CN1327665A - 非对称数字用户线系统中的家庭网络系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种在ADSL(非对称数字用户线)系统中的IAD(综合接入装置)系统。在该IAD系统中,第一适配器与电话机一对一地连接并具有与该第一适配器相关的TDM信道信息,用于变换从电话机接收的话音信号为话音数据并且经电话线路在对应的TDM信道发送该话音数据。第二适配器一对一地连接到计算机并具有与第二适配器相关的TDM信道信息,用于经电话线路在对应的TDM信道发送从计算机接收的数据。家庭主机具有关于各个适配器的信道的信息,压缩经电话线路接收的话音数据和数据,并经由一般的用户线路发送压缩的数据。MACS从每个家庭经由一般的用户线路接收压缩的信号,解压该经压缩的信号,根据目的网络分离解压的信号,并且发送分离的信号到相应的网络。

Description

非对称数字用户线系统 中的家庭网络系统
发明背景
1. 发明领域
本发明一般涉及一种基于ADSL(非对称数字用户线)的综合接入装置(IAD)系统，并且特别涉及一种可以在家中利用双线电话线路构成的家庭网络系统(home network system)。
2. 相关技术描述
ADSL是一种在不中断话音传输电话业务的情况下工作在现存普通老式电话网的频段未被占用的较高频段中的高速数据传输系统。ADSL压缩从因特网接收的数据为1Mbps或更高的信号并经双线电话线发送该经压缩的信号到家庭分配器。分配器分离来自输入信号的话音和数据，并在解压后分配话音到电话机和数据到计算机。ADSL系统可以这样配置，即一个调制解调器只限用于家中的一个PC(个人计算机)。这种典型的ADSL系统如图1所示。
参照图1，典型ADSL系统包括ADSL复用器(MUX)103、多个第一分配器105、和多个连接到每个第一分配器105的家庭110-1、110-2、和110-3。
连接到因特网的ADSL MUX 103按预定方法压缩从因特网接收的数据并输出被压缩的数据到第一分配器105。ADSL MUX 103按照因特网协议解压从第一分配器105接收的经压缩的数据和输出解压的数据到因特网。
如图1所示的第一分配器105经电话线路连接到中心局101和经光缆连接到ADSL MUX 103。第一分配器105组合每个家庭的输入的话音信号与经压缩的因特网数据并分配该组合信号到家庭。在下文中，被组合的话音和经压缩的数据被称为ADSL信号。具体地说，第一分配器105在PSTN频段的较高频段发送从ADSL MUX 103接收的数据到PSTN(公用交换电话网)用户。因为在PSTN频段中0-4.3KHz一般分配给电话业务，30KHz或更高的频段的非话务频段可用于数据传输。数据传输频段被分为上行范围和下行范围，以分别执行数据发送和接收。也就是说，第一分配器105在其中用于特定用户的话音信号已经被加载的PSTN频段的上频段加载经压缩的因特网数据，并且经由对应的电话线路发送ADSL信号到该用户。另一方面，第一分配器105从家庭110-1、110-2、和110-3收集ADSL信号，分离来自每个ADSL信号的话音信号和经压缩的因特网信号，并输出经压缩的数据到ADSL MUX 103和话音信号到中心局101。
每个家庭包括连接到第一分配器105的第二分配器111，用于分离从第一分配器105接收的ADSL信号中的话音信号和经压缩的因特网数据，组合从电话115或127接收的话音信号与经压缩的因特网数据，并发送该ADSL信号到第一分配器105。连接到第二分配器111的ADSL调制解调器113用于解压从第二分配器111接收的经压缩的因特网数据并输出经解压的数据到计算机119，并且压缩从计算机119接收的数据和输出经压缩的数据到第二分配器111。电话115或127从第二分配器111接收相同的话音信号并执行正常的呼叫处理。
由于常规的ADSL系统使用一种点对点的方案，因此一个用户被限制到一个话音路径和用于一个电话号码的一条数据通信线路。如果两人或多人要建立其用于分别呼叫的各自的话音路径，则需要两条电话线路。同样，如果两人或多人希望同时进行数据通信，则除了ADSL系统外还需要用于家庭的LAN(局域网)。
发明概要
因此，本发明的一个目的是提供一种能使家庭中的多个用户经由一条电话线路分别进行通信的家庭网络装置。
本发明的另一个的目的是提供一种在不需要分别用计算机建立LAN就能使家庭中的多个用户分别进行数据通信的家庭网络装置。
本发明的还一个目的是提供一种具有扩展呼叫和呼叫转移功能的家庭网络装置并能使在一个家庭中的多个用户分别进行呼叫。
通过在ADSL系统中提供一种综合接入装置(IAD)系统就可以实现上述各个目的。在IAD系统中，第一适配器被一对一地连接到电话上并具有与第一适配器相关的时分复用器(TDM)信道信息，用于变换从电话接收的话音信号为话音数据并经电话线路在对应的TDM信道上发送该话音数据。第二适配器被连接到一对一地连接到计算机并具有与第二适配器相关的TDM信道信息，用于经电话线路在对应的信道上发送从计算机接收的数据。家庭主机具有关于各适配器的各个信道的信息，压缩话音数据和经电话线路接收的数据，并且经一般的用户线路发送经压缩的数据。多业务接入集中系统Multiservice Access Concentrator System(MACS)经一般用户线路接收来自每个家庭经压缩的信号，解压经压缩的信号，根据各目的网络分离经解压的信号，并发送分离的信号到各相应的网络。
按照本发明的另一个方面，在ADSL系统中具有至少一个电话和至少一个计算机的的IAD系统中，第一适配器，一对一地连接到连接到电话机并具有与第一适配器相关的TDM信道信息，变换从电话接收的话音信号为话音数据，并经电话线路在对应的TDM信道上发送该话音数据。第二适配器，一对一地连接到计算机并具有与第二适配器相关的TDM信道信息，经电话线路在对应的TDM信道上发送从计算机接收的数据。家庭主机具有关于各适配器的各个信道的信息，压缩话音数据和经电话线路接收的数据并经一般用户线路发送经压缩的数据。MACS经一般的电话线路接收来自每个家庭的经压缩的信号，解压经压缩的信号，根据目的网络分离解压信号，并发送分离的信号到相应的网络。
附图简述
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更清楚，其中：
图1表示一种典型的ADSL系统配置；
图2是按照本发明的一个实施例的ADSL系统的方框图；
图3是如图2所示的家庭主机的方框图；
图4是如图2所示的典型电话适配器的方框图；
图5是如图2所示的计算机适配器的方框图；
图6是如图2所示的MACS(多业务接入集中系统)的方框图；
图7表示按照本发明的实施例的频域中的信道结构；
图8如图3所示电源开关的方框图；
图9表示如图3所示的电源开关的工作原理的流程图；和
图10表示按照本发明的实施例的数据帧和交替发送时序的结构。
优选实施例的详细描述
下面将参照各个附图描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，不对公知的功能和结构进行描述，因为在不必要的细节的详细描述会混淆本发明。
本发明试图提供一种家庭网络系统，该系统能使在家庭中的多个用户利用多个电话分别进行呼叫并利用多个计算机分别进行数据通信。为此，该家庭网络系统被分配至少一个话音通信信道和至少一个数据通信信道。在本发明中虽然信道的数量是不受限制的，但随着使用太多的信道，数据传输的速率被降低。因此，需要确定最佳信道数量。当用户要求ADSL业务时，信道的数量应当在中心局终端(COT)和家庭(或小局，下文称为家庭IAD)之间是一致的。也就是说，交换机和各家庭必须限定他们之间使用信道。
图2表示按照本发明的一个实施例的具有两个通信信道和两个数据信道的家庭IAD。
参照图2，按照本发明的ADSL系统被分为家庭IAD部分、现有的用户线路、和COT部分。这些部件可以分别起到它们的作用或者互相结合起来进行工作。
在图2中，本发明的特点在于属于COT的MACS500。家庭IAD250包括用于将ADSL信号与MACS500接口的家庭主机200和并联连接在各终端与家庭主机200之间的多个适配器300和400，用于接口各终端与家庭主机200之间的话音和数据。
连接到PSTN550和因特网(或IP网络；因特网协议网络)555的MACS500具有关于由各IAD250使用的信道的信息。MACS500根据信道信息经由双线线路对发送到网络550和555以及从网络550和555接收的话音和因特网数据进行压缩，并将压缩的数据发送到各家庭IAD250以及从各家庭IAD250接收压缩的数据。MACS500组合来自PSTN550或IP网络555接收的信号中的用于每个家庭的相应的话音和因特网数据并发送ADSL信号到家庭的家庭主机200。它还分离从特定家庭的家庭主机接收的话音和因特网数据，并发送它们到对应的网络。也就是说，MACS500在包含在由PSTN550分配给该家庭的电话业务频带中的网络频带从IP网络555接收到特定家庭的因特网数据，压缩该因特网数据，并且在网络频带的上频带发送具有经压缩的因特网数据的ADSL信号到对应的家庭IAD250的家庭主机200。另外，MACS500去耦在上频带的从该家庭IAD250的家庭主机200接收的经压缩的因特网数据，解压该因特网数据，并发送该解压的因特网数据到IP网络555。MACS500在电话频带信道发送PSTN到PSTN550。
家庭主机200通过一般的用户线路，即双线线路，连接到MACS500，并且具有关于该家庭主机200的可用信道的信息，基于该信道信息，家庭主机200对来自经一般电话用户线从MACS500接收的ADSL信号中的话音信号和数据进行分离，以预定的格式利用分离的信号建立一帧，并且发送该帧到对应的适配器300和400。家庭主机200经由适配器300和400从各终端接收预定格式的话音数据和数据，变换该话音数据和数据为适合于对应的信道的形式，并经由一般电话用户线路在对应的信道发送经变换的数据到MACS500。家庭主机200经家庭电话线、TDM(时分复用)家庭总线230、和适配器300和400连接到各个终端。各个帧按照TDM产生并通过家庭电话线、家庭总线230在家庭主机200与适配器300和400之间进行传送。如上所述，家庭主机200在MACS500与家庭总线230之间进行接口并且结合MACS500进行操作。家庭总线是双线电话线。
各终端包括电话机和计算机。适配器300和400被连接在家庭主机200与各终端之间，对它们进行接口。适配器300用于话音传输和适配器400用于用于数据通信。适配器300具有关于对它们可用信道的信息，在它们的信道上检测信息，即来自输入信号的话音数据，变换该话音数据为话音信号，并输出该话音信号到电话机。图2表示使用两个电话机(未示出)的情况。在图2中，连接到每个电话机的适配器300具有关于在不同频带中的不同话音信道的信息。
在进行家庭IAD250的组成描述之前，将参照图7描述MACS和IAD之间的信道结构。按照本发明，该信道结构包括：一个发送模拟振铃信号和话音信号的电话频带；一个发送数字话音信号和发送数据的数据信道的话音数据信道。电话频带信道是在最低的频带，而数据信道是在话音信道后的较高频带。可以建立两个或多个话音数据信道。在下行链路和上行链路，每个话音数据信道占用64KHz。取决于信道的数量，数据信道的带宽是变化的并且提供至少一个数据信道。图7表示具有电话频带和覆盖整个ADSL信号频带的256个话音信道的信道结构。该256话音信道包括多个上行话音信道和多个下行话音信道。在上行话音信道中，存在一个具有导频音的信道。同样，在下行话音信道中存在一个具有导频音的信道。
表1表示按照本发明的实施例的具有两个话音信道和两个数据信道的IAD250的结构及其频域的带宽。表2表示按照本发明的第二实施例的具有4个话音信道和2个高于表1的两倍的2048Kbps的数据信道的信道结构及其频域的带宽。(表1)
   信道类型    信道     下行     上行
    电话1     CH0     64Kbps     64Kbps
    电话2     CH1     64Kbps     64Kbps
     PC1     CH2     192Kbps     64Kbps
     PC2     CH3     192Kbps     64Kbps
    带宽     512Kbps     256Kps
     帧     32Kbps     32Kbps
  信令(D-Ch)     32Kbps     32Kbps
    备用1     40Kbps     40Kbps
    备用2     24Kbps     24Kbps
    总带宽     4CH     640Kbps     384Kbps
(表2)
   信道类型    信道     下行     上行
    电话1     CH0     64Kbps     64Kbps
    电话2     CH1     64Kbps     64Kbps
  电话3/PC3     CH2     64Kbps     64Kbps    电话或PC可选
  电话4/PC4     CH3     64Kbps     64Kbps    电话或PC可选
     PC1     CH4     512Kbps     128Kbps
     PC2     CH5     512Kbps     128Kbps
    带宽     1280Kbps     512Kbps
     帧     32Kbps     32Kbps
  信令(D-Ch)     32Kbps     32Kbps
    备用1     40Kbps     40Kbps
    备用2     24Kbps     24Kbps
    总带宽     6CH    1408Kbps     64Kbps
如表1所示的IAD的信道结构表示在图10的时域中。
参照图10，该信道结构包括：下行链路1010(从家庭主机200到适配器300和400的信号传输)和上行链路(从多个适配器300和400到家庭主机200的信号传输)。同步信道1011、各个D-Ch 1012、1014、1015、1017、1018、1020和1021、话音信道1013和1016和数据信道1019和1022都在下行链路1010。占用8比特的同步信道1011通知表示在图10的数据帧的开始点。D-Ch 1012到1021发送信令信号，每个占用2比特。两个话音信道101013和1016发送话音，每个被分配16比特。信道1019和1022每个被分配48比特。保护周期1023提供下行链路和上行链路之间的保护时间。
在上行链路1030中具有8比特的同步信道1031、2比特D-Ch 1032、1034、1035、1037、1038、1040、和1041、对应于下行链路话音信道的1013和1016的16比特的话音信道1033和1036、和对应于下行链路数据信道1019和1022的16比特的数据信道1039和1042。
图3是家庭主机200的详细方框图。参照图3，将给出家庭主机200的组成和工作的详细描述。在图3中，控制器210提供对家庭主机200的整个控制。控制器210具有预定的信道信息，也将是说，关于家庭IAD250的可用信道数量、频带和信道的传输速率、总带宽、和与各信道相关的适配器300和400的唯一数量的信息。
用户线路接口201结合MACS500操作，接口通过用户线的发送的/接收的信号。用户线路接口201从输入信号中检测在电话频带信道上的话音信号，输出该话音信号到CODEC211，并输出其他数据信道信号到发送调制解调器202。另一方面，用户线路接口201从CODEC211接收话音信号并从发送调制解调器202接收数据信号，并且在电话频带信道发送话音信号到MACS500，在数据信道发送数据信号到MACS500。
发送调制解调器202解压非电话频带的信道，分离经解压的信道，并输出话音数据信道到话音开关204和数据信道到MAC(媒体接入控制器MediumAccess Controller)212。另外，发送调制解调器202可以控制上行和下行的传输速率以及信道的数量和尺寸。为此，MACS500也应当控制使用在具有发送调制解调器202的家庭中的数据的传输速率以及信道的数量和尺寸。
CODEC211执行用户电路接口和PCM(脉冲编码调制)编码的双重功能。在前一种情况下，当在用户线路接口201中从电话频带信道检测到振铃信号时，C0DEC211通知控制器210接收振铃信号。在后一种情况下，CODEC211从电话频带信道检测话音信号，变换话音信号为话音数据，并输出话音数据到话音开关204。
在电源关断状态，电源开关203自动地直接转换到电话机，使得当在家庭中存在普通老式电话机时，可以使用电话机。电源开关203可以是一个继电器。
参照图8和9，将更详细地描述电源开关203。参照图8，当输入外部电源时，电源开关203通过连接家庭主机200到话音适配器300或数据适配器400，连接COT到一个终端。相反，如果不存在外部电源的输入时，电源开关203是一个继电器，直接连接COT到该终端。然后，该终端可以在电话频带信道上发送和接收振铃信号和话音信号。
参照图9，控制器210在步骤901确定是否加电。当输入电源时，控制器210在步骤903转换电源开关203到家庭主机200的各个模块并驱动AC/DC变换器213，由此给各个模块供电。如果没有加电，控制器210在步骤905关断电源开关203并且直接旁路从COT到家庭线路的信号。
再参照图3，话音开关204以时间转换或空间转换的方式转换话音数据。具体地说，话音开关204从CODEC211和发送调制解调器202接收话音数据，并在控制器210的控制下发送话音数据到帧发生器/分配器207。另外，在扩展呼叫的情况下，话音开关204在家庭IAD250中的各终端之间发送话音和数据。
信号器206产生用于接收作为数字PCM数据的DTMF信号和处理呼叫所需的所有信号音(拨号音、忙音、等)和振铃音数据。CODEC211通过用户线路接口201在电话频带上检测指示来电呼叫的振铃信号，并通知控制器210检测振铃信号。然后控制器210控制话音开关204连接一个话音路径并按下列两种方式之一通知用户来电呼叫。
首先，当检测到来电呼叫时，控制器210控制信号器206产生振铃音数据，并且在对应的话音信道上通过话音开关204和帧发生器/分配器207发送振铃音数据。这种方法仅当话音适配器300具有扬声器时是可用的。
其次，当检测到来电呼叫时，控制器210直接在下行链路D-Ch上发送指示接收到振铃信号的信令信号到话音适配器300，并且话音适配器300产生一个振铃音。在这种情况下，要求配置有话音适配器300以产生振铃信号。
如果按上述各方式之一通知用户来电呼叫并且一个电话机摘机，对应的适配器300经在家庭总线230的上行链路D-Ch通知控制器210摘机状态。
然后，控制器210控制CODEC211产生摘机信号并通过用户线路接口201发送摘机信号到MACS500。因此，连接一个呼叫。
当利用正在使用的电话频带信道产生另外一个来电呼叫时，因为该电话频带信道不可用，MACS500检测该呼叫并在话音数据信道发送该呼叫到家庭IAD250。通过话音数据信道该话音呼叫被输入到家庭IAD250的家庭机200。发送调制解调器202通知控制器210另外的话音来电呼叫并且控制器210控制信号器206按第一种方式通过话音开关204、帧发生器/分配器207、和驱动器/接收器208发送振铃音数据到对应的适配器300，或控制MAC212和帧发生器/分配器207在下行D-Ch按第二种方式发送指示话音来电呼叫的控制信号到适配器300。如果对应的电话被摘机，即进行应答，则家庭主机200从适配器300通过对应的上行链路D-Ch被通知摘机状态。家庭主机200在发送调制解调器202的信令信道通知MACS500的摘机状态。MACS500的控制器502控制用户接口505发送摘机信号到COT。然后，MACS500的用户接口505中的CODEC(未示出)变换主叫用户的话音为PCM数据并在发送调制解调器202的数据频带上分配给话音的64Kbps信道上发送该PCM数据到家庭主机200。话音主机200分配一个用于话音呼叫的通信信道。被叫方的话音信号按上述过程的相反次序传送给主叫用户。
对于呼叫始发，当话音适配器300检测到终端的摘机状态时，它产生一个摘机信号和经家庭总线的对应上行链路D-Ch发送该摘机信号到家庭主机200。该摘机信号通过驱动器/接收器208、帧发生器/分配器207和MAC212被馈送到控制器210。控制器210通过发送调制解调器202和用户线路接口201和MACS500传送摘机信号到MACS500，同样发送摘机信号到COT。控制器210分配话音信道给话音开关204，同时按DTMF音检测状态设置信号器206的控制。当接收到摘机信号时，COT通过MACS500、家庭主机200、和对应的适配器发送拨号音给用户。
当用户拨号电话号码时，听到拨号音，在话音适配器300中电话号码被变换为电话号码数据并被发送到家庭主机200。家庭主机200的控制器210通过驱动器/接收器208、帧发生器/分配器207、和话音开关204检测来自信号器206的电话号码数据，并确定该电话号码数据是与外部电话号码还是与扩展线路号码有关。在外部电话号码的情况下，控制器210控制信号器206产生对应于该电话号码的信号音并通过话音开关204发送该信号音到MACS500。如果该电话频带信道是可用的，则该信号音通过话音开关204、CODEC211、和用户线路接口201在电话频带信道进行发送。如果该电话频带信道正在被使用，该信号音通过话音开关204、发送调制解调器202、和用户线路接口201在对应的话音数据信道上发送。在扩展线路号码的情况下，控制器210控制话音开关204执行一种扩展呼叫处理。
首先在电话频带上对每个呼叫进行处理。仅当电话频带信道不可用时才使用分配给话音的数据频带。在数据频带中，所有信号(挂机/摘机)都在在数据频带分配的控制信道上进行发送。MACS500检测来自COT的振铃信号的接收并通知家庭主机200在对应的话音信道上接收振铃信号。
主机时钟发生器205产生主机时钟信号并发送该信号到家庭主机200中需要时钟的各个部件。适配器300和400根据主机时钟信号接收在家庭主机200中按帧构成的话音和数据，提取时钟分量，并与主机时钟信号相同步地恢复时钟信号。这意味着适配器300和400与主机时钟信号相同步地进行操作。
当从发送调制解调器202接收到数据信道时，MAC212输出接收的信道数据到帧发生器/分配器207并且用作家庭中的服务器。MAC212具有进行外部数据通信的外部IP地址和实现服务器功能的内部地址，并且可以经IP地址便于在家庭中各个计算机之间的数据通信。
帧发生器/分配器207从话音开关204和MAX212接收话音信道和数据信道，构成如图10所示的帧，输出该帧到驱动器/接收器108，分离从驱动器/接收器208接收的帧为话音信道和数据信道，并且分别输出话音信道和数据信道到话音开关204和MAC212。
驱动器/接收器208驱动家庭总线，按如图10所示的形式发送TDM信道数据到适配器300和400以及从适配器300和400接收TDM信道数据，并且匹配阻抗以可靠地传送信号。
电源模块220接收一般使用的电源电压(例如220V)，并产生-24V的输入电压和所需的DC电压。
图4是按照本发明的实施例的话音信道适配器即电话适配器的方框图。参照图4，电话适配器300包括：驱动器/接收器301、时钟恢复电路302、线路接口304、发送/接收控制器303、CODEC 305、挂机检测器306、电压检测和转换单元307、和信号器308。驱动器/接收器301接口家庭主机200。线路接口304匹配随线路长度变化的阻抗。时钟恢复电路302利用数字锁相环(DPLL)从驱动器/接收器301接收的同步信道信号1011中恢复同步时钟信号，也就是说，与在主机时钟信号发生器205中产生的一样的时钟信号。发送/接收控制器303接收恢复的时钟信号，从家庭主机200接收的帧中提取帧同步信号，检测分配给发送/接收控制器303的用于按交替方式进行数据发送/接收的信道数据，发送分配的信道数据到CODEC305，并在D信道与家庭主机200进行通信。CODEC305接收恢复的时钟信号，变换从驱动器/接收器301接收的分配给CODEC305的信道的话音数据为话音信号，输出该话音信号到对应的电话，变换输入的话音信号为PCM话音数据，并且通过发送/接收控制器303输出PCM话音数据到驱动器/接收器301。挂机检测器306检测该电话的挂机状态/摘机状态并连接CODEC305到该电话，并且在摘机状态下，在D-Ch上通知控制器210在摘机状态下的家庭主机200。电压检测和转换单元307检测从家庭主机200接收的数据的电压。如果该电压是外部输入的，电压检测和转换单元307被关断，并且否则该单元接通，因此旁路从家庭主机200接收的信号到该电话机。当有来电呼叫时信号器308从时钟恢复电路302接收时钟信号并在发送/接收控制器303的控制下产生振铃信号。
电话适配器300可以被连接到RJ11连接器并且当进行安装时对于电话适配器300在硬件上信道号是固定设置的。电话适配器300通常在家庭总线上发送/接收以TDM指定的一个信道。如果在家庭中电源关断。适配器300被直接连接到如现有的老式电话电话的COT，而不进行TDM信道分配。
如果时钟信号在时钟恢复单元302中被恢复，帧数据基于被恢复的时钟信号进行通信。这里，话音数据按交替方式与家庭主机200进行通信。在如表1所示的信道结构中，正如下面所述，数据是按交替方式发送和接收的。
家庭主机200发送一帧，该帧包含在n个数据信道上的1或2Mpbs的数据、同步信道上时钟同步信号、两个话音信道、一个D-信道，并且一个终端作为副机在时间延迟T1以后接收该帧。每个终端接收下行链路帧。在时间T2以后，终端#0发送数据到家庭主机200。其它终端等待轮到它们并在其先前的终端发送数据以后与开始信号时间T3一起发送数据。因此，一次发送/接收事件需要250μs。因为话音数据是按PCM进行通信的，两个信道被分配用于一个发送/接收操作。因特网数据是按高达64Kpbs的可变速率的上行发送和按高达512Kpbs可变速率下行发送。
图5是按照本发明的实施例的数据适配器即计算机适配器的方框图。参照图5，计算机适配器400包括：驱动器/接收器401、时钟恢复电路402、发送/接收控制器403、线路接口404、缓冲器405、和电压检测和转换单元406。驱动器/接收器401在家庭主机200与计算机之间接口。线路接口404匹配由家庭主机200与计算机之间传输线产生的阻抗。时钟恢复电路402从驱动器/接收器401接收各个信道并利用DPLL从同步信道信号中恢复与由主机时钟发生器205产生的主机时钟信号相同的时钟信号。发送/接收控制器403从时钟恢复电路402接收时钟信号并从驱动器/接收器401接收的各个信道中选择对应的信道。缓冲器405缓冲从发送/接收控制器403接收的信道数据和从计算机接收的数据。缓冲器405用作计算机与家庭主机200之间的通信提供时序。也就是说，缓冲器405以TDM格式划分从计算机接收的分组数据，发送经划分的数据到家庭主机200，并且按适合PC通信的USB-或Base 10T信号形式变换从家庭主机200接收的分组数据。电压检测和转换单元406检测电话适配器400的电压并执行转换。
图6是MACS500的方框图。参照图6，用户线路接口505与PSTN550的用户卡接口并处理发送到用户卡和从用户卡接收的话音。中继线接口506与PSTN550的E1中继线接口并处理发送到E1中继线的和从其接收的话音。IP网络接口507与IP网络555接口并处理发送到IP网络555的和从其接收的数据。话音/数据分离/组合单元504组合或分离通过各个信道从用户接口505、中继线接口506、IP网络接口507、和家庭主机200接收的话音和数据。换言之，话音/数据分离/组合单元504在对应的信道上变换从用户接口505或中继线接口506接收的话音为话音数据并输出特定家庭网络的话音数据和IP数据到发送调制解调器501。测试器503维护和管理MACS500和家庭主机200。控制器502提供对MACS500的整体控制、处理从多个家庭主机200接收的数据、和通过MMC(人机通信)进行操作者与系统之间的通信。发送调制解调器501按DMT压缩从话音/数据分离/组合单元504接收的组合信号。换言之，发送调制解调器501解压从多个家庭主机200接收的经压缩的信号，并输出解压的信号到话音/数据分离/组合单元504。话音/数据分离/组合单元504对每个家庭IAD分离解压的话音和IP数据并通过用户接口505、中继线接口506、和IP网络接口507发送解压的数据到PSTN550和IP网络555。
分别考虑到呼叫的始发和呼叫的终结，将描述在上述结构中的呼叫处理。呼叫始发：如果一个用户摘机电话，电话终端300的挂机检测器306检测到摘机状态并在家庭总线的一个帧中的信令信道(D-信道)，D-Ch，发送摘机信号到家庭主机200。家庭主机200的控制器210指定一个话音路径到话音开关204并通过用户线路接口201经电话频带信道通知COT摘机状态。从COT发送的拨号音通过CODEC211被施加到话音开关204，并且然后通过帧发生器/分配器207和驱动器/接收器208在指定的话音路径发送到该电话。如果主叫用户要进行外部呼叫，其意味着期望的电话号码不利用任何功能键#和*，则信号器206被释放和该用户被直接连接到COT。因此，该电话号码通过驱动器/接收器208、帧发生器/分配器207、话音开关204、和C0DEC211在电话频带信道被发送到COT。然后，该呼叫在COT中以与一般呼叫相同的方式被进行处理。如果该用户需要扩展呼叫，其意味着期望的电话号码是利用功能键#和*的两个数字，控制器210去激活CODEC211并执行涉及COT的扩展呼叫处理。
如果第一用户在电话频带信道上正在呼叫中，第二个用户试图呼叫，则第二用户的呼叫按与第一用户的呼叫一样的方式被进行处理，除了控制器210不通过CODEC211在发送调制解调器202中事先分配的信道发送摘机信号到MACS500的控制器502。
MACS500通过驱动用户接口505通知COT摘机状态。然后，COT提供拨号音。用户接口505的CODEC变换拨号音为PCM数据和通过用户线路接口201、发送调制解调器202、话音开关204、帧发生器/分配器207、驱动器/接收器208、驱动器/接收器301、发送/接收控制器303、CODEC305、和挂机检测器306，在发送调制解调器202中分配用于话音的信道发送PCM话音数据到该电话机。如果主叫用户拨号，则拨号信号按与第一用户相同的方式进行处理，除了该信号从话音开关204被直接发送到用户线路接口201，而不通过CODEC211。
呼叫终端：可以考虑两种情况，两个或多个用户的代表性的电话号码和各个用户的不同电话号码的表示。在代表性的电话号码的情况下，第一个来电呼叫占用电话频带信道，并且如果第二个呼叫正在进入，而电话频带信道又正在使用，在数据频带中分配的信道被分配给第二来电呼叫。在两个或多个不同电话号码的情况下，确定哪个信道用于每个电话号码和根据这种确定使用各个信道。当第一个呼叫来电时，这个呼叫使用电话频带信道，并且如果通过用户线路接口201指示来电呼叫的振铃信号被到发送CODEC211，CODEC211检测振铃信号并通知控制器210检测到振铃信号。控制器210按上述方法之一控制话音开关204连接一个话音路径并通知与该来电呼叫相关的用户。
本发明具有以下优点：(1)容易在家庭或小局中利用现有的电话线路建立家庭网络，而不需要单独安装附加线路；(2)一个用户线可以使用在家庭网络中，就象有多个电话线路一样；(3)在家庭网络中的各个电话之间可以进行扩展呼叫和呼叫转移；和(4)在家庭网络中的各个PC之间可以进行数据通信。
虽然参照本发明的特定的优选实施例对本发明进行了表示和描述，但是对于本专业的技术人员应当理解，在不脱离由后附的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出形式和细节上的变化。

Claims (29)

1. 一种ADSL(非对称数字用户线)系统中的IAD(综合接入装置)系统，包括：
一个MACS(多业务接入集中系统)，具有包括多个发送话音信号的话音信道和多个发送数据的数据信道的下行链路信道，和包括多个响应在下行链路话音信道上的话音信号接收话音信号的话音信道和多个响应在下行链路数据信道上的数据接收数据的数据信道的上行链路信道，用以从电话网和因特网收集到用户的话音信号和数据；和
用于在下行链路话音信道接收话音信号和在下行链路数据信道接收数据的IAD，按TDM(时分复用)格式发送话音信号和数据到对应的电话机和计算机，并且响应于接收的话音信号和数据在对应的上行链路话音信道和数据信道发送从电话机和计算机产生的话音信号和数据到MACS。
2. 权利要求1的IAD系统，其中IAD包括：
多个第一适配器，连接到电话机并具有关于与第一适配器相关的TDM信道的信息，用于根据该信道信息在对应的TDM格式话音信道检测话音信号，发送检测的话音信号到各电话机，并根据信道信息在话音信道发送从各电话机接收的话音信号；
多个第二适配器，连接到各计算机并具有与第二适配器相关的TDM信道信息，用于根据信道信息在对应的TDM格式数据信道检测数据，发送检测的数据到计算机，并根据信道信息在数据信道发送从各计算机接收的数据；和
一个家庭主机，具有关于第一和第二适配器的TDM信道的信息，用于根据信道信息在对应的信道按TDM格式发送在下行话音信道和数据信道接收的话音信号和数据。
3. 权利要求2的IAD系统，其中家庭主机包括：
一个压缩器/解压缩器，用于从下行链路数据中分离下行链路话音信号，解压所分离的数据，压缩到MACS的数据，组合经压缩的数据与发送的话音信号，和在对应于下行话音信道和数据信道的上行话音信道和数据信道上输出组合的信号；
一个话音开关，用于TDM转换话音信号；
一个MAC(媒体接入控制器)，用于TDM转换数据；
一个帧发生器，用于以TDM格式利用TDM转换的话音信号和数据产生帧；
一个控制器，具有各个适配器的信道信息，用于根据信道信息TDM转换话音开关和MAC并且控制帧发生器产生帧。
4. 权利要求3的IAD系统，其中帧还包括：
一个同步信道，用于检测该帧的开始点；
一个电话频带信道，用于发送呼叫处理信号和话音信号；和
一个D信道，用于发送电话频带信道和数据信道的控制信号。
5. 权利要求3的IAD系统，其中压缩/解压器包括：
一个用户线路接口，用于从下行链路话音信号和数据中分离电话频带信道信号，组合发送电话频带信号与发送话音信号和数据，并在对应于该下行信道的上行链路信道发送组合的信号；
一个CODEC，用于变换电话频带信号为话音信号；和
一个发送调制解调器，用于解压电话频带信道上的话音信号和无话音信号的数据并从解压的信号中分离话音信号和数据。
6. 权利要求3的IAD系统，还包括一个主机时钟发生器，用于产生操作IAD的主机时钟。
7. 权利要求6的IAD系统，还包括一个信号器，用于接收主时钟信号，当有来电呼叫时，在控制器的控制下产生振铃音，并当呼叫始发时，产生拨号音或忙音。
8. 权利要求2的IAD系统，还包括一个电源开关，在电源关断状态下，用于旁路通过用户线路接收的电话频带信道信号到第一适配器。
9. 权利要求8的IAD系统，其中电源开关是一个继电器。
10. 权利要求3的IAD系统，其中每个第一适配器包括：
一个驱动器/接收器，用于接收帧；
一个时钟恢复电路，用于从话音信号恢复与主机时钟信号同步的时钟信号；
一个发送/接收控制器，用于根据TDM信道信息在帧的对应信道上接收话音信号，变换从连接到第一适配器的电话接收的信号为话音信号，并在对应于相应下行链路信道的上行链路信道发送该话音信号；和
一个信号器，当呼叫结束时，用于在发送/接收控制器的控制下根据时钟信号产生振铃音。
11. 权利要求10的IAD系统，其中经一个电话线发送帧。
12. 权利要求11的IAD系统，还包括一个线路接口，用于匹配相对于电话线路长度的阻抗。
13. 权利要求12的IAD系统，还包括一个电压检测和转换单元，用于检测电话线路的电压并在电源关断的情况下旁路经电话线接收的信号到电话机。
14. 权利要求3的IAD系统，其中每个第二适配器包括：
一个驱动器/接收器，用于接收帧；
一个时钟恢复电路，用于从数据中恢复与主机时钟信号同步的时钟信号；和
一个发送/接收控制器，用于根据TDM信道信息在帧的帧信道上接收数据，从连接到第二适配器的计算机接收数据，并且在对应于下行信道的上行链路信道上发送数据。
15. 权利要求14的IAD系统，其中经一个电话线路发送帧。
16. 权利要求15的IAD系统，还包括一个线路接口，用于匹配相对于电话线路的长度的阻抗。
17. 权利要求16的IAD系统，还包括电压检测和转换单元，用于检测电话线路的电压并在电源关断的情况旁路经电话线接收的信号到电话机。
18. 权利要求3的IAD系统，其中MACS包括：
一个接口，用于电话网络和因特网与各个信号接口；
一个话音/数据分离和接口单元，用于根据每个家庭主机在预定控制下，组合从电话网络接收的信号；
一个发送调制解调器，用于在预定的控制下压缩组合的信号并通过一般的用户线路发送该压缩的信号；和
一个控制器，具有关于每个家庭主机的信道信息，用于根据信道信息控制话音/数据分离和接口单元并控制发送调制解调器压缩组合的信号。
19. 一种在ADSL系统中具有至少一个电话和至少一个计算机的IAD系统，包括：
一个第一适配器，连接到该电话上并具有与该第一适配器相关的TDM信道信息，用于变换从电话接收的话音信号为话音数据并经电话线路在对应的TDM信道上发送该话音数据；
一个第二适配器，连接到计算机上并具有与第二适配器相关的TDM信道信息，用于经电话线路在对应的TDM信道上发送从计算机接收的数据；
一个家庭主机，具有关于各个适配器的信道的信息，用于压缩经电话线路接收的话音数据和数据，并经一般用户线路发送该经压缩的数据；和
一个MACS，用于经一般的用户线路从每个家庭主机接收经压缩的信号，解压经压缩的信号，根据各目的网络分离解压的信号，并发送经分离的信号到各个对应的网络。
20. 权利要求19的IAD系统，其中家庭主机包括：
一个帧发生器/分配器，用于在预定控制下从第一和第二适配器接收在预定TDM帧中的各信道，并从各个信道中分离话音数据和数据；
一个话音开关，用于在预定控制下接收话音数据和在电话频带信道上TDM转换话音信号和在话音信道上TDM转换话音信号；
一个MAC，用于在预定控制下接收数据和TDM转换接收的数据；
一个发送调制解调器，用于压缩话音数据和数据；
一个CODEC，用于变换电话频带信道的话音信号为话音数据；
一个用户线路接口，用于通过一般的用户线路将从CODEC接收的话音数据与从发送调制解调器接收的经压缩的信道信号一起在电话频带信道发送；和
一个控制器，具有关于各个适配器的信道信息，用于根据信道信息控制话音开关、MAC、和帧发生器/分配器。
21. 权利要求20的IAD系统，其中帧还包括：
一个同步信道，用于检测帧的开始点；
一个电话频带信道，用于发送呼叫处理信号和话音信号；
至少一个数据信道，用于发送数据；和
一个D信道，用于发送电话频带信道和数据信道的信令信号。
22. 权利要求21的IAD系统，其中数据信道包括至少一个用于发送话音数据的话音信道。
23. 权利要求21的IAD系统，还包括主机时钟发生器，用于产生操作IAD的主机时钟信号。
24. 权利要求21的IAD系统，还包括一个信号器，用于接收主机时钟信号，当来电呼叫时在控制器的控制下产生振铃音，并当呼叫始发时产生拨号音或忙音。
25. 权利要求22的IAD系统，还包括一个电源开关，用于在电源关断情况下通过电话线旁路来自各个适配器的信号到用户线。
26. 权利要求25的IAD系统，其中电源开关是一个继电器。
27. 权利要求23的IAD系统，其中第一适配器包括：
一个挂机检测器，用于检测电话的挂机状态/摘机状态；
一个时钟恢复道路，用于从话音信号恢复与主机时钟信号同步的时钟信号；
一个信号器，用于当呼叫始发时在发送/接收控制器的控制下根据时钟信号产生DTMF信号；和
发送/接收控制器，当检测到挂机/摘机状态时，用于发送挂机/摘机信号到家庭主机，在拨号期间在D信道上发送DTMF信号到家庭主机，变换从电话机接收的话音信号为电话信号，并经电话线路在对应的TDM信道发送该话音信号。
28. 权利要求23的IAD系统，其中第二适配器包括：
一个缓冲器，用于缓冲从计算机接收的数据；
一个时钟恢复电路，用于从数据中恢复与主机时钟信号同步的时钟信号；和
一个发送/接收控制器，用于经电话线路在对应的TDM信道发送经缓冲的数据。
29. 权利要求23的IAD系统，其中MACS包括：
一个发送调制解调器，用于在预定控制下解压经一般用户线路接收的到每个家庭的信号；
一个话音/数据分离/组合单元，用于在预定控制下根据各个网络分离从发送调制解调器接收的信号；
一个接口，用于PSTN(公用交换电话网)和因特网与信号接口；和
一个控制器，具有关于每个家庭的信道信息，用于根据信道信息控制话音/数据分离和接口单元，并且控制发送调制解调器解压用于各个家庭的组合信号。
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