CN1133663A - 用于同时双向传输视频带宽信号的局域网 - Google Patents

Abstract

用于同时、双向传输视频带宽信号的局域网包含一个经济的交换矩阵。

Description

用于同时双向传输视频带宽信号的局域网

本发明涉及局域网，特别是涉及用于同时双向传输视频带宽信号的局域网。

可传输视频带宽信号的局域网是已经知道的。

图1-3示出一些先有技术的网络。图1中，有一个集线器10，该集线器包含一个中央处理器和N×N交叉点接线器，N是连接到该集线器10的用户通路18的数目(输入的数目及输出的数目)。集线器10中的N×N交叉点接线器允许集线器10上的所有的用户12彼此通信，但是它仅限于N个用户。

图2示出图1的设置可扩大到包含更多用户的一种方式。在这种设置中，三个用户12已经从每一个集线器10除去，其它用户端口用于沿着通路14连接其它集线器10。以这种方式，可彼此连接更多的用户，但是可连接到这一系统上的用户的个数是有一个限度的，因为每当添加一个新的集线器时，一个用户必须从所有其它集线器上除去。

图3示出多个集线器10通过将它们沿通路16连接到一个总线20的而能够相互连接的一种方式。以这种设置，连接到左边的集线器10A的用户12A与连接到右边的集线器10C的用户12C，可通过沿着各自至集线器10A的通路18A，沿着至总线20的通路16A传输一个信号而能够彼此进行通信，其中该信号占据了沿整个总线20的一个信道，该信号通过沿着至集线器10C的通路16C并然后到用户12C可被用户12C接收。这种设置的局限在于，一旦总线20上的所有信道被全部占用，则不能再有另外的信号从集线器到集线器传输。如果在用户12A与用户12C之间在信道1上正在举行电视会议，则用户12F与12G(页面右侧之外)不能同时在信道1上举行电视会议。

图3的设置在每一集线器10和总线20之间的连线16数目上也有严格的限制，使得如果集线器10A与总线20之间只有一个连线16A，则在任何一个时刻只能由用户12A使用总线20的一个信道。这意味着，如果用户12A与用户12C在信道1上举行一个电视会议，那么另一个用户12A就不能同时在总线20的另一个信道上观看电视。为了向总线20提供更多的连线，用户12将不得不从集线器10除去，这又限制了网络的功能。

先有技术的另一个问题在于，如果它们使用双绞线，则它们在信号衰减到不能使用之前所能够传送信号的距离是非常有限的。

本发明提供了一种非常通用且价钱合理的用于同时双向传输视频带宽信号的局域网。

本发明提供了可用于电视会议、录像带或者摄像机的遥控及观看等的局域网。

本发明提供了允许信道分割的局域网，使得信号可以在一个交换矩阵停止并由另一个在同一信道上向下一个交换矩阵传播的信号替代。这允许比普通的同一信号在给定的信道上传输给所有的用户的典型总线做法有更大的灵活性。

本发明还提供了用于自动平衡信号以补偿信号衰减，使得信号可通过双绞线进行长距离传送。

图1是先有技术中已知的星形结构网络的示意图；

图2是先有技术的网络结构另一类型的示意图；

图3是先有技术的总线网络结构的示意图；

图4是根据本发明所构成的网络示意图；

图5是图4的一些网络交换性能的简略的概念化表示；

图6是表示图4的一些网络交换性能的简略的概念化表示；

图7是表示本发明交换矩阵的一个最佳实施例的示意图；

图7A是类似于图7的示意图，但是示出了与矩阵中的转换器连接的中央处理器(CPU)；

图8是表示图7的交换矩阵如何被相互连接以增加更多上行与下行信道的示意图；

图9是信号离开图4的在双绞线上的集线器时所经过的简略的电路图；

图10是信号到达图4的在双绞线上的集线器时所经过的简略的电路图；

图11是表示在本发明的网络中，在双绞线上信号如何从一个双绞终端模块传输到另一个双绞终端模块的最佳实施例；

图12是表示通过一个集线器(包含交换矩阵)从一用户接口到另一个用户接口的视频、音频及数据信号流的图示；

图13是表示直接从用户接口到用户接口的视频、音频及数据信号流的图示；

图14是表示通过一个集线器从一用户接口到另一个用户接口的视频、音频及数据信号流的本发明的另一实施例的图示；

图15是表示图14的集线器中的矩阵交换系统的图示；图16是表示图15的用户交换系统部分的细节的图示；

图17是表示图15的信道交换系统部分的细节的图示；

图18是表示图15的信道双绞线接口部分的细节的图示；

图19是表示图14的频率耦合器及共模—差模(common-to-differential-mode)转换器的细节的图示；

图20是表示图14的双绞终端模块接收部分、频率分离器、及频移键控调制器的图示；

图21是表示通过一个集线器从一用户接口到另一个用户接口的视频、音频及数据以及高速数字数据信号流的本发明的另一实施例的图示；

图22是类似于图21的本发明的另一实施例的图示，所不同在于与视频、音频及数据一样高速数字数据通过同一矩阵交换系统；

图23是表示两组直接地从一个用户接口到另一用户接口的视频、音频及数据信号流的本发明的另一实施例的图示；

图24是表示直接地从具有外部数字接口的一用户接口到另一个用户接口的视频、音频及数据以及高速数字数据信号流的本发明的另一实施例的图示；以及

图25是表示直接地从具有内部数字接口的一用户接口到另一个用户接口的视频、音频及数据以及高速数字数据信号流的本发明的另一实施例的图示。

根据本发明的一个网络的第一实施例的一个例子示于图4。在这一设置中示出了几个交换集线器100A到F。每一集线器100具有几个用户102，沿着通路104连接到它们的集线器100。每一集线器100包含一个中央处理器以及多个互连的交叉点开关以形成一矩阵，这将在以下详述。在该最佳实施例中，如同以下将要说明的，集线器100也对信号进行某些处理。

图4中所示的装置通过沿节点间通路106增加更多的集线器能够继续增加更多的用户。如同图3的总线20那样，节点间通路106允许增加更多的集线器，但是因为每一集线器内部交换矩阵功能，它具有增加的优点，它可对于由通路106所传送的信道进行分割，使得沿集线器100A与100B之间的节点间通路106AB的信道1上所载的信号不同于沿集线器100B与100C之间的节点间通路106BC的信道上所载的信号。这意味着，每一信道沿其长度可传送各种不同的信号，因而大大增加了由给定网络规模所能够传送的信号数目。除了节点间通路106之外，还有用于传送数字信号的位于集线器100之间的节点间数字链路103。稍后将详述该节点间数字链路103的目的。

在图2所示的先有技术的网络中，从一个集线器到另一个集线器的每一连接与用户连接是相同的。于是如果一个集线器适配于连接到十个其它的集线器和六个用户(十六个输入和十六个输出)，则该集线器必须包含16×16个交叉点开关(带有256个开关点)。

在图3所示的先有技术的网络中，如果总线20带有64个信道，每一集线器10具有到所有64个信道的通路，并且每一集线器10具有处理16个用户的容量，则根据先有技术的原理，每一个集线器10必须具有(16＋64)×(16＋64)交叉点开关(80个输入乘八十个输出)，或一个其中具有6400个开关点的开关。

本发明的集线器100中交换矩阵不同于先有技术在于，它规定了用户、上行通路及下行通路，并提供了优化这些通路的功能同时使得开关点的数目变得最少的开关。如图4所示，上行通路及下行通路是节点间的通路106。例如，对于矩阵100C，上行通路可以是通路106BC，而下行通路可以是通路106CD。用户是用户102C。如该图所示，用户102包含一个用户接口，并且不论什么外部装置都连接到该用户接口上，诸如多媒体计算机终端，摄像机，录像机，磁带录音机，视频监视器，或者其它产生或接收信号的装置等。在该网络的首端或者在该网络中的某一节点间通路106处还可能有一个用于向网络引入诸如有线电视信道的信号源120。在每一集线器100上还可以有数字端口，以便使得集线器100除了连接到节点间通路106之外还能够由数据链路103互连。

图5和6概括了集线器100B内的交换矩阵的交换性能。先看图5，对于给定的任何直接连接到集线器100B的用户102B(称为用户102B-1)，当用户102B-1向集线器100B发送一信号时，该集线器100B内的交换矩阵对于这一信号进行三个独立类型的交换作用。它可向任何一个或者多个上行通路106AB发送该信号或者不向任何上行通路发送该信号(第一类型交换作用)。它可向任何一个或者多个连接到同一集线器100B的用户102B发送该信号或者不向该集线器上的任何用户102B发送该信号(第二类型交换作用)。第三，它可向任何一个或者多个下行通路106BC发送该信号或者不向任何下行通路发送该信号(第三类型交换作用)。这三个交换作用是独立的，因而用户102B-1可以同时作这所有的三件事-即，发送同一信号到同一集线器上的其它用户，发送该信号上行，以及发送该信号下行。对于任何给定的用户，所有这些交换作用可以在任何给定的时刻接通或者断开。

图6表示当用户102B-1接收来自集线器100B的信号时。它又显示出三种不同的交换作用。该用户102B-1可以在接收来自其它任何用户之一的信号时，能够接收来自任何上行通路的一个信号，或者可以接收来自任何下行通路的一个信号。虽然这些交换作用也是独立的，集线器100B中的中央处理器(CPU)的智能将只允许单一用户通路在一个时间接收来自一个信号源的信号，以免信号的混杂。

图5和6所示的设置对于连接到集线器100B的每一用户102B都是正确的，于是在每一用户102B与其它每一用户102B之间、在每一用户102B与每一上行通路106AB之间、以及在每一用户102B与每一下行通路106BC之间都实际存在着双向通—断开关。在一个单交换矩阵中这三种不同的交换作用的效应是信道分割。这意味着，例如从下行通路来到集线器100B的一个信号可在集线器100B处停止并由来自用户102B的一个信号代替。这在图3所示的先有技术的总线结构中是不可能的。在诸如图2所示的网络中这似乎是可能的，但是该网络由于其结构而在规模上必然受到严重的限制。

例如，本发明中，对于同一个用户102C通信的一个用户102A将占用沿通路106AB与106BC的一个信道，但是该信道在其它节点间通路中将又是开放的，诸如106CD，106DE，106EF，等等，于是例如同一个信道还可由用户102D使用与用户102F通信。

在图3的先有技术的总线设置中，在集线器处的上行通路与下行通路之间是没有区别的。对于总线20，从每一集线器10仅存在一个上行通路或者一个下行通路—而不是两者。图3中的集线器10B开关可向总线20发送信号并接收来自该总线20的信号。它不能停止信号沿总线20的传输或者以一个不同的信号代替沿总线20传输的一个信号。分割信道的能力给予本发明对于固定规模的节点间通路106以及固定规模的交换矩阵100以很大的灵活性。

例如，在本发明的一个实施例中，每一集线器100能够连接到16个不同的用户，64个上行通路，和64个下行通路。在先有技术的总线设置中，如果在总线20上有64个不同的通路，则这将是能够通过该网络传输的信号的最大的数目。然而，在本发明中，由于集线器100A与集线器100B之间的64个通路106AB可以传送与来自由集线器100B与100C之间的64个通路106BC所传送的那些不同的信号，而这些信号又可以不同于沿集线器100C与100D之间的64个通路沿64个通路106CD所传送的信号，故远多于64个的不同的信号可沿该网络在任何给定的时间传输。于是，由本发明的集线器100中的交换矩阵使之成为可能的信道分割大大增加了超过先有技术的总线设置的给定规模的信号传送硬件的容量。

如果图3的先有技术的集线器10是这样制成的，使得它们能够分割沿总线20行进的信道，那么根据先有技术的原理，这就是必须存在一个N×N交叉点开关，N是进出该集线器的通路数目，每一集线器将不得不包含大量的交叉点开关，这使得它过于昂贵。例如，参见图3的网络，如果使得每一集线器10处理16个用户并使得集线器20传送64个信道上行和64个信道下行，则集线器10中的交叉点开关将必须为(16＋64＋64)×(16＋64＋64)，或者是具有20，736的开关点的一个交叉点开关。然而，图7所示的本发明的较佳实施例，通过规定上行端口，下行端口，以及用户端口，并设置多个交叉点开关以满足这种设置所必须的功能，则仅需要八个插件板，每一个有6个8×16个交叉点开关，即6144个开关点(开关点数目的减小大约为70％)。这将在以下进一步详述。。在图4所示的本发明的较佳实施例中的每个矩阵盒或集线器100，包括一个中央处理器并包括除了如上描述的交换功能以外的功能，这些功能将在后面详细描述。现在，我们将更为仔细地专门考察矩阵盒或集线器100的交换功能。在图4所示的本发明的较佳实施例中，每个矩阵盒或集线器100包括图7所示的几个交换矩阵200。图7所示的交换矩阵200配置为与八个双向上行通路202(信道1-8)、八个双向下行通路204(信道1-8)，16个用户输入通路206(TX用户1-16)，以及16个用户输出通路208(RX用户1-16)进行通信。配置矩阵200和所有的通路以能够处理视频带宽。

如图7所示的交换矩阵200的一个较佳实施例，包括六个8×16交叉点开关210，212，214，216，218，220。一个可被使用的交叉点开关的例子是Harris模型CD22M3494。每一个交叉点开关具有八个Y坐标和十六个X坐标以及用于连接到控制该开关的中央处理器的连接引线脚。在图7的左上角的上行交叉点开关210具有其连接到八个双向上行信道的Y坐标(对应于节点间通路106)，具有其连接到八个左到右通路211的第一八个X坐标(X0-X7)，和其连接到八个右到左通路213的第二八个X坐标(X8-X15)。

在图7的右上角的下行交叉点开关212类似地具有其连接到八个双向下行通路204的Y坐标(对应于另外的节点间通路1 06)。其第一八个X坐标连接到八个左到右通路211，并且其第二八个X坐标连接到八个右到左通路213。上行和下行交叉点开关210，212之间的十六个通路的方向由多个放大器/缓存器222确定，这种多放大器/缓存器有诸如共线性(Comlinear)模型CLC 414或者线性技术(Linear Technology)模型LT 1230。

第一传输交叉点开关214具有其连接到上行和下行交叉点开关210，212之间的八个左到右通路211的Y坐标，及其连接到十六个用户输入206(TX用户1-16)的X坐标。如同稍后将说明的那样，用户输入信号在它们到达集线器100的时刻与它们到达用户输入点206的时刻之间被处理。

第二传输交叉点开关220具有其连接到上行和下行交叉点开关210，212之间的八个右到左通路213的Y坐标，及其连接到十六个用户输入206(TX用户1-16)的X坐标。

第一接收交叉点开关216具有其连接到八个右到左通路213的Y坐标及连接到十六个到用户208(RX用户1-16)的输出点的X坐标。而且如同将在下面说明的那样，到用户的信号将在它们离开输出点208的时刻和它们到达集线器100上的用户输出端口的时刻之间被处理。

第二接收交叉点开关218具有其连接到八个左到右通路211的Y坐标及连接到十六个到用户208(RX用户1-16)的输出点的X坐标。

如同以上所述，对于每一进入和离开矩阵200的信号，有几种交换的可能性。一些例子列出如下：

1.来自一个用户并到另一个用户的信号。

我们假设User 1正在向矩阵200发送一个信号。该信号到达TX用户1点，该用户点与第一传输开关214的XO引线脚以及第二传输开关220的XO引线脚通信。通过传输开关214、220之一该信号可以到达另一个用户。如果它通过第一传输开关214，它将终止在左到右通路211之一上，然后将通过第二接收交叉点开关218，并通过该用户的RX用户点到达所选择的用户。如果它通过第二传输开关220，它将终止在右到左通路213之一上，将进到第一接收开关216，并然后通过该用户的RX用户点输出到所选择的用户。如果希望发送该信号到多于一个用户，那么适当的接收开关216与218可将单一左到右或者右到左通路上的信号同多个RX User点连接。

2.来自一个用户并到一个上行通路的信号。

仍然是用户1向矩阵盒100发送一个信号，并且该信号被处理，然后在TX用户1点被接收。这个信号为了能够到达一个上行通路，它必须通过第二传输开关220，该开关将该信号置于一个右到左通路213上，其中该信号进入上行开关210的引线脚X8-X15之一并在该开关的Y引线脚之一离开而到节点间通路106上的一个上行信道。当然，如果需要(虽然并不象是这样)该上行开关210可被命令发送该信号到多于一个上行信道上，因为上行通路是要被保留的。而且来自用户1的信号可在它如同在上面1中所述那样到达另一用户的同时进到一个上行通路。

3.来自一个用户并到一个下行通路的信号。

来自U用户1的该信号将必须通过第一传输开关214，从而它终止在一个左到右通路211上。它然后到达下行开关212的引线脚X0-X7之一并通过Y引线脚之一离开该开关212。

4.来自一个上行通路并到一个用户的信号。

来自上行通路的信道1的一个信号通过Y引线脚之一到达上行开关210并通过X0-X7引线脚之一离开而到左到右通路211上。然后它由第二接收开关218接收，在此它是通过该开关的Y引线脚之一进入的。然后它通过一个或者多个X引线脚离开该开关通过RX用户点208而到一个或者多个用户。又，该信号在用户1的信号通过矩阵200的同时可由一个或者多个用户接收。例如，用户1在它向该矩阵发送信号的同时能够从一个上行通路接收一个信号，或者用户2在用户3正在接收一个上行信号的同时能够接收用户1的信号。然而软件将会防止用户2同时从两个不同的信号源接收信号。

5.来自一个上行通路并到一个下行通路的信号。

使同一信道1输入至上行开关210，该信号将通过第一八个X引线脚(X0-X7)之一又离开该上行开关210，将到达左到右通路211之一，并将通过第一八个X引线脚(X0-X7)之一进入下行开关212，并将通过下行开关212的Y引线脚之一离开而到下行信道204之一。它能够通过作为信道1的Y0引线脚离开，或者它能够通过作为另一信道的另一引线脚离开。而且，这显示出信道分割对于增加系统的容量是有效的。进入作为信道1的的矩阵200的一个信号可离开作为另外某个信道，使得信道1通路在网络的下行通路部分另作它用。

6.来自一个下行通路到一个用户的信号。

一个信号来自该下行通路的信道5并通过引线脚Y4进入下行开关212。它通过第二八个X引线脚(X8-15)之一离开下行开关212并到达右到左通路213。它被第一接收开关216接收并然后通过离开接收开关216的一个或者多个X引线脚而发送到一个或者多个用户。

7.来自一个下行通路并到一个上行通路的信号。

一个信号来自该下行通路的信道5并通过引线脚Y4进入下行开关212。如同在先前的例子中，它通过引线脚(X8-15)之一离开下行开关212并到达右到左通路213。它被上行开关210在引线脚(X8-15)之一处接收并通过Y引线脚之一而离开。

图7A示出如同图7所示的同样的矩阵200，但是它还示出中央处理器及其到矩阵200中的模拟交叉点开关的数字控制连接。

在矩阵盒或者集线器100中，是多个如图8中所示互连的这些矩阵200。相同的TX用户点206与矩阵盒100中的所有的矩阵200通信，并且相同的RX用户点208与矩阵盒100中的所有的矩阵200通信。每一矩阵200连接到八个不同的上行信道202(生成将到达其它矩阵盒的节点间通路106的部分)以及八个不同的下行信道204(生成将到达其它矩阵盒的节点间通路106的部分)，从而通过堆积这些矩阵200，矩阵盒100可处理更多的信道。在一个较佳实施例中，有八个堆积的这种矩阵200而允许同64个上行信道202以及64个下行信道204进行通信。

在第一较佳实施例中，模拟视频信号在一组矩阵200上被交换，而音频信号在一组不同的矩阵200上被交换，于是用于16个用户及64个信道之中的同时、双向的音频和视频传输，在单独一个矩阵盒100中有八个节点间矩阵200用于视频信号以及八个节点间矩阵200用于音频信号。在单独一个矩阵盒100中所有矩阵200由该矩阵盒100的中央处理器控制。

再来参见图4，在每一用户102或者信号源120与网络之间的是一个用户接口(102的部分)。在该较佳实施例中，信号以共模沿节点间通路106传输。信号从集线器100到用户102沿以104所示的通路传输，该通路最好是双绞缆。信号也可能从一个用户接口102通过双绞缆直接传输到另一个用户接口102。在本发明中，当信号是通过双铰线传送时，它们是以差模传送的，于是在通过双铰线传送出这些信号之前用户接口102与矩阵盒100把要输出的信号从共模转换为差模，并且在从双铰线接收信号时把信号从差模转换为共模。

可以设想，用户接口102与集线器100之间的导线104(参见图4)将包含四对双铰线，最好是以具有八个引线脚的RJ45接头终止。在该较佳实施例中，引线脚1与2传输带有控制数据的音频，引线脚4与5传输视频，引线脚3与6接收带有控制数据的音频，以及引线脚7与8接收视频。于是，这样在一条八线双绞缆中可传输同时的、双向的、实时的音频、视频、和数据信号。在该较佳实施例中，带有64个双向共模音频和视频信道传输容量的节点间通路是由128条电缆构成的。

为了易于说明，我们将参照用户接口盒102以及矩阵盒100部分，这些部分作为双铰线终端模块350处理这一信号的转换。如果需要，这些终端模块350也可以在盒100、200之外独立地操作。图11示出双铰线终端模块350及其处理信号的方式。

来自外部装置的信号：

现在参见图11，有两个双铰线终端模块350通过双铰线316连接在一起。在上面的双铰线终端模块350的左上部分是系统输入300。这是共模输入(例如，标准的信号终结NTSC信号)。它可以来自一个摄像机，一有线电视信道，一话筒，或者其它信号源。该信号通过一个视频缓冲器310，由一转换器312转换为差模，通过作为一个运算放大器的差模线路驱动器314，然后通过双铰线316输出。执行这些功能的电路示于图9中，并在后面说明。

来自双铰线的信号：

沿着下面的双铰线终端模块350的左侧的双铰线316，我们可见当差模信号在该模块350被接收时所发生的过程。首先，该信号在转换器318从差模转换为共模。它通过平衡电路320以补偿信号衰减，它通过共模视频驱动器322，并然后向一外部输出324输出。执行这些功能的电路示于图10中并在后面说明。

由于平衡电路320，故能够使得同时、双向信号通过同一电缆中的两对双铰线。本发明克服了困扰先有技术装置的信号衰减和串音问题。

图11的右侧与左侧相同但是相反。看下面的双铰线终端模块350的右下角，又有一个系统输入300，该输入通过视频缓存器310，通过转换该信号从共模为差模的转换器312，通过差模线路驱动器314，并通过双铰线316输出。当差分信号通过上面模块350的右侧双铰线316被接收时，它在转换器318从差模转换为共模，该信号在320被平衡，并且该信号通过共模驱动器322到一输出324，该输出可能是视频监视器，扬声器，等等。在图11中可以看出，该平衡电路是数字式控制的。这一控制最好来自该电路所位于的盒中的中央处理器。

图9表示用于通过双铰线以共模输入而以差模输出的信号的电路。它的功能如下：信号在端口300进入(对应于图11中系统的输入300)，并通过运算放大器A1，该放大器提供与外部系统匹配的信号电平与阻抗。第二运算放大器A2是作为反相器接入的，并产生差分信号的负向分量，同时通过阻抗匹配电阻器驱动线路。第三运算放大器A3是作为非反相驱动器接入的，并产生差分信号的正向分量，同时通过阻抗匹配电阻器驱动线路。差分信号的负向分量在点252离开到达双铰线316之一，而差分信号的正向分量在点254离开到达另一双铰线316。图10表示用于作为差分信号经过双铰线316输入双铰线终端模块350而以共模离开的信号的电路。它的功能如下：差分信号在两对双铰线上到达点256、258。运算放大器A5提供输入电阻匹配的阻抗，信号电平匹配，幅度/频率补偿(平衡)，以及差分信号到共模信号的转换。单元C1到C5由无源电路构成并由A5放大器使用以提供幅度/频率补偿(平衡)。每一单元调谐到双铰线的特定的长度。中央处理器知道来到点256、258的双铰线316的长度并数字化控制模拟多路复用器DC1与DC2，这些多路复用器引导单元C1到C16以便对于该长度提供适当的补偿。放大器A4是与外部系统接口的输出驱动器。

图12是一简略的图示，该图有助于认清双铰线终端模块350在用户接口102及矩阵盒100中是如何起作用的，以及音频、视频和数据信号是如何通过图4的网络传输的。为了帮助看出什么是上行以及什么是下行，图12中的矩阵盒或集线器标为盒100C，上行信道在通路106BC之中，到达集线器100B，并且下行信道在通路106CD之中，到达集线器100D。示出两个用户102C1与102C2，每一个由连接到集线器100C的两对双铰线连接。当然，连接到集线器100C的每一个用户102C将具有类似的连接。

视频信号通过网络的传输：

首先看用户接口102C1的左上部分，其中有在点400的到用户接口102C1的视频输入。这一视频输入是共模。例如该输入通过同轴电缆可来自摄像机、有线电视、或者录像机。该模拟视频信号通过双铰线终端装置350，该装置已经参见图9、10及11进行了说明。然后该视频信号在点402作为差分信号离开该终端装置350。该信号通过双铰线404传送并在集线器100C的用户输入端口406被接收，其中该信号通过另一个双铰线终端装置350，该装置将该信号转换为共模并平衡该信号。然后该视频信号到达矩阵200V的TXUser，该矩阵与关于图7所作描述的矩阵200相同。该视频信号通过矩阵200V被交换控制，以盒100C的中央处理器在需要对该信号选定正确的方向时闭合交叉点开关中的开关点。如果该信号进到上行信道106BC，则不再作信号的进一步处理，并且该信号通过上行信道端口之一离开盒100C。类似地，如果该信号进到下行信道106CD，则不再作信号的进一步处理，并且该信号通过下行信道端口之一离开盒100C。如果该信号进到连接到盒100C的另一用户，诸如示于集线器100C右侧的用户102C2，则信号通过适当的RX User点离开矩阵200V并通过另一个双铰线终端模块350，在此该信号被转换为差模并通过双铰线408发送出去。该信号在用户接口102C2接收，经过另一个双铰线终端模块350，在此该信号被转换回共模，被平衡，并通过端口410离开用户接口102C2到达录像机，视频监视器，或者其它用于接收视频信号的装置。

音频和数据信号通过该网络的传输：

再看图12中的第一用户接口102C1的左边，一个模拟音频信号进入端口420的该用户接口。这实际上是两个音频信号，左和右立体声，来自带有声音的摄像机，磁带录音或者录像机或者共模的其它音频信号源。而且，数据可以在四个不同的点输入到该用户接口102C1。红外遥控信号形式的系统控制数据可通过IR窗口422输入。诸如鼠标或者键盘命令等其它数字控制数据可通过端口424或者426输入。还可通过端口428输入外部载频。

在端口420输入的左和右音频信号在调频器(FMM)被调频。通过端口422、424或者426输入的系统控制数据首先通过用于用户接口的中央处理器(CPU)，然后以数字信号的形式到达频移键控调制器(FSK M)，该调制器将该信号送往频率耦合器(FC)。该频率耦合器使得音频信号与数据信号耦合。如果一个信号已经通过外部载频端口428输入，则该信号直接进到该频率耦合器(FC)，在此该信号与音频及控制数据耦合在一起。然后这一共模音频/数据信号进入双铰线终端模块350，在此该信号以差模离开双铰线430并到达集线器100C。该信号通过另一个双铰线终端模块350，在此该信号被转换为共模。然后这一音频/数据组合信号通过频移键控分离器(FSK S)，在此系统控制数据(该数据是通过端口422、424或426进入用户接口102C1的)作为数字信号被分离出并被送往集线器100C的中央处理器(CUP)，该中央处理器控制集线器盒100C中的音频与视频矩阵200A与200V。多路复用的音频/外部载频信号通过音频矩阵200A并能够通过节点间通路106BC进到上行信道，通过节点间通路106CD进到下行信道，或者通过到频移键控耦合器(FSKC)442而到达连接到同一盒100C的用户102C。

该中央处理器(CUP)作用在它从频移键控解调器(FSK D)接收到的数字控制信号以及它从上行和下行数字链路103所接收到的任何数字信号。如果该控制信号是一个路由信号，例如指示在102C1上的用户希望建立与在102C2的用户以及同上行用户和下行用户的进行通信的信号，则该CPU控制在它自己的盒100C中的必要的视频与音频矩阵交换以建立这些路由。该中央处理器还将通过适当的数字链路103向上行矩阵盒(诸如100A与B)及下行矩阵盒(诸如100D和E)的CPU发送信号，以便引起这些CPU闭合它们的矩阵盒100中的适当的开关用于通向更远的用户。如果盒100C处的CPU通过数据链路103收到来自另一个用户102C或者来自上行或者下行盒的数字控制信号，或者如果在盒100C处的CPU产生了它自己的而应当传送到在盒100C的用户102C的信号(诸如控制用户接口102C2或者连接到用户接口102C2的摄像机的信号)，则它将通过频移键控调制器440(FSK M)发送该控制信号或者多个信号，该调制器发送该信息到频移键控耦合器(FSK C)442，在此该信息信号分量与离开音频矩阵200A到用户接口102C2的信号多路复用。从以上的说明，显然控制数据不会通过带有音频信号和外部载频的矩阵传输。这允许在系统的控制数据信号到达集线器100C时对其进行隔离。原始信号被读出，其指令被输出，并且该信号终止。然后该CPU使得该信号重新格式化或者产生它自己的信号，并如果必要则在适当的方向上发送所输出的控制信号。离开了频移键控耦合器442的组合的音频/数据信号又通过双铰线终端模块350，通过一个输出端口离开集线器100C，通过双铰线450到达用户接口102C2，在此该模拟音频/数据信号通过另一双铰线终端模块350的接收侧，继续到达了频率分离器(FS)452，该频率分离器分离出到通路454上的控制信号，分离出到通路456上的外部载频，并向通路458发送出多路复用的音频信号。该外部载频离开用户接口102C2而没有进一步的信号处理。多路复用的音频信号由调频解调器460进行去复用并作为分离的左和右音频信号离开。然后在通路454上的控制数据通过将其还原为数字形式的一个频移键控解调器(FSK D)并而后到达用户接口102C2的CPU。然后该CPU通过数字输入/输出端口RS-232A，RS-232B之一，或者红外窗口IR发送需要向一个装置输出的任何控制信号。

从以上所述显然，这是一个双向网络，于是例如第二个用户接口102C2可按照第一个用户接口102C1同样的方式发送出信号，并且第一个用户接口102C1可按照第二个用户接口102C2的同样的方式接收信号。类似地，信号可以按照它们离开的同样的方式从上行和下行来到矩阵盒100C。

图13示出用户接口之间的直接连接。这些用户接口102单独存在而不连接到任何集线器。由于这是简单地点对点的传输，而不需要交换。在这种情形下，视频信号从共模转换为差模以通过用户接口102之间的双铰线输送，并在接收时还原为共模。音频信号被多路复用并与数据信号组合。组合的音频/数据信号转换为差模用于在双铰线上传输。在通过双铰线接收时，组合的音频/数据信号被转换还原为共模，该数据被分离出，并且音频被解复用。

根据本发明所制成的交换矩阵的另一实施例示于图14。图14示出一个集线器750和连接到集线器750的两个用户530C1及530C2。从交换矩阵500发出的“上行”信道860与“下行”信道870允许集线器750被连接到其它集线器。在这一较佳实施例中，有16个用户通路830通向集线器750，16个用户880离开该集线器，八个双向“上行”信道860和八个双向“下行”信道870。(图14中只表示出两个用户，但是该较佳实施例设定有十六个用户被连接到该集线器上。)图14的集线器750中的交换矩阵500完成基本上类似于图7的矩阵200的功能，但是具有较少的开关点。

如果图3的先有技术的集线器10是这样制成的，使得它们能够分割沿总线20传输的信道，则根据先有技术原理，必须有N×N个交叉点开关，N是出入该集线器的通路数，每一集线器将不得不包含大量的交叉点开关，而使得它非常昂贵。例如，看图3的网络，如果要使得每一集线器10处理16个用户，并且使得总线20传输8个信道上行和8个信道下行，则集线器10中的交叉点开关将是(16＋8＋8)×(16＋8＋8)，即具有1,024个开关点的交叉点开关。图14的实施例具有三个8×16交叉点开关3(8×16)和16个双路开关16(2×1)以完成同样的功能，即416个开关点。这比NxN交叉点开关所需开关点的一半还少。

组合的音频、视频及数据信号可沿用户到集线器通路830从用户接口530C1及530C2传输到集线器750矩阵系统500，这里它们可以沿集线器到用户通路880到另一用户，或者输出到一个上行信道860或者下行信道870。信号可在一个上行信道860上进入到矩阵系统500，并可输出到用户530C1及530C2，或者可输出到下行信道870上。信号还可以进入在一个下行信道870上的矩阵系统500，并可输出到用户530C1及530C2，或者输出到上行信道860上。矩阵系统500中的所有的开关点是由中央处理器(CPU)700数字控制。一个用户通过从键盘输入命令来控制该系统中信号的交换和在该系统内的信号路由，这些命令沿用户通路830传送到集线器750，在此它们被解释引起CPU 700向矩阵交换系统500给出适当的命令。

矩阵交换系统500更为详细地示于图15之中。矩阵交换系统500包括具有一个传输部分602和一个接收部分604的用户交换系统600。它还包括一个信道交换系统640和具有一个上行信道部分654和一个下行信道部分656的信道双铰线路接口658。沿十六个用户传输通路任何一个到达矩阵500的信号进入用户交换系统600的传输部分602。传输部分602包括对于这些输入的信号选择沿八个传输通路606通往信道交换系统640的路由的开关，信道交换系统640包括可按照路由沿着传输通路612发送这些信号到上行信道双铰线路接口654和/或沿着传输通路614到下行信道双铰线路接口656。八个传输通路612分别通往八个上行信道860，并且八个传输通路614分别通往八个下行信道870。在信道双铰线路接口658没有交换或者路由选择发生。接口658只是用来转换输出信号从共模为差模，以及转换输入信号从差模为共模，因为信号是以差模沿信道860，870传输，但是它们以共模通过矩阵交换系统500。

在矩阵500处接收的来自上行通路860的信号在双铰线路接口658的“上行”信道部分654被转换为共模，并沿各自的上行信道接收通路616到达信道交换系统640。在矩阵500处接收的来自下行通路870的信号在双铰线路接口656的“下行’信道部分656被转换为共用模式，并沿各自的下行信道接收通路618到达信道交换系统640。信道交换系统640平衡该输入信号并将其发送到用户接收信道608或者到上行传输通路612或者到下行传输通路614，这取决于CPU所接收的命令。在用户接收信道608上传送的信号进入用户转接系统600的接收部分604，在此这些信号被传送到一个或者多个用户接收通路520。图15中的模块的细节示于后继的附图中。信号的平衡也将在后面详述。

图16更为详细地示出图15的用户交换系统600。传输部分602表示在用户交换系统的上半部分，接收部分604表示在下半部分。传输部分602包括一个数字控制的8×16个交叉点开关610。沿用户传输通路510到达的信号进到交叉点开关610。从交叉点开关610有八个通路606通往信道交换系统640。交叉点开关610可将任何输入的用户通路510与任何一个或者多个信道传输通路606连接起来。

用户交换系统600的接收部分604包括一个数字控制的8×16个交叉点开关620。接收部分640接收沿着八个接收信道608来自信道交换系统640的信号并交换它们到十六个用户接收通路520中的一个或者多个。

图17详示出图15的信道交换系统640。由用户所发送的信号离开用户交换系统600，沿传输信道600传输，并进入信道交换系统640。信号还可从双铰线路接口658的上行信道部分654沿通路616进入信道交换系统640，或者从双铰线路接口658的下行信道部分656沿通路618进入。沿着通路616、618从上行或者下行信道到达信道交换系统640的信号进到信道自动平衡系统642。到达信道交换系统640的信号可分别通过上行和下行信道交换开关644，646发送到上行或者下行信道或者用户。上行信道双路交换开关644用于发送来自用户转接系统600的传输部分602的信号到上行信道传输通路612，并用于发送来自信道自动平衡系统642的信号到上行信道传输通路612。下行信道双路交换开关646用于发送来自用户交换系统600的传输部分602的信号到下行信道传输通路614，并用于发送来自信道自动平衡系统642的信号到下行信道传输通路614。上行信道传输通路612把信号通过上行信道双铰线路接口654送到上行信道通路860。下行信道传输通路614把信号通过下行信道双铰线路接口656送到上行信道通路870。

沿着上行信道接收通路616和下行信道接收通路618到达信道交换系统640的信号进到数字控制的8×16交叉点交换开关630，该交换开关沿着八个通路619之一发送这些信号到信道自动平衡系统642。

信道自动平衡系统642平衡在沿着双铰线传输时该信号出现的衰减。信道交换系统640中的自动平衡的细节与图14中所示的双绞终端模块550的接收部分540中的自动平衡是相同的。在双绞终端模块550中的自动平衡将在图20的描述中说明。

离开信道自动平衡系统642的信号能够沿着通路608到达用户交换系统600的接收部分604。该信号也可以通过被选择的上行和下行信道交换开关644，646的传送在集线器之间继续传送到通向上行信道的通路612或者传送到通向下行信道的通路614。该上行信道和下行信道双路交换开关644，646和交叉点交换开关630是由中央处理器(CPU)700数字式地控制的。

图18更详细地示出图15的双铰线信道接口658。该双铰线信道接口658包括一个交叉点交换开关635。它接收来自输入通路612，614，来自上行信道860，和来自下行信道870的输入。它沿着输出通路616，618，上行信道860，以及下行信道870向外发送信号。数字式控制的8×16交叉点交换开关635被包含在双铰线信道接口658中，仅为阻抗匹配之用。交叉点交换开关635不涉及信号的任何交换或路由发送。来自信道交换系统640的信号沿着通路612和614到达并且传输到它们各自的双向双铰线接口650。然后，在信号沿着一个输出的上行信道通路860或者下行信道通路870的离开双铰线信道接口658之前，各自的双向双铰线接口650将信号从共模转换成差模。在双铰线路接口658处，将要被接收的来自八个上行信道860以及八个下行信道870的信号进入它们各自的双向双铰线接口650，在此，它们从差模转换成共模然后沿着它们各自接收的通路616(对于上行信道)或者618(对于上行信道)传送到信道交换系统640。

已经说明了矩阵交换系统500的各分量，现在我们可以转向图14看看信号是如何通过网络传输的。

视频信号来源于用户接口的视频输入800，诸如用户接口530C1，并且可以来自例如视频编码解码器，视盘播放器，摄像机，有线电视，或者录像机。这一模拟信号是共模的。该信号传送到频率耦合器810，在此信号向集线器750传输之前与音频和数据信号组合。该频率耦合器更详细地示于图19，稍后我们将参见该图。

音频信号来源于用户接口音频输入900、902，诸如用户接口530C1。这些音频信号，左和右立体声，可能来自视频编码解码器、视盘播放器、有声摄像机、磁带录音或者录像机、或者共模的其它音频源。左和右音频信号通过频率调制器920、922。被调制的音频信号也传输到频率耦合器810，在此它们通过传输线路830输出到集线器750之前与视频和数据信号组合。

数字数据信号在数据输入910处输入到一个用户接口，诸如用户接口530C1。通过数据输入910输入的用户数据首先通过用于用户接口530C1的中央处理器(CPU)701，然后仍然以数字信号的形式输送到第一频移键控调制器930。系统控制数据从中央处理器701输送到第二频移键控调制器940。这些第一与第二频移键控调制器930、940将数字数据信号施加到模拟数据信号上。被调制的数据信号进到它们的用户接口530C1的频率耦合器810，在此它们与音频及视频信号组合。

然后来自用户接口530C1的频率耦合器810组合的音频、视频与数据信号通过其各个双铰线终端装置550的传输部分560，该装置将该信号从共模转换为差模。图19更为详细示出频率耦合器810与共模到差模转换器560。回到图14，组合信号离开双铰线终端装置550的传输部分560，通过双铰线830，并在集线器750的另一个双铰线终端装置550的接收部分540处被接收。当该信号在该集线器处被接收时，它被转换回共模并被平衡，这将参见图20详述。然后它以共模传送到频率分离器850。该频率分离器850从组合的音频、视频与用户数据信号分离出系统控制数据，传送该系统控制数据到频移键控解调器857，并沿着通路510传送该余留的组合音频、视频和用户数据信号到矩阵交换系统500。频移键控解调器857将该系统控制数据从模拟信号转换为数字信号并将它送往中央处理器700。来自各种用户的系统控制数据将告诉中央处理器700如何连接矩阵交换系统500中的数字控制的交换开关。CPU 700可以向其它集线器750沿着数字链路570发送系统控制数据以便向其它集线器提供系统控制数据。

如同对于图15所进行的说明，余留的组合的音频、视频和用户数据信号沿着用户传输通路510到达矩阵500。该信号通过矩阵500被交换，集线器750的中央处理器700使得交叉点交换开关610、620、630以及两路交换开关644、646的开关点按照需要打开与闭合，以便以正确的方向发送该信号。(这些开关可在图16与17中找到。)如果该信号进到上行信道通路860，则如同图18所讨论的，该信号通过一个双向双铰线路接口，并且该信号通过上行信道860之一离开集线器750。类似地，如果该信号进到下行信道通路870，则如同图18所讨论的，该信号通过一个双向双铰线路接口，并且该信号通过下行信道870之一离开集线器750。如果该信号要进到连接到集线器750的另一个用户，诸如在集线器750的右侧所示的用户530C2，那么该信号通过适当的用户接收通路520离开矩阵500并进入另一个频率耦合器810，在此组合的音频、视频和用户数据信号与来自CPU 700的系统控制数据信号组合。该组合的信号通过图14的集线器750的右侧所示的双铰线终端模块550的传输部分560，在此它被转换回到差模并向外发送到双铰线880上。该信号在用户接口530C2处被接收，通过另一个双铰线终端模块550的接收部分540，在此该信号被转换回到共模并被平衡。然后该组合信号通过将该信号分离为音频、视频以及数据信号的用户接口530C2的频率分离器850。视频信号通过视频输出958离开该用户接口到视频编码解码器、录像机、视频监视器，或者其它用于接收视频信号的装置。左和右音频信号分别通过第一和第二频率解调器950、952，并然后通过音频输出960、962离开该用户接口530C2到视频编码解码器、磁带录音或者录像机、或者其它音频接收器。数据信号到达第一和第二频移键控解调器855、857，在此它们从模拟信号被转换为数字信号。然后该数据信号传送到用户接口530C2的CPU701并可通过数据输出964离开。

图19示出在图14的用户接口530C1或者530C2处所接收的信号在传输到集线器750之前被组合以及被转换为差模的途径。图20表示信号在集线处被接收、被平衡以及被转换为共模的途径。

一般来说，图19表示了除了视频信号以外的各个信号被调制。如同下述，用于调制用户数据信号和系统控制数据信号的两个载频被设定为基准频率并在后来用于所接收的信号的平衡。

图19示出用于以共模输入到用户接口530并以差模输出到双铰线上的信号的电路。一音频信号以共模进入并缓存在视频输入800。进入并缓存在音频输入900、902的音频信号由调制器920、922处的调频被转移到新的频谱位置。离开中央处理器700的用户数据和系统控制信号由调制器930、940处的频移键控调制被转移到新的频谱位置。FM1、FM2、FSK1以及FSK2调制的信号和视频信号都到达频率耦合器810，在此这些信号被组合。然后被组合的信号通过转换共模信号为差模的双铰线终端模块550的传输部分560。然后所组合的音频、视频以及数据信号沿着通路830传输到集线器750。

图19还描述了用于从集线器750向用户接口530传输的电路。唯一的区别在于，音频、视频以及用户数据信号已经被调制，于是频率耦合器810仅仅将系统控制信号与音频、视频以及用户数据信号组合起来。

图20示出，在用户接口或者在集线器处所接收的一个信号将被转换回到共模并被自动地校验用于与双铰线传输相关的信号衰减。基准频率被滤出并校验信号衰减。然后该信号基于基准频率已经被衰减的量被自动地平衡。

图20表示用于作为差分信号输入到图14的双铰线终端模块550的接收部分540的信号的电路。组合的音频、视频以及数据信号通过双铰线到达，在通路702、704上到达双铰线终端模块550的接收部分540。转换器706将差模信号转换为共模信号。然后该共模信号传输到将允许或者是现有的信号通过或者是平衡的信号通过的模拟交换开关708。从这一模拟交换开关708，与第二频移键控调制器(FSK2)相关的基准频率通过滤波器710鉴频以测试信号衰减。已经被调制为基准频率的FSK2信号是正弦波的形式。然后这一正弦波信号在频移键控解调器857处被转换为DC信号。然后这一模拟DC信号在转换器714处被转换为数字信号。这一数字信号以通过传输线路所发生的输入信号衰减为特征。然后信号衰减量由该集线器的中央处理器700计算。(如果在用户接口中正在出现平衡，则该用户接口的CPU 701将控制该平衡。)取决于衰减量的计算，交换开关718、720、722、724、726、728、730、和/或732可由数字控制716约束而通过连接不同的平衡电路与平衡放大器734相互作用。如果需要平衡，则模拟交换开关708连接到放大器734以便允许平衡的组合的音频、视频以及数据信号继续沿着通路510到达频率分离器850以及矩阵交换系统。

与FSK2相关的基准频率仅用于从用户接口530到集线器750的起始通路的自动平衡。与FSK1相关的基准频率用于集线器到用户接口通路以及由该信号所涉及的后继通路的自动平衡。FSK2用于起始通路信号衰减的是由于FSK2已经是解调的以便获得系统控制数据。这一设置是更为有效的，因为自动平衡也使用基准频率信号的解调并且将没有理由解调另一个信号。

虽然这一实施例是作为具有八个信道讨论的，实际上正如前面关于图8所进行的讨论它倾向于扩大到64个信道。与前面图4的实施例不同，这一实施例只需要两对导线以在用户与集线器之间同时地并双向地发送音频、视频与数据。然而，由于使用标准的导线，实际上在用户与集线器之间有四对导线，这在图14中未示出。因而，这一实施例在用户与集线器之间余出两对导线执行其它功能。该多余的两对导线可用来传输另一组音频、视频与数据信号，或者可用于数字数据的高速传输，诸如用于以太网或其它高速数字数据网络。

图21示出一实施例，其中使得在每一用户接口532C1与532C2的高速数字数据通信通路能够使用用户接口与集线器750之间的空闲的双铰线。一高速数字数据信号通过一个数字网络用户接口965，诸如以太网接口，进入用户接口532C1。该信号经过一个数字匹配接口970，在此该信号被衰减，在这一实施例中最好衰减到300mV，以便减少干扰。然后该衰减的信号通过其各个双铰线终端模块550的传输部分560，在此该信号从共用模式被转换为差分模式并且添加基准频率。这种情形下必须添加基准频率用于自动平衡，因为没有频率载体添加到该数字信号上。然后该信号经过双铰线972到达集线器750，在此该信号通过另一个双铰线终端模块550的接收部分540。这一模块将该信号转换回到共模并平衡该信号。该信号然后然后通过另一个数字匹配接口971，在此它被放大到它原来的电平。然后该信号通过诸如以太网或者令牌环(Token Ring)集线器，在此该信号沿双铰线974可被送往另一个集线器750或者可传输到当前集线器750的另一个用户。于是，本发明允许使用音频、视频与数据同高速数字数据通过同一四对导线传输，在其整个通路上高速数字数据保持数字的形式。

图22示出本发明的另一实施例，其中高速数字数据通路象组合的音频、视频及数据信号那样共享同一交换矩阵500。

这一实施例类似于图21中所描述的实施例，所不同在于，数字信号不通过在集线器750中的数字匹配接口971，保持低电压通过该集线器，并且象组合的音频、视频及数据信号那样通过同一矩阵交换系统。数字信号以图15，16，17与18中描述的组合的音频、视频及数据信号相同的方式通过矩阵交换系统500。该数字信号无需频率分离直接到达矩阵500，因为系统控制数据已经添加到该音频、视频及数据信号。在这一实施例中，八个用户通路将专门用于高速数据信号，而其余八个用户通路将用于组合的音频、视频及数据信号。一个用户通路如果需要也可以专用于局部数字网络服务器或者数字公用网络接口。

本实施例中，用户可以不用对于每一信号分开连接而向另一用户传输音频、视频、数据以及高速数字数据信号。因而，这一组合系统将提供较大的灵活性及效率。

图23示出两个用户能够不经过集线器而直接进行通信的另一个实施例。在这一实施例中，两个用户接口531C1与531C2同它们之间的两组双向音频、视频及数据通路连接在一起。这些用户接口531C1、531C2与用户接口530C1、530C2除了包含在用户接口上额外的双向音频、视频及数据通路是相同的。例如，如果两个用户举行电视会议的同时交换全动态视频信息，这可能被应用。

图24示出在两用户532C1、532C2之间有一个双向音频、视频及数据通路另一实施例，使得在该两个用户之间的一个高速数字数据通信通路能够使用用户接口之间电缆的空闲的双铰线。这与图22是相同，但是去掉了集线器。这可用于在音频、视频及数据通路上举行电视会议，同时还在高速数字数据通路上观看诸如x-射线，cat(计算机辅助测试)—扫描图象等等。

图25示出另一实施例，该实施例与图24的实施例类似，所不同在于向每一用户接口533C1，533C2添加了一个数字网络通信控制器980，使得高速数字数据通信通路不需要如图24中的外部接口。

虽然信号传输的较佳模式已经通过上述说明表示出，显然，其它传输模式也是可以使用的。

显然对于本领域技术熟练的人员而言，在不脱离本发明的范围的情形下可对于上述较佳实施例作出修改。

Claims (13)

1.一种由多个交叉点交换开关构成的矩阵交换开关，其特征在于：

该矩阵规定了上行连接，下行连接，以及用户连接，并提供了上行与下行连接之间、每一用户与每一上行连接之间，每一用户与每一下行连接之间，以及每一用户与每一连接到该矩阵的其它用户之间的双向交换能力，同时需要少于将所有输入和输出互连的标准的单N×N交叉点交换开关所需要的交换点数目一半的交换点。

2.根据权利要求1所制成一种矩阵交换开关，还包括用于在接收信号时并在将该信号引导到矩阵交换开关之前平衡该信号的一个电路。

3.一种网络，包括用于每一用户的一个用户接口和至少一个如同权利要求2中所述矩阵交换开关，其中每一用户接口还包括用于在该用户接口从该矩阵接收信号时平衡信号的一个电路。

4.如同权利要求3中所述的一种网络，还包括在双铰线上将信号发送出矩阵之前将信号从共模转换为差模的电路。

5.用于在局域网环境中同时、双向传输视频带宽信号的一种装置，包括：

多个用户端口；

多个上行信道端口；

多个下行信道端口；

一个交换矩阵，包括：

多个互连的NC×NU个交叉点的交换开关，其中NC是上行信道端口数，而NU是用户端口数；以及，

规定交叉点交换开关之间的传输方向的多个缓存器；

其中所述交换矩阵允许在用户之间、在用户与上行信道之间、以及在用户与下行信道之间同时双向传输视频带宽信号。

6.在双铰线电缆上同时传输模拟视频与数字数据信号的一种方法，包括步骤：

在第一对导线上传输模拟视频信号；

在同一双铰线电缆中第二对导线上传输数字数据信号；

在第三对导线上以同第一对导线上发送信号方向相反的方向传输第二模拟视频信号；以及，

在第四对导线上以同第二对导线上发送数据方向相反的方向传输第二数字数据信号；所有这四对导线在同一双铰线电缆中。

7.在双铰线电缆上同时传输模拟视频与数字数据信号的一种方法，包括步骤：

在第一对导线上传输模拟视频信号；

在同一双铰线电缆的第二对导线上传输数字数据信号；

在以差模通过双铰线发送出数字数据信号之前使得该信号衰减以降低其电压，从而减小数字数据信号与模拟视频信号之间的干扰。

8.如同权利要求7所述的在双铰线电缆上同时传输模拟视频与数字数据信号的一种方法，还包括在通过双铰线接收信号时平衡视频与数字数据信号的步骤。

9.权利要求7中所述的一种方法，还包括向同一交换矩阵发送模拟视频和数字数据信号的步骤，从而所有这些信号可被交换并发送到连接到该交换矩阵的各个用户。

10.自动平衡通过双铰线发送的信号的一种方法，包括：

与要被平衡的信号一起在双铰线上发送已知的基准频率信号；

在一个接收点接收该信号；

在该接收点从要被平衡的该信号中分离出该基准频率信号；

在该接收点测量基准频率信号的衰减量；

提供多个可放大信号变化量的电路；以及，

自动地有选择地连接所述电路以便根据所测量的基准频率衰减量平衡该信号。

11.如同权利要求10中所述自动平衡信号的一种方法，其中有待平衡的所述信号具有传输模拟视频信号足够的带宽。

12.如同权利要求11中所述自动平衡通过双铰线发送的信号的一种方法，还包括，双向实行该方法的步骤，使得接收点也是发送点，并且发送点也是接收点，并且基准频率在两种点处接收信号时都被测量，并且各个电路根据于在两种点处接收时所测量的基准频率的衰减量在两种点处自动地有选择地被接通。

13.传输并交换模拟视频与数字数据信号的一种方法，包括：

提供具有输入点和输出点的一个交叉点交换开关；

发送视频信号到至少一个所述输入点；

同时向至少另一个所述输入点发送数字数据信号；

交换所述交叉点交换开关，使得视频和数字数据信号同时连接到各个输出点；

使得模拟视频信号和数字数据信号同时通过同一交叉点交换开关。

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