DE69733075T2

DE69733075T2 - Netzadapter, welcher ein ethernetprotokoll und einen physikalischen- schicht-treiber für eine digitale teilnehmerleitung verwendet

Info

Publication number: DE69733075T2
Application number: DE69733075T
Authority: DE
Inventors: W. Russell BELL
Original assignee: Legerity Inc
Current assignee: Microsemi Semiconductor US Inc
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2017-11-08
Also published as: US6052380A; EP0937354B1; DE69733075D1; EP0937354A1; WO1998020649A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Netzwerktechnologie und insbesondere ein Lokalnetz, das das Ethernet-Protokoll zum Zugreifen auf den Bus verwendet und das ein Protokoll bezüglich einer physischen Schicht einer digitalen Subscriber-Line, wie z. B. Verfahren zur diskreten Mehrton-(DMT-)Modulation oder zur trägerlosen Amplitudenphasen-(CAP-)Modulation, für eine verbesserte Transfer-Bandbreite und -Zuverlässigkeit, verwendet.
Beschreibung der verwandten Technik
Computernetzwerke
Computernetzwerke erleichtern die Interoperabilität von Computersystemen und ermöglichen es einer Vielzahl von Anwendern, verschiedene Elemente, wie z. B. Daten, Anwendungsprogramme, Peripherieeinrichtungen und Kommunikationsverbindungen mit anderen Netzwerken und Dateien, gemeinsam zu nutzen. Ein Lokalnetz (LAN) ist im wesentlichen eine Kombination von zwei oder mehr Personalcomputern oder Arbeitsstationen, die physisch und logisch miteinander verbunden sind. Lokalnetze können mit anderen Netzwerken in anderen Teilen eines Gebäudes oder in anderen Städten verbunden sein, wobei diese Art der Konfiguration normalerweise als Fernnetz oder WAN bezeichnet wird.
In seiner einfachsten Form weist ein Netzwerk zwei oder mehr miteinander verbundene Computer auf. Die zwei oder mehr miteinander verbundenen Computer können Daten und/oder Anwendungen sowie eine oder mehrere Peripherieeinrichtungen, wie z. B. einen Drucker, gemeinsam nutzen. Ein typisches Firmen-Netzwerk weist mindestens einen zweckbestimmten Fileserver, zwei oder mehr Client-Computer und verschiedene gemeinsam genutzte Peripherieeinrichtungen auf. Auf dem Fileserver läuft typischerweise keine Anwendungs-Software, sondern er wird vielmehr zum Abarbeiten von Anforderungen von verschiedenen Client-Computern und zum Speichern von Dateien verwendet, die von Anwendungsprogrammen, die auf den Client-Computern laufen, erstellt werden. Der Client-Computer liefert Anforderungen bezüglich der erforderlichen Dateien an den Fileserver und verwendet auch andere Ressourcen des Netzwerks, wie z. B. Drucker und Modems. Jeder Computer oder jede Peripherieeinrichtung, der/die mit dem Netz verbunden ist, wird als "Knotenpunkt" des Netzwerks bezeichnet.
Jeder Knotenpunkt oder Computer in einem Netzwerk weist eine Netzwerk-Interface-Karte auf, die auch als LAN-Adapter bezeichnet wird und als Interface zwischen dem Computer und der Netzwerkverkabelung fungiert. Die Netzwerk-Interface-Karte bewegt Daten zu und von einem Direktzugriffsspeicher in dem Computer und steuert ferner den Datenstrom in das und aus dem Netzwerk-Verkabelungssystem. Die Netzwerk-Interface-Karte weist einen speziellen Port auf, der den auf das Kabel und den spezifischen Kabelanschlusstyp angewendeten Standards für elektrische Signalgebung entspricht.
OSI-Referenzmodell
Moderne Netzwerke basieren auf dem Referenzmodell der Kommunikation offener Systeme (OSI) für Netzwerkkompatibilität und Mikrooperabilität. Das siebenschichtige OSI-Modell definiert Funktionen und Protokolle, die eine Zusammenarbeit einer Vielfalt von Netzwerk-Hardware und -Software ermögli chen. Das OSI-Modell weist sieben Schichten auf, die die physische Netzwerkverbindung sowie die Netzwerk-Software umfasst. Die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells umfassen eine physische Schicht, eine Daten-Link-Schicht, eine Netzwerk-Schicht, eine Transport-Schicht, eine Sessionsschicht, eine Präsentationsschicht und eine Anwendungsschicht.
Die physische Schicht ist für die Übertragung von Daten zwischen zwei Stellen oder Knotenpunkten im Netzwerk zuständig. Die physische Schicht wird von der Netzwerk-Interface-Karte implementiert und verarbeitet die physische Signalgebung in dem Netzwerk, einschließlich Anschlussteilen, Zeitsteuerungsspannungen u. a.. Die physische Schicht steuert die Geschwindigkeit der Daten auf der Leitung, Vorschriften für das Anschließen und Trennen der Leitungen, Vorschriften für die Voll-Duplex- und Halb-Duplex-Übertragung und Kabelanschlusstypen. Somit definiert die physische Schicht den Leitungstyp, z. B. Koaxialkabel oder Twisted-Pair, die möglichen Längen und Verbindungen mit der Leitung, die Signale auf der Leitung und die Intertaces des Verkabelungssystems.
Die zweite Schicht, die als Daten-Link-Schicht oder Logik-Link-Schicht bezeichnet wird, ist für die Organisation der Datenbits in Pakete oder Frames zuständig. Die Daten-Link-Schicht ist ferner für das sequentielle Senden dieser Frames zu ihrem Zielort und das Erwarten einer Bestätigung der sicheren Ankunft der Daten zuständig. Wenn die Daten am anderen Ende nicht korrekt empfangen werden, ist die Daten-Link-Schicht für das erneute Übermitteln der unbestätigten Daten-Frames zuständig. Die Daten-Link-Schicht kann entweder in der Software oder der Hardware implementiert sein.
Die Netzwerk-Schicht ist für das Adressieren und das Routen zwischen den Teilnetzwerken zuständig. Die Netzwerk-Schicht bestimmt den Zielort für die Daten und die Route durch das Netzwerk, die die Daten nehmen sollten. Die Netzwerk-Schicht ist ferner für das Neuformatieren einer Mitteilung in Pakete und Leiten der Mitteilung zu ihrem korrekten Zielort zuständig.
Die Transport-Schicht handhabt die Steuerung oder Bewegung der Mitteilungsdaten durch das Netz. Die Transport-Schicht definiert, wie Mitteilungen verarbeitet werden und insbesondere die Art und Weise, in der das Netzwerk auf Pakete, die verloren gehen, oder auf andere auftretende Fehler reagiert. Somit gewährleist die Transport-Schicht eine fehlerfreie Zustellung von einem Ende zum anderen. Die Transport-Schicht ist ferner für ein Steuern, Adressieren, Routen und alternatives Routen zuständig.
Die Sessionsschicht führt verschiedene administrative Aufgaben und Sicherheitsvorkehrungen durch, einschließlich Verschlüsselung, falls gewünscht. Die Sessionsschicht-Software managt die gesamte Kommunikationssession durch Synchronisieren des Datenstroms zwischen den Knotenpunkten. Die Sessionsschicht ist ferner für die Eröffnung und Beendigung einer Session, das Ein- und Ausloggen sowie Zugriffs-/Sicherheitsmerkmale zuständig.
Die Präsentationsschicht sorgt für die Darstellung der Daten, einschließlich der Formatierung und der Anzeige von Daten auf dem Computer-Bildschirm. Die Anwendungsschicht ist das grafische Benutzer-Interface (GUI), das elementare Netzwerkdienste bietet, wie z. B. Datei-Management und -Transfer, Mail und Zugriff auf Peripherieeinrichtungen, wie z. B. Drucken.
Netzwerk-Topologien und -Protokolle
Es gibt heutzutage verschiedene Arten von Netzwerkstandards und -konfigurationen. Eine Auswahlmöglichkeit bei der Konfigurierung eines Lokalnetzwerks ist die Netzwerk-Topologie, d. h. das physische Layout und die physische Verbindung der Kabel zwischen den Arbeitsstationen und den Fileservern. Es gibt im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahren zum Implementieren eines Lokalnetzwerks, und zwar als Client/Server- und Peer-to-Peer-Netzwerk. Bei einem typischen Peer-to-Peer-Netzwerk kann eine beliebi ge Arbeitsstation oder ein beliebiger Computer sowohl ein Fileserver als auch ein Client sein, der Daten oder Programme sucht. Ein Peer-to-Peer-Netzwerk weist eine Reihe von Arbeitsstationen auf, die normalerweise in Form einer Daisy-Chain miteinander verbunden sind, wobei jede Arbeitsstation beim Einrichten des Netzwerks entweder als Client oder als Kombination aus Client und Server festgelegt wird. Ein Client/Server-Netzwerk ist der LAN-Typ, der heutzutage am häufigsten benutzt wird. Bei diesem LAN-Typ sind ein oder mehrere Zentralcomputer, die als Fileserver bezeichnet werden, als Zentraldatenspeicherstellen und Mitteilungs-Handler des Systems festgelegt. Die übrigen Computer-Arbeitsstationen sind als Clients festgelegt und alle mit den Fileservern verbunden.
Die Topologie oder das physische Layout eines Lokalnetzwerks betrifft die Art und Weise, in der Knotenpunkte, z. B. Arbeitsstationen, Drucker, Fileserver und anderer Vorrichtungen, physisch miteinander verbunden sind. Die physische Topologie kann eine von verschiedenen Formen aufweisen, einschließlich einer Bus-Topologie, einer Ring-Topologie, einer Stern-Topologie oder einer hybriden Topologie. Bei einer Bus-Topologie fungiert ein langes Kabel als Datendurchgang oder -bus der verschiedenen Knotenpunkte. Der Fileserver, die Arbeitsstationen und die anderen Vorrichtungen, wie z. B. Drucker, Modems und Faxgeräte, sind an unterschiedlichen Stellen an das Kabel angeschlossen, und die Daten laufen durch das Kabel zu und von den Arbeitsstationen. Bei einer Ring-Topologie sind die Arbeitsstationen in Form einer Daisy-Chain miteinander verbunden und bilden einen Kreis oder Ring. Die Daten werden von einem Knotenpunkt zum nächsten übertragen, wobei jeder Knotenpunkt oder jede Arbeitsstation Daten prüft, die den Ring durchlaufen. Wenn die Daten nicht für diese Arbeitsstation bestimmt sind, werden die Daten zu der nächsten Arbeitsstation weitergeleitet und so weiter. Da die Daten nur in einer Richtung laufen, besteht keine Gefahr der Datenkollision. Eine Unterbrechung der Netzwerkverbindung bewirkt jedoch, dass das gesamte Netzwerk abstürzt oder inoperabel wird.
Bei einer Stern-Topologie sind sämtliche Knotenpunkte in dem Netzwerk mit einer zentralen Koppelstelle verbunden, an der sämtliche Verbindungen hergestellt werden. Die zentrale Koppelstelle weist die Form einer oben beschriebenen Ring-Topologie auf, und jeder Knotenpunkt ist über einen Bus mit der zentralen Koppelstelle verbunden. Ein Vorteil einer Stern-Topologie besteht darin, dass bei einer Unterbrechung oder Abschaltung einer Leitung nur der betroffene Knotenpunkt inoperabel wird und der übrige Teil des Netzwerks operabel bleibt. Zusätzlich zu diesen Topologien gibt es verschiedene hybride Topologien, die die Merkmale einer Stern-, Ring- oder Bus-Topologie in sich vereinigen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen physischen Topologien weist ein Netzwerk typischerweise eine logische Topologie oder ein Datentransfer-Protokoll auf, die/das das Verfahren des Datentransfers zwischen den unterschiedlichen Knotenpunkten in dem Netzwerk definiert. Ein Datentransfer-Protokoll ist bei Netzwerken, insbesondere Netzwerken, bei denen eine Bus-Topologie zur Anwendung kommt, erforderlich, da es möglich ist, dass zwei oder mehr Knotenpunkte oder Arbeitsstationen versuchen, zur gleichen Zeit Daten über den gemeinsamen Bus zu übertragen. Mit anderen Worten: ein Datentransfer-Protokoll ist bei einer Bus-Topologie zum Verhindern einer Datenkollision erforderlich.
Ein weit verbreitetes Netzwerk-Protokoll wird als Ethernet bezeichnet, welches für Netzwerke verwendet wird, bei denen eine Bus-Topologie zur Anwendung kommt. Die Ethernet-Technologie wurde in den achtziger Jahren entwickelt und wird in einer großen Anzahl von Netzwerk-Anwendungen, einschließlich einer großen Anzahl von Lokalnetzwerken (LANs), angewendet. Das Ethernet-Protokoll entspricht dem IEEE-Standard 802.3.
Das Ethernet basiert auf einem Netzwerk-Protokoll, das als CSMA/CD (Trägererfassungs-Mehrfachzugriff/Kollisionsdetektierung) bezeichnet wird. Das Ethernet-Protokoll wird manchmal als "Cocktail-Party"-Algorithums bezeich net, wobei eine Person zuhört und auf einen ruhigen Moment wartet, bevor sie zu sprechen beginnt. Wenn zufälligerweise diese beiden Personen miteinander "kollidieren", d. h. gleichzeitig zu sprechen beginnen, "nimmt" sich jede Person "zurück" und erlaubt der anderen Person anderen fortzufahren. An einem Punkt beginnt eine Person zu sprechen (erhält Zugang zu dem Kanal) und beendet die Konversation. Auf im wesentlichen gleiche Weise erfasst eine Ethernet-Netzwerk-Interface-Karte die Spannungsänderung des Busses oder Kabels, bevor sie versucht, ein Datenpaket zu seinem Zielort zu senden. Wenn keine Spannungsunterbrechung detektiert wird, wird das Datenpaket das Kabel entlang zu seinem Zielort übertragen. Wenn jedoch die Netzwerk-Interface-Karte das Vorhandensein von Daten erfasst, wartet sie einen willkürlich gewählten Zeitraum, bevor sie erneut versucht, ihr Datenpaket an seinen Zielort zu senden.
Die physische Schicht des Ethernet wird in einer Vielzahl von Übertragungsmedien verwendet, einschließlich Funkgeräten, Koaxialkabeln, Infrarotanwendungen, Twisted-Pair-Verdrahtung u. a.. Das Ethernet-Netzwerk-Protokoll wird am häufigsten in einer Twisted-Pair-Verdrahtungs- oder Koaxialkabel-Umgebung verwendet. Bei der Mehrzahl der Ethernet-Knotenpunkten wird die Manchester-Codierung an der physischen Schicht angewendet. Dieses Schema funktioniert gut in einer kontrollierten rauscharmen Umgebung, in der die Ineffizienz des Manchester-Codes tolerierbar ist (Signalrate doppelt so hoch wie die Datenrate). In Gegenwart von Rauschen oder anderen Interferenzen oder in Übertragungs-Umgebungen mit zeitlich variierenden Charakteristiken bietet die physische Schicht des Ethernet jedoch möglicherweise keine adäquate Übertragungsqualität. In rauschbeladenen Umgebungen ist es wichtig, einen robusten Transportmechanismus mit einer physischen Schicht zu haben.
Digital-Subscriber-Line-Technologie – DSL
Digital-Subscriber-Line-(DSL-)Technologien werden derzeit derart weiterentwickelt, dass die bestehende Kupferdraht-Infrastruktur in größerem Maße genutzt wird. Die neuen Digital-Subscriber-Line-Technologien umfassen u. a. ADSL (asymmetrische digitale Subscriber Line), SDSL (symmetrische digitale Subscriber Line) und HDSL (digitale Subscriber Line für hohe Datenübertragungsraten). ADSL wurde von Firmen entwickelt, die Technologien für Telefonie-Dienstleister liefern. ADSL ist eine Transport-Technologie, die Dienstleistungen mit höherer Bandbreite gegenüber bestehenden Kupfer "schleifen" bietet, welche von den Telefongesellschaften auf der ganze Welt verwendet werden. Wegen des Werts des Kupfers haben Anbieter von Telefonieausrüstungen die oben beschriebenen neuen Digital-Subscriber-Line-Technologien entwickelt, bei denen ein hohes Maß an Verarbeitung oder MIPS (Millionen Befehle pro Sekunde) erforderlich sind oder die schnelle Halbleiter-Entwicklung genutzt wird, um eine größere Bandbreite zu erreichen. Bei ADSL werden an jedem Ende der Kupferschleife Digitalsignalverarbeitungs-Techniken angewendet, um höhere Bandbreiten zu erreichen und somit die Lebensdauer und Bandbreite dieser Kupferschleifen zu erhöhen. Mit der modernen Technologie können Datenraten von 15 Mbps bis über 50 Mbps mit höchst unterschiedlichen Kosten- und Distanzpunkten erreicht werden.
Bei ADSL wird generell eines von zwei Modulationsschemata angewendet, bei welchen es sich um die trägerlose Amplitudenphasen-(CAP-)Modulation und die diskrete Mehrton-(DMT-)Modulation handelt. Die DMT-Modulation ist eine Technologie, bei der die verfügbare Bandbreite eines Kanals in Abschnitte unterteilt wird. Jeder dieser Abschnitte ist hinsichtlich Rauschen und Dämpfung "charakterisiert". Wenn die Charakteristiken des Kanals bekannt sind, können die Sender und Empfänger die Mängel in dem Übertragungsweg ausgleichen. Die "Bänder" des Kanals, die mangelhaft sind, empfangen weniger zu übertragende Daten, und gute Bänder empfangen mehr zu übertragende Daten. Der Gesamteffekt der Kanalbildung ist eine höhere Bandbreite gegenüber dem Kanal. Typische Telefonleitungen sind durch eine Bandbreite von 4 kHz charakterisiert. Auf der Basis typischer Signal-Rausch-Verhältnisse und Shannon's Theorem liegt die maximale Kapazität des Kanals bei Anwendung herkömmlicher Techniken unter 100 kbps. Bei ADSL sind unter Verwendung des gleichen Kanals 1,5 bis 6 Mbps möglich.
Die CAP-Modulation ist ferner eine bandexterne Modulationstechnik, bei der versucht wird, die Leitung unter Anwendung von Digitaltechniken anzugleichen. Bei der CAP-Modulation wird versucht, die Kanalcharakteristiken zu erfahren und die Umkehrung dieser Charakteristiken an die Empfangsseite des Kanals anzulegen. Der Nettoeffekt diese Angleichung ist der Versuch, ein ideales" Kanal-Ansprechverhalten zu erreichen.
Daher wurde eine Vielzahl von fortschrittlichen Technologien entwickelt, um eine größere Bandbreite von einem kupferbasierten Kommunikationskanal, wie z. B. einer Twisted-Pair-Verdrahtung, zu erhalten. Bei den meisten kupferbasierten Netzwerken steht jedoch das Telefon stark im Mittelpunkt, und diese Netzwerke basieren auf einem klassischen Punkt-zu-Punkt-Netzwerk, wie z. B. diejenigen, die in der lokalen Schleifenschaltung einer Telefongesellschaft zur Anwendung kommen. Ferner handelt es sich bei einer standardmäßigen Telefonverkablung um ein zweiadriges unabgeschirmtes Twisted-Pair (UTP) der Kategorie 3, das generell als zu rauschbeladen für den Netzwerk-Datenverkehr angesehen wird. Daher werden ein verbessertes Netzwerk-Architektursystem und Verfahren gewünscht, mit denen eine Computervernetzung, wie z. B. eine Ethernet-Vernetzung, sowie eine verbesserte Bandbreite in rauschbeladenen Umgebungen, wie z. B. einer herkömmlichen Telefon-Kupferverdrahtung, gewünscht.
Home-Netzwerke
Der PC-Markt gibt Anzeichen dafür, dass zahlreiche Home-Anwender einen zweiten Computer zu Unterstützungszwecken kaufen. Ähnlich Geschäfts-Anwendern sind viele dieser Konsumenten nicht geneigt, zusätzliche Peripherieeinrichtungen (Drucker, Scanner etc.) zu kaufen und würden es vorziehen, die bereits vorhandenen Peripherieeinrichtungen zu nutzen. Daher wünschen sich Home-Anwender, die zwei oder mehr Computer besitzen, eine Netzwerk-Lösung.
Eine Lösung zum Herstellen einer Home-Vernetzung ist die Installierung spezieller Kabel zuhause, wie z. B. ein Kategorie 5 Twisted-Pair oder Koaxialkabel, um eine Konnektivität herzustellen. Dies führt jedoch zu einem beträchtlichen Aufwand und beträchtlichen Kosten. Zwei weitere Konnektivitäts-Optionen für ein Home-Netzwerk umfassen interne Energieleitungen und interne Telefonleitungen. Bei jeder dieser Konnektivitäts-Option wird jedoch eine rauschbeladene Kommunikationsleitung verwendet, die generell als inadäquat angesehen wird. Eine Funkverbindung kann ebenfalls angewendet werden, obwohl die Verwendung von Funk für diesen Zweck Nachteile hat. Daher wird eine verbesserte Netzwerk-Lösung für ein Home-Netzwerk gewünscht, mit der eine bestehende Telefonverdrahtungs- oder Energieleitungs-Infrastruktur für Netzwerkkommunikationen verwendet werden kann.
L. van Hauwermeiren et. al. "Offering Video Services over Twisted Pair Cables to the Residential Subscriber by means of an ATM based ADSL Transmission System", Proceedings Vol. 1, International Switching Symposium ISS '95, Berlin, DE, 23.–28. April 1995, Seite 447–451, beschreibt die Anwendung einer ADSL zum Verbinden eines ATM-Schalters mit einem Home-Subscriber. Primär dient das System zur Erbringung von Video-on-Demand-Services über ein Set-Top-Unit. K. Maxwell: " Asymmetric Digital Subscriber Line: Interim Technology for the Next Forty Years", IEEE Communications Magazine, Vol., 34, Nr. 10, 1. Oktober 1996, Seite 100–106, beschreibt die Verwendung einer ADSL zum Liefern von ATM-Zellen zu einem Personalcomputer, wobei ein ADSL-Modem mit einem vor Ort vorhandenen Ethernet verbunden ist. In EP-A-0 577 115 ist ein programmierter I/O-Ethernet-Adapter mit Early-Interrupts zum Beschleunigen des Datentransfers beschrieben. Zum Reduzieren der Größe des First-in-First-out-(FIFO-)Puffers erzeugt der Ethernet-Adapter Interrupts vor dem Empfang vollständiger Pakete aus dem Netzwerk.
ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Netzwerkarchitektur, bei der das Ethernet-Buszugriffs-Protokoll mit einem auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht kombiniert ist, um eine verbesserte Leistungsfähigkeit zu erzielen. Die Verwendung eines auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treibers mit einer physischen Schicht, wie z. B. der physischen Schicht einer ADSL, in Zusammenhang mit dem Ethernet-Protokoll führt zu Vorteilen hinsichtlich niedriger Kosten und einer Kompatibilität in Verbindung mit dem Ethernet in Zusammenhang mit verbesserter Zuverlässigkeit, Robustheit, Bandbreite und Rauschwiderstand der ADSL-Schicht. Dies ermöglicht die Anwendung einer standardmäßigen Ethernet-Vernetzung auf rauschbeladenen Übertragungsmedien, wie z. B. Kategorie 3 Twisted-Pair, Energieleitungen und anderen bisher nicht nutzbaren Kanälen.
Das Netzwerk weist mehrere Computersysteme auf, die über ein Übertragungsmedium miteinander verbunden sind. Das Übertragungsmedium kann ein beliebiger Typ aus verschiedenen Verdrahtungs- oder Verkabelungstypen sein, einschließlich standardmäßiger Telefonieverdrahtung, d. h. Kategorie 3 Twisted-Pair, Energieleitungen oder eine andere Verdrahtung oder Verkabelung. Jedes mit dem Netzwerk gekoppelte Computersystem oder jede mit dem Netzwerk gekoppelte Peripherieeinrichtung weist einen Netzwerkadapter oder eine Netzwerk-Interface-Karte auf, der/die mit dem Netzwerk verbunden ist.
Der Netzwerkadapter weist einen Ethernet-Controller zum Implementieren zumindest eines Teils des Ethernet-Protokolls auf. Der Netzwerkadapter weist zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium ferner einen Digitalsignalprozessor (DSP) auf, der einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht implementiert, wie z. B. den ADSL-Treiber mit einer physischen Schicht. Bei dem ADSL-Treiber mit einer physischen Schicht wird vorzugsweise eine diskrete Mehrton-(DMT-)Modulation oder eine trägerlose Amplitudenphasen-(CAP-)Modulation angewendet. Der den Treiber mit einer physischen Schicht implementierende Digitalsignalprozessor überträgt anhand von Kanalcharakteristiken des Übertragungsmediums Daten auf das Übertragungsmedium, um eine verbesserte Leistungsfähigkeit zu erzielen.
Somit implementiert die Netzwerk-Interface-Karte das Ethernet-Protokoll, verwendet jedoch den auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht anstelle des normalen Ethernet-Treibers mit einer physischen Schicht. Dies ermöglicht verbesserte Kommunikationen und eine größere Bandbreite gegenüber dem Ethernet-Netzwerk. Dies ermöglicht ferner die Verwendung von Übertragungsmedien, die andernfalls zu rauschbeladen oder unzuverlässig für eine Daten-Vernetzung wären, d. h. die Verwendung einer bestehenden Kupfer-Infrastruktur ohne Aufwand für eine Neu-Verdrahtung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
1 eine einfaches Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Netzwerk-Interface-Karte in den Computersystemen aus 1, wobei die Netzwerk-Interface-Karte das Ethernet-Protokoll implementiert und einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht verwendet, wie z. B. eine diskrete Mehrton-(DMT-) oder trägerlose Amplitudenphasen-(CAP-)Modulation einer ADSL;
3 zeigt virtuelle Punkt-zu-Punkt-Links in einem Datennetzwerk;
4 zeigt während der Initialisierung von Knotenpunkten in dem Netzwerk erstellte Datenstrukturen; und
5–7 zeigen Ablaufdiagramme von Start- und Initialisierungssequenzen von Knotenpunkten in einem Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Computernetzwerk
1 zeigt ein einfaches Computernetzwerk 100. Das Netzwerk 100 implementiert Teile eines Medienzugriffs-Controller-(MAC-)Protokolls, wie z. B. des Ethernet-Protokolls, und eines Protokolls eines auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treibers mit einer physischen Schicht zur Erzielung einer verbesserten Leistungsfähigkeit. Dadurch werden die Vorteile hinsichtlich niedriger Kosten und die Kompatibilität des Ethernet-Protokolls mit der ver besserten Bandbreiten-Leistungsfähigkeit der ADSL-Technologie kombiniert. Bei der bevorzugten Ausführungsform implementiert das Netzwerk 100 Teile des Ethernet-Protokolls und eines Protokolls eines auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treibers mit einer physischen Schicht zur Erzielung einer verbesserten Leistungsfähigkeit. Das Netzwerk kann jedoch auch andere Medienzugriffs-Controller-(MAC-)Protokolle implementieren, einschließlich u.a. eines USB-MAC-Protokolls.
Wie dargestellt, weist das Netzwerk 100 ein Übertragungsmedium 102 auf. Das Übertragungsmedium 102 ein Übertragungsmedium unterschiedlichen Typs sein. Die erfindungsgemäße Netzwerkarchitektur ermöglicht die Verwendung bestehender Übertragungsmedien, wie z. B. bestehender Kupferleitungen, die für andere Netzwerk-Typen generell zu rauschbeladen sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungsmedium 102 eine kupferbasierte Verdrahtung, wie z. B. eine zweiadrige Twisted-Pair-Verdrahtung. Wenn das Netzwerk 100 physisch zuhause angeordnet ist, kann das Übertragungsmedium 102 eine standardmäßige Telefonverdrahtung sein, d. h. eine zweiadrige Kategorie 3 Twisted-Pair-Kupferleitung, die herkömmlicherweise für eine Telefonieverbindung verwendet wird. Mit anderen Worten: wenn das Netzwerk 100 physisch zuhause angeordnet ist, kann das Übertragungsmedium 102 eine zuhause bereits installierte standardmäßige Telefonverdrahtung sein. Alternativ kann das Übertragungsmedium 102 eine standardmäßige Energieleitung sein, wobei das Netzwerk Power Line Carrier-(PLC-)Techniken anwendet. Das Übertragungsmedium 102 kann eine von zahlreichen anderen Arten von Netzwerkverkabelungen sein, wie z. B. u.a. Kategorie 5 Twisted-Pair, Koaxialkabel oder Optikfaser.
Das Netzwerk 100 weist zwei oder mehr Computer 112 und 114 auf. Jedes Computersystem 112 und 114 ist mit dem Übertragungsmedium gekoppelt und zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium 102 vorgesehen. Jedes Computersystem 112 und 114 weist verschiedene Standardkomponenten auf, einschließlich einer Zentralverarbeitungseinheit, eines oder mehrerer Busse und eines Speichers. Eine oder mehrere Peripherieeinrichtungen, wie z. B. ein Drucker 120, können als separate Knotenpunkte in dem Netzwerk mit dem Übertragungsmedium 102 verbunden sein und Daten von mehreren Computern empfangen. Die Peripherieeinrichtung 120 kann ferner mit einem Port eines der Computersysteme verbunden sein, wie z. B. einem Parallel-Port oder einem USB-Interface.
Jeder Computer 112 und 114 weist einen erfindungsgemäßen Netzwerkadapter zum Koppeln mit dem Übertragungsmedium auf. Die Peripherieeinrichtungen 120, die direkt mit dem Übertragungsmedium 102 gekoppelt sind, weisen ebenfalls einen erfindungsgemäßen Netzwerkadapter auf. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass die Peripherieeinrichtung 120 mit einem Port eines Computersystems, wie z. B. des Computersystems 112, gekoppelt ist und somit die Peripherieeinrichtung 120 keinen separaten Netzwerkadapter aufweist.
Wie nachstehend beschrieben, implementiert der Netzwerkadapter in den Computersystemen 112 und 114 zumindest einen Teil des Ethernet-Protokolls und implementiert einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium 102. Dadurch kann jedes der Computersysteme 112 und 114 anhand von Kanalcharakteristiken des Übertragungsmediums Daten auf das Übertragungsmedium 102 übertragen, um eine verbesserte Leistungsfähigkeit zu erzielen.
Wie oben beschrieben, kann das Übertragungsmedium 102 eine rauschbeladene Übertragungsleitung aufweisen, wie z. B. eine standardmäßige Telefonverdrahtung (unabgeschirmtes Kategorie 3 Twisted-Pair) oder eine Energieleitung. Das erfindungsgemäße Netzwerk arbeitet derart, dass es sich an Rauschcharakteristiken des Übertragungsmediums anpasst, um eine verbesserte Datenübertragung auf dem Übertragungsmedium 102 zu erzielen.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Energieleitung ein relativ hohes Maß an Rauschen aufweist und für die meisten Modulations- und Übertragungsschemata ungeeignet ist. Der DSL-Treiber mit einer physischen Schicht weist jedoch robuste Charakteristiken auf, die es ermöglichen, die Energieleitung für den Netzwerkverkehr zu verwenden.
Bei einer Ausführungsform, bei der das Übertragungsmedium 102 eine zweiadrige Twisted-Pair-Telefonleitung ist, sind die Computersysteme 112 und 114 für die Übertragung von Daten auf dem Übertragungsmedium 102 in im wesentlichen der gleichen Zeit wie bei normalen Telefonie-Sprachübertragungen auf dem Übertragungsmedium 102 vorgesehen. Der Grund hierfür liegt darin, dass die DSL bandextern ist und zum Modulieren von Daten auf einem Teil des Frequenzbands außerhalb des Sprachbereichs vorgesehen ist. Somit können Telefonie-Sprach- und Netzwerk-Datenübertragungen gleichzeitig auf dem Übertragungsmedium 102 erfolgen. Dies bewirkt, dass die Telefonleitung nicht "besetzt" ist, d. h. ermöglicht es dem Home-(oder Büro-)Anwender, anzurufen oder Telefongespräche zu empfangen, während die Telefonleitung gleichzeitig für den Netzwerk-Datenverkehr benutzt wird. Somit ermöglicht die Verwendung einer physischen Schicht einer DSL für ein Home-Netzwerk das gleichzeitige Vorhandensein von Daten und Sprache auf derselben Verkabelung. Somit können Telefongespräche stattfinden, während gleichzeitig Dateien bewegt werden.
Netzwerk-Interface-Karte
2 zeigt eine Netzwerk-Interface-Karte 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, weist die Netzwerk-Interface-Karte 200 einen Port 202 zum Koppeln mit einem Übertragungsmedium auf. Die Netzwerk-Interface-Karte 200 weist einen Ethernet-Controller 212 zum Implementieren zumindest eines Teils des Ethernet-Protokolls auf. Der Ethernet-Controller 212 implementiert ein Kollisionserfassungs-Mehrfachzugriffs-(CSMA-)Protokoll zum Ini tiieren von Zugriffen auf das Übertragungsmedium. Bezüglich weiterer Informationen zu dem Ethernet-Protokoll wird auf "Computer Networks" von Andrew Tannenbaum, Prentice Hall, 1988 verwiesen.
Die Netzwerk-Interface-Karte 200 weist einen oder mehrere Puffer 214 zum Speichern von über den Port 202 auf das Übertragungsmedium 102 zu übertragenden Daten und zum Empfangen und Speichern von über den Port 202 von dem Übertragungsmedium 102 empfangenen Daten auf.
Die Netzwerk-Interface-Karte 200 weist ferner einen Digitalsignalprozessor (DSP) 222 auf, der einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht zum Senden/Empfangen von Daten auf das/von dem Übertragungsmedium 102 implementiert. Der Digitalsignalprozessor 222 überträgt anhand von Kanalcharakteristiken des Übertragungsmediums 102 Daten auf das Übertragungsmedium 102, um eine verbesserte Leistungsfähigkeit zu erzielen. Somit verwendet die Netzwerk-Interface-Karte 200 den auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht anstelle des normalen Ethernet-Treibers mit einer physischen Schicht. Dies ermöglicht verbesserte Kommunikationen und eine größere Bandbreite gegenüber dem Ethernet-Netzwerk und die Verwendung bestehender Verdrahtungs-Infrastrukturen.
Der Digitalsignalprozessor 222 ist mit dem Ethernet-Controller 212 gekoppelt, und der Digitalsignalprozessor 222 dient zum Senden von Daten auf das Übertragungsmedium 102, wenn der Ethernet-Controller 212 anzeigt, dass das Übertragungsmedium 102 verfügbar ist. Somit verwendet die Netzwerk-Interface-Karte 200 zumindest einen Teil des Ethernet-Protokolls für einen Buszugriff. Die Netzwerk-Interface-Karte 200 verwendet jedoch nicht den Ethernet-Treiber mit einer physischen Schicht, sondern vielmehr einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht. Dies führt zu einer größeren Bandbreite und besserem Rauschwider stand, wodurch die bestehenden Kupfer-Verdrahtungs-Infrastrukturen verwenden können, die ein rauschbeladeneres Übertragungsmedium aufweisen.
Der Netzwerkadapter 200 weist ferner einen Speicher 204 zum Speichern eines Codes und von Daten auf. Der Speicher 204 speichert einen Code, der von dem Ethernet-Controller 212 ausführbar ist, damit der Ethernet-Controller 212 zumindest einen Teil des Ethernet-Netzwerk-Protokolls implementieren kann. Der Speicher 204 speichert ferner einen Code und Daten, die von dem DSP 222 verwendet werden, damit der DSP 222 den auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht implementieren kann. Der Netzwerkadapter 200 weist verschiedene andere Logiken auf, die typischerweise in Netzwerk-Interface-Karten enthalten sind, wie auf dem Sachgebiet bekannt ist.
Wie oben beschrieben, weist die Netzwerk-Interface-Karte 200 den DSP 222 auf, der einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht implementiert, um Daten auf das Übertragungsmedium 102 zu übertragen oder von diesem zu empfangen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die logische Schaltung, die den auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht implementiert, vorzugsweise der DSP 222. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass zahlreiche Arten von logischen Schaltungen oder programmierbaren Prozessoren verwendet werden können. In der vorliegenden Offenbarung umfasst der Ausdruck "Digitalsignalprozessor" verschiedene Arten von diskreten digitalen und/oder analogen Logiken, programmierbaren Logiken oder programmierbaren Prozessoren, einschließlich, unter anderen Arten von Logiken, einer Universal-CPU oder eines Universal-DSP.
Bei dem auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht wird eine Digital-Subscriber-Line-(DSL-)Technik, wie z. B. u.a. ADSL-(asymmetrische digitale Subscriber Line)Techniken, SDSL-(symmetrische digitale Subscriber Line)Techniken und/oder HDSL-(digitale Sub scriber Line für hohe Datenübertragungsraten)Techniken, angewendet, um eine größere Bandbreite und eine verbesserte Kommunikation auf einem rauschbeladenen Kanal zu erzielen. Bei dem auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht werden vorzugsweise DSL-Techniken angewendet, wie z. B. die diskrete Mehrton-(DMT-)Modulation oder die trägerlose Amplitudenphasen-(CAP-)Modulation, um Daten auf das Übertragungsmedium 102 zu übertragen. Somit ist der DSP 222 vorzugsweise derart programmiert, dass er entweder die DMT- oder die CAP-Modulation in dem Treiber mit einer physischen Schicht anwendet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wendet die Netzwerk-Intertace-Karte 200 die DMT-Modulation an. Bei dieser Ausführungsform ist der Digitalsignalprozessor 222 zum Unterteilen zumindest eines Teils der verfügbaren Bandbreit des Übertragungsmediumkanals 102 in mehrere Abschnitte vorgesehen, wobei jeder dieser mehreren Abschnitte ein charakteristisches Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und/oder eine charakteristische Rauschdämpfung aufweist. Der Digitalsignalprozessor 222 ist zum Festlegen der Charakteristiken jedes der mehreren Abschnitte vorgesehen und liefert anhand der festgelegten Charakteristiken Daten auf das Übertragungsmedium 102. Bezüglich weiterer Informationen über den DSL-Treiber mit einer physischen Schicht gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird auf das US-Patent Nr. 5,479,447 mit dem Titel "Method and Apparatus for Adaptive, Variable Bandwidth, High-Speed Data Transmission of a Multicarrier Signal over Digital Subscriber Lines" verwiesen. Bezüglich weiterer Informationen über den DSL-Treiber mit einer physischen Schicht wird auf Daniel Minoli "Video Dialtone Technology", McGraw-Hill, Inc., 1995, verwiesen.
Home-Netzwerke
Wie oben beschrieben, ist das erfindungsgemäße Netzwerk bei einer Ausführungsform zuhause oder an einer anderen Stelle mit einer standardmäßigen Telefonverdrahtung konfiguriert. Bei dieser Ausführungsform sind, da in den meisten Wohnungen mehrere Telefonanschlüsse vorhanden sind, Computersysteme und Peripherieeinrichtungen über die bestehenden Telefonleitungen mit Telefonanschlüssen in verschiedenen Räumen verbunden. Dies ermöglicht die Verwendung einer zuhause vorhandenen Verdrahtung, so dass keine zusätzliche Verdrahtung erforderlich ist. Mit anderen Worten: bei dieser Lösung wird die riesige installierte Basis der Telefonverdrahtung und -ausrüstung verwendet.
Da sowohl DMT- als auch CAP-basierte Technologien auf bandexternen Modulationstechniken basieren, können sie gleichzeitig mit einem Telefongespräch ablaufen, ohne dass Interferenzen auftreten. Somit können Computersysteme und Peripherieeinrichtungen kommunizieren, während Telefongespräche geführt werden. Ferner kann ein beliebiges Protokoll oben auf dieser DMT- oder CAP-basierten physischen Schicht laufen, wenn die Kanäle initialisiert sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein Ethernet-Medienzugriffs-Controller (MAC) oben auf dieser DMT-/CAP-basierten physischen Schicht ausgeführt.
Wie oben beschrieben, zielen die meisten bestehenden auf DMT- oder CAP basierenden Treiber mit einer physischen Schicht auf ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk ab. Gemäß 1 und 3 sind die meisten Home-Netzwerke jedoch Mehrpunkt-Netzwerke. Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein neuartiges System und Verfahren, die es ermöglichen, dass eine physische Schicht, die primär für ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk ausgelegt ist, in einem Mehrpunkt-zu-Mehrpunkt-Netzwerk arbeitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform und gemäß der nachstehenden Beschreibung verwendet das Netzwerk eine DMT-basierte physische Schicht.
DMT-Hintergrund
Wie oben beschrieben, ist die DMT-Modulation eine Technologie, bei der die verfügbare Bandbreite eines Kanal in Abschnitte unterteilt wird. Jeder dieser Abschnitte ist hinsichtlich Rauschen und Dämpfung "charakterisiert". Wenn die Charakteristiken des Kanals bekannt sind, können die Sender und Empfänger die Mängel in dem Übertragungsweg ausgleichen. Die "Bänder" des Kanals, die mangelhaft sind, empfangen weniger zu übertragende Daten, und gute Bänder empfangen mehr zu übertragende Daten. Der Gesamteffekt der Kanalbildung ist eine höhere Bandbreite gegenüber dem Kanal. Wie oben beschrieben, ist der DMT-Algorithmus primär für einen Punkt-zu-Punkt-Kanal ausgelegt. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Initialisierungssequenz und Erweiterungen vor, um eine Operation über ein Mehrpunkt-Netzwerk zu ermöglichen, das typischerweise in der Geschäftswelt und möglicherweise zuhause verwendet wird. Bezüglich weiterer Informationen über die DMT-Modulation wird auf das oben genannte US-Patent Nr. 5,479,447 verwiesen.
Mehrpunkt-Zugriffs-Protokoll-Operation
3 zeigt ein Mehrpunkt-Netzwerk mit mehreren Knotenpunkten. Wie dargestellt, kann das Netzwerk als eine Folge von Punkt-zu-Punkt-Netzwerken angesehen werden. Die nachstehend aufgeführten Punkt-zu-Punkt-Netzwerke oder "virtuellen Netzwerke" sind in dem in 3 gezeigten physischen Netzwerk vorhanden.
3 – Punkt-zu-Punkt-Links

RN1 zu RN2
RN2 zu RN3
RN3 zu RN1
RN2 zu RN1
RN3 zu RN2
RN1 zu RN3

Jedes dieser "Links" ist analog zu einem Einzel-Punkt-zu-Punkt-Link, das von der Telefongesellschaft zum Verbinden ihrer Schleifen-Einrichtung verwendet wird, obwohl die Distanzen zwischen Knotenpunkten in einem Home-Netzwerk beträchtlich kleiner ist. Bei dem erfindungsgemäßen Netzwerk wird der Standard-DMT-Algorithmus in Zusammenhang mit dem hier beschriebenen Mehrpunkt-Initialisierungs- und Zugriffs-Protokoll verwendet, um eine Mehrpunkt-Operation eines auf DMT basierenden (oder anderen) Treibers mit einer physischen Schicht in Zusammenhang mit einem Lokalnetzwerk zu ermöglichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Netzwerk ein Ethernet-basiertes Netzwerk.
Das Mehrpunkt-Initialisierungs- und Zugriffs-Protokoll gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist zum Festlegen sämtlicher Charakteristiken der Kommunikationswege zwischen jedem der Punkt-zu-Punkt-Links in einem Mehrpunkt-Netzwerk vorgesehen. In der nachfolgenden Beschreibung ist das Mehrpunkt-Zugriffs-Protokoll anhand des oben beschriebenen beispielhaften Netzwerks mit drei Knotenpunkten aus 3 dargestellt. Das Mehrpunkt-Zugriffs-Protokoll ist nicht auf die Operation mit drei Knotenpunkten beschränkt, sondern ist vielmehr generisch und kann erweitert werden, um ohne Modifikationen in Mehr-Knotenpunkt-Netzwerken zu arbeiten. Wenn jede der Punkt-zu-Punkt-Wege-"Charakteristiken" festgelegt ist, können Kommunikationen zwischen jedem der Knotenpunkte unter Verwendung der angemessenen Charakteristiken für jedes Link erfolgen.
5–7 – Ablaufdiagramme
5–7 zeigen Ablaufdiagramme der Operation des Mehrpunkt-Zugriffs-Initialisierungs-Protokolls für jeden der Knotenpunkte in dem Netzwerk. Gemäß 5 "erwacht" in Schritt 502 jeder Knotenpunkt oder der Treiber mit einer physischen Schicht in jedem Knotenpunkt, der in 5 als "PHY" bezeichnet ist, nach dem Einschalten oder unmittelbar nach dem Anschließen des Mehr-Knotenpunkt-Netzwerks. Der Knotenpunkt kennt nichts außer seiner eigenen internen Adresse. In Schritt 504 bestimmt der Knotenpunkt seine interne Adresse. In Schritt 506 liest der Knotenpunkt ein Sync-Bit in einem internen Register, um zu sehen, ob er mit dem Netzwerk "synchronisiert" ist, d. h. um zu sehen, ob der Knotenpunkt bereits eine Initialisierung in diesem Netzwerk durchgeführt hat. Wenn in Schritt 508 festgestellt wird, dass dieses Bit niedrig ist, wodurch angezeigt wird, dass der Knotenpunkt nicht synchronisiert ist, beginnt der Knotenpunkt eine Synchronisationssequenz. Eine logische Eins in dem Sync-Bit zeigt an, dass der Knotenpunkt die Angleichungsparameter für jedes virtuelle Punkt-zu-Punkt-Link "kennt", auf das er zugreifen kann.
Wenn in Schritt 508 festgestellt wird, dass das Sync-Bit niedrig ist, beginnt der Knotenpunkt in Schritt 512 eine Jamming-Sequenz bei einer vorbestimmten Frequenz und mit einem vorbestimmten Signalmuster. Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet der Knotenpunkt ein alternierendes Eins-Null-Muster (101010 ...) für in einer 1 kHz-Modulation eines um 100 kHz zentrierten FM-Trägers gesendete 100 Bit-Zeiten. Andere Knotenpunkte in dem Netzwerk führen eine permanente Überwachung diese Jamming-Signals durch. Wenn die anderen Knotenpunkte dieses Jamming-Signal detektiert haben, beenden sie die Übertragung der aktuellen Pakete und treten in einen Initialisierungsmodus oder eine Initialisierungssequenz ein, wodurch ein weiteres Übertragen beendet wird, bis sämtliche virtuellen Punkt-zu-Punkt-Links initialisiert sind. Die Initialisierungssequenz ist als Schritt 514 dargestellt und in 6 gezeigt.
Gemäß 6 setzt bei Eintritt in den Initialisierungsmodus oder die Initialisierungssequenz in Schritt 602 jeder Knotenpunkt ein Flag auf 0, wodurch angezeigt wird, dass mit der Initialisierungssequenz begonnen worden ist. In Schritt 604 erzeugt jeder Knotenpunkt eine Zufallszahl und in Schritt 606 und 608 startet jeder Knotenpunkt jeweils zwei Zähler. In Schritt 606 startet jeder Knotenpunkt einen Countdown-Timer, in den die in Schritt 604 erzeugte Zufallszahl geladen wird. In Schritt 608 startet jeder Knotenpunkt einen Modulo-Zähler, der auf die Maximalzeit eingestellt ist, die sämtliche Knotenpunkte in dem Netzwerk benötigen würden, um ihre Initialisierungs-Übertragungen abzuschließen. Typischerweise ist die Größe des Modulo-Zählers gleich der maximalen Größe der willkürlich erzeugten Zufallszahl.
Nach Ablauf des Zufallzahlen-Timers eines Knotenpunkts, wie in Schritt 610 festgestellt, beginnt der entsprechende Knotenpunkt in Schritt 612 mit der Übertragung eines speziellen Kopfsatzes unter Verwendung des Jamming-Kanals. Der Kopfsatz enthält RN_x (Timer-Wert-Knotenpunkt x) (Adresse x). 4 zeigt die Datenstrukturen, die transferiert werden, wie nachstehend beschrieben. Diese Adresse wird von jedem Knotenpunkt in dem Netzwerk gesehen und auf derselben Frequenz übertragen wie das Jamming-Signal.
Jeder jeweilige Knotenpunkt überwacht in Schritt 616 ferner den Jamming-Kanal hinsichtlich weiterer Knotenpunkt-Timeouts. Dieses Überwachen hinsichtlich weiterer Knotenpunkt-Timeouts in Schritt 616 wird durchgeführt, bis der Modulo-Zähler abgelaufen ist, wie in Schritt 614 festgestellt. Somit überträgt, wenn der Zufallszahlen-Timer an einem anderen Knotenpunkt abläuft, dieser andere Knotenpunkt ebenfalls ein Signal auf dem Jamming-Kanal, der seinen Timer-Wert und seine Adresse enthält. Wenn jeder der weiteren Knotenpunkte in Schritt 618 eine Übertragung auf dem Jamming-Kanal durch einen anderen Knotenpunkt detektiert, registriert in Schritt 620 jeder der anderen Knotenpunkte diese Adresse und diesen Timer-Wert. Auf diese Weise registrieren sämtliche Knotenpunkte sämtliche Adressen und Timer-Werte der anderen Knotenpunkte in dem Netzwerk.
Nach dem Registrieren einer Adresse und eines Timer-Werts durch einen Knotenpunkt in Schritt 620 prüft in Schritt 622 der Knotenpunkt seinen Timer hinsichtlich empfangener Übertragungen und setzt ein Master-Bit auf 1, falls angemessen, d. h. falls der Timer des jeweiligen Knotenpunkts noch nicht abgelaufen ist. Somit prüft ein jeweiliger Knotenpunkt den Timer-Wert jedes anderen Knotenpunkts und setzt einen Master-Wert auf 1, wenn der Timer-Wert des jeweiligen Knotenpunkts größer ist als die Timer-Werte de anderen Knotenpunkte, die auf dem Jamming-Kanal empfangen worden sind. Das für einen jeweiligen Knotenpunkt gesetzte Master-Bit zeigt an, dass der jeweilige Knotenpunkt den größten Timer-Wert aufweist und somit der letzte übertragende Knotenpunkt ist. Somit lässt nach einer bestimmten Zeitspanne und vor Ablauf des Modulo-Zählers jeder Knotenpunkt in dem Netzwerk seinen Timer ablaufen und überträgt jeder Knotenpunkt seinen Timer-Wert und seine Adresse, damit die übrigen Knotenpunkte diese "hören" und registrieren.
Wie oben beschrieben, überwacht in Schritt 614 jeder Knotenpunkt ferner seinen Modulo-Zähler. Nach dem Wrappen des Modulo-Timers, durch das anzeigt wird, dass es in dem Netzwerk keine weiteren Knotenpunkte geben kann, bei denen noch kein Timeout aufgetreten ist und die ihre Timer-Werte und ihre Adressen noch nicht übermittelt haben, hat jetzt jeder Knotenpunkt in dem Netzwerk Kenntnis von jedem anderen Knotenpunkt in dem Netzwerk.
Nach Ablauf des Modulo-Zählers in Schritt 614 werden in Schritt 634 Fern-Knotenpunkt-IDs erstellt. Im Anschluss an Schritt 634 ermittelt der jeweilige Knotenpunkt, ob er der Master-Knotenpunkt ist. Wenn in Schritt 630 der jeweilige Knotenpunkt nicht der Master-Knotenpunkt ist, kehrt die Operation zu Schritt 616 zurück und überwacht der Knotenpunkt weiterhin den Jamming-Kanal hinsichtlich weiterer Knotenpunkt-Timeouts. Wenn der Knotenpunkt der Master-Knotenpunkt ist, wird in Schritt 632 eine Kanalangleichung durchgeführt. Die in Schritt 632 durchgeführte Kanalangleichung wird anhand von 7 genauer beschrieben.
Der zuletzt übertragende Knotenpunkt stellt fest, dass er der letzte Knotenpunkt ist, wenn ein Wrappen des Modulo-Timers erfolgt. Zu diesem Zeitpunkt kennt jeder Knotenpunkt einen Timer-Wert und eine Adresse für jeden anderen Knotenpunkt. Der "letzte Knotenpunkt", der eine Übertragung durchführt, vergleicht seinen Timer-Wert mit den Timer-Werten, die er in dem Netzwerk "gehört" hat, und erkennt, dass er den Timer mit dem höchsten Wert aufweist und daher der zuletzt übertragende Knotenpunkt ist. Nach Ablauf des letzten Timer und Ermittlung des Master-Knotenpunkts in Schritt 630 wird in Schritt 632 die Kanalangleichung durchgeführt.
Gemäß 7 umfasst die bevorzugte Ausführungsform ein Kanalangleichungs-Verfahren, das es der physischen Schicht der DSL in jedem Knotenpunkt ermöglicht, die Übertragungscharakteristiken jedes Wegs zwischen jedem Knotenpunkt zu kennen. 7 zeigt den Kanalangleichungs-Schritt 632, auf den in 6 Bezug genommen wird. Gemäß 7 wird in Schritt 702 die Kanalangleichung für jeden Knotenpunkt durchgeführt oder aufgerufen. Bei der bevorzugten Ausführungsform beginnt der erste Knotenpunkt, bei dem ein "Timeout" erfolgt (der Master-Knotenpunkt), mit dem Initialisierungsprozess. Der Kanalangleichungs-Prozess umfasst vorzugsweise die Anwendung einer DMT-(diskrete Mehrton-)Initialisierungssequenz, um die Charakteristiken des Einwege-Punkt-zu-Punkt-Kanals zwischen jedem Knotenpunkt zu ermitteln. Es sei darauf hingewiesen, dass, falls gewünscht, andere Initialisierungssequenzen angewendet werden können.
Das Ablaufdiagramm aus 7 wird nachstehend anhand des Beispiels aus 3 beschrieben. Es sei hier angenommen, dass der Master-Knotenpunkt RN1 ist. Der RN1-Knotenpunkt wendet die DMT-(oder eine äquivalente)Initialisierungssequenz zwischen RN1 und RN2 und RN1 und RN3 an. RN1 speichert diese Kanalcharakteristiken in der PHY-Vorrichtung. Bei beliebigen anschließenden Kommunikationen zwischen RN1 und RN3 werden die geeigne ten Kanalcharakteristiken verwendet. An diesem Punkt hat RN1 seine Initialisierungs- und Kanalcharakterisierung abgeschlossen.
Nach der Durchführung dieser Kanalangleichung aus Schritt 704 erzeugt in Schritt 706 der RN1-Knotenpunkt ein spezielles HAND-OFF-Frame, das auf dem Jamming-Kanal übertragen wird. Das Frame weist das Bitmuster RN2, RN2 auf (Übertragung der RN2-Adresse zweimal hintereinander). Dieses Frame instruiert RN2, das es für RN2 Zeit ist, die Charakteristiken der Kanäle RN2 zu RN1 und RN2 zu RN3 festzulegen. RN2 verwendet den DMT-(oder einen äquivalenten)Kanalcharakteristik-Algorithmus und "lernt" die Charakteristiken der Punkt-zu-Punkt-Links zwischen RN2 und RN1 und RN2 und RN3. An diesem Punkt hat RN2 die Initialisierungssequenz abgeschlossen. Der RN2-Knotenpunkt speichert diese Kanalcharakteristiken, die künftig bei beliebigen Kommunikationen zwischen RN2 und RN1 oder RN3 verwendet werden. RN2 sendet nun ein spezielles Frame RN3, RN3 aus. RN3 empfängt dieses Frame und beginnt mit der oben beschriebenen Sequenz. RN3 ermittelt die Charakteristiken der Links RN3 zu RN1 und RN3 zu RN2. RN3 speichert diese Charakteristiken. Es sei darauf hingewiesen, dass sämtliche als RNx etikettierten Jamming-Kanal-Übertragungen das in 4 gezeigte Frame aufweisen. Dieses Frame enthält den Anfangswert der von RNx erzeugten Zufallszahl, gefolgt von der internen Adresse von RNx.
Wenn der Knotenpunkt 3 keine zusätzliche Übertragung zwischen seiner Initialisierungssequenz und dem Ablauf des Modulo-Zählers gesehen hat, ist der Knoten 3 (RN3) der letzte Knotenpunkt in der Kette. Der Knotenpunkt 3 erkennt anhand der Timer-Werte, dass er der letzte Knotenpunkt auf dem Link ist. An diesem Punkt überträgt der Knotenpunkt 3 ein spezielles Muster auf dem Jamming-Kanal RN1 RN2 RN3, wobei jeder andere Knotenpunkt erkennen kann, dass das Mehrpunkt-Link jetzt initialisiert ist, und jeder Knotenpunkt Kenntnis von jedem anderen Knotenpunkt hat. Ferner ist jedes Punktzu-Punkt-Link unter Anwendung eines DMT-basierten Algorithmus charakterisiert worden, und jetzt können Hochgeschwindigkeits-Kommunikationen be ginnen. Dadurch wird der Knotenpunkt Drei angewiesen, die Initialisierung-Beendet-Sequenz von RN1 RN2 RN3 zu übertragen.
Wie oben beschrieben, wird der erste Knotenpunkt, dessen Zufallszahl-Timer Null erreicht, als Master-Knotenpunkt bezeichnet. Dieser Knotenpunkt erkennt, dass er der Master-Knotenpunkt ist, da er bei Ablauf seines Timer keine Übertragung von einem der anderen Knotenpunkte gesehen hat. Daher weist er den niedrigsten Wert auf, und diese Information wird an als Teil der Initialisierungssequenz (zusammen mit der echten Adresse dieses Knotenpunkts) an alle anderen Knotenpunkte übertragen.
Zu Algorithmier-Zwecken wird für jeden Knotenpunkt das interne Suffix 'x' für seinen Bezeichner verwendet. Die in 4 gezeigte Verknüpfungsliste wird von der Initialisierungs-Software zum Traversieren der Netzwerk-Topologie verwendet. Bei Verwendung des beispielhaften Netzwerks mit drei Knotenpunkten weist diese Verknüpfungsliste drei Einträge auf, wobei jeder Eintrag einen Knotenpunkt in dem Netzwerk repräsentiert. An jedem lokalen Knotenpunkt kann die Intelligenz anhand der Adresse und des Timer-Werts den Eintrag in der Datenstruktur erkennen, welcher dem lokalen Knotenpunkt zugeordnet ist. Diese Verknüpfungsliste wird mit dem Kopf-Knotenpunkt, der als lokaler Knotenpunkt bezeichnet ist, neu verknüpft. Nachfolgende Initialisierungs-Algorithmen können auf einfache Weise die Liste traversieren, um bei der Lokalisierung jedes der virtuellen Punkt-zu-Punkt-Segmente zu helfen. Wenn der Endpunkt oder der Null-Zeiger erreicht ist, erkennt die lokale Intelligenz in jedem Knotenpunkt, dass die zum Erstellen der Kanalcharakteristiken für jedes virtuelle Punkt-zu-Punkt-Link erforderliche Initialisierung abgeschlossen ist.
Nach Durchführung der Initialisierungssequenz für sämtliche Knotenpunkte können sämtliche Knotenpunkte beginnen, unter Verwendung verschiedener Typen von Medienzugriffs-Controllern (MACs), einschließlich Ethernet, miteinander zu kommunizieren.
Wenn ein Ethernet-Protokoll verwendet wird, kann eine Kollision auf dem Übertragungsmedium auftreten. Da ein DSL-Treiber mit einer physischen Schicht verwendet wird, hat die physische Schicht möglicherweise keine Kenntnis von den lokalen Kollisionen. Das ist darauf zurückzuführen, dass kein Kollisionsdetektionsmechanismus analog zu dem in einer einer Manchester-Codierung unterzogenen physischen Schicht hervorgerufenen DC-Offset vorgesehen ist, der typischerweise von dem Ethernet verwendet wird, wenn zwei Signale kollidieren. Mit anderen Worten: wenn mehrere Knotenpunkte oder Computer gleichzeitig versuchen, Daten zu übertragen, können verstümmelte Daten auf der Leitung die Folge sein. Dadurch wird in einem reinen Ethernet-Netzwerk normalerweise ein DC-Blip erzeugt, es wird jedoch kein DC-Blip in einem System erzeugt, bei dem eine physische Schicht einer DSL verwendet wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet jeder Knotenpunkt in dem System höhere Schichten in dem Protokollstapel zum Auflösen der Kollisionen und zum Rücksenden der betroffenen Daten. Ferner können sie, wenn die Bit-Fehler-Rate (BER) einen bestimmten Schwellenwert übersteigt oder die oberen Schichten in dem Protokollstapel weiterhin verstümmelte Pakete empfangen, mit ihrem entsprechenden Treiber mit einer physischen Schicht kommunizieren, um mit einer "Neuinitialisierungs"sequenz zu beginnen, die jeden Knotenpunkt auf dem Link über den Jamming-Kanal zurücksetzt. Auf im wesentlichen gleiche Weise besteht, wenn zwei oder mehr Knotenpunkte identische Zufallszahlen erzeugen, eine finite Möglichkeit, dass die Knotenpunkte gleichzeitig versuchen, die Kanäle zu initialisieren. Es ist wahrscheinlich, dass die Ergebnisse dieser Kanalcharakterisierung unvorhersagbar sind und zu einer instabilen Operation führen. Die Protokollstapel mit höheren Schichten detektieren diese Fehlfunktion in Form von verlorenen Pakete, höheren Bit-Fehler-Raten etc. und können das Link zum Neusynchronisieren zwingen. Es ist unwahrscheinlich, dass mehrere Knotenpunkte die gleiche Zufallszahl bei wiederholten Initialisierungsversuchen wählen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das oben beschriebene Initialisierungsschema derart modifiziert, dass zweckbestimmte Frequenzbänder zwischen jedem Punkt-zu-Punkt-Link verwendet werden. Dieses Verfahren ist dem oben beschriebenen Initialisierungsschema im wesentlichen gleich, umfasst jedoch einen zusätzlichen Schritt beim Weitergeben des Token von RNx, RNx, bei dem das Weiterreichen der Initialisierung vom Knotenpunkt x – 1 zum Knotenpunkt x erfolgt. Wenn zum Zeitpunkt des Weiterreichens ein zusätzliches Feld hinzugefügt worden ist, können die Ist-Betriebsfrequenzen, die bei dem Kanalangleichungs-Prozess verwendet worden sind, an den Knotenpunkt x weitergeleitet werden. Der Knotenpunkt x kann wählen, dass ein Betrieb bei diesen Frequenzen während seiner Initialisierung vermieden wird. Ähnlich kann der Knotenpunkt x dieses Feld aktualisieren, wenn er das Initialisierungs-Token an den Knotenpunkt RNx + 1 weitergibt. Bei der Initialisierungssequenz würde der Knotenpunkt RNx + 1 die Initialisierung durchführen, und zwar unter der Annahme, dass die in dem USED FREQ-Feld übertragenen Frequenzen nicht verfügbar sind, und würde eine entsprechende Initialisierung durchführen. Dies würde eine gleichzeitige Operation mehrerer Kanäle über dasselbe Netzwerk ermöglichen, obwohl, da die Gesamtbandbreite gemeinsam genutzt wird, die Geschwindigkeiten geringer wären. Ferner kann das Protokoll derart modifiziert werden, dass ausgehandelt wird, wie viel der Gesamtbandbreite in dem System verfügbar ist.
Somit dient bei einer Ausführungsform die Netzwerk-Interface-Karte 200 zum Zuweisen unterschiedlicher Frequenzbänder für Transfers zwischen verschiedenen Knotenpunkten. Daher weist der DSP 222 für Datentransfers zwischen einem ersten Computer und einem zweiten Computer einen ersten Teilsatz von Frequenzbändern oder Chips zu. Für Datentransfers zwischen dem zweiten Computer und einem dritten Computer weist der DSP 222 einen zweiten Teilsatz von Frequenzbändern oder Chips zu. Somit implementiert bei dieser Ausführungsform die Netzwerk-Interface-Karte 200 ein "kollisionsfreies" Ethernet. Jede Vorrichtung weist einen zweckbestimmten Kanal auf. Dieser dient zum Verhindern von Datenkollisionen und ermöglicht gleichzeitigen Datenverkehr zwischen verschiedenen Knotenpunkten.
Es sei darauf hingewiesen, dass die von der DSL definierten Datenraten in ihrer derzeitigen Form für eine Operation in dem Netzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zwingend notwendig sind. Kompromisse bei Datenraten, Übertragungsdistanz, Kosten für Halbleiter, Energieverbrauch etc. sind möglich, wodurch die Kosteneffektivität für eine physische Schicht verbessert wird. Ferner besteht, da Ethernet-MAC-Protokolle inhärent Halb-Duplex-Protokolle sind, kein Bedarf an einer aufwendigen Echosperre für den gleichzeitig arbeitenden Rückkanal, die in der Standard-DSL vorgesehen ist. Dieses Schema verhindert jedoch nicht die Operation der DSL in Zusammenhang mit dem Voll-Duplex-Ethernet.
Daher kombiniert die erfindungsgemäße Vernetzungstechnologie das Beste von xDSL und Ethernet. Auf dem PC-Markt bietet die Verwendung des Ethernet-Protokolls Vorteile hinsichtlich niedriger Kosten in Zusammenhang mit einer Skalier-Ökonomie, die auf die riesige installierte Basis der Ethernet-Vorrichtungen zurückzuführen sind. Die Verwendung des DSL-Treibers mit einer physischen Schicht führt zu einer größeren Bandbreite in rauschbeladenen Umgebungen, und die Halbleiterprozess-Technologie ermöglicht das Kombinieren dieser Technologie, so dass sie bei einer Vielzahl von Anwendungen nützlich ist.
Obwohl das erfindungsgemäße System und Verfahren in Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese auf die hier dargelegte spezifische Form beschränkt sind, sondern im Gegenteil sämtliche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken.

Claims

Netzwerkadapter (200) für einen ersten Knotenpunkt in einem Mehrpunkt-Netzwerk mit mehreren weiteren Knotenpunkten, der verbesserte Übertragungsfähigkeiten aufweist und zumindest einen Teil des IEEE-Standard-802.3-Protokolls implementiert, mit: einem Port (202) zum Koppeln mit einem Übertragungsmedium (102); einem oder mehreren Puffern (214) zum Speichern von über den Port auf das Übertragungsmedium zu übertragenden Daten und zum Empfangen und Speichern von über den Port von dem Übertragungsmedium empfangenen Daten; einem zum Implementieren zumindest eines Teils des IEEE-Standard-802.3-Protokolls mit dem Port gekoppelten IEEE-Standard-802.3-Ethernet-Controller (212), dadurch gekennzeichnet, dass der Netzwerkadapter ferner aufweist: einen mit dem Port gekoppelten Digitalsignalprozessor (222), der einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht zum Senden/Empfangen von Daten zwischen jedem Knotenpunkt auf dem Übertragungsmedium implementiert; und wobei der Ethernet-Controller ein Kollisionserkennungs-Mehrfachzugriffs-(CSMA-)Protokoll zum Initiieren von Zugriffen auf das Übertragungsmedium implementiert.
Netzwerkadapter nach Anspruch 1, bei dem der Treiber mit einer physischen Schicht eine Kanalangleichung zwischen dem ersten Knotenpunkt und jedem weiteren verfügbaren Knotenpunkt durchführt.
Netzwerkadapter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Netzwerkadapter unterschiedliche Frequenzbänder für Datentransfers zwischen unterschiedlichen Knotenpunkten zuweist.
Netzwerkadapter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Treiber mit einer physischen Schicht nach dem Einschalten oder unmittelbar nach dem Verbinden mit dem Mehr-Knotenpunkt-Netzwerk aktiviert wird und bei Nicht-Synchronisierung mit dem Netzwerk eine Störsequenz mit einer vorbestimmten Frequenz und mit einem vorbestimmten Signalmuster beginnt.
Netzwerkadapter nach Anspruch 4, wobei der Netzwerkadapter eine Zufallszahl für einen Countdown-Timer erzeugt und nach Ablauf des Timer mit dem Übertragen einer speziellen Identifizierungszeile mit der vorbestimmten Frequenz beginnt.
Netzwerkadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Digitalsignalprozessor Daten auf dem Übertragungsmedium sendet/empfängt, und zwar auf der Basis der Kanalcharakteristiken des Übertragungsmediums mit verbesserter Leistungsfähigkeit.
Netzwerkadapter nach einem der Ansprüche 1–6, bei dem der Digitalsignalprozessor zum Durchführen von diskreten Mehrton-Operationen zum Senden/Empfangen von Daten auf dem Übertragungsmedium vorgesehen ist.
Netzwerkadapter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Digitalsignalprozessor zum Durchführen von trägerlosen Amplitudenphasen-(CAP-)Operationen zum Senden/Empfangen von Daten auf dem Übertragungsmedium vorgesehen ist.
Netzwerkadapter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Digitalsignalprozessor zum Unterteilen zumindest eines Teils der verfügbaren Bandbreite des Übertragungsmediumkanals in mehrere Abschnitte vorgesehen ist, wobei jeder dieser mehreren Abschnitte ein charakteristisches Rauschen und eine charakteristische Dämpfung aufweist, wobei der Digitalsignalprozessor zum Ermitteln der Charakteristiken jedes der mehreren Abschnitte und zum Liefern von Daten auf dem Übertragungsmedium auf der Basis der ermittelten Charakteristiken vorgesehen ist.
Netzwerkadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einem Speicher (204) zum Speichern eines Codes und von Daten, wobei der Speicher einen von dem Ethernet-Controller ausführbaren Code speichert, der es dem Ethernet-Controller ermöglicht, zumindest einen Teil des Ethernet-Netzwerk-Protokolls zu implementieren.
Netzwerkadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Digitalsignalprozessor mit dem Ethernet-Controller gekoppelt ist und zum Senden/Empfangen von Daten auf dem Übertragungsmedium vorgesehen ist, wenn der Ethernet-Controller anzeigt, dass das Übertragungsmedium verfügbar ist.
Netzwerk (100) zum Implementieren von Teilen des IEEE-Standard-802.3-Protokolls und eines Protokolls für eine für eine verbesserte Leis tungsfähigkeit vorgesehene, auf einer digitalen Subscriber Line basierende Treiberschicht, mit: einem Übertragungsmedium (102); einem ersten Computersystem (112) an einem ersten Knotenpunkt mit einer zentralen Verarbeitungseinheit und einem Speicher, wobei das erste Computersystem mit dem Übertragungsmedium gekoppelt ist und zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium vorgesehen ist; einem zweiten Computersystem (114) an einem weiteren Knotenpunkt mit einer zentralen Verarbeitungseinheit und einem Speicher, wobei das zweite Computersystem mit dem Übertragungsmedium gekoppelt ist und zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium vorgesehen ist; wobei jedes der ersten und zweiten Computersysteme einen Netzwerkadapter (200) zum Koppeln mit dem Übertragungsmedium aufweist, wobei der Netzwerkadapter aufweist: einen Port (202) zum Koppeln mit einem Übertragungsmedium; einen zum Implementieren zumindest eines Teils des IEEE-Standard-802.3-Protokolls mit dem Port gekoppelten IEEE-Standard-802.3-Ethernet-Controller (212), wobei der Ethernet-Controller ein Kollisionserkennungs-Mehrfachzugriffs-(CSMA-)Protokoll zum Initiieren von Zugriffen auf das Übertragungsmedium implementiert; einen oder mehrere Puffern (214) zum Speichern von über den Port auf das Übertragungsmedium zu übertragenden Daten und zum Empfangen und Speichern von über den Port von dem Übertragungsmedium empfangenen Daten; und einen mit dem Port gekoppelten Digitalsignalprozessor (222), der einen auf einer digitalen Subscriber Line basierenden Treiber mit einer physischen Schicht zum Senden/Empfangen von Daten auf dem Übertragungsmedium implementiert.
Netzwerk nach Anspruch 12, bei dem jeder Computer Schichten oberhalb des IEEE-Standards 802.3 in dem Protokollstapel für das Referenzmodell der Kommunikation offener Systeme (OSI) zum Auflösen von Kollisionen und Rücksenden von betroffenen Daten verwendet.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem das Übertragungsmedium eine interne Energieleitung aufweist, wobei das mit der Energieleitung versehene Übertragungsmedium ein Rauschen aufweist und der Digitalsignalprozessor in dem Netzwerkadapter jedes der ersten und zweiten Computersysteme zum Anpassen an die Rauschcharakteristiken des Übertragungsmediums zum Bewirken einer verbesserten Datenübertragung auf dem mit der Energieleitung versehenen Übertragungsmedium vorgesehen ist.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Übertragungsmedium eine zweiadrige Twisted-Pair-Telefonleitung ist, wobei die ersten und zweiten Computersysteme zum im wesentlichen gleichzeitigen Senden/Empfangen von Sprache und Daten auf dem Übertragungsmedium vorgesehen sind.
Netzwerk nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner mit: einem oder mehreren mit dem Übertragungsmedium gekoppelten Peripherievorrichtungen (120) zum Durchführen von Eingabe-/Ausgabefunktionen.
Verfahren zum Liefern von Netzwerkdaten auf einem Übertragungsmedium (102), mit folgenden Schritten: Erzeugen eines oder mehrerer Datenpakete zum Übertragen auf das Übertragungsmedium zwecks Transfer über das Netzwerk; ständiges Überwachen des Übertragungsmediums mit einer vorbestimmten Frequenz hinsichtlich eines vorbestimmtes Signalmusters; Eingeben eines Initialisierungsmodus, wenn das Signalmuster beim Überwachen detektiert wird; und Übertragen des einen oder der mehreren Datenpakete auf dem Übertragungsmedium, wenn das Signalmuster beim Überwachen nicht detektiert wird; wobei für das Übertragen ein auf einer digitalen Subscriber Line basierender Treiber mit einer physischen Schicht verwendet wird, und das Übertragen des einen oder der mehreren Datenpakete zwecks verbesserter Leistungsfähigkeit adaptiv an Kanalcharakteristiken des Übertragungsmediums angeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Übertragen des einen oder der mehreren Datenpakete auf dem Übertragungsmedium das Durchführen diskreter Mehrton-Operationen zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Übertragen des einen oder der mehreren Datenpakete auf dem Übertragungsmedium das Durchführen von trägerlosen Amplituden-(CAP)Operationen zum Übertragen von Daten auf das Übertragungsmedium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, bei dem das Übertragen des einen oder der mehreren Datenpakete auf dem Übertragungsmedium das Unterteilen zumindest eines Teils der verfügbaren Bandbreite des Übertragungsmedienkanals in mehrere Abschnitte umfasst, wobei jeder dieser mehreren Abschnitte eine charakteristische Rauschdämpfung aufweist, und durch das Übertragen die Charakteristiken jedes der mehreren Abschnitte ermittelt werden und Daten auf der Basis der ermittelten Charakteristiken auf das Übertragungsmedium geliefert werden.