,
als Teil des Adressen-Headers 25, jedes Datenpaket 24 in
Aufwärtsrichtung
eine Anzeige über
den Typ eines Kommunikations-Signals, das darin enthalten ist. Die
SAID CPU 60 interpretiert den Adressen-Header 25,
um den Typ von Daten, enthalten in der SDU 48, zu bestimmen.
Basierend auf der Bestimmung weist die SAID CPU 60 die
geeignete Priorität
und die minimale Latenzzeit für
jedes Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung zu. Dementsprechend erfordert
das zweite Priorisierungs-Verfahren eine zusätzliche Verarbeitung durch
die SAID CPU 60. Wenn einmal die geeignete Priorität zugeordnet
ist, tritt eine Datenpaket-Einkapselung in Abhängigkeit von Multiplexer-Header 84 und
ein Verschachteln der verbleibenden Datenpakete 24 so,
wie dies zuvor beschrieben ist, auf. Das zweite Priorisierungs-Verfahren
ist am geeignetsten für
die Anordnungen, die eine drahtlose Verbindung zwischen mindestens
einem der Vielzahl der Kundengeräte 1 und
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 haben, können allerdings
auch in Verbindung mit der verdrahteten Verbindung zwischen den
Kundengeräten 1 und
dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 verwendet werden.
In der Anordnung, in der das Kundengerät 1 und das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 integral
miteinander aufgebaut sind, tritt eine Priorisierung, falls eine
vorhanden ist, unter Verwendung irgendeines Verfahrens auf.
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Die
SAID CPU 60 berechnet auch einen Wert 86 für eine zyklische
Redundanzprüfung
(Cyclic Redundancy Check – „CRC") für die Vielzahl
der Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung, akzeptiert durch die
SAID CPU 60. Der CRC-Wert 86 wird dann verwendet,
wenn das Datenpaket für
Fehler-Prüfzwecke empfangen
ist. Die SAID CPU 60 kapselt die Vielzahl der priorisierten
Datenpakete 24 und Aufwärtsrichtung
ein und hängt
den Multi plexer-Header 84 an den Beginn der priorisierten
Datenpakete und den CRC-Wert 86 an das Ende des Datenpakets
an, um ein multiplexiertes Basisbandsignal-Datenpaket in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen, wobei eine Vielzahl davon das multiplexierte Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung
aufweist. Die SAID CPU 60 überträgt das multiplexierte Basisbandsignal 23 in
Aufwärtsrichtung
zu einem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät Media Access Control Protocol
Controller („SAID
MCU") 85 für eine weitere
Verarbeitung. Die SAID MCU 85 kapselt eine Vielzahl der
multiplexierten Basisband-Datenpaketen in Aufwärtsrichtung ein und erzeugt
einen Media Access Control („MAC") Header 87,
und hängt
sie an um eine Payload Data Unit 88 („PDU") zu erzeugen. Die SAID MCU 85 verarbeitet
die eingekapselte PDU 88 in Sende-Fragmente 89 in
Aufwärtsrichtung,
geeignet für
ein Senden und ein Empfangen über
den IEEE 802.11 drahtlosen Kanal. Der MAC-Header 87 umfasst Informationen,
die sich auf eine Sequenzbildung der Sende-Fragmente 89,
die Zahl von Bytes in dem Sende-Fragment und eine gesamte Anzahl
von Fragmenten bei dem Senden zu Zwecken einer Wiederzusammenstellung
der Sende-Fragmente 89 nach einem Empfang über den
drahtlosen Kanal beziehen. Die Sende-Fragmente 89 in Aufwärtsrichtung
werden auf einem drahtlosen Funk-Frequenzträger 4 in Aufwärtsrichtung
durch einen ersten Modulator 39 in Aufwärtsrichtung moduliert, um ein
erstes, moduliertes Trägersignal 5 in
Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Das erste, modulierte Trägersignal 5 in Aufwärtsrichtung
ist ein drahtloses Kommunikations-Signal und wird drahtlos durch
den Sender 40 in Aufwärtsrichtung
für einen
Empfang durch das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 gesendet. Geeignete Frequenzen
für den
drahtlosen Funk-Frequenzträger 4 in
Aufwärtsrichtung
können
915 MHz, 2,4 GHz oder 5,8 GHz, in Abhängigkeit von dem zugeordneten Spektrum,
sein, und folgen vorzugsweise einem Drahtlos-Kommunikations-Protokoll, das passend
zu IEEE 802.11 ist. Das IEEE 802.11 ist ein drahtloser Vernetzungs-Standard,
der spezifisch unter Bezugnahme hier darauf eingeschlossen ist.
Die tatsächlichen
Frequenzen, die verwendet sind, sind eine Funktion des verfügbaren Spektrums
in einer bestimmten Lokalität.
Alternativ ist ein zu HiperLAN2 passender Vorgang geeignet. HiperLAN2
ist auch ein drahtloser Vernetzungs-Standard, der spezifisch hier unter
Bezugnahme darauf eingeschlossen wird. Die Drahtlos-Verbindungs-Modulations- und
Demodulations-Prozesse können
einen Direkt-Sequenz-Spreizspektrum-Prozess
(Direct Sequence Spread Spectrum Process – „DSSS"), einen Frequenz-Hopping-Spreizspektrum-Prozess
(Frequency Hopping Spread Spectrum Process – „FSSS") oder einen Vektor-Modulations-Prozess
einsetzen. Die Vektor-Modulations-Prozesse
setzen vorzugsweise einen Quadratur-Phasenverschiebungs-Verschlüsselungs-Prozess
ein, allerdings werden ein Bi-Phasenverschiebungs-Verschlüsselungs-Prozess,
oder irgendein anderer Modulations- und Demodulations-Prozess, die mit
digitalen Modulations-Techniken konsistent sind, arbeiten.
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Das
erste, modulierte Trägersignal 5 in
Aufwärtsrichtung
wird durch einen Empfänger 41 in
Aufwärtsrichtung
in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 empfangen und
wird durch einen Demodulator 42 in Aufwärtsrichtung in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 demoduliert,
um die Datensende-Fragmente 69 in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 zu
reproduzieren. Ein Media Access Control Processor 93 in
dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 („NAID MCU 93") rekonstruiert die
gesendete, eingekapselte PDU 81 in der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Einheit 6, um
ein demoduliertes Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Das demodulierte Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung
ist eine rekonstruierte Version des multiplexierten Basisbandsignals 23 in Aufwärtsrichtung,
von dem es abgeleitet ist. Es ist nicht wichtig, dass das demodulierte
Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung einem bestimmten
Format folgt, allerdings ist ein IP-Format bevorzugt, und das Format
muss die Priorisierung, ein Multiplexieren und die Bestimmungs-Adressier-Informationen
bewahren. Das allgemeine Format werden für sowohl das multiplexierte
Basisbandsignal 23 in Aufwärtsrichtung ebenso wie für das demodulierte
Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung sollte digital
sein und auf einem Datenpaket basieren. Aufgrund der digitalen Art der
Modulations- und Demodulations-Schritte
regeneriert der Rekonstruktions-Prozess nicht ein Bandrauschen heraus,
das in das Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung über eine
Verdrahtung an den Gebäuden 66 des
Teilnehmers eingeführt
wird.
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Das
erste, modulierte Trägersignal 5 in
Aufwärtsrichtung
kann entweder vor einem Senden von der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10,
oder wenn es durch das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 empfangen
ist, gefiltert werden. Ein Filtern nach einem Empfangen durch das
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 ist bevorzugt.
Der vorhandene, die Bandbreite begrenzende Aspekt einer digitalen
Abtastung begrenzt weiterhin das erste, modulierte Trägersignal 5 im
Band in Aufwärtsrichtung,
um Rausch-Produkte
von dem drahtlosen Sendevorgang zu entfernen. Dementsprechend nimmt
das demodulierte Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung
wieder die Informations-Integrität
des multiplexierten Basisbandsignals 3 in Aufwärtsrichtung
an und ordnet es außerhalb
des Bandrauschens, das auf dem Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung
vorhanden ist, an, wenn es von dem Kundengerät 1 über das
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 und zu dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 übertragen wird.
In bestimmten Fällen
gibt das Rauschen außerhalb
des Bands an dem Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung
Anlass zu Fehlern in dem Signal, das nach dem Demodulations-Prozess
zurückerhalten ist.
Unter Verwendung einer geeigneten Vorwärts-Fehlerkorrektur, vorzugsweise
eine Konvolution eines Codierens und eines Decodierens, können die
Fehler in dem Demodulations-Vorgang identifiziert werden und korrigiert
werden, um weiter die Informations-Integrität des originalen Basisbandsignals 3 in
Aufwärtsrichtung
wieder herzustellen.
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Ein
Prozessor 90 in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 (nachfolgend „NAID CPU 90") interpretiert den
Adressen-Header 25 jedes Datenpakets 24 in Aufwärtsrichtung,
um eine spezifizierte Bestimmungs-Adresse zu bestimmen. Eine Durchsichts-Tabelle,
gespeichert in dem Speicher in der Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Einheit 6,
identifiziert die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit oder
die Einheiten 10, die die Bestimmungs-Adresse unterstützen. Falls
die Bestimmungs-Adresse zu einem der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräte 10 hinweist,
das durch dasselbe Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 bedient
wird, wird das Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung, das die spezifizierte
Bestimmungs-Adresse besitzt, zu dem Pfad in Abwärtsrichtung weitergeführt und
wird zu dem geeigneten Bestimmungs-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 gesendet, ohne
nach vorne über
das Kopfende 21 geführt
zu werden. Falls die Bestimmungs-Adresse 72 das eine der
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräte 10 anpasst, das
durch das empfangende Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 unterstützt wird,
trennt das empfangende Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 das
Datenpaket 24 in Aufwärtsrichtung von
dem demodulierten Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung
ab und setzt es datenpaketmäßig für ein Senden
auf dem Pfad in Abwärtsrichtung
zu dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10, bezeichnet durch
die Bestimmungs-Adresse, um. Solche Datenpakete 24 in Aufwärtsrichtung,
die Bestimmungs-Adressen haben, die nicht in der lokalen Durchsichts-Tabelle
des Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Geräts 6 vorgefunden werden,
verbleiben in dem demodulierten Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung
für ein
Senden zu dem Kopfende 21 hin. Beim Weiterführen des
Datenpa kets 24 in Aufwärtsrichtung
zu dem Kopfende 21 hin verwendet ein zweiter Modulator 43 in
Aufwärtsrichtung
das demodulierte Basisbandsignal 7 in Aufwärtsrichtung,
um einen linearen Breitband-Funk-Frequenzträger 8 in Aufwärtsrichtung
zu modulieren, um ein zweites, moduliertes Trägersignal 9 in Aufwärtsrichtung
zu erzeugen. Das zweite, modulierte Trägersignal 9 in Aufwärtsrichtung
ist ein Format, das mit dem linearen Breitband-Netzwerk 2 kompatibel ist.
Zum Beispiel kann der zweite Modulator 43 in Aufwärtsrichtung
ein DOCSIS Modem sein, um das zweite, modulierte Trägersignal
in Aufwärtsrichtung
in ein DOCSIS Format zu modulieren und zu senden. Der zweite Modulator 43 in
Aufwärtsrichtung
in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 moduliert den
linearen Breitband-Funk-Frequenzträger 8 in Aufwärtsrichtung
und setzt das zweite, modulierte Trägersignal 9 in Aufwärtsrichtung
auf das lineare Breitband-Netzwerk 2 für ein Senden zu dem Kopfende 21 für eine weitere
Verteilung zu dem geeigneten Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 und dem Bestimmungs-Gerät 71 ab.
Da das sich außerhalb
des Bands befindliche Rauschen in dem Basisbandsignal 3 in
Aufwärtsrichtung
entfernt ist, führt
die Baum- und Verzweigungs-Anordnung, die in dem linearen Breitband-Netzwerk 2 vorhanden
ist, nicht zu denselben Problemen eines Aufsummierens des Rauschens
in dem Pfad in Aufwärtsrichtung,
die in dem herkömmlichen
System vorhanden sind. Dementsprechend ist ein Verfahren gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung in der Lage, effektiv den Teil des Netzwerk-Spektrums,
das zu dem Pfad in Aufwärtsrichtung
zugeordnet ist, auf dem linearen Breitband-Netzwerk, zum Beispiel
das 5–40
MHz Spektrum auf ein HFC-Netzwerk, zu verwenden.
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Um
die lokale Durchsichts-Tabelle in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 aufzubauen,
führen
das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 und das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellengerät 10 eine
Verhandlung durch, in der das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 eine Anforderung
für eine
Verhandlung initiiert. Die Anforderung tritt über einen gesonderten, drahtlosen
Dienst-Kanal, initiiert durch das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10,
auf, wenn sich eine Konfiguration eines Kundengeräts ändert. Eine Änderung
tritt dann auf, wenn ein Kundengerät zu einem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 hinzugefügt oder
davon entfernt wird. Das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 sendet Informationen
zu dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6,
die sich auf eine Anzahl von Kundengeräten, die unterstützt sind, den
Informations-Typ (d.h. Sprache, Video oder Daten) jedes unterstützten Kundengeräts 1, 71,
die Adressen jedes Kundengeräts 1, 71 ebenso
wie auf eine angeforderte Bandbreite beziehen. Das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 nimmt
die Informationen an und bestimmt, wie es am besten und am effizientesten
die Änderung,
die vorgenommen werden soll, unterstützen kann, und antwortet auf
das initiierende Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 mit einem Niveau
eines Dienstes, das es empfangen wird. Das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 nimmt
das Niveau eines Dienstes an und richtet eine Kommunikation mit
dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 danach ein. Das
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät modifiziert seine lokale
Durchsichts-Tabelle entsprechend zu den neuen Informationen, die
durch das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 empfangen sind.
In bestimmten Fällen
kann das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 nicht
in der Lage sein, vollständig
die Konfigurations-Änderung
anzupassen, wobei, in einem solchen Fall, sie entweder die angeforderte
Konfigurations-Änderung
zurückweist, die
Konfigurations-Änderung
annimmt, allerdings das Niveau eines Dienstes für andere solche der Kundengeräte in der
Konfiguration verringert, oder, in seltenen Fällen, das Niveau eines Dienstes
für eine
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtungen verringern
wird, die nicht eine Konfigurations-Modifikation anforderten.
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Insbesondere
in 7 der Zeichnungen ist ein Beispiel einer Direct
Sequence Spread Spectrum („DSSS") Network Access
Interface Device („NAID") 702 entsprechend
den Lehren der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die DSSS NAID 702 ist
aus fünf Hauptabschnitten
aufgebaut: einem Modem in Abwärtsrichtung,
einem Modem in Aufwärtsrichtung,
einer Zugriffspunkt-Schnittstelle, einem drahtlosen DSSS-Block in
Abwärtsrichtung
und einem drahtlosen DSSS-Block in Aufwärtsrichtung.
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In
einem spezifischen Beispiel, wie es in 7 der Zeichnungen
dargestellt ist, wird ein 64/256QAM moduliertes HF-Signal in Abwärtsrichtung,
das einen Frequenz-Bereich
zwischen 54 und 850 MHz besitzt, durch einen Diplex-Filter 714 von dem
linearen Breitband-Netzwerk empfangen (2 in den 1 und 2 der
Zeichnungen). Das HF-Signal
in Abwärtsrichtung
wird gefiltert, verstärkt
und gefiltert, bevor es zweimal nach unten in einem HF-Tuner 716 gewandelt
wird. Der HF-Tuner 715 verarbeitet das HF-Signal in Abwärtsrichtung
in ein 36/44 MHz ZF-Signal. Ein 10-Bit-Analog-Digital-Wandler 718 in
Abwärtsrichtung
tastet das analoge ZF-Signal, es zu einer digitalen Wellenform umwandelnd,
ab. Ein Quadratur-ZF-Demodulator 720 demoduliert die 64/256QAM
digitale Wel lenform mit einem zurückgewonnenen Takt und einer
Träger-Zeitabstimmung,
filtert und egalisiert die Daten. Das Ergebnis der Demodulation
wird zu einem Vorwärts-Fehler-Korrektur-Prozessor 722 in
Abwärtsrichtung
gesendet, der die Daten synchronisiert, entschachtelt, decodiert,
unter Verwendung eines Reed-Solomon-Polynoms, und entrandomisiert.
Der im Fehler korrigierte und decodierte Ausgang wird zu einem Prozessor 724 in
Abwärtsrichtung
gesendet, der zu DOCSIS passende physikalische und Media Access
Control Funktionen durchführt.
Genauer gesagt nimmt der Prozessor 724 in Abwärtsrichtung eine
Konkatenation bzw. Verkettung der Fragmente in Abwärtsrichtung
vor und nimmt ein Filtern der bis zu 256 Bestimmungs-Adressen vor.
Der Prozessor 724 in Abwärtsrichtung nimmt auch eine
System-Zeitabstimmung und Synchronisation, eine Priorisierung der
Quality of Service (Qualität
eines Dienstes), eine Bandbreiten-Zuordnung, eine Fehlererfassung,
ein Fehler-Handling, eine Fehler-Beseitigung, vor und führt Negotiations-Vorgänge mit
dem Kopfende (21 in 1 der Zeichnung)
für ein
Registrieren neuer NAIDs (6 in den 1 und 2 der
Zeichnungen) durch. Die Daten in Abwärtsrichtung werden dann zu
einer zentralen Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit – „CPU") 726 des
Systems geschickt. Die System-CPU 726 liefert 56-Bit Data
Encryption Standard („DES") Schlüssel-Informationen zu
einem DES-Entschlüsselungs-Prozessor 728,
um Privat-Entschlüsselungs-Funktionen
durchzuführen. Der
Data Encryption Standard wird hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen.
Die System-CPU 726 nimmt auch eine Steuerung der Synthetisierer-Funktionen
für ein
geeignetes Einstellen der Misch- und Demodulations-Frequenzen vor.
Die System-CPU 726 enthält
auch Netzwerk-Verwaltungs-Protokolle, wie
beispielsweise SNMP, DHCP und NAT, und eine Internet Protokoll Router-Fähigkeit, um Datenpakete zu
geeigneten SAIDs 10 basierend auf Bestimmungs-Adressen weiter zu
führen.
Der System-Speicher 734 umfasst eine Direct-Memory-Access-(„DMA")-Steuereinheit zum
Handhaben der hohen Daten-Rate ohne eine Intervention von der System-CPU 726.
Die DMA-Steuereinheit verwaltet die Übertragung der entschlüsselten
Daten zu dem System-Speicher 734 über einen System-Datenbus 730. Die
DMA-Steuereinheit verwaltet die Übertragung der
Daten zu einer IEEE 802.11 Media Access Control-(„MAC")-Protokoll-Steuereinheit 732 für eine Verarbeitung.
Wie einem Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich ist,
ist dabei eine hohe Daten-Rate zu und von der MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 vorhanden.
Demzufolge ist kein Erfordernis vorhanden, Daten in die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 unter
Verwendung eines System-Speichers 734 hinein und heraus
zu puffern. Die System-CPU 726 liefert Informationen zu
der MAC-Protokoll-Steuereinheit 732, die sich auf eine
Bestimmungs-SAID 10 beziehen. Dies triggert die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732,
um ein Signal einer Anforderung, um zu senden (Request to Send – "RTS"), direkt zu der
Bestimmungs-SAID 10 zu senden. Wenn die Bestimmungs-SAID 10 bereit
ist, Daten zu empfangen, gibt sie ein Signal klar, um zu senden
(Clear to Send – „CTS"), aus. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 empfängt das
CTS-Signal. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 formatiert
dann die Payload-Dateneinheit (92 in 6 der
Zeichnungen) und hängt
an sie einen Header (95 in 6 der Zeichnungen)
an, um ein Datenpaket in Abwärtsrichtung
(75 in 6 der Zeichnungen) zu erzeugen.
Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 überträgt das Datenpaket in Abwärtsrichtung
zu einem digitalen Basisband-Prozessor 738. Der digitale
Basisband-Prozessor 738 taktet das Datenpaket in Abwärtsrichtung
und verschlüsselt
es und codiert unterschiedlich das Datenpaket in Abwärtsrichtung,
bevor eine Spreiz-Spektrum-Modulation
angewandt wird. Der Quadratur-Phasen-Verschiebungsschlüssel des
digitalen Basisband-Prozessors 738 moduliert das Datenpaket,
um ein Basisbandsignal zu erzeugen, das I- und Q-Komponenten besitzt.
Der digitale Basisband-Prozessor 738 spreizt dann die I-
und Q-Symbole mit einem Pseudo-Random-Zahl-Sequenz-Generator und
schickt sie zu einem Digital-Analog-Wandler 740, wo das
Basisbandsignal in eine analoge Wellenform umgewandelt wird. Die
analoge Wellenform wird zu einem Quadratur-ZF-Modulator 742 gesendet, der
eine Formung und Filterung anwendet und es in ein ZF-Signal aufwärts wandelt.
Das verstärkungs-gesteuerte
ZF-Signal wird weiterhin nach oben zu dem 2,4 bis 2,5 GHz Band durch
einen Sendemischer 744 gewandelt. Das Ausgangssignal von
dem Sendemischer 744 wird bei 756 gefiltert und
bei 758 zu einem optimierten Ausgangspegel in der Leistung
gesteuert, bevor es in einen Sende/Empfangs-Diversity-Schalter 746 zugeführt wird.
Ein optimaler Leistungspegel ist anwendungsabhängig und unterscheidet sich
für jede
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Einheit in einem System. Der Diversity-Schalter 746 verbindet
das Ausgangssignal mit einer Sendeantenne 748 für ein Senden
durch das NAID 6 und einen darauf folgenden Empfang durch
das SAID 10. Die AMAC-Schalter-Steuerleitung 736 steuert
die Position des Diversity-Schalters 746, um die Sendeantenne 748 zum Zuführen der
Anforderung, ein Signal zu senden, zu verbinden. Die MAC-Schalter-Steuerleitung 736 schaltet
dann die Position des Diversity-Schalters 746 um, um die
Empfangsantenne 750 für
ein Empfangen des Hinweises, klar um ein Si gnal zu senden, zu verbinden.
Wie in 7 beschrieben und dargestellt ist, kann das NAID 6 separate
Sende- und Empfangsantennen 748, 750, jeweils
mit einem Doppel-Pol/Doppel-Throw-Diversity-Schalter 746,
aufweisen. Alternativ kann das NAID eine einzelne Sende/Empfangsantenne 752 zur
Verwendung mit Einzelpol/Doppel-Throw-Diversity-Schalter 754 aufweisen.
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Wie
weiterhin 7 der Zeichnungen zeigt, wird
ein drahtloses Signal in Aufwärtsrichtung,
das eine Frequenz in dem 2,4 bis 2,5 GHz Bereich besitzt, durch
die Empfangsantenne 750 empfangen und mit einem dielektrischen
Filter (nicht dargestellt) gefiltert. Der Diversity-Schalter 746 befindet
sich in einer Position, die die Empfangsantenne 750 mit
der drahtlosen Empfangsschaltung in dem NAID 6 verbindet.
Ein Niedrig-Rausch-Verstärker 760 stellt
die empfangene Rausch-Figur ein und verstärkt geeignet im Signal das
empfangene Signal. Nach einer Filterung bei 746 wird das
Signal in dem Mischer 766 nach unten zu einem ZF-Signal
mit 280 MHz gewandelt. Das ZF-Signal wird bei 744 im Basisband
gefiltert und wird zu einem Quadratur-Demodulator 768 gesendet.
Der Quadratur-Demodulator 768 weist einen begrenzenden
Verstärker,
einen Basisband-Demodulator
und Basisband-Tiefpassfilter auf. Die sich ergebenden I- und Q-Quadratur-Signale werden in digitale
Wellenformen in dem Analog-Digital-Wandler 770 gewandelt
und zu dem digitalen Basisband-Prozessor 738 gesendet.
Der digitale Basisband-Prozessor 738 korreliert
die Pseudo-Random-Zahl-Spreizung, um sie zu entfernen und die differenziellen
Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Verschlüsselungs-Daten zurückzugewinnen.
Der digitale Basisband-Prozessor erfasst, identifiziert und verriegelt
auf dem Signal und deckt die Symbol-Zeitabstimmungsphase und -Frequenz
auf. Der digitale Basisband-Prozessor 738 verwendet die
Symbol-Zeitabstimmungs-Phase und -Frequenz, um eine Tracking-Schleife
für eine
Daten-Akquisition zu initiieren. Wenn der digitale Basisband-Prozessor 738 erfolgreich
ein Tracking der demodulierten Daten beginnt, entschlüsselt er
die Direkt-Spreizungs-Daten, um die Sende-Fragmente in Aufwärtsrichtung
(89 in 4 der Zeichnungen) für eine Verarbeitung
in der IEEE 802.11 MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 zu
verarbeiten. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 stellt
die Verknüpfungs-Funktion
bereit, um die PDU in Aufwärtsrichtung
(88 in 4 der Zeichnungen) zurückzugewinnen.
Jede eingekapselte PDU weist den MAC-Header (87 in 4),
eine Präambel
und einen Start-Frame-Begrenzer, die Daten und den CRC-Wert (86 in 4 enthaltend),
auf. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 verarbeitet und
interpretiert den MAC-Header und den Start-Frame-Begrenzer, bestimmt
einen Modus und eine Länge
einer ankommenden PDU und prüft
den CRC-Wert. Falls der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten beschädigt bzw.
unbrauchbar sind, sondert die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 das
momentane Datenpaket aus und gibt eine Rücksende-Anforderung aus. Falls
der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten akzeptierbar sind, dann verarbeitet
die MAC-Protokoll-Steuereinheit 732 weiter
das Datenpaket, um den MAC-Header 87 abzustreifen, und
setzt das Datenpaket auf den System-Datenbus 730 für eine Zuführung zu
der System-CPU 726 über
den System-Speicher 734. Die System-CPU 726 führt einen 56-Bit
DES-Schlüssel zu
einem DES-Verschlüsselungs-Block 772 zu,
der jedes Datenpaket, das empfangen ist, verschlüsselt. Jedes verschlüsselte Datenpaket
wird zu einem Prozessor 774 in Aufwärtsrichtung geschickt, der
Elemente einer Zeit-Synchronisation mit dem Kopfende (21 in 1),
eine Bandbreiten-Anforderungs-Verhandlung und eine Konkurrenz-Situations-Auflösung handhabt.
Datenpakete werden dann mit Reed-Solomon für eine Vorwärts-Fehler-Korrektur in einem
Vorwärts-Fehler-Korrektur-Block 776 in
Aufwärtsrichtung
codiert. Der Vorwärts-Fehler-Korrektur-Block
in Aufwärtsrichtung
randomisiert, hängt
ein Präambleto
eines Beginns eines Datenpakets an, listet die QPSK/QAM-Modulations-Symbole auf und egalisiert das
Sende-Signal vor. An diesem Punkt in dem Prozess ist ein Ausgang
des Vorwärts-Fehler-Korrektur-Blocks 776 in
Aufwärtsrichtung
eine digital geformte Impuls-Wellenform. Die digitale Wellenform wird
dann zu einer ZF-Zentral-Frequenz
durch einen Quadratur-ZF-Modulator 778, ein Ausgangs-Daten-Burst
erzeugend, das Daten unter einer variablen Symbolrate in entweder
einem QPSK oder einem 16-QAM Format enthält, gewandelt. Ein 10-Bit Digital-Analog-Wandler 780 wandelt
das Ausgangs-Daten-Burst-Signal zu einer 5–65 MHz Analog-Wellenform.
Die analoge Wellenform wird bei 782 gefiltert und durch
einen automatischen verstärkungs-gesteuerten
Leistungs-Verstärker 784 verstärkt. Das verstärkte Signal
wird wieder bei 786 gefiltert, bevor es auf das lineare
Breitband-Netzwerk 2 über
den Diplexer-Filter 714 gegeben wird. Leistung wird zu
dem NAID über
die koaxiale Verbindung zu dem linearen Breitband-Netzwerk (2 in 1 der
Zeichnungen) zugeführt.
Das AC-Leistungs-Signal wird, bei zum Beispiel 60 Hz oder 50 Hz,
auf dem Kommunikations-Signal überlagert.
Der Diplexer-Filter 714 separiert
das Niederfrequenz-Leistungs-Signal von dem Kommunikations-Signal
mit höherer
Frequenz. Das Niederfrequenz Leistungs-Signal wird zu einer Energieversorgung 788 geschickt,
wo die AC-Leistung in eine DC unter Verwendung von bekannten Techniken umgewandelt
wird und dann über
das NAID über Leistungs-Busse 790 verteilt
wird.
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Insbesondere
in 8 der Zeichnungen ist ein Direkt-Spreiz-Spektrum-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit-Blockdiagramm 802 entsprechend
den Lehren der vorliegenden Erfindung dargestellt, in dem ein IEEE
802.11 Drahtlos-DSSS-Signal durch eine Empfangsantenne 804 empfangen
wird. Die primäre
Funktion in Abwärtsrichtung
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit 802 ist die
Zuführung
des geeigneten Signals zu einem Kundengerät 830 (71 in 2)
mit bezeichneter Bestimmung. Mit einem Diversity-Schalter 806 in einer
Empfangs-Position wird das empfangene Signal zu einem Verstärker 808 mit
niedrigem Rauschen gesendet, der die empfangene Rausch-Figur und geeignete
Signal-Verstärkungen
des empfangenen Signals einstellt. Nach einem Filtern bei 810 wird
das Signal in einem Mischer 812 zu einem ZF-Signal mit 280
MHz nach unten gewandelt. Das ZF-Signal wird bei 814 im
Basisband gefiltert und wird zu einem Quadratur-Demodulator 816 geschickt.
Der Quadratur-Demodulator 816 weist einen begrenzenden
Verstärker,
einen Basisband-Demodulator und Basisband-Tiefpassfilter auf. Die
erhaltenen I- und Q-Quadratur-Signale werden zu digitalen Wellenformen
in einem Analog-Digital-Wandler 818 umgewandelt und zu
dem digitalen Basisband-Prozessor 820 geschickt. Der digitale
Basisband-Prozessor 820 korrigiert das Pseudo-Random-Zahl-Spreizen, um es zu entfernen
und um die differenziellen Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Verschlüsselungs-Daten
zurückzugewinnen.
Der digitale Basisband-Prozessor 820 erfasst,
identifiziert und verriegelt auf dem Signal und deckt die Symbol-Zeitabstimmungs-Phase
und -Frequenz auf. Der digitale Basisband-Prozessor 820 verwendet
die Symbol-Zeitabstimmungs-Phase und -Frequenz, um eine Tracking-Schleife
für eine
Daten-Akquisition zu initialisieren. Wenn der digitale Basisband-Prozessor 820 erfolgreich
ein Nachführen (Tracking)
der demodulierten Daten beginnt, entschlüsselt er die Direkt-Spreizungs-Daten,
um die Sende-Fragmente in Abwärtsrichtung
(94 in 6 der Zeichnungen), um sie auf
einen System-Datenbus 822 zu geben, und in einer IEEE 802.11 MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 zu
verarbeiten, zu präparieren.
Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 liefert
die Verkettungs-Funktion, um die Datenpakete in Abwärtsrichtung
(75 in 6 der Zeichnungen) zurückzugewinnen.
Jedes Datenpaket weist den MAC-Header (87 in 6),
enthaltend eine Präambel,
und einen Start-Frame-Begrenzer,
die Daten, und den CRC-Wert (86 in 4), auf.
Die MAC-Protokoll- Steuereinheit 824 verarbeitet
und interpretiert den MAC-Header (87 in 6)
und den Start-Frame-Begrenzer, bestimmt einen Modus und eine Länge des
ankommenden Datenpakets und prüft
den CRC-Wert (86 in 6). Falls
der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten unbrauchbar bzw. beschädigt sind, sondert
die MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 das momentane Datenpaket
aus und gibt eine Rücksende-Anforderung
aus. Falls der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten akzeptierbar sind,
verarbeitet die MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 weiter
das Datenpaket, um den MAC-Header abzustreifen und das Datenpaket
auf dem System-Datenbus 822 für eine Zuführung zu einer System-CPU 826 über den
System-Speicher 828 aufzubringen. Eine System-Schnittstelle,
die den digitalen Basisband-Prozessor 820, den System-Datenbus 822,
die MAC-Protokoll-Steuereinheit 824, den System-Speicher 828 und
die System-CPU 826 aufweist, wird unterbrochen angesteuert,
um die hohen Datenübertragungs-Geschwindigkeiten
zu unterstützen.
Der System-Speicher 828 weist eine Direct-Memory-Access-Steuereinheit
auf, um eine tatsächliche
Datenübertragung
zu und von dem System-Speicher 828 ohne eine Intervention
von der System-CPU 826 oder der MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 zu übertragen.
Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 824 und
die System-CPU 826 werden über eine Hardware-Unterbrechung hingewiesen,
wenn Daten zur Verarbeitung bereit sind, und wenn ein Speicher-Empfangspuffer voll
ist. Die System-CPU 826 empfängt und interpretiert den Adressen-Header
(25 in 6) jedes Datenpakets und demultiplexiert
jedes Datenpaket für
ein Senden zu Kundengeräten 830 mit
bezeichneter Bestimmung (71 in 2).
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Wie
weiterhin 8 der Zeichnungen zeigt, sammelt,
codiert und multiplexiert eine primäre Funktion in Aufwärtsrichtung
der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit die Signale von einer Vielzahl
von initiierenden Kundengeräten 832 (1 in 2 der
Zeichnungen) auf einem einzelnen Signal für ein drahtloses Senden zu
dem NAID (6 in 1 der Zeichnungen). 8 der
Zeichnungen stellt eine DSSS Alternative der SAID dar, bei der eine
Vielzahl von initiierenden Kundengeräten 832 Signale in
Aufwärtsrichtung
erzeugt. Jedes Signal in Aufwärtsrichtung
wird in ein Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung codiert (3 in 3 der
Zeichnungen). Die System-CPU 826 empfängt jedes Basisbandsignal 3 in Aufwärtsrichtung,
priorisiert es, multiplexiert es und erzeugt es und hängt den
Adressen-Header (25 in 4 der Zeichnungen)
und den Multiplexer-Header (84 in 4 der Zeichnungen)
an jedes Datenpaket an, bevor es auf den System-Datenbus 822 für eine Speicherung
in dem System-Speicher 828 gegeben wird. Die MAC-Protokoll- Steuereinheit 824 empfängt die
Vielzahl der Datenpakete, gespeichert in dem System-Speicher 828,
und kapselt sie ein und fragmentiert dann das Datenpaket für ein Senden über die
IEEE 802.11 drahtlose Verbindung. Der digitale Basisband-Prozessor 820 taktet
und verschlüsselt die
Sende-Fragmente in Abwärtsrichtung
(89 in 4 der Zeichnungen) und codiert
differenziell die Sende-Fragmente in Abwärtsrichtung vor einem Anwenden
einer Spreiz-Spektrums-Modulation. Der Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Schlüssel des
digitalen Basisband-Prozessors 820 moduliert jedes Fragment,
um ein Basisbandsignal zu erzeugen, das I- und Q-Komponenten besitzt.
Der digitale Basisband-Prozessor 820 spreizt dann die I-
und Q-Symbole mit einem Pseudo-Random-Zahl-Sequenz-Generator und schickt
sie zu einem Digital-Analog-Wandler 834, wo das Basisbandsignal
in eine analoge Wellenform umgewandelt wird. Die analoge Wellenform
wird zu einem Quadratur-ZF-Modulator 836 geschickt, der
eine Formung und Filterung vornimmt und es in ein ZF-Signal aufwärts wandelt.
Das Verstärkungs-gesteuerte
ZF-Signal wird weiterhin zu einem 2,4 bis 2,5 GHz Band durch einen
Sendemischer 838 aufwärts
gewandelt. Das Ausgangssignal von dem Sendemischer 838 wird
bei 840 gefiltert und wird bei 842 zu einem optimierten
Ausgangspegel in der Leistung gesteuert, bevor es in den Sende/Empfangs-Diversity-Schalter 806 zugeführt wird.
Ein optimaler Leistungspegel ist anwendungsabhängig und unterscheidet sich
für jede
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheit in einem System. Der Diversity-Schalter 806 verbindet
das Ausgangssignal mit einer Sendeantenne 844 für ein drahtloses
Senden durch das NAID und einen darauf folgenden Empfang durch das
SAID. Die AMAC-Schalter-Steuerleitung 846 steuert die Position
des Diversity-Schalters 806, um die Sendeantenne 844 für eine Zuführung der
Anforderung, das Signal zu senden, zu verbinden. Die MAC-Schalter-Steuerleitung 846 schaltet
dann die Position des Diversity-Schalters 806, um die Empfangsantenne 804 für einen
Empfang eines Hinweises, klar, um ein Signal zu senden, zu verbinden.
Wie beschrieben und in 8 dargestellt ist, kann die
SAID 6 separate Sende- und Empfangsantennen 844, 804 jeweils
mit in einem Doppel-Pol/Doppel-Arm(Throw)-Diversity-Schalter 806 aufweisen.
Alternativ kann die SAID eine Einzel-Sende/Empfangs-Antenne 848 zur
Verwendung mit einem Einzel-Po/Doppel-Arm-Diversity-Schalter 850 aufweisen.
Die MAC-Schalter-Steuerleitung 846 steuert
den Diversity-Schalter 806, 850 ähnlich in
beiden Alternativen.
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Insbesondere
in 9 der Zeichnungen ist ein Beispiel eines Frequenz-Hopping-Spreiz-Spektrums
(Frequency Hopping Spread Spectrum – „FHSS") der Netzwerk-Zugangs-Schnittsteilen-Vorrichtung 902 gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei alle Elemente dieselben wie
in der DSSS Alternativen der NAID 702 mit der Ausnahme
der Sende- und Empfangsschaltung, angeordnet in Abwärtsrichtung
und in Aufwärtsrichtung, jeweils,
von einem digitalen Basisband-Prozessor 904, sind. Dementsprechend
ist es, zu Zwecken, eine Wiederholung zu vermeiden, der unterschiedliche Bereich
der FHSS Ausführungsform,
der in diesem Abschnitt diskutiert wird. In dem Prozess in Abwärtsrichtung
codiert der digitale Basisband-Prozessor 904 als Konvolution
die Datenpakete, empfangen von einer MAC-Protokoll-Steuereinheit 906, über einen
System-Datenbus 908 in
I- und Q-Digital-Daten-Kanäle.
Der digitale Basisband-Prozessor 904 schickt die I- und
Q-Digital-Daten-Kanäle
zu einem analogen Basisband-Prozessor 910 in Abwärtsrichtung.
Der analoge Basisband-Prozessor 910 in Abwärtsrichtung
filtert, codiert differenziell und wandelt die digitalen Signale
in gefilterte und codierte, analoge, äquivalente Signale um. Dementsprechend
sind die Daten QPSK moduliert und weisen ein Basisband-Quadratur-Signal
auf, das I- und Q-Komponenten besitzt. Das erhaltene Signal wird
zu einer Zwischenfrequenz in einem ZF-Mischer 912 aufwärts gewandelt.
Ein Eingang zu dem Mischer 912 ist ein Ausgang eines Frequenz-Hopping-Generators 916. Der
Generator 916 weist zwei spannungs-gesteuerte Oszillatoren 918, 920 („VCO") in einer phasen-verriegelten
Schleife und eine Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 917 auf.
Während
ein VCO 918 als Eingang zu dem ZF-Mischer 912 arbeitet, schwenkt
der andere VCO 920 zu einer neuen Frequenz. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 weist die
Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 917 an, die geeignete
Frequenz zu erzeugen. Ein Schalter 922 wechselt zwischen
den zwei VCOs 918, 920, so wie die Frequenzen
zwischen den verschiedenen Werten schwanken. Das ZF-Signal wird
dann bei 924 gefiltert und erneut in einem Mischer 926 zu
einem 2,4 GHz bis 2,5 GHz HF-Signal aufwärts gewandelt. Das aufwärts gewandelte
HF-Signal wird dann bei 928 gefiltert, um eine ZF-Bildfrequenz zu entfernen. Das
gefilterte und aufwärts
gewandelte Signal wird dann in einem Leistungs-Verstärker 930 verstärkt. Ein
Dreifach-Pol, Doppel-Throw-(Arm)-Diversity-Schalter 932 befindet sich
in einer Sende-Position und richtet das verstärkte Signal zu der Sendeantenne 934 für eine drahtlose Übertragung
zu einer empfangenden FHSS SAID. Alternativ kann das FHSS NAID
Beispiel eine einzelne Sende/Empfangs-Antenne 936 und einen
Einzel-Pol/Doppel-Throw-Diversity-Schalter 938 verwenden.
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Wie
weiterhin 9 der Zeichnungen zeigt, empfängt die
FHSS NAID ein IEEE 802.11 drahtloses Signal an die Empfangsantenne 940.
Mit dem Diversity-Schalter 932 oder 938 in einer
Empfangs-Position wird das empfangene Signal an einem dielektrischen
Filter 942 gefiltert. Ein Niedrigrausch-Verstärker 944 stellt
die empfangene Rausch-Figur und eine geeignete Signal-Verstärkung ein.
Das Signal wird dann zu einem 280 MHz ZF-Signal in einem HF-Mischer 946 gewandert
und dann bei 948 gefiltert und weiter nach unten gewandelt,
um die Frequenz-Hopping-Sequenz in dem Mischer 950 wieder in
Einklang zu bringen. Der Frequenz-Eingang zu dem Mischer 950 weist
den Ausgang des Frequenz-Hopping-Generators 916, wie er
durch die MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 angewiesen und durch
die Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 917 gesteuert
ist, auf. Das sich ergebende ZF-Signal wird in einen Analog-Basisband-Prozessor 952 in Abwärtsrichtung
eingegeben. Der Analog-Basisband-Prozessor 952 wandelt
das Signal zu einem Basisband nach unten, um I- und Q-Signale zu
erzeugen, und digitalisiert die analogen Signale in einem 10-Bit
Analog-Digital-Wandler für
ein Senden zu dem Digital-Basisband-Prozessor 904.
Der Digital-Basisband-Prozessor 904 führt eine Komplex-Frequenz-Drehung
durch, um irgendein Frequenz-Offset und einen Phasenfehler zwischen
dem Sender in der SAID und dem Empfänger in der NAID einzustellen.
Der Digital-Basisband-Prozessor 904 nimmt
dann eine Symbol-Zeitabstimmung und eine Trägerfrequenz-Akquisition und
-Protokollierung vor. Der Digital-Basisband-Prozessor 904 liefert
auch eine automatische Verstärkungs-Steuerung
in Bezug auf das demodulierte Basisbandsignal und einen Entscheidungs-Schwellwert-Vergleich
des I- und Q-Kanals gegenüber
einem geeigneten Referenzpegel. Das Paar der I- und Q-Soft-Entscheidungs-Signale
wird dann zu einem Viterbi-Decoder-Bereich des Digital-Basisband-Prozessors 904 geschickt.
Der Digital-Basisband-Prozessor 904 bestimmt auch die Synchronisationsgrenze
der QPSK-Symbole, führt den
Vorwärts-Fehlerkorrektur-Decodier-Prozess durch
und stellt die Datensende-Fragmente für eine Interpretation und Verarbeitung
durch die MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 wieder
her. Jedes Sende-Fragment besitzt eine Präambel und einen Header, einen
Start-Frame-Begrenzer, Daten und einen CRC-Wert enthaltend. Die
MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 verarbeitet den Start-Frame-Begrenzer
und den Header, prüft
den CRC-Wert und bestimmt den Modus und die Länge der ankommenden Nach richt. Falls
der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten unbrauchbar bzw. beschädigt sind,
gibt die MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 eine Rückübertragungs-Anforderung
zum Zuführen
zu der SAID aus. Falls der CRC-Wert anzeigt, dass die Daten nicht
beschädigt sind,
stellt die MAC-Protokoll-Steuereinheit 906 das Datenpaket
wieder her und schickt es zu einer System-CPU 956 über den
System-Datenbus 908 und den System-Speicher 958.
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In 10 der
Zeichnungen ist eine FHSS Alternative der SAID entsprechend den
Lehren der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei alle Elemente dieselben
sind wie sie in der DSSS Alternativen der SAID 802 beschrieben
sind, mit Ausnahme der Sende- und Empfangsschaltung, angeordnet
in Abwärtsrichtung
und Aufwärtsrichtung,
jeweils, von einem Digital-Basisband-Prozessor 1002 in 10 (820 in 8).
Dementsprechend wird, zu Zwecken, eine Wiederholung zu vermeiden,
der unterschiedliche Bereich der FHSS Ausführungsform in diesem Abschnitt
diskutiert. in dem Vorgang in Aufwärtsrichtung codiert der digitale
Basisband-Prozessor 1002 als Konvolution die Datenpakete,
empfangen von einer MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004, über einen
System-Datenbus 1006 in I- und Q-Digital-Daten-Kanäle. Der
Digital-Basisband-Prozessor 1002 sendet die I- und Q-Digital-Daten-Kanäle zu einem
Analog-Basisband-Prozessor 1008 in Aufwärtsrichtung. Der Analog-Basisband-Prozessor 1008 in
Aufwärtsrichtung filtert,
codiert differenziell und wandelt die digitalen Signale in gefilterte
und codierte, analoge, äquivalente
Signale um. Dementsprechend sind die Daten QPSK moduliert und weisen
ein Basisband-Quadratur-Signal
auf, das I- und Q-Komponenten besitzt. Das sich ergebende Signal
wird zu einer Zwischenfrequenz in einem ZF-Mischer 1010 aufwärts gewandelt.
Ein Eingang zu dem ZF-Mischer 1010 ist ein Ausgang eines
Frequenz-Hopping-Generators 1012. Der Frequenz-Hopping-Generator 1012 weist
zwei spannungs-gesteuerte Oszillatoren 1014, 1016 („VCO") in einer phasen-verriegelten
Schleife und eine Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 1018 auf. Während ein
VCO 1014 als Eingang zu dem ZF-Mischer 1010 arbeitet,
schwenkt der andere VCO 1016 zu einer neuen Frequenz. Die
MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 weist
die Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 1018 an, wie
die geeignete Frequenz zu erzeugen ist. Der Schalter 1020 schwankt
zwischen den zwei VCOs 1014, 1016, wenn die Frequenzen
zwischen den verschiedenen Werten schwanken. Das ZF-Signal wird
dann bei 1022 gefiltert und wieder in einem Mischer 1024 zu einem
2,4 GHz bis 2,5 GHz HF-Signal aufwärts gewandelt. Das aufwärts gewandelte
HF-Signal wird dann
bei 1026 gefiltert, um die ZF-Bildfrequenz zu entfernen.
Das gefilterte und aufwärts
gewandelte Signal wird dann in einem Leistungs-Verstärker 1028 verstärkt. Ein
Dreifach-Pol, Doppel-Throw-Diversity-Schalter 1030 befindet
sich in einer Sende-Position
und richtet das verstärkte
Signal zu einer Sendeantenne 1032 für eine drahtlose Übertragung
zu einer empfangenen FHSS NAID. Alternativ kann die FHSS NAID Alternative
eine einzelne Sende/Empfangsantenne 1034 und ein Einzel-Pol/Doppel-Throw-Diversity-Schalter 1036 anstelle
von separaten Sende- und Empfangsantennen 1032 und 1038 jeweils
und einem Diversity-Schalter 1030 verwenden.
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Wie
weiterhin 10 der Zeichnungen zeigt, empfängt, für einen
Betrieb in Abwärtsrichtung,
die FHSS SAID ein IEEE 802.11 Drahtlos-Signal an der Empfangsantenne 1038.
Mit dem Diversity-Schalter 1030 oder 1036 in einer
Empfangs-Position wird das empfangene Signal an dem dielektrischen
Filter 1040 gefiltert. Der Verstärker 1042 mit niedrigem
Rauschen stellt die empfangene Rausch-Figur und eine geeignete Signal-Verstärkung ein.
Das Signal wird dann zu einem 280 MHz ZF-Signal in einem HF-Mischer 1044 abwärts gewandelt
und dann bei 1046 gefiltert und weiter abwärts gewandelt,
um die Frequenz-Hopping-Sequenz in dem Mischer 1048 abzustimmen.
Der Frequenz-Eingang zu dem Mischer 1048 weist den Ausgang
des Frequenz-Hopping-Generators 1012 auf, wie dies durch
die MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 angewiesen und durch
die Frequenz-Hopping-Sequenz-Steuereinheit 1018 gesteuert
ist. Das sich ergebende ZF-Signal wird in einen Analog-Basisband-Prozessor 1050 in Abwärtsrichtung
eingegeben. Der Analog-Basisband-Prozessor 1050 in Abwärtsrichtung
wandelt das Signal nach unten zu einem Basisband, was I- und Q-Signale
erzeugt und digitalisiert die analogen Signale in einem 10-Bit Analog-Digital-Wandler
für ein
Senden zu dem Digital-Basisband-Prozessor 1002. Der Digital-Basisband-Prozessor 1002 führt eine
komplexe Frequenz-Drehung durch, um irgendein Frequenz-Offset und
einen Phasenfehler zwischen dem Sender in der NAID und dem Empfänger in
der SAID einzustellen. Der Digital-Basisband-Prozessor 1002 liefert
dann eine Symbol-Zeitabstimmung und eine Träger-Frequenz-Akquisition und
eine Nachführung.
Der Digital-Basisband-Prozessor 1002 liefert auch eine
automatische Verstärkungs-Steuerung
in Bezug auf das demodulierte Basisbandsignal und einen Entscheidungs-Schwellwert-Vergleich
des I- und Q-Kanals gegenüber
einem geeigneten Referenzpegel. Das Paar der I- und Q-Soft-Entscheidungs-Signale
wird dann zu einem Viterbi-Decoder-Bereich des Digital-Basisband-Prozessors 1002 geschickt
Der Digital-Basisband-Prozessor 1002 bestimmt
auch die Synchronisations-Grenze der QPSK Sym bole, führt den
Vorwärts-Fehler-Korrektur-Decodier-Prozess
durch und stellt die Datensende-Fragmente für eine Interpretation und Verarbeitung
durch die MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 wieder
her. Jedes Sende-Fragment besitzt eine Präambel und einen Header, enthaltend einen
Start-Frame-Begrenzer, Daten und einen CRC-Wert. Die MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 verarbeitet
den Start-Frame-Begrenzer und den Header, prüft den CRC-Wert und bestimmt
den Modus und die Länge
der ankommenden Nachricht. Falls der CRC-Wert anzeigt, dass die
Daten beschädigt sind,
gibt die MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 eine Rücksende-Anforderung
zum Empfang durch die NAID aus. Falls der CRC-Wert anzeigt, dass
die Daten nicht beschädigt
sind, stellt die MAC-Protokoll-Steuereinheit 1004 wieder
das Datenpaket her und sendet es zu einer System-CPU 1054 über den System-Datenbus 1006 und
den System-Speicher 1056.
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Wie 11 der
Zeichnungen zeigt, ist eine spezifische, vorteilhafte Anwendung,
die vorteilhaft von den Kommunikations-Fähigkeiten in Aufwärtsrichtung
eines Systems gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht, ein Abfrage-System, durch
das eine Abfrage-Anforderung 1102 über ein Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 empfangen
wird, um eine Messung für
einen Zwischenbericht oder ein Aufsuchen zu einem späteren Zeitpunkt
vorzunehmen. Die Abfrage-Anforderung 1102 kann an dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 unter
Initiieren vom dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 selbst, einer anderen
Set-Top-Box in den Gebäuden 66 des
Teilnehmers, einem Kundengerät 1 in
Abwärtsrichtung, dem
Kopfende 21, oder von einer Vorrichtung, extern zu dem
linearen Breitband-Netzwerk 2, erzeugt werden, und enthält Informationen,
die den Inhalt der Anforderung ebenso wie die Bestimmung einer Antwort auf
die Anforderung spezifiziert. Unter dem Empfang der Abfrage-Anforderung 1102 erzeugt
das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 ein Abfrage-Signal
und sendet es zu dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 im
Schritt 1104. Das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 antwortet auf
das Abfrage-Signal durch Erzeugen eines Antwort-Basisband-Signals 1106 in Aufwärtsrichtung. Das
Antwort-Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung enthält die Daten,
die auf die Abfrage-Anforderung 1102 hin gesammelt sind,
ebenso wie eine Adresse einer beabsichtigten Bestimmung der Daten.
Ein Datenformat des Antwort-Basisbandsignals in Aufwärtsrichtung
ist dasselbe wie dasjenige des Basisbandsignals 3 in Aufwärtsrichtung,
und wird deshalb in ähnlicher
Weise verarbeitet. Das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 moduliert
und sendet das Antwort- Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung
zu dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6. Das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 bestimmt im
Schritt 1108, ob die Daten, enthalten in dem Antwort-Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung,
in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 für ein späteres Aufsuchen
gespeichert werden sollen, ob das Antwort-Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
direkt zu dem Kopfende 21 weiter geführt werden soll, oder ob die
Daten zu einer der Bestimmungs-Kundengeräte 71 geschickt werden
sollen. Falls die Daten, enthalten in dem Antwort-Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung,
gespeichert werden sollen, empfängt
das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 das Antwort-Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung, wandelt
es in Daten um und speichert die Daten in einem Speicher für ein späteres Aufsuchen,
dargestellt im Schritt 1110. Falls die Daten, enthalten
in dem Antwort-Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung, zu dem Kopfende 21 übertragen
werden sollen, sucht das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 das
Antwort-Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung
auf, demoduliert es, moduliert es erneut und sendet es zu dem Kopfende 21 zusammen
mit den Daten in Aufwärtsrichtung,
dargestellt in Schritt 1112. Falls die Daten, enthalten
in dem Antwort-Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung, zu einer der Bestimmungs-Kundengeräte 71 übertragen
werden sollen, empfängt
das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 das Antwort-Basisbandsignal
in Aufwärtsrichtung,
demoduliert das Basisbandsignal in Aufwärtsrichtung und führt es zu
dem Bestimmungs-Kundengerät 71 weiter,
dargestellt im Schritt 1114. Gespeicherte Daten können zu
irgendeinem Zeitpunkt unter einer Anforderung von dem Kopfende 21 oder
irgendeinem der Kundengeräte 1 aufgesucht
werden. Die Abfrage-Fähigkeit
besitzt eine Anwendung in Bereichen einer Netzwerk-Wartung und einer „Meter-Lesung", zum Beispiel.
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Das
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 unterstützt eine
Vielzahl von Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräten 6.
Dementsprechend führt
das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 einen
Arbitrierungs-Vorgang durch, durch den das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 den
Zeitpunkt eines Empfangs von Sendungen von jeder der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräte 10,
unterstützt
durch das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6,
steuert. Vorzugsweise folgt die Arbitrierungs-Funktion dem Vorgang,
der in dem IEEE 802.11 Standard definiert ist, wobei die Inhalte
davon spezifisch unter Bezugnahme darauf hier eingeschlossen werden,
in dem das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 ein
Signal zu dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10,
ein Zugang zu einem Sendekanal anfordernd, sendet. Das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 spricht
auf ein Kanal-Löschen
an, nachdem das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 für eine bestimmte Zeitperiode
sendet. Das Senden wird mit einer Anzeige darüber bestätigt, ob die Datensende-Fragmente 89 in
Aufwärtsrichtung
erfolgreich empfangen wurden oder nicht, und der Vorgang wiederholt
sich für andere
Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräte 10. Ein Fachmann
auf dem betreffenden Fachgebiet wird erkennen, dass das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 so
aufgebaut sein kann, um eine Vielzahl von ersten, modulierten Trägersignalen 5 in
Aufwärtsrichtung
zu akzeptieren, um eine Bandbreite in Aufwärtsrichtung zwischen dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 und
dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 zu erhöhen.
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Unter
bestimmten Umständen
ist es möglich, dass
ein transientes Hindernis die Kommunikations-Verbindung zwischen
dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 und seinem zugeordneten
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 stören kann,
oder dass ein Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 seine
gesamte Kapazität
für Kommunikations-Vorgänge verwendet.
Jedes Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 besitzt einen vorbestimmten
Schwellwert, gegenüber
dem er misst, ob eine existierende Kommunikations-Verbindung ausreichend
ist. Der vorbestimmte Schwellwert kann eine Messung einer Bit-Fehlerrate,
einer Latenzzeit eines Datenpaket-Sendens in Aufwärtsrichtung,
eine Signalstärke,
oder eine Kombination davon, sein. Wie 1 der Zeichnungen
zeigt, sucht, in dem Fall, dass die Kommunikations-Verbindung unterhalb
des vorbestimmten Schwellwerts abfällt, die Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Vorrichtung 10 eine
alternative Kommunikations-Verbindung 65 mit einem alternativen
Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 31 auf
und richtet sie ein.
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Der
Pfad in Abwärtsrichtung
teilt nicht dieselben Rausch-Probleme mit dem Pfad in Aufwärtsrichtung.
Ein System gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung schafft allerdings die Möglichkeit,
in vorteilhafter Weise dieselbe Infrastruktur für den Pfad in Abwärtsrichtung
zu verwenden. Zusätzlich
ermöglicht
der Pfad in Abwärtsrichtung
den Kabelfernseh-Dienst-Providern, bidirektionale Kommunikations-Dienste
anzubieten, die traditionell durch Telefon-Gesellschaften gehandhabt
werden. Wie die 5 und 6 der Zeichnungen
zeigen, weist der Prozess in Abwärtsrichtung
das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6,
das mindestens ein erstes, moduliertes Trägersignal 34 in Abwärtsrichtung
von dem linearen Breitband-Netzwerk 2 annimmt, auf. Ein
erster Empfänger 54 in
Abwärtsrichtung
in dem Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 empfängt das
erste, modulierte Trägersignal 34 in Abwärtsrichtung
und sendet es zu einem DOCSIS gerechten, ersten Demodulator 55 in
Abwärtsrichtung.
Der erste Demodulator 55 in Abwärtsrichtung demoduliert das
erste, modulierte Trägersignal 34 in Abwärtsrichtung,
um ein erstes Basisbandsignal 35 in Abwärtsrichtung zu erzeugen, das
eine Reihe von Datenpaketen 75 in Abwärtsrichtung aufweist. Jedes Datenpaket 75 in
Abwärtsrichtung
besitzt einen physikalischen Adressen-Header 51, einen
Adressen-Header 25 in einem IP-Punktuierten-Quad-Format, ein Daten-Payload 92 in
Abwärtsrichtung
und das CRC-Byte 86. Die NAID CPU 90 interpretiert
den physikalischen Adressen-Header 91 jedes der Datenpakete 75 in
Abwärtsrichtung.
Falls die physikalische Adresse auf eine oder mehrere der Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Einheiten 10,
unterstützt durch
die Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Einheit 6,
hinweist, verwendet die NAID CPU 90 eine Durchsichts-Tabelle in Abwärtsrichtung,
um eine physikalische Adresse, enthalten in dem physikalische Adressen-Header 91,
in einen entsprechenden Adressen-Header 95 des logischen
Teilnehmer-Adressen-Schnittstellen-Geräts für eine weitere Verarbeitung
in Abwärtsrichtung
wieder auf zu listen. Falls die physikalische Adresse nicht passt,
wird das Datenpaket nicht weiter verarbeitet. Die Datenpakete 75 in Abwärtsrichtung,
bestimmt für
die lokalen Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräte 10,
werden weiterhin als Teil des ersten Basisbandsignals 35 in
Abwärtsrichtung
verarbeitet. Die NAID MCU 93 fragmentiert die Datenpakete
in dem ersten Basisbandsignal 35 in Abwärtsrichtung, um Sende-Fragmente 94 in
Abwärtsrichtung
zu erzeugen, und hängt
den MAC-Header 87 zu Zwecken einer Sequenz-Bildung und einer
Wiederzusammenstellung der Sende-Fragmente 94 in Abwärtsrichtung
an, wie sie durch das Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 empfangen
sind.
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Ein
Modulator 58 in Abwärtsrichtung
moduliert das erste Basisbandsignal in Abwärtsrichtung 35 auf
mindestens einem drahtlosen Funk-Frequenzträger 36 in Abwärtsrichtung,
um mindestens ein zweites, moduliertes Trägersignal 37 in Abwärtsrichtung zu
erzeugen. Das Netzwerk-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 6 kann
auch jedes modulierte Trägersignal 37 in
Abwärtsrichtung
mit einer Vorwärts-Fehler-Korrektur-Codierung
vor einem Senden codieren. In einem spezifischen Beispiel wird eine
Konvolutions-Codierung für
eine Vorwärts-Fehler-Korrektur verwendet.
Ein Sender 57 in Abwärtsrichtung
sendet das mindestens eine, zweite, modulierte Trägersignal 37 in
Abwärtsrichtung
drahtlos zu dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittsteilen-Gerät 10.
Der zweite Empfänger 58 in
Ab wärtsrichtung
in dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 empfängt das zweite,
modulierte Trägersignal 37 in
Abwärtsrichtung
und sendet es zu einem zweiten Demodulator 59 in Abwärtsrichtung.
Der zweite Demodulator 59 in Abwärtsrichtung demoduliert das
mindestens eine, zweite, modulierte Trägersignal 37 in Abwärtsrichtung,
um mindestens ein zweites Basisbandsignal 38 in Abwärtsrichtung
zu erzeugen. Die SAID MCU 85 interpretiert den MAC-Header 87 in
Abwärtsrichtung und
stellt die Sende-Fragmente 94 in Abwärtsrichtung wieder zusammen,
um das Datenpaket 75 in Abwärtsrichtung zu reproduzieren.
Falls eine Vorwärts-Fehler-Korrektur
verwendet worden ist, decodiert die SAID CPU 60 auch jedes
Datenpaket-Basisbandsignal 38 in Abwärtsrichtung vor einem Senden zu
dem Bestimmungs-Kundengerät 71.
Das zweite Basisbandsignal 38 in Abwärtsrichtung kann, muss allerdings
nicht, dasselbe Format wie das erste Basisbandsignal 35 in
Abwärtsrichtung
haben. Die Informations-Integrität
wird allerdings bewahrt. Es ist bevorzugt, dass das Basisbandsignal 35 in
Abwärtsrichtung
ein IP-Format verwendet. Das zweite Basisbandsignal 38 in
Abwärtsrichtung
ist ein zu einem Paket gebildetes Signal, das durch die SAID CPU 60 verarbeitet
wird, um einen Logik-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät-Header 95 jedes
Datenpakets 75 in Abwärtsrichtung
zu interpretieren. Der Logik-Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät-Header 95 enthält demultiplexierende
Informationen zu Zwecken eines Erreichens einer „Quality of Service" zu Daten mit höherer Priorität, wie beispielsweise
Sprache und Video. Die SAID CPU 60 interpretiert den Header
und demultiplexiert die Datenpakete 75 in Abwärtsrichtung
entsprechend deren Prioritäten.
Der Adressen-Header 25 zeigt die IP-Adresse des Bestimmungsgeräts 71 an,
zu dem die Daten weitergeführt
werden sollen. Die SAID CPU 60 interpretiert den Adressen-Header
und sendet jedes Datenpaket 75 in Abwärtsrichtung zu dem geeigneten Bestimmungsgerät 71.
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In
dem Fall eines verdrahteten Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Geräts 10 richtet
die SAID CPU 60 jedes Datenpaket 75 in Abwärtsrichtung
zu einem geeigneten Daten-Port
entsprechend einer Hardware-Konfiguration, wobei jeder Port seine eigene,
eindeutige IP-Adresse besitzt. In dem Fall einer drahtlosen Verbindung
zwischen dem Teilnehmer-Zugangs-Schnittstellen-Gerät 10 und
dem Bestimmungs-Kundengerät 71 wird
das zweite Basisbandsignal 38 in Abwärtsrichtung auf mindestens
einem zweiten, drahtlosen Funk-Frequenzträger in Abwärtsrichtung
moduliert, um ein drittes, moduliertes Trägersignal in Abwärtsrichtung
zu erzeugen, das drahtlos gesendet wird. Jede der Bestimmungs- Kundengeräte 71 empfängt das
dritte, modulierte Trägersignal
in Abwärtsrichtung
und demoduliert es zu einem dritten Basisbandsignal in Abwärtsrichtung,
was die Informationen, enthalten in den Datenpaketen 75 in
Abwärtsrichtung,
erneut erzeugt. Jedes Bestimmungs-Kundengerät 71 interpretiert
den Adressen-Header 25 jedes Datenpakets 75 in
Abwärtsrichtung,
nach einer einzelnen Anpassung zu der Bestimmungs-Adresse suchend.
Falls die Bestimmungs-Adresse die Adresse des Bestimmungs-Kundengeräts 71 anpasst,
nimmt das Bestimmungs-Kundengerät 71 das
Datenpaket 75 in Abwärtsrichtung an,
decodiert es und präsentiert
es, enthaltend die passende Bestimmungs-Adresse. Die Datenpakete 75 in
Abwärtsrichtung,
die Bestimmungs-Adressen haben, die nicht passen, werden nicht durch
das Bestimmungs-Kundengerät 71 präsentiert
und werden nach einem Interpretieren der nicht passenden Bestimmungs-Adresse
ausgesondert. Die vorliegende Erfindung ist anhand eines Beispiels
beschrieben worden. Modifikationen und Variationen in Bezug auf die
Lehren der vorliegenden Offenbarung sind möglich, ohne den Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
zu verlassen.