PL172843B1

PL172843B1 - Zespól abonencki dla dwukierunkowej lacznosci uslug wizji i danych PL PL PL PL

Info

Publication number: PL172843B1
Application number: PL93318596A
Authority: PL
Inventors: Gilbert M Dinkins
Original assignee: Eon Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1997-12-31
Also published as: IL107399A0; US5481546A; FI951960A0; US5751693A; US5737363A; FI951960A; CZ106995A3; HU9501111D0; ZA937728B; WO1994010803A1; US5633876A; AU673889B2; PL172507B1; PL172850B1; EP0666010A1; MX9306558A; CA2147837A1; BR9307433A; AU5895894A; US5592491A

Abstract

1. Zespól abonencki dla dwukie- runkowej lacznosci uslug wizji i danych w systemie wykorzystujacym komórkowe wzmacniakowe stacje bazowe i lokalny od- biornik zdalny, znamienny tym, ze zawiera nadajnik cyfrowy, który ma maksymalna moc wyjsciowa rzedu miliwatów, oraz od- biornik do odbierania synchronizowanych sygnalów z komórkowej wzmacniakowej stacji bazowej. F I G . 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół abonencki dla dwukierunkowej łączności usług wizji i danych, w szczególności dla sieci interakcyjnych, dwukierunkowych usług transmisji danych do przenoszenia synchronizowanych komunikatów cyfrowych pomiędzy poszczególnymi punktami w całej sieci.

Bezprzewodowy, interakcyjny system wizyjny ujawniony w opisie patentowym USA nr 4 591 906 dotyczy interakcyjnej łączności cyfrowej w czasie rzeczywistym dla szerokiego audytorium abonentów w obszarach miejskich w sąsiedztwie centralnej telewizyjnej stacji nadawczej.

Przykładowo, Federalna Komisja Łączności (FCC) ustanowiła w USA normy łączności dla takich interakcyjnych usług transmisji danych wizji, wydzielając dla transmisji bezprzewodowych pasmo 218-219 MHz do publicznego użytku w wyznaczonych obszarach lokalnych stacji bazowych, przy czym normą tą są objęte interakcyjne zespoły abonenckie małej mocy o maksymalnej skutecznej mocy wypromieniowywanej poniżej 20 W.

172 843

Nie są znane interakcyjne systemy usługowe transmisji danych i wizji, które mogą obsługiwać wyznaczony obszar stacji bazowej z zespołami abonenckimi nadającymi z mocą rzędu miliwatów. W przypadku takiego ulepszonego systemu zasilane bateryjnie przenośne zespoły abonenckie, nadające się do takich zadań jak odczytywanie mierników, stałyby się możliwe do zrealizowania z małym poborem prądu z baterii, co umożliwia interakcyjną łączność cyfrową w obszarach lokalnych i o ustalonym zasięgu, np. na terytorium danego kraju.

Bezprzewodowe interakcyjne usługi transmisji danych i wizji świadczone są bez linii telefonicznych lub systemów kablowych poprzez krajową sieć stacji bazowych, w sposób ujawniony w opisie patentowym USA nr 5 101 267, za pośrednictwem transmisji satelitarnych pomiędzy stacjami bazowymi lokalnych obszarów a ośrodkiem transmisji danych.

Łączność o ograniczonym zasięgu, przykładowo krajowym, umożliwia, by programy wizyjne oglądane w całym kraju, takie jak światowe mecze gry w baseball, stały się interakcyjne dla udziału poszczególnych abonentów. Staje się możliwa do zrealizowania masowa łączność poprzez system telekomunikacyjny działający zasadniczo w czasie rzeczywistym z udziałem takiego szerokiego audytorium z obszarów miejskich, które spowodowałoby zablokowanie każdej istniejącej publicznej sieci telefonicznej.

Każda lokalna stacja bazowa w takim systemie łączności o ustalonym zasięgu, np. krajowym, musi nadawać się do działania interakcyjnego w ramach ograniczeń przewidzianych w obowiązujących normach przy szczytowym udziale lokalnego audytorium bez znacznych opóźnień komutowania, by zapewnić dwukierunkowe połączenia interakcyjne zasadniczo w czasie rzeczywistym poprzez sieć obsługującą audytorium złożone z dużej liczby uczestników, chcących zasadniczo równocześnie uzyskać połączenie.

Znana technologia sieci dwukierunkowej transmisji radiowej, reprezentowana na przykład przez przenośne systemy łączności telefonicznej, jest zwykle niekompatybilna ze sprawną łącznością zasadniczo w czasie rzeczywistym przy obecnej silnej aktywności abonentów. Dzieje się tak, ponieważ w systemach telefonicznych komutacja i operacje łącznościowe muszą odbywać się kompatybilnie z poleceniami komutacyjnymi z zespołów abonenckich z kodowanymi tonami akustycznymi towarzyszącymi analogowym komunikatom fonicznym. Przy długich cyfrowych numerach identyfikacyjnych dla dalekosiężnych połączeń krajowych, zazwyczaj zawierających dziesięć cyfr w układzie dziesiętnym, które muszą być ręcznie wprowadzane z zajmowaniem linii dla zrealizowania połączeń międzypunktowych, jako część danych sygnału połączenia, obwody komutacyjne są zajmowane przez bardzo długie okresy czasu, co jest niekorzystne dla połączeń odbywających się zasadniczo w czasie rzeczywistym lub dla warunków silnego natężenia ruchu. Często napotykane są sygnały zajętości, ograniczające wielkość uczestniczącego audytorium dla natychmiastowego połączenia i w efekcie występujący natłok na linii, wymagający powtórnego wybierania, jest denerwujący dla potencjalnych użytkowników. Interakcyjna odpowiedź, która wymaga łączności poprzez centralę telefoniczną, ma tendencję do opóźnienia i zniechęcania uczestników oraz wprowadza krytyczny problem identyfikowania i interakcyjnych połączeń pomiędzy abonentami w czasie rzeczywistym bez zatłoczonych łącznic i zdenerwowania powodowanego występującymi sygnałami zajętości i ponawianiem prób połączenia się.

Podobnie, nawet przy ograniczonej ilości danych cyfrowych, które mogą być przenoszone w cyfrowych komunikatach systemu przywoławczego, gdzie typowo tylko niektóre komunikaty oznaczają krótki komunikat o stałej długości, taki jak telefoniczny numer wywoławczy, istnieje niewielka możliwość osiągnięcia łączności w czasie rzeczywistym przy istnieniu silnego natężenia ruchu ze względu na stopień skomplikowania potrzebnych telefonicznych obwodów komutacyjnych używanych do przenoszenia komunikatów.

Aby przetwarzać informacje cyfrowe dokładnie, skutecznie i w sposób zapewniający prywatność, trzeba dokładnie synchronizować i organizować dane cyfrowe i towarzyszące polecenia. Dla dwukierunkowej łączności cyfrowej w czasie rzeczywistym z dużym audytorium pragnącym szybkiego dostępu do systemu lub sieci przenoszenia komunikatów, synchronizacja sygnałów staje się krytyczna i absolutnie konieczna dla łączności interakcyjnej w czasie rzeczywistym. Na ogół akustyczne transmisje telefoniczne mają naturę analogową niekrytyczną wobec synchronizacji i odbywają się asynchronicznie. Znane systemy telekomunikacyjne typu telefonicznego nie nadają się zatem do zastosowania w interakcyjnych systemach transmisji danych i wizji, które przenoszą prywatne komunikaty cyfrowe pomiędzy poszczególnymi punktami w czasie rzeczywistym dla dużego audytorium.

Typowe rozwiązania dotyczące łączności o ustalonym zasięgu, np. krajowej, z wykorzystywaniem takich znanych technik komutacji telefonicznej, są traktowane w skrócie jako reprezentatywne dla obecnego stanu techniki, wykorzystującego analogowe (akustyczne) sieci łączności telefonicznej i technikę komórkową do obsługi tanich, ruchomych, zasilanych bateryjnie zespołów abonenckich, działających w lokalnych obszarach subpodziału komórek.

W systemie telefonii ujawnionej w opisach USA nr nr 4 481 670 i 4 550 443 zapewnia się przekazywanie najlepszych sygnałów z przenośnych aparatów radiowych w dwukierunkowej akustycznej łączności analogowej pomiędzy nakładającymi się strefami obsługiwanymi przez różne nieruchome nadbiomiki komórkowe, które w pewnych przypadkach wykorzystują różne pasma częstotliwości dla oddzielenia sąsiednich stref.

W systemach przywoławczych modemy są wykorzystywane do połączenia z systemem telefonicznym dla łączności i komutacji w sieci o zasięgu krajowym, jak to przedstawiono w opisach patentowych USA nr nr 4 870 410 i 4 875 039, w związku z czym podlegają one tym samym, poprzednio opisanym, ograniczeniom systemu komutacji, nawet jeśli potrzebna jest krótka łączność tylko cyfrowa.

Celem wynalazku jest opracowanie zespołu abonenckiego dla dwukierunkowej sieci łączności usług wizji i danych, umożliwiającej skuteczne wykorzystanie licencjonowanych kanałów łączności interakcyjnej, aby zapewnić synchronizowaną łączność cyfrową zasadniczo w czasie rzeczywistym ze zmienną długością pomiędzy geograficznie oddzielonymi abonentami stacji bazowej interakcyjnego systemu usług transmisji danych i wizji. Ważne jest przy tym uzyskanie możliwości obsługi dużego audytorium bez znacznych opóźnień w warunkach szczytowego obciążenia w sposób zgodny z warunkami normy FCC dla interakcyjnych usług transmisji danych i wizji.

Ponadto celem wynalazku jest wprowadzenie do interakcyjnych usług transmisji danych i wizji systemu zapewniającego skuteczną, dwukierunkową łączność interakcyjną z możliwością zastosowania uproszczonych i tanich zespołów abonenckich, nadających z mocą szczytową rzędu miliwatów oraz spełniających normy FCC.

Innym celem wynalazku jest zapewnienie możliwości wprowadzenia przenośnych cyfrowych zespołów abonenckich dla interakcyjnego systemu usług transmisji danych i wizji, przeznaczonego do łączności lokalnej i o ograniczonym zasięgu, np. krajowym.

Zgodnie z wynalazkiem zespół abonencki dla dwukierunkowej łączności usług wizji i danych w- systemie wykorzystującym komórkowe wzmacniakowe stacje bazowe i lokalny odbiornik zdalny, charakteryzuje się tym, że zawiera nadajnik cyfrowy, który ma maksymalną moc wyjściową rzędu miliwatów, oraz odbiornik do odbierania synchronizowanych sygnałów z komórkowej wzmacniakowej stacji bazowej. Wymieniony nadajnik cyfrowy pracuje w paśmie częstotliwości nośnej w zakresie około 218-219 MHz.

Wymieniony zespół abonencki jest zasilanym bateryjnie zespołem przenośnym.

Zespół abonencki ma unikatowy numer identyfikacyjny, tak że wymieniony zespół abonencki może być odróżniany od wielu wymienionych zespołów abonenckich przez wymienioną wzmacniakową komórkową stację bazową, tak że wymieniony zespół abonencki może być wyłącznie wybierany do odbierania komunikatu z wymienionej wzmacniakowej stacji bazowej.

172 843

Ponadto zespół abonencki zawiera środki do przekazywania komunikatów do lokalnego odbiornika zdalnego i wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej w wybranym jednym z wielu pasm częstotliwości.

Zespół abonencki zawiera ponadto środki do odpowiadania na żądanie wysyłane z wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej do wymienionego zespołu abonenckiego dla ustawienia warunków zwrotnej transmisji komunikatu z wymienionego zespołu abonenckiego do wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej.

Korzystnie zespół abonencki zawiera środki ustawiania do wybierania drogi transmisji dla wymienionej transmisji zwrotnej wymienionego komunikatu z wymienionego zespołu abonenckiego do wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej.

Konfiguracja stacji bazowej dla interakcyjnych usług transmisji danych zapewnia kilka związanych właściwości dla ulepszenia skuteczności łączności cyfrowej. Właściwości te obejmują system wykorzystujący przenośne zespoły abonenckie o mocy nadawania rzędu miliwatów oraz znaczne zwiększenie liczby zespołów abonenckich współpracujących ze stacją bazową. Przykładowo, 4000 zespołów abonenckich jednej stacji bazowej może uczestniczyć w miedzypunktowej łączności o zasięgu krajowym z prędkością transM k 9 Λ. 9 k kk9 9 9 X k t misji danych 5,16 kbd.

Znaczącą zaletą wynalazku jest możliwość szybkiego łączenia bardzo dużej liczby oddzielnie identyfikowanych abonentów na każdej stacji bazowej dla równoległych łączności i włączanie nowych abonentów w oczekujące szczeliny łączności bez znacznego opóźnienia.

Właściwości te zostały zrealizowane w abonenckim systemie zwielokrotnienia na stacji bazowej, który jest powiązany synchronicznie z sygnałem nośnym stacji bazowej lub z obrazami głównego kanału telewizyjnego. Łączność i komutacja są zatem synchronizowane w całej sieci o ustalonym zasięgu, np. krajowej, dla skuteczniejszego i szybszego obsługiwania łączności międzypunktowej w czasie rzeczywistym. Jeszcze istotniejsza jest odpowiednia swoboda zwielokrotniania komunikatów cyfrowych o zmiennej długości od dużej liczby nadających zespołów abonenckich na stacji bazowej z zapewnieniem, że abonenci napotykają na krótki czas oczekiwania na dostęp, by zrealizować połączenie, nawet w łączności o zasięgu krajowym.

Stacja bazowa zawiera centralny nadajnik i stację przetwarzania danych do przetwarzania transmitowanych danych cyfrowych do zespołów abonenckich w wyznaczonym obszarze stacji bazowej. Wiele stacji tylko do odbioru rozmieszczonych w całym obszarze i połączonych łączem przewodowym, kablowym, mikrofalowym lub radiowym z centralną stacją przetwarzania danych przetwarza następnie i przekazuje nadawane dane cyfrowe z zespołów abonenckich w strefach subpodziału w wyznaczonym obszarze stacji bazowej. Stacja bazowa obsługuje zatem sieć odbiorczych stacji subkomórkowych rozmieszczonych w miejscach umożliwiających niezawodną odpowiedź od abonentów nadających sygnały cyfrowe na poziomie miliwatów w paśmie 218-219 MHz dozwolonym przez FCC. Przewidziano obsługę zamrożonych sygnałów pomiędzy różnymi strefami subpodziału, tak że tanie, przenośne, zasilane z baterii zespoły abonenckie z nadajnikiem miliwatowym mogą być przemieszczane w obszarze geograficznym stacji bazowej dla niezawodnego realizowania takich funkcji j’ak odczyt mierników i przenoszenie danych.

System stacji bazowej jest przeznaczony do łączności w sieci o ustalonym zasięgu, np. sieci krajowej, dla stacji bazowych poprzez satelitarną sieć łączności. Procesor danych stacji bazowej lokalnie segreguje, gromadzi i formatuje komunikaty od poszczególnych abonentów do retransmisji poprzez sieć satelitarną do węzła komutacyjnego i ośrodka przetwarzania danych z możliwością lokalizowania poszczególnych abonentów w zdalnych stacjach bazowych poprzez sieć o ustalonym zasięgu, np. krajowym.

Rozwiązanie według wynalazku stwarza ponadto możliwość oferowania dodatkowych usług interakcyjnych w sieci, jak np. odczytywanie mierników i kontrola zapasów w maszynach dozujących napoje bezalkoholowe itd. w sposób pozwalający na oszczędność pracy ludzkiej i kosztów tak, że staje się to rozwiązaniem sensownym

172 843 z ekonomicznego punktu widzenia w tego typu interakcyjnym systemie usług wizji i danych. Zespoły abonenckie w systemie łączności cyfrowej można zrealizować bez konieczności stosowania dwóch wyświetlaczy wizji w sposób, który zostanie opisany poniżej. Również jest możliwe zrealizowanie lokalnych systemów alarmowych dla zdalnego nadzorowania otwarcia drzwi, 'wykrywania pożarów, uszkodzeń, ciągłego odczytywania wartości temperatury itd. Możliwe są również dwukierunkowe usługi przywoławcze lub telemetryczne określanie usytuowania lub stanu samochodów dostawczych itd. Ponadto, przy zapewniającej pełne usługi wyświetlania wizji instalacji zrealizowanych w zespołach abonenckich zapewniona jest możliwość przemieszczania takich zespołów do różnych miejsc usytuowania w domu, biurze lub samochodzie. Zatem rozwiązanie według wynalazku pozwala na stworzenie przenośnych lub ruchomych interakcyjnych stacji abonenckich i zespołów łączności dla interakcyjnych systemów usług wizji i danych, kompatybilnych z normą FCC. Przy zastosowaniu nadajników mniejszej mocy można uniknąć regulacji mocy w zespołach abonenckich przez zwykłą automatyczną regulację wzmocnienia w zdalnych terminalach odbiorczych. Możliwe są również mniejsze i przenośne zesnołv domowe. Wvstenińe. znaczna zaleta dłuższej żywntuośH baterii dla przenośnych zespołów abonenckich.

Dalszą istotną zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość obsługiwania połączeń pomiędzy poszczególnymi punktami w całym, ustalonym obszarze zasięgu w warunkach szczytowego ruchu przy bardzo krótkim czasie oczekiwania abonenta na dostęp do systemu.

Ponadto, istotnymi właściwościami systemu jest to, że zespoły abonenckie małej mocy wykorzystują system przy zewnętrznych granicach działania wzmacniaków, co zmniejsza ryzyko zakłóceń międzykomórkowych, a przy tym system można rozszerzyć przez dodanie podzielonych stref,' gdy rośnie baza abonentów, nie ma żadnych problemów ze spełnieniem przez system normy FCC na interakcyjne usługi wizji i danych przez bierne, zdalne odbiorniki tylko do odbioru, oraz znacząco maleją koszty inwestycyjne, koszty zasilania i koszty ekspoloatacyjne tego syi^temu.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia interakcyjny, satelitarny system transmisji danych i wizji o ustalonym zasięgu, zapewniającym łączność międzypunktową pomiędzy abonenckimi zespołami odpowiadającymi w lokalnych obszarach usług a różnymi sprzedawcami towarów i usług, w schemacie blokowym, fig. 2 - system wzmacniakowej stacji bazowej lokalnego obszaru dla łączności z lokalnymi zespołami abonenckimi o bardzo małej mocy, łącznie z zespołami ruchomymi lub przenośnymi, w schemacie, fig. 3 - protokół sygnału radiowego wzmacniaka stacji bazowej dla umożliwiania łączności ze znaczną liczbą zespołów abonenckich równocześnie w czasie rzeczywistym, fig. 4 - schemat pól komunikatu ilustrujący zwiększanie do maksimum danych przetwarzanych w lokalnych stacjach komórkowych, fig. 5 - łącze pomiędzy bazową stacją komórkową a satelitą do przetwarzania pola o stałej długości i formułowania komunikatów o zmiennej długości od abonentów podczas aktywnego połączenia, w schemacie blokowym, fig. 6A - schemat blokowy kanałów łączności w bazowej stacji komórkowej, fig. 6b - schemat przesyłania komunikatów pomiędzy lokalnymi abonentami komórkowego ośrodka danych a dołączoną przez satelitę siecią stacji komórkowych, fig. 7A - schemat blokowy ilustrujący właściwości czasu przechodzenia komunikatów w bazowej stacji komórkowej, fig. 7B - typowe pola łączności, z. pokazaniem względnych czasów w poszczególnych komórkowych stacjach łączności, fig. 8A - wykres pasm częstotliwości przydzielonych przez normę FCC, fig. 8B - wykaz pasm subkanałów dla interakcyjnych usług transmisji danych i wizji, zaś fig. 9A i 9B przedstawiają odpowiednio zespoły abonenckie dla nieruchomych lub ruchomych usług łączności tylko do odczytu i zintegrowanej usługi transmisji cyfrowych danych i wizji według przykładów realizacji wynalazku.

Zgodnie z fig. 1 w sieci interakcyjnej, za pomocą zespołów abonenckich 4, abonenci łączą się poprzez łącza radiowe 5 o częstotliwości 218-219 MHz albo z

172 843 zestawem miejscowych odbiorników zdalnych 20, z których każdy jest połączony łączem 21 (fig. 2), takim jak linia telefoniczna, ze wzmacniakami 3, albo ze wzmacniakami 3 stacji bazowej miejscowego obszaru, należącej do zestawu stacji teletransmisyjnych o różnych usytuowaniach dla łączności poprzez satelitę 1, sterowanym przez centrum 2 sterowania danych i przełączania. Regionalni odbiorcy 7 lub lokalni odbiorcy 7', jako uczestnicy systemu usług, łączą się również poprzez wzmacniaki 3 obszaru lokalnego i centrum 2 sterowania. Komutowanie i łączność są realizowane przez centrum 14 sterowania komutacji i przyporządkowany mu katalog 13 terminali, dostarczania danych i oprogramowania z ośrodka sterowania 15 oraz przetwarzania rozliczeń i transakcji 16 wraz z odpowiednim działaniem interakcyjnym pamięci i oprogramowania w zespole abonenckim 17.

W systemie tym proste i tanie abonenckie zespoły 4 są wszechstronnie wykorzystywane dla szerokiego zakresu funkcji interakcyjnych za pomocą programowych funkcji sterowania. System ten w swej części przetwarzającej sygnały o częstotliwości radiowej skutecznie obsługuje masowe dane, aby sprostać bardzo dużemu szczytowemu obciążeniu systemu zasadniczo w czasie rzeczywistym poprzez centrum 14 sterowania komutacji, który zapisuje dla każdego abonenta bieżącą uaktualnioną informację, której nie trzeba przesyłać przy każdej transakcji, taką jak kierunkowy kod identyfikacyjny, nazwa, adres, numer telefonu i karty kredytowej itd.

Przedstawiony na fig. 2 układ wzmacniaków 3 pozwala na rozszerzenie interakcyjnych możliwości i funkcji abonenckich zespołów 4, równocześnie polepszając osiągi i zmniejszając koszt. Zewnętrzny pierścień 19 zaznaczony linią przerywaną oznacza granice lokalnego obszaru, takiego jaki może być objęty normą FCC na interakcyjne usługi związane z przesyłaniem wizji i danych. Wzmacniaki 3 lokalnego obszaru stacji teletransmisyjnej są połączone z systemem satelitarnym poprzez kierunkową antenę paraboliczną 3A i wysyłają sygnały łączności cyfrowej oraz telewizyjne sygnały wizji do abonentów X na wyznaczonym terytorium za pośrednictwem nadajnika 8.

Zestaw, złożony zazwyczaj z dziesięciu zdalnych, przeznaczonych tylko do odbioru, nieruchomych stacji przekaźnikowych 20A-20N, jest umieszczony w strategicznych miejscach wewnątrz tego obszaru komórkowego. Każdy zdalny odbiornik 20 jest połączony linią kablową, mikrofalową lub dzierżawioną linią telefoniczną 21 ze wzmacniakiem 3. Abonenckie zespoły nadbiomikowe X4, 4’ itd. usytuowane w podzielonych strefach odpowiedzi 22 łączą się zatem ze zdalnymi odbiornikami 20 na znacznie zmniejszonej długości drogi transmisji w podzielonych strefach odpowiedzi 22 w porównaniu z bezpośrednią transmisją do wzmacniaka 3. Ta właściwość podziału, zastosowana po raz pierwszy w interakcyjnym systemie przesyłania wizji i danych, zapewnia niezawodną transmisję przy poziomach wypromieniowywanej mocy rzędu miliwatów. Uzyskuje się jeszcze oddzielne zalety, takie jak mniejsze ryzyko zakłóceń zewnętrznych i długa żywotność baterii zasilających przenośne zespoły abonenckie 4, które mogą być przemieszczane w umownym obszarze 19 zaznaczonym linią.

Systemowy protokół odbioru komunikatów i odpowiedzi w zespołach abonenckich w postaci wykresu z fig. 3 przedstawia dużą liczbę, typowo 640, zespołów abonenckich X, które mogą równocześnie wykorzystywać s^em na dowolnym wzmacniaku 3. Zakłada się, że każda z dziesięciu nieruchomych zdalnych stacji odbiorczych 20A-20N w obszarze 19 jest zdolna do obsługi 64 radiowych zespołów abonenckich X. Jest to możliwe, ponieważ zespoły abonenckie X zasilane mocą rzędu miliwatów są przeznaczone do nadawania w jednym z dziesięciu podzielonych stref 22, z przewidzianymi środkami zabezpieczenia przed zakłóceniami z sąsiednimi strefami 22A, 22B itd.

Dla nadawania przez zespoły abonenckie X w odpowiednich strefach 22 protokół przydziela w ograniczonym czasowo okresie rozgłoszeniowym 30 interwał czasowy 31 ' odpowiedzi zespołu domowego przy zakumulowanej prędkości odpowiedzi 5,1 kbd. Każdy z tych włączonych zespołów domowych użytkownika wysyła następnie komunikat

1721313 cyfrowy nałożony przez modulację na podnośną w paśmie 218-219 MHz. Interwał czasowy rozgłaszania 32 umożliwia nadajnikowi wzmacniaka rozgłaszanie komunikatu zawierającego sygnał (np. dzwonienia), który może zawierać numer kodu adresowego ula uruchamiania jednego zespołu domowego w - obszarze 19. Każdy zespół domowy ma przyporządkowany kod adresowy, który musi być użyty dla uruchomienia tego zespołu, a centralny zespół sterowania komutacji danych ma katalog wszystkich takich numerów w sieci ogólnokrajowej. Interwał czasowy rozgłaszania 33 zapewnia szczelinę czasową do sprawdzania błędów i dostarczania potrzebnych sygnałów sterujących. Szczeliny dozorujące 36 są wprowadzane pomiędzy kolejnymi okresami rozgłoszeniowymi 30, nazywanymi również polami częstotliwości radiowej.

Pola częstotliwości radiowej umożliwiają nadawanie z prędkością 5,1 kbd dla każdej z np. dziesięciu stref 22. Każdy ze wzmacniaków ma zatem w pamięci buforowej prędkości transmisji danych zespołu domowego pomnożone przez dziesięć, by wprowadzać do pamięci buforowej prędkość 51 kbd. Całkowita prędkość transmisji dla głównego obszaru komórkowego 19 wynosi 51 kbd z dziesięciu równoczesnych odpowiedzi z oddzielnych stref 22. Przy założeniu braku błędów i wysłaniu z każdego zespołu dom owego komunikatów zawierających 1000 bitów, gdy 3000 zespołów domowych próbuje wysłać swe wiadomości poprzez dziesięć kanałów, wówczas czas oczekiwania na linię byłby krótszy niż jedna minuta bez konieczności powtórnego wybierania.

Jak to pokazano na fig. 3 każdej zdalnej stacji odbiorczej 20A-20N przydzielone jest odpowiednie pasmo częstotliwości fi-fn' przez co izoluje się łązzność z eesołóów abonenckich X w każdej strefie 22 w obszarze 19. Długość pól częstotliwości radiowej 30 wynosi 12,4 milisekund łącznie z pasmem dozorowania 36 wynoszącym około 120 mikrosekund.

Na figurze 4 przedstawiono typowy protokół przekazywania komunikatów dla stałej długości komunikatów wynoszącej 30 bajtów po 8 bitów. Ta stała długość jest ważna dla zmniejszenia do minimum czasu dostępu do systemu w warunkach szczytowego obciążenia, ponieważ nie będzie zasadniczo żadnego ryzyka martwego czasu radiowego, podczas gdy jakiś abonent oczekuje na połączenie lub rozłączenie. W interwale rozgłoszeniowym 32 są zawarte zazwyczaj różne kategorie funkcjonalne. Sekcja identyfikacyjna zespołu domowego adresuje zespół przeznaczony do uruchomienia (podobnie jak numer telefoniczny), oraz na bajt identyfikacyjny pakietu dla gromadzenia pewnych sekwencji pól odpowiedzi zespołów domowych w jeden pakiet. Wszystkie komunikaty i protokół są zgodne z transmisją danych domyślnie jako część sygnału wizji podczas wyg^aszania pionowego lub też z transmisją poprzez cyfrowe łącze radiowe równoległe do kanału wizji. Jednakże, jak to zostanie dalej przedstawione bardziej szczegółowo, korzystne jest zsynchronizowanie wyznaczonych czasowo danych w systemie ogólnokrajowym, nawet uwzględniając różnice w czasie propagacji fal radiowych, i z tego powodu do synchronizowania transmisji z telewizyjnym sygnałem nośnym z nadajnika wzmacniaka i do organizowania wszystkich szczelin zwielokrotnienia, czasowego dla uniknięcia jałowego czasu radiowego można stosować ogólnie znane zabiegi techniczne. System ten odchodzi zatem od wszelkich dotychczasowych telefonicznych systemów komutacyjnych z komutacją asynchroniczną.

Jak pokazano na fig. 1, 2, 4 i 5, nadawanie o ogólnym zasięgu komunikatów z poszczególnych abonenckich zespołów 4, dłuższych niż 240 bitów, wymaga kilku pól z akumulowaniem w pakiety, które można identyfikować w polu rozgłoszeniowym 32. System nadawczy stacji komórkowej przetwarza zatem zespół pakietów w sposób pokazany na fig. 5, by akumulować komunikaty abonenckie o zmiennej długości w zestaw transmisji szeregowych do nadania do satelity z większą częstotliwością nadawania. Zespoły tworzenia pakietów 41, 41A itd. są indywidualnie przyporządkowane jednemu odpowiadającemu z równocześnie aktywnych abonentów, aż zostanie skompletowany abonencki komunikat o zmiennej długości zawierający n pól po 240 bitów, a po określeniu w etapie 42 ceny pakietu komunikaty są akumulowane w etapie 43, synchronicznie

172 843 określane czasowo w etapie 45 i nadawane w etapie 44 do satelity. Te zakumulowane komunikaty są odbierane przez centrum 2 sterowania danych dla komutowania, dodania danych określonego abonenta i adresu odbiorczego oraz retransmitowania ich poprzez satelitę do punktu odbioru, takiego jak dalszy abonent lub usługodawca.

Figury 6A i 6B odnoszą się do sekwencji łączności w obszarze komórkowym stacji teletransmisyjnej lokalnego obszaru 19 (fig. 2) pomiędzy zespołami abonenckimi 4, wzmacniakami 3 i zdalnymi nieruchomymi odbiornikami 20. Naley zauważyć, że zespół abonencki 4 może być dowolnym interakcyjnym urządzeniem transmisji danych, które to ogólne określenie obejmuje abonenckie stacje wizyjne, alarmy cyfrowe itp. oraz zespoły przenośne.

Schemat blokowy przepływu danych uwidoczniony na fig. 6B odnosi się do zestawienia i sekwencji odpowiedzi wzajemnej łączności pomiędzy odpowiednimi zespołami abonenckimi 4, zdalnymi, nieruchomymi odbiornikami 20 stref 22 oraz wzmacniakami 3. Synchronizacja jest kontrolowana przez częstotliwość nośną Txa nadajnika wzmacniaka, na którą ustawiony jest zespół abonencki 4. Następnie zespół abonencki 4 rozpoczyna odpowiedź, która zawiera zarówno oznaczenie identyfikacyjne abonenta, jak i oznaczenie identyfikacyjne wzmacniaka w celu przekazywania pomiędzy wzmacniakami z przenośnymi zespołami lub zamrożenie stacji komórkowych obszaru.

Zdalny odbiornik 22 odbiera sygnały nadawane przez abonenta na jego częstotliwości Rx<u i przesyła potwierdzenie do wzmacniaka 3 dla próbkowania transmisji i nadzorowania marszrutowania transmisji. Wzmacniak 3 wybiera zespół zdalny 22, 22' itd., który odbiera najlepszy sygnał abonenta. Należy zauważyć, że zdalny odbiornik 22 odbiera zarówno sygnał nadawany na częstotliwości Rxai nadajnika wzmacniaka, jak i ss^^r^c^łły na prz^sa^e sobie ccęssodlwoóci IRxs, i pc^c^coDnie: zespół abonencki nadaje na dwóch alternatywnych częstotliwościach, z których jedna jest dostrojona do częstotliwości określonego odbiornika zdalnego 20.

Wzmacniak 3 przekazuje następnie najlepszą częstotliwość z powrotem do zespołu abonenckiego 4 dla dostrojenia i zakończenia łączności z najlepszym i jedynym zdalnym odbiornikiem 20. Jest to koniec okresu zestawiania, a początek okresu transmisji, podczas którego bity komunikatu są przekazywane do wzmacniaka 3 przez zdalny odbiornik 20, który został dostrojony, i są we wzmacniaku 3 przetwarzane i przekazywane do sieci do centrum danych poprzez łącze VSAT. Należy zauważyć, że szczelina 33 pomiędzy interwałem roęgłoszeniowżm 3l wzmacniaka 3 a interwałem odpowiedzi 31 zespołu abonenckiego jest wykorzystywana do takiego zestawiania funkcji, że okres jednego pola obejmuje procedurę z fig. 6B poprzez nadawanie jednego pola komunikatu z zespołu abonenckiego. Jeżeli warunki transmisji zmienią się, kolejne pole komunikatu abonenta mogłoby więc być nadawane z innego zdalnego odbiornika na innej częstotliwości. Zatem część bajtu identyfikacji pakietu z fig. 4 jest ważna dla powtórnego składania pól komunikatu w jeden pakiet komunikatów (również oznaczony). Dowolny komórkowy numer identyfikacyjny 486 jest podobny do oznaczenia kodowego obszaru centrali telefonicznej przy identyfikacji adresu komórkowego lub pełnego adresu identyifkacżnego abonenta.

Procedura zestawiania jest ważna dla przekazywania zespołu przenośnego z jednego nieruchomego zdalnego odbiornika 22 do drugiego, ponieważ napotykane są obszary zamrożenia, takie jak granice 25 pomiędzy strefami działania dwóch zdalnych odbiorników 22 (fig. 2). Podobnie, przenośne zespoły mogą być przekazywane ze wzmacniaka do wzmacniaka, kiedy sąsiednie wzmacniaki znajdują się np. na terenach miejskich,' co wymaga podobnej procedury przekazywania. Przekazywanie może być inicjowane różnymi sposobami.

Jak opisano powyżej, wzmacniak 3 może inicjować przekazanie abonenckiego zespołu 4 ze zdalnego odbiornika 20 w jednej strefie do innej stacji w innej strefie ze . wzmacniakiem subpodziału. Pomiar parametrów sygnału RSSI może zatem służyć jako kryterium dla przekazywania, przy czym wzmacniak kieruje abonenta do programu

172 843 zestawiania, jeżeli wystąpią sygnały poniżej progu, np. -80 dBm. Ponieważ zespół abonencki 4 zapisuje przesyłane dane w pamięci, są one przetrzymywane aż do zakończenia procedury zestawiania przez około 50 milisekund.

Alternatywnie oprogramowanie zespołu abonenckiego może powodować, że zespół abonencki 4 wejdzie w program zestawiania, kiedy RSSI zmaleje poniżej wybranej wartości progowej, tak że odpowiedź zespołu domowego jest wysyłana dopiero po zrealizowaniu zestawienia zadowalającego połączenia ze wzmacniakiem lub strefą 20 subpodziału wzmacniaka o właściwej sile sygnału.

Gdy zespoły abonenckie 4 nadają się do przekazywania ze wzmacniaka do wzmacniaka, pakiety (fig. 5) powinny być sortowane raczej przez centrum 2 sterowania danych niż na poziomie wzmacniaka 3. Każdy pakiet ma w tym celu identyfikator abonenta, a identyfikator pakietu jest przenoszony w polu rozgłoszeniowym (fig. 4) dla takiego przetwarzania. W centrum 2 sterowania danych może być zatem utworzony pakiet trzech pól z dwóch różnych wzmacniaków, zasadniczo sąsiadujących ze sobą geograficznie. Należy zauważyć, że w transmisjach abonentów (fig. 6B) występuje identyfikator wzmacniaka, który jest wykorzystywany do celów sterowania.

Jak pokazano na fig. 2, możliwość błędów zamrożonego przekazywania lub sygnałów zakłócających pomiędzy wzmacniakami została wyeliminowana przez przydzielenie różnych częstotliwości transmisji dla łączności z geograficznie sąsiadującymi ze sobą stacjami 20 odbiorników zdalnych w sąsiednich obszarach komórkowych 19, 26. W sąsiedztwie zachodzących na siebie obszarów komórkowych 19 i 26 odpowiednie częstotliwości fx, fy przydzielone sąsiednim odbiornikom zdalnym 20X i 20Y mogą umożliwić uniknięcie problemów z zakłóceniami pomiędzy zdalnymi stacjami odbiorczymi 20 w różnych sąsiednich obszarach komórkowych.

Ważne synchronizacje w komunikatach przetwarzanych w stacji komórkowej (fig. 2) są omówione na podstawie fig. 7A i 7B. Aby utrzymać dokładną synchronizację bitów komunikatu w systemie, muszą być obliczane opóźnienia czasu propagacji transmisji radiowych. Te czasy propagacji są zaznaczone na fig. 7A, a parametry czasowe przesyłanego pola komunikatu są podane na fig. 7B. Pola są kolejno przedzielone pasmem zabezpieczającym 120 mikrosekund. Odpowiednie opóźnienie 2,7 mikrosekundy w obszarze komórkowym 19 o średnicy około 3 km napotykane jest pomiędzy zespołem abonenckim 4 a najbliższą stacją 20 odbiornika zdalnego z około dziesięciu takich stacji rozmieszczonych wokół komórki. Nie ma to znaczenia, ponieważ dzięki zastosowaniu w łączności szerokości implusów wynoszącej 50 mikrosekund, wynosi to mniej niż 6% szerokości impulsu, a więc dla tego opóźnienia propagacji nie potrzeba żadnej regulacji zasięgu. Wzmacniak 3 ustawia więc swą synchronizację w systemie na podstawie odebranych odpowiedzi zespołu abonenckiego po obliczeniu czasu opóźnienia około 2 x 10,6 mikrosekundy (średnio) dla transmisji do zespołu abonenckiego 4 i z powrotem do wzmacniaka 3.

Na figurach 8A i 8B przedstawiono zgodne z normą FCC pasma łączności interakcyjnej, na które uzyskiwane są zezwolenia, przydzielając w ten sposób piętnaście kanałów o szerokości pasma umożliwiającego przenoszenie komunikatów w opisanych tu warunkach.

Figury 9A i 9B odpowiednio przedstawiają przenośne zespoły abonenckie stosowne w systemie interakcyjnej, dwukierunkowej łączności bezprzewodowej we wzmacniaku kompatybilnym z normami FCC dla interakcyjnych usług wideo i danych z uproszczonym urządzeniem cyfrowym (fig. 9A) i z bardziej skomplikowanym urządzeniem zobrazowania wizji (fig. 9B).

W uproszczonej wersji z fig. 9A nadbiornik 50 umożliwia dwukierunkową łączność bezprzewodową w pasmach 218-219 MHz podanych na fig. 8 kompatybilnie z funkcjami przedstawionymi poprzednio, np. w nawiązaniu do fig. 6A. Strzałką z dwoma grotami dla fal radiowych przy antenie 49 oznaczono dwukierunkową łączność bezprzewodową. Przy łączności cyfrowej przewidziano wejściowy rejestr 51 dla odbieranych danych

172 843 cyfrowych i wyjściowy rejestr 52 do przechowywania interakcyjnych komunikatów abonenta z przetwornika 53, typowo klawiatury ręcznej lub cyfrowego przyrządu czujnikowego. Mogą być zastosowane wyświetlacze cyfrowe, aby abonent mógł obserwować treść jednego lub obu tych rejestrów. Procesor danych 54 poprzez odpowiednie oprogramowanie steruje systemem w różnych trybach działania, takich jak sterowanie ręczne 55 nadające się do wprowadzania danych z klawiatury abonenta lub tryb sterowania automatycznego nadzorowania 56 do przekazywania alarmu lub wskazania stanu wrzutowego automatu sprzedającego, będącego własnością abonenta. Sekcja sterowania częstotliwości 57 służy do nadzorowania i ustawiania częstotliwości nośnej transmisji podczas procedur zestawiania dla przesłania do najkorzystniejszego nieruchomego zdalnego odbiornika 20. Służy ona również jako zegar systemowy do synchronizowania częstotliwości nadawania impulsów danych cyfrowych z systemem, np. przez synchronizację z sygnałem nośnym stacji telewizyjnej. W każdym zespole abonenckim tworzony jest numer identyfikacyjny 58, który służy podobnie jak numer telefoniczny jako sito dla przychodzących komunikatów kierowanych do tego zespołu abonenckiego oraz jako identyfikator źrodła pochodzenia komunikatów wyęvł?mvrb nr7P7 danego abonenta

---J ------_x------------------- . J ---«—W—

Ogólna technika sterowania przez oprogramowanie dla obsługi zespołów abonenckich i systemów w opisanym systemie jest ogólnie znana.

Ten przykład realizacji układu interakcyjnej transmisji danych według wynalazku ma wiele właściwości innowacyjnych i znaczących zalet, wszystkie kompatybilne z operacjami w ramach parametrów sieci zgodnych z normą FCC usług komórkowej, interakcyjnej transmisji danych i wizji albo dla łączności interakcyjnej w obrębie lokalnej komórki, albo dla łączności interakcyjnej w obrębie sieci ograniczonej do ustalonego obszaru, przykładowo sieci krajowej. Procesor danych sterowany przez oprogramowanie czyni korzystanie z takiego układu zasadniczo uniwersalnym w sensie wprowadzania trybów pracy pasujących do i zintegrowanych z typowym wyposażeniem lub systemami oraz w celu zapewnienia różnych właściwości ręcznego sterowania interakcyjności przez abonenta. Prostota łączności w trybie cyfrowym czyni zespół prostym, tanim i niewielkim dla idealnej przenośności i długiej żywotności baterii przy zasilaniu bateryjnym. Bardzo ważne jest posiadanie możliwości stosowania w instalacji interakcyjnej usługi transmisji danych i wizji przenośnego ruchu zespołu abonenckiego, aby zapewnić możliwości łączności poprzednio ograniczone do ruchomych systemów telefonicznych o ustalonym zasięgu, a ponadto zapewnić zakres interakcyjności dotychczas niemożliwy do osiągnięcia.

Przykład realizacji z fig. 9B zapewnia interakcyjność w połączeniu z wyświetlaczami wizji, a w szczególności odnosi się do rozgłoszeniowych programów telewizyjnych. Konwencjonalny odbiornik telewizyjny 60 za pośrednictwem łącza bezprzewodowego 63 łączy się z interakcyjnym urządzeniem transmisji danych 61, np. dla realizacji typowych usług telekomunikacyjnych. Zespół 62 ręcznego sterowania steruje w tym celu odbiornikiem telewizyjnym 60 i urządzeniem interakcyjnej transmisji danych, które w tym przypadku można nazwać zespołem domowym lub zespołem abonenckim. Właściwość przenośności umożliwiana przez rozwiązanie według wynalazku pozwala przenieść taki zespół do sąsiedniego pomieszczenia lub umieścić go w samochodzie, w którym może być on przewożony w obrębie granic lub poprzez granice komórki z dobrą cyfrową synchroniczną łącznością w ramach komórkowej sieci o ustalonym zasięgu.

172 843

FIG. 3

172 843

FIG. 5

172 843

FIG.7A

ODBIORNIKIEM ZDALNYM A STACJĄ KOMÓRKOWĄ

F1G.7B

172 843

PASMO ZABEZ- PIECZE- NIA 15,625 kHz	SYSTEM A	PASMO ZABEZ- PIECZE- NIA 15,625 kHz	PASMO ZABEZ- PIECZE- NIA 15,625 kHz	SYSTEM B	PASMO ZABEZ- PIECZE- NIA 15,625 kHz
15 KANAŁÓW 468,75 kHz	15 KANAŁÓW 468,75 kHz
	1	i	1	6 3	0

218 218,5 219

MHz MHz ^MHz

FIG. 8 A

	SYSTEM A		SYSTEM B
i	213,03125 ί-'.HZ.	16	213,53125 MH2
2	213,0625	17	213,5625
3	213,09375	13	2 13,59375
4·	213.125	19	213,625
S	213,15625	20	213,65625
έ>	213,1375		2lfe,6&75
7	213,21375	22	213,75375
s	213,25	Zi	213,75
e	213,23125	24-	213,73125
IO	213,3125	25	213,3125
1 1	213,34375	26	213,34375
12	213,375	27	213,315
ra	213,40625	23	213,90625
14-	213,4375	29	213,9375
15-	213,4-6375	30	213,9637 5

FIG.8B

172 843

FIG.9A

2.1 & MH-L

FIG. 9B

172 843

1413

IS

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół abonencki dla dwukierunkowej łączności usług wizji i danych w systemie wykorzystującym komórkowe wzmacniakowe stacje bazowe i lokalny odbiornik zdalny, znamienny tym, że zawiera nadajnik cyfrowy, który ma maksymalną moc wyjściową rzędu miliwatów, oraz odbiornik do odbierania synchronizowanych sygnałów z komórkowej wzmacniakowej stacji bazowej.
2. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony nadajnik cyfrowy pracuje w paśmie częstotliwości nośnej w zakresie około 218-219 MHz.
3. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony zespół abonencki jest zasilanym bateryjnie zespołem przenośnym.
4. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony zespół abonencki ma unikatowy numer identyfikacyjny, tak że wymieniony zespół abonencki może być odróżniany od wielu wymienionych zespołów abonenckich przez wymienioną wzmacniakową komórkową stację bazową, tak że wymieniony zespół abonencki może być wyłącznie wybierany do odbierania komunikatu z wymienionej wzmacniakowej stacji bazowej.
5. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony zespół abonencki zawiera środki do przekazywania komunikatów do lokalnego odbiornika zdalnego i wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej w wybranym jednym z wielu pasm częstotliwości.
6. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony zespół abonencki zawiera środki do odpowiadania na żądanie wysyłane z wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej do wymienionego zespołu abonenckiego dla ustawienia warunków zwrotnej transmisji komunikatu z wymienionego zespołu abonenckiego do wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej.
7. Zespół abonencki według zastrz. 1, znamienny tym, że wymieniony zespół abonencki zawiera środki ustawiania do wybierania drogi transmisji dla wymienionej transmisji zwrotnej wymienionego komunikatu z wymienionego zespołu abonenckiego do wymienionej wzmacniakowej komórkowej stacji bazowej.

* * *