CN1498492A - 耦接模拟电话线和数字upn线间家庭网络信号的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种具有二线式总线用于专用分机交换(PBX)的数字端子末端和个别的数字终端装备单元之间的数字电话信号传输的客户设备系统，包含有耦接到用于数字装备的二线式总线的端子末端的低通滤波器，和配置用来跨耦于横越在二线式总线的家庭PNA信号的第一高通滤波器，该低通滤波器用来将家庭PNA信号与数字终端装备单元和PBX的数字端子末端隔离。使用第二高通滤波器来跨耦于横越在二线式(例如，心线和环线)总线的家庭PNA信号，该二线式总线用来将模拟终端装备连接至PBX的模拟端子末端。使用与第一和第二高通滤波器相匹配的第三高通滤波器来跨耦在第一高通滤波器和第二高通滤波器之间的家庭PNA信号，使家庭网络不论网络节点是耦接到耦接于PBX的模拟部分的二线式总线，或是耦接于PBX的数字部分的二线式总线，都能够独立地施行。

Description

耦接模拟电话线和数字UPN线间家庭网络信号的装置和方法

技术领域

本发明涉及网络界面连接，尤其涉及用来控制连接于电话线媒体的网站之间的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媒体来连接网络上站台。各局域网络架构使用媒体存取控制(MAC)使得于各站台的网络适配卡能够共同存取于媒体。

现有的局域网络架构使用依于半双工或全双工以太网(ANSI/IEEE标准802.3)协议操作的媒体存取控制器，该协议使用譬如10BaseT的规定的网络媒体。较新的操作系统要求网站能够侦测网络的存在。于以太网10BaseT环境中，通过实体层(PHY)收发器的传输联机脉波而侦测网络。由PHY接收器侦测于10BaseT媒体上的周期性联机脉波，该PHY接收器根据侦测的周期性联机脉波而判定传输于网络媒体所存在的其它的网站。因此，于站台A的PHY收发器，通过从站台B的PHY发射器送来的于10BaseT媒体上接收的联机脉波，并不需要传输或接收数据封包，就可以侦测到站台B的存在。

正在努力从事于发展一种架构，使用现有的双绞线对电话线来代替譬如10BaseT的建构的局域网络媒体，就可以把计算机连接在一起。此种的配置方式，此处称之为家庭网络环境，提供了在家庭中的现有电话线就可用来施行家庭网络环境的优点。然而，由于家用电器装置的例如减光器开关、变压器等的家庭中电器装置所产生的寄生噪声，而使得电话线本来就存在着噪声。此外，双绞线对电话线遭受着由于挂上话筒和取下话筒所产生的启通瞬时，和从标准POTS电话、和譬如加热和空调系统等的电器系统来的噪声。

电话线网络另外的问题是，传输的波形的信号状况(即，形状)与接线拓扑有着相当的关系。于双绞线对电话线媒体的大量分支连接，以及不同的分支连接的相关长度，可能造成在传输的网络信号上的多重信号反射。电话接线拓扑可以造成从一个网站来的具有在10至20毫伏(mV)量级的峰值至峰值电压的网络信号，而由其它网站来的网络信号可以具有1至2伏特量级的值。因此，接收的脉波的振幅和形状也许失真而使得要从接收的脉波恢复传输的时脉或传输数据变成相当地困难。

欧洲电话系统遭受到的另外一个问题是，涉及了使用网络终端基本存取(NTBA)装置，用来作为用于传输以整体服务数字网络(ISDN)为基础的信号的住宅客户设备和公用交换电话网络中心局之间的界面。尤其是，NTBA装置将从中心局来的二线式ISDN信号对映至四线式S0总线，该四线式S0总线具有二线发送路径和二线接收路径，用来经由客户设备而发送和接收以ISDN为基础的信号。

另外一种传输设计是，使用二线式UPN线路来替代模拟POTS线路或S0总线线路。UPN是一种使用于现代PBX系统的数字传输设计，而具有使得智能型数字电话将经由二线式S0总线代替四线式S0总线而连接到PBX的优点。尤其是，UPN协议具有384kbps的数据率，和38位讯框的架构，该架构使用AMI编码数据传输。

若一位技术人员企图提供家庭PNA网络信号于具有用于数字电话的二线式UPN线路的客户设备，则会遭遇到许多的问题。详言之，PBX系统使用二线式UPN线路连接于星状配置的终端装备(例如，数字电话)。结果，从一个终端装备传输到另一个终端装备的家庭PNA信号于传输经过PBX期间将承受着实质的信号损失，特别是因为PBX并不是配置用来传输家庭PNA信号。此外，384kbps UPN信号具有许多的高于384kHz基频信号的谐波，该等谐波也许干扰着家庭PNA信号。而且，例如传输于7.5MHz频率的家庭PNA信号也许干扰着PBX装备或终端装备，而不利地影响着可靠的传输和UPN数字信号的接收。于二线式UPN线路的电容性效应还也许不利地影响着家庭PNA信号，而限制了二个网站之间的有效传输距离。

PBX系统的不能载送家庭PNA信号还造成基于使用的电话装备而局限了使用任何家庭网络的缺点。尤其是，PBX系统防止了UPN型数字电话的用户和现有的模拟电话的用户之间的家庭PNA信号的转换，即使UPN型数字电话和现有的模拟电话也许耦接到在同一PBX内的个别的数字线路卡和模拟线路卡。

发明内容

因此需要有一种配置方式，用于在具有专用分机交换(PBX)的家庭电话网络中的计算机终端台的互连，和一种架构，用于传送在使用数字线路卡的数字线路上的数字UPN基础信号，以及传送在使用模拟线路卡的模拟线路上的模拟电话信号，而不管计算机终端台是否耦接到数字线路或模拟线路。

还需要有一种配置方式，用于传输家庭电话网络的家庭PNA信号，于具有专用分机交换(PBX)的客户设备；和一种架构，用于传送电话信号至UPN基础终端装备和模拟终端装备，于一种最佳化UPN基础终端装备和模拟终端装备之间家庭PNA信号的传输的方式。

本发明可实现上述和其它的需求，其中具有二线式总线用于传输专用分机交换和个别终端装备单元之间电话信号的客户设备系统，包括有低通滤波器和高通滤波器。该低通滤波器耦接到二线式总线的数字PBX部分和数字终端装备单元端子末端，用来将家庭PNA信号与数字终端装备单元和数字PBX部分隔离；而该高通滤波器，配置用来跨耦横越于二线式总线用于数字终端装备，和横越在二线式总线用于模拟电话装备的家庭PNA信号。

本发明的一个方面提供一种在客户设备电话网络上施行局域网络的方法。该客户设备电话网络具有多个具有个别的终端装备单元端子末端的数字和模拟终端装备单元；具有数字PBX端子末端和模拟PBX端子末端的专用分机交换(PBX)；以及多条二线式总线。二线式总线配置成用来将数字和模拟终端装备单元端子末端连接至分别用来传输UPN协议数字信号和模拟电话信号的数字PBX端子末端和模拟PBX端子末端。此方法包括连接低通滤波器，各低通滤波器配置成用来传递UPN协议数字信号并排除局域网络信号，于对应二线式总线的各数字PBX端子末端和各数字终端装备端子末端，各二线式总线连接至PBX端子末端。此方法还包括连接第一高通滤波器，配置成用来传递局域网络信号并排除UPN协议数字信号，跨接连接至对应的数字PBX端子末端的对应的各二线式总线的第一节点。配置成用来传递局域网络信号并排除模拟电话信号的第二高通滤波器，连接于第一高通滤波器和另外连接至其中一个模拟PBX端子末端的二线式总线之间。然后局域网络信号从耦接到对应于第一节点的数字PBX端子末端的其中一条二线式总线上的该第一网络节点，传输至耦接到连接至其中一个模拟PBX端子末端的另外一条二线式总线的第二网络节点。

于各数字PBX端子末端和各数字终端装备端子末端的低通滤波器的连接，确保UPN协议数字信号能够发送和接收而不会受局域网络信号所干扰。此外，低通滤波器限制UPN协议数字信号，提供对于高频局域网络信号免除失真的传输媒介。然而，跨接二线式总线的连接高通滤波器使得局域网络信号能旁通PBX，不管网络节点是否耦接到用于数字终端装备单元或模拟终端装备单元的二线式总线，而不会引入电话信号的交越(crossover)。最后，低通滤波器和高通滤波器能够配置成将由PBX 16和UPN终端装置单元14所引起，由在二线式总线上的局域网络信号所遇到的电容效应予以最小化，改进传输性能并能够实质地增加二个网络节点之间的网络长度。

本发明的另一个方面提供一种计算机网络。此计算机网络包括专用分机交换(PBX)、数字终端装备单元、模拟终端装备单元、和多个二线式总线。该专用分机交换(PBX)具有配置用来发送和接收UPN协议信号电话信号的数字PBX端子末端，和配置用来发送和接收模拟电话信号的模拟PBX端子末端。该数字终端装备单元配置用来发送和接收UPN协议数字电话信号。该模拟终端装备单元配置用来发送和接收模拟电话信号。该多个二线式总线配置用来将数字终端装备单元和模拟终端装备单元分别连接到数字PBX端子末端和模拟PBX端子末端。配置用来传递UPN协议数字电话信号并排除计算机网络信号的低通滤波器，耦接于连接数字终端装备单元和模拟终端装备单元的二线式总线的各末端。高通滤波器互连接二线式总线，用来传递连接于二线式总线的任何其中一个的网络节点间的计算机网络信号。

以下说明部分将提出本发明的其它优点和新颖特征，而本领域一般技术人员于检视下列说明后，将可明了本发明的内容，或由实作而掌握本发明。通过使用工具并结合所附权利要求中详细指出的内容，将可实现并获得本发明的优点。

附图说明

兹参照附图，各图中具有相同参考号码的原件系表示为相同的元件，其中：

图1为显示依照本发明的实施例，施行于具有UPN为基础的接线和POTS为基础的接线的客户设备的计算机网络的区块图。

图2为显示耦接于图1的数字PBX端子末端和模拟PBX端子末端的低通滤波器和高通滤波器的详细图示。

图3为显示分别用在终端装备单元和网络节点的低通滤波器和在二线式UPN总线上的耦接节点的图示。

具体实施方式

图1为显示依照本发明的实施例，施行于使用UPN为基础的数字信号和模拟电话信号的客户设备电话网络12的以太网(IEEE 802-3)区域计算机网络10的区块图。如图1中所示，客户设备电话网络12包括多个数字终端装备单元14(也称之为客户设备装备(CPE))、模拟终端装备单元15(例如，模拟电话(AP))、专用分机交换(PBX)16、模拟PBX端子末端19、和二线式总线20。该专用分机交换(PBX)16具有用来发送和接收UPN协议数字电话信号的UPN依从协议数字PBX端子末端18。该模拟PBX端子末端19用来发送和接收模拟(例如，POTS型式)电话信号。该二线式总线20配置用来将数字PBX端子末端18和模拟PBX端子末端19分别连接到数字终端装备单元14和模拟终端装备单元15。

区域计算机网络包括网络节点22，例如计算机工作站，配置用来依照由家庭电话网络联盟所特定的家庭PNA协议，而发送和接收IEEE802.3型的数据封包。

现有的装备欲经由客户设备电话网络12传送家庭PNA型信号于网络节点22之间则不会成功，因为PBX 16并非配置用来传送7.5MHz的家庭PNA信号。此外，传送于384kpbs的数字UPN协议信号产生高于384kHz基带频率的谐波，造成干扰家庭PNA信号。

依照所揭示的实施例，低通滤波器24连接于各二线式总线20的于各PBX端子末端18和各终端装备端子末端26，以频带限制UPN协议数字信号并排除家庭PNA网络信号。详言之，各低通滤波器24(将进一步详细显示于第2和3图)配置成具有大约2MHz的-3dB截止频率，以大约-13dB/倍频程(octave)。因此，对于低通滤波器24的2MHz截止频率，使得在384kpbs UPN协议数字信号中的实质所有信息能够通过，而频带限制UPN协议数字信号以避免在共享传输区域内的不需要的信号失真，由位于在耦接到数字PBX端子末端(例如，18a)的低通滤波器(例如，24a1)和耦接到数字终端装备单元端子末端(例如，26a)的低通滤波器(例如，24a2)之间的连接节点30所界定。

此外，对于低通滤波器24的2MHz截止频率，确保7.5MHz家庭PNA信号不干扰PBX 16或数字电话终端装置单元14。因此，低通滤波器24使得数字终端装置单元14能够经由PBX 16而发送和接收UPN协议数字信号，而不会由传输于二线式总线20的家庭PNA信号经由连接节点30所干扰。

计算机网络10还包括配置用来传递于个别连接节点30，跨接二线式总线20的计算机网络家庭PNA信号的高通滤波器40，该连接节点30旁通PBX 16。详言之，详细示于图2的高通滤波器40具有至少大约2MHz的-3dB截止频率，用来传递家庭PNA网络信号并排除UPN协议数字信号和模拟POTS信号。举例而言，图2显示高通滤波器40a具有含第一电感器端子末端44a和第二电感器端子末端44b(亦称之为电感器节点)的电感器42(L9)。高通滤波器40a还包括用于二线式总线20各线的第一和第二连接电容器46a和46b，分别连接第一和第二导线50a和50b至第一和第二电感器端子末端44a和44b。例如，电容器46a(C3)连接二线式总线20a的第一导线50a至第一电感器端子末端44a，而电容器46a(C4)连接二线式总线20b的第一导线50a至第一电感器端子末端44a。相似地，电容器46b(C5)连接二线式总线20a的第二导线50b至第二电感器端子末端44b，而电容器46b(C6)连接二线式总线20b的第二导线50b至第二电感器端子末端44b。

高通滤波器40c具有相似于高通滤波器40a的结构，其中电容器46c(C13和C14)分别连接二线式总线20c和20d的第一导线50a至第一电感器端子末端44a。电容器46d(C15和C16)分别连接二线式总线20c和20d的第二导线50b至第二电感器端子末端44d。此外，选用电容器46c和46d与相对应的电感器42(L15)，以确保由二线式总线20c和20d所遭遇的阻抗能与模拟端子末端19的输入阻抗相匹配，以使电容值和反射最小化。如果需要的话，可以选用低通滤波器24c和24d加到模拟端子末端19，以减少前端电容值，否则就会遭受到家庭PNA信号。

经由对应的一组连接电容器46a、46b、46c和46d连接到高通滤波器40a或40c的二线式总线20的数目，依于时间常数(τ)和滤波器元件对家庭PNA信号频率的阻抗而定。

高通滤波器40b具有电容器46e(C7和C8)，配置用来连接个别的第一电感器端子末端44a和44c至电感器(L10)的第一电感器端子末端44e。相似地，电容器46f(C8和C10)，配置用来连接个别的第二端子末端44b和44d至电感器(L10)的第二电感器端子末端44f。选用电容器C7、C8、C9、和C10以及电感器L10以匹配由耦接到二线式总线用于数字电话装备的高通滤波器40a所产生的阻抗。因此，高通滤波器40b跨耦家庭网络信号用来传输横越用于数字电话装备和模拟电话装备的二线式总线，并且将由家庭PNA信号于网络节点22a至22d之间传播期间所遭遇的传输线路阻抗的不利影响减至最小。

图3为显示终端装备单元14和连接到二线式总线20的家庭网络节点22。详言之，终端装备14经由低通滤波器24连接到二线式总线20，以确保UPN协议数字电话信号频带限制至2MHz，而7.5MHz家庭PNA信号不会到达终端装备14。如图3中所示，网络节点22直接耦接到用来传输低通滤波器24之间家庭PNA网络信号的连接节点30。因此，在连接节点30上的频带限制UPN信号不会不利地影响网络节点22。万一有从具有家庭PNA卡22的计算机来的譬如EMI的高噪声，则可以使用高通滤波器来极小化于节点所遭受的噪声。

虽然本发明已用最佳考虑施行和最佳实施例表现方式来说明，但应了解到本发明并非是要限制于所揭示的实施例；反之，本发明欲包含所有涵盖于所附权利要求界定的精神和范围内的各种的修饰和等效安排。

Claims (10)

1.一种在客户设备电话网络上施行局域网络的方法，该客户设备电话网络具有包含个别终端装备单元端子末端的多个数字和模拟终端装备单元、具有数字专用分机交换(PBX)端子末端和模拟专用分机交换端子末端的专用分机交换(PBX)、和多个二线式总线，该等二线式总线配置用来连接该数字和模拟终端装备单元端子末端至数字PBX端子末端和模拟PBX端子末端，用来传输UPN协议数字信号和模拟电话信号，该方法包括：

连接低通滤波器，各该低通滤波器配置成用来传递该UPN协议数字信号并排除局域网络信号，于对应二线式总线的各数字PBX端子末端和各数字终端装备端子末端，连接至对应的该数字PBX端子末端的二线式总线的各线，具有在对应的二个连接的该低通滤波器之间的第一节点；

连接第一高通滤波器，配置成用来传递该局域网络信号并排除该UPN协议数字信号，跨接该二线式总线的各线的该对应的第一节点，该二线式总线系连接至该对应的数字PBX端子末端；

连接第二高通滤波器于该第一高通滤波器和连接至其中一个该模拟PBX端子末端的该二线式总线至少其中一个之间，配置成用来传递该局域网络信号并排除该模拟电话信号；以及

传送从耦接到对应于该第一节点的该数字PBX端子末端的其中一条二线式总线上的该第一网络节点来的局域网络信号，至耦接到连接至其中一个该模拟PBX端子末端的另外一条二线式总线的第二网络节点。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

连接低通滤波器的该步骤包括，设定各低通滤波器的-3dB截止频率至高达大约2MHz的频率；以及

连接该第一和第二高通滤波器的该步骤各包括，设定该第一和第二高通滤波器的-3dB截止频率至至少大约2MHz的频率，用来传递该局域网络信号并排除该UPN协议数字信号。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括连接二个二线式总线之间的另一个第一高通滤波器，该二个二线式总线连接到个别的模拟PBX端子末端，其中连接第一高通滤波器的该步骤包括：

首先耦接第一和第二连接电容器的第一末端至个别的对应的二线式总线的第一和第二导线，该二线式总线用于对应的数字PBX端子末端；

其次耦接该第一和第二电容器的第二末端至个别的电感器的端子末端，以分别形成第一和第二滤波器节点；

对于各对应的二线式总线用于对应的数字PBX端子末端，重复该第一耦接步骤和第二耦接步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其中连接该第二高通滤波器的该步骤包括：

连接该第二高通滤波器的第一末端至该第一和第二滤波器节点的该个别的端子末端；以及

连接该高通滤波器的第二末端至另一第一高通滤波器中电感器的个别末端。

5.如权利要求3所述的方法，其中连接该低通滤波器的该步骤和连接该第一和第二高通滤波器的该步骤各包括，配置该对应的滤波器用来最小化由该PBX和终端装备单元所产生，而由在对应的该二线式总线上的该局域网络信号所遭遇的电容效应，其中该传送步骤包括从该第一网络节点传送该局域网络信号至横越大约100米距离的该第二网络节点。

6.一种计算机网络，包括：

专用分机交换(PBX)，具有数字PBX端子末端配置用来发送和接收UPN协议数字电话信号，和模拟PBX端子末端配置用来发送和接收模拟电话信号；

数字终端装备单元，配置用来发送和接收该UPN协议数字电话信号；

模拟终端装备单元，配置用来发送和接收该模拟电话信号；

多个二线式总线，配置用来将该数字终端装备单元和该模拟终端装备单元分别连接至该数字PBX端子末端和该模拟PBX端子末端；

低通滤波器，配置成用来传递该UPN协议数字电话信号并排除计算机网络信号，该低通滤波器耦接于连接该数字终端装备单元和该数字PBX端子末端的二线式总线的各端；以及

高通滤波器，配置成用来互连接该二线式总线，该二线式总线用来传递连接于该二线式总线的任何其中一个的网络节点之间的该计算机网络信号。

7.如权利要求6所述的计算机网络，其中各该低通滤波器和该高通滤波器配置成用来最小化由该PBX和终端装备单元所产生，而由在对应的该二线式总线上的该局域网络信号所遭遇的电容效应。

8.如权利要求7所述的计算机网络，其中该二线式总线配置有该PBX，以提供任何该网络节点之间最大达大约100米的距离。

9.如权利要求8所述的计算机网络，其中：

各低通滤波器为对称配置，对于-3dB截止频率高达大约2MHz；以及

该高通滤波器为对称配置，对于-3dB截止频率至少大约为2MHz，用来排除该UPN协议数字电话信号。

10.如权利要求6所述的计算机网络，其中该高通滤波器包括：

第一组高通滤波器，具有(1)含有第一和第二电感器端子末端的第一电感器，(2)第一和第二连接电容器，用于使用在对应数字PBX端子末端的二线式总线的各线，该第一和第二连接电容器配置成用来将该对应二线式总线的第一和第二导线分别连接至该第一和第二电感器端子末端；

第二组高通滤波器，具有(1)含有第三和第四电感器端子末端的第二电感器，(2)第三和第四连接电容器，用于使用在对应模拟PBX端子末端的二线式总线的各线，该第三和第四连接电容器配置成用来将该对应二线式总线的第一和第二导线分别连接至该第三和第四电感器端子末端；

第三高通滤波器，具有连接到第一和该第二电感器端子末端的第一滤波器端子末端，和连接到该第三和第四电感器端子末端的第二滤波器端子末端。

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