DE10250918A1 - Schaltungsanordnung und Verfahren zum Senden einer letzten Meldung (Dying-Gasp) in ein xDSL-Netz - Google Patents

Schaltungsanordnung und Verfahren zum Senden einer letzten Meldung (Dying-Gasp) in ein xDSL-Netz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem xDSL-Modem zum Verbinden eines xDSL-Netzes und eines lokalen Netzes (z. B. Ethernet) und mit einer Spannungsversorgungsschaltung für das xDSL-Modem, die zumindest einen Spannungseingang und eine Kontrollschaltung für die Eingangsspannung und zumindest eine Pufferkapazität zur Speicherung von Strom aufweist, wobei Sendemittel vorgesehen sind, die im Falle eines Stromausfalles eine letzte Meldung (Dying Gasp Meldung) durch das durch die Pufferkapazität gespeiste xDSL-Modem in das xDSL-Netz versenden. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Stromsparmittel vorgesehen sind zum Beenden oder zumindest Reduzieren des Stromverbrauchs zumindest einer Komponente der Schaltungsanordnung im Falle eines Stromausfalles.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem xDSL-Modem, vorzugsweise einem ADSL-Modem, zum Verbinden eines xDSL-Netzes und eines lokalen Netzes (z.B. Ethernet) und mit einer Spannungsversorgungsschaltung für das xDSL-Modem, die zumindest einen Spannungseingang und eine Kontrollschaltung für die Eingangsspannung und zumindest eine Pufferkapazität zur Speicherung von Strom aufweist, wobei Sendemittel vorgesehen sind, die im Falle eines Stromausfalles eine letzte Meldung (Dying Gasp Meldung) durch das durch die Pufferkapazität gespeiste xDSL-Modem in das xDSL-Netz versenden.
  • In der modernen Datenkommunikation wird vermehrt das DSL-Verfahren oder xDSL-Verfahren (DSL = digital subscriber line) eingesetzt. Unter DSL oder xDSL fallen alle Verfahren zur digitalen breitbandigen Nutzung von Telefonleitungen im Anschlussbereich, wie ADSL, IDSL, RADSL SDSL, HDSL, VDSL und CDSL. Beim xDSL-Verfahren wird beim Teilnehmer ein xDSL-Modem installiert, das über eine Kupferdoppelader der Telefonverkabelung mit einem xDSL-Modem in einer Vermittlungsstelle verbunden ist. Ein solches xDSL-Modem kann weitere Schaltungskomponenten aufweisen, wie Modem-Router und Ethernet-Switch.
  • Bei einem in der Vermittlungsstelle oder beim Teilnehmer eventuell auftretenden Stromausfall sendet entweder das xDSL-Modem der Vermittlungsstelle oder das xDSL-Modem des Teilnehmers an das auf der Gegenseite befindliche xDSL-Modem ein letzte Meldung (Dying-Gasp) und signalisiert der Gegenseite dadurch, dass das xDSL-Modem soeben abgeschaltet wurde. Damit das xDSL-Modem in der Lage ist, diesen Dying-Gasp zu senden, muss das xDSL-Modem einen eventuellen Stromausfall möglichst frühzeitig detektieren können. Weiterhin wird eine gepufferten Notstromversorgung benötigt, die das Modem zum Senden der letzten Meldung mit Strom speist.
  • Da mehrere Schaltungskomponenten innerhalb des xDSL-Modems versorgt werden müssen, ist der zu puffernde Strom relativ hoch.
  • Bisher wurde diese Notstromversorgung für die zu versorgenden Schaltungskomponenten meist durch mehrere Stützkondensatoren mit hoher Pufferkapazität bewerkstelligt.
  • Der Nachteil ist, dass diese Stützkondensatoren zum einen teuer sind und zum anderen aus fertigungstechnischen Gründen einen hohen Platzbedarf haben.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Notstromversorgung eines xDSL-Modems, die es ermöglicht, dass das xDSL-Modem bei einem Stromausfall eine letzte Meldung an das xDSL-Modem der Gegenseite senden kann, so zu verbessern, dass die notwendige Pufferkapazität der Stützkondensatoren reduziert werden kann und dadurch die Anzahl und der Platzbedarf der Stützkondensatoren verringert werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Patentansprüche.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass Schaltungskomponenten des xDSL-Modems, die nicht zur Aussendung der Dying-Gasp benötigt werden, die gepufferte Stromversorgung, z.B. über Ausgleichströme unnötig belasten. Diese Schaltungskomponenten können zum Teil abgeschaltet werden, aber zumindest können diese Schaltungskomponenten mit reduzierter Taktfrequenz betrieben werden.
  • Demgemäss schlagen die Erfinder vor, eine Schaltungsanordnung mit einem xDSL-Modem, vorzugsweise einem ADSL-Modem, zum Verbinden eines xDSL-Netzes und eines lokalen Netzes (z.B. Ethernet) und mit einer Spannungsversorgungsschaltung für das xDSL-Modem, die zumindest eine Spannungseingang und eine Kontrollschaltung für die Eingangsspannung und zumindest eine Pufferkapazität zur Speicherung von Strom aufweist, wobei Sendemittel vorgesehen sind, die im Falle eines Stromausfalles eine letzte Meldung (Dying-Gasp-Meldung) durch das durch die Pufferkapazität gespeiste xDSL-Modem in das xDSL-Netz versenden, dahingehend zu verbessern, dass Stromsparmittel vorgesehen sind zum Beenden oder zumindest Reduzieren des Stromverbrauchs zumindest einer Komponente der Schaltungsanordnung im Falle eines Stromausfalles.
  • Hierdurch wird erreicht, dass der Stromverbrauch von Komponenten der Schaltungsanordnung, die nicht zum Senden der letzen Meldung benötigt werden, wesentlich reduziert wird. Falls Komponenten ganz abgeschaltet werden können, wird deren Stromverbrauch ganz beendet. Auf diese Weise kann zum Beispiel der Stromverbrauch eines xDSL-Routers und/oder eines Ethernet-Switches geregelt werden.
  • Durch diese Maßnahme kann die in der Pufferkapazität gespeicherte Energie für diejenigen Komponenten der Schaltungsan ordnung, die am Senden der letzten Meldung beteiligt sind, länger zur Verfügung stehen. Gleichzeitig erlaubt diese Strombegrenzung oder Stromabschaltung, dass die Größe der Pufferkapazität gegenüber dem bisherigen Stand der Technik reduziert werden kann.
  • Eine Möglichkeit diese Strombegrenzung bewerkstelligen zu können besteht darin, ein Stromsparmittel, vorzugsweise einen Tristate-Buffer, derart in der Schaltungsanordnung anzuordnen, dass im Falle eines Stromausfalles mindestens eine zum Versenden der Dying-Gasp-Meldung nicht benötigte Komponente der Schaltungsanordnung von der Pufferkapazität elektrisch getrennt wird. Ein Tristate-Buffer kann dabei zum Beispiel Busverbindungen und/oder Signalverbindungen zwischen Komponenten der Schaltungsanordnung, die stromversorgt sind und Komponenten der Schaltungsanordnung, die nicht stromversorgt sind, trennen.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Spannungsversorgungsschaltung einen alle Komponenten der Schaltungsanordnung versorgenden, zentralen DC/DC-Wandler mit hohem Eingangsspannungshub, vorzugsweise zwischen 6 und 28 Volt aufweist. Durch den hohen Eingangsspannungshub wird gewährleistet, dass die Stromversorgung der Komponenten der Schaltungsanordnung über einen großen Spannungsbereich gesichert ist. Auch beim Absinken der Spannung auf die untere Grenze der Eingangsspannung des zentralen DC/DC-Wandlers kann die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers zur Spannungsversorgung der Komponenten der Schaltungsanordnung aufgebracht werden.
  • In der Spannungsversorgungsschaltung kann dem zentralen DC/DC-Wandler zumindest ein weiterer DC/DC-Wandler mit hohem Wirkungsgrad nachgeschaltet werden. Durch den nachgeschalte ten DC/DC-Wandler können von der Ausgangsspannung des zentralen DC/DC-Wandlers abweichende Spannungswerte generiert werden.
  • Die Kontrollschaltung der Spannungsversorgungsschaltung kann eine Power-Fail-Schaltung sein. Die Power-Fail-Schaltung kann in einer Ausführung aus einem programmierbaren Baustein bestehen, der eine Spannungsüberwachungsschaltung aufweist. Dieser Baustein kann entweder beim „kontrollierten Einschalten" der Spannung bei einem oberen Spannungsschwellwert oder im Falle des Absinkens der Spannung bei einem unteren Spannungsschwellwert ein Signal, zum Beispiel ein 0/1-Signal an einem Bausteinausgang liefern. Dieses 0/1-Signal kann als Power-Fail-Signal genutzt werden.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der zumindest einen Pufferkapazität eine Diode vorgeschaltet ist. Diese Diode bewirkt zum Einen eine elektrische Trennung der einzelnen Pufferkapazitäten und zum Anderen kann bei einem Stromausfall in der Schaltungsanordnung der gespeicherte Strom über die Diode zu den Verbrauchern abfließen.
  • Der Pufferkapazität kann zumindest ein Vorwiderstand vorgeschaltet sein. Hierdurch können die Aufladeströme für die Pufferkapazität begrenzt werden und die Pufferkapazität ohne speziellen Netzgeräte strombegrenzend aufgeladen werden.
  • In der Schaltungsanordnung kann zwischen xDSL-Modem und lokalem Netz ein DSL-Router angeordnet sein. Hierdurch kann eine DSL-Verbindung zu mehreren Sub-Netzen aufgebaut werden.
  • Um Ethernet-Anschlüsse verschiedener lokaler Netze an das xDSL-Netz anzubinden, ist es günstig, wenn zwischen xDSL-Modem und Ethernet ein Ethernet-Switch angeordnet ist.
  • Entsprechend dem zugrundeliegenden Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder auch ein Verfahren zum Senden einer letzen Meldung (Dying-Gasp-Meldung) in ein xDSL-Netz vor, welches die Notstromversorgung von Schaltungskomponenten im Fall eines Stromausfalles regelt. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei Unterschreiten eines bestimmten Eingangspannungsschwellwertes eines Spannungseingangs eine Kontrollschaltung ein Signal an eine Power-Fail-Schaltung sendet, wodurch der Stromverbrauch zumindest einer Komponente der Schaltungsanordnung beendet oder zumindest reduziert wird.
  • In dem Verfahren können stromversorgte und nicht stromversorgte Schaltungskomponenten durch Tristate-Buffer elektrisch getrennt werden. Hierdurch kann das Fließen von Ausgleichsströmen zwischen den verschiedenen Schaltungskomponenten der Schaltungsanordnung vermieden werden.
  • Vorteilhafterweise kann bei diesem Verfahren eine Taktfrequenz einer Schaltungskomponente, die nicht zum Senden der letzten Meldung (Dying-Gasp-Meldung) benötigt wird und die nicht abgeschaltet werden kann, abgesenkt werden. Vorzugsweise wird die Taktfrequenz bis auf eine minimal mögliche Frequenz reduziert. So kann beispielsweise durch Abschaltung des Taktes bei einem Ethernet-Switch eine Einsparung des Verbrauchstromes von nahezu 40 Prozent erreicht werden.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • 1: Blockschaltbild einer neuen Schaltungsanordnung.
  • Die 1 zeigt eine besonderen Ausführung der neuen Schaltungsanordnung. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem ADSL-Modem 10, welches mit einem ADSL-Netz 13 verbunden ist. Das ADSL-Modem 10 ist außerdem über einen DSL-Router 11 und einen Ethernet-Switch 12 mit vier Ethernet-Anschlüssen 14 verbunden, an die verschiedene lokale Netze, hier Ethernets, angeschlossen werden können.
  • Über eine Spannungsversorgungsschaltung S wird die Stromversorgung der Komponenten der Schaltungsanordnung gewährleistet. Diese Spannungsversorgungsschaltung S weist einen Spannungseingang 1 für eine 24 Volt Spannungsquelle auf, die die Pufferkapazitäten 6.1 und 6.2 lädt. Den Pufferkapazitäten 6.1 und 6.2 ist jeweils eine Diode 7 vorgeschaltet, die die Stromflussrichtung im Falle eines Stromausfalles vorgibt. Die Dying-Gasp-Pufferkapazität 6.2 wird mittels eines Vorwiderstandes 8 strombegrenzend aufgeladen.
  • Zur Versorgung der verschiedenen Stromverbraucher, wie RDSL-Modem 10, DSL-Router 11 und Ethernet-Switch 12, sind hinter dem Spannungseingang 1 ein zentraler DC/DC-Wandler 2 angeordnet, der die Eingangspannung auf 3,3 Volt transformiert. Dieser DC/DC-Wandler 2 hat einen sehr hohen Eingangsspannungshub von 6 Volt bis 28 Volt. Hierdurch werden auch beim Absinken der Eingangspannung auf 6 Volt am zentralen DC/DC-Wandler 2 ausgangsseitig noch die erforderlichen 3,3 Volt generiert. Diesem zentralen DC/DC-Wandler 2 sind zwei weitere DC/DC-Wandler 3.1 und 3.2 nachgeschaltet. Beide DC/DC-Wandler 3.1 und 3.2 haben eine hohen Wirkungsgrad und generieren aus den am Eingang anliegenden 3,3 Volt einmal eine Spannung von 12 Volt (DC/DC-Wandler 3.1) und einmal eine Spannung von 1,5 Volt (DC/DC-Wandler 3.2). Durch diese besondere Anordnung der DC/DC-Wandler 2, 3.1 und 3.2 werden im Falle eines Stromausfalles noch wesentliche Komponenten der Schaltungsanordnung so mit Strom versorgt, dass eine letzte Meldung (Dying-Gasp-Meldung) vom ADSL-Modem 10 in das ADSL-Netz 13 gesendet werden kann.
  • Eine Power-Fail-Schaltung mit Power-Fail-Logic 4 misst den Spannungsverlauf am Spannungseingang 1 und sendet bei einem Stromausfall oder beim Absinken der Spannung unter einen vorgegebenen Grenzwert ein Power-Fail-Signal 5 aus.
  • Durch dieses Power-Fail-Signal 5 können die Taktfrequenzen einzelner Komponenten der Schaltungsanordnung zumindest reduziert oder abgeschaltet werden. Hierdurch wird der Stromverbrauch dieser Komponenten zumindest reduziert.
  • So wird durch das eingehende Power-Fail-Signal 5 im Switch-Core 12 der Takt CLK durch ein Schaltelement 16 vollständig abgeschaltet. Im Router-Core 11 veranlasst das eingehende Power-Fail-Signal 5 die CPU 15, wie bei einem eingehenden Interruptbefehl, über einen Timer 17 den Takt CLK zu reduzieren.
  • Außerdem wird durch das eingehende Power-Fail-Signal 5 ein im ADSL-Modem 10 befindlicher Tristate-Buffer 9 angesteuert, der den Ausgang des ADSL-Modems 10 hochohmig schaltet, wodurch eine elektrische Trennung des ADSL-Modems 10 vom Ethernet-Switch 12 und vom DSL-Router 11 bewirkt wird. Der in den Pufferkapazitäten 6.1 und 6.2 gespeicherte Strom reicht dazu aus, dass das ADSL-Modem 10 eine Dying-Gasp-Meldung über das ADSL-Netz 13 an das auf der Gegenseite befindliche Modem senden kann.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Durch die Erfindung wird also eine Schaltungsanordnung für eine Ethernet-xDSL-Verbindung zur Verfügung gestellt, die im Falle eines Stromausfalles ein xDSL-Modem mit ausreichend Strom versorgt, so dass das xDSL-Modem in der Lage ist, eine letzte Meldung in ein xDSL-Netz zu senden. Dabei ist diese Notstromversorgung der Schaltungsanordnung so optimiert, dass die benötigte Stromspeicherkapazität reduziert werden kann und somit Kosten und Platz für das Stromspeichermedium eingespart werden können. Weiterhin wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches es erlaubt, im Falle eines Stromausfalles bestimmte Komponenten einer Schaltungsanordnung für eine Ethernet-xDSL-Verbindung optimiert mit Strom zu versorgen.
  • Liste der verwendeten Abkürzungen und Fachbegriffe:
    ADSL asymmetrical digital subscriber line
    DSL digital subscriber line
    Dying Gasp letzte Meldung (bei einem Stromausfall)
    Ethernet lokales Netz
    Power-Fail-Logic Spannungsüberwachung
    Power-Fail-Schaltung Spannungsüberwachungsschaltung
    Router Verbindung zum Ethernet
    Tristate-Buffer Baustein, der Ausgänge und Eingänge hochohmig schalten kann
    • S
    Spannungsversorgungsschaltung
    1
    Spannungseingang: 24 Volt
    2
    zentraler DC/DC-Wandler: 24 Volt/3,3 Volt
    3.1
    erster nachgeschalteter DC/DC-Wandler:
    3,3 Volt/12 Volt
    3.2
    zweiter nachgeschalteter DC/DC-Wandler:
    3,3 Volt/1,5 Volt
    4
    Power-Fail-Schaltung mit Power-Fail-Logic
    5
    Power-Fail-Signal
    6.1
    Pufferkondensator
    6.2
    Dying-Gasp-Pufferkondensator
    7
    Diode
    8
    Vorwiderstand
    9
    Tristate-Buffer
    10
    ADSL-Modem
    11
    DSL-Router
    12
    Ethernet-Switch
    13
    ADSL-Netz
    14
    Ethernet-Anschluss
    15
    CPU
    16
    Schaltelement
    17
    Timer

Claims (12)

  1. Schaltungsanordnung mit – einem xDSL-Modem, vorzugsweise einem ADSL-Modem (10), zum Verbinden eines xDSL-Netzes mit einem lokalen Netz, vorzugsweise einem Intranet, und – einer Spannungsversorgungsschaltung (S) für das xDSL-Modem, die zumindest einen Spannungseingang (1) und eine Kontrollschaltung (4) für die Eingangsspannung und zumindest eine Pufferkapazität (6.1, 6.2) zur Speicherung von Strom aufweist, wobei Sendemittel vorgesehen sind, die im Falle eines Stromausfalles eine letzte Meldung (Dying-Gasp-Meldung) durch das durch die Pufferkapazität (6.2) gespeiste xDSL-Modem in das xDSL-Netz versenden, gekennzeichnet durch Stromsparmittel zum Beenden oder zumindest Reduzieren des Stromverbrauchs zumindest einer Komponente der Schaltungsanordnung im Falle eines Stromausfalles.
  2. Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromsparmittel, vorzugsweise ein Tristate-Buffer (9), derart in der Schaltungsanordnung angeordnet ist, dass im Falle eines Stromausfalles mindestens eine zum Versenden der Dying-Gasp-Meldung nicht benötigte Komponente der Schaltungsanordnung von der Pufferkapazität (6.1, 6.2) elektrisch getrennt wird.
  3. Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungsschaltung (S) einen zentralen, alle Komponenten der Schaltungsanordnung versorgenden DC/DC-Wandler (3.1) mit hohem Eingangsspannungshub, vorzugsweise zwischen 6 und 28 Volt, aufweist.
  4. Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem zentralen DC/DC-Wandler (3.1) zumindest ein weiterer DC/DC-Wandler (3.2) nachgeschaltet ist, der einen hohen Wirkungsgrad und eine andere Ausgangsspannung als der zentrale DC/DC-Wandler aufweist.
  5. Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollschaltung eine Power-Fail-Schaltung (4) ist.
  6. Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Pufferkapazität (6.1, 6.2) eine Diode (7) vorgeschaltet ist.
  7. Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Pufferkapazität (6.1, 6.2) ein Vorwiderstand (8) vorgeschaltet ist, der die Aufladeströme für die Pufferkapazität (6.2) begrenzt.
  8. Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen xDSL-Modem und lokalem Netz ein DSL-Router (11) angeordnet ist.
  9. Schaltungsanordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen xDSL-Modem und lokalem Netz ein Ethernet-Switch (12) angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Senden einer letzen Meldung (Dying-Gasp-Meldung) in ein xDSL-Netz bei einem auftretenden Stromausfall, vorzugsweise in einer Schaltungsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Eingangspannungsschwellwertes eine Kontrollschaltung (4) – ein Signal (5) an eine Power-Fail-Schaltung sendet, wodurch der Stromverbrauch zumindest einer Komponente (11, 12) der Schaltungsanordnung beendet oder zumindest reduziert wird, und – das Senden der letzten Meldung in das xDSL-Netz veranlasst.
  11. Verfahren gemäß Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Strom versorgte Schaltungskomponente von einer nicht mit Strom versorgten Schaltungskomponente durch einen Tristate-Buffer (9) elektrisch getrennt wird.
  12. Verfahren gemäß Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktfrequenz einer Schaltungskomponente, die nicht zum Senden der letzen Meldung (Dying-Gasp-Meldung) benötigt wird und die nicht abgeschaltet werden kann, abgesenkt wird.
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