JP5009937B2 - 既存および高機能の同軸ネットワークを介したｈｆｃシステムにおける光ノードからのポイントツーマルチポイントの高速データレートの配信システム - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して、データ転送システムの分野に関する。特に、本発明の実施形態は、光ファイバ同軸ハイブリットネットワークにおけるデータ配信システムと、このようなシステムにおいてデータを配信する方法とに関する。

（関連技術の説明）
従来技術のポイントツーマルチポイントデータ配信システムは、当業者にとって公知である。例えば、従来のポイントツーマルチポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）システムは、ケーブルテレビ網の光ファイバ同軸ケーブルハイブリット（ＨＦＣ）ネットワークを用いる。ＨＦＣネットワークは、中央配布ポイント（ヘッドエンド）から光ノードまで、光ファイバを用いる。同軸ケーブルは、光ノードから、ケーブルモデムとインターフェースをとる個々の加入者のサービスポイントピックアップまで延在する。

図１には、最初はケーブルアクセステレビジョン（ＣＡＴＶ）向けに開発された従来のＨＦＣネットワークを示す。ネットワークの中央配布ポイント（ヘッドエンド）１００では、ビデオ信号は衛星または他の送信元から受信され、局所的に発生した信号と組み合わされ、光ファイバ１０１を介して光ノード１０２へ送信される。次に、この信号は、加入者宅内まで延在する同軸ケーブル１０３向けに変換される。光ファイバは概してスター構成であるが、同軸ケーブルはツリー構造に従う。最初は、ＨＦＣネットワークは、ビデオ信号を顧客へ配信する単方向システムとして機能した。この信号は、米国において６ＭＨｚの帯域幅に割り当てられ、ヨーロッパにおいて８ＭＨｚの帯域幅に割り当てられて配信される。ケーブルＴＶチャネルの周波数帯域は６５〜８５０ＭＨｚである。後に、増幅器１０４の追加及び他のアップグレードにより、ＨＦＣネットワークは、顧客へのインターネットアクセスを行う両方向システムへ修正された。ヘッドエンドにおけるケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）はインターネットとのインターフェースとして機能した。ＣＭＴＳは、これによりサービスを受けた顧客の集団からトラフィックを取得し、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）へ転送する。ＣＭＴＳ自体とすることができるＩＳＰは、ＩＰアドレスを割り当てし、ＯＳＩ（開放型システム間相互接続）の７層の規格を管理するＤＯＣＳＩＳ（データオーバーケーブルサービスインターフェース仕様）プロトコルを用いるサーバ及びルータを含む。ＯＳＩの、上から３つの層、すなわち、アプリケーション層、プレゼンテーション層及びセッション層はアプリケーション固有であり、常にユーザソフトウェアに実装されている。トランスポート層はセッション層からデータを受諾し、転送のためにデータをセグメント化する。ルータは、第３の層すなわち、ネットワーク層上で動作する。概して、ＣＭＴＳは、下から３つの層、すなわち、ネットワーク層、データリンク層及び物理層を処理する。

単一ＴＶチャネルは、概して、ＣＭＴＳから各加入者へ流れるダウンストリームデータに割り当てられ、各加入者においてダウンストリームデータがケーブルモデムにより復調される。ＣＭＴＳは、単一チャネルを介して最高で２０００個のケーブルモデムまでサービスを受けることができる。速度は、用いられる帯域幅及び変調に応じて代表的に３〜５０Ｍｂｐｓである。距離を最高で１００ｋｍまでとすることができる。入会ために追加のチャネルを指定することにより、より多くのユーザを受け入れることができる。要求がそれほど多くない傾向にあるので、アップストリームデータフローは、代表的には５〜４２ＭＨｚの範囲内で２ＭＨｚのチャネルに指定されている。

ＱＰＳＫ変調または１６ＱＡＭ変調のどちらかの場合、データは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を介して多重化される。ＣＭＴＳは、時間スロットをネットワーク上の異なるケーブルモデムに割り当てた。従って、すべてのモデムは帯域幅を共有し、ダウンストリームデータはシステム上のすべてのモデムにより受信され、各モデムは、ＣＭＴＳにより送信された各データパケットのヘッダ内の送信先アドレスを解読することにより、必要であるデータを除去する。

既存の方法はデータレートをかなり低くするか、ポイントツーマルチポイントソリューションを提供しないか、光ファイバを介するか、物理層のみを必要とするか、または、光ノードとＣＰＥとの間に能動構成要素を必要とする。

この技術に関する問題は、代表的に３〜５０Ｍｂｉｔ／ｓ範囲内のデータ転送レートの上限値にある。従って、既存の構造を活用しながら、より高いデータレートを可能にする解決策が必要とされる。

前述した問題を解決する試みにおいて、１つの不充分なアプローチは、より深く光ファイバをネットワーク内へ組み入れることを含む。光ファイバが延在する深さに応じて、これらの構造は、ファイバトゥザノード（ＦＴＴＮ）、ファイバトゥザカーブ（ＦＴＴＣ）またはファイバトゥザホーム（ＦＴＴＨ）として知られている。しかし、このアプローチの欠点は、現在のイーサネット（登録商標）受動型光ネットワーク（ＥＰＯＮ）、広帯域受動型光ネットワーク（ＢＰＯＮ）及びギガビット受動型光ネットワーク（ＧＰＯＮ）技術によりサポートされたＦＴＴＨ、ＦＴＴＣ及びＦＴＴＮ構造の現在の配備の帯域幅が制限されることである。さらに、低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）を用いる光ファイバは、ＦＤＭアナログ及びＱＡＭ信号に用いられる場合、ＣＷＤＭ波長間でＳＲＳによるクロストークを受け、１５５０ｎｍ窓内に、または、ＯＨピークを上回る箇所のどこかに高レベルの分散が生じる。

このアプローチの別の欠点は、より深く光ファイバをネットワーク内へ組み入れる費用が比較的高いことにある。従って、費用効率が良くなるように、前述した要件を満足する解決策も必要とされる。

別の不充分なアプローチは、光ノードと顧客宅内機器との間に能動構成要素を用いることである。このアプローチに関する欠点は、このアプローチが、ネットワーク構造においてオーバーレイノードを統合する必要があり、アクティブノードが他のルータにより共同して動作する必要があるということである。さらに、同様に、このアプローチも費用効率が良くない。

これまで、高速データ転送レート及び高帯域幅の要件は完全には満足されていない。これらの問題を解決する解決策が必要とされる。

（発明の概要）
本発明の以下の実施形態が必要とされる。もちろん、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態によれば、処理は、１０００ＭＨｚを上回る帯域幅の同軸ネットワークを介してデータを転送することを含み、データを転送する処理は、光ファイバ同軸ケーブルハイブリットネットワークの光ノードと複数のケーブルモデムとの間でデータを転送する。本発明の別の実施形態によれば、マシンは、１０００ＭＨｚを上回る帯域幅の同軸ネットワークを介してデータを送受信するデータ転送システムを備え、データ転送システムは、光ファイバ同軸ケーブルハイブリットネットワークの光ノードに位置付けられている。

本発明のこれらの実施形態及びその他の実施形態は以下の説明及び添付図面と併せて考慮されることにより、より良く認識され、理解される。しかし、当然のことながら、以下の説明は本発明の様々な実施形態及び多数の具体的な詳細を示すが、例示の目的のために与えられ、限定を意味するものではない。本発明の意図から逸脱することなしに本発明の実施形態の範囲内で多くの置き換え、変更、追加及び／または再配置を行うことができ、本発明の実施形態は、このような置き換え、変更、追加及び／または再配置のすべてを含む。

本発明の特定の実施形態を描写するため、本明細書の部分を形成する添付図面が含まれる。本発明の実施形態と、本発明の実施形態と組み合わせ可能な構成要素と、本発明の実施形態に設けられたシステムの動作との明瞭な概念は、図面に示された例示的な、従って限定されない実施形態を参照することにより容易に明らかになる（図中、同一の符号は同様な要素を示す）。本明細書において示された以下の説明と併せてこれらの図面の１つ以上を参照することにより、本発明の実施形態を、より良く理解することができる。当然のことながら、図面に示された機構は、必ずしも実際のものに正比例して描かれていない。

添付図面に示され、以下の説明に詳述された限定されない実施形態を参照して、本発明の実施形態及びその様々な特徴及び有利な細部をさらに詳細に説明する。詳細な本発明の実施形態を不必要にあいまいにしないように、周知の出発材料、処理技術、構成要素及び機器の説明を省略する。しかし、当然のことながら、詳細な説明及び具体的な例は本発明の好適な実施形態を示すが、限定としてではなく一例として示される。当業者にとって、基礎となる本発明の概念の意図及び／または範囲内の様々な置き換え、変更、追加及び／または再配置は本開示から明らかになる。

本発明は、高データレートのポイントツーマルチポイントサービスを、ノードによりサービスを受ける顧客へ配信するため、光ノードまたは（硬化された耐候性及び耐水性の）光ノードハウジングに配置された構造、方法及び装置を対象とする。データレートは、１００Ｍｂｐｓを超える。このサービスは、５４〜８７０ＭＨｚまたは５４〜１００２ＭＨｚ内でＨＦＣネットワークを介して配信されるサービスにより従来占有された帯域幅を上回って配信される。システムは、同軸ケーブル受動型及び同軸ケーブルの高帯域幅容量を活用する。本発明の一実施形態では、装置は光ノードに配置され、物理層、データリンク層及び複数のアクセスプロトコルを含む完全なシステムを備える。（１つ以上の）光ノードと顧客宅内機器（ＣＰＥ）または他のサービスピックアップポイントとの間で、本発明を完全な受動型、部分的な受動型及び／または能動型とすることができる。

同軸ケーブルスペクトルは、８７０ＭＨｚに限定されない。ＨＦＣネットワークの現在の配備の大部分は１０００ＭＨｚの受動型を用い、同軸ケーブル設備の受動区域を１５００ＭＨｚまで容易に用いることができ、ある予測として３０００ＭＨｚまでさえも用いることができる。これにより、受動型同軸ケーブルを介するポイントツーマルチポイント技術の配備に対して８７０ＭＨｚを上回る帯域幅を用いることができる。

次に、本発明の一実施形態、すなわち、信号をＣＰＥ２０２へ配信するために信号を既存の両方向ＨＦＣネットワーク２０１へ入射するモジュール及び方法を示す図２を参照する。既存の光ノードに、または、別個のハウジングにモジュール２１０を配置することができる。同様に、信号入射構成要素をノードの内部に配置することができ、または、モジュールと共に外部に配置することができ、または、別個のハウジングに完全に配置することができる。ノードとＣＭＴＳまたはヘッドエンドとの間のリンクを、アグリゲーションの有無に関係のない多くのベースバンドデータリンクの１つとすることができる（ノードとのインターフェースポイントにおいてスイッチ及び／またはルータの有無に関係のないＧｉｇＥまたは１０ＧｉｇＥ、ＯＣ‐３〜ＯＣ‐１９２、ファイバチャネル〜４倍ファイバチャネルは一例にすぎない）。この接続は、光回線終端装置（ＯＬＴ）２２０を介して光ファイバ上で行われる。光ファイバからの光信号は、光検出器を介して電気信号に変更される。信号は変調され、符号化は順方向誤り訂正（ＦＥＣ）に追加され、信号は必要な周波数にアップコンバートされる。符号化及び変調に対する１つの可能な解決策は、直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いる直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、及び、ＯＦＤＭに基づくメディアアクセス制御（ＭＡＣ）である。同期符号分割多重アクセス（Ｓ‐ＣＤＭＡ）、サブバンド分割多重化（ＳＤＭ）または、ウェーブレットに基づくＳＤＭのような他の解決策も用いることができる。当業者は、ハードウェア解決策またはソフトウェア解決策のどちらか、あるいはこれら２つの組み合わせを介してどのようにして符号化及び変調を実行するのかを理解するであろう。ＰＡＤ回路は、信号を減衰するために用いられ、等化器（ＥＱ）は、周波数の区別による影響の補償を導入し、増幅器は信号を増幅する。ダイプレックス高域通過／低域通過フィルタは、データのアップストリームフロー及びダウンストリームフローを分離する。

図３には、周波数割り当ての可能な一例を示す。従来のＨＦＣケーブルネットワークは、データ転送に対して５８２〜８７０ＭＨｚのスペクトル３０１内の１つ以上のＴＶチャネルに専用である。本発明は、アップストリーム及びダウンストリームデータパスに対して１０００ＭＨｚ３０２を上回る周波数を用いる。この例では、アップストリームデータフローに対して１００２〜１２０２ＭＨｚ帯域が用いられ、その一方で、ダウンストリームデータフローに対して１３００〜１５００ＭＨｚ帯域が用いられる。このことは一例にすぎず、本発明は、この特定の割り当てに限定されない。

本発明の実施形態をキットオブパーツ（ｋｉｔ−ｏｆ−ｐａｒｔｓ）にも含めることができる。キットオブパーツは、本発明の実施形態が含む構成要素の一部または全部を含むことができる。キットオブパーツを、本発明の実施形態を組み入れることができる既存のシステムを改善する領域内組み込みキットオブパーツとすることができる。キットオブパーツは、本発明の実施形態を実行するソフトウェア、ファームウェア及び／またはハードウェアを含むことができる。キットオブパーツは、本発明の実施形態を実行する命令も含むことができる。特に別段の指定がない場合、キットオブパーツの構成要素、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア及び／または命令は、本発明の実施形態に用いられるものと同じであることができる。

次に、幾つかの詳細な様々な特徴において表す機能を担う以下の限定されない例により、本発明の具体的な実施形態を以下にさらに詳細に説明する。本発明の実施形態を実行できる方法を理解することを容易にするため、以下の例が含まれる。当然のことながら、以下の例は、本発明の実行に際して充分に機能するように見出された実施形態を表し、従って、本発明の実施形態を実行する好適な（１つ以上の）形態を構成するものと見なすことができる。しかし、当然のことながら、本発明の実施形態の意図及び範囲から逸脱することなしに同様または類似の結果を依然として獲得しながらも、開示される例示的な実施形態において多くの変更を行うことができる。従って、これらの例を、本発明の範囲を限定するものと見なすべきではない。

（実施例１）
図４には、別個の硬化された耐候性ハウジング内の既存の光モジュール４１０に隣接して配置されたモジュール４５０の概略図を示す、本発明の第１実施形態を示す。既存の光モジュールは光ファイバ４０２からの光信号をＲＦ信号に変更し、ＲＦ信号は同軸ケーブル４０３へ送信される。同様に、加入者からのリクエストは同軸ケーブルを介して送信され、光信号へ変換され、光信号は光ノードを介してＣＭＴＳにより受信される。この実施形態は物理層のみをＨＦＣネットワークに追加し、従って、すべてのルーティング及びメディアアクセス制御は、ＣＭＴＳによるか、ケーブルモデムによるか、及び／または、場合によっては、既存の光モジュールに配置されたＭＡＣにより実行される。この例の物理層の実装は、ＱＡＭ変調を用いるＯＦＤＭ符号化である。光ファイバは、ヘッドエンドへのギガビットイーサネット（登録商標）ベースバンド接続を行う。ＣＭＴＳに到達するデータパケットは、正確な光ノードへ向けられ、経路指定されるケーブルモデムの送信先アドレスに割り当てられる。このノードでは、パケットは光信号から２値ＲＦ信号へ変換される。順方向誤り訂正は、送信すべきデータへ冗長を追加することにより符号器４１０により適用される。次に、ＱＡＭ符号化はデータへ適用され（４１１）、シリアル‐パラレルバッファ４１２へ送信される。ＯＦＤＭ符号化は、逆高速フーリエ変換４１３を計算することによりデータに適用され、ＩＱ変調器４１５はデータをアナログＲＦ信号へ変換する。次に、アップコンバータ４１６は信号を１ＧＨｚより上に変換し、ダイプレックスフィルタ４２０を介して送信する。信号は、ノードから下流のすべてのケーブルモデムにより受信され、復号化される。適切な送信先アドレスを有するケーブルモデムは、次に、このモデムのメディアアクセスコントローラにより決定されたとおりに、データパケットを受諾する。アップストリームパスは概して逆の手順に従う。ダイプレックスフィルタ４２０は信号を受信し、１２０２ＭＨｚ未満の信号をバースト受信器４９０へ受け渡す。信号を復号化するため、高速フーリエ変換４９３を行う前にタイミング及び周波数同期化４９１が実行され、その後、信号は復号化のためにＱＡＭマッピング部４９５に送信される。最後にＦＥＣ４９６が実行されて、誤りに対してデータを検査する。

高周波数の信号を受信するため、光ノードによりサービスを受けるケーブルモデムをアップグレードする必要がある。モデムが、ＱＡＭ変調を用いるＯＦＤＭ符号化を既に用いている場合、最も安価な解決策は、新たな同調器またはダウンコンバータ及びアップコンバータを設けることである。隔離された位置において光ノードが、硬化された耐候性ケース内に存在するので、摩損は、顧客宅内機器の場合ほど大きな役割を果たさない。従って、モデムをアップグレードする安価な解決策は概して望ましい。より大きい帯域幅を支払いたい顧客に対して、ダウンコンバータ及びアップコンバータを、モデムと同軸ケーブルとの間に外部ユニットとして供給することができる。あるいはまた、新たな同調器をモデム内部にインストールすることができる。スペクトルの他端では、新たなモジュールと完全な互換性を有する新たなケーブルモデムを設けることができる。

代替の実施形態として、ノードによりサービスを受ける各ケーブルモデムを、帯域幅内の特定の周波数に割り当てることができる。ノードに到達するデータパケットはバッファに記憶され、検索は、パケットのヘッダ内の送信先アドレスに基づいて実行される。送信先アドレスに割り当てられた周波数が獲得された後、データは変調され、ＯＦＤＭを介して周波数に符号化される。次に、この特定の周波数に割り当てられたケーブルモデムはデータを取り出す。同様に、各モデムはアップストリーム帯域幅からのアップストリーム周波数を有する。光ノードでは、すべてのアップストリームトラフィックは簡単に復号化され、ＣＭＴＳへ転送される。

変調及び符号化のアルゴリズムの具体的な実施をハードウェア、ソフトウェアまたはこれら２つの組み合わせにより実施することができ、これらの具体的な実施は市販のソフトウェアまたはＩＣ（集積回路）構成要素を容易に用いることができる。

（実施例２）
図５には、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、全く新しい光ノードが設けられている。光‐同軸ユニット５０１は光検出器及びレーザを含む。メディアアクセスコントローラ５０２及びＣＰＵ５０３は、ノード内のデータフローを処理する。ノードは、ＤＯＣＳＩＳの場合にＩＥＥＥ８０２．２規格であるネットワークのデータリンク動作を処理する。メディアアクセスコントローラはデータのフレームを処理し、ＣＭＴＳ及びケーブルモデムからの伝送誤りを検出し、送信先及び送信元ＭＡＣアドレスをデータの各フレームへ挿入し、物理媒体へのアクセスを制御する。ＭＡＣコントローラをハードウェア、ソフトウェアまたはこれら２つの組み合わせを介して実施することができ、その実施方法は当業者に既知である。変調器５１０及び復調器５２１は、フレームを符号化し変調する物理層タスクの大部分を処理する。アップコンバータ５１１及びダウンコンバータ５２０は、１ＧＨｚを上回る帯域幅から上及び下に信号を変換し、ダイプレックスフィルタ５３０はアップストリームデータ及びダウンストリームデータを分離する。

この実施形態でも、光ノードによりサービスを受けるケーブルモデムをアップグレードする必要がある。少なくともダウンコンバータ及びアップコンバータまたは、新たな同調器をインストールする必要がある。ノードに実装されたＭＡＣプロトコルに応じて、ケーブルモデム用に新たなＭＡＣコントローラが必要とされることがある。

（実施例３）
図６には、本発明の第３実施形態を示す。この実施形態では、新たな光ノード６００は、１ＧＨｚを上回る帯域幅で同軸ケーブルにわたって全イーサネット（登録商標）ネットワーク機能を行う。光ファイバ６０１は、ヘッドエンドのイーサネット（登録商標）ネットワークへの接続を行う。光‐同軸段６０２により電気信号へ変換された後、ヘッドエンドネットワークからのデータはルータ６０３とインターフェースをとる。ルータは、ノードを介して届くデータのルーティングを処理し、この処理には、アドミッション制御、輻輳制御及び予約タスクが含まれる。ルータは、データパスのポリシング、スイッチング及び出力スケジューリングを実行し、それ自体のＩＰアドレッシング領域を定義する。従って、ルータはレベル３（ネットワーク）装置である。変調器及び復調器６０４はルータを、完全な同軸ケーブル領域にあるイーサネット（登録商標）ネットワークの残りの部分と接続させる。メンバー間の最大５００ｍの長さ、及び、２５．６μｓの最大ビット移動時間のようなイーサネット（登録商標）ネットワークの限度のため、能動装置を設ける必要がある。ブリッジ６２０は、全フレームを処理するデータリンク機能を有する中継器である。イーサネット（登録商標）ネットワークはＴＤＭＡについて機能するか、あるいはまた、各モデムは、ルータと通信する特定の周波数に割り当てられる。ルータは、この特定の周波数でモデムからフレームを受信し、送信先が同じノードにある場合、送信先のモデムに割り当てられた周波数で再ブロードキャストする。

（実施例４）
図７には、本発明の第４実施形態を示す。光ファイバの（光学）部分における多重化は波長分割多重化と称され得、同軸（無線周波数）ケーブル部分における多重化は周波数分割多重化と称され得る。データ転送システムは、ヘッドエンド（図７において示さず）とハイブリットファイバケーブルモジュール７２０との間に配置された波長分割多重／多重分離部（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ）７１０を含む。複数の送受信器７３０は波長分割多重／多重分離部７１０に結合されている。ルータまたはメディアアクセスコントローラを含むユニット７４０は、複数の送受信器７３０に結合されている。直交周波数分割多重送信器７５０はユニット７４０に結合されている。直交周波数分割多重受信器７６０はユニット７４０に結合されている。フィルタ‐増幅器ユニット７７０は直交周波数分割多重送信器７５０及び直交周波数分割多重受信器７６０に結合されている。フィルタ‐増幅器ユニット７７０は、ハイブリットファイバケーブルモジュール７２０と少なくとも１つの顧客宅内機器（図７に示さず）との間に配置されている。ＷＤＭ多重／多重分離構成要素は、ＪＤＳＵ社（例えば、５０または１００ＧＨｚ狭帯域または広帯域のアレイ導波路）及びＡｖａｎｅｘ社（１００または２００ＧＨｚ（単一チャネル）高密度波長分割多重構成要素またはモジュール）のような会社から既に市販されている。

従って、この例では、データの転送には、ヘッドエンドとハイブリットファイバケーブルモジュールとの間に配置された波長分割多重／多重分離部を用いて複数のダウンストリーム信号を波長分割多重分離することと、波長分割多重／多重分離部に結合された複数の送受信器を用いて複数のダウンストリーム信号を送信することと、複数の送受信器に結合されたルータ及びメディアアクセスコントローラから成る群から選択されたメンバーを用いて複数のダウンストリーム信号を配向することと、メンバーに結合された直交周波数分割多重送信器を用いて複数のダウンストリーム信号を送信することと、直交周波数分割多重送信器に結合され、ハイブリットファイバケーブルモジュールと少なくとも１つの顧客宅内機器との間に配置されたフィルタ‐増幅器ユニットを用いて複数のダウンストリーム信号をフィルタリングし増幅することとが含まれる。さらに、この例では、データの転送には、直交周波数分割多重受信器を用いて複数のアップストリーム信号を受信することと、メンバーを用いて複数のアップストリーム信号を配向することと、複数の送受信器を用いて複数のアップストリーム信号を受信することと、波長分割多重／多重分離部を用いて複数のアップストリーム信号を波長分割多重化することとが含まれる。

この実施形態は、別個の硬化された耐候性のハウジング内に任意選択的に位置付けられた既存の光モジュール７２０に隣接して配置されたモジュール７８０を含む。既存の光モジュール７２０は、光ファイバ７０２から一連の波長（ａ１，ｂ１，．．．）の光信号を、同軸ケーブル７０３へ送信されるＲＦ信号へ変換する。

この実施形態は、追加の両方向デジタル通信パスをＨＦＣネットワークに追加する。ＷＤＭ技術を用いることにより、ヘッドエンドからのギガビットイーサネット（登録商標）信号のベースバンドを伝送する一連の波長（Ａ１，Ｂ１，．．．）は、同じ光ファイバ７０２に追加される。ノードでは、ギガビットイーサネット（登録商標）パケットは、ベースバンド光信号から、図７に示される１００２〜１５００ＭＨｚの広帯域ＲＦ信号へ変換される。

この別個の通信パスは、ＢＰＯＮ、ＥＰＯＮ及びＧＰＯＮ技術により提供される容量と類似の容量を有することができ、ＩＰＴＶ及びＶＯＤのような高機能マルチメディアサービスをサポートする機能をも有する。

光ファイバ上のＷＤＭと同軸ケーブル上のＦＤＭとの組み合わせは、既存のサービス及び新たに生じる帯域幅を要求するマルチメディアアプリケーションをサポートするために最も経済的な構造を提供する。既存のサービスを中断させることなしに新たなアプリケーションを追加することができる。これと同時に、既存のＲＦスペクトルにおける既存のサービスを、高機能ＩＰ技術を用いる新たな広域ＩＰチャネルへ移動させることができる。もちろん、本発明のこの実施形態は一例にすぎず、本発明は、この特定の波長及びＲＦ周波数割り当てに限定されるものではない。

本発明の重大な利点は、既存のサービスを中断させることなしに本発明が追加のギガビット帯域幅を提供できるということである。ケーブルヘッドエンドから光ノードへＷＤＭを介して光学的にギガビットイーサネット（登録商標）パケットを送信することができ、次に、光ノードから宅内へＦＤＭを介して送信することができる。本発明は、ＨＦＣネットワークにおいて現在利用できない周波数帯域を用いることができる。本発明は、ＩＰにおけるすべてのサービスをサポートする独立した完全な解決策となるように、または、ギガビットインターネットサービスのみを提供する拡張機能となるように充分な帯域幅を提供することができる。（１）既存のＨＦＣネットワークと（２）高機能「受動型」ネットワークとの両方の状況で本発明を用いることができる。本発明は、ＬＡＮのような性能を提供することができる。特に、本発明は、低遅延であって、競合が最小限に抑えられ、ＬＡＮのような品質のサービスを提供することができる。本発明は、分散型の監視及び管理システムを含むことができる。

図８には、ＷＤＭ（波長分割多重）多重（マルチプレクサ８１０）多重分離（デマルチプレクサ８２０）対を示す。図８に関して、本発明は、波長分割多重化を用いる既存のサービスへの中断を含まない解決策としうるということが本発明の重要な利点であるということを理解することが重要である。

（定義）
「プログラム」及び／または「コンピュータプログラム」とは、コンピュータシステム上で実行するために設計された一連の命令を意味するものである（例えば、プログラム及び／またはコンピュータプログラムは、サブルーチン、関数、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクト実装、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共用ライブラリ／動的ロードライブラリ、及び／または、コンピュータまたはコンピュータシステム上で実行するために設計された他の一連の命令を含むことができる）。「無線周波数」とは、赤外線スペクトルと同様に約３００ＧＨｚ以下の周波数を意味するものである。

「ほとんど」とは、指定された大部分ではあるが、必ずしも全部とは限らないことを意味するものである。「約」とは、所定値の少なくとも近く（例えば、その１０％以内）を意味するものである。「概して」とは、与えられた状態に少なくとも近づくことを意味するものである。「結合された」とは、必ずしも直接とは限らなく、かつ必ずしも機械的とは限らないが、結合されたことを意味するものである。本明細書で用いられる「近似」とは、近く、近接及び／または一致を意味するものであり、指定された関数及び／または（もしあれば）結果を実行及び／または達成できる空間的な状況を含む。「配備する」とは、設計すること、構築すること、配送すること、インストールすること、及び／または動作することを意味するものである。

「第１または１つの」及び「少なくとも第１または少なくとも１つの」とは、本書に内在する文章から、他に意味されることが明らかでない限り、単数形または複数形を意味するものである。「第２または別の」及び「少なくとも第２または少なくとも別の」とは、本書に内在する文章から、他に意味されることが明らかでない限り、単数形または複数形を意味するものである。「または」とは、本書類に内在する文章に、これに反することが明示されていない限り、包含論理和を意味し、排他的論理和を意味するものではない。特に、条件ＡまたはＢは、以下の事項のいずれか１つにより満足される。すなわち、Ａは真であり（または、存在し）、Ｂは偽である（または、存在しない）。Ａは偽であり（または、存在せず）、Ｂは真である（または、存在する）。Ａ及びＢの両方は真である（または、存在する）。「及び／または」なる用語は文法スタイルのために用いられ、便宜上用いられるにすぎない。

「複数」とは、２つまたは３つ以上を意味するものである。「任意」とは、集合の適用可能なすべての要素、または、集合の適用可能なすべての要素の少なくとも部分集合を意味するものである。本明細書において導き出せる「任意の整数」とは、本明細書に列挙された対応数の間にある整数を意味するものである。本明細書において導き出せる「任意の範囲」とは、このような対応数以内にある任意の範囲を意味するものである。「手段」とは、「ための」なる用語が後に続く場合、結果を達成するハードウェア、ファームウェア及び／またはソフトウェアを意味するものである。「工程」とは、「ための」なる用語が後に続く場合、列挙された結果を達成する（副）方法、（副）処理及び／または（サブ）ルーチンを意味するものである。

「備える」，「含む」，「有する」またはこれらの変形とは、非独占的な含意を対象とするものである。例えば、要素のリストを備える処理、方法、物品または装置は、これらの要素のみに必ずしも限定されるものではなく、明確にリストされなかった他の要素、または、このような処理、方法、物品または装置に固有の他の要素を含むことができる。「成る」及び／または「構成する」（構成される）とは、列挙された方法、装置または組成を、通常、これらと関連する付属物、付加物及び／または混合物を除くこれらの列挙された方法、装置または組成以外の手順、（１つ以上の）構造及び／または（１つ以上の）成分の含意に残さないクローズドランゲージを意味するものである。「成る」及び／または「構成する」（構成される）なる用語を伴う「本質的に」とは、列挙された方法、装置及び／または組成が、列挙された方法、装置及び／または組成の基本的な新規の特性に物質的に影響を与えない未指定の（１つ以上の）手順、（１つ以上の）構造及び／または（１つ以上の）成分の含意のみに開かれた修正されたクローズドランゲージを意味するものである。

特に別段の規定がない場合、本明細書に用いられる技術及び科学用語のすべては、当業者により一般的に理解される意味と同じ意味を有する。矛盾が生じた場合、本明細書（定義を含む）が矛盾を統制する。

（結論）
前述した実施形態及び例は一例にすぎず、限定的なものではない。本発明の実施形態を別々に実行することができるが、本発明の実施形態を、それらが関連する（１つ以上の）システムに統合することができる。本明細書に開示された本発明のすべての実施形態を、この開示に照らして、必要以上の実験なしに実行し用いることができる。本発明者により意図された本発明の最良の形態を開示したが、本発明の実施形態は、それに限定されない。本発明の実施形態は、本明細書に列挙された（もしあれば）理論的な記述により限定されない。本発明の実施形態の個々の工程を、開示したとおりに実行し、または、開示した順序に組み合わせる必要はなく、どのようにも実行し、及び／または、どのような順序にも組み合わせることができる。本発明の実施形態の個々の構成要素を、開示した形状に形成し、または、開示した構成に組み合わせる必要はなく、どのような形状にも形成し、及び／または、どのような構成にも組み合わせることができる。個々の構成要素を、開示した材料から製造する必要はなく、適切などうような材料でも製造することができる。

当業者にとって、本発明の実施形態の特徴の様々な置き換え、変更、追加及び／または再配置を、基礎となる本発明の概念の意図及び／または範囲から逸脱することなしに行うことができること明らかである。開示されたすべての要素及び開示された各実施形態の特徴を、このような要素または特徴が相互に排他的である場合を除いて、開示された要素及び他のすべての開示された実施形態の特徴と組み合わせるか、または、置き換えることができる。特許請求の範囲及びそれらと等価なものにより定義されたような基礎となる本発明の概念の意図及び／または範囲は、このようなすべての置き換え、変更、追加及び／または再配置を対象とする。

所定の請求項において「ための手段」及び／または「ための工程」を用いて手段及び機能の制限が明確に列挙されている場合を除いて、特許請求の範囲がこのような制限を含むと解釈すべきではない。本発明の一般的な実施形態は、独立項及びそれらと等価なものにより線引きされる。本発明の具体的な実施形態は、従属項及びそれらと等価なものにより区別される。

図１は、「従来技術」と適切に示された従来のＨＦＣネットワークを示す図である。 図２は、本発明の実施形態を表すネットワークの概略図である。 図３は、本発明の実施形態を表す周波数割り当ての概略図である。 図４は、本発明の実施形態を表すネットワークの概略図である。 図５は、本発明の実施形態を表すモジュールの概略図である。 図６は、部分的な受動型（サブ）ネットワークの一部と一緒に本発明の実施形態を表すモジュールの概略図である。 図７は、周波数割り当てと一緒に本発明の実施形態を表すモジュールの概略図である。 図８は、本発明の実施形態を表すＷＤＭ多重／多重分離対の概略図である。

Claims (10)

1. １０００ＭＨｚを上回る周波数帯域において同軸ネットワークを介してデータを送受信するデータ転送システムを備える装置であって、
   前記データ転送システムは、
   ヘッドエンドとハイブリッドファイバケーブルモジュールとの間に位置付けられた波長分割多重／多重分離部と、
   前記波長分割多重／多重分離部に結合された複数の送受信器と、
   前記複数の送受信器に結合されたルータ及びメディアアクセスコントローラから成る群から選択されたメンバーと、
   前記メンバーに結合された直交周波数分割多重送信器であって、順方向誤り訂正、変調及びアップコンバージョンを有する順方向パス構成要素を含む直交周波数分割多重送信器と、
   前記メンバーに結合された直交周波数分割多重受信器であって、バースト受信器及び復調器を有するリターンパス構成要素を含む直交周波数分割多重受信器と、
   前記直交周波数分割多重送信器及び前記直交周波数分割多重受信器に結合されたフィルタ‐増幅器ユニットであって、前記ハイブリッドファイバケーブルモジュールと少なくとも１つの顧客宅内機器との間に位置付けられたフィルタ‐増幅器ユニットと
   を含み、
   前記データ転送システムは、光ファイバ同軸ハイブリッドネットワークの光ノードに位置付けられ、前記データ転送システムは、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）層構成を用いて既存のポイントツーマルチポイントシステムに前記ＯＳＩの物理層として組み込まれるようになっている、装置。
2. 前記データ転送システムは前記光ノード内に配置されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記データ転送システムは、前記光ノードから分離したハウジングに配置されている、請求項１に記載の装置。
4. 前記データ転送システムは、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）層構成を用い、前記ＯＳＩの物理層、前記ＯＳＩのデータ装置及び複数のアクセスプロトコルを含む、請求項１に記載の装置。
5. 順方向パスであって、
   ＦＥＣ符号器と、
   ＱＡＭ変調器と、
   ＯＦＤＭ符号器と、
   ＲＦアップコンバータと
   を含む順方向パスと、
   リターンパスであって、
   ＲＦダウンコンバータと、
   バースト受信器と、
   タイミング及び周波数同期回路と、
   ＯＦＤＭ復号器と、
   ＱＡＭ復調器と
   を含むリターンパスと
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記データ転送システムはイーサネット（登録商標）ネットワークを形成し、
   光ノードであって、
   光‐同軸段と、
   ＣＰＵを有するルータと、
   変調器と、
   復調器と
   を含む光ノードと、
   複数のケーブルモデムと、
   複数のブリッジと
   を含み、
   前記光ノード、前記複数のケーブルモデム及び前記複数のブリッジは、同軸ケーブルと相互接続されている、請求項１に記載の装置。
7. １０００ＭＨｚを上回る周波数帯域において同軸ネットワークを介してデータを転送する処理を含む方法であって、
   前記データを転送する処理は、
   ヘッドエンドとハイブリッドファイバケーブルモジュールとの間に位置付けられた波長分割多重／多重分離部を用いて複数のダウンストリーム信号を波長分割多重分離する工程と、
   前記波長分割多重／多重分離部に結合された複数の送受信器を用いて前記複数のダウンストリーム信号を送信する工程と、
   前記複数の送受信器に結合されたルータ及びメディアアクセスコントローラから成る群から選択されたメンバーを用いて前記複数のダウンストリーム信号を配向する工程と、
   前記メンバーに結合された直交周波数分割多重送信器を用いて前記複数のダウンストリーム信号を送信する工程であって、順方向誤り訂正の工程と変調の工程とアップコンバージョンの工程とを含む、送信工程と、
   前記メンバーに結合された直交周波数分割多重受信器を用いてデータを受信する工程であって、ダウンコンバージョンの工程と復調の工程とを含む、受信工程と、
   前記直交周波数分割多重送信器に結合されたフィルタ‐増幅器ユニットを用いて、前記複数のダウンストリーム信号をフィルタリングし、増幅する工程であって、前記フィルタ‐増幅器ユニットは、前記ハイブリッドファイバケーブルモジュールと少なくとも１つの顧客宅内機器との間に位置付けられている、増幅工程と
   を含み、
   前記データを転送する処理は、光ノードと光ファイバ同軸ハイブリッドネットワークの複数のケーブルモデムとの間でデータを転送し、前記データを転送する処理は、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）層構成を用いて既存のポイントツーマルチポイントシステムに前記ＯＳＩの物理層として組み込まれるようになっている、方法。
8. 前記データを転送する処理は、
   直交周波数分割多重受信器を用いて複数のアップストリーム信号を受信する工程と、
   前記メンバーを用いて前記複数のアップストリーム信号を配向する工程と、
   前記複数の送受信器を用いて前記複数のアップストリーム信号を受信する工程と、
   前記波長分割多重／多重分離部を用いて前記複数のアップストリーム信号を波長分割多重化する工程と
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記データを転送する処理は、
   データを送信する工程であって、
   順方向誤り訂正の工程と、
   ＱＡＭ変調の工程と、
   ＯＦＤＭ符号化の工程と、
   アップコンバージョンの工程と
   を含む、データを送信する工程と、
   データを受信する工程であって、
   ダウンコンバージョンの工程と、
   タイミング及び周波数同期の工程と、
   ＯＦＤＭ復号化の工程と、
   ＱＡＭ復調の工程と
   を含む、データを受信する工程と
   を含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記データを転送する処理は、
    前記光ノードにおいてデータパケットを受信する工程と、
    送信先ＭＡＣアドレスを前記データパケットに割り当てる工程であって、前記送信先ＭＡＣアドレスは、前記データパケットが送信された前記複数のケーブルモデムのうちのケーブルモデムに属する、工程と、
    前記データパケットを符号化し、変調する工程と、
    前記データパケットを同軸ケーブルにわたって送信する工程と、
    前記データパケットが送信された前記複数のケーブルモデムのうちの前記ケーブルモデムにおいて、前記データパケットを受信する工程と
    を含む、請求項７に記載の方法。

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