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Diese
Erfindung betrifft Datenübertragungssysteme
und insbesondere Telefonsysteme, die bei der Bereitstellung von
analogen als auch digitalen Telefondiensten in den Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers die vorhandene althergebrachten analogen
Telefondienstleitungen (plain old telephone service – POTS)
nutzen.
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Dienste integrierende digitale Netze
(ISDN) und insbesondere das Betreiben von analogen und digitalen
Geräten über die
vorhandene Verkabelung in den Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers (Büro,
Haus usw.), der über
einen ISDN-Anschluss mit nur einer einzigen Leitung verfügt.
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ISDN
ist ein von international anerkannten standardmäßigen digitalen Netzwerk-Benutzerschnittstellen
definierter Standard. Das resultierende Netzwerk bietet viele verschiedene
Teilnehmeranschlussleitungen, die Dienste, unter anderem Sprach-,
Daten-, Telefax- und Videodienste, unterstützen können. Es gibt zwei vom CCITT
(International Telegraph and Telephone Consultative Committee) empfohlene
standardmäßige Dienste
integrierende digitale Netzwerk-Schnittstellen für den Benutzerzugriff. Dazu
gehören
der Basisanschluss (basic rate interface, BRI) und ein Primärmultiplexanschluss
(primary rate interface, PRI). Indem diese unterschiedlichen Dienste
in ein einziges Transportsystemmittel integriert werden, wird vermieden,
dass der Anschlussnehmer mehrere Dienste erwerben muss, um seinen
Bedarf an verschiedenen Diensten zu decken. Eine praktische Überlegung
dabei ist, dass ein einziges Transportsystem weniger Aufwand als
die Bereitstellung einer einzelnen Anschlussleitung für jeden
Dienst erfordert und geringere Gesamtkosten für die Dienste zur Folge hat.
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Ein
ISDN-Basisanschluss (BRI) besteht aus drei Kanälen, die als zwei B-Kanäle und ein
D-Kanal (2B + D) bezeichnet werden und bei denen alle Signale, die über die
externen TELCO-Leitungen
laufen, digital im Basisband und in einem standardisierten Rahmenformat übertragen
werden. Bei dieser Konzeption sind die B-Kanäle die Basisbenutzerkanäle, die
digitale Sprache, Hochgeschwindigkeitsdaten und andere Funktionen
mit einer höchstmöglichen Kanalübertragungsrate
von 64 Kilobit pro Sekunde (kbit/s) übertragen. Die Bitrate des
D-Kanals dieser Schnittstelle
beträgt
16 kbit/s und kann einem doppelten Zweck dienen. Erstens überträgt der D-Kanal Steuersignalisierungsinformationen,
um leitungsvermittelte Rufe auf den zugehörigen B-Kanälen an der Benutzerschnittstelle
zu steuern. Darüber
hinaus kann der D-Kanal
zur Paketvermittlung oder Telemetrie mit geringer Geschwindigkeit
genutzt werden, wenn er keine Signalisierungsinformationen überträgt. Ein
ISDN-Primärmultiplexanschluss
(PRI) besteht folglich aus mehreren B-Kanälen und einem 64-kbit/s-D-Kanal,
der Primärraten
von 1544 kbit/s (23 B + D) oder aber 2048 kbit/s (30 B + D) aufweist.
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Der
BRI kann so ausgelegt werden, dass er auf mehrere Arten gleichzeitige
Sprach- und Datendienste bereitstellt und auf diese Weise Benutzern bei
der Konfiguration ihrer Dienste Flexibilität verleiht. Ein Benutzer kann
jeden B-Kanal für
den Sprachdienst, für
den leitungsvermittelten Datentransport oder für paketvermittelte Datendienste
nutzen. Der D-Kanal kann paketvermittelte Daten übertragen, die Datenpakete
mit Signalisierungspaketen verschachteln. Der BRI kann höchstens
zwei B-Datenkanäle
oder aber einen B-Sprachkanal und einen weiteren Sprach- oder einen
Datenkanal bereitstellen.
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Üblicherweise
werden die Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers mit nur einer Leitung mit zwei gesonderten
Leitungspaaren verkabelt, was manchmal als althergebrachter analoger
Telefondienst (plain old telephone service, POTS) bezeichnet wird. Bei
der POTS-Konfiguration stellt ein Paar von Signalleitungen (üblicherweise
grün und
rot) einen Übertragungspfad
zwischen der analogen Teilnehmerendeinrichtung und einer Anschlussdose
bereit, die mit der externen Telco-Verkabelung verbunden ist. Ein weiteres
Paar von Signalleitungen (üblicherweise schwarz
und gelb) stellt einen zweiten Pfad beziehungsweise einen Ersatzpfad
zwischen der analogen Teilnehmerendeinrichtung und der externen
Anschlussdose bereit.
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Das
gleichzeitige Vorhandensein von analogen und digitalen Teilnehmerendgeräten in den Räumlichkeiten
eines Kunden war bisher nicht möglich.
Als eine Lösung
werden in den Räumlichkeiten des
Anschlussnehmers gesonderte digitale und analoge Diensteklassen
bereitgestellt, um sowohl analoge als auch digitale Geräte zu unterstützen. Wenn sich
ein Anschlussnehmer mit nur einer Leitung folglich für die Erweiterung
um einen ISDN-Dienst entscheidet, bleibt die Verbindung der Anschlussdose (beispielsweise
zwischen den grünen/roten
Leitungen und den externen TELCO-Leitungen) üblicherweise unverändert bestehen,
aber die interne POTS- Verkabelung
wird entweder umgangen oder aufwändig
geändert,
um für
digitale ISDN-Signale einen Übertragungspfad
bereitzustellen, wenn nur ein Paar von Leitungen bereits vorhanden
ist. Bei dieser Lösung
muss nicht nur die vorhandene POTS-Verkabelung umgangen oder aufwändig geändert werden, vielmehr
müssen
auch zwei gesonderte Diensteklassen unterhalten und bezahlt werden.
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Eine ähnliche
Regelung ist zum Beispiel in dem Schriftstück
EP 0 408 024 A offen gelegt.
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Bei
einer alternativen Lösung
kann sich ein Anschlussnehmer mit nur einer Leitung für einen Wechsel
von einer analogen zu einer digitalen Diensteklasse entscheiden.
Bei diesem Szenario werden die Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers so eingerichtet, dass sie nur für digitale
Teilnehmerendgeräte
ausgelegt sind. Dabei muss der Anschlussnehmer die bereits vorhandene
herkömmliche
(POTS-)Telefonverkabelung und bereits vorhandene herkömmliche
(POTS-)Teilnehmerendgeräte, die
praktisch nutzlos geworden sind, gezwungenermaßen beseitigen beziehungsweise
verschrotten, um eine einzige (digitale) Diensteklasse zu unterhalten.
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Die
vorliegende Erfindung versucht folglich, eine Architektur und eine
Vorrichtung bereitzustellen, die einen aus einer einzigen Leitung
bestehenden Übertragungspfad
zwischen digitalen und analogen Geräten eines einzelnen Anschlussnehmers
und einem externen ISDN-Netzwerk über die vorhandene interne
POTS-Verkabelung bieten. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Architektur und eine Vorrichtung bereitzustellen,
die sowohl für digitale als
auch für
analoge Geräte
gleichzeitige Dienste über
die vorhandene POTS-Verkabelung unterstützten
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Von
einem Aspekt aus betrachtet, stellt die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung zur Anbindung eines analogen Geräts an ein digitales ISDN-Netzwerk
nach Anspruch 1 bereit.
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Von
einem anderen Aspekt aus betrachtet, stellt die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Verbindung von analogen und auch digitalen Geräten mit einem
zweiadrigen Teilnehmersystem-Netzwerk unter Verwendung von bereits
vorhandenen herkömmlichen
Telefonleitungen nach Anspruch 3 bereit.
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Eine
Architektur und eine Vorrichtung werden beschrieben, die dazu dienen,
sowohl analoge als auch digitale Geräte in den Räumlichkeiten eines Anschlussnehmers
mit einer einzigen Teilnehmeranschlussleitung in einem ISDN-Netzwerk
zu verbinden, wobei die vorhandene POTS-Verkabelung in den Räumlichkeiten
genutzt wird. Ein erster Satz von POTS-Leitungen wird mit dem ISDN-Netzwerk
verbunden, während
ein zweiter Satz von POTS-Leitungen analoge Geräte verbindet und nicht direkt
mit dem ISDN-Netzwerk verbunden wird.
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Über einen
Stecker oder andernfalls über
ein erstes Verbindungsmittel kann ein Adapter mit den beiden POTS-Leitungssätzen verbunden
werden und analoge und digitale Signale verarbeiten. Der erste Satz
von POTS-Leitungen stellt einen Übertragungspfad
für ISDN-Signale
zwischen dem ISDN-Netzwerk
und dem Adapter bereit. Der zweite Satz von POTS-Leitungen stellt einen Übertragungspfad
für analoge
Signale zwischen analogen Geräten und
dem Adapter bereit. Digitale Geräte
können über ein
zweites Verbindungsmittel mit dem Adapter verbunden werden.
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Der
Adapter enthält
des Weiteren ein Mittel zur Umwandlung von Signalen, die zwischen
dem Adapter und dem ersten und dem zweiten Verbindungsmittel übertragen
werden. Verbindungen zwischen analogen Geräten und dem ISDN-Netzwerk werden über das
erste Verbindungsmittel, den Adapter und den ersten sowie den zweiten
Satz von POTS-Leitungen gehalten. Verbindungen zwischen digitalen
Geräten
und dem ISDN-Netzwerk werden über
den ersten Satz von POTS-Leitungen, das erste Verbindungsmittel,
den Adapter und das zweite Verbindungsmittel gehalten. Alle Signale
werden jeweils in eine speziell für das ISDN-Netzwerk, die analogen Geräte oder
die digitalen Geräte
geeignete Form umgewandelt.
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Damit
sich die Erfindung uneingeschränkt verstehen
lässt,
werden nun lediglich anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, in denen:
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1 einen
schematischen Überblick über eine
Ausführungsform
der Verkabelung des analogen Telefondienstes (POTS) nach dem Stand
der Technik in den Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers gibt;
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2 einen
schematischen Überblick über eine
Ausführungsform
des Verkabelungsschemas und des Netzwerk-Adapters gemäß der vorliegenden Erfindung
gibt;
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3A ein
Blockschaltbild ist, das eine Ausführung des Netzwerkadapters
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3B ein
Blockschaltbild ist, das einen modularen Verbindungsbus zeigt, der
in dem Netzwerkadapter gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das die Verarbeitung von Daten für den Netzwerkadapter
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 und 6 Flussdiagramme
sind, die die Verarbeitung von Daten des D-Kanals für den Netzwerkadapter
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen; und
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7 ein
Flussdiagramm ist, das die Verarbeitung von Daten des B-Kanals für den Netzwerkadapter
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die
POTS-Verkabelung in den Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers umfasst üblicherweise vier
Signalleitungen, wie in 1 gezeigt ist. Diese Leitungen
reichen zu einer Anschlussdose 4, die die Räumlichkeiten
des Kunden mit dem Teilnehmersystem-Netzwerk verbindet. In den Räumlichkeiten
enden diese Leitungen an modularen Telefonanschlussdosen 2,
die sich in den Wänden
der Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers befinden. Bei einer typischen Konfiguration
stellt ein grün-rotes (G-R) Paar
von Leitungen 24 eine Schnittstelle zwischen dem Teilnehmersystem-Netzwerk
und der analogen Teilnehmerendeinrichtung bereit, während ein schwarz-gelbes
(B-Y) Paar von Leitungen 26 normalerweise inaktiv ist und
als Schnittstelle für
eine zweite Leitung oder eine Ersatzleitung zur Verfügung steht.
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2 veranschaulicht
eine Konzeption zur Verbindung sowohl von analogen als auch digitalen Geräten mit
einer einzigen Teilnehmeranschlussleitung in einem ISDN-Netzwerk,
wobei bereits vorhandene Telefonleitungen 24, 26 verwendet
werden. Die Verkabelung des Telco-Teilnehmersystem-Netzwerks an
der Anschlussdose 4 wird mit dem Ersatzleitungspaar 26 verbunden
und von dem zuvor durchverbundenen Leitungspaar 24 getrennt.
Darüber
hinaus wird ein Netzwerkadapter 10 in eine beliebige Wandanschlussdose 2A (eine
beliebige der modularen Telefonanschlussdosen 2 in der
POTS-Anordnung von 1) gesteckt. Der Netzwerkadapter 10 dient
dann als Schnittstelle zwischen Signalen des zweiadrigen Teilnehmersystems
auf den Leitungen 26 in einer standardisierten digitalen
Form und dem S-Bus 22, über
den die digitalen Geräte
angeschlossen werden. Der digitale und analoge Schnittstellen-Netzwerkadapter 10 dient
auch als Schnittstelle zwischen Signalen des zweiadrigen Teilnehmersystems
auf den Leitungen 26 in der standardisierten digitalen
Form und analogen Geräten,
die mit dem G-R-Leitungspaar 24 über andere
Wandanschlussdosen 2 (andere Anschlussdosen als die Anschlussdose 2A)
verbunden werden.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird das bereits vorhandene schwarz-gelbe
(B-Y-)Leitungspaar 26 an
der Anschlussdose 4 so ausgelegt, dass es sich mit dem Telco-ISDN-Teilnehmersystem-Netzwerk
verbinden lässt.
Ebenso wird das bereits vorhandene grün-rote (G-R-)Leitungspaar 24 von der direkten
Schnittstelle zum ISDN-Teilnehmersystem-Netzwerk
getrennt, indem es an der Anschlussdose 4 getrennt wird.
Dabei sind die G-R-Leitungen an der Anschlussdose "offen", aber in gleicher
Weise mit Analoggeräten
verbunden. Der Leitungstausch an der Anschlussdose kann entsprechend
vorgenommen werden, indem die Leitungen an der Anschlussdose manuell
vertauscht werden.
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Bei
der in 2 beschriebenen Konzeption kann die S-Bus-Verkabelung mit einem
(üblicherweise
kurzen) Kabel vorgesehen werden, das vom Netzwerkadapter 10 zu
dem/den digitalen Gerät(en)
(wobei es sich gewöhnlich
um ein einziges Gerät
oder eine Gruppe von Geräten
handelt, die einen einzigen Netzwerkanschluss gemeinsam benutzen)
reicht, das beziehungsweise die sich bei dem Adapter befinden. Folglich
wird der Netzwerkadapter 10 an der gewünschten Stelle (Raum, Wand)
in eine modulare Telefonanschlussdose 2A gesteckt, und
die Telco-Fernsprechnetzschnittstelle wird in der gezeigten Weise angepasst.
Der gezeigte S-Bus braucht nicht durch Wände hindurch verlegt zu werden,
wenn sich alle digitalen Geräte
in demselben Raum wie der Adapter befinden. Das Verkabelungsschema
kann jedoch eine erweiterte (zusätzliche)
S-Bus-Verkabelung für weitere
digitale Geräte
und Anschlussadapter erforderlich machen.
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Bei
dieser Konzeption werden alle Signale, die zwischen dem externen
Telco-Teilnehmersystem-Netzwerk und den Räumlichkeiten des Kunden übertragen
werden, durch den Netzwerkadapter 10 gelenkt (über das
interne B-Y-Paar 26 und die Innenanschlussdose 2A,
mit der der Netzwerkadapter 10 verbunden ist). Alle Signale,
die zwischen dem Netzwerkadapter 10 und den digitalen Geräten übertragen
werden, laufen über
die Schnittstelle des S-Busses 22 zwischen dem Netzwerkadapter 10 und
den digitalen Geräten.
Alle Signale, die zwischen dem Netzwerkadapter 10 und irgendeinem
analogen Gerät übertragen
werden, laufen über
das R-G-Paar 24 zwischen der Anschlussdose 2A,
an der der Netzwerkadapter 10 angeschlossen ist, und einer weiteren
Anschlussdose 2, an der das Analoggerät angeschlossen ist.
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Es
sollte sich von selbst verstehen, dass bei dieser Konzeption Signale,
die zwischen einem Analoggerät
und dem externen Teilnehmersystem-Netzwerk übertragen werden, das R-G-Paar, das die Anschlussdose 2,
an der das Analoggerät
angeschlossen ist, mit dem Adapter 10 verbindet, in analoger Form
durchlaufen, im Adapter 10 zwischen analoger und digitaler
ISDN-Form mit zwei Leitungen umgewandelt werden und in letzterer
Form zwischen dem Adapter 10 und dem externen Teilnehmersystem-Netzwerk über das
interne B-Y-Leitungspaar 26 und die Anschlussdose 4 übertragen
werden. Signale, die zwischen einem digitalen Gerät und den
externen Telco-Leitungen übertragen
werden, werden in digitaler Form über den S-Bus 22 zwischen
dem Gerät
und dem Adapter 10 übermittelt,
im Adapter 10 zwischen digitaler S-Bus-Form mit vier Leitungen und
digitaler ISDN-Form mit zwei Leitungen umgewandelt und in letzterer
Form über
das B-Y-Paar 26 und die Anschlussdose 4 zwischen
dem Adapter 10 und dem externen Teilnehmersystem-Netzwerk übertragen.
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2 zeigt
die interne Verkabelung in den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers, die als eine einzelne Schleife konfiguriert
ist. Bei der Konfiguration mit der einzelnen Schleife können Analoggeräte an einer
beliebigen der modularen Telefonanschlussdosen 2 auf der
Schleife mit der Anschlussdose 4 verbunden werden. Es sollte
sich von selbst verstehen, dass in den Räumlichkeiten des Anschlussnehmers
alternative interne Verkabelungskonfigurationen angetroffen werden
können,
wobei eine andere zur Zeit vorgesehene Konfiguration eine sternförmige Verkabelungskonfiguration
ist. Bei der sternförmigen Verkabelungskonfiguration
kann eine Anschlussdose 2 an einem beliebigen Zweig der
sternförmigen
Konfiguration ein Analoggerät
einzeln mit der Anschlussdose 4 verbinden (diese Konfiguration
ist nicht gezeigt).
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Nun
Bezug nehmend auf die Zeichnungen und dabei insbesondere auf 3A bezieht
sich die Bezugszahl 10 auf das Blockschaltbild der Architektur
des digitalen und analogen Netzwerkadapters, die gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung gestaltet ist. Die Schaltung enthält einen
System-Mikroprozessor 350,
der über
die E/A-Steuerleitungen 302 mit einem EEPROM 360,
einer U-Schnittstelleneinheit 320, einer Telefonschnittstelle 330 und
einer ISDN-Zugangssteuereinheit 390 verbunden ist. Ein geeigneter
Mikroprozessor ist der von Intel vertriebene Mikroprozessor 8031,
doch kann jeder geeignete Mikroprozessor verwendet werden. Eine
geeignete U-Schnittstelleneinheit 320 ist
die PEB 2091; eine geeignete Telefonschnittstelle 330 ist
die PEB 2160; eine geeignete ISDN-Zugangssteuereinheit
ist die PEB 2086. Jede der PEB-Einheiten wird von Siemens Components,
Inc. vertrieben.
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Mit
der Beschreibung von 3A fortfahrend, verbindet ein
lokaler Bus 303 außerdem
den System-Mikroprozessor 350, das SRAM 370 und
das EPROM 380. Der lokale Bus 303 umfasst Leitungen, die
zur Übertragung
von Adressen, Daten oder Steuersignalen zwischen untereinander verbundenen Einheiten
verwendet werden.
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Nach
wie vor Bezug nehmend auf 3A verbindet
der modulare Verbindungsbus 301 die U-Schnittstelle 320,
die Telefonschnittstelle 330 und die ISDN-Zugangssteuereinheit 390 untereinander. Wie
in 3B zu sehen ist, besteht der modulare Verbindungsbus 301 aus
vier einzelnen Signalleitungen, zu denen eine 8-kHz-Rahmensynchronisations-(FS-)Signalleitung 311,
eine Datentakt-(CLK-)Leitung 312, eine Signalleitung 313 zum Empfang
des seriellen Bitstroms (RX-Signalleitung) und
eine Signalleitung 314 zum Versenden des seriellen Bitstroms
(TX-Signalleitung) gehören.
Zwar dient der modulare Verbindungsbus 301 zur Verbindung
der U-Schnittstelle 320, der Telefonschnittstelle 330 und
der ISDN-Zugangssteuereinheit 390,
doch kann der Bus 301 auch zur Verbindung von verschiedenen
anderen Sprach-/Datenmodulen (Quellen oder Zielen für den D-Kanal
oder Quellen oder Zielen für
den B1-Kanal und den B2-Kanal) verwendet werden.
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Die
U-Schnittstelleneinheit 320 wird des Weiteren über ein
Hybridbauelement 310 mit einem Eingangstransformator 300 verbunden.
Der Eingangstransformator 300 kann mit einem Paar von bereits vorhandenen "durchverbundenen" Telefonleitungen 26 in
den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers verbunden werden und dient als ein Transformator und
Treiber für
das Telefonnetzwerk. Als solches ist das "durchverbundene" Paar von Telefonleitungen 26 funktionsmäßig mit
dem Telefonnetzwerk, aber nicht mit irgendwelchen analogen Geräten in den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers verbunden. Bei dem Leitungspaar 26 kann
es sich entsprechend der üblichen
POTS-Konfiguration
um das B-Y-Paar handeln, wie beschrieben wurde.
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Folglich
wird ein vom Telco-Netzwerk kommendes Signal zuerst am Transformator 300 entsprechend
bearbeitet, um es in das Hybridbauelement 310 einzugeben,
wo es in einzelne Sende- und Empfangssignale aufgeteilt wird. Überdies
werden eine teilweise lokale Echounterdrückung und eine korrekte Impedanzanpassung
eines auf vier Leitungen ankommenden Eingangsignals für die U-Schnittstelle 320 vom
Hybridbauelement 310 durchgeführt.
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Die
U-Schnittstelle 320 bereitet das Eingangssignal weiter
auf, indem sie eine Echounterdrückung
und Entzerrung an den auf den vier Leitungen empfangenen digitalen
Signalen durchführt,
und sie wandelt die Signale in einen binären Strom mit TTL-Pegel um,
der digitale Informationen enthält.
Bei der Echounterdrückung
mit Hybrid-(ECH-)Prinzip wird der Vollduplexbetrieb über ein
zweiadriges Teilnehmersystem unterstützt. Das ECH-Verfahren und der
sich ergebende binäre
Strom mit TTL-Pegel entsprechen dem ANSI-Standard T1.601.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wurde die Architektur des Netzwerkadapters 10 so gestaltet,
dass er sich an einen BRI-ISDN-Anschluss
anschließen
lässt.
Die U-Schnittstelle 320 ist eine Schnittstelle von dem
Typ, der 2B1Q oder einer anderen standardisierten digitalen, in
Kanäle
eingeteilten Form Rechnung trägt,
wie sie von dem lokalen Telefonnetzwerk benötigt wird. Bei der 2B1Q-Leitungscodierung
zum Beispiel werden Bitpaare als eine von vier Quantenstufen dargestellt.
Es handelt sich dabei um einen vierstufigen Impulsamplitudenmodulations-(PAM-)Code
ohne Redundanz. Das codierte Signal ist ein Signal eines zweiadrigen
Teilnehmersystems, das dadurch gekennzeichnet ist, dass sein Frequenzspektrum
kleiner als das Frequenzspektrum eines uncodierten digitalen Signals
ist. Das Signal des zweiadrigen Teilnehmersystems weist eine geringere
Leitungsdämpfung
und geringeres Nebensprechen über
das ISDN auf. Dabei kann ein 80-kHz-2B1Q-Signal
eines zweiadrigen Teilnehmersystems an der U-Schnittstelle in zwei einzelne 160-kHz-Signale
(Sende- und Empfangssignal) umgewandelt werden.
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Die
ISDN-Zugangssteuereinheit 390 wird über die S-Bus-Schnittstelle 395 an
den S-Bus 22 angeschlossen. Die Schnittstelle 395 umfasst
eine Vierdrahtschnittstelle am S-Bus 22, um ein oder mehrere digitale
Geräte
in den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers anzuschließen.
Die S-Bus-Schnittstelle 395 enthält einen Transformator mit
vier Leitungen, der bis zu acht digitale Geräte entsprechend dem ANSI-Standard
T1.605 unterstützt.
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Die
Telefonschnittstelle 330 lässt sich über das analoge Hybridbauelement 340 darüber hinaus mit
dem anderen Paar der bereits vorhandenen Telefonleitungen 24 in
den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers verbinden. Das andere Paar der bereits vorhandenen
Telefonleitungen 24 wird funktionsmäßig mit den Analoggeräten in den
Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers verbunden, z.B. mit dem G-R-Paar in der üblichen
POTS-Konfiguration, die
beschrieben wurde. Das andere Paar der bereits vorhandenen Telefonleitungen 24,
das sich von dem ersten Paar der bereits vorhandenen Leitungen 26 unterscheidet,
wird nur mit vorhandenen Analoggeräten in den Räumlichkeiten
des Anschlussnehmers verbunden (an anderen Anschlussdosen als der
Anschlussdose 2A). In der bevorzugten Ausführungsform
ist das analoge Hybridbauelement 340 eine Schnittstellenschaltung
einer Teilnehmeranschlussleitung, die den Analoggeräten und
dem Telco-Netzwerk Ansteuerungs-, Abnehm- und Auflegfunktionen bereitstellt.
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Es
sollte sich von selbst verstehen, dass Elemente im Netzwerkadapter 10 über jede
modulare Telefonanschlussdose 2A mit beiden Paaren der
bereits vorhandenen Telefonleitungen 24, 26 verbunden
werden können.
Das heißt,
mit einem einzigen Stecker kann der Netzwerkadapter 10 mit
dem Teilnehmersystem-Netzwerk
und auch mit den Analoggeräten
verbunden werden.
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Der
System-Mikroprozessor 350 steuert seinen internen Betrieb
sowie die Schnittstellenanbindung anderer Elemente des Netzwerkadapters 10. Nun
Bezug nehmend auf 4 ist darin ein Flussdiagramm
gezeigt, das die grundlegenden Verfahrensschritte beinhaltet, die
vom Mikroprozessor 350 bei der Steuerung des Betriebs der
Elemente des Netzwerkadapters 10 sowie des Flusses der
analogen und der digitalen Signale zwischen der U-Schnittstelle
des ISDN-Netzwerks und der digitalen und der analogen Geräte verwendet
werden. Der fachkundige Programmierer versteht, wie die Prozessschritte dieses
Flussdiagramms in die Befehle codiert werden, die zur Steuerung
des Mikroprozessors 350 geeignet sind.
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Das
Flussdiagramm von 4 beginnt am Startblock 400,
und das EPROM 380 (3A) ist
so ausgelegt, dass es den Code für
das einleitende Programmladen, den Operationscode und das Einschalt-Diagnoseprogramm
speichert, wie vom Block 410 angegeben ist. Unter normalen
Umständen
lädt die
Routine für
das einleitende Programmladen das Einschalt-Diagnoseprogramm aus
dem EPROM 380 in das SRAM 370 an eine bestimmte
Adresse, die im Schritt 410 angegeben wird, und anschließend setzt sie
den Vektor des Systemprozessors so, dass er mit der Ausführung der
Einschalt-Diagnoseprogramme beginnt. Der Mikroprozessor 350 prüft dann,
ob die Einschalt-Diagnoseroutine ordnungsgemäß kompiliert und ausgeführt wurde,
und wenn nicht, wird die NEIN-Verzweigung vom Entscheidungsblock 420 zu den
Blöcken 430 und 440 vorgenommen,
um Anzeiger zu setzen und den Netzwerkadapter 10 zu schließen, und
am Ausgangsblock 445 wird sie beendet.
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Nehmen
wir nochmals Bezug auf den Block 420. Wenn die Einschalt-Diagnoseroutine
ordnungsgemäß ausgeführt worden
ist, wird die JA-Verzweigung vom Entscheidungsblock 420 zum
Block 450 genommen, wo der Mikroprozessor 350 erste
Programmdaten (Steuerprogramm und Operationscode) aus dem EPROM 380 in
das SRAM 270 an eine bestimmte Adresse lädt. Die
Einschalt-Diagnoseroutine und
das einleitende Programmladen sind bekannte Routinen. Überdies
braucht die tatsächliche
Abfolge der Schritte nicht unbedingt auf die hier beschriebene Abfolge
beschränkt
zu werden, und die einzelnen Schritte können auch in anderer Weise
festgelegt oder kombiniert werden.
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Nach
der Initialisierung und im Anschluss an das Laden der ersten Programmdaten
wird die Zeitsteuerung zwischen dem Netzwerkadapter 10 und dem
Teilnehmersystem-Netzwerk geprüft,
und wenn sie nicht synchron ist, wird die NEIN-Verzweigung vom Entscheidungsblock 460 genommen,
wo das "Zurück"-Ausgangssignal des Blocks 460 wieder
als Eingangssignal an denselben Block 460 angelegt wird,
was bewirkt, dass die Logik in einem Zustand "Bereit" oder in einem "Warte"-Zustand eine Schleife durchläuft, bis
die Zeitsteuerung zwischen dem Netzwerkadapter und dem ISDN-Netzwerk
synchronisiert worden ist. Wenn jedoch festgestellt wird, dass der Netzwerkadapter 10 und
das Teilnehmersystem-Netzwerk synchron laufen, wird die JA-Verzweigung
vom Entscheidungsblock 460 zu dem mit "PROC D CHAN" bezeichneten Block 470 genommen,
wo der Mikroprozessor 350 die Steuerdaten des D-Kanals
verarbeitet, die sich in einem D-Kanal-Pufferspeicher in der ISDN-Zugangssteuereinheit 390 befinden.
Nachdem er die Daten des D-Kanals verarbeitet hat, dient das Ausgangssignal
des Blocks 470 als Eingangssignal in den mit "PROC B CHAN" bezeichneten Block 480,
wo der Mikroprozessor 350 digitale Sprachdaten oder Hochgeschwindigkeitsdaten
des B-Kanals verarbeitet. Die jeweiligen Steuerfunktionen des Adapters 10 an
den Blöcken 470 und 480 sind
in den 5 bis 7 ausführlicher gezeigt, und zum Zweck
dieser Beschreibung wandeln sie Signale des zweiadrigen Teilnehmersystems,
die auf dem einen Paar von bereits vorhandenen herkömmlichen
Telefonleitungen 26 übertragen
werden, zwischen der standardisierten digitalen Form, die von dem
Teilnehmersystem-Netzwerk verwendet wird, und einer analogen Form,
die von Analoggeräten
an dem anderen Paar der bereits vorhandenen Telefonleitungen 24 verwendet
wird, und zwischen der standardisierten digitalen Form, die von
dem Teilnehmersystem-Netzwerk verwendet wird, und einer digitalen
Form, die von digitalen Geräten
am S-Bus 22 verwendet wird, um.
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Nun
Bezug nehmend auf die 5 und 6 sind Flussdiagramme
gezeigt, die den Betrieb des Mikroprozessors 350 während der
im Block 470 in 4 gezeigten Verarbeitung ausführlich darstellen,
wenn der D-Kanal gesteuert wird, damit die analogen und digitalen
Signale zwischen der U-Schnittstelle des ISDN-Netzwerks und den
digitalen und analogen Geräten übertragen
werden können.
Auch hier versteht der Fachmann, wie die vom Mikroprozessor 350 verwendeten
Prozessschritte in Befehle codiert werden, die zur Steuerung des
Mikroprozessors 350 geeignet sind.
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Nach
erfolgtem Eintritt in das Flussdiagramm am Startblock 500 verwendet
der Mikroprozessor 350 ein LAPD-Protokoll in der ISDN-Zugangssteuereinheit 390,
um Daten des D-Kanals am Block 505 zu verarbeiten. Die
Rufverarbeitung dieser Daten wird entsprechend der CCITT-Spezifikation
Q.931 durchgeführt,
die die Verarbeitung von Funktionen des Teilnehmersystem-Netzwerks
und des Adapters 10 sowohl für ankommende als auch für abgehende
Rufe umfasst. Der Mikroprozessor 350 stellt zuerst fest,
ob eine gültige
D-Kanal-Nachricht vorhanden ist. Wenn keine Nachricht vorhanden
ist, wird die NEIN-Verzweigung vom Entscheidungsblock 510 zum
Block 685 (6) genommen. Andernfalls wird
die JA-Verzweigung zum Block 515 genommen, wo die Art des eintreffenden
Signals vom B-Kanal, das verarbeitet werden soll, ermittelt wird.
Wenn ein analoger Ruf festgestellt wird, wird die ANALOG-Verzweigung
vom Entscheidungsblock 515 zum Block 520 genommen, wo
der Status des als Ziel vorgesehenen Analoggeräts, das von dem eingehenden
Ruf angesprochen wird, festgestellt wird. Wenn das als Ziel vorgesehene
Gerät besetzt
ist, wird die JA-Verzweigung
vom Entscheidungsblock 520 zum Block 550 genommen, wo
als Antwort an das Teilnehmersystem-Netzwerk ein Besetzt-Signal abgesendet
wird. Falls verfügbar, wird
vom Entscheidungsblock die NEIN-Verzweigung zu den Blöcken 560 und 570 genommen,
wo der Mikroprozessor 350 den Ruf annimmt, das als Ziel
vorgesehene Analoggerät
ruft, den Gabelumschalter des als Ziel vorgesehenen Analoggeräts überwacht und
nach dem Abnehmen des Hörers
den Analogruf aktiviert oder den Gabelumschalter des als Ziel vorgesehenen
Analoggeräts
in anderer Weise aktiviert. Nochmals Bezug nehmend auf den Block 515 wird bei
der Feststellung, dass der eingehende Ruf ein digitaler Ruf ist,
die DIGITAL-Verzweigung des Entscheidungsblocks 515 zu
den Blöcken 530 und 540 vorgenommen.
Am Block 530 werden alle eingehenden Verbindungsaufbau-Nachrichten
für digitale
Rufe an den S-Bus 22 weitergeleitet. Am Block 540 wird
einem beliebigen digitalen Gerät
am S-Bus mittels Echobits des D-Kanals gestattet, eine Übertragung über den
D-Kanal zu starten.
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Fahren
wir nun mit 6 fort. Nach Beendigung der
Verarbeitung von Steuerdaten des D-Kanals für eintreffende analoge und
digitale Signale (5) setzt der Mikroprozessor 350 die
Verarbeitung von Steuerdaten des D-Kanals für abgehende analoge und digitale
Signale fort, wobei am Block 610 die Art eines abgehenden
Rufs festgestellt wird. Wenn ein analoger Ruf festgestellt wird,
wird die ANALOG-Verzweigung vom Entscheidungsblock 610 zum
Block 620 genommen, wo der Status eines Wähltons an
dem anfordernden Analoggerät überwacht
wird. Der Mikroprozessor 350 wartet auf die Eingabe einer
Nummer durch das anfordernde Analoggerät, und wenn innerhalb eines
Zeitüberwachungsintervalls
keine Nummer eingegeben wird, wird die JA-Verzweigung des Entscheidungsblocks 620 zum
Block 630 genommen, wo ein Signal "Hörer abgenommen" an das anfordernde
Gerät gesendet wird.
Andernfalls wird die NEIN-Verzweigung des Entscheidungsblocks zum
Block 635 genommen, wo der Mikroprozessor auf eine gültige Nummer
von dem anfordernden Analoggerät
wartet, und solange dies noch nicht geschehen ist, dient die NEIN-Verzweigung
des Entscheidungsblocks 635 als Eingangssignal in denselben
Block 635 und signalisiert "warten" oder "halten", bis eine gültige Nummer eingegeben worden
ist. Andernfalls wird die JA-Verzweigung
des Entscheidungsblocks 635 zum Block 640 genommen,
wo der Mikroprozessor 350 Befehle zum Einleiten eines abgehenden
analogen Rufs ausgibt. Diese Befehle weisen den Mikroprozessor an,
das anfordernde Analoggerät
mit einer bestimmten Telefonnummer zu verbinden. Nachdem die Befehle
im Block 640 abgearbeitet worden sind, wird die Verfügbarkeit
des zu der bestimmten Telefonnummer gehörenden Geräts geprüft, und wenn es belegt ist,
wird die JA-Verzweigung des Entscheidungsblocks 645 zum
Block 650 genommen, wo ein Besetztzeichen an das anfordernde
Analoggerät übertragen
wird. Wenn das zu der bestimmten Telefonnummer gehörende Gerät jedoch
nicht belegt ist, wird die NEIN-Verzweigung des Entscheidungsblocks 645 zum
Block 655 genommen, wo der Ruf ausgeführt wird. Bei aufgebautem Rufpfad
dient der Adapter 10 zur Verbindung zwischen dem anfordernden
Analoggerät
und dem zu der bestimmten Telefonnummer gehörenden Gerät, und er dient überdies
dazu, Signale zwischen einer analogen Form, die zu dem anfordernden
Analoggerät
gehört,
und einer standardisierten digitalen Form, die zu der zweiadrigen
Teilnehmersystems gehört,
umzuwandeln.
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Nochmals
Bezug nehmend auf den Block 610 wird, wenn ein digitaler
abgehender Ruf angefordert worden ist, die DIGITAL-Verzweigung des Entscheidungsblocks 660 zum
Block 670 genommen, wo jedem beliebigen digitalen Gerät am S-Bus
mittels Echobits des D-Kanals der Zugang zum Netzwerk gestattet
wird, um eine Übertragung über den
D-Kanal einzuleiten.
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Der
Adapter 10 ist hauptsächlich
für die Steuerung
aller Übertragungen
von Signalen des D-Kanals zwischen dem Netzwerk und analogen Geräten sowie
dafür verantwortlich,
dass er seine Funktion als Weiterleitungsmechanismus und "Vermittler" in Bezug auf Übertragungen
von Signalen des D-Kanals, die zwischen dem Netzwerk und digitalen
Geräten
stattfinden, welche an den S-Bus 22 angeschlossen sind,
wahrnimmt ("Vermittler" in dem Sinn, dass der
Adapter den Informationskontext oder die Form der Signale, die übertragen
werden, nicht ändert).
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Es
dürfte
klar sein, dass auch andere Verbindungen hergestellt werden können, wobei
der Adapter 10 bei einer weiteren Option, die derzeit erwogen wird,
mit einem RS-232-Anschluss zur Verbindung mit Geräten, die
für eine
RS-232-Signalisierung ausgelegt sind, ausgestattet werden könnte. Bei
dieser Konfiguration könnte
der Adapter 10 die Funktion eines Hauptadapters (Masters)
in Bezug auf den Ursprung von Signalen des D-Kanals, die an das
Netzwerk gesendet werden, und die Auswertung von Signalen des D-Kanals,
die von dem Netzwerk kommen (Umsetzung von Nicht-ISDN-Schnittstellenfunktionen
in eine für
ISDN annehmbare Form in Bezug auf Geräte, die an seinen RS-232-Anschluss
angeschlossen sind), übernehmen.
Bei der Umsetzung von Nicht-ISDN-Schnittstellenfunktionen in eine
für ISDN
annehmbare Form könnte
die Verarbeitung von eintreffenden digitalen Signalen weitere Funktionen am
Adapter 10 wie zum Beispiel die Prüfung, ob das als Ziel vorgesehene
digitale Gerät
verfügbar
ist, das Antworten mit einem "Besetzt"-Signal oder die
Annahme des digitalen Rufs und die Aktivierung des digitalen 64-kbps-B-Kanals
beinhalten. Bei der Umsetzung von Nicht-ISDN-Schnittstellenfunktionen
in eine für
ISDN annehmbare Form könnte
die Verarbeitung von abgehenden digitalen Signalen überdies
weitere Funktionen am Adapter 10 wie zum Beispiel das Einleiten
eines abgehenden Rufs, die Prüfung,
ob das zu der bestimmten Telefonnummer gehörende Gerät verfügbar ist, die Übergabe
eines Signals "keine
Verbindung" bei
Nichtverfügbarkeit
oder den Aufbau eines Rufpfads zu dem mit der bestimmten Telefonnummer
gehörenden
Geräts
beinhalten.
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Als
Nächstes
Bezug nehmend auf 7 sind Flussdiagramme gezeigt,
um den Betrieb des Mikroprozessors 350 während der
im Block 480 in 4 tatsächlich stattfindenden Verarbeitung
von digitalen Sprach- oder Hochgeschwindigkeitsdaten durch den B-Kanal
ausführlich
darzustellen. Auch hier versteht der Fachmann, wie die vom Mikroprozessor 350 verwendeten
Prozessschritte in Befehle codiert werden, die zur Steuerung des
Mikroprozessors 350 geeignet sind.
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Das
Flussdiagramm von 7 beginnt am Startblock 705,
und zunächst
wird festgestellt, ob ein analoger Ruf aktiv ist, und wenn nicht,
wird die NEIN-Verzweigung des Entscheidungsblocks 710 zum
Block 790 genommen, wo die digitalen Daten des B-Kanals verarbeitet
werden. Andernfalls, wenn ein analoger Ruf aktiv ist, wird die JA-Verzweigung des
Entscheidungsblocks 710 zum Block 720 genommen,
wo der Zustand des rufenden Analoggeräts geprüft wird. Wenn die Telefonschnittstelle 330 feststellt,
dass sich das rufende Analoggerät
in einem Zustand "Hörer abgenommen" befindet, wird die
HÖRER-ABGENOMMEN-Verzweigung des Entscheidungsblocks 720 zum
Block 730 genommen, wo ein Wählton an das rufende Analoggerät übertragen wird.
Wenn von der Telefonschnittstelle 330 eine "Wähl"-Folge erkannt wird, wird die WÄHLEN-Verzweigung
des Entscheidungsblocks 720 zum Block 740 genommen,
wo DTMF-Decodierinformationen über den
D-Kanal gesendet werden, die von der ISDN-Zugangssteuereinheit 390 verarbeitet
werden sollen. Wenn gerade ein Ruf "aktiv" ist, wird die AKTIV-Verzweigung des Entscheidungsblocks 720 zum Block 750 genommen,
wo Daten von der Telefonschnittstelle 330 übernommen
und über
einen ISDN-B-Kanal übertragen
werden.
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Mit 7 fortfahrend
wird der Status eines ankommenden analogen Rufs geprüft, und
wenn ein neuer Ruf ankommt, wird die ANKOMMEND-Verzweigung des Entscheidungsblocks 760 zum
Block 780 genommen, wo ein Rufsignal an das analoge Telefon
angelegt wird, das von dem ankommenden Ruf angesprochen wird. Wenn
das eintreffende Signal den Status eines gerade aktiven Signals
hat, wird die AKTIV-Verzweigung des Entscheidungsblocks 760 zum
Block 770 genommen, wo das eintreffende Signal von der
Telefonschnittstelle 330 empfangen und über das analoge Hybridbauelement 340 an
das analoge Telefon übertragen
wird, welches von dem ankommenden Ruf angesprochen wird. Nachdem
die analogen Kanaldaten verarbeitet worden sind, werden die digitalen
Daten am Block 780 verarbeitet.
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Eine
Konzeption zum Anschluss von analogen und auch digitalen Geräten, die
sich in den Räumlichkeiten
eines Anschlussnehmers befinden, an ein digitales Telefonnetzwerk
wurde beschrieben, wobei diese Konzeption von einer vorhandenen
herkömmlichen
Telefonverkabelung und Wandanschlussdosen Gebrauch macht, die sich
in den Räumlichkeiten
befinden und zur Bereitstellung von analogen Signalisierungsdiensten
für die
Räumlichkeiten
genutzt werden könnten,
wobei die herkömmliche
Verkabelung zwei einzelne Paare von Signalleitungen umfasst, wobei
die Wandanschlussdosen mindestens zwei Anschlussdosen umfassen,
wobei die Konzeption Folgendes umfasst: ein Mittel, das eines der
beiden Paare von Signalleitungen mit dem digitalen Telefonnetzwerk
verbindet, während
es das andere der beiden Paare von Signalleitungen von dem Netzwerk
trennt; und ein Signalwandlungsmittel, das mit einer der Wandanschlussdosen
steckbar verbunden ist, um zwischen den beiden Paaren von Signalleitungen
und sowohl den digitalen als auch den analogen Geräten, die
sich in den Räumlichkeiten befinden,
eine Verbindung herzustellen; wobei das Signalwandlungsmittel Folgendes
umfasst: ein erstes Wandlungsmittel, das zwischen einem der beiden Paare
von Signalleitungen und den digitalen Geräten angeschlossen ist, um Signale
der zweiadrigen Teilnehmersystems zwischen einer ersten standardisierten digitalen
Form, die von dem Teilnehmersystem-Netzwerk verwendet wird, und
einer zweiten standardisierten digitalen Form, die von den digitalen Geräten verwendet
wird, umzuwandeln, und ein zweites Wandlungsmittel, das mit dem
einem und dem anderen der beiden Paare von Signalleitungen verbunden
ist, um Signale der zweiadrigen Teilnehmersystems zwischen der ersten
standardisierten digitalen Form, die von dem Teilnehmersystem-Netzwerk
verwendet wird, und einer analogen Form, die von Analoggeräten verwendet
wird, welche an eine andere Wandanschlussdose als die Wandanschlussdose,
an die das Wandlungsmittel angeschlossen ist, angeschlossen sind,
umzuwandeln.
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Ein Übertragungssystem
in einem zweiadrigen Teilnehmersystem-Netzwerk wurde beschrieben. Es umfasst
Folgendes: zwei Paare von internen Telefonleitungen, wobei ein Paar
der internen Telefonleitungen mit dem Teilnehmersystem-Netzwerk verbunden
wird und das andere Paar von dem Teilnehmersystem-Netzwerk getrennt
wird; einen Adapter zur Verarbeitung von Signalen; ein erstes Mittel, um
den Adapter mit den beiden Paaren der internen Telefonleitungen
zu verbinden; und ein Wandlungsmittel, um Signale zwischen dem einen
der beiden Paare der internen Telefonleitungen und dem anderen der
beiden Paare der internen Telefonleitungen umzuwandeln, um einen
Austausch von Signalen zwischen dem Teilnehmersystem-Netzwerk und
Geräten
an dem anderen Paar der internen Telefonleitungen aufrechtzuerhalten.
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Das Übertragungssystem
umfasst des Weiteren Folgendes: ein zweites Schnittstellenmittel,
um den Adapter mit einem digitalen Gerät zu verbinden; und wobei das
Wandlungsmittel des Weiteren Signale zwischen dem einen der beiden
Paare der internen Telefonleitungen und dem zweiten Verbindungsmittel umwandelt,
um einen Austausch von Signalen zwischen dem Teilnehmersystem-Netzwerk
und dem digitalen Gerät
aufrechtzuerhalten. Auch hält
das Wandlungsmittel gleichzeitig einen Austausch von Signalen zwischen
dem Teilnehmersystem-Netzwerk und
den Analoggeräten
an dem anderen Paar der internen Telefonleitungen und von Signalen
zwischen dem Teilnehmersystem-Netzwerk und dem digitalen Gerät an dem
zweiten Verbindungsmittel aufrecht.