DE69432492T2 - Verfahren und geraet für simultane übertragung von daten und analog video signalen - Google Patents

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    • H04N7/17318—Direct or substantially direct transmission and handling of requests

Description

  • Hintergrund der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf lokale Netzwerke und speziell auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem lokalen Netzwerk für die gleichzeitige, bidirektionale Übertragung von Signalen mit Videobandbreite.
  • Lokale Netzwerke, die Signale mit Videobandbreite übertragen können, sind bekannt.
  • Die 1 bis 3 zeigen einige Netzwerke nach dem Stand der Technik. In der 1 ist ein Hub 10 gezeigt, der einen Zentralprozessor und einen N × N-Kreuzungspunktschalter aufweist, wobei N die Anzahl der Benutzerpfade 18 (die Anzahl der Eingänge und die Anzahl der Ausgänge) ist, die mit dem Hub 10 verbunden werden sollen. Der N × N-Kreuzungspunktschalter in dem Hub 10 ermöglicht es, dass alle Benutzer 12 an dem Hub 10 miteinander kommunizieren, er ist aber auf N Benutzer beschränkt.
  • 2 zeigt eine Möglichkeit, gemäß der die Anordnung der 1 so erweitert werden kann, dass sie für eine größere Anzahl von Benutzern geeignet ist. Bei dieser Anordnung wurden drei Benutzer 12 von jedem Hub 10 entfernt und die weiteren Benutzeranschlüsse wurden für eine Verbindung mit weiteren Hubs 10 entlang der Pfade 14 genutzt. Auf diese Weise können mehr Benutzer mit einander verbunden werden, es besteht aber eine Begrenzung bezüglich der Anzahl der Benutzer, die mit diesem System verbunden werden können, da immer dann, wenn ein neuer Hub hinzugefügt wird, ein Benutzer von allen anderen Hubs entfernt werden muss.
  • 3 zeigt eine Möglichkeit, gemäß der zahlreiche Hubs 10 dadurch miteinander verbunden werden können, dass sie über die Pfade 16 an einen Bus 20 angeschlossen werden. Bei dieser Anordnung kann ein Benutzer 12A, der an den Hub 10A auf der linken Seite angeschlossen ist, mit einem Benutzer 12C, der an den Hub 10C auf der rechten Seite angeschlossen ist, kommunizieren, indem ein Signal entlang des Pfads 18A zum Hub 10A und entlang des Pfads 16A zum Bus 20 übertragen wird, wo es einen Kanal entlang des gesamten Busses 20 belegt, und das Signal durch einen Benutzer 12C dadurch empfangen werden kann, dass es entlang dem Pfad 16C zu dem Hub 10C und dann an den Benutzer 12C weitergegeben wird. Diese Anordnung ist dadurch beschränkt, dass dann, wenn alle Kanäle auf dem Bus 20 in Verwendung sind, keine zusätzlichen Signale von Hub zu Hub übertragen werden können.
  • Wenn eine Videokonferenz zwischen einem Benutzer 12A und einem Benutzer 12C auf dem Kanal 1 abgehalten wird, dann können Benutzer 12F und 12G (die rechts außerhalb der Seite angeordnet sind) zur gleichen Zeit keine weitere Videokonferenz auf dem Kanal 1 führen.
  • Die Anordnung der 3 weist auch schwerwiegende Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Verbindungsleitungen 16 zwischen jedem Hub 10 und dem Bus 20 auf, da dann, wenn nur eine Verbindungsleitung 16A zwischen dem Hub 10A und dem Bus 20 vorhanden ist, nur ein Kanal auf dem Bus von den Benutzern 12A gleichzeitig benutzt werden kann. Dies bedeutet, dass dann, wenn ein Benutzer 12A eine Videokonferenz mit einem Benutzer 12C auf dem Kanal 1 abhält, ein weiterer Benutzer 12A kein Video auf einem anderen Kanal des Busses 20 gleichzeitig ansehen kann. Um mehr Verbindungsleitungen zu dem Bus 20 bereitzustellen, müssten Benutzer 12 von dem Hub 10 entfernt werden, wodurch die Funktionalität des Netzwerks wieder beschränkt würde.
  • Ein solches System ist im "Review of the Electrical Communication Laboratories", Band 33, Nr. 44, Seite 573, beschrieben. Ein weiteres, ähnliches System ist in "IEEE Transactions on Communications", Band 39, Nr. 8. Seite 1268, beschrieben.
  • Ein weiteres Problem bei Netzwerken nach dem Stand der Technik liegt darin, dass dann, wenn diese verdrillte Doppelleitungsverdrahtungen verwenden, diese bezüglich der Entfernung, über die sie Signale übertragen können, bevor das Signal sich in einem Ausmaß verschlechtert, dass es nicht mehr genutzt werden kann, sehr beschränkt sind.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren für die gleichzeitige Übertragung und das gleichzeitige Schalten von analogen Video- und digitalen Datensignalen bereitgestellt, mit folgenden Schritten:
    Empfangen eines analogen Videosignals an einem Eingang einer Benutzerschnittstelle,
    Empfangen eines digitalen Datensignals an einem anderen Eingang der Benutzerschnittstelle,
    Senden des Videosignals an einen Eingangspunkt einer Schaltmatrix mit Eingangspunkten und Ausgangspunkten und
    Senden des digitalen Datensignals zu wenigstens einem weiteren Eingangspunkt der Schaltmatrix,
    gekennzeichnet durch Schalten der Schaltmatrix in einer Weise, dass sowohl das analoge Videosignal als auch das di gitale Datensignal gleichzeitig mit jeweiligen Ausgangspunkten verbunden werden,
    so dass das analoge Videosignal und das digitale Datensignal zur gleichen Zeit durch die gleiche Schaltmatrix hindurch fortschreiten.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung für die gleichzeitige Übertragung von analogen Videosignalen und digitalen Datensignalen bereitgestellt, die folgendes aufweist:
    eine Benutzerschnittstelle mit einem Eingang zum Empfangen eines analogen Videosignals und einem Eingang zum Empfangen eines digitalen Datensignals, und
    eine Schaltmatrix mit Eingangspunkten und Ausgangspunkten, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung so ausgestaltet ist, dass das digitale Datensignal und das analoge Videosignal gleichzeitig zu jeweiligen Eingangspunkten der Schaltmatrix gesendet werden, dass die Schaltmatrix in einer Weise geschaltet wird, dass sowohl das analoge Videosignal als auch das digitale Datensignal zur gleichen Zeit mit jeweiligen Ausgangspunkten der Schaltmatrix verbunden werden und dass das analoge Videosignal und das digitale Datensignal zur gleichen Zeit durch die Schaltmatrix hindurch fortschreiten.
  • Mit der vorliegenden Erfindung kann auch eine automatische Entzerrung der Signale erreicht werden, um eine Signalverschlechterung zu kompensieren, so dass Signale über lange Distanzen über verdrillte Doppelleitungsverdrahtungen gesendet werden können.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
  • 1 zeigt eine Ansicht eines sternförmigen Netzwerks gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 zeigt eine Ansicht eines weiteren Typs einer Netzwerkkonfiguration gemäß dem Stand der Technik,
  • 3 zeigt eine Ansicht einer Bus-Netzwerkkonfiguration gemäß dem Stand der Technik,
  • 4 zeigt eine Ansicht eines Netzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 5 ist eine schematische Darstellung des Konzepts einiger der Schaltmöglichkeiten des Netzwerks der 4,
  • 6 ist eine schematische Darstellung des Konzepts einiger der Schaltmöglichkeiten des Netzwerks der 4,
  • 7 ist eine schematische Darstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltmatrix der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 7A stellt das gleiche Schema wie die 7 dar, wobei aber der Zentralprozessor (CPU) mit seinen Verbindungen zu den Schaltern der Matrix dargestellt ist,
  • 8 zeigt ein Schema, wie die Schaltmatrizen der 7 miteinander verbunden werden können, um zusätzliche stromaufwärts und stromabwärts liegende Kanäle hinzuzufügen,
  • 9 ist eine schematische Darstellung der Schaltung, durch die ein Signal läuft, wenn es den Hub der 4 über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung verlässt,
  • 10 ist eine schematische Darstellung der Schaltung durch die ein Signal läuft, wenn es über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung an dem Hub der 4 ankommt,
  • 11 ist eine schematische Darstellung, die bei der bevorzugten Ausführungsform zeigt, wie ein Signal in dem Netzwerk der vorliegenden Erfindung über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung von einem Abschlussmodul für verdrillte Doppelleitungsverdrahtung zu einem anderen Abschlussmodul gelangt,
  • 12 ist eine schematische Darstellung, die den Signalfluss von Video-, Audio- und Datensignalen von einer Benutzerschnittstelle über einen Hub (einschließlich der Schaltmatrix) zu einer weiteren Benutzerschnittstelle zeigt,
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Signalfluss von Video-, Audio- und Datensignalen direkt von Benutzerschnittstelle zu Benutzerschnittstelle zeigt,
  • 14 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Signalfluss von Audio-, Video- und Datensignalen von einer Benutzerschnittstelle über einen Hub zu einer weiteren Benutzerschnittstelle zeigt,
  • 15 ist eine schematische Darstellung, die das Matrix-Schaltsystem des Hubs der 14 zeigt,
  • 16 ist eine schematische Darstellung, die die Einzelheiten des Benutzerschaltsystemabschnitts der 15 zeigt,
  • 17 ist eine schematische Darstellung, die die Einzelheiten des Kanalschaltsystemabschnitts der 15 zeigt,
  • 18 ist eine schematische Darstellung, die die Einzelheiten des Kanalschnittstellenabschnittes für eine verdrillte Doppelleitung der 15 zeigt,
  • 19 ist eine schematische Darstellung, die die Einzelheiten des Frequenzkopplers und des Gleichtakt/Differential-Umsetzers der 14 zeigt,
  • 20 ist eine schematische Darstellung, die den Empfangsabschnitt des Abschlussmoduls für verdrillte Doppelleitungen, des Frequenzseparators und des Demodulierers für die Frequenzmodulation mit Frequenzumtastung der 14 zeigt,
  • 21 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Signalfluss von Audio-, Video-, und Datensignalen sowie digitalen Hochgeschwindigkeitsdatensignalen von einer Benutzerschnittstelle über einen Hub und zu einer weiteren Benutzerschnittstelle zeigt,
  • 22 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ähnlich zu der Ausführungsform der 21 ist, mit der Ausnahme, dass die digitalen Hochgeschwindigkeitsdatensignale über die dasselbe Matrixschaltsystem wie die Audio-, Video- und Datensignale gehen,
  • 23 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Signalfluss von zwei Sätzen von Audio-, Video- und Datensignalen direkt von einer Benutzerschnittstelle zu einer weiteren Benutzerschnittstelle zeigt,
  • 24 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Signalfluss von Audio-, Video- und Datensignalen sowie digitalen Hochgeschwindigkeitsdatensignalen direkt von einer Benutzerschnittstelle zu einer weiteren Benutzerschnittstelle mit einer externen digitalen Schnittstelle zeigt und
  • 25 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Signalfluss von Audio-, Video- und Datensignalen sowie digitalen Hochgeschwindigkeitsdatensignalen direkt von einer Benutzerschnittstelle zu einer weiteren Benutzerschnittstelle mit einer internen digitalen Schnittstelle zeigt.
  • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels:
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Netzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der 4 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind verschiedene Schalthubs 100A bis F gezeigt. Jeder Hub 100 hat mehrere Benutzer 102, die mit ihrem Hub 100 über Pfade 104 verbunden sind. Jeder Hub 100 weist einen Zentralprozessor und mehrere Kreuzungspunktschalter auf, die so verbunden sind, dass sie eine Matrix bilden. Dies wird später detaillierter beschrieben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt in den Hubs 100 auch eine Signalverarbeitung, die später beschrieben wird.
  • Bei der in der 4 gezeigten Anordnung können zusätzliche Benutzer hinzugefügt werden, indem zusätzliche Hubs entlang einem die Knoten verbindenden Pfad 106 hinzugefügt werden. Der die Knoten verbindende Pfad 106 ermöglicht das Hinzufügen von zusätzlichen Hubs, wie dies auch der in der 3 gezeigte Bus 20 ermöglicht, er hat aber den zusätzlichen Vorteil, dass aufgrund der Funktionalität der Schaltmatrix in jedem Hub 100 die Kanäle, die auf dem Pfad 106 liegen, segmentiert werden können. Daher kann das Signal, das auf Kanal 1 zwischen den Hubs 100A und 100B auf dem die Knoten verbindenden Pfad 106AB befördert wird, verschieden von dem Signal sein, das zwischen den Hubs 100B und 100C auf Kanal 1 auf dem die Knoten verbindenden Pfad 106BC befördert wird. Dies bedeutet, dass jeder Kanal auf seiner Länge verschiedene Signale befördern kann, wodurch die Anzahl der Signale, die bei einer gegebenen Netzwerkgröße befördert werden können, deutlich vergrößert ist. Zusätzlich zu dem die Knoten verbindenden Pfad 106 ist auch eine die Knoten verbindende digitale Verbindung 103 zwischen den Hubs 100 vorgesehen, um digitale Signale zu befördern. Der Zweck der die Knoten verbindenden digitalen Verbindung 103 wird später detaillierter erläutert.
  • Bei dem in der 2 gezeigten Netzwerk nach dem Stand der Technik ist jede Verbindung von einem Hub zu einem weiteren gleich aufgebaut wie eine Benutzerverbindung. Wenn daher ein Hub dafür ausgelegt ist, mit zehn weiteren Hubs und mit sechs Benutzern (16 Eingänge und 16 Ausgänge) verbunden zu werden, muss dieser Hub einen 16 × 16-Kreuzungspunktschalter aufweisen (mit 256 Schaltstellen).
  • Unter Bezugnahme auf das in der 3 gezeigte Netzwerk gemäß dem Stand der Technik muss dann, wenn der Bus 20 vierundsechzig Kanäle trägt, jeder Hub 10 Zugriff auf alle vierundsechzig Kanäle hat und jeder Hub 10 die Kapazität für sechszehn Benutzer hat, gemäß den Lehren des Standes der Technik jeder Hub 10 einen (16 + 64) × (16 + 64)-Kreuzungspunktschalter (80 Eingänge zu 80 Ausgänge) oder einen Schalter mit 6400 Schaltstellen aufweisen.
  • Der Matrixschalter in dem Hub 100 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, dass er Benutzer, stromaufwärts liegende Pfade und stromabwärts liegende Pfade definiert und Schaltvorgänge so durchgeführt, dass diese Pfade optimal funktionieren, während die Anzahl der Schaltpunkte oder Schaltstellen minimiert wird. Die stromaufwärts liegenden und stromabwärts liegenden Pfade sind die die Knoten verbindenden Pfade 106, die in der 4 gezeigt sind. Beispielsweise ist für die Matrix 100C der stromaufwärts liegende Pfad der Pfad 106BC und der stromabwärts liegende Pfad ist der Pfad 106CB. Die Benutzer sind die Benutzer 102C. Wie in dieser Figur gezeigt ist, hat ein Benutzer 102 eine Benutzerschnittstelle und externe Vorrichtungen, die an die Benutzerschnittstelle angeschlossen sind, wie ein Multimedia-Computerterminal, eine Videokamera, ein Videorekorder, ein Audio-Tape-Recorder, ein Videomonitor oder jede andere Einrichtung, die Signale erzeugt oder empfängt. Es kann auch eine Quelle 120 an dem Kopfende des Netzwerks oder an einem die Knoten verbindenden Pfad 106 in dem Netzwerk vorgesehen sein, um solche Dinge wie Kabelfernsehkanäle in das Netzwerk einzuspeisen. An jedem Hub 100 sind auch digitale Anschlüsse vorhanden, die ermöglichen, dass die Hubs 100 zusätzlich zu den die Knoten verbindenden Pfaden 106 durch die Datenverbindung 103 miteinander verbunden sind.
  • Die 5 und 6 fassen die Schaltmöglichkeiten der Schaltmatrix in dem Hub 100B zusammen. Unter Bezugnahme auf die 5 führt die Schaltmatrix in dem Hub 100B für jeden Benutzer 102B (z. B. Benutzer 102B-1), der direkt mit dem Hub 100B verbunden ist, dann, wenn der Benutzer 102B-1 ein Signal in den Hub 100B sendet, drei unabhängige Typen von Schaltfunktionen für dieses Signal aus. Sie kann das Signal zu einem oder mehreren der stromaufwärts liegenden Pfade 106AB senden oder das Signal nicht zu einem der stromaufwärts liegenden Pfade senden (ein erster Typ einer Schaltfunktion). Sie kann das Signal zu einem oder mehreren Benutzern 102B senden, die mit demselben Hub 100B verbunden sind, oder das Signal nicht zu einem der Benutzer 102B an demselben Hub senden (ein zweiter Typ einer Schaltfunktion). Drittens kann sie das Signal zu einem oder mehreren der stromabwärts liegenden Pfade 106BC senden oder das Signal nicht zu einem der stromabwärtsliegenden Pfade senden. Diese drei Schaltfunktionen sind unabhängig voneinander, so dass der Benutzer 102B-1 alle drei Dinge zur selben Zeit tun kann – nämlich dasselbe Signal zu anderen Benutzern an denselben Hub senden, das Signal stromaufwärts senden und das Signal stromabwärts senden. Jede dieser Schaltfunktionen kann zu jeder gegebenen Zeit für jeden gegebenen Benutzer eingeschaltet oder ausgeschaltet sein.
  • 6 zeigt die Verhältnisse, wenn dieser Benutzer 102B-1 ein Signal von dem Hub 100B empfängt. Wieder sind drei verschiedene Schaltfunktionen gezeigt. Der Benutzer 102B-1 kann ein Signal von einem der anderen Benutzer empfangen, kann ein Signal von einem stromaufwärts liegenden Pfad empfangen oder kann ein Signal von einem stromabwärts liegenden Pfad empfangen. Während diese Schaltfunktionen ebenfalls unabhängig sind, erlaubt die Intelligenz des Zentralprozessors (CPU) in dem Hub 100B einem einzelnen Benutzerpfad nur, zur gleichen Zeit ein Signal von einer Quelle zu empfangen, um ein Vermischen von Signalen zu vermeiden.
  • Die in den 5 und 6 gezeigte Anordnung ist für jeden Benutzer 102B gültig, der mit dem Hub 100B verbunden ist, so dass tatsächlich bidirektionale Ein-Aus-Schalter zwischen jedem Benutzer 102B und jedem weiteren Benutzer 102B, zwischen jedem Benutzer 102B und jedem stromaufwärts liegenden Pfad 106AB und zwischen jedem Benutzer 102B und jedem stromabwärts liegenden Pfad 106BC vorliegen. Die Wirkung dieser drei verschiedenen Schaltfunktionen in einer einzigen Schaltmatrix ist die einer Kanalsegmentierung. Dies bedeutet beispielsweise, dass ein Signal, das von einem stromabwärts liegenden Pfad in den Hub 100B kommt, an dem Hub 100B gestoppt und durch ein Signal von einem Benutzer 102B ersetzt werden kann. Dies ist bei der Buskonfigu ration gemäß dem Stand der Technik, wie er in der 3 gezeigt ist, nicht möglich. Es würde bei einem Netzwerk, wie es in der 2 gezeigt ist, möglich sein, aber dieses Netzwerk ist notwendigerweise aufgrund seiner Struktur bezüglich seiner Größe schwerwiegend beschränkt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise die Kommunikation eines Benutzers 102A mit einem Benutzer 102C einem Kanal auf den Pfaden 106AB und 106BC belegen, aber dieser Kanal wird in den anderen, die Knoten verbindenden Pfaden wieder offen sein, beispielsweise in den Pfaden 106CD, 106DE, 106EF usw., so dass derselbe Kanal auch von einem Benutzer 102D benutzt werden könnte, um beispielsweise mit einem Benutzer 102F zu kommunizieren.
  • Bei der Busanordnung gemäß dem Stand der Technik der 3 gibt es am Hub keine Unterscheidung zwischen stromaufwärts liegenden Pfaden und stromabwärts liegenden Pfaden. Mit dem Bus 20 gibt es von jedem Hub 10 lediglich einen stromaufwärts liegenden Pfad oder einen stromabwärts liegenden Pfad – nicht beides. Der Schalter in dem Hub 10B in der 3 kann Signale zu dem Bus 20 senden und Signale von dem Bus 20 empfangen. Er kann kein Signal anhalten, das entlang dem Bus 20 fortschreitet oder ein entlang dem Bus 20 fortschreitendes Signal durch ein anderes Signal ersetzen. Die Fähigkeit, Kanäle zu segmentieren, schafft bei der vorliegenden Erfindung eine deutlich größere Flexibilität bei einer gegebenen Größe des die Knoten verbindenden Pfades 106 und einer gegebenen Größe der Schaltmatrix 100.
  • Beispielsweise ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jeder Hub 100 dafür ausgelegt, eine Verbindung zu sechzehn verschiedenen Benutzern, zu 64 stromaufwärts liegenden Pfaden und zu 64 stromabwärts liegenden Pfaden bereitzustellen. Bei der Busanordnung gemäß dem Stand der Technik würde dann, wenn es 64 verschiedene Pfade auf dem Bus 20 gäbe, dies die maximale Anzahl an Signalen sein, die über das gesamte Netzwerk übertragen werden könnten. Bei der vorliegenden Erfindung können jedoch mehr als 64 verschiedene Signale zur gleichen Zeit über das Netzwerk übertragen werden, da die 64 Pfade 106AB zwischen den Hubs 100A und 100B Signale befördern können, die verschieden von den Signalen sind, die von den 64 Pfaden 106BC zwischen den Hubs 100B und 100C befördert werden, die wiederum verschieden von den Signalen sein können, die entlang der 64 Pfade 106CD zwischen den Hubs 100C und 100D befördert werden. Die Kanalsegmentierung, die durch die Schaltmatrizen in den Hubs 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ist, vergrößert die Kapazität einer gegebenen Größe von Hardware für die Signalbeförderung deutlich gegenüber der Busanordnung gemäß dem Stand der Technik.
  • Falls die Hubs 10 gemäß dem Stand der Technik in der 3 so ausgeführt würden, dass sie die Kanäle entlang dem Bus 20 segmentieren könnten, dann würde, entsprechend der Lehre des Standes der Technik, gemäß dem ein N × N-Kreuzungspunktschalter vorhanden sein muss, wobei N die Anzahl der Pfade in den Hub hinein und aus dem Hub heraus ist, jeder Hub einen viel größeren Kreuzungspunktschalter aufweisen müssen, was ihn zu teuer machen würde. Unter Bezugnahme auf das in der 3 gezeigte Netzwerk müsste jeder Kreuzungspunktschalter in den Hubs 10 dann, wenn jeder Hub 10 für sechzehn Benutzer und 64 stromaufwärts liegende Kanäle sowie 64 stromabwärts liegende Kanäle ausgelegt würde, ein (16 + 64 + 64) × (16 + 64 + 64)-Kreuzungspunktschalter oder ein Kreuzungspunktschalter mit 20736 Schaltstellen sein. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der 7 der vorliegenden Erfindung erfordert jedoch, indem stromaufwärts liegende Anschlüsse, stromabwärts liegende Anschlüsse sowie Benutzeranschlüsse definiert werden und mehrere Kreuzungspunktschalter angeordnet werden, um die notwendige Funktionalität nach dieser Anordnung zu erfüllen, lediglich acht Karten, wobei jede sechs 8 × 16-Kreuzungspunktschalter oder 6144 Schaltstellen hat (eine Verringerung der Anzahl von Schaltstellen von etwa 70%). Dies wird im folgenden detaillierter beschrieben.
  • Jede Matrixbox oder jeder Hub 100 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der 4 weist einen Zentralprozessor auf und schließt zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Schaltfunktionen weitere Funktionen ein, die später detailliert beschrieben werden. Zunächst werden speziell die Schaltfunktionen der Matrixboxen oder Hubs 100 betrachtet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der 4 weist jede Matrixbox oder jeder Hub 100 mehrere der Schaltmatrizen 200 auf, die in der 7 gezeigt sind. Die in der 7 gezeigte Schaltmatrix 200 ist dafür ausgelegt, mit acht bidirektionalen, stromaufwärts liegenden Pfaden 202 (Kanäle 1 bis 8), acht bidirektionalen, stromabwärts liegenden Pfaden 204 (Kanäle 1 bis 8), 16 Benutzereingangspfaden 206 (TX Benutzer 1-16) und mit 16 Benutzerausgangspfaden 208 (RX Benutzer 1-16) zu kommunizieren. Die Matrix 200 und alle Pfade sind dafür ausgelegt, mit Videobandbreite betrieben zu werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schaltmatrix 200, wie es in der 7 gezeigt ist, weist sechs 8 × 16-Kreuzungspunktschalter 210, 212, 214, 216, 218, 220 auf. Beispielsweise kann ein Kreuzungspunktschalter von Harris, Modell CD22M3494, verwendet werden. Jeder Kreuzungspunktschalter hat acht Y-Koordinaten und sechzehn X-Koordinaten sowie Anschlussstifte zum Verbinden mit einem Zentralprozessor, der den Schalter steuert. Bei dem stromaufwärts liegenden Kreuzungspunktschalter 210 in der oberen linken Ecke der 7 sind die Y-Koordinaten mit acht bidirektionalen, stromaufwärts liegenden Kanälen (entsprechend einem die Knoten verbindenden Pfad 106) verbunden, seine ersten acht X-Koordinaten (X0–X7) sind mit acht Links-nach-Rechts-Pfaden 211 verbunden, und seine zweiten acht X-Koordinaten (X8-X15) sind mit acht Rechts-nach-Links-Pfaden 213 verbunden.
  • Bei dem stromabwärts liegenden Kreuzungspunktschalter 212 in der oberen rechten Ecke der Fig. 7 sind die Y-Koordinaten in gleicher Weise mit acht bidirektionalen, stromabwärts liegenden Pfaden 204 (entsprechend einem weiteren die Knoten verbindenden Pfad 106) verbunden. Seine ersten acht X-Koordinaten sind mit den acht Links-nach-Rechts-Pfaden 211 verbunden, und seine zweiten acht X-Koordinaten sind mit den acht Rechts-nach-Links-Pfaden 213 verbunden. Die Richtung der sechzehn Pfade zwischen den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Kreuzungspunktschaltern 210, 212 ist durch mehrere Verstärker/Puffer 222 definiert, wie beispielsweise Modell CLC 414 von Comlinear oder Modell LT 1230 von Linear Technology.
  • Bei dem ersten Sende- oder Übertragungskreuzungspunktschalter 214 sind die Y-Koordinaten mit den acht Links-nach-Rechts-Pfaden 211 zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts liegenden Kreuzungspunktschaltern 210, 212 verbunden, und die X-Koordinaten sind mit den sechzehn Benutzereingängen 206 (TX Benutzer 1–16) verbunden. Die Benutzereingangssignale werden zwischen dem Zeitpunkt, wenn sie den Hub 100 erreichen, und dem Zeitpunkt, wenn sie zu den Benutzereingangspunkten 206 gelangen, verarbeitet, wie später beschrieben wird.
  • Bei dem zweiten Sende- oder Übertragungskreuzungspunktschalter 220 sind die Y-Koordinaten mit den acht Rechtsnach-Links-Pfaden 213 zwischen den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Schaltern 210, 212 verbunden, und die X-Koordinaten sind mit den sechzehn Benutzereingangspunkten 206 (TX Benutzer 1–16) verbunden.
  • Bei dem ersten Empfangskreuzungspunktschalter 216 sind die Y-Koordinaten mit den acht Rechts-nach-Links-Pfaden 213 verbunden, und die X-Koordinaten sind mit den sechzehn Ausgangspunkten zu den Benutzern 208 (RX Benutzer 1–16) verbunden. Wieder werden die zu den Benutzern gehenden Signale zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sie die Ausgangspunkte 208 verlassen, und dem Zeitpunkt, zu dem sie zu den Benutzerausgangsanschlüssen an dem Hub 100 gelangen, verarbeitet, wie später beschrieben wird.
  • Bei dem zweiten Empfangskreuzungspunktschalter 218 sind die Y-Koordinaten mit den acht Links-nach-Rechts-Pfaden 211 verbunden, und seine X-Koordinaten sind mit den sechzehn Ausgangspunkten zu den Benutzern 208 (RX Benutzer 1–16) verbunden.
  • Wie zuvor erläutert wurde, bestehen bei einem Signal, das in die Matrix 200 gelangt oder diese verlässt, mehrere Schaltmöglichkeiten. Einige Beispiele sind nachstehend aufgelistet:
  • 1. Ein Signal kommt von einem Benutzer und geht zu ei nem anderen Benutzer.
  • Es sei angenommen, dass ein Benutzer 1 ein Signal zu der Matrix 200 sendet. Dieses Signal kommt an dem Punkt TX Benutzer 1 an, der mit dem X0-Anschlußstift des ersten Sende- oder Übertragungsschalters 214 und mit dem X0-Anschlußstift des zweiten Sende- oder Übertragungsschalters 220 in Verbindung steht. Das Signal kann zu einem anderen Benutzer gelangen, indem es durch einen der Sendeschalter 214, 220 geht. Falls es durch den ersten Sendeschalter 214 geht, gelangt es auf einen der Links-nach-Rechts-Pfade 211, geht dann durch den zweiten Empfangskreuzungspunktschalter 218 und gelangt dann zu dem ausgewählten Benutzer über dessen RX Benutzerpunkt. Falls es durch den zweiten Sendeschalter 220 geht, gelangt es auf einen der Rechts-nach-Links-Pfade 213, gelangt dann zu dem ersten Empfangsschalter 216 und geht dann zu dem ausgewählten Benutzer über dessen RX Benutzerpunkt. Falls es gewünscht ist, dieses Signal zu mehr als einem Benutzer zu senden, kann der geeignete Empfangsschalter 216 oder 218 ein Signal auf einem einzigen Linksnach-Rechts-Pfad oder Rechts-nach-Links-Pfad mit mehreren RX Benutzerpunkten verbinden.
  • 2. Ein Signal kommt von einem Benutzer und geht zu einem stromaufwärts liegenden Pfad.
  • Wieder sendet Benutzer 1 ein Signal zu der Matrixbox 100 und dieses Signal wird verarbeitet und dann an dem Punkt TX Benutzer 1 empfangen. Damit dieses Signal auf einen stromaufwärts liegenden Pfad gelangt, muss es durch den zweiten Sendeschalter 220 gehen, der dieses Signal auf einen Rechts-nach-Links-Pfad 213 legt, wo es in den stromaufwärts liegenden Schalter 210 über einen der Anschlussstifte X8-X15 eintritt und diesen über einen der Y-Anschlussstifte dieses Schalters zu einem stromaufwärts liegenden Kanal auf einem die Knoten verbindenden Pfad 106 verlässt. Natürlich könnte der stromaufwärts liegende Schalter 210 so gesteuert werden, dass er das gleiche Signal zu mehr als einem stromaufwärts liegenden Kanal sendet, falls dies gewünscht ist. Dies ist jedoch nicht wahrscheinlich, da stromaufwärts liegende Pfade freigehalten werden sollen. Auch könnte das von dem Benutzer 1 kommende Signal zur gleichen Zeit, zu der es zu einem anderen Benutzer geht, wie zuvor unter Punkt 1 beschrieben wurde, zu einem stromaufwärts liegenden Pfad gehen.
  • 3. Ein Signal kommt von einem Benutzer und geht zu einem stromabwärts liegenden Pfad.
  • Das von einem Benutzer 1 kommende Signal geht zunächst durch den ersten Sendeschalter 214, so dass es auf einen Links-nach-Rechts-Pfad 211 gelangt. Es erreicht dann einen der Anschlussstifte X0–X7 des stromabwärts liegenden Schalters 212 und verlässt diesen Schalter 212 über einen der Y-Anschlussstifte.
  • 4. Ein Signal kommt von einem stromaufwärts liegenden Pfad und geht zu einem Benutzer.
  • Ein vom Kanal 1 auf dem stromaufwärts liegenden Pfad kommendes Signal kommt an dem stromaufwärts liegenden Schalter 210 über einen der Y-Anschlussstifte an und verlässt diesen über einen der Anschlussstifte X0-X7 auf einem Links-nach-Rechts-Pfad 211. Es wird dann durch den zweiten Empfangsschalter 218 empfangen, in den es durch einen der Y-Anschlussstifte dieses Schalters eintritt. Es verlässt diesen Schalter dann über einen oder mehrere der X-Anschlussstifte zu einem oder mehreren der Benutzer über die RX-Benutzerpunkte 208. Wieder kann dieses Signal durch einen oder mehrere Benutzer zu der gleichen Zeit empfangen werden, zu der das Signal des Benutzers 1 durch die Matrix 200 geht. Beispielsweise kann Benutzer 1 ein Signal von einem stromaufwärts liegenden Pfad zur gleichen Zeit empfangen, zu der er Signale in die Matrix sendet, oder Benutzer 2 kann das Signal des Benutzers 1 zur gleichen Zeit empfangen, zu der Benutzer 3 ein Stromaufwärts-Signal empfängt. Die Software wird aber verhindern, dass Benutzer 2 gleichzeitig Signale von zwei verschiedenen Quellen erhält.
  • 5. Ein Signal kommt von einem stromaufwärts liegenden Pfad und geht zu einem stromabwärts liegenden Pfad.
  • Betrachtet man das Eingangssignal desselben Kanals 1 in dem stromaufwärts liegenden Schalter 210, verlässt dieses den stromaufwärts liegenden Schalter 210 wieder über einen der ersten acht X-Anschlussstifte (X0–X7), gelangt auf einen der Links-nach-Rechts-Pfade 211, tritt dann in den stromabwärts liegenden Schalter 212 über einen von dessen ersten acht X-Anschlussstiften (X0–X7) ein und tritt über einen der Y-Anschlussstifte des stromabwärts liegenden Schalters 212 auf einen der stromabwärtsliegenden Kanäle 204 aus. Es kann über Anschlussstift Y0 als Kanal 1 austreten, oder es kann über einen anderen Anschlussstift als ein anderer Kanal austreten. Dies zeigt erneut, wie eine Kanalsegmentierung dazu verwendet wird, die Kapazität des Systems zu vergrößern. Ein Signal, das in die Matrix 200 als Kanal 1 gelangt, kann als irgendein anderer Kanal austreten, wodurch der Kanal-1-Pfad in dem stromabwärts liegenden Abschnitt des Netzwerks für andere Zwecke freigegeben wird.
  • 6. Ein Signal kommt von einem stromabwärts liegenden Pfad und geht zu einem Benutzer.
  • Ein Signal kommt von Kanal 5 des stromabwärts liegenden Pfads und tritt in den stromabwärts liegenden Schalter 212 durch den Anschlussstift Y4 ein. Es verlässt den stromabwärts liegenden Schalter 212 über einen der zweiten acht X-Anschlussstifte (X8–X15) und gelangt auf einen Rechts-nach-Links-Pfad 213. Es wird von dem ersten Empfangsschalter 216 empfangen und dann zu einem oder mehreren der Benutzer übertragen, indem es einen oder mehrere der X-Anschlussstifte des Empfangsschalters 216 zu dem geeigneten Benutzerpunkt oder den geeigneten Benutzerpunkten 208 verlässt.
  • 7. Ein Signal kommt von einem stromabwärts liegenden Pfad und geht zu einem stromaufwärts liegenden Pfad.
  • Ein Signal kommt von Kanal 5 des stromabwärts liegenden Pfads und tritt in den stromabwärts liegenden Schalter 212 über den Anschlussstift Y4 ein. Wie in dem vorhergehenden Beispiel verlässt es den stromabwärts liegenden Schalter 212 über einen der Anschlussstifte (X8–X15) und gelangt auf einen Rechts-nach-Links-Pfad 213. Es wird von dem stromaufwärts liegenden Schalter 210 an einem der Anschlussstifte (X8–X15) empfangen und tritt über einen der Y-Anschlussstifte aus.
  • 7A zeigt dieselbe Matrix 200 wie die 7, darüber hinaus aber auch den Zentralprozessor und seine digitalen Steuerverbindungen zu den analogen Kreuzungspunktschaltern der Matrix 200.
  • In der Matrixbox oder dem Hub 100 sind mehrere dieser Matrizen 200 miteinander verbunden, wie in der 8 gezeigt ist. Dieselben TX-Benutzerpunkte 206 kommunizieren mit allen Matrizen 200 in der Box 100 und dieselben RX-Benutzerpunkte 208 kommunizieren mit allen Matrizen 200 in der Box 100. Jede Matrix 200 ist mit acht verschiedenen Stromaufwärts-Kanälen 202 (die Teil eines die Knoten verbindenden Pfades 106 bilden, der zu einer weiteren Matrixbox geht) und mit acht verschiedenen Stromabwärts-Kanälen 204 (die Teil eines weiteren, die Knoten verbindenden Pfades 106 zu einer anderen Box bilden) verbunden, so dass die Box 100 durch Stapeln der Matrizen 200 eine größere Anzahl an Kanälen betreiben kann. In einem der bevorzugten Ausführungsbeispiele sind acht dieser Matrizen 200 gestapelt, um eine Kommunikation mit 64 stromaufwärts liegenden Kanälen 202 und 64 stromabwärts liegenden Kanälen 204 zu ermöglichen.
  • Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden analoge Videosignale auf einen Satz von Matrizen 200 geschaltet, und analoge Audiosignale werden auf einen anderen Satz von Matrizen 200 geschaltet, so dass für eine gleichzeitige, bidirektionale Übertragung von Audio- und Videosignalen zwischen sechzehn Benutzern und auf 64 Kanälen acht miteinander verbundene Matrizen 200 für die Videosignale und acht miteinander verbundene Matrizen 200 für die Audiosignale in einer einzelnen Box 100 vorgesehen sind. Alle Matrizen 200 in einer einzelnen Box 100 werden von dem Zentralprozessor für diese Box 100 gesteuert.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf die 4 ist zwischen jedem Benutzer 102 oder der Quelle 120 und dem Netzwerk eine Benutzerschnittstelle (Teil von 102) vorgesehen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Signale entlang der die Knoten verbindenden Pfade 106 im Gleichtaktmodus übertragen. Die Signale breiten sich von dem Hub 100 zu Benutzern 102 entlang der mit 104 bezeichneten Pfade aus, die vorzugsweise Kabel mit verdrillten Doppelleitungen sind. Es ist auch möglich, dass sich Signale von einer Benutzerschnittstelle 102 direkt über verdrillte Doppelleitungskabel zu einer anderen Benutzerschnittstelle 102 ausbreiten. Bei der vorliegenden Erfindung werden Signale dann, wenn sie über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung gesendet werden, im Differentialmodus gesendet, so dass die Benutzerschnittstellen 102 und die Matrixboxen 100 ausgehende Signale vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umsetzen, bevor sie die Signale über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung aussenden, und sie Signale vom Differentialmodus in den Gleichtaktmodus umsetzen, wenn sie Signale von der verdrillten Doppelleitungsverdrahtung empfangen.
  • Die Verdrahtung 104 (unter Bezugnahme auf die 4) zwischen der Benutzerschnittstelle 102 und dem Hub 100 weist vier verdrillte Drahtpaare auf, die vorzugsweise mit einem RJ45-Verbinder mit acht Anschlussstiften abgeschlossen sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel senden Anschlussstifte 1 und 2 Audiosignale mit Steuerdaten, Anschlussstifte 4 und 5 senden Videosignale, Anschlussstifte 3 und 6 empfangen Audiosignale mit Steuerdaten und Anschlussstifte 7 und 8 empfangen Videosignale. Auf diese Weise können gleichzeitige, bidirektionale und in Echtzeit vorliegende Audio-, Video- und Datensignale in einem verdrillten Doppelleitungskabel mit acht Drähten befördert werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die die Knoten verbindenden Pfade 106 mit einer Übertragungskapazität von 64 bidirektionalen Gleichtakt-Audio- und Videokanälen aus 128 Kabeln.
  • Im Sinne einer erleichterten Erläuterung werden die Abschnitte der Benutzerschnittstellenboxen 102 und der Matrixboxen 100, die diese Signalumsetzung bewirken, als Abschlussmodule 350 für verdrillte Doppelleitungen bezeichnet. Diese Abschlussmodule 350 können auch außerhalb der Boxen 100, 102 unabhängig arbeiten, je nach Erfordernis. Die 11 zeigt zwei Abschlussmodule 350 für verdrillte Doppelleitungen und die Art und Weise, in der sie Signale verarbeiten.
  • Ein Signal kommt von einer externen Einrichtung an:
  • Unter Bezugnahme auf die 11 sind zwei Abschlussmodule 350 für verdrillte Doppelleitungen gezeigt, die durch eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 verbunden sind. Im oberen linken Abschnitt des oberen Abschlussmoduls 350 für verdrille Doppelleitungen liegt ein Signal am Systemeingang 300 an. Dies ist ein Gleichtakteingangssignal (beispielsweise ein Standard-Eintakt-NTSC-Signal). Es kann von einer Videokamera, einem Kabelfernsehkanal, einem Mikrofon oder einer anderen Quelle kommen. Das Signal geht durch einen Videopuffer 310, wird von einem Umsetzer in den Differentialmodus umgesetzt, geht durch einen Differentialmodus-Leitungstreiber 314, der ein Operationsverstärker ist, und geht dann über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 hinaus. Die Schaltungen, die diese Funktionen durchführen, sind in der 9 dargestellt und werden später erläutert.
  • Ein Signal kommt von einer verdrillten Doppelleitungsverdrahtung an:
  • Verfolgt man die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 zu der linken Seite des unteren Abschlussmoduls 350 für verdrillte Doppelleitungen, so ist der Vorgang zu erkennen, der dann auftritt, wenn ein Differentialsignal an diesem Modul 350 empfangen wird. Zunächst wird das Signal in einem Umsetzer 318 vom Differentialmodus in den Gleichtaktmodus umgesetzt. Es läuft durch eine Entzerrerschaltung 320, um eine Signalverschlechterung zu kompensieren. Es läuft dann durch einen Gleichtaktmodus-Videotreiber 322 und geht dann an einen externen Ausgang 324 hinaus. Die Schaltungen, die diese Funktionen bewirken, sind in der 10 gezeigt und werden später erläutert.
  • Aufgrund der Entzerrerschaltung 320 ist es möglich, gleichzeitige, bidirektionale Signale durch zwei verdrillte Leitungspaare in demselben Kabel laufen zu lassen. Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme bezüglich Signalverschlechterung und Übersprechen, die bei Einrichtungen nach dem Stand der Technik auftreten.
  • Die rechte Seite der 11 entspricht der linken Seite, ist aber umgekehrt. Betrachtet man die untere rechte Ecke des unteren Abschlussmoduls 350 für verdrillte Doppelleitungen, ist wieder ein Signal am Systemeingang 300 angedeutet, das durch einen Videopuffer 310, einen Umsetzer 312, der das Signal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umsetzt, und durch einen Differentialmodus-Leitungstreiber 314 geht und dann über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 hinausgeht. Wenn das Differentialsignal über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 auf der rechten Seite des oberen Moduls 350 empfangen wird, wird es vom Differentialmodus in den Gleichtaktmodus an dem Umsetzer 318 umgesetzt, das Signal wird bei 320 entzerrt, und das Signal läuft durch einen Gleichtakt-Treiber 322 zu einem Ausgang 324, der ein Videomonitor, ein Lautsprecher oder dergleichen sein kann. Es ist in der 11 zu erkennen, dass die Entzerrerschaltungen digital gesteuert sind. Diese Steuerung würde vorzugsweise von dem Zentralprozessor in der Box durchgeführt, in der die Schaltungen angeordnet sind.
  • 9 zeigt die Schaltung, die für Signale verwendet wird, die im Gleichtaktmodus ankommen und über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung im Differentialmodus hinausgehen. Sie arbeitet wie folgt: Das Signal tritt an dem Anschluss 300 ein (der dem Systemeingang 300 in der 11 entspricht) und läuft durch den Operationsverstärker A1, der eine Signalpegel- und Impedanzanpassung an das externe System bewirkt. Der zweite Operationsverstärker A2 ist als Inverter geschaltet und erzeugt die negative Komponente des Differentialsignals, während er die Leitung über einen Im pedanzanpassungswiderstand treibt. Der dritte Operationsverstärker A3 ist als nicht invertierender Treiber geschaltet und erzeugt die positive Komponente des Differentialsignals, während er die Leitung über einen Impedanzanpassungswiderstand treibt. Die negative Komponente des Differentialsignals gelangt an dem Punkt 252 auf einen der Drähte der verdrillten Doppelleitung 316, und die positive Komponente des Differentialsignals gelangt an dem Punkt 254 auf den anderen Draht der verdrillten Doppelleitung 316. 10 zeigt die Schaltung, die für Signale verwendet wird, die an dem Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen als Differentialsignale über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 316 ankommen und im Gleichtaktmodus hinausgehen. Sie arbeitet wie folgt: Das Differentialsignal kommt auf zwei verdrillten Drähten 316 an den Punkten 256 und 258 an. Der Operationsverstärker A5 sorgt, mit den Eingangswiderständen für eine Impedanzanpassung und eine Anpassung des Signalpegels, eine Amplituden/Frequenzkompensation (Entzerrung) und für eine Umsetzung des Differentialsignals in ein Gleichtaktsignal. Die Zellen C1 bis C15 sind aus passiven Schaltungen aufgebaut und werden von dem Verstärker A5 dazu verwendet, eine Amplituden/Frequenzkompensation (Entzerrung) zu bewirken. Jede Zelle ist auf eine spezielle Länge eines verdrillten Drahtpaares abgestimmt. Der Zentralprozessor kennt die Länge des verdrillten Drahtpaars 316, das an den Punkten 256, 258 ankommt, und steuert die analogen Multiplexer DC1 und DC2 digital, die die Zellen C1 bis C16 anwählen, um eine geeignete Kompensation für die gegebene Länge bereitzustellen. Der Verstärker A4 ist der Ausgangstreiber, der eine Schnittstelle mit dem externen System bildet.
  • 12 ist eine schematische Darstellung, um zu verdeutlichen, wie die Abschlussmodule 350 für verdrillte Doppelleitungen in den Benutzerschnittstellen 102 und den Matrixboxen 100 arbeiten und wie Audio-, Video- und Datensignale durch das Netzwerk der 4 laufen. Zur Unterscheidung was stromaufwärts und was stromabwärts liegt, ist die Mat rixbox oder der Hub in der 12 als Box 1000 bezeichnet, die stromaufwärts liegenden Kanäle liegen in dem Pfad 106BC, der zu dem Hub 100B führt, und die stromabwärts liegenden Kanäle liegen in dem Pfad 106CD, der zu dem Hub 100D geht. Zwei Benutzer 102C1 und 102C2 sind gezeigt, wobei jeder durch zwei Paare einer verdrillten Doppelleitungsverdrahtung mit dem Hub 100C verbunden ist. Natürlich würde jeder der Benutzer 102C, der mit dem Hub 100C verbunden ist, eine gleichgeartete Verbindung aufweisen.
  • Übertragen von Videosignalen über das Netzwerk:
  • Zunächst wird der obere linke Abschnitt der Benutzerschnittstelle 102C1 betrachtet, wo ein Videoeingang zu der Benutzerschnittstelle 102C1 an dem Punkt 400 vorgesehen ist. Dieser Videoeingang ist für den Gleichtaktmodus vorgesehen. Er kann von einer Videokamera, Kabelfernsehen oder von einem Videorecorder beispielsweise über ein Koaxialkabel kommen. Das analoge Videosignal wird durch ein Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen geführt, das unter Bezugnahme auf die 9, 10 und 11 beschrieben wurde. Das Videosignal verlässt dann die Abschlusseinrichtung 350 an dem Punkt 402 als Differentialsignal. Es läuft über die verdrillte Doppelleitung 404 und wird an einem Benutzereingangsanschluss 406 des Hubs 100C empfangen, wo es durch eine weitere Abschlusseinrichtung 350 für verdrillte Doppelleitungen geführt wird, die das Signal in den Gleichtaktmodus umsetzt und das Signal entzerrt. Das Videosignal kommt dann an einem TX-Benutzerpunkt an der Matrix 200V an, die gleich zu der Matrix 200 aufgebaut ist, die unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben wurde. Das Videosignal wird durch die Matrix 200V geschaltet, wobei der Zentralprozessor der Box 1000 Schaltpunkte oder Schaltstellen in den Kreuzungspunktschaltern je nach Erfordernis schließt, um das Signal in der richtigen Richtung zu leiten. Falls das Signal zu einem stromaufwärts liegenden Kanal 106BC geht, wird keine weitere Signalverarbeitung durchgeführt, und das Signal verlässt die Box 100C über einen der An schlüsse für stromaufwärts liegende Kanäle. In gleicher Weise wird dann, wenn das Signal zu einem stromabwärts liegenden Kanal 106CD geht, keine weitere Signalverarbeitung durchgeführt, und das Signal verlässt die Box 1000 über einen der Anschlüsse für die stromabwärts liegenden Kanäle. Falls das Signal zu einem anderen Benutzer gehen soll, der mit der Box 100C verbunden ist, beispielsweise der Benutzer 102C2, der auf der rechten Seite des Hubs 1000 dargestellt ist, dann verlässt das Signal die Matrix 200V über den geeigneten RX-Benutzerpunkt und läuft durch ein weiteres Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen, wo es in den Differentialmodus umgesetzt und über die verdrillte Doppelleitung 408 ausgesendet wird. Das Signal wird an der Benutzerschnittstelle 102C2 empfangen, läuft durch ein weiteres Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen, wo es in dem Gleichtaktmodus zurück umgesetzt wird, wird entzerrt und verlässt die Benutzerschnittstelle 102C2 über den Anschluss 410 zu einem Videorecorder, einem Videomonitor oder einer anderen Einrichtung zum Empfangen von Videosignalen.
  • Übertragung von Audio- und Datensignalen über das Netzwerk:
  • Betrachtet man erneut die linke Seite der ersten Benutzerschnittstelle 102C1 in der 12, so tritt ein analoges Audiosignal in die Benutzerschnittstelle an dem Anschluss 420 ein. Dies würden tatsächlich zwei Audiosignale sein, Links und Rechts Stereo, die im Gleichtaktmodus von einer Videokamera mit Ton, einem Audio- oder Video-Tape-Recorder oder einer anderen Audioquelle kommen. Daten können in die Benutzerschnittstelle 102C1 an vier verschiedenen Punkten eingegeben werden. Systemsteuerungsdaten in Form von Infrarot-Fernsteuerungssignalen können über das IR-Fenster 422 eintreten. Andere digitale Steuerdaten, beispielsweise Maus- oder Tastaturbefehle können über die Anschlüsse 424 oder 426 eingegeben werden. Es ist auch möglich, externe Trägerfrequenzen über den Anschluss 428 einzugeben.
  • Die linken und rechten Audiosignale, die an dem Anschluss 420 ankommen, werden in dem Frequenzmodulator (FMM) frequenzmoduliert. Systemsteuerungsdaten, die über die Anschlüsse 422, 424 oder 426 ankommen, werden zunächst zu dem Zentralprozessor für die Benutzerschnittstelle (CPU) und dann in Form eines digitalen Signals zu dem Frequenzmodulierer mit Frequenzumtastung (FSK M) geleitet, der diese zu dem Frequenzkoppler (FC) weitersendet. Der Frequenzkoppler koppelt die Audiosignale mit dem Datensignal. Wenn ein Signal über den Anschluss 428 für externe Trägerfrequenzen angekommen ist, geht dieses Signal direkt zu dem Frequenzkoppler (FC) wo es mit den Audio- und Steuerdaten gekoppelt wird. Dieses Audio-/Datensignal im Gleichtaktmodus geht dann zu einem Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen, das es über die verdrillte Doppelleitung 430 im Differentialmodus verlässt und an dem Hub 100C ankommt. Es geht dann durch ein weiteres Abschlussmodul 350 für verdrillte Doppelleitungen, wo es in dem Gleichtaktmodus umgesetzt wird. Dieses kombinierte Audio-/Datensignal läuft dann durch einen Frequenzseparator mit Frequenzumtastung (FSK S) in dem die Systemsteuerungsdaten (die in die Benutzerschnittstelle 102C1 über die Anschlüsse 422, 424 oder 426 gelangt sind) als digitales Signal abgetrennt und zu dem Zentralprozessor (CPU) des Hubs 100C geleitet werden, der die Audio- und Videomatrizen 200A und 200V in der Hubbox 100C steuert. Die gemultiplexten Audiosignale und externen Trägerfrequenzsignale laufen durch die Audiomatrix 200A und können zu Stromaufwärts-Kanälen über den die Knoten verbindenden Pfad 106BC, zu Stromabwärts-Kanälen über den die Knoten verbindenden Pfad 106CD oder zu Benutzern 102C, die mit derselben Box 100C verbunden sind, gelangen, indem sie zu dem Frequenzkoppler mit Frequenzumtastung (FSK C) 442 gehen.
  • Der Zentralprozessor (CPU)reagiert auf die digitalen Steuersignale, die er von dem Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung (FSK D) erhält, und auf andere digitale Signale, die er von stromaufwärts liegenden und stromabwärts liegenden digitalen Verbindungen 103 erhält.
  • Falls das Steuersignal ein Leitsignal ist, das beispielsweise anzeigt, dass der Benutzer bei 102C1 eine Verbindung mit dem Benutzer bei 102C2 und mit stromaufwärts liegenden Benutzern und stromabwärts liegenden Benutzern aufbauen möchte, steuert die CPU die erforderlichen Video- und Audiomatrixschalter in ihrer eigenen Box 100C, um diese Leitwege einzurichten. Sie wird auch Signale zu den CPUs von stromaufwärts gelegenen Matrixboxen (beispielsweise 100 A und B) und stromabwärts liegenden Matrixboxen (beispielsweise 100 D und E) über die geeigneten digitalen Verbindungen 103 senden, um diese CPUs zu veranlassen, die geeigneten Schalter in deren Matrixboxen 100 für eine Weiterleitung zu entfernteren Benutzern zu schließen. Falls die CPU in der Box 100C ein digitales Steuersignal von einem anderen Benutzer 102C von einer stromaufwärts oder stromabwärts liegenden Box über die Datenverbindung 103 erhält, oder falls die CPU in der Box 100C ihr eigenes Signal erzeugt, das zu einem Benutzer 102C an der Box 100C weitergegeben werden soll (beispielsweise ein Signal, um die Benutzerschnittstelle 102C2 oder die Videokamera, die an die Benutzerschnittstelle 102C2 angeschlossen ist, zu steuern), wird sie das Steuersignal oder die Steuersignale über einen Frequenzmodulator mit Frequenzumtastung 440 (FSK M) senden, der die Information auf den Frequenzkoppler mit Frequenzumtastung (FSK C) 442 sendet, wo die Informationssignalkomponente mit den Signalen gemultiplext wird, die die Audiomatrix 200A in Richtung auf die Benutzerschnittstelle 102C2 verlassen. Aus der zuvor gegebenen Beschreibung ist ersichtlich, dass die Steuerdaten nicht zusammen mit den Audiosignalen und den externen Trägerfrequenzen durch die Matrix gehen. Dies ermöglicht es, das Systemsteuerungsdatensignal bei seiner Ankunft an dem Hub 100C zu isolieren. Das ursprüngliche Signal wird gelesen, seine Befehle werden ausgeführt und dieses Signal wird abgeschlossen. Die CPU formatiert das Signal dann neu oder erzeugt ihr eigenes Signal, und falls notwen- dig, leitet sie das ausgehende Steuersignal in die geeignete Richtung. Das kombinierte Audio-/Datensignal, das den Frequenzkoppler mit Frequenzumtastung 442 verlässt, geht wieder durch ein Abschlussmodul 350 einer verdrillten Doppelleitung, verlässt den Hub 1000 über einen Ausgangsanschluss, gelangt über die verdrillte Doppelleitung 450 zu der Benutzerschnittstelle 102C2, wo das analoge Audio-/Datensignal durch die Empfangsseite eines anderen Abschlussmoduls 350 einer verdrillten Doppelleitung geht, gelangt zu einem Frequenzseparator (FS) 452, der das Steuersignal abtrennt und auf den Pfad 454 gibt, die externe Trägerfrequenz abtrennt und auf den Pfad 456 gibt sowie das gemultiplexte Audiosignal auf den Pfad 458 sendet. Die externe Trägerfrequenz verlässt die Benutzerschnittstelle 102C2 ohne weitere Signalverarbeitung. Das gemultiplexte Audiosignal wird durch den Frequenzmodulationsdemodulator 460 demultiplexiert und tritt als separates linkes und separates rechtes Audiosignal aus. Die Steuerdaten auf dem Pfad 454 gehen durch einen Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung (FSK D), der das Signal in digitale Form zurücksetzt, und dann zu der CPU der Benutzerschnittstelle 102C2. Die CPU sendet dann jedes Steuersignal, das zu einer Einrichtung gelangen muss, über einen der digitalen Eingangs-/Ausgangsanschlüsse RS-232A, RS-232B oder das Infrarotfenster IR aus.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass ein bidirektionales Netzwerk vorliegt, so kann beispielsweise die zweite Benutzerschnittstelle 102C2 Signale in derselben Weise aussenden, wie dies durch die erste Benutzerschnittstelle 102C1 möglich ist, und die erste Benutzerschnittstelle 102C1 kann Signale in derselben Weise empfangen, in der dies die zweite Benutzerschnittstelle 102C2 kann. Signale können auch in die Matrixbox 100C von der stromaufwärts liegenden und der stromabwärts liegenden Seite in der gleichen Weise gelangen, wie sie diese verlassen. 13 zeigt eine direkte Verbindung zwischen Benutzerschnittstellen 102. Diese Benutzerschnittstellen 102 sind isoliert und nicht mit einem Hub verbunden. Da dies lediglich eine Punkt-zu-Punkt-Übertragung ist, sind keine Schaltvorgänge erforderlich. In diesem Fall wird das Videosignal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umgesetzt, um über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung zwischen den Benutzerschnittstellen 102 zu gehen, und wird dann beim Empfang zurück in den Gleichtaktmodus umgesetzt. Die Audiosignale sind mit den Datensignalen gemultiplext und kombiniert. Das kombinierte Audio-/Datensignal wird für die Übertragung über die verdrillte Doppelleitung in den Differentialmodus umgesetzt. Nach dem Empfang über die verdrillte Doppelleitung wird das kombinierte Audio/Datensignal zurück in den Gleichtaktmodus umgesetzt, die Daten werden abgetrennt und das Audiosignal demultiplexiert.
  • Neues Ausführungsbeispiel
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltmatrix gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der 14 gezeigt. 14 zeigt einen Hub 750 und zwei Benutzer 530C1 und 530C2, die mit dem Hub 750 verbunden sind. Von der Schaltmatrix 500 ausgehende "Stromaufwärts"-Kanäle 860 und "Stromabwärts"-Kanäle 870 ermöglichen, dass der Hub 750 mit anderen Hubs verbunden werden kann. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sechzehn Benutzerpfade 830 zu dem Hub 750, sechzehn Benutzerpfade 880 weg von dem Hub, acht bidirektionale "Stromaufwärts"-Kanäle 860 und acht bidirektionale "Stromabwärts"-Kanäle 870 vorhanden. (In der 14 sind lediglich zwei Benutzer gezeigt, das bevorzugte Ausführungsbeispiel berücksichtigt jedoch sechzehn mit dem Hub verbundene Benutzer.) Die Schaltmatrix 500 in dem Hub 750 der 14 bewirkt im wesentlichen die gleichen Funktionen wie die Matrix 200 der 7, weist jedoch weniger Schaltstellen auf.
  • Wenn die Hubs 10 gemäß dem Stand der Technik der 3 so ausgeführt wurden, dass sie die Kanäle entlang dem Bus 20 segmentieren konnten, dann musste gemäß den Lehren des Standes der Technik, dass ein N × N-Kreuzungspunktschalter erforderlich ist, wobei N die Anzahl der Pfade in den Hub hinein und aus diesem heraus ist, jeder Hub einen wesentlich größeren Kreuzungspunktschalter aufweisen, was diesen zu teuer machte. In Bezug auf das in der 3 gezeigte Netzwerk musste dann, wenn jeder Hub 10 sechzehn Benutzer verarbeiten kann und der Bus 20 acht Stromaufwärts-Kanäle und acht Stromabwärts-Kanäle bereitstellen kann, der Kreuzungspunktschalter in den Hubs 10 ein (16 + 8 + 8) × (16 + 8 + 8)-Schalter oder ein Kreuzungspunktschalter mit 1024 Schaltstellen sein. Das Ausführungsbeispiel der 14 hat drei 8 × 16 Kreuzungspunktschalter 3(8 × 16) und sechzehn Zweiwegeschalter 16(2 × 1) oder 416 Schaltstellen, um dieselbe Funktion auszuführen. Dies ist weniger als die Hälfte der Anzahl der Schaltpunkte, die für einen N × N-Kreuzungspunktschalter benötigt werden.
  • Kombinierte Audio-, Video- und Datensignale können von den Benutzerschnittstellen 530C1 und 530C2 zu dem Matrixsystem 500 des Hubs 750 entlang dem Benutzer-zu-Hub-Pfad 830 übertragen werden, wo sie entlang eines Hub-zu-Benutzer-Pfades 880 zu einem weiteren Benutzer, zu einem Stromaufwärts-Kanal 860 oder einem Stromabwärts-Kanal 870 gehen können. Signale können in das Matrixsystem 500 auf einem Stromaufwärts-Kanal 860 gelangen, können zu einem Benutzer 530C1 oder 530C2 gehen oder können auf einen Stromabwärts-Kanal 870 gelangen. Signale können in das Matrixsystem 500 auch auf einem Stromabwärts-Kanal 870 gelangen und zu einem Benutzer 530C1 oder 530C2 hinausgehen oder zu einem Stromaufwärts-Kanal 860 hinausgehen. Alle Schaltstellen in dem Matrixsystem 500 werden durch die Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 700 digital gesteuert. Ein Benutzer steuert das Schalten und das Leiten der Signale in dem System durch Eingeben von Befehlen auf der Tastatur. Diese Befehle gelangen auf einem Benutzerpfad 830 zu dem Hub 750, wo sie interpretiert werden und die CPU 700 veranlassen, den geeigneten Befehl an das Matrixschaltsystem 500 zu geben.
  • Das Matrixschaltsystem 500 ist detaillierter in der 15 dargestellt. Das Matrixschaltsystem 500 weist ein Benutzerschaltsystem 600 mit einem Sendeabschnitt 602 und einem Empfangsabschnitt 604 auf. Es weist auch ein Kanalschaltsystem 640 und eine Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen auf, die einen Stromaufwärts-Kanalabschnitt 654 und einen Stromabwärts-Kanalabschnitt 656 aufweist. Signale, die an der Matrix 500 entlang einem der sechzehn Benutzersendepfade ankommen, treten in den Sendeabschnitt 602 des Benutzerschaltsystems 600 ein. Der Sendeabschnitt 602 weist Schalter auf, die diese ankommenden Signale wahlweise auf acht Sendepfade 606 zu dem Kanalschaltsystem 640 leiten, das Schalter aufweist, die die Signale zu einer Stromaufwärts-Kanalschnittstelle 654 für verdrillte Doppelleitungen entlang eines Sendepfads 612 und/oder zu einer Stromabwärts-Kanalschnittstelle 656 für verdrillte Doppelleitungen entlang eines Sendepfades 614 leiten. Die acht Sendepfade 612 führen jeweils zu einem jeweiligen der acht Stromaufwärts-Kanalpfade 860 und die acht Sendepfade 614 führen jeweils zu einem jeweiligen der acht Stromabwärts-Kanalpfade 870. In der Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen erfolgt kein Schalten oder Leiten von Signalen. Die Schnittstelle 658 wird einfach dazu verwendet, ausgehende Signale vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus und eingehende Signale von dem Differentialmodus in den Gleichtaktmodus umzusetzen, da Signale auf den Kanalpfaden 860, 870 im Differentialmodus, durch das Matrixschaltsystem 500 aber im Gleichtaktmodus laufen.
  • Von einem Stromaufwärts-Kanalpfad 860 an der Matrix 500 empfangene Signale werden in dem "Stromaufwärts"-Kanalabschnitt 654 der Schnittstelle 658 für eine verdrillte Doppelleitungen in den Gleichtaktmodus umgesetzt und gelangen zu dem Kanalschaltsystem 640 auf einem jeweiligen Stromaufwärts-Kanalempfangspfad 616. Von einem Stromabwärts-Kanalpfad 870 an der Matrix 500 empfangene Signale werden in dem "Stromabwärts"-Kanalabschnitt 656 der Schnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen in den Gleichtaktmodus umgesetzt und gelangen zu dem Kanalschaltsystem 640 auf einem jeweiligen Stromabwärts-Kanalempfangspfad 618. Das Kanalschaltsystem 640 entzerrt das ankommende Signal und leitet es zu einem Benutzerempfangskanal 608, zu einem Stromaufwärts-Kanalsendepfad 612 oder zu einem Stromabwärts-Kanalsendepfad 614 weiter, abhängig davon, welcher Befehl von der CPU 700 empfangen wurde. Auf einem Benutzerempfangskanal 608 fortschreitende Signale treten in den Empfangsabschnitt 604 des Benutzerschaltsystems 600 ein, wo sie zu einem oder mehreren Benutzerempfangspfaden 520 weitergeleitet werden. Einzelheiten der Module in der 15 sind in nachfolgenden Figuren gezeigt. Die Signalentzerrung wird detaillierter später beschrieben.
  • 16 zeigt das Benutzerschaltsystem 600 der 15 in detaillierterer Darstellung. Der Sendeabschnitt 602 ist in der oberen Hälfte des Benutzerschaltsystems 600 gezeigt und der Empfangsabschnitt 604 ist in der unteren Hälfte gezeigt. Der Sendeteil 602 weist einen digital gesteuerten 8 × 16-Kreuzungspunktschalter 610 auf. Entlang der Benutzersendepfade 510 ankommende Signale gelangen zu dem Kreuzungspunktschalter 610. Von dem Kreuzungspunktschalter 610 gehen acht Pfade 606 zu dem Kanalschaltsystem 640. Der Kreuzungspunktschalter 610 kann jeden ankommenden Benutzerpfad 510 mit jedem oder mehreren der Kanalsendepfade 606 verbinden.
  • Der Empfangsabschnitt 604 des Benutzerschaltsystems 600 weist einen digital gesteuerten 8 × 16-Kreuzungspunktschalter 620 auf. Der Empfangsabschnitt 604 empfängt Signale von dem Kanalschaltsystem 640 auf den acht Empfangskanälen 608 und schaltet diese auf einen oder mehrere der sechzehn Benutzerempfangspfade 520.
  • 17 stellt das Kanalschaltsystem 640 der 15 detaillierter dar. Von Benutzer gesendete Signale verlassen das Benutzerschaltsystem 600, laufen entlang der Sendekanäle 606 und treten in das Kanalschaltsystem 640 ein. Die Signale können in das Kanalschaltsystem 640 auch von dem Stromaufwärts-Kanalabschnitt 654 der Schnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen entlang der Pfade 616 und von dem Stromabwärts-Kanalabschnitt 656 der Schnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen entlang der Pfade 618 eintreten. Signale, die an dem Kanalschaltsystem 640 von Stromaufwärts- oder Stromabwärtskanälen entlang der Pfade 616, 618 ankommen, gelangen zu einem Kanal-Auto-Entzerrer-System 642. An dem Kanalschaltsystem 640 ankommende Signale können zu Stromaufwärts- oder Stromabwärts-Kanälen oder über die Stromaufwärts- bzw. Stromabwärts-Kanalschalter 644, 646 zu Benutzern weitergeleitet werden. Die Stromaufwärts-Kanal-Zweiwege-Schalter 644 werden dazu verwendet, Signale von dem Sendeabschnitt 602 des Benutzerschaltsystems 600 zu den Stromaufwärts-Sendekanalpfaden 612 weiterzuleiten und um Signale von dem Kanal-Auto-Entzerrersystem 642 zu den Stromaufwärts-Sendekanalpfaden 612 weiterzuleiten. Die Stromabwärts-Kanal-Zweiwege-Schalter 646 werden dazu verwendet, Signale von dem Sendeabschnitt 602 des Benutzerschaltsystems 600 zu den Stromabwärts-Sendekanalpfaden 614 weiterzuleiten und um Signale von dem Kanal-Auto-Entzerrer-System 642 zu den Stromabwärts-Sendekanalpfaden 614 weiterzuleiten. Die Stromaufwärts-Sendekanalpfade 612 geben die Signale über die Stromaufwärts-Kanalschnittstelle 654 für verdrillte Doppelleitungen zu den Stromaufwärts-Kanalpfaden 860. Die Stromabwärts-Sendekanalpfade 614 geben die Signale über die Stromabwärts-Kanalschnittstelle 656 für verdrillte Doppelleitungen zu den Stromabwärts-Kanalpfaden 870.
  • Signale, die an dem Kanalschaltsystem 640 entlang der Stromaufwärts-Empfangskanalpfade 616 und der Stromabwärts-Empfangskanalpfade 618 ankommen, gelangen zu dem digitalgesteuerten 8 × 16-Kreuzungspunktschalter 630, der diese auf einen der acht Pfade 619 zu dem Kanal-Auto-Entzerrer-System 642 schickt.
  • Das Kanal-Auto-Entzerrersystem 642 wirkt Signalverschlechterungen entgegen, die während der Übertragung über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung auftreten. Die Einzelheiten der automatischen Entzerrung in dem Kanalschaltsystem 640 sind identisch zu der automatischen Entzerrung in dem Empfangsabschnitt 540 der Abschlussmodule 550 für verdrillte Doppelleitungen, die in der 14 gezeigt sind. Die automatische Entzerrung in den Abschlussmodulen 550 für verdrillte Doppelleitungen wird anhand der Beschreibung der 20 erläutert.
  • Signale, die das Kanal-Auto-Entzerrersystem 642 verlassen, können zu dem Empfangsabschnitt 604 des Benutzerschaltsystems auf Pfaden 608 gelangen. Die Signale können auch weiter zwischen den Hubs fortschreiten, indem sie durch ausgewählte Stromaufwärts- und Stromabwärts-Kanalschalter 644, 646 zu den Pfaden 612 zu den Stromaufwärts-Kanälen oder zu den Pfaden 640 zu den Stromabwärts-Kanälen laufen. Die Stromaufwärts-Kanal- und Stromabwärts-Kanal-Zweiwege-Schalter 644, 646 und der Kreuzungspunktschalter 630 werden von der Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 700 digital gesteuert.
  • 18 zeigt die Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen der 15 detaillierter. Die Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen weist einen Kreuzungspunktschalter 635 auf. Er empfängt Eingangssignale von ankommenden Pfaden 612, 614, von Stromaufwärts-Kanälen 860 und von Stromabwärts-Kanälen 870. Er sendet Signale entlang der ausgehenden Pfade 616, 618, der Stromaufwärts-Kanäle 860 und der Stromabwärts-Kanäle 870 aus. Der digital gesteuerte 8 × 16-Kreuzungspunktschalter 635 ist in der Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen lediglich zum Zweck der Impedanzanpassung vorgesehen. Der Kreuzungspunktschalter 635 bewirkt kein Schalten oder Leiten von Signalen. Signale kommen von dem Kanalschaltsystem 640 auf Pfaden 612 und 614 an und gelangen zu ihrer je weiligen bidirektionalen Schnittstelle 650 für verdrillte Doppelleitungen. Die jeweilige bidirektionale Schnittstelle 650 für verdrillte Doppelleitungen setzt dann das Signal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus um, bevor es die Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen entlang eines ausgehenden Stromaufwärts-Kanalpfads 860 oder eines ausgehenden Stromabwärts-Kanalpfads 870 verlässt. Signale, die an der Kanalschnittstelle 658 für verdrillte Doppelleitungen von den acht Stromaufwärts-Kanälen 860 und den acht Stromabwärts-Kanälen 870 empfangen werden, treten in ihre jeweilige bidirektionale Schnittstelle 650 für verdrillte Doppelleitungen ein, wo sie vom Differentialmodus in den Gleichtaktmodus umgesetzt werden und dann entlang ihrer jeweiligen Empfangspfade 616 (für Stromaufwärts-Kanäle) oder 618 (für Stromabwärts-Kanäle) zu dem Kanalschaltsystem 640 fortschreiten.
  • Nachdem nun die Komponenten des Matrixschaltsystems 500 beschrieben wurden, wird erneut auf die 14 Bezug genommen, um zu erläutern, wie sich Signale über das Netzwerk ausbreiten.
  • Ein Videosignal kommt von dem Videoeingang 800 einer Benutzerschnittstelle, wie der Benutzerschnittstelle 530C1 und kann beispielsweise von einem Video-Codec, einem Videodiscplayer, einer Videokamera, vom Kabelfernsehen oder einem Videorecorder kommen. Dieses analoge Videosignal befindet sich im Gleichtaktmodus. Es gelangt zu einem Frequenzkoppler 810, wo es mit Audio- und Datensignalen kombiniert wird, bevor es zu dem Hub 750 gesendet wird. Der Frequenzkoppler ist detaillierter in der 19 gezeigt, auf die später Bezug genommen wird.
  • Audiosignale rühren von den Audioeingängen 900, 902 einer Benutzerschnittstelle her, beispielsweise der Benutzerschnittstelle 530C1. Diese Audiosignale, Stereo Links und Rechts, können im Gleichtaktmodus von einem Video-Codec, einem Videodiscplayer, einer Videokamera mit Ton, einem Au dio- oder Videotaperecorder oder einer anderen Audioquelle kommen. Das linke und das rechte Audiosignal gehen durch die Frequenzmodulatoren 920, 922. Die modulierten Audiosignale gehen auch zu dem Frequenzkoppler 810, wo sie mit Video- und Datensignalen kombiniert werden, bevor sie über Sendeleitungen 830 zu dem Hub 750 gehen.
  • Digitale Datensignale können in eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise die Benutzerschnittstelle 530C1, an dem Dateneingang 910 eingegeben werden. Benutzerdaten, die durch den Dateneingang 910 eingehen, werden erst durch den Zentralprozessor (CPU) 701 für die Benutzerschnittstelle 530C1 geleitet und dann, immer noch in Form eines digitalen Signals, zu dem ersten Frequenzmodulator mit Frequenzumtastung 930 gegeben. Systemsteuerungsdaten werden von dem Zentralprozessor 701 zu dem zweiten Frequenzmodulator mit Frequenzumtastung 940 gesendet. Diese ersten und zweiten Frequenzmodulatoren mit Frequenzumtastung 930, 940 setzen die digitalen Datensignale auf analoge Datensignale. Die modulierten Datensignale gehen weiter zu dem Frequenzkoppler 810 ihrer Benutzerschnittstelle 530C1, wo sie mit den Audio- und Videosignalen kombiniert werden.
  • Das kombinierte Audio-, Video- und Datensignal von dem Frequenzkoppler 810 der Benutzerschnittstelle 530C1 wird dann durch den Sendeabschnitt 560 seiner jeweiligen Abschlusseinrichtung 550 für verdrillte Doppelleitungen geleitet, der das Signal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umsetzt. 19 zeigt den Frequenzkoppler 810 und den Gleichtakt-/Differentialmodus-Umsetzer 560 detaillierter. Unter erneuter Bezugnahme auf die 14 verlässt das kombinierte Signal den Sendeabschnitt 560 der Abschlusseinrichtung 550 für verdrillte Doppelleitungen, läuft über die verdrillte Doppelleitung 830 und wird an dem Empfangsabschnitt 540 einer anderen Abschlusseinrichtung 550 für verdrillte Doppelleitungen an dem Hub 750 empfangen. Wenn das Signal am Hub empfangen wird, wird es zurück in den Gleichtaktmodus umgesetzt und entzerrt, was detailliert unter Be zugnahme auf die 20 beschrieben wird. Es geht dann im Gleichtaktmodus zu einem Frequenzseparator 850. Der Frequenzseparator 850 trennt von den kombinierten Audio-, Video- und Benutzerdatensignalen die Systemsteuerungsdaten ab, sendet die Systemsteuerungsdaten zu dem Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung 857 und sendet das verbleibende kombinierte Audio-, Video- und Benutzerdatensignal entlang des Pfads 510 zu dem Matrixschaltsystem 500. Der Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung 857 setzt die Systemsteuerungsdaten von einem analogen Signal in ein digitales Signal um und sendet es zu dem Zentralprozessor 700. Die Systemsteuerungsdaten, die von den verschiedenen Benutzern ankommen, teilen dem Zentralprozessor 700 mit, wie die digital gesteuerten Schalter in dem Matrixschaltsystem 500 zu verbinden sind. Die CPU 700 kann Systemsteuerungsdaten zu den anderen Hubs 750 entlang der digitalen Verbindung 570 senden, um andere Hubs mit Systemsteuerungsdaten zu versorgen.
  • Das verbleibende kombinierte Audio-, Video- und Benutzerdatensignal gelangt entlang eines Benutzersendepfads 510 zu der Matrix 500, wie unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben wurde. Das Signal wird durch die Matrix 500 geschaltet, wobei der Zentralprozessor 700 des Hubs 750 Schaltstellen in den Kreuzungspunktschaltern 610, 620, 630 und den Zweiwege-Schaltern 644, 646 je nach Erfordernis schaltet, um das Signal in der richtigen Richtung zu leiten. (Diese Schalter sind in den 16 und 17 zu finden). Falls das Signal zu einem stromaufwärts liegenden Kanalpfad 860 geht, läuft das Signal über eine bidirektionale Schnittstelle für verdrillte Doppelleitungen, wie unter Bezugnahme auf die 18 erläutert wurde, und das Signal verlässt den Hub 750 über einen der stromaufwärts liegenden Kanäle 860. Falls das Signal zu einem stromabwärts liegenden Kanalpfad 870 geht, läuft das Signal in ähnlicher Weise über eine bidirektionale Schnittstelle für verdrillte Doppelleitungen, wie in der 18 beschrieben wurde, und das Signal verlässt den Hub 750 über einen der stromabwärts liegenden Kanäle 870. Falls das Signal zu einem anderen, mit dem Hub 750 verbundenen Benutzer gehen soll, beispielsweise der Benutzer 530C2, der auf der rechten Seite des Hubs 750 dargestellt ist, verlässt das Signal die Matrix 500 über den geeigneten Benutzerempfangspfad 520 und tritt in einen anderen Frequenzkoppler 810 ein, in dem das kombinierte Audio-, Video- und Benutzerdatensignal mit einem Systemsteuerungsdatensignal kombiniert wird, das von der CPU 700 kommt. Das kombinierte Signal geht durch den Sendeabschnitt 560 des Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen, das auf der rechten Seite des Hubs 750 der 14 gezeigt ist, wo es in den Differentialmodus zurück umgesetzt wird und über eine verdrillte Doppelleitung 880 ausgesendet wird. Das Signal wird an der Benutzerschnittstelle 530C2 empfangen, geht durch den Empfangsabschnitt 540 eines weiteren Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen, wo es in den Gleichtaktmodus umgesetzt und entzerrt wird. Das kombinierte Signal wird dann zu dem Frequenzseparator 850 der Benutzerschnittstelle 530C2 geleitet, der das Signal in Audio-, Video- und Datensignale trennt. Das Videosignal verlässt die Benutzerschnittstelle durch den Videoausgang 958 zu einem Videocodec, einem Videorecorder, einem Videomonitor oder einer anderen Einrichtung zum Empfangen von Videosignalen. Das linke und das rechte Audiosignal werden jeweils durch einen ersten und einen zweiten Frequenzdemodulator 950, 952 geleitet und verlassen die Benutzerschnittstelle 530C2 über die Audioausgänge 960, 962 zu einem Videocodec, einem Audio- oder Videotaperecorder oder einem anderen Audioempfänger. Die Datensignale werden zu dem ersten und dem zweiten Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung 855, 857 geleitet, wo sie von analogen Signalen in digitale Signale umgesetzt werden. Die Datensignale gelangen dann zu der CPU 701 der Benutzerschnittstelle 530C2 und können durch einen Datenausgang 964 austreten.
  • 19 zeigt die Art und Weise, wie an der Benutzerschnittstelle 530C1 oder 530C2 der 14 empfangene Sig nale kombiniert und in den Differentialmodus umgesetzt werden, bevor sie zu dem Hub 750 gesendet werden. 20 zeigt die Art und Weise, in der Signale an dem Hub empfangen, entzerrt und in den Gleichtaktmodus umgesetzt werden.
  • Allgemein zeigt die 19, dass die einzelnen Signale, mit Ausnahme der Videosignale, moduliert werden. Die zwei Trägerfrequenzen, die dazu verwendet werden, die Benutzerdatensignale und die Systemsteuerungsdatensignale zu modulieren, werden als Referenzfrequenzen bezeichnet und später zum Entzerren der empfangenen Signale verwendet, wie nachstehend erläutert wird.
  • 19 zeigt die Schaltung, die für Signale verwendet wird, die in die Benutzerschnittstelle 530 im Gleichtaktmodus eintreten und im Differentialmodus über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung austreten. Ein Videosignal tritt im Gleichtaktmodus ein und wird an dem Videoeingang 800 zwischengespeichert. Die Audiosignale, die eintreten und an den Audioeingängen 900, 902 zwischengespeichert werden, werden durch Frequenzmodulation in den Modulatoren 920, 922 auf neue spektrale Verteilungen umgesetzt. Die Benutzerdaten- und Systemsteuerungssignale, die den Zentralprozessor 700 verlassen, werden in den Modulatoren 930, 940 durch eine Frequenzmodulation mit Frequenzumtastung auf eine neue spektrale Verteilung umgesetzt. Die modulierten Signale FM1, FM2, FSK1 und FSK2 und das Videosignal gelangen alle zu einem Frequenzkoppler 810, in dem die Signale kombiniert werden. Das kombinierte Signal läuft dann durch den Sendeabschnitt 560 des Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen, der das Signal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umsetzt. Das kombinierte Audio-, Video- und Datensignal wird dann über den Pfad 830 zu dem Hub 750 gesendet.
  • 19 beschreibt auch die Schaltung, die für eine Übertragung von dem Hub 750 zu der Benutzerschnittstelle 530 verwendet wird. Der einzige Unterschied ist der, dass die Audio-, Video- und Benutzerdatensignale bereits moduliert sind, so dass der Frequenzkoppler 810 nur die Systemsteuerungsdaten mit den Audio-, Video- und Benutzerdatensignalen kombiniert.
  • 20 zeigt, dass ein an einer Benutzerschnittstelle oder an einem Hub empfangenes Signal zurück in den Gleichtaktmodus umgesetzt und automatisch auf eine Signalverschlechterung, die mit der Übertragung über eine verdrillte Doppelleitung zusammenhängt, geprüft wird. Die Referenzfrequenz wird ausgefiltert und auf eine Signalverschlechterung hin geprüft. Das Signal wird dann basierend auf dem Ausmaß, um das die Referenzfrequenz verschlechtert ist, automatisch entzerrt.
  • 20 zeigt die Schaltung, die für ein Signal, das als Differentialsignal an dem Empfangsabschnitt 540 eines Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen der 14 ankommt, verwendet wird. Das kombinierte Audio-, Video- und Datensignal kommt über eine verdrillte Doppelleitungsverdrahtung an, wobei es auf Pfaden 702, 704 an dem Empfangsabschnitt 540 des Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen ankommt. Der Umsetzer 706 setzt das Differentialsignal in ein Gleichtaktsignal um. Das Gleichtaktsignal geht dann zu dem analogen Schalter 708, der entweder das existierende Signal oder das entzerrte Signal passieren lässt. Nach diesem analogen Schalter 708 wird die Referenzfrequenz, die dem zweiten Frequenzmodulator mit Frequenzumtastung (FSK2) zugeordnet ist, durch den Filter 710 für eine Prüfung der Signalverschlechterung selektiert. Das FSK2-Signal, das auf die Referenzfrequenz moduliert wurde, hat die Form einer Sinuswelle. Dieses Sinuswellensignal wird dann an dem Frequenzdemodulator mit Frequenzumtastung 857 in ein Gleichstromsignal umgesetzt. Dieses analoge Gleichstromsignal wird dann in dem Umsetzer 714 in ein digitales Signal umgesetzt. Dieses digitale Signal ist charakteristisch für die Ver schlechterung des ankommenden Signals, die durch die Übertragungsleitung verursacht wurde. Das Ausmaß der Signalverschlechterung wird dann durch die Zentralverarbeitungseinheit 700 des Hubs berechnet. (Falls die Entzerrung in einer Benutzerschnittstelle durchgeführt würde, würde die CPU 701 der Benutzerschnittstelle die Entzerrung steuern.) Abhängig von der Berechnung des Ausmaßes der Verschlechterung, können Schalter 718, 720, 722, 724, 726, 728, 730 und/oder 732 von der digitalen Steuerung 716 angesteuert werden, um mit dem Entzerrungsverstärker 734 durch Verbinden verschiedener Entzerrerschaltungen zusammenzuwirken. Falls eine Entzerrung erforderlich ist, wird der analoge Schalter 708 mit dem Verstärker 734 verbunden, um zu ermöglichen, dass das entzerrte kombinierte Audio-, Video- und Datensignal zu dem Frequenzseparator 850 und dem Matrixschaltsystem entlang des Pfads 510 fortschreitet.
  • Die FSK2 zugeordnete Referenzfrequenz wird für eine automatische Entzerrung nur auf dem anfänglichen Pfad von der Benutzerschnittstelle 530 zu dem Hub 750 verwendet. Die FSK1 zugeordnete Referenzfrequenz wird für eine automatische Entzerrung auf dem Hub-zu-Benutzer-Schnittstellenpfad und allen weiteren nachfolgenden Pfaden, die das Signal durchläuft, verwendet. Der Grund dafür, dass FSK2 für die Signalverschlechterung auf dem anfänglichen Pfad verwendet wird ist der, dass das FSK2-Signal bereits demoduliert ist, um die Systemsteuerungsdaten zu erhalten. Dieser Ablauf ist effizienter, da die automatische Entzerrung ebenfalls die Demodulation eines Referenzfrequenzsignals verwendet und kein Grund vorliegt, ein anderes Signal zu demodulieren.
  • Während dieses Ausführungsbeispiel mit acht Kanälen erläutert wurde, ist beabsichtigt, es auf vierundsechzig Kanäle zu erweitern, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 8 diskutiert wurde. Im Gegensatz zu dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel der 4 erfordert dieses Ausführungsbeispiel nur zwei Drähtepaare um Audio-, Video- und Datensignale gleichzeitig und bidirektional zwischen dem Benutzer und dem Hub zu übertragen. Da jedoch eine Standardverdrahtung verwendet wird, sind tatsächlich vier Drähtepaare zwischen dem Benutzer und dem Hub vorhanden, was in der 14 nicht dargestellt ist. Daher gibt dieses Ausführungsbeispiel zwei Drähtepaare zwischen dem Benutzer und Hub frei, um andere Funktionen auszuführen. Diese zusätzlichen zwei Paare können dazu verwendet werden, einen weiteren Satz von Audio-, Video- und Datensignalen zu übertragen, sie können auch für eine Hochgeschwindigkeitsübertragung digitaler Daten verwendet werden, beispielsweise für Ethernet oder andere Hochgeschwindigkeitsnetzwerke für digitale Daten.
  • 21 erläutert ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Hochgeschwindigkeitskommunikationspfad für digitale Daten an jeder Benutzerschnittstelle 532C1, 532C2 vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung des übrigen verdrillten Drähtepaars des Kabels zwischen den Benutzerschnittstellen und den Hub 750. Ein digitales Hochgeschwindigkeitsdatensignal tritt in die Benutzerschnittstelle 532C1 über eine digitale Netzwerkbenutzerschnittstelle 965 ein, beispielsweise eine Ethernet-Schnittstelle. Das Signal läuft durch eine digitale Anpassungsschnittstelle 970, wo das Signal zur Verringerung von Interferenz heruntergedämpft wird, bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise herunter auf 300 Millivolt. Das herabgedämpfte Signal läuft dann durch den Sendeabschnitt 560 des jeweiligen Abschlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen, wo das Signal vom Gleichtaktmodus in den Differentialmodus umgesetzt und eine Referenzfrequenz hinzugefügt wird. Eine Referenzfrequenz muss in diesem Fall für die automatische Entzerrung hinzugefügt werden, da keine Frequenzträger zu dem digitalen Signal hinzugefügt werden. Das Signal breitet sich dann über die verdrillte Doppelleitungsverdrahtung 972 zu dem Hub 750 aus, wo es durch den Empfangsabschnitt 540 eines anderen Ab schlussmoduls 550 für verdrillte Doppelleitungen läuft. Dieses Modul setzt das Signal zurück in den Gleichtaktmodus um und entzerrt das Signal. Das Signal läuft dann durch eine weitere digitale Anpassungsschnittstelle 971, wo es zurück auf seinen ursprünglichen Pegel verstärkt wird. Das Signal geht dann durch einen digitalen Netzwerkhub, beispielsweise einen Ethernet- oder Tokenring-Hub, wo es zu einem anderen Hub 750 weitergeleitet werden kann oder zu einem anderen Benutzer an den Hub 750 entlang einer verdrillten Doppelleitungsverdrahtung 974 weiterlaufen kann. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Audio-, Video- und Datenübertragung gemeinsam mit einer Hochgeschwindigkeitsübertragung von digitalen Daten über die gleichen vier Drähtepaare, wobei die digitalen Hochgeschwindigkeitsdaten über ihren gesamten Pfad in digitaler Form verbleiben.
  • 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Hochgeschwindigkeitspfade für digitale Daten die gleiche Schaltmatrix 500 wie die kombinierten Audio-, Video- und Datensignale verwenden.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist gleich zu dem anhand der 21 erläuterten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass das digitale Signal nicht durch eine digitale Anpassungsschnittstelle 971 in dem Hub 750 läuft, sondern durch den Hub hindurch auf einer niedrigen Spannung bleibt und durch dasselbe Matrixschaltsystem läuft, wie die kombinierten Audio-, Video- und Datensignale. Ein digitales Signal läuft durch das Matrixschaltsystem 500 in der gleichen Weise wie ein kombiniertes Audio-, Video- und Datensignal, wie anhand der 15, 16, 17 und 18 beschrieben wurde. Das digitale Signal gelangt direkt zu der Matrix 500, ohne eine Frequenzaufteilung zu erfordern, da die Systemsteuerungsdaten zu dem Audio-, Video- und Datensignal hinzugefügt wurden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind acht Benutzerpfade für Hochgeschwindigkeitsdatensignale vorgesehen und die verbleibenden acht Benutzerpfade werden für die kombinier ten Audio-, Video- und Datensignale verwendet. Ein Benutzerpfad könnte auch für einen lokalen, digitalen Netzwerkserver oder eine digitale, öffentliche Netzwerkschnittstelle vorgesehen sein.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Benutzer Audio-, Video-, Daten- und digitale Hochgeschwindigkeitsdatensignale zu einem anderen Benutzer übertragen, ohne separate Verbindungen für jedes der Signale einrichten zu müssen. Folglich ermöglicht dieses kombinierte System eine größere Fle-xibilität und Effizienz.
  • 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Benutzer direkt kommunizieren können, ohne über den Hub gehen zu müssen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Benutzerschnittstellen 531C1, 531C2 miteinander über zwei Sätze von bidirektionalen Audio-, Video- und Datenpfaden verbunden. Diese Benutzerschnittstellen 531C1, 531C2 sind gleich zu den Benutzerschnittstellen 530C1, 530C2, mit der Ausnahme, dass ein zusätzlicher bidirektionaler Audio-, Video- und Datenpfad an der Benutzerschnittstelle vorgesehen ist. Dieser könnte beispielsweise verwendet werden, wenn zwei Benutzer eine Videokonferenz durchführen, während zur gleichen Zeit Fullmotion-Videoinformation ausgetauscht wird.
  • 24 erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein bidirektionaler Audio-, Video- und Datenpfad zwischen den zwei Benutzern 532C1, 532C2 und ein digitaler Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikationspfad zwischen den zwei Benutzern ermöglicht ist, indem die übrigen verdrillten Drähtepaare des Kabels zwischen den Benutzerschnittstellen genutzt werden. Dies entspricht der 22, wobei aber der Hub entfernt ist. Dies könnte beispielsweise für Videokonferenzen auf dem Audio-, Video- und Datenpfad verwendet werden, während auch Bilder, wie Röntgenbilder, Catscans oder dergleichen über den digitalen Hochgeschwindigkeitsdatenpfad gezeigt werden.
  • 25 erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel, das gleich ist zu dem der 24, mit der Ausnahme, dass ein digitaler Netzwerkkommunikationscontroller 980 zu jeder Benutzerschnittstelle 533C1, 533C2 hinzugefügt ist, so dass der digitale Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikationspfad nicht wie in der 24 eine externe Schnittstelle erfordert.
  • Während bevorzugte Verfahren zur Signalübertragung in der vorstehenden Beschreibung erläutert wurden, ist ersichtlich, dass andere Übertragungsverfahren verwendet werden könnten.
  • Es ist für den Fachmann einsichtig, dass an dem zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bekannt ist die Veröffentlichung Beckwith, R: "LIVE-net – an integrated broadband video and data network" Computer Communications, NL, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam Band 10, Nr. 5, 01. Oktober 1987, Seiten 256 bis 262. Dort ist ein Netzwerk beschrieben, das mehrere Knoten miteinander verbindet, wobei jeder Knoten des Netzwerks eine stromaufwärts liegende Faserverbindung und eine stromabwärts liegende Faserverbindung zu einem zentral angeordneten und computergesteuerten Videomatrixschalter aufweist. Jede Faserverbindung trägt vier Videokanäle und einen zwei Mbps-Datenkanal. Der Videomatrixschalter weist gemäß der Beschreibung 64 Eingangs-/Ausgangskanäle auf, wobei jeder Eingangskanal auf jeden Ausgangskanal oder auf bis zu 16 Mehrfachausgangskanäle geschaltet werden kann. Bei dem System von Beckwith wird folglich ein kombiniertes Video- und Datensignal an einem der Eingangspunkte des Schalters empfangen und über den Schalter zu einem Ausgangspunkt übertragen.
  • Ebenfalls bekannt ist die Veröffentlichung Ronald P. Bianchini et al: „Design of a Nonblocking Shared-Memory copy Network for ATM" Proceedings of the Conference on Computer Communications (INFOCOM), US, New York, IEEE, Band 11, 1992, Seiten 876 bis 885. Dort ist eine Architektur für einen ATM-Schalter beschrieben, der ein non-blocking-copy-Netzwerk mit einem Shared-memory-Eingangspuffer aufweist, so dass blockierte Zellen von jedem Schaltereingang in einem einzigen gemeinsamen Eingangspuffer gespeichert werden.

Claims (6)

  1. Verfahren für die gleichzeitige Übertragung und das gleichzeitige Schalten von analogen Video- und digitalen Datensignalen, mit folgenden Schritten: Empfangen eines analogen Videosignals an einem Eingang (VIDEO IN) einer Benutzerschnittstelle (532); Empfangen eines digitalen Datensignals an einem anderen Eingang (DMI) der Benutzerschnittstelle; Senden des Videosignals zu einem Eingangspunkt einer Schaltmatrix (500) mit Eingangspunkten und Ausgangspunkten; und Senden des digitalen Datensignals zu wenigstens einem weiteren Eingangspunkt der Schaltmatrix (500), gekennzeichnet durch Schalten der Schaltmatrix (500) in einer Weise, dass sowohl das analoge Videosignal als auch das digitale Datensignal zur selben Zeit mit jeweiligen Ausgangspunkten verbunden werden; so dass das analoge Videosignal und das digitale Datensignal zur gleichen Zeit durch die selbe Schaltmatrix (500) fortschreiten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter mit folgendem Schritt: Kombinieren eines Systemsteuerdatensignals mit dem analogen Videosignal an der Benutzerschnittstelle (532), bevor das analoge Videosignal zu dem Eingangspunkt der Schaltmatrix (500) gesendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das digitale Datensignal zu der Schaltmatrix (500) gesendet wird, ohne eine Frequenzaufspaltung zu erfordern.
  4. Vorrichtung für die gleichzeitige Übertragung von analogen Videosignalen und digitalen Datensignalen, mit: einer Benutzerschnittstelle (532), die einen Eingang (VIDEO IN) zum Empfangen eines analogen Videosignals und einen Eingang (DMI) zum Empfangen eines digitalen Datensignals aufweist; und einer Schaltmatrix (500) mit Eingangspunkten und Ausgangspunkten; dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in einer Weise ausgestaltet ist, dass das digitale Datensignal und das analoge Videosignal gleichzeitig zu jeweiligen Eingangspunkten der Schaltmatrix (500) gesendet werden, dass die Schaltmatrix (500) in einer Weise geschaltet wird, so dass sowohl das analoge Videosignal als auch das digitale Datensignal gleichzeitig mit jeweiligen Ausgangspunkten der Schaltmatrix (500) verbunden werden und dass das analoge Videosignal und das digitale Datensignal zur gleichen Zeit durch die Schaltmatrix (500) fortschreiten.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, worin die Benutzerschnittstelle (532) weiter einen Kombinierer (FC) zum Kombinieren des analogen Videosignals mit einem Systemsteuerungsdatensignal vor dem Senden des analogen Videosignals zu der Schaltmatrix aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, worin die Anordnung in einer Weise ausgestaltet ist, dass das digitale Datensignal zu der Schaltmatrix (500) gesendet wird, ohne eine Frequenzaufspaltung zu erfordern.
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