CN1175650C - 耦接模拟电话线和数字总线间家庭网络信号的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于在具有四线式S0总线的ISDN式用户设备上实施网络的配置。ISDN式用户设备包含有网络终端基本存取(NTBA)装置，其连接在用户设备和公用交换式电话网络之间以便将二线式的ISDN信号转换至四线式S0总线。为二线式传送路径增加低通滤波器以便消除在四线式总线上由ISDN式信号的谐波反射所引起的高频噪声。滤波器是耦接在各ISDN装置和四线式S0总线之间，确保此四线式S0总线可与ISDN装置的电容效应隔离以便可最佳化较高频率的家庭网络信号的传输。二线式家庭网络信号亦通过S0变压器分离以便可在四线式S0总线的两线式传送路径和两线式接收路径上传输，有效地增加传输线的半径可改善家庭信号的接收。高通滤波器耦接在四线式S0总线和模拟电话线之间，使得耦接至模拟电话线的网站可与耦接至四线式S0总线的网站交换家庭网络信号。

Description

耦接模拟电话线和数字总线间家庭网络信号的装置和方法
发明背景
发明领域
本发明涉及网络接口，尤其涉及在连接至电话线媒介的网站间用于控制数据传输的方法和系统。
背景技术
局域网络使用网络电缆或其它的媒介连接在此网络上的网站。各局域网络的结构使用媒介存取控制(MAC)使得在各网站上的网络适配卡可共同分享对媒介的存取。
传统的局域网络结构使用媒介存取控制器，使用如10BaseT等的指定的网络媒介依据半双工或全双工以太网络(ANSI/IEEE标准802.3)通信协议而操作。较新的操作系统要求网站需能够侦测网络的存在。在以太网络10BaseT环境中，可利用由实体层(PHY)收发机所传输的链路脉冲而侦测网络。通过PHY接收机侦测在10BaseT媒介上的周期性链路脉冲，其依据对在网络媒介上传输的周期性链路脉冲的侦测而决定另一个网站的存在。因此，在网站A的PHY收发机能够通过从网站B的PHY收发送机接收在10BaseT媒介上的链路脉冲，侦测网站B的存在而不需要传输或接收数据封包。
正在进行的努力为开发一种结构其使得计算机可利用传统的双绞线电话线连接在一起而不必建立如10BaseT等的局域网络媒介。此种配置，如此处所提及的家庭网络环境，具有的优点为可将家庭中现存的电话线应用在家庭网络环境中。可是，电话线具有不可避免的噪声乃导因于家庭中的电子装置所引起的混附噪声，举例而言，这些电子装置可以是调光器的开关、家庭电器的变压器等等。除此之外，双绞线电话线因开启瞬时而变得更糟，此瞬时是导因于标准POTS电话的挂上听筒和拿起听筒的噪声脉冲、及如加热器和空气调节系统等的电子系统。
在电话线网络中的另一个问题为所传输波形的信号条件(例，形状)大部分是由接线拓朴决定的。在双绞线电话线媒介中多数的分支连结，以及分支连结的各种不同的相配合长度将导致在所传输网络信号上的多重信号受损。电话线拓朴可能导致来自网站的网络信号具有大约10至20毫伏特的峰间值，而来自另一个网站的网络信号可能具有大约1至2伏特的峰间值。因此，所接收脉冲的振幅和形状可能失真以致于将所传输的时钟或传输的数据从所接收的脉冲复原变得非常困难。
欧洲电话系统中所遭遇的另一个问题为将使用网络终端基本存取装置(network termination basic access，NTBA)作为家庭客户住宅端和用于传输综合业务数字网络(ISDN)式的信号的公用电话切换网络的办公中心间的接口。尤甚者，NTBA装置将来自办公中心的两线式电话线ISDN信号转换成具有用于传送和接收遍及在用户设备处的ISDN式信号的两线式电话线传送路径和两线式电话线接收路径的四线式电话线S0总线。ISDN式信号在S0总线上产生谐波反射，此很明显地将对高频网络信号产生干扰。再者，ISDN式信号的零交越很明显地干扰所传输的网络信号，使得所传输的网络信号因为此四线式S0信号总线的恶劣条件所以不可使用。
另外，除了NTBA装置之外，在此亦具有较新的专用小交换机(private branch exchange，PBX)，其包含有内部的四线式S0总线及多达八个的用于模拟电话的二线式(例，尖端与环(tip and ring))模拟连接器。虽然这些PBX装置提供使用数字S0总线和模拟电话线的弹性，但却不具有用于在连接至模拟电话线的终端网站和连接至数字S0总线的另一个终端网站间耦接家庭网络信号的功能。
发明概述
在此需求一配置可用于连接在具有网络终端基本存取(NTBA)装置的家庭电话网络上的计算机终端网站且将其配置为可在四线式总线上的网络节点和在如PBX装置等模拟电话线上的另一个网络节点间传送ISDN式信号。
通过本发明可达成上述及其它的需求，在此滤波器是耦接在各ISDN装置和此四线式S0总线之间，以确保四线式S0总线可与ISDN装置的电容效应隔绝。再者，高通滤波器耦接模拟电话线至S0总线以便使得可在两线的模拟电话线和四线式的数字S0总线之间传输家庭网络信号。
本发明一方面提供在家庭电话线网络上执行局域网络的方法，其中此家庭电话线网络具有将其配置为可从公用交换式电话网络传送和接收ISDN式信号的连接器，及四线式总线。此四线式总线包含有用于在连接器和所连接ISDN终端装置间分别传送和接收ISDN式信号的二线式传送路径和两线式接收路径。此方法包含有在四线式总线和配置为用于传输模拟电话信号的二线式模拟电话线间连接高通滤波器，和在耦接至四线式总线的第一网络节点和耦接至二线式模拟电话线的第二网络节点间传输网络数据信号。在四线式总线和二线式模拟电话线间连接高通滤波器使得可在四线式总线和二线式模拟电话线间传输高频网络数据信号，而不会干扰在二线式总线和二线式模拟电话线上的电话信号。
此概念的特殊性质包含有使各个所连接ISDN终端装置的电容效应与两线式传送路径隔离。各个所连接ISDN终端装置的电容效应的隔离确保在ISDN终端装置内的电路不会在两线式传送路径上感应任何电容负载，此电容负载对家庭网络信号产生不利的影响。
本发明另一方面为提供计算机网络。此计算机网络包含有连接器，将其配置为可从公用交换式电话网络传送和接收ISDN式信号。此计算机网络还包含有四线式总线，具有用于在连接器和ISDN终端装置间传送和接收ISDN式信号的两线式传送路径和两线式接收路径。耦接在两线式传送路径和连接器间的低通滤波器是配置为用于将连接器的电容效应与两线式传送路径隔离，及将发生在网络数据信号的频率的ISDN谐波信号过滤。此计算机网络还包含有数个ISDN终端滤波器，将每一个配置为用于将相对应ISDN终端装置的电容效应与两线式传送路径隔离，且将第一和第二终端网站配置为可在频率明显较ISDN式信号高时可经由两线式传送路径和两线式接收路径的至少其中之一而交换网络数据信号，其中将第一终端网站耦接至两线式传送路径和两线式接收路径的至少其中之一，且将第二终端网站耦接至模拟电话线。此计算机网络又包含有高通滤波器用于将此四线式总线耦接至模拟电话线，使得第二终端网站可经由模拟电话线和四线式总线交换网络数据信号。
本发明其它的优点和新奇的特性有部分将在下文的说明中提出，部分将因具有此方面技术者研究下文或通过本发明的实践而学习而变得显而易见。可通过在本发明指出的仪器和组合而实现和获得本发明的优点。
附图说明
参考附图，其中具有相同参考数字标示的组件将从头至尾表示相同的组件，其中
图1显示依据本发明实施例而应用在具有ISDN式接线的用户设备中的计算机网络方块图。
图2显示在依据本发明实施例的图1中的高通滤波器的详图。
图3显示依据本发明实施例而应用在具有PBX系统的用户设备中的另一个计算机网络方块图。
实现本发明的优选方案
将在所揭露实施例中提供的高通耦接滤波器配置为用于在ISDN式用户设备的网络系统中耦接在模拟电话线和S0总线间的家庭网络信号。首先将提供ISDN式用户设备的网络系统的说明，接下来将详细说明此高通耦接滤波器。
图1显示依据本发明实施例在使用ISDN式信号的家庭环境中所实行的以太(IEEE 802.3)局域网络10的方块图。如图1中所显示，家庭环境包含有网络终端基本存取(NTBA)装置12，将其配置为用于经由双绞线从公用交换式电话网络传送和接收整体性服务数字网络(ISDN)信号。如在此技艺中所已知的，将NTBA装置12配置为用于输出ISDN信号至四线式S0总线14，此四线式S0总线14具有2条线作为传送路径16和2条线作为接收路径18。通常在欧洲家庭所使用的S0总线14可能具有多重的连接端或”分接头”20a-20c与S0总线14并行连接。此外，S0总线可能是在PBX系统内部；在此，NTBA 12用于做为S0总线14从公用交换式电话网络至双绞线的连接器。
传统的网络技术将网络信号当作差分信号以第5类双绞线媒介传输。可是，在所揭露的ISDN环境中，NTBA 12将ISDN信号转换成两线式传送路径16和两线式接收路径18。如在此技艺中所认知的，接收路径18通过与ISDN的大约200kHz(例，192kHz)的时钟频率相关的2位间隔反射在传送路径16上所传输的ISDN信号上。因此，由于在家庭网络所使用频率中的ISDN噪声的高电平，参考家庭电话网络联盟的家用PNA，发现在ISDN S0总线14上传输家用PNA数据通常是不可能的。
依据所揭露的实施例，低通滤波器30是安装在NTBA 12的传送路径16上。所显示的低通滤波器30是外接至NTBA 12，虽然此低通滤波器30亦可整体整合在NTBA 12中；在内接或外接的任意情形下，低通滤波器30均将耦接至NTBA 12的输出端。
低通滤波器30包含有电感器32(例，2×4.7mH)和电容器34(例，1nF)，其用于衰减由192kHz ISDN信号的谐波所引起的高频噪声。因此，传送路径16和接收路径18将可不受此高频噪声影响，此高频噪声影响可能影响在终端网站22a和22b间的家庭网络信号。除此之外，用于作为公用模式(common mode)的扼流圈范例的电感器32可将NTBA 12的电容效应与两线式传送路径16隔离，使得将传输的高频家庭网络信号不会具有NTBA 12所加载的电容。
如上所述，亦可由耦接至S0总线14的ISDN终端装置60的电路感应电容加载。因此，所揭露的网络10还包含有ISDN终端滤波器62，将其建构为用于将所连接的每一个ISDN终端装置60的电容效应与两线式传送路径16隔离。各ISDN终端滤波器62最好是以公用模式的扼流圈(例，2×4.7mH)实施，此滤波器是连接在相对应ISDN终端装置60和两线式传送路径16之间。
因此，低通滤波器30和ISDN终端滤波器62将各ISDN终端装置60的电容效应与两线式传送路径16隔离，提供用于传输具有至少7.5MHz频率的家庭网络信号的最佳状况。
所揭露实施例的其它特性为每个终端网站均耦接至一对可在市面上购得的S0变压器64，举例而言，可从德国Erlau的Vogt Electronic AG公司购得此种变压器。尤甚者，终端网站22a的四线式分接头20a是耦接至变压器64a和64b的初级线圈的端末。四线式分接头20b则将描述于下的模拟电话线100耦接至变压器64c和64d的初级线圈的端末。注意变压器64a、64b、64c、和64d的次级线圈并未使用。每个初级线圈均包含有中间分接头66a-66c，耦接在相对应初级线圈的实质中间(例，中央)位置。因此，变压器64a和64b的端末是分别对称连接至传送方向16的两条线a1、b1及S0总线14的两条线a2、b2。同样地，变压器64c和64d的端末是分别对称连接至传送方向16的两条线a1、b1及S0总线14的两条线a2、b2。
各终端网站22a-22c输出家庭网络信号作为在两线信号线68a-68b上的双线信号(例，差分信号对)；因此，终端网站22a传送和接收在信号线68a和68b上的差分(differential)家庭网络信号，且此具有双线式模拟电话线100且耦接至高通滤波器130的终端网站(例，终端网站22b)传送和接收在信号线68c和68d上的差分家庭网络信号。
如图1中所显示，信号线68a、68b、68c和68d是分别耦接至中间分接头66a、66b、66c、和66d，使得可将双线式家庭网络信号转换至四线式S0总线14。因此，终端网站22a-22c输出第一家庭网络信号至耦接至传送路径16的初级线圈64a的中间分接头66a，而将与第一家庭网络信号互补的第二家庭网络信号(例，相对应差分信号)输出至耦接至接收路径18的初级线圈64b的中间分接头66b。因此，终端网站22b从传送路径16接收第一家庭网络信号和从接收路径18接收第二家庭网络信号，导致于可通过将总线14的回路电阻最佳化而明显改善家庭网络信号的接收。所提出的配置的实验测试结果显示可在S0总线14上成功地接收7.5MHz的家庭网络信号，在此终端网站22a-22c已传输此家庭网络信号大约80米的距离。
高通滤波器130将信号线68c和68d耦接至模拟双线电话线100，使得终端网站22b可将家庭网络信号经由四线式S0总线14而传送至终端网站22a。除此之外，高通滤波器130过滤掉低频的ISDN和模拟电话信号，以确保在四线式S0总线14的数字信号和双线电话线100的模拟信号间无干扰存在。
图2显示依据本发明实施例的高通滤波器130的详细方块图。如图2中所显示，高通滤波器130包含有连接器140、142、144和146，用于分别连接信号线68d、68c及在终端A1、B1、A2和B2上的双线模拟线100。因此，连接器140和142建立跨经信号线68c和68d的高通滤波器，而连接器144和146则建立跨经双线模拟线100的高通滤波器。
尤甚者，跨接在连接端A1和B1之间而形成的高通滤波器是由电容器C1和C2及以扼流圈显示的电感组件150组成的。尤甚者，扼流圈150包含有耦接至节点A和B的一初级线圈152。为每一个双绞线将高通滤波器130的节点A和B经由电容耦接至其相对应的电话线100。举例而言，将节点A经由电容耦接至连接端A1、A2、A3、…、A7而将节点B经由电容耦接至连接端B1、B2、B3、…、B7。因此，一初级线圈152提供跨经所有相关双绞线电话线100的电感负载，导致于可连接用于传输网络数据信号的双绞线。
如图2中所显示，扼流圈150还包含有次级线圈154，其与一初级线圈是直流阻绝的。因为次级线圈154是经由铁心156而电感性地耦接至一初级线圈152，电感耦接将导致于使所传输的网络数据信号复制至次级线圈154。因此，次级线圈154的终端接头可用于对传输经过一初级线圈152的网络数据信号进行额外的监督而不会对网络媒介增加任何额外的失真。
在某些例子中在端点A和B之间的电容可能相当地高以致于使在此二节点间的高频信号短路。在此种情况下，高通滤波器电路130还包含有第二高电感装置160，标示为扼流圈1，其是插入在终端140和142及线64d和64c的真正终端接头A1和B1间。在此种情况下，高电感装置160可补偿高频率网络信号的高电容、短路限制的可能性或性能损失。
图3显示依据本发明另一个实施例而实施图1中的局域网络10的另一个方块图。如图3中所显示，网络200包含专用小交换机(PBX)210。PBX 210包含有内部连接器212，用于具有传送路径216和接收路径218的内部S0总线214。内部连接器212所具有的电路配置为用于连接内部S0总线214至S0总线14(亦称为外部S0总线)以便与公用交换式电话网络通信。如在此技艺中已知的，PBX 210通常具有四至八个的模拟尖端与环(tip-and-ring)连接器(未显示)、一个用于与外部S0总线连接的外部连接器、和多达八个连接内部S0总线214用的数字连接。
局域网络200包含有与图1中所描述相同的滤波器30和62，且还包含有与内部S0总线214并行连接的分接头220a-c用于连接至ISDN终端装置60，耦接内部S0总线214至家庭网络终端网站22a，或经由双线模拟电话线100和高通耦接滤波器130而将内部S0总线214耦接至终端网站22b。就此点而论，在模拟电话线和S0总线间提供高通耦接滤波器130的特性亦可应用至PBX系统210。虽然所显示的滤波器30是外接于PBX210，滤波器30亦是可整合在PBX 210之内。
依据所揭露的实施例，高通滤波器是加在四线式总线和二线式模拟电话线之间，使得网络数据信号可传输在耦接至四线式总线的第一网络节点和耦接至二线式模拟电话线的第二网络节点间。因此，可在家用住宅中实施家庭网络技术，不管终端网站是连接至模拟电话线或四线式总线。
虽然在本发明中已描述目前视为是本发明的最佳实施例，但是可了解本发明并不是仅限于所揭示的实施例，相反地，其可涵盖在所附权利要求内的各种修正和等效配置。

Claims (9)

1.一种在家庭电话网络上实施局域网络的方法，此家庭电话网络具有配置为用于从公用交换式电话网络传送和接收综合业务数字网络ISDN式信号的连接器(12)，和包含有两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)用于在连接器和所连接ISDN终端装置间分别传送和接收ISDN式信号的四线式总线(14)，其特征在于此方法包含有：
在家庭电话网络中，在四线式总线(14)和二线式模拟电话线(100)间连接一高通滤波器(130)，所述高通滤波器(130)配置用于传送网络数据信号并拒绝ISDN式信号，所述电话线配置为用于传输模拟电话信号；和
通过所述高通滤波器，在耦接至四线式总线的第一网络节点(22a)和耦接至二线式模拟电话线(100)的第二网络节点(22b)间传输所述局域网络数据信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述局域网络数据信号以至少7.5MHz的频率传输。
3.如权利要求1所述的方法，还包括在所述传送路径(16)中提供一低通滤波器(30)，并通过在相应ISDN终端装置(60)和所述传送路径(16)之间插入ISDN终端滤波器(62)而隔离连接到四线总线(14)的每个ISDN终端(60)的电容效应。
4.如权利要求3所述的方法，其中每个ISDN终端滤波器包括一公用模式扼流圈。
5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述传送局域网络数据信号的步骤包含有：
耦接第一家庭网络信号至耦接至两线式传送路径(16)的第一S0变压器的一初级线圈(64a)的中间分接头(66a)；
耦接第二家庭网络信号至耦接至两线式接收路径(18)的第二S0变压器的一初级线圈(64b)的中间分接头(66b)；
从耦接至两线式传送路径(16)的第三S0变压器的一初级线圈(64c)的中间分接头(66c)接收第一家庭网络信号；
从耦接至两线式接收路径(18)的第四S0变压器的一初级线圈(64d)的中间分接头(66d)接收第一家庭网络信号；和
将经过高通滤波器(130)的第一和第二家庭网络信号经由两线式模拟电话线(100)而传送至第二网络节点(22b)。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述传送局域网络数据信号的步骤包含有将第一和第二家庭网络信号传输至距离80米长的第二网络节点。
7.一种计算机网络，包含有：
连接器(12)，配置为用于从公用交换式电话网络传送和接收综合业务数字网络ISDN式信号；
四线式总线(14)，包含有两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)，用于在所述连接器和ISDN终端装置(60)间分别传送和接收ISDN式信号；
其特征在于所述计算机网络还包括：
低通滤波器(30)，耦接在两线式传送路径(16)和所述连接器(12)之间用于隔离连接器和两线式传送路径间的电容效应，和过滤实质发生在网络数据信号的频率的ISDN谐波信号；
ISDN终端滤波器(62)，每一个配置为隔离相对应ISDN终端装置的其中之一和两线式传送路径间的电容效应；
第一终端网站(22a)和第二终端网站(22b)，配置为可经由两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)的至少其中之一交换其频率较ISDN式信号高的局域网络数据信号，第一终端网站(22a)耦接至两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)的至少其中之一，第二终端网站(22b)则耦接至模拟电话线(100)；和
高通滤波器(130)，用于耦接四线式总线(14)和模拟电话线(100)，此第二终端网站(22b)经由模拟电话线和四线式总线交换网络数据信号。
8.如权利要求7所述的计算机网络，还包含有：
第一S0变压器(64a)和第二S0变压器(64b)，配置为用于分别耦接第一终端网站(22a)至两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)，所述第一和第二S0变压器均具有一耦接至相对应两线路径的初级线圈，各初级线圈具有中间分接头路径(66a，66b)配置为用于耦接至相对应第一终端网站(22a)的网络数据信号的差分输入端(68a，68b)；和
第三S0变压器(64c)和第四S0变压器(64d)，配置为用于分别耦接高通滤波器(130)至两线式传送路径(16)和两线式接收路径(18)，第三和第四S0变压器均具有一耦接至相对应两线路径的初级线圈，且具有中间分接头路径(66c，66d)配置为用于耦接至相对应高通滤波器(130)的终端。
9.如权利要求8所述的计算机网络，其中此四线式总线(14)为专用小交换机的内部S0总线，且第一和第二终端网站在80米的传送距离上通过两线式传送路径和两线式接收路径交换网络数据信。
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