Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen bei dem die Übertragungskapazität eines
seriellen Sprachdatenbusses dynamisch zugeteilt wird.The
The invention relates to an apparatus and a method for transmission
of voice data packets in which the transmission capacity of a
serial voice data bus is allocated dynamically.
Die
Bedeutung von Telefonverbindungen, die über Datennetzwerke hergestellt
werden, nimmt immer weiter zu. Im Telekommunikationsbereich bestehen
unterschiedliche Möglichkeiten,
Sprachdaten in einem Paketdatenformat über ein Datennetzwerk zu übertragen
(Beispiele hierfür
sind VoIP, VoATM, VoDSL, VoCM). VoIP (Voice over IP) bezeichnet
den Aufbau einer Sprachverbindung über das Internet. Der Sprachverbindungsaufbau
erfolgt durch den Sender über
einen analogen oder einen ISDN-Anschluss.The
Meaning of telephone connections made over data networks
be, continues to increase. In the telecommunications sector exist
different possibilities,
To transmit voice data in a packet data format over a data network
(Examples of this
are VoIP, VoATM, VoDSL, VoCM). Called VoIP (Voice over IP)
the establishment of a voice connection over the Internet. The voice connection
is done by the transmitter via
an analog or an ISDN connection.
Die US 2005/0025 177 A1 beschreibt
eine Methode zur Unterstützung
mehrerer Transportmechanismen innerhalb einer Vorrichtung, welche
eine einzelne Schnittstelle aufweist. Es wird eine Schnittstellenvorrichtung
beschrieben, welche Kompatibilität
zu Signalen verschiedener Transportmechanismen aufweist. Die Vergabe
der Bandbreite erfolgt dynamisch und unabhängig von der Übertragungsrichtung.The US 2005/0025177 A1 describes a method of supporting multiple transport mechanisms within a device having a single interface. An interface device is described which has compatibility with signals of various transport mechanisms. The assignment of the bandwidth is dynamic and independent of the transmission direction.
Die WO 97/44740 A1 beschreibt
ein Computersystem, welches über
einen separaten Echtzeit-, oder Multimedia-Bus verfügt. Der
Bus überträgt periodische
und/oder Multimedia-Stream-Daten, wobei das System über einen
zentralen I/O-Prozessor verfügt,
welcher die Übertragung
der Stream-Daten kontrolliert. Hierbei sind die entsprechenden Zugriffszeitfenster
von jeweils konstanter Länge,
wobei die Anzahl der zugeteilten Zugriffszeitfenster in Abhängigkeit
der benötigten
Bandbreite des jeweils zugreifenden Datenstroms vergeben wird.The WO 97/44740 A1 describes a computer system that has a separate real-time or multimedia bus. The bus transmits periodic and / or multimedia stream data, the system having a central I / O processor which controls the transmission of the stream data. In this case, the corresponding access time windows are each of constant length, the number of allocated access time windows being allocated as a function of the required bandwidth of the respectively accessing data stream.
Die US 2003/0091 044 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Datenpakets
unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors. Die Verwendung
eines digitalen Signalprozessors führt zu einer Steigerung des
Durchsatzes.The US 2003/0091 044 A1 describes a method and apparatus for generating a data packet using a digital signal processor. The use of a digital signal processor leads to an increase in throughput.
1 zeigt
Teilnehmeranschlusskarten (Linecards) zum Anschluss einer Vielzahl
von Telefonteilnehmern an ein Datennetzwerk, insbesondere an das
Internet. Jede Teilnehmeranschlusskarte enthält einen Netzwerkprozessor,
der über
ein Netzwerkinterface (Backplane) an das Datennetzwerk angeschlossen
ist. Der Netzwerkprozessor bzw. Hauptprozessor der Teilnehmeranschlusskarte
tauscht mit dem Datennetzwerk Datenpakete aus, wobei es sich in
der Regel um Ethernet-Datenpakete
oder ATM-Zellen handelt. 1 shows subscriber line cards (line cards) for connecting a plurality of telephone subscribers to a data network, in particular to the Internet. Each subscriber access card contains a network processor connected to the data network via a network interface (backplane). The network processor or main processor of the subscriber line card exchanges data packets with the data network, which are usually Ethernet data packets or ATM cells.
Der
Netzwerkprozessor ist bei einer herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarte
mit verschiedenen Signalprozessoren über einen Mikrocontrollerinterfacebus
verbunden. Bei den Sprachsignalprozessoren handelt es sich üblicherweise
um digitale Signalprozessoren (DSP). Die digitalen Signalprozessoren
(DSP) bearbeiten die Teilnehmersignalisierung, kompensieren Echosignale
und führen
Datenkompressionen durch. Jeder DSP-Prozessor ist seinerseits mit
mehreren Teilnehmeranschluss Ports verbunden, die in der Regel eine
SLIC-Schaltung (SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) und einen CODEC
zum Anschluss eines Teilnehmerendgeräts aufweisen. An die SLIC-Schaltung ist ein
analoges Telefonendgerät
direkt anschließbar. Über einen Splitter
kann zusätzlich
ein Datenmodem angeschlossen werden. Die von dem analogen Telefonendgerät empfangenen
analogen Sprachsignale werden von einem in dem Teilnehmerport vorgesehenen
Analog/Digital-Wandler in digitale Sprachdaten umgewandelt. Umgekehrt
werden die von dem DSP-Prozessor für den Teilnehmer vorgesehenen Sprachdaten
durch einen Digital/Analog-Wandler innerhalb des Teilnehmerports
in ein analoges Sprachsignal umgewandelt und von der SLIC-Schaltung
an das analoge Telefonendgerät
abgegeben.Of the
Network processor is in a conventional subscriber line card
with various signal processors via a microcontroller interface bus
connected. The speech signal processors are usually
to digital signal processors (DSP). The digital signal processors
(DSP) edit the subscriber signaling, compensate for echo signals
and lead
Data compression by. Each DSP processor is in turn with
connected to multiple subscriber line ports, which is usually one
SLIC circuit (Subscriber Line Interface Circuit SLIC) and a CODEC
have for connecting a subscriber terminal. To the SLIC circuit is a
analog telephone terminal
directly connectable. About a splinter
can additionally
a data modem can be connected. The received from the analog telephone terminal
analog voice signals are provided by one in the subscriber port
Analog / digital converter converted to digital voice data. Vice versa
become the voice data provided by the DSP processor for the subscriber
through a digital to analogue converter within the subscriber's port
converted into an analog voice signal and from the SLIC circuit
to the analogue telephone terminal
issued.
Die
Anzahl der digitalen Signalprozessoren (DSP) auf einer Teilnehmeranschlusskarte
ist unterschiedlich, genauso wie die Anzahl der für jeden
Digitalprozessor vorgesehenen Teilnehmeranschlussports. Bei herkömmlichen
Teilnehmeranschlusskarten beträgt
die Anzahl der Teilnehmeranschlussports etwa 4–64 Teilnehmeranschlussports
auf einer Teilnehmeranschlusskarte.The
Number of Digital Signal Processors (DSP) on a subscriber access card
is different, as well as the number of each
Digital processor provided subscriber line ports. In conventional
Subscriber cards is
the number of subscriber line ports is about 4-64 subscriber line ports
on a subscriber line card.
Für jede Teilnehmeranschlusskarte
ist typischerweise genau ein Netzwerkprozessor bzw. Controller vorgesehen,
der in der Regel an mehrere Signalprozessoren (DSP) über dem
gemeinsamen Mikrocontrollerinterfacebus angeschlossen ist. Der Netzwerkprozessor
bzw. Controller übernimmt
bei herkömmlichen
Voice over IP-Teilnehmeranschlusskarten die Signalisierung zum Aufbau
einer Telefonverbindung zwischen Teilnehmer-Endgeräten, d. h. analogen Telefongeräten, die
an der zugehörigen SLIC-Schaltung
angeschlossen sind. Die Signalisierung erfolgt dabei über Signalisierungsprotokolle
wie SIP, MGCP, H.323.For each subscriber connection card
is typically exactly one network processor or controller provided,
which is usually connected to several signal processors (DSP) above the
common microcontroller interface bus is connected. The network processor
or controller takes over
at conventional
Voice over IP subscriber line cards signaling to set up
a telephone connection between subscriber terminals, d. H. analog telephone devices that
at the associated SLIC circuit
are connected. The signaling takes place via signaling protocols
like SIP, MGCP, H.323.
2 dient
zur Erläuterung
eines Aufbaus einer analog ausgebildeten Telefonverbindung über ein
Datennetzwerk nach dem Stand der Technik. Wünscht der Teilnehmer des Telefon endgeräts A den Aufbau
einer Telefonverbindung mit dem Telefonendgerät B, so erzeugt der digitale
Signalprozessor DSPA, nachdem das Abheben
des Telefonendgeräts A
erkannt wurde, ein Freizeichen und sendet die erkannten gewählten Ziffern
der Telefonnummer von B zunächst
an den eigenen Netzwerkprozessor A. Der Netzwerkprozessor A überträgt die erkannte
Telefonnummer über
das Datennetzwerk an einen Gate-Keeper. Der Gate-Keeper übersetzt
mit einer gespeicherten Tabelle die angewählte Telefonnummer des Telefonendgeräts B in
eine zugehörige IP-Adresse
und sendet diese an den anfragenden Netzwerkprozessor A zurück. Der
eigentliche Verbindungsaufbau geschieht dann, indem der Netzwerkprozessor
A an die identifizierte IP-Adresse des Netzwerkprozessors B eine
Anfrage zum Aufbau einer Telefonverbindung sendet. Der Aufbau der
Telefonverbindung zwischen dem Netzwerkprozessor A und dem Netzwerkprozessor
B erfolgt mittels der bekannten Signalisierungsprotokolle wie SIP,
MGCP, H.323. Der digitale Signalprozessor B des angerufenen Teilnehmers
erzeugt über
das zugehörige
Port des Teilnehmers B einen Klingelton für das Telefonendgerät B. Nach
Abheben des analogen Telefons B ist die Telefonverbindung zwischen
den beiden Teilnehmern A, B hergestellt. 2 serves to explain a structure of an analog telephone connection over a data network according to the prior art. Wants the participants of the telephone terminal A the establishment of a telephone connection with the telephone terminal B, the digital signal processor DSP A generates after the lifting of the telephone terminal A was detected, a dial tone and sends the recognized dialed digits of the telephone number of B first to the own network processor Vein Network processor A transmits the recognized telephone number over the data network to a gatekeeper. The gatekeeper translates with a stored table the dialed telephone number of the telephone terminal B into an associated IP address and sends it back to the requesting network processor A. The actual connection setup then happens by the network processor A sends to the identified IP address of the network processor B a request to set up a telephone connection. The establishment of the telephone connection between the network processor A and the network processor B by means of the known signaling protocols such as SIP, MGCP, H.323. The called party's digital signal processor B generates a ringing tone for the telephone terminal B via the associated port of the subscriber B. After lifting the analogue telephone B, the telephone connection between the two subscribers A, B is established.
Der
Austausch der Sprachdaten zwischen den beiden Teilnehmern A, B über das
Datennetzwerk erfolgt mittels Voice over IP-Datenpaketen. 3 zeigt
den Aufbau eines Voice over IP-Datenpakets nach dem Stand der Technik.
In einem IP-Datenfeld
sind die Netzwerkadressen des jeweils sendenden Netzwerkprozessors,
beispielsweise des Netzwerkprozessors A, und die Netzwerkadresse
des empfangenden Netzwerkprozessors, beispielsweise die Netzwerkadresse
des Netzwerkprozessors B enthalten. Bei einem Telefongespräch werden
Voice over IP-Datenpakete
in beide Richtungen gleichzeitig über das Datennetzwerk zwischen
den beiden Teilnehmern ausgetauscht. Das IP-Datenpaket erhält ferner
ein UDP-Datenfeld (UDP: User Datagramm Protocol) und ein RTP-Datenfeld
(RTP: Real Time Protocol). Die Sprachdaten bilden die Payload des Datenpakets.The exchange of voice data between the two subscribers A, B via the data network by means of Voice over IP data packets. 3 shows the construction of a voice over IP data packet according to the prior art. An IP data field contains the network addresses of the respective transmitting network processor, for example the network processor A, and the network address of the receiving network processor, for example the network address of the network processor B. In a telephone conversation, voice over IP data packets are exchanged in both directions simultaneously over the data network between the two parties. The IP data packet also receives a User Datagram Protocol (UDP) data field and an RTP (Real Time Protocol) data field. The voice data form the payload of the data packet.
Die
Länge der
Datenpakete ist konfigurierbar, wobei die zeitliche Länge der
Datenpakete typischerweise zwischen 5 und 30 ms liegt. Die Länge der
Datenpakete ist begrenzt, da der Austausch der Sprachdaten zwischen
den beiden Teilnehmern in Echtzeit erfolgen muss, d. h. die zeitliche
Verzögerung
darf nicht zu hoch sein, damit sie von den beiden Teilnehmern beim
Gespräch
nicht als störend empfunden
wird.The
Length of
Data packets are configurable, with the time length of the
Data packets is typically between 5 and 30 ms. The length of the
Data packets is limited because the exchange of voice data between
the two participants must be in real time, d. H. the temporal
delay
must not be too high for the two participants to attend
conversation
not felt disturbing
becomes.
Die
in 1 dargestellte Teilnehmeranschlusskarte nach dem
Stand der Technik weist folgende Nachteile auf. Über den Mikrocontrollerinterfacebus,
der die digitalen Signalprozessoren DSP mit dem Netzwerkprozessor
verbindet, werden sowohl die Signalisierungsdaten von Telefonverbindungen zwischen
den Telefonendgeräten
als auch die Sprachdaten der bereits aufgebauten Telefonverbindungen übertragen.
Je höher
die Anzahl der auf einer Teilnehmeranschlusskarte integrierbaren
Sprachsignalprozessoren (DSP) und der daran angeschlossenen Teilnehmeranschlussports
ist, desto geringer sind die Hardwarekosten pro Teilnehmer, da der Netzwerkprozessor
und das Netzwerkprozessorinterface sowie weitere integrierte Schaltungen
auf der Teilnehmeranschlusskarte, wie SDRAM, Flash-Memory, PowerIC,
unabhängig
von der Anzahl der vorgesehenen Teilnehmeranschlussports auf der
Teilnehmeranschlusskarte anzubringen sind. Mit zunehmender Anzahl
von Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte nimmt
die Datendurchsatzrate auf dem Mikrocontrollerinterfacebus stark
zu, da über
den Mikrocontrollerinterfacebus sowohl die Signalisierungsdaten
für aufzubauende
Telefonverbindungen als auch die Sprachdaten für bereits aufgebaute Telefonverbindungen
zwischen den digitalen Signalprozessoren und dem Netzwerkprozessor
ausgetauscht werden. Der Mikrocontrollerinterfacebus bildet daher
einen Flaschenhals, der die Anzahl der auf einer Teilnehmeranschlusskarte
vorsehbaren Teilnehmeranschlussports stark limitiert.In the 1 illustrated subscriber card according to the prior art has the following disadvantages. The microcontroller interface bus, which connects the digital signal processors DSP to the network processor, transmits both the signaling data of telephone connections between the telephone terminals and the voice data of the already established telephone connections. The higher the number of voice signal processors (DSP) and subscriber access ports that can be integrated on a subscriber access card, the lower the hardware cost per subscriber as the network processor and network processor interface and other integrated circuit cards on the subscriber access card such as SDRAM, flash memory, PowerIC , regardless of the number of subscriber access ports provided on the subscriber access card. As the number of subscriber line ports on the subscriber line card increases, the data throughput rate on the microcontroller interface bus increases greatly as both the signaling data for telephone calls to be established and the voice data for already established telephone connections between the digital signal processors and the network processor are exchanged via the microcontroller interface bus. The microcontroller interface bus therefore forms a bottleneck that severely limits the number of subscriber access ports that can be provided on a subscriber access card.
4 dient
zur Erläuterung
dieser Problematik. Die Datendurchsatzrate (DS) und die zeitliche Verzögerung (V)
bzw. das zeitliche Delay sind schematisch in Abhängigkeit von der Anzahl der
auf der Teilnehmeranschlusskarte vorgesehenen Teilnehmeranschlussports
aufgetragen. Die maximale Datendurchsatzrate (DSmax)
wird durch die Busbreite des Mikrocontrollerinterfacebusses, durch
die Bustaktfrequenz und durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des
Netzwerkprozessors vorgegeben. Die maximal zulässige zeitliche Verzögerung (Vmax) ergibt sich aus der Echtzeitbedingung
eines Telefongesprächs
und entspricht in etwa der Länge
eines Voice over IP-Datenpakets,
typischerweise zwischen 5 und 30 ms. Mit zunehmender Anzahl aktiver
Teilnehmeranschlussports nimmt der Datendurchsatz DS und die zeitliche Verzögerung (V)
zu, wie in 4 dargestellt. Die zeitliche
Verzögerung
erreicht dabei relativ bald die zulässige maximale Verzögerungszeit
Vmax und limitiert somit die Anzahl der
maximal zulässigen
Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte. Wird
die Verzögerungszeit
Vmax überschritten,
führt dies
zu einem Datenverlust, da der Netzwerkprozessor nicht innerhalb
der zulässigen
maximalen Verzögerungszeit
das Voice over IP-Datenpaket
an den anderen Teilnehmer liefert bzw. von diesem abholt. Aufgrund
der stark limitierten Anzahl von zulässigen Teilnehmeranschlussports
auf der Teilnehmeranschlusskarte steigen die Kosten für den Netzanschluss
pro Teilnehmer. 4 serves to explain this problem. The data throughput rate (DS) and the time delay (V) or the time delay are schematically plotted as a function of the number of subscriber access ports provided on the subscriber access card. The maximum data throughput rate (DS max ) is dictated by the bus width of the microcontroller interface bus, the bus clock frequency, and the processing speed of the network processor. The maximum permissible time delay (V max ) results from the real-time condition of a telephone call and corresponds approximately to the length of a Voice over IP data packet, typically between 5 and 30 ms. As the number of active subscriber line ports increases, the data throughput DS and the time delay (V) increase as in 4 shown. The time delay relatively soon reaches the permissible maximum delay time V max and thus limits the number of maximum permitted subscriber line ports on the subscriber line card. If the delay time V max is exceeded, this leads to a loss of data because the network processor does not deliver or pick up the voice over IP data packet from the other subscriber within the permissible maximum delay time. Due to the very limited number of permitted subscriber line ports on the subscriber line card, the costs for the network connection per subscriber increase.
Ein
weiterer Nachteil der in 1 dargestellten Teilnehmeranschlusskarte
nach dem Stand der Technik besteht darin, dass keine Trennung zwischen
den Steuersignalen zum Aufbau einer Datenverbindung und dem eigentlichen
Datenfluss erfolgt. Hierdurch ist die Software für den Netzwerkprozessor relativ
kompliziert und es lassen sich kaum deterministische Vorhersagen
treffen. Der Netzwerkprozessor ist aufgrund der vielen möglichen
Positionen der Signalisierungs- und Sprachdaten innerhalb des Protokolls
nur technisch aufwändig
realisierbar. Dabei ist für
die Erkennung, ob es sich bei den Daten um Sprachdaten oder Signalisierungsdaten
handelt, eine bestimmte Erkennungszeit notwendig, die insgesamt die
Signalverzögerungszeit
erhöht.Another disadvantage of in 1 illustrated subscriber card according to the prior art is that no separation between the control signals for establishing a data connection and the actual data flow takes place. As a result, the software for the network processor is relatively complicated and it can hardly be determined make ministic predictions. Due to the many possible positions of the signaling and voice data within the protocol, the network processor can only be realized in a technically complicated manner. In this case, for the detection of whether the data is voice data or signaling data, a certain detection time is necessary, which increases the overall signal delay time.
Ein
weiterer Nachteil der herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarten
nach dem Stand der Technik ergibt sich aus 5. Bei einem
modularen Aufbau der Teilnehmeranschlusskarte in mehrere Teilnehmermodule
und ein Netzwerkmodul ist kein Austausch eines Teilnehmermoduls
im laufenden Betrieb möglich.
Die Teilnehmermodule sind mittels Stecker (ST) über einen gemeinsamen Mikrocontrollerinterfacebus
an den Netzwerkprozessor angeschlossen. Das Ein- oder Ausstecken
eines Teilnehmermoduls an den Mikroprozessorinterfacebus im laufenden
Betrieb ist nicht möglich,
d. h. es besteht keine Hot Plug-Fähigkeit.Another disadvantage of the conventional subscriber cards of the prior art arises from 5 , In a modular design of the subscriber line card in several subscriber modules and a network module no replacement of a subscriber module during operation is possible. The subscriber modules are connected to the network processor via connectors (ST) via a common microcontroller interface bus. Inserting or unplugging a subscriber module to the microprocessor interface bus during operation is not possible, ie there is no hot plug capability.
In
der älteren,
nach veröffentlichten
Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 ist daher ein Verfahren
zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen SDP zwischen mindestens einem Sprachsignalprozessor
(DSP) und einem Netzwerkprozessor über einen Sprachdatenbus in
Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl
von Zeitschlitzen (TS) aufweisen, beschrieben, wobei die Sprachdatenpakete
SDP eines Sprachsignalprozessors (DSP) in bestimmten, für den jeweiligen
Sprachsignalprozessor vorgesehenen Zeitschlitzen (TS) über den
Sprachdatenbus zerlegt übertragen
werden.In the older, according to published German patent application DE 10 2004 004 878 A1 Therefore, a method for data transmission of voice data packets SDP between at least one voice signal processor (DSP) and a network processor via a voice data bus in time division data frames, each having a predetermined number of time slots (TS) is described, wherein the voice data packets SDP a speech signal processor (DSP) in certain, for the respective speech signal processor provided time slots (TS) are transmitted decomposed over the voice data bus.
6 zeigt
das Datenformat eines Sprachdatenpakets (SDP), welches zwischen
den Sprachsignalprozessoren (DSP) und dem Netzwerkprozessor über einen
Sprachdatenbus ausgetauscht wird, wie dies in der oben genannten
Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschrieben ist. Das Sprachdatenpaket
(SDP) weist ein Startflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketbeginns,
Kopfdaten (Header), die eigentlichen Sprachdaten als Payload und
ein Endeflag zur Anzeige des Endes des Sprachdatenpakets (SDP) auf.
Bei dem in 6 dargestellten Sprachdatenpaket
(SDP) enthalten die Kopfdaten die Portnummer des Teilnehmerports,
von dem das Sprachdatenpaket (SDP) stammt bzw. für welches das Sprachdatenpaket
(SDP) bestimmt ist. 6 shows the data format of a voice data packet (SDP), which is exchanged between the voice signal processors (DSP) and the network processor via a voice data bus, as in the above-mentioned German patent application DE 10 2004 004 878 A1 is described. The voice data packet (SDP) has a start flag for displaying the voice data packet start, header data, the actual voice data as payload and an end flag for indicating the end of the voice data packet (SDP). At the in 6 The voice data packet (SDP) shown, the header data include the port number of the subscriber port from which the voice data packet (SDP) comes or for which the voice data packet (SDP) is determined.
Bei
dem in 6 dargestellten Sprachdatenpaket (SDP) umfassen
das Startflag, die Kopfdaten und das Endeflag jeweils 1 Byte. Alternativ
umfassen die Kopfdaten weitere Verwaltungsdaten für das Sprachdatenpaket
(SDP). Das Startflag und das Endeflag besteht aus einer beliebigen
Anzahl von Bits.At the in 6 The speech data packet (SDP) shown comprises the start flag, the header data and the end flag, each 1 byte. Alternatively, the header data includes further management data for the voice data packet (SDP). The start flag and the end flag are any number of bits.
Bei
dem in der Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschriebenen Verfahren
werden die Sprachdatenpakete (SDP) im Time Division Multiplex(TDM)-Zeitrahmen übertragen,
wie man beispielsweise aus 7 erkennen
kann. Ein TDM-Rahmen umfasst NTS Zeitschlitze,
wobei jeder Zeitschlitz TS eine bestimmte Anzahl von Bits umfasst,
beispielsweise 8 Bit bzw. 16 Bit. Die Anzahl NTS der
in einem TDM-Zeitraumen vorgesehenen Zeitschlitze TS ist konfigurierbar
und beträgt
beispielsweise NTS = 64. Jedem Signalprozessor
DSP werden bestimmte Zeitschlitze TS innerhalb des TDM-Zeitrahmens
zur Datenübertragung
zugewiesen. Die Anzahl und die Platzierung der Zeitschlitze TS,
die für
einen DSP-Prozessor innerhalb des TDM-Rahmens zugewiesen bzw. vorgesehen wird,
ist ebenfalls konfigurierbar. Bei dem in 7 dargestellten
Beispiel sind dem ersten Signalprozessor DSP1 N1 Zeitschlitze, dem zweiten
Signalprozessor DSP2 N2 Zeitschlitze TS und einem dritten Signalprozessor
DSP3 N3 zugewiesen.When in the patent application DE 10 2004 004 878 A1 described methods, the voice data packets (SDP) in the Time Division Multiplex (TDM) time frame are transmitted, as one example 7 can recognize. A TDM frame comprises N TS time slots, each time slot TS comprising a certain number of bits, for example 8 bits and 16 bits, respectively. The number N TS of the time slots TS provided in a TDM time frame is configurable and amounts, for example, to N TS = 64. Each signal processor DSP is assigned specific time slots TS within the TDM time frame for data transmission. The number and placement of time slots TS allocated for a DSP processor within the TDM frame is also configurable. At the in 7 As shown, the first signal processor DSP1 N1 time slots, the second signal processor DSP2 N2 time slots TS and a third signal processor DSP3 N3 assigned.
Das
in 6 dargestellte Sprachdatenpaket (SDP) wird bei
dem in 7 dargestellten Beispiel in Zeitschlitzen TS,
die jeweils 1 Byte umfassen, über einen
Sprachdatenbus übertragen.
Stammt das Sprachdatenpaket SDP von dem ersten Signalprozessor DSP,
erfolgt die Übertragung
des Startflags, der Port-Nummer und des ersten Bytes der Sprachdaten
innerhalb des ersten TDM-Zeitrahmens 1, in den Zeitschlitzen TS0, TS1, TS2, d. h. in drei dem Signalprozessor DSP1
zugewiesenen Zeitschlitzen TS. In dem TDM-Zeitrahmen 2 werden dann
drei weitere Sprachdatenbytes in den entsprechenden Zeitschlitzen TS0, TS1, TS2 übertragen.
Das Endeflag des 7 Byte umfassenden Sprachdatenpakets (SDP) wird schließlich im
TDM-Zeitrahmen 3 im Zeitschlitz TS0 übertragen.This in 6 illustrated voice data packet (SDP) is in the in 7 illustrated example in time slots TS, each comprising 1 byte, transmitted over a voice data bus. If the voice data packet SDP originates from the first signal processor DSP, the transmission of the start flag, the port number and the first byte of the voice data takes place within the first TDM time frame 1, in the time slots TS 0 , TS 1 , TS 2 , ie in three dem Signal processor DSP1 assigned time slots TS. In the TDM time frame 2, three further voice data bytes are then transmitted in the corresponding time slots TS 0 , TS 1 , TS 2 . The end flag of the 7-byte voice data packet (SDP) is finally transmitted in TDM time frame 3 in time slot TS 0 .
Da
die Sprachdaten in Sprachdatenpaketen SDP separat von den Signalisierungsdaten übertragen
werden, wird bei dem in der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschriebenen Verfahren
zwar die Buslast auf dem Signalisierungsdatenbus im Vergleich zu
herkömmlichen
Teilnehmeranschlusskarten reduziert. Ferner wird die Komplexität der Software
(durch die Ankopplung des Transfers der Signalisierung und Sprachdaten über denselben
Bus) verringert und die indeterministische Latenzzeit der Sprachdatenübertragung über den
Bus beseitigt. Jedoch weist dieses Verfahren noch einige Nachteile
auf, die nachfolgend kurz erläutert
werden sollen:
Wie man aus 7 erkennt,
weist das bisher vorgeschlagene Verfahren zum Übertragen von Sprachdatenpaketen
(SDP) eine feste Zuteilung von Zeitschlitzen (TS) zu den jeweiligen
Sprachsignalprozessoren auf. Es besteht eine feste Zuweisung der
innerhalb eines TDM-Zeitrahmens zur Verfügung stehenden Zeitschlitze
TS zu den verschiedenen Sprachsignalprozessoren. So stehen für den ersten
Sprachsignalprozessor DSP1 N1 Schlitze, für den zweiten Sprachsignalprozessor
DSP2 N2 Schlitze (TS), für
jeden i-ten Sprachsignalprozessor SDPi Ni-Zeitschlitze
zur Verfügung.
Die Arbitrierung bzw. Zuteilung der Zeitschlitze (TS) ist bei dem
in der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschriebenen Verfahren
statisch, d. h. es wird nicht berücksichtigt welcher Sprachsignalprozessor
DSP tatsächlich
einen Bedarf zur Datenübertragung
hat. Wenn beispielsweise nur Sprachdatenpakete (SDP) zwischen dem Netzwerkprozessor 3 und
dem Sprachsignalprozessor DSP1 aufgrund einer bestehenden Telefonverbindung
ausgetauscht werden, und werden gleichzeitig über die übrigen Sprachsignalprozessoren
keine Sprachdatenpakete über
den Sprachdatenbus ausgetauscht, da keine weiteren Telefonverbindungen
bestehen, bleiben außer
den von dem ersten DSP be nutzen N1 Zeitschlitzen
(TS) die übrigen
Zeitschlitze (TS) innerhalb des TDM-Rahmens ungenutzt. Die statische
Kanalzuteilung bzw. Zuteilung von Zeitschlitzen zu den Sprachsignalprozessoren DSP
führt somit
zu einer unter Umständen
sehr schlechten Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen.
Ein weiterer Nachteil der statischen Kanalzuteilung besteht darin,
dass ein Signalprozessor DSP, der ein Sprachdatenpaket SDP über den Sprachdatenbus
zu dem Netzwerkprozessor überträgt bzw.
von diesem empfängt,
mehrere TDM-Zeitrahmen
benötigt
bis er das gesamte Sprachdatenpaket SDP übertragen hat. Je weniger Zeitschlitze
TS einem Signalprozessor DSP bei der statischen Zuteilung der Zeitschlitze
TS zugeteilt sind, desto länger ist
die erforderliche Zeit zur Übertragung
der Sprachdaten über
den Sprachdatenbus. Wird im Extremfall einem Sprachsignalprozessor
DSP nur ein Zeitschlitz TS zugeteilt und umfasst das von ihm zu übertragende
Sprachdatenpaket N Byte, benötigt
man für
die Datenübertragung
des gesamten Sprachdatenpakets N TDM-Zeitrahmen. So steigt die Latenzzeit
zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen SDP zwischen den Teilnehmern insgesamt an.
Bei Telefongesprächen
sollte die Latenzzeit zur Übertragung
eines Sprachdatenpakets SDP von einem Teilnehmerendgerät über die
Teilnehmeranschlusskarten und das Datennetzwerk 150 msec nicht überschreiten,
da sich dies sonst für
die beiden Teilnehmer während des
Gesprächs
unangenehm bemerkbar macht.Since the voice data in voice data packets SDP are transmitted separately from the signaling data, in the German patent application DE 10 2004 004 878 A1 Although described method reduces the bus load on the Signalisierungsdatenbus compared to conventional subscriber access cards. Furthermore, the complexity of the software (by coupling the transfer of signaling and voice data over the same bus) is reduced and the indeterministic latency of voice data transmission over the bus is eliminated. However, this method still has some disadvantages, which are briefly explained below:
How to get out 7 detects, the previously proposed method for transmitting voice data packets (SDP) has a fixed allocation of time slots (TS) to the respective voice signal processors. There is a fixed allocation of the time slots TS available within a TDM time frame to the different speech signals processors. Thus, for the first speech signal processor DSP1 N1 slots, for the second speech signal processor DSP2 N2 slots (TS), for every ith speech signal processor SDP i N i time slots are available. The arbitration or allocation of the time slots (TS) is in the in the German patent application DE 10 2004 004 878 A1 static method, ie it is not taken into account which speech signal processor DSP actually has a need for data transmission. For example, if only voice data packets (SDP) between the network processor 3 and the voice signal processor DSP1 replaced due to an existing telephone connection, and be replaced at the same time on the other voice signal processors no voice data packets over the Sprachdatenbus because no other phone connections are made, the remaining time slots remain one time slots (TS) other than the use of the first DSP be N ( TS) within the TDM frame. The static channel allocation or allocation of time slots to the speech signal processors DSP thus leads to a possibly very poor utilization of the available resources. Another disadvantage of static channel allocation is that a signal processor DSP transmitting a voice data packet SDP over the voice data bus to the network processor requires several TDM time frames until it has transmitted the entire voice data packet SDP. The fewer time slots TS allocated to a signal processor DSP in the static allocation of the time slots TS, the longer the time required for transmission of the voice data over the voice data bus. If, in extreme cases, only one time slot TS is assigned to a voice signal processor DSP and if the voice data packet to be transmitted by it comprises N bytes, one needs N TDM time frames for the data transmission of the entire voice data packet. Thus, the latency for the transmission of voice data packets SDP increases between the participants in total. In the case of telephone calls, the latency for transmitting a voice data packet SDP from a subscriber terminal via the subscriber access cards and the data network should not exceed 150 msec, since otherwise this would be unpleasantly noticeable to the two subscribers during the call.
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur
Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen über
eine Teilnehmeranschlusskarte zu schaffen, bei der die Latenzzeit
minimal ist.It
Therefore, the object of the present invention is a method for
data transfer
of voice data packets via
to create a subscriber card, where the latency
is minimal.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.These
The object is achieved by a method with the specified in claim 1
Characteristics solved.
Die
Erfindung schafft ein Verfahren zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen
SDP zwischen mindestens einem Sprachda tenprozessor und einem Netzwerkprozessor über einen
seriellen Sprachdatenbus, wobei jedes Sprachdatenpaket SDP als Nutzdaten
eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten eines abgetasteten Sprachsignals
aufweist, und wobei UPSTREAM zur Übertragung von Sprachdatenpakten
von den Signalprozessoren zu dem Netzwerkprozessor die gesamte Übertragungskapazität des seriellen
Sprachdatenbusses auf eine über
einen separaten Steuerbus übertragene
Bedarfsanforderung hin nacheinander an diejenigen Sprachsignalprozessoren
dynamisch zugeteilt wird, bei denen ein Sprachdatenpaket zur Datenübertragung über den
seriellen Sprachdatenbus bereit steht, und wobei DOWNSTREAM zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen von dem Netzwerkprozessor zu den Signalprozessoren
die zu versendenden Sprachdatenpakete an alle Sprachsignalprozessoren über den
seriellen Sprachdatenbus gesendet werden.The
The invention provides a method for data transmission of voice data packets
SDP between at least one Sprachda tenprozessor and a network processor via a
serial voice data bus, each voice data packet SDP being payload
a predetermined number of samples of a sampled speech signal
and UPSTREAM for transmitting voice data packets
from the signal processors to the network processor, the total transmission capacity of the serial
Speech data bus to an over
transfer a separate tax bus
Demand request successively to those speech signal processors
is allocated dynamically, in which a voice data packet for data transmission over the
serial voice data bus is ready, and wherein DOWNSTREAM for transmission
of voice data packets from the network processor to the signal processors
the voice data packets to be sent to all voice signal processors via the
serial voice data bus.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt die Zuteilung bzw. Arbitrierung der zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität des seriellen Sprachdatenbusses
dynamisch in Abhängigkeit
vom jeweiligen Bedarf des zugehörigen
Sprachsignalprozessors.at
the method according to the invention
the allocation or arbitration of the available transmission capacity of the serial voice data bus takes place
dynamically dependent
from the respective needs of the associated
Voice signal processor.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Zuteilung der Übertragungskapazitäten zentral
durch den Netzwerkprozessor auf eine Bedarfsanforderung hin.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
the allocation of transmission capacities takes place centrally
through the network processor to a demand request.
In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Zuteilung der Übertragungskapazität dezentral
durch die Sprachsignalprozessoren auf eine Bedarfsanforderung hin.
Die dezentrale Arbitrierung ist weniger komplex als die zentrale
Arbitrierung, insbesondere wenn ein Verfahren gemäß dem HDLC- Datenübertragungsprotokoll
mit "Collision Resolution" verwendet wird.In
a further, particularly preferred embodiment of the method according to the invention
the allocation of the transmission capacity is decentralized
through the voice signal processors to a demand request.
The decentralized arbitration is less complex than the central one
Arbitration, especially if a method according to the HDLC data transmission protocol
is used with "Collision Resolution".
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst jedes Sprachdatenpaket ein Startflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketbeginns,
Sprachdatenpaket-Verwaltungsdaten,
Sprachsignalnutzdaten (Pay-Load) und ein Endeflag zur Anzeige des
Sprachdatenpaketes.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
each voice data packet comprises a start flag for displaying the voice data packet beginning,
Voice data packet management data,
Speech signal payload and an end flag indicating the
Voice data packet.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahren
werden zwischen dem Sprachsignalprozessor und mindestens einem daran
angeschlossenen Teilnehmerport Sprachsignaldaten übertragen.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
are between the speech signal processor and at least one of them
connected subscriber port voice signal data transferred.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Sprachsignaldaten eines Teilnehmerports in einem zugehörigen Teilnehmerport
des Sprachsignalprozessors zwischengespeichert.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the speech signal data of a subscriber port in a zugehö ceased subscriber port of the speech signal processor.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die zwischengespeicherten Sprachsignaldaten eines Teilnehmerports
durch den Sprachsignalprozessor verarbeitet.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
become the cached speech signal data of a subscriber port
processed by the voice signal processor.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die von einem Teilnehmerport zu empfangenen und zu verarbeitenden
Sprachsignaldaten durch den Sprachsignalprozessor in Sprachdatenpakete
verpackt und diese über
den seriellen Sprachdatenbus an den Netzwerkprozessor übertragen.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
will be received and processed by a Participant Port
Speech signal data by the speech signal processor in speech data packets
packed and these over
transmit the serial voice data bus to the network processor.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die für
ein Teilnehmerport eines Sprachsignalprozessors bestimmten Sprachdatenpakete
von dem Netzwerkprozessor über
den seriellen Sprachdatenbus übertragen.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
become the for
a subscriber port of a voice signal processor determined voice data packets
from the network processor via
transmit the serial voice data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der serielle Sprachdatenbus ein TDM(time devisision multiplexing)-Datenbus.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
the serial voice data bus is a TDM (time devision multiplexing) data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der serielle Sprachdatenbus ein Open Drain Datenbus.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
the serial voice data bus is an open drain data bus.
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der serielle Sprachdatenbus ein HDLC-Protokolldatenbus.at
a particularly preferred embodiment
the method according to the invention
the serial voice data bus is an HDLC protocol data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist jeder Sprachsignalprozessor mit einer zugehörigen Treiberschaltung, insbesondere
eines PCM-Treibers, an den seriellen Bus angeschlossen.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
is any voice signal processor with an associated driver circuit, in particular
a PCM driver connected to the serial bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Sprachdatenpakete in HDLC-Rahmen über den seriellen Sprachdatenbus übertragen.at
a preferred embodiment
the method according to the invention
The voice data packets are transmitted in HDLC frames over the serial voice data bus.
Die
Erfindung schafft ferner eine Teilnehmeranschlusskarte zum Anschluss
von Teilnehmerendgeräten
an ein Datennetzwerk mit den in dem Patentanspruch 15 angegebenen
Merkmalen.The
The invention further provides a subscriber line card for connection
of subscriber terminals
to a data network with the specified in claim 15
Features.
Die
Erfindung schafft eine Teilnehmeranschlusskarte zum Anschluss von
Teilnehmerendgeräten
an ein Datennetzwerk mit einem Netzwerkprozessor, der mittels eines
Netzwerkinterfaces an das Datennetzwerk angeschlossen ist,
mindestens
einem Sprachsignalprozessor zur Sprachsignalverarbeitung,
wobei
jeder Sprachsignalprozessor über
Teilnehmerports an die Teilnehmerendgeräte anschließbar ist,
einem zwischen
dem Netzwerkprozessor und den Sprachsignalprozessoren vorgesehenen
Steuerbus über
den Steuersignale zum Aufbau von Telefonverbindungen zwischen Teilnehmerendgeräten übertragbar
sind, und mit
einem seriellen Sprachdatenbus, der zwischen
dem Netzwerkprozessor und den Sprachsignalprozessoren vorgesehen
ist, zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen, wobei
UPSTREAM zur Übertragung von Sprachdatenpaketen
von den Sprachsignalprozessoren zu dem Netzwerkprozessor die gesamte Übertragungskapazität des seriellen
Sprachdatenbusses zur Datenübertragung
an diejenigen Sprachsignalprozessoren auf eine über den separaten Steuerbus übertragene
Bedarfsanforderung hin nacheinander an diejenigen Sprachsignalprozessoren
dynamisch zugeteilt wird, bei denen ein Sprachdatenpaket über den
seriellen Sprachdatenbus zur Datenübertragung bereit steht, und
wobei DOWNSTREAM zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen von dem Netzwerkprozessor zu den Signalprozessoren
die zu versendenden Sprachdatenpakete an alle Sprachsignalprozessoren über den
seriellen Sprachdatenbus gesendet werden.The invention provides a subscriber line card for connecting subscriber terminals to a data network with a network processor which is connected to the data network by means of a network interface,
at least one speech signal processor for speech signal processing,
each voice signal processor being connectable via subscriber ports to the subscriber terminals,
a control bus provided between the network processor and the voice signal processors via the control signals for establishing telephone connections between subscriber terminals, and with
a serial voice data bus provided between the network processor and the voice signal processors for transmitting voice data packets, wherein
UPSTREAM for transmitting voice data packets from the voice signal processors to the network processor dynamically allocates the total transmission capacity of the serial voice data bus to those voice signal processors on a demand request transmitted via the separate control bus to those voice signal processors in which a voice data packet is ready for data transmission over the serial voice data bus and wherein DOWNSTREAM for transmitting voice data packets from the network processor to the signal processors, the voice data packets to be sent are sent to all voice signal processors via the serial voice data bus.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
ist der serielle Sprachdatenbus ein TDM-Datenbus.In
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
the serial voice data bus is a TDM data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
ist der serielle Sprachdatenbus ein Open Drain Sprachdatenbus.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
the serial voice data bus is an open drain voice data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
ist der serielle Sprachdatenbus ein HDLC-Protokolldatenbus.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
the serial voice data bus is an HDLC protocol data bus.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
ist der Sprachsignalprozessor über
einen Treiber an den seriellen Datenbus angeschlossen.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
is the voice signal processor via
a driver connected to the serial data bus.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte,
insbesondere für
analoge Linecards, weist jedes Teilnehmerport eine SLIC-Schaltung
zum Anschluss eines Telefonendgerätes auf.In
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention,
especially for
analog line cards, each subscriber port has a SLIC circuit
for connecting a telephone terminal.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
weist jedes Teilnehmerport einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung
eines analogen Sprachsignals in Sprachdaten und einen Digital-Analog-Wandler
zur Umwandlung von Sprachdaten in ein analoges Sprachsignal auf.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
Each subscriber port has an analog-to-digital converter for conversion
an analog voice signal in voice data and a digital-to-analog converter
for converting voice data into an analog voice signal.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
ist das Datennetzwerk das Internet.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
the data network is the internet.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
wird die Übertragungskapazität des seriellen
Sprachdatenbusses das Produkt aus der Anzahl von Bits pro TDM-Datenrahmen
und einer vorgegebenen Abtastfrequenz, mit welcher das Sprachsignal
auf der Linecard abgetastet wird, oder die Abtastwerte vom Endgerät erzeugt
werden, wie im Falle nicht-analoger Teilnehmeranschlusskarten.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
will be the transmission capacity of the serial
Voice data bus is the product of the number of bits per TDM data frame
and a predetermined sampling frequency at which the speech signal
is scanned on the linecard, or generates the samples from the terminal
as in the case of non-analogue subscriber cards.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte
beträgt
die Anzahl von Bits in dem TDM-Datenrahmen 256 Bit und die Abtastfrequenz
8 KHz, sodass die gesamte Übertragungskapazität des Sprachdatenbusses
2,048 Mbit pro Sekunde oder ein Verfahren daran beträgt.at
a preferred embodiment
the subscriber line card according to the invention
is
the number of bits in the TDM frame is 256 bits and the sampling frequency
8 KHz, so the total transmission capacity of the voice data bus
2.048 Mbit per second or a procedure is.
Im
Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Datenübertragung
von Sprachdaten zur Erläuterung erfindungswesentlicher
Merkmale beschrieben.in the
Other preferred embodiments
the method according to the invention
for data transmission
of speech data for explanation essential to the invention
Features described.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 eine
Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik; 1 a subscriber line card according to the prior art;
2 ein
Blockschaltbild zur Erläuterung des
Aufbaus einer Telefonverbindung einer herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarte; 2 a block diagram for explaining the structure of a telephone connection of a conventional subscriber line card;
3 die
Datenstruktur eines Voice over IP-Datenpakets nach dem Stand der
Technik; 3 the data structure of a prior art Voice over IP data packet;
4 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Nachteile von herkömmlichen
Teilnehmeranschlusskarten; 4 a diagram for explaining the disadvantages of conventional subscriber line cards;
5 eine
modular aufgebaute Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik; 5 a modular subscriber access card according to the prior art;
6 die
Datenstruktur eines Sprachdatenpakets, das zerlegt in Zeitschlitzen
mittels eines Verfahren zur Datenübertragung übertragen wird, wie es in der
Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschrieben ist; 6 the data structure of a voice data packet, which is transmitted in disassembled time slots by means of a method for data transmission, as described in the German patent application DE 10 2004 004 878 A1 is described;
7 ein
Diagramm zur Erläuterung
von Nachteilen des Verfahrens zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen,
wie es in der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878 A1 beschrieben
ist; 7 a diagram for explaining disadvantages of the method for data transmission of voice data packets, as in the German patent application DE 10 2004 004 878 A1 is described;
8 ein
Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte; 8th a block diagram of a first embodiment of the subscriber line card according to the invention;
9 ein
Diagramm eines TDM-Zeitrahmens, wie er in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet wird; 9 a diagram of a TDM time frame, as used in a particularly preferred embodiment of the method according to the invention;
10 eine
bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte; 10 a preferred embodiment of the subscriber access card according to the invention;
11 ein
Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte; 11 a block diagram of a second embodiment of the subscriber access card according to the invention;
12 ein
Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte; 12 a block diagram of a third embodiment of the subscriber access card according to the invention;
13 Signalzeitdiagramm
zur Erläuterung der
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen; 13 Signal timing diagram for explaining the operation of the method according to the invention for data transmission of voice data packets;
14 ein
weiteres Signalzeitdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen; 14 a further signal timing diagram for explaining the operation of the method according to the invention for the transmission of voice data packets;
15 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen. 15 a diagram for explaining the operation of the method according to the invention for the transmission of voice data packets.
8 zeigt
den schaltungstechnischen Aufbau einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 zum
Anschluss von Teilnehmerendgeräten
an ein Datennetzwerk 2. Bei dem Datennetzwerk 2 handelt
es sich vorzugsweise um das Internet. Die Teilnehmeranschlusskarte 1 weist
einen Netzwerkprozessor 3 auf, der über ein Netzwerkinterface 4 an
das Datennetzwerk 2 angeschlossen ist. Das Netzwerkinterface
bzw. das Backplane-Interface 4 dient zum Austausch von Ethernet-
bzw. Utopia-Datenpaketen mit dem Datennetzwerk 2. 8th shows the circuit construction of a first embodiment of the subscriber line card according to the invention 1 for connecting subscriber terminals to a data network 2 , On the data network 2 it is preferably the Internet. The subscriber line card 1 has a network processor 3 on that over a network interface 4 to the data network 2 connected. The network interface or the backplane interface 4 is used to exchange Ethernet or Utopia data packets with the data network 2 ,
Die
erfindungsgemäße Teilnehmeranschlusskarte 1 ist
bei der in 8 dargestellten bevorzugten
Ausführungsform
modular aufgebaut. Dabei umfasst die Teilnehmeranschlusskarte 1 ein Netzwerkmodul 5 und
mehrere Teilnehmermodule 6-1, 6-2. Bei dem in 6 dargestellten
Beispiel sind lediglich zwei Teilnehmermodule 6-1, 6-2 dargestellt. Die
Anzahl der Teilnehmermodule 6-i ist bei alternativen Ausführungsformen
höher.
Das Netzwerkmodul 5 und die Teilnehmermodule 6-i sind
zusammen eine Teilnehmeranschlusskarte 1.The subscriber access card according to the invention 1 is at the in 8th illustrated preferred embodiment modular. The subscriber connection card covers this 1 a network module 5 and several subscriber modules 6-1 . 6-2 , At the in 6 example shown are only two subscriber modules 6-1 . 6-2 shown. The number of subscriber modules 6-i is higher in alternative embodiments. The network module 5 and the participant modules 6-i are together a subscriber line card 1 ,
In
jedem Teilnehmermodul 6-i ist ein Sprachsignalprozessor 7-i zur
Sprachsignalverarbeitung vorgesehen. Der Netzwerkprozessor 3,
der sich auf dem Netzwerkmodul 5 befindet ist über einen
gemeinsamen Steuerbus 8 mit allen Sprachsignalprozessoren 7-i der
Teilnehmeranschlusskarte 1 verbunden. Jedes Teilnehmermodul 6-1 weist
eine erste Steckverbindung 9-1 zum Anschluss an den gemeinsamen
Steuerbus 8 auf. Darüber
hinaus ist der Netzwerkprozessor 3 bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 über einen
separaten Sprachdatenbus 10 an alle Sprachsignalprozessoren 7-i über Steckverbindungen 11-i angeschlossen. Zwischen
dem jeweili gen Sprachsignalprozessor 7-i und der zugehörigen Steckverbindung 11-i eines
Teilnehmermoduls 6-i ist vorzugsweise eine Treiberschaltung 12-i vorgesehen.
Bei dem Sprachdatenbus 10 handelt es sich vorzugsweise
um einen TDM-Datenbus.In each participant module 6-i is a voice signal processor 7-i intended for speech signal processing. The network processor 3 who is up the network module 5 is located via a common tax bus 8th with all speech signal processors 7-i the subscriber line card 1 connected. Each participant module 6-1 has a first connector 9-1 for connection to the common control bus 8th on. In addition, the network processor 3 in the subscriber access card according to the invention 1 via a separate voice data bus 10 to all speech signal processors 7-i via plug connections 11-i connected. Between the respec language signal processor 7-i and the associated connector 11-i a subscriber module 6-i is preferably a driver circuit 12-i intended. In the voice data bus 10 it is preferably a TDM data bus.
Die
Sprachsignalprozessoren 7-i sind ihrerseits über mehrere
parallel vorgesehene Teilnehmerports 13-i an Telefonendgeräte 14-i anschließbar. Bei dem
in 8 dargestellten Beispiel wird der Sprachsignalprozessor 7-1 des
ersten Teilnehmermoduls 6-1 an K1 Teilnehmerendgeräte angeschlossen
und der Sprachsignalprozessor 7-2 des zweiten Teilnehmermoduls 6-2 an
K2 Teilnehmerendgeräte.
Jedes Teilnehmerport 13 enthält eine SLIC-Schaltung zum Anschluss
eines Telefonendgeräts.
Darüber
hinaus weist jedes Teilnehmerport 13 einen Analog/Digital-Wandler
zur Umwandlung eines analogen Sprachsignals in Sprachdaten und einen
Digital/Analog-Wandler zur Umwandlung von Sprachdaten in ein analoges
Sprachsignal auf. Die von einem Teilnehmerendgerät 14 über die
SLIC-Schaltung empfangenen Sprachdaten werden von dem Analog/Digital-Wandler des Teilnehmerports 13 zu
Sprachdaten umgewandelt und an den zugehörigen digitalen Signalprozessor 7 abgegeben.
Umgekehrt werden die von dem digitalen Signalprozessor 7 empfangenen Sprachdaten
durch den Digital/Analog-Wandler des Teilnehmerports 13 in
ein Sprachsignal umgewandelt und über die SLIC-Schaltung an das
analoge Teilnehmerendgerät 14 abgegeben.The speech signal processors 7-i are in turn via several parallel provided subscriber ports 13-i to telephone terminals 14-i connected. At the in 8th The example shown is the speech signal processor 7-1 of the first subscriber module 6-1 connected to K1 subscriber terminals and the voice signal processor 7-2 of the second subscriber module 6-2 to K2 subscriber terminals. Each participant port 13 includes a SLIC circuit for connecting a telephone terminal. In addition, each participant's port assigns 13 an analog / digital converter for converting an analog voice signal into voice data and a digital / analog converter for converting voice data into an analog voice signal. The one from a subscriber terminal 14 Voice data received via the SLIC circuit is provided by the analog-to-digital converter of the subscriber port 13 converted to voice data and to the associated digital signal processor 7 issued. Conversely, those of the digital signal processor 7 received voice data through the digital / analog converter of the subscriber port 13 converted into a voice signal and the SLIC circuit to the analog subscriber terminal 14 issued.
Bei
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 sind
die Sprachsignalprozessoren 7-i über zwei getrennte Busse mit
dem Netzwerkprozessor 3 verbunden. Dabei ist der Steuerbus 8 zur Übertragung
von Steuerdaten vorgesehen, die dem Aufbau von Telefonverbindungen
zwischen Teilnehmerendgeräten
dienen. Diese Steuer- bzw. Signalisierungsdaten werden bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 separat
von den Sprachdaten auf dem Steuerbus 8 übertragen.In the subscriber access card according to the invention 1 are the speech signal processors 7-i over two separate buses with the network processor 3 connected. This is the tax bus 8th provided for the transmission of control data, which serve the construction of telephone connections between subscriber terminals. This control or signaling data are in the subscriber access card according to the invention 1 separate from the voice data on the control bus 8th transfer.
Für die Übertragung
der Sprachdatenpakete (SDP) zwischen dem Netzwerkprozessor 3 und
den Sprachsignalprozessoren 7-i ist erfindungsgemäß ein eigenständiger separater
Sprachdatenbus 10 vorgesehen. Der Sprachdatenbus 10 ist
vorzugsweise ein TDM-Datenbus und verbindet ein TDM-Interface des
Netzwerkprozessors 3 mit den TDM-Treiberschaltungen 12-i der
verschiedenen Teilnehmermodule 6-i über die Steckverbindungen 11-i.For the transmission of voice data packets (SDP) between the network processor 3 and the speech signal processors 7-i is according to the invention an independent separate voice data bus 10 intended. The voice data bus 10 is preferably a TDM data bus and connects a TDM interface of the network processor 3 with the TDM driver circuits 12-i of the different participant modules 6-i over the plug connections 11-i ,
Durch
die Trennung der Signalisierungs- bzw. Steuerdaten von den Sprachdaten
ist es möglich,
die Anzahl der aktiven Teilnehmerports 13 innerhalb einer
Teilnehmeranschlusskarte 1 zu erhöhen, ohne dass die zulässige maximale
Verzögerungszeit Vmax überschritten
wird. Der TDM-Datenbus 10 umfasst vier Leitungen, nämlich eine
FCS-Leitung, eine Taktleitung (CLK), eine Dateneingabeleitung (Din) zur Übertragung
von Sprachdaten ausgehend von dem Netzwerkprozessor 3 stromabwärts (downstream)
zu den Sprachsignalprozessoren 7-i und eine Datenausgabeleitung
(Dout) zur Übertragung von Daten, ausgehend
von den digitalen Signalprozessoren 7-i stromaufwärts (upstream)
hin zu dem Netzwerkprozessor 3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist
das FSC-Signal eine Taktfrequenz von 8 kHz auf. Auf den Datenübertragungsleitungen
des TDM-Busses 10 (Din, Dout) werden
dabei vorzugsweise die Daten in Zeitschlitzen (TS) (Time Slots)
von jeweils 8 Bit mit einer Datenübertragungsrate von 64 Kbit
pro Sekunde zwischen dem Netzwerkprozessor 3 und den digitalen
Signalprozessoren 7-i ausgetauscht. Der Steuerbus 8 bzw.
das Mikrocontrollerinterface 8 ist entweder seriell oder
parallel aufgebaut. Bei einer bevorzugten seriellen Implementierung
umfasst der Steuerbus 8 zum Beispiel lediglich drei oder vier
Steuerleitungen.By separating the signaling or control data from the voice data, it is possible to determine the number of active subscriber ports 13 within a subscriber access card 1 increase without the permissible maximum delay time V max is exceeded. The TDM data bus 10 comprises four lines, namely an FCS line, a clock line (CLK), a data input line (D in ) for transmitting voice data from the network processor 3 downstream to the speech signal processors 7-i and a data output line (D out ) for transmitting data from the digital signal processors 7-i upstream to the network processor 3 , In a preferred embodiment, the FSC signal has a clock frequency of 8 kHz. On the data transmission lines of the TDM bus 10 (D in , D out ) are preferably the data in time slots (TS) (time slots) of 8 bits each with a data transfer rate of 64 Kbit per second between the network processor 3 and the digital signal processors 7-i replaced. The tax bus 8th or the microcontroller interface 8th is either serial or parallel. In a preferred serial implementation, the control bus comprises 8th for example, only three or four control lines.
9 zeigt
ein Diagramm eines TDM-Zeitrahmens, wie er bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen verwendet wird. 9 zeigt
einen TDM-Zeitrahmen eines 2- MegaBit
Systems, wobei der TDM-Zeitrahmen eine Dauer von 125 μs hat und
32 Zeitschlitze TS enthält.
Die Zeitschlitze TS sind von 0–31
nummeriert und weisen jeweils 8 Bit auf. Ein TDM-Zeitrahmen, wie
er in 9 dargestellt ist, umfasst 32 × 8 Bit, d. h. 256 Bit, wobei
der TDM-Zeitrahmen 8000 mal pro Sekunde wiederholt wird. Daraus
ergibt sich eine Übertragungsbitrate
bzw. Übertragungskapazität K wie
folgt: K = n·f,wobei
- n
- die Anzahl der Bits
pro TDM-Zeitrahmen und
- f
- die Wiederholrate
des TDM-Zeitrahmens ist.
9 shows a diagram of a TDM time frame, as used in a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for the transmission of voice data packets. 9 shows a TDM time frame of a 2 MegaBit system where the TDM time frame has a duration of 125 μs and contains 32 timeslots TS. The time slots TS are numbered 0-31 and each have 8 bits. A TDM timeframe, as in 9 comprises 32 × 8 bits, ie 256 bits, with the TDM time frame being repeated 8,000 times per second. This results in a transmission bit rate or transmission capacity K as follows: K = n · f, in which - n
- the number of bits per TDM time frame and
- f
- is the repetition rate of the TDM time frame.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses somit 8000·256 Bit/sec = 2,048 MBit/sec
oder ein Vielfaches davon.at
a preferred embodiment
is
the transmission capacity K of
serial voice data bus thus 8000 × 256 bits / sec = 2.048 MBit / sec
or a multiple of it.
10 zeigt
einen Teil der Teilnehmeranschlusskarte 1 gemäß der Erfindung.
Der Netzwerkprozessor 3 ist an M Sprachsignalprozessoren 7 angeschlossen,
die jeweils mehrere Teilnehmerports aufweisen. Bei dem in 10 gezeigten
Beispiel weist der erste Signalprozessor 7-1 N1 Teilnehmerports,
der zweite Signalprozessor 7-2 N2 Teilnehmerports und der
dritte Signalprozessor NM Teilnehmerports
auf. 10 shows a part of the participants circuit card 1 according to the invention. The network processor 3 is at M speech signal processors 7 connected, each having multiple subscriber ports. At the in 10 shown example, the first signal processor 7-1 N1 participant ports, the second signal processor 7-2 N2 subscriber ports and the third signal processor N M subscriber ports on.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen SDP werden die auf dem Sprachdatenbus 10 zwischen den
Sprachsignalprozessoren 7 und dem Netzwerkprozessor 3 auszutauschenden
Sprachdatenpakete SDP unter Ausnutzung der gesamten Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses übertragen.
Dabei wird die gesamte Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses 10 an denjenigen bzw. diejenigen
Sprachsignalprozessoren 7 dynamisch zugeteilt für die ein
Sprachdatenpaket SDP zur -Datenübertragung
bereit steht.In the method for data transmission of voice data packets SDP according to the invention, those on the voice data bus 10 between the speech signal processors 7 and the network processor 3 to be exchanged voice data packets SDP using the entire transmission capacity K of the serial voice data bus. In this case, the entire transmission capacity K of the serial voice data bus 10 at those or those speech signal processors 7 allocated dynamically for which a voice data packet SDP is ready for data transmission.
Bei
der in 8 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 enthält der Netzwerkprozessor 3 hierzu
eine Einheit 15, die die dynamische Zuteilung der gesamten Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses 10 vornimmt. Die Zuteilung
bzw. Arbitrierung folgt entsprechend dem Übertragungsbedarf der verschiedenen
Sprachsignalprozessoren 7. Bei der in 8 dargestellten
ersten Ausführungsform
erfolgt die Zuteilung der Übertragungskapazität K zentral.
Hierzu erhält
der Netzwerkprozessor 3, in einer ersten Variante die Bedarfsanforderung
der Sprachsignalprozessoren 7 über den Steuerbus 8,
d. h. über
Steuersignalleitungen. Bei einer alternativen Variante erhält die Arbitrierungseinheit 15 innerhalb des
Netzwerkprozessors 3 die Bedarfsanforderung von den Sprachsignalprozessoren 7 als
Nachrichtenpakete über
den seriellen Sprachdatenbus 10. Diese Nachrichtenpakete
weisen vorzugsweise eine besondere Kennung auf, sodass die Arbitrierungseinheit 15 sie
als Nachrichtenpakete zur Übertragung von
Bedarfsanforderungen erkennen kann.At the in 8th illustrated first embodiment of the subscriber access card according to the invention 1 contains the network processor 3 this one unit 15 , the dynamic allocation of the total transmission capacity K of the serial voice data bus 10 performs. The arbitration follows according to the transmission requirements of the various voice signal processors 7 , At the in 8th shown first embodiment, the allocation of the transmission capacity K takes place centrally. The network processor receives this 3 , In a first variant, the demand request of the speech signal processors 7 via the tax bus 8th , ie via control signal lines. In an alternative variant, the arbitration unit receives 15 within the network processor 3 the demand request from the voice signal processors 7 as message packets over the serial voice data bus 10 , These message packets preferably have a special identifier, so that the arbitration unit 15 recognize them as message packets for transferring demand requests.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Datenübertragung
Upstream, d. h. von den Sprachsignalprozessoren 7 hin zu
dem Netzwerkprozessor 3, mittels dynamischer Zuteilung
der zur Verfügung
stehenden gesamten Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses 10. Demgegenüber erfolgt
bei einer bevorzugten Ausführungsform
die Datenübertragung
Downstream, d. h. von dem Netzwerkprozessor 3 hin zu den
Sprachsignalprozessoren 7, indem man die von dem Netzwerkprozessor 3 zu
versendenen Sprachdatenpakete an alle Sprachsignalprozessoren 7,
die den Sprachdatenbus 10 überwachen, sendet, wobei jeder
Sprachsignalprozessor 7 ein auf dem Sprachdatenbus 10 von
dem Netzwerkprozessor 3 ausgesendetes Sprachdatenpaket
SDP dekodiert dessen Verwaltungs- bzw. Header-Daten und die darin
angegebene Portnummer mit der eigenen Portnummer vergleicht. Erst
wenn die beiden Kennungen übereinstimmen,
verarbeitet der Sprachsignalprozessor 7 das für ihn bestimmte
Sprachdatenpa ket SDP. Erfolgt die Zuteilung bzw. Arbitrierung, wie
bei der in 8 dargestellten ersten Ausführungsform,
zentral durch eine in dem Netzwerkprozessor 3 vorgesehene
Arbitrierungseinheit 15 bestehen verschiedene Möglichkeiten
der Kanalzuteilung. Eine mögliche
Kanalzuteilungsstrategie besteht darin, die gesamte Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses jedem Sprachsignalprozessor 7 der
einen Bedarf zur Datenübertragung
hat, nacheinander zuzuteilen. Polling bezeichnet die zyklische Abfrage
durch die Arbitrierungseinheit. Die Bedarfsanforderung der Sprachsignalprozessoren erfolgt
dabei beispielsweise mittels Steuersignalen über den Steuersignalbus 8,
beispielsweise mittels Interrupt-Anforderungen,
oder mittels Polling.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the data transmission takes place upstream, that is to say from the speech signal processors 7 to the network processor 3 , by means of dynamic allocation of the available total transmission capacity K of the serial voice data bus 10 , In contrast, in a preferred embodiment, data transmission is downstream, ie, by the network processor 3 towards the speech signal processors 7 by getting the ones from the network processor 3 to send voice data packets to all voice signal processors 7 that the voice data bus 10 monitor, send, with each voice signal processor 7 one on the voice data bus 10 from the network processor 3 transmitted voice data packet SDP decodes its management or header data and compares the specified port number with its own port number. Only when the two identifiers match does the speech signal processor process 7 the language data packet SDP intended for him. If the allocation or arbitration takes place, as with the in 8th illustrated first embodiment, centrally by a in the network processor 3 provided arbitration unit 15 There are different possibilities of channel allocation. One possible channel allocation strategy is to transfer the total transmission capacity K of the serial voice data bus to each voice signal processor 7 which has a need for data transmission, sequentially. Polling refers to the cyclic polling by the arbitration unit. The requirement requirement of the speech signal processors is effected, for example, by means of control signals via the control signal bus 8th , for example by means of interrupt requests, or by means of polling.
Bei
der in 11 dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 erfolgt
die Arbitrierung der Übertragungskapazität K dezentral
durch Arbitrierungseinheiten 16-i innerhalb der Sprachsignalprozessoren 7-i.
Die Bedarfsanforderungen werden bei einer ersten Variante über den
Steuersignalbus 8 zwischen den Arbitrierungseinheiten 16-i der
Sprachsignalprozessoren 7-i ausgetauscht.At the in 11 illustrated embodiment of the subscriber access card according to the invention 1 the arbitration of the transmission capacity K is performed decentralized by arbitration units 16-i within the speech signal processors 7-i , The requirements requirements are in a first variant via the control signal bus 8th between the arbitration units 16-i the speech signal processors 7-i replaced.
12 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1. Bei
dieser Ausführungsform
weist die Teilnehmeranschlusskarte 1 einen zusätzlichen
Arbitrierungscontroller bzw. Arbitrierungprozessor 17 auf.
Durch Vorsehen eines zusätzlichen
Arbitrierungscontroller 17 werden die Sprachsignalprozessoren 7 bzw.
der Netzwerkprozessor 3 bezüglich der Arbitrierung entlastet. 12 shows a third embodiment of the subscriber access card according to the invention 1 , In this embodiment, the subscriber access card 1 an additional arbitration controller or arbitration processor 17 on. By providing an additional arbitration controller 17 become the speech signal processors 7 or the network processor 3 relieved of arbitration.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Netzwerkprozessor 3 durch einen generischen Netzwerkprozessor
gebildet oder beispielsweise durch einen dedizierten Netzwerkprozessor
oder Line-Card Controller (z. B. ConverGateTM).In a preferred embodiment, the network processor becomes 3 formed by a generic network processor or for example by a dedicated network processor or line card controller (eg ConverGate ™ ).
Die
digitalen Signalprozessoren 7 werden beispielsweise durch
einen Vinetic-Signalprozessor gebildet.The digital signal processors 7 are formed for example by a Vinetic signal processor.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Übertragen
vom Sprachdatenpaketen ist für
unterschiedliche Netzwerkprotokolle einsetzbar. Die übertragenen
Sprachdatenpakete SDP weisen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine vorbestimmte Anzahl n von Abtastwerten eines abgetasteten Sprachsignals
auf. Die Anzahl der Nutzdaten innerhalb des Sprachdatenpakets SDP
ist somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
konstant. Bei den Sprachdatenpaketen SDP kann es sich auch um sogenannte
ATM-Zellen handeln.
Für die
Anwendung Voice over IP (VOIP) ist der Protokoll-Stack RTP over UTP
over IP over Ethernet, wobei die Sprachdatenpakete SDP, die zwischen
dem Sprachsignalprozessor 7 und dem Netzwerkprozessor 3 ausgetauscht werden,
beispielsweise RTP oder RTP over UTP over IP Sprachdatenpakete sind.
Bei der Anwendung Voice over ATM VoATM werden die Sprachdatenpakete
beispielsweise durch AAL2 Minizellen oder einem vergleichbaren Datenformat
gebildet. Sprachdatenpakete SDP weisen beispielsweise den in 6 dargestellten
Ausfbau auf. Im Gegensatz zu dem in der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 004 878
A1 beschriebenen Übertragungsverfahren
werden die Sprachdatenpakete SPD allerdings bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Datenübertragung
nicht über
Zeitschlitze TS zerlegt übertragen sondern
zur Ausnutzung der gesamten Übertragungskapazität K des
seriellen Sprachdatenbusses 10 zusammenhängend in
einem Übertragungsschritt.The inventive method for transmitting the voice data packets can be used for different network protocols. In the method according to the invention, the transmitted voice data packets SDP have a predetermined number n of samples of a sampled voice signal. The number of user data within the voice data packet SDP is thus in the inventive method constant. The voice data packets SDP can also be so-called ATM cells. For the application Voice over IP (VOIP) is the protocol stack RTP over UTP over IP over Ethernet, whereby the language data packets SDP, which between the speech signal processor 7 and the network processor 3 For example, RTP or RTP over UTP over IP voice data packets are. In the Voice over ATM VoATM application, the voice data packets are formed, for example, by AAL2 minicells or a comparable data format. Speech data packets SDP have, for example, the in 6 shown on completion. In contrast to the German patent application DE 10 2004 004 878 A1 However, in the inventive method for data transmission, the voice data packets SPD are not transmitted disassembled over time slots TS but for the utilization of the entire transmission capacity K of the serial voice data bus 10 connected in a transfer step.
13 dient
zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen. Bei dem dargestellten Beispiel werden RTP-Datenpakete von verschiedenen
Sprachsignalprozessoren A, B, C über
einen TDM-Datenbus übertragen.
RTP-Datenpakete haben eine Länge
von 92 Bytes, wobei die Nutzdaten 80 Bytes umfassen und die Header-Daten bzw.
Verwaltungsdaten aus 12 Bytes bestehen. Jeder TDM-Datenrahmen bei
einer Übertragung über einen
TDM-Bus hat eine Dauer von 125 μs,
wobei (im Fall von einem 2,048 Mbit/s-Rahmen) in jedem TDM-Datenrahmen
Platz für
32 Bytes ist. Dementsprechend beträgt die Dauer zur Übertragung
eines RTP-Datenpaketes 92 Bytes/32 Bytes × 125 μs = 359 μs = 0,359 ms. Da das Sprachdatenpaket,
welches 92 Bytes umfasst, insgesamt, d. h. nicht zerlegt in Zeitschlitze
TS, übertragen
wird, ist die Übertragungszeit ÜZ mit 0,359
ms sehr gering. Dies hat zur Folge, dass die Latenzzeit für die Datenübertragung über den
seriellen Sprachdatenbus 10 nur sehr geringfügig erhöht wird.
Jeder Sprachsignalprozessor 7 generiert aus den abgetasteten
Sprachdaten ein Sprachdatenpaket SDP, welches für eine Upstream-Datenübertragung
hin zu dem Netzwerkprozessor 3 bereit steht. Die Zeit die
ein digitaler Sprachsignalprozessor 7 für das Generieren bzw. Zusammenstellen
eines derartigen Sprachdatenpakets SDP benötigt beträgt etwa 10 ms. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen SDP ist somit die Übertragungszeit ÜZ mit etwa
0,359 ms erheblich geringer als die Akkumulationszeit AZ zum Aufbau
der Sprachdatenpakete SDP, die in einer Größenordnung von 10 ms liegen. 13 serves to illustrate the operation of the method according to the invention for data transmission of voice data packets. In the illustrated example, RTP data packets are transmitted from different voice signal processors A, B, C over a TDM data bus. RTP data packets are 92 bytes in length, the payload data being 80 bytes and the header data being 12 bytes. Each TDM frame when transmitted over a TDM bus has a duration of 125 μs, with space for 32 bytes (in the case of a 2.048 Mbit / s frame) in each TDM frame. Accordingly, the duration for transmitting an RTP data packet is 92 bytes / 32 bytes × 125 μs = 359 μs = 0.359 ms. Since the voice data packet, which comprises 92 bytes, in total, that is not broken down into time slots TS, is transmitted, the transmission time ÜZ is very small at 0.359 ms. As a result, the latency for data transmission over the serial voice data bus 10 only very slightly increased. Each speech signal processor 7 generates from the sampled voice data a voice data packet SDP, which is for an upstream data transmission to the network processor 3 is ready. The time a digital voice signal processor 7 is required for generating or compiling such a voice data packet SDP is about 10 ms. In the method according to the invention for transmitting voice data packets SDP, the transmission time ÜZ of approximately 0.359 ms is thus considerably lower than the accumulation time AZ for setting up the voice data packets SDP which are of the order of 10 ms.
14 verdeutlicht
die Übertragung
von Sprachdatenpaketen SDP von drei verschiedenen Sprachsignalprozessoren
A, B, C. Aus 14 wird deutlich, dass die Übertragungszeit ÜZ zur Übertragung
des Sprachdatenpaketes SDP in jedem Fall erheblich geringer ist
als die Akkumulationszeit AZ zum Zusammenstellen des Sprachdatenpaketes
SDP. Es kommt daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur in seltenen
Fällen
zu einer Kollision zwischen verschiedenen Sprachsignalprozessoren 7,
die Sprachdatenpakete hin zu dem Netzwerkprozessor 3 senden
möchten. 14 illustrates the transmission of voice data packets SDP from three different voice signal processors A, B, C. Off 14 It is clear that the transmission time ÜZ for transmitting the voice data packet SDP in each case is considerably less than the accumulation time AZ for assembling the voice data packet SDP. It is therefore in the inventive method only in rare cases to a collision between different speech signal processors 7 , the voice data packets to the network processor 3 want to send.
Bei
der Datenübertragung
Upstream von den Sprachsignalprozessoren 7 hin zu dem Netzwerkprozessor 3 generiert
ein Sprachsignalprozessor 7 für den eine Telefonverbindung über den
Steuerbus aufgebaut worden ist, ein Sprachdatenpaket mit beispielsweise
80 Byte Nutzdaten aus dem abgetasteten analogen Telefonsignal. Anschließend überwacht der
Sprachsignal prozessor den seriellen Sprachdatenbus 10 dahingehend,
ob dieser zur Datenübertragung
frei ist. Ist der serielle Datenbus 10 frei zur Datenübertragung
sendet der digitale Signalprozessor 7 das komplette Sprachdatenpaket
SDP in mehreren TDM-Zeitrahmen, die jeweils beispielsweise 125 μs Dauer aufweisen.
Wenn der Datenbus 10 nicht frei ist, wartet der Sprachsignalprozessor 7.In the data transmission upstream of the speech signal processors 7 to the network processor 3 generates a speech signal processor 7 for which a telephone connection has been established via the control bus, a voice data packet with, for example, 80 bytes of user data from the sampled analog telephone signal. Subsequently, the voice signal processor monitors the serial voice data bus 10 as to whether this is free for data transmission. Is the serial data bus 10 Free for data transmission sends the digital signal processor 7 the complete voice data packet SDP in several TDM time frames, each having for example 125 μs duration. If the data bus 10 is not free, waiting for the voice signal processor 7 ,
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich bei dem seriellen Sprachdatenbus 10 um einen
Open Drain-Datenbus,
bei der derjenige Signalprozessor 7 im Falle einer Kollision
das Übertragungsrecht
erhält,
der die erste 0 in seinem Header bzw. Verwaltungsdaten aufweist,
sowie dies bei dem bekannten HDLC-Protokoll, das häufig für reine
Datenübertragung
verwendet wird, der Fall ist. Die Open Drainverbindung erfolgt mittels
sogenannten Pull Up-Widerstände. Die
digitalen Sprachsignalprozessoren 7 werden mit der höchsten Taktrate
mit der die Teilnehmeranschlusskarte arbeitet geleitet, wenngleich
die Datenrate des Sprachsignalprozessor 7 im Normalfall
wesentlich geringer ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen SDP lässt
sich mit relativ geringen technischen Aufwand mittels einer Arbitrierungsschaltung,
die beispielsweise als Standard CMOS-Logikschaltung implementierbar
ist, realisieren. Wegen der Minimierung der Latenzzeit bietet darüberhinaus
das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Teilnehmeranschlusskarte 1 den
Vorteil der Skalierbarkeit. Dies bedeutet, dass die Interface-Schaltung bzw. die
Teilnehmeranschlusskarte 1 es erlaubt die Anzahl der Sprachkanäle zu erhöhen, ohne
dass mehr Bandbreite bzw. Übertragungskapazität K benötigt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 ist
es daher möglich,
diese durch Hinzufügen
eines weiteren digitalen Signalprozessors 7, der an die
beiden Busse 8, 10 angeschlossen wird, beliebig
zu erweitern. Darüber
hinaus ist es möglich,
bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 diese im
laufenden Betrieb zu erweitern, ohne die übrigen Datenübertragungskanäle zu stören (Hot-Pluggability).In a preferred embodiment, the serial voice data bus is 10 around an open drain data bus, in which the signal processor 7 in the event of a collision receives the transmission right having the first 0 in its header or management data, as is the case with the known HDLC protocol, which is often used for pure data transmission. The open drain connection takes place by means of so-called pull-up resistors. The digital speech signal processors 7 are routed at the highest clock rate with which the subscriber line card operates, although the data rate of the voice signal processor 7 normally much lower. The inventive method for data transmission of voice data packets SDP can be realized with relatively little technical effort by means of an arbitration circuit, which can be implemented, for example, as a standard CMOS logic circuit. In addition, because of the minimization of the latency, the method according to the invention and the subscriber access card according to the invention offers 1 the advantage of scalability. This means that the interface circuit or the subscriber line card 1 it allows to increase the number of voice channels without requiring more bandwidth or transmission capacity K. In the subscriber access card according to the invention 1 It is therefore possible to do this by adding another digital signal processor 7 who is on the two buses 8th . 10 is connected, expand as desired. In addition, it is possible at the invent According to the invention subscriber card 1 to expand them during operation without disturbing the other data transfer channels (hot-pluggability).
Durch
Minimierung der Latenzzeit der Datenübertragung innerhalb der Teilnehmeranschlusskarte 1 gemäß der Erfindung
wird die gesamte Latenzzeit, wie sie in 15 dargestellt
ist, herabgesenkt. Die Latenzzeit, die durch das Datennetzwerk 2 hervorgerufen
wird, liegt beispielsweise bei 100 ms. Da die Latentzeit insgesamt
bei einer Übertragung
von Sprachsignalen zwischen zwei Teilnehmern 150 ms nicht überschreiten
sollte, darf die Latenzzeit, die durch eine Teilnehmeranschlusskarte 1 hervorgerufen
wird, einen Wert von 25 ms nicht überschreiten ((150 ms–100 ms):2).By minimizing the latency of data transmission within the subscriber access card 1 According to the invention, the total latency, as in 15 is shown lowered. The latency caused by the data network 2 is caused, for example, at 100 ms. Since the total latency should not exceed 150 ms for a transmission of speech signals between two subscribers, the latency allowed by a subscriber access card 1 does not exceed a value of 25 ms (150 ms-100 ms): 2).
Das
erfindungsgemäße Verfahren
macht es möglich
die Latenzzeit der Teilnehmeranschlusskarte 1 auf unter
15 ms herabzusetzen. Dabei setzt sich die Latenzzeit einer Teilnehmeranschlusskarte 1 im
Wesentlichen aus der Verarbeitungszeit, die der digitale Signalprozessor 7 benötigt, der
Zeit für
die Übertragung
der Sprachdatenpakete auf dem seriellen Sprachdatenbus 10 sowie
der Zeit für
die Bearbeitung und Weiterleitung durch den Netzwerkprozessor zusammen.
Bei einer typischen Verarbeitungszeit eines digitalen Signalprozessors 7 von
etwa 10 ms liegt die Latenzzeit zur Übertragung der Sprachdatenpakete
SDP auf dem seriellen Datenbus 10 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bei unter 5 ms, Idealerweise unter 2 ms. Dies wird durch gemeinsame
Ausnutzung der zur Verfügung
stehenden Übertragungskapazität K der
seriellen Sprachdatenbusses 10 durch die verschiedenen
Sprachdatenkanäle
erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist insbesondere zur Datenübertragung
von Sprachdatenpaketen SDP geeignet, da Sprachdaten naturgemäß aus Bursts
bestehen bzw. gehäuft
auftreten. Insbesondere bei der Übertragung
von langen Sprachdatenpaketen SDP kann durch die Ausnutzung der
gesamten zur Verfügung
stehenden Übertragungskapazität K erreicht
werden, dass die Latenzzeit nicht zu hoch wird und auf keinen Fall
10 ms überschreitet.The inventive method makes it possible the latency of the subscriber line card 1 to be reduced to less than 15 ms. This is the latency of a subscriber line card 1 essentially from the processing time that the digital signal processor 7 requires the time to transmit the voice data packets on the serial voice data bus 10 and the time for processing and forwarding by the network processor. For a typical processing time of a digital signal processor 7 of about 10 ms is the latency for transmission of the voice data packets SDP on the serial data bus 10 in the inventive method at less than 5 ms, ideally less than 2 ms. This is done by sharing the available transmission capacity K of the serial voice data bus 10 achieved through the various voice data channels. The inventive method is particularly suitable for data transmission of voice data packets SDP, since voice data naturally consist of bursts or occur frequently. In particular, in the transmission of long voice data packets SDP can be achieved by the utilization of the total available transmission capacity K that the latency is not too high and never exceeds 10 ms.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Übertragung
von Sprachdatenpaketen minimiert somit die Latenzzeit durch optimale
Ausnutzung der zur Verfügung
stehenden Ressourcen, wobei die erfindungsgemäße Teilnehmeranschlusskarte
skalierbar ist und im Betrieb erweiterbar (Hot Pluggability) ist.The
inventive method
for transmission
of voice data packets thus minimizes latency through optimal
Exploitation of available
standing resources, wherein the subscriber access card according to the invention
is scalable and expandable in operation (hot pluggability).
Bei
der vorliegenden Patentanmeldung wurde u. a. eine analoge Teilnehmeranschlusskarte
beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkte, wenn
es um eine andere Teilnehmerkarte handelt, z. B. eine, die die Sprachdaten
von den Teilnehmern in Digitalform (z. B. PCM) empfängt, zum Beispiel
ISDN oder EI/TI (voice-over-TDM PCM).at
the present patent application was u. a. an analog subscriber card
described. The invention is not limited thereto, however
it is another subscriber card, z. One that contains the voice data
received by the participants in digital form (eg PCM), for example
ISDN or EI / TI (voice-over-TDM PCM).
-
11
-
TeilnehmeranschlusskarteSubscriber board
-
22
-
DatennetzwerkData network
-
33
-
NetzwerkprozessorNetwork Processor
-
44
-
Interfaceinterface
-
55
-
NetzwerkmodulNetwork Module
-
66
-
Teilnehmermodulsubscriber module
-
77
-
Digitaler
Signalprozessordigital
signal processor
-
88th
-
Steuerbuscontrol bus
-
99
-
Steckerplug
-
1010
-
SprachdatenbusSprachdatenbus
-
1111
-
Steckerplug
-
1212
-
Treiberdriver
-
1313
-
SLICSLIC
-
1414
-
Telefonphone
