-
Diese Erfindung bezieht sich auf
Nachrichtenübertragungen
oder Kommunikationen in einem Verteilnetz und insbesondere auf bidirektionale
Kommunikationen in einem Verteilnetz, in dem eine zentrale oder Verteilstation
mit einer Vielzahl von Endgeräten
kommuniziert. Ein Beispiel eines derartigen Netzwerks, auf das diese
Erfindung besonders anwendbar ist, ist ein Kabelnetz, über das
Fernsehsignale an Fernsehendgeräte
verteilt werden, und über
das andere Signale, beispielsweise Daten, Sprache und Steuersignale
in beiden Richtungen zwischen Endgeräten und der Zentralstation übertragen
werden können.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Kabelfernseh-Verteilnetze sind gut
bekannt. In derartigen Netzen werden Analog-Fernsehsignale zu Kunden-Endgeräten (Fernsehempfängern) von
einer Zentralstation oder einem Kopfende über ein verzweigtes Koaxialkabel übertragen,
das Brückenverstärker, Leitungserweiterungen
und Kundenabzweigungen einschließt. Jedes Fernsehsignal belegt
einen 6 MHz-Kanal mit einer Frequenz von ungefähr 50 MHz bis ungefähr 450 MHz
oder mehr. Die obere Frequenz ist durch die Bandbreite der Brückenverstärker und
der Leitungserweiterungen und die Dämpfung des Koaxialkabels beschränkt, die,
wie dies gut bekannt ist, mit steigender Frequenz ansteigt.
-
Es wurden verschiedene Möglichkeiten
vorgeschlagen, um zusätzliche
Signale über
ein Kabelfernseh-Verteilnetz zu übertragen,
das typischerweise die Zuführung
derartiger Signale über
Lichtleitfasern an passende Stellen in dem Koaxialkabelsystem beinhaltet,
wobei die Zuführung
der Signale an den Kundenstandort über das Koaxialkabel erfolgt,
das als das Abzweigkabel bezeichnet wird, und das bereits an dem
Kundenabzweig zu dem Kundenstandort existiert. Es ist erwünscht, auch
Signale in der Netzaufwärtsrichtung
von dem Kundenstandort zu der Zentralstation zu ermöglichen,
so dass das Netz zur Kommunikation beliebiger Arten von Signalen
in beiden Richtungen dienen kann; derartige Signale können beispielsweise
Fernsehprogramm-Auswahl- und Steuersignale, Messsignale, Sprache-Signale
und Datensignale einschließen.
-
In der Netzabwärtsrichtung von der Zentralstation
zu den Endgeräten
bildet das Kabel-Verteilnetz
ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Netz, auf dem die Signalübertragung relativ einfach
vorzusehen ist. In der Netzaufwärtsrichtung
von den Endgeräten
zu der Zentralstation ist dieses Netz ein Mehrpunkt-zu-Punkt-Netz,
auf dem die Signalübertragung
wesentlich schwieriger vorzusehen ist.
-
Ein Grund für die Schwierigkeit ist das
Problem der Konkurrenz zwischen unterschiedlichen Endgeräten, die
gleichzeitig Signale an die Zentralstation senden möchten. Es
wurden verschiedene Kollisions-Detektionsschemas vorgeschlagen,
allgemein für
Mehrpunkt-zu-Punkt-Kommunikationsnetze; diese sind nicht besonders
für das
Kabelverteilnetz geeignet, insbesondere nicht im Hinblick auf die
große
Anzahl von Endgeräten,
die in einem derartigen Netz vorhanden sind. Eine Konkurrenz zwischen
den Endgeräten
kann dadurch vermieden werden, dass jedes der Endgeräte aufeinanderfolgend
abgefragt wird; dies führt
jedoch zu einem unerwünschten
Verlust an Netzabwärts-Bandbreite
zum Abfragen der Signale von der Zentralstation, zu unterschiedlichen
Verzögerungen
für Antworten
von unterschiedlichen Endgeräten,
aufgrund ihrer sich ändernden
Entfernungen von der Zentralstation und zu langen Intervallen zwischen
aufeinanderfolgenden Abfragevorgängen
jeder Station aufgrund dieser Verzögerungen und der großen Anzahl
von Endgeräten.
-
Zusätzlich kann sich eine große Änderung
der Bandbreite ergeben, die von jedem Endgerät zu einer bestimmten Zeit
benötigt
wird, um Signale in der Netzaufwärtsrichtung
auszusenden. Beispielsweise können diese
Signale isochrone (eine konstante Bitrate aufweisende) Signale,
wie zum Beispiel Sprache-, Mess- oder Videosignale, und/oder asynchrone
(eine veränderliche
Bitrate aufweisende) Signale sein, wie zum Beispiel Computerdaten-Signale,
Tastatur-Betätigungen
und Fernseh-Drucktasten-Steuersignale. Die Bereitstellung einer
effizienten Übertragung
dieser unterschiedlichen Arten von Signalen von einer großen Anzahl
von Endgeräten
ist schwierig.
-
Weiterhin muss immer in Betracht
gezogen werden, dass die an jedem Endgerät erforderliche Ausrüstung eine
relativ kleine Größe und relativ
niedrige Kosten haben soll.
-
Es wird hier auf die EP-A-0 621 708
(
US 5 384 777 ) Bezug
genommen, die ein Funk-LAN-Zugangs-Steuerschema
beschreibt, bei dem eine feste Rahmenstruktur für Kommunikationen in beiden
Richtungen zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von entfernt
angeordneten Stationen dient. In dieser Veröffentlichung weist die Rahmenstruktur
drei Perioden A, B und C mit jeweiligen Anfangsblöcken und
beweglichen Grenzen auf. Die Perioden A und B werden jeweils für die Datenübertragung
von der Basisstation zu entfernt angeordneten Stationen bzw. für eine konkurrenzfreie
Datenübertragung
von den entfernt angeordneten Stationen zu der Basisstation verwendet,
in jedem Fall in Datenschlitzen, die von der Basisstation zugeteilt werden.
Die C-Periode wird für
die Übertragung
von Reservierungsanforderungen und Daten von den entfernt angeordneten
Stationen an die Basisstation in einer zufälligen Konkurrenz-Betriebsart unter
Verwendung eines geschlitzten Aloha-Protokolls verwendet. Es wird
weiterhin auf die Veröffentlichung
DE-A-4233581 verwiesen, die sich auf die Konstruktion eines Telekommunikations-Systems
mit optischem digitalen Transport bezieht.
-
Entsprechend ist es ein Ziel dieser
Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Kommunikation von Information
zwischen einer Zentralstation und einer Vielzahl von Endgeräten eines
Verteilnetzes zu schaffen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein Verfahren zur Kommunikation von Information
zwischen einer Zentralstation und einer Vielzahl von Endgeräten in einem
Verteilnetz geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfaßt:
an
der Zentralstation, Bestimmen von netzabwärts gerichteten TDM-Rahmen
zur Übertragung
von Verteilungs-Informationen und Zusatzinformationen von der Zentralstation
an die Vielzahl von Endgeräten,
und von netzaufwärts
gerichteten TDMA-Rahmen
zur Übertragung
von Informationen in jeweiligen Zeitschlitzen, von den Endgeräten an die
Zentralstation, wobei jeder netzaufwärts gerichtete Rahmen eine
jeweilige Rahmenidentität
aufweist, wobei diese Identität
in der Zusatzinformation eines entsprechenden, netzabwärts gerichteten
Rahmens eingeschlossen ist;
in jedem Endgerät, Puffern asynchroner Informationen
zur Übertragung
in Netzaufwärtsrichtung
an die Zentralstation, Speichern einer Netzaufwärts-Rahmenidentität, die dem Endgerät zugeordnet
ist, und einer Zeitschlitz-Identität in diesem Rahmen, die dem
Endgerät
zugeordnet ist, Überwachen
der Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen auf die gespeicherte
Netzaufwärts-Rahmenidentität, und,
als Antwort auf die Detektion der gespeicherten Netzaufwärts-Rahmenidentität in der
Zusatzinformation in einem Netzabwärts-Rahmen, Aussenden, in dem
zugeordneten Zeitschlitz des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens,
von Informationen, die eine Anzeige der Warteschlangengröße der gepufferten
asynchronen Information umfassen;
an der Zentralstation, Zuteilen
von Zeitschlitzen in den Netzaufwärts-Rahmen an Endgeräte entsprechend
der Warteschlangengrößen-Anzeigen
von den Endgeräten,
und Einfügen
einer Anzeige jedes Endgeräts,
dem ein derartiger Zeitschlitz zugeteilt ist, und des Zeitschlitzes,
der ihm zugeteilt ist, in die Zusatzinformation in den entsprechenden
Netzabwärts-Rahmen;
und
in jedem Endgerät,
das gepufferte asynchrone Information aufweist, Überwachen der Zusatzinformation
in den Netzabwärts-Rahmen
auf die Anzeige des Endgeräts,
und, als Antwort auf die Detektion der Anzeige des Endgeräts in der
Zusatzinformation, in einem Netzabwärts-Rahmen, Aussenden der gepufferten
asynchronen Information in dem zugeteilten Zeitschlitz des entsprechenden
Netzaufwärts-Rahmens.
-
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein Endgerät
für ein
Kommunikationssystem nach Anspruch 11 geschaffen.
-
Die Autorisierungsinformation in
den Netzabwärts-Rahmen
kann eine Rahmenidentität
für jeden
Netzaufwärts-Rahmen
umfassen, wobei die in jedem Endgerät gespeicherte Information
eine Identität
eines Netzaufwärts-Rahmens
und Informationen umfasst, die einen Zeitschlitz in diesem Rahmen
zur Aussendung von Informationen durch das Endgerät umfasst.
Dies ist besonders für
Netzaufwärts-Aussendung
von Abfrage-Informationen
und isochroner Information von den Endgeräten zweckmäßig. Zur Bereitstellung unterschiedlicher Übertragungsraten
der isochronen Information umfasst die in jedem Endgerät gespeicherte
Information weiterhin vorzugsweise eine Maskierungsfeld zum Maskieren
einer Teils eines Vergleichs in dem Endgerät seiner gespeicherten Netzaufwärts-Rahmenidentät mit jeder
Rahmenidentität
in der Autorisierungs-Information.
-
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich,
kann die Autorisierungs-Information in den Netzabwärts-Rahmen
die Endgeräte-Indentität jedes
Endgeräts,
das zum Senden in einem Netzaufwärts-Rahmen
autorisiert wurde, und eine Anzeige umfassen, die einen Zeitschlitz
in dem Netzaufwärts-Rahmen
identifiziert, in dem jedes Endgerät zum Senden autorisiert ist,
und die in jedem Endgerät
gespeicherte Information umfasst die jeweilige Endgeräte-Identität. Dies
ist besonders für
die Aussendung von asynchronen Informationen in Netzaufwärts-Richtung
von den Endgeräten
zweckmäßig. Die
einen Zeitschlitz in dem Netzaufwärts-Rahmen, in dem jedes Endgerät zum Senden
autorisiert ist, identifizierende Anzeige, wird zweckmäßigerweise
durch eine relative Position der Endgeräte-Identität in dem Netzabwärts-Rahmen
gebildet.
-
Ein weiterer Gesichtspunkt dieser
Erfindung ergibt ein Verfahren zur Kommunikation von Informationen
zwischen einer Zentralstation und einer Vielzahl von Endgeräten in einem
Verteilnetz, das die folgenden Schritte umfasst: An der Zentralstation,
Festlegen von Netzabwärts-TDM-Rahmen
zur Aussendung von Verteil-Informationen und Zusatzinformationen
von der Zentralstation zu der Vielzahl von Endgeräten, und
von Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
zur Aussendung von Informationen in jeweiligen Zeitschlitzen von
den Endgeräten
zu der Zentralstation, wobei jeder Netzaufwärts-Rahmen eine Rahmenidentität aufweist,
die in der Zusatzinformation eines entsprechenden Netzabwärts-Rahmens
eingeschlossen ist; in jedem Endgerät, Puffern asynchroner Informationen,
zur Aussendung in Netzaufwärts-Richtung,
Speichern einer Netzaufwärts-Rahmenidentät und einer
Zeitschlitz-Identität,
die dem Endgerät
zugeordnet ist, Überwachen
der Zusatzinformation in dem Netzabwärts-Rahmen auf die gespeicherte
Netzaufwärts-Rahmenidentität und als
Antwort auf die Detektion der gespeicherten Netzaufwärts-Rahmenidentität in der
Zusatzinformation in einem Netzabwärts-Rahmen, Aussenden, in dem
zugeteilten Zeitschlitz des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens,
von Informationen, die eine Anzeige einer Warteschlangengröße der gepufferten asynchronen
Information umfassen; an der Zentralstation, Zuteilen von Zeitschlitzen
in den Netzaufwärts-Rahmen
an Endgeräte
gemäß der Warteschlangengrößen-Anzeigen
von den Endgeräten,
und Einschließen
einer Anzeige jedes Endgeräts,
dem ein derartiger Zeitschlitz zugeteilt ist, und des Zeitschlitzes,
der ihm zugeteilt ist, in der Zusatzinformation in den entsprechenden
Netzabwärts-Rahmen;
und in jedem Endgerät,
das gepufferte asynchrone Information aufweist, Überwachen der Zusatzinformation
in dem Netzabwärts-Rahmen auf die Anzeige
des Endgeräts,
und, als Antwort auf die Detektion der Anzeige des Endgeräts in der
Zusatzinformation in einem Netzabwärts-Rahmen, Aussenden von gepufferter
asynchroner Information in dem zugeteilten Zeitschlitz des entsprechenden
Netzaufwärts-Rahmens.
-
Vorzugsweise haben die Netzabwärts- und
Netzaufwärts-Rahmen
die gleiche Rahmen-Periode,
und das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt des Einschließens von
Synchronisations-Information in der Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen
zur Synchronisation der Endgeräte
auf die Netzaufwärts-Rahmen.
Das Verfahren umfasst in vorteilhafter Weise weiterhin den Schritt
des Speicherns einer Rangierverzögerung
in jedem Endgerät,
die invers von einer Entfernung des Endgeräts von der Zentralstation abhängt, um die
Zeitsteuerung der Netzaufwärts-Rahmen
an dem Endgerät
zu verzögern.
-
Die Zeitschlitze in den Netzaufwärts-Rahmen,
die für
die Aussendung der gepufferten asynchronen Information zugeteilt
sind, sind vorzugsweise größer als
die Zeitschlitze, die den Endgeräten
für die
Aussendung von Informationen zugeordnet sind, die die Anzeige einer
Warteschlangengröße der gepufferten
asynchronen Information umfassen. Zweckmäßigerweise haben m Zeitschlitze
in den Netzaufwärts-Rahmen,
die für
die Aussendung der gepufferten asynchronen Informationen zugeteilt
sind, die gleiche Größe wie n
Zeitschlitze, die den Endgeräten
für die
Aussendung von Informationen zugeordnet sind, die die Anzeige der
Warteschlangengröße der gepufferten
asynchronen Information umfassen, worin m und n ganze Zahlen sind
und n > m ist. Beispielsweise
kann m gleich eins sein.
-
Das Verfahren kann weiterhin den
Schritt des Aussendens, von zumindest einem der Endgeräte, von isochroner
Information von dem Endgerät
als Teil der Information umfassen, die eine Anzeige einer Warteschlangengröße der gepufferten
asynchronen Information in dem zugeordneten Zeitschlitz des jeweiligen
Netzaufwärts-Rahmens
umfasst. Somit kann isochrone Information von einem Endgerät an die
Abfrage-Information
von dem Endgerät
in dem gleichen Zeitschlitz angehängt werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann
das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfassen: in zumindest einem
Endgerät,
das in Netzaufwärts-Richtung
zu übertragende
isychrone Information aufweist, Speichern einer Netzaufwärts-Rahmenidentität und einer
Zeitschlitz-Identität, die dem
Endgerät
von der Zentralstation für die
Aussendung der isychronen Information zugeordnet ist, Überwachen
der Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen auf diese gespeicherte Netzaufwärts-Rahmenidentität, und als
Antwort auf die Detektion dieser gespeicherten Netzaufwärts-Rahmenidentität in der
Zusatzinformation in einem Netzabwärts-Rahmen, Aussenden der isochronen
Information in dem zugeordneten Zeitschlitz des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens.
Somit kann die isochrone Information von einem Endgerät Zeitschlitzen
zugeordnet werden, die von der Abfrage-Information von dem Endgerät getrennt
sind.
-
Das Verfahren umfasst vorzugsweise
weiterhin das Speichern, in dem zumindest einen Endgerät, eines
Maskierungsfelds zum Maskieren eines Teils einer Detektion der gespeicherten
Netzaufwärts-Rahmenidentität in dem
Endgerät
zur Aussendung der isochronen Information in der Zusatzinformation
in den Netzabwärts-Rahmen.
Die Verwendung eines Maskierungsfeldes erleichtert die Bereitstellung
unterschiedlicher isochroner Informationraten an unterschiedliche
Endgeräte.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
ergibt diese Erfindung ein Verfahren zur Zuteilung von Netzaufwärts-Sendekapazitäten an Endgeräte in einem
Verteilnetz, in dem Verteil-Information
und Zusatzinformation in TDM-Rahmen in einer Netzabwärts-Richtung
von einer Zentralstation an die Endgeräte ausgesandt werden, mit den
folgenden Schritten: Bereitstellen, zur Aussendung von den Endgeräten zu der
Zentralstation, von Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
in denen es zumindest zwei unterschiedliche Größen von Zeitschlitzen gibt,
und Identifizieren jedes Netzaufwärts-Rahmens durch eine Rahmenidentität in der
Zusatzinformation in einem entsprechenden Netzabwärts-Rahmen, so
dass die Endgeräte
die Zeitschlitze für
jeden Netzaufwärts-Rahmen bestimmen
können;
Zuteilen von Zeitschlitzen mit einer ersten Größe zu zumindest einigen der
Endgeräte
zur Aussendung von Netzaufwärts-Warteschlangengrößen-Information
für gepufferte
asynchrone Information, die von dem Endgerät in Netzaufwärts-Richtung
auszusenden ist, wobei jedes derartige Endgerät eine Identität eines
zugeordneten Zeitschlitzes und eine Netzaufwärts-Rahmenidentität zur Aussendung
der Warteschlangengrößen-Information
speichert, Überwachen
der Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen zur Detektion der
zugeordneten Rahmenidentität;
und Aussenden der Warteschlangengrößen-Information in dem zugeordneten
Zeitschlitz in den entsprechenden Netzaufwärts-Rahmen; und Zuteilen von
Zeitschlitzen einer zweiten Größe zu Endgeräten in Abhängigkeit
von der Warteschlangengrößen-Information
durch Aussenden einer Anzeige jedes Endgeräts, dem ein derartiger Zeitschlitz
zugeteilt ist, und des Zeitschlitzes der diesem zugeteilt ist, von
der Zentralstation in der Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen
wobei jedes Endgerät,
das auszusendende gepufferte, asynchrone Information aufweist, die
Zusatzinformation in den Netzabwärts-Rahmen überwacht,
um die Anzeige des Endgeräts
zu detektieren und um gepufferte asynchrone Information in dem zugeteilten
Zeitschlitz des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens auszusenden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die Erfindung wird weiter aus der
folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
verständlich
gemacht, in denen:
-
1 schematisch
ein Kabelfemseh-Verteilnetz zeigt, das bidirektionale Kommunikationen
gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung bereitstellt;
-
2 und 3 Frequenzspektren für Netzabwärts- und
Netzaufwärts-Signale
an unterschiedlichen Punkten in dem Netz nach 1 zeigen;
-
4 eine
TDM-Rahmenstruktur für
die Netzabwärts-Signale
zeigt;
-
5 einen
Anfangsblock für
ATM-Zellen in den Netzabwärts-Signalen
zeigt;
-
6 bis 8 verschiedene TDMA-Rahmenstrukturen
für die
Netzaufwärts-Signale zeigen;
-
9 ein
Entfernungs-Zeitdiagramm ist, das das Rangieren der Netzaufwärts-Signale zeigt;
-
10 ein
Blockschaltbild einer Anzapfbox des Netzwerks zeigt;
-
11 ein
Blockschaltbild eines Endgeräts
für das
Netzwerk zeigt; und
-
12 eine
Anordnung für
den maskierten Rahmenidentitäts-Vergleich
in dem Endgerät
zeigt.
-
Ausführliche
Beschreibung
-
Die 1 zeigt
Teile einer üblichen
Kabelfernseh-Verteilanordnung, die durch zusätzliche bidirektionale Übertragungsfähigkeiten
ergänzt
wird. Lediglich diejenigen Teile der Anordnung, die für das Verständnis dieser
Erfindung wesentlich sind, sind gezeigt.
-
Wie dies in 1 gezeigt ist, dienen Koaxialkabel 10 zur
Lieferung von Fernseh-Signalen zum Standort eines Kunden über einen
Brückenverstärker 12,
eine Leitungserweiterung 14, eine Kundenanzapfbox 16 und
ein koaxiales Abzweigkabel 18. Gestrichelte Linien in 1 zeigen, dass die Anordnung
mehrfache Elemente 14 bis 18 zum Versorgen einer
Vielzahl von Kundenstandorten in einer bekannten Weise einschließt.
-
Zur Bereitstellung der zusätzlichen
bidirektionalen Übertragungsfähigkeiten
zeigt 1, dass eine digitale
Lichtleitfaser-Abschlusseinheit (DFTU) 20 über eine
bidirektionale Lichtleitfaser 22 mit einer Zentralstation 24 verbunden
ist. Die DFTU 20 ist in den Pfad eines Koaxialkabels 10 eingefügt, das
auf einen Brückenverstärker 12 oder
eine Leitungserweiterung 14 folgt, und dient zur Zuführung von
digitalen Signalen mit Frequenzen oberhalb von denen der Analog-Fernsehsignale,
die bereits von dem Kabel 10 übertragen werden, an das Koaxialkabel 10 in
der Netzabwärts-Richtung
(von der Zentralstation 24 an die Kundenstandorte), wie dies
weiter unten beschrieben wird. Die DFTU 20 dient weiterhin
dazu, in der Netzaufwärts-Richtung
an die Zentralstation 24 digitale Signale zu liefern, die
sie von Endgeräten
(T) 26 an den Kundenstandorten über das Koaxialkabel 10 empfängt. Die
Endgeräte 26 in
den Kundenstandorten sind mit dem Abzweigkabel 18 verbunden
und können
beliebige Arten von Endgeräten
umfassen, wie zum Beispiel Fernsehempfänger, Video-Aufzeichnungsgeräte, Sprach-
und/oder Datenendgeräte,
Computer-Endgeräte,
Messeinrichtungen usw.
-
2 zeigt
ein Spektrum von Signalen auf dem Koaxialkabel 10 zwischen
der DFTU 20 und der Kundenabzweigbox 16. Übliche 6 MHz-Fernsehkanal-Signale
und FM-Radiosignale,
die der DFTU 20 über
den Brückenverstärker 12 und
die Leitungserweiterung 14 zugeführt werden, werden in Netzabwärts-Richtung
mit Frequenzen von 50 MHz bis ungefähr 450 MHz ausgesandt. In einem
Frequenzbereich von 550 bis 950 MHz, werden QAM (Quadratur-Amplituden-Modulierte)
digitale Signalkanäle
in Netzabwärts-Richtung
von der DFTU 20 übertragen.
Als Beispiel zeigt 2 acht
derartige Kanäle,
die jeweils eine Bandbreite von 50 MHz haben. Jeder derartige Kanal
kann von der Zentralstation 24 aus einem jeweiligen SONET
STS-3-Signal mit einer Bitrate von 155,52 Mb/s abgeleitet werden
und wird in ein Signal mit einem TDM-(Zeitmultiplex-)-Rahmenformat umgewandelt,
wie dies weiter unten beschrieben wird, um als ein optisches Signal über die
Lichtleitfaser 22 an die DFTU 20, als ein QAM-Signal
von der DFTU 20 über
das Koaxialkabel 10 an die Kundenanzapfbox 16,
und als BPSK-Signal von der Kundenanzapfbox 16 über das
Koaxial-Abzweigkabel 18 an die Endgeräte 16 übertragen
zu werden.
-
2 zeigt
auch beispielsweise zwei BPSK (binäre Phasenumtastungs-)-Digitalsignalkanäle für die Netzaufwärts-Richtung
der Aussendung von der Kundenanzapfbox 16 an die DFTU 20,
mit Frequenzen von 1100–1150
und 1200–1250
MHz. Das Umschalten zwischen diesen Kanälen in der Anzapfbox 16 und
der DFTU 20 kann durchgeführt werden, um den besseren
Kanal auszuwählen,
wobei lediglich einer dieser Kanäle zu
einer vorgegebenen Zeit verwendet wird.
-
3 zeigt
das Spektrum von Signalen auf der Koaxialkabel-Abzweigleitung 18.
Das Spektrum bis ungefähr
450 MHz ist das gleiche wie auf den Koaxialkabeln 10 gemäß 2. Für die digitalen Signalkanäle sowohl
in Netzabwärts-
als auch in Netzaufwärts-Richtung kann die
Bitrate kleiner als die sein, die auf dem Koaxialkabel 10 netzabwärts von
der DFTU 20 erforderlich ist, doch besteht eine größere Notwendigkeit
für eine Störunempfindlichkeit.
Entsprechend werden BPSK-Signale für beide Senderichtungen vorgesehen.
Der Netzabwärts-Digitalsignal-Kanal
ist als ein BPSK-Kanal in einem Frequenzbereich von 550 bis 700
MHz gezeigt, und der Netzauwärts-Digitalsignal-Kanal
ist als ein BPSK-Kanal in einem Frequenzbereich von 800 bis 850 MHz
dargestellt.
-
Es sei verständlich, dass die in den 2 und 3 gezeigten Spektren lediglich als ein
mögliches
Beispiel zur Übertragung
von Netzabwärts-
und Netzauwärts-Signalen
gemäß der nachfolgenden
Beschreibung angegeben sind, dass vielfältige andere mögliche Anordnungen
zur Übertragung
dieser Signale vorgesehen werden können, und dass die Erfindung
in dieser Hinsicht nicht beschränkt
ist. Obwohl dies hier nicht weiter beschrieben wird, können unterschiedliche
Wellenlängen
oder andere Formen der Multiplexierung zweckmäßigerweise für unterschiedliche
Signale auf der Lichtleitfaser 22 verwendet werden.
-
4 zeigt
ein Beispiel des TDM-Rahmenformats jedes Netzabwärts-Signalkanals von der Zentralstation 24 zu
den Endgeräten 26.
Wie dies in 4 gezeigt
ist, umfasst der Rahmen 2430 Bytes, jeweils mit 8 Bit, in einer
Rahmenperiode von 125 μs,
so dass sich eine Bitrate von 155,52 Mb/s ergibt, die gleich der
SONET STS-3 Bitrate ist. Der Rahmen ist in eine Nutzinformation
von 2385 Bytes, die in diesem Beispiel 45 ATM- (asynchrone Übertragungsbetriebsart)-Zellen
(ATM 1 bis ATM 45) mit jeweils 53 Bytes, und eine Zusatzinformation
mit 45 Bytes unterteilt. Die Nutzinformation berücksichtigt die 44,15 ATM-Zellen,
die im Mittel von einem STS-3-Signal übertragen werden können, wobei
die 45. Zelle in dem Rahmenformat lediglich für einen von sechs Rahmen verwendet
wird. In den anderen Rahmen kann diese 45. ATM-Zelle zur Bereitstellung
eines Netzabwärts-Steuer- und/oder
Signalisierungs-Kanals mit einer Bitrate von 360 kb/s verwendet
werden. Beispielsweise kann dies dazu verwendet werden, die Rahmenidentitäten und
Zeitschlitze zu den Endgeräten
für einen
netzaufwärts
gerichteten isochronen Verkehr zuzuteilen, wie dies weiter unten
beschrieben wird.
-
Die 45 Bytes der Zusatzinformation
in dem Rahmenformat nach 4 werden
durch ein Synchronisationswort (SYNC) mit 4 Bytes, einen Rahmenanzeiger
F mit 1 Byte, fünfzehn asynchrone
Zuteilungen (AG 1 bis AG 15), jeweils mit zwei Bytes, und 10 Signalisierungs-(SIG.)-Bytes gebildet.
In kurzer Beschreibung wird das SYNC-Wort zur Synchronisation der
Endgeräte 26 für die Aussendung
in der Netzaufwärts-Richtung
verwendet. Das Rahmenanzeige-Byte F wird zur Identifikation eines
bestimmten Netzaufwärts-Rahmens
oder Rahmentyps verwendet. Die AG's werden zur Identifikation der Endgeräte 26 verwendet,
die autorisiert sind, eine netzaufwärts gerichtete ATM-Zelle in
den Netzaufwärts-Rahmen
zu senden, wobei jedes Netzgerät 26 eine
deutlich verschiedene Endgeräte-Identität oder -Adresse
aufweist, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die Signalisierungs-Bytes
SIG. werden in einer weiter entwickelten Anordnung für die Modemsignalisierung
und -steuerung verwendet, wie dies weiter unten beschrieben wird.
-
Zu Adressierzwecken wird jeder Kundenanzapfbox 16 eine
jeweilige Box-Identität
(BOX ID.) von 10 Bits zugeordnet, und eine Zehn-Bit-Adresse wird
als Adresse für
die Rundsendung an alle Anzapfboxen zugeteilt. Somit kann das Verteilnetz
insgesamt 210 – 1 = 1023 Anzapfboxen 16 aufnehmen.
Zusätzlich
wird jedem Endgerät 26,
das mit irgendeiner speziellen Anzapfbox 16 verbunden ist,
eine jeweilige Endgeräte-Identität (T. ID.)
mit 6 Bits zugeordnet. Eine Sechs-Bit-Adresse wird als Adresse zur
Rundsendung an alle Endgeräte
zugeteilt, die mit der betreffenden Anzapfbox 16 verbunden
sind, und eine weitere Sechs-Bit-Adresse wird als eine Adresse für die Anzapfbox 16 selbst
zugeteilt, so dass jede Anzapfbox bis zu 26 – 2 = 62
an ihr angeschlossene Endgeräte
haben kann. Das Verteilnetz insgesamt kann daher eine große Anzahl
von Endgeräten 26 aufnehmen,
die jeweils durch eine Adresse von 10 + 6 = 16 Bits oder zwei Bytes
identifiziert sind.
-
Wie dies weiter oben beschrieben
wurde, umfasst die Nutzinformation der Netzabwärts-Signalrahmen gemäß 4 ATM-Zellen, die jeweils zu einem bestimmten
Endgerät 26 adressiert
sind. Diese ATM-Zellen können
komprimierte digitale Fernsehsignale, Sprache- und/oder Datensignale, Steuersignale
oder irgendeine beliebige Form eines Signals umfassen, das in Netzabwärts-Richtung
ausgesandt werden soll. Wie dies bekannt ist, umfasst jede ATM-Zelle 53 Bytes
und besteht aus einem Anfangsblock mit fünf Bytes oder Oktetten oder
Nutzinformation von 48 Bytes oder Oktetten.
-
5 zeigt
in üblicher
Weise den Inhalt des Anfangsblockes jeder ATM-Zelle ATM 1 bis ATM
45 in jedem Rahmen gemäß 4. Der Anfangsblock umfaßt ein generisches
4-Bit-Flusssteuer-
(GFC-) Feld, ein 3-Bit-Nutzinformationstyp-Identifikations- (PTI-)
Feld, ein Zellenverlust-Prioritäts-
(P-) Bit und ein 8-Bit-Anfangsblock-Fehlersteuer- (HEC-) Feld, das
es ermöglicht,
dass der ATM-Zellen-Anfangsblock identifiziert wird, jeweils mit
den bekannten Funktionen und bekannten Positionen in dem Anfangsblock.
Die verbleibenden 24 Bits des Anfangsblocks, die üblicherweise
durch eine virtuelle Pfad-Identifikation (VPI mit 8 Bit und eine
virtuelle Kanal-Identifikation (VCI) mit 16 Bit einer ATM-Zelle
gebildet sind, werden wie folgt ersetzt:
4 Bits des Oktetts
1 und 6 Bits des Oktetts 2 bilden die 10-Bit BOX ID.;
die anderen
2 Bits des Oktetts 2 und 4 Bits des Oktetts 3 bilden die 6 Bit T.
ID.; und
und die anderen vier Bits des Oktetts 3 und 4 Bits
des Oktetts 4 bilden eine 8 Bit-Kanal-Identität (CH.ID.), die es ermöglicht,
dass irgendeiner von bis zu 64 logischen Kanälen für irgendein bestimmtes Endgerät identifiziert wird.
-
Die Aussendung von Netzaufwärts-Signalen
von den Endgeräten 26 zur
Zentralstation 24 wird in TDMA-Rahmen ausgeführt, die
ebenfalls eine Rahmenperiode von 125 μm haben. Daher ergibt sich eine eins-zu-eins
Korrelation zwischen Netzabwärts-Rahmen
und Netzaufwärts-Rahmen.
In jedem Endgerät 26 wird
die Zeitsteuerung der Netzaufwärts-Rahmen durch das
SYNC-Wort in den Netzabwärts-Rahmen
synchronisiert, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die Bitrate
in der Netzaufwärts-Richtung
ist kleiner als die Netzabwärts-Bitrate,
weil allgemein weniger Information in Netzaufwärtsrichtung übertragen
werden muss (beispielsweise werden digitale Fernsehsignale netzabwärts übertragen,
jedoch nicht allgemein netzaufwärts). Insbesondere
ist die Netzaufwärts-Bitrate so ausgewählt, dass
sie 51,84 Mb/s beträgt,
was der Bitrate eines SONET STS-1-Signals entspricht. Als Folge hiervon
gibt es 810 Bytes in jedem Netzaufwärts-Rahmen.
-
Jeder Netzaufwärts-Rahmen kann irgendeine
einer Anzahl von Rahmenidentitäten
haben, wobei die spezielle Identität jedes Netzaufwärts-Rahmens
durch das Rahmenanzeige-Byte
F in entsprechenden Netzabwärts-Rahmen
bestimmt ist. Weil das Byte F irgendeinen von 256 Werten haben kann,
können
sich 256 unterschiedliche Netzaufwärts- Rahmenidentitäten ergeben. Die 6, 7 und 8 zeigen
drei mögliche
Rahmenidentitäten,
wie dies weiter unten beschrieben wird.
-
Wie dies in der Einleitung erläutert wurde,
schließt
die Netzaufwärts-Information,
die von den Endgeräten 26 an
die Zentralstation 24 auszusenden ist, sowohl isochrone
als auch asynchrone Signale ein, die sich dynamisch sowohl vom einen
Endgerät 26 zum
anderen und von einer Zeit zur anderen für ein bestimmtes Endgerät ändern können. Es
besteht weiterhin die Notwendigkeit einer Abfrage aller Endgeräte.
-
Die Zuteilung von Netzaufwärts-Bandbreite
an die Endgeräte
in einer fairen und effizienten Weise, ohne die Einführung übermäßiger Verkehrsverzögerungen,
stellt daher ein erhebliches Problem dar. Wie dies hier beschrieben
wurde, wird die Netzaufwärts-Bandbreite den Endgeräten in Form
von sogenannten kurzen Zellen und langen Zellen zugeteilt. Die kurzen
Zellen werden isychron von jedem Endgerät ausschließlich zur Aussendung von Abfrage-Information
in Netzaufwärts-Richtung
an die Zentralstation verwendet. Der gesamte andere Netzaufwärts-Verkehr
wird in langen Zellen ausgesandt, die entweder statisch für isochronen
Verkehr oder dynamisch für
asynchronen Verkehr zugeordnet werden können. Die Erfindung ist jedoch
nicht nur auf die Bereitstellung von kurzen und langen Zellen beschränkt, wie
dies hier beschrieben wird. Im Gegenteil, es können andere Größen von
Zellen, beispielsweise ein oder mehrere Zwischengrößen von
Zellen, vorgesehen sein, insbesondere zur Übertragung von isochronem Netzaufwärts-Verkehr, zum Beispiel
von Sprache-Signalen. Alternativ können kurze Zellen verlängert werden,
um isochronen Netzaufwärts-Verkehr
einzuschließen. Diese
und andere Alternativen werden aus der vorliegenden Beschreibung
ersichtlich.
-
6 zeigt
einen Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
eines ersten Typs, der lediglich kurze Zellen SC. umfasst. Jede
kurze Zelle umfasst 8 Bytes, so dass der 810-Byte-Rahmen 101 kurze
Zellen SC 1 bis SC 101 aufnimmt, wobei 2 Bytes am Ende des Rahmens übrig bleiben,
wie dies durch den Leerraum am rechten Ende des Rahmens in 6 angezeigt ist. Wie dies
für die
Zelle SC 5 angezeigt ist, umfasst jede kurze Zelle eine Präambel von
3 Bytes, eine Endgeräte-Adresse
T.AD. mit 2 Bytes, ein Warteschlangengrößen-Byte Q und einen Nachspann
mit 2 Bytes. Die Präambel
ist vorgesehen, um es einem empfangenden Modem in der DFTU 20 zu
ermöglichen,
sich auf die Zeitsteuerung der kurzen Zelle zu synchronisieren,
und die Endgeräte-Adresse T.AD.
umfaßt
die BOX ID. und die T.ID. des Endgeräts 26, das die Zelle
sendet. Das Byte Q ergibt ein Maß der Größe einer Warteschlange, die
das Endgerät
für asynchronen
Verkehr unterhält,
der in Netzaufwärts-Richtung auszusenden
ist, wobei dieses Maß gleich
Null sein kann, um anzuzeigen, dass es keinen asynchronen Verkehr
gibt. Zusätzlich
liefert das Byte Q eine Anzeige der Art der Zelle. Beispielsweise
können
die zwei höchstwertigen
Bits des Bytes Q die Art der Zelle anzeigen (wodurch vier Zellentypen
identifiziert werden können),
während
die übrigen
sechs Bits die Warteschlangengröße des asynchronen
Verkehrs anzeigen können. Der
Nachspann ergibt eine Nachspannfolge zur Verringerung von Störungen oder
Interferenzen, die in das Netz durch eine abrupte Beendigung der
Aussendung der kurzen Zelle eingeführt werden können, und/oder einen
Schutzabstand zur Berücksichtigung
möglicher
Ungenauigkeiten bei dem nachfolgend beschriebenen Rangierprozess.
-
7 zeigt
einen Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
eines zweiten Typs, der lediglich lange Zellen LC umfasst. Jede
lange Zelle umfasst 62 Bytes, so dass der 810-Byte-Rahmen 13 lange
Zellen LC 1 bis LC 13 aufnimmt, wobei 4 Bytes am Ende des Rahmens
verbleiben, wie dies durch einen Leerraum am rechten Ende des Rahmens
in 7 angezeigt ist.
Wie dies für
die Zelle LC 10 angezeigt ist, umfasst jede lange Zelle eine Präambel von
3 Bytes, eine Endgeräte-Adresse
T.AD. mit 2 Bytes, ein Warteschlangengrößen-Byte Q, wie im Fall der
kurzen Zelle, gefolgt von einer ATM-Zelle mit 53 Bytes und einem
Nachspann von 3 Bytes. Die ATM-Zelle enthält den Netzaufwärts-ATM-Anfangsblock
und eine Nutzinformation, die bis zu 48 Bytes eines netzaufwärts gerichteten
isochronen oder asynchronen Verkehrs umfasst, wobei der letztere
die asynchrone Verkehrs-Warteschlangengröße des Endgeräts entsprechend
verringert.
-
8 zeigt
einen Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
eines dritten Typs, der sowohl kurze Zellen SC als auch lange Zellen
LC umfasst. Die Unterteilung des Rahmens auf kurze und lange Zellen
wird in dem Endgerät 26 durch
die Tatsache erleichtert, dass 31 kurze Zellen die gleiche Anzahl
von Bytes wie vier lange Zellen belegen. Somit werden in dem Netzaufwärts-Rahmen,
der in 8 gezeigt ist,
die ersten 248 Bytes durch 31 kurze Zellen SC 1 bis SC 31 gebildet,
die jeweils 8 Bytes haben, wie dies weiter oben beschrieben wurde,
während
die nächsten
248 Bytes durch 4 lange Zellen LC 1 bis LC 4 gebildet werden, jeweils
mit 62 Bytes, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und die nächsten 310
Bytes werden durch weitere 5 lange Zellen LC 5 bis LC 9 gebildet,
so dass 4 Bytes am Ende des Rahmens verbleiben.
-
Es ist zu erkennen, dass der Netzaufwärts-Rahmen
in vielfältiger
Weise anders aufgeteilt werden kann. Beispielsweise könnte der
Rahmen nach 8 so modifiziert
werden, dass kurze Zellen, die auf die lange Zelle LC 4 folgen, über 248
Bytes oder den Rest des Rahmens bereitgestellt werden, oder die
kurzen Zellen könnten
auf die lange Zelle LC 8 folgen. Mit diesen und zusätzlichen
Zellengrößen, wie
dies weiter oben erwähnt
wurde, sind vielfältige
andere Unterteilungen des Rahmens möglich.
-
Bevor die Zuteilung der Bandbreite
für Netzaufwärts-Signale
für die
Endgeräte
weiter beschrieben wird, wird das Rangieren der Netzaufwärts-Signale
anhand der 9 beschrieben.
Das Rangieren bezieht sich auf ein Verfahren, das sicherstellt,
dass die Netzaufwärts-Signale
von unterschiedlichen Endgeräten 26 alle
in richtiger Reihenfolge an der DFTU 20 empfangen werden.
-
Die 9 ist
ein Entfernungs-Zeitdiagramm, das drei miteinander nicht in Beziehung
stehende Endgeräte 28, 30 und 32 zeigt,
die Entfernungen entlang des Kabelverteilnetz von der DFTU 20 haben,
die durch D1, D2 bzw. Dm dargestellt sind, wobei die Entfernung
Dm die maximal mögliche
Entfernung irgendeines Endgerätes
von der DFTU darstellt. Ein Netzauwärts-TDM-Rahmen wird von der
DFTU zu Beginn der Zeit t0 ausgesandt, und erreicht die Endgeräte 28, 30, 32 zu
Zeitpunkten t1, t2 bzw. t3. Jedem Endgerät ist eine Rangierverzögerung gleich
dem Doppelten des Unterschieds zwischen der Verzögerung von der DFTU zum weitesten entfernten
Endgerät
(das heißt
t3 – t0
in 9) und der Verzögerung von
der DFTU zu dem speziellen Endgerät zugeordnet. Beispielsweise
ist für
das Endgerät 28 die
Rangierverzögerung
gleich 2{(t3 – t0) – (t1 – t0)}, was
gleich 2(t3 – t1)
ist. Für
das Endgerät 30 ist
die Rangierverzögerung
gleich 2(t3 – t2)
und für
das Endgerät 32 an
der maximalen Entfernung Dm ist die Rangierverzögerung gleich Null.
-
Jedes Endgerät fügt seine Rangierverzögerung zu
der Zeit hinzu, an der sie den Anfang jedes Netzabwärts-TDMA-Rahmens
empfängt,
um an diesem Endgerät
den Start des entsprechenden Netzaufwärts-TDMA-Rahmens zu bestimmen.
Entsprechend bestimmen die Endgeräte 32, 30 und 28 Startzeiten
t3, t5 bzw. t7 für
den gleichen Netzaufwärts-Rahmen. Für die Aussendung
einer Zelle in aufeinandertolgenden Zeitschlitzen innerhalb des
Netzaufwärts-Rahmens
fügt das
Endgerät
vor der Aussendung der Zelle eine Zeitschlitz-Verzögerung hinzu.
Beispielsweise wird, wie dies in 9 gezeigt
ist, angenommen, dass dem Endgerät 28 der
erste Zeitschlitz in dem Netzaufwärts-Rahmen zugeordnet ist,
so dass seine Zeitschlitz-Verzögerung
gleich Null ist, und es beginnt mit der Aussendung einer Zelle zum
Zeitpunkt t7. Dem Endgerät 32 ist
der zweite Zeitschlitz in dem Netzaufwärts-Rahmen zugeordnet, so dass
es eine Zelle beginnend zum Zeitpunkt t4 aussendet, der gegenüber dem
Zeitpunkt t3 um eine Zeitschlitz-Verzögerung für eine Zelle verzögert ist.
Die tatsächliche
Verzögerung
hängt von
der Netzaufwärts-Rahmenidentität und damit
von der Größe der Zellen
(beispielsweise kurze oder lange Zellen) in dem Netzaufwärts-Rahmen
ab. Dem Endgerät 30 ist
der dritte Zeitschlitz in dem Netzaufwärts-Rahmen zugeordnet, so dass
es eine Zelle beginnend zu einem Zeitpunkt t6 aussendet, der gegenüber der
Zeit t5 um eine Zeitschlitz-Verzögerung
für zwei
Zellen verzögert
ist. Als Folge hiervon werden die Zellen von den einzelnen Endgeräten in ihrer
richtigen Reihenfolge an der DFTU, beginnend mit der Zeit t8, empfangen.
-
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung
zu erkennen, dass das Rahmenidentitäts-Byte F, das in jedem Netzabwärts-Rahmen
enthalten ist, es der Zentralstation 24 ermöglicht,
die Eigenart des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens zu bestimmen, beispielsweise
derart, dass dieser ein Format hat, wie es in einem der 6 bis 8 gezeigt ist. Dies heißt mit anderen
Worten, dass die Zentralstation 24 die Netzaufwärts-Rahmenformate
steuert, und Superrahmen-Strukturen für die Netzaufwärts-Rahmen
definieren kann, wie dies gewünscht
ist. Ein Beispiel wird weiter unten beschrieben.
-
Die Zentralstation 24 unterhält eine
Abfrageliste, die für
jedes Endgerät
in dem Netz entsprechend seiner Endgeräte-Adresse T.AD. eine Netzaufwärts-Rahmenidentität und eine
Zeitschlitz-Nummer, die dem Endgerät zur Aussendung einer isochronen
kurzen Zelle zugeteilt wurde, wie dies weiter oben beschrieben wurde, eine
Netzaufwärts- Rahmenidentität und eine
Zeitschlitz-Nummer, die dem Endgerät zur Aussendung irgendeines
isochronen Verkehrs in einer langen Zelle zugeordnet ist, und ein
Maß der
Warteschlangengröße für irgendwelchen
asynchronen Verkehr enthält,
der von dem Endgerät
auszusenden ist. Lange Zellen-Zeitschlitze für asynchronen Verkehr werden
von der Zentralstation 24 durch wiederholtes Abtasten der
Liste von Warteschlangengrößen und
Zuteilen von langen Zellen-Zeitschlitzen zu den Endgeräten zugeteilt,
die die größten (von
Null abweichenden) Warteschlangengrößen haben. Die Warteschlangengrößen in der
Liste werden aus den Q-Bytes der Endgeräte aktualisiert, die in den
netzaufwärts
gerichteten kurzen und langen Zellen enthalten sind, wie dies weiter
oben beschrieben wurde.
-
Die Betriebsweise der Zentralstation 24 in
dieser Hinsicht wird am besten durch das folgende Beispiel erläutert, das
aus Zweckmäßigkeitsgründen vereinfacht
ist. In diesem Beispiel wird aus Gründen der Einfachheit angenommen,
dass die Zentralstation 24 ein Netzaufwärts-Superrahmen-Format definiert,
bei dem 16 Netzaufwärts-Rahmen
einen Super-Rahmen bilden. Den 16 Rahmen werden Rahmenidentitäts-Bytes
F und Rahmenformate gemäß 6, 7 oder 8,
beispielsweise in der folgenden Weise zugeordnet:
-
-
Wie diese Zuteilung zeigt, werden
die ungeradzahlig numerierten Netzaufwärts-Rahmen in jedem Super-Rahmen
durch Rahmenidentitäts-Bytes
F in den entsprechenden Netzabwärts-Rahmen
identifiziert, die aufeinanderfolgende Werte von 16 bis 23 haben.
Diese Rahmen haben alle ein Rahmenformat, wie dies in 7 gezeigt ist und umfassen
lediglich lange Zellen, und sie werden für isochronen und/oder asynchronen Verkehr
von den Endgeräten
verwendet, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die Rahmen 2
und 10 in jedem Super-Rahmen werden durch Rahmenidentitäts-Bytes
F in den entsprechenden Netzabwärts-Rahmen identifiziert,
die Werte von 32 bzw. 33 haben. Diese Rahmen haben ein Rahmenformat,
wie dies in 6 gezeigt
ist, und umfassen lediglich kurze Zellen, und sie werden für isochrones
Abfragen der Warteschlangengröße der Endgeräte verwendet.
Die anderen geradzahlig numerierten Rahmen in jedem Super-Rahmen
werden durch Rahmenidentitäts-Bytes
F in den entsprechenden Netzabwärts-Rahmen
identifiziert, die aufeinanderfolgende Werte von 48 bis 53 haben.
Diese Rahmen haben alle ein Rahmenformat, wie dies in 8 gezeigt ist und umfassen
sowohl kurze Zellen, die für
isochrone Abfragen der Warteschlangengröße der Endgeräte verwendet
werden, und lange Zellen, von denen hier angenommen wird, dass sie
lediglich für
asynchronen Verkehr von den Endgeräten verwendet werden, doch
könnten
sie auch für
isochronen Verkehr von den Endgeräten verwendet werden.
-
Die vorstehende Zuteilung sieht in
jedem Netzaufwärts-Superrahmen
insgesamt (2 × 101)
+ (6 × 31) =
388 kurze Zellen vor, die jeweils von einem jeweiligen Endgerät geliefert
werden können.
Somit ergibt dieses einfache Beispiel 388 Endgeräte in dem Netzwerk. Es ist
naheliegend, dass eine größere Anzahl
von Endgeräten
mit weiteren kurzen Zellen in jedem Superrahmen berücksichtigt
werden kann, beispielsweise durch die Bereitstellung längerer Superrahmen
und einer anderen Verteilung der Rahmen in den Superrahmen.
-
Jedem Endgerät wird durch die Zentralstation 24, über die
45. ATM-Zelle in den Netzabwärts-Rahmen, wenn
diese zu Steuer- und Signalisierungszwecken verwendet wird, und/oder
durch die Verwendung anderer ATM-Zellen in den Netzabwärts-Rahmen,
die in ähnlicher
Weise an die jeweiligen Endgeräte
adressiert sind, eine Rahmenidentität und eine Kurzzellen-Zeitschlitznummer
für die
Aussendung einer kurzen Zelle in jedem Netzaufwärts-Superrahmen zugeordnet.
Beispielsweise kann einem willkürlichen
Endgerät
die Rahmenidentität
33 und die Zeitschlitznummer 19 für ihre kurzen Zellen zugeordnet
werden. Das Endgerät
speichert diese Information und überwacht
die Netzabwärts-Signalrahmen gemäß 4. Bei der Detektion des
SYNC-Wortes in den ersten vier Bytes jedes Netzabwärts-Rahmens
prüft das
Endgerät
das nächste
Byte F, um festzustellen, ob dieses mit dem zugeordneten Wert von
33 übereinstimmt.
Wenn dies der Fall ist (wie aus dem vorstehenden zu erkennen ist,
wird dies in dem 10. von jeweils 16 Rahmen eintreten), so sendet
das Endgerät
eine kurze Zelle, gemäß 6, nach einer Verzögerung gleich
der Summe der Rangierverzögerung
für dieses
Endgerät (die
ebenfalls in dem Endgerät
gespeichert ist und in der nachfolgend beschriebenen Weise bestimmt
wird) und der Zeitschlitz-Verzögerung
für die
ersten 18 kurzen Zellen in dem Netzaufwärts-Rahmen gemäß 9. Die von dem Endgerät ausgesandte
kurze Zelle wird daher an die DFTU 20 als die Zelle SC
19 in dem 10. Rahmen jedes Netzaufwärts-Superrahmens geliefert.
-
Es ist zu erkennen, dass anstelle
einer Zuordnung einer Zeitschlitznummer in der vorstehend beschriebenen
Weise, jedem Endgerät
von dem zentralen Endgerät 24 eine
aktuelle Zeitschlitz-Verzögerung
zur Aussendung seiner Zellen geliefert werden könnte.
-
In einer ähnlichen Weise werden alle
Endgeräte
in dem Netzwerk freigegeben, um eine kurze Zelle in jedem Netzaufwärts-Superrahmen
auszusenden. Dies wird mit relativ wenig Information erzielt, die
in der Netzabwärts-Richtung
zum Abfragen der Endgeräte
erforderlich ist, und zwar durch die Bereitstellung zugeordneter
kurzer Zellen und eines einzelnen Rahmenidentitäts-Bytes F in jedem Netzabwärts-Rahmen.
Es ist zu erkennen, dass es irgendeinem Endgerät ermöglicht werden kann, kurze Zellen
häufiger
auszusenden, in einer ähnlichen
Weise, wie sie nachfolgend für
isochronen Verkehr in langen Zellen beschrieben wird, oder weniger
häufig,
durch die Verwendung von längeren
Superrahmen oder einem Super-Superrahmen-Format für die Netzaufwärts-Rahmen.
-
Der isochrone Verkehr in langen Zellen
wird in einer ähnlichen
Weise berücksichtigt.
Die vorstehende Zuteilung sieht vor, dass isochroner Verkehr in
den langen Zellen (13 pro Rahmen gemäß 7) der ungeradzahlig numerierten Rahmen
jedes Netzaufwärts-Superrahmens eingefügt wird.
Unterschiedliche Endgeräte können jedoch
unterschiedliche Bitraten für
isochronen Verkehr erfordern.
-
Eine lange Zelle pro Superrahmen
kann irgendeinem Endgerät
für isochronen
Verkehr zugeteilt werden, um eine Nutzinformations-Bitrate von bis
zu 192 kb/s (in diesem Beispiel) zu schaffen. Ein längerer Netzaufwärts-Superrahmen
ermöglicht
eine Verringerung dieser Bitraten-Granularität; beispielsweise kann eine Granularität von 64
kb/s durch einen Netzaufwärts-Superrahmen
mit 48 Rahmen beschaffen werden. Eine lange Zelle pro Superrahmen
wird einem Endgerät
durch die Zentralstation 24 in der gleichen Weise zugeteilt,
wie dies vorstehend beschrieben wurde. Somit wird dem Endgerät ein Rahmenidentitätswert,
beispielsweise 17, und eine Zeitschlitz-Nummer, beispielsweise 6,
zugeordnet, und dieses Endgerät
prüft entsprechend
auf Netzabwärts-Rahmen mit dem Rahmenidentitäts-Byte
F gleich 17, und bei dieser Detektion sendet das Endgerät eine lange
Zelle nach der Rangierverzögerung
für das
Endgerät
plus der Zeitschlitz-Verzögerung
für die
ersten 5 langen Zellen des Netzaufwärts-Rahmens aus.
-
Für
isochronen Verkehr mit höherer
Bitrate können
dem Endgerät
mehrfache lange Zellen in jedem Netzaufwärts-Superrahmen zugeordnet
werden. Dies kann durch Bereitstellen mehrfacher Zuordnungen von Rahmen-
und Zeitschlitz-Nummern zu irgendeinem Endgerät erreicht werden, doch macht
dies in unerwünschter
Weise die Konstruktion des Endgeräts kompliziert. Alternativ
erfolgt dies durch Bereitstellen der gleichen Rahmenidentität mehr als
einmal in jedem Superrahmen, doch beinhaltet dies die Kompliziertheit,
dass alle die Endgeräte,
die durch die wiederholte Rahmenidentität aktiviert werden, eine entsprechende
Vergrößerung ihrer
isochronen Verkehrs-Übertragungsraten
aufweisen. Vorzugsweise wird ein eine höhere Bitrate aufweisender isochroner
Verkehr durch ein Maskierungsfeld bereitgestellt, das ebenfalls
von der Zentralstation an jedes Endgerät, zusammen mit der Rahmenidentität und der
Zeitschlitz-Nummer,
geliefert und in diesem gespeichert wird.
-
Wenn beispielsweise ein Endgerät eine isochrone
Verkehrs-Bitrate von 1,536 Mb/s benötigt, was einer Rate von einer
langen Zelle in jeweils zwei Netzaufwärts-Rahmen entspricht, so kann
ihm ein Rahmenidentitätswert
gleich einem der Werte von 16 bis 23 entsprechend der vorstehenden
Zuteilung zugeordnet werden, zusammen mit einem Maskierungsfeld,
das ihm einen Befehl gibt, die drei niedrigstbewerteten Bits in
seinem Vergleich mit dem Rahmenidentitäts-Byte F zu ignorieren, um
Netzaufwärts-Rahmen
zu identifizieren, in denen es senden kann. So kann beispielsweise
dem Endgerät
ein Rahmenidentitätswert
von 00010XXX (worin X ein „ohne
Bedeutung"-Bit anzeigt)
und ein Maskierungsfeld von 00000111 zugeordnet werden, wobei eine binäre 0 ein
zu vergleichendes Bit anzeigt, während
eine binäre
1 ein Bit anzeigt, das nicht zu vergleichen ist. Das Endgerät führt dann
einen Vergleich, wie dies weiter unten anhand der 12 ausführlich beschrieben wird, ihres
zugeordneten Wertes mit dem Rahmenidentitäts-Byte F in jedem Netzabwärts-Rahmen
in Verbindung mit dem Maskierungsfeld aus, wodurch (in diesem Beispiel)
eine Übereinstimmung
für jeden
ungeradzahlig numerierten Netzaufwärts-Rahmen erzeugt wird. Das
Endgerät
sendet dann eine lange Zelle in den zugeordneten Zeitschlitz jedes
derartigen Netzaufwärts-Rahmens,
wodurch die gewünschte
isochrone Verkehrs-Bitrate erzielt wird.
-
Ein ähnliches Verfahren kann für willkürliche Bitraten
vorgesehen werden, die Vielfache der Granularität (eine lange Zelle pro Superrahmen)
des Netzes sind. Dieses Verfahren kann auch auf Zuordnungen von kurzen
Zellen zu den Endgeräten
angewandt werden, wenn dies erwünscht
ist, wie dies weiter oben erwähnt wurde,
und in gleicher Weise auf irgendwelche zwischenliegenden Größen von
Zellen, die für
den isochronen Verkehr bereitgestellt werden können.
-
Die verbleibenden langen Zellen in
jedem Netzaufwärts-Superrahmen,
das heißt
lange Zellen in den ungeradzahligen numerierten Rahmen, die nicht
für isochronen
Verkehr verwendet werden, und lange Zellen in den Rahmen, die das
in 8 gezeigte Format
aufweisen, sind für
asynchronen Verkehr verfügbar.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde, führt die Zentralstation 24 eine
Warteschlangen-Größenliste
für asynchronen Verkehr
und aktualisiert diese für
jedes Endgerät
entsprechend der Information, die in jedem Byte Q von dem Endgerät geliefert
wird, und sie teilt lange Zellen in Endgeräten entsprechend dieser Liste
zu.
-
Zu diesem Zweck fügt für jedes Endgerät 26,
für das
die Zentralstation 24 aus der asynchronen Verkehrs-Warteschlangen-Größenliste
bestimmt, dass ihr ein verfügbarer
Langzellen-Zeitschlitz in einem Netzaufwärts-Rahmen zuzuteilen ist,
die Zentralstation die Zwei-Byte-Adresse T.AD. dieses Endgeräts in dem
entsprechenden Netzabwärts-Rahmen
als eine der fünfzehn
asynchronen Zuteilungen AG 1 bis AG 15, nach 4, ein. Die Nummer der speziellen asynchronen
Zuteilung, die von der Zentralstation verwendet wird, zeigt die
Nummer des Langzellen-Zeitschlitzes an, der von dem Endgerät für die Netzaufwärts-Aussendung
einer langen Zelle zu verwenden ist. Es ist zu erkennen, dass es
höchstens
(soweit dies bisher beschrieben wurde) 13 Langzellen-Zeitschlitze
gemäß 7 in irgendeinem Netzaufwärts-Rahmen
gibt, so dass die ersten 13 der 15 asynchronen Zuteilungen AG in
dem Netzabwärts-Rahmen
ausreichend sind, um irgendeinen Netzaufwärts-Langzellen-Zeitschlitz
für asynchronen
Verkehr zu identifizieren.
-
Wenn beispielsweise die Zentralstation 24 bestimmt,
dass der achte Zeitschlitz in dem fünften Rahmen eines Netzaufwärts-Superrahmens
für asynchronen
Verkehr zur Verfügung
steht, so fügt
sie in dem entsprechenden Netzabwärts-Rahmen, der den Byte-F-Wert von 18 gemäß der vorliegenden
Zuteilung hat, die Adresse T.AD. eines Endgerätes 26 ein, dem sie
diesen Zeitschlitz als die asynchrone Zuteilung AG 8 zuteilen möchte. Jedes
Endgerät,
das eine von Null abweichende asynchrone Warteschlangengröße aufweist, überwacht
die asynchronen Zuteilungen AG in jedem Netzabwärts-Rahmen auf seine eigene
Endgeräte-Adresse.
Bei Feststellung seiner eigenen Adresse in einer der asynchronen
Zuteilungen, beispielsweise AG n, sendet das Endgerät eine lange
Zelle in den n-ten Langzellen-Zeitschlitz des entsprechenden Netzaufwärts-Rahmens,
entsprechend ihrer Rangierverzögerung
und einer Zeitschlitz-Verzögerung für die vorhergehenden
n-1 Langzellen-Zeitschlitze (und für irgendwelche vorhergehenden
Kurzzellen-Zeitschlitze im Fall des Netzaufwärts-Rahmenformats nach 8).
-
Auf diese Weise können alle die verfügbaren Langzellen-Zeitschlitze
dynamisch den sie benötigenden Endgeräten zugeteilt
werden, wie dies von der Zentralstation 24 aus der asynchronen
Verkehrs-Warteschlangen-Größenliste
bestimmt wird, die ebenfalls dynamisch aktualisiert wird.
-
Wie dies vorstehend beschrieben wurde,
muss jedes Endgerät 26 seine
eigene Rangierverzögerung speichern,
um die Zeit zu bestimmen, an der netzaufwärts gerichtete Zellen auszusenden
sind. Jedes Endgerät
muss weiterhin seine eigene Adresse T.AD. speichern. Bei der anfänglichen
Verbindung eines Endgeräts mit
dem Netz wird dies in der folgenden Weise erzielt.
-
Die Zentralstation 24 sendet
zu Anfang in Netzabwärts-Richtung
eine Rundsendemitteilung, die eine Seriennummer eines zu verbindenden
Endgeräts,
eine Adresse T.AD., die dem Endgerät zugeteilt ist, und eine Zuteilung
einer langen Zelle für
einen asynchronen Verkehr in der Mitte einer Folge von verfügbaren Langzellen-Zeitschlitzen
enthält.
Das Endgerät
erkennt seine Seriennummer, die beispielsweise bei der Herstellung fest
in das Endgerät
verdrahtet wird, speichert die zugeteilte Endgeräte-Adresse und antwortet durch
Aussenden einer langen Zelle in Netzaufwärts-Richtung in dem zugeteilten
Zeitschlitz. Die Zentralstation 24 oder die DFTU 20 bestimmt
die Rangierverzögerung,
die das Endgerät
benötigt,
aus der Zeitsteuerung der langen Zelle, wie sie von der DFTU empfangen
wird, und überträgt diese
an das Endgerät
in einer Netzabwärts-ATM-Zelle.
-
Die Bereitstellung von Kommunikationen
entsprechend der Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde,
ergibt wesentliche Vorteile. Insbesondere wird allen Endgeräten ermöglicht,
Abfragesignale (die Endgeräte-Adresse
und die asynchrone Warteschlangen-Größe) in einer
periodischen Weise mit relativ geringen Anforderungen an die Netzabwärts-Bandbreite
zu übertragen.
Isochroner Verkehr von den Endgeräten in den Netzaufwärts-Rahmen
mit unterschiedlichen Datenraten für unterschiedliche Endgeräte, wird
sehr einfach berücksichtigt,
wobei festzustellen ist, dass irgendein Endgerät Lang-Zellen-Zeitschlitze für isochronen
Verkehr mit Hilfe einer asynchronen langen Zelle anfordern kann,
die an die Zentralstation adressiert ist. Weiterhin kann ein asynchroner
Verkehr so untergebracht werden, dass er im wesentlichen die gesamte
Netzaufwärts-Bandbreiten-Kapazität füllt, ohne
dass irgendein Kollisions-Detektions-Schema für Netzaufwärts-Signale von unterschiedlichen
Endgeräten
erforderlich ist. Dies ermöglicht
es, dass eine maximale Ansprechzeit für asynchrone Netzaufwärts-Signale
von der Zentralstation garantiert wird, wie dies beispielsweise
als Antwort auf Fernsehprogramm-Auswahlsignale
von Kunden erwünscht
ist.
-
Die Zentralstation 24 kann
durch einen oder mehrere Computer zum Unterhalten der Abfragelisten und
der asynchronen Warteschlangengrößen-Listen,
wie sie vorstehend beschrieben wurden, und übliche Hardware zur Erzeugung
und zur Zuführung
der Netzabwärts-TDM-Rahmen,
zum Empfang und zur Beantwortung der Netzaufwärts-TDMA-Rahmen, wie dies weiter oben beschrieben
wurde, und allgemein zur Kommunikation mit den Endgeräten 26 gebildet
sein. Die DFTU 20 kann ein einfaches Gerät zum Empfang
des optischen Netzabwärts-Signals
und zur Modulation der Netzabwärts-Rahmen
und zum Empfang des Netzaufwärts-Signals
und zu dessen Weiterleitung als ein optisches Signal an die Zentralstation
sein. Es sei hier festgestellt, dass einige oder alle Funktionen
der Zentralstation 24 alternativ an der DFTU 20 ausgeführt werden können, wenn
dies erwünscht
ist.
-
Jede Anzapfbox 16 kann zweckmäßigerweise
eine Form haben, wie sie in 10 gezeigt
ist. Gemäß 10 schließt die Anzapfbox
einen Richtkoppler 40 und eine Schutzeinheit 42, über die
Signale von dem Koaxialkabel 10 in üblicher Weise abgeleitet werden,
und eine Leistungsversorgungseinheit 44 ein, über die
Leistung für
die Anzapfbox von dem Koaxialkabel 10 in bekannter Weise
abgeleitet wird. Netzaufwärts-Signale werden
ebenfalls dem Kabel 10 über
die Schutzeinheit 42 und dem Koppler 40 zugeführt.
-
Ein Diplexer-Filter 46 trennt
die Netzabwärts-6
MHz-Fernsehkanäle
auf einen Pfad 48, der wahlweise einen Verstärker 50 einschließen kann,
der strichpunktiert gezeigt ist. Die Netzabwärts-QAM-Signale, wie sie weiter
oben beschrieben wurden, werden von dem Diplexer-Filter 46 an
eine QAM-Empfänger-
(Rx-) Einheit 52 über
einen Richtkoppler 54 geliefert, und Netzaufwärts-BPSK-Signale
werden von einem BPSK-Sender (Tx) 56 über den Richtkoppler 54 an
das Diplexer-Filter 46 geliefert. Dem Sender 56 werden
Netzaufwärts-Zellen
von den mit dieser Anzapfbox verbundenen Endgeräten über die Koaxialkabel-Abzweigung 18,
ein Diplexer-Filter 58, eine BPSK-Empfängereinheit 60 und
eine Steuereinheit 62 geliefert, die außerdem ihre eigenen Netzaufwärts-Zellen
erzeugen kann. Die Steuereinheit 62 liefert weiterhin ein
Netzabwärts-Signal
an eine BPSK-Sendereinheit 64,
deren Ausgangssignal mit den Netzabwärts-6 MHz-Fernsehkanälen von
dem Pfad 48 in einem Mischer 66 kombiniert und
der Kabelabzweigung 18 über
das Diplexer-Filter 58 zugeführt wird. Dieses Netzabwärts-Signal
hat das Rahmenformat nach 4,
doch wird die Sendereinheit 64 durch die Steuereinheit 62 über durch
eine Leitung 68 dargestellte Steuerpfade so gesteuert,
dass es an die Kabelabzweigung 18 lediglich diejenigen
ATM-Zellen liefert, die von der QAM-Empfängereinheit 52 empfangen
werden, und die für
Endgeräte
bestimmt sind, die mit dieser Anzapfbox verbunden sind, wobei andere
ATM-Zellen durch Null-Zellen ersetzt werden.
-
11 zeigt
ein Blockschaltbild eines Endgerätes 26,
in dem die Netzabwärts-6
MHz-Fernsehkanäle von einem
Diplexer-Filter 70, das mit dem Koaxialabzweigkabel 18 gekoppelt
ist, auf einen Pfad 72 abgetrennt werden. Die Netzabwärts-BPSK-Signale
werden von dem Diplexer-Filter 70 über einen Richtkoppler 74 an
einen BPSK-Empfänger
(Rx) und eine Dekodiereinheit 76 geliefert, wobei der Koppler 74 außerdem Netzaufwärts-BPSK-Signale von einem
BPSK-Sender (Tx) und einer Kodiereinheit 78 an das Diplexer-Filter 70 koppelt.
Die Einheit 76 liefert Netzabwärts-Signale von den ATM-Zellen
in dem Rahmenformat nach 4 an
ein Gerät
(beispielsweise einen digitalen Fernsehempfänger oder einen Computer) für das diese
Signale bestimmt sind, und liefert die Bytes F und AG an eine Vergleicher-
(COMP.-) Einheit 80 zum Vergleich mit Werten, die in einem
Speicher 82 gespeichert sind. Der Einheit 78 werden
isochrone Signale und asynchrone Signale über einen Puffer 84 zur Übertragung
in Netzaufwärts-Richtung
unter der Steuerung einer Steuereinheit 86 zugeführt, die
auf das Ausgangssignal der Vergleichereinheit 80 anspricht,
und alle die Einheiten 76 bis 84 steuert.
-
Im einzelnen wird die Steuereinheit 86 in
Verbindung mit der Vergleichereinheit 80 und dem Speicher 82 so
betrieben, dass sie das SYNC-Wort in jedem Netzabwärts-Rahmen
erfaßt;
dass sie an das Endgerät adressierte
Netzabwärts-ATM-Zellen
erkennt, und damit in dem Speicher 82 zugeteilte Informationen
speichert, wie zum Beispiel die Endgeräte-Adresse T.AD., Rahmenindentitäts-Werte,
Maskierungsfelder und Zellennummern für Netzaufwärts-Aussendungen von kurzen
Zellen und langen Zellen für
isochronen Verkehr, und die Rangierverzögerung für das Endgerät, wie dies
vorstehend beschrieben wurde; dass sie feststellt, ob das Byte F
eines Netzabwärts-Rahmens
mit einem gespeicherten Rahmenidentitätswert übereinstimmt, wie er durch
das Maskierungsfeld maskiert ist; und dass sie feststellt, wann
die Adresse des Endgeräts
in einem der asynchronen Zuteilungen AG eines Netzabwärts-Rahmens
für eine
Netzaufwärts-Aussendung
von asynchronen Verkehr erscheint. Zusätzlich steuert die Steuereinheit 86 die
Zeitsteuerung des Endgeräts
und insbesondere der Einheit 78 für die Netzaufwärts-Aussendung;
sie überwacht
den Inhalt des Puffers 84, der die asynchrone Warteschlange
für das
Endgerät
bildet; sie liefert Abfrage-Informationen entsprechend für kurze
Zellen, die in Netzaufwärts-Richtung über die
Einheit 78 auszusenden sind; und sie erzeugt außerdem asynchrone Signale
für die Netzaufwärts-Aussendung
zur Steuerung des Endgeräts
und für
andere Zwecke, wie zum Beispiel der Fernsehprogramm-Auswahl.
-
12 zeigt
mit weiteren Einzelheiten eine Möglichkeit,
wie die Vergleichereinheit 80 ausgebildet sein kann, um
das Byte F in jedem Netzabwärts-Rahmen
mit der Rahmenidentität
und dem Maskierungsfeld zu vergleichen, die in dem Speicher 82 gespeichert
sind. Wie dies in 12 gezeigt
ist, wird jedes der acht Bits des Bytes F in jedem Netzabwärts-Rahmen
einem Eingang eines jeweiligen Exklusiv-NOR-Gatters 90 zugeführt, dessen
anderem Eingang das entsprechende Bit der Rahmenidentität FR.ID.
zugeführt
wird, die dem Endgerät zugeordnet
und in dem Speicher 82 gespeichert ist. Das Ausgangssignal
jedes Gatters 90, das eine binäre 1 ist, wenn die Eingangs-Bits übereinstimmen,
wird einem Eingang eines jeweiligen ODER-Gatters 92 zugeführt, während das
entsprechende Bit des Maskierungsfelds MASK dessen anderem Eingang
zugeführt
wird. Die Ausgänge
der acht ODER-Gatter 90 werden den Eingängen eines UND-Gatters 94 zugeführt, dessen
Ausgang eine binäre
1 ist, wenn die FR. ID. und die Bits des Bytes F in allen Bit-Positionen übereinstimmen,
für die
das Maskierungsfeld-Bit eine binäre
0 ist.
-
Obwohl die vorstehend beschriebene
Netz-Kommunikationen wesentliche Vorteile ergeben, können sie
weiter verbessert werden. Insbesondere ist aus 6 zu erkennen, dass sich ein relativ
großer
Zusatzaufwand bei der Aussendung jeder kurzen Zelle ergibt, für die die
Zellengröße 8 Bytes
für 3 Informations-Bytes ist.
Für eine
lange Zelle, wie dies in 7 gezeigt
ist, ist der prozentuale Anteil des Zusatzaufwands wesentlich kleiner,
doch kann der Zusatzaufwand immer noch von Bedeutung sein. Für andere
Zellengrößen zwischen den
kurzen und langen Zellengrößen kann
der Zusatzaufwand ebenfalls erheblich sein.
-
Die Notwendigkeit dieses Zusatzaufwands,
insbesondere der Präambel,
ergibt sich daraus, dass die Netzaufwärts-Signalmodulatoren, die
einen Teil des BPSK-Tx bilden, und die Kodiereinheiten 78 in
den Endgeräten 26 und
ein Teil der BPSK-Tx. Einheit 56 in den Anzapfboxen 16 asynchron
arbeiten, so dass die Demodulatoren in den BPSK Rx.-Einheiten 60 in
den Anzapfboxen 16 und in der DFTU 20 einander
hinsichtlich der Frequenz und Phase auf das ankommende Signal synchronisieren
müssen,
bevor die ausgesandten Informationen in zuverlässiger Weise empfangen werden.
So sind die Netzaufwärts-TDMA-Rahmen
durch zeitmultiplexierte Zellen von unterschiedlichen Endgeräten gebildet,
deren Positionen in den empfangenen Rahmen nicht synchron bestimmt
sind.
-
Dieser Nachteil kann durch die Verwendung
einer höher
entwickelten und damit kostspieligeren Modem-Technologie und insbesondere
durch die Verwendung synchroner Modems vermieden werden. In diesem Fall
werden die BPSK-Sender- und Empfänger-Einheiten alle in
exakter Phasenausrichtung durch Signale gehalten, die von der DFTU 20 in
Netzabwärts-Richtung
gespeist werden. Diese Signale werden in den 10 Signalisierungs-Bytes
SIG. in jedem Netzabwärts-Rahmen übertragen,
wie dies in 4 gezeigt
ist. Die Phasenausrichtung kann in bekannter Weise durchgeführt werden,
und es kann irgendein zweckmäßiges Signalisierungsformat
verwendet werden, um notwendige Einstellungen zu übertragen,
um jedes Modem zu synchronisieren, so dass entsprechende Einzelheiten
in dieser Hinsicht hier nicht erforderlich sind.
-
Die Verwendung synchroner Modems
auf diese Weise kann irgendeine Notwendigkeit für Zusatz-Bytes für die Netzaufwärts-Übertragung
von Zellen vermeiden. In diesem Fall kann jede kurze Zelle aus lediglich
den drei Bytes für
die Endgeräte-Adresse
T.AD. und das Byte Q bestehen, so dass ein Netzaufwärts-Rahmen
von 810 Bytes exakt 270 kurze Zellen aufnehmen kann. Jede lange
Zelle kann aus 54 Bytes bestehen, nämlich dem Byte Q und der ATM-Zelle
von 53 Bytes, wobei der Anfangsblock zur Übertragung der Endgeräte-Adresse
T.AD. verwendet werden kann, so dass ein Netzaufwärts-Rahmen
von 810 Bytes exakt 15 lange Zellen aufnehmen kann. (Jede lange
Zelle kann alternativ aus lediglich der ATM-Zelle von 53 Bytes bestehen,
indem das GFC-Feld in dem ATM-Zellen-Anfangsblock dazu verwendet wird, die
asynchrone Warteschlangen-Größe zu übertragen.)
Aus diesem Grund schließt
der in 4 gezeigte Netzabwärts-Rahmen
15 asynchrone Zuteilungen AG ein, um der maximalen Anzahl von 15
langen Zellen zu entsprechen, die in einem Netzaufwärts-Rahmen übertragen
werden. Es sei weiterhin bemerkt, dass diese Anordnung eine zweckmäßige Beziehung
zwischen kurzen und langen Zellen aufrechterhält, wobei 18 kurze Zellen die
gleiche Dauer wie eine lange Zelle aufweisen, so dass die Kombination
von kurzen und langen Zellen in dem gleichen Netzaufwärts-Rahmen,
wie dies weiter oben anhand der 8 beschrieben
wurde, erleichtert wird. Zwischengrößen von Zellen, beispielsweise
zur Übertragung
von Sprache-Verkehr,
könnten
zweckmäßigerweise
jeweils aus 6, 9, 18 oder 27 Bytes in einer derartigen Anordnung
bestehen.
-
Obwohl spezielle Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
beschrieben wurden, ist es verständlich,
dass vielfältige
Modifikationen, Abänderungen
und Anpassungen durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den
Ansprüchen
definiert ist.
-
Beispielsweise können, wie dies bereits angegeben
wurde, die Größen der
kurzen und langen Zellen geändert
werden, um spezielle Forderungen zu erfüllen, und andere Größen von
Zellen können
vorgesehen werden, um bestimmte Notwendigkeiten oder Arten von Netzaufwärts-Verkehr
zu ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich
können
unterschiedliche Größen von
kurzen Zellen vorgesehen werden, um einen oder mehrere angehängte Bytes
für isochronen
Netzaufwärts-Verkehr
von den Endgeräten
einzuschließen,
beispielsweise für ein
Netzaufwärts-Sprachesignal.
Zusätzlich
dürfte
es verständlich
sein, dass kurze Zellen, die lediglich zur Übertragung von Abfragesignalen
(das heißt
des Bytes Q) in Netzaufwärts-Richtung
an die Zentralstation 24 dienen, für Endgeräte fortgelassen werden können, denen
derzeit Zellen zur Aussendung von netzaufwärts-gerichtetem isochronem
Verkehr zugeteilt sind, in dem Ausmaß, das derartige Zellen bereits
das Byte Q einschließen,
dass die asynchrone Warteschlangen-Größeninformation für diese
Endgeräte
enthält.
-
Zusätzlich sollte es verständlich sein,
dass die speziellen Bitraten, RF- (Hochfrequenz-) Spektren, Modulationsverfahren
usw., die vorstehend beschrieben wurden, lediglich als Beispiel
angegeben sind, und dass die Erfindung in keiner Weise hierauf beschränkt ist.
Beispielsweise ergibt, wie dies weiter oben beschrieben wurde, das
Kommunikationsnetz eine eins-zu-eins Korrelation zwischen den Netzabwärts- und
den Netzaufwärts-Rahmen,
das heißt
sie haben beide eine Rahmenperiode von 125 μs, und die Netzabwärts-Rahmen
bestimmen die Zeitsteuerung der Netzaufwärts-Rahmen. Obwohl dies für die Bereitstellung
des Rahmenidentitäts-Bytes
F und der asynchronen Zuteilungen AG für jeden Netzauwärts-Rahmen
besonders zweckmäßig ist, wie
dies weiter oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf
diese Anordnung beschränkt.
Beispielsweise könnte
stattdessen ein einziger Netzabwärts-Rahmen
zur Identifikation und zur Bereitstellung asynchroner Zuteilungen
für eine
Vielzahl von Netzauwärts-Rahmen
dienen, die eine Periode haben könnten,
die ein Vielfaches der Netzabwärts-Rahmenperiode
ist.
-
In gleicher Weise können unterschiedliche
und nicht zueinander in Beziehung stehende Bitraten für die Netzaufwärts- und
Netzabwärts-Aussendung
verwendet werden. Beispielsweise kann für die Netzabwärts-Aussendung
64-QAM verwendet werden, um eine Bitrate von ungefähr 28 Mb/s
in einem 6 MHz-Kanal bereitzustellen. Die Rahmenperioden sind ebenfalls
nicht festgelegt, sondern sind vorzugsweise in geeigneter Weise
auf 125 μs
bezogen, um mit Telekommunikations-Netzen konsistent zu sein. Die
Netzabwärts-Rahmen müssen nicht
das gleiche Format haben, wie dies in 4 gezeigt
ist, und sie können
insbesondere unterschiedliche Nutzinformationen mit willkürlichen
Inhalten übertragen,
wie zum Beispiel eine Mischung von unterschiedlichen Arten von isochronem
und asynchronem Verkehr.
-
Weiterhin ist die Erfindung nicht
auf die physikalische Form des Netzes beschränkt, wie dies weiter oben beschrieben
wurde. Insbesondere kann das gesamte vorstehend beschriebene Netz
oder ein Teil hiervon dadurch modifiziert werden, dass es in zwei
Teile unterteilt wird: einen ersten Teil, in dem die Zentralstation 24 mit
jeder der Anzapfboxen 16 kommuniziert, so dass die Zentralstation
die Anzapfboxen als Endgeräte
behandelt, und einen zweiten Teil, in dem jede Anzapfbox mit den
mit ihr verbundenen Endgeräten
kommuniziert und für
diese als Zentralstation wirkt, so dass sich ein lokales Netz für den Kundenstandort
ergibt. Im Hinblick auf die kürzeren
Entfernungen und niedrigeren Bitraten für Signale zwischen Endgeräten und
Anzapfboxen als zwischen Anzapfboxen und der Zentralstation 24 erleichtert
diese Aufteilung die Verwendung von zwei verschiedenen Modemtechnologien,
wie sie vorstehend beschrieben wurden, auf unterschiedlichen Teilen
des Netzes, das heißt
synchrone Modems, die nur wenig oder keinen Zusatzaufwand erfordern
in dem ersten Teil des Netzes, und asynchrone Modems, die einen
Zusatzaufwand für
die Netzauwärts-Zellen
erfordern, in dem zweiten Teil des Netzes.
-
Zusätzlich ist festzustellen, dass
die Unterteilung des ATM-Zellen-Anfangsblocks in die Identitäten BOX
ID., T.ID., und CH.ID., wie dies weiter oben anhand der 5 beschrieben wurde, nicht
festgelegt ist, und geändert
werden kann, beispielsweise um unterschiedliche Zahlen von Endgeräten zu berücksichtigen,
die mit der gleichen Anzapfbox verbunden sind. Insbesondere können ein
oder mehrere Maskierungsfelder zugeteilt werden, beispielsweise
zu jeder Anzapfbox, um diese Identitäten in einer ähnlichen
Weise zu maskieren, wie sie vorstehend für die Maskierung des Rahmenidentitäts-Bytes
F beschrieben wurde, so dass die Begrenzungen dieser Identitäten für unterschiedliche
Anzapfboxen unterschiedlich sein können und für irgendeine Anzapfbox mit
der Zeit geändert
werden können.
-
Es sei weiterhin festgestellt, dass
obwohl das Kommunikationsnetz, wie es weiter oben beschrieben wurde,
besonders vorteilhaft ist, um in den Netzabwärts-Rahmen sowohl das Rahmenidentitäts-Byte
F zur Identifikation entsprechender Netzaufwärts-Rahmen für Abfragesignale
von den Endgeräten
als auch die asynchronen Zuteilungen AG zur Identifikation von Endgeräten zu liefern,
denen Netzaufwärts-Zeitschlitze
für asynchrone
Signale zugeteilt sind, diese allgemein unabhängig von den anderen vorgesehen
sein könnten.
So bilden das Rahmenidentitäts-Byte
F und die asynchronen Zuteilungen AG unterschiedliche Formen von
Autorisierungs-Information, die in der Netzabwärts-Zusatzinformation enthalten ist, um
Endgeräte
zu autorisieren, in jeweiligen Zeitschlitzen in Netzaufwärts-Rahmen
zu senden. Gemäß dieser
Erfindung kann eine dieser Formen von Autorisierungs-Information
oder beide zusammen in irgendeinem bestimmten Kommunikationsnetz vorgesehen
sein.
