DE19731475A1 - Kommunikationsnetzwerkknoten mit kanalisierender Koppelfeldarchitektur - Google Patents

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kommu­ nikationsnetzwerke. Besonders bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Netzwerke, in denen Knoten zahlreiche individuelle Kommunikationskanäle empfangen, die durch einen oder mehrere Breitbandsignale übertragen werden und die Breitbandsignale in die darin enthaltenen Kanäle aufteilen.

Hintergrund der Erfindung

In Kommunikationsnetzwerken und besonders in zellularen Funk­ telefonnetzwerken wird von jedem einzelnen Knoten, wie etwa einer zellularen Basisstation, verlangt, nur einen Bruchteil der gesamten, dem Netzwerk zur Verfügung stehenden Kanäle zu verar­ beiten. Ein Kanal wird typischerweise verarbeitet durch Empfang des Breitbandsignals, Aufteilen des Breitbandsignals in viele Schmalbandsignale, Demodulieren des Schmalbandsignals, das einen interessierenden Kanal überträgt, Herausgreifen des interessie­ renden Kanals aus einem bestimmten Zeitschlitz, fall TDMA-Kommu­ nikationsschemata verwendet werden, und Ausführen irgendeiner Neuverpackung, Modulation, Kombination oder anderer Funktionen, die benötigt werden, um die aus dem interessierenden Kanal erhaltene Information zu ihrem endgültigen Zielort weiterzulei­ ten.

Unterschiedliche Knoten verarbeiten unterschiedliche Kanäle aus dem gesamten Kontingent des Netzwerks. Alle Kanäle werden genutzt, aber die Nutzung ist über viele unterschiedliche Knoten verstreut. Von Zeit zu Zeit verändert sich die in den Knoten verarbeitete Mischung der Kanäle. Wenn Knoten sich in Satelliten befinden, die die Erde in wandernden Umlaufbahnen umkreisen, kann sich die Mischung der in den Knoten verarbeiteten Kanäle von Minute zu Minute verändern. Dementsprechend werden die Netz­ werkknoten typischerweise konfiguriert, um eine größere Anzahl von Kanälen zu verarbeiten, als sie aktuell in jedem gegebenen Moment bearbeiten müssen. Dieser Konfigurationstyp führt zu Ineffizienzen, die besonders schwerwiegende Konsequenzen haben, wenn die Knoten sich in erdumkreisenden Satelliten befinden.

Konventionelle Kommunikationsnetzwerkknoten können in einer von zwei unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet werden. Wenn die in jedem Knoten verarbeitete Kanalmischung sich langsam ändert, wie etwa von Monat zu Monat, und wenn die Knoten sich dort befinden, wo sie von Wartungspersonal betreut werden kön­ nen, kann die minimale Hardware dem Knoten zugewiesen werden, die die maximalen, augenblicklichen Anforderungen befriedigt. Diese minimale Hardware wird gewöhnlich per Hand darauf einge­ stellt, diejenigen Kanäle zu verarbeiten, die möglicherweise in jedem Knoten genutzt werden. Diese Technik ist unerwünscht, weil sie zu unterschiedlichen Hardwarekonfigurationen in unterschied­ lichen Knoten führt, arbeitsintensiv ist und wenig Reservekapa­ zität für den Fall eines Ausfalls vorsieht.

Wenn die in jedem Knoten verarbeitete Kanalmischung sich schnell ändert oder wenn die Knoten sich dort befinden, wo sie dem Wartungspersonal nicht leicht zugänglich sind, werden die Knoten typischerweise mit deutlich mehr Hardware ausgestattet, als benötigt wird, um alle vorhandenen Kanäle durch den Knoten in jedem beliebigen Augenblick zu verarbeiten. Dies ist die konventionelle Technik für Knoten, die sich in Satelliten mit wandernder Umlaufbahn befinden. Unglücklicherweise ist die Ver­ wendung von mehr Hardware als absolut notwendig im höchsten Grade in Satelliten unerwünscht. Zusätzliche Hardware verursacht vermehrtes Gewicht, vermehrten Leistungsverbrauch und verrin­ gerte Zuverlässigkeit, und alles dies kann zu erheblichem Anwachsen der Kosten führen. Während Leistungsverbrauchsmanage­ mentschemata verwendet werden können, um im Moment nicht genutzte Hardware abzuschalten, werden solche Schemata typi­ scherweise auf Systemebene angewendet, anstatt auf Bauteilebene, um zu verhindert, daß die Leistungsverbrauchsmanagementhardware mehr Probleme verursacht als sie löst.

Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein Kommunikations­ netzwerk, das jeden Kanal verarbeiten kann, der dem Netzwerk zugewiesen wurde, und das eine hardwareeffiziente Architektur verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann unter Bezug auf die detaillierte Beschreibung und auf die Ansprüche abgeleitet werden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Teile über alle Zeichnungen hinweg verweisen, und:

Fig. 1 zeigt ein Layoutdiagramm einer Kommunikationsnetzwerk­ umgebung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung benutzt werden kann;

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Netzwerkknotens;

Fig. 3 zeigt eine Tabelle eines exemplarischen FDMA/TDMA-Kommunikationsschemas;

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Empfangs- und Demodula­ tionsabschnitts des Netzwerkknotens; und

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer intern verschalteten Koppelfeldanordnung.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Layoutdiagramm einer Umgebung, innerhalb derer ein Kommunikationsnetzwerk 10 ausgeführt sein kann. Das Netzwerk 10 enthält zahlreiche Knoten 12, die untereinander über Funkfrequenzkommunikationsverbindungen 14 verbunden sind. Fig. 1 zeigt Knoten 12, die als Handapparate 16, Satelliten 18 und Gateways 20 konfiguriert sind. Über Funkfrequenzkommunikations­ verbindungen 14 können Teilnehmereinheiten 16 und Satelliten 18 mit anderen Satelliten 18, Handapparaten 16 und Gateways 20 kom­ munizieren. Die folgend besprochenen Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können in jedem Kno­ ten 12 des Netzwerks 10 oder anderer Kommunikationsnetzwerke ausgeführt werden. Jedoch sind solche Merkmale von besonderem Vorteil, falls sie in Satelliten 18 eingebaut sind.

Die Satelliten 18 können sich in niedrigen Erdumlaufbahnen befinden. In solchen Erdumlaufbahnen bewegen sich Satelliten 18 mit hoher Geschwindigkeiten relativ zu irgendeinem gegebenen Punkt auf der Oberfläche der Erde. Die Teilnehmereinheiten 16 und die Gateways 20 können sich in der Nähe der Erdoberfläche aufhalten, wo sie scheinbar stationär relativ zu den Satelliten 18 sind.

Die Satelliten 18 sind wünschenswerterweise als zellulare Telekommunikationsbasisstationen konfiguriert und werden unten als Basisstationsknoten 18 oder einfach als Knoten 18 bezeich­ net. Basisstationsknoten 18 projizieren (nicht gezeigte) Zellen auf die Erdoberfläche. Kommunikation mit Teilnehmereinheiten 16 werden mittels Kanälen durchgeführt, die für die Nutzung in den Zellen zu jedem beliebigen Augenblick zugewiesen sind. Wegen der Bewegung der Knoten 18 mit hoher Geschwindigkeit kann sich die Kanalzuweisungen von Minute zu Minute ändern. Die mit Teilneh­ mereinheiten 16 geführte Kommunikation und andere Kommunikation, wie etwa Signalisierung und Bündelkommunikation, werden im Kno­ ten 18 über Kommunikationsverbindungen 14 empfangen und inner­ halb des Netzwerks 10 in Richtung zum endgültigen Zielort der Kommunikation weitergeleitet. Solche Kommunikationen können von Teilnehmereinheiten 16, anderen Knoten 10 oder Gateways 20 über einige von verschiedenen Antennen 22 der Knoten 18 empfangen werden.

Generell sehen die Antennen 22 Breitbandsignale vor, deren jede zahlreiche Informationskanäle enthalten können. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Information unter Benutzung von Datenpaketen digital übertragen. Die Informationskanäle werden miteinander in den Breitbandsignalen unter Benutzung von FDMA-/TDMA-Techniken kombiniert. Jedoch ist die Benutzung von digitaler Kommunikation oder irgendeine spezifische Mehrfach­ zugriffstechnik nicht Vorbedingung der vorliegenden Erfindung. Während die Breitbandsignale zahlreiche Informationskanäle über­ tragen können, wäre es ein außerordentlich seltenes Ereignis, daß alle miteinander in einem Breitbandsignal kombinierten Kanäle gleichzeitig aktiv sind und Information übertragen.

Die Knoten 18 empfangen diese Breitbandsignale in einem Ein­ gangsabschnitt der Verbindung 14. Die Knoten 18 teilen die Breitbandsignale in Schmalbandsignale auf, die individuelle Kanäle übertragen. Diese individuellen Kanäle, die in jedem gegebenen Moment aktiv sind, werden demoduliert, um die kommu­ nizierte Information zu erhalten, und die kommunizierte Infor­ mation wird zu geeigneten Ausgangsabschnitten der Verbindungen 14 geleitet. Geeignete Ausgangsverbindungen 14 sind die mit weiterer Beförderung der Information in Richtung auf den endgül­ tigen Zielort für die Information. Der Knoten 18 moduliert die Information wieder für jede Ausgangsverbindung 14 und kombiniert die wieder modulierten Informationen mit anderen Paketen, die über die Ausgangsverbindung abfließen, um ein Breitbandsignal zu bilden. Das Breitbandsignal wird dann über die Ausgangsverbin­ dung übertragen.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen­ den Erfindung sieht der Knoten 18 ausgedehnte Empfangs- und Aufteilungsfunktionen vor, um die zahlreichen unterschiedlichen Kanäle und die verschiedenen empfangenen Breitbandsignale zu bedienen, die das Netzwerk 10 benutzt. Der Knoten 18 enthält auch Vermittlungsfunktionen zusammen mit begrenzten Demodula­ tions- und Modulationsfunktionen (Modemfunktionen). Die Vermitt­ lungsfunktionen bieten ausgedehnte Verschaltungsmöglichkeiten zwischen den Aufteilungsfunktionen und den Modemfunktionen. Folglich braucht nicht jeder Knoten 18 die Modemfunktionalität zu verkörpern, die ausreichend ist, um alle in dem Netzwerk benutzten Kanäle zu bedienen, wenn nur ein Bruchteil der Kanäle in jedem einzelnen Knoten 18 und jedem gegebenen Moment aktiv ist.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Kommunika­ tionsnetzwerkknotens, wie etwa des Knotens 18. Der Knoten 18 enthält eine Anzahl von Empfangs- und Demodulationsabschnitten 24 und eine Anzahl von Modulations- und Sendeabschnitten 25. Jeder Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 wird durch eine oder mehrere Antennen 22 versorgt. Eine Antenne 22 sieht ein Breitbandsignal vor, das einem Kanalisierer 26 zugeführt wird. Ein Kanalisierer 26 ist ein konventioneller Schaltkreis, der den in der Technik Bewanderten bekannt ist. Ein Kanalisierer teilt das Breitbandsignal in seine in ihm enthaltenen Kanäle auf. Ein Kanalisierer 26 kann über Funkfrequenz oder Basisband, analog oder digital betrieben werden. Das Breitbandsignal trägt unter­ schiedliche Kanäle, die unterschiedliche Frequenzbänder, unter­ schiedliche Zeitschlitze, unterschiedlich verstreute Spektral­ kodierung oder eine Kombination von irgendwelchen zweien oder mehreren dieser Techniken benutzen. Dementsprechend übersetzt der Kanalisierer 26 das Breitbandsignal in eine Vielzahl von Schmalbandsignalen, wobei jedes Schmalbandsignal einen der durch das Breitbandsignal übertragenen Kanäle überträgt.

Ein Koppelfeld 28 hat einen Eingang für jedes Schmalbandsig­ nal. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung hat das Koppelfeld 28 weniger Ausgänge als es Eingänge hat. Das Koppelfeld 28 ist konfiguriert, so daß ein ausgewähltes der an den Eingängen anliegenden Schmalbandsignale an jedem der Aus­ gänge auftritt. In den bevorzugten Ausführungsformen werden die ausgewählten Signale durch die Steuerung 30 bezeichnet, die mit einem Auswahleingang des Koppelfelds 28 verbunden ist.

Eine breites Feld von den in der Technik Bewanderten bekann­ ten Koppelfeldarchitekturen kann benutzt werden, um das Koppel­ feld 28 aufzubauen. Die genaue Struktur des Koppelfelds 28 hängt teilweise von der Natur der Schmalbandsignale ab, die den Ein­ gängen des Koppelfelds 28 zugeführt werden. Fig. 2 veranschau­ licht die Schmalbandsignale, die vier getrennte Verbinder benut­ zen, welche sich von den Ausgängen des Kanalisierers 28 zu kor­ respondierenden Eingängen des Koppelfelds 28 erstrecken. Die in der Technik Bewanderten werden erkennen, daß ein Wegevielfach­ schema in dieser Architektur nützlich ist. Jedoch nichts hindert die Schmalbandsignale daran, in Serie über einen gemeinsamen Kommunikationspfad zwischen Kanalisierer 26 und Koppelfeld 28 geleitet zu werden. In dieser Situation kann ein Zeitvielfach­ schema für das Koppelfeld 28 nützlich sein. In anderen Ausfüh­ rungsformen kann ein Kanalisierer 26, zu mindestens teilweise, unter Benutzung eines digitalen Signalprozessors ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform können Koppelfeld 28 und Kana­ lisierer 26 sich einfach einen gemeinsame Speicher teilen. Fig. 2 zeigt zur Vereinfachung nur vier Schmalbandsignale. Typische Kanalisierer erzeugen häufig mehr Schmalbandsignale als diese Anzahl, aber die vorliegende Erfindung ist auf jede Anzahl von Schmalbandsignalen anwendbar, gleichgültig ob diese Anzahl grö­ ßer oder kleiner als vier ist.

Kanalisierer 26 und Koppelfeld 28 bilden zusammen ein kana­ lisierendes Koppelfeld 32. Ein kanalisierendes Koppelfeld 32 stellt einen Baustein oder Modul dar, der an zahlreichen Stellen innerhalb des Knotens 18 benutzt werden kann. Die Nutzung eines kanalisierenden Koppelfeldes 32 als ein Baustein wird unten in Verbindung mit Fig. 4 diskutiert.

Die Ausgänge des Koppelfelds 28 und des kanalisierenden Koppelfelds 32 verbinden mit den Eingängen der Demodulatoren 34. Die Demodulatoren 34 verkörpern erwünschtermaßen konventionellen Entwurf, um kommunizierte Information aus den Schmalbandsignalen herauszuziehen. Die Demodulatoren 34 können auch mit der Steu­ erung 30 verbinden, so daß die Steuerung 30 Leistungsverbrauchs­ management für die Demodulatoren 34 vorsehen kann. In der bevor­ zugten Ausführungsform werden weniger Demodulatoren 34 in einem Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 verwendet als der Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 Schmalbandsignale hat.

Fig. 3 zeigt eine Tabelle 36, die ein exemplarisches FDMA-/TDMA-Kommunikationsschema veranschaulicht. Die Reihen in Fig. 3 bezeichnen Frequenzbänder für individuelle Kanäle, die Spalten bezeichnen Zeitschlitze für individuelle Kanäle, und die Zellen an den Schnittpunkten von Reihen und Spalten stellen die indivi­ duellen Kanäle dar. Ein ganzes, für das Netzwerk 10 zugewiesenes Frequenzspektrum (siehe Fig. 1) kann in viele Frequenzbänder und Zeitschlitze aufgeteilt werden, um eine riesige Anzahl von indi­ viduellen Kanälen abzugeben. Nur ein Anteil dieser riesigen Anzahl von individuellen Kanälen ist einem einzelnen Knoten 18 zugewiesen, aber dieser Anteil verändert sich mit der Zeit. Zur Vereinfachung zeigt Fig. 3 die dem Knoten 18 zugewiesenen Kanäle durch eine "-" Markierung. Die zugewiesenen Kanäle stellen die maximale Kapazität des Knotens 18 dar, und diese maximale Kapa­ zität wird als Ergebnis einer netzwerkweiten Analyse der an Knoten 18 und andere Knoten 18 zuzuweisenden Kanalresourcen festgelegt. Unter Rückbezug auf Fig. 2 ist die Anzahl der in Knoten 18 enthaltenen Demodulatoren 34 basiert auf dieser maxi­ malen Kapazität für jeden zukünftigen Zeitpunkt. Diese Anzahl ist deutlich geringer als die dem Netzwerk 10 zugewiesene gesamte Anzahl von Frequenzbändern oder individuellen Kanälen.

Zu jedem Zeitpunkt ist die wirkliche Anzahl der in Knoten 18 benutzten, aktiven Kanäle gewöhnlich geringer als die maximale Kapazität. Fig. 3 zeigt aktive Kanäle, die benutzt werden, mit einer "X" Markierung. Unter Bezug auf Fig. 2 und 3 kann ein ein­ zelner Demodulator 34 effizient durch schnelles Umschalten zwi­ schen den Frequenzbändern 38 und 40 in unterschiedlichen Zeit­ schlitzen benutzt werden. Mit anderen Worten: eine größere Anzahl von Demodulatoren 34 braucht nicht im Leerlauf zu sein, wenn die Frequenzbänder, denen sie zugewiesen sind, nicht-aktive Zeitschlitze erfahren. Statt dessen kann eine geringere Anzahl von Demodulatoren 34 zwischen Frequenzbändern in unterschied­ lichen Zeitschlitzen umgeschaltet werden, um aktive Kanäle zu verarbeiten. Durch Umschalten eines Demodulators 34 zwischen unterschiedlichen Frequenzbändern kann ein Kanalisierer 26 kon­ stant eingestimmt bleiben, anstatt daß er die mit der erneuten Einstimmung verbundenen Einschwingzeitverzögerungen erleidet. Darüber hinaus kann der Kanalisierer 26 unter Benutzung einer einfachen, konstant abgestimmten Architektur statt einer kom­ plexen, abstimmbaren Architektur konstruiert werden.

Dementsprechend erlaubt die Fähigkeit, Demodulatoren 34 umzu­ schalten, um Spurwechsel in Kanalzuweisungen zu Knoten 18 zu folgen, dem Knoten 18, weniger Demodulatoren 34 eingebaut zu haben als es sonst erforderlich wäre. Darüber hinaus erlaubt die Fähigkeit, Demodulatoren 34 schnell zwischen Zeitschlitzen umzu­ schalten, dem Knoten 18, noch weniger Demodulatoren 34 eingebaut zu haben als es sonst erforderlich wäre. Wenn zugewiesene Kanäle inaktiv sind, können ferner durch die Steuerung 30 vorgesehene Leistungsverbrauchsmanagementprozesse selektiv die Demodulatoren 34 mit Energie versorgen oder davon abschalten, so daß nur eine minimale Anzahl von Demodulatoren 34 zu jedem gegebenen Zeit­ punkt mit Energie versorgt wird. Gesamte Demodulatorsysteme können ohne Energieversorgung über längere Zeiträume bleiben, um weiter den Leistungsverbrauch zu senken.

Unter Rückbezug auf Fig. 2 sind die Ausgänge der Demodulato­ ren 34 mit einem Knotenrouterabschnitt 42 verbunden. Der Router­ abschnitt 42 leitet Pakete wie erforderlich weiter, um Wieder­ übertragung weg von Knoten 18 über eine Verbindung 14 zu sichern (siehe Fig. 1), die dazu führt, daß die kommunizierte Informa­ tion dichter zu ihrem beabsichtigten Zielort bewegt wird. Andere Pfade in den Router hinein oder aus ihm heraus können einbezogen werden, um zu ermöglichen, daß die Information anderen Einrich­ tungen zugeführt wird. Der Modulations- und Sendeabschnitt 25 sieht umgekehrte oder komplementäre Funktionen zu denen vor, die durch den Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 vorgesehen werden. Die Modulatoren 44 des Modulations- und Sendeabschnitts 25 verbinden mit dem Routerabschnitt 42, um weitergeleitete Pakete aufzunehmen und zu modulieren. Jedes modulierte Paket bildet ein Schmalbandsignal, und diese Schmalbandsignale werden den Eingängen eines Koppelfelds 46 zugeführt. Ein Ausgang des Koppelfelds 46 verbindet mit einem Eingang eines Kanalisierers oder Kombinators 48, und ein Ausgang des Kombinators 48 führt ein Breitbandsignal der Antenne 22 zu. Der Kombinator 48 kann eine Vielzahl von Eingängen enthalten, von denen einige durch andere Modulations- und Sendeabschnitte 25 versorgt werden. Die Steuerung 30 kann mit dem Router 42 verbunden sein, um das Weiterleiten zu steuern, sie kann mit den Modulatoren 44 ver­ bunden sein, um den Leistungsverbrauch zu verwalten, und sie kann mit dem Koppelfeld 46 verbunden sein, um die Kanäle zu bezeichnen, die in dem Kombinator 48 kombiniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten das Koppelfeld 46 und der Kombinator 48 ein kanalisierendes Sen­ dekoppelfeld, das im wesentlichen die entgegengesetzte Funktion zum kanalisierenden Koppelfeld 32 des Demodulationsabschnitts 24 ausführt.

Während Fig. 2 separate Antennen 22 zeigt, die dem Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 und dem Modulations- und Sendeab­ schnitt 25 zugeordnet sind, kann eine gemeinsame Antenne 22 ebenfalls benutzt werden. Gleicherweise brauchen die Modulatoren 44 und Demodulatoren 34 nicht vollständig getrennte Teile zu sein, sondern können zu gemeinsamen Modems kombiniert werden. Während Fig. 2 eine Steuerung 30 mit Durchführung des Leistungs­ verbrauchsmanagements nur für die Demodulatoren 34 und Modula­ toren 44 zeigt, kann das Leistungsverbrauchsmanagement sich auch auf die Koppelfelder 28 und 46 und auf die Kanalisierer 26 und Kombinatoren 48 erstrecken.

Fig. 2 veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Knotens 18, um bestimmte Merkmale der bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Fig. 4 zeigt ein genaueres Blockdiagramm eines praktikableren und komplexeren Empfangs- und Demodulationsabschnitts 24, um andere Merkmale der bevorzugten Ausführungsform zu zeigen. Zur Klarheit vermeidet Fig. 4 die Signalkommunikationspfade zwischen der Steuerung 30 und den Koppelfeldern 28 und zwischen der Steuerung 30 und den Demodulatoren 34. Jedoch sind die Koppelfelder 28 und Demodula­ toren 34 in Fig. 4 nichtsdestotrotz wünschenswerterweise mit der Steuerung 30 verbunden, wie in Fig. 2 veranschaulicht, um die im Koppelfeld 28 ausgewählten Kanäle zu bezeichnen und um selektiv die Demodulatoren mit Energie zu versorgen.

Unter Bezug auf Fig. 4 enthält der Empfangs- und Demodula­ tionsabschnitt 24 zahlreiche Baublöcke mit kanalisierendem Koppelfeld 32, die miteinander in einer Seriell-/Parallelarchi­ tektur verbunden sind. Unterschiedliche Breitbandsignale werden an den Eingängen 50 einer Breitbandreihe 52 kanalisierender Koppelfelder 32 zugeführt. Die unterschiedlichen Breitbandsig­ nale können von unterschiedlichen Antennen 22 bereitgestellt werden (siehe Fig. 1 und 2) . Die Koppelfelder 28 in der Breit­ bandreihe 52 sind miteinander verbunden, so daß ein beliebiges Schmalbandsignal, das von einem beliebigen Kanalisierer 26 in der Breitbandreihe 52 zu jedem beliebigen Ausgang eines jeden beliebigen Koppelfeldes in der Reihe 52 geleitet werden kann. Wegen der Querverbindungen zwischen den Koppelfeldern 28 in der Breitbandreihe 52 bildet die Reihe 52 eine einzige, unterein­ ander verbundene, kanalisierende Koppelfeldgruppe 54.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer untereinander verbun­ denen, kanalisierenden Koppelfeldgruppe 54, die zwei kanalisie­ rende Koppelfelder 32 enthält. Fig. 5 veranschaulicht eine Wege­ vielfachkoppelfeldanordnung für Koppelfelder 28, bei denen Rei­ hen mit den Eingängen korrespondieren, Spalten mit den Ausgängen korrespondieren, und die Schnittpunkte zwischen Reihen und Spal­ ten individuelle Koppelfeldelemente darstellen. Wie in Fig. 5 veranschaulicht, wird eine Querverbindung zwischen den Koppel­ feldern 28 für jeden Ausgang vorgesehen. Ein jeder Eingang eines jeden der beiden Koppelfelder 28 kann zu dem Ausgang des anderen Koppelfeldes 28 geleitet werden.

Unter Rückbezug zu Fig. 4 treibt die Breitbandreihe 52 von kanalisierenden Koppelfeldern 32 eine Schmalbandreihe 56 von kanalisierenden Koppelfeldern 32, um ein zweistufiges Koppelfeld zu bilden. Mit anderen Worten: die Ausgänge der Koppelfelder 28 in der Breitbandreihe 52 sind mit den Eingängen der Kanalisierer 26 in der Schmalbandreihe 56 verbunden. Wünschenswerterweise ist die Anzahl der kanalisierenden Koppelfelder 32 in der Schmal­ bandreihe 56 niedriger als die Anzahl der Schmalbandsignale, die durch die Kanalisierer 26 der Breitbandreihe 52 vorgesehen wer­ den. Jedes kanalisierende Koppelfeld 26 in der Schmalbandreihe 56 treibt einen oder mehrere Demodulatoren 34.

Die in der Technik Bewanderten werden erkennen, daß die Begriffe Breitband und Schmalband relative Begriffe sind. Dem­ entsprechend dienen die durch die Breitbandreihe 52 erzeugten Schmalbandsignale als Breitbandsignale für die Schmalbandreihe 56 und haben eine größere Bandbreite als die durch die Schmal­ bandreihe 56 erzeugten Schmalbandsignale. Die durch die Breit­ bandreihe 52 erzeugten Schmalbandsignale können als Signale einer Zwischenbandbreite angesehen werden, oder die an den Eingängen 50 der Kanalisierer 26 aufgenommenen Breitbandsignale können als Superbreitbandsignale angesehen werden. In einer digitalen Verwirklichung kann die Breitbandreihe 52 unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitskomponenten realisiert werden, die FFT-Prozesse vorsehen, um die an den Eingängen 50 anliegenden Breitbandsignale in Frequenzbänder einer Zwischen­ bandbreite aufzuteilen. Die Schmalbandreihe 56 kann verwirklicht werden unter Benutzung von Komponenten geringerer Geschwindig­ keit, die weniger Leistung verbrauchen und die FFT-Prozesse vor­ sehen, um die Frequenzbänder mit einer Zwischenbandbreite weiter in Schmalbandsignale aufzuteilen, die eine Kanal zu einer Zeit übertragen.

Fig. 4 zeigt die Schmalbandreihe 56 als in zwei untereinander verbundene, kanalisierende Koppelfeldgruppen 54 angeordnet. Keine Verbindungen werden zwischen den Koppelfeldern 28 in den zwei Gruppen 54 innerhalb der Schmalbandreihe 56 vorgesehen, um Koppelfeldkomplexität zu reduzieren. Trotzdem kann ein beliebi­ ger Kanal, der in einem beliebigen, an einem Eingang 50 aufge­ nommenen Superbreitbandsignal liegt, immer noch zu einem belie­ bigen Demodulator 34 geleitet werden, unter Benutzung, als ein Minimum, einer Kopplung in der Breitbandreihe 52.

Obgleich nicht gezeigt, können die Modulations- und Sendeab­ schnitte 25 (siehe Fig. 2) eine komplementäre Architektur bezüg­ lich der in Fig. 4 für den Empfangs- und Demodulationsabschnitt 24 gezeigten haben.

Zusammengefaßt sieht die vorliegende Erfindung einen verbes­ serten Kommunikationsnetzwerkknoten mit einer kanalisierenden Koppelfeldarchitektur vor. Der Kommunikationsnetzwerkknoten enthält ein kanalisierendes Koppelfeld, das mit anderen ähn­ lichen, kanalisierenden Koppelfeldern in Parallel- und/oder Serienschaltung kombiniert werden kann, um jede beliebige Anzahl von Kanälen zu verarbeiten, welche von jeder beliebigen Anzahl von Breitbandsignalen erhalten wurde. Der Kommunikationsnetz­ werkknoten sieht Modemfunktionen proportional zum Zellenverkehr statt zur Spektralkapazität vor. Die Flexibilität, die aus den kanalisierenden Koppelfeldern resultiert, erlaubt es, Modem­ resourcen den empfangenen Kanälen, wie von Augenblick zu Augen­ blick benötigt, zuzuweisen. Dementsprechend werden Modemresour­ cen reduziert. Das Leistungsverbrauchsmanagement ist verbessert, da aktive Kanäle weitergeleitet werden können, so daß die Strom­ versorgung ganzer Modulatorsysteme abgeschaltet werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde oben unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch werden die in der Technik Bewanderten erkennen, daß Auswechselungen oder Modi­ fikationen in diesen bevorzugten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne daß vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Z.B. braucht der beschriebene Kommunikations­ knoten nicht in einem Satelliten zu liegen, aber kann in einer terrestrischen Basisstation, einem Vermittlungsamt oder Ähnli­ chem eingeschlossen werden. Es ist beabsichtigt, daß solche Auswechselungen und Modifikationen, die für die in der Technik Bewanderten offensichtlich sind, in dem Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.

Claims (10)

1. Kommunikationsnetzwerkknoten (18), gekennzeichnet durch:
einen Kanalisierer (32), der konfiguriert ist, um ein Breit­ bandsignal in eine Vielzahl von Schmalbandsignalen aufzuteilen;
ein Koppelfeld mit mindestens einem mit dem Kanalisierer verbundenen Eingang und mit einem Ausgang, wobei das Koppelfeld konfiguriert ist, um ein ausgewähltes der Schmalbandsignale an seinem Ausgang vorzusehen;
ein zweites Koppelfeld mit einer Vielzahl von Eingängen und einem Ausgang;
einen Kombinator mit einer Vielzahl von Eingängen, wobei einer der Eingänge mit dem Ausgang des zweiten Koppelfeldes verbunden ist; und
eine Einrichtung, die mit dem Koppelfeld und dem zweiten Kop­ pelfeld verbunden ist, zum Bezeichnen der Kanäle, die in dem Koppelfeld und dem zweiten Koppelfeld gewählt sind.

2. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 1, der zusätzlich enthält: einen Demodulator (34), der mit dem Ausgang des Koppel­ feldes verbunden ist, wobei der Kanalisierer ein erster Kanali­ sierer ist, der ein erstes Breitbandsignal in eine erste Viel­ zahl von Schmalbandsignalen aufteilt, und das Koppelfeld ein erstes Koppelfeld ist, das ein ausgewähltes der ersten Schmal­ bandsignale an dem Ausgang des ersten Koppelfeldes vorsieht, und der Netzwerkknoten enthält zusätzlich:
einen zweiten Kanalisierer, der konfiguriert ist, um ein zweites Breitbandsignal in eine zweite Vielzahl von Schmalband­ signalen aufzuteilen;
ein zweites Koppelfeld mit mindestens einem mit dem Ausgang des zweiten Kanalisierers verbundenen Eingang und einem Ausgang, das konfiguriert ist, um ein ausgewähltes der zweiten Schmal­ bandsignale an dem Ausgang des zweiten Koppelfeldes vorzusehen; und
eine Einrichtung, die mit dem ersten Koppelfeld und dem zwei­ ten Koppelfeld verbunden ist, zum Auswählen eines der ersten und der zweiten Vielzahl von Schmalbandsignalen, um sie zu dem Aus­ gang des ersten bzw. dem des zweiten Koppelfeldes zu leiten.

3. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 2, wobei das erste Koppelfeld mit dem zweiten Koppelfeld verbunden ist, so daß ein ausgewähltes der Schmalbandsignale zum Ausgang des zweiten Koppelfeldes geleitet werden kann.

4. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 3, wobei das erste Koppelfeld eine dritte Vielzahl von Ausgängen hat, und das zwei­ te Koppelfeld eine vierte Vielzahl von Ausgängen hat, und der Kommunikationsnetzwerkknoten ferner enthält:
eine dritte Vielzahl von Demodulatoren, die mit der dritten Vielzahl von Ausgängen des ersten Koppelfeldes verbunden sind;
eine vierte Vielzahl von Demodulatoren, die mit der vierten Vielzahl von Ausgängen des zweiten Koppelfeldes verbunden sind; und
einer Leistungsverbrauchssteuerungseinrichtung, die mit jedem der vierten Vielzahl von Demodulatoren verbunden ist, zur selek­ tiven Energieversorgung der vierten Vielzahl von Demodulatoren.

5. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 4, wobei:
der erste Kanalisierer und das erste Koppelfeld zusammen ein erstes kanalisierendes Koppelfeld bilden;
der zweite Kanalisierer und das zweite Koppelfeld zusammen ein zweites kanalisierendes Koppelfeld bilden;
das erste und das zweite kanalisierende Koppelfeld eine erste, intern verschaltete, kanalisierende Koppelfeldgruppe bilden; und
das Verfahren zusätzlich eine zweite, intern verschaltete, kanalisierende Koppelfeldgruppe enthält, die mit der Auswahl­ einrichtung verbunden ist.

6. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 1, wobei der Kanalisierer ein erster Kanalisierer ist, der ein erstes Breit­ bandsignal in eine erste Vielzahl von Schmalbandsignalen auf­ teilt, und das Koppelfeld ein erstes Koppelfeld ist, das ein ausgewähltes der ersten Schmalbandsignale an dem Ausgang des ersten Koppelfeldes vorsieht, und der Netzwerkknoten enthält zusätzlich:
einen zweiten Kanalisierer, der konfiguriert ist, um ein aus­ gewähltes der ersten Schmalbandsignale in eine zweite Vielzahl von Schmalbandsignalen aufzuteilen, wobei jedes der zweiten Vielzahl von Schmalbandsignalen eine geringere Bandbreite hat als das ausgewählte der ersten Schmalbandsignale;
ein zweites Koppelfeld mit mindestens einem mit dem zweiten Kanalisierer verbundenen Eingang und einem Ausgang, das konfi­ guriert ist, um ein ausgewähltes der zweiten Schmalbandsignale an seinem Ausgang vorzusehen;
einen dritten Kanalisierer, der konfiguriert ist, um ein drittes Breitbandsignal in eine dritte Vielzahl von Schmalband­ signalen aufzuteilen;
ein drittes Koppelfeld mit mindestens einem mit dem dritten Kanalisierer verbundenen Eingang und einem Ausgang, das konfi­ guriert ist, um ein ausgewähltes der dritten Schmalbandsignale an seinem Ausgang vorzusehen; und
eine Einrichtung, die mit dem ersten Koppelfeld und dem drit­ ten Koppelfeld verbunden ist, zum Auswählen eines der ersten und der dritten Vielzahl von Schmalbandsignalen, um sie zu dem Aus­ gang des ersten bzw. dem des dritten Koppelfeldes zu leiten.

7. Verfahren zum Weiterleiten von Kommunikationssignalen inner­ halb eines Kommunikationsnetzwerkknotens (18), das gekennzeich­ net ist durch die Schritte:

• (a) Aufteilen (32) eines Breitbandsignals in eine Vielzahl von Schmalbandsignalen; und
• (b) Koppeln eines ausgewählten der Vielzahl von Schmalband­ signalen auf einen Eingang eines Demodulators, wobei der Schritt (a) das erste Breitbandsignal in eine Vielzahl von Schmalband­ signalen aufteilt, und der Schritt (b) ein ausgewähltes der ersten Schmalbandsignale zu einem ersten Demodulator leitet, und das Verfahren zusätzlich die Schritte enthält;
• (c) Aufteilen eines zweiten Breitbandsignals in eine zweite Vielzahl von Schmalbandsignalen; und
• (d) Koppeln eines ausgewählten der zweiten Vielzahl von Schmalbandsignalen auf einen zweiten Demodulator.

8. Verfahren nach Anspruch 7, das zusätzlich die Schritte ent­ hält:
Koppeln des ausgewählten der ersten Vielzahl von Schmalband­ signalen auf den zweiten Demodulator; und
Selektives Versorgen der ersten und der zweiten Demodulatoren mit Energie.

9. Kommunikationsnetzwerkknoten (18), gekennzeichnet durch:
einen ersten Kanalisierer (18), der konfiguriert ist, um ein Breitbandsignal in eine erste Vielzahl von Signalen mit einer Zwischenbandbreite aufzuteilen;
ein erstes Koppelfeld (28) mit einem Eingang, der angepaßt ist, die Vielzahl von Signalen mit der Zwischenbandbreite aufzu­ nehmen, und mit erstem und zweitem Ausgang, das konfiguriert ist, um ein erstes und ein zweites ausgewähltes der Signale mit Zwischenbandbreite an dem ersten bzw. zweiten Ausgang des ersten Koppelfeldes vorzusehen;
einen zweiten Kanalisierer (26) mit einem Eingang, der ange­ paßt ist, das erste ausgewählte der Signale mit Zwischenband­ breite in eine Vielzahl von ersten Schmalbandsignalen aufzu­ teilen;
ein zweites Koppelfeld mit einem Eingang, der angepaßt ist, die Vielzahl von ersten Signalen mit Zwischenbandbreite aufzu­ nehmen, und einem ersten und einem zweiten Ausgang, das konfi­ guriert ist, um ein erstes und zweites ausgewähltes der ersten Schmalbandsignale an dem ersten bzw. zweiten Ausgang des zweiten Koppelfeldes vorzusehen;
einen dritten Kanalisierer mit einem Eingang, der angepaßt ist, das zweite ausgewählte der Signale mit Zwischenbandbreite in eine dritte Vielzahl von zweiten Schmalbandsignalen aufzu­ teilen;
ein drittes Koppelfeld mit einem Eingang, der angepaßt ist, die Vielzahl von zweiten Schmalbandsignalen aufzunehmen, und erstem und zweitem Ausgang, das konfiguriert ist, um ein erstes und ein zweites ausgewähltes der zweiten Schmalbandsignale an dem ersten bzw. zweiten Ausgang des dritten Koppelfeldes vorzu­ sehen;
erste und zweite Demodulatoren (34), die mit dem ersten bzw. zweiten Ausgängen des zweiten Koppelfeldes verbunden sind; und
dritte und vierte Demodulatoren (34), die mit dem ersten bzw. zweiten Ausgängen des dritten Koppelfeldes verbunden sind.

10. Kommunikationsnetzwerkknoten nach Anspruch 9, wobei das zweite Koppelfeld mit dem dritten Koppelfeld verbunden ist, so daß ein ausgewähltes der ersten Schmalbandsignale auf einen Ausgang des dritten Koppelfeldes geleitet werden kann.