CN1387701A - 在用户建筑物isdn总线上实现通用家庭网络的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在具有四线ISDN SO总线的ISDN制用户建筑物中实现网络的配置。ISDN制用户建筑物包含网络终端基本存取(NTBA)装置或相似的连接器,NTBA装置使用户住宅建筑物与公用切换式电话网络接口连接,而连接器通过将二线制ISDN信号转换至四线制总线而用于PBX系统内的内部SO总线。为二线制发送路径增加低通滤波器,以消除四线制总线上由ISDN制信号的谐波反射引起的高频噪声。在各ISDN装置和四线制SO总线之间也耦合滤波器,以确保四线制SO总线与ISDN装置隔离,从而使较高频率家庭网络信号的传输最优化。二线制家庭网络信号还通过SO变压器分离,以便在四线制SO总线的两线制发送路径和两线制接收路径上传输,有效地增加传输线半径从而改善家庭网络信号的接收。

Description

在用户建筑物ISDN总线上实现通用家庭网络的装置和方法
                       发明背景
发明领域
本发明涉及网络接口技术，特别涉及在连接至电话线介质的网站之间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介质连接网络上的网站。各局域网络的结构系使用介质访问控制(MAC)使得在各网站上的网络接口卡可共同分享对介质的存取。
传统的局域网络结构使用介质访问控制器，其使用如10BaseT等指定的网络介质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能够检测网络的存在。在以太网络10BaseT环境中，可利用由物理层(PHY)收发机所传输的链路脉冲而检测网络。通过PHY接收机检测在10BaseT上的周期性链路脉冲，其依据该周期性链路脉冲的检测而决定另一个在网络介质上进行传输的网站的存在。因此，在网站A的PHY收发机能够通过在10BaseT介质上接收来自网站B的PHY发送机的链路脉冲来检测网站B的存在，而不需要传输或接收数据包。
正在努力开发一种结构，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等的局域网络介质。此种配置，此处称之为家庭网络环境，具有的优点是可将家庭中现存的电话线用于实现家庭网络环境。可是，电话线具有不可避免的噪声，这起因于家庭中电子装置所引起的寄生噪声，举例而言，这些电子装置可以是调光器开关、家庭电器的变压器等等。除此之外，双绞线电话线受到接通瞬态的干扰，此瞬态起因于标准POTS电话的挂上听筒和拿起听筒的噪声脉冲、以及像加热器和空调系统这样的的电子系统。
电话线网络中的另一个问题为所传输波形的信号条件(即形状)大部分是由接线布局技术决定的。在双绞线电话线介质中多数的分支连结，以及分支连结的各种不同长度，会导致所传输网络信号上的多重信号反射。电话线接线布局技术可能导致来自一个网站的网络信号具有大约10至20毫伏的峰一峰值电压，而来自另一个网站的网络信号可能具有1至2伏量级的峰—峰值。因此，所接收脉冲的振幅和形状可能失真到这种程度，以致于将所传输的时钟脉冲或传输的数据从所接收的脉冲复原将变得非常困难。
欧洲电话系统中所遇到的另一问题涉及网络终端基本存取装置(network termination basic access，NTBA)的使用，将其用作用户住宅建筑物(residential customer premise)和公用电话切换网络的办公中心之间的接口，该公用电话切换网络用于传输综合业务数字网络(ISDN)制的信号。特别是NTBA装置将来自办公中心的两线制ISDN信号转换到四线制SO总线上，该四线制SO总线具有两线制发送路径和两线制接收路径，用于发送和接收遍及用户建筑物(customer premises)的ISDN制信号。ISDN制信号在SO总线上产生谐波反射，这将明显干扰高频网络信号。另外，ISDN制信号的零点交叉明显地干扰所传输的网络信号，使得所传输的网络信号因该四线制SO信号总线的恶劣条件而不可使用。
另外，NTBA装置和ISDN终端装置的制造可能具有内部电容，从而将装置的电磁干扰(EMI)减至最小。可是这些内部电容会在总线上感应容性负载。这些电容虽然符合ISDN振幅和定时的规格，但严重地衰减了较高频率的网络信号并显著限制了网络信号可传输的距离。
发明内容
需要有一种配置来连接家庭电话网络上的计算机终端网站，该家庭电话网络具有网络终端基本存取(NTBA)装置并配置成可在四线制总线上传送ISDN制信号。
在此还需要一种用于通用耦合机构的配置，其可用于在四线制SO总线上的家庭网络信号，而不必考虑在ISDN终端装置内SO总线电路的变化，这些ISDN终端装置可以是网络终端连接器、专用交换分机(PBX)系统、或调制解调器PBX系统的内部SO总线系统。
通过本发明可满足上述及其它的需求，其中使各滤波器耦合在各ISDN装置和四线制SO总线之间，确保该四线制SO总线可与ISDN装置的电容效应隔绝。SO总线的这种隔绝可确保适当地传输较高频率的家庭网络信号。
本发明的概念之一是提供了一种在家庭电话线网络上实现局域网络的方法，其中该家庭电话线网络具有连接器和四线制总线，该连接器将配置成可对公用切换式电话网络(或从该网络)发送和接收ISDN制信号。此四线制总线包含有两线制发送路径和两线制接收路径，分别用于在连接器和所连接ISDN终端装置间发送和接收ISDN制信号。所述方法包含有在连接器输出端的两线制发送路径的两线间连接低通滤波器，将此低通滤波器构造成可通过ISDN制信号而拒收其谐波信号，并且使两线制发送路径与连接器的电容效应隔离。所述方法还包含使两线制发送路径与所连接的各ISDN终端装置的电容效应隔离、以及利用网络节点将第一家庭网络信号发送至两线制发送路径并将第二家庭网络信号(与第一家庭网络信号互补)传送至两线制接收路径。低通滤波器的连接可确保ISDN制信号的任何谐波不会干扰家庭网络信号。而且，所连接的各ISDN终端装置的隔离确保在ISDN终端装置内的电路不会在两线制发送路径上感应出会对家庭网络信号的传输产生不利影响的容性负载。最后，第一和第二家庭网络信号在两线制发送路径和两线制接收路径上的传输使得这种二线制家庭网络信号可在四线制的总线上传输，大幅增加传输介质的有效直径并显著改善传输性能。
本发明另一个概念是提供了一种计算机网络。此计算机网络包含有连接器，该连接器构造为可从公用切换式电话网络发送和接收ISDN制信号。所述计算机网络也包含有四线制总线，该四线制总线具有用于在连接器和ISDN终端装置间发送和接收ISDN制信号的两线制发送路径和两线制接收路径。耦合在两线制发送路径和连接器间的低通滤波器构造为使连接器的电容效应与两线制发送路径隔离，并过滤大致发生在网络数据信号频率上的ISDN谐波信号。所述计算机网络还包含多个ISDN终端滤波器，每个都构造来用于将相对应ISDN终端装置其中之一的电容效应与两线制发送路径隔离，并将第一和第二终端网站构造成可在明显较ISDN制信号高的频率上经由两线制发送路径和两线制接收路径的至少其中之一交换网络数据信号。
本发明其它的优点和新颖特性，部分将在下文说明中提出，部分将通过研究下文或通过实践本发明的学习，对本领域技术人员来说变得显而易见。可通过在所附权利要求书范围中特别指出的设备方法及其组合而实现和取得本发明的优点。
附图简要说明
将参考附图，其中具有相同参考数字编号的组件将从头至尾表示相同的组件，其中
图1表示根据本发明实施例而在具有ISDN制接线的用户建筑物中实现的计算机网络的方块图。
图2表示由图1的低通滤波器对与网络数据信号相关的ISDN制信号所执行的延迟。
图3表示根据本发明实施例而在具有PBX系统的用户建筑物中实现的另一个计算机网络的方块图。
本发明最佳实施方式
图1是一个方块图，显示根据本发明实施例而在使用ISDN制信号的家庭环境中实现以太(IEEE 802.3)局域网络10。如图1所示，家庭环境包含有网络终端基本存取(NTBA)装置12，其构造成用于经由双绞线而对公用切换式电话网络发送和从其接收综合业务数字网络(ISDN)信号。如本技术中公知的，NTBA装置12构造成将ISDN信号输出至四线制SO总线14，该四线制SO总线14具有2条作为发送路径16的线和2条作为接收路径18的线。通常在欧洲家庭所使用的SO总线14可能具有多个连头或“分接头(tap)”20，与SO总线14并联连接。此外，SO总线可能是在PBX系统内部；在此情况下，NTBA 12起连接器作用，使SO总线14从公用切换式电话网络连接至双绞线对。
传统连网技术将网络信号当作不同的信号，而以第5类双绞线介质传输。可是，在此公布的ISDN环境中，NTBA 12将ISDN信号转换到两线制发送路径16和两线制接收路径18上。如本技术中公知的，接收路径18以相关于ISDN大约200kHz(例如192kHz)的时钟频率的2位间隔，反射发送路径16上传输的ISDN信号。因此，由于在家庭网络所用频率中ISDN噪声的高电平(家用电话网络联合会(HomePhone Network Alliance)称之为家用PNA)，在ISDN SO总线14上的家用PNA数据的传输通常是不可能的。
依据所公开的实施例如在NTBA 12的发送路径16上安装低通滤波器30。所示低通滤波器30外接至NTBA 12，虽然此低通滤波器30也可内部集成在NTBA 12中；在外接或内部集成的任一情况下，低通滤波器30均耦合至NTBA 12的输出端。
低通滤波器30包含有电感器32(例如2×4.7mH)和电容器34(例如1nF)，其用于衰减由192kHz ISDN信号的谐波所引起的高频噪声。因此，发送路径16和接收路径18不受该高频谐波的影响，此高频谐波可能影响在终端网站22a和22b间的家庭网络信号。除此之外，用作共模扼流圈范例的电感器32可将NTBA 12的电容效应与两线制发送路径16隔离，使得要传输的高频家庭网络信号不具有NTBA 12所导致的容性负载。
如上所述，容性负载还可由耦合至SO总线14的ISDN终端装置60的电路感应出来。因此，所述的网络10还包含有ISDN终端滤波器62，将其构造成可将所连接的每个ISDN终端装置60与两线制发送路径16隔离。各ISDN终端滤波器62最好以共模(common mode)扼流圈(例如2×4.7mH)来实现，其连接在对应的ISDN终端装置60和两线制发送路径16之间。
于是低通滤波器30和ISDN终端滤波器62即将各ISDN终端装置60与两线制发送路径16隔离，提供了用于传输具有至少7.5MHz频率的家庭网络信号的最佳情况。
所述实施例的其它特性为每个终端网站22均耦合至一对SO变压器64上，该变压器可在市场上购到，例如可从德国Erlau的VogtElectronic AG公司购到。具体地说，终端网站22a的四线制分接头20a耦合至变压器64a和64b的一次绕组端。终端网站22b的四线制分接头20b耦合至变压器64c和64d的一次绕组端。注意变压器64a、64b、64c、以及64d的二次绕组并未使用。每个一次绕组都包含有中间分接头66，其耦接在相对应一次绕组的中间(例如实际上在中央)。因此，变压器64a和64b的端部分别对称地连接至发送方向16的两条线a1、b1及SO总线14的两条线a2、b2上。类似地，变压器64c和64d的端部分别对称地连接至传送方向16的两条线a1、b1及总线14的两条线a2、b2上。
各终端网站22输出家庭网络信号，作为在两线信号线68上的双线信号(即一差动信号对)；因此，终端网站22a发送和接收在信号线68a和68b上的差动家庭网络信号，而终端网站22b发送和接收在信号线68c和68d上的差动家庭网络信号。
如图1所示，信号线68a、68b、68c和68d分别耦接至中间分接头66a、66b、66c、以及66d，使得可将双线制家庭网络信号转换至四线制SO总线14上。因此，终端网站22将第一家庭网络信号输出至耦接至发送路径16的一次绕组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(即相应差分信号)输出至耦接至接收路径18的一次绕组64b的中间分接头66b。于是，终端网站22b从发送路径16接收第一家庭网络信号而从接收路径18接收第二家庭网络信号，从而可通过将总线14的回路电阻最佳化而明显改善家庭网络信号的接收。所述配置的实验测试结果显示，可在SO总线14上成功接收7.5MHz的家庭网络信号，其中终端网站22将此家庭网络信号传输了大约80米的距离。
图2显示滤波器30所引起的延迟。如图2所示，滤波器30引起延迟40。这一延迟确保ISDN信号42的零点交叉46不会偏移在接收路径18上的网络信号40。
图3是一个方块图，显示依据本发明另一个实施例而实现的图1中局域网络10。如图3所示，网络200包含专用交换分机(PBX)210。PBX 210包含有内部连接器212，用于具有发送路径216和接收路径218的内部SO总线214。内部连接器212所具有的电路构造成将内部SO总线214连接至SO总线14(也称为外部SO总线)上，以便与公用切换式电话网络通信。如在此技术中已知的，PBX 210通常具有四至八个模拟(端点与环，tip-and-ring)连接器(未示)、一个用于与外部SO总线连接的外部连接器、以及多达八个连接内部SO总线214的数字连接件。
局域网络200也包含有与上述图1中所描述相同的滤波器30和62，并且还包含有分开地并联连接到内部SO总线214上的分接头220(用于连接至ISDN终端装置60)，以及耦合到内部SO总线214的家庭网络终端网站22a和22b。关于这一点，设置滤波器30和62来隔离连接器212和ISDN终端装置60的电容效应的特点也可应用至PBX系统210的内部SO总线214上。如果需要，可将滤波器30集成在PBX系统210之内。
虽然按照目前认为是本发明最实用和优选的实施例而描述了本发明，但可以理解，本发明并不仅限于所公开的实施例，而是相反，本发明意在涵盖包含于所附权利要求书精神和范围内的各种修正和等效方案。

Claims (10)

1.一种在家庭电话网络上实现局域网络的方法，该家庭电话网络具有连接器(该连接器构造成从公用切换式电话网络发送和接收ISDN制信号)，以及四线制总线(该四线制总线包含两线制发送路径和两线制接收路径，以便在所述连接器和连接的ISDN终端装置间分别发送和接收ISDN制信号)，所述方法包括：
在所述连接器输出端，所述两线制发送路径的两个接线之间连接低通滤波器，将此低通滤波器构造成传送ISDN制信号而排斥其谐波并且隔离所述连接器和所述两线制发送路径间的电容效应；
隔离所述各个连接的ISDN终端装置和所述两线制发送路径间的电容效应；
通过网络节点而将第一家庭网络信号传输至所述两线制发送路径，而将与第一庭网络信号互补的第二家庭网络信号传输至所述两线制接收路径。
2.如权利要求1的方法，其中所述隔离步骤包含在各对应的ISDN终端装置与所述两线制发送路径之间，增加共模扼流圈。
3.如权利要求2的方法，其中所述传输步骤包含有：
将所述第一家庭网络信号耦合至第一SO变压器的一次绕组的中间分接头，该第一SO变压器耦合至所述二线制发送路径；和
将所述第二家庭网络信号耦合至第二SO变压器的一次绕组的中间分接头，该第二SO变压器耦合至所述二线制发送路径。
4.如权利要求3的方法，进一步包含利用第二网络节点来接收所述第一和第二家庭网络信号，包括：
从第三SO变压器的一次绕组的中间分接头接收所述第一家庭网络信号，该第三SO变压器耦合至所述二线制发送路径；
从第四SO变压器的一次绕组的中间分接头接收所述第二家庭网络信号，该第四SO变压器耦合至所述二线制发送路径。
5.如权利要求4的方法，其中所述传输步骤包含有将所述第一和第二家庭网络信号传输至距离大约80米的第二网络节点。
6.如权利要求1的方法，其中所述传输步骤包括：
将所述第一家庭网络信号耦合至第一SO变压器的一次绕组的中间分接头，该第一SO变压器耦合至所述二线制发送路径；和
将所述第二家庭网络信号耦合至第二SO变压器的一次绕组的中间分接头，该第二SO变压器耦合至所述二线制发送路径。
7.如权利要求6的方法，进一步包括通过第二网络节点来接收所述第一和第二家庭网络信号，包括：
从第三SO变压器的一次绕组的中间分接头接收所述第一家庭网络信号，该第三SO变压器耦合至所述二线制发送路径；
从第四SO变压器的一次绕组的中间分接头接收所述第二家庭网络信号，该第四SO变压器耦合至所述二线制发送路径。
8.一种计算机网络，包含有：
连接器，构造成从公用切换式电话网络发送和接收ISDN制信号；
四线制总线，包含有两线制发送路径和两线制接收路径，用于在所述连接器和ISDN终端装置之间发送和接收ISDN制信号；
低通滤波器，耦合在所述两线制发送路径和所述连接器之间，用于隔离所述连接器和该两线制发送路径之间的电容效应，并过滤大致发生在网络数据信号频率上的ISDN谐波信号；
ISDN终端滤波器，每个都构造成用来隔离一个对应的ISDN终端装置与所述两线制发送路径之间的电容效应；以及
第一和第二终端网站，构造成可经由所述两线制发送路径和所述两线制接收路径的至少其中之一来交换其频率明显较IDSN制信号高的网络数据信号。
9.如权利要求8的计算机网络，进一步包括第一和第二SO变压器，构造成分别用于将第一终端网站耦合至所述两线制发送路径和所述两线制接收路径，该第一和第二SO变压器均具有耦合至对应的所述两线制路径的一次绕组，每个一次绕组均具有中间分接头路径，其构造成耦合至对应的所述第一终端网站的网络数据信号的差动输入端。
10.如权利要求9的计算机网络，进一步包括第三和第四SO变压器，构造成分别用于将所述第二终端网站耦合至所述两线制发送路径和所述两线制接收路径，该第三和第四SO变压器均具有耦合至对应的所述两线制路径的一次绕组，并具有中间分接头路径，构造成耦合至对应的所述第二终端网站的网络数据信号的差动输入端。
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