JP3725867B2 - 光同軸ハイブリッド伝送網を用いて多重インターネット接続サービスを提供する装置 - Google Patents
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Description
発明の属する技術分野
本発明は、通信システムに関し、特に、光同軸ハイブリッド伝送網を用いて多重インターネットサービス接続を提供する装置に関し、データ上り帯域において用いられる周波数帯域を分割することにより多重インターネットサービス接続を提供する。
【0002】
背景
ケーブルTV網は、広い領域に渡って大勢の加入者にケーブルTVサービスを提供する。多くのケーブルTV業者は、ケーブルシステムの基盤構造で部分的に信号伝送用として光ケーブルを使用する傾向がある。光ケーブルを使用することにより、ケーブルシステムの双方向通信開発に拍車をかけていた。ケーブル通信において、従来の電話線を用いることより遥かに速いケーブルライン、例えば、光同軸ハイブリッド伝送網を用いて信頼性の有る、且つ、効率的な双方向通信を提供することにより、加入者にとってインターネット接続からケーブル通信に至るまで多様なサービスを受けるようにしている。
【0003】
全世界のコンピュータ網に相互接続されているインターネットは、ダウンロード及び視聴するのに大きい帯域幅が求められるオーディオ、ビデオ、グラフィック及びテキストを含むマスメディアコンテンツを提供する。大部分のインターネットサービス業者(ISP;Internet Service Provider)は、加入者が公衆交換電話網(PSTN;Public Switched Telephone Network)からシリアル電話ラインを経由してインターネットを接続することができるようにしている。公衆交換電話網PSTNは、データ伝送速度が14,000bps、28,000bps、33,600bps、56,000bpsで、10Mbps〜30Mbpsのデータ伝送速度を有するケーブルTV網で用いる同軸ケーブル又は光同軸ハイブリッド伝送網のデータ伝送速度よりは遥かに遅い。
【0004】
インターネット需要の爆発的な増加により、多くの加入者はケーブルTV網のより大きい帯域幅を用いてインターネット及びその他のコンピュータ網に接続しようとする。ケーブルモデムは、ケーブルTV網を介してインターネット、イントラネット、近距離通信網及びその他のコンピュータ網に加入者がより速い速度で接続することができるようにする。このようなケーブルモデムは、インターネット及びその他のコンピュータ網に約30Mbpsほどのダウンロードデータ速度でケーブルTV網を介してデータ接続を支援する。
【0005】
最近、インターネットサービス業者ISPは、加入者が光同軸ハイブリッド伝送網を介してインターネットに接続することができるようにして、インフラストラクチャー費用を節減することができる。更に、一つ以上のISPが一つのケーブルTV網を用いて加入者がデータサービスを利用することができるようにして追加の費用を節減することができる。
【0006】
図1は、デジタルデータ伝送を目的にケーブルモデムを利用する従来の双方向光同軸ハイブリッド伝送システムのフロック図を示す。上記システムは、ケーブルモデム伝送システム(CMTS;cable modem termination system)100、200と、ISP1及びISP2のホストサーバにあり、CMTS100及び200にそれぞれ接続されている動的ホスト構成プロトコル(DHCP;Dynamic Host Configuration Protocol)サーバ102、202と、伝送ライン50、例えば、光同軸ハイブリッド伝送網ラインと、複数個のケーブルモデム112、212と、加入者装置114、214及び128とを含み、DHCPサーバ102、202は、IP網で各々の加入者114、214に構成パラメータやIPアドレスを動的に割当てる。
【0007】
伝送ライン50は、ケーブルTV RF信号をCMTS100、200からの各RFデータ信号と混合するミキサー104と、混合されたRF信号を光信号に変換して伝送する光伝送器(OTX)106と、下り伝送において光信号を再び混合されたRF信号に変換し、上り伝送において各々の加入者装置114からのRF信号を光信号に変換する光網終端装置(ONU)108と、伝送された混合RF信号をケーブルモデム112、212を介して各々の加入者装置114、214に分配するタップ110と、光網終端装置108からの光信号を再びRF信号に変換する光受信器(ORX)120と、16MHz以下の伝送キャリア周波数をフィルタリングして除去する16MHz高域通過フィルタ122と、フィルタリングされたRF信号をCMTS100、200に分配する分配器124とを含む。
【0008】
CMTS100、200の各々の主要機能は、(1)データネットワーク、例えば、インターネット130からの信号を受信し、上記信号のフォーマットを変更、例えば、マイクロウェーブ信号をケーブル網において伝送するのに適した電気信号に変更し、(2)ケーブルシステムによって受信されたデータに対する適当なメディアアクセス制御(MAC;media access control)レベルパケットヘッダを提供し、(3)ケーブルシステムへ/からのデータを変復調する。
【0009】
各々のDHCPサーバ102、202は、加入者が固定された一定時間の間にIPアドレスを自動的に得られるようにし、時間満了されたIPアドレスを他の加入者に再割当し、加入者装置の動作に求められる追加構成パラメータを提供する。
【0010】
ミキサー104は、ケーブルTV RF信号を変調されたRF信号と混合し、混合されたRF信号を出力する。次に、混合されたRF信号は、光伝送器106で光信号に変換され、光ケーブル116を介して光網終端装置108に伝送される。光網終端装置108は、伝送された光信号を混合されたRF信号に再び変換し、同軸ケーブル118を介してタップ110に伝送する。タップ110は、混合されたRF信号をケーブルモデム112、212やケーブルコンバータ126を介して加入者装置にそれぞれ分配する。
【0011】
ケーブルモデム112は、データ下りストリームにおいて変調されたRF信号をデジタル信号に復調し、復調されたデジタルデータを加入者装置114に伝送する。データ上りストリームにおいては逆に動作する。すなわち、デジタルデータは、ケーブルモデムに伝送され、デジタルデータがRF信号に変換される。一旦、CMTSがRF信号を受信すると、デジタルデータに復調した後、ホストサーバにデジタルデータを伝送する。
【0012】
DHCPサーバ102は、動的ホスト構成プロトコルを基盤にして、IPアドレスを加入者装置114に自動的に割当てる。IPアドレスの割当過程は、以下に詳細に説明する。
【0013】
ケーブルシステムにおいて、デジタルデータは、RFキャリア信号を通して伝送される。CMTS100または200は、データ下りストリームにおいてデジタルデータを伝送ライン50を介して加入者装置114または214に伝送されるRF信号に変調する。上記ネットワークにある各々のCMTSは、各々が個別のISPに関連するサブインターペースを有する。各々のサブインターペースには、上記サブインターペースに関連する特定ISPに対する唯一の経路を含む特定フォワードテーブル、例えば、公知のCisco−VRFが割当てられる。
【0014】
伝送ライン50を介してCMTS100または200に各々接続されたケーブルモデム112または212は、基本的に下記の過程を通じて、特定ISP、例えば、ISP1またはISP2に接続される。
各々のケーブルモデム112または212が最初起動をし、DHCP要請信号をDHCPサーバ102または202に中継するCMTS100または200に伝送する。
既に該当分野に公知にされたMACアドレス基盤認証過程の後、DHCPサーバ102、202は、要請されたISPに属する割当IPアドレスをCMTS100または200に再度伝送する。
CMTS100または200は、該当加入者IDを各々のケーブルモデム112または212に割当て、上記加入者IDをIPアドレスが属する該当ISP、例えば、ISP1又はISP2に割当てられたサブインターペースに接続させる。
【0015】
上記の過程を通じて、各々のケーブルモデム112または212は、該当ISP、例えば、ISP1またはISP2に接続される。
【0016】
しかし、ケーブルモデム112が該当ISPに正確に接続されるには、次のような問題が生じる。複数個のケーブルモデムがデータ上りストリームにおいて同一の周波数帯域、例えば、5〜42MHzを使用するため、ケーブルモデムの各々の信号が干渉を起してケーブルモデムが正確に該当CMTSに接続できない問題点がある。よって、ISPが正確に該当加入者からの信号を認識することができるように、上り周波数帯域を分割して使用する必要性が台頭してきた。
【0017】
発明の開示
従って、本発明の主な目的は、ケーブルTV網において、データ上りストリームに使用される周波数帯域を分割することにより多重インターネットサービスを提供することにある。
【0018】
本発明により、加入者からのデジタルデータ信号をRF信号に変調する第1及び第2ケーブルモデムと、第1ケーブルモデムに接続され、第1ケーブルモデムからの変調されたRF信号をフィルタリングする第1フィルタリング手段と、フィルタリングされた変調RF信号と、第2ケーブルモデムからの変調されたRF信号とを伝送する伝送手段と、伝送手段に接続され、伝送手段によって伝送された変調RF信号をフィルタリングすることにより、第1フィルタリング手段からのフィルタリングされた変調RF信号を通過させる第2フィルタリング手段と、第2フィルタリング手段に接続され、第2フィルタリング手段によってフィルタリングされた変調RF信号を再びデジタルデータ信号に復調し、デジタルデータ信号を検査して既登録の加入者を識別することにより、加入者を該当ホストサーバに接続させる第1ケーブルモデム伝送システム(CMTS)と、伝送された変調RF信号を再びデジタルデータ信号に復調し、デジタルデータを検査して既登録の加入者を識別することにより、加入者を該当ホストサーバに接続させる第2CMTSとを含む多重インターネット接続を提供するシステムが提供される。
【0019】
好適な実施例の説明
本発明の上記目的そして他の目的及び特徴は添付の図面を用いて説明した好適な実施例により明らかになるであろう。
【0020】
図2では、本発明によりケーブルモデムを用いてデジタルデータを伝送するための双方向光同軸ハイブリッド伝送システムのブロック図を示す。上記システムは、データ上りストリームにおいて周波数帯域分割技法を用いて異なるISPホストサーバに登録された各々の加入者が正確に該当ISPサーバに接続できるようにする。周波数帯域分割技法は、上記ケーブルシステムにおいてデータ上りストリームにフィルタを使用する。フィルタは、高域通過フィルタHPF、帯域通過フィルタBPFまたは低域通過フィルタLPFが使用できるが、望ましくはHPFが使用される。
【0021】
上記システムは、CMTS100及び200、CMTS100及び200に各々接続され、IPアドレスや構成パラメータを加入者114及び214に自動的に割当てるDHCPサーバ(ホストサーバISP1にある102とホストサーバISP2にある202)と、伝送ライン50、例えば、光同軸ハイブリッド伝送網と、第1及び第2フィルタ220及び222と、ケーブルモデム112及び212と、ケーブルコンバータ126と、加入者装置114、214及び218、例えば、PC、TVなどとを含む。
【0022】
伝送ライン50は、ケーブルTV RF信号とCMTS100及び200からのRFデータ信号とを混合するミキサー104と、混合されたRF信号を光信号に変換して伝送する光伝送器(OXT)106と、下りストリームにおいて光信号を再び混合されたRF信号に変換し、上りストリームにおいて加入者装置114及び214からのRF信号を光信号に変換する光網終端装置108と、伝送された混合RF信号をケーブルモデム112及び212を介して各々の加入者装置114及び214に分配するタップ110と、光網終端装置108からの光信号を再びRF信号に変換する光受信器(ORX)120と、16MHz以下の伝送キャリア周波数をフィルタリングして除去する16MHz高域通過フィルタ122と、フィルタリングされたRF信号をCMTS100及び200に分配する分配器124とを含む。
【0023】
上記ケーブルシステムにおいて、デジタルデータは、RFキャリア信号を通して伝送される。
【0024】
下りストリームにおいて、CMTS100、200は、デジタルデータを伝送ライン、例えば、光同軸ラインを介して加入者装置114、214に伝送されるRF信号に変調する。ケーブルモデム112、212は、次に伝送されたRF信号を復調し、復調されたデジタルデータを加入者装置114、214に伝送する。リターン経路、すなわち、上りストリームにおける動作は、ケーブルモデム114、214からの上りストリーム信号が第2フィルタ、例えば、32MHz高域通過フィルタによってフィルタリングされることを除いては、上記下りストリームにおける逆動作と同様である。
【0025】
CMTS100、200の各々の主要機能は、(1)データネットワーク、例えば、インターネット130からの信号を受信して上記信号のフォーマットを変更、例えば、マイクロウェーブ信号をケーブル網において伝送するのに適した電気信号に変更し、(2)ケーブルシステムによって受信されたデータに対する適当なメディアアクセス制御(MAC;media access control)レベルパケットヘッダを提供し、(3)ケーブルシステムへ/からのデータを変復調する。
【0026】
DHCPサーバ102または202は、加入者112または212が固定周期時間(リース)の間にIPアドレスを自動的に獲得することができるようにし、満了されたIPアドレスを他の加入者に再割当し、加入者装置動作に必要な追加の構成パラメータを提供する。IP接続技法は、次に詳細に説明する。
【0027】
ミキサー104は、ケーブルTV RF信号を変調されたRF信号と混合し、混合されたRF信号を出力する。次に、混合されたRF信号は、光伝送器106で光信号に変換され、光ケーブル116を介して光網終端装置108に伝送される。光網終端装置108は、伝送された光信号を混合されたRF信号に再び変換し、同軸ケーブル118を介してタップ110に伝送する。タップ110は、混合されたRF信号をケーブルモデム112、212やケーブルコンバータ126を介して加入者装置に各々分配する。
【0028】
上りストリーム信号用として使用される帯域は、一般的に5〜42MHzである。上記周波数帯域は、ケーブルシステムを介して提供されるセットトップ・ボックス、ペイ・パー・ビュー及びその他のサービス、例えば、インターネットサービス用として割当てられる。
【0029】
説明の簡潔化のために、加入者1の114は、ISP1のホストサーバに登録されており、加入者2の214は、ISP2のホストサーバに登録されていると仮定する。
【0030】
ケーブルモデム112、212は、データ下りストリームにおいて変調されたRF信号をデジタル信号に復調し、復調されたデジタルデータを加入者装置114、214に伝送する。データ上りストリームにおいては逆に動作する。すなわち、デジタルデータは、ケーブルモデムで伝送され、デジタルデータがRF信号に変換される。一旦、CMTSがRF信号を受信すると、デジタルデータに復調した後、ホストサーバにデジタルデータを伝送する。
【0031】
DHCPサーバ102、202は、動的ホスト構成プロトコールを基盤にして加入者114、214にIPアドレスを自動的に割当てる。IPアドレスを自動的に割当てる過程が詳細に説明される。
【0032】
第1に、DHCPサーバ202を識別するために、加入者2の214は、第1DHCPDISCOVERパケットを放送する。第1DHCPDISCOVERパケットは、ケーブルモデム212によって第1RF信号に変調され、次に伝送ライン50を介して分配器124にフォワードされる。第1RF信号は、第2フィルタ222、例えば、32MHz HPFを介してCMTS100に、且つ、フィルタリング無しにCMTS200に分配される。加入者2の214は、第1DHCPDISCOVERパケットを上り周波数帯域5〜42MHzの全帯域に渡って接続ができるまで順次放送する。しかし、16MHz以下の帯域においては、雑音が激しくて16MHz HPF122でフィルタリングされて実質的に使用されなくなる。
【0033】
加入者2の214が第1DHCPDISCOVERパケットを16MHz〜32MHzのキャリア周波数で放送する場合、第1DHCPDISCOVERパケットは、CMTS100には伝送されず、CMTS200のみに伝送することになる。よって、CMTS200に既に登録されている加入者2の214は、より容易にISP2ホストサーバに接続することができるようになる。
【0034】
もし、加入者2の214が第1DHCPDISCOVERパケットを32MHzよりも高い周波数まで放送したが、いろいろな理由により、例えば、伝送路での雑音などにより、ISP2ホストサーバに接続されなかった場合、第1DHCPDISCOVERパケットは、CMTS200にのみならず、CMTS100にも伝送される。CMTS100は、第1DHCPDISCOVERパケットを受信した後、既に登録されている加入者IDと第1DHCPDISCOVERパケットとを比較して受容するか否かを決定する。第1DHCPDISCOVERパケットがCMTS100には登録されていないため、加入者2の214は、CMTS100には接続できない。
【0035】
CMTS200は、第1DHCPDISCOVERパケットを受信し、既に登録されている加入者IDと比較して受容するか否かを決定し、DHCPサーバ202に伝送する。加入者2の214は、既にCMTS200に登録されているため、CMTS200に受容される。よって、第1DHCPDISCOVERパケットは、DHCPサーバ202に伝送される。
【0036】
DHCPサーバ202は、利用可能なIPアドレスを含む第1DHCPOFFERパケットで応答する。CMTS200は、第1DHCPOFFERパケットを検査し、加入者2の214に伝送する。
【0037】
加入者2の214がDHCPDISCOVERパケットを放送した後、一定の時間の間に第1DHCPOFFERパケットを受信することができない場合、第1DHCPDISCOVERパケットを再び放送する。
【0038】
加入者2の214は、その他の潜在的なサーバ、例えば、ISP1のDHCPサーバ102からDHCPOFFER信号を受信することができる。加入者2の214が多重応答を待機するように構成された場合、いくつかのDHCPサーバから受信されたDHCPOFFERパケットにある構成パラメータを検査してどのサーバが目標サーバであるかを決定することになる。
【0039】
加入者2の214が目標サーバを選択した場合、すなわち、DHCPサーバ202、加入者2の214は、第1DHCPREQUESTパケットを放送する。第1DHCPREQUESTパケットは、目標サーバのアドレスを含む。CMTS200は、第1DHCPREQUESTパケットを受信し、ISP2ホストサーバにある全サーバにフォワードする。ISP2ホストサーバにあるサーバは、第1DHCPREQUESTパケットを検査し、サーバのIPアドレスが第1DHCPREQUESTパケットのサーバIPアドレスフィールドにある値と相違すると、第1DHCPREQUESTパケットにあるIPアドレスを再び要求することになる。
【0040】
DHCPサーバ202は、サーバIPアドレスフィールドにあるIPアドレスを確認し、第1DHCPREQUESTパケットに次のように応答する。
【0041】
DHCPサーバ202が要請された構成パラメータを供給することができる場合、第1DHCPACKをCMTS200を介して加入者2の214に伝送する。加入者2の214は、第1DHCPACKパケットの構成パラメータを検査し、リース持続時間を記録する。加入者2の214が構成パラメータに問題を検出した場合、第1DHCPDECLINEパケットをDHCPサーバ202に伝送し、新しいDHCPDISCOVERパケットを放送することになる。そうでない場合、加入者2の214は、構成パラメータを受容する。
【0042】
上記のような過程を通じて、加入者2の214は、該当ISP2ホストサーバに接続される。
【0043】
第2に、DHCPサーバ102を識別するために、加入者1の114は、第2DHCPDISCOVERパケットを放送する。第2DHCPDISCOVERパケットは、実質的に第1フィルタ、例えば、32MHz HPFにより32MHz以上の周波数帯域を使用することになる。第2DHCPDISCOVERパケットは、伝送ライン50を介してCMTS100とCMTS200の両方に伝送される。このとき、加入者1の114がISP1ホストサーバに接続される過程は、上記に説明されたことと同様であり、説明を省略する。
【0044】
上記に説明されたようにすると、加入者1の114は、上りストリーム帯域5〜42MHzのうち32MHz以上の周波数帯域を使用することになり、加入者2の214は、16MHz以上の周波数帯域を使用することになる。32MHz以上の周波数帯域は、加入者1の114と加入者2の214が全て使用することができるが、加入者2の214は、16MHzから第1DHCPDISCOVERパケットを放送してISP2ホストサーバとの接続を試み、接続できない場合、順次、例えば、17MHz、18MHzなど、キャリア周波数を高めていくため、キャリア周波数が32MHz以下でより容易に接続することができることになる。
【0045】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【0046】
従って、本発明によれば、データ上り周波数帯域を分割して各々のISPサーバと加入者が使用することになると、一つのケーブルシステムを使用して多重のインターネットサービスを誤接続無しに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 デジタルデータ伝送用としてケーブルモデムを使用する従来の双方向光同軸ハイブリッド伝送網のブロック図である。
【図2】 デジタルデータ伝送用としてケーブルモデムを使用する本発明による双方向光同軸ハイブリッド伝送網のブロック図である。
Claims (6)
- ケーブル網を用いて多重インターネット接続を提供するシステムであって、
加入者からのデジタルデータ信号をRF信号に変調する第1及び第2ケーブルモデムと、
前記第1ケーブルモデムに接続され、前記第1ケーブルモデムからの変調されたRF信号をフィルタリングする第1フィルタリング手段と、
フィルタリングされた変調RF信号と、前記第2ケーブルモデムからの変調されたRF信号とを伝送する伝送手段と、
前記伝送手段に接続され、伝送手段によって伝送された変調RF信号をフィルタリングすることにより、前記第1フィルタリング手段からのフィルタリングされた変調RF信号を通過させる第2フィルタリング手段と、
加入者にIPアドレスを割当てる第 1 ホストサーバ内の第 1 DHCPサーバと、
加入者にIPアドレスを割当てる第2ホストサーバ内の第2DHCPサーバと、
前記第2フィルタリング手段に接続され、前記第2フィルタリング手段によってフィルタリングされた変調RF信号を再びデジタルデータ信号に復調し、デジタルデータ信号を検査して既登録の加入者を識別することにより、加入者を前記第 1ホストサーバに接続させる第1ケーブルモデム伝送システム(CMTS)と、
伝送された変調RF信号を再びデジタルデータ信号に復調し、デジタルデータを検査して既登録の加入者を識別することにより、加入者を前記第 2ホストサーバに接続させる第2CMTSとを含むことを特徴とする多重インターネット接続提供システム。 - 前記第1及び第2フィルタリング手段は、それぞれ、高域通過フィルタである請求項1に記載の多重インターネット接続提供システム。
- 前記第1及び第2フィルタリング手段は、それぞれ、帯域通過フィルタである請求項1に記載の多重インターネット接続提供システム。
- 前記第1及び第2フィルタリング手段は、それぞれ、32MHz高域通過フィルタである請求項2に記載の多重インターネット接続提供システム。
- 前記第1及び第2フィルタリング手段は、それぞれ、16〜32MHz帯域通過フィルタである請求項3に記載の多重インターネット接続提供システム。
- 前記伝送手段は、光同軸ハイブリッド伝送網である請求項1に記載の多重インターネット接続提供システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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