JP2004507915A

JP2004507915A - Scaling of capacity and redistribution of functional elements within in-building coaxial cable Internet access systems

Info

Publication number: JP2004507915A
Application number: JP2002521669A
Authority: JP
Inventors: テリー，ジョン・ビー; ヘイルズ，ジェフリー・エイ
Original assignee: コアエックスメディア・インコーポレーテッド
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2004-03-11
Also published as: WO2002017041A2; CA2419571A1; KR20030026350A; WO2002017041A3; CN1448027A; WO2002017041A9; EP1323012A2; AU2001286580A1; MXPA03001490A

Abstract

個々の部屋にケーブル・テレビジョン信号を分配するために、建物、ホテル、複合住宅ユニットなどに見られるような、１または複数のツリーおよびブランチ型ネットワーク（３２０、３２１、３２２）を介して１または複数の中央モデム（５２０、５２４、５２８）に接続された、一組のクライアント・モデム（４０８）の間にデータ通信を提供するように適合された、一組のシステム構成。１または複数の中央モデムの組は、インターネットなどの１または複数のネットワークへ直接的または間接的に接続される。オプションで、保守のためのアクセスを容易にするために、このシステムの一部のコンポーネントをケーブル・テレビジョン・ヘッドエンド１００に配置することができる。One or more tree and branch networks (320, 321, 322), such as those found in buildings, hotels, complex residential units, etc., for distributing cable television signals to individual rooms. A set of system configurations adapted to provide data communication between a set of client modems (408) connected to a plurality of central modems (520, 524, 528). The set of one or more central modems is connected directly or indirectly to one or more networks, such as the Internet. Optionally, some components of the system can be located on the cable television headend 100 to facilitate access for maintenance.

Description

【０００１】
本出願は、２０００年８月２１日に出願された同時係属の米国仮出願第６０／２２６５０５号からの優先権を主張するものである。
本出願は、２０００年３月３０日出願の米国仮出願第６０／１９３８５５号に基づく、「Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｍｏｄｅｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（モデム通信のための自動分配型利得制御のためのアーキテクチャおよび方法）」に関する同時係属の米国特許出願第０９／８１８３７８号に記載された概念に基づくものである。
【０００２】
また、本出願は、１９９９年１月１３日出願の米国仮出願第６０／１１５６４６号に基づく、「Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄａｔａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｏｖｅｒ　Ｌｏｃａｌ　Ｃｏａｘｉａｌ　Ｃａｂｌｅ（ローカルの同軸ケーブルを通じての高速データ通信）」に関する同時係属の米国特許出願第０９／４８２８３６号に記載された概念にも基づくものである。
【０００３】
読みやすくするために、本出願には、本明細書の内部編成を明らかにし、特定の論議を探しやすくするために、幾つかの論題見出しが加えられている。これらの論題見出しは、単に便利にするためのものであって、特定の論題中のテキストを制限するためのものではない。説明をより明瞭にするために、構成要素には一般的な用語が使用されている。開示された発明において何らかの目的を達成するための好適な構成要素に対して用いられる特定の用語は、その名指しした構成要素および代替の構成要素の内部動作が同じ原理を用いているか否かに関わらず、同じ目的を達成するように動作するすべての技術的な等価物を含むものと解釈されたい。明瞭さを与えるためにこうした特性を使用することは、説明または添付の特許請求の範囲に制限が明示されていない限り、この開示の範囲を名指しした構成要素に限定するものと誤って解釈してはならない。
【０００４】
背景
高速インターネット・アクセス（ＨＳＩＡ）に対する需要は、過去にはほとんどなかった勢いで通信業界を発展させている。電信電話業界は自らの通信網を将来性のあるものと位置づけているが、変化し続ける技術により、新しい送達システムに投資するには費用とリスクの双方がかかるものとなった。
【０００５】
ＭＤＵ（複合住宅ユニット）におけるインターネット・サービスの配布のための現在の手法の殆どは、「音声上データ（ｄａｔａａｂｏｖｅｖｏｉｃｅ）」構成の電話回線を使用するものである。こうした手法は、通常、それぞれの一対の電話の選択的な識別および切断、ならびに電話ループの中央端においてモデム機能の挿入を必要とする。こうした侵入的なインストレーションには、費用と時間の両方が費やされる。ユーザのＰＣ（パーソナル・コンピュータ）または家庭内ネットワークに接続するためには、電話ペアのユーザ・エンドに第２のモデムを必要とする。一般にＭＤＵ電話配線は、ペア間の漏話に関する性能が外部配線よりも劣り、かなりの電気的に侵入する干渉を受けるので、通常、データは、十分な性能を確保するために、建物内の電話ループ上に挿入される。中央局とＭＤＵとの間の長い電話ループの高周波数の損失は、長い電話ループの可能性のある双方向伝送速度をかなり制限する。
【０００６】
距離が短くスペクトルが豊富な場所では、低コストの無線データ伝送の使用が効果的である。ただし、これは、密集して配置されているＭＤＵにはあてはまらない。
【０００７】
現在のケーブル環境
ケーブル・モデム・インターネット・サービスは、１００万世帯を超えて浸透しており、その並外れた速度により極めて人気が高い。しかし、ＭＤＵへケーブル・モデム・サービスを導入することは、ＴＶの同軸配線の複雑で不規則なトポロジと、制限された使用可能なアップストリーム帯域幅を共用することとに起因して、問題が多い。更に、ＭＤＵ同軸分配および家庭内配線における進入する干渉の地点は、特定するのが非常に困難であり、特に隔離するのは困難である。こうした進入干渉は、ＭＤＵのすべてのユーザと、ハイブリッド・ファイバ同軸（ＨＦＣ）ネットワーク上でＭＤＵのアップストリームにいる潜在的な他のユーザとに対しての双方向サービスの障害を発生させる可能性がある。
【０００８】
通常、ケーブル・モデムおよび電話ループ・データ・モデムの双方は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット）（登録商標）の１０ｂａｓｅＴ接続を使用してＰＣとインターフェースしている。これには、各ＰＣにネットワーク・インターフェース・カード（ＮＩＣ）がインストールされ、ＰＣネットワーク・ソフトウェアがコンフィギュレーションされる必要がある。平均的なＰＣユーザは、通常は技術的に熟練していないため、このインストレーションおよび／またはコンフィギュレーションは、ケーブルまたは電話のネットワーク・プロバイダによって行われることが多い。このように、ネットワーク・プロバイダは、ネットワーク・プロバイダの仕事に関係のないトラブルであっても、ＰＣの問題に対して潜在的に責任を負うことになる。この問題は、ＵＳＢ（「Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ標準」）ポートの使用によって軽減される場合があるが、大多数のＰＣにはこれが装備されていない。ホテル／モーテルの場合、一般にユーザは自分達自身の間のネットワーキングを必要とせず、そして、部屋を借りるか又は自宅または会社に戻るたびに自分のＰＣを再コンフィギュレーションするというようなことに熟練しているユーザは希であり、また、それを喜んで行うユーザは希である。
【０００９】
ケーブル、衛星、または放送ネットワークのオペレータによってサービスの提供が可能な、ＭＤＵ、ホテル、病院、および大学キャンパスの施設で見られるような同軸分配システムは、通常、アパートまたは部屋へサービスを提供するように配置可能なタップまたはカプラとスプリッタおよび／または比較的長い同軸ケーブル路とを使用する、受動的な「ツリーおよびブランチ（木および枝）」システムとして構成される。こうした受動的分配の構成は、３０から１００の部屋またはアパートにサービスを提供することが多く、各アパートメントまたはホテルの部屋に供給されるＴＶ信号のレベルが、典型的には１０ｄＢの範囲内であるように構成される。これらの同軸分配システムは、典型的には、１５ｄＢから４５ｄＢの範囲における損失があり（典型的なＭＤＵ　ＴＶサービス周波数での場合）、そして典型的には、ユーザに対して十分な信号レベルを確保するために、中央集中型の一方向ブロードバンドＴＶチャネル増幅器から供給される。大規模な高層のＭＤＵおよびホテルは、通常、幾つかの中央集中型の増幅器を備え、そのそれぞれが、建物の別々の区域またはフロアにサービスを提供する受動的同軸分配サブシステムに供給する。
【００１０】
機会
ＭＤＵのＴＶサービスに使用されるスペクトルが通常は７５０ＭＨｚより下にあるのに対し、これらのサービスの分配で使用される同軸ケーブルなどのコンポーネントは、１ＧＨｚを超える周波数を扱うことができる。受動的スプリッタおよびカプラー（集合的に「結合デバイス」と呼ぶ）は、通常はＴＶ帯域で使用するために定格化されているのみであるが、一般に、１ＧＨｚまでの堅固なデジタル信号を搬送する場合の損失および／またはポート分離に関して、適切に動作する。これらの周波数で動作する場合、建物内の同軸配線の単位長さあたりの損失は、問題になるというよりはむしろエコーの減衰を助けるので、デジタル受信機において簡素な等化を用いることができる。
【００１１】
更に、進入干渉は、ＴＶチャネルの周波数よりも上の周波数では非常に少なく、中央ＴＶチャネル増幅器の一方向特性により含まれるものであり、少なくともＴＶのダウンストリーム・チャネル周波数以上では、何れの進入干渉も、ＭＤＵから出ず且つＨＦＣケーブル・ネットワークと干渉しないようにされる。
【００１２】
この根拠に基づき、堅固なデジタル変調技法を使用するＨＳＩＡサービスなどのような同軸ベースのサービスに関して建物内分配システムの高周波数スペクトルを使用する機会があるのは明らかである。建物内同軸ケーブルでのＴＶチャネルより上で使用可能なスペクトルは、双方向で高速データを提供するまで任意に分割することができる。ポータブル・セルラー・ハンドセットの放射の電界強度は比較的高いので、必要条件ではないが、９００ＭＨｚ以上の周波数で動作するのが賢明である。現在インストールされているスプリッタおよびカプラーを使用する場合も、１ＧＨｚ以下の周波数を維持した方がよい。この使用可能なスペクトルの使用可能な１００ＭＨｚは、５０から１００のユーザまたはクライアントのモデムの統計的な双方向インターネット・アクセスの需要に応えるのに十分である。これよりも高い容量が必要な場合は、より高い周波数を指定したスプリッタを代用することを条件として、１ＧＨｚと約１．６ＧＨｚとの間の帯域に追加のダウンストリーム・スペクトルを割り振ることが可能であり、また、周波数スペクトルを下方に移動することによっても、より高い容量を得ることができる。こうした高い一方向容量により、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・フォーマットまたは固有のＭＰＥＧ２フォーマットのいずれでも、追加のデジタルのビデオオンデマンド（ｖｉｄｅｏ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）（ＶＯＤ）のサービスを提供することが可能である。アップストリーム伝送用に、最も好ましい実施形態では、８５０ＭＨｚから９５０ＭＨｚの範囲内の周波数が有用である。この単一のアップストリーム・スペクトルが、十分なトラフィック容量を提供し、制御を簡素化する。
【００１３】
開示の簡単な概要
本開示は、ＨＳＩＡサービスを提供するための建物内同軸分配のトポロジおよび性能を利用する、上記で参照された第’３７８号および第’８３６号の出願の教示に基づくものである。より具体的に言えば、本開示は、ホテル、大型および小型の複合住宅／複合店舗の環境内で、インターネット・アクセスならびに他のデータ／電話およびビデオのサービスの適用分野の幅および経済的展開を拡大することをめざし、経済的な容量のスケーリングおよびトポロジカルな機能の再分配を促進するために、幾つかの共用同軸分配インターネット・アクセス・コンフィギュレーションを識別することにより、以前の開示に追加するものである。
【００１４】
本発明の一つの目的は、同軸のツリーおよびブランチ型のケーブル・テレビジョン分配ネットワークなどのマルチポイント・ネットワークの遠位端にある１セットのローカル・モデムへデータを分配して、ケーブル・テレビジョン信号の分配に使用される既存の分配ネットワーク・コンポーネントを使用しながら、ローカル・モデムに接続されたデバイスと１または複数の中央モデムのセットとの間の双方向通信を可能にすることである。
【００１５】
本発明の他の目的は、効率的な容量のスケーリングのためのオプションを提供して、マルチポイント・ネットワークを介した１または複数のタイプのデータの増加を補償することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、個々の建物の経費および出張保守を削減するために、１または複数の機能を、分配ネットワークを備えた建物からケーブル・ヘッドエンドに移動させるためのオプションを提供することである。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明を読めば明らかである。
開示された実施形態の詳細な説明
アーキテクチャ
図１は、全体のアーキテクチャを示す図である。図１は、コンポーネントの４つの群（クラスタ）に細分化することができる。第１のクラスタは、ケーブルＴＶ（ＣＡＴＶ）ヘッドエンド機器１００である。第２のクラスタは、ハイブリッド・ファイバ同軸（ＨＦＣ）分配ネットワーク２００である。第３のクラスタは、ＭＤＵまたはホテルなどの類似した状況に存在可能な、構内同軸分配機器３００である。最後のクラスタは、ユーザの室内にある機器のクラスタ４００である。クラスタ３００および４００は、本発明のエレメントを含む。業界の規定に従い、ＣＡＴＶヘッドエンドおよびインターネットは、それぞれ、ケーブルＴＶおよびＩＰデータ用の、図１のアップストリーム端（エンド）である。ユーザの室内にあるテレビジョン・セットまたはコンピュータは、ダウンストリーム点（ポイント）である。アップストリーム・データ伝送は、アップストリーム・エンドに向かってアップストリーム方向に進む。ダウンストリーム伝送は、ダウンストリーム・エンドに向かってダウンストリーム方向に進む。即ち、データ経路上にあるコンポーネントは、そのアップストリーム・エンドからダウンストリーム・データ伝送を受け取り、そのダウンストリーム・エンドからアップストリーム・データ伝送を受け取る。
【００１８】
次に、個々のクラスタのコンテンツについて説明する。クラスタ１００では、ケーブルＴＶ信号が接続１０４を介してＨＦＣ分配ネットワーク２００に提供される。ケーブルＴＶ信号のソースは、結合デバイス１０６の一方のレッグ（脚部）に接続されたＣＡＴＶサービス・エレメント１０８によって表される、従来の機器からのものであってよい。インターネット５０４からのデジタル通信信号は、インターネット・コネクタ・ケーブル１１２を介してルータ１１６へ進み、これがインターネット・サービス管理部１２０と通信する。デジタル通信信号は、ルータ１１６から、ＨＦＣ分配ネットワーク２００への接続１０４へとダウンストリーム方向に動く際に、ケーブル・モデム端末システム１２４および結合デバイス１０６を通過する。ＣＡＴＶヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明の制限または必須のエレメントを構成するものではない。
【００１９】
クラスタ３００では、ＨＦＣ分配ネットワーク２００からの着信信号が、ケーブル３０４を通って、方向性カプラーなどの結合デバイス３０８へ搬送される。結合デバイス３０８は、ＴＶチャネル増幅器３１２の入力に接続される。ＴＶチャネル増幅器３１２の出力は、ダイプレクサ３１６の低域通過ポートへ渡され、次に、一連のＴＶ同軸レセプタクル４０４で終端するツリーおよびブランチ型分配ネットワークを形成する、１または複数の結合デバイスのセットへ渡される。ダイプレクサの動作範囲に、ケーブル・テレビジョン・チャネルに通常使用される周波数より上の関連する範囲が含まれるように、ダイプレクサを選択するときには注意しなければならない。
【００２０】
ケーブルＴＶ信号の分配に好適なツリーおよびブランチ型のネットワークに関する技法は、当分野の技術者にはよく知られている。従って、不要な混乱を避けるために、ツリーおよびブランチ型ネットワーク３２０を、ツリーおよびブランチ型ネットワーク用のすべてのコンポーネントで示すのではなく、ほんの数個の結合デバイスおよび接続ケーブルで示している。典型的な応用例では、ツリーおよびブランチ型ネットワーク３２０は、５０またはそれ以上の同軸レセプタクル４０４に接続される。
【００２１】
結合デバイス３０８およびダイプレクサ３１６は、ＴＶチャネル増幅器３１２のまわりに並列経路を形成する。この並列経路は、並列経路のアップストリーム・エンドにケーブル・モデム３２４を有し、ダウンストリーム・エンドにデータハブ３２８（「ハブ」）を有する。即ち、スプリッタおよびコンバイナを使用することで、信号をＴＶチャネル増幅器３１２およびケーブル・モデム３２４へ送ることができる。３１６は、増幅されたＣＡＴＶ信号とデータ信号とを組み合わせて、それらを一緒に下方の分配ネットワークへと渡すために使用される。上記で参照した第’８３６号出願および以下に記載されているように、データハブ３２８は様々なクライアント・モデム４０８に対して幾つかの機能を実行する。図１では、ハブの幾つかの主要な機能が、ネットワーク・インターフェースカード（「ＮＩＣ」）３４０、プロトコル変換器３３６、およびＲＦモデム３３２として表されている。ハブ３２８は、アップストリーム通信およびダウンストリーム通信の両方についてのバッファリングの処理を行い、そして様々なクライアント・モデムの管理の処理を行うので、アップストリーム・チャネル上にはバス接続がない。
【００２２】
クラスタ４００では、クライアント・モデム４０８がダイプレクサ４０６に接続する。ダイプレクサ４０６は同軸レセプタクル４０４に接続される。従来のＴＶ同軸ケーブル４１２が、テレビジョン４１６をダイプレクサ４０６の低域通過ポートに接続する。クライアント・モデム４０８は、ダイプレクサ４０６の高域通過ポートに接続される。後続の図では、クライアント・モデム４０８は、このデバイスの譲受人の名前に敬意を表してｓａｎｄ　ｄｏｌｌａｒ（タコノマクラ）として示されている。ユーザは、図１に示されるようなパーソナル・コンピュータ（「ＰＣ」）などのユーザのダウンストリーム・デバイス４２０への接続用の適切なポート・コネクタを使用して、ダウンストリーム・デバイス４２０をクライアント・モデム４０８のデータ・コード４２４に接続することができる。ダウンストリーム・デバイス４２０は、デスクトップやラップトップのパーソナル・コンピュータである可能性が高いが、デジタル・データの外部ソースとインターフェースする機能を備えた何らかの他のデバイスであってもよい。こうした例の１つが、ＰＤＡ（「パーソナル・デジタル・アシスタント」）として知られるデバイスの領域のものである。即ち、本発明は、ユーザのテレビジョン４１６へのケーブルＴＶ信号の送達に使用される既存のインフラストラクチャを実質的に使用することにより、ダウンストリーム・デバイス４２０とインターネット５０４との間の通信を可能にする。
【００２３】
この配置構成では、受動的な建物内同軸分配システムを介して接続された複数のユーザの統計的なデータの需要に対応するために、市販されているＤＯＣＳＩＳ対応の単一のケーブル・モデム３２４が使用される。
【００２４】
システムのユーザ・エンドまたはクライアント・エンドでは、既存のシリアル・ポート、パラレル・ポート、またはＵＳＢポートを介してユーザのコンピュータ４２０とインターフェースするために、非常に簡単なモデム・インターフェースが使用される。この方法では、ユーザのＰＣにＮＩＣカードまたはネットワーク・コンフィギュレーションは不要である。ポイントツーポイント・プロトコル（ＰＰＰ）が、建物内同軸分配３２０のＲＦチャネルで、ハブ３２８内の中央ＲＦモデム３３２へ搬送される。ＰＰＰは現在の好ましい実施形態であるが、ＰＰＰの代わりに他のプロトコルも使用可能であることに留意されたい。
【００２５】
この中央ＲＦモデム３３２と共用ＤＯＣＳＩＳ対応ケーブル・モデム３２４との間に、プロトコル変換器３３６が提供される。このプロトコル変換器３３６は、ＰＣによって使用されるポイントツーポイント・プロトコル（または何らかの他のプロトコル）と、ＤＯＣＳＩＳケーブル・モデムのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポートによって使用されるＩＰとの間で、データ・フォーマットを変換する。即ち、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰなどの任意のＩＰプロトコルが、インターネット５０４との間でトランスペアレント（透明）に搬送される。どちらの方向の伝送でも、ＩＰ音声またはマルチメディアなどの低待ち時間を要求するトラフィックには、特別な優先順位付けが使用できる。
【００２６】
プロトコル変換器３３６は、多くのクライアント・モデムおよびそれらのＰＣを、１つまたは数個のＤＯＣＳＩＳ対応ケーブル・モデム（混乱を避けるために、図１では単一のケーブル・モデムが示されている）に接続するために、プロキシサーバとしての役割も果たす（必要な場合）。これには、ＰＰＰ接続要求に応答して、ＰＣにＩＰアドレスを提供することが含まれる。プロトコル変換器３３６は、各ＰＣで実行されている複数のセッションまたはウインドウを固有に識別する１または複数のソケット・アドレスを変換するものであり、それを行うのは、ＩＰネットワーク５０４上に存在するサーバに対して固有のソケット・アドレスを提示するためである。
【００２７】
所望であれば、ヘッドエンド・サービス管理の見地から見ると、多くのクライアントＰＣが個々のケーブル・モデムを介して接続されているかのようにすることができる。即ち、関連付けられたユーザＰＣ　ＭＡＣおよび割り当てられたＩＰアドレスの情報をプロトコル変換器から収集し、これを、単一ユーザ・ケーブル・モデム・サービスも管理するインターネット・ヘッドエンド・サービス管理１２０へのインターフェースとして呈示する機能が、ヘッドエンドに提供される。
【００２８】
再送信
一実施形態では、中心周波数がおよそ９７０ＭＨｚの単一のダウンストリーム「チャネル」において、１５Ｍ記号／秒の二相位相偏移キーイング（「ＢＰＳＫ」）または四相位相偏移キーイング（「ＱＰＳＫ」）を使用する。少なくとも正味３０Ｍｂ／ｓのダウンストリーム・データ容量が提供できる、高い記号レートが計画される。現行の実施形態では、９８０ＭＨｚから９８５ＭＨｚの中心周波数が使用される。この説明で示された周波数帯域内にあり、他のソースからの干渉を受けない限り、この特定の中心周波数が不可欠ということはない。
【００２９】
ダウンストリーム信号は連続して伝送され、標準のＭＰＥＧ２／ＤＶＢ構造でフォーマットされる。ＭＰＥＧ２フレームには、１つのフレーミング（１６進数４７）／スーパー・フレーミング（１６進数４７の逆数）バイト、１８７の情報バイト、および１６の前方誤り訂正（ＦＥＣ）バイトの、合計２０４バイトが含まれる。特定のリザーブされたＭＰＥＧ２「パケット識別」（ＰＩＤ）コードが使用されて、以下の情報バイトがデジタル・ビデオまたはアイドル・フレームではなく、特定タイプのデータであることを示す。
【００３０】
従来の同期化したスクランブルが、スペクトルの理由のために使用され、１６バイトのＦＥＣフィールドは、常に、誤り修正用に予約（リザーブ）されるか又は使用される。これらの構造は、データおよびデジタルのＴＶの適用分野の両方で、同じ業界標準の市販のセットトップ技術を使用するのを容易にする。フレームのインターリーブは、使用可能であるが、待ち時間に敏感なトラフィックを遅延させることがあり、また、誤り防止の目的では不要であることから、建物内の受動的同軸分配では使用されない。
【００３１】
一実施形態では、建物内同軸でのアップストリーム伝送は、１５Ｍｂ／ｓのデジタル・ストリームを搬送する、ＢＰＳＫ変調された９１５ＭＨｚのＲＦ信号を使用する。アップストリーム伝送は、ダウンストリーム・データ制御エンベロープに含まれるダウンストリーム「ポーリング」によって指定されるように一度に１つのクライアント・モデムからのみ許可される。即ち、アップストリーム信号の衝突は発生しない。アップストリーム信号はプリアンブル信号を含み、プリアンブル信号は同期バイトの前にありレベルがランプ・アップされる。このプリアンブルに、スクランブルされたクライアント・モデムのソース・アドレス、長さフィールド、およびデータが続く。データ・フィールドの長さは、中央モデムが要求する量、またはクライアント・モデムでバッファリングされたアップストリーム・データの残量によって決まる。ダウンストリーム方向と同様に、低待ち時間のトラフィックのニーズに対して特別の規定がなされる。
【００３２】
同軸経路損失の補償
各クライアント・モデム４０８と中央ＲＦモデム３３２との間の経路損失は、同軸分配のトポロジおよびローディングのバリエーションによって様々である。システムは、４０ｄＢまたはそれ以上の損失を受け入れるように設計される。
【００３３】
ダウンストリーム方向での損失の変化は、各クライアント・モデム受信機に格納された自動利得制御（「ＡＧＣ」）機能によって補償される。
アップストリームＡＧＣ手法には、各クライアント・モデム送信機を調整することが含まれ、それは、クライアント・モデム送信機の信号が中央モデムのアップストリーム受信機に着信したときに、ほぼ等しくなるように調整する。
【００３４】
データ・バーストがクライアント・モデム４０８に送信されるたびに、そのクライアント・モデムから以前に伝送されたバーストが、中央ＲＦモデム３３２内の受信機で必要とされる理想的なレベルよりも上または下であったかどうかを示す追加のビットが含まれる。このビットは、クライアント・モデム４０８により用いられ、その次に伝送されるバーストのレベルを上方または下方にわずかに調整する。即ち、中央ＲＦモデム３３２があらゆるクライアント・モデムから受け取るすべての信号は、レベルおよびサイクルが上方および下方に僅かずつ位置合わせされる。アップストリームＢＰＳＫ受信機は、受信される小さいレベルの変化よりも範囲の広い、受け入れ可能な入力信号範囲を有するので、これは理想的な状況である。この種の制御システムは、伝送経路減衰における変化に対する反応が速く、本質的に安定している。
【００３５】
技術
本発明の一実施形態は、入手可能な低コストの商用のＲＦおよびデジタルの技術を使用する。代替の実施形態には、衛星セットトップ・ボックスで一般に使用される同調器／復調器チップセットを使用するクライアント・モデム受信機が含まれる。
【００３６】
一つの代替実施形態では、一方は小型のＲＦアナログ・チップであり、他方はデジタル機能を含むセミカスタム・チップである、１対のカスタム・チップにほとんどの機能を移動することを要する。この技術の発展により、クライアント・モデムは、同軸コード・アセンブリの一部とすることが可能でありかなりの省電力化が可能な小型携帯電話サイズになった。
【００３７】
ハブ３２８は、現在、通常のラック取り付け型で低コストの、ＰＣマザー・ボードを使用して、ＲＦ／プロトコル・ボード３３６および１または複数の１０ｂａｓｅＴ　ＮＩＣインターフェース３４０と共に構築される。これは、１または複数の市販のケーブル・モデム３２４と共に、既存の建物ＴＶ分配増幅器３１２に隣接した壁に取り付けることができる。当分野の技術者であれば、ディスクを使用するかまたは使用せずに構成可能な、様々なサーバ・プラットフォームの選択肢が存在することを理解されよう。
【００３８】
インストレーション
図１に示されるように、中央インストレーションには、２つの同軸連結デバイス３０８および３１２を追加するだけでよく、これらに従来のケーブル・モデム３２４およびハブ３２８が取り付けられる。クライアント・モデムは、エンド・ユーザによって、ＴＶ同軸レセプタクル４０４とＴＶセット４１６（有る場合）との間に簡単に導入される。次に、関連した変圧器キューブ（図１には示さず）が手近な電気コンセントに差し込まれ、データコード４２４がユーザのＰＣに差し込まれる。ＰＣのネットワーク・スタックのコンフィギュレーションは不要であり、本当のプラグアンドプレイの高速インターネット・アクセス・サービスが提供される。
【００３９】
基本コンフィギュレーションの概要
本システムは、既存の建物内同軸を介して良好に動作する、ＭＤＵまたはホテルの高速インターネット・アクセス用の経済的な手法を呈示する。
【００４０】
このシステムは、ヘッドエンドのネットワーキング・エレメントからわかるようにＤＯＣＳＩＳ対応であり、既存のケーブル・モデム・オペレーションおよびサービスの実践との整合性があり、更に、ＰＣの再コンフィギュレーションまたはユーザのＰＣのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）　ＮＩＣカードのインストールが不要な、簡単なエンドユーザ取付を提供する。各ＭＤＵへの共通の機器の設置は非常に簡単であり、各顧客にサービスを提供するためにトラックでの運搬や予約の取り付けは不要である。実際に、クライアント・モデムは郵送が可能であり、ＶＣＲよりも接続が簡単である。
【００４１】
この手法は、内部ＭＤＵ進入干渉を主ＨＦＣネットワークから分離し、特にアップストリーム又は戻りの方向での帯域幅の管理および効率を改善する。
デスクトップ上に接続アイコンを配置し、そしてＰＣの既存のＰＰＰ直接接続機能を起動する簡単な「イネーブラ（ｅｎａｂｌｅｒ）」を使用して、ＰＣの既存のパラレルポートまたはＵＳＢポートを介して、複数メガビットのインターネット・アクセスが達成される。「イネーブラ」は、フロッピー（登録商標）・ディスクやＣＤではなく、ＰＣの既存のシリアル・コネクタを介してハブ３２８からロードすることができる。
【００４２】
代替のコンフィギュレーション
上記の基本的構成と様々な代替の構成との相違点を強調するために、図２は、図１の関連する部分を簡素化したものである。ツリーおよびブランチ型ネットワーク３２０に見られる多重レベルのスプリッタが、５０の端末ブランチを備えた単一のエレメントとして単純に示されていることに留意されたい。図２では、同軸分配ネットワーク３２０が、１、２、３、４８、４９、および５０のラベルが付けられたブランチを備えるように示されている。同軸分配ネットワークの以下の記述は、単に多数の端末ブランチを表す線を示す。特定の番号５０は、単に環境を例示するために提供したものであり、本発明を制限するものではない。
【００４３】
図３は、ハブ３２８を、スプリッタ５０６を介して３つの別々のダイプレクサ（３１６、３１７および３１８）に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ３２８およびＴＶチャネル増幅器３１２からの出力を接続して、単一のハブ３２８から幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク（３２０、３２１および３２２）へインターネット・サービスを提供する。加入者の割合が少ない場合、または潜在的に低い料金によりユーザあたりのサービスの容量が低いデータ・レートに抑えられている場合に、この配置構成により、多数の部屋または世帯に対して非常に経済的な分配が提供される。３つのダイプレクサおよび３つの受動的同軸分配ネットワークを使用することは、例示のためであることに留意されたい。この配置構成は、ハブ３２８の集合的使用がハブの技術的制限内で実行され、且つエンドユーザに対するサービス品質が受け入れ可能である限り、２つまたはそれ以上のダイプレクサ／分配ネットワークを使用して動作する。更に、本発明は、単一のＴＶチャネル増幅器３１２の使用に依拠するものでないことにも留意されたい。増幅は、直列の増幅器または一組の並列の増幅器によって行うことができ、すべてのダイプレクサが同じＴＶチャネル増幅器から増幅されたテレビジョン信号を受信するものではないようにできる。
【００４４】
図４は、着信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）信号伝送が、スプリッタ５０８によって３対のケーブル・モデムおよびハブ（３２４／３２８、３２５／３２９、および３２６／３３０）に分配される、超高容量の構成を示す。即ち、３つの小規模の分配ネットワーク（３２０、３２１、および３２２）のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ（３２４／３２８、３２５／３２９、および３２６／３３０）を有する。図４は、５０ポート・ネットワークあたり２０ユーザなどの、比較的高い使用率に適し得る。
【００４５】
ここでも、本発明が３対のケーブル・モデムおよびハブを備えた構成に限定されるものでないことに留意されたい。２つまたはそれ以上の幾つでも可能である。図４の構成を図３の構成と組み合わせて、幾つかの低使用率／低品質のサービス・ネットワークが１つのハブを共用し、他の高使用率／高品質のサービス・ネットワークが別のモデム／ハブ対を離れて動作させるようにすることができる。
【００４６】
図５は、ハブ３２８（図１〜４）によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータ５１６を使用することによって、中央サーバ５１２および複数のサーバ・モデム（５２０、５２４および５２８）を横切って分割可能である構成を示す。好ましい一つの実施形態では、次のように機能が割り振られる。中央サーバ５１２は、必要なときに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）からＰＰＰ　ｏｖｅｒ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰＰＰｏＥ）への変換、および他のローカルの価値付加機能を実行する。個々のサーバ・モデム（５２０、５２４および５２８）は、変調および復調タスクに加えて、クライアント・モデムのポーリングおよびデータのバッファリングに関連するタスクを実行する。ルータ５１６として使用するのに受け入れ可能な機器は、Ｌｉｎｋｓｙｓ　Ｒｏｕｔｅｒ　Ｍｏｄｅｌ（リンクシス・ルータ・モデル）　ＢＥＦＳＲ４１（アービン、ＣＡ　９２６１４のＬｙｎｋｓｙｓによって製造されている）である。当分野の技術者であれば、他のルータまたは好適なスイッチが代用可能である。
【００４７】
図５の構成は経済的な手法を提供し、例えば、別々の受動的同軸分配システムからサービスを提供されているユーザ間でのローカル通信を可能にする。図３に示されたシステムは本来は受動的同軸分配ネットワーク間でのローカル通信を提供するものであるが、図５に示されたシステムは、ローカル通信に、より高い容量を提供する。
【００４８】
図６は、図５と同様の構成を使用するが、ＴＶとインターネットとのバックホールに対する独立したソースを有する。図６は、図１〜５のケーブル３０４によって示されるような両方を提供する１つのソースを有するのではなく、ソース５３２からＴＶ信号を受け取り、ファイバ・インターフェース５３６を介してインターネットと接続する。
【００４９】
図７は、図５と同様の構成を使用するが、ＴＶとインターネットとの分割したソースを有する。図７は、図１〜５のケーブル３０４によって示されるような両方を提供する１つのソースを有するのではなく、ソース５３２からＴＶ信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース５４０を介してインターネットと接続する。
【００５０】
図８は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模ＭＤＵシステムから移動されてきた中央サーバ５１２を含むケーブル・ヘッドエンドを示す。これは、各建物におそらく８世帯ほどが入居するガーデンホーム型ＭＤＵ環境で特に価値を有するものである。ケーブル・モデム（または他の手段）によって搬送されるプロトコルが、ＰＰＰ　ｏｖｅｒ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）またはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）であってよいことに留意されたい。このＰＰＰｏＥプロトコルは公開標準である。
【００５１】
より具体的に言えば、図８は、カプラー５４４に接続されたハイブリッド・ファイバ同軸ＣＡＴＶネットワーク２００を示す。カプラー５４４の１つのポートがＴＶチャネル変調器バンク５４８に接続され、これがアンテナ５５２に接続される。カプラー５４４の他のポートは、ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）１２４に接続される。ＣＭＴＳ１２４は、インターネット５０４に接続されたルータ１１６に接続される。ＣＭＴＳ１２４とルータ１１６との間の第２の並列経路は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）とＰＰＰ　ｏｖｅｒ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）との間での変換および他の価値付加機能を実行する中央サーバ５１２を通る。ＣＡＴＶヘッドエンドの選択されたエレメントについての説明は、本発明の背景を提供するためのものであり、本発明に対する制限または必須のエレメントを構成するものではないが、ＣＡＴＶヘッドエンドに中央サーバを配置するための状況を提供するものである。
【００５２】
図９は、図８に示されたヘッドエンドと共に使用可能な、サーバの無い構成を示す。図９は、幾つかの散在してロードされるネットワーク（３２０、３２１および３２２）にサービスを提供するための単一の中央サーバ５２０を使用するために、図３に示されたようなスプリッタ５０６を使用する。
【００５３】
図１０は、図８に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。図１０は、ローカルＭＰＥＧ２ビデオサーバ（図示せず）、即ち、そのトラフィックがそのインターネット・データのトラフィックとインターリーブ可能であるローカルＭＰＥＧ２ビデオサーバを含むように変更することができる。こうした応用例は、単一のケーブル・モデムによって提供されるような、アクセス・バックホールの容量が制限されている状況で、非常に高いローカル容量を正当化するものである。
【００５４】
図１１は、バックホール容量を増やすために複数のケーブル・モデムが使用可能であることを示す。図４とは異なり、ルータ５６０および５６４の集合体のバンクが、一セット（組）のケーブル・モデム（３２４、３２５および３２６）と一組の中央モデム（５２０、５２４および５２８）との間にある。使用されるルータのタイプに応じて、各ユーザのトラフィックは複数のケーブル・モデムにわたって集めることができ、あるいは、ユーザのグループを特定のモデムに割り当てることができるが、それは、使用率に従って自動的に行うか、またはトラフィック・マネージャの管理の下で行う。この構成では、ケーブル・モデムと中央モデムとの割合が１対１である必要はないことに留意されたい。
【００５５】
図１２は、ケーブル・モデム３２４、ファイバ・インターフェース５３６、およびワイヤレス・インターフェース５４０を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。当分野の技術者であれば、本発明の範囲内で他のインターフェースが使用可能であることを理解されよう。例えば、ケーブル・モデムを１または複数のｘＤＳＬモデムに置き換えることができる。図１２は、システムをローカル・エリア・ネットワーク５６８に取付可能であることも示す。この構成の一例は大学の寮での応用例であり、この応用例では、ユーザは、Ｗｅｂのブラウジング、Ｗｅｂエンターテイメント・サービス、またはビデオ遠隔地間会議サービスのためのインターネット・アクセス、および自分達の大学の研究室／オフィスのネットワークへのアクセスを必要とするものである。
【００５６】
最終的な所見
当分野の技術者であれば、本発明の方法および装置が多数の応用例を有すること、および、本発明が、本発明をよりよく理解するために与えられた特定の例に限定されるものでないことを理解されよう。更に当分野の技術者であればわかるように、本発明の範囲は、本明細書に記載されたシステム・コンポーネントの変形物、改造物、および代用物の範囲をカバーするものである。例えば、開示されたトポロジの代替の実施形態では、ユーザのコンピュータ４２０との通信に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）または他の何らかの通信プロトコルを使用することができる。ＰＰＰ　ｏｖｅｒ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）（ＰＰＰｏＥ）が現在の好ましいプロトコルであるが、これはラップトップ・コンピュータにある機能が進化するにつれて、経時的に変わるものである。即ち、例えば図５のエレメント５１２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）からＰＰＰｏＥへの変換は実行しないが、ローカルな価値付加機能は依然として実行する場合がある。
【００５７】
上記で説明した図は、システム・レイアウトのハイレベルでの機能エレメントを示すようにしている。図面は、どのコンポーネントが個別のボックスに存在し、どれが共通のボックスで組み合わせられるか、ということを示すことを意図するものではない。例えば、図５には、別々のエレメントとしてエレメント５１２、５１６、５２０、５２４および５２８が示されている。これらのエレメントは共通のボックスの一部とすることができ、幾つかのエレメントはそのボックス内のカードとして存在する。
【００５８】
本発明を１または複数の受動的分配ネットワークの状況で開示した。当分野の技術者であれば、テレビジョン・チャネル増幅器３１２を避けてデータ伝送を効率的に経路指定するために実行されるものに類似した内容で能動的デバイスを迂回させることによって、本発明を特定の能動的デバイスを備えたネットワークに適用可能であることを理解されよう。
【００５９】
特許請求された本発明の範囲の法的な制限については、法的な等価物をカバーするように拡張された特許請求の範囲に述べている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、参照のために提供された、「Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｍｏｄｅｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」に関する同時係属の米国特許出願第０９／８１８３７８号に記載された基本システムを示す図である。
【図２】図２は、図１の一部を簡略化した図であり、その機能的な図面のエレメントが図３ないし図１２で再使用される。
【図３】図３は、ハブ３２８を、スプリッタ５０６を介して、３つの別々のダイプレクサ（３１６、３１７および３１８）に接続する方法を示す。ダイプレクサは、ハブ３２８の出力とＴＶチャネル増幅器３１２からの出力とを組み合わせて、単一のハブ３２８からインターネット・サービスを、そして増幅器３１２からＣＡＴＶサービスを、幾つかの別々の受動的同軸分配ネットワーク（３２０、３２１および３２２）に提供する。
【図４】図４は、３対のケーブル・モデムおよびハブ（３２４／３２８、３２５／３２９、および３２６／３３０）を介し、そしてスプリッタ５０８により、インターネット・バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）・サービスが提供される、超高容量コンフィギュレーションを示す。即ち、３つの小規模な分配ネットワーク（３２０、３２１、および３２２）のそれぞれは、それ自体のケーブル・モデムおよびハブ（３２４／３２８、３２５／３２９、および３２６／３３０）を有する。
【図５】図５は、ハブ３２８（図１〜４）によって実行される機能の組合せが、中央サーバをサーバ・モデムに接続するルータまたはスイッチ５１６を使用することによって、中央サーバ５１２および複数のサーバ・モデム（５２０、５２４、および５２８）を横切って分割可能である構成を示す。
【図６】図６は、図５と類似の構成を使用するが、ＴＶサービスおよびインターネット・バック・ホールサービスのための独立したソースを有するものを示す。図６は、図１〜５のケーブル３０４によって示されるような両方を提供する１つのソースを有するのではなく、ソース５３２からＴＶ信号を受け取り、ファイバ・インターフェース５３６を介してインターネットと接続する。
【図７】図７は、図５と類似の構成を使用するが、ＴＶおよびインターネット・バックホールのための独立したソースを有するものを示す。図７は、図１〜５のケーブル３０４によって示されるような両方を提供する１つのソースを有するのではなく、ソース５３２からＴＶ信号を受け取り、ワイヤレス・インターフェース５４０を介してインターネットと接続する。
【図８】図８は、経費および出張保守を削減するために、小規模ホテルまたは小規模ＭＤＵシステムから移動されてきた、ｃｏａＸｍｅｄｉａサーバを含むケーブルヘッドエンドを示す。
【図９】図９は、図８に示されたヘッドエンドと共に使用可能なサーバレスの構成を示す。図９では、幾つかの別々にロードされるネットワーク（３２０、３２１および３２２）にサービスを提供するために単一の中央モデム５２０を使用するために、図３に示されたようなスプリッタ５０６を使用する。
【図１０】図１０は、インターネット・バックホールを幾つかの中央モデムへ接続するためにルータまたはスイッチを使用する、図８に示されたようなケーブル・ヘッドエンドと共に使用するための代替の構成を示す。
【図１１】図１１は、バックホールの容量を増やすために複数のケーブル・モデム（３２４、３２５および３２６）が使用可能であることを示す。
【図１２】図１２は、ケーブル・モデム３２４、ファイバ・インターフェース５３６、およびワイヤレス・インターフェース５４０を混合することによって、バックホールが達成可能であることを示す。図１２はまた、システムがローカル・エリア・ネットワーク５６８に接続可能であることも示す。[0001]
This application claims priority from co-pending US Provisional Application No. 60 / 226,505, filed August 21, 2000.
This application is based on U.S. Provisional Application No. 60/193855, filed March 30, 2000, entitled "Architecture and Method for Automatic Distributed Distributed Gain Control for Modem Communications (architecture for automatic distribution type gain control for modem communications). And methods) based on the concepts described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 818,378.
[0002]
This application is also based on U.S. Provisional Application No. 60 / 115,646, filed Jan. 13, 1999 and is a co-pending application for "High Speed Data Communications Over Local Coaxial Cable". It is also based on the concept described in US patent application Ser. No. 09 / 482,836.
[0003]
For ease of reading, the application has had some headings added to make the internal organization of the specification clearer and easier to find specific discussions. These topic headings are for convenience only, not for limiting the text within a particular topic. In order to make the description clearer, general terms are used for the components. Certain terms used in the disclosed invention for suitable components to accomplish any purpose are related to whether the internal operation of the named component and alternative components use the same principles. And should be construed as including all technical equivalents that serve to achieve the same purpose. The use of such features to provide clarity is not to be misinterpreted as limiting the scope of this disclosure to the named components, unless expressly stated in the description or the appended claims. Not be.
[0004]
background
The demand for high-speed Internet access (HSIA) is evolving the telecommunications industry at a rate that has rarely been seen in the past. While the telegraph and telephone industry has positioned its networks as potential, the ever-changing technology has made it both costly and risky to invest in new delivery systems.
[0005]
Most of the current approaches for the distribution of Internet services in MDUs (complex housing units) use telephone lines in a "data above voice" configuration. Such an approach typically requires the selective identification and disconnection of each pair of phones, and the insertion of a modem function at the center end of the phone loop. Such an intrusive installation costs both money and time. Connecting to the user's PC (Personal Computer) or home network requires a second modem at the user end of the telephone pair. Since MDU telephone wiring generally has poorer crosstalk performance between pairs than external wiring and suffers from significant electrical intrusion, data is usually transferred through telephone loops in the building to ensure sufficient performance. Inserted above. The high frequency loss of the long telephone loop between the central office and the MDU significantly limits the possible bidirectional transmission rates of the long telephone loop.
[0006]
In places where the distance is short and the spectrum is abundant, the use of low-cost wireless data transmission is advantageous. However, this is not the case for densely located MDUs.
[0007]
Current cable environment
Cable modem Internet services have penetrated more than one million households and are extremely popular due to their exceptional speed. However, introducing cable modem services to MDUs presents problems due to the complex and irregular topology of TV coaxial wiring and the sharing of limited available upstream bandwidth. Many. Furthermore, the point of ingress interference in MDU coaxial distribution and home wiring is very difficult to identify, especially to isolate. Such ingress interference can cause disruption of interactive services to all users of the MDU and potential other users upstream of the MDU over a hybrid fiber coaxial (HFC) network. is there.
[0008]
Typically, both the cable modem and the telephone loop data modem interface with a PC using an Ethernet 10 baseT connection. This requires that a network interface card (NIC) be installed on each PC and PC network software be configured. This installation and / or configuration is often performed by a cable or telephone network provider, as the average PC user is usually not skilled in the art. In this way, the network provider is potentially responsible for PC problems, even for troubles not related to the network provider's work. This problem may be mitigated by the use of USB ("Universal Serial Bus Standard") ports, but most PCs do not. In the case of hotels / motels, users generally do not need networking between themselves and are skilled in reconfiguring their PCs each time they rent a room or return to their home or office. Are rare, and users who are willing to do so are rare.
[0009]
Coaxial distribution systems, such as those found in MDU, hotel, hospital, and university campus facilities, that can be serviced by cable, satellite, or broadcast network operators, typically provide services to apartments or rooms. Configured as a passive "tree and branch" system using deployable taps or couplers and splitters and / or relatively long coaxial cable runs. Such passive distribution configurations often service 30 to 100 rooms or apartments, and the level of the TV signal provided to each apartment or hotel room is typically in the range of 10 dB. It is configured as follows. These coaxial distribution systems typically have losses in the range of 15 dB to 45 dB (at typical MDU TV service frequencies) and typically ensure sufficient signal levels for the user For this purpose, it is supplied from a centralized one-way broadband TV channel amplifier. Large high-rise MDUs and hotels typically include several centralized amplifiers, each feeding a passive coaxial distribution subsystem that services a separate area or floor of the building.
[0010]
opportunity
While the spectrum used for MDU TV services is typically below 750 MHz, components such as coaxial cables used in the distribution of these services can handle frequencies above 1 GHz. Passive splitters and couplers (collectively referred to as "coupling devices") are typically only rated for use in the TV band, but generally carry robust digital signals up to 1 GHz. , And / or port isolation. When operating at these frequencies, simple equalization can be used in digital receivers because the loss per unit length of coaxial wiring in a building helps to attenuate the echo rather than be a problem.
[0011]
In addition, ingress interference is much less at frequencies above the frequency of the TV channel and is included by the one-way nature of the central TV channel amplifier, and at least above the downstream channel frequency of the TV, any ingress interference Also do not leave the MDU and interfere with the HFC cable network.
[0012]
Based on this evidence, it is clear that there is an opportunity to use the high frequency spectrum of an in-building distribution system for coaxial-based services, such as HSIA services that use robust digital modulation techniques. The spectrum available above the TV channel on the in-building coaxial cable can be split arbitrarily until high speed data is provided in both directions. Although the field strength of the radiation of portable cellular handsets is relatively high, it is advisable to operate at frequencies above 900 MHz, although this is not a requirement. When using currently installed splitters and couplers, it is better to maintain frequencies below 1 GHz. The available 100 MHz of this available spectrum is sufficient to meet the demands of 50 to 100 users or client modems for statistical two-way Internet access. If higher capacity is required, additional downstream spectrum can be allocated to the band between 1 GHz and about 1.6 GHz, provided that a higher frequency designated splitter is substituted. Yes, higher capacity can also be obtained by moving the frequency spectrum down. With such high one-way capacity, it is possible to provide additional digital video-on-demand (VOD) services in either the Internet Protocol (IP) format or the proprietary MPEG2 format. is there. For upstream transmission, frequencies in the range of 850 MHz to 950 MHz are useful in the most preferred embodiment. This single upstream spectrum provides sufficient traffic capacity and simplifies control.
[0013]
Brief overview of disclosure
The present disclosure is based on the teachings of the above referenced '378 and' 836 applications that take advantage of the in-building coaxial distribution topology and performance to provide HSIA services. More specifically, the present disclosure addresses the breadth and economic development of Internet access and other data / telephone and video service applications within the context of hotels, large and small multi-family homes / stores. Add to previous disclosures by identifying some shared coaxial distribution Internet access configurations to facilitate economic capacity scaling and topological function redistribution for expansion It is.
[0014]
One object of the present invention is to distribute data to a set of local modems at the distal end of a multipoint network, such as a coaxial tree and branch type cable television distribution network, to provide cable television. The purpose of the present invention is to enable bi-directional communication between a device connected to a local modem and a set of one or more central modems, while using existing distribution network components used for signal distribution.
[0015]
It is another object of the present invention to provide an option for efficient capacity scaling to compensate for the growth of one or more types of data over a multipoint network.
[0016]
It is another object of the present invention to provide an option to move one or more functions from a building with a distribution network to a cable headend to reduce individual building costs and travel maintenance. It is.
[0017]
These and other advantages of the present invention will be apparent from a reading of the following detailed description.
DETAILED DESCRIPTION OF THE DISCLOSED EMBODIMENT
architecture
FIG. 1 is a diagram showing the overall architecture. FIG. 1 can be subdivided into four groups (clusters) of components. The first cluster is a cable TV (CATV) headend device 100. The second cluster is a hybrid fiber coaxial (HFC) distribution network 200. The third cluster is the on-premise coaxial distribution equipment 300 that can exist in similar situations, such as an MDU or hotel. The last cluster is a cluster 400 of devices in the user's room. Clusters 300 and 400 include the elements of the present invention. According to industry regulations, the CATV headend and the Internet are the upstream ends of FIG. 1 for cable TV and IP data, respectively. The television set or computer in the user's room is the downstream point. Upstream data transmission proceeds in the upstream direction toward the upstream end. Downstream transmission proceeds in the downstream direction toward the downstream end. That is, a component on the data path receives a downstream data transmission from its upstream end and an upstream data transmission from its downstream end.
[0018]
Next, the contents of each cluster will be described. In cluster 100, cable TV signals are provided to HFC distribution network 200 via connection 104. The source of the cable TV signal may be from conventional equipment, represented by a CATV service element 108 connected to one leg of the coupling device 106. Digital communication signals from the Internet 504 travel via the Internet connector cable 112 to the router 116, which communicates with the Internet service manager 120. Digital communication signals pass through the cable modem terminal system 124 and the coupling device 106 as they move downstream from the router 116 to the connection 104 to the HFC distribution network 200. The description of selected elements of the CATV headend is intended to provide a background for the present invention and does not constitute a limitation or essential element of the present invention.
[0019]
In the cluster 300, an incoming signal from the HFC distribution network 200 is carried over a cable 304 to a coupling device 308, such as a directional coupler. The coupling device 308 is connected to the input of the TV channel amplifier 312. The output of the TV channel amplifier 312 is passed to the low pass port of the diplexer 316, and then to a set of one or more coupling devices forming a tree and branch distribution network terminating in a series of TV coaxial receptacles 404. Passed. Care must be taken when choosing a diplexer so that the operating range of the diplexer includes the relevant range above the frequencies normally used for cable television channels.
[0020]
Techniques for tree and branch networks suitable for distribution of cable TV signals are well known to those skilled in the art. Thus, to avoid unnecessary confusion, the tree and branch network 320 is shown with only a few coupling devices and connecting cables, rather than with all the components for the tree and branch network. In a typical application, the tree and branch network 320 is connected to 50 or more coaxial receptacles 404.
[0021]
Coupling device 308 and diplexer 316 form a parallel path around TV channel amplifier 312. This parallel path has a cable modem 324 at the upstream end of the parallel path and a data hub 328 ("hub") at the downstream end. That is, the signal can be sent to the TV channel amplifier 312 and the cable modem 324 by using the splitter and the combiner. 316 is used to combine the amplified CATV and data signals and pass them together to the lower distribution network. As described above in the '836 application and described below, data hub 328 performs several functions for various client modems 408. In FIG. 1, some key functions of the hub are represented as a network interface card (“NIC”) 340, a protocol converter 336, and an RF modem 332. Hub 328 handles buffering for both upstream and downstream communications and handles the management of various client modems, so there is no bus connection on the upstream channel.
[0022]
In cluster 400, client modem 408 connects to diplexer 406. The diplexer 406 is connected to the coaxial receptacle 404. A conventional TV coaxial cable 412 connects the television 416 to the low pass port of the diplexer 406. Client modem 408 is connected to the high pass port of diplexer 406. In subsequent figures, client modem 408 is shown as sand dollar in honor of the name of the assignee of this device. The user connects the downstream device 420 to the client device using an appropriate port connector for connection to the user's downstream device 420, such as a personal computer ("PC") as shown in FIG. It can be connected to the data code 424 of the modem 408. Downstream device 420 is likely to be a desktop or laptop personal computer, but may be any other device with the ability to interface with external sources of digital data. One such example is in the area of devices known as PDAs ("Personal Digital Assistants"). That is, the present invention enables communication between the downstream device 420 and the Internet 504 by substantially using the existing infrastructure used to deliver cable TV signals to the user's television 416. To
[0023]
In this arrangement, a single, commercially available DOCSIS compliant cable modem 324 is provided to meet the statistical data needs of multiple users connected via a passive in-building coaxial distribution system. used.
[0024]
At the user or client end of the system, a very simple modem interface is used to interface with the user's computer 420 via an existing serial, parallel, or USB port. In this way, no NIC card or network configuration is required on the user's PC. A point-to-point protocol (PPP) is carried on the RF channel of the in-building coaxial distribution 320 to the central RF modem 332 in the hub 328. Note that although PPP is the presently preferred embodiment, other protocols can be used instead of PPP.
[0025]
A protocol converter 336 is provided between the central RF modem 332 and the shared DOCSIS compliant cable modem 324. This protocol converter 336 converts the data format between the point-to-point protocol used by the PC (or some other protocol) and the IP used by the DOCSIS cable modem's Ethernet port. To convert. That is, an arbitrary IP protocol such as TCP / IP or UDP / IP is carried transparently with the Internet 504. In either direction of transmission, special prioritization can be used for traffic requiring low latency, such as IP voice or multimedia.
[0026]
The protocol converter 336 connects many client modems and their PCs to one or several DOCSIS-compliant cable modems (a single cable modem is shown in FIG. 1 to avoid confusion). Also acts as a proxy server to connect to (if needed). This includes providing an IP address to a PC in response to a PPP connection request. The protocol translator 336 translates one or more socket addresses that uniquely identify the sessions or windows running on each PC, which do so on the IP network 504. This is for presenting a unique socket address to the server.
[0027]
If desired, from a headend service management perspective, many client PCs can be as if they were connected via individual cable modems. That is, the information of the associated user PC MAC and assigned IP address is gathered from the protocol converter and interfaced to the Internet headend service management 120 which also manages the single user cable modem service. Is provided to the head end.
[0028]
Retransmission
In one embodiment, in a single downstream "channel" with a center frequency of approximately 970 MHz, 15M symbols / sec binary phase shift keying ("BPSK") or quadrature phase shift keying ("QPSK"). use. High symbol rates are planned that can provide at least 30 Mb / s net downstream data capacity. In the current embodiment, a center frequency of 980 MHz to 985 MHz is used. This particular center frequency is not essential unless it is within the frequency band indicated in this description and suffers from interference from other sources.
[0029]
The downstream signal is transmitted continuously and formatted in a standard MPEG2 / DVB structure. An MPEG2 frame contains a total of 204 bytes, one framing (hex 47) / super framing (reciprocal of hexadecimal 47) bytes, 187 information bytes, and 16 forward error correction (FEC) bytes. A specific reserved MPEG2 "packet identification" (PID) code is used to indicate that the following information bytes are a specific type of data, not a digital video or idle frame.
[0030]
Conventional synchronized scrambling is used for spectral reasons, and the 16-byte FEC field is always reserved or used for error correction. These structures facilitate the use of the same industry standard commercial set-top technology in both data and digital TV applications. Frame interleaving, although usable, can delay latency-sensitive traffic and is not used for passive coaxial distribution in buildings because it is not needed for error prevention purposes.
[0031]
In one embodiment, the upstream transmission on the coaxial in the building uses a BPSK modulated 915 MHz RF signal carrying a 15 Mb / s digital stream. Upstream transmissions are only allowed from one client modem at a time as specified by the downstream "polling" contained in the downstream data control envelope. That is, no upstream signal collision occurs. The upstream signal includes a preamble signal, which precedes the sync byte and is ramped up in level. This preamble is followed by the source address, length field, and data of the scrambled client modem. The length of the data field depends on the amount requested by the central modem or the amount of upstream data buffered at the client modem. As with the downstream direction, special provisions are made for the need for low-latency traffic.
[0032]
Coaxial path loss compensation
The path loss between each client modem 408 and the central RF modem 332 varies with coaxial distribution topology and loading variations. The system is designed to accept a loss of 40 dB or more.
[0033]
The change in loss in the downstream direction is compensated by an automatic gain control ("AGC") function stored in each client modem receiver.
The upstream AGC approach involves adjusting each client modem transmitter, which adjusts the client modem transmitter signals to be approximately equal when arriving at the central modem upstream receiver. I do.
[0034]
Each time a data burst is sent to client modem 408, the previously transmitted burst from that client modem may be above or below the ideal level required by the receiver in central RF modem 332. An additional bit is included to indicate if This bit is used by client modem 408 to slightly adjust the level of the next transmitted burst up or down. That is, all signals that the central RF modem 332 receives from every client modem are slightly aligned in level and cycle upward and downward. This is an ideal situation because upstream BPSK receivers have an acceptable input signal range that is wider than the small level changes received. This type of control system is fast and inherently stable to changes in transmission path attenuation.
[0035]
Technology
One embodiment of the present invention uses available low cost commercial RF and digital technologies. An alternative embodiment includes a client modem receiver using a tuner / demodulator chipset commonly used in satellite set-top boxes.
[0036]
In one alternative embodiment, it is necessary to move most functions to a pair of custom chips, one being a small RF analog chip and the other a semi-custom chip containing digital functions. With the development of this technology, client modems can be part of a coaxial cord assembly, resulting in a small mobile phone size that can save considerable power.
[0037]
The hub 328 is currently built using an ordinary rack mounted, low cost, PC motherboard with an RF / protocol board 336 and one or more 10baseT NIC interfaces 340. It can be mounted on a wall adjacent to an existing building TV distribution amplifier 312 with one or more commercially available cable modems 324. Those skilled in the art will appreciate that there are a variety of server platform options that can be configured with or without disks.
[0038]
Installation
As shown in FIG. 1, only two coaxial coupling devices 308 and 312 need be added to the central installation, to which a conventional cable modem 324 and hub 328 are attached. The client modem is easily introduced by the end user between the TV coaxial receptacle 404 and the TV set 416 (if any). Next, the associated transformer cube (not shown in FIG. 1) is plugged into a nearby electrical outlet and the data code 424 is plugged into the user's PC. No configuration of the PC's network stack is required, and a true plug-and-play high-speed Internet access service is provided.
[0039]
Overview of basic configuration
The system offers an economical approach for MDU or hotel high speed internet access that works well over existing in-building coax.
[0040]
The system is DOCSIS compliant as seen by the headend networking elements, is compatible with existing cable modem operation and service practices, and is further reconfigured for the PC or Ethernet on the user's PC. (Registered trademark) Provides simple end-user installation without the need to install a NIC card. The installation of common equipment in each MDU is very simple and does not require trucking or booking appointments to serve each customer. In fact, client modems are mailable and easier to connect than VCRs.
[0041]
This approach isolates internal MDU ingress interference from the main HFC network and improves bandwidth management and efficiency, especially in the upstream or return direction.
Using a simple "enabler" that places a connection icon on the desktop and activates the PC's existing PPP direct connection function, a multi-megabit multi-bit via the PC's existing parallel or USB port Internet access is achieved. The "enabler" can be loaded from the hub 328 via the PC's existing serial connector, rather than a floppy disk or CD.
[0042]
Alternate configuration
FIG. 2 is a simplification of the relevant parts of FIG. 1 to emphasize the differences between the basic configuration described above and various alternative configurations. Note that the multi-level splitter found in the tree and branch network 320 is simply shown as a single element with 50 terminal branches. In FIG. 2, the coaxial distribution network 320 is shown with branches labeled 1, 2, 3, 48, 49, and 50. The following description of the coaxial distribution network simply shows lines representing a number of terminal branches. The particular numbers 50 are provided merely to illustrate the environment and do not limit the invention.
[0043]
FIG. 3 shows how the hub 328 is connected via splitter 506 to three separate diplexers (316, 317 and 318). The diplexer connects the output from the hub 328 and the TV channel amplifier 312 to provide Internet service from a single hub 328 to several separate passive coaxial distribution networks (320, 321 and 322). This arrangement is very economical for a large number of rooms or households when the percentage of subscribers is small or the capacity of services per user is limited to low data rates due to potentially low rates. Distribution is provided. Note that the use of three diplexers and three passive coaxial distribution networks is for illustrative purposes. This arrangement operates using two or more diplexer / distribution networks as long as the collective use of hub 328 is performed within the technical limitations of the hub and the quality of service for the end user is acceptable. I do. Also note that the present invention does not rely on the use of a single TV channel amplifier 312. Amplification can be provided by a series amplifier or a set of parallel amplifiers, such that not all diplexers receive the amplified television signal from the same TV channel amplifier.
[0044]
FIG. 4 illustrates an ultra-high capacity configuration where incoming Ethernet signaling is distributed by splitter 508 to three pairs of cable modems and hubs (324/328, 325/329, and 326/330). Is shown. That is, each of the three smaller distribution networks (320, 321, and 322) has its own cable modem and hub (324/328, 325/329, and 326/330). FIG. 4 may be suitable for relatively high utilization, such as 20 users per 50 port network.
[0045]
Again, note that the invention is not limited to configurations with three pairs of cable modems and hubs. Any number of two or more is possible. Combining the configuration of FIG. 4 with the configuration of FIG. 3, some low utilization / low quality service networks share one hub, and other high utilization / high quality service networks use another modem. / Hub pairs can be operated separately.
[0046]
FIG. 5 shows that the combination of functions performed by hub 328 (FIGS. 1-4) uses central router 512 and multiple server modems (520, 520, 520) by using router 516 to connect the central server to the server modem. 524 and 528). In one preferred embodiment, the functions are allocated as follows. The central server 512 performs conversion from Ethernet to PPP over Ethernet (PPoE) and other local value-adding functions when needed. The individual server modems (520, 524 and 528) perform tasks related to polling and data buffering of the client modem in addition to the modulation and demodulation tasks. An acceptable device for use as router 516 is the Linksys Router Model BEFSR41 (manufactured by Lynksys of Irvine, CA 92614). Other routers or suitable switches can be substituted by those skilled in the art.
[0047]
The arrangement of FIG. 5 provides an economical approach, for example, allowing local communication between users being served from separate passive coaxial distribution systems. While the system shown in FIG. 3 originally provides local communication between passive coaxial distribution networks, the system shown in FIG. 5 provides higher capacity for local communication.
[0048]
FIG. 6 uses a similar configuration as FIG. 5, but has independent sources for the TV and Internet backhaul. FIG. 6 receives TV signals from a source 532 and connects to the Internet via a fiber interface 536, rather than having one source providing both as shown by cable 304 in FIGS.
[0049]
FIG. 7 uses a configuration similar to that of FIG. 5, but with separate sources for TV and the Internet. FIG. 7 receives TV signals from a source 532 and connects to the Internet via a wireless interface 540, rather than having one source providing both as shown by cable 304 in FIGS.
[0050]
FIG. 8 shows a cable headend including a central server 512 that has been moved from a small hotel or small MDU system to reduce costs and on-site maintenance. This is particularly valuable in a garden home MDU environment, where perhaps about eight households reside in each building. Note that the protocol carried by the cable modem (or other means) may be PPP over Ethernet or Ethernet. This PPPoE protocol is a public standard.
[0051]
More specifically, FIG. 8 shows a hybrid fiber coaxial CATV network 200 connected to a coupler 544. One port of coupler 544 is connected to TV channel modulator bank 548, which is connected to antenna 552. Another port of coupler 544 is connected to cable modem termination system (CMTS) 124. The CMTS 124 is connected to the router 116 connected to the Internet 504. A second parallel path between the CMTS 124 and the router 116 is through the central server 512, which performs the conversion and other value-adding functions between Ethernet and PPP over Ethernet. The description of selected elements of the CATV headend is intended to provide a background for the present invention and does not constitute a limitation or essential element to the present invention, but a central server located at the CATV headend It provides a context for doing so.
[0052]
FIG. 9 shows a serverless configuration that can be used with the headend shown in FIG. FIG. 9 illustrates a splitter 506 as shown in FIG. 3 for using a single central server 520 to service several sparsely loaded networks (320, 321 and 322). Use
[0053]
FIG. 10 shows an alternative configuration for use with a cable headend as shown in FIG. FIG. 10 can be modified to include a local MPEG2 video server (not shown), ie, a local MPEG2 video server whose traffic can be interleaved with the Internet data traffic. Such an application justifies very high local capacities in situations where access backhaul capacities are limited, such as provided by a single cable modem.
[0054]
FIG. 11 shows that multiple cable modems can be used to increase the backhaul capacity. Unlike FIG. 4, a bank of aggregates of routers 560 and 564 is provided between a set of cable modems (324, 325 and 326) and a set of central modems (520, 524 and 528). is there. Depending on the type of router used, each user's traffic can be gathered across multiple cable modems, or a group of users can be assigned to a particular modem, which will automatically Or under the control of the Traffic Manager. Note that in this configuration, the ratio of cable modem to central modem does not need to be one-to-one.
[0055]
FIG. 12 shows that backhaul can be achieved by mixing cable modem 324, fiber interface 536, and wireless interface 540. Those skilled in the art will appreciate that other interfaces can be used within the scope of the present invention. For example, a cable modem can be replaced with one or more xDSL modems. FIG. 12 also shows that the system can be attached to a local area network 568. One example of this configuration is an application in a college dormitory, in which users provide Internet access for web browsing, web entertainment services, or video teleconferencing services, and their own. It requires access to a university lab / office network.
[0056]
Final findings
Those skilled in the art will appreciate that the method and apparatus of the present invention have numerous applications, and that the present invention is limited to the specific examples given to better understand the present invention. It will be understood that it is not. Further, as will be appreciated by those skilled in the art, the scope of the present invention covers a range of modifications, adaptations, and substitutions of the system components described herein. For example, in alternative embodiments of the disclosed topology, communication with the user's computer 420 may use Ethernet or some other communication protocol. While PPP over Ethernet (PPPoE) is the currently preferred protocol, it will change over time as certain features of laptop computers evolve. That is, for example, element 512 of FIG. 5 does not perform the conversion from Ethernet to PPPoE, but may still perform the local value-adding function.
[0057]
The figures described above are intended to show the functional elements at a high level of the system layout. The drawings are not intended to show which components are in separate boxes and which are combined in a common box. For example, FIG. 5 shows elements 512, 516, 520, 524 and 528 as separate elements. These elements can be part of a common box, and some elements exist as cards in that box.
[0058]
The invention has been disclosed in the context of one or more passive distribution networks. One of ordinary skill in the art will appreciate the present invention by bypassing the television channel amplifier 312 and bypassing active devices with content similar to that implemented to efficiently route data transmission. It will be appreciated that it is applicable to networks with certain active devices.
[0059]
Legal limitations on the scope of the invention as claimed are set forth in the appended claims, which cover legal equivalents.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a basic system described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 818,378 relating to “Architecture and Method for Automatic Distributed Distributed Gain Control for Modem Communications” provided for reference. It is.
FIG. 2 is a simplified view of a part of FIG. 1, the functional drawing elements of which are reused in FIGS. 3 to 12;
FIG. 3 shows how the hub 328 is connected via a splitter 506 to three separate diplexers (316, 317 and 318). The diplexer combines the output of hub 328 with the output from TV channel amplifier 312 to provide Internet service from a single hub 328 and CATV service from amplifier 312 to several separate passive coaxial distribution networks ( 320, 321 and 322).
FIG. 4 provides Internet backhaul service through three pairs of cable modems and hubs (324/328, 325/329, and 326/330), and by splitter 508. 2 shows an ultra-high capacity configuration. That is, each of the three smaller distribution networks (320, 321, and 322) has its own cable modem and hub (324/328, 325/329, and 326/330).
FIG. 5 illustrates that the combination of functions performed by hub 328 (FIGS. 1-4) uses centralized server 512 and multiple servers by using a router or switch 516 that connects the central server to a server modem. FIG. 5 illustrates an arrangement that can be split across server modems (520, 524, and 528).
FIG. 6 shows a configuration using a similar arrangement to FIG. 5, but with separate sources for TV service and Internet backhaul service. FIG. 6 receives TV signals from a source 532 and connects to the Internet via a fiber interface 536, rather than having one source providing both as shown by cable 304 in FIGS.
FIG. 7 shows an arrangement that uses a similar arrangement to FIG. 5, but has separate sources for TV and Internet backhaul. FIG. 7 receives TV signals from a source 532 and connects to the Internet via a wireless interface 540, rather than having one source providing both as shown by cable 304 in FIGS.
FIG. 8 illustrates a cable headend including a coreXmedia server that has been moved from a small hotel or small MDU system to reduce costs and business trip maintenance.
FIG. 9 shows a serverless configuration that can be used with the headend shown in FIG. In FIG. 9, in order to use a single central modem 520 to provide service to several separately loaded networks (320, 321 and 322), a splitter 506 as shown in FIG. use.
FIG. 10 illustrates an alternative configuration for use with a cable headend as shown in FIG. 8, using a router or switch to connect the Internet backhaul to several central modems. Is shown.
FIG. 11 illustrates that multiple cable modems (324, 325 and 326) can be used to increase the capacity of the backhaul.
FIG. 12 illustrates that backhaul can be achieved by mixing a cable modem 324, a fiber interface 536, and a wireless interface 540. FIG. 12 also shows that the system can connect to a local area network 568.

Claims

Providing bidirectional data communication between at least one central modem and a set of client modems mounted at the distal end of an in-building coaxial distribution network adapted to distribute cable television signals Component architecture for
a) at least one signal amplifier for amplifying a television signal in a first frequency band;
b) at least one central modem for transmitting data to a set of client modems for receiving upstream transmissions from individual client modems, wherein the upstream transmission and the downstream transmission are the first transmission; A central modem, which occurs in a frequency band above the
c) at least one network access device,
a. Transmitting data upstream from one of said at least one central modem to a network, wherein said central modem is receiving data transmission from one of said client modems, and said client modem is Receiving said data from a device downstream of the client modem,
b. Receiving a downstream transmission of data from the network for transport to the central modem, the central modem transmitting the data for use by at least one device downstream of a client modem. Transport to client modem,
A network access device;
d) at least one signal for combining an output from one of the at least one signal amplifier with an upstream transmission and a downstream transmission between the at least one central modem and the client modem; Architecture with two diplexers.

The method of claim 1, wherein a transmission carried downstream from the at least one network access device to the at least one central modem undergoes a protocol conversion between the network access device and the central modem. The described architecture.

A first network access device communicates with a first central modem in communication with a first diplexer and a second diplexer, wherein the first diplexer communicates a signal of one of the at least one signal amplifier. Connected to an output of an amplifier and a first distribution network comprising a first set of client modems, the second diplexer comprising: an output of one of the at least one signal amplifier; The architecture of claim 1, connected to a second distribution network comprising a second set of modems.

A first network access device,
a) a first central modem connected to a first diplexer, wherein the first diplexer has an output of one of the at least one signal amplifier and a first of a client modem; A first central modem connected to a first distribution network comprising a set, and b) a second central modem connected to a second diplexer, said second diplexer comprising: Communicating with a second central modem, which is connected to an output of one of the at least one signal amplifier and a second distribution network comprising a second set of client modems;
The architecture of claim 1.

5. The architecture of claim 4, wherein said first network access device and said second network access device are cable modems that access the Internet via a connection located at a cable headend. .

A first network access device communicates with a central server, said central server comprising:
a) a first central modem connected to a first diplexer, wherein the first diplexer has an output of one of the at least one signal amplifier and a first of a client modem; A first central modem connected to a first distribution network comprising a set, and b) a second central modem connected to a second diplexer, said second diplexer comprising: Communicating with a second central modem, which is connected to an output of one of the at least one signal amplifier and a second distribution network comprising a second set of client modems; One central server services at least two distribution networks;
The architecture of claim 1.

7. The architecture of claim 6, wherein said central server performs protocol conversion such that downstream transmissions are converted from Internet Protocol to Point-to-Point Protocol.

A central server is disposed with and connected to the cable headend equipment, and a downstream output from the cable headend is connected to a cable television channel and a third party cable modem. The architecture of claim 1, wherein the architecture is configured to include data communication to the at least one central server and data communication from the central server to at least one network access device.

9. The architecture of claim 8, wherein said data communication from said central server is a point-to-point protocol.

At least two network access devices are connected to a first router, wherein the first router is connected to a second router, wherein the second router comprises:
a) a first central modem connected to a first diplexer, wherein the first diplexer has an output of one of the at least one signal amplifier and a first of a client modem; A first central modem connected to a first distribution network comprising a set, and b) a second central modem connected to a second diplexer, said second diplexer comprising: Connected to a second central modem, the output of one of the at least one signal amplifier being connected to a second distribution network comprising a second set of client modems. ,
The architecture of claim 1.

The architecture of claim 10, wherein a first said network access device is connected to a first network and a second said network access device is connected to a second network.

The invention described and illustrated herein and in the referenced drawings.