DE10140357A1

DE10140357A1 - Telefonsystem mit regelbarer Klingelspannung

Info

Publication number: DE10140357A1
Application number: DE10140357A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Noessing; Alberto Canella
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: US20030064760A1; WO2003017638A1; DE10140357C2; US7046797B2; CN100588216C; CN1582564A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Telefonsystem mit einem Klingelgenerator (16) zur Erzeugung eines Klingelsignals, einem SLIC (2), der eine aus dem Klingelsignal abgeleitete Klingelspannung (Va, b) auf eine Übertragungsleitung (17) ausgibt, und wenigstens einem Telefon (1). Zur Verringerung der Verlustleistung im Klingelmodus ist der Klingelgenerator (16) regelbar und umfasst eine Regeleinrichtung (14) zur Regelung der Klingelspannung (Va, b) in Abhängigkeit von der Länge der Übertragungsleitung (17).

Description

Die Erfindung betrifft ein Telefonsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Regelung einer Klingelspannung in einem solchen Telefonsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Beim Anwählen eines Teilnehmers in einem Telefonsystem ertönt bekanntlich ein Klingelsignal, das i. d. R. an einem zentralen Ort (dem Vermittlungsamt) erzeugt wird. Zu diesem Zweck umfassen Telefonsysteme Klingelgeneratoren zur Erzeugung einer Klingelspannung, die nach Verstärkung durch einen SLIC (Subscriber Line Interface Circuit) auf die Übertragungsleitung ausgegeben wird.
Dabei muß die vom SLIC ausgegebene Klingelspannung gewissen Anforderungen genügen, die z. B. in der Referenz: Telcordia (Bellcore) Technical Reference TR NWT 000057 für DLC Systeme angegeben sind. Gemäß TR NWT 57 müssen an einer maximal erlaubten Klingellast von fünf REN (Ringer Equivalent Number), das heißt maximal fünf parallel geschaltete Telefone, bei einer maximalen Leitungslänge von 930 Ohm wenigstens 40 Vrms Klingelspannung anliegen. In diesem Fall müßte der SLIC eine Klingelspannung von ca. 70 Vrms liefern und es würde ein Strom von ca. 29 mA fließen. Liegt dagegen die Last direkt am Vermittlungsamt, das heißt die Übertragungsleitung ist kurz und hat nur einen Widerstand von beispielsweise 400 Ohm, ist es nicht erforderlich, 70 Vrms Klingelspannung in die Leitung einzuspeisen, um der Mindestanforderung von 40 Vrms an der Last zu genügen. In diesem Fall wäre eine vom SLIC eingespeiste Klingelspannung von etwa 43 Vrms ausreichend. Werden trotzdem 70 Vrms eingespeist, fließt ein Strom von etwa 47 mA. Damit fließen ca. 60% mehr Strom als für die fünf REN nötig wäre, wobei entsprechend mehr Leistung verbraucht wird.
Bei batteriegespeisten Anwendungen oder Anwendungen, die während eines Netzspannungsausfalls immer noch den Telefonservice aufrechterhalten müssen (Life Support Systeme) und zu diesem Zweck Batterien nutzen, wie zum Beispiel ISDN NTs (Network Terminations) oder DLC (Digital Loop Carrier)- Systeme ist eine hohe Verlustleistung von Nachteil.
Es ist bekannt, externe, d. h. außerhalb eines CODEC (Codierer-Decodierer) angeordnete Klingelgeneratoren zu verwenden, die mehrere Übertragungsleitungen mit einem Klingelsignal versorgen und die das Klingelsignal über Relais an eine gewünschte Leitung schalten. Um den Strom bei kurzen Übertragungsleitungen möglichst klein zu halten, sind den Klingelgeneratoren in Abhängigkeit von der Länge der Übertragungsleitung unterschiedliche Widerstände nachgeschaltet. Durch diese Maßnahme erhöht sich jedoch die Leerlaufspannung beträchtlich und die Verlustleistung steigt entsprechend.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verlustleistung im Klingelmodus zu senken.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 14 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, die von einem SLIC ausgegebene Klingelspannung in Abhängigkeit von der zu treibenden Last, die im wesentlichen durch die Länge der Übertragungsleitung bestimmt ist, zu regeln. Zu diesem Zweck ist ein regelbarer Klingelgenerator mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der vom SLIC ausgegebenen Klingelspannung vorgesehen.
Zur Ermittlung der Länge der Übertragungsleitung wird vorzugsweise der im Klingelmodus (beim Klingeln) auf der Übertragungsleitung fließende Strom gemessen. Der Strom- Messwert ist ein Maß für die Länge der Übertragungsleitung und dient als Stellgröße für die Regeleinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der regelbare Klingelgenerator einen Klingelgenerator zur Erzeugung eines Klingelsignals mit konstanter Amplitude (Konstant-Klingelgenerator).
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Regeleinrichtung in Abhängigkeit vom gemessenen Stromwert einen Multiplikationsfaktor, mit dem das Klingelsignal des Konstant-Klingelgenerators multipliziert wird.
Zur Auswertung des gemessenen Stromwertes kann ein Gleichrichter- und Integrationsschaltkreis vorgesehen sein, mit dem das von der Meßeinrichtung gelieferte Strom- Messsignal gleichgerichtet und aufintegriert wird. Die Integration des Strom-Messsignals erfolgt vorzugsweise über eine Periode des Klingelsignals.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zur Ermittlung eines Nulldurchgangs des Klingelsignals vorgesehen, um die Integrationsdauer zu bestimmen.
Der regelbare Klingelgenerator ist vorzugsweise programmierbar. In der Regeleinrichtung des Klingelgenerators kann vorzugsweise die Klingelspannung für einen unteren Strom-Schwellenwert und einen oberen Strom-Schwellenwert eingestellt werden. Die Regeleinrichtung ist somit einfach auf unterschiedliche Standards und daher auf verschiedene Mindestvoraussetzungen für die Klingelspannung einstellbar.
Fließt im Klingelmodus auf der Übertragungsleitung ein Strom, der geringer ist, als der untere Strom-Schwellenwert, so wird die vom SLIC ausgegebene Klingelspannung vorzugsweise auf einen konstanten maximalen Wert geregelt. Fließt im Klingelmodus dagegen ein Strom, der größer ist, als der obere Strom-Schwellenwert, so wird die vom SLIC ausgegebene Klingelspannung vorzugsweise auf einen konstanten minimalen Wert eingestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Meßeinrichtung zur Messung des auf der Leitung geführten Stromes im SLIC angeordnet.
Der CODEC des Telefonsystems umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung eines DC-Offset zur Off-Hook- Erkennung (d. h. zur Erkennung, ob der Telefonhörer abgehoben ist).
Die vorstehend beschriebene Lösung hat außerdem den Vorteil, dass nur die AC-Klingelspannung und nicht die DC-Spannung reduziert wird, wodurch die Off-Hook-Erkennung nicht beeinflusst wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Telefonsystems mit geregelter Klingelspannung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 den Verlauf der Klingelspannung im Telephonsystem von Fig. 1 in Abhängigkeit vom Stromfluss; und
Fig. 3 den Verlauf der Klingelspannung mit und ohne Regelung.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Telefonsystem mit einem Telefon 1 eines Netzteilnehmers und einem CODEC (Codierer/Decodierer), der üblicherweise in einem Vermittlungsamt angeordnet ist. Die Schnittstelle zwischen CODEC 3 und Telefon 1 bildet ein SLIC 2 (Subscriber Line Interface Circuit), der neben Audiosignalen auch ein Klingelsignal an das Telefon 1 ausgibt. Die Signale werden über die Übertragungsleitung 17 zwischen SLIC 2 und Telefon 1 übertragen.
Zur Erzeugung von Klingelsignalen ist ein regelbarer Klingelgenerator 16 vorgesehen, der einen Konstant- Klingelgenerator 12 zur Erzeugung einer AC-Spannung mit konstanter Amplitude sowie eine Regeleinrichtung 14 umfasst. Der regelbare Klingelgenerator 16 ist im CODEC DSP (Digitaler Signal-Prozessor) 15 angeordnet.
Des weiteren ist ein Tiefpassfilter 10 vorgesehen, mit dem das Klingelsignal gefiltert wird, um Störungen zu unterdrücken. Für die Hook-Erkennung (Erkennung, ob der Telefonhörer des Telefons 1 aufgelegt oder abgehoben ist) wird dem Klingelsignal am Addierknoten 18 noch ein Gleichanteil (DC-Offset) hinzugefügt, der von einer entsprechenden Einrichtung DC-Offset 11 generiert wird.
Das resultierende Signal wird mittels eines DA-Wandlers 7 analog gewandelt und an den SLIC 2 ausgegeben, der die Klingelspannung verstärkt und auf die Übertragungsleitung 17 ausgibt.
Die gesamte zu treibende Last ergibt sich im wesentlichen aus der Impedanz des Telefons 1, dem Widerstand 4 der Übertragungsleitung 17 und Widerständen 5, die zum Schutz gegen Überlast, z. B. durch Blitzschlag, in der Übertragungsleitung 17 angeordnet sind.
Zur Ermittlung der Länge bzw. des Widerstandes der Übertragungsleitung 17 ist im SLIC 2 eine Messeinrichtung angeordnet, mit der der auf der Übertragungsleitung 17geführte Strom ständig gemessen wird. Der Strom-Messwert wird einem AD-Wandler 6 und einem daran angeschlossenen Gleichrichter- und Integrationsschaltkreis 9 zugeführt, der das gleichgerichtete Signal aufintegriert.
Die Integration erfolgt am besten über eine Periode des vom Konstant-Klingelgenerator 12 erzeugten Klingelsignals. Zur Ermittlung der Integrationsperiode ist eine Einrichtung 8 zur Erkennung von Nulldurchgängen des Klingelsignals (Zero Crossing) angeordnet, die mit dem Konstant-Klingelgenerator 12 und dem Gleichrichter- und Integrationsschaltkreis 9 verbunden ist.
Der vom Gleichrichter- und Integrationsschaltkreis 9 ausgegebene Strom-Messwert kann nun mittels entsprechender Einrichtungen (nicht gezeigt) über mehrere Werte gemittelt oder tiefpassgefiltert werden.
Der Strom-Messwert wird schließlich der Regeleinrichtung 14 zugeführt, welche die vom SLIC 2 ausgegebene Klingelspannung Va, b (Aufgabengröße) in Abhängigkeit vom Strom-Messwert auf einen vorgegebenen Wert regelt. Hierzu erzeugt die Regeleinrichtung 14 Multiplikationsfaktoren, mit denen das vom Konstant-Klingelgenerator 12 erzeugte Klingelsignal am Multiplikationsknoten 13 multipliziert wird.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der vom SLIC 2 ausgegebenen Klingelspannung Va, b bei unterschiedlichen Leitungslängen der Übertragungsleitung 17. Dabei repräsentiert die punktierte Linie a die Gesamtlast bei größter zulässiger Leitungslänge und die Linie b die Gesamtlast bei sehr kurzer Leitungslänge.
Die Regelung der Klingelspannung Va, b erfolgt linear in einem Bereich zwischen einem unteren Strom-Schwellenwert I1 (größte Leitungslänge) und einem oberen Strom-Schwellenwert I2 (kleinste Leitungslänge). Ergibt die Strommessung einen Stromfluss von weniger als I1 (z. B. 30 mA), so wird eine konstante maximale Spannung V1 (z. B. 70 Vrms) ausgegeben. Ergibt die Strommessung einen Stromfluss von mehr als I2 (z. B. 90 mA), so wird eine konstante minimale Spannung V2 (z. B. 45 Vrms) ausgegeben. Die minimale Spannung V2 liegt vorzugsweise auf einen Wert knapp oberhalb der geforderten minimalen Klingelspannung am Telefon (z. B. 40 Vrms). Damit ist sichergestellt, dass die vom jeweiligen Standard vorgegebene minimale Klingelspannung am Telefon 1 anliegt.
Der durch die Steigung der Geraden zwischen den Werten I1, V1 und I2, V2 definierte Widerstand könnte auch als reeller Widerstand realisiert werden. Bei dem dargestellten Widerstand von etwa 5 kOhm würde sich jedoch eine Leerlaufspannung von ca. 220 V ergeben, die für einen IC- Klingelgenerator nicht möglich ist. Ein kleinerer Widerstand von z. B. 1 kOhm wäre hinsichtlich der Leerlaufspannung möglich, hätte aber einen geringeren Regelbereich zur Folge.
Der regelbare Klingelgenerator 16 ist außerdem programmierbar, so dass ein Nutzer nur die minimale und maximale Spannung (V1, V2) und die entsprechenden Ströme (I1, I2) auswählen muß, um die Regelung an vorgegebene Anforderungen anzupassen.
Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Klingelspannung mit (Kurve c) und ohne Regelung (Kurve d). Wie zu erkennen ist, ist die Amplitude der Klingelspannung Va, b bereits nach etwa 0,2 s auf dem endgültigen, niedrigeren Wert, wodurch die Verlustleistung entsprechend verringert wird. Bezugszeichenliste 1 Telefon
2 SLIC
3 CODEC
4 Leitungswiderstand
5 Schutzwiderstand
6 AD-Wandler
7 DA-Wandler
8 Einrichtung zur Ermittlung eines Nulldurchgangs
9 Gleichrichter- und Integrationseinrichtung
10 Tiefpassfilter
11 Einrichtung zur Erzeugung eines DC-Offsets
12 Klingelgenerator
13 Multiplikationsknoten
14 Regeleinrichtung
15 CODEC DSP
16 regelbarer Klingelgenerator
17 Übertragungsleitung
18 Addierknoten
V1 maximale Klingelspannung
V2 minimale Klingelspannung
I1 unterer Strom-Schwellenwert
I2 oberer Strom-Schwellenwert

Claims

1. Telefonsystem mit
mehreren Telefonen (1);
einem Klingelgenerator (16) zur Erzeugung eines Klingelsignals; und
einem Interface (2), das eine aus dem Klingelsignal abgeleitete Klingelspannung (Va, b) auf eine Übertragungsleitung (17) ausgibt;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Klingelgenerator (16) regelbar ist und eine Regeleinrichtung (14) zur Regelung der Klingelspannung (Va, b) in Abhängigkeit von einem Klingelstrom (Ia, b) aufweist.

2. Telefonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zur Messung des auf der Übertragungsleitung (17) fließenden Stromes vorgesehen ist, wobei der gemessene Stromwert als Stellgröße für den regelbaren Klingelgenerator (16) dient.

3. Telefonsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der regelbare Klingelgenerator (16) die Regeleinrichtung (14)und einen Konstant-Klingelgenerator (12) zur Erzeugung eines Klingelsignals mit konstanter Amplitude umfaßt.

4. Telefonsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) einen Multiplikationsfaktor erzeugt, mit dem das Klingelsignal des Konstant- Klingelgenerators (12) multipliziert wird.

5. Telefonsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichrichter- und Integrationsschaltkreis (9) vorgesehen ist, mit dem das von der Meßeinrichtung gelieferte Strom-Messsignal gleichgerichtet und aufintegriert wird.

6. Telefonsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strom-Messsignal (I) über jeweils eine Periode der Klingelspannung (Va, b) aufintegriert wird.

7. Telefonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (8) zur Ermittlung eines Nulldurchgangs des vom Konstant-Klingelgenerator (12) erzeugten Klingelsignals vorgesehen ist, um die Integrationsdauer festzulegen.

8. Telefonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) programmierbar ist.

9. Telefonsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Regeleinrichtung (14) wenigstens die Klingelspannung (V1) für einen unteren Strom-Schwellenwert (I1) und die Klingelspannung (V2) für einen oberen Strom-Schwellenwert (I2) programmierbar ist.

10. Telefonsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) bei einem Stromfluß, der geringer ist, als der untere Strom-Schwellenwert (I1) eine konstante maximale Klingelspannung (V1) einstellt.

11. Telefonsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) bei eine Stromfluß, der größer ist, als der obere Strom-Schwellenwert (I2), eine konstante minimale Klingelspannung (V2) einstellt.

12. Telefonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (11) zur Erzeugung eines DC-Offset vorgesehen ist.

13. Telefonsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung im SLIC (2) angeordnet ist.

14. Verfahren zur Regelung einer Klingelspannung, die von einem Interface (2) auf eine Übertragungsleitung (17) ausgegeben wird, an der wenigstens ein Telefon (1) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Übertragungsleitung (17) fließender Klingelstrom (Ia, b) gemessen und einem regelbaren Klingelgenerator (16) als Stellgröße zugeleitet wird, der die Klingelspannung (Va, b) in Abhängigkeit vom Klingelstrom (Ia, b) regelt.