DE4435769A1

DE4435769A1 - Information system for wideband distribution services and interactive services

Info

Publication number: DE4435769A1
Application number: DE19944435769
Authority: DE
Inventors: Hans-Wilhelm Dipl Ing Beck; Hendrik Dr Ing Keller; Christoph Dipl Ing Weis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-11

Abstract

The information system has at least one wideband subscriber network (KN1,KN2,..KN4), allowing the interactive service information to be transmitted within an additional frequency band above that used for cable television channels. Each network has a number of digital channels (DK1,..DK4), each containing a number of data channels, the video signals for the interactive services digitised and assigned to these data channels, to obtain a uniform traffic loading, with demodulation of a single digital channel at each subscriber terminal (NT).

Description

Um Teilnehmern die Nutzung von interaktiven Diensten wie beispielsweise Fernsehabrufbetrieb (Video on Demand) und auch der herkömmlichen Schmalbanddienste, wie beispielsweise ISDN zu ermöglichen, werden zur Zeit verschiedene Netzstrukturen und Systeme diskutiert. Besonders attraktiv sind Lösungen, bei denen vorhandene Netze weiter verwendet werden können.To help participants use interactive services such as for example TV on demand (video on demand) and also conventional narrowband services such as ISDN different network structures are currently being made possible and systems discussed. Solutions are particularly attractive where existing networks can continue to be used.

Entsprechende Überlegungen wurden auch bereits erwogen und sind aus der Patentschrift DE 32 07 022 C2 bekannt. Bei dem beschriebenen Informationsabrufsystem wird als Breitbandnetz beispielsweise ein Breitband-ISDN-Netz verwendet und außerdem ein schmalbandiges Dialognetz, über das nicht nur schmalban dige Information abgerufen werden kann, sondern daß auch zur Steuerung des Abrufs von Breitbandinformation (Fernsehprogrammen) dient.Appropriate considerations have already been considered and are known from the patent DE 32 07 022 C2. In which Information retrieval system described is called a broadband network for example, a broadband ISDN network used and also a narrow-band dialog network over which not only narrow-band information can be called up, but also for Control the retrieval of broadband information (Television programs) is used.

Ein anderes Breitbandnetz stellen die Netze für Kabelfernseh programme dar. Diese Netze sind teilweise mit Lichtwellenlei tern und teilweise mit Koaxialkabel aufgebaut. Wegen der ungünstigen Frequenzeigenschaften der Koaxialkabeln ist eine Übertragung von analogen Signalen in Frequenzbereichen ober halb des Kabel-TV-Frequenzbandes problematisch. Auch scheint der Frequenzbereich unterhalb des Frequenzbandes der Kabel- TV-Programme für eine Übertragung vom Teilnehmer in Aufwärts richtung zukünftig nicht auszureichen, da das Netz vermehrt für den Dialogverkehr, beispielsweise von Rechnern, Faxgera ten und anderen Endgeraten genutzt werden wird. Von großer Bedeutung für die Akzeptanz eines solchen Systems sind aber dessen Benutzungsgebühren und damit dessen Kosten.The cable TV networks represent another broadband network programs. These networks are partly with fiber optic cables tern and partially constructed with coaxial cable. Because of the unfavorable frequency characteristics of the coaxial cables is one Transmission of analog signals in frequency ranges above half of the cable TV frequency band problematic. Also seems the frequency range below the frequency band of the cable TV programs for transmission from the subscriber upwards Direction not sufficient in the future because the network is increasing for dialog traffic, for example from computers, fax machines ten and other end devices will be used. Great However, are important for the acceptance of such a system its usage fees and thus its costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Informationssystem anzuge ben, daß die vorhandenen Netzstrukturen nützt und auch für künftige Entwicklungen eine ausreichende Übertragungskapazi tät zum und vom Teilnehmer zur Verfügung stellt.The object of the invention is to provide an information system ben that the existing network structures are useful and also for future developments have sufficient transmission capacity to and from the participant.

Diese Aufgabe wird durch ein Informationssystem nach Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by an information system according to claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are in the subclaims specified.

Jeder Teilnehmer ist - entsprechend seinen Endgeraten - über mehrere einem Digitalkanal zugeordnete (virtuelle) Daten kanäle angeschlossen. Vorteilhaft ist die Zusammenstellung von Teilnehmern zu Teilnehmergruppen, die - entsprechend ihrem Gesamtbedarf an Übertragungskapazität - einem Digital kanal zugeordnet werden. Hierdurch erfolgt nicht nur eine gleichmaßige Auslastung der einzelnen Digitalkanale, im Bedarfsfall wird auch die maximal mögliche Gesamtübertra gungskapazität in dem jeweiligen Breitbandteilnetz genutzt. Außerdem wird auch der Aufwand in den einzelnen Teilnehmer abschlußeinheiten reduziert, da in jeder Netzabschlußeinheit nur Daten eines Digitalkanals für einen oder mehrere ange schlossene Teilnehmer durch Demodulation rückgewonnen werden. Die Demodulation von mehreren Digitalkanälen ist wesentlich einfacher als die eines alle Digitalkanäle umfassenden Kanals.Each participant is - according to his end devices - over several (virtual) data assigned to a digital channel channels connected. The compilation is advantageous from participants to participant groups - accordingly their total need for transmission capacity - one digital assigned to the channel. This doesn't just do one uniform utilization of the individual digital channels, in If necessary, the maximum possible total transfer is also made capacity in the respective broadband subnet. In addition, the effort in the individual participants termination units reduced, because in each network termination unit only data of a digital channel for one or more specified closed participants can be recovered by demodulation. The demodulation of several digital channels is essential easier than that of all digital channels Channel.

Die korrekte Zuteilung der Digital- und Datenkanäle kann durch Cross-Connectoren in den Anschlußeinheiten und/oder in den Umsetzer-/Verstärkerstellen erfolgen.The correct allocation of digital and data channels can through cross-connectors in the connection units and / or in the converter / amplifier points.

Eine Zuordnung eines Teilnehmers zu einen weniger ausgelaste ten Digitalkanal erfolgt, wenn seine angeschlossenen Endge räte keine aktive Verbindung unterhalten. Durch Handshaking prozeduren wird sichergestellt, daß die Verbindung zwischen Netzabschlußeinheit und der Verstärkerstelle nicht verloren geht.An assignment of a participant to a less busy one th digital channel takes place when its connected end advises no active connection. Through handshaking procedures ensures that the connection between Network termination unit and the amplifier point are not lost goes.

Für die Steuerung der Vermittlungseinheiten, Umsetzer- /Verstärkerstellen und "intelligenten" Teilnehmerabschluß einheiten sind in den Digitalkanalen Steuerkanäle einge bettet.For the control of the switching units, converter / Amplifier stations and "intelligent" subscriber termination units are integrated in the digital channels control channels beds.

Die Verwendung des ATM-Verfahrens ermöglicht eine optimale flexible Zuteilung von benötigten Übertragungskapazitäten.The use of the ATM method enables an optimal one flexible allocation of required transmission capacities.

Vorteilhaft ist auch eine Zuordnung von Datenkanälen zu Aufwärts-Digitalkanälen entsprechend der Zuordnung der Daten kanäle zu den Abwärts-Digitalkanalen. Hierdurch wird der Verstärkerstelle und damit der Anschlußeinheit automatisch signalisiert, welches zusammengehörende Paar der Frequenz bänder von der jeweiligen Anschlußeinheit genutzt wird. Zumindest bei den Dialogkanälen kann davon ausgegangen wer den, daß eine gleichmäßigere Auslastung auch bei den Rück kanälen erfolgt und Engpässe bei der Übertragungskapazität so eher vermieden werden.An assignment of data channels is also advantageous Upward digital channels according to the assignment of the data channels to the downward digital channels. This will Amplifier point and thus the connection unit automatically signals which related pair of frequency tapes is used by the respective connection unit. At least with the dialog channels, it can be assumed who that a more even utilization also with the back channels and bottlenecks in transmission capacity rather be avoided.

Da zunächst in Aufwärtsrichtung deutlich weniger Übertra gungskapazität als in Teilnehmerrichtung benötigt wird, ist - bei einem unempfindlichen Modulationsverfahren - ach die Verwendung eines ATM-Kanals mit den Netzabschlußeinrichtungen zugeordneten virtuellen Kanälen möglich.Since there is initially significantly less transmission in the upward direction capacity than is required in the direction of the participant - with an insensitive modulation method - oh the Use of an ATM channel with the network termination facilities assigned virtual channels possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren näher beschrieben.An embodiment of the invention is based on figures described in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Informationsnetzes, Fig. 1 shows the basic structure of an information network,

Fig. 2 die für die Erfindung relevanten Netzabschlüsse und Fig. 2 shows the invention-relevant network terminations and

Fig. 3 ein Frequenzschema für Abwärts- und Aufwärtskanäle. Fig. 3 shows a frequency scheme for down and up channels.

In Fig. 1 ist ein Breitbandinformationsnetz dargestellt. Eine Videoabrufzentrale VS und eine Fernsprechanschlußeinheit VH, über die die Verbindung zum herkömmlichen Telefonnetz TN hergestellt wird, sind über eine ATM-Vermittlung(Asynchroner Transfer Mode)und ein ATM-Netz mit einer Anschlußeinheit CU verbunden. Über eine Kopfstation HD können Kabelfernsehsigna le und Tonsignale in ein optisches Breitbandnetz PON einge speist werden. Über dieses Netz sind über mehrere Umsetzer- /Verstärkerstellen HUB an die Anschlußeinheit CU angeschal tet, und an die Umsetzer-/Verstärkerstellen sind wiederum mehrere (n) mit Koaxialkabeln aufgebaute Breitbandteilnetze KN1, KN2, KNn . . . angeschlossen. An jedes Breitbandnetz UK sind über Netzabschlußeinheiten NT jeweils ein oder auch mehrere Teilnehmer TL mit unterschiedlichen Endgeräten, wie über Anschlußgeräte STB (Set-Top-Box) angeschaltete Fernseh empfänger TV, Rechner CPE und Fernsprecher FS, angeschlossen.In Fig. 1, a broadband data network is shown. A video call center VS and a telephone line unit VH, via which the connection to the conventional telephone network TN is established, are connected to a line unit CU via an ATM switch (Asynchronous Transfer Mode) and an ATM network. Via a head-end station HD, cable television signals and sound signals can be fed into an optical broadband network PON. Via this network, several converter / amplifier stations HUB are switched to the connection unit CU, and to the converter / amplifier stations are in turn several broadband sub-networks KN1, KN2, KNn constructed with coaxial cables. . . connected. To each broadband network UK one or more subscribers TL with different end devices, such as via connection devices STB (set-top box) connected television receiver TV, computer CPE and telephone FS, are connected via network termination units NT.

Die Übertragung zwischen der ATM-Vermittlung ATV und der Anschlußeinheit CU erfolgt im ATM-Mode. Von der Anschlußein heit CU können die Kabelfernsehsignale und Tonsignale analog in das optische Breitbandnetz PON eingespeist zu den Netzab schlußeinheiten NT übertragen werden. Die Signale der interaktiven Dienste werden dagegen digitalisiert und in einem Zeitmultiplexverfahren oder - günstiger - im ATM-Ver fahren übertragen. Die Datenrate von Videosignalen wird durch Datenreduktion stark verringert. Zur Übertragung wird außer dem ein Bandbreite sparendes Modulationsverfahren eingesetzt. Das Übertragungsprinzip kann zwischen Umsetzer- /Verstärkerstelle und Netzanschlußstellen NT beibehalten werden.The transmission between the ATM switch ATV and the Connection unit CU takes place in ATM mode. From the connection unit CU can the cable television signals and audio signals analog fed into the optical broadband network PON to the networks terminating units NT are transmitted. The signals of the interactive services are digitized and in a time-division multiplex method or - cheaper - in ATM Ver drive transfer. The data rate of video signals is determined by Data reduction greatly reduced. For the transfer will be which uses a bandwidth-saving modulation method. The transmission principle can be used between / Maintain amplifier and network connection points NT will.

In Fig. 2 sind für die Erfindung relevanten Netzabschnitte, insbesondere das koaxiale Breitbandnetz KN1, genauer darge stellt.In Fig. 2 in particular, the coaxial broadband network KN1, more Darge for the invention relevant portions network, provides.

Von der Umsetzer-/Verstärkerstelle HUB werden in das Breit bandnetz KN1 entsprechend Fig. 3 die Kabelfernsehprogramme CATV (zunächst) analog eingespeist. Im darüberliegenden weiteren Frequenzband werden Datenkanäle der interaktiven Dienste, hier vier Digitalkanälen DK1 bis DK4 zugeordnet, übertragen. In jedem dieser Abwärts-Digitalkanäle können aufgrund einer Mehrstufenmodulation (Mehrfach-Amplituden- und Phasenmodulation QAM) beispielsweise 155 Mbit/s übertragen werden. Dies ist ausreichend für eine große Anzahl von Fern sehkanälen und weiteren Ton-, Datenkanälen sowie einen Steuerkanal (oder Steuerkanälen). Andere Breitbandteilnetze BK2 und BK3 werden durch andere Digitalkanäle - in Fig. 1:
DK5 bis DK12 - versorgt.From the converter / amplifier point HUB, the cable television programs CATV (initially) are fed analogously into the broadband network KN1 according to FIG. 3. In the further frequency band lying above, data channels of the interactive services, here assigned four digital channels DK1 to DK4, are transmitted. 155 Mbit / s, for example, can be transmitted in each of these downward digital channels on the basis of a multi-stage modulation (multi-amplitude and phase modulation QAM). This is sufficient for a large number of television channels and further sound, data channels and a control channel (or control channels). Other broadband subnets BK2 and BK3 are through other digital channels - in Fig. 1:
DK5 to DK12 - supplied.

Über jede der Umsetzer-/Verstärkerstellen HUB werden nun jeweils in ein Breitbandteilnetz - dargestellt ist das Breit bandteilnetz KN1 - eine Gruppe dieser Digitalkanäle DK1 bis DK4 den Teilnehmern TL in diesem Breitbandteilnetz zugeord net; so wird der erste Digitalkanal DK1 durch die Netzab schlußeinheiten den Teilnehmern TL1 und TL2 zugeordnet, der zweite Digitalkanal DK2 dem Teilnehmer TL3 usw. Sind nun die Digitalkanäle nicht gleichmäßig ausgelastet, dann erfolgt eine Neuzuordnung der Teilnehmer zu den Digitalkanälen.About each of the converter / amplifier points HUB are now each in a broadband subnet - the broad is shown band subnetwork KN1 - a group of these digital channels DK1 to DK4 assigned to the subscribers TL in this broadband subnet net; the first digital channel DK1 is switched off by the network end units assigned to participants TL1 and TL2, the second digital channel DK2 the subscriber TL3 etc. Are now the Digital channels are not used evenly, then occurs a reallocation of the participants to the digital channels.

Steht beispielsweise für den Teilnehmer TL2 im Digitalkanal DK1 nicht mehr genügend Übertragungskapazität zur Verfügung, so wird er über die Umsetzer-/Verstärkerstelle CU dem Digi talkanal DK2 zugeordnet, wobei die Netzabschlußeinheit NT auf diesen neuen Digitalkanal umgeschaltet werden muß, um dessen Demodulation durchzuführen.For example, stands for subscriber TL2 in the digital channel DK1 no longer has sufficient transmission capacity, so it is the Digi Talkanal DK2 assigned, the network termination unit NT this new digital channel must be switched over to Perform demodulation.

Vor der Umschaltung muß, z. B. durch eine Handshaking-Proze dur, sichergestellt werden, daß sowohl die dem Teilnehmer zugeordnete Netzabschlußeinheit NT als auch über seine Umset zer-/Verstärkerstelle HUB die einspeisende Stelle bzw. eine Cross-Connect-Einrichtung, im Ausführungsbeispiel die Anschlußeinheit CU, von der Umrangierung informiert sind.Before switching, z. B. by a handshaking process dur, ensure that both the participant assigned network termination unit NT and its implementation Zerub / amplifier point HUB the feeding point or a Cross-connect device, in the exemplary embodiment Connection unit CU, informed of the rearrangement.

Ein störungsfreies Umrangieren setzt voraus, daß zum Zeit punkt des Umschaltens keine Daten mit dem betroffenen Teil nehmer TL2 ausgetauscht werden. Erst dann erfolgt die Umschaltung auf den neuen Digitalkanal in allen relevanten Einrichtungen zum selben Zeitpunkt, so daß über einen Steuer kanal gleich wieder eine Verbindung hergestellt werden kann.A trouble-free rearrangement presupposes that at the moment point of switching no data with the affected part subscriber TL2 can be replaced. Only then does the Switch to the new digital channel in all relevant Facilities at the same time so that about a tax channel can be re-established immediately.

In Aufwärtsrichtung kann für die Steuer- und Informationska näle eine feste Zuordnung in einem Aufwärtskanal UK getroffen werden oder - günstiger - die Übertragung ebenfalls im ATM-Verfahren erfolgen.In the upward direction, the tax and information ca a fixed assignment in an uplink channel UK become - or cheaper - the transfer also in ATM procedures take place.

Es ist jedoch auch möglich, hier eine den abwärts gerichteten Digitalkanälen entsprechende Zuordnung zu treffen und den zur Verfügung stehenden Aufwärtskanal UK in die gleiche Anzahl von Aufwärts-Digitalkanälen UK1, . . . , UK4 zu unterteilen, da so automatisch der von der Netzabschlußeinrichtung ausge wählte Digitalkanal signalisiert wird (dies kann sonst im Steuerkanal erfolgen) und auch eine gleichmäßige Auslastung dieser Datenkanäle wahrscheinlich ist.However, it is also possible to use the one facing downwards Digital channels to make the corresponding assignment and the Available upward channel UK in the same number of upward digital channels UK1,. . . To subdivide UK4 since so automatically from the network termination device selected digital channel is signaled (this can otherwise be in the Control channel) and even utilization of these data channels is likely.

Claims

1. Information system for broadband distribution services and interactive services with at least one broadband sub-network (KN1, KN2,... KN4) to which subscribers' terminals (TL1, TL2,...) Are connected via network connection units (NT) and in which above the frequency band For the transmission of cable television channels (CATV), a further frequency band is provided for the transmission of information from the interactive services, characterized in that
that multiple broadband channels (DK1,... DK4) are formed in each broadband subnetwork (for example KN1) for transmission in the subscriber direction in this further frequency band, which can each contain several data channels,
that video signals of the interactive services are digitized and transmitted with reduced data within these digital channels (DK1... DK4),
that according to the determined need for transmission capacity, the most uniform possible utilization of the digital channels (DK1... DK4) by assigning the participants (TL1, TL2,...) to the individual digital channels (DK1,..., DK4) and
that only one of the digital channels (e.g. DK1) is demodulated in each network termination unit (NT).

2. Information system according to claim 1, characterized, that a reallocation from one of the participants (TL1,...) to one of the other digital channels (e.g. KN2) takes place if none of his end devices maintains a connection.

3. Information system according to claim 1 or 2, characterized in that
that various broadband networks (KN1, KN2,... KNn) are connected to the optical broadband network (PON) via a converter / amplifier point (HUB) and
that in each broadband subnet (KN1) except the cable television channels (CATV) only the digital channels (DK1,..., DK4) from several digital channels (DK1 to DK12) transmitted to the repeater station (HUB) are fed, which are in this broadband subnet ( KN1) are required.

4. Information system according to one of the preceding claims che, characterized, that the individual subscriber (TL1, TL2,...) in an above of the downward digital channels (DK1 to DK4) are upward channels nal (UK) fixed upward data channels including at least are assigned to a control channel.

5. Information system according to one of claims 1 to 3, characterized, that the participants (TL1, TL2,..) in the same way as the Downward digital channels (DK,..., DK4) Upward digital channels (UK1,..., UK4) within the upward channel (UK) are.

6. Information system according to one of claims 1 to 3, characterized, that the up data channels as virtual channels one as ATM channel designed upward channel (UK) are formed.

7. Information system according to one of the preceding claims che, characterized, that in each digital channel (DK1,...) at least one Steuerka nal is provided.