DE69330837T2

DE69330837T2 - Schnelles weitbereichspaketvermittlungsnetz mit fasern und fernsehkabeln

Info

Publication number: DE69330837T2
Application number: DE69330837T
Authority: DE
Inventors: Paul Baran
Original assignee: COM21 Inc
Current assignee: COM21 Inc
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2013-12-22
Also published as: AU673415B2; US5642351A; EP0677233B1; DE69330837D1; US5425027A; EP0677233A1; AU5958994A; WO1994016534A3; US5870395A; CA2153174A1; WO1994016534A2; ATE206269T1; JPH08508855A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft städtische Netzwerke (Metropolitan Area Networks = MANs), die ATM (Asynchronous Time Multiplexing = Asynchrones Zeitmultiplexen) schnelle Paketzellen, die über Lichtwellenleiterübertragungsverbindungen übertragen werden, einsetzen. Und insbesondere betrifft sie solche Systeme, die Kabelfernsehsysteme als einen Zuleitungsübertragungspfad zur Einrichtung von Zweiwegdigitaldiensten für Heim und Geschäft umfassen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Stand der Technik

Im US Patent 5 544 164, welches eine Fortführung der US Patentanmeldung mit dem Titel "CELL BASED WIDE AREA NETWORK ALTERNATIVE ACCESS TELEPHONE AND DATA SYSTEM" mit der laufenden Nummer 07/953,744 ist, eingereicht am 29. September 1992 durch denselben Erfinder, wird ein ATM geeignetes zellgestütztes Kommunikationsnetzwerk beschrieben. Jenes Netzwerk verwendet einen bidirektionalen Lichtwellenleiterübertragungspfad zu einem herkömmlichen Zuleitungsfernsehkabelsystem mit einem gemeinsam verwendeten Radiokanal, um eine Vielzahl von Schnurlostelephonen und anderen Geräten abzurufen. In jener früheren Patentanmeldung trägt jeder einer Mehrzahl von getrennten Frequenzteilungskanälen ein 2 Mb/s-Signal zu und weg von jeder Gerätekopf-SIU (Subscriber Interface Unit = Teilnehmerschnittstelleneinheit) -einheit zu der FTU (Fiber Terminating Unit = Lichtwellenleiterabschlusseinheit), die an dem Kabelfernsehsystemkopfende angeordnet ist. In jener Anwendung ist die Aufwärtsübertragung (in Richtung des Kopfendes) auf den 5-30 MHz Bereich beschränkt, ein de facto Standardaufwärtsübertragungsband, wie es üblicherweise von der Kabelfernschindustrie heutzutage verwendet wird. Die Abwärtszellen werden innerhalb des normalen TV-Sendebandes des Kabels befördert.
Die vorhandene Kapazität von nur ungefähr 25 MHz im Aufwärtskanal ist sehr beschränkend, da sehr hohe Datenraten erforderlich sind, um zum Beispiel LANS (Local Area Networks) zu verbinden. Diese Beschränkung wird noch dadurch größer, dass nur ungefähr 12 MHz wirklich verfügbar sind, da (1) es notwendig ist, dieses Band zu verwenden, um andere Aufwärtskabelfernsehdienste zu unterstützen, und (2) es notwendig ist, Frequenzen zu vermeiden, die HF Übertragungen und Amateurfunksignale übertragen, die ebenfalls dieses Band verwenden, da starke Signale in das Zuleitungskabel eindringen können, wenn die biegsamen Fallkabelabschirmungen verwittern und brechen und/oder Verbinder locker werden. Eine Mehrzahl von gleichzeitigen 2 Mb/s- Signalen, jedes auf einem getrennten 533 KHz FDM (Frequency Division Multiplexed = Frequenzmultiplex) Träger werden zusammen in jenem System gebündelt. Dies erfordert gering verzerrende analoge Übertragung und erfordert den Einsatz von teuren Lichtwellenleitersendern und -empfängern für analoge Signale anstelle kostengünstigerer, einfacherer digitaler Faserkabelanordnungen, die in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Des Weiteren ist eine zusätzliche Ausrüstung im Aufwärtsbereich durch die frühere Erfindung erforderlich, um jeden 0,533 MHz Träger zu multiplexen und zu entmultiplexen.
In der vorhergehenden zitierten Patentanmeldung wurde eine neuartige Form von dynamischem Abfragen verwendet, die gänzlich auf das dynamische Abfragen nahegelegener Funkgeräte beschränkt war. In jener Anmeldung betrug die gesamte gemeinsam verfügbare Datenrate der abgerufenen Geräte bloße 2 Mb/s. Und die Abstände lagen in der Größenordnung von einhundert Fuß, die eine wirkungsvolle Abfragtechnik erlaubte. Wenn jedoch die Datenrate auf eine Größenordnung von 100 Mb/s ansteigt und Abstände von mehreren Kilometern und nicht in einem Umfang von mehreren zehn Metern auftreten, so wird eine neue Form des Abfragens notwendig. Die bekannten Möglichkeiten zum gemeinsamen Nutzen von Busstrukturen umfassen Abfragen, Weitergeben von Token und zufälliges Zugreifen mit erneuter Übermittlung bei Kollision. Da das ATM Zellpaket kurz ist, die Datenrate hoch und die Pfadlänge lang ist, erfordert einfaches Abfragen zuviel Zeit zwischen zulässigen Übertragungen, um wirkungsvoll zu sein. Die Weitergabe von Token ist besser für eine Peer-to- Peer Anordnung (Eins-zu-Eins) geeignet und nicht geeignet für die derzeitige Viele-zu-Einem Architektur, d.h. viele SIUs und ein FTU. Und der zufällige Zugriff mit Kollisionen gewährt keine Zustellsicherheit, um Stimmenübertragung in einer optimalen Weise zu unterstützen.
In IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Vol. E75B, Nr. 9, September 1992, TOKYO, S. 841-848, K. KAEDE et al. "A Passive Double Star Optical Subscriber System with Frequency Division Duplex Transmission and Flexible Access" wird ein Fernsprechteilnehmersystem mit passivem Doppelstern (PDS) beschrieben, das ein neu vorgeschlagenes Übertragungssystem mit flexiblem Zugriff und Frequenzduplex einsetzt. Für den flexiblen Zugriff und die effiziente Kanalausnutzung in diesem Teilnehmer-PDS-System wird ein modifiziertes Abfragen von Eingangskanälen mit einer Kanalzuweisung auf der Basis Anruf-für-Anruf vorgeschlagen.
Die französische Patentanmeldung Nr. FR-A-2 656 188 offenbart eine Einrichtung eines aufgespreizten Netzwerks für die Verteilung von TV Programmen und numerischen Daten als auch die Datenendstation für solch eine Einrichtung.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese früheren Beschränkungen durch deutliches Erhöhen der zulässigen Aufwärtsdatenrate jedes Teilnehmers in dem System, indem sie anders nicht einsetzbare Frequenzen verwendet. Ein allgemein genützter digitaler Hochgeschwindigkeitsübertragungskanal wird anstelle von mehrfachen FDM 533 KHz Trägern verwendet. Die Gesamtkapazität wird gesteigert und die Anzahl der Komponenten und deren Kosten wird durch den Einsatz eines PON (Passive Optic Network = passives optisches Netzwerk) optischen Lichtwellenleiterpfads, der keine aktiven Komponenten erfordert, deutlich verringert und bietet eine verbesserte Zuverlässigkeit an. Das Band an HF Frequenzen, welches über dem Bereich des Kabelfernsehverstärkers zur Verfügung steht, das durch die Abgriffstellen und das Koaxialkabel hindurchgehen kann, ohne anders nutzbar zu sein, ist im allgemeinen sehr breit. In vielen Fällen ist es in der Lage, einen allgemeinen, gemeinsam genutzten Kanal im 45 bis 155 Mb/s Bereich zu tragen. Um effizient diesen gemeinsamen Kanal zu teilen, wird ein neuer Ansatz mit Multiplexen bereitgestellt, um jede SIU, welche die einzelne gemeinsam genutzte Kanalkapazität braucht, im Gleichgewicht zu belasten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

ATM Zellvermittlung und -übertragung ist ein internationaler Standard zur Übertragung von Stimme und Daten mittels Hochgeschwindigkeitsübertragungssystemen wie Lichtwellenleitersysteme. In der vorliegenden Erfindung werden 53 Byte lange ATM-fähige Zellen über einen digitalen Lichtwellenleiterpfad übertragen, um sich mit einem herkömmlichen Koaxialzuleitungskabelfernsehsystem zu verbinden, um digitale Zweiwegdienste mit einer Mehrzahl von Haushalten oder Geschäften, die mit dem Fernsehkabelsystem verbunden sind, zu unterstützen. Am Punkt der Verbindung zwischen dem Lichtwellenleiterpfad und dem Kabelfernsehzuspeisungsuntersystem werden digitale Signale auf eine UHF Trägerfrequenz über dem oben abgeschnittenen Durchlassband des analogen Signalspeiseleitungsverstärkers umgesetzt, das die Fernsehsendesignale trägt. Dieser HF Träger befördert ein digital moduliertes Signal von hoher Datenrate, das auf einen Abschnitt oder auf Abschnitte des Zuleitungskabels zwischen den Kabelfernsehsendekanalverstärkern beschränkt ist. Der Räumlichkeiten-interne Zugriff auf dieses UHF Trägersignal besteht über die normale Fernsehkabelabgriffstelle und das Fallkabel zu einer SIU, die nahe dem Fernsehgerät des Teilnehmers angeordnet ist. Das Anspeisungskabel und die passiven Abgriffstellen, die in der Praxis des Kabelfernsehens verwendet werden, weisen eine höhere Abschneidefrequenz auf als die Zuleitungsverstärker selbst. Dies erlaubt daher den Durchgang eines UHF Signals über das Zuleitungskabel. Tiefpassfilter an den Zuleitungsverstärkern verhindern, dass dieses UHF Signal durch die Kabel-internen Verstärker unterdrückt wird. Daher besteht ein einzigartiges Merkmal dieser Erfindung in der Verwendung von Frequenzen über dem Bereich der Zuleitungs- oder Erweiterungsverstärker, die nicht auf andere Art für irgendeinen Zweck verfügbar sind. Nur jene Gebäude, die an das Kabel angeschlossen sind und digitale Dienste in Hochgeschwindigkeit wünschen, brauchen eine SIU. Jede SIU, die so verbunden ist, sendet und empfängt das UHF Trägersignal, welches die ATM-fähigen Zellen befördert. In dieser Erfindung umfasst die Nutzlast jeder Zelle die örtliche Adresse der Quelle und des Ziels jener Zelle. Jede SIU entschlüsselt die Adresse jeder Zelle und akzeptiert nur jene Zellen, die für sie bestimmt sind. Diese örtlich adressierten Zellen können zum Beispiel digitale, Stimmtelefonabschnitte oder Datensignale umfassen. Die SIUs sprechen mit und erhalten Signale von einer Haupteinheit, die Lichtwellenleiterabschlusseinheit (Fiber Terminating Unit = FTU) genannt wird und die entweder am TV-Kabelkopfende oder an einem Leiterverbindungsknoten angeordnet ist. Der gemeinsame Kanal, der die ATM Zellen überträgt, verschickt und empfängt abwechselnd auf Ping-Pong Weise Zellen. Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Zweiwegdienste zu unterstützen und die bisherigen Beschränkungen und Verzögerungen in der Verbreitung sehr hoher Datenraten bei Schaltungen über lange Distanzen durch eine neuartige Kapazitätszuteilung und Abfrageanordnung der FTU zu überwinden, um schnelle Paketzellen mit hoher Datenrate zu unterstützen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Kabelfernsehsystems nach dem Stand der Technik, das eine Mehrzahl an Erweiterungsverstärkern aufweist.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung von Passbändern des TV Abwärtsverstärkers, des Frequenzfilters für den 5-30 MHz Betrieb des Stands der Technik und des Passbandes, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Kabelfernsehsystems, das die vorliegende Erfindung umsetzt.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer ausschließlichen Glasfaserversion der vorliegenden Erfindung, die kein Kabelfernsehsystem erforderlich macht.
Fig. 5a ist ein Blockdiagramm, das die Steckfilteranordnung zeigt, die für den Zweiweg-Kabelfernsehsystem-Einsatz in Betrieb genommen wird.
Fig. 5b ist ein Blockdiagramm, das die Modifikation der Filteranordnung des Stands der Technik und den Einspeisepunkt optischer Signale am Speiseverstärker zeigt.
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm des Abfragalgorithmus, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 7 ist ein Fluss/Zeitbedingungsdiagramm der Zellankunftszeitbeschränkungen, das die Auswirkung von Übertragungszeiten miteinschließt.
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm der Synchronisation, die zwischen der FTU und den SIUs eingesetzt wird und dazu verwendet wird, einen isochronen Betrieb bereitzustellen.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des Sender-Empfängers, wie er in den SIUs verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die FTU des Stands der Technik kann Zellen ohne Bedenken hinsichtlich der Störung eines anderen Geräts aussenden, jedoch treten Beschränkungen in der rückkehrenden Signalrichtung auf. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Beschränkungen, indem sie die FTU in einer einzigartigen Weise wählen lässt, in der die Wähllogik der FTU anfänglich eine willkürliche Kapazität, d.h. eine Anzahl von Zellen, von der erwartet wird, dass sie von jeder SIU übertragen wird, annimmt und reserviert. Ohne Anweisung fehlt jeder SIU die Information, wann und wie viele Zellen sie auf einmal senden kann, ohne Gefahr zu laufen, dass sie auf die Übertragung einer benachbarten SIU trifft. Mit gemessenen Erfahrungswerten kann die Zuteilung dynamisch verändert werden, um so eingeengt zu werden, dass sie den angelegten Lastraten entspricht.
Ein Sprachpaket benötigt angenommen 192 Bits aus den gesamt 384 Bits der ATM Zelle, um die Sprache zu tragen. Der verbleibende Rest der Zelle steht für Steuerinformationen zur Verfügung. 192 Bits · 333, 333 Abtastungen pro Sekunde werden benötigt, um einen 64.000 b/s Sprachkanal zu stützen. 333, 333 Abtastungen pro Sekunde bedeuten 0,003 Sekunden pro Abtastung. Folglich tritt das Abfragen geplanter Weise so auf, dass jede SIU zumindest einmal im Zeitraum von 3 Millisekunden abgerufen wird.
Wenn die Faserdatenrate 155 Mb/s beträgt, dann beträgt die Übertragungszeit für jede 424 Bit (53 Byte) ATM Zelle 2,735 Mikrosekunden. In diesem Abtastfall müssen ungefähr (1097- 1)/2 = 548 Zellen zwischen jedem SIU-Abtastintervall unter allen SIUs geteilt werden.
Die FTU aktualisiert ununterbrochen die Maximalanzahl der Zellen, die jede SIU zu übermitteln berechtigt ist, auf die folgende Weise. Jede SIU kann oder kann nicht ihre volle Zuteilung verwenden. Im Wesentlichen wird eine SIU nicht soviel Belegung aufweisen, wie ihr Kanal dazu berechtigt ist. Wenn die FTU bemerkt, dass eine SIU nicht ihre volle Zuteilung an reservierten Zellräumen, in welchen sie übertragen kann, verwendet, wird diese Überschusskapazität den in der weiteren Folge abgerufenen Zellen mit mehr Bedarf neu zugeteilt, die folglich näher an ihre zugeteilten Grenzen stoßen. Diese sequentielle Neuzuteilung der Anzahl der zulässigen Zellen, die sequentiell pro SIU abgesetzt werden können, beruht auf den Aufzeichnungen des letzten Abfragzyklus. Der Vorgang konvergiert schnell, um die Belegungslast jeder SIU in einer lastoptimalen Weise auszugleichen, ohne sich irgendwelche Verzögerungen durch organisatorische Routinen aufzuladen. Der Befehl, der die Anzahl der aufeinanderfolgenden Zellen, die jede SIU übertragen kann, zuweisend erlaubt, befindet sich in der ersten Zelle der Serie an Abwärts-Zellen, die jeder SIU von der FTU zugesandt werden.
Diese Anordnung stellt eine leistungsstarke dynamische Kanalkapazitätssteuerung bereit. Zum Beispiel überträgt jede SIU Zellen, deren Spitzendatenrate in der Größenordnung von 2 Mb/s relativ zu einer Faserrate von vielleicht 155 Mb/s liegt. Daraus folgt, dass die Spitzenlast jeder SIU nur ungefähr 1/77stel der Kapazität der Faserrate beträgt und in der Praxis die durchschnittliche SIU Rate sogar die meiste Zeit noch niedriger wäre. Des Weiteren könnte jede SIU nur ungefähr ein 1/500stel der Gesamtkapazität benützen, aber wann immer Spitzenbedarf gegeben ist, wird die Kanalkapazität schnell neu zugeteilt. Dies erlaubt jeder beliebigen SIU so viel der Systemkapazität in Anspruch zu nehmen, wie notwendig ist, um diese augenblickliche große Belegung unterzubringen. Wenn die Last zu diesem Zeitpunkt nicht untergebracht werden kann, wird den Sprachzellen Vorrang zugewiesen, da sie Verzögerungen nicht vertragen, während Daten normalerweise ohne Schwierigkeiten etwas verzögert werden können.
Fig. 1 stellt ein herkömmliches Zweiwegkabelfernsehverteilersystem nach dem Stand der Technik für den Einsatz als Gebäudekabelfernsehsystem dar. Die Verstärker/Filterbaugruppen 10 dieses Systems befinden sich in ausgewählten Intervallen entlang des Speisekabels 8. Jede Verstärker/Filterbaugruppe 10 umfasst ein Paar von Diplexfiltern 12, die dazu dienen, zwei getrennte Pfade bereitzustellen: der erste Pfad ist für Abwärts-Videosignale gedacht, die zum Beispiel den 50 bis 450 MHz Signalbereich besetzen; und der zweite Pfad ist für die Aufnahme der Signale im 5-30 MHz Bereich in der Übertragung in umgekehrter oder Aufwärts-Richtung vorgesehen. Zwischen den beiden Filtern 12 in der Abwärts-Richtung gibt es einen Verstärker 14 und in der Aufwärts-Richtung besteht nur ein Signalpfad 16.
Beginnend von links liefert das Speisekabel 8 Abwärts- Fernsehsignale vom Kabelfernsehkopfende (nicht gezeigt) zum ersten Diplexfilter 12, welches jenes Abwärtssignal zum Verstärker 14 hinleitet. Der Verstärker 14 wird zur ausreichenden Verstärkung des Abwärtssignals benötigt, um zu verhindern, dass das Signal als Folge der Verluste, denen es unterworfen ist, im Störrauschen verloren geht, während es abwärts weitergeleitet wird. Diese Verluste entstehen auf Grund der Übertragungsleitung und der Abzweiglastverluste. Für die Aufwärtssignale ist keine Verstärkung zwischen den Filtern 12 vorgesehen, da die Dämpfung im 5-30 MHz Aufwärts-Bereich auf Grund der geringeren Übertragungsleitungsverluste gering ist, da keine Abzweiglastverluste vorhanden sind. Die Diplexfilter 12 erlauben daher den Aufwärtssignalen das Umgehen des Verstärkers 14.
Der Verstärker 14 und die Filter 12 werden allgemein innerhalb eines einzelnen Verstärkergehäuses 10 befestigt, wobei der Abgang des einen Verstärkers 14 ein oder mehrere Abwärts-Speisekabel 8 anspeist, wobei jedes Speisekabel 8 eine Anzahl von Abgriffstellen 17 bedient, die entlang der Länge des Abwärts-Speisekabels 8 angeordnet sind. Jeder Abgriff 17 weist im Wesentlichen mehr oder weniger als vier Anschlussstellen 20 auf, an welche Fallkabel 22 angebracht sind, die die Fernsehgeräte 24 erreichen. Um die Abdeckung und Reichweite der Kabelfernsehsysteme zu erweitern, können auch mehrere Verstärker/Filterbaugruppen 10 im Tandembetrieb eingesetzt werden.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung von Amplitude über Frequenz einer Baugruppe und stellt Kurven dar, die den Einsatz des Spektrums in Kabelfernsehsystemen aufzeigen, wobei das Band, das durch die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, miteingeschlossen ist. Die horizontale Achse 40 stellt die Frequenz dar, während die vertikale Achse 42 die relative Signalstärke wiedergibt. Fernsehübertragungssignale werden im angenäherten Band von 50 bis 450 MHz (Spektrum 44) befördert, während die Aufwärts-Bandbreite des Stands der Technik ein 5 bis 30 MHz Band (Spektrum 46) besetzt. Der gesamte Durchlassbereich des Übertragungsbands zwischen der Speisekabeleingabe und dem Ende des Fallkabels 22 wird ebenfalls als Spektrum 48 gezeigt. Zu beachten ist, dass die Dämpfung des Spektrums 48 als ein Ergebnis der Verluste der herkömmlichen Richtungskopplerabgriffe 17 plus der Kabelverluste in den Speisekabeln 8 und den Fallkabeln 22 gesehen werden.
In der vorliegenden Erfindung wird ein bidirektionales Signalspektrum 50, das im Spektrumraum über dem Fernsehdurchlassbandspektrum 44 und unterhalb des oberen Endes der Dämpfungskurve des Gesamtsystemspektrums 48 angeordnet ist, für die Aufwärts-Übermittlungen anstelle des 5-30 MHz Bands des Stands der Technik eingesetzt.
Fig. 3 stellt die notwendigen Modifikationen für das herkömmliche Kabelfernsehsystem zusammen mit neuen Elementen dar, die in der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um das 550-700 MHz Band für die bidirektionale Fernmelde- und Datenübertragung ausnützen zu können. An der Spitze von Fig. 3 wird der Grundaufbau des herkömmlichen Kabelfernsehsystems, wie aus Fig. 1 bekannt, gezeigt, mit dem Zusatz einer anderen Filtervorrichtung 60, die zwischen dem Abwärts-Verbindungspunkt eines Verstärkers 10 und dem Abwärts-Speisekabel 8 hinzugefügt ist. Am unteren Rand der Fig. 3 wird auch ein Glasfasernetzwerk zum Einsatz mit der vorliegenden Erfindung wie unten besprochen gezeigt. Mit der Miteinbeziehung von Filter 60 in die bestehenden Kabelsysteme werden die in den 5-30 MHz und den Fernsehsignalbändern ausgeführten Funktionen des Stands der Technik nicht beeinflusst, jedoch wird der Einsatz der bidirektionalen Fernmelde- und Datenübertragung im 550- 700 MHz Band, wie sie durch die vorliegende Erfindung gegeben ist, möglich.
Wie in Fig. 3 gezeigt, weist der Filter 60 eine Aufwärts- Verbindung 62 mit dem Abwärts-Ende des Verstärkers 10 auf, eine Abwärts-Verbindung 66 mit dem Abwärts-Speisekabel 8 sowie eine Aufwärts-Hochfrequenzverbindung 64. Die Signale in den 5-30 MHz- und den Fernsehbändern werden dem Speisekabel 8 vom Verstärker 10 und die Fernmeldesignale des 550-700 MHz Bandes mittels der Hochfrequenzverbindung 64 und dem Glasfasersystem zugeführt, das am unteren Rand der Fig. 3 gezeigt und unten beschrieben wird.
Der Filter 60 umfasst zwei Abschnitte, einen Tiefpassabschnitt für den Durchgang der 5-30 MHz- und der Fernsehsignale von der Filterbaugruppe 10 zum Speisekabel 8 und einen Hochpassabschnitt, um die 550-700 MHz Signale zu/vom Glasfasernetzwerk, das am unteren Rand der Fig. 3 (vollständiger im Folgenden beschrieben) gezeigt wird, zum Speisekabel 8 zu koppeln.
Verbunden mit dem Fallkabel 22 ist eine SIU vom Typ A 70, die als Verbindungszugangspunkt dient, um Signale zu tragbaren schnurlosen Sender-Empfängern 104, 106 und 108 zu vermitteln. Der Betrieb eines schnurlosen Sender-Empfängers dieses Typs und des Prozessors sowie der 915 MHz HF Abschnittsschnittstelleneinheit 96 werden im US Patent 5 544 164 beschrieben, das eine Fortführung der US Patentanmeldung mit dem Titel "CELL BASED WIDE AREA NETWORK ALTERNATIVE ACCESS TELEPHONE AND DATA SYSTEM" mit der laufenden Nummer 07/953,744 ist, eingereicht am 29. September 1992 durch denselben Erfinder.
In Fig. 3 wird die Verbindung zwischen dem erweiterten Kabelsystem und der SIU 70 mittels des Fallkabels 22 gezeigt, welches an der Anschlussstelle 72 des Diplexfilters 74 endet. Der Filter 74 ist vorgesehen, um die Abwärts-Signale mit relativ niedrigerer Frequenz zu trennen, die durch den Verstärker 10 aus den bidirektionalen Signalen im 550-700 MHz Band bereitgestellt werden, das durch die vorliegende Erfindung für die Zweiwegkommunikation von Sprach- und Datensignalen nutzbar gemacht wird. Der Filter 74 weist drei Anschlussstellen 72, 76 und 78 auf: Breitbandanschluss 72, Tiefpassausganganschluss 76 und Hochfrequenzfernmeldeanschluss 78. Die Verbindung von Anschlussstelle 72 ist oben beschrieben, Niederfrequenzanschlussstelle 76 wird als mit dem Fernsehgerät 24 verbunden dargestellt und Hochfrequenzanschlussstelle 78 ist mit dem HF Sender-Empfänger 80 verbunden. In dieser Anwendung wird gewöhnlich ein herkömmlicher passiver LC Filter wie in der Kabelfernsehtechnik verwendet.
HF Sender-Empfänger 80 wird als auf einer Frequenz betrieben dargestellt, die über dem normalen Fernsehfrequenzband liegt, wie dies in Fig. 2 gezeigt wurde (zum Beispiel 600 MHz), um die erwünschten Signale in dem Hochfrequenzband, das hier von Interesse ist, zu senden und zu empfangen. Sender-Empfänger 80 ist ein 600 MHz Funkempfänger und ein 600 MHz Funksender, der in einer Semiduplex- oder Ping- Pong-Betriebsart arbeitet, in welcher ein Zellpaket empfangen wird und dann der Empfänger abgeschaltet wird, sobald der Senderabschnitt aufgedreht wird, wobei er die Empfangs/Sendesignale multiplext. Einzelheiten über einen Sender-Empfänger dieser Bauart werden mit Bezug auf Fig. 9 in weiterer Folge eingebracht.
Der Sender-Empfänger 80 liefert die hereinkommenden oder Abwärts-Hochfrequenzsignale über die Anschlussstelle 81 an den Empfangsprozessor 83. Der Empfangsprozessor 83 wird in Fig. 8 genau gezeigt und im Folgenden besprochen, wenn Fig. 8 erläutert wird. In ähnlicher Weise empfängt Sender- Empfänger 80 die hinausgehenden oder Aufwärts-Hochfrequenzsignale über die Anschlussstelle 82 vom Sendeprozessor 84, welcher ein Puffer ist, um die Zellpakete für die Übertragung zu halten, bis der Sender-Empfänger 80 verfügbar ist, um jene Zellpakete aufwärts zu übermitteln. Der nächste Block, der in Fig. 3 gezeigt wird, ist der Zeitumsetzer 90, der ein Eingabesignal über die Anschlussstelle 86 vom Empfangsprozessor 83 empfängt und ein Ausgabesignal über die Anschlussstelle 88 an den Sendeprozessor 84 anlegt. In jedem Fall führt der Operationszeitumsetzer 90 eine ähnliche Operation durch, nur in der umgekehrten Richtung.
Die "Zeitumsetzung", die durch den Zeitumsetzer 90 durchgeführt wird, ist die Modifikation der Taktrate eines Eingabezellpakets ohne Modifikation der Daten, des Signals oder des Formats. In der vorliegenden Anwendung könnten der Empfangsprozessor 83 und der Sendeprozessor 84 mit 100 Mb/s arbeiten, während die Ausgabe/Eingabesignale 92 und 94 des Zeitumsetzers 90 auf ungefähr 2 Mb/s arbeiten könnten. Der Begriff "Zeitumsetzer" betrifft die Datenverarbeitungspraxis des Empfangens eines Pakets mit einer Datenrate, des Speicherns des Pakets und des darauffolgenden erneuten Übersendens mit einer höheren Datenrate.
Dann wird auf den Zeitumsetzer 90 folgend, sowohl in die Aufwärts- als auch in die Abwärts-Richtung verbunden, ein Prozessor- und HF Abschnitt 96 dargestellt. In einer Anwendung wie der hier besprochenen arbeitet der Prozessor- und HF Abschnitt 96 im Wesentlichen in einem UHF Band, am wahrscheinlichsten um 915 MHz herum. Der HF Abschnitt 96 ist für die bidirektionale Übermittlung und den Empfang von Zellen vorgesehen, indem er Information mit einer Datenrate von ungefähr 2 Mb/s befördert und eine Trägerfrequenz von ungefähr 915 MHz zu/von Funktelefonen oder Daten-Sender- Empfängern 104, 106 und 108 über die Funkpfade 98, 100 beziehungsweise 102 verwendet. Diese Anordnung ist ähnlich jener, die im US Patent 5 544 164 beschrieben wird, das eine Fortführung der US Patentanmeldung mit dem Titel "CELL BASED WIDE AREA NETWORK ALTERNATIVE ACCESS TELEPHONE AND DATA SYSTEM" mit der laufenden Nummer 07/953,744 ist, eingereicht am 29. September 1992 durch denselben Erfinder.
Mit Bezug zurück auf die Hochfrequenzverbindung 64 des Filters 60, die oben erwähnt worden ist, und den unteren Abschnitt von Fig. 3 wird ein zweiter 600 MHz HF Sender- Empfänger 120 (ähnlich dem Sender-Empfänger 80) gezeigt, um die hochfrequenten Sprach- und Datensignale anzuschließen, die im Lichtleiternetzwerk an die SIU 70 übertragen werden. Die Hochfrequenzsignale im 550-700 MHz Bereich, die zu/von dem FTU/Kopfendprozessor 140 gesendet und empfangen werden, werden mit 100 Mb/s in diesem Beispiel mittels des HF Sender-Empfängers 120 und des Diplexfilters 60 über eine Verbindung, die nur auf Frequenzen über dem normalen Fernsehband anspricht, gesendet.
Der Sender-Empfänger 120 besitzt eine Eingabe- oder Abwärts-Anschlussstelle 122 und eine Ausgabe- oder Aufwärts-Anschlussstelle 152. Das Abwärts-Signal am Anschluss 122 wird durch eine optische Lichtquelle für einen elektrischen Umwandler 124 bereitgestellt, der sein optisches Signal vom Abgriff 126 des optischen Richtungskopplers 128 empfängt. In ähnlicher Weise wird das Aufwärts-Signal am Anschluss 152 an einen Umwandler 150 für ein elektrisches Signal in optisches Licht angelegt, der das umgewandelte optische Signal an den Abgriff 132 des optischen Richtungskopplers 148 liefert. Jeder der optischen Richtungskoppler 128 und 148 wird mit dem Glasfaserkabel 130 verbunden, das gleichzeitig sowohl Aufwärts- als auch Abwärts-Signale trägt. Die Abwärts-Signale vom Kopfendprozessor 140 werden an das Glasfaserkabel 130 mittels des Richtungskopplers 134 von einem elektrisch-optischen Umwandler 136 angelegt. Die Aufwärts-Signale werden auf ähnliche Weise in einem optisch-elektrischen Signalumwandler 146 umgewandelt und dann dem Kopfendprozessor 140 angeliefert.
Das Glasfaserkabel 130 und die dazu in Bezug stehenden Komponenten sind in demselben Bündel von Kabeln 8 angeordnet, die dazu verwendet werden, die Fernsehsignale zu übertragen. Es ist nur ein relativer Zuwachs in den Kosten des Kabels, eine zusätzliche Faser hinzu zu fügen.
Zusätzliche Teilnehmerschnittstelleneinheiten können in diesem System mittels Glasfaserkabel 130, durch Richtungskoppler 154 und 156 mittels elektrisch-optischer und optisch-elektrischer Umwandler 160 und 162 und durch zusätzliche Abwärts-Ausrüstung der oben beschriebenen Bauart leicht aufgenommen werden.
Typischerweise würde ein Kopfendprozessor 140 am Kabelfernsehkopfende oder weiter unten im Kabelbaum angeordnet sein. An dem Punkt des Kopfendprozessors 140 werden Verbindungen mit anderen Fernmeldenetzwerken geknüpft, die örtliche und Fernvermittlungstelefongesellschaften, Satellitenfernmeldeverbindungen, andere Kabelfernsehsysteme usw. (nicht gezeigt) umfassen könnten. Diese Anknüpfungen werden über ATM Zwischenleitungen 142 ausgeführt. In diesem Beispiel erfolgt die Fernmeldeverbindung über ein passives optisches Netzwerk (PON), jedoch könnten andere Architekturen verwendet werden und die notwendigen Veränderungen wären den Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik bekannt. Die Einzelheiten des Betriebs des Kopfendprozessors 140 werden im Folgenden mittels des Flussdiagramms von Fig. 6 und der darauf bezogenen Besprechungen erläutert.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer ausschließlich Glasfaser einsetzenden Version der vorliegenden Erfindung, die kein Kabelfernsehsystem braucht. In der Ausführungsform von Fig. 4 ist die Verbindung zum optischen Kabel 130 ähnlich jener der Anordnung in der Ausführungsform von Fig. 3. Ein Hauptunterschied zwischen den zwei Ausführungsformen besteht darin, dass in der Ausführungsform von Fig. 4 das Kabelfernsehsystem nicht als ein Übertragungspfad verwendet wird. Statt dessen werden die digitalen optischen Glasfasersignale an den Anschlüssen 122 und 152 der optisch- elektrischen oder elektrisch-optischen Umwandler 124 beziehungsweise 150 durch verdrillte Paarverdrahtung für Kurzdistanz oder ein Koaxialkabel mit dem Resynchronisierer und Befehlsübermittler 99 der SIU 180 verbunden. Im Betrieb führt die Einheit 99 dieselben Funktionen wie die Empfangs- und Sendeprozessoren 83 beziehungsweise 84 in Verbindung mit einem optisch-elektrisch-optischen Umwandler aus. In anderen Worten ist der 600 MHz Sender-Empfänger 80 aus Fig. 3 durch einen optischen Glasfaserpfad ersetzt worden und das Gleichgewicht der SIU verbleibt unverändert. Da HF Modulation und Demodulation nicht erforderlich sind, kann eine vereinfachte Teilnehmerschnittstelleneinheit ("Typ B") 180 verwendet werden. Diese Anordnung entfernt einfach den Diplexfilter 74 und die 600 MHz HF Sender-Empfänger 80 und 120, die in der Ausführungsform aus Fig. 3 erforderlich sind.
Des Weiteren wird eine wahlweise Schnittstelle 182 von dem Prozessor- und HF-Abschnitt 96 gezeigt, um das Anschließen der SIU 180 an andere Geräte zu zeigen, die mit unterschiedlichen Datenraten arbeiten, die aber aufgenommen werden können. Zum Beispiel wird, wie hier dargestellt, die Schnittstelle 182 mit einer Ethernet-Einheit 184 verbunden, um die SIU 180 an ein örtliches Netzwerk (LAN) 188 anzuschließen. Durch den Einsatz eines erweiterten Zeitumwandlers 90 können auch andere Geräte an die SIU 180 angeschlossen werden. Die Haupteinschränkung besteht darin, dass der maximale Gesamtdurchsatz geringer als die Gesamtsystemkapazität sein muss. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sie die Nützlichkeit von Ethernet und anderer LAN Technologien erweitern kann, die eine begrenzte zulässige Pfadlänge besitzen. Durch Koppeln solch eines Systems mit dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwindet das Verfahren der dynamischen Lastzuweisung der vorliegenden Erfindung solche Beschränkungen. Dies würde den Einsatz von üblichen Standard LANs bei Zusammenschließen in großflächigen Netzwerksanordnungen (WANs) ohne die Distanzbeschränkungen, die zuvor beschrieben wurden, erlauben.
Als Nächstes mit Bezug auf Fig. 5a werden die Einzelheiten der Verstärkerbaugruppe 10 nach dem Stand der Technik aus Fig. 1 gezeigt. Sowohl am Aufwärts- als auch am Abwärts- Ende sind Diplexfilterabschnitte 12 angeordnet, die jeweils einen Tiefpassfilterabschnitt 206, der Frequenzen unter 30 MHz durchlässt, und einen Hochpassfilterabschnitt 208 umfassen, der Frequenzen größer als 50 MHz durchlässt. Zwischen jeden der Hochpassabschnitte 208 ist in der Abwärts-Richtung ein unidirektionaler Verstärker 14 geschaltet. Jeder der Tiefpassfilterabschnitte ist mit dem anderen in einem bidirektionalen Niederfrequenzpfad verbunden. Zusätzlich können die Filter 12 modulare Steckplatzeinheiten sein, die nur verwendet werden, wenn bidirektionaler Betrieb gefordert ist. Wenn Verstärkung im 50-30 MHz Aufwärts-Pfad verlangt ist, kann auch ein Aufwärts- Verstärker (nicht gezeigt) anstelle der gezeigten Drahtverbindung 16 verwendet werden.
Fig. 5b veranschaulicht eine Alternative zu der einzelnen Verstärkerbaugruppe 10 und dem Diplexfilter 60 aus Fig. 3. Wie in den in Fig. 1 gezeigten Anwendungen des Stands der Technik wird diese modifizierte Verstärker/Filterbaugruppe an ausgewählten Intervallen entlang des Fernsehspeisekabels 8 wiederholt. Daher ist es möglich unterschiedliche hochfrequente Fernmelde- und Datensignale an jedem Abschnitt des Speisekabels 8 einzubringen, was einleuchtender wird, wenn der Ersatz-Verstärker/Speiseabschnitt aus Fig. 5b im Folgenden besprochen wird. In dieser Ausführungsform werden die Funktionen des Verstärkers 10 und des Diplexfilters 60 in eine einzelne Baugruppe verbunden. In Fig. 5b werden die folgenden unveränderten Teile aus Fig. 3 gezeigt: Verstärker 14; Verbindung 16; HF Sender-Empfänger 120; elektrisch-optische und optisch-elektrische Umwandler 124 und 150; optisches Glasfaserkabel 130 und optische Richtungskoppler 128 und 148; und Fernsehspeisekabel 8 und die Richtungskoppler 17. Der Aufwärts-Diplexfilterabschnitt 12 (linke Seite) der Fig. 3 ist durch den Zweistufenfilterabschnitt 213 ersetzt worden und die Verbindung von Abwärts-Diplexfilterabschnitt 12 (rechte Seite) und Diplexfilter 60 aus Fig. 3 ist durch den Triplexfilter 215 ersetzt worden.
Der Triplexfilterabschnitt 215 umfasst drei Filterabschnitte: Tiefpassfilter 206, welches dasselbe wie in Fig. 5a ist, um nur jene Frequenzen unter 45 MHz durchzulassen; Bandpassfilter 209, welches Signale im 50-450 MHz Bereich durchlässt und im Wesentlichen die Funktion des Hochpassfilters 208 aus Fig. 5a erfüllt; und Hochpassfilterabschnitt 210, welcher Signale mit Frequenzen durchlässt, die größer als 550 MHz sind, und welcher dem Hochpassfilterabschnitt des Diplexfilters 60 in Fig. 3 entspricht. Wie in Fig. 5b gesehen werden kann, werden die hochfrequenten Fernmelde- und Datensignale, die auf dem optischen Glasfaserkabel 130 getragen werden, auf den ausgewählten Abschnitt des Speisekabels 8 durch das Hochpassfilter 210 des Filters 215 eingebracht, welches sich abwärts vom gewünschten Teilnehmer des Fernsehkabeldienstes befindet. Die Fernsehbandsignale werden demselben Abschnitt des Speisekabels 8 mittels des Bandpassfilters 209 zugeführt und die bidirektionalen Niederfrequenzsignale werden an und von demselben Abschnitt des Speisekabels 8 mittels des Tiefpassfilters 206 gekoppelt, wie bereits vorher geschehen im Stand der Technik.
Die Filterbaugruppe 213 ist ein Zweistufenfilter mit drei Filterelementen; ein Tiefpassfilterabschnitt 212, der nur Signale von. 450 MHz oder weniger durchlässt; ein Bandpassfilter 209 mit denselben Merkmalen wie oben beschrieben; und ein Tiefpassfilter 206 auch mit denselben Merkmalen wie oben beschrieben. Der Bandpassfilter 209 und der Tiefpassfilter 206 werden in der Filterbaugruppe 213 als ein Diplexfilter auf der Abwärts-Seite des Filters 213 angeordnet. Auf der Aufwärts-Seite der Filterbaugruppe 213 befindet sich der Tiefpassfilterabschnitt 212, der die Abwärts- Eingabesignale sowohl für den Bandpassfilter 209 als auch für den Tiefpassfilter 206 dieser Baugruppe bereitstellt. Daher blockt der Tiefpassfilterabschnitt 212 die 550-700 MHz Signale vom Aufwärts-Fließen vom Abschnitt des Speisekabels 8 ab, wo das Signal durch das Hochpassfilter 210 eingebracht wird. Auch blockt der Tiefpassfilterabschnitt 212 der Filterbaugruppe 213 der nächsten abwärtigen Filterbaugruppe jene Signale vom Abwärts-Weiterwandern ab (siehe Fig. 1, es ist zu beachten, dass die Verstärkerabschnitte 10 entlang des Speisekabels 8 in ausgewählten Intervallen wiederholt werden).
Fig. 6 stellt ein Flussdiagramm vor, das den Abfragevorgang, der im FTU/Kopfendprozessor 140 abläuft, darstellt. Die Abfrage wird durchgeführt, um das Teilen eines gemeinsamen Kanals unter einer Anzahl von Benutzern auf effiziente Weise zu ermöglichen. Das Abfrageprogramm wird in zwei Abschnitte geteilt, eine Einrichtphase 248 und einer Arbeitsphase 269.
Der Initialisierungspunkt für die Einrichtphasenroutine wird mit "Eingabe" 250 bezeichnet, von der die Routine 252, welche die Antwortzeit und den Abstand vom Kopfende zu jeder der SIUs misst, eingeleitet wird. Nach Abschluss der Routine 252 wird die nächste Routine 258 - "Erstelle Verzögerungszeittabelle" - eingeleitet wird, um eine Tabelle der wirksamen Distanzen und der Hin-und-Zurück-Antwortzeiten zu erstellen, die nötig sind, um jede SIU zu erreichen. Bei Abschluss jener Tabelle befiehlt Routine 262 jeder SIU die exakte Zykluszeit (Modulo 3 Millisekunden) für Übertragungen, um am Kopfende nacheinander relativ zu einem einzelnen übertragenen Zellpaket anzukommen. In anderen Worten sendet dieses Unterprogramm jeder SIU den erforderlichen Zeitversatz, der beachtet werden muss, so dass die besondere SIU ihre Zellen so sendet, dass sie zu einer Zeit, die durch die Glasfaserabschlusseinheit/Kopfendprozessor 140 vorhergesehen wird, eintreffen. Die nächste Routine 266, Vorabkapazitätszuweisung, wird eingeleitet, um willkürlich jeder SIU eine anfängliche Übertragungskapazität (d.h. die Anzahl der Zellen, die sie erlaubter Weise zu einem Zeitpunkt übertragen darf) zuzuweisen. Das heißt, dass jede SIU vorübergehend die maximale Zahl von benachbarten Zellen zugewiesen bekommt, die sie senden kann, wenn sie abgerufen wird. Wie unten ersichtlich ist, ist dies eine kurzzeitige vorübergehende Entscheidung, die sich alle 3 Millisekunden ändert, wenn die Belegungsmessungen des letzten Zyklus verfügbar gemacht werden. Als ein Anfangspunkt wird jeder SIU die insgesamt verfügbare Kapazität geteilt durch die Anzahl der SIUs, die sich die gemeinsame Kapazität teilen, zugeteilt. Bei Abschluss dieser Routine ist die Einrichtungsphase 248 abgeschlossen und die Arbeitsphase 269 wird eingeleitet.
In der Arbeitsphase 269 ist die erste Routine 272 ein Zyklus von 3 Millisekunden, der ein Überprüfungsprogramm ist, um sicherzustellen, dass jede SIU innerhalb eines maximal 3 Millisekunden langen Abfragintervalls abgerufen wird. Eine SIU kann so oft wie machbar abgerufen werden, aber niemals weniger oft als alle 3 Millisekunden. Dieser Zwang für die maximale Zeitspanne stellt sicher, dass Sprachzellen ohne Verzögerung übertragen werden. Gleichzeitig mit der 3 Millisekunden Zyklusroutine 272 läuft eine Routine von mehreren Schritten ab, um die ungenutzte Kapazität unter den verschiedenen SIUs zu bestimmen. Diese Routine modifiziert die vorweg zugeteilten erlaubten Ausgabekapazitäten für jede SIU, nachdem sie jene SIUs mit der größten ungenutzten Kapazität, die für die Übertragung von Zellen zugewiesen wurde, durch Durchlaufen jeder SIU, bis alle SIUs angesprochen worden sind, herausgefunden hat. Dies wird durchgeführt, indem zuerst bestimmt wird, welche der SIUs die meisten leeren Zellpakete aufweist(Schritt 276), und dann, indem die zugewiesene Übertragungskapazität jener SIU verringert wird (Schritt 282). Sobald das geschehen ist, wird die SIU mit den wenigsten leeren Zellpaketen bestimmt (Schritt 286), gefolgt von der Erhöhung der zugewiesenen Kapazität der SIU, die in Schritt 286 bestimmt worden ist (Schritt 292). Die Schritte 276 bis 292 werden dann wiederholt, bis alle N SIUs angesprochen worden sind. Diese Routine bucht daher Kapazität weg von jenen SIUs, die einiges oder alles ihrer vorher zugewiesenen Kapazität nicht benötigen, auf jene SIUs, die am nächsten der Ausschöpfung ihrer vorherigen Zuteilung kommen. Diese Routine fügt daher die Information zu den Abwärts-Zellen vom Kopfende hinzu, um jede SIU von ihrer neu zugeordneten Kapazität zu informieren. Folgend auf den Abschluss jener Routine wird die Steuerung wieder auf Routine 272 zurückgelegt, wenn die Zeitspanne von 3 Millisekunden abgelaufen ist.
Fig. 7 ist eine vereinfachte Darstellung der Fluss/Zeitbedingungen der Zellankunftszeitbeschränkungen, wobei die Wirkung der Übertragungszeiten mit umfasst ist. In Fig. 3 erfolgt die Übertragung zu und von den SIUs über ein einzelnes Kabel 8 auf bidirektionale Weise. Aus Gründen der Darstellung in Fig. 7 ist dieser einzelne bidirektionale Fernmeldepfad 8 durch einzelne unidirektionale Übertragungspfade 322 und 324 von/zu dem FTU/Kopfendprozessor 316 mit einer Mehrzahl von SIUs 328, 334 und 340 ersetzt worden, wobei jede SIU zwischen jenen zwei Pfaden zwischengeschaltet ist. Zusätzlich umfasst die FTU 316 einen Sender 320 und einen Empfänger 325. Der Abwärts-Übertragungspfad 322 befördert Zellen vom Sender 320 der FTU 316 zu jeder der SIUs, wo die Signale dann vom Übertragungspfad 322 durch den Empfängerabschnitt jeder der SIUs 328, 334 und 340 mittels Richtungskoppler 326, 332 beziehungsweise 338 abgegriffen werden. Das Ausgabesignal des Senderabschnitts jeder der SIUs 328, 334 und 340 wird dann zu den Richtungskopplern 330, 336 beziehungsweise 342 zur Übergabe an den Rückkehrpfad 324 und den Empfänger 325 der FTU 316 gespeist. Aus Gründen der Darstellung wird der Pfad aus Fig. 7 als ein 0,5 Meilen Pfad ausgewählt, was gleichbedeutend mit einer 5,376 Mikrosekunden Verzögerung ist, basierend auf der Lichtgeschwindigkeit und folglich beträgt eine Hin-und-Zurückübertragungszeit für solch eine Pfadlänge ungefähr 10,75 Mikrosekunden. Daher erfordert eine 424 Bit-Zelle bei 100 Megabits pro Sekunde 4,24 Mikrosekunden für die Übertragung über solch eine Pfadlänge. Mit dieser Annahme ist in diesem Beispiel die Wegzeit deutlich länger als die Zeit, die es braucht, um die Zelle zu übertragen, daher ist die Wichtigkeit des Zeitplanungsalgorithmus, der oben beschrieben worden ist, gegeben, um mit diesen Strecken fertig zu werden.
In Fig. 7 und in anderen Figuren gibt es, obwohl nur eine einzelne SIU gezeigt wird, die mit jedem Richtungskoppler verbunden ist, in der Praxis eine Mehrzahl von Abgriffen auf solchen Kopplern und es werden viele SIUs mit jedem Koppler verbunden sein. Des Weiteren findet die Übertragung von der FTU 316 in aufeinanderfolgenden Zellen statt, wobei leere Zellen abgeschickt werden, wenn keine zu sendende Information vorliegt. Dies geschieht deshalb, um den Kanal damit beschäftigt zu halten, jede SIU zu berechtigen selbst zu übertragen, wenn sie bereit ist, und um die Zuteilung der Anzahl von Zellen, die die SIU zu dem Zeitpunkt übermitteln kann, beizubehalten. Da die von der FTU übertragenen Zellen eine nach der anderen übermittelt werden, empfängt jede der SIUs einen ununterbrochenen Strom an Bits, um mit ihnen die empfangenen Zeitbezüge zu synchronisieren, wie in Fig. 8 gezeigt.
Die Synchronisierung zur Steuerung der SIUs verwendet die Bitzeitbedingungen des konstanten Bitstroms der Zellen, die von der FTU 316 abgesetzt werden, wobei jede SIU einen örtlichen Schwingkreis mit dieser Bitrate verriegelt, um die Zeitbedingungen der Ausgabezellen der SIU zu steuern. Dieselbe Zeitbedingungsquelle stellt auch den Frequenzbezug für den Empfangsabschnitt jeder SIU bereit. Daher werden die FTU und die SIUs wesentlich miteinander mit dem bekannten gemessenen Wegzeitenversatz gekoppelt.
Fig. 8 ist ein genaues Blockdiagramm des Empfangsprozessors 83 der SIU, die in Fig. 3 gezeigt wird. In dieser Figur tritt das Abwärts-Signal 81, das empfangene Signal, in den Empfangsdatenstromblock 400 ein, der genauer unten besprochen wird. Ein örtlicher Schwingkreis 402, der mit 600 MHz arbeitet, ist in die 600 MHz Frequenz miteinbezogen, die ausgewählt worden ist, da sie die zentrale Frequenz des betrachteten Hochfrequenzbandes ist, da dieses System einen Homodynempfänger/sender verwendet, der eine Zwischenfrequenz IF gleich Null aufweist. Daher sind die empfangene Signalfrequenz und die örtliche Schwingkreisfreqnenz gleich, und es ist wichtig, dass die beiden Signale miteinander abgestimmt sind. Daher erzeugt der örtliche Schwingkreis 402 das Signal 404, das mit dem empfangenen Signal in Block 400 mit einem fehlangepassten Signal 406 überlagert wird, das dem örtlichen Schwingkreis 402 zur Steuerung der Frequenz des örtlichen Schwingkreises 402 zugeführt wird, um die zwei Signale in ihrer Frequenz grob miteinander zu verriegeln. Das Ausgabesignal vom örtlichen Schwingkreis 402 wird ebenfalls an den Frequenzteiler 412 angelegt, wo die Frequenz des 6 MHz Signals durch 6 geteilt wird, um ein 100 MB/s Signal bereitzustellen. Jenes 100 MB/s Signal wird dann an den Block 400 angelegt, um sich mit der Datenrate des hereinkommenden Datenstroms des empfangenen Signals 81 zu verriegeln. Wiederum wird ein fehlangepasstes Signal im Block 400 erzeugt, wobei ein Signal, das der Fehlanpassung entspricht, an den 100 MB/s Taktgeber 416 angelegt wird, um die Phasen der Datenraten zu synchronisieren. Das sich daraus ergebende Taktsignal der korrigierten Datenrate 418 wird dann an den Frequenzteiler 424 angelegt, wo die 100 MB/s Datenrate durch 424 geteilt wird, um einen 3 Millisekunden Takt am Block 428 zu schaffen. Wie oben besprochen, besteht der Bedarf für einen 3 Millisekunden Takt im Abfragetakt, um so keine Spracheinheiten während des Betriebs des Gesamtsystems zu verlieren. Das Signal 436 von Block 400, eine neuerlich getaktete Version des empfangenen Datensignals 81, wird an den Doppelpuffer 438 angelegt, welcher zum gleichen Zeitpunkt ein Zellpaket empfängt, zu dem das vorhergehende Zellpaket durch den Prozessor 432 ausgelesen wird. Um den Rahmen zu erkennen, ist ein Merkerdetektor 444 vorgesehen, um die Paketmerker zu erfassen, damit alle Bits eines einzelnen Zellpakets in einen Puffer des Doppelpuffers 438 ausgerichtet werden, d.h. der Merkerdetektor 444 hindert Zellpakete daran, auseinandergebrochen zu werden, wenn sie vorübergehend im Puffer 438 gespeichert werden. Das sich ergebende Datenausgabesignal 86 steht für vollständige Zellpakete, die in regelmäßigen Intervallen hergestellt werden.
In Fig. 8 wird der Zeitabstimmungsbezug als von dem empfangenen Frequenzbezug abgeleitet dargestellt. Jeder SIU Empfänger empfängt seine Signale auf dem geeigneten gleichen Niveau, nur eine sich minimal langsam bewegende AGC (Automatic Gain Control = automatische Verstärkungsregelung) Steuerung wird benötigt. Jede SIU reagiert nur auf ihre eigene Adresse und decodiert nur Zellen, die an sie selbst adressiert sind. Die erste Zelle der Sequenz teilt der besonderen SIU (1) die Anzahl der Zellen mit, die gerade gesendet werden, (2) die Anzahl der Zellen, die jene SIU berechtigt ist zu senden zum (3) Zeitpunkt T. Die Zeit T wird relativ auf die modulare 3 ms Zeittaktquelle bezogen. Dieser 3 ms Takt wird alle 3 ms zurückgesetzt. Einige dieser Zellen enthalten Aufwärts-Informationen, aber auch wenn nicht, wäre für die SIUs, die auf einem oder mehreren Sprachkanälen senden, gewährleistet, dass sie alle 3 ms abgerufen werden.
Die SIU Sender sind langfristig mit dem hereinkommenden Signal phasenverriegelt. Es ist schwierig, die Ankunftszeiten des SIU Signals an der FTU beizubehalten, daher werden kurze Stilleperioden, die von einem Einlaufsignal gefolgt sind, verwendet, um sich mit jeder Übertragung einer SIU zu synchronisieren.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des 600 MHz Homodynsenderempfängers 80 und 120, der in Fig. 3 verwendet wird, welcher entweder ein Empfänger oder ein Sender ist, der unter Befehlssteuerung steht. Im Empfangsmodus wird das hereinkommende Signal 64 oder 78 durch den Verteiler 502 empfangen und im Sendemodus ist das Signal 64 oder 78 ein Sendesignal, das vom Verteiler 502 abstrahlt. Im Empfangsmodus ist das Ausgabesignal entweder Bezugszahl 81 oder Bezugszahl 152 vom Datenneutakter 568 und im Sendemodus ist das Eingabesignal Bezugszahl 82 oder Bezugszahl 122, das durch das Sendegate 574 empfangen wird.
Aus Gründen der Besprechung wird zuerst angenommen, dass der Sender-Empfänger 80 oder 120 im Empfangsmodus arbeitet und einen Eingabedatenstrom 64 oder 78 am Aufteiler 502 empfangen hat. Vom Aufteiler 502 wird das empfangene Signal an den Verstärker 504 und dann an das Bandpassfilter 508 angelegt, das eine Mittenfrequenz von 600 MHz besitzt. Die Ausgabe des Filters 508 wird dann an die Mischverstärker 538 und 550, an den Pegelumsetzer 524 und an das Sendegate 574 angelegt. Signal 510 startet das Abriegeln von Sender- Empfänger 80 oder 120 aus der Annahme des Sendemodus durch das Sperrgate 574 heraus. Der Pegelumsetzer 524 zählt das Signal rückwärts, wobei das Ergebnis an die Phasenverriegelungsschleife (PLL = Phase Lock Loop) 530 angelegt wird. Das Ausgabesignal der PLL 530 steuert den 600 MHz Schwingkreis 534. Der Schwingkreis 534 weist zwei Ausgabesignale auf, eines bei 0º (535) und eines bei 90º (536). Das 90º Signal 536 des Schwingkreises 534 wird an den Mischverstärker 538 angelegt, wobei die sich ergebende Ausgabe des Mischverstärkers 538 an das Tiefpassfilter 544 angelegt wird, gefolgt von Verstärker 546 und dann von PLL 530, um die Schleife abzuschließen, die die Frequenz des Schwingkreises 534 auf 600 MHz einregelt.
Das 0º Phasensignal vom Schwingkreis 534 wird ebenfalls mit dem Eingabesignal im Mischverstärker 550 heterodyn überlagert. Die Ausgabe des Mischverstärkers 550 wird dann tiefpassgefiltert (554) und verstärkt (558). Das sich ergebende Signal, vom Verstärker 558 kommend, wird dann an den Vergleicher 562 zum Vergleichen mit einem positiven Spannungsniveau, das am Terminal 564 anliegt, angelegt, über welchem das Signal abgeschnitten wird. Das Signal 566 vom Vergleicher 562 ist das abgeschnittene Datensignal, das an den Datenneutakter 568 zusammen mit dem Signal 526 vom Vorimpulsfrequenzteiler 524 angelegt wird, um die Daten (568) neuerlich zu takten und um das Ausgabesignal 81 oder 152 zu erzeugen. Der Datenneutakter 568 erzeugt ein Empfangsendedatensignal, welches an das Sendegate 574 angelegt wird, um den Sender-Empfänger 80 oder 120 in den Sendemodus zu schalten.
Im Sendemodus wird das zu sendende Signal (82 oder 122) an das Sendegate 574 angelegt und, wenn gerade kein Signal empfangen wird, legt das Gate 574 das zu sendende Signal an den Verstärker 506 und dann an Verteiler 502 an, damit es als Signal 64 oder 78 ausgegeben wird.
Die grundsätzliche Zeitabfolgebedingung für das System wird durch einen Bezugsschwingkreis an der Master-Station (FTU) bestimmt. Diese Taktung kann mit einer Verbindung zu einer Quelle auf einer höheren Ebene verriegelt werden, wenn dies gewünscht wird. Der Bezug zu einer Grundzeittaktung erstellt eine allgemeine Zeitbasis, die dazu verwendet wird, den ununterbrochen übertragenen Datenstrom von der FTU zu erstellen. Die Übertragungsfrequenz der Master- Station wird ebenfalls von der Bezugszeittaktbasis abgeleitet, um eine feste Phasenbeziehung aufrecht zu erhalten.
Jede empfangende Arbeitseinheit (SIUs) ihrerseits leitet ihre Taktung vom hereinkommenden Datenstrom ab, der Von der FTU kommt. Der örtliche Bittakt der SIU und die Trägerfrequenz werden beide vom Datenstrom, der von der FTU empfangen wird, abgeleitet. Dieses Signal wird verwendet, um die Frequenz eines örtlichen Kristallschwingkreises sehr langsam anzupassen.
Wenn die Arbeitseinheit (SIU) zum Senden bereit ist, so tut sie dies unter Verwendung dieses örtlichen Kristallschwingkreises, der sehr wenig Verzug aufweist, wenn man die kurze Zeit zwischen Empfang und Senden in Rechnung stellt.
Der billige Sender-Empfänger in der SIU arbeitet idealerweise auf einer für das System ausgewählten Datenrate im 45 bis 155 Mb/s Bereich. Die tatsächliche Frequenz ist eine Funktion aus der verfügbaren Bandbreite, da die gewählte Trägerfrequenz über Kabelfernsehabgriffe und -fallkabel verteilt wird und jede Störung für die normalen Fernsehsignale auf demselben Pfad vermieden werden muss.
Die Modulationsbandbreite (unter der Annahme von Modulation im 45 bis 155 Mb/s Bereich) bedeutet ein Seitenband in der Größenordnung von 10 bis 25% in Bezug auf die Mittenfrequenz des Trägers, was leicht machbar ist. Obwohl ein Multi-Bit-pro-Hertz Modem in dieser Anwendung verwendet werden könnte, sind die hohen erforderlichen Datenraten jenseits des Frequenzbereichs billiger A/D Umsetzer, die heute für eine billige digitale Verwirklichung eines komplexeren Empfängers verfügbar sind. Diese wirtschaftlichen Grundbedingungen sollen sich in der Zukunft verändern. Aber für den gegenwärtigen Zeitpunkt wird angenommen, dass das hereinkommende Signal in analoger Form verarbeitet wird. Aus Gründen der Einfachheit werden ein einfacher binärer Schiebeoperationsdifferenzmodulator und -detektor in der bevorzugten Ausführungsform verwendet.
Die relativ feste Amplitude des hereinkommenden Signals und der geringe Signal zu Rausch-Abstand, der für die BPSK Modulation annehmbar ist, erlauben eine billige Direktumsetzung oder es kann ein Homodynempfänger verwendet werden, wobei derselbe Schaltkreis schnell von Empfangen auf Senden umgewandelt werden kann. Es gibt eine Reihe von Konstruktionsvorbehalten für einen Homodyn- oder Direktsequenzempfänger. (A) Es ist schwierig, Schwingkreisverluste bei UHF Frequenzen zu verhindern, da der auf die empfangene Frequenz abgestimmte Schaltkreis nicht dazu verwendet werden kann, ein rückgekoppeltes Schwingkreissignal zurückzuweisen; (B) der gesamte serielle Verstärkerzuwachsgrad oder auch nur der Verstärkergrad eines einzelnen Verstärkers, der in einer beliebigen Stufe erzeugt werden kann, ist beschränkt, bevor die Verstärkerkette der Oszillation unterworfen wird. Daher ist Sorgfalt bei der Isolierung erforderlich. Andererseits gibt es in dieser Anwendung auch begünstigende Faktoren. (A) Die erwarteten Signalpegel sind hoch; (B) Die Rauschgrenze liegt hoch, da die Rauschbandbreite weit ist; (C) Der Empfänger ist nicht empfindlich für Rauschen mit weniger als ungefähr 15 dB relativ zum erwünschten Signal, so dass ein begrenzter Verlust annehmbar ist; (D) Die Mischung von Kabel und digitaler Glasfaser in der bevorzugten Ausführungsform verhindert das Aufbauen oder Verbinden des Verlustsignals. Der digitale elektrisch- optische Umwandler wirkt als eine Schwellenvorrichtung, wo nur jene Signale über einem voreingestellten Schwellenwert Lichtsignale erzeugen. Dies verringert die Größe des Kabelfernsehproblems von Aufwärtsrauschaufbau in dem Maße, in dem die Anzahl der Teilnehmer steigt.
Es sollte einem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik bewusst sein, dass die Zweiwegübertragung über optische Glasfaserkabel entweder durch getrennte Sende- und Empfangsglasfasern oder durch eine einzelne Glasfaser mit Multiplexmitteln wie alternativ optische Richtungskoppler oder Lichtfrequenzdivisionsmultiplex verwirklicht werden kann.
Es sollte auch des Weiteren klar verstanden werden, dass SIUs mit Benutzern Verbindungen aufbauen können, die mit anderen Datenraten als 2 Mb/s betrieben werden. Eine SIU könnte zum Beispiel auch mit 10 Mb/s für eine volle Ethernet Verbindung arbeiten. Der Einsatz der ATM Zelle als ein Zeitumsetzer erlaubt, dass die Datenrate jeder Endeinheit unabhängig von der Datenrate anderer Benutzer ist.

Claims

1. Paketzellfernmeldesystem, welches eine eingebaute, dynamisch-adaptive Wahlanordnung aufweist, um eine gute Betriebsmittelzuteilung für jeden Übertragungszyklus zu bieten, die für die Übertragung von Sprachsignalen ohne regelbare Pufferverzögerung geeignet ist, wobei das System eine feste Maximalkapazität von Paketzellen aufweist, die darauf übertragen werden können, wobei das System umfasst:

eine Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70), um Abwärts- Paketzellen zu empfangen und Aufwärts-Paketzellen zu übertragen, wobei die Anzahl angrenzender Aufwärts- Paketzellen von jeder der Mehrzahl von individuell steuerbaren Arbeitseinheiten übertragbar ist;

ein Kopfendprozessor (140) zum individuellen Adressieren und Steuern der Anzahl an Paketzellen die jede der Arbeitseinheiten aufwärtsübertragen darf;

ein Kabelsystem zum Verbinden der Mehrzahl von Arbeitseinheiten mit dem Kopfendprozessors, wobei das Kabelsystem umfasst:

ein Abwärts-Fernmeldekanal zum Übermitteln der Abwärts-Paketzellen von dem Kopfendprozessor zu jeder der Arbeitseinheiten; und

ein Aufwärts-Fermeldekanal zum Übermitteln der Aufwärts-Paketzellen von jeder der Arbeitseinheiten zu dem Kopfendprozessor (140);

wobei der Kopfendprozessor (140) ein Programm umfasst zum:

Abrufen der Arbeitseinheiten während jedem Übertragungszyklus;

Entwerfen von Abwärts-Paketzellen einschließlich Zugriffsberechtigungsbefehlen zum individuellen instruieren jeder Arbeitseinheit wann sie übertragen soll und der Anzahl an angrenzenden Aufwärts- Paketzellen die jede der Arbeitseinheiten während eines nachfolgenden Übertragungszyklus befugt ist zu senden; und

implizites Ermitteln der Anzahl an angrenzenden Aufwärts-Paketzellen die jede Arbeitseinheit autorisiert ist aufwärts zu übermitteln, basierend auf der Differenz zwischen der Maximalkapazität der Paketzellen, die jede Arbeitseinheit während eines vorherigen Übertragungszyklus autorisiert war zu übertragen, abzüglich der tatsächlichen Anzahl von Paketzellen, die die Arbeitseinheit während des vorherigen Übertragungszyklus übermittelte.

2. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Kabelsystem ferner umfasst:

ein Fernmeldekabel (130), welches einen mit dem Kopfendprozessor (140) verbundenen ersten Abschnitt und einen mit der Mehrzahl von Arbeitseinheiten verbundenen zweiten Abschnitt aufweist, wobei das Fernmeldekabel (130) die Paketzellen der Abwärts- und Aufwärts-Fernmeldekanäle leitet; und

einen Multiplexer zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Fernmeldekabels, um die Paketzellen des Aufwärts- und Abwärts-Fernmeldekanals in das Fernmeldekabel verschachtelt einzuspeisen.

3. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 2, wobei das Fernmeldekabel (130) eine einzelne Lichtleitfaser ist.

4. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 2, wobei das Fernmeldekabel (130) ein einzelnes Koaxialkabel ist.

5. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 2, wobei das Fernmeldekabel (130) eine Lichtleitfaser und ein Koaxialkabel umfasst.

6. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Zellpakete 53-Byte-Asynchron-Übertragungsmodus-Zellen nach internationalem Standard sind.

7. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Übertragungszeit eines Signals mit voller Länge des Abwärts- und Aufwärts-Fernmeldekanals gleichwertig zu wenigstens 10 Prozent der Länge eines einzelnen Zellpakets ist.

8. Gemeinsames Fernmeldeübertragungsverteilersystem für die bidirektionale Übertragung von Zellpaketen über ein Kabelfernsehenverteilersystem, das als ein gemeinsamer Fernmeldekanal mit einer eingebauten dynamisch-adaptiven Wahlanordnung dient, um eine gute Betriebsmittelzuteilung für jeden Übertragungszyklus zu bieten, die für die Übertragung von Sprachsignalen ohne regelbare Pufferverzögerung geeignet ist, wobei das System eine feste Maximalkapazität von Paketzellen aufweist, die darauf übertragen werden können, wobei das System umfasst:

einen ersten bidirektionalen Übertragungsweg; und

einen zweiten bidirektionalen Übertragungsweg;

wobei der erste bidirektionale Übertragungsweg umfasst:

ein erstes Speisekabel (8), welches ein Aufwärts-Ende und ein Abwärts-Ende aufweist, welches dazwischen eine definierte Länge aufweist die in einen Aufwärts- Abschnitt und in einen Abwärts-Abschnitt unterteilt ist;

einen ersten Speiseverstärker (14), der seriell mit den Aufwärts- und Abwärts-Abschnitten des ersten Speisekabels (8) verbunden ist, um Sendefernsehsignale abwärts auf dem ersten Speisekabel (8) zu übermitteln, wobei der erste Speiseverstärker (14) einen Abwärts-Terminal aufweist;

einen ersten Bandpaßfilter, der einen ersten Terminal aufweist, der mit dem Abwärts-Terminal des ersten Speiseverstärkers (14) verbunden ist und einen zweiten Terminal, der mit dem Abwärts-Abschnitt des ersten Speisekabels (8) verbunden ist, wobei der erste Bandpaßfilter (209) eine untere Abschneidefrequenz und eine obere Abschneidefrequenz aufweist, wobei ein herkömmliches Fernsehband Frequenzen aufweist, die sich zwischen der unteren und oberen Abschneidefrequenz befinden;

einen ersten Abgriff (17) entlang der Länge des Abwärts- Abschnittes de ersten Speisekabels (8) abwärts von dem ersten Bandpaßfilter (209), wobei der erste Abgriff eine obere Abschneidefrequenz aufweist, die über der oberen Abschneidefrequenz des ersten Bandpaßfilters liegt;

ein erstes Fallkabel (22), das ein Aufwärts-Ende aufweist, das mit dem ersten Abgriff (17) verbunden ist, und welches ein Abwärts-Ende aufweist;

ein erster Arbeits-Sender-Empfänger (70), der mit dem Abwärts-Ende des ersten Fallkabels (22) verbunden ist, um Abwärts-Signale von dem ersten Fallkabel (22) zu empfangen, und um Aufwärts-Signale zu dem ersten Fallkabel (22) zu senden; und

einen ersten Tiefpaßfilter (206) mit einem Abwärts- Terminal und einem Aufwärts-Terminal, wobei der Abwärts- Terminal mit dem zweiten Terminal des ersten Bandpaßfilters (209) verbunden ist und der Aufwärts- Terminal mit dem Aufwärts-Abschnitt des ersten Speisekabels (8) aufwärts des ersten Speisekabelverstärkers (14) verbunden ist, wobei der erste Tiefpaßfilter (206) eine obere Abschneidefrequenz aufweist, die unter der unteren Abschneidefrequenz des ersten Bandpaßfilters (209) liegt;

wobei der zweite bidirektionale Übertragungspfad umfasst:

ein zweites Speisekabel (130) mit einem ersten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;

einen ersten Hochpaßfilter (210) mit einem Aufwärts- Terminal, der mit dem zweiten Ende des ersten Abschnitts des zweiten Speisekabels (130) verbunden ist und einem Abwärts Terminal, der mit der Abwärts- Terminal des ersten Bandpaßfilters (209) verbunden ist, wobei der erste Hochpaßfilter (210) eine untere Abschneidefrequenz aufweist, die über der oberen Abschneidefrequenz des ersten Bandpaßfilters (209) liegt; und

einen Kopfendprozessor (140), der mit dem ersten Ende des ersten Abschnitts des zweiten Speisekabels (130) verbunden ist, um Paketzelle an und von dem ersten Arbeits-Sender-Empfänger (70) zu senden; und

wobei der erste Arbeits-Sender-Empfänger (70), der nur auf Paketzellen reagiert die an ihn selbst adressiert sind, nach Erhalt der Befehle von dem Kopfendprozessor (140) Paketzellen an den Kopfendprozessor (140) überträgt, und wobei die Übertragung der Paketzellen auf Frequenzen beschränkt ist, die oberhalb der Oberfrequenz des kommerziellen TV-Bandes liegen;

dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfendprozessor (140) ein Programm umfasst, um:

den ersten Arbeits-Sender-Empfänger (70) während jedem Übertragungszyklus auszuwählen;

Paketzellen, die an den ersten Arbeits-Sender- Empfänger (70) mit Zugangsberechtigungsbefehlen adressiert sind, auszuteilen, um individuell den ersten Arbeits-Sender-Empfänger (70) zu instruieren wann er übertragen soll, und um die Anzahl angrenzender Paketzellen, die an den Kopfendprozessor adressiert sind, zu instruieren, dass der erste Arbeits-Sender-Empfänger (70) autorisiert ist während eines nachfolgenden Übertragungszyklus zu senden; und

implizites Ermitteln der Anzahl benachbarter an den Kopfendprozessor (140) adressierte Paketzellen, wobei der erste Arbeits-Sender-Empfänger (70) autorisiert ist, zu übertragen, basierend auf der Differenz zwischen der maximalen Kapazität an Paketzellen, die der erste Arbeits-Sender-Empfänger (70) autorisiert war während eines vorherigen Übertragungszyklus zu übertragen, abzüglich der tatsächlichen Anzahl an Paketzellen, die während des vorherigen Übertragungszyklus von dem ersten Arbeits-Sender- Empfänger (70) übertragen wurden.

9. Gemeinsames Fernmeldeübertragungsverteilersystem gemäß Anspruch 8, wobei die Paketzellen mit einem asynchronen Übertragungsmodus anwendbar sind.

10. Fernmeldesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Kopfendprozessorprogramm die Anzahl autorisierter Paketzellen für jede Arbeitseinheit (70) für einen unmittelbar dem Übertragungszyklus vorangehenden Übertragungszyklus verwendet, für den das Kopfendprozessorprogramm die Anzahl folgender Paketzellen bestimmt, die jeder der Mehrzahl von Arbeitseinheiten zuzuordnen ist.

11. Dynamisch-adaptive Wahlanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Kopfendprozessor (140) in einem Frequenzband arbeitet, welches eine untere Abschneidefrequenz hat die über der höchsten Frequenz des herkömmlichen TV- Durchlassbandes liegt.

12. Dynamisch-adaptive Wahlanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Kopfendprozessor (140) in einem Frequenzband arbeitet, welches eine obere Abschneidefrequenz hat die unter der niedrigsten Frequenz des herkömmlichen TV- Durchlassbandes liegt.

13. Gemeinsames Fernmeldeübertragungsverteilersystem gemäß Anspruch 8, wobei der Kopfendprozessor (140) abwechselnd Paketzellen an und von dem ersten Arbeits-Sender- Empfänger (70) sendet und empfängt.

14. Gemeinsames Fernmeldeübertragungsverteilersystem gemäß Anspruch 8, wobei

das zweite Speisekabel (130) ein Glasfaserkabel umfasst; und

der zweite bidirektionale Übertragungspfad ferner umfasst:

eine erste bidirektionale optisch-elektrische Schnittstelle (136, 146), die das Aufwärts-Ende des Glasfaserkabels (130) mit dem Kopfendprozessor (140) verbindet;

eine zweite bidirektionale optisch-elektrische Schnittstelle (124, 150), die aufwärts zu dem Glasfaserkabel abwärts des Kopfendprozessors verbunden ist; und

einen ersten HF-Sender-Empfänger (120), der zwischen der zweiten bidirektionalen optisch-elektrischen Schnittstelle und dem Aufwärts-Terminal des ersten Hochpassfilters (210) in Reihe verbunden ist, und wobei der erste HF-Sender-Empfänger eine Abstimmfrequenz hat die über der oberen Abschneidefrequenz des ersten Bandpassfilters (209) liegt.

15. Paketzellenfernmeldsystem gemäß Anspruch 1 für die bidirektionale Übertragung von Paketzellen, um mit einer Mehrzahl von schnurlosen Teilnehmer-Sender-Empfänger (104, 106, 108) zu kommunizieren, wobei:

der Aufwärts-Fernmeldekanal Paketzellen bidirektional zwischen dem Kopfendprozessor (140) und jeder der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) übermittelt;

der Kopfendprozessor (140) auch Paketzellen von jeder der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) empfängt; und

jede der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) nur auf Paketzellen reagiert, die an ihn selbst adressiert sind, und Paketzellen aufwärts an den Kopfendprozessor (140) nach Erhalt der Befehle von dem Kopfendprozessor (140) dies zu tun, übermittelt.

16. Paketzellenfernmeldesystem gemäß Anspruch 15, wobei wenigstens eine der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) umfasst:

einen bidirektionalen Resynchronisierer und Befehlübermittler die mit dem Aufwärts-Fernmeldekanal verbunden sind;

einen bidirektionalen Zeitumwandler (90) der mit dem bidirektionalen Resynchronisierer und Befehlsübermittler verbunden ist; und

einen Prozessor- und HF-Sender-Empfängerabschnitt (96), der mit dem bidirektionalen Zeitumwandler (90) und via einer HF-Verbindung mit wenigstens einem der Mehrzahl von schnurlosen Teilnehmer-Sender-Empfänger (104, 106, 108) verbunden ist.

17. Paketzellenfernmeldesystem gemäß Anspruch 15, wobei der Kopfendprozessor (140) wechselweise Paketzellen an und von jeder der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) sendet und empfängt.

18. Paketzellenfernmeldesystem gemäß Anspruch 15, wobei:

der Aufwärts-Fernmeldekanal umfasst;

wenigstens ein Glasfaserkabel (130), das Aufwärts- und Abwärts-Enden umfasst; und

wenigstens ein Fallkabel, das zwischen einer der Mehrzahl von Arbeitseinheiten (70) und dem Glasfaserkabel (I30) verbunden ist; und

wobei das System ferner umfasst:

eine erste bidirektionale optisch-elektrische Schnittstelle (136, 146), die das Aufwärts-Ende des wenigstens einen Glasfaserkabels (130) mit dem Kopfendprozessor (140) verbindet; und

eine Mehrzahl von zweiten bidirektionalen optischelektrischen Schnittstellen (124, 150), die jeweils mit einem anderen des wenigstens einen Fallkabels verbunden sind.