(57)【要約】  第１信号経路内に方向性結合器（１４０）を有するケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）は、能動部品を必要とせずに冗長性を容易にする。例えば、第１信号経路によって、バックアップＣＭＴＳ送受信機（１３０）は、第１信号経路外のスイッチングを用いて複数の第１ＣＭＴＳ送受信機（１２０）に冗長性を提供することが可能となる。
2005510916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）であって、
各々が第１信号経路を介して通信を送受信するための二つ以上の第１ＣＭＴＳ送受信機と、
前記第１信号経路において前記第１ＣＭＴＳ送受信機に接続された複数の方向性結合器と、
前記第１信号経路外において前記複数の方向性結合器に選択的に接続される一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機と、
で構成されるＣＭＴＳ。
【請求項２】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を前記複数の方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機と前記第１ＣＭＴＳ送受信機との間に接続されたスイッチ・モジュールで更に構成される請求項１に記載のＣＭＴＳ。
【請求項３】
前記バックアップ及び第１ＣＭＴＳ送受信機はそれぞれ一つ以上の上り通信ポート及び一つ以上の下り通信ポートで更に構成され、前記第１ＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートは前記複数の方向性結合器の一つに接続され、前記スイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各上り通信ポートを前記第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの相当する上り通信ポートに関連する方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各上り通信ポートに関連する上りスイッチ・モジュールで更に構成され、前記スイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各下り通信ポートを前記第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの相当する下り通信ポートに関連する方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各下り通信ポートに関連する下りスイッチ・モジュールで更に構成される請求項２に記載のＣＭＴＳ。
【請求項４】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の関連する通信ポートと前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する通信ポートとの間に接続された増幅器で更に構成される請求項３に記載のＣＭＴＳ。
【請求項５】
各スイッチ・モジュールはＲＦレベル修正回路で更に構成される請求項４に記載のＣＭＴＳ。
【請求項６】
一つの第１の付加的な方向性結合器がパイロット・トーン生成器と第１ＣＭＴＳ送受信機の上り通信ポートに関連する前記複数の方向性結合器の各方向性結合器との間に接続された、複数の第１の付加的な方向性結合器、
で構成される請求項３に記載のＣＭＴＳ。
【請求項７】
一つの第２の付加的な方向性結合器がＲＦ検出器と第１ＣＭＴＳ送受信機の下り通信ポートに関連する前記複数の方向性結合器の各方向性結合器との間に接続された、複数の第２の付加的な方向性結合器、
で構成される請求項６に記載のＣＭＴＳ。
【請求項８】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）用の冗長性システムであって、
通信線に接続するための第１のポート、第１の動作モードで前記通信線を介して通信を送受信するための第１ＣＭＴＳ送受信機に接続された第２のポート、及び第２の動作モードで前記通信回線を介して通信を送受信するためのバックアップＣＭＴＳ送受信機に選択的に接続される第３のポートで構成される第１の方向性結合器、
で構成されるＣＭＴＳ用の冗長性システム。
【請求項９】
前記第１の方向性結合器は第４のポートで更に構成され、前記第４のポートは抵抗終端される請求項８に記載の冗長性システム。
【請求項１０】
前記第１の方向性結合器は前記通信線と前記第１ＣＭＴＳ送受信機との間の第１信号経路において相対的に低い損失を有し、前記通信線と第２ＣＭＴＳ送受信機との間の第２信号経路において相対的に高い損失を有するように構成される請求項８に記載の冗長性システム。
【請求項１１】
前記第１の方向性結合器は前記第１信号経路の下り方向において約−１．５ｄＢを、前記第１信号経路の上り方向において約−１．５ｄＢを、第２信号経路の下り方向において約−１０ｄＢを、前記第２信号経路の上り方向において約−１０ｄＢを示すように構成される請求項１０に記載の冗長性システム。
【請求項１２】
前記第１の方向性結合器の前記第３のポートに又は別のＣＭＴＳ送受信機に接続された別の第１の方向性結合器の第３のポートに第２ＣＭＴＳ送受信機を選択的に接続するための前記第２ＣＭＴＳ送受信機と前記第１の方向性結合器との間に接続されたスイッチ・モジュールで更に構成される請求項８に記載の冗長性システム。
【請求項１３】
前記第２の動作モードにあるときに前記第２ＣＭＴＳ送受信機と前記第１の方向性結合器との間における通信を増幅するために前記スイッチ・モジュールと前記第２ＣＭＴＳ送受信機との間に接続された増幅器で更に構成される請求項１２に記載の冗長性システム。
【請求項１４】
前記増幅器と前記第１の方向性結合器との間に接続された第２の方向性結合器で更に構成され、前記スイッチ・モジュールを介して前記増幅器に選択的に接続される第１のポート、前記第１の方向性結合器の前記第３のポートに接続された第２のポート、及びＲＦ検出器に接続された第３のポートで構成される請求項１３に記載の冗長性システム。
【請求項１５】
前記増幅器と前記第１の方向性結合器との間に接続された第２の方向性結合器で更に構成され、前記スイッチ・モジュールを介して前記増幅器に選択的に接続される第１のポート、前記第１の方向性結合器の前記第３のポートに接続された第２のポート、及びパイロット・トーン生成器に接続された第３のポートで構成される請求項１３に記載の冗長性システム。
【請求項１６】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）であって、
少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機で、各第１ＣＭＴＳ送受信機が、
加入者装置と通信するための一つ以上の上り通信ポート及び中継局と通信するための一つ以上の下り通信ポートで構成される、
少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機と、
少なくとも一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機で、各バックアップＣＭＴＳ送受信機が、
前記加入者装置と通信するための一つ以上の上り通信ポート及び前記中継局と通信するための一つ以上の下り通信ポートで構成される、
少なくとも一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機と、
各方向性結合器が前記第１ＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートに接続された、複数の方向性結合器と、
で構成され、
バックアップＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートは少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機の相当する通信ポートの方向性結合器に選択的に接続される、
ＣＭＴＳ。
【請求項１７】
一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機及び複数の第１ＣＭＴＳ送受信機で更に構成される請求項１６に記載のＣＭＴＳ。
【請求項１８】
前記複数の第１ＣＭＴＳ送受信機は６乃至１０個のＣＭＴＳ送受信機で構成される請求項１７に記載のＣＭＴＳ。
【請求項１９】
各方向性結合器は第１ＣＭＴＳ送受信機の通信ポートと通信するための第１信号経路において相対的に低い損失を有し、バックアップＣＭＴＳ送受信機の通信ポートと通信するための第２信号経路において相対的に高い損失を有するように構成される請求項１６に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２０】
前記第１信号経路は各方向性結合器の第１及び第２のポートを接続し、前記第２信号経路は各方向性結合器の前記第１及び第３のポートを接続する請求項１９に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２１】
各方向性結合器の前記第２のポートは前記方向性結合器の前記第１のポートの反対側にあり、各方向性結合器の第４のポートは抵抗終端される請求項２０に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２２】
各方向性結合器は、
前記第１信号経路の下り方向において約−１．５ｄＢを、
前記第１信号経路の上り方向において約−１．５ｄＢを、
第２信号経路の下り方向において約−１０ｄＢを、
前記第２信号経路の上り方向において約−１０ｄＢを、
示すように構成される請求項１９に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２３】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を前記複数の方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機と前記第１ＣＭＴＳ送受信機との間に接続されたスイッチ・モジュールで更に構成される請求項１７に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２４】
前記スイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各上り通信ポートを前記第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの相当する上り通信ポートに関連する方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各上り通信ポートに関連する上りスイッチ・モジュールで更に構成され、前記スイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各下り通信ポートを前記第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの相当する下り通信ポートに関連する方向性結合器に選択的に接続するための前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の各下り通信ポートに関連する下りスイッチ・モジュールで更に構成される請求項２３に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２５】
各スイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の関連する通信ポートと前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する通信ポートとの間に接続された増幅器で更に構成される請求項２４に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２６】
各上りスイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の関連する上り通信ポートと前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する上り通信ポートとの間に接続された増幅器、及び前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する上り通信ポートと前記増幅器との間に介在するスイッチング・マトリックスで更に構成される請求項２４に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２７】
前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する上り通信ポートと前記スイッチング・マトリックスとの間の信号経路に接続された複数の付加的な方向性結合器を更に含み、前記複数の付加的な方向性結合器はパイロット・トーン生成器に更に接続される請求項２６に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２８】
各下りスイッチ・モジュールは前記バックアップＣＭＴＳ送受信機の関連する下り通信ポートと前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する下り通信ポートとの間に接続された増幅器、及び前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する下り通信ポートと前記増幅器との間に介在するスイッチング・マトリックスで更に構成される請求項２４に記載のＣＭＴＳ。
【請求項２９】
前記第１ＣＭＴＳ送受信機の関連する下り通信ポートと前記スイッチング・マトリックスとの間の信号経路に接続された複数の付加的な方向性結合器で更に構成され、前記複数の付加的な方向性結合器はＲＦレベル検出器に更に接続される請求項２８に記載のＣＭＴＳ。
【請求項３０】
各スイッチ・モジュールはＲＦレベル修正回路で更に構成される請求項２４に記載のＣＭＴＳ。
【請求項３１】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）に冗長性を与える方法であって、
第１の動作モードの間に方向性結合器を介して第１ＣＭＴＳ送受信機に通信を通過させることと、
第２の動作モードの間に前記方向性結合器を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機に通信を通過させることと、
で構成される方法。
【請求項３２】
前記通信を妨害することなく前記第１の動作モードの間に前記バックアップＣＭＴＳ送受信機をテストすること、
で更に構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を前記ＣＭＴＳから取り外すことなく前記第１の動作モードの間に前記バックアップＣＭＴＳ送受信機をテストすること、
で更に構成される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１ＣＭＴＳ送受信機の故障を検出したときに前記第２の動作モードに入ること、
で更に構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）を動作する方法であって、
第１の動作モードの間に第１信号経路を介して一つ以上の第１ＣＭＴＳ送受信機と通信することにおいて、各第１ＣＭＴＳ送受信機が加入者装置と通信するための一つ以上の上り通信ポート及び中継局と通信するための一つ以上の下り通信ポートを有し、方向性結合器が各上り通信ポートと前記加入者装置との間及び各下り通信ポートと前記中継局との間に接続されて、通信することと、
前記第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの故障を検出することと、
故障した第１ＣＭＴＳ送受信機との通信が前記故障した第１ＣＭＴＳ送受信機に関連する前記方向性結合器を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機に経由させられる第２の動作モードに入ることと、
で構成される方法。
【請求項３６】
前記第２の動作モードの間に前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を介した通信を増幅すること、
で更に構成される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を介した前記通信はほぼ１の利得を有する信号を生成するために前記方向性結合器による損失を補償すべく増幅される請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を介した前記通信の信号レベルを検出することと、
ほぼ１の利得を有する前記信号を生成するために検出された信号レベルに基づいて増幅を調整することと、
で更に構成される請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１ＣＭＴＳ送受信機との通信を妨害することなく前記第１の動作モードの間に前記バックアップＣＭＴＳ送受信機をテストすること、
で更に構成される請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記バックアップＣＭＴＳ送受信機を前記ＣＭＴＳから取り外すことなく前記第１の動作モードの間に前記バックアップＣＭＴＳ送受信機をテストすること、
で更に構成される請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気通信、特にケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）用の冗長性を容易にするための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同軸ケーブル・ネットワークは、何年にも渡って加入者に高品質なビデオ番組を配信するために用いられてきた。従来、このネットワークは、一方向性であり、限定数のチャンネル及び限定種のコンテンツが加入者に提供される放送ネットワークであった。近年、ケーブル会社は、加入者に広範な種類のサービス及びコンテンツを提供すべく、その既存のネットワークを介して双方向通信を提供するシステムを開発した。例えば、現在、多くのケーブル会社は、ケーブル・モデムを用いることによりインターネットへの接続を提供している。
【０００３】
ケーブル産業は、このサービスをサポートするのに必要な装置の設計及び開発に対して統一基盤を与えるべく、そのネットワークを介してデータを配信するための多くの標準を開発してきた。例えば、ケーブル会社のコンソーシアムは、Data Over Cable Service Interface Specifications（ＤＯＣＳＩＳ）標準を開発した。ＤＯＣＳＩＳ標準は、同軸ケーブル・ネットワーク又はハイブリッド・ファイバー／同軸（ＨＦＣ）ネットワークのようなケーブル・ネットワークを介してケーブル中継局と顧客装置との間でインターネット・プロトコル（ＩＰ）・トラフィックのトランスペアレントな双方向転送を可能とするのに必要なインターフェースの仕様を定めている。
【０００４】
ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）は、データの上り及び下りの送信を処理するためのケーブル・ネットワークの中継局に導入されている。上りにおいて、ＣＭＴＳは、ケーブル・モデムからのデータ信号をベース・バンドすなわち低い中間周波数にダウン・コンバートする。次いで、ＣＭＴＳは、信号を復調し、データを例えばインターネット等のネットワークに提供する。下りにおいて、ＣＭＴＳは、ネットワーク・インターフェースにおいて複数のモデムに対するデータを受信する。ＣＭＴＳは、このデータで搬送波を変調し、共有された媒体を介してそれを下りの複数のモデムに送信する。
【０００５】
システム可用度（availability）は、消費者及びその他のケーブル・ネットワークのユーザに対して重要である。例えば、ライフラインをサポートするシステム及び主要ライン（primary-line）電話サービスは、非常に高いシステム可用度を要請する。多くの電子システムが有しているような、装置の冗長性は、ケーブル・ネットワークの可用度を改善するためにしばしば用いられる。第１ＣＭＴＳ送受信機毎に一対一関係でバックアップＣＭＴＳ送受信機を用いる冗長性システムもある。この方法は、効果的ではあるが、バックアップＣＭＴＳ送受信機の個数が第１ＣＭＴＳ送受信機の個数と等しくなるため、高価である。一つ以上の第１ＣＭＴＳ送受信機と一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機との間におけるスイッチングを容認すべく、第１ＣＭＴＳ送受信機の信号経路内にスイッチを用いてきた別の冗長性システムもある。しかしながら、このスイッチは、潜在的な故障の原因である。また、第１信号経路内にスイッチを有することは、故障したスイッチを置き換えるために第１システムをオフ・ラインにすることを必要とする。これは、非常に好ましくないことである。更に、冗長性システムは、第１ＣＭＴＳ送受信機の信号経路内にバックアップＣＭＴＳ送受信機に接続するための受動的接続器を用いてきた。受動的接続器は、第１ＣＭＴＳ信号に、３．５ｄＢより大になることも多い、著しい信号損失を招く。このことから、必要なシステム信号レベルを与えるべく第１ＣＭＴＳ送受信機内により高いレベルで動作する送信段が必要となり、それにより、より高価な増幅器、より高い電力の利用、及びより高い熱の発生が必然となる。それに加えて、接続されていない接続器ポートに対して終端にスイッチするための追加回路を加えなければ、ケーブル設備に与えられる反射損失（これは、７５オーム・システムにおけるインピーダンス不整合に相当する）は、非常に劣悪となる。このことから、第１ＣＭＴＳ送受信機の信号経路内にスイッチングを追加することになり、それにより、システムの信頼性が減少する。
【０００６】
上述の理由、及び本明細書を読み理解すれば当業者には明らかとなる後述の理由から、ネットワーク・サービスの可用度を増すための代替の装置及び方法に対する技術の要請が存在する。
【発明の開示】
【０００７】
要約
第１信号経路内に方向性結合器を有するケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）は、第１信号経路内に、例えばスイッチ等の、能動部品を必要とせずに冗長性を容易にする。第１信号経路内に方向性結合器を用いることによって、バックアップＣＭＴＳ送受信機は、第１信号経路外のスイッチングを用いて複数の第１ＣＭＴＳ送受信機に冗長性を提供することが可能となる。第１信号経路を妨害することなくバックアップＣＭＴＳ送受信機のテスト及びメンテナンスを可能とするために、バックアップ信号経路内の付加的な方向性結合器を用いることができる。
【０００８】
一実施形態に対して、本発明は、ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）を提供する。このＣＭＴＳは、各々が第１信号経路を介して通信を送受信するための二つ以上の第１ＣＭＴＳ送受信機、及び第１信号経路内の第１ＣＭＴＳ送受信機に接続された複数の方向性結合器を含む。このＣＭＴＳは、第１信号経路外の複数の方向性結合器に選択的に接続される一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機を更に含む。
【０００９】
別の実施形態に対して、本発明は、ＣＭＴＳに対する冗長性システムを提供する。このシステムは、通信線に接続するための第１のポートで構成される第１の方向性結合器、第１の動作モードにおいて通信線を介して通信を送受信するための第１ＣＭＴＳ送受信機に接続された第２のポート、及び第２の動作モードにおいて通信線を介して通信を送受信するためのバックアップＣＭＴＳ送受信機に選択的に接続される第３のポートを含む。
【００１０】
更に別の実施形態に対して、本発明は、ＣＭＴＳを提供する。このＣＭＴＳは、各第１ＣＭＴＳ送受信機が加入者装置と通信を送受信するための一つ以上の上り通信ポート及び中継局と通信を送受信するための一つ以上の下り通信ポートで構成される、少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機を含む。このＣＭＴＳは、各バックアップＣＭＴＳ送受信機が加入者装置と通信を送受信するための一つ以上の上り通信ポート及び中継局と通信を送受信するための一つ以上の下り通信ポートで構成される、少なくとも一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機を更に含む。このＣＭＴＳは、各方向性結合器が第１ＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートに接続された、複数の方向性結合器をなお更に含む。バックアップＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートは、少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機の相当する通信ポートの方向性結合器に選択的に接続される。
【００１１】
更なる実施形態に対して、本発明は、ＣＭＴＳに冗長性を与える方法を提供する。この方法は、第１の動作モードの間に方向性結合器を介して第１ＣＭＴＳ送受信機に通信を通過させること及び第２の通信モードの間に方向性結合器を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機に通信を通過させることを含む。
【００１２】
なお更なる実施形態に対して、本発明は、ＣＭＴＳを動作する方法を提供する。この方法は、第１の動作モードの間に第１信号経路を介して一つ以上の第１ＣＭＴＳ送受信機と通信することを含み、各第１ＣＭＴＳ送受信機は加入者装置と通信するための一つ以上の上り通信ポート及び中継局と通信するための一つ以上の下り通信ポートを有し、方向性結合器は各上り通信ポートと加入者装置との間及び各下り通信ポートと中継局との間に接続される。この方法は、第１ＣＭＴＳ送受信機の一つの故障を検出すること及び故障した第１ＣＭＴＳ送受信機との通信が故障した第１ＣＭＴＳ送受信機に関連する方向性結合器を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機に経由させられる第２の動作モードに入ることを更に含む。
【００１３】
本発明の更なる実施形態は、異なる範囲の装置及び方法を含む。
【００１４】
詳細な説明
以下の本発明の詳細な説明において説明の一部をなす添付の図面を参照し、そこでは本発明を実施することのできる特定の実施形態を図解によって示す。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるほど十分詳細に記述されているので、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用することができ、電気的又は機械的な工程の変更をなし得ることが理解されるであろう。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味でとらえるべきではなく、本発明の範囲は、添付の請求項及びその均等物によってのみ規定される。
【００１５】
様々な実施形態が、ケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）に対する受動的冗長性を容易にする。更に、様々な実施形態が、システムの信頼性を減少させる第１信号内のスイッチやあらゆる能動部品の利用を排除することを容易にする。それに加えて、そのような受動的手法によって、バックアップのすなわち冗長なＣＭＴＳ送受信機により顧客ネットワークに対するサービスを中断することなく、故障した第１ＣＭＴＳ送受信機を置き換えることが可能となる。
【００１６】
様々な実施形態が、各ＣＭＴＳ送受信機をバックアップするために第１信号経路内で方向性結合器を利用する。加入者装置と第１ＣＭＴＳ送受信機との間で送信される信号は、相対的に低い損失で方向性結合器を通過する。故障した第１ＣＭＴＳ送受信機に関連する信号は、第１信号経路外のバックアップＣＭＴＳ送受信機を選択的に経由させられる。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に従う通信ネットワーク１００の図である。通信ネットワーク１００は、例えばインターネットのような中継局１０２と例えばケーブル・モデムのような加入者装置１０４との間で、例えば同軸ケーブル・ネットワーク又はハイブリッド・ファイバー／同軸（ＨＦＣ）ネットワークのようなアクセス・ネットワーク１０６を介して、Data Over Cable Service Interface Specifications（ＤＯＣＳＩＳ）標準を用いて、通信信号を伝送する。
【００１８】
中継局１０２と加入者装置１０４との間における通信信号は、アクセス・ネットワーク１０６と中継局１０２との間に接続されたケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）１１０を介して円滑化される。本明細書で用いられるような、様々な形態における「接続される」という用語は、通信信号を伝送する機能を確立することを称するのであって、直接的な物理的又は電気的接続を要請するものではない。
【００１９】
ＣＭＴＳ１１０は、少なくとも一つの第１ＣＭＴＳ送受信機１２０及び少なくとも一つのバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０を含む。第１ＣＭＴＳ送受信機１２０のバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に対する比は本発明によって制限されないが、典型的には１より大きい比を有するのが望ましい。一実施形態に対して、６個の第１ＣＭＴＳ送受信機１２０毎に１個のバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０が存在する。別の実施形態に対して、１０個の第１ＣＭＴＳ送受信機１２０毎に１個のバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０が存在する。
【００２０】
受動的方向性結合器１４０は、アクセス・ネットワーク１０６と第１ＣＭＴＳ送受信機との間に接続される。同様にして、更なる方向性結合器（図１に明確には図示せず）は、中継局１０２と第１ＣＭＴＳ送受信機１２０との間に接続される。方向性結合器１４０は、第１信号経路、すなわち第１ＣＭＴＳ送受信機１２０を介した中継局１０２と加入者装置１０４との間の経路、において相対的に低い損失しか招かず、更に、信号の一部をバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に送信することを可能とするように構成される。方向性結合器１４０のような受動的装置を用いることによって、第１信号経路内に能動的スイッチング装置を有することなく、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０へのスイッチングが可能となる。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に従うＣＭＴＳ１１０の図である。ＣＭＴＳ１１０は、１個のバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０毎に複数の能動的すなわち第１ＣＭＴＳ送受信機１２０１〜１２０Ｎを含む。各第１ＣＭＴＳ送受信機１２０は、多くの通信ポートを有する。同様に、各バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０は、多くの通信ポートを有する。本明細書で用いられるように、加入者装置１０４に接続するための通信ポートを上り通信ポートと称し、中継局１０２に接続するための通信ポートを下り通信ポートと称する。
【００２２】
第１ＣＭＴＳ送受信機に対する上り通信ポートは、図２において参照符号１２２１〜１２２ｎとして指定され、一方で、バックアップＣＭＴＳ送受信機に対する上り通信ポートは、図２において参照符号１３２１〜１３２ｍとして指定される。同様に、第１ＣＭＴＳ送受信機に対する下り通信ポートは、図２において参照符号１２２１〜１２４２として指定され、一方で、バックアップＣＭＴＳ送受信機に対する下り通信ポートは、図２において参照符号１３２１〜１３４２として指定される。各ＣＭＴＳ送受信機に対して２個の下り通信ポートしか描かれていないが、そのような制限は存在しない。
【００２３】
一般に、各ＣＭＴＳ送受信機は、一つ以上の上り通信ポート及び一つ以上の下り通信ポートを有する。典型的には、ＣＭＴＳ送受信機は、下り通信ポートより多くの上り通信ポートを有することになろう。しかしながら、それが要請されるわけではない。一実施形態に対して、各ＣＭＴＳ送受信機は、８個の上り通信ポート及び２個の下り通信ポートを有する。実施及び明細の簡単のためには、バックアップＣＭＴＳ送受信機は、冗長性を提供する対象である第１ＣＭＴＳ送受信機の各通信ポートに相当する通信ポート含むよう同様に構成されるか、又はバックアップＣＭＴＳ送受信機は、システム内のあらゆる第１ＣＭＴＳと少なくとも同数の下り及び上りポートを含むか、のいずれかであるのが望ましい。
【００２４】
各第１ＣＭＴＳ送受信機１２０は、インターフェース・アダプタ２５０に接続される。各インターフェース・アダプタ２５０は、関連する第１ＣＭＴＳ送受信機１２０の通信ポートとインターフェース・アダプタ２５０の相当する通信ポートとの間に接続された方向性結合器１４０を含む。例えば、方向性結合器１４０は、第１ＣＭＴＳ送受信機１２０１の上り通信ポート１２２１とインターフェース・アダプタ２５０１の関連する上り通信ポート２５２１との間に接続される。
【００２５】
更に、各方向性結合器１４０は、スイッチ・モジュール２６０に接続される。そのような接続は、メザニン（mezzanine）・ボード２６１のような図２で指定した随意的な中間装置を介してなされてもよい。スイッチ・モジュール２６０は、方向性結合器１４０をバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の関連する通信ポートに選択的に接続するマルチプレクサとして動作する。一実施形態に対して、スイッチ・モジュール２６０は、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の上り通信ポート１３２を第１ＣＭＴＳ送受信機１２０の相当する上り通信ポート１２２に関連する方向性結合器１４０に選択的に接続する上りスイッチング・モジュール２６２を含む。バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の各上り通信ポート１３２毎に一つの上りスイッチング・モジュール２６２が存在する。更なる実施形態に対して、スイッチ・モジュール２６０は、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の下り通信ポート１３４を第１ＣＭＴＳ送受信機１２０の相当する下り通信ポート１２４に関連する方向性結合器１４０に選択的に接続する下りスイッチング・モジュール２６４を更に含む。バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の各下り通信ポート１３４毎に一つの下りスイッチング・モジュール２６４が存在する。
【００２６】
バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０を用いる際にほぼ１の利得を維持するために、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０と方向性結合器１４０との間の信号経路は、増幅する必要がある。方向性結合器１４０は、第１信号経路において望ましくは１．５ｄＢかそれより小さいオーダーの相対的に低い損失を持つように構成されるので、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０と方向性結合器１４０との間の損失は、一般に、例えば７ｄＢかそれより大であるように相対的に高くなろう。従って、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に対してスイッチがなされる際にエンド・ユーザに対するトランスペアレンシーを保証するために、この信号経路は、そのような損失を補償しなければならない。一実施形態に対して、増幅器２６３は、各上りスイッチング・モジュール２６２と関連する上り通信ポート１３２との間に接続される。更なる実施形態に対して、増幅器２６５は、各下りスイッチング・モジュール２６４と関連する下り通信ポート１３４との間に接続される。増幅器２６２及び２６４はそれぞれスイッチング・モジュール２６２及び２６４の反対側に接続することもできるが、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の通信ポートと一対一関係を有する方が第１ＣＭＴＳ送受信機１２０の全てと一対一関係を有するよりも経済的である。
【００２７】
バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０は、インターフェース・アダプタ２５５を介してスイッチ・モジュール２６２／２６４に接続し得る。インターフェース・アダプタ２５５は、インターフェース・アダプタ２５０と同じ構成を有することができるが、インターフェース・アダプタ２５５を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に接続される付加的な方向性結合器の必要はない。
【００２８】
第１ＣＭＴＳ送受信機信号経路内の方向性結合器１４０のポート間は、元々分離しているので、ＣＭＴＳ１１０の性能は向上する。スイッチング・モジュール２６２／２６４の不完全性による第１ＣＭＴＳ送受信機１２０間の潜在的なクロストークは、最小化される。それに加えて、第１ＣＭＴＳ送受信機１２０がメンテナンスのために取り外されている際、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０が動作しているときのシステム性能への影響は、無視できる。
【００２９】
図３は、第１ＣＭＴＳ送受信機１２０及び関連するインターフェース・アダプタ２５０の更なる詳細を示す図である。図３に描かれている第１ＣＭＴＳ送受信機１２０は、１個の下り通信ポート１２４及び６個の上り通信ポート１２２を含む。第１ＣＭＴＳ送受信機１２０の各通信ポートは、方向性結合器１４０を介してインターフェース・アダプタ２５０の関連する通信ポートに接続される。一実施形態に対して、方向性結合器は、第１信号経路に対して、下り方向において−１．５ｄＢを、上り方向において−１．５ｄＢを示す。更なる実施形態において、方向性結合器は、バックアップ信号経路、すなわち方向性結合器１４０とバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０との間の経路、に対して、下り方向において−１０ｄＢを、上り方向において−１０ｄＢを示す。方向性結合器１４０は一般に、４ポート装置である。これらのポートは通常、「入力」ポート、「出力」ポート、「順接続」ポート、及び「逆接続」ポートと称される。第１信号経路内の信号は、相対的に低い損失で「入力」ポートから「出力」ポートへ通過する。バックアップ信号経路内の信号は、方向性結合器の結合値だけ減衰して「入力」ポートから「順接続」ポートへ通過する。各方向性結合器１４０の接続されていないポート、すなわち「逆接続」ポート、は、抵抗終端されるのが望ましい。一実施形態において、接続されていない各ポートを終端するために、７５オームの抵抗を用いる。
【００３０】
第１ＣＭＴＳ送受信機のサービスを中断することなく、かつバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０をＣＭＴＳ１１０から取り外すことなく、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０をテストすることもこの方式では可能である。バックアップ信号経路内の付加的な方向性結合器（図２又は３には示さず）を用いることにより、内部生成テスト信号を検出し測定することができる。スイッチ・モジュール２６２／２６４を作動することによって、テスト信号の検出によりスイッチのサービス可用度を決定することができる。この過程は、第１ＣＭＴＳ送受信機信号経路に対して非侵襲的（non-invasive）である。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｂは、ＣＭＴＳ１１０のテストに用いるための随意的な方向性結合器４４０及びパイロット・トーン生成器４７５を含む上りスイッチ・モジュール２６２の図である。上りスイッチ・モジュール２６２は、バックアップ信号経路のＲＦレベルを検出するための回路４７３を更に含むことができる。意図されたスイッチを作動させるときにＲＦレベルが動作限界内にあることを保証するために、それを利用し得る。
【００３２】
上りスイッチング・モジュール２６２は、方向性結合器４４０を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の上り通信ポートを関連する方向性結合器１４０に選択的に接続するための、図４Ａの複数のスイッチすなわちスイッチング・マトリックスＳＷ１〜ＳＷ１９を含む。図４ＡのスイッチＳＷ１〜ＳＷ１９は、ＲＦスイッチ又はリレーであるのが望ましい。各方向性結合器４４０の付加的なポートは、図４Ｂの電子スイッチＳＷ２１〜ＳＷ３０等を介してパイロット・トーン生成器４７５に選択的に接続される。各方向性結合器４４０の接続されていないポートは、抵抗終端されるのが望ましい。
【００３３】
パイロット・トーン生成器４７５は、スイッチＳＷ３１等を介して選択的に作動することができる。同様に、バックアップＣＭＴＳ送受信装置１３０が作動していない場合で、増幅器２６３が必要でないときに、それは、スイッチＳＷ２０等を介して選択的に作動することができる。パイロット・トーン生成器４７５によって、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の受信部並びに上り信号をバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に送信するスイッチ及び増幅器のテストが可能となる。一実施形態に対して、パイロット・トーン生成器２７５は、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０内に存在する。
【００３４】
図５Ａ〜５Ｂは、バックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の送信部に始まり上りスイッチ・モジュール２６２内のＲＦレベル検出器４７３で終わる信号経路内の全ての部品をテストする際に用いるための随意的な方向性結合器５４０及びＲＦレベル検出器５８０を含む下りスイッチ・モジュール２６４の図である。下りスイッチ・モジュール２６４は、バックアップ信号経路のＲＦレベルを検出するための回路５７３を更に含むことができる。意図されたスイッチを作動させるときにＲＦレベルが動作限界内にあることを保証するために、それを利用し得る。バックアップ信号経路にほぼ１の利得を与えるべく増幅器２６５の利得を調整するためにＲＦレベル検出器を用いることができる。一実施形態に対して、方向性結合器５４０は、２０ｄＢ接続器である。
【００３５】
下りスイッチング・モジュール２６４は、方向性結合器５４０を介してバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０の下り通信ポートを関連する方向性結合器１４０に選択的に接続するための図５Ａの複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１９を含む。各方向性結合器５４０の付加的なポートは、図５ＢのスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２９等を介して、ＲＦレベル検出器５８０に選択的に接続される。各方向性結合器５４０の接続されていないポートは、抵抗終端されるのが望ましい。付加的な増幅器５８１は、信号出力を望ましいレベルにもたらす際に用いるためのＲＦレベル検出器５８０に接続することができる。
【００３６】
図６は、様々な部品の接続性を示すＣＭＴＳ１１０のブロック・ダイアグラムである。明確にするために、１個目の第１ＣＭＴＳ送受信機１２０及びバックアップＣＭＴＳ送受信機１３０に対してのみ、信号線を示す。同一の信号線は、各第１ＣＭＴＳ送受信機１２０から上りスイッチ・モジュール２６２及び下りスイッチ・モジュール２６４に走ることができる。図６のＣＭＴＳ１１０は、１０個の第１ＣＭＴＳ送受信機１２０及び１個のバックアップ送受信機１３０を有し、各ＣＭＴＳ送受信機は、１２個の上り通信ポート及び３個の下り通信ポートを有するように描かれていることに注意されたい。
【００３７】
例えば通常動作モードのような第１の動作モードにおける第１ＣＭＴＳ送受信機の利用と例えば故障モードのような第２の動作モードにおけるバックアップＣＭＴＳ送受信機の利用との間でいつスイッチするかを決定する論理は、本発明の範囲外である。しかしながら、一般に、第１ＣＭＴＳ送受信機の故障が検出されるとき、故障した第１ＣＭＴＳ送受信機に関連する方向性結合器にバックアップＣＭＴＳ送受信機を接続するように、適切な論理又は制御信号をスイッチ・モジュールに与える。次いで、バックアップＣＭＴＳ送受信機への信号経路を妨害することなく第２の動作モードの間に、故障した第１ＣＭＴＳ送受信機の修理又は置き換えを実行することができる。故障した第１ＣＭＴＳ送受信機の修理又は置き換えによって、ＣＭＴＳは、第１の動作モードに復帰することができる。
【００３８】
結論
第１信号経路内に例えばスイッチや増幅器のような能動部品を必要とせず、冗長性部品の招く第１信号経路内の信号損失が低い、冗長性を容易にするケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）を記述してきた。第１信号経路におけるそのような能動部品の排除は、第１信号経路において受動的方向性結合器を用いることによって、可能となった。
【００３９】
本明細書において、特定の実施形態を図解し記述してきたが、同じ目的を得るように計算されたあらゆる配置は、示された特定の実施形態で置換し得ることを当業者は理解するであろう。本発明の多くの改作は当業者には明らかとなろう。従って、これの適用は、本発明のあらゆるそのような改作又は変形を含むことを意図する。本発明は、以下の請求項及びその均等物によってのみ限定されることを明白に意図する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に従う通信ネットワークの図である。
【図２】本発明の一実施形態に従うケーブル・モデム終端システム（ＣＭＴＳ）の図である。
【図３】本発明の一実施形態に従う第１ＣＭＴＳ送受信機及び関連するインターフェース・アダプタの詳細を示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従うＣＭＴＳのテストで用いるための随意的な方向性結合器及びパイロット・トーン生成器を含む上りスイッチ・モジュールの図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従うＣＭＴＳのテストで用いるための随意的な方向性結合器及びパイロット・トーン生成器を含む上りスイッチ・モジュールの図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従うＣＭＴＳのテストで用いるための随意的な方向性結合器及びＲＦレベル検出器を含む下りスイッチ・モジュールの図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従うＣＭＴＳのテストで用いるための随意的な方向性結合器及びＲＦレベル検出器を含む下りスイッチ・モジュールの図である。
【図６】本発明の一実施形態に従う様々な部品の接続性を示すＣＭＴＳのブロック・ダイアグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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