NO160110B - Kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen beskjeftiger seg med digital kommunikasjon som benytter et toveis kabelfjernsynsnett. Oppfinnelsen angår et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem av den type som omfatter et kabelnettverk med et antall knutepunkter til hvert av hvilke det er tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes via en oppstrømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en nedstrømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer vedkommende knutepunkt. Oppfinnelsen angår også en terminalinnretning for anvendelse i et knutepunkt i et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem, og en hovedende-innretning for anvendelse i et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem.

Toveis kabelfjernsyns- eller CATV-systemer er vel-kjente. Teknikker for utnyttelse av toveis-beskaffenheten av sådanne nett for digital datatransmisjon er blitt utviklet. Det henvises f.eks. til US patent 3 803 4 91 (Osborn)

og US patent 4 245 245 (Matsumato et al.). Det forutses at en rekke forskjellige brukertjenester, såsom hjemme-bank-virksomhet, elektronisk post og elektroniske aviser, hand-ling hjemme og liknende, vil bli alminnelige.

De hittil utviklede systemer har imidlertid ikke oppnådd utbredt anvendelse. En av grunnene til mangelen på generell godkjennelse er at tidligere kjente systemer sentraliserer digital kommunikasjon ved den fremre ende eller hovedenden av CATV-systernet. Dette betyr at digitale meldinger utveksles mellom hovedenden og brukerknutepunktene. Sådan konsentrasjon av nettverk-intelligens ved hovedende-knutepunktet har flere ulemper.

For det første krever sentralisert nettverkskon-struksjon at mange deltakere, særlig kabeloperatøren, servicegiveren og utstyrsfabrikanten påtar seg koordinerte aktiviteter samtidig for å sikre at utstyr og data-formater er kompatible. Hver individuell deltakers ulyst til å handle inntil en avgjort systemoppbygning fremkommer, har vært en viktig faktor i den forsinkede utvikling av toveis CATV-datatjenester. En sentralisert nettverksoppbyg-ning resulterer også i kompleks og tungvint hovedendeutrustning. Hovedende-programvaren i sådanne tidligere kjente systemer har typisk flere oppgaver for å behandle forskjellige datatjenester samtidig. Tilføyelse av nye tjenester til eksisterende tjenester kan derfor være vanske-lig. Etter hvert som helt nye tjenester tilføyes til systemet, kan videre kapasiteten til et sentralisert system bli overskredet, hvilket krever at hele hovedende-oppbygningen omkonstrueres for å ta hensyn til alle de ønskede tjenester.

Videre settes systempåliteligheten i fare når systemintelligens sentraliseres: En eneste feil i hovedenden kan gjøre alle de toveis CATV-tjenester ubrukbare.

I et sentralisert system er endelig kabelsystem-operatøren nær knyttet til servicegiverne og er bebyrdet med sådanne problemer som informasjonshemmlighet, dataintegritet og tvister angående rettigheter til adgang til for-brukere ved konkurrerende servicegivere. Sådanne konstruksjon-er krever at mange deltakere påtar seg koordinerte aktiviteter samtidig.

Et CATV-system av den foran angitte type er beskrevet i US-patentskrift 3 668 307. Systemet ifølge dette patent oppfyller imidlertid ikke de foran angitte krav,

og spesielt inneholder ikke systemet tilstrekkelige foran-staltninger for å sikre at en ikke-autorisert bruker ikke kan få adgang til systemet. Én side ved hindring av ikke-autorisert tilgang består i å hindre at en sådan bruker oppnår identifikasjonskoder ut fra informasjon som overføres over nettverket av autoriserte brukere, og derved benytter sådan informasjon til på falsk måte å identifisere seg selv som en autorisert bruker. US-patent 3 668 307 beskjeftiger seg ikke med dette problem.

Anvendelsen av datakryptering for å hindre ikke-autorisert tapping av terminaler som kommuniserer med data-maskiner, er veletablert. Et eksempel finnes i US-patentskrift 3 798 605 som viser et system som krypterer data fra en terminal ved hjelp av et bruker-passord. Dette system beskjeftiger seg imidlertid ikke med styring av tilgang til datamaskinen, og enda mindre med styring av tilgang til et nettverk på hvilket det kan tilveiebringes en rekke forskjellige tjenester. US-patentskrift 4 310 270 viser et annet eksempel på terminal-til-datamaskin-kommunikasjon som ifølge sakens natur påtar seg etablering av kommunikasjonsforbindelsen mellom de to brukerknutepunkter, nemlig terminalen og datamaskinen. Dette kan ikke sammenliknes med tilveiebringelse av et CATV-systemnettverk. Patent-skriftet beskriver tilgangskontroll ved benyttelse av et passord og tilfeldig genererte koder. Brukerterminalen har det samme passord til enhver tid. Systemet antar at terminalen og datamaskinen genererer det samme pseudotilfeldige nummer ved hver tilgang. Dersom dette skulle slå feil, blir hele systemet ubrukelig. Systemet hindrer ikke oppnåelse av tilgang til selve kommunikasjonsforbindelsen på en slik måte at en ikke-autorisert bruker ville bli hindret fra å komme frem til datamaskinen i det hele tatt.

Andre eksempler på toveis kommunikasjonssystemer er beskrevet i de tyske offentliggjørelsesskrifter 2 260

621 og 2 261 061. DE-OS 2 260 621 beskriver således et toveis fjernsynssystem med en hovedsentral og et antall abonnentterminaler hvor hver terminal har en egen nøkkeldata-kode for adgang til systemet. Aktivering av en nøkkel danner et signal om anmodning om et gebyrpliktig program i en styrekrets og tilføres til en ordredanner og sender som også mottar kanalkoden fra en kanalvelger, for ved kombinasjon av disse koder å danne en intern stasjonsadressekode som via en bærebølge overføres til hovedstasjonen for regi-strering og kontroll, og som ved godkjennelse tilbakesender en bildebekrefterkode til terminalen. Denne kode dekodes og frigjør mottakelse av en fjernsynssending på den respektive kanal. DE-OS 2 261 061 beskriver et frekvensstyrt, toveis overføringssystem med desentralisert omkoplingsfunksjon. Systemet omfatter et antall sender/mottaker-enheter hvor informasjon overføres som modulasjon på bærebølger i kanaler, idet senderne og mottakerne omfatter kodere og dekodere for omstilling av kanaltildelingen til felles samband, slik

at den anropte stasjon endrer sin tildelte frekvens til frekvensen for den anropende stasjon.

Idet man vender tilbake til de spesielle krav

til toveis CATV-systemer, er det et behov for et CATV-system i hvilket den ovenfor omtale grad av koordinasjon unngås. Formålet er at CATV-systemoperatøren skal kunne tilveiebringe gjennomsiktig datatransporttjeneste, hvilken datatransporttjeneste på sin side kan utnyttes av individuelle "entreprenører", eller av CATV-operatøren, for å tilveiebringe spesielle, verdiforøkede tjenester.

Ifølge én side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem av den innled-ningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

at hvert kildeknutepunkt omfatter

en. anordning for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen,

en anordning for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen,

en anordning for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, og

en anordning for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne> og

at hovedendeinnretningen omfatter

en anordning som reagerer på en adgangsanmodning som mottas fra et kildeknutepunkt, for å generere en adgangskode,

en anordning for kryptering av adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet,

en anordning for anbringelse av den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet,

en anordning som reagerer på adgangskoden for

ut fra denne å generere en rammebekrefterkode for hver

meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet som svarer til rammebekrefterkoden i den mottatte meldingsramme,

en anordning for sammenlikning av rammebe-

krefterkoden som er innsatt i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende rammebekrefterkode som er generert i hovedendeinnretningen, idet sammen-likningsanordningen tilveiebringer et sperresignal dersom de sammenliknede rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og

en anordning som er innrettet til å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket og som reagerer på et sperresignal for å hindre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode som forårsaket sperresignalet.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en terminalinnretning for anvendelse i et kabel-

fjernsyns-kommunikasjonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall kildeknutepunkter til hvert av hvilke det kan tilkoples en sådan terminalinnretning for sending av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av en sådan terminalinnretning, sendes via en opp-strømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en nedstrømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer vedkommende knutepunkt, hvilken terminalinnretning er kjennetegnet med at den omfatter

en anordning for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen,

en anordning for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen,

en anordning for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, Dg

en anordning for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av

denne.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en hovedende-innretning for anvendelse i et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall kildeknutepunkter til hvert av hvilke det tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes via en oppstrømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en nedstrømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, og hvert kildeknutepunkt omfatter en anordning for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen, en anordning for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen, en anordning for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, og en anordning for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne, hvilken hovedendeinnretning er kjennetegnet ved at den omfatter

en anordning som reagerer på en adgangsanmodning som mottas fra et kildeknutepunkt, for å generere en adgangskode ,

en anordning for kryptering av adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet,

en anordning for anbringelse av den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet ,

en anordning som reagerer på adgangskoden for

ut fra denne å generere en rammebekrefterkode for hver meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet som svarer til rammebekrefterkoden i den mottatte meldingsramme,

en anordning for sammenlikning av rammebekrefterkoden som er innsatt i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende rammebekrefterkode

som er generert i hovedendeinnretningen, idet sammenlik-ningsanordningen tilveiebringer et sperresignal dersom de sammenliknende rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og

en anordning som er innrettet til å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket og som reagerer på et sperresignal far å hindre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode som forårsaket sperresignalet.

Ytterligere sider ved oppfinnelsen beskjeftiger seg med fremgangsmåter for styring av adgang til et CATV-system.

Ifølge én sådan ytterligere side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for styring av adgang til et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall knutepunkter til hvert av hvilke det er tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at den omfatter de trinn

å sende en anmodning fra et kildeknutepunkt om nettverkadgang til hovedendeinnretningen,

å generere en adgangskode i hovedendeinnretningen som reaksjon på en adgangsanmodning som mottas fra kildeknutepunktet ,

å kryptere adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet,

å anbringe den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet,

å motta den krypterte adgangskode fra hovedendeinnretningen ved kildeknutepunktet og dekryptere den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen,

å benytte den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme

som sendes fra kildeknutepunktet, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne,

å generere - ut fra adgangskoden i hovedendeinnretningen - en rammebekrefterkode for hver meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet, som svarer til rammebe-kref terkoden i den mottatte meldingsramme,

å sammenlikne - i hovedendeinnretningen - den rammebekrefterkode som er innført i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende ramme-bekref terkode som genereres i hovedendeinnretningen, og

å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket med mindre de sammenliknende rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og i det sistnevnte tilfelle å sperre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode i meldingen som ikke passet til rammebekrefterkoden i hovedendeinnretningen.

Ifølge enda en annen sådan ytterligere side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for styring av adgang til et kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem for en terminalinnretning i systemet, hvor systemet omfatter et kabelnettverk med et antall knutepunkter til hvert av hvilke det kan tilkoples en sådan terminalinnretning for sending av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av en sådan terminalinnretning, sendes,

og som er innrettet til å gjenutsende meldinger for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert kildeknutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet, ved at den omfatter de trinn

å sende en anmodning om nettverksadgang fra terminalinnretningen til hovedendeinnretningen,

å motta en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen i terminalinnretningen og dekryptere den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktets nøkkel, og

å benytte den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes fra terminalinnretningen, i et punkt i hver sådan

meldingsramme som går foran i det minste en del av denne.

Et kommunikasjonssystem som omfatter den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer en desentralisert systemintelligens. Systemvekst i hovedenden eller i knute-punktene er modulær, hvilket tillater enten hurtig eller langsom utvikling av hele systemet. Med andre ord kan CATV-systemoperatøren etablere et kommunikasjonssystem som tilbyr definerte grensesnitt- eller mellomkoplingsanordninger for gjennomsiktig eller åpen datatransporttjeneste i brukerknutepunktene. Hovedendens kanalkapasitet kan utvides, men dens oppbygning (både maskinvare og programvare) forblir den samme etter hvert som hele systemet utvikler seg. Den videre utvikling av forskjellige brukertjenester og informa-sjonsanordninger, både av kjente typer og av typer som ennå ikke er oppfunnet, kan forsette i knutepunktmellomkoplingene, og uten ytterligere bygningsmessige endringer i hovedenden.

Desentralisert nettverksintelligens resulterer

i mindre kompleks hovedendeutrustning. Hovedenden kan i begynnelsen utstyres med noen få datakanaler. Ytterligere datakanalkapasitet kan lettvint tilføyes etter hvert som kommunikasjonsdatatrafikkbelastningen øker.

Nye tjenester kan lettvint rommes i det foreliggende system ved å tilføye utrustning i tjenesteyter-knutepunktene (server nodes) som kan være beliggende hvor som helst i nettverket. For eksempel kan et nytt tjenesteyter-knutepunkt for elektronisk kapitaloverføring plasseres i den bank som tilveiebringer en sådan tjeneste.

Selv om kompleksiteten av hvert tjenesteyter-knutepunkt avhenger av kompleksiteten av den spesielle tjeneste, vil tjenesteyter-knutepunkt-programvare vanligvis bli forenklet (sammenliknet med et sentralisert system)

som følge av enkeltoppgavebeskaffenheten av en eneste tjeneste .

Systempåliteligheten økes i systemet ifølge oppfinnelsen på grunn av at utrustningssvikt i et tjenesteyter-knutepunkt påvirker bare denne tjeneste og ikke av-bryter de tjenester som tilveiebringes av de gjenværende tjenesteyter-knutepunkter. På liknende måte påvirker ikke en kraftig datatrafikkbelastning for én tjeneste i vesentlig grad tjenesteresponstiden for de andre tjenesteyter-knutepunkter.

Et kommunikasjonssystem med desentralisert intelligens har endelig en tendens til å disassosiere eller ad-skille CATV-operatøren fra sevicegiveron. Spørsmål som in-volverer informasjonshemmeligholdelse og dataintegritet,

blir seviceselgerens ansvar. CATV-operatøren tilbyr ganske enkelt gjennomsiktig datatransporttjeneste for benyttelse etter ønske av servicegiveren.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en grafisk fremstilling av båndbreddetildeling i. et toveis kabelfjernsyns-. eller CATV-system, fig. 2 viser et blokkskjema av en hovedende-innretning som omfatter den foreliggende oppfinnelse., fig. 2a viser et blokkskjema av modemdelen av en abonnentterminalenhet som omfatter en nettverks-adgangsenhet, fig. 3 er et blokkskjema som illustrerer et CATV-kommunikasjonssystem som omfatter den foreliggende oppfinnelse, fig. 4 er et blokkskjema som illustrerer to CATV-systemer som er sammenkoplet i et CATV-kommunikas jonssystem som omfatter oppfinnelsen, fig. 5 viser en fremstilling av en datakodings- og datadekodingsprosess som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen, fig. 6 er et flytskjema som representerer et program for frembringelse av kanaladgangskoder i nettverk-adgangsstyreanordningen i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 7 er et flytskjema som representerer et program for frembringelse av rammebekrefterkoder i et nettverk-brukerknutépunkt som omfatter oppfinnelsen, fig. 8 er et flytskjema som representerer et program for kontroll av en raitonebekrefterkode i datakanal-adgangs-monitoren i hovedenden av et CATV-kommunikasjonssystem som omfatter oppfinnelsen, fig. 9 viser en fremstilling av en generalisert protokolloppbygning for bruk i forbindelse med oppfinnelsen, fig. 10 illustrerer det meldingsformat som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen, og fig. Ila - llf illustrerer den sekvens av meldinger som utveksles for å innlede og avslutte en kommunikasjonssesjon mellom et kildeknute-

punkt og et destinasjonsknutepunkt i et CATV-system som omfatter oppfinnelsen.

Et typisk CATV-system er i stand til å overføre et område av signalfrekvenser, f.eks. fra 5 MHz til 400 MHz. Signalfrekvenser over 50 MHz er reservert for å fordele signaler fra hovedenden til abonnentterminalene (dvs. i ned-strøms- eller fremoverretningen). Signalfrekvenser under 50 MHz er reservert for utbredelse av signaler fra individuelle abonnentterminaler til hovedenden (dvs. i oppstrøms- eller returretningen).

En båndbreddetildeling for bruk i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse er grafisk vist på fig. 1. Opp-strømsbåndet 2 er 25 MHz bredt og strekker seg fra 5 MHz til 30 MHz. Nedstrømsbåndet 4 er også 25 MHz bredt og kan utvel-ges fra hvilket som helst passende bånd av frekvenser i ned-strømsdelen av frekvensspektret.

Topologien til et typisk CATV-system er den samme som for et omsnudd tre. Hovedenden befinner seg ved toppen av det omsnudde tre og abonnentterminalene er beliggende over hele stammen og grenene. Et signal fra hovedenden i fremoverretningen høres av alle abonnentterminaler. Et signal som sendes fra en individuell abonnent te rmitial i returretningen, høres imidlertid bare av den del av de andre abonnentterminaler som befinner seg i signaloverføringsbanen fra den sendende abonnentterminal til hovedenden (engelsk: headend). Det signal som utsendes fra en spesiell abonnentterminal, høres derfor bare av en del av de andre abonnentterminaler.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er hver signalfrekvens i returbåndet 2 paret med en tilsvarende signalfrekvens i fremoverbåndet 4. Hovedenden omfatter utrustning for mottagning av retursignalet i oppstrømsbåndet og relésender signalet selektivt på en høyere, tilsvarende frekvens i fremoverbåndet. På denne måte høres et signal fra en individuell abonnentterminal (i returbåndet) av alle andre abonnentterminaler (i fremoverbåndet), slik at hvilken som helst individuell abonnentterminal tillates å sende en melding til hvilken som helst annen abonnentterminal innenfor CATV-sys ternet.

Digitale signaler sendes i det foreliggende system ved benyttelse av frekvensskiftnøklet modulasjon (FSK)-modulasjony Et digitalt signal har én av to. binære, logiske tilstander, dvs. 1 eller 0. Når det digitale signal befinner seg på logisk 1, sender en FSK-modulator et signal med en første frekvens, og når det binære signal befinner seg på logisk 0, sender en FSK-modulator et signal med en andre frekvens. På liknende måte reagerer en FSK-demodulator på

et FSK-signal for å reprodusere eller gjengi det opprinnelige digitale signal.

En hovedéndeinnretning i overensstemmelse med oppfinnelsen er vist på fig. 2. En datakanaladgangsmonitor

(DKAM) 10 omfatter individuelle datakanaladgangsmonitor-moduler lia, 11b, etc, en nettverkadgangskontroller-mellom-koplingsprosessor 18 og'et modem 20. En individuell data-kanaladgangsmonitormodul lia omfatter en FSK-demodulator 12,

en bilde- eller rammebekrefterlogikk (frame verifier logic) 14 og en FSK-modulator 16. FSK-demodulatoren 12 er avstemt til en spesiell frekvens i returbåndet. FSK-modulatoren 16 er avstemt til en tilsvarende, paret frekvens i fremoverbåndet. Ramme-bekref terlogikken 14 undersøker de mottatte data og forbinder FSK-demodulatorens 12 utgang selektivt med FSK-modulatorens 16 inngang. FSK-modulatoren 16 relésender det mottatte signal i

sann tid på en tilsvarende høyere frekvens i fremoverdelen av kabelspektret. Rammebekrefterlogikken 14 er også sammenkoplet med nettverksadgangskontroller-mellomkoplingsprosessoren 18 som tilveiebringer toveis kommunikasjon til nettverkadgangskon-trolleren (network access controller) via modemet 20. Ramme-bekref terlogikkens 14 virkemåte vil bli beskrevet mer detal-jert i forbindelse med beskrivelsen av fig. 8.

Modemdelen av en abonnentterminalinnretning ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 2a. Et nettverksadgangsenhet-eller NAU-modem 13 omfatter en FSK-modulator 19, en FSK-demodulator 15, en bærefrekvensavfølings- og kollisjons-deteksjonskrets 3, en frekvensstyring 17 og en mikroproses-sor 21.

Under drift blir et digitalt signal fra en kilde 23 mottatt av mikroprosessoren 21. Mikroprosessoren 21 formaterer de digitale data til en rammemelding (frame message) og inklu-derer en rammebekrefter(RB)-kode (beskrives i forbindelse med den detaljerte beskrivelse av fig. 7) som del av rammemeldings-formatet. Rammemeldingen tilføres til FSK-modulatoren 19 som sender rammemeldingen som et FSK-signal på en kabel 25 i opp-strømsretningen til hovedenden.

I hovedenden 10 (fig. 2) mottar FSK-demodulatoren 12 den kodede rammemelding. Eammemeldingen undersøkes i ramme-bekrefterlogikken 14. Dersom den mottatte rammebekrefter(RB)-kode indikerer at brukeren ikke er godkjent, blokkerer ramme-bekref ter logikken 14 den videre overføring av rammemeldingen. Dersom imidlertid ramme-bekrefterlogikken indikerer at brukeren er godkjent eller autorisert, fortsetter rammebekrefterlogikken å tilføre rammemeldingen til FSK-modulatoren 16 som sender (relésender) rammemeldingen i sann tid som et FSK-signal i ned-strømsretningen fra hovedenden 10 til alle abonnentterminaler.

Rammemeldingen mottas av et nettverkadgangsenhet-eller NAU-modem som likner NAU-modemet 13 på fig. 2a. FSK-demodulatoren 15 mottar den relésendte rammemelding (RB) og videresender de mottatte data til mikroprosessoren 21. Det skal bemerkes at FSK-demodulatoren 15 tillater NAU-modemet å overvåke sin egen sending såvel som mottatte data fra andre nettverkad-gangsenheter.

For å dele CATV-kommunikasjonsressursene blant mange brukere, er det tildelte returspektrumrom oppdelt i 80 FSK-datakanaler som hver er i stand til å overføre 128 Kb/s. Fremoverspektrumrommet er likeledes oppdelt i 80 FSK-datakanaler, slik at det er dannet 80 kanalpar i systemet. CATV-systemet kan imidlertid ha så lite som én DKAM-modul lia (fig. 2). Etter hvert som datatrafikkbelastningen øker, kan CATV-systemoperatøren øke kapasiteten ved å tilføye ytterligere moduler 11b, etc. Kommunikasjonskapasiteten økes således uten oppbygningsmessige endringer i hovedenden.

Hver nettverkadgangsenhet (NAU) i en abonnentterminal er tildelt en hjemmekanal. For at to abonnentenheter skal kommunisere, må de selvsagt begge befinne seg på den samme datakanal. Hvert NAU-modem er derfor frekvenssraidig, dvs. i stand til å endre sin oppstrøms-sendefrekvens (og sin tilsvarende nedstrøms-mottagningsfrekvens) etter ordre fra en systemstyrecomputer som kalles en nettverksressursbestyrer (network resource manager).

Det foreliggende system tillater videre mange brukere å dele den samme datakanal. Kanaldeling oppnås ved hjelp av en teknikk som er kjent for fagfolk på området som bærefrekvensavfølings-multippeladgang med kollisjonsdetek-sjon (carrier sense multiple access with collision detection =

CSMA/CD).

Kort angitt er CSMA/CD-teknikken en kappestrid-mekanisme (contention mechanism) ved hjelp av hvilken flere brukere deler en felles datakanal. Alle brukere overvåker datakanalen for å avføle et bærefrekvenssignal. Et brukerknutepunkt som ønsker å sende en melding, venter inntil kanalen er klar, og sender deretter sin melding på datakanalen. I det tilfelle at to brukere forsøker å sende på samme tid, opptrer en kollisjon. Kollisjonen detekteres av de brukere som har forsøkt å sende. Hver bruker venter deretter en tilfeldig tidslengde før han forsøker å sende sin respektive melding på nytt.

Et CATV-system som inneholder den foreliggende oppfinnelse, er vist på fig. 3. Dette system omfatter en hovedende (headend) som inneholder konvensjonell, énveis CATV-utsendelsesutrustning 22 som tilveiebringer f ast videoprogram-materiale til alle abonnenter. Signalfordelingsbanen omfatter sambandslinjekabler 24, fordelingsforsterkere 26, mate-linjer 28, og endelig lokallinjer (drop lines) 29.til individuelle systemknutepunkter 31.

Det finnes flere typer av individuelle systemknutepunkter. Brukerknutepunkter er knutepunkter hvor det skaffes adgang til CATV-kommunikasjonsressurser. Av brukerknutepunktene finnes det to typer, nemlig tjiinesteyterknutepuakter (server nodes) 46 (for servicegivere) . og abonnonentknute-punkter 48 (for serviceforbrukere). En annen type av system-knutepunkt er et styreknutepunkt hvor det tilveiebringes kontroll over CATV-kommunikasjonssysternet (f.eks. nettverks-adgangskontroll, utskriving av regninger for kommunikasjons-service, etc). Endelig finnes det nettverksknutepunkter omfattende et forbindelses- eller bindeleddknutepunkt (link node) 50 for kommunikasjon mellom CATV-nettverk, og et port-knutepunkt (gateway node) 52 for kommunikasjon mellom CATV-nettet og fremmede nett, såsom koplede, offentlige telefonnett.

Et tjenesteyterknutepunkt 40 kommuniserer med et abonnentknutepunkt 44 via respektive nettverksadgangsenheter (NAU) 38 og 42. I sådanne tilfeller tilveiebringer CATV-systemet grunnleggende datatransporttjeneste, slik at CATV-systemet synes gjennomsiktig eller åpent for tjenesteyteren 40 og abonnenten 44. For eksempel kan servicegiveren tilveiebringe et asynkront RS-232 tjenesteyterknutepunktapparat 40 og et kompatibelt, asynkront RS-232 abonnentknutepunktapparat 44.

Et tjenesteyterknutepunkt 46 og et abonnentknutepunkt 48 kan (i tillegg til en respektiv NAU) omfatte et høyere kommunikasjonstjeneste-nivå, såsom en komplett teledatautførelse omfattende mulighet for grafisk fremstilling. I et sådant tilfelle trenger tjenesteyterknutepunktet 46 bare å tilveiebringe en teledata-kompatibel anvendelsestjeneste. Abonnentknutepunk-tets 48 maskinvare (og programvare) kan således utnyttes av mange forskjellige servicegivere.

Systemkontrollknutepunkter omfatter en datakanaladgangsmonitor (DKAM) 10 i hovedenden, en nettverksadgang-kontroller (NAK) 34, en nettverkresaursbestyrer (NRB) 36 og en nettverktrafikkmonitor (NTM) 32. Systemkontrollknutepunkter kommuniserer over CATV-systemet på samme måte som abonnent-og tjenesteyterknutepunkter. Dessuten finnes en toveis utenombåndskanal 30 mellom NAK 34 og DKAM 10. Meldinger på utenombåndskanalen 30 mellom NAK 34 og DKAM 10 utsendes vanligvis ikke på CATV-nettet. Systonkontrollknutepunktene 32, 34 og 36 kan videre være beliggende hvor som helst i CATV-systemet, bortsett fra DKAM 10 som er beliggende i hovedenden.

Nettverksadgangkontrolleren (NAK) 34 er en spesialprogrammert datamaskin. Nettverksadgangkontrollerens 34 hovedoppgave er å tillate eller nekte nettverksadgang for brukerknutepunktene. Når nettverksadgang gis, tilveiebringes en kanaladgangskode (KAK) til brukerknutepunktet. Når nettverksadgang nektes, tilveiebringes en grunn (f.eks. kanal opptatt, etc.) til brukerknutepunktet. Genereringen og sendingen av kanaladgangskoder skal beskrives i forbindelse med beskrivelsen av ficr. 6.

Nettverkressursbestyreren (NRB) 36 er en annen spesialprogrammert datamaskin. En vikt ig oppgave for nettverkressursbestyreren 36 er å tildele kommunikasjonsressurser blant de forskjellige brukere. En måte som dette oppnås på, er ved belastningsutjevning, dvs. ved å avstemme på nytt de individuelle brukermodemer (FSK-modulator og FSK-demodulator), slik at datatrafikkbelastningen fordeles jevnere langs de tilgjengelige datakanaler.

En annen viktig oppgave for nettverkressursbestyreren 36 er å tilveiebringe en katalogoppslagstjeneste for brukerknutepunkter. Dette betyr at NRB 36 opprettholder en liste av løpende tildelte datakanalfrekvenser (dvs. den opprinnelige hjemmekanalfrekvens eller en på nytt tildelt kanalfrekvens) for hvert brukerknutepunkt, såvel som adressen og symbolnavnet til dette knutepunkt. Slik det skal beskrives nærmere i den etterfølgende beskrivelse, kan således et brukerknutepunkt oppnå adressen og datakanalfrekvensen for et ønsket destinasjonsknutepunkt ved å åpne en kommunikasjonssesjon med nettverkressursbestyreren 36.

Nettverktrafikkmonitoren (NTM) 32 er en tredje spesialprogrammert datamaskin. NTM 32 er en passiv informa-sjonssamler som lytter på alle datakanaler og samler informasjon angående bruk av CATV-kommunikasjonsressurser. Den inn-samlede informasjon har to hovedanvendelser: (1) Utskrivning av regninger for datakommunikasjonstjenester genereres i tidsperioder uten topptrafikk, og (2) kanaltrafikkstatistikk tilveiebringes til NRB 36 med henblikk på trafikkledelse ved tildeling av CATV-båndbredde, dvs. belastningsutjevning.

Et bindeleddknutepunkt 50 tilveiebringer intra-nettverkskommunikasjon mellom to CATV-nett for å danne et eneste adresserom for digital CATV-kommunikasjon. Som vist på fig. 4, er to CATV-nett 54 og 56 sammenkoplet ved hjelp av bindeleddknutepunkter 50a og 50b. Det ene CATV-system 54 inneholder en DKAM 10a, en NRB 36, en NTM 32 og en NAK 34. Det andre CATV-system inneholder en DKAM 10b.

I sin enkléste form utfører bindeleddene 50a og 50b én- til én -kartlegning av spesielle meldinger mellom CATV-systemene 54 og 56. Bindeleddet 50a mottar nedstrøms-data. De mottatte data tilføres til bindeleddet 50b som på sin side relésender dataene i oppstrømsretningen i CATV-systemet 56. Ved benyttelse av bindeleddknutepunktene 50a og 50b danner således CATV-systemet 54 og CATV-systemet 56 et eneste datanett som har et felles adresserom i hvilket hvilket som; .helst knutepunkt fra det ene eller det andre system kan kommunisere med hvilket som helst annet knutepunkt.

Innenfor et enkeltstående CATV-datanett er hvert knutepunkt tildelt en spesiell 24-bits adresse. Meldinger som er beregnet for mottagning av et spesielt destinasjonsknutepunkt, inneholder adressen til destinasjonsknutepunktet. Alle knutepunkter overvåker minst én datakanal. Når adressen til destinasjonsknutepunktet gjenkjennes, mottas hele meldingen for viderebehandling.

I tillegg til adressen til et spesielt knutepunkt er hvert knutepunkt tildelt et hemmelig 56-bits tall som kalles en knutepunktnøkkel. Knutepunktnøkkelen er en sikker-hetsforanstaltning som er utformet for å hindre ikke-godkjente brukere fra å oppnå adgang til CATV-kommunikasjonsressurser. Til forskjell fra knutepunktadressen blir knutepunktnøkkelen aldri utsendt på CATV-systemet. Antallet av mulige knute-punktnøkler, 2^, er videre meget stort og "tynt befolket", slik at sannsynligheten for å gjette en gyldig knutepunktnøk-kel er meget liten.

Som en kort oversikt over systemets virkemåte betraktes den typiske situasjon hvor et kildeknutepunkt 44 skal kommunisere med et destinasjonsknutepunkt 40 (fig. 3).

Kildeknutepunktet oppnår først kanaladgang ved hjelp av følgende prosess: 1. Kildeknutepunktet signaliserer hovedenden (DKAM) med en nettverksadgangsanmodning (ingen RB-kode tilknyttet). 2. DKAM 10 videresender nettverksadgangsanmodningen til NAK 34 på utenombåndskanalen 30 (ingen RB-kode nødvendig). 3. NAK 34 sender en chiffrert eller kodet kanaladgangskode (KAK) til kildeknutepunktet. En gyldig RB-kode i forhold til NAK 34 utsendes sammen med NAK-meldingen, slik at den kan passere gjennom DKAM i hovedenden.

Kildeknutepunktet dechiffrerer eller dekoder kanaladgangskoden KAK som benyttes av kildeknutepunktet til å generere sine egne RB-koder. Kildeknutepunktet har således oppnådd tillatelse til å benytte den ønskede datakanal.

Etter at kildeknutepunktet 44 har oppnådd kanaladgang, kan det deretter etablere en signalbaneforbindelse med et ønsket destinasjonsknutepunkt 40 ved hjelp av følgende dirigeringsprosess: 1. Kildeknutepunktet signaliserer til NRB 36 (nå med RB-kode tilknyttet). Meldingen til NRB 36 omfatter symbolnavnet på det ønskede destinasjonsknutepunkt. 2. NRB 36 slår opp destinasjonsknutepunktnavnet i sin katalog og svarer med kanalfrekvensen og adressen til det ønskede destinasjonsknutepunkt. En gyldig RB-kode i forhold til NRB 36 sendes sammen med NRB-meldingen, slik at den kan passere gjennom DKAM i hovedenden. 3. Dersom destinasjonsknutepunktets 40 kanalfrekvens er forskjellig fra frekvensen til kildeknutepunktet 44, endrer kildeknutepunktet 44 sin frekvens til frekvensen for destinasjonsknutepunktet og gjentar ovenstående prosess for nettverksadgang på destina-s j onskanalfrekvensen. 4. Kildeknutepunktet 44 signaliserer deretter til destinasjonsknutepunktet 40 med en sesjon-åpen-anmodning. 5. Destinasjonsknutepunktet 40 mottar sesjon-åpen-anmodningen og oppnår om nødvendig en kanaladgangskode ved hjelp av ovennevnte prosess for oppnåelse av kanaladgang. Destinasjonsknutepunktet kan deretter svare med en sesjon-åpen-erkjennelsesmelding.

Ved slutten av denne prosess befinner kildeknutepunktet 44 og destinasjonsknutepunktet 40 seg på den samme datakanal og etablerer dermed en signalbaneforbindelse derimellom. De to knutepunkter 40 og 44 kan fortsette en kommunikasjons-utveksling inntil sesjonen avsluttes ved hjelp av passende meldinger.

For å beskytte kanaladgangskodenes sikkerhet og hindre tjuvlyttere fra å oppdage gyldige RB-koder, er det tilveiebrakt et . dobbelt datakodings/dekodings-system. Den grunnleggende datakoding som benyttes, er den Datakodings-standard (Data Encryption Standard = DES) som er innført av National Bureau of Standards, Washington, D.C., USA. Kort angitt, og som vist på fig. 5, tillater DES-systernet et 64-bits inngangssignal 104 å bli enten kodet eller dekodet til et 64-bits utgangssignal 106 ved benyttelse av en 56-bits nøkkel 102. En styreledning 108 bestemmer hvorvidt en kodings-eller en dekodingsprosess finner sted.

For å kode et 64-bits inngangssignal 105, innstilles styreledningen 108 for en koding. En 56-bits nøkkel 102 innmates i logikken 100. Deretter innmates et 64-bits inngangssignal 104 i logikken, og et 64-bits utgangssignal 106 av kodede data blir deretter tilgjengelig. For dekoding eller dechiffrering innstilles styreledningen 108 for en dekoding,

en 56-bits nøkkel 102 innmates i logikken 100, et 64-bits kodet inngangssignal innmates i logikken 100, og det 64-bits utgangssignal 106 er deretter tilgjengelig. Integrerte kret-ser av standardutførelse er kommersielt tilgjengelige for realisering av DES-standarden i maskinvare. Det overveies imidlertid at DES-koding og -dekoding vil bli utført i programvare.

Et flytskjema som representerer programmet i nettverksadgangskontrolleren (NAK) 34 (fig. 3) for generering av kanaladgangskoder (KAK) er vist på fig. 6. Først frembringes et 56-bits tilfeldig tall som kalles adgangsnøkkel, i et trinn 60. Deretter frembringes et 64-bits tilfeldig tall som en initial- eller begynnelsesverdi (IV) i et trinn 62. Adgangsnøkkelen og begynnelsesverdien IV danner til sammen

den 120-bits kanaladgangskode (KAK), som vist i trinn 64. Kanaladgangskoden sendes via utenombåndskanalen til DKAM i hovedenden i et trinn 66. Videre kodes kanaladgangskoden av nettverksadgangskontrolleren 34 som benytter brukerens hemmelige knutepunktnøkkel, og sendes til brukerknutepunktet i et trinn 68.

Et flytskjema som representerer programmet i en bruker-nettverkadgangsenhet (f.eks. NAU 42 på fig. 3) for generering av rammebekrefter (RB)-koder er vist på fig. 7.

Det bruker-NAU-knutepunkt som ønsker å oppnå kanaladgang, sender først en kanaladgangsanmodning i et trinn 70. Kanaladgangsanmodningen behandles av nettverksadgangskontrolleren (NAK) som frembringer en kodet KAK i overensstemmelse med det foran beskrevne programflytskjerna på fig. 6. Den kodede KAK mottas i bruker-nettverkadkomstenheten i et trinn 72. Bruker-ne t tverk adkomst enheten dekoder den 120-bits kanaladgangskode ved å benytte sin egen hemmelige knutepunktnøkkel som deko-dingsnøkkel, hvilket tilveiebringer en 56-bits adgangsnøkkel og en 64-bits begynnelsesverdi (IV) i et trinn 74. Den 64-bits begynnelsesverdi kodes ved benyttelse av den 56-bits adgangsnøkkel for å frembringe et 64-bits utgangssignal i et trinn 76. De sistnevnte 64 biter tilveiebringer åtte rammebekrefter- eller RB-koder på 8 biter hver. Bruker-nettverksadgangsenheten sender den ene av disse åtte RB-koder i hver av sine neste åtte utsendte rammemeldinger (frame messages). Hver rammemelding inneholder også et rammesekvens-(RB)-tall som inkrementeres én gang for hver melding som sendes. Etter at åtte RB-koder er blitt sendt i de neste åtte meldinger, inkrementeres IV-koden og kodes på nytt ved å benytte adgangs-nøkkelen til å frembringe ytterligere åtte RB-koder som skal benyttes for de neste åtte fortløpende rammemeldinger.

Det tilsiktede formål med det foreliggende arrange-ment som benytter RB-koder basert delvis på tilfeldige ramme-sekvenstall og en hemmelig knutepunktnøkkel, er å hindre ikke-godkjente brukere fra å skaffe seg CATV-kommunikasjonsressurser, eller fra å manipulere med nettverkskontrollen på annen måte. RB-koden skifter for hver suksessiv rammemelding. En tjuvlytter kan derfor ikke benytte et RS-tall og en RB-kode som er kjent å være gyldige, på nytt. RS-tallet er dessuten inkludert for å sikre synkronisering av RB-koder mellom det sendende knutepunkt og datakanaladgangsmonitoren (DKAM).

Et flytskjema som representerer programmet i ramme-bekref terlogikken 14 (fig. 2) for kontroll av RB-koder i hovedendens DKAM er vist på fig. 8. En kanaladgangsanmodning mottas i hovedenden i et trinn 80. Kanaladgangsanmodningen videre-sendes utenfor båndet til NAK i et trinn 82. NAK svarer ved å sende en ikke-kodet kanaladgangskode (KAK) utenfor båndet, hvilken kode mottas i DKAM i et trinn 84. Kanaladgangskoden benyttes til å kode IV-verdien med adgangsnøkkelen (slik som foran beskrevet) for å frembringe åtte RB-koder i et trinn 86. Et rammesekvens- eller RS-tall er knyttet til hver av de åtte RB-koder.

Under drift mottas meldinger av hovedendene DKAM som

sammenlikner de mottatte RS- og RB-koder med de som er beregnet tidligere for den spesielle NAU-adresse, i et trinn 88. Dersom RS- og RB-kodene ikke er like de tidligere beregnede RS- og RB-koder, hindrer rammebekrefterlogikken 14 (fig. 3) oppstrømssig-nalet fra å relésendes på nedstrømssiden til systemet i et trinn 90. Dersom RS- og RB-kodene er like de tidligere beregnede RS-og RB-koder, relésendes oppstrømsmeldingen på den tilsvarende nedstrømskanalfrekvns i et trinn 92. Etter at den siste av de beregnede åtte RB-koder er blitt benyttet i et trinn 94, inkrementeres IV-verdien i et trinn 96. Den inkrementerte verdi av IV kodes ved å benytte adgangsnøkkelen til å frembringe en ny tabell av åtte ytterligere RB-koder i trinnet 86.

Den så langt beskrevne systemvirkemåte angår etablering av den grunnleggende toveis signalbaneforbindelse mellom to knutepunkter i et CATV-kommunikasjonssystem. Fig. 9 viser en lagdelt protokolloppbygning som også omfatter system-funksjoner på høyere nivå. Den lagdelte oppdeling på fig. 9 retter seg nøyaktig etter den referansemodell for sammenkop-ling av åpne systemer (Open Systems Interconnection = OSI)

som er utviklet av den Internationale Standardiseringsorga-nisasjon (ISO), Genéve, Sveits.

På fig. 9 sendes en grunnleggende bilde- eller rammemelding 120 gjennom det fysiske medium (CATV-systemet)

fra et kildeknutepunkt til et destinasjonsknutepunkt. Rammemeldingen 12 0 er anordnet i stablede sjikt eller lag. Nærmere bestemt er de endelige "data som skal sendes", beliggende i anvendelseslaget 132. Anvendelseslaget 132 er stablet i presentasjonslaget 130. Presentasjonslaget 130 er stablet i sesjonslaget 128 som på sin side er stablet i transportlaget 126, og så videre via nettverklaget 124 og forbindelses-

eller bindeleddlaget 122. Generelt omfatter hvert lag en leder eller topptekst (header), såsom toppteksten 130a (som går foran anvendelsesdataene 132), og en bunntekst (trailer), såsom bunnteksten 130b (som følger etter anvdelsesdataene 132). I ethvert gitt lag kan imidlertid den respektive topptekst være minimal, og den respektive bunntekst kan være ikke-eksisterende.

Det sendende knutepunkt (kilden) sammenstiller rammemeldingen 120 før sending via det fysiske medium.

Det mottagende knutepunkt (destinasjonen) tar fra hverandre rammemeldingen 120 med ett lag ad gangen. Destinasjonsknutepunktet fjerner eller avskreller først bindeleddlaget fra meldingen. Bindeleddlagets "data" er nettverklaget 124. Nettverklagets "data" ér transportlaget 126, og så

videre frem til anvendelseslaget. Hvert lag av protokollen er tildelt bestemte systemkommunikasjonsfunksjoner, slik som kort beskrevet i det følgende.

Bindeleddlaget utfører grunnleggende kommunikasjons-funksjoner, såsom CSMA/CD-kontroll, generering og kontroll av feildeteksjonskoder, kilde- og destinasjonsknutepunktadres-sering innenfor det samme CATV-system, og generering av ramme-bekref terkoder .

Nettverklaget spesifiserer dirigeringsinstruksjoner mellom de kilde- og destinasjonsknutepunkter som er beliggende i forskjellige CATV-systemer. Nettverklaginformasjonen er stort sett analog med et telefonnummer som informerer kommunikasjonsnett-kontrollknutepunktene om hvordan meldingen skal dirigeres fra kilden til det endelige bestemmelsessted.

Transportlaget styrer eller regulerer datastrømmen mellom kilde- og destinasjonsknutepunktene så snart en signalbaneforbindelse er blitt etablert. Typiske funksjoner av transportlaget omfatter erkjennelse av mottatte pakker, in-struksjon med hensyn til det maksimale antall pakker som skal overføres, og styrt, pålitelig sending av pakker.

Sesjonslaget benyttes til å initiere eller starte en kommunikasjonssesjon. I denne betydning er den foran omtalte nettverkressursbestyrer (NRB 36 på fig. 3) en spesia-lisert sesjonslag-entitet. De funksjoner som styres av sesjonslaget, omfatter symbolsk adressering og bestemmelse av datakanalruter fra kilde til destinasjonsknutepunkter.

Presentasjonslaget styrer formateringen av data for presentasjon for brukeren. For eksempel kan kilden ut-spørre destinasjonsknutepunktet for å forespørre hvorvidt destinasjonsterminalen har mulighet for grafisk fremvisning eller bare alfanumerisk mulighet. En presentasjonsnivåpro-tokoll som er egnet for benyttelse i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, er vist i "Videotex Standard Presentation Level Protocol" som ble publisert av AT&T Press, mai 1981.

Anvendelseslaget inneholder de programmer og den informasjon som er til hjelp for brukeren. Ved f.eks. en elektronisk bankvirksomhetsanvendelse ville anvendelseslaget inneholde de spesielle instruksjoner for en elektronisk kapitaloverføring.

Fig. 10 viser ramme- eller bildeformatet for binde-leddlagprotokollen. En ramme består av et 8-bits flagg 134, en 24-bits destinasjonadresse 136, en 24-bits kildeadresse 138, et 8-bits kontrollfelt 140, en bindeleddnivåmelding 142, en 16-bits syklisk redundanskode (SRK) 144, og et 8-bits flagg 146. SRK-koden 144 er en feildetek-terende kode. En spesiell SRK-kode som er egnet for benyttelse i det foreliggende system, er den CCITT-standard som er innført av den Internationale konsultative kommité for telegrafi og telefoni, Genéve, Sveits. Flagget 134 er en synkroniseringskode (01111110) for å indikere starten av en rammemelding. Destinasjonsadressen 136 indikerer destina-. sjonsknutepunktets adresse. I denne henseende er kilde- og destinasjonsknutepunktene definert i relasjon til henholdsvis de sendende og mottagende knutepunkter.

Koden i kontrollfeltet 140 definerer innholdet av den etterfølgende bindeleddnivåmelding 142 som inneholder andre definerte felter. For eksempel kan kontrollfeltet spesifisere at data skal følge etter. I et sådant tilfelle ville bindeleddnivåmeldingen 142 inneholde et rammesekvens-(RS)-tall, en rammebekrefter-(RB)-kode og data som ville bli benyttet i de høyere lag av protokolloppbygningen. Kontrollfeltet 140 kan indikere en kanal(adgangs)anmodning til NAK 34 (fig. 3), i hvilket tilfelle bindeleddnivåmeldingen 142 ikke ville inneholde ytterligere felter. Kontrollfeltet 140 kan indikere en kanaloppgivelsesordre, i hvilket tilfelle et RS-tall og en RB-kode ville følge etter. Kontrollfeltet 140 kan indikere en kanalinnvilgningsmelding, i hvilket tilfelle et RS-tall, en RB-kode og en kodet kanaladgangskode (KAK) ville følge etter. Kontrollfeltet 140 kan indikere at meldingen er en kanalnektelsesordre, i hvilket tilfelle bindeleddnivåmeldingen 142 ville inneholde et RS-tall, en RB-kode og en grunn for nektelse av kanaladgang. En bruker kan nektes kanaladgang på grunn av at brukeren ikke er godkjent for adgang til CATV-kommunikas jonsressursene eller på grunn av at kanalen er opptatt som følge av sterk trafikk.

Slik som tidligere angitt, kontrollerer ramme-bekref terlogikken 14 i DKAM 10 (fig. 2) RB-koden i rammemeldingen mens rammemeldingen relésendes i sann tid. RB-koden må således kontrolleres før hele meldingen er relésendt. Det verste tidsinnstillingstilfelle inntreffer derfor når bindeleddnivåmeldingen ikke inneholder noen data. Ramme-bekref terlogikken i DKAM har 47 bit-tider (det 8-bits kontrollfelt pluss det 8-bits RS-tall pluss den 8-bits RB-kode pluss den 16-bits SRK-kode pluss det 8-bits flagg minus 1 bit) for å sammenlikne den mottatte RB-kode med den foregående, beregnede RB-kode. Med 128 kb/s er dette ca. 400 mikrosekunder.

Fig. Ila - llf illustrerer den sekvens av meldinger som utveksles mellom et kilde- og ét destinasjonsknutepunkt for å innlede en kommunikasjonssesjon. For klarhetens skyld illustrerer de meldingsformater som er vist på fig. Ila - llf, bare de deler av bindeleddlag- og æsjonslag-protokollen som er nødvendige for den begrepsmessige forståelse av hen-delsessekvensen.

Anta at et kildeknutepunkt 150 (fig. Ila) skal etablere en kommunikasjonssesjon med et destinasjonsknutepunkt 152 (fig. llf). Kildeknutepunktet sender først en nettverk-transportanmodningsmelding 160 til datakanaladgangsmonitoren (DKAM) 19 i hovedenden på kildens hjemmekanalfrekvens. Meldingen 160 består av et flagg etterfulgt av kildeknutepunktadressen etterfulgt av en kode for en nettverktransportanmod-ning. Ingen RB-kode er tilknyttet. DKAM 10 erkjenner trans-port anmodningen med en melding 162 bestående av en rekke flagg

F.

Kildeknutepunktet oppnår en kanaladgangskode KAK som vist på fig. 11b. DKAM 10 videresender nettverktransport-anmadningen i en melding 164 på en utenombåndskanal til nett-verkadgangskontrolleren (NAK) 34. Etter å ha kontrollert trafikkbelastningen på kildens hjemmekanal, kan NAK 34 gi eller ikke gi adgang. Idet det antas at NAK 34 vil gi kanaladgang til kildeknutepunktet 150, sendes en melding 166 utenfor båndet tilbake til DKAM 10 i hovedenden. Meldingen 166 består av kildeknutepunktadressen og den ikke-kodede kanaladgangskode (KAK) for kildeknutepunktet. NAK 34 sender også en melding 168 til kildeknutepunktet 150 via DKAM 10 på kildens hjemmekanal. Meldingen 168 består av et flagg F etterfulgt i rekkefølge av adressen til kildeknutepunktet 150, adressen til NAK 34, RS-tallet for NAK, RB-koden for NAK, en erkjennelse og en KAK som er kodet ved å benytte den hemmelige knutepunktnøkkel for kildeknutepunktet som kodings-nøkkel. Meldingen 138 relésendes av DKAM 10 til kildeknutepunktet 150 etter kontroll av det respektive RB-tall og den respektive RB-kode.

Kildeknutepunktet 150 åpner deretter en sesjon

med NRB 36 som vist på fig. lic. Kildeknutepunktet 150 sender først en melding 170 beståande av et flagg F etterfulgt i rekkefølge av adressen til NRB 36, kildeadressen, RS-tallet for kildeknutepunktet, RB-koden for kildeknutepunktet, og en anmodning om sesjonsåpning. Denne melding 170 kontrolleres i DKAM 10 med hensyn til riktig RS-tall og RB-kode og relésendes på nedstrømssiden til NRB 36. NRB 36 svarer med en erkjennelsesmelding 132 bestående av i rekkefølge et flagg F, kildeknutepunktadressen, NRB-adressen, RS-tallet for NRB 36, RB-koden for NRB 36 og en erkjennelse av åpnet sesjon.

Etter at sesjonen er åpnet, oppnår kildeknutepunktet 150 adressen til det ønskede destinasjonsknutepunkt og den riktige destinasjonskanalfrekvens som vist på fig. Ild. Kildeknutepunktet 150 sender en melding 134 bestående av i rekke-følge et flagg F, NRB-adressen, kildeknutepunktadressen, RS-tallet for kildeknutepunktet, RB-koden for kildeknutepunktet, sesjonsanmodningskoden og destinasjonsnavnet eller destinasjonadressen. NRB 36 svarer med meldingen 176 (frem-deles på kildens hjemmekanal). Svarmeldingen 176 består av i rekkefølge et flagg F, kildeknutepunktadressen, NRB-adressen, RS;-tallet for NRB 36, RB-koden for NRB 36, destinasjonsadressen, destinasjonskanalfrekvensen, en sesjon-ferdig-kode og en erkjennelse. Kildeknutepunktet 150 avslutter sesjonen med NRB 36 ved å sende en melding 178. Denne sistnevnte melding 178 består av i rekkefølge et flagg F, NRB-adressen, kildeknutepunktadressen, RS-tallet for kildeknutepunktet, RB-koden for kildeknutepunktet, og en kode for sesjonsavslut-ning. Svaret fra NRB 36 er en melding 180 bestående av i rekkefølge et flagg F, kildeknutepunktadressen, NRB-adressen, RS-tallet for NRB 36, RB-koden for NRB 36, og en kode for avsluttet sesjon.

Kildeknutepunktet 150 avstemmes deretter på nytt

til frekvensen for destinasjonskanalen og oppnår kanaladgangs-godkjennelse på destinasjonskanalen fra nettverkadgangskon-trolleren (NAK) 34 som vist på fig. Ile. Sekvensen av meldinger på fig. Ile er analog med den foran beskrevne meldingssekvens på fig. Ila og 11b ved hvilken kanaladgang ble oppnådd

av kildeknutepunktet 150 på kilde-hjemmekanalen. Meldingene 182 og 186 på fig. Ile er analoge med meldingene 160 hhv.

162 på fig. Ila. Meldingene 184, 188 og 190 er analoge med de respektive meldinger 164, 166 og 168 på fig. 11b.

Kildeknutepunktet 150 har nå kanaladgang på destinasjonsknutepunktets 152 frekvens. Kildeknutepunktet 150 åpner en sesjon med destinasjonsknutepunktet 152 som vist på fig. llf. En melding 192 består av i rekkefølge et flagg P, destinasjonsknutepunktadressen, kildeknutepunktadressen, RS-tallet for kildeknutepunktet 150, RB-koden for kildeknutepunktet 150 og en sesjon-åpnings-anmodning.

Idet det antas at destinasjonsknutepunktet 152 tidligere har oppnådd kanaladgang på destinasjonskanalfrekvensen (ved hjelp av en meldingssekvens som likner den som er vist på fig. Ila, 11b eller fig. Ile), svarer knutepunktet 152 med en sesjon-åpen-erkjennelsesmelding 194. Meldingen 194 omfatter i rekkefølge et flagg F, kildeknutepunktadressen, destinasjonsknutepunktadressen, RS-tallet for destinasjonsknutepunktet 162, RB-koden for destinasjonsknutepunktet 152 og en kode for sesjon-åpen-erkjennelse.

Ved dette tidspunkt er kildeknutepunktet 150 og destinasjonsknutepunktet 152 begge tidligere innvilget nettverkadgang og begge befinner seg på den samme datakanalfre-kvens. Kommunikasjonssesjonen med informasjonsutveksling kan nå fortsette idet den benytter andre lag av protokolloppbygningen. CATV-nettverket tilveiebringer åpen datatransporttjeneste mellom kildeknutepunktet 150 og destinasjonsknutepunktet 152.

Etter at sesjonen med informasjonsutveksling er fullført, avslutter kilde- og destinasjonsknutepunktene 150, 152 sesjonen med passende sesjon-avsluttet-meldinger som likner de på fig. Ild viste sesjonsavslutningsmeldinger 178 og 180 mellom kildeknutepunktet 150 og nettverkressursbestyreren NRB 36.

Det skal bemerkes at den hemmelige knutepunktnøkkel for et respektivt knutepunkt aldri sendes over CATV-nettet eller utenombånd-datakanalen. En tjuvlytter kan således ikke oppdage knutepunktnøkkelen direkte. Den nærmeste av-ledning av knutepunktnøkkelen som sendes over CATV-nettet, er den kodede kanaladgangskode KAK og den etterfølgende, på nytt kodede kanaladgangskode til en RiB-kode. Det foreliggende, doble kodingsarrangement tilveiebringer sikkerhet mot oppdagelse og uvedkommende bruk av knutepunktnøkkelen.

Claims (12)

1. Kabelfjernsyns-kommunikasjonssystem omfattende et kabelnettverk med et antall knutepunkter (40, 44) til hvert av hvilke det er tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning (10) til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes via en oppstrømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en nedstrømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter (40), idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer vedkommende knutepunkt, KARAKTERISERT VED at hvert kildeknutepunkt (44) omfatter en anordning (21, 19, 70) for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen (10), en anordning (21, 15, 72) for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen, en anordning (21, 74) for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, og en anordning (21, 74, 76, 78) for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en ramme-bekref terkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne, og at hovedendeinnretningen omfatter en anordning som reagerer på en adgangsanmodning som mottas fra et kildeknutepunkt (44), for å generere en adgangskode , en anordning for kryptering av adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet (44), en anordning for anbringelse av den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet, en anordning som reagerer på adgangskoden for ut fra denne å generere en rammebekrefterkode for hver meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet som svarer til rammebekrefterkoden i den mottatte meldingsramme, en anordning (14) for sammenlikning av rammebekrefterkoden som er innsatt i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende rammebekrefterkode som er generert i hovedendeinnretningen, idet sammenlikningsanord-ningen (14) tilveiebringer et sperresignal dersom de sammenliknede rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og en anordning (16) som er innrettet til å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket og som reagerer på et sperresignal for å hindre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode som forårsaket sperresignalet.

2. Terminalinnretning for anvendelse i et kabelfjernsyns-kommunikas jonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall kildeknutepunkter (44) til hvert av hvilke det kan tilkoples en sådan terminalinnretning for sending av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning (10) til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av en sådan terminalinnretning, sendes via en oppstrømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en ned-strømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter (40), idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer vedkommende knutepunkt, KARAKTERISERT VED at den omfatter en anordning (21, 19, 70) for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen (10), en anordning (21, 15, 72) for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen, en anordning (21, 74) for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, og en anordning (21, 74, 76, 78) for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebe-kref terkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne.

3. Terminalinnretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at anordningen (21, 74, 76, 78) for generering av rammebekrefterkoder er innrettet til å generere en rekke rammebekrefterkoder ut fra den dekrypterte adgangskode.

4. Terminalinnretning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at anordningen (21, 74, 76, 78) for generering av rammebekrefterkoder er innrettet til å innføre den neste rammebekrefterkode i rekken i hver nærmest etterfølgende meldingsramme.

5. Terminalinnretning ifølge krav 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at anordningen (21, 74, 76, 78) for generering av ramme-bekref terkoder er innrettet til å oppnå første og andre kodesegmenter ut fra den dekrypterte adgangskode, og til å kryptere det første kodesegment med det andre for ut fra dette å generere en sekvens av et forutbestemt antall rammebekrefterkoder, og videre omfatter en anordning for inkrementering av det andre kodesegment til en ny verdi etter fullførelse av den nevnte sekvens, slik at en ytterligere sådan sekvens genereres ved benyttelse av en ny verdi av det andre kodesegment .

6. Hovedende-innretning for anvendelse i et kabelfjernsyns-kommunikas jonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall kildeknutepunkter (44) til hvert av hvilke det er tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning (10) til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes via en oppstrømskanal, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger via en nedstrømskanal for mottaking av destinasjonsknutepunkter (40), idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, og hvert kildeknutepunkt (44) omfatter en anordning (21, 19, 70) for sending av en kanaladgangsanmodning til hovedendeinnretningen (10), en anordning (21, 15, 72) for mottaking av en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen, en anordning (21, 74) for dekryptering av den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, og en anordning (21, 74,

76, 78) for benyttelse av den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne, hvilken hovedendeinnretning er KARAKTERISERT VED at den omfatter en anordning som reagerer på en adgangsanmodning som mottas fra et kildeknutepunkt (44), for å generere en adgangskode , en anordning for kryptering av adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet (44), en anordning for anbringelse av den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet, en anordning som reagerer på adgangskoden for ut fra denne å generere en rammebekrefterkode for hver meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet som svarer til rammebekrefterkoden i den mottatte meldingsramme, en anordning (14) for sammenlikning av rammebekrefterkoden som er innsatt i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende rammebekrefterkode som er generert i hovedendeinnretningen, idet sammenlikningsanord-ningen (14) tilveiebringer et sperresignal dersom de sammenliknede rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og en anordning (16) som er innrettet til å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket og som reagerer på et sperresignal for å hindre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode'som forårsaket sperresignalet.

7. Hovedende-innretning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at anordningen for generering av hovedendeinnretningens ramme-bekref terkoder er innrettet til ut fra adgangskoden å generere en rekke rammebekrefterkoder for sammenlikning med en rekke rammebekrefterkoder som er innført i meldingsrammer som mottas fra et kildeknutepunkt.

8. Hovedende-innretning ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at den adgangskodegenererende anordning omfatter en anordning for generering av første og andre kodesegmenter, idet det første segment utgjør en nettverkadgangs-identifikasjonskode som er tildelt til det kildeknutepunkt som anmoder om adgang til nettverket, og en anordning for kombinasjon av segmentene for å danne den nevnte adgangskode for overføring til kildeknutepunktet, og at den rammebekrefterkode-genererende anordning reagerer på de første og andre kodesegmenter for å kryptere det første kodesegment med det andre for ut fra dette å generere en sekvens av et forutbestemt antall rammebekrefterkoder, og videre omfatter en anordning for inkrementering av det andre kodesegment til en ny verdi etter fullførelse av den nevnte sekvens, slik at en ytterligere sådan sekvens genereres ved benyttelse av den nye verdi av det andre kodesegment.

9. Hovedende-innretning ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at anordningen for generering av de første og andre kodesegmenter er innrettet til å generere disse som tilfeldige tall.

10. Fremgangsmåte for styring av adgang til et kabelfjernsyns-kommunikas jonssystem som omfatter et kabelnettverk med et antall knutepunkter til hvert av hvilke det er tilkoplet en innretning for sending og/eller mottaking av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av kildeknutepunkter, sendes, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert knutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, KARAKTERISERT VED at den omfatter de trinn å sende en anmodning fra et kildeknutepunkt om nettverkadgang til hovedendeinnretningen, å generere en adgangskode i hovedendeinnretningen som reaksjons på en adgangsanmodning som mottas fra kildeknutepunktet , å kryptere adgangskoden ved benyttelse av nøkkelen som identifiserer kildeknutepunktet, å anbringe den krypterte adgangskode på nettverket for overføring til kildeknutepunktet, å motta den krypterte adgangskode fra hovedendeinnretningen ved kildeknutepunktet og dekryptere den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktnøkkelen, å benytte den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes fra kildeknutepunktet, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne, å generere - ut fra adgangskoden i hovedendeinnretningen - en rammebekrefterkode for hver meldingsramme som mottas fra kildeknutepunktet, som svarer til rammebekrefterkoden i den mottatte meldingsramme, å sammenlikne - i hovedendeinnretningen - den rammebekrefterkode som er innført i hver meldingsramme som mottas fra et kildeknutepunkt, med en tilsvarende rammebekrefterkode som genereres i hovedendeinnretningen, og å gjenutsende hver mottatt meldingsramme på nettverket med mindre de sammenliknede rammebekrefterkoder ikke passer sammen, og i det sistnevnte tilfelle å sperre gjenutsendelse av den del av meldingsrammen som etterfulgte den rammebekrefterkode i meldingen som ikke passet til rammebekrefterkoden i hovedendeinnretningen.

11. Fremgangsmåte for styring av adgang til et kabelfjernsyns-kommunikas jonssystem for en terminalinnretning i systemet* hvor systemet omfatter et kabelnettverk med et antall knutepunkter til hvert av hvilke det kan tilkoples en sådan terminalinnretning for sending av meldinger som overføres via nettverket, og en hovedende-innretning til hvilken alle meldinger som anbringes på nettverket av en sådan terminalinnretning, sendes, og som er innrettet til å gjenutsende meldinger for mottaking av destinasjonsknutepunkter, idet det til hvert kildeknutepunkt er knyttet en nøkkel som identifiserer dette knutepunkt, KARAKTERISERT VED at den omfatter de trinn å sende en anmodning om nettverksadgang fra terminalinnretningen til hovedendeinnretningen, å motta en kryptert adgangskode fra hovedendeinnretningen i terminalinnretningen og dekryptere den krypterte adgangskode ved hjelp av knutepunktets nøkkel, og å benytte den dekrypterte adgangskode til å generere og innføre en rammebekrefterkode i hver meldingsramme som sendes fra terminalinnretningen, i et punkt i hver sådan meldingsramme som går foran i det minste en del av denne.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, KARAKTERISERT VED at det genereres en rekke rammebekrefterkoder ut fra den dekrypterte adgangskode.