CN1276948A - 普通老式电话业务的功率节省和调制数据传输 - Google Patents

普通老式电话业务的功率节省和调制数据传输 Download PDF

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Abstract

公开用于在终端装置(100)中节省功率的方法和装置,该终端装置(100)沿由话音频带电话设备共用的通信回路(120)发送和接收调制数据。该方法包含监测该回路以检测停用状态,并在检测到停用状态时降低在终端装置(100)中的某些电子电路的消耗功率。该方法还包含利用监测电路(115)监测该回路,以检测沿该回路(120)的在话音频带频率范围之外的恢复信号以及当检测到恢复信号时,恢复该电子电路的功率。该装置包含:调制数据传输和接收装置,该装置具有一用于将该装置连接到通信回路(120)的连接器;电路(112,113),发送和接收频率范围高于话音频带的调制数据信号;以及电路(115),检测频率范围高于话音频带的恢复信号,然后开始关于发送和接收电路(112,113)的增加功率指令序列。

Description

普通老式电话业务的功率节省和调制数据传输
本发明涉及一种用于调制数据通信的功率节省系统，更具体地说，涉及一种用于发送系统的功率节省系统，在该发送系统中由中心局位置到用户住宅的通信回路进行数据调制。
由电话公司中心局向用户室内延伸的线路回路是现有通信基本设施中的普遍存在的一个部分。这些线路回路形成一通常称为“普通老式电话业务”(POTS)网络的通信网络。该POTS网络创立是为支持模拟话音电话业务。
POTS网络目前除了模拟话音电话通话以外支持范围广泛的通信业务。这些业务包含由传真机(FAX)和计算机调制解调器的数字数据传输。话音通话、FAX连接以及计算机调制解调器传输全都在传统的POTS通话的频谱内工作，因此，保证与现有的线路回路基本设施兼容以及使得通过POTS电话网络端对端地能够输送这些业务。然而，利用可兼容POTS的传输频率严重地限制了线路回路最大信息传输能力。
某些传输技术可以利用高于POTS所需的那些载波率频的载波率频，超过了沿线路回路的POTS通话的信息传输能力限制。然而，由于现有的回路基本设施并不是为传输这样高的频率的信号设计的，严重地妨碍这种传输。特别是，由于沿着线路回路之间的电磁耦合，电磁噪声信号引入到回路中。这种电磁耦合可能发生在由中心局到各个用户分布网点的成束线路的大量回路中间。
由于电磁耦合引入到回路上的噪声信号在POTS话音通话时可能未被查觉。然而，这些信号可能明显地干扰利用高频信号的宽频带调制的数据传输。为了减少干扰问题，在调制数据接收器和发送器单元内部利用复杂的信号处理电路例如数字信号处理(DSP)，以便消除噪声，对所需的信号编码和解码，以及执行差错校正功能。
为了将为向用户室内提供服务所需的线路回路的数量降到最少，可以将POTS信号和调制数据传输信综合在单一的线路回路上。为了综合POTS信号和宽频带的调制数据传输信，利用高于POTS业务所需频率的频率(频谱)传输宽频带的调制数据。这种频谱的利用使得由其传统分配的频谱能支持POTS业务连接同时支持高频调制的数据的发送。因此，现行的技术使POTS和高带宽数据可以沿单一的线路回路在用户室内设备(CPE)和中心局(CO)之间传输。在中心局，POTS信号频率与高频数据信号是分开的；于是由现有的POTS交换和网络处理POTS信号，而高频频谱是指分开处理的部分。
对于这些高频调制的数据信号的信号处理、发送和接收的电路需要相当大的功率，通常每个使用回路高达5瓦。对于大的中心局，可能有成千上万这种数据通信连接业务，使用的功率是相当大的。
概括地说，本发明的一个方面其特征在于是在终端装置中的一种节省功率的方法，该终端装置沿一通信回路具有用于调制数据通信的且与话音频带电话设备共用的发送器和接收器。该方法包含监测该回路以检测停用状态，当检测到停用状态时降低在终端装置中的某些电子电路的消耗功率，利用监测电路监测该回路以检测在该回路上处在话音频带频率范围之外的重新开始信号，以及当检测到重新开始信号时恢复电子电路的功率。
本发明的实施方案可以包含一个或多个如下的特征部分。调制的数据可以是包含成帧信息的位(bit)流，并可以利用成帧信息的丢失指示停用状态。调制的数据可以包含一个信令信道和停用状态可以由在信令信道中发送的位表示。恢复信号可以是频率在话音频带之上的AC信号，例如16千赫的AC信号。
概括地说，本发明的另一个方面其特征在于是调制的数据的发送和接收装置。该装置包含一用于将该装置连接到通信回路、在话音频带之上的频率范围之内发送和接收一个调制数据信号的电路的连接器；以及在话音频带之上的一个频率范围内检测重新开始信号然后产生关于发送和接收电路增加功率的指令序列的电路。
本发明的实施方案可以包含一个或多个如下的特征部分。该连接器可以是双线连接器。发送和接收电路可以包含不对称数字用户线路(Asymmetric Digital Subscriber Line)发送和接收电路。恢复信号检测电路可以是16千赫频率检测器。通信回路可以是无线通信回路。恢复信号可以是高于4千赫的AC信号或者可以是多音调的AC信号。该装置还可以包含接收启动信号的控制信号接口以及在收到启动信号时发送恢复信号的电路。
概括地说，本发明的再一个方面其特征在于是调制数据的发送和接收装置。该装置包含一个用于将该装置连接到通信回路、用于接收启动信号的控制信号接口、发送和接收频率在话音频带之上的调制数据信号的电路、以及在控制信号接口收到启动信号时沿该回路发送恢复信号的电路。
本发明的实施方案可以包含一个或多个如下的特征部分。该通信回路可以是无线回路。控制信号接口可以是数据接口，例如外围部件互连(PCI)接口。启动信号可以通过在控制信号接口接收数据来表示。控制信号接口可以用于在调制数据传输和接收装置与用户室内设备之间的启动信号和数据两者的交换。
本发明的优点如下。调制数据信号的处理、发送和接收电路当待用时可以处于低功率的状态下，以及当需要时重新通电以恢复全功率运行。中心局终端(COT)和用户室内设备(CPE)装置可以交换停用和恢复信号而不干扰在线路回路上的POTS业务。此外，COT或CPE装置可以产生低功率的状态和恢复到全功率的状态。
图1是根据本发明的ADSL装置的示意图。
图2是根据本发明的具有中心局终端(COT)ADSL装置的中心局的示意图，该ADSL装置通过双线回路连接到用户室内设备(CPE)ADSL装置。
图3是根据本发明的在两个连接的ADSL装置之间交换数据的流程图。
Asymmetric Digital Subscriber Line(不对称数字用户线路)技术用于沿双线回路利用高频载频信号发送宽频带调制数据。ADSL使双线回路(沿高达18000英尺的线路回路)能同时传输POTS模拟话音电话业务与高速调制的数字数据。这种对于POTS和调制数字业务的同时支持是由于在利用POTS范围之外的频谱传输调制数字数据的同时利用它们按传统分配的频谱传输POTS业务达到的。
图1是ADSL装置的方块示意图。为了发送和接收调制的数字数据，ADSL装置100采用高速信号处理电子电路111，其例如包含数字信号处理(DSP)电路。信号处理电子电路111消除了沿双线回路120引入的杂散电子噪声，该电子电路111连同发送电路112和接收电路113用于发送和接收调制数据。此外，信号处理电子电路111可以执行差错校正算法，例如Reed-Solomon算法，以便进一步降低在发送过程中出现的数据差错。例如利用Motorola CopperGold芯片组或GlobeSpan Technologies STAR或SLADE芯片组可以提供信号处理、发送和接收功能。提供控制电路117是为控制ADSL装置100的操作，以便控制由ADSL装置电路使用的功率，以及用于存储ADSL装置参数。
为了提供ADSL业务，ADSL装置100设置在线路回路120的每一端。参照图2，设置在用户室内240的ADSL装置100被称为用户室内设备(CPE)ADSL装置242。第二个ADSL装置100通常设置在电话公司中心局230，该装置被称为中心局终端(COT)装置232。CPE装置和COT装置由高达18000英尺的双线回路220连接起来。
中心局和用户室内设备通过数据接口116(图1)连接到ADSL装置。在回路230的中心局处的端部，COT装置232的数据接口连接到中心局数据交换设备234。在回路的用户端部240，CPE装置242的数据接口连接到用户室内设备例如个人计算机244。
需由ADSL装置发送的数据在发送之前按照一种称之为“帧”的结构排列。一帧是包含用户数据和由ADSL装置所需的信令信息两方的排列的位。当在各ADSL装置之间没有信号发送时，该帧中的用户数据部分可以用空信息包(idle packet)填充。在ADSL内部成帧结构是低位速率信令信道，在该信道上可以在各ADSL装置之间交换握手(handshaking)信息。这一信令信道例如可以用于测试线路回路发送通道和发送ADSL装置状态信息。
在每个ADSL装置232和242内部的电路用于除去噪声，以便执行差错校正，多路复用数据以及发送和接收数据。在不干扰利用4千赫以下频谱的POTS音频和沿双线回路220信号发送的情况下实现这一点。由ADSL装置232和242利用4千赫以上(通常利用40千赫或其以上的频率范围)频谱发送调制数据。利用信号滤波器(称为“分离器(splitter)”)233和234以便结合由一个安装单元例如中心局230发送的信号，以及当在远的安装单元例如用户室内240接收该信号时分离各信号。
在中心局230内，分离器233用于综合来自POTS交换设置231以及用于沿回路220发送的COT ADSL装置232引出的信号。分离器233还沿双线回路220向POTS交换设备231和COT ADSL装置232提供接收的信号。利用分离器233对要发送到POTS转换设置231的信号进行滤波，以便除去话音以上的频率。可以利用POTS转换设置231处理最终形成的滤波信号，似乎其在传统的模拟POTS连接时产生。由分离器233到COT ADSL装置232的信号当其到达时，在线路回路220上可能包含全频频谱或者可以进行滤波以除去话音频率。
在用户室内242，可以用于电话公司网络接口(NI)装置的分离器243用于将来自用户室内POTS可兼容的设备241的和用于沿回路220发送的CPE ADSL装置242引出的信号综合。分离器243还用于将沿回路220接收的信号导引到用户室内设备241例如模拟电话或FAX机和CPEADSL装置242。
对要发送到用户室内设备241的信号进行滤波，以除去话音以上的频率。由用户室内POTS设备241可以对最终形成的滤波信号进行处理，似乎其在传统的模拟POTS连接时产生。由分离器243到CPEADSL装置242的信号可能包含全频频谱当其沿线路回路220到达时，或者可以将其滤波以除去话音频率。CPE ADSL装置242例如可以包含在一个连接到个人计算机244上的ADSL调制解调器，该计算机244被编程以便在ADSL连接时发送和接收。处理POTS和ADSL数据功能的电路可以包含在单一形体的装置内部，该装置处理分离和滤波的信号、POTS通话处理和调制数据处理、发送和接收。另外，可以利用一些形体上分开的装置实现这些功能。
在沿回路220开始传输调制数据之前，沿在COT装置232和CPE装置242之间的回路220交换信号，以使ADSL装置适合于特定的线路回路220的电特性。例如交换作为回路长度、线路测量、线路组成部分以及其它因素函数的回路损耗特性。这种建立同步交换经常称为建立同步交换(handshaking)。一旦建立同步交换完成，可以开始用户数据传输。
为了降低功率需求，当完成用户数据传输时，ADSL装置232和装置242可以进入低功率模式。可以从某一个装置开始低功率模式。如果例如CPE装置242开始低功率模式，通过向COT装置232发送停用信号实现这一点。这一停用信号可以变换成ADSL低位速率信道；另外，可以利用沿该回路的带外信号，例如16千赫AC信号。再一替换方法是对于CPE装置终止发送ADSL成帧信息(例如如果CPE装置要降低功率)。
在收到停用信号时，COT装置232以可选择方式将回路220的特征存储在存储器117中，该特征是通过由CPE向COT交换信息确定的。同样地，在发送停用信号时，CPE装置242也可将通过由CPE向COT交换信息得到可选择的回路特征存储。当各装置返回到全功率模式时，存储回路特征能够使用户数据传输迅速恢复。通过关断信号处理电路111、发送电路112和接收电路113中当时不必要的部分，每一装置232和242可以进入低功率模式。然后回路将进入待用状态。检测恢复信号的电路115在低功率运行的过程中必须保持能够进行信号检测。如果COT装置232要开始低功率模式，就要按照同样的方式利用CPE装置242交换信号。
在另外一些实施例中，能够使COT装置232和CPE装置242降低功率操作。另外，可以仅降低COT装置232的功率，或者仅降低CPE装置242的功率。如果仅降低COT装置232的功率，COT装置232不需要恢复信号发生电路114，CPE装置242不需要恢复信号检测电路115。与之相似，如果仅降低CPE装置242的功率，CPE装置242不需要恢复信号发生电路114，COT装置232不需要恢复信号检测电路。因此，处于低功率模式的特定电路部分可以在各种ADSL装置的不同的牌号、型号以及类型之间变化。
为了使按低功率模式的装置返回到全低功率模式，向该装置发送恢复信号。在一个实施例中，COT ADSL装置在收到由CPE ADSL装置沿线路回路发送的16千赫AC信号时，COT ADSL装置恢复全低功率运行。由COT装置利用一采用常规的频率检测技术的16千赫AC信号检测器115可以检测这一恢复信号。当装置232按低功率模式时这一检测器115维持工作。如果CPE装置242能够降低功率运行，由COT装置232向CPE装置242发送的恢复信号按相似方式在用户室内处接收并由CPE装置242检测。
在收到恢复信号时，该ADSL接收装置将信号处理电路111、发送电路112和接收电路113返回到全功率模式。如果已将回路发送特征存储，由存储器117检索重现这些参数，并通过降低确定回路发送特征所需时间用于使数据传输能很快恢复。在全功率模式恢复之后，可以在ADSL装置232和242之间进行附加建立同步交换。在达到全工作状态时，可以恢复发送用户数据。
参照图2和3，本发明的一种示范性的应用是降低维持在个人计算机(PC)244和一远方数据源250之间的链路通信所需的功率。远方数据源250例如可以是互联业务提供者(ISP)或在线业务提供者(OSP)。按照一种示范性的构成，CPE ADSL装置242利用数字接口247连接到编程的个人计算机244，以便在ADSL装置242发送和接收数据。CPE ADSL装置242可以包含在一安装在或连接到个人计算机PC244的ADSL调制解调器中。CPE ADSL装置242通过线路回路220连接到在中心局230处的COT ADSL装置232，在中心局有一连接到远方数据源250的链路。
按照一种示范性的构成，线路回路220起初是待用的，因此防止信息在CPE ADSL装置242和COT ADSL装置232之间传输。为了将回路220返回到使用状态，向CPE ADSL装置发送一起动信号(步骤301)。该起动信号例如是由一运行在PC244内的装置驱动器或其它程序模块沿数字接口247发送的指令，或者可以由使CPE ADSL装置接通工作的功率表示。在收到起动信号时，CPE ADSL装置可以恢复保存的回路特征参数(步骤302)。CPE ADSL装置然后沿该回路发送16千赫恢复信号(步骤303)。接着由在COT装置中的回路监视电路检测该恢复信号(步骤304)。如果COT装置处于低功率状态，当检测到来自CPE装置的恢复信号时其将返回到全功率运行，可包含恢复回路特征参数(步骤305)。如果COT装置未处于低功率状态，COT装置可以忽略恢复信号。然后CPE和DSL装置可以互换该交换信号，以便在二装置之间建立可靠的数据通信(步骤306)。例如在回路特征已经改变(例如由于回路电阻随温度变化)的情况下可能需要建立同步交换信息。为了起动其它装置也可能建立同步交换信息。
一旦由CPE到COT ADSL装置已经建立可靠的数据传输，可以沿已建立的数据通道交换信息(步骤307)。参照图2，通过沿数字接口247向CPE ADSL装置242发送信息，个人计算机244可以利用在各ADSL装置之间的数据通道与远方数据源通信。这种数字接口可以是工业标准计算机接口，例如小型计算机系统接口(SCSI)、Ethernet接口、或外围部件互联(PCI)接口，或者能够双向数据交换的其它工业标准或自动售货机(vendor)专用接口。由PC向CPE装置传输的信息可以包含用户数据和控制CPE ADSL装置工作的信令信息，或者通过沿由ADSL装置到ADSL装置的信令信道中继这种信令，以便控制COT ADSL装置工作。由PC提供到CPE装置的用户数据沿已建立的由CPE到COT的数据传输通道发送到COT装置。
在COT装置接收的数据可以变换为一种格式与标准电话公司交换设备可兼容的数据信号，例如每秒1.544×106(Mbps)比特的数据信号T1，或者变换到光载波三极(OC-3)同步光纤网(SONET)接口的异步传输模式(ATM)信元(cell)。目前按中心局设备可兼容的格式接收的数据，可以提供沿标准的电话接口236到电话公司高速数据交换设备234，例如数字交叉连接开关或多路复用设备到一连接到远方数据源250的第二接口251。另外，数据可以不经中间交换设备234进行处理由COT ADSL装置232直接传输到远方数据源250。然后可以在远方数据源250和PC244之间双向传输数据，沿由PC244到CPE装置242到COT装置232到交换设备234到远方数据源250所获得的通道双向传输数据。
再次参照图3，通过由CPE装置向COT装置发送停用信号，COT装置可以返回到低功率模式(步骤308)。停用信号可以是明确发送的信号，或者可以是暗示的信号。例如，停用信号可以明确地在CPEADSL装置和COT ADSL装置之间发送一系列的信令的比特。另外，如果PC和COT ADSL装置被停用，停用信号可能由在CPE装置和COT装置之间发送的成帧信息的丢失暗示。接着利用在COT ADSL装置中的监测电路检测该停用信号(步骤309)。在检测到该停用信号时，COT装置可以保存回路特征(步骤310)和通过将目前不必要的电路降低功率进入低功率模式(步骤311)。可以重复所述程序300以恢复数据传输。为了降低功率在CPE ADSL装置242可以产生相同的指令序列。例如当通过预定的或编程的时间段，在数据通道上没有任何用户使用或由COT ADSL装置发送适当的信号，CPE ADSL装置可以进入低功率模式。
在如下的权利要求的范围内有其它的实施例。例如虽然是按照提供不对称数据信道的ADSL装置的角度介绍本发明，但本发明可以应用于其它终端装置，其中话音频带通话业务与调制数据传输共用一个回路，例如在Symmetrie Digital Subscriber Line(SDSL)和RateAdaptive Digital Subscriber Line(RADSL)终端装置。与之相似，例如虽然介绍各种二线回路的系统，但本发明可以应用于包含无线回路和回路段的系统中。唤醒信号可以包含多音调信号和在POTS频谱以外的其它信号。终端装置电路可以包含数字电路、模拟电路、软件、固体或这些部分的组合。本发明的范围仅由在如下的权利要求中所述的特征限定。

Claims (20)

1.一种在终端装置中节省功率的方法，该终端装置具有用于沿与话音频带电话设备共用的通信回路进行调制数据通信的发送器和接收器，包括：
监测该回路，以便检测停用状态；
在检测到该停用状态时，降低在终端装置中的某些电子电路的消耗功率；
利用监测电路通过检测在该回路上的话音频率范围之外的恢复信号监测该回路；以及
当检测到恢复信号时，恢复电子电路的功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中的调制数据由一个含有成帧信息的位流构成，以及停用状态由成帧信息的丢失构成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中的调制数据由一个含有信令位和数据位的位帧构成，以及监测该回路由监测在发送的位帧中的信令位构成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中的恢复信号包括频率在话音频带之上的AC信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中的AC信号包括16千赫的AC信号。
6.一种调制数据传输和接收装置，包括：
连接器，以可控制方式将该装置连接到通信回路；
第一电路，连接到连接器，以发送和接收频率范围在话音频带之上的调制数据信号；以及
第二电路，连接到连接器，以检测频率范围在话音频带之上的恢复信号，然后开始关于第一电路的增加功率指令序列。
7.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的连接器包括两线连接器。
8.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的第一电路包括不对称数字用户线路数据传输电路。
9.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的第二电路包括16千赫频率检测电路。
10.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的通信回路包括无线通信回路。
11.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的恢复信号包括频率高于4千赫的AC信号。
12.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中的恢复信号包括按照第一频率AC信号的传输和接着按照第二频率AC信号的传输。
13.根据权利要求6所述的调制数据传输和接收装置，其中还包括：
控制信号接口，用于接收起动信号；以及
第三电路，连接到该连接器，在该控制信号接口上收到该起动信号时沿该回路发送恢复信号。
14.一种调制数据传输和接收装置，包括：
连接器，以可控制方式将该装置连接到通信回路；
控制信号接口，用于接收起动信号；
第一电路，连接到连接器，以发送和接收频率范围在话音频带之上的调制数据信号；以及
第二电路，连接到连接器，当在控制信号接口收到起动信号时，沿该回路发送恢复信号。
15.根据权利要求14所述的调制数据传输和接收装置，其中该通信回路包括两线通信回路。
16.根据权利要求14所述的调制数据传输和接收装置，其中该通信回路包括无线通信回路。
17.根据权利要求14所述的调制数据传输和接收装置，其中该控制信号接口包括数据接口。
18.根据权利要求17所述的调制数据传输和接收装置，其中该数据接口包括外围部件互联(PCI)接口。
19.根据权利要求17所述的调制数据传输和接收装置，其中在该控制信号接口起动信号的接收包括在该控制信号接口数据的接收。
20.根据权利要求14所述的调制数据传输和接收装置，其中提供该控制信号接口用于在调制数据传输和接收装置与用户室内设备之间交换起动信号和数据。
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