JP3706631B2 - アナログモデムとして、デジタルモデムとして、およびターミナルアダプタとして選択的に動作するデータ通信装置のための装置および方法 - Google Patents
アナログモデムとして、デジタルモデムとして、およびターミナルアダプタとして選択的に動作するデータ通信装置のための装置および方法 Download PDFInfo
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Description
この出願は、それらに限定されるものではないが、アナログモデム、デジタルモデム、ターミナルアダプタ、および他のアナログまたはデジタルデータ通信装置を含むデータの送信および受信のためのデータ通信装置に関連する。
発明の背景
2つまたはそれ以上の別個のロケーションの間でデータおよび他の情報を転送することは今日の「情報時代」においてますます一般的に生じている。1970年代および1980年代の多くに至るまで、そのようなデータ転送の多くはデジタルデータをアナログキャリア信号に変調しかつ復調するアナログモデムを使用して行われていた。モデムは、一般に、電話線のような、アナログ伝送媒体を使用するデータ通信装置の一形式である。
モデムは低速、中速、および高速モデムに分類される。低速モデムはデータを300bps(毎秒ビット)および1200bpsの間のレートでデータを転送し、中速モデムは2400〜4800bpsの範囲のレートで動作し、かつ高速モデムは4800bpsより大きなレートを有する。アナログモデムはデータを変調しかつその変調されたデータをアナログ信号として送信し、かつまたアナログ信号として変調されたデータを受信しかつその受信したデータを復調する。大部分のアナログモデムは変調されたデータをアナログインタフェース回路を介して公衆交換電話ネットワーク(“PSTN”)に結合された、1つのツイステッドペアのワイヤによってアナログ信号として受信しかつ送信する。現在、最も高速のアナログモデムはほぼ30,000bpsのデータ転送レートで動作し、これはいくらかの電気通信技術者は大部分のアナログ電話線による伝送レートの理論的限界に近いものと考えている。
しかしながら、種々のネットワークからデータファイルをダウンロードしかつ種々のネットワークに文書を送信するような、種々の望ましい用途は大部分のアナログ電話線によって現在実用可能な、経済的に実現できる、または入手可能なものより高い速度のデータ伝送を必要とするであろう。従って、数多くの電気通信提供者は、例えば、交換デジタルサービス(switched digital services)、T1サービス、E1サービス、および統合サービスデジタルネットワーク(“ISDN”)のような種々のデジタル伝送サービスを提供しかつ実施し始めている。多くの典型的なデジタル接続はデジタルインタフェース回路を介してデジタルネットワークに結合された、2つのそのような「ツイステッドペア」のワイヤを使用し、一方は送信のためでありかつ他方は受信のためである。典型的なT1接続は1.544Mbps(毎秒メガビット)のデータレートを有し、これはさらに(アナログではなく)デジタル伝送チャネルへと時分割多重化(“TDM”)される。T1接続は24チャネルを備え、各チャネルは64,000bpsのデータレートを有しDS0と称される。ISDNシステムは典型的には(音声およびデータ伝送のための)2つの64Kbpsの“B”チャネルおよび(シグナリング情報および低速パケットデータのための)1つの16Kbpsの“D”チャネルを備えている。ISDN,T1およびE1サービスのための仕様および標準は、(T1,E1に対しては)勧告G、および(ISDNに対しては)勧告Iのような、数多くのCCITT勧告に記載されている。アナログおよびデジタル電機通信サービスの他の説明は、R.Freeman,Reference Manual for Telecommunication Engineers,John Wiley&Sons,1985年、のような、広い範囲の文献に見ることができる。
デジタルモデムおよびターミナルアダプタは典型的にはそのようなデジタルラインによってデータを転送するために使用されてきた。デジタルモデムは典型的にはさらにアナログ信号をデジタルラインによって転送するために、パルス符号変調(“PCM”)のようなデジタル符号化機構を使用して、モデムからの変調されたアナログ信号を符号化する。そのようなデジタルモデムは典型的にはデータを受信している他の(または遠隔の)モデムがアナログラインに接続されておりかつ、従って、デジタルラインによって通信される純粋にデジタル的なデータを受信できない場合に使用される。ターミナルアダプタは、アナログキャリア信号へのデータの介在する変調またはアナログキャリア信号のデジタルデータへの復調なしに、デジタルネットワークから直接デジタル的に符号化されたデータを送信しかつ受信するよう設計されたデータ通信装置の一形式である。
アナログモデム、デジタルモデム、およびターミナルアダプタのような、別個のデータ通信装置は近代の電気通信技術において入手可能でありかつ知られている。しかしながら、そのようなおのおのの装置は典型的には他のフォーマットまたはモードで使用する上で互換性がなく、それはデータ通信装置がデジタル又はアナログのいずれかとして進化してきており、両方のものでないためである。例えば、従来技術においては、アナログモデムはデジタルネットワークによってデータを伝送するために使用できない。これに応じて、従来技術では、デジタルモデムもターミナルアダプタもアナログ伝送ラインによってデータを伝送するために使用できない。
デジタルフォーマットへの近代の電気通信の遷移のため、現存するアナログモデムは結局、時代遅れのものであり、彼らのアナログ機器および他の技術におけるユーザによる投下資本の付随する損失を伴うものであるとみなされる。デジタルネットワークサービスが利用可能でありかつまた使用するのにコスト効率のよいものとなっている領域において、デジタルサービスに移行したユーザはそれでもなおアナログネットワークと通信する必要があり、かつ逆も同様である。例えば、多くの会社は内部通信のためにデジタルネットワークを採用することができるが、一方従業員がPSTNによって遠隔のロケーションからシステムにログインしかつ入ること(enter)ができるようにするのに外部通信のためのアナログサービスを必要とし続けるであろう。さらに、数多くの現在のアナログシステムのユーザはアナログ伝送装置を必要とし続けるが、現在のアナログおよび将来のデジタル伝送機構の双方と両立するデータ通信機器への投資によって将来のための計画を立てようと希望するかも知れない。
この両立性の問題に対する現在の解決方法は本質的に別個のアナログおよびデジタル装置を構築することであり、これらの装置は次に単一のハウジング内に導入される。例えば、モトローラ社は、HMTA200型のような、ターミナルアダプタをデジタルモデム機能と組み合わせる、種々のハイブリッド装置を製造している。ユーエス・ロボティクス社(US Robotics)のような、他の製造業者は単に別個にこれらの両立性のないデジタルおよびアナログ機能を行いかつ別個にデジタルまたはアナログインタフェースに接続する物理的に分離した「カード」を構築している。
しかしながら、前記アナログおよびデジタルの両立性の無さの問題に対する現在の解決方法は適切なものではなく、それはそのような現在の解決方法が単にそうしなければ別個の組のアナログおよびデジタルハードウエアを、しばしばマイクロプロセッサ、RAMおよびROMのような冗長なハードウエアと共に、アナログおよびデジタルインタフェースの双方を有する1つのパッケージに単に物理的に組み合わせたためである。従って、今まで別個の、独立したおよび両立性のない装置によって提供された、完全なアナログおよびデジタルデータ伝送サービスを提供する単一の統合されたデータ通信装置の必要性が生じている。
【図面の簡単な説明】
図1は、データ転送のためのアナログモデムの従来技術の使用方法を示すブロック図である。
図2は、アナログモデムへのデータ転送のためのデジタルモデムの従来技術の使用方法を示すブロック図である。
図3は、デジタルネットワーク内でのデータ転送のためのターミナルアダプタの従来技術の使用方法を示すブロック図である。
図4は、本発明の好ましい実施形態を示すブロック図である。
図5は、本発明の好ましい実施形態のプロセッサのデジタルスイッチング機構を示すブロック図である。
図6は、本発明の好ましい実施形態のプロセッサのデジタル多重化を示すブロック図である。
図7は、本発明の好ましい実施形態の方法を示すフローチャートである。
図8は、本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。
図9は、本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。
付属書類Aは、本発明の好ましい実施形態のスイッチングおよびシミュレーションの観点の実施のためのソースコードプログラムを示す。
好ましい実施形態の説明
図1は、データ転送のためのアナログモデムの従来技術の使用方法を示すブロック図である。図1に示されるように、コンピュータのような、ローカルターミナル100は送信ライン150および受信ライン151を介してローカルアナログモデム102に結合されている。そのような送信および受信ライン150および151は、例えば、コンピュータをモデムに結合するために一般に使用されるRS232インタフェース(およびケーブル)の一部とすることができる。ローカルアナログモデム102はライン110を介してPSTN126に結合されている。ライン110はアナログ信号を伝送する標準的な(ツイステッドペア)電話線とすることができる。これもまたコンピュータとすることができる、遠隔ターミナル106が送信ライン161および受信ライン160を介して遠隔アナログモデム104に結合されている。遠隔アナログモデム104はライン120を介してPSTN126に結合されている。ライン120は、前記ライン110と同様に、標準的な電話線とすることができる。図1に示されるように、ローカルターミナル100およびローカルアナログモデム102はPSTN126によって、遠隔アナログモデム104を有する遠隔ターミナル106との間で、データ、情報および他の信号を転送するよう構成されている。情報およびコマンド信号を含む、データはターミナルおよびそれらのそれぞれのアナログモデムの間で種々のそれぞれの送信および受信ライン150,151,160および161を介して転送される。ターミナル100からの情報はローカルアナログモデム102によって変調されかつさもなければ処理されてライン110を介してPSTN126に送信されるアナログモデム信号を形成する。該アナログモデム信号は次にPSTNによってアナログ信号としてライン120を介して遠隔アナログモデム106に転送される。PSTN内では、前記アナログモデム信号はネットワーク内での送信のためにデジタル信号に変換され、かつアナログライン110および120による送信のためにアナログモデム信号に再び変換される。遠隔アナログモデム106は受信したアナログモデム信号を復調しかつ復調したデータをライン160によって遠隔ターミナルに送信する。遠隔アナログモデム106からの情報はまた反対のまたは逆の方向で動作する同じ方法を使用してローカルアナログモデム102へ送信することができる。
図2は、データ転送のためのデジタルモデムの従来技術の使用方法を示すブロック図である。図2に示されるように、コンピュータのような、ローカルターミナル100は送信ライン250および受信ライン251を介してローカルデジタルモデム222へと結合されている。そのような送信および受信ライン250および251は、例えば、これもまた一般にコンピュータをデジタルモデムに結合するために使用される、アナログRS232インタフェースに匹敵するデジタルモデムインタフェース(およびケーブル)の一部とすることができる。前記ローカルデジタルモデム222はデジタル送信ライン260およびデジタル受信ライン261を介してデジタルネットワーク228に結合され、該デジタルネットワーク228はさらにPSTN126に結合されている。デジタル送信および受信ライン260および261は、デジタル信号を送信する、T1,E1またはISDNラインのような、標準的なデジタルラインとすることができる。また、図2に示されるように、これもまたコンピュータとすることができる、遠隔ターミナル106は送信ライン161および受信ライン160を介して遠隔アナログモデム104に結合されている。図1と同様に、該遠隔アナログモデム104はライン120を介してPSTN126に結合され該ライン120はまた標準的なアナログ電話線とすることができる。図2に示されるように、ローカルターミナル100およびローカルデジタルモデム222はデータおよび他の情報および信号を、デジタルネットワーク228およびPSTN126を介して、遠隔モデム104を有する遠隔ターミナル106との間で転送するよう構成される。遠隔およびコマンド信号を含むデータは前記ターミナルおよびそれらのそれぞれのモデムの間で種々の送信および受信ライン250,251,160および161を介して転送される。ローカルターミナル100からの情報は始めにローカルデジタルモデム222によって処理されて変調されたアナログ信号を形成し、該変調されたアナログ信号は次にさらに符号化されて(例えば、ミュー−ロー(mu−law)またはA−ロー(A−law)コンパンダを有するパルス符号変調(PCM)機構を使用して)デジタルネットワーク228に送信されかつさらにPSTN126に送信されるデジタル信号を形成する。PSTNは前記デジタル信号を変調されたアナログ信号に再変換し、該変調されたアナログ信号は次にライン120によってアナログ信号としてPSTNによって遠隔モデム106に転送される。遠隔モデム106は受信した変調アナログ信号を復調しかつ該復調したデータをライン160によって遠隔ターミナルに送信する。遠隔モデム106からの情報はまた反対のまたは逆の方向で動作する同じ方法を使用してローカルデジタルモデム222へと送信することができる。
図3は、ローカルおよび遠隔デジタルネットワークによってデータを伝送するためのターミナルアダプタの従来技術の使用方法を示すブロック図である。図3に示されるように、コンピュータのようなローカルターミナル100が送信ライン250および受信ライン251を介してローカルターミナルアダプタ223に結合されている。そのような送信および受信ライン250および251は、例えば、これもまた一般にコンピュータをターミナルアダプタに結合するために使用されている、アナログRS232インタフェースに匹敵する、ターミナルアダプタインタフェース(およびケーブル)の一部とすることができる。ローカルターミナルアダプタ223はデジタル送信ライン260およびデジタル受信ライン261を介してデジタルネットワーク228に結合され、該デジタルネットワーク228はさらにPSTN126に結合されている。図2の場合と同様に、デジタル送信および受信ライン260および261はデジタル信号を送信するT1,E1またはISDNのような、標準的なデジタルラインとすることができる。図3に示されるように、これもまたコンピュータとすることができる、遠隔ターミナル106が送信ライン261および受信ライン260を介して遠隔ターミナルアダプタに結合されている。該ターミナルアダプタ272は送信ライン271および受信ライン270を介して遠隔デジタルネットワーク265に結合されている。ローカルデジタルネットワーク228はPSTN126を介して前記遠隔デジタルネットワーク265に結合されている。図3に示されるように、ローカルターミナル100およびローカルターミナルアダプタ223は、PSTN126を介して、それらのそれぞれのデジタルネットワーク228および265により、遠隔ターミナルアダプタ272を有する遠隔ターミナル106との間でデータおよび他の情報および信号を転送するよう構成されている。図3には示されていないが、ローカルおよび遠隔ターミナルアダプタもまたPSTNを介在させることなく同じデジタルネットワークに結合することができる。情報およびコマンド信号を含む、データは前記ターミナルおよびそれらのそれぞれのターミナルアダプタの間で種々の送信および受信ライン250,251,260および261を介して転送される。ローカルターミナルからの情報はフォーマットまたは処理されて、例えば、DSOフォーマットのデジタル信号のようなデジタル信号を形成し、この信号は次にデジタルネットワーク228に送信され、かつさらにPSTN126に送信することができる。遠隔デジタルネットワーク265はPSTN126からデジタル信号を受信し、かつ該デジタル信号を遠隔ターミナルアダプタ272に送信する。図3には示されていないが、前記遠隔ターミナルアダプタはまたデジタル信号をローカルデジタルネットワーク228から直接受信するよう構成できる。前記遠隔ターミナルアダプタは受信されたデジタル信号をデコードしかつ該デコードされたデータをライン260を介して遠隔ターミナルに送信する。遠隔ターミナル106からの情報はまた反対のまたは逆の方向で動作する同じ方法を使用してローカルターミナル100に送信することができる。
図4は、本発明の好ましい実施形態を示すブロック図である。後により詳細に説明するように、好ましい実施形態に係わるデータ通信装置は複数のモードの内の任意の1つによって動作するようユーザによって選択的に構築することができ、すなわち、アナログモデムとして、デジタルモデムとして、あるいはターミナルアダプタとして動作するよう構築できる。さらに、第1の動作モードが選択された後、好ましい実施形態に係わるデータ通信装置は第2、第3またはさもなければ異なる動作モードで動作するようユーザによって再構築できる。図4に示されるように、データ通信装置300は、アナログインタフェース回路314(これはまたデータアクセスアレンジメントまたは“DAA”として知られている)を介してPSTN126に結合されたとき、該PSTN126によってデータを送信しかつ受信するために、そして、デジタルインタフェース回路318を介してデジタルネットワーク228に結合されたとき、該デジタルネットワーク228によってデータを送信しかつ受信するために、ターミナル100に結合可能である。ここで使用されている、「デジタルネットワーク」または「デジタル通信ネットワーク」はまた、ISDNのようなデジタルネットワークに加えて、T1またはE1インタフェースを介する場合を含み、公衆交換ネットワークの中央局へのデジタル接続またはインタフェースを含むものである。データ通信装置300のユーザはプロセッサ370に結合されたユーザインタフェース301を介して入力される複数のユーザコマンド信号によって、(アナログモデムとして、デジタルモデムとして、あるいはターミナルアダプタとしての)動作モードの種別を選択することができる。ユーザは始めにある特定の動作モードを選択し、かつその後その動作モードを変更または改訂することができる。例えば、ユーザは始めにデータ通信装置300をPSTN126のような第1の通信ネットワークに結合し、かつそれに応じて装置の動作モードが、ユーザインタフェース301を介して入力されるユーザコマンド信号により、アナログモデムとしてのものとなるよう選択することができる。その後、ユーザは該ユーザの設備に導入されたT1,ISDNまたは他のデジタルネットワークインタフェースまたは能力のような、第2の通信ネットワークにアクセスする能力を持つことができる。ユーザは次にユーザインタフェース301を介して入力される(複数のユーザコマンド信号から)他のユーザコマンド信号によって、データ通信装置300を再構築し、デジタルモデムとしての動作またはターミナルアダプタとしての動作のような、種々のデジタル動作モードで動作させることができる。
ユーザインタフェース301は数多くの種類の実施形態を有するものとすることができる。例えば、前記ユーザインタフェースは専用のパーソナルコンピュータとすることができかつ、その場合は、ターミナル100内に導入することができる。他の実施形態では、前記データ通信装置300はネットワークに結合された多くの装置の内の1つとすることができかつ、本明細書に参照のため導入される、1994年8月3日に出願された、「アドバンスド通信システムアーキテクチャ(Advanced Communication System Architecture)」と題する、係属中の米国特許出願シリアル番号第08/285,260号に詳細に説明された、システムマネージャを備えたモトローラのDAS925のような、総合システムコントローラを持つものとすることができる。この場合、ユーザインタフェース301は前記総合システムコントローラ内に導入することができ、該総合システムコントローラは導入されたPSTNまたはデジタルネットワークに適切に整合するためにデータ通信装置300のすべてを所望の動作モードのために同時に構築するのに使用できる。
図4に示されるように、コントローラ304は送信データライン301および受信データライン302を介してターミナル100に結合される。該送信および受信データライン301および302は任意の適切なインタフェースおよび接続構成の中に導入することができる。モトローラの68302型マイクロコントローラとすることができる、コントローラ304はデータバス305を介してデータポンプ308に結合され、該データポンプ308はデータポンプとしてプログラムされたモトローラの56002型汎用デジタル信号プロセッサとすることができる。データポンプ308はコントローラ304からデータ、コマンド信号および他の情報を受信し、かつデータポンプ308は次にサンプルされたデータ信号を発生する。データポンプ308はまたバス350を介して第1のコーデック(「コーダ−デコーダ」)310に結合されている。コーダ−デコーダは通信分野では“codec”として知られておりかつそのように称されており、かつまた本明細書では「コーデック」と称する。第1のコーデック310は好ましくはリニアコーデックであり、かつ、典型的には毎秒9600サンプルのサンプリングレートで、データポンプからサンプルされたデータ信号を受信し、かつ次に該サンプルされたデータ信号から変調されたアナログ信号を発生する。前記第1のまたはリニアコーデック310もまた知られておりかつアナログ−デジタル(A/D)変換器およびデジタル−アナログ(D/A)変換器として実施することができる。前記リニアコーデック310からの変調されたアナログ信号はラインまたはバス352を介して第1のスイッチ312に伝送される。好ましい実施形態では、第1のスイッチ312はアナログスイッチであり、かつ、固体(solid state)または機械的リレー、あるいは個別のトランジスタまたは集積回路構成(例えば、CMOS,BJT)のような、任意の多くの形式で実施することができる。第1のスイッチ312はまた、例えば、データバスのそれぞれの別個のデータ経路に対応するため複数のさもなければ別個のスイッチング機構を含むことができる。スイッチ312は、次に、ライン326を介して送られる制御信号に応じて、リニアコーデック310からの変調されたアナログ信号を、バス354を介して、図4にアナログインタフェース回路314として示された、第1のインタフェース回路に導くか、あるいは、バス356を介して、図4において好ましくはノンリニアPCM(パルス符号変調)コーデック316として示された、第2のコーデック316へと前記変調されたアナログ信号を導くことができる。
引き続き図4を参照すると、プロセッサ370はインテルの8032型のような、マイクロプロセッサおよびデジタルマルチプレクサ(“MUX”)のような、デジタルスイッチング回路から構成されプログラム可能な分配型または分散型(distributed)スイッチング機構を形成する。プロセッサ370はライン326を介して第1のスイッチ312へと制御信号を提供する。好ましい実施形態では、該制御信号は、ハイ電圧(論理“1”)およびロー電圧(論理“0”)のような、第1および第2の値を有する。スイッチ312は、ハイ電圧のような第1の値を有する制御信号に応答して、リニアコーデック310から変調されたアナログ信号をバス354を介して第1の(アナログ)インタフェース回路314へと伝送し、かつロー電圧のような、第2の値を有する制御信号に応答して、前記変調されたアナログ信号をバス356を介してノンリニアPCMコーデック(または「PCMコーデック」)316へと伝送する。あるいは、2つの値を有する前記制御信号はまた2つの信号と考えることができ、かつ、その場合には、第1および第2の制御信号と考えることができる。アナログインタフェース回路314から、変調されたアナログ信号は次にライン106を介し図4においてPSTN126として示された第1の通信ネットワークを通して伝送され、かつこのモードでは、前記データ通信装置300はアナログモデムとして第1のモードで動作している。アナログインタフェース回路314のような第1のインタフェース回路はまた一般に、電力レベル設定、インピーダンス整合のような、種々の機能を提供しかつ2組のツイステッドペア伝送ラインから一対の伝送ラインへと情報を転送するハイブリッド回路を含むことができる。
プロセッサ370はさらにバス358を介して第2の(PCM)コーデック316に、バス364を介してアナログインタフェース回路314に、バス366を介してコントローラ304に、かつバス362を介してデジタルインタフェース回路318に結合されている。ロー電圧のような、第2の値を有するプロセッサ370からの制御信号に応答して、スイッチ312は変調されたアナログ信号をPCMコーデック316に伝送する。PCMコーデックはパルス符号変調機構を使用して変調されたアナログ信号をデジタル的に符号化しデジタルモデム信号を提供しかつ、この第2の動作モードにおいて、データ通信装置はデジタルモデムとして動作している。PCMコーデック316はデジタルモデム信号をプロセッサ370に伝送し、該プロセッサ370はバス362を介して、図4においてデジタルインタフェース回路318として示された、第2のインタフェース回路に対しデジタルモデム信号を導きまたは伝送する。該第2のまたはデジタルインタフェース回路318は、図4においてデジタルネットワーク228として示された、第2の通信ネットワークに結合可能であり、かつ第2の(デジタル)ネットワークを介して伝送するために該デジタルモデム信号を処理する。例えば、デジタルインタフェース回路は、DSOフォーマットを有する、デジタルモデム信号を適切なデジタルチャネルまたはタイムスロットに入れるために時分割マルチプレクサとして作用することができる。
プロセッサ370はまた、バス366を介して、種々のデータ信号および制御信号をコントローラ304から受信しかつ該コントローラ304に伝送する。データ通信装置300がユーザインタフェースからの前記複数のユーザコマンドの内の1つによって決定される、ターミナルアダプタとして、第3の動作モードで動作可能であるべき場合は、プロセッサはプロセッサコマンド信号をバス366を介してコントローラに送信する。第3のまたはターミナルアダプタモードにおいては、コントローラはターミナルから受信したデジタル情報を処理してデジタル情報信号を形成し、かつ該デジタル情報信号をバス366を介してプロセッサ370に送信する。プロセッサ370は、次に、該デジタル情報信号をバス362を介してデジタルネットワーク228によって送信するためにデジタルインタフェース回路318に導きあるいは伝送する。デジタルインタフェース回路318はまた上に述べたデジタルモデム信号の処理と同様の方法で、デジタルネットワークによって送信するために前記デジタル情報信号を処理する。
図4に示される本発明の好ましい実施形態は情報送信に関して詳細に説明されたが、当業者には同様の分析は情報受信に関しても適用できることが理解されるであろう。したがって、そのようなデータまたは情報の送信および受信は一般にデータの双方向の流れを可能にするためにデータまたは情報転送と称される。
要するに、図4は、第1の動作モードおよび第2の動作モードを含む、複数の動作モードの内の少なくとも1つで選択的に動作可能なデータ通信装置を示し、該データ通信装置はターミナルにかつ複数の通信ネットワークの内の少なくとも1つに結合可能であり前記ターミナルおよび、第1の通信ネットワークおよび第2の通信ネットワークを含む、複数の通信ネットワークの内の1つの間でデータを転送し、前記データ通信装置は:コントローラ;該コントローラに結合されたデータポンプ;該データポンプに結合された第1のコーデック;第2のコーデック;前記第1の通信ネットワークに結合可能な第1のインタフェース回路;前記第2の通信ネットワークに結合可能な第2のインタフェース回路;前記第1のコーデック、前記第2のコーデックおよび前記第1のインタフェース回路に結合された第1のスイッチ;および前記コントローラに、前記第2のコーデックに、前記第1のインタフェース回路に、前記第2のインタフェース回路にかつ前記第1のスイッチに結合されたプロセッサを具備し、該プロセッサは複数のコマンド信号の内の少なくとも1つに応答して前記第1の通信ネットワークによる通信のために前記第1の動作モードで動作するためにおよび前記第2の通信ネットワークにより通信するために前記第2の動作モードで動作するために前記データ通信装置を選択的に構築する。前記種々の第1および第2のコーデックはリニアなものでもよくあるいはノンリニアなものでもよく、そして好ましい実施形態では、前記第1のコーデックはリニアコーデックでありかつ前記第2のコーデックは、ミュー−ローまたはA−ローコンパンダを有するノンリニアPCMコーデックである。前記第1および第2の通信ネットワークはPSTN,T1,E1,ISDNまたは任意の他のアナログまたはデジタル通信ネットワークとすることができる。
したがって、図4はまたは前記第1の通信ネットワークが公衆交換電話ネットワークであり、前記第2の通信ネットワークがデジタル通信ネットワークであり、前記第1のインタフェース回路がアナログインタフェース回路であり、前記第2のインタフェース回路がデジタルインタフェース回路であり、かつ前記プロセッサが前記複数のコマンド信号の内の第1のコマンド信号に応答して前記第1のスイッチへの第1の制御信号を生成し前記第1のコーデックを前記アナログインタフェース回路に選択的に結合しかつ前記第1のコーデックを前記第2のコーデックに結合し、それによって前記データ通信装置が前記第1のコーデックがアナログインタフェース回路に結合されている場合にアナログモデム動作モードで構築され、かつ前記データ通信装置は前記第1のコーデックが前記第2のコーデックに結合されている場合にデジタルモデム動作モードで構築される、データ通信装置を示している。図4はさらに、前記プロセッサがさらに前記複数のコマンド信号の内の第2のコマンド信号に応答して前記コントローラへの第2の制御信号を生成しそれによって前記データ通信装置がターミナルアダプタモードで構築され前記プロセッサがデータを前記デジタルインタフェース回路を通り前記デジタル通信ネットワークへと転送するデータ通信装置を示している。また、図4に示されるように、前記データ通信装置はさらに前記プロセッサに結合されかつ前記複数のコマンド信号の内の少なくとも1つを入力するためにユーザインタフェースに結合可能な入力ポートを備えることができる。
図5は、本発明の好ましい実施形態に係わるプロセッサ370の分配または分散型スイッチング機構を示すブロック図である。この好ましい実施形態では、データ通信装置300の典型的な「アナログモデムの面(aspects)」、すなわち、コントローラ304およびデータポンプ308、はそれによってデータ通信装置300が通信しているネットワークの種別に関する何らかの別個の情報またはプログラミングをも必要としない。例えば、これらの「アナログモデムの面」は装置がPSTNに結合されるかまたはデジタルネットワークに結合されるかを認識しさもなければ「知る」ためにプログラムされる必要はない。好ましいこの実施形態では、図5に示されるように、これはプロセッサ370によって達成され、該プロセッサ370は分散型スイッチング回路376および分散型スイッチング機構を備えたデジタルマルチプレクサ375を含み、それによって(バス362およびバス364を介して)ネットワークに送信されかつネットワークから送信される所定のシグナリングおよび通知情報はコントローラ304へおよびから伝送されるか(スイッチドスルー:switched through)、あるいはプロセッサ370によってシミュレートされ、そしてシミュレートされたシグナリング情報は次にコントローラ304へおよびから伝送される(スイッチドスルー)。前記所定のシグナリング情報(または複数の情報信号)は典型的には、アナログモードに対しては、ライン380を介するコントローラへのリング信号、ライン381を介するコントローラへのライン電流、ライン382を介するコントローラからのオフフック信号、そしてライン383を介してのコントローラからのループビット(またループ信号)を含み、かつ、デジタルモードに対しては、バス362上のAおよびBシグナリングビットのようなシグナリングビット(および、他のフォーマットに対しては、CおよびDシグナリングビットも)を含む。前記オフフックおよびリング信号はまた通知信号(notification signals)として知られておりかつ、本明細書で使用されているように、他の信号と共に集合的にシグナリング情報または情報信号と称される。ライン380,381,382および383はまたコントローラ304およびプロセッサ370を結合するバス366の一部とすることができ、かつ図5においては(および図6においては)参照を容易にする目的でのみ別個のラインとして示されている。
図6は、プロセッサ370のデジタルマルチプレクサ(“MUX”)375をより詳細に示すブロック図である。マルチプレクサ375はプロセッサ370の他の部分からライン392によってMUX制御信号により制御され、前に述べた複数のユーザコマンド信号によって構成される。図6に示されるように、ライン380上のリング信号はライン384によりアナログインタフェース回路314から直接伝送されあるいは、デジタルインタフェース回路318からの対応するまたは等価なデジタルシグナリング情報に応じて、プロセッサによりシミュレートされかつライン385によって伝送される。ライン381上のライン電流もまたライン386によってアナログインタフェース回路314から直接伝送されあるいはプロセッサによってシミュレートされかつライン387によって伝送され、これもまたデジタルインタフェース回路318からの対応するデジタルシグナリング情報に応じて行なわれる。ライン382上の(呼を開始しまたは入力するための)コントローラからのオフフック信号はライン388により直接アナログインタフェース回路314に伝送されあるいは(適切なシグナリングビットを発生する)プロセッサによりシミュレートされ、かつライン387によってデジタルインタフェース回路318に伝送される。同様に、ライン383上の(診断または「トレーニング」の目的のための)コントローラからのループビットも直接ライン390によってアナログインタフェース回路314に伝送されあるいはライン391によって(ループビットに基づき適切なソフトウェアループを達成する)プロセッサの他の部分へと伝送される。AおよびBシグナリングビットのような、デジタルインタフェースシグナリングビットは、「ループ(LOOP)」、「グランド(GROUND)」、「トランク(TRUNK)」、「ウインクを伴うトランク(TRUNK with WINK)」、「フィーチャグループB(FEATURE GROUP B)」、および「フィーチャグループD(FEATURE GROUP D)」のような、特定のネットワークにおいて使用される実際のシグナリング機構に応じて変わり得る。これらの種々のモードは前記ユーザインタフェース301を介して入力される複数のユーザコマンド信号によって選択可能(またはプログラム可能)である。
要するに、図5および図6はさらに、デジタルネットワークからのデジタルシグナリング情報に応じて、プロセッサが対応するシミュレートされたアナログシグナリング情報をコントローラに提供し、かつ、コントローラからのアナログシグナリング情報に応じて、プロセッサが対応するシミュレートされたデジタルシグナリング情報をデジタルネットワークに提供する、データ通信装置をさらに示している。さらに、前記アナログシグナリング情報はリング信号、ライン電流、オフフック、およびループビットから構成することができ、かつ前記デジタルシグナリング情報はAおよびBビットを含むことができる。
図7は、本発明の好ましい実施形態に係わるマルチ構成およびデータ転送方法を示すソフトウェア流れ図である。この方法はステップ700でスタートし、かつターミナルはデータを、ステップ710において、コントローラに送る。プロセッサは、ステップ720において、アナログモデムまたはデジタルモデムの接続が要求されているか否かを判定する。もしモデム接続が要求されていなければ、データ通信装置はターミナルアダプタモードに進みかつターミナル10からのデータを、ステップ790において、ターミナルアダプタモード形式に変換する。データ通信装置300は次に、ステップ792において、デジタルネットワークへの接続を確立しかつ、ステップ794において、デジタルネットワークによってデータを遠隔のターミナルアダプタへと(かつ遠隔のターミナルアダプタから)伝送する。
図7を参照し続けると、ステップ720において、もしモデム接続が要求されていれば、ターミナルからのデータは、ステップ730において、サンプルされたアナログ信号に変換されかつ該サンプルされたアナログ信号は、ステップ740において、アナログモデム信号に変換される。プロセッサは次に、ステップ750において、PSTN接続が要求されているか否かを判定する。もしPSTN接続が要求されていれば、ステップ760において、PSTNを介して遠隔のモデムと接続が確立されかつ、ステップ762において、アナログモデム信号が遠隔のモデムへ送信(または遠隔のモデムから受信)される。もしステップ750においてPSTN接続が要求されていなければ、アナログモデム信号は、ステップ770においてデジタルモデム信号に変換される。データ通信装置は次に、ステップ772において、デジタルネットワークによって遠隔のモデムへの接続を確立しかつ、ステップ774において、デジタルネットワークおよびPSTNを介して遠隔のモデムへおよび遠隔のモデムからデータを転送する。
要するに、図7はデータ通信装置を、第1の動作モードおよび第2の動作モードを含む、複数の動作モードの内の少なくとも1つで選択的に動作させる方法を示し、前記データ通信装置はターミナルおよび、デジタル通信ネットワークおよびアナログ通信ネットワークを含む、複数の通信ネットワークの内の1つの間でデータを転送するために前記ターミナルにかつ複数の通信ネットワークの内の少なくとも1つに接続可能であり、前記方法は、(a)前記ターミナルからデータを受信する段階、(b)複数のユーザコマンド信号の内の少なくとも1つを入力する段階をさらに含むことができる、動作モードを選択する段階、(c)ターミナルアダプタ動作モードが選択されている場合に受信データをターミナルアダプタ形式に変換しかつ該ターミナルアダプタ形式のデータをデジタルネットワークへまたはデジタルネットワークから転送する段階、(d)モデム動作モードが選択されている場合に前記受信データを変調してアナログモデム信号を形成する段階、(e)アナログモデム動作モードが選択されている場合に前記アナログモデム信号をアナログネットワークに導く段階、そして(f)デジタルモデム動作モードが選択されている場合に前記アナログモデム信号をデジタル的に符号化しかつ該デジタル的に符号化したアナログモデム信号をデジタルネットワークに導く段階を具備している。上記段階(e)および(f)はまたさらに、選択的にアナログ通信ネットワークまたはデジタル通信ネットワークに結合するために制御信号を提供する段階を具備する。
さらに、図4〜図7に示されるように、本発明のデータ通信装置を動作させる方法はさらに、(g)アナログおよびデジタルシグナリング情報に応答する段階を具備する。この段階は、さらに、(g1)受信された所定のデジタルシグナリング情報からアナログシグナリング情報をシミュレートする段階、そして(g2)所定のアナログシグナリング情報から送信のためにデジタルシグナリング情報をシミュレートする段階を含む。
図8は、本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。図8に示されるように、ターミナル100は送信ライン150および受信ライン151を介してデータ通信装置400に接続可能である。これらの送信および受信ライン150および151はアナログモデム420に結合されており、該アナログモデム420はバス422を介してアナログモデム信号を送信しかつ受信する。バス422はスイッチ412に結合されている。ライン415を介しての制御信号に応じて、スイッチ412は前記アナログモデム信号をPSTN126によって送信するためにバス414を介してアナログインタフェース回路314に導くことができる。また、ライン415を介しての制御信号に応じて、スイッチ412はアナログモデム信号をバス416を介してPCMコーデック408に導くことができる。PCMコーデック408はアナログモデム信号を、デジタルネットワーク228を介しての送信のために、バス418を介してデジタルインタフェース回路318に送信されるデジタルモデム信号に変換する。
要するに、図8はアナログモデムモードでかつデジタルモデムモードで選択的に動作可能なデータ通信装置を示し、該データ通信装置はターミナルに接続可能であり、かつ公衆交換電話ネットワークにまたはデジタル通信ネットワークに接続可能であり、前記データ通信装置は、前記ターミナルに接続可能なアナログモデム、PCMコーデック、公衆交換電話ネットワークに接続可能なアナログインタフェース回路、PCMコーデックに接続されかつデジタル通信ネットワークに接続可能なデジタルインタフェース回路、そして前記アナログモデムに、前記PCMコーデックにかつ前記アナログインタフェース回路に接続されたスイッチを具備し、該スイッチは制御信号に応答してアナログモデムをアナログインタフェース回路に選択的に結合しかつアナログモデムをPCMコーデックに結合し、それによって前記アナログモデムが前記アナログインタフェース回路に結合されたとき前記データ通信装置はアナログモデムモードで動作可能であり、かつそれによって前記アナログモデムが前記PCMコーデックに結合されたとき前記通信装置はデジタルモデムモードで動作可能になる。
図9は、本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。ターミナル100は、送信および受信ライン150および151を介して、データ通信装置500に接続可能である。送信および受信ライン150および151はコントローラ504に結合されている。コントローラ504はバス505を介してデータポンプ508に結合され、かつバス560を介してデジタルインタフェース回路518に結合されている。データポンプ508は、本明細書に参照のため導入される、「モデム−チャネルバンク変換器(Modem−Channel Bank Converter)」と題する、1994年11月15日発行の米国特許第5,365,545号に述べられかつ特許請求された、PCMコーデック補間器(PCM codec interpolator)を含む。とりわけ、前記PCMコーデック補間器は、毎秒9600サンプルのレートでサンプルされた、サンプルアナログデータを、毎秒8000サンプルのレートでサンプルされた、サンプルデジタルデータに変換することができる。ターミナル100からコントローラ504を介して送信され、コントローラ504によって発生されあるいはコントローラ504によって提供される、制御信号に応答して、データポンプ506はバス510を介してリニアコーデック512に送信されるサンプルされたアナログデータ信号を発生し、またはバス558を介してデジタルインタフェース回路518に送信されるデジタルモデム信号を発生することができる。リニアコーデック512は前記サンプルされたアナログデータ信号をアナログモデム信号に変換し、該アナログモデム信号は次にPSTNによって送信するためにアナログインタフェース回路514に送られる。前記デジタルインタフェース回路518はデジタルネットワークによる送信のために前記モデム信号を処理する。
要するに、図9は、アナログモデムとして、デジタルモデムとして、およびターミナルアダプタとして選択的に動作可能であり、公衆交換電話ネットワークにかつデジタル通信ネットワークに接続可能なデータ通信装置を示し、該データ通信装置は、PCMコーデック補間器を有するデータポンプ、該データポンプに結合されたリニアコーデック、該リニアコーデックに結合され、かつ公衆交換電話ネットワークに接続可能なアナログインタフェース回路、前記デジタル通信ネットワークに接続可能なデジタルインタフェース回路、前記データポンプにかつ前記デジタルインタフェース回路に結合されたコントローラを具備し、該コントローラは第1の制御信号を選択的に前記データポンプに提供して前記データポンプをアナログモードで選択的に動作させかつ前記リニアコーデックおよび前記アナログインタフェース回路を結合し、前記コントローラはさらに選択的に第2の制御信号を前記データポンプに提供して前記データポンプをデジタルモードで選択的に動作させかつ前記デジタルインタフェース回路と結合し、それによって前記データ通信装置は前記データポンプがアナログモードにあるときアナログモデムとして動作し、それによって前記データ通信装置は前記データポンプがデジタルモードにあるときデジタルモデムとして動作可能であり、かつそれによって前記データ通信装置は前記データポンプがアナログモードにあるいはデジタルモードにないときターミナルアダプタとして動作可能である。
上に述べた本発明の種々の実施形態から明らかなように、ここに開示されたデータ通信装置は単一の統合された装置を構成し、該装置は、アナログモデムとして、デジタルモデムとして、およびターミナルアダプタとしての動作のような、種々のモードで動作するよう構築しかつ再構築することができ、かつさらにさもなければ両立性がない種々形式のアナログおよびデジタルネットワークによってデータを通信することができる。前に述べたように、従来技術ではこれらの種々のネットワークによってデータ通信を行なうために本質的に別個のおよび独立した装置あるいは他のハードウェアを必要とした。
本発明の新規なデータ通信装置はユーザの要求のあり得る変化に合致するために変更可能な、再構築可能な、あるいは「アップグレード可能な」最初の装置である。さらに、前記データ通信装置は何らかのハードウェアの変換、付加、または代用なしに異なる動作モードへと変換しあるいは再構築することができ、さらに付加的な利点を与える。第1に、前記データ通信装置は、それ自身のネットワーク能力を持つことができる、ユーザインタフェースを介して、遠隔的に構築しまたは再構築することができる。したがって、導入者または他のサービス職人が遠隔のロケーションから、例えば、その国に渡り位置する製造設備からデータ通信装置を構築しおよび/または再構築することができる。
第2に、前記データ通信装置のハードウェアは、データ通信機器におけるユーザの現在の投資がネットワークの変更にもかかわらず保たれるように、変更しかつアップグレードすることができる。例えば、ユーザの現在の要求がデータのネットワーキングのためにPSTNを引き続き使用することを示しているかもしれない。本発明のデータ通信装置はユーザが現在そのデータ通信機器をPSTNを介して接続できるようにし、この場合一方では同時に同じハードウェアによってデジタルネットワークへの将来の接続を可能にし、将来のアップグレードの可能性を提供する一方でユーザの現在の機器の投資を保つことができる。本発明に係わるこのアップグレード可能なデータ通信装置がデジタルまたはアナログネットワークシステムにおいて使用されるとき、今まで得られなかったアナログネットワークとデジタルネットワークとの間のたやすい遷移を行なうことが可能になる。
第3に、ここに開示されたデータ通信装置は3つの別個の装置を1つの統合された完全に機能する装置へと結合することができるから、ここに開示されたデータ通信装置は、より少ない装置を使用するため、電力の節約を可能にしかつしたがって、任意の時間に給電される必要がある装置の数を低減する。さらに、ここに開示された単一の、統合されたデータ通信装置は今まで3つの別個の装置で行なっていた機能を行なうから、本発明のデータ通信装置はネットワーク導入に要求される装置の数を大幅に低減しかつネットワーク設備のハウジングおよび他のスペースの要求を大幅に低減することができる。
以上から、本発明の新規な概念の精神および範囲から離れることなく数多くの変更および修正を行なうことが可能なことが分かるであろう。ここに示された特定の方法および装置に関しては、何らの制限をも意図したものではなく制限と考えられるべきでないことが理解されるべきである。もちろん、添付の特許請求の範囲により該特許請求の範囲内に入るすべてのそのような変更をカバーすることを意図している。本発明はさらに添付の特許請求の範囲によって明確化される。
Claims (10)
- 第1の動作モードおよび第2の動作モードを含む、複数の動作モードの内の少なくとも1つで選択的に動作可能なデータ通信装置であって、該データ通信装置はターミナルおよび、第1の通信ネットワークおよび第2の通信ネットワークを含む、複数の通信ネットワークの内の通信ネットワークの間でデータを転送するために前記ターミナルにかつ前記複数の通信ネットワークの内の前記通信ネットワークに接続可能であり、前記データ通信装置は、
コントローラ、
該コントローラに結合されたデータポンプ、
該データポンプに結合された第1のコーデック、
第2のコーデック、
前記第1の通信ネットワークに接続可能な第1のインタフェース回路、
前記第2の通信ネットワークに接続可能な第2のインタフェース回路、
前記第1のコーデックに、前記第2のコーデックにかつ前記第1のインタフェース回路に結合された第1のスイッチ、そして
前記コントローラに、前記第2のコーデックに、前記第1のインタフェース回路に、前記第2のインタフェース回路に、そして前記第1のスイッチに結合されたプロセッサであって、該プロセッサは複数のコマンド信号の内の第1のコマンド信号に応答して前記第1の通信ネットワークを通しての通信のために前記第1の動作モードで動作するために前記データ通信装置を選択的に構築しかつ前記第2の通信ネットワークを通して通信するために前記第2の動作モードで動作するために前記データ通信装置を選択的に構築するもの、
を具備するデータ通信装置。 - 前記第1のコーデックはさらにリニアコーデックからなる、請求項1に記載のデータ通信装置。
- 前記第2のコーデックはさらにノンリニアコーデックからなる、請求項1に記載のデータ通信装置。
- 前記第2のコーデックはさらにミュー−ローPCMコーデックからなる、請求項1に記載のデータ通信装置。
- さらに、
前記第1の通信ネットワークは公衆交換電話ネットワークであり、前記第2の通信ネットワークはデジタル通信ネットワークであり、前記第1のインタフェース回路はアナログインタフェース回路であり、前記第2のインタフェース回路はデジタルインタフェース回路であり、そして
前記プロセッサは前記複数のコマンド信号の内の第1のコマンド信号に応答して前記第1のスイッチに第1の制御信号を生成し前記第1のコーデックを前記アナログインタフェース回路に選択的に結合しかつ前記第1のコーデックを前記第2のコーデックに結合し、それによって前記データ通信装置が前記第1のコーデックが前記アナログインタフェース回路に結合されたときアナログモデム動作モードで構築され、かつそれによって前記データ通信装置は前記第1のコーデックが前記第2のコーデックに結合されたときデジタルモデム動作モードで構築される、請求項1に記載のデータ通信装置。 - さらに、
前記プロセッサはさらに前記複数のコマンド信号の内の第2のコマンド信号に応答して前記コントローラへの第2の制御信号を生成し、それによって前記データ通信装置がターミナルアダプタモードで構築され前記プロセッサがデータを前記デジタルインタフェース回路を介して前記デジタル通信ネットワークに転送する、請求項5に記載のデータ通信装置。 - 前記第1のコーデックはさらにリニアコーデックからなりかつ前記第2のコーデックはPCMコーデックである、請求項6に記載のデータ通信装置。
- データ通信装置を、ターミナルアダプタ動作モード、デジタルモデム動作モードおよびアナログモデム動作モードを含む、複数の動作モードの内の少なくとも1つの動作モードで選択的に動作させる方法であって、前記データ通信装置はターミナルと、デジタル通信ネットワークおよびアナログ通信ネットワークを含む、複数の通信ネットワークの内の通信ネットワークの間でデータを転送するために前記ターミナルにおよび前記複数の通信ネットワークの内の前記通信ネットワークに接続可能であり、前記方法は、
(a)前記ターミナルからデータを受信して受信データを形成する段階、
(b)前記少なくとも1つの動作モードを選択して選択動作モードを形成する段階、
(c)前記選択動作モードが前記ターミナルアダプタ動作モードであるとき前記受信データをターミナルアダプタ形式のデータに変換しかつ該ターミナルアダプタ形式のデータを前記デジタル通信ネットワークへまたは前記デジタル通信ネットワークから転送する段階、
(d)前記選択動作モードが前記モデム動作モードであるときまたは前記選択動作モードがデジタルモデム動作モードであるとき前記受信データを変調してアナログモデム信号を形成する段階、
(e)前記選択動作モードが前記アナログモデム動作モードであるとき前記アナログモデム信号を前記アナログ通信ネットワークに導く段階、そして
(f)前記選択動作モードが前記デジタルモデム動作モードであるとき前記アナログモデム信号をデジタル的に符号化しかつ該デジタル的に符号化されたアナログモデム信号を前記デジタル通信ネットワークに導く段階、
を具備する、データ通信装置を複数の動作モードの内の少なくとも1つの動作モードで選択的に動作させる方法。 - さらに、
(g)アナログおよびデジタルシグナリング情報に応答する段階、
を具備する、請求項8に記載のデータ通信装置を動作させる方法。 - 前記段階(g)はさらに、
(g1)受信された所定のデジタルシグナリング情報からアナログシグナリング情報をシミュレートする段階、そして
(g2)所定のアナログシグナリング情報から送信のためにデジタルシグナリング情報をシミュレートする段階、
を具備する、請求項9に記載のデータ通信装置を動作させる方法。
Applications Claiming Priority (3)
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