(57)【要約】ＨＦＣネットワークを通じて、加入者端末（１０９）に情報を配信するための通信システム（１００）は、マルチポートスイッチ（１１９）、該スイッチの各ポートに接続された１以上のラジオ周波数（ＲＦ）モデム（１２１）、コンバイナ（１２５）及びトランスミッタ（１２７）を含む。スイッチはアドレス情報に基づいてソース情報をＲＦモデムに転送する。各ＲＦモデムはスイッチからの情報を変調し、テレビジョン放送周波数帯の各加入者チャンネル内でＲＦ信号にアップコンバートする。各チャンネルは１以上の加入者に割り当てられており、各加入者は非共有帯域幅を配分されている。ＨＦＣネットワークは、分配ポイント（１０３）、１以上の光学的ノード（１０５）及び対応する同軸ケーブル（１３７）を含む。各加入者端末はゲートウェイ装置（１３９）を含んでおり、ゲートウェイ装置は対応するチャンネルに同調されてソース情報を取得できるようになっている。
2004500777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークを通じて分配ポイントにより加入者に情報を配信するための方法であって、
テレビジョン放送周波数帯を、それぞれが決定的な帯域幅を有する複数の加入者チャンネルに分割するステップと、
非共有帯域幅を複数の加入者端末のそれぞれに配分するステップと、
前記加入者端末のそれぞれを加入者チャンネルに割り当てるステップと、
割り当てられた加入者チャンネルに基づいてソース情報を各加入者端末に転送するステップと、
各加入者チャンネルのためにソース情報を変調するステップと、
対応する加入者チャンネルに変調されたソース情報をアップコンバートするステップと、
各加入者チャンネルからの変調された情報を合成信号に合成するステップと、
通信ネットワークを通じて前記合成信号を複数の加入者端末に分配するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記テレビジョン放送周波数帯を、アップストリーム部分とダウンストリーム部分とに分割するステップと、
各加入者端末に非共有ダウンストリーム帯域幅及び非共有アップストリーム帯域幅に配分するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各加入者チャンネルは、前記ダウンストリーム部分においてダウンストリーム加入者チャンネルを含み、前記アップストリーム部分においてアップストリーム加入者チャンネルを含むことを特徴とする請求項２に記載の通方法。
【請求項４】
少なくとも１つの加入者チャンネルを複数の帯域幅インクリメントに再分割するステップと、
複数の加入者端末を前記少なくとも１つの加入者チャンネルに割り当てて、前記複数の加入者端末のそれぞれに、前記少なくとも１つの加入者チャンネルの前記帯域幅インクリメントのうち少なくとも１つを配分するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数のコンテンツサービスからソース情報をデータパケットの形態で受信するステップと、
前記転送するステップにおいて、前記データパケット内のアドレス情報に基づいて前記受信したソース情報を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
各加入者端末による実際の帯域幅の使用状況を追跡するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
加入者端末に提供されるサービスタイプによってソース情報を監視するステップと、
各サービスタイプについて前記加入者端末の帯域幅使用状況を追跡するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記分割するステップは、テレビジョン放送周波数帯の主要部分を前記複数の加入者チャンネルに分割するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
通信ネットワークを通じて加入者端末からビデオ情報の要求を受信するステップと、
前記要求されたビデオ情報をパケット化されたフォーマットで受信するステップと、
前記要求を発信した加入者端末に割り当てられた加入者チャンネルに前記パケット化されたビデオ情報を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ビデオ情報は放送テレビジョンチャンネルであることを特徴とする請求項９に記載方法。
【請求項１１】
前記テレビジョン放送周波数帯の所定の周波数帯範囲内で放送テレビジョンチャンネルに配分するステップと、
前記複数の加入者チャンネルを、テレビジョン放送周波数帯の、前記放送テレビジョンチャンネルに配分された所定の周波数帯範囲を除いた残りの部分に分割するステップと、
前記放送テレビジョンチャンネルを合成信号に合成するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載方法。
【請求項１２】
前記テレビジョン放送周波数帯の残りの部分のうち第１の部分をダウンストリーム加入者チャンネルに配分するステップと、
前記テレビジョン放送周波数帯の残りの部分のうち第２の部分をアップストリーム加入者チャンネルに配分するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各加入者チャンネルは、それぞれ、ダウンストリーム加入者チャンネルとアップストリーム加入者チャンネルとを有しており、該ダウンストリーム加入者チャンネル及びアップストリーム加入者チャンネルはそれぞれ、専用かつ非共有の帯域幅を有していることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記合成信号を光学的信号に変換するステップと、
光学的設備を通じて前記光学的信号を光学的トランシーバノードに送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記通信ネットワークから合成アップストリーム信号を受信するステップと、
前記合成アップストリーム信号を複数の加入者情報ストリームに分離するステップと、
各加入者情報ストリームを、それぞれが対応する加入者チャンネルに同調されている複数のチューナのうち対応する１つのチューナに提供するステップと、
各チューナにより対応する戻りＲＦ信号を抽出するステップと、
戻りＲＦ信号をパケット化された加入者情報に復調するステップと、
前記パケット化された加入者情報を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記受信するステップにおいて、光学的信号を受信するステップと、
前記合成アップストリーム信号を分離する前に、前記光学的信号を合成アップストリーム信号に変換するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
加入者端末による帯域幅増加の要求を検出するステップと、
前記帯域幅増加の要求に従って、前記加入者端末に配分された非共有帯域幅を増加するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
加入者端末による要求であって、前記加入者端末に現在配分されている帯域幅よりも大きな帯域幅を必要とするようなサービスの要求を検出するステップと、
前記要求を発信している加入者端末に対して非共有帯域幅の配分を増加することにより、前記サービスの要求を処理するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
加入者端末から物理アドレス要求を受信するステップと、
アドレス記憶データベースから前記要求された物理アドレスを取得するステップと、
前記要求を発信している加入者端末に前記取得した物理アドレスを転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記要求された物理アドレスが見つからない場合には、ブロードキャストアドレス解決プロトコルによる要求を転送することにより、前記要求された物理アドレスを有する装置の位置特定を試行するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
加入者装置によるアドレス解決の乱用を検出及び防止するするステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）伝送設備を通じて、分配ポイントと複数の加入者端末との間で情報を通信するための方法であって、
テレビジョン放送周波数帯を、それぞれが決定的な帯域幅を有する複数の加入者チャンネルに分割するステップと、
加入者チャンネルに各加入者端末を割り当てるステップと、
各加入者端末に非共有帯域幅を配分するステップと、
前記分配ポイントにより、割り当てられた加入者チャンネルに基づいてソース情報を各加入者端末に転送するステップと、
前記分配ポイントにより、ソース情報を各加入者チャンネルのために変調するステップと、
変調されたソース情報を、前記加入者チャンネルのうち対応する１つのチャネルにアップコンバートするステップと、
前記分配ポイントにより、各加入者チャンネルからの変調された情報を合成信号に合成するステップと、
前記分配ポイントにより、前記合成信号を光学的信号に変換するステップと、
前記分配ポイントにより、光学的施設を通じて前記光学的信号を光学的トランシーバノードに送信するステップと、
前記光学的トランシーバノードにより、前記光学的信号を合成電気信号に変換するステップと、
前記光学的トランシーバノードにより、同軸ケーブルを通じて前記合成電気信号を前記複数の加入者端末のそれぞれに送信するステップと、を含む方法。
【請求項２３】
加入者端末のゲートウェイ装置により、前記合成電気信号の割り当てられたチャンネルから変調された情報を抽出するステップと、
前記ゲートウェイ装置により、前記抽出された変調された情報からソース情報を復調する
ステップと、
前記ゲートウェイ装置により、復調されたソース情報を、アドレスを与えられた加入者端末の加入者装置に転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
復調されたソース情報を転送する前に、
前記ゲートウェイ装置により、復調されたソース情報を、前記アドレスを与えられた加入者装置に適切なフォーマットに変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記合成電気信号から放送情報を分離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
取得した放送情報を、加入者装置に適切なフォーマットに変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
加入者端末のゲートウェイ装置により、加入者装置からの加入者情報を変調するステップと、
前記ゲートウェイ装置により、割り当てられた加入者アップストリームチャンネルにおいて、前記変調された加入者情報をラジオ周波数（ＲＦ）信号にアップコンバートするステップと、
前記ゲートウェイ装置により、同軸ケーブルを通じて前記加入者ＲＦ信号を前記光学的トランシーバノードに送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
加入者情報を変調する前に、前記加入者情報をデジタルフォーマットに変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項に記載２７の方法。
【請求項２９】
前記ゲートウェイ装置により、ブロードキャストパケットフォーマットの物理アドレス要求を受信するステップと、
前記物理アドレス要求をユニキャストパケットフォーマットに変換するステップと、
前記分配ポイントのアドレス解決装置に前記ユニキャスト物理アドレス要求を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
加入者端末のゲートウェイ装置により、前記加入者端末による実際の帯域幅使用状況を追跡するステップと、
前記分配ポイントの帯域幅マネージャに帯域幅使用状況情報を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記ゲートウェイ装置により、複数のサービスタイプのそれぞれについて、前記加入者端末による帯域幅使用状況を追跡するステップと、
前記帯域幅マネージャに、前記サービスタイプごとの帯域幅使用状況情報を転送するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記分配ポイントの帯域幅マネージャにより、チャンネルスイッチコマンドを加入者端末のゲートウェイ装置に送信するステップと、
前記ゲートウェイ装置により、前記チャンネルスイッチコマンドに応じて、割り当てられたチャンネルから他のチャンネルにスイッチするステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記光学的トランシーバノードにより、前記加入者端末から複数のアップストリーム加入者ＲＦ信号を受信するステップと、
前記光学的トランシーバノードにより、前記アップストリーム加入者ＲＦ信号を合成アップストリーム信号に合成するステップと、
前記光学的トランシーバノードにより、前記合成アップストリーム信号を光学的アップストリーム信号に変換するステップと、
前記光学的トランシーバノードにより、光学的設備を通じて、前記分配ポイントに前記光学的アップストリーム信号を送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
ネットワークを通じて複数の加入者端末に情報を配信するための通信システムであって、
アドレス情報に基づいて、各加入者端末のためのソース情報を、スイッチの複数のポートのうち対応する１つのポートに転送するための前記スイッチと、
複数のラジオ周波数（ＲＦ）モデムであって、各ＲＦモデムは前記スイッチの複数のポートのうち１つのポートに接続されており、各ＲＦモデムは各スイッチポートから受信した情報を、テレビジョン放送周波数帯の複数の加入者チャンネルの各チャンネル内のＲＦ信号に変調及びアップコンバートすることができる、ＲＦモデムと、
前記ＲＦモデムに接続されて、各ＲＦモデムからの変調された情報を合成信号に合成するコンバイナと、
前記コンバイナに接続されて、前記合成信号を前記複数の加入者端末に送信するトランスミッタと、を含み、
前記複数の加入者チャンネルはそれぞれ、前記加入者端末のうち１以上に割り当てられており、前記加入者端末は非共有帯域幅配分を割り当てられている通信システム。
【請求項３５】
それぞれが前記スイッチの各ポートに接続されており、ソース情報を提供する少なくとも１つのソースサーバをさらに含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項３６】
ビデオサーバ、コンピュータネットワークサーバ及びテレフォンネットワークサーバを含む複数のソースサーバからなるソースサーバを少なくとも１つさらに含んでいることを特徴とする請求項３５に記載の通信システム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのソースサーバは、ビデオコンテンツを受信及び提供するためのＭＰＥＧコンバータを含んでいることを特徴とする請求項３５に記載の通信システム。
【請求項３８】
データパケットを含む前記ソース情報と、
データパケットからアドレスを取得し、該アドレスに基づいて該データパケットを転送する前記スイッチと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項３９】
それぞれのアドレスは、前記複数の加入者端末のうちの１つを識別することを特徴とする請求項３８に記載の通信システム。
【請求項４０】
それぞれのアドレスは、加入者端末の加入者装置を識別することを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項４１】
前記スイッチはイーサーネットスイッチを含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項４２】
前記スイッチはマトリクススイッチを含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項４３】
前記スイッチマトリクスは、最低レベルの第１スイッチアレイと１以上のより高レベルのスイッチアレイとを含むピラミッド構成のスイッチアレイを有しており、第１スイッチアレイの各アレイは前記ＲＦモデムに接続されており、高レベルのスイッチアレイの各アレイは、隣接する低レベル側アレイのスイッチのサブセットに接続されていることを特徴とする請求項４２に記載の通信システム。
【請求項４４】
前記スイッチマトリクスは、
高レベルの帯域幅を処理するための前記第１アレイと、
中程度のレベルの帯域幅を処理するための第２アレイと、
低レベルの帯域幅を処理するための第３アレイと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項４３に記載の通信システム。
【請求項４５】
テレフォンネットワークサーバに接続されて、通話データを処理するための前記第３アレイと、
コンピュータネットワークサーバに接続されて、通話データ及びコンピュータネットワークデータを処理するための前記第２アレイと、
ビデオサーバに接続されて、ビデオデータ、通話データ及びコンピュータネットワークデータを処理するための前記第３アレイと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項４４に記載の通信システム。
【請求項４６】
少なくとも１つのアレイスイッチに接続されたマネージャスイッチを含む前記スイッチマトリクスと、
前記マネージャスイッチに接続された帯域幅マネージャと、
前記マネージャスイッチに接続されたアドレス解決サーバと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項４３に記載の通信システム。
【請求項４７】
前記マネージャスイッチは加入者端末間の通信を処理することを特徴とする請求項４６に記載の通信ネシステム。
【請求項４８】
前記マネージャスイッチは、許容帯域幅の上限値よりも低い帯域幅において作動することにより、統計的に不足した能力を提供するように構成されていることを特徴とする請求項４２に記載の通信システム。
【請求項４９】
光学的設備を含む前記ネットワークと、
合成電気信号を光学的信号に変換し、前記光学的設備を通じて該光学的信号を送信するための光学的トランスミッタを含む前記トランスミッタと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項５０】
前記光学的設備に接続されて、加入者情報を含む光学的アップストリーム信号を加入者電気信号に変換する光学的受信装置と、
前記光学的受信装置に接続されて、前記加入者電気信号を複数のチューナに提供するスプリッタと、
それぞれが対応する加入者ＲＦ信号からの加入者情報を復調し、該加入者情報を前記スイッチに転送する複数の復調装置と、をさらに含んでおり、
前記複数のチューナのそれぞれは、対応する加入者ＲＦ信号を抽出することを特徴とする請求項４９に記載の通信システム。
【請求項５１】
テレビジョン放送周波数帯の所定範囲において放送テレビジョン情報を提供する放送テレビジョンソースと、
前記テレビジョン放送周波数帯の所定周波数範囲を除いた残り部分に配分された前記加入者チャンネルと、
前記放送テレビジョン情報を受信し、前記合成信号に合成する前記コンバイナと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項５２】
ビデオ情報を含むビデオ・オン・デマンド及び変調サーバと、
前記ビデオ情報を受信し、前記合成信号に合成する前記コンバイナと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項５１に記載の通信システム。
【請求項５３】
前記スイッチに接続されて、各加入者端末に非共有帯域幅を配分する帯域幅マネージャをさらに含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項５４】
複数の帯域幅インクリメントをそれぞれ有する加入者チャンネルと、
少なくとも１つの帯域幅インクリメントを各加入者端末に配分する前記帯域幅マネージャと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項５３に記載の通信システム。
【請求項５５】
前記帯域幅マネージャは、加入者端末による要求であって、前記加入者端末に現在配分されている帯域幅よりも大きな帯域幅を必要とするようなサービスの要求を検出し、また前記帯域幅マネージャは、前記要求を発信している加入者端末に対して追加の非共有帯域幅を配分することを特徴とする請求項５３に記載の通信システム。
【請求項５６】
前記帯域幅マネージャは、チャンネルスイッチコマンドを加入者端末に送信することにより、該加入者端末を他の割り当てられたチャンネルに動的にスイッチすることを特徴とする請求項５３に記載の通信システム。
【請求項５７】
前記帯域幅マネージャは、各加入者端末の帯域幅使用状況を監視することを特徴とする請求項５３に記載の通信システム。
【請求項５８】
前記スイッチに接続されて、アドレスデータベースを記憶するアドレス解決サーバをさらに含んでおり、
前記アドレス解決サーバは、論理アドレスに基づいて物理アドレスを取得及び転送することにより、物理アドレス要求に応答するようになっていることを特徴とする請求項３４に記載の通信システム。
【請求項５９】
光学的ネットワークを通じて情報を配信するための通信システムであって、
光学的設備と、
分配ポイントであって、
複数の加入者端末のそれぞれについて、ソース情報を対応するポートに転送するマルチポートスイッチと、
それぞれが前記スイッチの複数のポートうちの１つに接続されており、受信ポートから受信した情報を複数の光学的ソース信号のそれぞれに変換し、それぞれが１以上の加入者端末に割り当てられており、非共有帯域幅を割り当てられた加入者端末に配分する複数の光学的トランシーバと、
前記複数の光学的トランシーバのそれぞれからの光学的ソース信号を合成光学的信号に合成し、前記光学的設備を通じて前記合成光学的信号を送信する波長分割多重（ＷＤＭ）コンバイナと、を含む分配ポイントと、
それぞれが複数の加入者端末のうち対応する１つの端末にルーティングされた複数の光ファイバケーブルと、
前記光学的設備に接続されて、前記ＷＤＭコンバイナから前記合成光学的信号を受信し、該信号を個別の光学的信号成分に分離し、前記複数の光ファイバケーブルのうち対応する１つのケーブルを通じて、個別の光学的信号のそれぞれを前記加入者端末に転送するＷＤＭセレクタと、
を含んでなる通信システム。
【請求項６０】
前記スイッチは光学的スイッチを含んでいることを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項６１】
それぞれが加入者端末に配置され、前記複数の光ファイバケーブルのうち対応する１つのケーブルに接続された複数の光学的ゲートウェイ装置をさらに含んでいることを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項６２】
アップストリーム光学的設備を含む前記光学的設備と、
前記アップストリーム光学的設備を通じて前記ＷＤＭセレクタに接続され、個別の光ファイバケーブルを通じて前記複数の光学的トランシーバのそれぞれ接続されたＷＤＭスプリッタを含む前記分配ポイントと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項６３】
光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）ネットワークを通じて、分配ポイントと複数の加入者端末との間で通信を可能にするための通信システムであって、
光学的設備と、
分配ポイントであって、
アドレス情報に基づいて、各加入者端末のためのソース情報を、スイッチの対応するポートに転送するマルチポートスイッチと、
複数のラジオ周波数（ＲＦ）モデムであって、各ＲＦモデムは前記スイッチのポートに接続されており、各ＲＦモデムは各スイッチポートから受信した情報を、テレビジョン放送周波数帯の複数の加入者チャンネルの各チャンネル内のＲＦ信号に変調及びアップコンバートすることができる、ＲＦモデムと、
各ＲＦモデムからの変調された情報を合成信号に合成するコンバイナと、
前記コンバイナ及び前記光学的設備に接続されて、前記合成信号を光学的信号に変換し、前記光学的設備を通じて該光学的信号を送信するトランスミッタと、を含む分配ポイントと、
複数の加入者端末に分配された同軸ケーブルと、
前記光学的設備及び前記同軸ケーブルに接続されて、前記光学的信号を電気信号に変換し、前記同軸ケーブルを通じて該電気信号を加入者端末に送信する光学的トランシーバノードと、を含んでおり、
前記複数の加入者チャンネルのそれぞれは、決定的帯域幅を有しいるとともに、１以上の前記加入者端末に割り当てられており、前記加入者帯域幅は非共有帯域幅配分を割り当てられている通信システム。
【請求項６４】
複数のゲートウェイ装置であって、該装置はそれぞれ各加入者端末に配置され、前記同軸ケーブルに接続されており、また該装置はそれぞれ、
前記同軸ケーブルに接続するためのチューナであって、割り当てられた加入者チャンネルに同調されており、前記電子信号から変調された情報を抽出するチューナと、
前記チューナに接続されて、前記抽出された情報をソース情報に復調する復調装置とを含むゲートウェイ装置をさらに含んでいることを特徴とする請求項６３に記載の通信システム。
【請求項６５】
前記チューナは、少なくとも１つの他の加入者チャンネルにスイッチするように動的にプログラムすることが可能であることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項６６】
前記チューナは、複数の加入者チャンネルに同調されるように動的にプログラムすることが可能であることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項６７】
各ゲートウェイ装置は、
前記復調装置に接続されて、ソース情報を、アドレスを与えられた前記複数の加入者装置の１つに転送するゲートウェイスイッチをさらに含んでいることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項６８】
各ゲートウェイ装置は、
前記ゲートウェイスイッチに接続されて、ソース情報を、対応する加入者装置に適切なフォーマットに変換する複数のコンバータをさらに含んでいることを特徴とする請求項６７に記載の通信システム。
【請求項６９】
前記ゲートウェイ装置に接続されたセットトップボックスと、
ソース情報をビデオデータに変換して前記セットトップボックスに提供するためのビデオコンバータを含む前記ゲートウェイ装置と、をさらに含んでいることを特徴とする請求項６８に記載の通信システム。
【請求項７０】
前記ゲートウェイ装置に接続された電話機と、
前記ソース情報からのデジタルオーディオデータを通話アナログ信号に変換して前記電話機に提供するためのオーディオコンバータを含む前記ゲートウェイ装置と、をさらに含んでいることを特徴とする請求項６８に記載の通信システム。
【請求項７１】
各ゲートウェイ装置は、
前記ゲートウェイスイッチに接続されて、対応する加入者端末の帯域幅使用状況を監視し、分配ポイントに帯域幅使用状況情報を転送する管理及び制御ロジックをさらに含んでいることを特徴とする請求項６７に記載の通信システム。
【請求項７２】
前記管理及び制御ロジックは、１以上のサービスタイプのそれぞれについて帯域幅使用状況を監視し、サービスタイプ帯域幅使用状況を前記分配ポイントにレポートすることを特徴とする請求項７１に記載の通信システム。
【請求項７３】
前記管理及び制御ロジックは、ローカル加入者装置からブロードキャストフォーマットの物理アドレス要求を受信し、該要求をユニキャストフォーマットに変換し、該ユニキャストフォーマット物理アドレス要求を前記分配ポイントに転送することを特徴とする請求項７１に記載の通信システム。
【請求項７４】
各ゲートウェイ装置は、
前記同軸ケーブルに接続するための、前記電気信号から放送コンテンツを分離するスプリッタをさらに含んでいることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項７５】
各ゲートウェイ装置は、
前記スプリッタに接続されて、デジタルビデオ情報をアナログフォーマットに変換するビデオコンバータをさらに含んでいることを特徴とする請求項７４に記載の通信システム。
【請求項７６】
前記複数のゲートウェイ装置のそれぞれは、
加入者装置からの加入者情報を変調する変調装置と、
前記変調装置及び前記同軸ケーブルに接続されて、変調された加入者情報を、割り当てられた加入者アップストリームチャンネル内でラジオ周波数（ＲＦ）信号に変換し、前記同軸ケーブルを通じて前記アップストリームＲＦ信号を前記光学的トランシーバノードに送信するアップコンバータと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項７７】
前記複数のゲートウェイ装置のそれぞれは、
前記変調装置に接続されて、前記加入者情報をデジタルフォーマットに変換する、加入者装置に接続されるためのコンバータをさらに含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の通信システム。
【請求項７８】
前記光学的トランシーバノードは、
前記同軸ケーブルからの複数のアップストリームＲＦ信号をアップストリーム光学的信号に変換し、前記光学的設備を通じて前記アップストリーム光学的信号を前記分配ポイントに送信する光学的コンバータをさらに含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、２０００年１２月２２日出願の米国特許出願第０９／７４８，７１７号、及び２０００年２月２３日出願の米国仮特許出願第６０／１８４，３６２号、名称「光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド伝送設備利用したスイッチ型イーサーネット通信ネットワーク」に基づくものであり、これらは全て参照により本発明に含まれるものとする。
【０００２】
本発明は、情報の伝送及び配信に関し、特に、非共有、双方向及び決定的な帯域幅をネットワーク加入者に配分するためのシステム及び方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ビジネス及び家庭の回線加入者によるブロードバンドコンテンツに対する需要は継続的に増加している。ブロードバンドコンテンツには、様々な種類のエンターテイメントプログラム、通信及びデータが含まれる。例えば、放送テレビジョンチャンネル、ビデオ・オン・デマンド、ストリーミングビデオ、マルチメディアデータ、インターネットへのアクセス、ＩＰ通話（ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）などがある。増加する需要に対応するためには、各加入者の帯域幅を増大させることと、サービスの質を向上させることが必要となる。現在の伝送技術には、（１） ＡＤＳＬ（非対称デジタル加入者回線）などのような、電話技術を用いる数種類のＤＳＬ（デジタル加入者回線）技術と、（２） テレビジョン技術及びＨＦＣ（光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド）配信ネットワークを用いるケーブルモデムシステムとがある。ブロードバンドコンテンツを提供するための現存するレガシー技術は、このような需要に対応するにはますます不十分なものとなっている。
【０００４】
ＤＳＬ技術とは、ツイストペア銅線又はツイストペアケーブル上でデータを伝送する方法であり、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）を用いるのが典型的である。現存のＰＳＴＮ及びツイストペアケーブル（ネットワーク設備）上でビデオサービスを敷設するにあたっては、いくつかの大きな問題がある。現存のネットワーク設備は不均一であり、多くの設備は古いため銅線が信号ロス及び回線ノイズを発生させるような状態にある。実際、最も近いスイッチまでの距離が大きく、現存の設備が不十分な状態であるため、現存の設備上では大部分の利用者にＡＤＳＬを敷設することができない。さらに、現在ＡＤＳＬではダウンストリームの帯域幅に制限があるため、非常に限られた戻り帯域幅しか提供することができない。ＡＤＳＬは、その限られた帯域幅及び特性のため、加入者端末から発信される多くの種類のコンテンツ、例えばビデオ会議、にとっては十分なものではない。
【０００５】
ケーブルモデムシステムとは、テレビジョン放送周波数帯及びテレビジョン技術を利用して、いわゆるブロードバンドデータを加入者に放送するものである。現存のＨＦＣネットワークを利用してブロードバンドデータ（ビデオ・オン・デマンド、ストリーミングビデオ等）を伝送する際の問題の１つは、利用可能な伝送周波数帯の制限である。テレビジョンデータ伝送システムは、約１５メガヘルツ（ＭＨｚ）から約８６０ＭＨｚにわたるテレビジョン放送周波数帯上でデータを加入者に伝送するよう規定されている。アナログテレビジョンの加入者へのダウンストリーム伝送は、およそ５４ＭＨｚから５５０ＭＨｚの間の周波数帯を占めており、ＨＦＣケーブルモデムシステムによるデジタルデータの伝送には、比較的狭い範囲の周波数帯しか残されていない。現在、現存のケーブル設備では、およそ４２ＭＨｚから５４ＭＨｚまでの範囲の周波数帯において、アップストリームからダウンストリームを分離する単向ニ路通信（ｄｉｐｌｅｘ）フィルタが設置されている。したがって、従来のＨＦＣシステムを用いる場合、有効な伝送周波数領域は、およそ１５ＭＨｚから４２ＭＨｚまでの周波数領域（アップストリーム）と、およそ５５０ＭＨｚから８６０ＭＨｚまでの周波数領域（ダウンストリーム）の２つである。
【０００６】
現存のＨＦＣケーブルネットワークは、ケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）及びデータ・オーバ・ケーブルサービス・インターフェイス仕様（ＤＯＣＳＩＳ）に基づいている。これらのレガシーシステムは、共有の周波数チャネルを用いて、全てのデータを各ダウンストリーム加入者に放送するものである。一般的に、共有チャネルの幅は６ＭＨｚであり、デジタル情報のために合計でおよそ２７〜３８Ｍｂｐｓのデータ帯域幅を提供している。しかしながら、このチャンネルは多くの加入者により共有されるものであるため、利用する時間と同時にログオンしている加入者数とによって、データ速度が大きく変動する。特に、多くの加入者が利用する時間帯では、サービスの質が低下してしまう。レガシーシステムの一例では、４つの分離したノード間に共有チャネルを分散し、それぞれにおいておよそ５００人以上の加入者にサービスを提供しているが、これにより実現されるダウンストリームのデータ速度は比較的低いことが少なくない。アップストリーム共有チャネルは、３．２ＭＨｚ以下などのように通常小さく、アップストリーム送信されるデータの証明には、ｐｏｌｌ ａｎｄ ｇｒａｎｔシステムが用いられる。これにより実現されるアップストリームのパフォーマンスは、標準的な５６Ｋｂｐｓモデムと同等かそれ以下であることが少なくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
現存及び将来の通信ネットワークを用いて、増大するブロードバンドコンテンツへの需要を満たすような情報配信のシステム及び方法を提供することが望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信ネットワークを通じて加入者端末に情報を配信するための通信システムの一実施形態は、マルチポートスイッチと、該スイッチのそれぞれのポートに接続した１以上のラジオ周波数（ＲＦ）モデムと、コンバイナと、トランスミッタとを含んでいる。スイッチは、アドレス情報に基づいて、加入者端末のためのソース情報をＲＦモデムに転送する。各ＲＦモデムは、スイッチから受信した対応する加入者端末のための情報を変調し、テレビジョン放送周波数帯の各加入者チャネルの範囲内において、これをＲＦ信号に変換する。各加入者チャネルは１以上の加入者端末に割り当てられており、加入者端末は非共有の帯域幅配分を備えている。コンバイナは、各ＲＦモデムからの変調された情報を１つの合成信号に合成するものであり、トランスミッタは、ネットワークを通じて合成信号を加入者端末に送信するものである。各加入者端末はゲートウェイ装置などを含んでおり、このゲートウェイ装置は、対応する加入者チャンネルに同調されており、該チャンネルからソース情報を取得するようになっている。本発明の重要な利点は、各加入者に、非共有、決定的かつ双方向の帯域幅を配分することができることである。
【０００９】
ソース情報の発信源は、特定のネットワーク構成によって変わり得る。分配ハブなどの分配ポイントを考えてみる。この分配ポイントは、ヘッドエンド、又は衛星受信装置及び関連機器などを含むコンテンツ発信源であってもよく、あるいはヘッドエンド施設のダウンストリームに接続された通信ハブ又は分配ハブであってもよい。このようにすれば、１以上の分配ポイントのそれぞれが比較的広い地域にサービスを提供することになる。分配ポイントは、スイッチに接続された１以上のソースサーバを含んでおり、このソースサーバが、加入者端末のためのコンテンツ又はソース情報を提供する。ソースサーバは、加入者端末に提供される所望のサービス及びコンテンツに応じて、例えば、ビデオサーバ、コンピュータネットワークサーバ、テレフォンネットワークサーバ、ユーティリティサーバ等を含むことができる。ソースサーバはまた、変換された放送ビデオコンテンツを加入者端末に提供するためのＭＰＥＧコンバータを含んでいても良い。
【００１０】
ソース情報は、多数のフォーマットのうちいずれかの形態で実施することができる。例えば、ソース情報は固定長又は可変長のパケット、フレーム又はセルの形態であり、それぞれが宛先端末を示すアドレス情報を有するようにしてもよい。スイッチはパケットからアドレス情報を取得すると、該アドレス情報に基づいてパケットを転送する。ソース情報のフォーマットはスイッチの種類にも依存する。スイッチは、例えば、１００メガビット／秒（Ｍｂｐｓ）で稼動するイーサーネットスイッチ、又はギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）で稼動するギガビットイーサーネットスイッチなどである。固定長セルに対応して稼動する非同期伝送モード（ＡＴＭ）ネットワークスイッチなど、他の種類のスイッチも考えられる。
【００１１】
スイッチはスイッチのマトリクスとして実施してもよい。一実施形態では、例えば、スイッチは、ピラミッド構成のスイッチのアレイを有するスイッチマトリクスを含んでいる。このスイッチマトリクスは、最低レベルの第１スイッチアレイと、１以上のより高レベルのスイッチアレイを含んでいる。第１アレイの各スイッチはＲＦモデムのサブセットに接続されており、より高レベルのアレイの各スイッチは、隣接する低レベル側のスイッチのサブセットに接続されている。最低レベルの第１アレイは比較的高レベルの帯域幅を処理し、第２アレイは中レベルの帯域幅を処理し、第３アレイは比較的低レベルの帯域幅を処理する。特定の実施形態においては、第３アレイは通話データを処理するためのテレフォンネットワークサーバとのインターフェイスとなり、第２アレイはコンピュータネットワークサーバとのインターフェイスとなって、通話及びコンピュータネットワークデータを処理し、第３アレイはビデオサーバとのインターフェイスとなり、ビデオ、通話及びコンピュータネットワークデータを処理する。スイッチマトリクスは、許容帯域幅の上限値よりも相当低い帯域幅において稼動させることにより、統計的に不足した能力を提供するように構成してもよい。スイッチマトリクスはさらに、マネジメント機能及び加入者間のトラフィックを処理するためのマネージャスイッチを含んでいてもよい。マネージャスイッチには、帯域幅マネージャ及び／又はアドレス解決サーバを接続してもよい。帯域幅マネージャは、帯域幅の使用を配分し、監視し、追跡する。アドレス解決サーバは、芸とウェイ装置とともに、ネットワーク内のポイントツーポイントタイプのトラフィックを強化する。
【００１２】
ネットワークは光学的施設を含んでおり、合成電気信号を光学的信号に変換し、この光学的信号を光学的設備に送信する光学的トランスミッタを、トランスミッタが含むようにしてもよい。アップストリーム通信には、加入者情報を含んだ光学的アップストリーム信号を加入者電気信号に変換する光学的受信装置を提供する。スプリッタにより、１以上のチューナに加入者電気信号を提供し、各チューナが対応する加入者ＲＦ信号を抽出する。また、１以上の復調装置を備えることにより、各復調装置が対応する加入者ＲＦ信号から加入者情報を復調し、加入者情報をスイッチに転送するようにしてもよい。
【００１３】
ビジネス用途などのための実施形態では、加入者チャンネルはテレビジョン放送周波数帯のほぼ全域にわたるようにしてもよい。この場合、テレビジョン放送周波数帯全体をアップストリーム部分とダウンストリーム部分とに分割する。中程度分散又は高度分散の実施形態としては、例えば、高周波帯に単向ニ路通信フィルタを設置することにより、ダウンストリーム部分とアップストリーム部分とがほぼ等しい対称的なシステムを提供するものなどが考えられる。
【００１４】
あるいは、テレビジョン放送周波数帯の所定の周波数帯、例えば、５４〜５５０ＭＨｚなど、において放送テレビジョン情報を提供する放送テレビジョンソースを含めてもよい。この場合、テレビジョン放送周波数帯のうち、放送テレビジョン情報に配分された周波数帯以外の残り部分に加入者チャンネルを配分する。特定の実施形態では、例えば、放送テレビ周波数帯より高い領域に加入者チャンネルのダウンストリーム部分を、放送テレビ周波数帯より低い領域に加入者チャンネルのアップストリーム部分を含めることができる。コンバイナは放送テレビジョン情報を受信し、これを加入者チャンネル情報とともに合成信号に合成する。また、ビデオ情報を提供するビデオ・オン・デマンド（ＶＯＤ）及び変調サーバを備えることにより、コンバイナがＶＯＤ及び変調サーバからビデオ情報を受信し、これを合成信号に合成するようにしてもよい。
【００１５】
帯域幅マネージャを備えることにより、非共有帯域幅を各加入者端末に配分することもできる。加入者チャンネル全体が一人の加入者に配分されたとしても、各加入者チャネルは、さらに複数の帯域幅インクリメントに再分割することができる。特定の実施形態では、例えば、各加入者チャンネルは約４０Ｍｂｐｓの許容量を有しており、これを５Ｍｂｐｓの非共有インクリメントにさらに分割することができる。したがって、各加入者端末には、５Ｍｂｐｓのダウンストリーム帯域幅を任意の数だけ、但し所与の加入者チャネルに許容された４０Ｍｂｐｓまでの帯域幅が配分されるようにすることができる。このようにすれば、複数の加入者端末を一つの加入者チャンネルに割り当てることも可能である。各加入者端末に固定長の非共有帯域幅が配分されている静的システムを考えてみる。あるいは、加入者の要求に応じて又は必要により、帯域幅マネージャが追加の帯域幅を動的に配分する動的システムを考えてみる。例えば、帯域幅マネージャは、加入者端末が現在配分されているよりも大きな帯域幅を必要とするサービスの要求を、加入者端末から検出すると、要求を発している加入者端末に追加の非共有帯域幅を動的に配分することにより、要求されたサービスを処理する。
【００１６】
帯域幅マネージャはまた、各加入者端末の帯域幅使用状況をモニタするのにも有用である。これは、スイッチを通過するデータフローをモニタすることにより実行することができる。例えば、スイッチと加入者端末との間にあるスイッチマトリクスの第１アレイを通過するデータフローを追跡すればよい。帯域幅マネージャが全帯域幅を追跡し、さらにサービスタイプに基づく帯域幅使用状況を追跡するようにしてもよい。例えば、サービスタイプ配分及び使用状況を決定するためには、帯域幅マネージャが各加入者に提供されるソース情報を追跡するようにすればよい。このようなモニタリング及びトラッキング（追跡）機能は、実際のサービス使用状況に基づいて加入者に請求を行う場合など、種々の目的に有用である。
【００１７】
アドレス解決サーバを備えることにより、ネットワーク内の加入者ブロードキャストトラフィックを低減し又は無くすことができる。加入者の需要に応えるためには、ネットワーク内で十分な帯域幅を維持できる程度まで、ブロードキャストトラフィックを低減するのが望ましい。一構成例では、例えば、アドレス解決サーバは、論理アドレス及び物理アドレスを相互参照するためのアドレスデータベースを記憶している。アドレス解決サーバは、論理アドレスに基づいた物理アドレスを取得し転送することにいより、物理アドレス要求に応答する。一実施形態では、例えば、各加入者端末にゲートウェイ装置を備えている。ゲートウェイ装置は、ローカル加入者装置より送信されるブロードキャストアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）による要求を取得し、これをユニキャストフォーマットに変換する。このユニキャスト要求はアドレス解決サーバに転送され、アドレス解決サーバは要求された物理アドレスを取得し要求に応答する。これにより、要求を送信した装置は、ネットワーク内の位置が分かった装置と、ポイントツーポイントで通信することが可能となる。このようにして、加入者端末からのブロードキャストパケットが回避されるので、ブロードキャストトラフィックは大幅に低減される。ローカルアドレスデータベースにおいて物理アドレスが見つからない場合には、アドレス解決サーバは、ブロードキャストアドレス解決要求を転送するようにすることができる。しかしながら、この実施形態では、アドレス解決サーバはさらに、上記機能の乱用を検出しこれを防止するようになっている。例えば、アドレス解決サーバは、１以上の不明アドレスついて所定回数以上の要求を送信している特定の加入者端末を検出し、あるいはネットワーク内に存在しないアドレスについて所定回数の取得失敗を行った特定の加入者端末を検出するようになっている。いずれの場合においても、このような加入者端末によるさらなる要求は、継続的乱用を防止するために拒否されることになる。
【００１８】
特定の実施形態では、ゲートウェイ装置などを各加入者端末に備えている。このゲートウェイ装置はチューナを含んでおり、該チューナは１以上の割り当てられたチャンネルに同調されていて、変調された情報を抽出するようになっている。ここで、変調された情報とは、例えば、光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）ネットワーク内の同軸ケーブルを通じて伝送される電気信号内の変調された情報などである。ゲートウェイ装置はさらに、抽出された変調された情報をソース情報に復調するための復調装置を含んでいる。この抽出されたソース情報はデジタルフォーマットであり、特定の加入者端末における構成によって様々な変形例が考えられる。一実施形態では、ゲートウェイ装置はゲートウェイスイッチを含んでおり、該ゲートウェイスイッチが、ソース情報内のアドレス情報に基づいて、ソース情報を１以上の加入者装置に転送するようになっている。ゲートウェイ装置はさらに１以上のコンバータを含んでおり、該コンバータが、ソース情報を、対応する加入者装置に適切なフォーマットに変換するようになっている。例えば、ゲートウェイ装置はビデオコンバータを含んでおり、該ビデオコンバータがソースビデオ情報をビデオデータに変換し、このビデオデータがセットトップボックスに転送される。デジタルビデオデータは、アナログフォーマットに変換してテレビに直接出力することができる。ゲートウェイ装置はオーディオコンバータを含んでおり、該オーディオコンバータがデジタルオーディオデータを音声アナログ信号に変換してローカル電話機に提供するようになっていてもよい。もちろん、これらの他にも多くの種類のコンバータを考えることができる。
【００１９】
ゲートウェイ装置はさらに、ゲートウェイ装置の作動をその構成に応じて制御するための管理及び制御ロジックなどを含んでいてもよい。一実施形態では、管理ロジックが加入者端末の帯域幅使用状況を監視し、帯域幅使用状況情報を分配ポイントに転送する。帯域幅使用状況情報は単に情報の集合体であってもよいし、あるいはさらに、加入者端末におけるサービスタイプの使用状況を詳細に示すものであってもよい。上記したように、分配ポイントは、帯域幅使用状況情報を受信し記憶する帯域幅マネージャを含んでいてもよい。ゲートウェイ装置を分配した実施形態では、帯域幅及び／又はサービスタイプの使用状況を追跡するためのより便利な仕組みを提供し、帯域幅マネージャサーバの構成を簡素化することができる。管理及び制御ロジックはまた、ローカル加入者装置からのブロードキャストフォーマットの物理アドレス要求を検出し、該要求をユニキャストフォーマットに変換し、該ユニキャスト物理アドレス要求を分配ポイントに転送するようプログラムされており、あるいはこのようなロジックを含んでおり、これにより、上記のようにブロードキャストトラフィックを低減させることができる。
【００２０】
ゲートウェイ装置はさらに、割り当てられたいかなるチャンネルにも動的に同調されるようにプログラムされていてもよい。チャンネルスイッチコマンドなどを分配ポイントから受信することにより、チューナがチャンネルをスイッチする。このコマンドはチューナが直接受信してもよいが、管理及び制御ロジックが受信して、チューナに動的チャンネルスイッチを実行させるよう制御又は命令するようになっていてもよい。ゲートウェイ装置はさらに選択的バッファなどを含んでおり、チューナがチャンネルを変更している間は該バッファがデータを受信及び記憶することにより、シームレスにスイッチングが行われるようにしてもよい。
【００２１】
ゲートウェイ装置はまた、アップストリームトラフィックを円滑にする。一実施形態では、ゲートウェイ装置は、加入者装置からの加入者情報を変調するための変調装置と、変調された加入者情報をＲＦ信号に変換し割り当てられた加入者アップストリームチャンネルに送出するアップコンバータとを含んでいる。アップコンバータは、ネットワークを通じてアップストリームＲＦ信号を分配ポイントに送信する。例えば、ＨＦＣネットワーク構成では、同軸ケーブルを通じて光学的トランシーバノードに送出する。ゲートウェイ装置はさらに１以上のコンバータを含み、該コンバータにより、変調装置に提供される前の加入者情報をデジタルフォーマットに変換するようにしてもよい。コンピュータ又はセットトップボックスなどはこのような変換機能を既に有していることがあるので、その場合には、ゲートウェイ装置には上記の機能は必要なくなる。他の装置、例えば、アナログ電話機、テレビ、セキュリティーインターフェイス、ユーティリティインターフェイス等も、変調前に変換を必要とするデータを送信することがある。
【００２２】
上記した通り、加入者端末に伝送される合成信号には、放送テレビ情報を含めることができる。このような実施形態では、ゲートウェイ装置はさらに、合成信号から放送コンテンツを分離するためのスプリッタなどを含んでいてもよい。放送コンテンツはフォーマットによって、セットトップボックス又はテレビなどの加入者装置に直接提供されることもあるし、ゲートウェイ装置内のビデオコンバータなどにより加入者装置に提供される前に変換される場合もある。ゲートウェイ装置については、これら以外にも多くの構成例及び実施形態が考えられる。例えば、チューナが他の加入者チャンネルにスイッチするように、統計的に又は動的にプログラムできるようになっていてもよい。例えば、動的帯域幅配分に関しては、帯域幅マネージャがゲートウェイ装置を他の加入者チャンネルに遠隔的かつ動的に再同調（チューニング）させるように構成してもよい。この動的チューニング機能により、帯域幅マネージャは加入者端末を他の加入者チャンネルに動的に移動させることができるので、帯域幅をより効率的に利用すること、及び／又は１以上の加入者装置への帯域幅の配分を動的に増加させることが可能となる。動的に同調（チューニング）可能なゲートウェイ装置はさらにバッファなどを含んでおり、シームレスなスイッチが行えるようになっている。これに代わって又はこれに加えて、各ゲートウェイ装置を連続した複数の加入者チャンネルに同調させることにより、１以上の加入者端末のうちいずれかへの帯域幅配分を最大化することも可能となる。
【００２３】
本発明の実施形態による、ＨＦＣネットワークを通じて分配ポイントと複数の加入者端末との間の通信を可能にする通信システムは、光学的設備と、分配ポイントと、１以上の加入者端末に分配された同軸ケーブルと、前記光学的設備及び前記同軸ケーブルとのインターフェイスとなる光学的トランシーバノードとを含んでいる。分配ポイントは、マルチポートスイッチと、１以上のＲＦモデムと、コンバイナと、トランスミッタとを含んでおり、トランスミッタは合成信号を光学的信号に変換し、光学的設備を通じて該光学的信号を送信する。光学的トランシーバノードは、光学的信号を電気信号に変換し、同軸ケーブルを通じて該電気信号を加入者端末に送信する。光学的トランシーバノードはさらに、光学的コンバータを含んでおり、該コンバータは、同軸ケーブルからの複数のアップストリームＲＦ信号をアップストリーム光学的信号に変換し、光学的設備を通じて該アップストリーム光学的信号を分配ポイントに送信する。
【００２４】
本発明による、光学的ネットワークを通じて情報を配信するための通信システムは、光学的設備と、分配ポイントと、１以上の光ファイバケーブルとを含んでおり、光ファイバケーブルはそれぞれ、デスクライバ端末及び波長分割多重アクセス（ＷＤＭ）セレクタにルーティングされている。分配ポイントはスイッチ及び光学的トランシーバ及びＷＤＭコンバイナを含んでおり、該コンバイナは各トランシーバからの光学的ソース信号を合成光学的信号に合成し、この合成光学的信号を光学的設備に送信する。ＷＤＭセレクタは、ＷＤＭコンバイナから合成信号を受信し、これを個別の光学的信号成分に分離し、分離された各光学的信号を、対応する１つの光ファイバケーブルを通じて加入者端末に転送する。
【００２５】
本発明の実施形態による、通信ネットワークを通じて分配ポイントにより情報を加入者に配信する方法は、テレビジョン放送周波数帯を、それぞれが決定的な帯域幅を有する１以上の加入者チャンネルに分割するステップと、非共有帯域幅を各加入者端末に配分するステップと、各加入者端末を加入者チャンネルに割り当てるステップと、割り当てられた加入者チャンネルに基づいてソース情報を各加入者端末に転送するステップと、各加入者チャンネルのためにソース情報を変調するステップと、変調されたソース情報を対応する加入者チャンネルにアップコンバートするステップと、各加入者チャンネルからの変調された情報を合成信号に合成するステップと、通信ネットワークを通じて合成信号を加入者チャンネルに分配するステップとを含んでなる。
【００２６】
本発明の実施形態による、光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）伝送設備を通じて分配ポイントと１以上の加入者端末との間で情報を通信する方法は、テレビジョン放送周波数帯を、それぞれが決定的な帯域幅を有する１以上の加入者チャンネルに分割する分配ポイントと、非共有帯域幅を１以上の加入者端末のそれぞれに配分するステップと、各加入者端末を１以上の加入者チャンネルに割り当てるステップと、割り当てられた加入者チャンネルに基づいてソース情報を各加入者端末に転送するステップと、各加入者チャンネルのためにソース情報を変調するステップと、変調されたソース情報を対応する加入者チャンネルにアップコンバートするステップと、各加入者チャンネルからの変調された情報を合成信号に合成するステップと、合成信号を光学的信号に変換するステップと、光学的設備を通じて光学的信号を光学的トランシーバノードに送信するステップとを含んでなる。この方法はさらに、光学信号を合成電気信号に変換する光学的トランシーバノードと、同軸ケーブルを通じて合成電気信号を書く加入者端末に送信するステップとを含んでいる。この方法もまた、上記の装置の変形例と同様に、様々な変形例が考えられる。
【００２７】
本発明をより詳しく理解するために、以下に、添付図面を参照しながら詳細を記述する。添付図面中、同様の参照符号は同様の部分を示している。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明は、ネットワーク上の配分された、非共有の、双方向性の及び決定的な帯域幅を通じて、加入者にデジタル又はアナログ情報を伝送するためのシステム及び方法を提供するものである。本発明は、加入者が利用可能な帯域幅を増加させるもの、あるいは共有かつ非決定的な帯域幅ではなく、非共有かつ専用の帯域幅を提供することにより、サービスの質を向上させるものである。このネットワークは、光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）ネットワーク、全光ファイバネットワークなど、あらゆる所望の形態で実施可能である。
【００２９】
ＨＦＣネットワークは、テレビジョン受信装置により受信される種類のラジオ周波数信号に基づいた有線の双方向通信ネットワークである。ＨＦＣネットワークは、線型光ファイバを用いて、ケーブルヘッドエンド又は分配ハブから加入者端末近辺の光学的トランシーバノードに信号を送信する。光学的トランシーバと加入者宅との間の距離をカバーするのには、従来の同軸ケーブル送信線バス構造とともに、通常は廉価なラジオ周波数（ＲＦ）増幅器を必要に応じて用いることができる。個々の加入者は、ケーブルからタップされた同軸ケーブル線ドロップを用いて同軸ケーブルバスに接続されており、個々のエンドユーザネットワーク接続が提供されている。アップストリーム及びダウンストリーム信号は同一の同軸ケーブル上に存在し、周波数により分かれている。光学的トランシーバノードは、光学的設備を通じて、加入者からのアップストリーム信号成分を、ケーブルヘッドエンド又は分配ハブに伝送する光学的コンバータを含んでいる。光学的設備は単一ケーブルであってもよいが、光学的伝送モードによっては個別のアップストリーム及びダウンストリームケーブルであってもよい。
【００３０】
図１は、本発明の実施例に従って実施される通信システム１００を示すブロック図である。通信システム１００は、ソース１０１から情報を受信し、分配ポイント１０３及び光ファイバ・同軸ケーブルハイブリッド（ＨＦＣ）配信ネットワークを通じて、このソース情報を１以上の加入者端末１０９に伝送する。ソース情報は、ビデオ、オーディオ、データ信号などを含んでおり、多くの異なるフォーマットのうちいずれであってもよい。実施例では、ソース情報は、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケット又はイーサーネットパケットなどのフレーム又はパケットとして変換及び／又は伝送されるが、その他のデジタルフォーマット、例えば、非対称転送モード（ＡＴＭ）ネットワーク技術などで用いられる固定長のフレーム又はセルなどを利用することも考えられる。ここでは、固定長又は可変長のフレーム、パケット又はセルに含まれるあらゆる種類のデジタル情報を、“パケット化された”データという。パケット化された情報には、１以上の宛先アドレスなどが含まれており、このアドレスは１以上の任意の加入者端末１０９を示し、又は加入者端末１０９の特定の加入者装置を示すものである。分配ポイント１０３は、衛星放送受信装置とその周辺機器などのヘッドエンド又はコンテンツ発生源であってもよく、あるいはヘッドエンド設備に接続されたダウンストリーム通信ハブ又は分配ハブなどであってもよい。このようにして、１以上の分配ポイント１０３は比較的広範囲の地域にサービスを提供することができる。
【００３１】
ソース１０１は、インターネット、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、衛星通信等の１以上の電気通信ネットワーク又は装置のうちいずれかであり、あるいはこれらを含んでおり、またヘッドエンド設備を含んでいてもよい。分配ポイント１０３は、１以上のサーバコンピュータを通じてソース１０１に接続されており、サーバコンピュータは、分配ポイント１０３とソース１０１との間でデータ及びコンテンツを変換し又は伝送する。例えば、分配ポイント１０３は、ビデオコンテンツを通信する１以上のビデオサーバ（ＶＩＤ）１１１と、インターネット又は他のコンピュータネットワークとの通信を可能にする１以上のコンピュータネットワークサーバ（ＣＯＭＰ）１１３と、ＲＳＴＮ又は他のテレフォンネットワークとの通信を可能にする１以上のテレフォンネットワークサーバ１１５とを含むことができる。ここに示すサーバ１１１〜１１５は例示のためのものであり、他の種類のサーバ及びコンテツも考えることができる。サーバ１１１〜１１５のそれぞれは、１以上のサーバコンピュータを示しており、必要に応じて又は所望の通りにあらゆる追加的機能を含んでいるものとする。例えば、ＶＩＤサーバ１１１は、ビデオ・オン・デマンド（ＶＯＤ）を含む１以上のビデオ機能を有しており、さらに放送ビデオコンテンツをアナログからデジタルに変換する、あるいはデジタルから他の形態にトランスコードするＭＰＥＧコンバータなどを含んでいてもよい。テレフォンネットワークサーバ１１５は１以上の電話交換機などを含んでいてもよい。
【００３２】
分配ポイント１０３はさらに、サーバ１１１〜１１５に接続されたスイッチ１１９を含んでおり、スイッチ１１９はさらにスイッチ１１９の対応するポートを通じて（Ｎ）個のラジオ周波数（ＲＦ）モデム１２１に接続されている。個々のＲＦモデム１２１は１２１−Ｘと表記する。但し、“Ｘ”は１からＮまでの正の整数であり、Ｎは２以上の正の整数である。各サーバ１１１〜１１５は、情報をパケット化されたフォーマットに変換又は翻訳してスイッチ１１９と通信可能な状態にする。一実施形態では、スイッチ１１９はイーサーネットタイプのスイッチであり、サーバ１１１〜１１５とＲＦモデム１２１との間でシーサーネットパケットを転送するものである。各データパケットはソース及び宛先アドレスを含んでおり、これによりスイッチ１１９はソースからのパケットを適切な端末に転送することができる。例えば、スイッチ１１９は、各サーバからのデータパケットからアドレスを取得し、該アドレスに基づいてこれらのパケットをＲＦモデム１２１のうちの１つに転送する。同様に、スイッチ１１９は、ＲＦモデム１２１からの加入者その他のパケット化された情報をサーバ１１１〜１１５に転送して、ソース１０１に伝送する。さらに特定の実施形態では、スイッチ１１９は、データ速度１００Ｍｂｐｓで動作する１以上の１００ＢａｓｅＴファーストイーサーネットスイッチ、又はデータ速度１Ｇビット／秒（Ｇｂｐ）で動作する１以上の１０００ＢａｓｅＴギガビットイーサーネットスイッチを含んでいる。本発明は特定のスイッチ技術に限定されるものではなく、非同期転送モード（ＡＴＭ）スイッチなどの他のネットワークアーキテクチャ及び技術を用いることも可能である。
【００３３】
各ＲＦモデム１２１は、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１２３に接続された変調装置（ＭＯＤ）１２２と、復調装置（ＤＥＭＯＤ）１２６に接続されたチューナ１２４とを含んでいる。これらは当業者には知られた装置である。各ＲＦモデム１２１の変調装置１２２、アップコンバータ１２３、変調装置及びチューナ１２４は、１つの構成部品に組み込まれていてもよく、あるいはいくつかの分離した構成部品として実施してもよい。図では３つのＲＦモデム１２１−Ｘのみを示しているが、任意の数Ｎ個のＲＦモデム１２１を使用できるよう、通信システム１００の規模を自在に変更することができる。
【００３４】
スイッチ１１９からのソース情報は、各ＲＦモデム１２１の各変調装置１２２によって中間波（ＩＦ）に変調される。これに続いてアップコンバータ１２３は、対応するＩＦ信号を、テレビジョン放送周波数帯の複数のＲＦモデムチャンネルのうちの１つに変換する。ここで、各チャンネルは所定の帯域幅を有している。各変調装置１２２及びアップコンバータ１２３が用いる特定の周波数は、特定の構成によって決まる。一実施形態では、例えば、各変調装置１２２は、１〜６０ＭＨｚの間の選択周波数など、ほぼ同じ中間波の範囲内に個別に変調するようになっている。次に、各対応アップコンバータ１２３は、異なる周波数レベルにより変換して、ＩＦ信号をＲＦモデム１２１に割り当てられた所望のＲＦ周波数チャンネルに変更する。この第１のケースでは、各アップコンバータ１２３は、所定の周波数チャンネル幅により分離された異なるキャリア周波数を使用することにより、ＲＦ周波数帯において割り当てられたチャンネルの分離を可能としている。他の実施形態では、各変調装置１２２は、ソース情報を、複数の異なるＩＦ信号のそれぞれに変調するが、各信号は所定の周波数チャンネル幅により分離されている。次に、各アップコンバータ１２３は、ほぼ同じ周波数レベルでアップコンバートを行い、ＩＦ信号は、対応ＲＦモデム１２１の割り当てられたＲＦチャンネルにアップコンバートされる。
【００３５】
続いて、各ＲＦモデム１２１からのＲＦ信号はコンバイナ１２５の各入力に供給され、コンバイナ１２５は、ＲＦモデム１２１からのＲＦ信号を単一の合成電気信号に合成し、この合成信号を光学的トランスミッタ１２７に供給する。コンバイナ１２５は、本質的には、割り当てられたチャンネルのそれぞれからのＲＦ信号を集成して、バルク送信のための集成電気信号とする。光学的トランスミッタ１２７は合成電気信号をレーザにより光学的信号に変換し、光ファイバケーブル１３３を通じて該光学的信号を光学的トランシーバノード１０５に送信する。分配ポイント１０３は、それぞれがノード１０５と同様であり、異なるサービスエリアを有する２以上の光学的トランシーバノードに送信することが可能である。ノード１０５は光学的信号を受信すると、これを合成電気信号のレプリカに逆変換し、同軸ケーブル１３７を通じてこの合成電気信号を、地理的サービスエリア１０７内の複数の加入者端末１０９それぞれに分配する。
【００３６】
図６は、分配ポイント１０３におけるアップコンバータの数を減らすための、ＲＦモデム１２１の一部にかかる実施形態を示すブロック図である。複数の群（第１群がＭＯＤ１〜Ｘ、第２群がＭＯＤＸ＋１〜ｙ）からなるＲＦモデム（ＭＯＤ）６０１のアレイを示しているが、各ＲＦモデム６０１は、アップコンバータ１２３以外については、ＲＦモデム１２１と同様に構成されている。各ＲＦモデム６０１からの変調されたＩＦ信号は、それぞれＣ１、Ｃ２等で示す１以上のコンバイナ６０３の各入力に供給され、各コンバイナ６０３の出力は合成中間波信号を供給する。各コンバイナ６０３の出力は、それぞれＵ／Ｃ１、Ｕ／Ｃ２等で示す対応アップコンバータ６０５に供給され、各アップコンバータ６０５は、適切な１以上の周波数により対応ＩＦ信号を変換して、所望のチャンネルにおいて合成ＲＦ信号を提供する。次に、各アップコンバータ６０５の出力は、コンバイナ１２５のそれぞれの入力に供給され、上記同様にして合成電気信号が提供される。図６に示す構成例は、比較的高価な構成部品であるアップコンバータ１２３のうち１以上を１つのアップコンバータ６０３に統合することにより、効率の向上とコストの低減を図るものである。
【００３７】
再び図１において、地理的サービスエリア１０７は、Ｍ個の加入者端末１０９（それぞれは１０９−Ｘと表す、但し“Ｘ”は１〜Ｍの正の整数であり、Ｍは２以上の正の整数である。）を含んでいる。一実施形態では、加入者端末１０９の数Ｍは所定の最大値に維持されており、及び／又は同軸ケーブル１３７により横断される距離が所定の最大距離、従来のケーブル構成に比べて大幅に少ない距離など、に制限されている。このような最大値を選ぶことにより、同軸ケーブル１３７での回線損失を、ネットワーク効率に実質的に影響を及ぼさない程度まで低減する。一実施形態では、例えば、各地理的サービスエリアにおいて、１０００フィートの最大距離及び１５０個の最大加入者端末１０９数が維持されている。このアーキテクチャにより、レガシーケーブルシステムで必要とされる増幅器が必要なくなっている。さらに、同軸ケーブル１３７を含むネットワークのノイズレベルが大幅に低減されるので、通信、特にアップストリーム通信が向上する。また、各ノード１０５などにおける通信設備の複雑さ又は高度さが緩和されるので、設備コスト及び経時的設備維持コストを低減することができる。しかしながら、通信システム１００は、特定の距離、加入者数又は増幅器の使用不使用にかかわらず、多くの利点を有するものである。本発明は、増幅器を用いることなくサービスを提供することができる距離及び／又は家庭数を増加させるための技術に鑑みたものである。また、１つの地理的サービスエリア１０７のみを図示したが、分配ポイント１０３は、それぞれが異なる地理的サービスエリアにおいてサービスを提供する複数の光学的トランシーバノードに対して、インターフェイスとなることができる。
【００３８】
Ｎ個のＲＦモデム１２１は、全体として、地理的サービスエリア１０７におけるＭ個の加入者端末１０９に、光学的トランシーバノード１０５を通じてサービスを提供する。もちろん、分配ポイント１０３は、追加のＲＦモデム１２１、コンバイナ１２５及び光学的トランスミッタ１２７を含むことにより、特定のケーブル構成に応じて、対応する光学的ノード１０５を通じて、追加の地理的サービスエリアにサービスを提供することもできる。一実施形態では、ＮとＭを等しくし、ＲＦモデム１２１と加入者端末１０９との間を１対１対応にしている。この実施形態では、各加入者端末１０９には、対応する１つのＲＦモデム１２１により提供される帯域幅の全部が配分される。
【００３９】
ＲＦモデム１２１の数と加入者端末１０９の数とが等しい必要はないばかりか、それが望ましいわけでもない。各ＲＦモデム１２１により提供される帯域幅の量は、あらゆる組み合わせの２以上の加入者端末１０９によって必要とされる帯域幅よりも大きいからである。また、各ＲＦモデム１２１により提供される帯域幅を分割することにより、２以上の加入者端末１０９にサービスを提供することができる。特定の実施形態では、例えば、各ＲＦモデム１２１は４０Ｍｂｐｓのダウンストリーム帯域幅を提供しているが、この帯域幅はいつでも、５Ｍｂｐｓの帯域幅インクリメントにさらに配分することができる。したがって、各ＲＦモデム１２１は、８個までの異なる加入者端末１０９に、それぞれ５Ｍｂｐｓのダウンストリーム帯域幅によるサービスを提供することができる。したがって、さらに特定の構成例では、ＭをＮよりも相当大きくとることにより、ＲＦモデム１２１を最大限に使用することができる。さらに、追加の又は“予備の”ＲＦモデム１２１を備えることにより、より強固なシステムとすることができる。作動中のＲＦモデム１２１の１つに障害が発生すると、予備のＲＦモデムが作動されて、障害が発生したＲＦモデム１２１と置き換えられる。一実施形態では、各ＲＦモデム１２１は特定の作動チャンネルに固定されている。より実用的な実施形態では、各ＲＦモデム１２１はいずれのチャンネルでも作動するようプログラムされており、高い柔軟性を有するものとなっている。
【００４０】
これらの実施形態及び以下に詳しく説明する実施形態のいずれにおいても、分配ポイント１０３と各加入者端末１０９との間には、専用及び非共有のデータ経路が確立されているので、各加入者は、配分された、非共有、双方向かつ決定的な帯域幅を有している。一実施形態では、任意の加入者１０９が利用可能な帯域幅の量は、該特定の加入者の帯域幅需要に対応して決まるようにプログラムされている。例えば、加入者がサインアップすると、複数の帯域幅配分のうち選ばれた１つが与えられるが、この選択された帯域幅配分は、当該加入者又は他の加入者による実際の使用状況にかかわらず、加入者端末が常に利用可能なものである。より柔軟な構成例では、帯域幅配分を動的に構成することが可能であり、加入者の需要又は要求に基づいて、作動中に又は要求時に修正が行われるようにしてもよい。例えば、加入者に最初に与えられる帯域幅配分（例えば１０Ｍｂｐｓなど）にかかわらず、当該加入者は、ビデオカンファレンス等の特定アプリケーション利用のために、一時的に帯域幅の増加（例えば２０Ｍｂｐｓ）を要求することができる。
【００４１】
加入者端末１０９のそれぞれは対応するゲートウェイ１３９を含んでおり、各ゲートウェイ１３９は同軸ケーブル１３７に接続されているとともに、ＲＦモデム１２１により確立された１以上のチャンネルに同調されている。個々のゲートウェイ１３９は、１３９−Ｘと表すが、ここでも“Ｘ”は１〜Ｍの正の整数である。このようにして、地理的サービスエリア１０７のゲートウェイ１３９は、同軸ケーブル１３７を通じてノード１０５からの合成電気信号を受信する。各ゲートウェイ１３９はさらに、１以上の追加の加入者装置に接続されている。ここで、追加の加入者装置とは、セットトップボックス１４１、電話機１４５、コンピュータ１４７、セキュリティインターフェイス１４９及びリモートユーティリティ１５１などである。セットトップボックス１４１にはテレビ１４３が接続されている。ここに記載し及び図示した加入者装置は例示のためのものであり、各加入者端末１０９はここに示した以外の加入者装置をいくつでも含んでいてもよい。また、各ゲートウェイ１３９は、受信データを処理することができる他のいかなる種類の加入者装置（図示せず）にも、データを転送することができるように構成されている。
【００４２】
図７は、ゲートウェイ１３９の実施例を示すブロック図である。各ゲートウェイ１３９はチューナ７０１を含んでおり、チューナ７０１は、同軸ケーブル１３７上の合成電気信号の少なくとも１つに同調されている。一実施形態では、例えば、各ゲートウェイ１３９は、テレビジョン放送周波数帯の対応するダウンストリームチャンネル、対応ＲＦモデム１２１に変調された６ＭＨｚチャンネルなど、に同調されている。各ゲートウェイ１３９はまた変調装置７０３を含んでおり、変調装置７０３は、割り当てられたチャンネルからパケット化されたデータの形態のソース情報を抽出する。各ゲートウェイ１３９はさらにマルチポートスイッチ７０５などを含んでいる。マルチポートスイッチ７０５は、抽出された情報を、対応する（光学的）インターフェイス（Ｉ／Ｆ）モジュール７０７を通じて、セットトップボックス１４１、電話機１４５、コンピュータ１４７、セキュリティインターフェイス１４９又はリモートユーティリティ１５１からなる加入者装置のうちの１つに転送する。インターフェイスモジュール７０７は、スイッチ７０５のポートとゲートウェイ１３９の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタとの間に接続されている。スイッチ７０５は、ＭＡＣ物理アドレス又はＩＰアドレスなどのパケット内のアドレス情報に基づいて、パケット化されたソース情報を選択的に転送する。与えられたチャンネルに複数の加入者端末１０９に向けられたソース情報が含まれていると、スイッチ７０５は認識されないアドレス、あるいは異なる加入者端末１０９に向けられたパケットを破棄する。各インターフェイスモジュール７０７は必要なコンバータなどを含んでおり、スイッチ７０５とスイッチ７０５に接続された特定の加入者装置との間の通信が可能となっている。
【００４３】
各ゲートウェイ１３９のチューナ７０１については、所望のネットワーク構成に応じて、複数の異なる様式のうちいずれかを実施することができる。一実施形態では、チューナ７０１は、ＲＦモデム１２１のうちの１つによって、対応するダウンストリームチャンネルに割り当てられ及び同調されている。チューナ７０１は、情報が関連する加入者端末１０９に向けられているかどうかにかかわらず、連携するＲＦモデム１２１からのソース情報のすべてを効果的に抽出する。スイッチ７０５は、当該加入者端末１０９に向けられていない情報をフィルタして破棄する。もちろん、関連するＲＦモデム１２１により提供されるチャンネルの全帯域幅を加入者端末１０９に配分してもよい。
【００４４】
他の実施形態では、各チューナ７０１はプログラマブルであり、他のチャンネルにも動的に同調できるようになっていてもよい。このような動的チューニングは、第１のＲＦモデム１２１に障害が発生した場合に、第２のＲＦモデム１２１にスイッチ可能である点を含めて、多くの利点がある。動的チューニングの他の利点は、帯域幅配分を変更する場合に、及び／又は利用可能な帯域幅を増加させる際に、異なるチャンネル及びＲＦモデム１２１にスイッチすることが可能な点である。例えば、加入者端末１０９が帯域幅増加の要求をしても、他の１以上の加入者端末１０９にもサービスを提供している現在のＲＦモデム１２１では実現できない場合がある。動的チューニングによれば、チューナ７０１は要求された帯域幅を処理するのに十分な帯域幅を有する他のＲＦモデム１２１に同調することができる。また、低域の帯域幅を利用している１以上の加入者端末１０９を移動又は再配置して、１以上のＲＦモデム１２１を解放することにより、１以上の他の加入者端末１０９により大きな帯域幅を提供することが可能となる。各ゲートウェイ１３９に追加のバッファリングを備えることにより、ＲＦモデム間でシームレススイッチングが行われるようにすることができる。さらに他の実施形態では、さらに各チューナ７０１を複数の連続したチャンネルに同調することができ、これにより対応する加入者端末１０９が利用可能な帯域幅を倍増することができる。例えば、６ＭＨｚを使用する構成では、チューナ７０１が５以上のチャンネルにまとめて同調することができるようにすれば、３０ＭＨｚ以上の帯域幅を得ることができ、これは１箇所で２００Ｍｂｐｓ以上の帯域幅に対応する。
【００４５】
各ゲートウェイ１３９はまた、プロセッサ、追加ソフトウェア、ファームウェアなどを含んでいる。これらの集積体として示す管理／制御ブロック７０９は、スイッチ７０５の他のポートに接続されており、その動作と、他の加入者装置のそれぞれに連携した各インターフェイスモジュール７０７とを制御するようになっている。管理／制御ブロック７０９はまた、１以上のインターフェイスモジュール７０７に直接接続されている。ソフトウェアは、１つの加入者装置が信号を受信するときに、他の加入者装置を制御するようにプログラムされている（例えば、電話コールを受信した時に加入者のテレビセットのボリュームを低下させる）。一実施形態では、各ゲートウェイ１３９はデジタルデータを、対応する電話機１４５に直接転送するが、ここで電話機１４５は、デジタルデータを電話通話が可能なフォーマットに変換する変換回路を含んでいる。他の実施形態では、インターフェイスモジュール７０７のうちの１つがコンバータを含んでおり、該コンバータが電話回線デジタル情報を一般的な従来の電話サービス（ＰＯＴＳ）アナログ信号に変換し、これをインターフェイスモジュール７０７に接続された電話機１４５によって利用することができるようになっている。また、電話機１４５からのＰＯＴＳ信号をデジタル信号に変換して、分配ポイント１０３に送信することも可能である。
【００４６】
各ゲートウェイ１３９には、追加サービスの敷設することができるという利点がある。ここで、追加サービスとは、電話、セキュリティ、ユーティリティ及びコンピュータサービスなどであり、加入者宅において物理的に異なる場所に配置される可能性が高いものである。そこで、各ゲートウェイ１３９は、ソース情報を、加入者宅の適切な又はアドレスを与えられた加入者装置に転送する。さらに、各ゲートウェイ１３９は、加入者端末１０９が加入者情報を分配ポイント１０３にアップストリーム送信するのを可能にする（例えばユーティリティメータデータなど）。他にも、各ゲートウェイ１３９は加入者宅の外部に設置することが可能であるという利点を有する。これにより、各ゲートウェイ１３９及びそのデータ信号を、加入者宅で発生するＲＦノイズ及び干渉から絶縁することができ、さらに加入者宅において他のさまざまな受信装置を設置することが可能となる。
【００４７】
同軸ケーブル１３７上の電気的ＲＦ信号は、各ゲートウェイ１３９に割り当てられたチャンネル内において、ポイントツーポイントＲＦデータ信号が含んでいる。ＲＦデータ信号は、特定の加入者による要求に基づいて（例えば、テレビジョンコンテンツ又はインターネットコンテンツの要求など）か、又は継続的な加入者の要求に基づいて（例えば、加入者の電話番号に向けられた通話データ全部など）かのいずれかにより送信される。例えば、セットトップボックス１４１−１は、テレビジョン放送デジタル情報をアナログ信号に変換し、対応するテレビ１４３−１が利用できるようにする。動画タイプのデータパケットは、セットトップボックス１４１−１のＭＰＥＧデコーダに送信され、データからビデオにでコードされて、テレビ１４３−１に表示できるようになる。インターネット又はイーサーネットタイプのデータパケットは、コンピュータ１４７−１に送信される。同様に、通話情報は電話機１４５−１に転送され、セキュリティ情報はセキュリティインターフェイス１４９−１に転送され、ユーティリティ情報はユーティリティインターフェイス１５１−１に転送される。例えば、１以上の加入者端末１０９に備えられるゲートウェイ１３９及びその関連機能は、セットトップボックス１４１などの加入者装置のうち１つに組み込まれていてもよく、あるいはケーブルモデムなどの加入者装置に組み込まれていてもよい。
【００４８】
通信システム１００はまた、加入者端末１０９から分配ポイント１０３への戻り又は“アップストリーム”データ経路を含んでいる。図７に示すように、各ゲートウェイ１３９はまた、スイッチ７０５のポートに接続された変調装置７１１を含んでおり、変調装置７１１は、加入者装置１４１、１４３、１４５、１４７、１４７又は１５１（１４１〜１５１）のいずれかから受信した加入者情報をＩＦ信号に変調する。変調装置７１１に接続されたアップコンバータ７１３は、アップストリームチャンネルにおいて、変調装置７１１からの変調されたＩＦ信号をＲＦ信号にアップコンバートする。アップコンバータ７１３は、戻り、加入者又は“アップストリーム”ＲＦ信号を同軸ケーブル１３７上に送信する。こうして、データ信号はゲートウェイ１３９によりＲＦ信号に変換されて、ゲートウェイモデム及びアップコンバータによりアップストリームチャンネル内に配置される。
【００４９】
上記の通り、チューナ７０１はプログラマブルであり、ＲＦモデム１２１によって処理される他のチャンネルに同調されるようになっていてもよい。以下により詳しく記載するが、分配ポイント１０３により、新たなチャンネルを示すチャンネルスイッチコマンドがゲートウェイ１３９に送信される。チューナ７０１はチャンネルスイッチコマンドを直接受信すると、これに応じてチャンネルスイッチを行う。あるいは、このコマンドは管理／制御ブロック７０９に転送され、管理／制御ブロック７０９が制御リンク７１７等を通じてチューナ７０１に命令し、あるいは制御して、チャンネルスイッチを行うようにしてもよい。光学的バッファ７１５が備えられており、チューナ７０１、アップコンバータ７１３及び同軸ケーブル１３７に接続されている。チューナ７０１がスイッチする際に、このバッファによりデータを一時的に受信及び記憶することにより、シームレススイッチングを実現することができる。
【００５０】
再び図１において、各加入者端末１０９からのＲＦ信号は同軸ケーブル１３７を通じてノード１０５に送信される。テレビジョン放送周波数帯のアップストリーム部分の個別のアップストリームチャンネルを各加入者端末１０９に割り当てることにより、ダウンストリーム通信との干渉を予防することもできる。アップスリームＲＦ信号はノード１０５に供給される。ノード１０５は、加入者ＲＦ信号を光学的信号に変換するためのアップストリーム光学的トランシーバを含んでいる。ノード１０５内のレーザを用いて、戻り信号を光学的信号に変換し、該光学的戻り信号を、他の光ファイバケーブル１３５を通じて分配ポイント１０３の光学的受信装置１２９に送信する。光ケーブル１３３及び１３５は、特定の構成によっては、単一のケーブル又は光学的設備からなる。光学的受信装置１２９は、合成光学的信号を合成加入者電気信号に変換し、該合成加入者電気信号をスプリッタ１３１に供給する。スプリッタ１３１は合成加入者電気信号を複製し、各ＲＦモデム１２１のチューナ１２４のそれぞれに転送する。各チューナ１２４−Ｘは、ＲＦモデム１２１に割り当てられた１以上のアップストリームチャンネルに同調されており、対応する戻りＲＦ信号を抽出する。各チューナ１２４は、抽出された戻りＲＦ信号を対応する復調装置１２６−Ｘに供給し、復調装置１２６−Ｘは戻りＲＦ信号を対応する加入者データパケットに復調する。該加入者データパケットは１以上の加入者端末１０９から送信されたものであり、当該ＲＦモデム１２１に関連付けられている。続いて、加入者情報データパケットはスイッチ１１９に転送されて処理され、さらに転送される。
【００５１】
アップストリーム通信及びダウンストリーム通信の両方について、周波数を変調する技術には様々なものが考えられる。例えば、変調技術には、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、四相位相変調（ＱＰＳＫ）に加えて、ＱＡＭ１６、ＱＡＭ６４、ＱＡＭ２５６等の様々な種類の直交振幅変調（ＱＡＭ）が含まれる。また、各チャンネルは、３ＭＨｚ、６ＭＨｚ、１２ＭＨｚなどの任意の所定帯域幅を有することができる。各チャンネルは、典型的には、周波数により分離された個別のダウンストリームチャンネル及びアップストリームチャンネルを含んでおり、対応するダウンストリーム及びアップストリームのチャンネルは、同一の又は異なるチャンネル帯域幅を有している。さらに、各ダウンストリームチャンネルに用いる変調技術は、各アップストリームチャンネルに用いる変調技術と同じであってもよいし、異なっていてもよい。アップストリームチャンネルにより簡素な変調技術を用いることにより、加入者端末１０９のゲートウェイ又はケーブルモデムの設計をより簡素かつ低価格なものにすることができる。実施例では、例えば、各チャンネルは、６ＭＨｚのダウンストリームチャンネルと、２ＭＨｚのアップストリームチャンネルとを含んでいる。ダウンストリーム６ＭＨｚチャンネル（およそ５．３６ＭＨｚが使用可能）にＱＡＭ２５６変調を用いると、生のデータでおよそ４２Ｍｂｐｓが得られる。アップストリーム２ＭＨｚチャンネル（およそ１．８ＭＨｚが使用可能）にＱＡＭ６４変調を用いると、加入者端末１０９ごとに、生のデータでおよそ１１Ｍｂｐｓが得られる。
【００５２】
もちろん、これらの他にも多くの変形例及び代替例を、本発明の範囲を逸脱することなく、考えることが可能である。一実施形態では、ダウンストリーム帯域幅配分をアップストリーム帯域幅配分よりも大きくしている。あるいは、ダウンストリーム配分及びアップストリーム配分を等しく又は実質的に等しくした対称的構成としてもよい。もちろん、通信システム１００を動的帯域幅配分により構成した場合には、帯域幅配分は加入者の需要に基づいて変更されることになる。
【００５３】
高度に分割されたシステム構成の例では、利用可能な５〜８６０ＭＨｚのＲＦ周波数帯を、５〜１８８ＭＨｚのアップストリーム範囲と、２３８〜８６０ＭＨｚのダウンストリーム範囲に分割し、およそ１８８〜２３８ＭＨｚの範囲内に単向二路通信フィルタを配置する。この構成例は例示のためのものであり、ダウンストリーム及びアップストリームにおいて、よりバランスの取れた周波数帯を示している。また、ダウンストリームチャンネル及びアップストリームチャンネルのそれぞれは、米国における現存のケーブル設備に基づいた６ＭＨｚの幅を有しているものとする。上記の第１の実施形態では、各変調装置１２２はほぼ同じ中間周波数に変調し、第１アップコンバータ１２３−１はキャリア周波数ｆ０ＭＨｚで変換し、次のアップコンバータ１２３−２はキャリア周波数ｆ１＝ｆ０＋６ＭＨｚで変換し、次のアップコンバータ１２３−３はキャリア周波数ｆ２＝ｆ１＋６ＭＨｚで変換し、これを続けると、およそ２３８〜２４４ＭＨｚ、２４４〜２５０ＭＨｚ、２５０〜２５６ＭＨｚ…において分離されたＲＦ信号が得られる。第２の実施形態では、各変調装置１２２−１、１２２−２、１２２−３…は、所定チャンネル幅、例えば６ＭＨｚ、により分割された異なる中間周波数に変調した後、アップコンバータ１２３のそれぞれが、ほぼ同じキャリア周波数ｆｃでアップコンバートすることにより、２３８〜２４４ＭＨｚ、２４４〜２５０ＭＨｚ、２５０〜２５６ＭＨｚ…のおよそ割り当てられたダウンストリームチャンネルにおいて、分離されたＲＦ信号が得られる。他のシステムとしては、中度に分割されたシステムであって、およそ８０〜１１８ＭＨｚの周波数範囲内に単向二路通信フィルタを配置し、各ダウンストリームチャンネル及びアップストリームチャンネルは都合のよいチャンネル幅を有するようにしたシステムを考えることもできる。
【００５４】
通信システム１００では、利用可能なテレビジョン放送周波数帯の主要部分又は全部が、加入者にチャンネルを割り当てるのに利用されている。この実施形態では、従来のテレビジョン放送網を用いては、現在利用できない比較的大きな帯域幅（およそ５４〜５５０ＭＨｚ）を、放送コンテンツに配分するのではなく、チャンネル割り当てに利用することが可能となる。これにより、従来技術の放送網に比べて、ＲＦ周波数帯の非常にクリーンな部分（５０〜３００Ｍｈｚ）を利用することができるという利点が得られる。各ユーザにはより大きな帯域幅を配分することができ、また各同軸ケーブルはより多くの加入者にサービスを提供することができる。異なる周波数帯による分割を利用して、利用可能なアップストリーム帯域幅を増加させることもできる。より小さい地理的サービスエリア１０７に用いる実施形態では、ノイズを低減したノードを提供することができるので、各加入者端末１０９はよりクリーンな信号を受信することができ、典型的には増幅器を備える必要がなくなる。以下に詳しく説明するが、帯域幅配分は、スイッチ１１９のポートに接続された帯域幅マネージャ１６１によって制御する。帯域幅マネージャ１６１は、各加入者端末１０９に、非共有、双方向かつ決定的な帯域幅を配分する。すなわち、加入者が異なるデータ（例えば、異なるテレビ“チャンネル“）を受信するよう選択すると、セットトップボックス１４１（又は１５３）は、スイッチ１１９を通じて帯域幅マネージャ１６１にメッセージを送信し、帯域幅マネージャ１６１は、特定の加入者端末１０９に関連付けられたＲＦモデム１２１の対応する１つに、要求されたデータを有するデータ信号を、適当なチャンネルを通じて送信させる。帯域幅マネージャ１６１は、スイッチ１１９を通じてＲＦモデム１２１のインストリームを制御するよう構成されているか、あるいはＲＦモデム１２１に直接接続されていて、動的帯域幅配分、チューニング、障害回復等を補助するようになっていてもよい。
【００５５】
通信システム１００は完全にスイッチされたヒエラルキーであり、混合された帯域幅を提供することにより、通信システム１００上に同一のデータに対する要求がいくつあろうとも、常に、（加入者端末１０９から）要求されるデータ信号のすべてをポイントツーポイントにしている（データ信号をブロードキャスト又はマルチキャスト送信するのではなく、分配ポイント１０３から特定の加入者端末１０９に送信される）。こうして、データ信号はターゲットされ、ネットワーク１００の分配ポイント１０３からの出力は、各加入者のセットトップボックス１４１に向けられる。スイッチ１１９の他方のポートに接続されたワープサーバ１６３を備えることにより、ゲートウェイ１３９のそれぞれと協働して、ポイントツーポイント通信を強化し、ブロードキャスト及び／又はマルチキャスト通信を最低限に抑えることができる。
【００５６】
動作については、加入者が受信したいデータがソース１０１にあったとする。加入者端末１０９が特定のデータの要求を送信する（例えば、加入者のゲートウェイ１３９を通じて）と、スイッチ１１９は分配ポイント１０３において（対応するＲＦモデム１２１において）該要求を受信し、特定のデータの要求を帯域幅マネージャ１６１に転送する。この加入者発信の要求に基づいて、帯域幅マネージャ１６１は、サーバ１１１〜１１５のうち適当なものに該要求を転送する。ここで示す実施形態は例示のためのものであり、適切な通信設備さえ備えれば、他のあらゆる情報もサポートすることができる。要求は、典型的には、特定の加入者端末１０９を識別するためのアドレスなどを含んでいる。ソース１０１は加入者が要求したデータを要求したサーバ１１１〜１１５に提供し、該サーバはこの情報をスイッチ１１９に転送する。次に、スイッチ１１９はデータをＲＦモデム１２１に転送し、データが要求を発信した加入者端末１０９に伝送されるようにする。加入者が要求したデータを含む信号は、上記同様にして加入者端末１０９に流れる。
【００５７】
帯域幅マネージャ１６１は、ノード１０５から特定のデータに対する加入者の要求を受信し、要求を発信している加入者端末１０９に加入者が要求しているデータを送信するための要求を発信するとともに、加入者のゲートウェイ１３９における全帯域幅の利用可能性に対する加入者の要求の効果を判定する。例えば、異なる定期的なアナログテレビジョンデータ信号を要求した場合（例えば、加入者がテレビセットにおいて、３６チャンネルではなく４２チャンネルを受信したいと要求した場合）には、帯域幅マネージャ１６１は、要求された帯域幅全域に対するこの要求の影響がわずか又は皆無であると判断すると、要求されたデータが加入者端末１０９に送信されるのを許可する。しかしながら、定期的なアナログテレビジョンデータ信号から高解像度テレビジョンデータ信号への変更が要求された場合には、帯域幅マネージャ１６１は、加入者端末１０９に対して該要求に応じるために十分な帯域幅が利用可能であるかを判断する。十分な帯域幅が利用可能である場合には、帯域幅マネージャ１６１はこの要求を受け入れ、要求されたデータが要求を発信している加入者端末１０９に送信されるようにする。動的な構成例では、帯域幅マネージャ１６１は、ＲＦモデム１２１において、より大きな帯域幅を加入者端末１０９に配分する。あるいは、要求された帯域幅を伝送することが可能な他のＲＦモデム１２１にスイッチする。前記要求が許容されない場合、又は十分な帯域幅が利用可能でない場合には、帯域幅マネージャ１６１は加入者からの要求をブロックするか、あるいは品質を制限してデータを伝送する。いずれの場合でも、帯域幅マネージャ１６１は、要求されたデータを収容するのに十分な帯域幅が確保できないことを示すメッセージを加入者端末１０９に送信する。
【００５８】
一実施形態では、通信システム１００において、帯域幅マネージャ１６１は、各加入者端末１０９による配分された帯域幅の使用状況を監視し記憶する。各加入者端末１０９による帯域幅使用状況は、特定のサービスタイプごとに追跡され、集積装置内に記憶される。帯域幅マネージャ１６１は、スイッチ１１９内のパケット通信を追跡することにより、これらの監視機能を実行することができる。より実用的な実施形態では、各ゲートウェイ１３９の管理／制御ブロック７０９は、対応する加入者端末による帯域幅使用状況をサービスタイプ（例えば、電話、ビデオ・オン・デマンド、インターネット利用など）ごとに追跡する。各ゲートウェイ１３９は、追跡のために、帯域幅使用状況を帯域幅マネージャにレポートする。このようにして、帯域幅マネージャ１６１は、通信システム１００、各加入者端末１０９、及び各加入者端末１０９において利用される各サービスの全帯域幅を追跡する。このような帯域幅使用状況情報は、請求サービス、ネットワーク管理及び制御、並びに所望に応じて各加入者端末１０９に提供される特定のサービスのさらなる制御を含む、多くの目的に役立つものである。例えば、帯域幅マネージャ１６１は、特定の加入者端末１０９から特定のサービス、例えば、ビデオカンファレンス、テレカンファレンス、ビデオ・オン・デマンドなどに対する要求を受信し、当該サービスのための帯域幅を配分し、当該サービスの使用状況を追跡することにより、加入者に適切な請求が行われるようにすることができる。
【００５９】
いずれの実施形態においても、帯域幅マネージャ１６１は、動的チューニング及び帯域幅配分機能を実行し制御するように構成されている。本実施形態では、ゲートウェイ１３９が動的チューニングを行えるように構成されているので、帯域幅マネージャ１６１は、任意の望ましい方法で、ＲＦモデム１２１に対するゲートウェイ１３９の割り当てを分配する。帯域幅マネージャ１６１は、所望の通り又は必要により、１以上のチャンネルスイッチコマンドを対応する１以上のゲートウェイ１３９に送信して、ゲートウェイを他のチャンネルに再割り当てすることにより、動的チューニング及び再割り当てを行う。上記の通り、このような動的チューニングは多くの利点を有する。例えば、ＲＦモデム１２１に障害が発生した場合や、帯域幅配分に変更があった場合に、ゲートウェイ１３９を他のＲＦモデム１２１にスイッチすることができる点や、及び／又は利用可能な帯域幅を増加させることができる点などである。例えば、加入者端末１０９が帯域幅の増加を要求しても、現在のＲＦモデム１２１は他の１以上の加入者端末１０９にもサービスを提供しているため、現在のＲＦモデム１２１では増加できないことがある。帯域幅マネージャ１６１は、対応するゲートウェイ１３９を、十分な帯域幅を有する他のＲＦモデム１２１にスイッチして、この要求を処理する。また、低い帯域幅を利用している１以上の加入者端末１０９を移動又は再配置することにより、１以上のＲＦモデム１２１を解放して、１以上の加入者端末１０９により大きな帯域幅を提供することもできる。さらに、対応する加入者端末１０９が大きな帯域幅配分を要求し、あるいは必要としている場合には、チャンネルスイッチコマンドを用いて、ゲートウェイ１３９が複数の連続したチャンネルに同調するように、ゲートウェイ１３９をプログラムすることもできる。
【００６０】
ワープサーバ１６３及びゲートウェイ１３９により、通信システム１００内のブロードキャスト又はマルチキャストトラフィックをポイントツーポイントトラフィックに置き換えるようになっている。このようなブロードキャストパケットの例は、コンピュータの物理アドレスを要求するアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）要求であり、ＡＲＰ要求にはターゲットコンピュータの論理アドレスが含まれている。典型的なネットワーク構成では、ＡＲＰ要求はネットワーク内の全てのコンピュータにブロードキャストされる。これを受信すると、当該論理／物理アドレスを有しない装置は全てこの要求を無視するが、特定の論理／物理アドレスを有するコンピュータは、宛先を指定したパケットにより応答する。これにより、要求を発信したコンピュータは、以後、戻ってきた物理アドレスを用いて、当該コンピュータに向けたデータを送信することができる。通信システム１００においては、ブロードキャスト及び／又はマルチキャストトラフィックは、オーバヘッドを増加させ、コンテンツを伝送するために用いられるべき貴重な帯域幅を浪費するおそれがあるため、望ましくない。分配ポイント１０３からのブロードキャスト及びマルチキャストトラフィックは許可されるが、加入者端末１０９からのブロードキャスト及びマルチキャストトラフィックは許可されないか、あるいは大幅に制限される。通信システム１００において、ワープサーバ１６３は、各ゲートウェイ１３９及び通信システム１００内の他の装置のためにアドレスデータベースを維持している。また、各ゲートウェイ１３９は追加の機能を含んでいる。例えば、管理／制御ブロック７０９内にプログラムされていて、加入者装置（１４３〜１５１）からのブロードキャストパケットをブロックし、又はブロードキャストパケットをポイントツーポイントＡＲＰ（アドレス解決プロトコル）要求に変換して、通信システム１００内のポイントツーポイント通信を強化するような機能である。
【００６１】
例えば、通信システム１００において、コンピュータ１４７−ｘは、他のコンピュータ１４７−ｙのアドレスを決定するためにＡＲＰ要求を送信する。ここで“ｘ”及び“ｙ”は地理的サービスエリア１０７内の異なるコンピュータ同士を区別するために用いている。ゲートウェイ１３９−ｘは、コンピュータ１４７−ｘからのブロードキャストＡＲＰ要求を傍受し、このＡＲＰ要求をワープリクエストに変換してポイントツーポイントでワープサーバ１６３に送信する。管理／制御ブロック７０９は、例えば、この傍受、変換及び転送機能を行うようにプログラムされている。ワープ要求はＡＲＰ要求内にあった情報を含んでおり、例えば、コンピュータ１４７−ｘがデータを送信する必要のあるコンピュータ１４７−ｙの物理アドレスの要求を含んでいる。ワープサーバ１６３は、通信システム１００内の全ての装置について、物理アドレスと論理アドレスとをリンクするデータベースを含んでおり、ワープ要求を受信すると、コンピュータ１４７−ｙの物理アドレスを決定する。ワープサーバ１６３は、コンピュータ１４７−ｘからのデータが来ているというメッセージをコンピュータ１４７−ｙに送信し、コンピュータ１４７−ｙの物理アドレスを含むメッセージをコンピュータ１４７−ｘに送信することにより、コンピュータ１４７−ｘがデーアップコンバータ１２３をポイントツーポイントで送信できるようにすることができる。コンピュータ１４７−ｘは、コンピュータ１４７−ｘを識別するソースアドレスを含むメッセージをコンピュータ１４７−ｙに送信する。このようにして、コンピュータ１４７−ｘとコンピュータ１４７−ｙとの間の通信はポイントツーポイントとなる。ワープサーバ１６３はこの機能を提供することにより、通信システム１００内の全ての装置間でのポイントツーポイント通信を可能にする。
【００６２】
ワープサーバ１６３は、加入者端末１０９からのブロードキャストトラフィックの量を制限することができる。例えば、ＡＲＰ要求を受信しても要求された論理アドレスが見つからない場合には、ワープサーバ１６３は、通常のＡＲＰ要求と同様に、該要求をブロードキャストフォーマットで、通信システム１００内の各装置に転送する。このような未知のアドレス要求は、例えば、新たなこれまで知られていない装置がネットワークに追加されたときに起こるものである。例えば、ワープサーバ１６３に知られていない新たな加入者端末１０９などである。あるいは、新たな装置が、システム内に未知の装置が存在する可能性を低減し又は無くすようにプログラムされている場合には、未知のＡＲＰ要求は拒否される。ワープサーバ１６３はブロードキャストトラフィックの乱用の可能性を追跡及び阻止する。例えば、貴重な帯域幅を浪費し、又は他の加入者端末１０９へのサービスを妨害するおそれのある乱用又は攻撃を防止するために、加入者端末１０９による繰り返しのＡＲＰ要求は、監視され阻止される。各ゲートウェイ１３９は、特定の加入者端末１０９又はホームネットワークによる乱用から通信システム１００及びネットワークを保護するために働く。
【００６３】
ここに示す通信システム１００の１つの重要な利点は、配分された、非共有、双方向かつ決定的な帯域幅を、個々の加入者に与えることができることである。すなわち、特定の加入者端末１０９に向けられたデータには、当該加入者だけが利用可能な特定かつ非共有の帯域幅が割り当てられる。これにより、各加入者端末１０９に、例えば、ビデオ、ＩＰ通話、双方向オーディオコンテンツ（電話接続等）などの時間依存性又は等時性の種類のサービスを伝送することが可能となる。これらは共有型のネットワークでは実現することができないものである。ネットワークに入ってくるダウンストリームデータはスイッチを通過するが、スイッチは、データの宛先である加入者に基づいて、データをスイッチのポート転送する。アップストリーム又は加入者データはそれぞれのＲＦモデム１２１に転送されるが、ＲＦモデム１２１はパケット化された情報をスイッチに転送する。スイッチ設備は、現存のＨＦＣネットワークにおいて用いられる高価なインストラクションベースの設備に比べて、格段に低コストである。
【００６４】
通信システム１００は、テレビジョン放送周波数帯全域を用いてポイントツーポイント通信を実現するものであり、一般的には、典型的なレガシーケーブルテレビジョンネットワークのように、ブロードキャスト通信を全加入者端末１０９に転送することはしない。このような構成は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）の規定により、プラグアンドプレイの放送テレビジョンコンテンツが要求される消費者ネットワークには、適さないこともある。したがって、通信システム１００は特に、通常、放送コンテンツが制限されているか又は提供されないビジネス用途に有用である。限られたビジネス用途の構成例では、例えば、１以上の放送テレビジョンステーションが利用可能であり、例えば、教育、ローカル番組、気象情報、ニュース等のための限定数のテレビジョンチャンネルを利用することが可能である。
【００６５】
図２は、スイッチ１１９の実施例を示す簡素化したブロック図である。スイッチ１１９は、スイッチマトリクス２００を含むスイッチのヒエラルキーとして構成されている。例示しているスイッチマトリクス２００構成は複数レベルのスイッチを含んでおり、各レベルは、サーバ１１１〜１１５とＲＦモデム１２１との間でデータを転送するためのスイッチのアレイとして構成されている。特に、このマトリクス構成は、ビデオサーバ１１１に接続されたスイッチ２０１−Ｘからなる第１アレイを含んでいる。ここで、“Ｘ”は１から“ｉ”までの正の整数であり、“ｉ”は正の整数である。各スイッチ２０１は１以上のＲＦモデム１２１に接続されており、ビデオサーバ１１１と、上記特定のＲＦモデム１２１に関連付けられた加入者端末１０９との間でビデオデータを転送する。ここに示す実施例では、例えば、各スイッチ２０１は一群のＲＦモデム１２１に接続されており、各群は“ｌ”個のＲＦモデム１２１を含んでいる。具体的には、第１のＲＦモデム１２１−１は第１群のＲＦモデム１２１−１〜１２１−ｌ等に接続されており、最後のスイッチ２０１−Ｉは最後の群のＲＦモデム１２１−Ｎ＋ｌ＋１〜１２１−Ｎに接続されている。ここで示す実施形態は例示のためのものであり、各群におけるＲＦモデム１２１の数“ｌ”及びスイッチ２０１の数“ｉ”は、各スイッチ２０１のデータ許容量及び関連付けられた加入者端末１０９が要求する帯域幅に従って、適当な数とすることができる。また、各群におけるＲＦモデム１２１の数は、群ごとに同じである必要はなく、異なっていてもよい。
【００６６】
このマトリクス構成はさらに、コンピュータサーバ１１３に接続されたスイッチ２０３−Ｘからなる第２アレイを含んでいる。ここで、“Ｘ”は１から“ｊ”までの正の整数であり、“ｊ”は正の整数である。各スイッチ２０３は１以上のスイッチ２０１に接続されており、コンピュータネットワークサーバ１１３と、中間のスイッチ２０１を通じて上記特定のスイッチ２０３に関連付けられた加入者端末１０９との間でコンピュータネットワークデータを転送する。ここに示す実施例では、例えば、各スイッチ２０３は２つのスイッチ２０１に接続されている。具体的には、第１のスイッチ２０３−１は最初の２つのスイッチ２０１−１及び２０１−２に接続されており、次のスイッチ２０３−２は次の２つのスイッチ２０１−３及び２０１−４に接続されており、以下同様にして、最後の２０３−ｊは最後の２つのスイッチ２０３−ｉ−ｌ及び２０３−ｉに接続されている。再び、ここで示す実施形態は例示のためのものであり、各スイッチ２０３に接続されるスイッチ２０１の数及びスイッチ２０３の数“ｊ”は、スイッチ２０１及び２０３それぞれのデータ許容量及び関連付けられた加入者端末１０９が要求する帯域幅に従って、適当な数とすることができる。
【００６７】
このマトリクス構成はさらに、テレフォンネットワークサーバ１１５に接続されたスイッチ２０５−Ｘからなる第３アレイを含んでいる。ここで、“Ｘ”は１から“ｋ”までの正の整数であり、“ｋ”は正の整数である。各スイッチ２０５は１以上のスイッチ２０３に接続されており、テレフォンネットワークサーバ１１５と、中間のスイッチ２０１及び２０３を通じて上記特定のスイッチ２０５に関連付けられた加入者端末１０９との間でコンピュータネットワークデータを転送する。ここに示す実施例では、例えば、各スイッチ２０５は２つのスイッチ２０３に接続されている。具体的には、第１のスイッチ２０５−１は最初の２つのスイッチ２０３−１及び２０３−２に接続されており、以下同様にして、最後の２０３−ｋは最後の２つのスイッチ２０３−ｊ−ｌ及び２０３−ｊに接続されている。再び、ここで示す実施形態は例示のためのものであり、各スイッチ２０５に接続されるスイッチ２０３の数及びスイッチ２０５の数“ｋ”は、スイッチ２０３及び２０５それぞれのデータ許容量及び関連付けられた加入者端末１０９が要求する帯域幅に従って、適当な数とすることができる。
【００６８】
一実施形態では、スイッチマトリクス２００は“トップ−ダウン”構成、すなわちピラミッド型構成となっており、各レベルで異なるレベルの帯域幅を処理するように構成されている。例えば、各アレイのスイッチの数をｉ＞ｊ＞ｋとすることにより、ピラミッドの上から下に進むにつれてスイッチの数が増加するように構成できる。ピラミッドの底辺に、より多数のスイッチ２０１を備えることにより、全体的により高い帯域幅を効率的に処理できるようになっている。ピラミッドの中間には、中程度の数のスイッチ２０３を備えることにより、中程度の量の帯域幅を処理するようになっている。ピラミッドの頂点には、少数のスイッチ２０５を備えることにより、より低量の帯域幅を処理するようになっている。ここに示すように、スイッチ２０１はビデオサーバ１１１に接続されてビデオデータを処理するが、この処理は典型的には大量の帯域幅を使用するものである。コンピュータネットワークデータは中程度の量の帯域幅を使用するとともに、相当量のアップストリームトラフィックを含んでいるので、コンピュータネットワークサーバ１１３に接続されたスイッチ２０３を通じて処理されるようになっている。通話データは、テレフォンサーバ１１１に接続されたスイッチ２０５を通じて処理される。
【００６９】
各スイッチ２０１は、対応する群のＲＦモデム１２１において、特定の加入者端末１０９のために、サーバ１１１〜１１５のそれぞれのデータを処理する。ここに示す特定の実施形態では、例えば、スイッチ２０１−１は、第１群の“ｌ”個のＲＦモデム１２１−１〜１２１−ｌに関連付けられた加入者端末１０９のためのビデオ、コンピュータ及び通話データを処理する。次のスイッチ２０１−２は、次の群の“ｌ”個のＲＦモデムに関連付けられた加入者端末１０９のためのデータを処理する。以下同様である。スイッチ２０３−１は、スイッチ２０１−１及び２０１−２を通じて接続されたＲＦモデム１２１に関連付けられた加入者端末１０９のためのコンピュータ及び通話データを処理する。次のスイッチ２０３−２は、スイッチ２０１−３及び２０１−４を通じて接続されたＲＦモデム１２１に関連付けられた加入者端末１０９のためのコンピュータ及び通話データを処理する。以下同様である。スイッチ２０１のそれぞれは、ビデオデータを効果的に分離して、上位レベルのスイッチ２０３及び２０５に転送されないようにしている。同様にして、スイッチ２０５−１は、スイッチ２０３−１及び２０３−２を通じて接続されたＲＦモデム１２１に関連付けられた加入者端末１０９のための通話データを処理する。次のスイッチ２０５−２（図示せず）は、スイッチ２０３−３及び２０３−４（図示せず）を通じて接続されたＲＦモデム１２１に関連付けられた加入者端末１０９のためのコンピュータ及び通話データを処理する。以下同様である。再び、スイッチ２０３のそれぞれは、コンピュータデータを効果的に分離して、上位レベルのスイッチ２０５に転送されないようにしている。サーバ１１１〜１１５は、単一のバス又はコネクションを通じてスイッチアレイ２０１、２０３及び２０５のそれぞれに接続されているが、スター型接続などにより、各スイッチに個別に接続されるとより高いスループットが実現され得る。したがって、例えば、ＲＦモデム１２１−１に接続された加入者端末１０９に向けられたビデオサーバ１１１からのビデオデータは、スイッチ２０１−１に送信されるが、他のスイッチ２０１には送信されないようにすることができる。
【００７０】
スイッチマトリクス２００には、マネージャスイッチ２０７が備えられており、スイッチ２０５のそれぞれに接続されている。マネージャスイッチ２０７は、例えば、帯域幅マネージャ１６１及びワープサーバ１６３とさらに接続するための追加のポートを備えている。マネージャスイッチ２０７は、管理情報を処理し及び帯域幅マネージャ１６１及びワープサーバ１６３との間で送受信されるトラフィックを処理するのに加えて、加入者間のトラフィックもトラフィックも処理する。例えば、２つの異なる加入者端末１０９間又は電話セル間での相互ＰＯＤビデオカンファレンスのデータは、スイッチマトリクス２００内のマネージャスイッチ２０７を通して送受信される。スイッチマトリクス２００内では、完全な双方向通信が可能である。このようにして、マネージャスイッチ２０７は、スイッチ２０５を通じて、スイッチマトリクス２００内のスイッチ２０１〜２０５のそれぞれと相互に通信する。さらに、マネージャスイッチ２０７は、対応するＲＦモデム１２１を通じて、加入者端末１０９のそれぞれと相互に通信する。同様に、帯域幅マネージャ１６１及びワープサーバ１６３は、マネージャスイッチ２０７を通じて、通信システム１００内のあらゆる装置と通信する。スイッチ１１９のスイッチ２０１〜２０７のそれぞれは、同じ種類のスイッチを用いて実施してもよいが、当該スイッチ又はそのレベルに関連付けられたデータタイプ又は帯域幅条件に基づいて、同調され又は選択された異なる種類のスイッチを用いてもよい。また、ここでは３レベルのスイッチアレイを示したが、特定のネットワーク構成によっては、任意の数のアレイを実施することができる。
【００７１】
帯域幅マネージャ１６１は、スイッチマトリクス２００とともに、“統計的に不足した”機能を提供する。これにより、スイッチマトリクス２００を、最大限の帯域幅を必要とすることなく構築することができる。ここで、最大限の帯域幅とは、全ての加入者端末１０９が通信システム１００で利用可能な全てのサービスを同時に使用している場合に必要となる帯域幅のことである。統計的に不足したスイッチング機能を提供するためには、スイッチマトリクス２００が最大の帯域幅許容量よりも相当低い帯域幅で動作するように設計する。帯域幅マネージャ１６１は、スイッチマトリクス２００の動作を監視して、加入者端末１０９からのデータ処理の要求に基づいて、スイッチマトリクス２００内における各スイッチの適切な配分を決定する。一実施形態では、帯域幅マネージャ１６１は、スイッチマトリクス内のマネージャスイッチ２０７、オーディオスイッチ２０５、コンピュータネットワークスイッチ２０３及びビデオスイッチ２０１を含む個々のスイッチにおける帯域幅使用状況と、地理的サービスエリア１０７の各ゲートウェイ１３９における帯域幅使用状況とを監視する。帯域幅マネージャ１６１はまた、底辺層、すなわちスイッチ２０１を監視して、各加入者端末１０９どれだけのデータが送信されているかを決定する。
【００７２】
他の実施形態では、スイッチ２０１、２０３及び２０５は、帯域幅マネージャ１６１により制御される冗長経路に接続されている。スイッチマトリクス２００内の特定の構成スイッチ、例えば、ビデオスイッチ２０１−１が帯域幅許容量に達した場合、かつ他のビデオ信号がＲＦモデム１２１−２にルーティングされる必要がある場合には、帯域幅マネージャ１６１は、追加のビデオ信号をビデオスイッチ２０１−１を通じてルーティングするよりも、該追加のビデオ信号を他のビデオスイッチ、例えばビデオスイッチ２０１−２、などを通じて再ルーティングする。任意の数のルーティングアルゴリズムを用いて、ルーティング機能を実行することにより、スイッチマトリクス２００内の特定のスイッチにおいてデータパケットが損失するのを防ぐことができる。
【００７３】
スイッチマトリクス２００内の１つのレベルに、異なる種類のデータが到達することがある。スイッチマトリクス２００は、必ずしも各レベルで特定の種類のデータを受信するように設計されている必要はなく、むしろ各レベルにおいて特定レベルの帯域幅のデータを受信するように設計されていて、最も高い帯域幅のデータを最低レベルで受信し、中程度の帯域幅のデータを中程度のレベルで受信し、より低い帯域幅のデータをより高いレベルで受信するようにしてもよい。これにより、スイッチマトリクス２００がデータパケットで混雑するのを防ぐことができる。最も高い帯域幅のサービスはスイッチマトリクス２００の低いレベルのみを利用するためである。さらに、ここでは４つのレベルを有するスイッチマトリクス２００を示したが、様々な種類、量及び帯域幅のデータを取り扱うためには、任意のレベル数を用いることができる。受信されたデータは、実際の帯域幅、特定スイッチの実際の使用状況及び予想される使用状況に従って、スイッチマトリクス２００内にルーティングされる。
【００７４】
図３は、通信ネットワーク３００を示すブロック図である。通信ネットワーク３００は、テレビジョン放送周波数帯の配分及びチャンネル割り当てが異なっている点を除いては、通信システム１００と同様である。通信ネットワーク３００において、放送テレビジョンチャンネルは、全テレビジョン放送周波数帯のうち特定の周波数範囲に配分されている。テレビジョン放送周波数帯の残り部分は、ダウンストリームチャンネル及びアップストリームチャンネルを任意の組み合わせで含むデータチャンネルを割り当てるのに利用されている。使用可能なテレビジョン放送周波数帯を５〜８６０ＭＨｚとした実施例では、およそ５４〜５５０ＭＨｚの周波数範囲を放送テレビジョンチャンネルに配分している。５〜４２ＭＨｚ及び５５０〜８６０ＭＨｚの周波数範囲を含む残りの周波数帯は、加入者チャンネルに配分されており、加入者端末１０９に専用の帯域幅を提供する。さらに具体的な実施形態では、５５０〜８６０ＭＨｚの周波数範囲はダウンストリームチャンネルに配分され、５〜４２ＭＨｚの周波数範囲はアップストリームチャンネルに配分される。４２〜５４ＭＨｚの周波数範囲には単向二路通信フィルタが配置される。しかしながら、このような特定の周波数範囲は例示のためのものであり、所望の構成に従って、任意の周波数配分スキームを用いることができる。
【００７５】
図３に示すように、スイッチ１１９は、上記と同様にして各ＲＦモデム１２１と通信する。ＲＦモデム１２１の出力は、分配ポイント１０３のコンバイナ３０３の各入力に供給される。ここで、コンバイナ３０３はコンバイナ１２５と同様に動作する。しかしながら、本実施形態では、放送テレビジョンサーバ３０１の出力は、コンバイナ３０３の他の入力に供給される。放送テレビジョンサーバ３０１は、放送テレビジョン情報を受信し転送するものであるが、ソース１０１の一部であってもよく、分配ポイント１０３内のサーバであってもよい。コンバイナ３０３は、放送テレビジョンサーバ３０１から放送テレビ情報を受信し、該放送テレビ情報を、割り当てられたチャンネル内でＲＦモデム１２１から転送されるソース情報と合成する。具体的には、コンバイナ３０３は、放送テレビジョンチャンネルにＲＦモデム１２１のチャンネルを重ね合わせて、合成電気信号とし、これを光学的トランスミッタ１２７に供給する。光学的トランスミッタ１２７及びノード１０５は、一般的には、上記と同様に動作して、合成された周波数帯を、同軸ケーブル１３７を通じて、加入者端末１０９のそれぞれに送信する。
【００７６】
各加入者端末１０９は、対応するゲートウェイ３３９を含んでいる。ゲートウェイ３３９は各ゲートウェイ１３９と同様に動作するものであり、対応する加入者端末１０９のダウンストリームチャンネルに同調されてソース情報を取得する。しかしながら、ダウンストリームチャンネルのソース情報は、放送テレビジョン情報を含んでいる必要はない。放送テレビジョン情報は、要求されると、通信ネットワーク内で対応するＲＦチャンネルを通じてセットトップボックス１４１に送信される。通信ネットワーク３００では、各ゲートウェイ３３９は放送テレビジョン情報を受信し、さらに合成信号から放送テレビジョン情報を分離し、セットトップボックス１４１に転送するスプリッタとして動作する。
【００７７】
放送テレビジョン情報は、特定の構成例によって、アナログ又はデジタルフォーマットのいずれかである。放送テレビジョン情報がアナログフォーマットである場合、加入者端末１０９−１内に光ケーブル又はリンク３０５−１を備えることにより、ゲートウェイ３３９−１によって割り当てられたチャンネルからアナログテレビジョン信号が、セットトップボックス１４１−１を介さず、テレビ１４３−１に直接提供される。しかしながら、デジタル放送テレビジョン情報の場合には、セットトップボックス１４１−１を用いて、デジタル情報を適切なアナログフォーマットに変換してから、テレビ１４３−１により利用可能となる。
【００７８】
通信ネットワーク３００は、上記と同様にして、対応するチャンネル通じて、ビデオ・オン・デマンド情報を１以上の任意の加入者端末に送信するためのＶＩＤサーバ１１１を含んでいてもよい。しかしながら、ビデオ・オン・デマンド情報は相当量の帯域幅を使用するので、対応するコンピュータ１４７などの他の加入者装置が利用できる帯域幅を減らしてしまう。他の実施形態では、ＶＯＤ及び変調サーバ３１３を備えて、その出力がコンバイナ３０３の他の入力に送信されるようにしてもよい。ＶＯＤサーバ及び変調装置３１３は、テレビジョン放送情報の周波数範囲内又は隣接するチャンネルの範囲内で、ビデオ・オン・デマンド情報を送信する。この目的のためには、任意のダウンストリームチャンネルを用いることができるが、各ゲートウェイ３３９はビデオ・オン・デマンド情報を受信し、これを対応するセットトップボックス１４１に送信することにより、ビデオ・オン・デマンド情報が最終的に対応するテレビ１４３に到達する。このようにして、テレビジョン放送情報の範囲内の又はこれに隣接する選択チャンネルは、各ゲートウェイ３３９によって受信するのに便利である。
【００７９】
図８は、テレビジョン放送情報をフィルタするためのスプリッタ８０１を含む各ゲートウェイ３３９の実施例を示すブロック図である。スプリッタ８０１は、放送テレビジョンソース３０１からのテレビジョン放送情報をフィルタし、光学的インターフェイスモジュール７０７を通じて、放送情報をローカルセットトップボックス１４１又はテレビ１４３に提供する。
【００８０】
通信システム３００は特に、消費者ベースのネットワークにおいて応用可能である。このようなネットワークでは、ケーブルテレビジョンチャンネルが、同軸ケーブル１３７からテレビ１４３及び／又はセットトップボックス１４１までの間、スプリッタなどを通じてさらに変換をする必要なく、直接利用可能であるのが望ましい。また、１以上の加入者端末１０９は、パケット化されたデータチャンネルからテレビジョン放送コンテンツをフィルタするための適切なスプリッタを用いている限りは、ゲートウェイ３３９を備えていなくてもよい。しかしながら、加入者端末１０９がゲートウェイ３３９を備えていない場合には、当該加入者端末１０９からのアップストリーム通信を禁止するか、あるいはこのうようなアップストリーム通信を制限して放送情報が含まれないようにする必要がある。例えば、セットトップボックス１４１からのビデオ・オン・デマンド要求など、制限された量のアップストリーム通信が望ましい場合には、セットトップボックス１４１に制限された送信機能を持たせるか、あるいはセットトップボックス１４１にゲートウェイ機能を組み込むようにする。
【００８１】
図４は、通信ネットワーク４００を示すブロック図である。通信ネットワーク４００は、光学的伝送路を利用している点を除いては、通信ネットワーク１００及び３００のいずれかと同様である。通信ネットワーク４００は、スイッチ１１９と、帯域幅マネージャ１６１と、ワープサーバ１６３とを含んでいる。各ＲＦモデム１２１は光学的トランシーバ４２１（それぞれは４２１−Ｘと表す。但し、“Ｘ”は１からＮまでの正の整数である。）に置き換えられており、各光学的トランシーバ４２１は、光学的トランスミッタ及び光学的受信装置（図示せず）を含んでいる。各光学的トランシーバ４２１は、ＲＦモデム１２１と同様にして、スイッチ１１９と通信する。各光学的トランシーバ４２１は、スイッチ１１９から受信したデータパケットを光学的信号に変換し、該光学的信号を波長分割多重（ＷＤＭ）コンバイナ４２５に供給する。ＷＤＭコンバイナ４２５は、コンバイナ１２５及び光学的トランスミッタ１２７を置き換えたものである。ＷＤＭスプリッタ４３１は、スプリッタ１３１及び光学的受信装置１２９を置き換えたものである。分配ポイント１０３の外部では、ノード１０５はＷＤＭセレクタ４０５に置き換えられている。同軸ケーブル１３７は、各加入者端末１０９に個別にルーティングされた個別の光ファイバケーブル４３７に置き換えられている。各加入者端末１０９は、対応する光ファイバケーブルとのインターフェイスとなる光学的ゲートウェイ４３９（それぞれは４３９−Ｘと表す。但し、“Ｘ”は１からＮまでの正の整数である。）を含んでいる。各加入者端末１０９は、上記の加入者装置１４１〜１５１と同じ又は同様のものを含んでいる。通信ネットワーク４００は、ＨＦＣ実施形態に比べて、より高い帯域幅を実現できるという利点を有する。
【００８２】
各光学的トランシーバ４２１は転送されたパケット化データを光学的信号に変換し、該光学的信号はＷＤＭコンバイナ４２５の各入力に供給される。ＷＤＭコンバイナ４２５は、光学的トランシーバ４２１のそれぞれからの光学信号を光学的に多重化し、合成光学的信号にする。この合成光学的信号は、ＷＤＭコンバイナ４２５により、光ケーブル１３３を通じてＷＤＭセレクタ４０５に送信される。ＷＤＭセレクタ４０５は、合成光学的信号を受信すると、これを個々の光学的信号成分に分離し、適当な光ファイバ４３７を通じて個々の光学的信号を対応する加入者端末１０９に転送する。各光学的ゲートウェイ４３９は光学的トランシーバを含んでおり、該トランシーバは光学的信号を受信するとこれを電気信号に変換し、該電気信号は、上記同様にして様々な加入者装置により利用される。各光学的ゲートウェイ４３９は、上記で光学的通信フォーマットを用いて説明したゲートウェイ１３９及び３３９と同様に動作する。
【００８３】
加入者端末１０９から発信されるデータパケットは、ゲートウェイ４３９により光学的信号に変換されて、対応する光ファイバケーブル４３７を通じてＷＤＭセレクタ４０５に送信される。光ファイバケーブル４３７は、アップストリームケーブル及びダウンストリームケーブルを含む個別の光ファイバケーブルからなるものであってもよい。各光学的ゲートウェイ４３９は、１つの光学的トランシーバ４２１と関連付けられており、光学的ゲートウェイ４３９とセントラルロケーション４０３との間の通信は、特定の割り当てられたチャンネルによるポイントツーポイント通信である。ＷＤＭセレクタ４０５は１以上の信号を受信及び合成し、合成された光学信号を、光ファイバケーブル１３５を通じて、分配ポイント１０３のＷＤＭスプリッタ４３１に送信する。ＷＤＭスプリッタ４３１は合成光学的信号を受信し、該合成光学的信号を個別の成分に分離して、これらを、個別の光ファイバケーブル４３３を通じて、対応する光学的トランシーバ４２１に転送する。各光学的トランシーバ４２１は対応する光学的信号を受信し、これを電気信号フォーマットのデータパケットに変換し、加入者データとしてスイッチ１１９に転送する。
【００８４】
図５は、通信ネットワーク５００を示すブロック図である。通信ネットワーク５００は、スイッチ１１９が光学的スイッチ５０１に置き換えられ、光学的トランシーバ４２１が光学的トランシーバ５２１に置き換えられている点を除いては、通信ネットワーク４００と同様である。光学的トランシーバ５２１は、光学的ノードコネクションを通じて、光学的スイッチ５０１と通信できるように構成されている。光学的スイッチ５０１は、光学的信号によりソースサーバ（図示せず）又はソース１０１と通信し、サーバは光学的通信をサポートするように構成されている。光学的スイッチ５０１は、それぞれ帯域幅マネージャ１６１及びワープサーバ１６３の光学的バージョンである、帯域幅マネージャ５０３及びワープサーバ５０５に接続されている。機能的動作は上記同様である。
【００８５】
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更、代用及び代替を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スイッチングされたヒエラルキー及び割り当てられた加入者チャンネルを含む、本発明の実施例による通信ネットワークのブロック図である。
【図２】
本明細書に記載する通信ネットワーク実施形態とともに用いるスイッチマトリクスの実施例の簡素化ブロック図である。
【図３】
図１に示す通信ネットワークと同様であるが、テレビジョン放送周波数帯及び配分チャンネルが異なる通信ネットワークのブロック図である。
【図４】
図１又は図３のいずれかに示す通信ネットワークと機能において同様であるが、光学的伝送路を用いる点において異なる通信ネットワーク４００のブロック図である。
【図５】
光学的スイッチを含む図４の通信ネットワークのブロック図である。
【図６】
分配ポイントにおけるアップコンバータの数を減らした、図１のＲＦモデム部分における他の実施形態のブロック図である。
【図７】
図１のゲートウェイの実施例を示すブロック図である。
【図８】
テレビジョン放送情報をフィルタするためのスプリッタを含む図３のゲートウェイの実施例を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004500777.tif 000075
【国際調査報告】
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