專利名稱：通信系統(tǒng)中資源共享系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中共享資源的系統(tǒng)及方法。
雖然目前的通信系統(tǒng)提供了足夠的帶寬滿足目前的通信服務(wù)要求時(shí)，由于數(shù)據(jù)、娛樂(lè)、聲音通信需求的增加，在不久的將來(lái)將耗盡當(dāng)前的通信基礎(chǔ)能力。由于設(shè)備更新昂貴，需要新技術(shù)利用當(dāng)前系統(tǒng)的可得資源或計(jì)劃中的系統(tǒng)更新資源，以不需昂貴的附加設(shè)備或只更新附加容量所需的小量更新來(lái)進(jìn)一步增加帶寬。
本發(fā)明提供了一共享通信系統(tǒng)資源的方法及設(shè)備以支持節(jié)點(diǎn)及由節(jié)點(diǎn)服務(wù)的終端用戶。節(jié)點(diǎn)經(jīng)被組織成如庫(kù)的資源結(jié)構(gòu)的接口單元被耦合至一通信網(wǎng)絡(luò)。庫(kù)的接口單元或是被預(yù)分配至每一節(jié)點(diǎn)或根據(jù)終端用戶請(qǐng)求被分配至節(jié)點(diǎn)。
通信信道也被放入庫(kù)結(jié)構(gòu)中。終端用戶可經(jīng)申請(qǐng)一信道獲得通信服務(wù)。信道可以是頻分復(fù)用協(xié)議的一頻率信道或采用時(shí)分復(fù)用協(xié)議的一頻率信道的一時(shí)隙。每個(gè)終端用戶可被預(yù)先分配一信道或一節(jié)點(diǎn)的所有信道被放入一庫(kù)并當(dāng)用戶提出請(qǐng)求時(shí)分配用戶信道。
節(jié)點(diǎn)所用頻帶也可放入庫(kù)中。節(jié)點(diǎn)可從所有可用頻帶范圍中得到不同的頻帶或所有節(jié)點(diǎn)共享由所有可用頻帶范圍合成的一共同頻帶。每一節(jié)點(diǎn)經(jīng)至少一專用信道耦合至主干通信網(wǎng)。這樣不用對(duì)已有設(shè)備進(jìn)行昂貴、復(fù)雜的更新就可大大的擴(kuò)展用戶可用的帶寬。
將參考下圖說(shuō)明本發(fā)明，其中相似標(biāo)號(hào)表示相似元件。其中

圖1為通信系統(tǒng)圖；圖2為一中心局和用戶終端之間的一當(dāng)前通信系統(tǒng)的框圖；圖3是光纖/電纜混合通信系統(tǒng)的方框圖；圖4是帶微光纖節(jié)點(diǎn)的光纖/電纜混合通信系統(tǒng)方框圖；圖5是圖4中微光纖節(jié)點(diǎn)的框圖；圖6是圖4中首端(head-end)的框圖；圖7是圖6中頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器的框圖8是圖6首端的-調(diào)制解調(diào)器組結(jié)構(gòu)的框圖；圖9是圖8中頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器的框圖；圖10是圖6首端中另一調(diào)制解調(diào)器組結(jié)構(gòu)圖；圖11是一經(jīng)過(guò)頻分復(fù)用信號(hào)與圖4的首端通信的一終端的圖；圖12是頻分復(fù)用協(xié)議的頻率信道圖；圖13是也有時(shí)分復(fù)用信道的圖12的頻率信道圖；圖14是一報(bào)警消息圖；圖15是一信道請(qǐng)求圖；及圖16是一信道請(qǐng)求過(guò)程的流圖，圖1表示含一主通信網(wǎng)100，中央局102及104與終端106-112的通信系統(tǒng)。終端106-112可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，如電視等娛樂(lè)終端，或電話等電話臺(tái)。
主通信網(wǎng)100可以為光纖，有線或無(wú)線系統(tǒng)。形成中心局102和104與主通信網(wǎng)100之間通信路徑的干線101和103可以是高速中繼線。目前，如下述可用圖2所示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中心局102及104與相應(yīng)終端106，108及110，111，112之間的通信路徑。
圖2是經(jīng)一基架114連接中央局102與終端(電話)106和108的當(dāng)前電話系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖?；?14含信道卡的一信道組，其中每一信道卡專用于終端106和108之一。這樣每一信道卡僅與相應(yīng)的終端的使用率相同。由于終端106與108的典型利用時(shí)間少于75％，信道組124的信道卡遠(yuǎn)未被利用?？捎脠D3示的一混合光纖/電纜(HFC)通信系統(tǒng)來(lái)改善上述資源的非有效利用及伴隨的雙絞線118、120等專用線的復(fù)雜管理。
HFC系統(tǒng)提供了時(shí)分復(fù)用(TDM)以允許多個(gè)終端用戶共享一個(gè)或多個(gè)頻率信道。由于多個(gè)終端用戶可共享單一頻率信道，每個(gè)RF調(diào)制解調(diào)器可支持多個(gè)終端用戶。這樣，信道卡的信道組124可由一較小數(shù)目的RF調(diào)制解調(diào)器取代。
以中央局104為例，HFC系統(tǒng)含一經(jīng)光纖127耦合至一光纖節(jié)點(diǎn)128的首端105。光纖節(jié)點(diǎn)128把從光纖127接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，隨后經(jīng)同軸網(wǎng)輸出至終端用戶140，142，144。同軸信號(hào)線131經(jīng)放大器130，抽頭134，136，138，放大器132，同軸信號(hào)線135，137，139和網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)146，148，150連至終端用戶140，142，144。從抽頭138下行的其它抽頭、放大器也可連至服務(wù)附加的終端用戶。
與同軸線135，137，139一樣，抽頭134，136，138為無(wú)源器件。這些無(wú)源器件帶寬可達(dá)約1GHZ。然而放大器130，132的帶寬在350-750MHZ之間。這樣放大器130，132的帶寬限制了該HFC系統(tǒng)下行流的帶寬。
使放大器為雙向的可進(jìn)行上行通信。然而上行通信使用頻帶為5至40MHZ，且對(duì)進(jìn)入噪聲敏感。
首端105可含一廣播部分以向用戶140，142，144廣播電視信號(hào)。由于共享總線結(jié)構(gòu)及上述帶寬限制，HFC系統(tǒng)使用TDM與時(shí)分多址(TDMA)用于交換式窄帶服務(wù)。
圖4為圖3HFC系統(tǒng)的改進(jìn)。此處引為參考的，1995年9月12日的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/526，736詳述了改進(jìn)的HFC系統(tǒng)。圖4中，通過(guò)增加微光纖節(jié)點(diǎn)(mFN)202，204，雙工器212，214，及相關(guān)元件來(lái)支持在用戶140，142，144與中央局104與中繼線103之間經(jīng)mFNs202，204的通信，改進(jìn)了圖3示的傳統(tǒng)HFC。
每一mFNs202，204與放大器130，132之一相關(guān)。mFN202與放大器130相關(guān)，mFN204與放大器132相關(guān)。mFN202，204經(jīng)光纖206，208與首端200相連。光纖210，212連至未示出的其它mFNs。
微光纖節(jié)點(diǎn)202，204經(jīng)光纖206，和208提供了上行和下行通信。mFNs202，204利用放大器130，132帶限以上的干凈的寬頻帶，從而避免了上行進(jìn)入噪聲，且不影響已有HFC系統(tǒng)。例如通過(guò)組合放大器BO與mFN202的輸出，雙工器212向下行終端用戶140，142發(fā)出輸出信號(hào)。此外，雙工器212從終端用戶140，142接收上行通信并將上行通信送至mFN202并經(jīng)光纖206，首端200及中繼線103將其輸出至主通信網(wǎng)100。
光纖206，208可含1或2根光纖。若用1根光纖，上行，下行通信采用相同光纖。若有2根光纖，一光纖可專用于下行通信，另一光纖則專用于上行通信。
圖4僅示出2個(gè)放大器130，132，2個(gè)mFNs202，204，兩個(gè)雙工器212，214，3個(gè)抽頭134，136，138。然而可含任何數(shù)目的上述元件，光纖節(jié)點(diǎn)128也可輸出至如同軸信號(hào)線129等其它可能含附加的放大器，雙工器，mFNs，抽頭等的同軸信號(hào)線。元件的數(shù)目、類型與應(yīng)用環(huán)境有關(guān)。
由于mFNs202，204僅經(jīng)帶寬約1GHZ的無(wú)源元件耦合至終端用戶140，142，144，不修改放大器130，132就將終端用戶140，142，144的可用帶寬擴(kuò)至約1GHZ。這樣mFNs202，204提供了不被放大器130，132帶寬所限的更大的帶寬。
由于mFNs202，204的輸出信號(hào)頻率遠(yuǎn)高于放大器130，132的帶寬，放大器130，132不傳遞經(jīng)過(guò)mFNs202，204處理的上行、下行通信信號(hào)，這樣將mFNs202，204的通信業(yè)務(wù)相互隔離。也可在每個(gè)放大器130，132之前放置濾波器(未示)也進(jìn)一步濾除下行的mFN信號(hào)。該隔離允許每一mFNs202，204獨(dú)立于其它的mFNs202與204工作。這樣mFNs202，204可使用不同的頻帶或共享共同頻帶來(lái)用于上行、下行通信。該帶寬重用大大增加了每個(gè)終端用戶的可用帶寬。
圖4是一mFN應(yīng)用的示例實(shí)施方式。其它mFN應(yīng)用也可受益于本發(fā)明美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/526，736揭示的明確結(jié)構(gòu)。
圖5為mFN202的示例實(shí)施方式框圖。mFN202含連至一雙工器226的一接收路徑和一發(fā)送路徑。接收器218從光纖206接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)為電信號(hào)，隨后被放大器222放大并被輸入至雙工器226。雙工器226將電信號(hào)直接輸出至雙工器212。雙工器226從雙工器212接收電信號(hào)并將其輸出至放大器224。放大器224輸出信號(hào)至發(fā)送器220，發(fā)送器220將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)并將其輸出至光纖206。雙工器212也可含于mFN202中。
總之，mFN202，204提供了巨大的優(yōu)點(diǎn)，如引起每個(gè)終端用戶140，142，144的更多帶寬的干凈、寬廣的帶寬。由于1個(gè)mFN202與204與一個(gè)放大器130與132相關(guān)，每個(gè)mFN202，204服務(wù)的用戶140，142，144的數(shù)目遠(yuǎn)小于光纖節(jié)點(diǎn)128服務(wù)的用戶140，142，144的數(shù)目。這樣，每一mFN202，204的帶寬僅服務(wù)較少的用戶140，142，144。
另外，由于mFNs202，204的相互隔離使帶寬共享成為可能，為每一用戶140，142，144提供了額外帶寬。該帶寬增加允許mFNs202，204采用頻分復(fù)用/頻分多址(FDM/FDMA)協(xié)議而不是更復(fù)雜的TDM/TDMA協(xié)議。這樣首端200比首端105簡(jiǎn)單。上述mFN-HFC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)可用于電話，數(shù)據(jù)及娛樂(lè)服務(wù)的應(yīng)用。尤其是一個(gè)應(yīng)用是簡(jiǎn)單的電話服務(wù)。
由于FDM/FDMA能對(duì)終端用戶140，142，144進(jìn)行獨(dú)立的資源分配，能有效地共享首端200的資源。例如圖6是首端200的示例實(shí)施。首端200含連至中繼線103的多路復(fù)用/多路分離230。多路復(fù)用/多路分離230連至RF調(diào)制解調(diào)器庫(kù)如RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236。RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236也連至經(jīng)發(fā)射器與接收器塊242與光纖212，206，208，210相連的一頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器238。
多路復(fù)用/多路分離230將從中繼線103接收的數(shù)據(jù)解復(fù)用成至每一終端用戶的信號(hào)。被解復(fù)用的信號(hào)被RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236用正交相移鍵控(QPSK)，二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)，或正交幅度調(diào)制(QAM)等原理調(diào)制至一中頻載波。RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236的輸出被頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器238經(jīng)光纖206，208直接送至mFNs202，204。
如當(dāng)終端用戶140接收了一呼叫時(shí)，首端200為該呼叫分配一專用于終端用戶140的信道。為支持該分配至終端用戶140的專用信道，為該專用信道分配RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236之一。分配的RF調(diào)制解調(diào)器的輸出路由至服務(wù)用戶140的mFN202。這樣，RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236被分配至mFNs202，204以調(diào)制至mFNs202，204服務(wù)的終端用戶140，142，144的解復(fù)用信號(hào)。由控制器240控制調(diào)制解調(diào)器232，234，236對(duì)mFNs202，204的分配。
RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236對(duì)mFNs202，204的分配可事先制定或基于用戶請(qǐng)求分配RF調(diào)制解調(diào)器的動(dòng)態(tài)分配計(jì)劃(即一mFN服務(wù)的一特定終端用戶是否有任何通信業(yè)務(wù))。上述兩種情況中，分配信息存于也受控制器240控制的數(shù)據(jù)庫(kù)244中。
圖7是頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器238的示例性實(shí)施方式框圖。頻率選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器238在頻率上與RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236，和mFNs 202，204的輸入/出信號(hào)一一相應(yīng)。在上行方向，由于mFNs202，204可能重疊或共享一共同頻帶，mFN的輸出信號(hào)在進(jìn)入一組合器/分離器708之前被塊轉(zhuǎn)換器710，712，714，716塊轉(zhuǎn)換成不同頻帶。組合器/分離器708組合所有塊轉(zhuǎn)換頻帶并將組合輸出至每一頻率轉(zhuǎn)換器702，704，706。在被RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236作為輸入接收之前，組合器/分離器708的輸出信號(hào)被頻率選擇器702，704，706轉(zhuǎn)成中頻信號(hào)。
在下行方向，RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236輸出的中頻信號(hào)被頻率選擇器702，704，706轉(zhuǎn)成根據(jù)訪問(wèn)的用戶而選的頻率。此外，頻率選擇器702，704，706還將所選頻率轉(zhuǎn)為分配至相應(yīng)mFNs202，204的頻帶以避免mFN信號(hào)的重疊。組合器/分離器708的輸出被塊轉(zhuǎn)換器710，712，714，716從分配至每一mFNs 202，204的頻率轉(zhuǎn)為由mFNs202，204所用的頻帶或共同頻帶。
不同于上述的首端資源分配原理也可能。根據(jù)將RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236映射至mFNs202，204的其它原理，可容易地將選擇器—轉(zhuǎn)換器—分離器238變?yōu)樽畲笙薅鹊睦肦F調(diào)制解調(diào)器232，234，236，mFNs202，204，mFNs202，204所用頻帶及分配至終端用戶140，142，144的信道。
圖6是提供了RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236庫(kù)的RF調(diào)制解調(diào)器機(jī)制。當(dāng)mFNs202，204之一服務(wù)的一終端用戶申請(qǐng)一信道時(shí)，庫(kù)中RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236之一被分配至服務(wù)請(qǐng)求終端用戶的mFN202，204。這樣所需RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236的數(shù)目可減至所需通信服務(wù)容量等級(jí)的數(shù)目。因此共享RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236利用了RF調(diào)制解調(diào)器資源并增加了RF調(diào)制解調(diào)器利用率。
圖8是對(duì)圖6中mFN至首端200連接的改動(dòng)。所有RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236被匯總至一個(gè)調(diào)制解調(diào)器組614，調(diào)制解調(diào)器組614經(jīng)一頻率選擇器—分離器616和一發(fā)送器及接收器618耦合至一光纖624。光纖624可為單根光纖或一對(duì)光纖其中1根光纖用作下行通信而另一根用作上行通信。所有mFNs202，204經(jīng)分離器622耦合至光纖624。由于如下述mFNs202，204使用不同頻帶在光纖624上通信，分離器622是可選的。這樣上述修改經(jīng)光纖624將一串mFNs202，204連至中心局104。
圖9是含頻率選擇器702，704，706及一分離器718的頻率選擇器—分離器616。除了不需塊轉(zhuǎn)換器710，712，714，716以外，頻率選擇器—分離器616與頻率選擇器 轉(zhuǎn)換器—分離器238相似。由于所有的mFN信號(hào)在光纖624上被傳送或接收，mFN信號(hào)映射成頻率選擇器702，704，706及mFNs202，204的發(fā)送器220分配的頻帶。頻率選擇器702，704，706及mFN接收器218從分配的頻帶接收信號(hào)。頻率選擇器702，704，706為RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236將接收信號(hào)轉(zhuǎn)成中頻。mFNs202，204將接收信號(hào)轉(zhuǎn)成各自所用頻帶或所有mFNs202，204共用的頻帶。
圖8的結(jié)構(gòu)在中心局的光纖分配及mFN連接極受限的環(huán)境是有利的。如mFN更新用于在中心局104與mFNs202，204之間僅有1根可用光纖的已有系統(tǒng)，則可采用圖8結(jié)構(gòu)。
當(dāng)所有mFNs202，204的信號(hào)在光纖624上被組合與傳輸時(shí)，每一mFNs202，204保有獨(dú)立的信道。這樣使用一根光纖624時(shí)，圖8所示系統(tǒng)的邏輯功能與圖6所示的相同。另外塊轉(zhuǎn)換器710，712，714，716及頻率選擇器702，704，706可含其它元件如濾波器。圖9與7僅表示邏輯功能。
圖10是組織為調(diào)制解調(diào)器組602，604，606的RF調(diào)制解調(diào)器232，234，236。每一調(diào)制解調(diào)器組602，604，606都分別經(jīng)頻率選擇器—分離器608，610，612及發(fā)送器/接收器624，626，628耦合至光纖總線如206，208與210。頻率選擇器—分離器608，610，612執(zhí)行與圖9所示頻率選擇器—分離器616相同的功能。上述結(jié)構(gòu)中，每一調(diào)制解調(diào)器組602，604，606被分配至mFNs204，202之一。若mFNs202，204為地區(qū)性的，上述結(jié)構(gòu)保證每一地理位置有一組調(diào)制解調(diào)器以使每一地理區(qū)域能訪問(wèn)主通信網(wǎng)100而不被其它地區(qū)的通信業(yè)務(wù)容量的影響。
圖11是終端用戶140直接與mFN202接口以進(jìn)行電話服務(wù)的終端110的示例實(shí)施方式框圖。如圖4示，mFN202經(jīng)雙工器212與抽頭134耦合至同軸信號(hào)線135。同軸信號(hào)線135直接連至終端用戶140并連至位于終端用戶處的一分離器250。分離器250分離出至少三種信號(hào)；(1)信號(hào)線252上輸出的廣播視頻信號(hào)；(2)信號(hào)線254上輸出與接收的如Internet通信的數(shù)據(jù)信號(hào)；(3)信號(hào)線256上傳送與接收的電話等聲音通信信號(hào)。由于mFN202用FDM/FDMA協(xié)議傳送與接收聲音通信信號(hào)，如電話臺(tái)的終端110須以FDM格式傳送與接收聲音通信信號(hào)而與mFN202接口。
這樣終端110含一經(jīng)調(diào)制解調(diào)器260連至編碼/解碼器(codec)262的FDM單元258。從mFN202接收的RF信號(hào)由FDM單元258接收并被送至將其變?yōu)閏odec262所需形式的調(diào)制解調(diào)器260。編碼/解碼器262連至直接與用戶使用的揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)280接口的揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)控制器264。揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)控制器264含一振鈴/音頻產(chǎn)生器276及與codec262接口以控制振鈴/音頻產(chǎn)生器276與揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)280的工作的信令控制器278。
終端110(此例為一電話臺(tái))也含與一傳統(tǒng)電話臺(tái)的終端282接口的傳統(tǒng)電話接口266。由于如圖2所示傳統(tǒng)電話臺(tái)需與一信道卡接口的雙絞線，傳統(tǒng)電話接口262執(zhí)行一信道卡的功能且含一監(jiān)測(cè)單元270，一電池268，一振鈴/音頻產(chǎn)生器272和一線保護(hù)單元274。這樣終端110用作一電話臺(tái)使用戶直接通過(guò)麥克風(fēng)/揚(yáng)聲器280進(jìn)行音頻通信且提供一傳統(tǒng)電話臺(tái)如終端282的接口以使用戶可能有的傳統(tǒng)電話也能使用。
圖12是FDM協(xié)議中頻率信道的示意圖。FDM中，把帶寬分成頻率信道如302，304，306，308。每一頻率信道可被分配至終端用戶140，142，144。然而由于一特定終端用戶可能不100％的時(shí)間使用分配的頻率信道，頻率信道可被視作信道庫(kù)并可根據(jù)需求被分配至終端用戶。
可用時(shí)分復(fù)用(TDM)在時(shí)域進(jìn)一步劃分每一頻率信道而得到額外的信道。這樣如圖13所示，頻率信道310可定義多個(gè)時(shí)隙如402，404，406。當(dāng)同時(shí)使用TDM，F(xiàn)DM協(xié)議時(shí)，分配至一終端用戶的一信道是一特定頻率的一特定時(shí)隙如頻率信道310的時(shí)隙402。這樣，當(dāng)同時(shí)使用TDM、FDM時(shí)，mFN202，204的帶寬被更有效地利用。
如早先討論的，每一信道可根據(jù)一預(yù)定計(jì)劃被預(yù)分至終端用戶140，142，144。然而若動(dòng)態(tài)分配信道，則進(jìn)一步增加有效帶寬。然而信道動(dòng)態(tài)分配需要額外的協(xié)議決定信道分配。下面討論三種可選信道分配協(xié)議并用于執(zhí)行這種信道分配。
對(duì)于所有三種可選協(xié)議，信道首先配對(duì)。每對(duì)信道之一專用于下行通信而另一個(gè)專用于上行通信。這樣只要一信道分配至一終端用戶，則提供了上行、下行信道。下述討論中一信道意味著一對(duì)上行/下行信道。協(xié)議也能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)分配上行、下行信道。
如使用電話的聲音通信，終端110為一電話臺(tái)。首端200接收了對(duì)終端用戶140的一呼叫時(shí)，首端控制器240判斷1)mFNs202，204中誰(shuí)服務(wù)該終端用戶140與2)該呼叫訪問(wèn)的終端ID。上述信息存于數(shù)據(jù)庫(kù)244。此時(shí)終端ID是電話臺(tái)110的標(biāo)識(shí)號(hào)如電話號(hào)碼。首端控制器240分配一空間信道至該呼叫并將終端ID與該空閑信道的信道號(hào)格式為告警消息。該空閑信道是未用于其它目的的一頻率信道或一頻率信道中一時(shí)隙。告警消息502如圖14示。
例如該告警消息502在一預(yù)分配信令信道上被下行傳至終端用戶140。該信令信道未與其它信道配對(duì)，但專門(mén)分配給首端控制器240以向所有或一組終端用戶140，142，144發(fā)送信令信息。所有終端用戶140，142，144的終端監(jiān)測(cè)信令信道且告警消息502中終端ID504訪問(wèn)的一終端通過(guò)執(zhí)行合適的處理響應(yīng)告警消息502。這樣電話臺(tái)110在告警消息502中檢測(cè)到它的終端ID504，電話臺(tái)110經(jīng)揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)單元280的揚(yáng)聲器或經(jīng)振鈴/音頻產(chǎn)生器272輸出一“振鈴”至終端282的振鈴器件。若通過(guò)拿起電話臺(tái)110或摘鉤終端282來(lái)回答呼叫，電話臺(tái)110經(jīng)信道號(hào)為告警消息502中接收的信道號(hào)506的信道建立一通信路徑。
若電話臺(tái)110通過(guò)拿起電話臺(tái)110或摘鉤終端282來(lái)產(chǎn)生呼叫，在撥號(hào)音經(jīng)揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)單元280的揚(yáng)聲器或經(jīng)振鈴/音頻產(chǎn)生器單元272輸出至終端282之前電話臺(tái)110須獲得一可用信道來(lái)通信。電話臺(tái)110可掃描所有可能的信道來(lái)搜尋一安靜信道以獲得一信道。一安靜信道是無(wú)信號(hào)的信道。
一旦找到安靜信道，電話臺(tái)110可向首端200提出一信道請(qǐng)求以使用該安靜信道。信道請(qǐng)求508可在該安靜信道上上行至首端控制器240。
圖15示出了信道請(qǐng)求508的一示例。信道請(qǐng)求508僅含一終端ID504。終端ID504標(biāo)識(shí)電話臺(tái)110以使首端控制器240可將RF調(diào)制解調(diào)器如232，234，236分配至終端ID504并將所有來(lái)自中繼線103的訪問(wèn)終端ID504的數(shù)據(jù)路由至分配的RF調(diào)制解調(diào)器。
首端可用一回傳過(guò)程來(lái)分配安靜信道給電話臺(tái)110，其中在安靜信道上行側(cè)接收的信道請(qǐng)求508回傳至安靜信道的下行側(cè)以告知電話臺(tái)110已確認(rèn)信道請(qǐng)求508。在安靜信道的下行側(cè)檢測(cè)到了終端ID504且與電話臺(tái)110的終端ID匹配時(shí)，電話臺(tái)110經(jīng)揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)280的揚(yáng)聲器或終端282輸出一撥號(hào)音。首端也可在一預(yù)分至首端200的下行信令信道上回傳信道請(qǐng)求508。
若從含終端ID504的多個(gè)終端ID收到了對(duì)同一信道506的多個(gè)信道請(qǐng)求，則回傳過(guò)程返回一所有終端ID的聯(lián)合。這樣沒(méi)有一個(gè)終端檢測(cè)到它們的專用終端ID504且每一終端將再搜尋另一安靜信道并發(fā)另一信道請(qǐng)求508。每一終端重復(fù)上述過(guò)程直至成功地得到一信道，若一預(yù)定嘗試次數(shù)的不成功后經(jīng)揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)280的揚(yáng)聲器或電話終端282輸出忙音。
首端控制器240可明確地分配該安靜信道給請(qǐng)求終端如電話臺(tái)110以響應(yīng)信道請(qǐng)求508。首端控制器240通過(guò)經(jīng)該安靜信道或預(yù)分配的下行信令信道返回一確認(rèn)消息給所選終端ID504來(lái)分配該安靜信道至終端IDs中之一。接收了確認(rèn)消息后，電話臺(tái)110進(jìn)行通信過(guò)程并經(jīng)揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)280的揚(yáng)聲器或傳統(tǒng)電話臺(tái)282輸出一撥號(hào)音。
如若規(guī)定時(shí)間值后未收到確認(rèn)消息，電話臺(tái)110搜尋另一安靜信道并重復(fù)信道請(qǐng)求過(guò)程。若在請(qǐng)求規(guī)定次數(shù)后未收到確認(rèn)消息，則電話臺(tái)110輸出一忙音以提醒用戶此時(shí)不能提供通信服務(wù)。
一替代協(xié)議如下首端控制器240經(jīng)下行信令信道廣播信道可用信息。這可減輕電話臺(tái)110而不用搜尋安靜信道—這產(chǎn)生不希望的延遲。當(dāng)電話臺(tái)110摘鉤時(shí)，通過(guò)監(jiān)聽(tīng)下行信令信道可迅速判斷一可用信道并可用該安靜信道或?yàn)榇祟A(yù)分配的上行信令信道發(fā)送信道請(qǐng)求508。若經(jīng)下行信令信道或可用信道接收了回傳終端ID或一確認(rèn)消消，電話臺(tái)110輸出一撥號(hào)音。否則電話臺(tái)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)下行信令信道選擇另一可用信道并發(fā)送另一信道請(qǐng)求508，該過(guò)程可持續(xù)至首端200指出無(wú)可用信道為止。
第三可選方案中，首端200在一信道產(chǎn)生一可用信號(hào)。摘鉤時(shí)，電話臺(tái)110搜尋有可用信號(hào)的信道并用該信道或上行信令信道發(fā)送一信道請(qǐng)求508。若該可用信道被分配給電話臺(tái)110，首端將通過(guò)該信道或下行信令信道回傳終端ID或發(fā)送確認(rèn)消息給電話臺(tái)110。接收回傳的終端ID或確認(rèn)消息后，電話臺(tái)110輸出撥號(hào)音。然而若未接收回傳終端ID或確認(rèn)消息，電話臺(tái)110將搜尋首端200選為可用的下一信道。電話臺(tái)110占用該可用信道后，首端200選擇另一信道并在被選信道上產(chǎn)生可用信息并重復(fù)上述過(guò)程。
圖16是上述信道分配過(guò)程的流圖。步S1000中電話臺(tái)110用上述三種可選方法之一決定一可用信道。接著至步S1002。步S1002中，電話臺(tái)110在該可用信道或一信令信道上發(fā)送一信道請(qǐng)求。然后電話臺(tái)110至步S1004。
步S1004中，電話臺(tái)110等待首端200來(lái)的確認(rèn)消息并至步S1006。步S1006中，電話臺(tái)110判斷是否接收了一確認(rèn)消息。若接收了確認(rèn)消息，電話臺(tái)110至步S1008。否則電話臺(tái)110轉(zhuǎn)至步S1010。
步S1010中，電話臺(tái)110計(jì)數(shù)加1并至步S1012。步S1012中，電話臺(tái)110判斷計(jì)數(shù)值是否超過(guò)最大值。若計(jì)數(shù)值超過(guò)最大值，電話臺(tái)110至步S1014。否則電話臺(tái)110回至步S1000。
步S1014中，例如電話臺(tái)110產(chǎn)生一忙音來(lái)表明沒(méi)有信道可供通信。接著電話臺(tái)110至步S1016并結(jié)束該過(guò)程。步S1008中，例如電話臺(tái)110產(chǎn)生一撥號(hào)音表明有可用信道，并至步S1016并結(jié)束該過(guò)程。
與上面概述的特定實(shí)施方式一起描述本發(fā)明時(shí)，很明顯熟練的技術(shù)人員將會(huì)有許多替代，修改和變化。例如，本發(fā)明可用于任何無(wú)源點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光纖網(wǎng)。這些網(wǎng)將提供電話，數(shù)據(jù)和娛樂(lè)通信服務(wù)，并受益于本發(fā)明的資源與信道分配技術(shù)。
此外雖然用FDM和/或TDM協(xié)議為例，也可用其它協(xié)議如碼分復(fù)用(CDM)與波分復(fù)用(WDM)并得到相似的好處。因此上面提出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式僅用于示例而不是限制性。可在不偏離下面權(quán)利要求書(shū)規(guī)定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)與范圍下做出許多修改。
權(quán)利要求
1.一通信系統(tǒng)含一個(gè)有多個(gè)接口單元的控制單元；及多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)通過(guò)至少一個(gè)專用信道與控制單元通信，其中任一節(jié)點(diǎn)至少分配有一個(gè)接口單元。
2.如權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中接口單元通過(guò)單一物理連接與節(jié)點(diǎn)相耦合。
3.如權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中每一節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)的多個(gè)終端用戶有關(guān)，節(jié)點(diǎn)使用一共同頻帶與相應(yīng)多個(gè)終端用戶通信。
4.如權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中控制單元根據(jù)預(yù)定計(jì)劃給終端用戶分配信道。
5.如權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中終端用戶向控制單元發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元根據(jù)該信道請(qǐng)求許可一個(gè)信道給該終端用戶。
6.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中終端用戶搜尋一安靜信道并在某一安靜信道和信令信道上向控制單元發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元在某一安靜信道和該信令信道上向終端用戶發(fā)送許可消息以許可該安靜信道給該終端用戶。
7.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中控制單元在一信令信道上廣播可用信道信息，終端用戶選擇一可用信道作為選擇的信道并在一被選信道和信令信道之上發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元向終端用戶發(fā)送一許可消息以許可該被選信道給該終端用戶。
8.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中控制單元在一首端(head-end)信道上廣播可用信道信息，終端用戶在一首端信道和一信令信道上向控制單元發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元向終端用戶發(fā)送確認(rèn)消息以確認(rèn)至終端用戶的首端信道。
9.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中信道含上行信道與下行信道，終端用戶經(jīng)下行信道從控制單元接收信息并經(jīng)上行信道向控制單元發(fā)送其它信息。
10.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中若控制單元未許可該信道給該終端用戶，則終端用戶送另一信道請(qǐng)求至控制單元并產(chǎn)生忙信號(hào)。
11.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中控制單元回傳在信道上接收的信道請(qǐng)求，若該終端用戶在信道上接收了該終端用戶自己發(fā)送的信道請(qǐng)求則該信道被許可給該終端用戶。
12.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中控制單元從該終端用戶接收該信道請(qǐng)求，從其它終端用戶接收其它信道請(qǐng)求，若多于一個(gè)終端用戶申請(qǐng)信道，則控制單元從多個(gè)終端用戶中選擇一個(gè)并許可該信道給被選終端用戶。
13.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中若一接口單元未被分給與終端用戶相關(guān)的節(jié)點(diǎn)，則控制單元分配一接口單元給該節(jié)點(diǎn)，控制單元在一存貯器件中保存該分配的一接口單元與該節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及終端用戶與被允許信道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
14.如權(quán)利要求5的通信系統(tǒng)，其中控制單元在被許可信道上經(jīng)該分配的接口單元路由至終端用戶的通信。
15.如權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中多個(gè)節(jié)點(diǎn)與控制單元由一光纖耦合。
16.一通信系統(tǒng)，含一個(gè)有多個(gè)接口單元庫(kù)的控制單元；及多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)至少一專用信道與控制單元通信，其中至少一組接口單元被分給任一節(jié)點(diǎn)。
17.一種通信系統(tǒng)的操作方法，含在一控制單元與多個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳送信息，該信息在控制單元與每一節(jié)點(diǎn)間經(jīng)至少一專用信道傳送；及分配至少一個(gè)接口單元給任一節(jié)點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求17的方法，還含經(jīng)單一物理連接將接口單元耦合至節(jié)點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求17的方法，還含在節(jié)點(diǎn)和與每一節(jié)點(diǎn)相關(guān)的多個(gè)終端用戶間傳送數(shù)據(jù)，其中用一共同頻帶傳送數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求17的方法，還含根據(jù)一預(yù)定計(jì)劃將一信道分給與一節(jié)點(diǎn)相關(guān)的一終端用戶。
21.如權(quán)利要求17的方法，還含向控制單元發(fā)送一信道請(qǐng)求以申請(qǐng)一信道；及根據(jù)該信道請(qǐng)求許可該信道給一終端用戶。
22.如權(quán)利要求21的方法，還含搜尋一安靜信道，其中在一安靜信道上和一信令信道上發(fā)送該信道請(qǐng)求，控制單元通過(guò)在一安靜信道和一信令信道上發(fā)送一許可消息來(lái)許可該安靜信道給該終端用戶。
23.如權(quán)利要求21的方法，還含在一信令信道上廣播可用信道信息，其中終端用戶選擇一可用信道作為被選信道并在一被選信道和信令信道上發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元向終端用戶發(fā)送許可消息以許可該被選信道給終端用戶。
24.如權(quán)利要求21的方法，還含在一首端信道上廣播可用信道信息，其中終端用戶在一首端信道和一信令信道上向控制單元發(fā)送信道請(qǐng)求，控制單元向終端用戶發(fā)送一許可消息以許可該首端信道給終端用戶。
25.如權(quán)利要求21的方法，還含若控制單元未許可該信道給終端用戶則向控制單元發(fā)送另一信道請(qǐng)求。
26.如權(quán)利要求21的方法，還含若控制單元未許可該信道給終端用戶則產(chǎn)生一忙信號(hào)。
27.如權(quán)利要求21的方法，還含從該終端用戶接收該信道請(qǐng)求，從其它終端用戶接收其它信道請(qǐng)求，其中若多于一個(gè)終端用戶申請(qǐng)信道，控制單元從多個(gè)終端用戶中選一個(gè)并許可該信道給被選終端用戶。
28.如權(quán)利要求21的方法，還含回傳在信道上接收的信道請(qǐng)求，若終端用戶在信道上接收了該終端用戶自己發(fā)送的信道請(qǐng)求則該信道被許可給該終端用戶。
29.如權(quán)利要求21的方法，還含若一接口單元未被分至與終端用戶相關(guān)的節(jié)點(diǎn)則分配一接口單元給該節(jié)點(diǎn)；及在存貯器件中保存該分配的一接口單元與節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及終端用戶與被許可信道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
30.如權(quán)利要求21的方法，還含在被許可信道上經(jīng)分配的一接口單元路由至終端用戶的通信。
31.一種操作通信系統(tǒng)的方法，含在一控制單元與多個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳送信息，該信息在控制單元與每一節(jié)點(diǎn)間經(jīng)至少一專用信道傳送；及分配多組接口單元中至少一組給任一節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一方法及裝置將通信系統(tǒng)的資源庫(kù)分給節(jié)點(diǎn)及由節(jié)點(diǎn)服務(wù)的終端用戶。節(jié)點(diǎn)經(jīng)接口單元耦合至一通信網(wǎng)。接口單元集中在一個(gè)庫(kù)中,可被預(yù)分配給每一節(jié)點(diǎn)或根據(jù)終端用戶請(qǐng)求動(dòng)態(tài)分配給節(jié)點(diǎn)。通信系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)使用一共同頻帶。每一節(jié)點(diǎn)經(jīng)一專用信道耦合至通信網(wǎng)。這樣,可不對(duì)已有設(shè)備進(jìn)行昂貴和復(fù)雜的更新就可大大增寬終端用戶可用的帶寬。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1182994SQ9712223
公開(kāi)日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1997年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月8日
發(fā)明者托馬斯·愛(ài)德華·達(dá)奇, 艾倫·H·格那克, 劉曉林 申請(qǐng)人:美國(guó)電報(bào)電話公司