CN101288293A - 用于转发电话数据的设备和方法 - Google Patents

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CN101288293A CNA2006800359516A CN200680035951A CN101288293A CN 101288293 A CN101288293 A CN 101288293A CN A2006800359516 A CNA2006800359516 A CN A2006800359516A CN 200680035951 A CN200680035951 A CN 200680035951A CN 101288293 A CN101288293 A CN 101288293A
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Abstract

本发明涉及一种使用xDSL方法的用户接入领域中的设备。ADSL和VDSL方法长期以来是公知的。然而本发明的任务是，尤其在用户接入的有效范围方面、在电压供应方面和/或在电路交换的电话网络和数据传输网络的迁移能力方面改进公知的设备和方法。所述任务通过中间单元来解决，所述中间单元具有以下功能性：端接PoADSL接口、也即在CO侧(中央局)终结ADSL连接(ADSL接口用户侧)以及对中间单元30供应电流。在用户方向上提供ADSL接口(ADSL接口CO侧在用户方向上提供POTS接口(POTS接口CO侧)，两个ADSL接口之间的ADSL桥功能，和POTS和ADSL接口之间经由主机控制器的TDM/IP网关功能，其中可替代地也向IP网络提供网关功能。

Description

用于转发电话数据的设备和方法
本发明涉及用于向用户线转发电话数据的设备和方法。所述电话数据例如是模拟电话数据或数字电话数据、尤其是ISDN数据(Integrated Services Digital Network(综合业务数字网))。为了将用户线同时用于宽带数字数据传输，已做出多种建议，例如：
-使用例如根据标准ITU-T(国际电信联盟-电信标准化部门)G.992.x、ANST(美国国家标准协会)T1.413、ETSI(欧洲电信标准协会)RTS TM-06006的ADSL方法(非对称数字用户线(AsymmetricalDigital Subscriber Line))，和
-例如根据标准ETSI TS 101270、ITU-T 993.x、或ANSI T1.424标准的VDSL方法(超高数字用户线(Very High Digital SubscriberLine))。
即使已经无数次地使用了基于该方法的发送/接收设备，但本发明的任务是，尤其在用户接入(Teilnehmeranschluss)的有效范围方面、在电压供应方面和/或在电路交换的电话网和数据传输网(例如因特网)的迁移能力方面来改善公知的设备和方法。此外，尤其是数据传输速率也应该尽可能高。
与设备有关的任务通过在权利要求1中所说明的特征来解决。改进方案在从属权利要求中予以说明。
本发明设备包含：
-用户侧第一端口，其用于接入第一线路，所述第一线路通向数据传输网的第一用户的终端设备，
-网络侧端口，其用于连接通向数据传输网的节点的线路，
-第一数据分离单元，其将在第一端口处在下频率范围内所接收的数据与在第一端口处在上频率范围内所接收的数据相分离。这种数据分离单元也称为分离器。在下频率范围内所接收的数据或者是模拟电话数据或者是数字电话数据、尤其是根据ISDN所传输的电话数据。在上频率范围内所接收的数据是以数据分组方式所传输的数字数据、尤其是以IP数据分组(因特网协议)方式所传输的数据。
-第一电话数据接收单元，其将在下频率范围内所接收的数据作为数字数据输出，
-分组单元，其从由电话数据接收单元所输出的数据中产生电话业务的有效数据分组，
-第一数据分组接收单元，其输出在上频带中所接收的数据分组，
-转发单元，其向网络侧发送单元转发所产生的有效数据分组和在上频带中所接收的数据分组，其中发送单元经由网络侧端口发送所产生的有效数据分组和所接收的数据分组。
数据分组具有数据分组头，在所述数据分组头中存储有目标地址和必要时也存储有发送方地址。此外，数据分组具有数据分组躯干，在所述数据分组躯干中包含有效数据、例如业务的有效数据或业务用的信令数据、尤其是例如语音数据、音乐数据、图像数据、视频数据、程序数据等。
线路尤其是能导电的并且因此也适用于远程电压供应。尤其双线线路是适用的，例如尤其由铜构成的绞合双线线路。
本发明设备能够使用户线上的数据分离单元或分离器的数量保持得少、尤其是由下频带中的模拟电话数据或数字电话数据通过的数据分离单元或分离器的数量保持得少。也即对于所述数据而言，附加的衰减会特别大。
此外，本发明设备允许朝向网络运营商仅仅仍使用宽带数据传输，而不使用窄带电话数据传输。因此，租用者可以仅从网络运行商租用宽带数据传输端口并且但还可以给用户提供窄带电话业务，例如因为该电话业务比因特网电话业务具有较高的语音质量或较好的可用性。
此外，本分明设备能够实现多个用户的多个窄带电话业务的汇合或分配。这可以归因于：在朝向网络的侧上对于窄带电话业务不再需要下频带。
在本分明设备的改进方案中，所述设备包含电压供应单元，所述电压供应单元从施加在网络侧端口上的远程馈电电压产生本地馈电电压用于对该设备馈电。例如，电压供应单元包含DC-DC转换器(直流/直流)、尤其是开关网络部分。远程馈电能够实现成本非常低的设备运行，原因在于例如可以不维护电池，不需要电网接入并且也不需要同样必须包含电池的太阳能模块。
在下一改进方案中，电压供应单元在网络侧针对大于100伏特、尤其是大于200伏特的馈电电压来设计。然而，本地馈电电压小于10伏特。根据电压源的内阻，超过100伏特并且尤其是超过200伏特的电压对于人员可能是非常危险的并且因此不允许到达用户接口。但是，超过100伏特的电压由于能量平衡的原因特别适用于数据传输网络内部的电压供应。而本地馈电电压的值取决于所使用的开关电路的所需电压。典型的电压例如处于3.3伏特。
在另一改进方案中，电压供应单元在用户侧端口处产生用于对模拟电话分机或数字电话分机馈电的电压、尤其是30伏特至99伏特范围内的电压，其中上电压范围尤其适用于ISDN端口。所述电压对于人员是无危险的并且因此能够施加在用户接口处，其中关于该接口未经训练的用户也在所述接口工作。
在本分明设备的另一改进方案中，所述设备包括：
-至少一个用户侧第二端口，
-至少一个第二数据分离单元，
-至少一个第二电话数据接收单元，和
-至少一个第二数据分组接收单元。
关于第二线路或第二用户，这些第二元件与关于第一线路和第一用户的相应第一元件具有相同的功能。因此，第二端口用于连接第二线路，所述第二线路通向数据传输网络的第二用户。
通过第二元件，所述设备可以用于从或向多个用户传输数据。农村或人口稀少地区中的用户的接入可以通过这种方式特别成本低地得以实现。
在下一改进方案中，也可以由电压供应单元对第二元件馈电。电压供应单元的所需功率随着其它元件的数量而增加。例如，该功率达到多于4瓦特。
在下一改进方案中，第一数据分组接收单元根据xDSL标准工作。必要时，发送单元也按照xDSL标准工作。发送侧的频率范围例如大于接收侧的频率范围，因为朝向网络也可以使用下频率范围用于传输数据分组。但是也使用相同的频率范围。
此外，本分明还涉及具有在权利要求9中所说明的方法步骤的方法。本分明方法尤其借助于本分明设备或其改进方案之一来执行。因此，上述技术效果也适用于所述方法或其改进方案。
下面，根据附图描述本发明的实施例。在此：
图1示出利用被远程馈电的中间单元的用户接入，
图2示出中间单元的框图，和
图3示出在使用具有分配器功能的中间单元时的网络拓扑。
图1示出ADSL端口配置10。在网络节点12(例如交换站)侧，端口配置10包含：
-可选的时隙多路复用器14，
-DSL访问多路复用器，其也称作DSLAM(数字用户线访问多路复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer))，
-远程馈电单元18，和
-分离单元20。
线路22从分离单元20引向访问多路复用器16。在线路22上根据ADSL方法传输。线路24从分离单元20通向远程馈电单元18。在线路24上例如传输200伏特的电压。因此，分离单元20用于将宽带数据传输信号与直流电压分离或相反传输方向上将宽带信号与直流电压汇合。
访问多路复用器16利用其线卡端接一个用户线或多个用户线并且在空间层面上收集或分配终端客户的DSL数据通信业务并且将所述DSL数据通信业务转交给区域性DSL-AC(数字用户线路访问集中器(Digital Subscriber Line Access Concentrator))，所述区域性DSL-AC于是例如负责IP路由和例如PPPoE端接(基于以太网的点对点协议(Point to Point Protocol over Ethernet))。如果网络节点12是交换站，则可选地在网络节点12中通过网关功能或网节功能端接或建立一个IP电话连接或可选地多个IP电话连接。所属的语音数据被转发给时隙多路复用器14或来自时隙多路复用器，参见线路26。
线路28从分离单元20通向中间单元30，所述中间单元的建立以下根据图2还要予以更详细的描述。根据协议PoADSL(ADSL供电(Power over ADSL))在线路28上传输，所述协议PoADSL基本上对应于ADSL标准，但是其中附加地还传输200伏特的馈电电压。
线路32从中间单元30通向用户TlnA，更确切地说通向分离单元34或所谓的分离器。在线路32上传输ADSL数据并且在下频率范围中传输电话数据，这也称为POTSoADSL。此外，模拟电话36、宽带网络终端38以及计算机或数据处理设备40位于用户TlnA侧。
线路42将分离单元34与模拟电话36相连接。如在传统模拟电话网络中常见的那样，在线路42上传输模拟语音数据和信令信号。这里，名称POTS(普通老式电信系统(Plain Old TelecommunicationSystem))也用于所述网络。
线路44位于分离单元44和宽带网络终端之间。经由线路44按照ADSL方法传输。线路46位于网络终端38和数据处理设备40之间，经由所述线路46例如按照以太网传输数据。用户TlnA侧的单元如迄今所使用的单元那样工作，使得关于其功能也参照这些单元。
借助于中间单元30可以解决宽带应用的有效范围问题。为此将中间单元30嵌入用户线路中并且这里实现类似于典型转发器或再生器(Regenerator)功能的功能。在这种应用中此外存在以下挑战：
-通过网络节点12经由相同的线路28对中间单元30远程馈电，其中经由所述线路28也传输数据，
-在用户和交换机的方向上混和实现窄带和宽带接口，和
-在保持预先规定的带宽的情况下提高ADSL接口的有效范围。
总之，图1示出当在混和转发器的应用中使用中间单元30时的网络拓扑。该解决方案的特性一方面基于以下原理：在交换机和转发器之间的窄带业务经由VoIP协议(基于因特网协议的语音(Voice overInternet Protocol))、例如IETF(因特网工程任务组(InternetEngineering Task Force))SIP(会话启动协议(Session InitiationProtocol))或ITU-T H.248实现。另一方面，该解决方案的特性在于，在交换站中或在网络节点12中安装附加的远程馈电源18，经由所述附加的远程馈电源对中间单元30馈电。因此在POTS业务中通常用于对终端设备馈电所使用的直流在该应用情况下被用于对中间单元30和其上所连接的电话36馈电。因为所述接口除了ADSL信息之外仅仅还传输馈电电压，所以这被称为ADSL供电(PoADSL)。
在使用中间单元30的情况下，附加地需要以下组件：
-也称为CAN(有源铜节点(Active Copper Node))的中间单元30自身，
-用于对中间单元30远程馈电的远程馈电单元18，和
-可选地，在DSLAM或访问多路复用器16内的网关功能或网关部件，用于将VoIP窄带连接转换回常用的TDM方法(时分复用)或在相反的方向上。
图2示出中间单元30的框图。在第一实施例中，中间单元30包含：
-网络侧分离单元50，
-电压供应单元52，
-网络侧ADSL接口54，
-用户侧分离单元56，也称为分离器，尤其是仅仅唯一的用户侧分离单元56，
-电话接口58，
-用户侧ADSL接口60，和
-主机计算机62或者数据处理设备。
ADSL接口54和60分别在两个传输方向上执行调制/解调、编码/解码以及例如在ADSL标准中所要求的其他功能。分离单元56被构建为有源单元或无源单元。分离单元56的结构对应于在交换站中迄今所使用的分离单元或公知的分离器。
在模拟电话分机36的情况下，电话接口58包含模拟/数字转换器和数字/模拟转换器，用以从模拟数据中产生数字数据。此外，接口58根据电路交换网络的协议朝向用户TlnA发信号。
分离单元50用于分离窄带数字信号和远程馈电电压或者用于汇合宽带数据和馈电电压。
电压供应单元52例如包含直流电压/直流电压变换器并且为中间单元30提供内部供应电压。此外，电压供应单元52产生电压用以对电话36馈电，参见箭头152。
主机计算机62对来自电话接口的数字数据进行分组或者从数据分组中提取数字语音数据并且将所述数字语音数据转发给电话接口58，参见箭头142。此外，主机计算机62端接或促成在中间单元30和网络节点12、尤其是访问多路复用器16之间的因特网电话连接。主机计算机62也将数据分组转发到ADSL接口54或者从该接口54接收数据分组，所述数据分组涉及电话36。此外，主机计算机62在ADSL接口54和60之间转发数据分组，参见箭头146。
箭头148用符号表示在两个传输方向上在分离单元50和ADSL接口54之间的数据传输。箭头150用符号表示从分离单元50至电压供应单元52的馈电电压输送。
箭头140用符号表示在分离单元56和电话接口58之间的数据传输、也即窄带数据传输。而箭头144用符号表示在分离单元56和ADSL接口60之间的宽带数据传输。
在图2中所示的单元可以借助于处理器或者即使在没有处理器的情况下利用电子电路来实现。对于宽带数据传输，与在线路32上相比，在线路28上例如使用较大的频率范围，因为在线路28上不必传输下频率范围中的窄带电话数据。
如从图1和2中可以看出，在网络节点12和用户TlnA的设备之间只存在与在下频率范围中的窄带电话数据有关的两个分离单元56和34。因此，通过附加的分离单元在该频率范围中不产生附加的衰减。
在另一实施例中，不是由主机计算机62、而是由电话接口56为窄带电话连接实施数据分组的产生和解分组。
在第二实施例中，中间单元30除了已述的元件之外还包含：
-一个或者多个用户侧分离单元100至104，
-一个或者多个电话接口110至114，
-一个或者多个ADSL接口120至124，和
-一个或者多个用户线130至134。
用户侧分离单元100至104、电话接口110至114、ADSL接口120至124和用户线130至134的功能以这种顺序对应于用户侧分离单元56、电话接口58、ADSL接口60以及用户线32的功能，以便参照上述实施方案。
在第二实施例中，在线路28上根据ADSL方法来发信号，或者根据ADSL1、ADSL2和ADSL2+。但是，可替代地也可以使用VDSL方法，例如VDSL1或者VDSL2。
由电压供应单元52并从而经由线路28对其他单元100至124馈电。
图3示出在使用中间单元30作为分配单元时的网络拓扑。在图3中所示的实施例中，在访问多路复用器200上经由线路202至208连接有多于两个的(例如四个)中间单元210至216，其结构对应于具有分配功能的中间单元30的结构。在中间单元210上连接有多于两个的(例如三个)用户线220、222和224。在中间单元212上同样连接有多于两个的(例如四个)用户线路226至232。在中间单元214上连接有五个用户线路234至242。最后，在中间单元216上连接有三个用户线路244至248。
对用户线路220至248的配置对应于以上根据图1为用户线路32所描述的配置。不仅模拟电话、而且ISDN电话被用作电话36。
因此，中间单元30提供以下功能性：
-端接PoADSL接口，也即在CO侧(中央局(Central Office))终结ADSL连接(ADSL接口用户侧(ADSL Interface User Side))以及对中间单元30供应电流。
-在用户方向上提供ADSL接口(ADSL接口CO侧(ADSL InterfaceCO Side))，
-在用户方向上提供POTS接口(POTS接口CO侧(POTS InterfaceCO Side))，
-两个ADSL接口之间的ADSL桥功能，和
-POTS和ADSL接口之间经由主机控制器的TDM/IP网关功能，其中可替代地也向IP网络提供网关功能。
在第二实施例中，中间单元被用于多于一个的用户接口。如果通过网络运营商给用户所提供的带宽与xDSL技术的技术可行的数据速率大大偏离，则该方案有意义。例如，具有高达25Mbit/s(兆位每秒)的ADSL2+接口可以被实现并且在其方面仍被VDSL解决方案胜过。假定网络运营商想要向其客户提供例如2Mbit/s(下游(Downstream))的宽带业务，则例如也可将八个用户同时连接在中间单元30上，而不必双倍地分配带宽。在该情况下，将中间单元30应用于“分配器节点”的功能。
借助于该经扩展的中间单元30得出ADSL接入网络的新拓扑，其中所述ADSL接入网络也可以称为“分布式”DSLAM。为此，如果在中央仅仅仍提供远程馈电源和具有比较少的接口的小集中器DSLAM，则是足够的。于是，在DSLAM上连接移出的(abgesetzt)中间单元节点，所述中间单元节点于是实现至用户的ADSL连接。在图3中所示的网络结构是与PON网络(无源光学网络)非常类似的网络结构，但是，中间单元30基于有源电铜分配器，而不是无源光学光纤分配器。
示例性地，具有平均分配因数1∶4的中间单元网络允许高达256个用户经由唯一的64端口DSLAM连接，在所述唯一的64端口DSLAM上本身又连接有64个中间单元30。
因此描述了新的有源分配器节点，该新的有源分配器节点在xDSL用户接入网络中得以应用并且解决以下问题，即用ADSL宽带业务也继续供应远离交换器的家庭，例如在大于2km、大于3km或者大于4km的距离时。
跟可以经由比较长的用户线(例如8km)操作的传统窄带业务相反，ADSL业务的有效范围根据所要求的带宽迄今限制于例如4km(例如在2Mbit/s下游时)。经由比ADSL有效范围长的用户线连接在交换站上的家庭因此迄今不能被连接或者只能非常缓慢地被供应，因为对于网络运营商而言比较高的投资耗费与此相关联。
这里所述的解决方案描述了新的网络组件，所述网络组件被嵌入到用户线中并且由此提高其有效范围。与传统再生器解决方案相反，新应用的特性在于，该新应用提供解决方案，用以除了ADSL接口之外同时也实现窄带接口(POTS或ISDN)。此外，新解决方案被用作分配器节点，在所述分配器节点上连接有多个用户，这能够实现在ADSL中继网络(Zubringernetz)中的新树状网络拓扑。
所述的实施例使用以下技术并且将所述技术组合成新的总解决方案：
-经由用户线对以被移出的方式运行的网络组件远程馈电，
-经由IP网络传输窄带连接，
-在网络侧的窄带接口解决方案，和
-在交换机或网络或用户侧的ADSL接口解决方案。
特性在于，迄今在ADSL接口中用于对电话终端设备馈电所使用的直流路径将来被使用用于对中间单元30远程馈送电流。窄带连接在用户接入网络内、也即以在外部不能识别的方式通过VoIP连接来实现。
尤其得出以下技术效果：
1.能够将遥远的用户连接在ADSL-DSLAM上。
2.能够对DSLAM多路复用器扩展移出的组件并且从而尤其在农村人烟稀少的地区中的外围设备处改善用户接入网络的可定标性。

Claims (10)

1.用于转发电话数据的设备(30)，
具有用户侧第一端口，用于连接第一线路(32)，所述第一线路通向数据传输网络的第一用户(TlnA)的终端设备；
具有网络侧端口，用于连接通向数据传输网络的节点(12)的线路(28)；
具有第一数据分离单元(56)，其将在第一端口处在下频率范围中所接收的数据与在第一端口处在上频率范围中所接收的数据分离，在下频率范围中所接收的数据是模拟电话数据或数字电话数据，在上频率范围中所接收的数据是以数据分组形式所传输的数字数据；
具有第一电话数据接收单元(58)，其将在下频率范围中所接收的数据作为数字数据输出；
具有分组单元，其从由电话数据接收单元(28)所输出的数据中产生电话业务的有效数据分组；
具有第一数据分组接收单元(60)，其输出在上频率范围中所接收的数据分组；
具有转发单元(62)，其将所产生的有效数据分组和在上频率范围中所接收的数据分组转发给网络侧发送单元(54)，所述发送单元(54)经由网络侧端口发送所产生的有效数据分组和所接收的数据分组。
2.按照权利要求1所述的设备(30)，其特征在于，电压供应单元(52)，其从施加在网络侧端口处的远程馈电电压中产生本地馈电电压用于对所述设备(30)馈电。
3.按照权利要求2所述的设备(30)，其特征在于，电压供应单元(52)在网络侧针对大于100伏特的馈电电压被设计，
和/或本地馈电电压小于10伏特。
4.按照上述权利要求之一所述的设备(30)，其特征在于，电压供应单元(52)在用户侧端口处产生电压用于对模拟电话分机(36)或数字电话分机馈电，
优选地电压在30伏特至99伏特的范围内。
5.按照上述权利要求之一所述的设备(30)，其特征在于，至少一个用户侧第二端口、至少一个第二数据分离单元(100)、至少一个第二电话数据接收单元(110)和至少一个第二数据分组接收单元(120)，其中与第二线路(130)和第二用户有关的这些第二元件(100，110，120)具有同与第一线路(32)和第一用户(TlnA)有关的相应第一元件(56，58，60)相同的功能。
6.按照权利要求5和权利要求2至4之一所述的设备(30)，其特征在于，由电压供应单元(52)对第二电话数据接收单元(110)和第二数据分组接收单元(120)馈电。
7.按照上述权利要求之一所述的设备(30)，其特征在于，第一数据分组接收单元(60)按照xDSL方法工作，尤其是按照ADSL方法或VDSL方法工作。
8.按照上述权利要求之一所述的设备(30)，其特征在于，发送单元(54)按照xDSL方法工作，尤其是按照ADSL方法或VDSL方法工作。
9.用于转发电话数据的方法，具有以下步骤：
经由用户侧第一端口在下频率范围内接收模拟电话数据或数字电话数据，
经由所述第一端口在上频率范围内接收数据分组，
从电话数据中产生电话业务的有效数据分组，
经由网络侧端口转发所产生的有效数据分组和所接收的数据分组。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，利用按照上述权利要求之一所述的设备(30)所实施的步骤。
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