-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Signalübertragung, und insbesondere
die Übertragung eines
kombinierten Signals, das Teilsignale umfasst, gemäß zweier
oder mehrerer unterschiedlicher Protokolle auf der gleichen Leitung.
-
Beschreibung
des verwandten Sachstandes
-
Ein
Haupthindernis für
neue Fernsprechbetreiber ist das Bereitstellen der letzten Meile
zu dem Verbraucher. Eine neue Verkabelung ist teuer und deswegen
werden Alternativen zu zugewiesenen Fernsprechleitungen bis zum
Teilnehmer hin untersucht.
-
Aus
Kostengründen
werden neue Kabel üblicherweise
nur installiert, wenn ein anderes Kabel, beispielsweise Kabelfernsehen
(CATV – oft
als TV zur Vereinfachung bezeichnet) installiert werden.
-
CATV-Modems
werden nun weltweit zum Bereitstellen eines Internetzugangs eingeführt. Eine Möglichkeit
zum Bereitstellen einer Telephonie besteht darin, eine Internetprotokoll
(IP)-Fernsprechbox an dem CATV-Modem anzubringen. Lösungen,
wo die IP-Fernsprechbox in das CATV-Modem integriert ist, werden
auch entwickelt. Die WO 98/57456 A1 beschreibt eine Lösung, in
welcher ein Ethernet-Signal und ein Fernsprechsignal auf dem gleichen
Kabel moduliert sind.
-
Ein
Funkzugriff auf einen einzelnen Teilnehmer ist auch eine Möglichkeit,
die kommerziell untersucht wird.
-
Sämtliche
der oben beschriebenen Lösungen
sind relativ teuer. Eine neue Verkabelung in alten Gebäuden ist
oft ziemlich kostenintensiv. Für
die anderen Alternativen (eine Modulation auf dem gleichen Kabel,
CATV-Modems und Funkzugriff) muss der Teilnehmer eine neue Vorrichtung
erhalten, die die neue Funktion durchführt. Diese Box benötigt Wartung,
was die Kosten erhöht.
-
Überdies
benötigt
die Vorrichtung Energie und wird deswegen nicht in dem Fall eines
Energieausfalls arbeiten.
-
Es
besteht eine zunehmende Anforderung nach Internetverbindungen von
Häusern
der Menschen, um sowohl ein Arbeiten zuhause als auch einen privaten
Gebrauch zu ermöglichen.
Eine übliche Lösung ist
eine Verwendung von Modems und den gewöhnlichen Fernsprechleitungen.
Diese Lösung weist
zwei gravierende Nachteile auf: Die Fernsprechleitung ist für die gesamte
Dauer der Verbindung belegt, und die Bandbreite ist sehr niedrig.
-
Im
Stand der Technik ist es bekannt, ein Kabel-TV (CATV)-Netz für die Verbindung
von einem Gebäude
zu dem externen Datennetz zu verwenden. TV-Signale und Daten, beispielsweise gemäß des Ethernet-Protokolls,
können
ein Übertragungsmedium
teilen, da die TV-Signale und die Datensignale auf unterschiedlichen
Frequenzen übertragen
werden und deswegen leicht getrennt werden können. Jeder Teilnehmer weist
dann ein CATV-Modem auf, das das Datensignal extrahiert und es zu
dem Computer des Teilnehmers schickt.
-
Mehrere
Dokumente nach dem Stand der Technik betreffen die Verwendung von
CATV-Netzen zur Übertragung
verschiedener Typen von Datensignalen.
-
Beispielsweise
kombiniert die WO-A-97/32411 ATM-Datensignale und CATV-Signale unter
Verwendung einer Modulation. Das ATM-Signal wird auf einem Träger innerhalb
des CATV-Rundfunk-HF-Frequenzspektrums" moduliert.
-
Die
US-A-5 539 880 betrifft eine Zweiwegekommunikation in einem CATV-Netz zum Anschließen einer
Multimedia-Workstation. Jede Workstation umfasst einen Modulator
und einen Demodulator. Ein Signalteiler wird an jeder Workstation
zum Auswählen
des in dem Netz übertragenen
vollständigen
Signals verwendet, das für
seine bestimmte Workstation vorgesehen ist. Eine Demodulation wird
in der Workstation durchgeführt.
Auf ähnliche
Weise werden Signale moduliert, bevor sie gesendet werden.
-
Die
US-A-5 608 446 offenbart ein Verfahren zum Übertragen von Hochgeschwindigkeitsdaten, insbesondere
Ethernet-Daten auf einem CATV-Kabel durch ein Aufbringen des Datensignals
auf einen HF-Träger,
d. h. eine Modulation. Das Benutzergerät schließt einen Heim-Controller ein,
der den HF-Kanal demoduliert, um die Ethernet-Pakete zu extrahieren. Die
US-A-5 448 412 betrifft auch eine Übertragung von Daten, die zuerst
auf einen HF-Kanal moduliert werden. Auch findet eine Aufwärtskommunikation
in einem getrennten Netz statt. Somit ermöglicht dieses Dokument zusätzlich zu
der Erfordernis einer Modulation, nicht eine Zweiwegekommunikation
in einem CATV-Netz. Die WO-A-97/21288 behandelt nur eine Übertragung
von Daten in einem CATV-Netz unter Verwendung einer Modemverbindung.
Die WO-A-93/05593 betrifft einen TV-Rundfunk von digitalen Daten,
die zuerst moduliert werden.
-
Sämtliche
der Dokumente nach dem Stand der Technik, die oben diskutiert sind,
betreffen eine Übertragung
von Datensignalen in einem CATV-Netz unter Verwendung einer Modulation,
um das Datensignal und das CATV-Netz zu kombinieren. Die Verwendung
von Modulatoren weist eine Anzahl von Nachteilen auf: Sie sind teuer
und komplex und deswegen schwierig zu warten. Weiter sind sie aktive Komponenten,
die eine Energieversorgung erfordern.
-
CATV-Modems
sind relativ teuer. Auch teilt der Teilnehmer die Bandbreite des
hausinternen Netzes mit sämtlichen
der anderen Teilnehmer in dem Haus, da sämtliche Daten zu jedermann
transportiert werden, und die Auswahl relevanter Daten in jedem CATV-Modem
oder Computer eines Teilnehmers ausgeführt wird.
-
Eine
weitere Lösung,
die im Stand der Technik bekannt ist, besteht darin, ein getrenntes
neues Netz für
eine Datenkommunikation aufzubauen, wobei irgendein Teil des CATV-Netzes
nicht verwendet wird. Für
eine Büroumgebung
ist dies die Standardlösung.
Für einen
Wohnungszugang können
die Leitungskosten prohibitiv hoch sein.
-
In
dem kanadischen Patent 1 252 169 ist ein System, das CATV-Signale
und unmodulierte Datensignale kombiniert, beschrieben. Das System,
das vorherrschend für
einen Krankenhauseinsatz ausgelegt ist, ist auf eine derartige Weise
ausgelegt, dass es nur eine ziemlich niedrige Datenbandbreite bietet, ausreichend
zum Übertragen
einer Information über das
Menü, und
von einer Klimasteuerung und anderen Sensoren. Es kann nicht für Datenkommunikationen
gemäß lokaler
Netzstandards verwendet werden, die heute eingesetzt werden, wie
etwa das Internet, da es die Impedanzanforderungen nicht geeignet
erfüllt,
wenn das Datensignal angezapft wird. Auch scheint es, dass Verstärker entlang
des Übertragungspfads
in dem Kanadischen System benötigt werden.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
relativ kostengünstige
Verbindung zu einem Datennetz, insbesondere dem Internet, bereitzustellen.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein angeschlossenes
Teilnehmertelefon und Datenverbindungen bei verringerten Kosten
bereitzustellen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Diese
Aufgabe wird von der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren
für die
Verteilung von Daten an und/oder von mindestens einem Computer gelöst, wobei
das Verfahren die Schritte umfasst:
in der Richtung zu dem
Computer:
- – Kombinieren
eines ankommenden Basisband-Ethernet-Signals mit einem ankommenden CATV-Signal
in ein kombiniertes Signal, durch Benutzen von Filtern, wobei das
kombinierte Signal das Basisband-Ethernet-Signal und das CATV-Signal umfasst,
- – Senden
des kombinierten Signals an mindestens eine erste Wohnung unter
Verwendung eines CATV-Kabels;
- – Aufteilen
des gesendeten kombinierten Signals in ein Basisband-Ethernet-Signal und
ein TV-Signal unter Verwendung von Filtern eines gleichen Typs,
wie sie zum Kombinieren der Signale benutzt werden;
- – Verteilen
des Ethernet-Signals an den mindestens einen Computer und das TV-Signal
an ein Fernsehgerät
in der mindestens ersten Wohnung; und
in der Richtung von dem
Computer
- – Senden
eines Ethernet-Signals von dem Computer entlang des gleichen Pfads
wie das kombinierte Signal, aber in der entgegengesetzten Richtung.
-
Das
Ethernet-Signal und das CATV-Signal können auch wieder nach der Verteilung
zu dem Computer und dem Fernsehgerät kombiniert werden, zur Verteilung
zu einem Computer und einem Fernsehgerät in zumindest einer nachfolgenden
Wohnung, die in einer Kaskadenkonfiguration mit dem Computer und
dem Fernsehgerät
in der mindestens ersten Wohnung verbunden sind.
-
Ethernet-Signale,
die für
eine Anzahl von Wohnungen vorgesehen sind, können zu sämtlichen der Wohnungen übertragen
werden, und die Auswahl eines bestimmten Ethernet-Signals, das für einen
bestimmten Computer vorgesehen ist, kann in dem Computer ausgeführt werden,
oder es kann nur das Ethernet-Signal,
das für
einen bestimmten Computer vorgesehen ist, zu dem bestimmten Computer
gesendet werden.
-
Das
eingehende Ethernet-Signal kann ein Basisband-Ethernet-Signal sein,
das kombiniert mit dem CATV-Signal mittels Filter kombiniert ist
und auf einem CATV-Kabel eingeht. Alternativ kann das ankommende
Ethernet-Signal
als ein ankommendes moduliertes Ethernet-Signal bereitgestellt werden, das
ein ankommendes Kabel mit dem TV-Signal teilt, und das modulierte
Ethernet-Signal wird in einem CATV-Modem demoduliert, um das ankommende Basisband-Ethernet-Signal
vor der Kombination der Signale bereitzustellen.
-
Vorzugsweise
ist zumindest die Ethernet-Signalübertragung bidirektional.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird das Basisband-Ethernet-Signal,
das zu verteilen ist, von einem Ethernet-Teilsignal und einem Fernsprechteilsignal
kombiniert.
-
Die
oben angegebene Aufgabe wird auch gemäß der Erfindung durch eine
Vorrichtung zum Empfangen von CATV-Signalen und Datensignalen gelöst, wie
in den Ansprüchen
9 bis 17 definiert.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die Vorrichtungen ermöglichen
die Kombination von Ethernet-Signalen und Fernsprechsignalen auf
einem Kabel, womit die Verwendung von Netzressourcen optimiert wird.
Die Verwendung einfacher Filter führt die Vorrichtung kostengünstig und
robust aus, insbesondere, wenn passive Filter verwendet werden.
Auch wird keine Energieversorgung benötigt, was die Vorrichtung gemäß der Erfindung
noch zuverlässiger
macht.
-
Die
Lösung
gemäß der Erfindung
erfordert nicht irgendwelche zusätzliche
Software oder Hardware in den Computern oder Fernsprechern.
-
Die
Ethernet-Standards, die heute verwendet werden, verwenden in der
Praxis nur Frequenzen höher
als 100 kHz.
-
Ein übliches
Fernsprechsignal verwendet den Frequenzbereich von 0–4 kHz.
Ein ISDN-Fernsprechsignal verwendet den Frequenzbereich von 0–80 kHz.
Somit können
entweder ein gewöhnliches Fernsprechsignal
oder ein ISDN-Signal
mit einem Ethernet-Signal ohne die Erfordernis nach aktiven Komponenten
wie etwa Modulatoren kombiniert werden.
-
Gemäß der Erfindung
können
die Daten unter Verwendung vorhandener Ressourcen, das heißt Kabeln,
die bereits vorhanden sind, verteilt werden, was bedeutet, dass
das Netz auf eine kostengünstige Weise
implementiert werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
macht es auch ziemlich kostengünstig,
neue Benutzer dem Datennetz hinzuzufügen.
-
Beispielsweise
kann in einem sternförmigen Netz
ein Ethernet-Hub verwendet werden, um sämtliche Daten zu sämtlichen
Wohnungen zu übertragen,
und die Auswahl von Daten, die für
einen bestimmten Computer vorgesehen sind, wird in dem Computer
ausgeführt.
-
Alternativ
kann ein Schalter verwendet werden, um die Daten zu verteilen, wobei
in diesem Fall nur die Daten, die für den Computer oder die Computer
vorgesehen sind, die in der gleichen Kette verbunden sind, zu jedem
Computer übertragen
werden.
-
Auf
diese Weise müssen
die Benutzer nicht die gleiche Bandbereite teilen, was bedeutet,
dass jeder Benutzer die gesamte Bandbreite, die für eine Datenkommunikation
verfügbar
ist, wirksam nutzen kann.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
teilt das ankommende Datensignal ein ankommendes Kabel mit dem TV-Signal,
und das Datensignal und das TV- Signal
werden in einem CATV-Modem vor der Kombination der Signale demoduliert.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird im folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
-
1A und 1B zwei grundlegende Konfigurationen
eines CRTV-Netzes;
-
2 eine schematische Darstellung
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
3 eine schematische Darstellung
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 eine schematische Darstellung
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 eine Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
6A und 6B technische Implementierungen für Wohnungen,
in welchen mehr als ein Fernseh-Auslass vorhanden sind;
-
7 eine schematische Darstellung
einer vierten bevorzugten Ausführungsform;
-
8 eine Empfangseinrichtung,
die in der vierten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
-
9 eine Einrichtung zum Kombinieren
eines Ethernet-Signals und eines Fernsprechsignals; und
-
10 eine Einrichtung zum
Kombinieren eines kombinierten Ethernet- und Fernsprechsignals und
eines CATV-Signals.
-
Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen
-
1 zeigt ein herkömmliches
Stern-verbundenes CATV-Netz. Ein CATV-Verstärker 1 empfängt das
TV-Signal, das typischerweise von dem Verstärker 1 auf sämtliche
Wohnungen in einem Haus verteilt wird. Zu jedem Fernsehgerät 3 in
dem Haus, oder zu jeder Wohnung ist ein separates Kabel vorhanden.
-
1B zeigt ein herkömmliches
Kaskaden-verbundenes CATV-Netz. Wie zuvor empfängt ein CATV-Verstärker 11 das
TV-Signal, das typischer Weise von dem Verstärker 11 zu sämtlichen
Wohnungen in einem Haus verteilt wird. Mehrere Fernsehgeräte 13 sind
mit dem Verstärker 11 über das gleiche
Kabel verbunden. Für
jedes Fernsehgerät 13 ist
eine Empfangseinheit 15 vorhanden, die die Energie von
dem Verstärker
aufteilt, so dass jede Wohnung ihren Anteil erhält.
-
Natürlich sind
Kombinationen der beiden Konfigurationen, die in den 1A und 1B gezeigt sind, möglich.
-
2 zeigt eine grundlegende
Ausführungsform
der Erfindung auf der Grundlage eines Sternkonfigurations-Netzes
wie demjenigen, das in 1A gezeigt
ist. Wie zuvor wird ein CATV-Verstärker 101 zum Empfangen
des TV-Signals verwendet. Von
dem Verstärker 101 wird
das TV-Signal auf eine Anzahl von Wohnungen, die Fernsehgeräte 103 und Personalcomputer 104 umfassen, über ein
getrenntes Kabel für
jede Wohnung verteilt. Das TV-Signal kann
auch auf Wohnungen verteilt werden, in welchen nur ein oder mehrere
Fernsehgeräte 105 vorhanden
sind.
-
In
dieser Ausführungsform
wird ein externes Datennetz 107 für die Datenkommunikation außerhalb
des Hauses verwendet. Die ankommenden Daten von dem Datennetz 107 werden
in einer Verteilungseinrichtung 108 auf jede Wohnung durch
ein hausinternes CATV-Netz verteilt. Die Verteilungseinrichtung 108 kann
ein Hub oder ein Schalter sein, der die ankommenden Daten zu jedem
Teilnehmer über eine
getrennte Verbindung verteilt. Ein Hub teilt das Signal einfach
in eine Anzahl von identischen Signalen, so dass das gleiche Signal
zu sämtlichen
Teilnehmern verteilt wird. Wenn ein Schalter verwendet wird, kann
das Datensignal für
jeden Teilnehmer nur zu diesem Teilnehmer übertragen werden. Auf diese Weise
kann jeder Teilnehmer die volle Bandbreite des Übertragungskabels für seine
eigenen Daten nutzen.
-
Um
die Verteilung von Datensignalen über das CATV-Netz zu ermöglichen,
ist eine Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 109 zu jedem
der Kabel, die den Verstärker 101 mit
den Fernsehgeräten 103 verbinden,
hinzugefügt.
Andere Wohnungen 105 haben auf das Datennetz 107 keinen
Zugriff, und werden direkt mit dem Verstärker auf die herkömmliche
Weise verbunden. Die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 109 empfängt sowohl
die Datensignale von dem Datennetz 107 als auch die TV-Signale von
der Empfangseinheit 101, kombiniert diese in ein Signal
und gibt ein Signal, das das Datensignal und das TV-Signal umfasst,
aus. In der entgegengesetzten Richtung empfängt die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
ein Signal, das das Datensignal umfasst. Die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
wird detaillierter in Verbindung mit 5 diskutiert
werden.
-
In
jeder Wohnung ist eine ähnliche
Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 111 bereitgestellt.
Die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 109, 111 führen die
gleichen Funktionen durch, aber ihre Auslegung kann variieren. Beispielsweise
kann es machbar sein, mehrere der Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 109,
die direkt mit dem Verstärker 101 und dem
Datennetz 107 verbunden sind, in einer Einheit einzuschließen. Die
Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 111 am Ende der Teilnehmer
könnten
in eine vorhandene Einrichtung, wie etwa einen Antennenauslass,
eingebaut sein. Jeder Computer empfängt deswegen sämtliche
Daten. Gemäß beispielsweise dem
Ethernet-Protokoll ist jeder Computer ausgelegt, die Information,
die erwünscht,
aus dem Datenfluss zu extrahieren.
-
Die
externe Datenverbindung in das Gebäude, das heißt vor der
Verteilungseinrichtung 108, kann weggelassen werden, und
falls vorhanden, kann auf jedwede Weise, die im Stand der Technik bekannt
ist, bereitgestellt werden.
-
In 2 ist ein getrenntes Datennetz
gezeigt, das heißt,
die Daten kommen in dem Gebäude über ein
getrenntes Kabel 107 an.
-
Wenn
keine externe Datenverbindung vorhanden ist, kann das CATV-Netz
für eine
interne Kommunikation innerhalb des Gebäudes verwendet werden.
-
3 zeigt einen zweiten Weg
zum Implementieren der externen Datenkommunikation unter Verwendung
von CATV-Modems. Das Datensignal und das TV-Signal werden auf der
gleichen Verbindung durch einen bidirektionalen Verstärker 201 auf einen
Weise, die im Stand der Technik altbekannt ist, empfangen. Von dem
Verstärker 201 wird
das TV-Signal nur zu einer Anzahl von Wohnungen (zur Vereinfachung
ist nur eine gezeigt), die Fernsehgeräte 203 und Personalcomputer 204 umfassen, über ein
getrenntes Kabel für
jede Wohnung verteilt.
-
Ein
CATV-Modem 207 empfängt
auch das Ausgangssignal von dem CATV-Verstärker. Andere Konfigurationen
sind natürlich
möglich.
Das CATV-Modem 207 extrahiert das Datensignal von dem kombinierten
Signal und schickt dieses Signal zu einer Verteilungseinrichtung 208.
Die Verteilungseinrichtung 208 kann ein Hub oder ein Schalter
sein, der die ankommenden Daten zu jedem Teilnehmer in einer getrennten
Verbindung verteilt. Die Daten auf jeder dieser Verbindungen werden
dann zu der passenden Wohnung verteilt. Um dies zu erreichen, wird eine
Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 209 wie
diejenige, die in 2 gezeigt
ist, verwendet, um das Signal auf jedem der Kabel, die dem Verstärker 201 und die
Fernsehgeräte 203 verbinden,
mit dem geeigneten Datensignal von der Verteilungseinrichtung 208 zu
kombinieren. In jedem Apartment ist eine ähnliche Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 211 zum Trennen
des empfangenen Datensignals und TV-Signals bereitgestellt.
-
In
der entgegengesetzten Richtung kommt das Datensignal von dem Personalcomputer 204, geht
durch die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 211 und 209 zu
der Verteilungseinrichtung 208, von dort kann das Signal
durch das CATV-Modem 207 zurückgehen, und nach der Modulation
(typischer Weise zwischen 5 und 25 MHz) werden die Daten in der
umgekehrten Richtung zu dem externen Netz über den Verstärker 201 übertragen.
-
Ein
dritter Weg zum Implementieren der externen Datenverbindung würde darin
bestehen, die Daten und das CATV-Signal unter Verwendung passiver
Komponenten gemäß der Erfindung
zu kombinieren. In diesem Fall könnte
eine Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 109, 111 zum
Kombinieren der Signale verwendet werden.
-
Eine
Konfiguration, die dies ermöglicht,
ist in 4 gezeigt. Zur
Linken der Figur ist ein Teil einer externen Verbindung gezeigt.
Es wird angenommen, dass ein an einer Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 221 ankommendes
Signal ein Basisband-Datensignal und ein CATV-Signal miteinander
durch eine passive Komponente kombiniert, aufweist, wie diejenige, die
detaillierter in Verbindung mit 5 diskutiert wird.
An bestimmten maximalen Abständen
entlang des Pfads werden Verstärker
benötigt,
die vorzugsweise eine Trennung der beiden Signale mit sich bringen.
Jeder Verstärker
ist auf die folgende Weise implementiert: Das ankommende Signal
wird in das CATV-Signal und das Basisband-Datensignal in der Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 221 aufgeteilt. Das
CATV-Signal wird einem CATV-Verstärker 223 zugeführt, und
das Datensignal wird einer Verteilungseinrichtung 225 zugeführt, die
wahrscheinlich ein Verstärker
ist, aber auch ein Schalter oder ein Hub sein kann. Die Ausgangssignale
von dem CATV-Verstärker 223 und
der Verteilungseinrichtung 225 werden wieder in einer Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 225 kombiniert.
-
Bevor
das Signal einem CATV-Verstärker 231 zugeführt wird,
wird es in das CATV-Signal und das Datensignal in einer Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 229 aufgeteilt.
Das CATV-Signal wird dem CATV-Verstärker zugeführt, und das Datensignal wird
einer Verteilungseinrichtung 233, vorzugsweise einem Schalter
zugeführt.
Das Ausgangssignal von dem Schalter wird für jede Wohnung wieder mit dem CATV-Signal
in einer Aufteilungs- /Kombinier-Einrichtung 234 kombiniert,
und das kombinierte Signal wird zu jeder Wohnung geleitet, in welcher
eine Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 235 die Signale
trennt und das TV-Signal einem Fernsehgerät 236 und das Datensignal
einem Computer 237 zuführt.
-
5 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
einer Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 109, 111, 209, 211.
Die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
weist einen ersten Anschluss 251 zum Empfangen des TV-Signals,
einen zweiten Anschluss 253 zum Empfangen und Senden des
Datensignals, und einen dritten Anschluss 255 zum Empfangen
und Senden des kombinierten Signals auf. Das Datensignal wird entweder
von der Verteilungseinrichtung 108, 208 oder von
einem Computer eines Teilnehmers empfangen. Das TV-Signal wird von
dem CATV-Verstärker 101, 201 empfangen.
Das kombinierte Signal wird auf dem hausinternen CATV-Netz übertragen.
-
Kabelfernsehkanäle werden üblicherweise auf
Frequenzen höher
als 47 MHz übertragen.
Datensignale werden üblicherweise
unter Verwendung von Frequenzen niedriger als 30 MHz übertragen.
An dem ersten Anschluss 251 ist deswegen ein Hochpassfilter 257 platziert,
um die Datensignale herauszufiltern und das TV-Signal weiterzuleiten.
An dem zweiten Anschluss 253 ist ein Tiefpassfilter 259 platziert,
um das Fernsehsignal herauszufiltern und das Datensignal weiterzuleiten.
Die Filter 257, 259 sind mit einer Aufteilungs-/Kombinier-Einheit 261 verbunden,
in welcher die beiden Signale kombiniert werden.
-
Die
Impedanzen auf den drei Verbindungen unterscheiden sich üblicherweise.
An dem ersten 251 und dem dritten 255 Anschluss
beträgt
die Impedanz üblicherweise
75 Ω. An
dem anderen Anschluss beträgt
die Impedanz üblicherweise
50 Ω. Um
dieses Problem zu lösen,
kann ein Impedanzumsetzer 263 verwendet werden. Dies ist
jedoch optional, da der Impedanzunterschied üblicherweise keine beträchtlichen
Probleme herbeiführen
wird.
-
In
den Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 111, 211 ist
an dem Teilnehmerende der erste Anschluss 251 mit dem Fernsehgerät des Teilnehmers verbunden.
Der zweite Anschluss 253 ist mit dem Computer des Teilnehmers
verbunden, und der dritte Anschluss 257 ist mit dem entsprechenden
dritten Anschluss 257 der Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 109, 209 an
dem anderen Ende verbunden.
-
Der
erste Anschluss 251 dieser Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 109, 209 ist
mit dem CATV-Verstärker 101, 201 verbunden.
Der zweite Anschluss 253 ist mit der Verteilungseinrichtung 108, 208 verbunden.
-
Die 6A und 6B zeigen technische Implementierungen
für Wohnungen,
in welchen mehr als ein Fernsehauslass vorhanden ist. In 6A wird angenommen, dass
der Fernsehauslass nach dem Datenauslass ist, gesehen von dem CATV-Quellensignal.
Eine Aufteilungseinrichtung 301 empfängt die kombinierten Daten
und das Fernsehsignal, das in der Aufteilungseinrichtung in eine
Verbindung, die das Datensignal zu dem Computer 303 trägt, und
ein Fernsehsignal verzweigt wird, das in einer oder mehreren Verzweigungseinheiten 304 zu
einem oder mehreren Fernsehgeräten 305 verzweigt
werden kann. In 6B wird
angenommen, dass der Fernsehauslass vor dem Datenauslass ist. Eine
erste Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 311 empfängt die kombinierten
Daten und das Fernsehsignal und teilt das Signal in ein Datensignal
auf, das direkt zu einer zweiten Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 312 geführt wird,
aber auch in einer Verzweigungseinheit 314 zu einem oder
mehreren Fernsehgeräten 313 verzweigt
wird.
-
Bisher
ist die Diskussion auf das 10BASE-2-Ethernet-Protokoll fokussiert
worden. Wenn ein anderes Ethernet-Protokoll, beispielsweise 10BASE-T
verwendet wird, muss anstelle des Impedanzumsetzers 263 ein
Adapter und ein Balun in der Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
eingeschlossen sein.
-
7 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung, die auf ein Kaskaden-gekoppeltes Netz wie demjenigen,
das in 1B gezeigt ist, für die Daten
in dem Haus angewandt ist. Wie zuvor wird ein CATV-Verstärker 401 zum
Empfangen des TV-Signals verwendet. Von dem Verstärker 401 wird das
TV-Signal zu einer Anzahl von Wohnungen verteilt, wobei jede ein
Fernsehgerät 403 und
einen Personalcomputer 404 aufweist.
-
Wie
in der in 2 gezeigten
Ausführungsform
wird ein getrenntes Datennetz 407 für die Datenkommunikation außerhalb
des Hauses verwendet. Die von dem Datennetz 407 ankommenden
Daten werden in einer Verteilungseinrichtung 408 auf jede
Wohnung über
das hausinterne CATV-Netz verteilt. Die Verteilungseinrichtung 408 kann
ein Hub sein, der das gleiche Signal auf eine Anzahl von Ausgänge einfach
verteilt oder ein Schalter, der die ankommenden Daten so schaltet,
dass nur die Daten, die für
die Teilnehmer vorgesehen sind, mit einer bestimmten Kaskade auf
dieser Kaskade gesendet werden. In 7 sind
zwei Kaskaden gezeigt. Es kann nur eine oder eine beliebige Anzahl
verwendet werden.
-
Um
die Verteilung von Datensignalen über das CATV-Netz zu ermöglichen,
ist eine Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 407 jedem der Kabel hinzugefügt, die
den Verstärker 401 mit
den Fernsehgeräten 403 verbinden.
Normalerweise werden mehrere Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 409 vorhanden
sein, wobei jede getrennt mit dem CATV-Verstärker und mit der Verteilungseinrichtung 408 verbunden
ist. Eine Empfangseinheit 410 wird in jeder Wohnung verwendet,
um das kombinierte Signal, aufgeteilt in ein Datensignal und ein
TV-Signal zu empfangen, die Signale zu dem Fernsehgerät bzw. dem
Computer zu verteilen, das Signal zurück zusammen zu kombinieren
und es weiter zu der nächsten
Wohnung zu leiten. Wegen der Kaskadenkonfiguration wird in der Praxis
das gleiche Signal, das Daten- und Fernsehsignale umfasst, zu sämtlichen
der Wohnungen verteilt. Wenn eine Datenkommunikation in einer oder
mehreren Wohnungen nicht gewünscht
wird, kann die Empfangseinheit 410 wie unten beschrieben
vereinfacht werden.
-
Die
Empfangseinheit 410 in jeder Wohnung empfängt das
kombinierte Signal, das sowohl die Datensignale von dem Datennetz 407 als
auch die TV-Signale
von der Empfangseinheit 401 umfasst, kombiniert sie in
ein Signal und gibt ein Signal aus, das sowohl die Datensignale
als auch die TV-Signale umfasst.
In der entgegengesetzten Richtung empfängt die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
ein Signal, das sowohl das Datensignal als auch das TV-Signal umfasst,
und teilt sie in zwei getrennte Signale auf. Die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
ist identisch zu derjenigen, die in Verbindung mit 5 diskutiert ist.
-
Was
die sternförmige
Konfiguration betrifft, kann die Datenverbindung 407 weggelassen
werden, oder kann auf jedwede Weise, die im Stand der Technik bekannt
ist, bereitgestellt werden. Mehrere unterschiedliche Ausführungsformen
der Datenverbindung wurden in Verbindung mit den 2, 3, 4a und 4b diskutiert.
-
In
der Empfangseinheit 410, die in 8 gezeigt ist, sind zwei Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 411a, 411b wie
diejenigen, die in 5 gezeigt sind,
bereitgestellt. In der Empfangsrichtung teilt eine der Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 410 das Empfangssignal
in ein Datensignal und ein Fernsehsignal auf. Das Fernsehsignal
wird über
ein Kabel 412 zu der anderen Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 411b übertragen,
wobei eine Verzweigungseinheit 413 an dem Kabel 412 das
Signal zu dem Fernsehgerät
verzweigt. Das Datensignal wird über
ein Datenkabel 414 zu einem Sendeempfänger 415 und von dem
Sendeempfänger
zu der anderen Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung 411b übertragen.
Der Sendeempfänger
weist eine hohe Eingangsimpedanz auf und belastet das Kabel nicht.
Deswegen muss er, um richtig zu arbeiten, gerade ein paar Zentimeter
von dem Kabel platziert sein. Der Sendeempfänger ist eine aktive Komponente
und benötigt
eine externe Energie, die er normalerweise von dem Computer unter
Verwendung einer AUI-Schnittstelle enthält. Von dem Sendeempfänger 415 wird
die Datenverbindung auch zu einer AUI-Ethernet-Karte in einem Computer
(nicht gezeigt) verzweigt.
-
In
der letzten Wohnung in der Kaskaden-anfordernden Datenkommunikation,
das heißt
an dem Ende des Kabels, wird die zweite Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung
nicht benötigt.
Stattdessen wird eine Abschlusseinrichtung benötigt, um das Datensignal abzuschließen. Für Wohnungen
nach der letzten Wohnung, die eine Datenkommunikation anfordern,
kann ein gewöhnliches
Kaskaden-TV-Netz verwendet werden, da das Datensignal in der letzten Wohnung,
die eine Datenkommunikation anfordert, nicht rekombiniert wird.
-
Wenn
eine Datenkommunikation in einer oder mehreren der Wohnungen nicht
gewünscht wird,
werden die Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen 411a, 411b dennoch
für sämtliche
Wohnungen zwischen dem Verstärker 401 und
Wohnungen, die in der Lage sind, Daten zu empfangen, benötigt. Deswegen
kann eine Empfangseinheit wie diejenige 410, die in 8 gezeigt ist, aber ohne
den Sendeempfänger 415 installiert
werden. Auf diese Weise müsste,
wenn eine Datenkommunikation in einem späteren Stadium ermöglicht werden
sollte, ein Sendeempfänger
installiert werden. Alternativ könnte
eine vollständige
Empfangseinheit 410 installiert und der Datenauslass von
dem Sendeempfänger
blockiert werden. Eine Lösung,
die eine Fern-Aktivierung- und Deaktivierung der Datenauslässe ermöglicht,
ist natürlich
zweckmäßig. Dies
kann unter Verwendung von Ethernet-Steuerpaketen ausgeführt werden,
wobei in diesem Fall eine zusätzliche
Hardware in den Wohnungen benötigt
werden würde,
um die Steuerpakete zu überprüfen.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
könnte
der Sendeempfänger 415 in 8 durch einen Verstärker oder
einen kleinen Hub oder Schalter ersetzt werden. Hubs, die sowohl
10BASE-2 als auch 10BASE-T ermöglichen,
sind in dem Stand der Technik bekannt. Das 10BASE-T-Ende eines derartigen Hubs
könnte
mit dem externen Computer verbunden werden, während das 10BASE-2-Ende mit dem internen
koaxialen Kabel 414 verbunden werden könnte. Da ein 10BASE-T üblicher
als ein 10BASE-2 ist, kann diese Lösung vorteilhafter sein. Die
Verteilungseinheit (Verstärker
oder Hub oder Schalter) benötigt
eine Energieversorgung, aber auch dann, wenn es einer Verteilungseinheit
an Energie mangelt, wird das System immer noch für die anderen Wohnungen arbeiten.
Dies gilt auch, wenn Sendeempfänger
verwendet werden, wie oben beschrieben.
-
Aus
praktischen Gründen
sollten die Verteilungseinheiten, das heißt Hubs oder Schalter in den Wohnungen,
ihre Energie von dem CATV-Kabel erhalten. Um dies zu erreichen,
kann den Verteilungseinheiten zusammen mit den Daten- und TV-Signalen
ein Gleichstrom oder ein Niedrigfrequenz-Wechselstrom zugeführt werden. Ein Dreiwegefilter
wird dann verwendet, um das Datensignal, das TV-Signal und die Energie
zu trennen. Ein ähnliches
Dreiwegefilter wird auch verwendet, um die Signale für das herausgehende
CATV-Kabel zu rekombinieren.
-
Anstelle
eines Sendeempfängers
können 10BASE-T-Hubs-
oder Schalter in dem System verwendet werden. Der Auslass von dem
Ethernet-Hub- oder – Schalter
nahe dem CATV-Verstärker
würde dann
mit Baluns anzupassen sein, um von verdrillten Doppeldrahtleitungen
an Koaxialkabel zu konvertieren. Baluns müssen in diesem Fall auch für jeden Hub
in jeder Wohnung verwendet werden. Diese Konfiguration ist viel
empfindlicher auf einen Energieausfall dahingehend, dass wenn ein
Hub zu arbeiten aufhört,
er den Rest des Netzes trennen wird. Deswegen sollte die Energieversorgung
der Hubs von dem CATV-Kabel
kommen. Es besteht auch eine Grenze hinsichtlich der Anzahl von
Hubs, die in Kaskade verbunden werden können. Wenn Schalter verwendet
werden, besteht keine derartige Grenze.
-
Natürlich könnte, da
gemäß des Ethernet-Protokolls
ein Computer in der Lage ist, auszuwählen, welche Zellen zu empfangen
und welche zu verwerfen sind, mehr als ein Computerauslass in jeder
Wohnung eingeschlossen sein, entweder zwischen den gleichen Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen oder
mit der Verwendung von mehr als einem Paar von Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen.
-
Die
Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtung kann auch zu sogar größerem Vorteil
verwendet werden, wenn ein kombiniertes Ethernet- und Fernsprechsignal
anstelle eines reinen Ethernet-Signals angelegt wird. Eine Vorrichtung
zum Kombinieren eines Ethernet-Signals und eines Fernsprechsignals
ist in 9 gezeigt.
-
9 zeigt einen Teil eines
Telekommunikationsnetzes, das den letzten Teil der Verbindung zu einem
Teilnehmer umfasst, das heißt
ein Kabel, das einem bestimmten Teilnehmer zugewiesen ist.
-
Dem
Ort 501 des Teilnehmers ist eine erste Filtereinrichtung 503 gemäß der Erfindung
vorhanden, die ausgelegt ist, an einem Kombinationssignal-Anschluss 505 ein
Kombinationssignal von dem Netz zu empfangen, wobei das Kombinationssignal ein
Freisprechteilsignal und ein Ethernet-Teilsignal umfasst. Die Filtereinrichtung 503 umfasst
ein Tiefpassfilter 507 und ein Hochpassfilter 508.
Das Tiefpassfilter 507 empfängt das Kombinationssignal
von dem Kombinationssignal-Anschluss 505 und filtert das
Freisprechteilsignal heraus, das zu einem ersten Teilsignalanschluss 509 geleitet
wird. Das Hochpassfilter 8 empfängt das Kombinationssignal
von dem Kombinationssignal-Anschluss und filtert das Ethernet-Teilsignal
heraus, das von der Hochpassfiltereinrichtung zu einem zweiten Teilsignal-Anschluss 511 geleitet
wird. Über
die ersten und zweiten Teilsignal-Anschlüsse 509 bzw. 511 ist
die Filtereinrichtung 503 auch ausgelegt, ein Fernsprechsignal
bzw. ein Ethernet-Signal von dem Teilnehmer zu empfangen. Die Teilsignale,
die von dem Teilnehmer empfangen werden, werden in der Filtereinrichtung 503 in
ein Kombinationssignal kombiniert, das über den Kombinationssignal-Anschluss 505 der
Filtereinrichtung 503 zu dem Netz übertragen wird.
-
In
dem Netz, das typischer Weise mit einem Ethernet-Schalter verbunden
ist, ist eine zweite Filtereinrichtung 513 wie die Filtereinrichtung 503 am
Ort des Teilnehmers angeordnet. Die Filtereinrichtung 513 umfasst
einen Kombinationssignal-Anschluss 515 zum Empfangen eines
Kombinationssignals von dem Teilnehmer 501 und zum Teilen
des Kombinationssignals in Teilsignale, und zum Übertragen eines Kombinationssignals
zu dem Teilnehmer 501. Die Filtereinrichtung 513 umfasst
auch einen dritten Teilsignal-Anschluss 519 zum Empfangen
eines Fernsprech-Teilsignals von dem Fernsprechnetz und einen vierten
Teilsignal-Anschluss 521 zum
Empfangen eines Ethernet-Signals von dem Netz. Es sei darauf hingewiesen,
dass die Filtereinrichtungen 503 und 513 die gleichen
Funktionen durchführen,
nur an unterschiedlichen Stellen in dem Netz, und deswegen identisch
sein können.
-
Das
Fernsprech-Teilsignal kann von jedwedem öffentlich vermittelten Fernsprechnetz (PSTN)-Standard
wie etwa POTS sein, der Frequenzen von bis zu 4 kHz verwendet, oder
ISDN, das Frequenzen bis zu 80 kHz verwendet, oder tatsächlich jedweder
andere Typ eines Signals in dem Frequenzbereich 0–100 kHz.
Ein POTS-Signal weist eine maximale Frequenz von ungefähr 4 kHz
auf, und ein ISDN-Signal weist eine maximale Frequenz von ungefähr 80 kHz
auf. Die Filtereinrichtung 507, 517 sollte das
Signal zwischen der maximalen Frequenz des Fernsprechsignals und
der effektiven minimalen Frequenz des Ethernet-Signals, das heißt 100 kHz
aufteilen.
-
Das
Ethernet-Teilsignal kann jedweder Typ eines Ethernet-Signals sein,
das nicht die niedrigen Frequenzen verwendet, wie etwa 10 Mb/s Ethernet, z.
B. 10BASE-T, 10BASE-2 oder 10BASE-5, oder 100 Mb/s Ethernet, z.
B. 100BASE-TX.
-
Die
Fernsprechsignale, die an dem Fernsprech-Teilsignal-Anschluss 509, 519 empfangen werden,
werden über
eine verdrillte Doppelpartleitung empfangen. Die Datensignale, die
an dem Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 empfangen werden,
werden über
zwei (oder vier) verdrillte Doppeldrahtleitungen oder ein Koaxialkabel
empfangen, in Abhängigkeit
von dem verwendeten Standard. Die Verbindung zwischen den beiden
Einrichtungen 503, 513 kann ein Koaxialkabel oder
eine verdrillte Doppeldrahtleitung sein. Um die Impedanzen zwischen den
Anschlüssen
auszugleichen, kann es sein, dass Baluns, wie sie in dem Stand der
Technik bekannt sind, an dem Fernsprech-Teilsignal-Anschluss 509, 519,
an dem Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 oder
an beiden verwendet werden müssen.
-
Wenn
ein Kabel zwischen den beiden Einrichtungen 503, 513 ein
Koaxialkabel ist, muss das Fernsprechsignal mit einem Balun erneut
ausgeglichen werden, der mit dem Fernsprechteilsignal-Anschluss 509, 519 verbunden
ist. Für
10BASE-2 und 10BASE-5-Ethernet wird kein Balun für den Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 benötigt. Für 10BASE-T
und 100BASE-TX muss
ein Balun auch in den Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 eingepasst
werden. Der Balun für
den Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 gleicht
die Impedanz aus und konvertiert von Traffic 2-verdrillten Doppeldrahtleitungen
in ein Paar, das ein Koaxialkabel sein kann.
-
Wenn
das Kabel zwischen den Einrichtungen 503, 513 ein
CAT5 verdrilltes Doppeldrahtkabel ist, wird kein Balun an dem Fernsprechteilsignal-Anschluss 509, 519 benötigt. Für 10BASE-2
und 10BASE-5, die
ein Koaxialkabel verwenden, wird das Ethernet-Teilsignal zuerst
erneut unter Verwendung eines Baluns ausgeglichen, der mit dem Ethernet-Teilsignal-Anschluss 511, 521 verbunden
ist. Für 10BASE-T
und 100BASE-TX, die zwei Paare in einem CAT5-Kabel verwenden, wird
nur ein Paar gefiltert und mit dem Fernsprechsignal kombiniert.
-
Typischer
Weise kombiniert die gezeigte Verbindung die Signale, die von einem
Ethernet-Netz und einem Fernsprechnetz empfangen werden, in der
zweiten Filtereinrichtung 513 und senden das Kombinationssignal
zu dem Ort eines Teilnehmers, wo das Signal in der ersten Filtereinrichtung 503 aufgeteilt
wird. Es würde
jedoch möglich
sein, dass beide Filtereinrichtungen 503, 513 Teilnehmer
bedienen, oder dass beide Filtereinrichtungen 503, 513 Netze
bedienen.
-
10 zeigt eine besonders
günstige
Anwendung der Erfindung, in welcher eine Filtereinrichtung 603,
wie sie in 9 gezeigt
ist, an dem Ort des Teilnehmers bereitgestellt ist, und eine weitere
Filtereinrichtung 613, wie sie in 9 gezeigt ist, in dem Netz bereitgestellt
ist, vorzugsweise in der Nähe
des Ethernet-Schalters. In dieser Anwendung wird das kombinierte
Ethernet- und Fernsprechsignal, das aus der jeweiligen Filtereinrichtung 603, 613 ausgegeben wird,
wiederum mit einem anderen Signal wie etwa einem CATV-Signal in
einer CATV-Ethernet-Filtereinrichtung 605, 615 jeweils
kombiniert. Die CATV/Ethernet-Filtereinrichtungen sind ähnlich den Aufteilungs-/Kombinier-Einrichtungen,
die in den 1–8 gezeigt sind. Wie die Filtereinrichtungen 603, 613 sind
die Filtereinrichtungen 605, 615 bidirektional,
das heißt,
sie empfangen in einer Richtung das kombinierte Ethernet- und Fernsprechsignal
und das CATV-Signal
und senden das kombinierte Ethernet- und Fernsprech- und CATV-Signal, und sie empfängt in der
anderen Richtung ein kombiniertes Ethernet- und Fernsprech- und CATV-Signal und
teilt es in ein kombiniertes Ethernet- und Fernsprechsignal und ein CATV-Signal
auf.
-
Die
Kombination, die in den CATV-Ethernet-Filtereinrichtungen 605, 615 ausgeführt wird, kann
auch mittels passiver Filter ausgeführt werden, wie oben beschrieben.
Die Kombination dreier Signale, wie sie in dieser Anmeldung ausgeführt wird,
ist natürlich
besonders günstig,
da sie eine noch optimiertere Nutzung von Kabelressourcen ermöglicht.
-
Natürlich könnten die
Filtereinrichtungen 603, 605 bzw. 613, 615 in
einer Einheit implementiert werden, auch wenn sie in 10 zur Klarheit als zwei
getrennte Einheiten gezeigt sind.