DE10158808A1 - Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen - Google Patents
Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und SprachsignalenInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen zum Gebäude des Kunden und im Gebäude des Kunden, wobei die Datensignale zum Gebäude über eine Satellitenstrecke und die Sprachsignale zum Gebäude über Telefonleitungen übertragen werden, während im Gebäude Daten- und Sprachsignale über Telefonleitungen übertragen werden.
- Das Internet als Datennetzwerk gewinnt zunehmend an Bedeutung. Sowohl die Anzahl der Teilnehmer als auch die von jedem Teilnehmer übertragenen Datenmengen nehmen ständig zu. Insbesondere für private Teilnehmer erweist sich der Zugang zu dem Datennetzwerk, der meist über das herkömmliche Telefonnetz erfolgt, als ein kritischer Engpass. Traditionelle Zugangstechniken beschränken die Datenrate, da das Telefonnetz ursprünglich für Sprachkommunikation optimiert wurde.
- Es wurde daher für den schnellen Internetzugang das XDSL- Übertragungssystem entwickelt. Fig. 1 zeigt ein XDSL- Datenübertragungssystem nach dem Stand der Technik. Das XDSL- Datenübertragungssystem nutzt die vorhandenen Kupferdoppeladern des herkömmlichen Telefonnetzes. Dabei sind die Teilnehmer über ein XDSL-Modem über jeweils eine zugehörige Zweidrahttelefonleitung an eine zentrale Vermittlungsstelle angeschlossen. Die zentrale Vermittlungsstelle ist mit dem Datennetzwerk, beispielsweise dem Internet und dem herkömmlichen Telefonnetzwerk verbunden. Über die Zweidrahttelefonleitungen werden zwischen der zentralen Vermittlungsstelle und den Teilnehmer-XDSL-Modems die Sprach- und Datensignale bidirektional übertragen. Der Nachteil des in Fig. 1 dargestellten Telekommunikationssystems besteht darin, dass die Reichweite zwischen der Vermittlungsstelle und den Teilnehmermodems sehr begrenzt ist und die Kosten für die Bereitstellung der Infrastruktur sehr hoch sind. Jeder Teilnehmer muss über ein eigenes XDSL-Modem zum Anschluss des PCs und des Telefons verfügen. Darüber hinaus muss in der zentralen Vermittlungsstelle für jeden Teilnehmer ebenfalls ein entsprechendes XDSL-Modem vorgesehen werden. Der schaltungstechnische Aufwand für ein derartiges Telekommunikationssystem ist daher sehr hoch. Darüber hinaus können viele Endteilnehmer nicht an das XDSL- Telekommunikationssystem angeschlossen werden, da die Entfernung zwischen der zentralen Vermittlungsstelle und dem Privathaushalt zu groß ist.
- Für derartige Privathaushalte wurde daher das in Fig. 2 dargestellte Telekommunikationssystem nach dem Stand der Technik vorgeschlagen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Telekommunikationssystem sind die Endteilnehmer über ein 10 Base S-Modem an eine lokale 10 Base S-Switch angeschlossen. Die US 6,088,368 beschreibt den schaltungstechnischen Aufbau des 10 Base S-Modems im Detail. Das dort beschriebene 10 Base S- Telekommunikationssystem ist in der Lage, etwa 10 Megabit pro Sekunde an Daten über eine herkömmliche Kupfer-Infrastruktur zu übertragen. Das 10 Base S-Telekommunikationssystem benutzt eine Carrierless Amplituden- und Phasenmodulation. Durch eine bestimmt Wahl der Trägerfrequenz wird dabei verhindert, dass die Trägerfrequenz selbst übertragen werden muss. Es liegt dabei eine spezielle Form der 64-Quadraturamplitudenmodulation vor. Mit dem 10 Base S-Datenübertragungssystem ist es möglich, eine sehr hohe Datenübertragungsrate über die herkömmlichen gedrillten Telefonleitungen aus Kupfer zu erreichen, die ursprünglich mit Bandbreiten zwischen 300 KHz und 400 KHz zur Sprachsignalübertragung ausgelegt wurden. Die 10 Base S-Schalteinrichtung ist über lokale Zweidrahttelefonleitungen mit den jeweiligen 10 Base S-Modems der Endteilnehmer verbunden. An die 10 Base S-Modems sind jeweils ein Datenverarbeitungsendgerät bzw. PC und ein Sprachsignalendgerät bzw. Telefon angeschlossen. Die 10 Base S-Switch ist über ein lokales Datenübertragungsnetzwerk, beispielsweise ein Ethernet-Netzwerk mit einem BWA-Modem (BWA: Broadband Wireless Access) verbunden. Das BWA-Modem ist an eine Antenne zum bidirektionalen Datenaustausch über eine Funkstrecke angeschlossen. Eine Funkstrecke dient zum bidirektionalen Datenaustausch zwischen der lokalen Antenne und einer zentralen Antenne, die an ein Datennetzwerk, beispielsweise das Internet angeschlossen ist. Der Nachteil des in Fig. 2 dargestellten Telekommunikationssystems zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen besteht darin, dass die Datenübertragungsstrecke sehr störanfällig ist. Darüber hinaus können viele Gebäude mit lokalen Antennen aufgrund von Verschattungen bzw. Hindernissen kein Datensignal mit der zentralen Antenne austauschen. Der schaltungstechnische Aufwand für die in Fig. 2 dargestellte Infrastruktur ist ebenfalls hoch, da verhältnismäßig viele zentrale Antennen vorgesehen werden müssen, um alle Gebäude zum Datenaustausch mit dem Datennetzwerk zu versorgen.
- Es wurde daher das in Fig. 3 dargestellte Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen vorgeschlagen. Fig. 3 zeigt ein Telekommunikationssystem, das einerseits ein 2-Wege-Satelliten-System mit einem Kabelnetzwerk zur Datenübertragung zum und im Gebäude nutzt und andererseits aus einem herkömmlichen Telefonsystem für die Sprachübertragung zum und im Gebäude besteht. Das 2-Wege-System wird im Detail in dem ETSI TR 101 790 Standard beschrieben. Ein Datennetzwerk tauscht dabei über ein Gateway und über eine zentrale Satellitenanlage Daten mit einem Satelliten aus, der als Relaisstation dient. Die an den Satelliten übertragenen Daten werden von diesem an eine lokale Satelliteneinrichtung übertragen. Diese Satelliteneinrichtung besteht aus einer Satelliten-Außeneinheit (ODU: Outdoor Unit) und einer Satelliten-Inneneinheit (IDU: Indoor Unit). Die Satelliten-Inneneinheit ist über ein Kabel-Headend und ein Coax-Kabelnetzwerk mit einer Vielzahl von Teilnehmer- Datenmodems in den Privathaushalten verbunden. An den Teilnehmer-Datenmodems ist jeweils ein Datenverarbeitungsendgerät, beispielsweise ein PC angeschlossen. Die Teilnehmerendgeräte übertragen über das Coax-Kabelnetzwerk, die lokale Satelliteneinrichtung und die Satellitenübertragungsstrecke Daten an die zentrale Satellitenanlage, die an das Datennetzwerk angeschlossen ist. Jeder Teilnehmer verfügt zusätzlich über ein herkömmliches Telefon, das über weitere Telefonleitung mit einer zentralen Vermittlungsstelle verbunden ist. Die zentrale Vermittlungsstelle ist an das herkömmliche Telefonnetzwerk angeschlossen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Telekommunikationssystem erfolgt die bidirektionale Sprachsignalübertragung und die bidirektional Datenübertragung in zwei separaten Telekommunikationssystemen. Der Nachteil des in Fig. 3 dargestellten Telekommunikationssystems zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen besteht darin, dass zur Datenübertragung jeweils ein eigenständiges Kabelnetzwerk vorgesehen werden muss. Der Aufbau einer derartigen Infrastruktur, beispielsweise eines Coax-Kabelnetzwerks zur Datenanbindung aller Endteilnehmer ist sehr aufwendig und kostspielig.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegende Erfindung ein Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen zu schaffen, das die vorhandene Infrastruktur optimal ausnutzt und einen minimalen schaltungstechnischen Aufwand erfordert.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Die Erfindung schafft ein Telekommunikationssystem zur bidirektionalen Direktübertragung mit
- a) einem Datennetzwerk, das über eine Satellitenübertragungsstrecke zur bidirektionalen Datensignalübertragung mit mindestens einer Satelliteneinrichtung verbunden ist, die an eine 10 Base S-Schalteinrichtung angeschlossen ist;
- b) einem Telefonnetzwerk, das über mehrere Teilnehmer- Telefonleitungen zur bidirektionalen Sprachsignalübertragung an die 10 Base S-Schalteinrichtung angeschlossen ist; und
- c) mehreren 10 Base S-Teilnehmermodems, die zur bidirektionalen Sprach- und Datensignalübertragung an die 10 Base S- Schalteinrichtung angeschlossen sind.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems gegenüber dem ersten herkömmlichen Telekommunikationssystem, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht darin, dass die Reichweite zur Datenübertragung aufgrund der Satellitenübertragungsstrecke zur bidirektionalen Datensignalübertragung praktisch nicht begrenzt ist.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen gegenüber dem zweiten herkömmlichen Telekommunikationssystem, wie es in Fig. 2 dargestellt ist besteht darin, dass die Datenübertragungsstrecke des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems weitaus weniger empfindlich ist und die Anzahl der notwendigen zentralen Satelliteneinrichtungen zur Versorgung aller Teilnehmer weitaus geringer ist, da nämlich nur eine zentrale Sendestation notwendig ist.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems zur bidirektionalen Übertragung von Daten- und Sprachsignalen gegenüber dem dritten herkömmlichen Telekommunikationssystem, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, besteht darin, dass zur bidirektionalen Datenübertragung neben dem 2-Wege- Satellitensystem kein zweites eigenständiges, schaltungstechnisch aufwendiges Datennetzwerk (z. B. ein Koax-Netzwerk) vorgesehen werden muss.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems ist an jedes 10 Base S- Teilnehmermodem ein Datenendgerät zur Datenverarbeitung des übertragenen Datensignals und
ein Telefonendgerät für das übertragene Sprachsignal anschließbar. - Bei den Telefonleitungen handelt es sich vorzugsweise um Zweidrahttelefonleitungen.
- Die Satelliteneinrichtung des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems besteht vorzugsweise aus einer Satelliten- Außeneinheit (ODU) und
einer Satelliten-Inneneinheit (IDU). - Dabei weist die Satelliten-Außeneinheit (ODU) vorzugsweise eine Satellitenantenne und einen Satellitensignal-Transceiver auf.
- Die Satelliten-Außeneinheit (ODU) weist vorzugsweise ein mechanisches System zur Ausrichtung der Satellitenantenne auf.
- Die Satellitenübertragungsstrecke des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems umfasst vorzugsweise mindestens einen Satelliten.
- Die Satelliten-Inneneinheit (IDU) weist vorzugsweise ein Netzwerkinterface für ein lokales Datennetzwerk auf.
- Bei dem lokalen Datennetzwerk handelt es sich vorzugsweise um ein Ethernet-Datennetzwerk.
- Das lokale Datennetzwerk ist vorzugsweise an die 10 Base S- Schalteinrichtung angeschlossen.
- Im weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
- Es zeigen:
- Fig. 1 ein erstes Telekommunikationssystem nach dem Stand der Technik;
- Fig. 2 ein zweites Telekommunikationssystem nach dem Stand der Technik;
- Fig. 3 ein drittes Telekommunikationssystem nach dem Stand der Technik;
- Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telekommunikationssystems.
- Das erfindungsgemäße Telekommunikationssystem 1, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, enthält ein Datennetzwerk 2. Bei dem Datennetzwerk 2 handelt es sich beispielsweise um das Internet. Das Datennetzwerk 2 ist über ein Gateway an eine zentrale Satelliteneinrichtung 3 angeschlossen. Die zentrale Satelliteneinrichtung 3 weist eine Satellitensende- und Empfangsantenne 4 auf. Die Satellitenantenne 4 ist auf einen auf einer Umlaufbahn befindlichen Satelliten 5 ausgerichtet. Der Satellit 5 befindet sich vorzugsweise auf einer geostationären Umlaufbahn. Die Satellitenantenne 4 der zentralen Satellitenanlage 3 tauscht über eine erste Satellitenübertragungsstrecke 6 bidirektional Daten mit dem Satelliten 5 aus. Der Satellit 5 dient als Relaisstation zur Weiterleitung von Daten. Hierzu überträgt der Satellit Daten an eine Vielzahl von lokalen Satelliteneinrichtungen 7a, 7b über Satellitenübertragungsstrecken 8a, 8b. Umgekehrt empfängt der Satellit 5 von den lokalen Satelliteneinrichtungen 7a, 7b Daten und leitet diese über die Satellitenübertragungsstrecke 6 an die zentrale Satelliteneinrichtung 3 weiter.
- Wie in Fig. 4 dargestellt, weist jede lokale Satelliteneinrichtung 7 eine Satelliten-Außeneinheit 9 und eine daran angeschlossene Satelliten-Inneneinheit 10 auf.
- Die Satelliten-Außeneinheit 9 besteht dabei im wesentlichen aus einer Satellitenantenne und einem daran angeschlossenen Satellitensignal-Transceiver 11. Zusätzlich ist eine mechanische Vorrichtung zur Ausrichtung der Satellitenantenne 9a auf den Satelliten 5 vorgesehen.
- Die Satelliten-Inneneinheit 10 weist ein Netzwerkinterface für ein lokales Datennetzwerk LAN auf. Bei dem lokalen Datennetzwerk handelt es sich beispielsweise um ein Ethernet- Datennetzwerk. Die Satelliten-Inneneinheit 10 ist wie in Fig. 4 dargestellt, über ein lokales Netzwerkkabel 12 an einen Anschluss 13 einer 10 Base S-Schalteinrichtung 14 angeschlossen. Die 10 Base S-Schalteinrichtung 14 weist für jeden Teilnehmer innerhalb eines Gebäudes 15 einen lokalen Zweidrahttelefonanschluß 16 auf. An jedem lokalen Teilnehmeranschluss 16 der 10 Base S-Schalteinrichtung 14 ist über eine lokale Zweidrahttelefonleitung 17 ein 10 Base S-Modem 18 angeschlossen, wie es in der US 6,088,368 beschrieben ist.
- An jedes Teilnehmermodem 18 ist über eine Datenleitung 19 ein Datenverarbeitungsendgerät 20 anschließbar. Darüber hinaus ist an das Teilnehmermodem 18 über eine Leitung 21 jeweils ein Telefonendgerät 22 anschließbar.
- Die 10 Base S-Schalteinrichtung 14 innerhalb eines Gebäudes 15 ist über öffentliche Zweidrahttelefonleitungen 23 für jeden Endteilnehmer mit einer Amtsvermittlungsstelle 24 verbunden. Die Amtsvermittlungsstelle 24 ist an das herkömmliche Telefonnetzwerk 25 angeschlossen. Über die Zweidrahttelefonleitungen 23 werden bidirektional Sprachsignale zwischen der Amtsvermittlungsstelle 24 und der 10 Base S-Schalteinrichtung 14 übertragen, die die Sprachsignale an die Leitungen 17 der verschiedenen Endteilnehmer durchschaltet. Umgekehrt schaltet die 10 Base S-Schalteinrichtung 14 die von den Teilnehmer- Telefonendgeräten 22 abgegebenen Sprachsignale and die zugehörige öffentliche Zweidrahttelefonleitung 23 durch, so dass diese über die Amtsvermittlungsstelle 24 in das öffentliche Telefonnetz 25 als Werte gelangen.
- Das über die breitbandige Satellitenübertragungsstrecke von dem Datennetzwerk 2 übertragene Datensignal wird von der lokalen Satelliteneinrichtung 7 über das lokale breitbandige Datennetzwerkkabel 12 an die 10 Base S-Schalteinrichtung 14 abgegeben. Die 10 Base S-Schalteinrichtung 14 gibt das empfangene Datensignal an die verschiedenen 10 Base S-Modems 18 der Teilnehmer ab. Von den 10 Base S-Modems 18 gelangen die empfangenen Datensignale über die Leitungen 19 an die Datenverarbeitungsendgeräte 20. Bei den Datenverarbeitungsendgeräten handelt es sich insbesondere um PCs. Die von den Datenverarbeitungsendgeräten 20 abgegebenen Datensignale werden umgekehrt von der 10 Base S-Schalteinrichtung 14 über das lokale Datennetzwerkkabel 12 an die lokale Satelliteneinrichtung 7 abgegeben und gelangen von dort über die Satellitendatenübertragungsstrecke via Satellit 5 zu der zentralen Satelliteneinrichtung 3. Von dort werden sie über das Gateway in das Datennetzwerk 2 eingespeist.
- Auf den Leitungen 17 zwischen der 10 Base S-Schalteinrichtung 14 und den verschiedenen 10 Base S-Modems 18 werden die Sprachsignale, die Downstream-Daten zu den Endteilnehmern und die Upstream-Daten von den Endteilnehmern im Frequenzmultiplex übertragen. Auf den Leitungen 17 werden die Daten in drei verschiedenen Frequenzbändern übertragen, wobei ein Frequenzband für die Sprachsignale, ein Frequenzband für die Downstream-Daten und ein Frequenzband für die Upstream-Daten vorgesehen ist.
- Das in Fig. 4 dargestellte Kommunikationssystem nutzt die bereits bestehende Infrastruktur des herkömmlichen Telefonnetzes optimal aus. Die bestehenden Zweidrahttelefonleitungen 20 werden weiterhin für die bidirektionale Sprachsignalübertragung genutzt. Für die bidirektionale Datensignalübertragung ist in jedem Gebäude 15 lediglich eine lokale Satelliteneinrichtung 7 vorzusehen. Eine Verkabelung der verschiedenen Gebäude 15 über ein Datenübertragungsnetzwerk, wie bei dem herkömmlichen Telekommunikationssystem nach dem Stand der Technik, das in Fig. 3 dargestellt ist, ist nicht notwendig. Eine Satellitenübertragungsstrecke, die aus der Teilstrecke 6, dem Satelliten 5 und aus einer der verschiedenen Satellitenübertragungsstrecken 8 besteht, ist gegenüber Störungen unempfindlich und eine Verschattung aufgrund bestehender Hindernisse ist weitgehend ausgeschlossen. Die Reichweite der Satellitendatenübertragungsstrecke ist darüber hinaus beliebig hoch. Hierdurch ist es möglich auch Gebäude an das Datennetzwerk 2 anzuschließen, die relativ weit von einer Amtsvermittlungsstelle 24 entfernt liegen, so dass bisher ein XDSL- Zugang ausgeschlossen war. Bezugszeichenliste 1 Telekommunikationssystem
2 Datennetzwerk
3 Zentrale Satelliteneinrichtung
4 Zentrale Satellitenantenne
5 Satellit
6 Satellitendatenübertragungsteilstrecke
7 Lokale Satelliteneinrichtung
8 Satellitendatenübertragungsteilstreck
9 Satelliten-Außeneinheit
10 Satelliten-Inneneinheit
11 Satelliten-Signal-Transceiver
12 Lokales Datennetzwerkkabel
13 Anschluss
14 10 Base S-Schalteinrichtung
15 Gebäude
16 Anschluss
17 Zweidrahttelefonleitung
18 10 Base S-Modem
19 Leitung
20 Datenverarbeitungsendgerät
21 Leitung
22 Telefonendgerät
23 Teilnehmeranschlussleitungen
24 Amtsvermittlung
25 Telefonnetzwerk
Claims (10)
dass an jedes 10 Base S-Teilnehmermodem (18)
ein Datenendgerät (20) zur Datenverarbeitung des übertragenen Datensignale und
ein Telefonendgerät (22) für das übertragene Sprachsignal anschließbar ist.
dass die Satelliteneinrichtung (7)
eine Satelliten-Außeneinheit (9) und Satelliten-Inneneinheit (10) aufweist.
dass die Satelliten-Außeneinheit (9)
eine Satellitenantenne (und
einen Satellitensignal-Transceiver (11) aufweist.
dass die Satelliten-Außeneinheit (9)
eine mechanische Einrichtung zur Ausrichtung der Satellitenantenne (9a) aufweist.
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