KR100308388B1 - 전화선을 이용한 데이터통신에 있어서 음성 및 데이터 신호의 중첩/분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전화선에 병렬로 접속된 음성통신단말과 데이터통신단말로부터 동시적으로 통신이 행해지는 경우에 음성신호와 데이터신호의 중첩전송 및 신호 분리에 의해 음성신호와 데이터신호의 동시적인 교환이 가능하도록 하기 위한 전화선상의 음성/데이터 신호의 중첩/분리 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전화선을 매개로 하여 음성정보의 교환을 위한 PSTN과 전화기가 상호 접속됨과 더불어, 데이터통신을 위한 데이터통신망과 모뎀을 구비한 통신단말이 상호 접속된다. 상기 전화선의 양단에는 음성정보와 데이터의 합성 및 분리를 위한 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기와 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기가 접속된다. 바람직하게, 상기 음성/데이터 중첩/분리기는 상기 전화선의 양측에 접속되어 서지의 흡수를 위한 서지흡수소자와, 상기 서지흡수소자의 후방에 접속되어 코일(L1, L2)로 이루어진 1차 필터소자, 상기 1차 필터소자의 후방에 접속된 커패시터로 이루어진 제 2 필터소자, 상기 제 2필터소자의 후방에 접속된 코일(L3, L4)로 이루어진 제 3 필터소자 및, 상기 제 3필터소자의 후방에 접속된 캐패시터로 이루어진 제 4 필터소자로 구성된다.

Description

전화선을 이용한 데이터통신에 있어서 음성 및 데이터 신호의 중첩/분리 장치 {Voice/data signal superposition and spliting module in data communication using phone line }

본 발명은 비대칭 디지털 가입자라인(ADSL; Asymmetric Digital Subscriber Line)서비스가 행해지는 유선공중통신망이나 꼬임선을 매개로 하는 10BaseT, 100BaseT, 10/100BaseT의 이더넷 랜(Ethernet LAN)상의 세그먼트에서의 음성/데이터 신호중첩/분리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전화 교환설비나 집단배선반으로부터의 전화선을 매개로 하여 접속된 복수의 통신단말에 대해 전화서비스와 데이터통신서비스가 동시적으로 실행 될 수 있도록 하기 위한 전화선 상의 음성/데이터 신호 중첩/분리장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 통화 상대방에 대해 전화국의 교환설비와 집단배선반을 매개로 하여 전화선으로 접속되어 음성을 교환하기 위한 통신단말로서는 전화기가 대표적인 바, 그 전화기는 교환설비와 전화선을 통해 연결되어 있으며 소망하는 통화상대방에게 할당된 호출번호를 다이얼링하면 교환설비에 의해 설정되는 소망하는통화 상대방에게 할당된 호출번호를 다이얼링하게 되며 교환설비에 의해 설정되는 접속을 통해 통화 상대방과 음성신호를 교환하는 전화서비스를 제공받게 된다.

그러한 전화서비스를 위주로 설계된 전화기에 더하여, 최근에는 개인용 컴퓨터나 휴대형 컴퓨터를 전화선에 접속하여 통신 상대방에게 고속으로 데이터를 전송하기 위한 데이터 통신기능이 널리 보급되고 있다. 이러한 데이터 통신기능을 위한 데이터 통신단말은 통상적으로 음성정보의 교환을 위한 전화기에 병렬적으로 접속된다. 즉, 데이터 통신단말은 데이터의 송신과 수신을 위한 ADSL 모뎀이나 랜(LAN)에서 망접속기(NIC; Neywork Interface Card)를 포함하며, 통화상대방의 모뎀과의 사이에서 전화선을 매개로 하여 데이터의 전송을 행하게 된다.

그런데, 전화서비스를 위한 통신단말(전화기)과 데이터통신을 위한 통신단말(컴퓨터)이 전화선과 병렬적으로 접속된 경우에는 어느 일측의 통신단말이 그 전화선을 점유하여 통신을 행하는 상태에서는 다른 일측의 통신단말은 신호장해를 받게 되어 정상적인 운용이 어렵게 된다. 즉, 현재에는 전화선을 매개로 하여 복수의 통신단말이 동시적으로 운용될 수 없기 때문에, 예컨데 전화기에 의해 전화서비스를 진행하는 도중에 컴퓨터 등에 의한 데이터통신이 동시적으로 실행되는 경우, 상기 전화서비스의 실행시에 발생되는 디지털데이터(예컨데, 호출신호 또는 링 신호)에 의해 데이터통신이 고조파 장해를 받게 되어 통신장해의 원인으로 된다.

이러한 점에서, 최근에는 전화선을 매개로 하여 전화서비스에 의한 음성과 데이터통신에 의한 데이터를 중첩하여 전송하는 방식에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구는 ADSL서비스나 이더넷 랜(Ethernet LAN) 서비스를 행하는 경우에 음성채널과 데이터채널 사이에서 상호 장해를 주지 않도록 하기 위한 전기적인 규격을 만족하는 필터의 개발을 포함한다. 즉, 음성과 데이터 신호를 중첩하여 단일의 가입자라인을 통해 전송하는 경우, 기존의 전화서비스를 위한 공중전화망(PSTN)상에서 교환기와 전화기의 사이에서 교환되는 음성신호 이외에도 온/오프-훅(On/Off-hook), 링(Ring)신호, 톤(Tone)신호, 대략 100mA정도의 DC전류의 중첩 신호가 필요하게 된다. 그 중, 온/오프-훅 신호에 대해서는 -48V DC의 급격한 변화가 필요하게 되어 데이터통신이 행해지는 주파수대역에 장해를 줄 가능성이 존재하게 된다. 또, 링 신호는 실효치로 최대 103V AC 20Hz 전후의 신호가 교환기로부터 전화기로 전송됨에 따라 링신호의 고조파 부분이 데이터신호의 주파수대역에 영향을 줄 가능성이 있다. 특히, 링 신호의 높은 전압상태에서 단속이 행해지게 되면 AC전압의 급격한 변화에 따른 고조파 발생이 데이터신호의 주파수대역에 장해를 주게 된다. 따라서, 저역통과필터를 구성하는 코일에 직류가 중첩되면 조기에 포화되어 인덕턴스가 저하되어 코일로서의 작용이 열화되는 바, 교환기와 전화기 사이의 신호중에 최대 100MA DC전류가 중첩되는 상황을 고려하여 코일의 설계 시에는 그 DC전류에 대한 영향을 고려해야만 된다.

그런데, 전화선 상에 음성과 데이터 신호를 중첩 전송하는 경우에 상호 장해를 주지 않도록 설정된 전기적인 규격을 만족하기 위해 음성과 데이터 신호를 중첩/분리하는 저역통과필터가 6차 또는 7차 이상의 필터 스테이지로 설계되면 그 전기적인 규격을 만족할 수는 있지만, 실제로 ADSL 서비스망이나 10/100BaseT 세그먼트에 접속하여 실제의 음성과 데이터를 동시적으로 전송하게 되면 교환기와 전화기 사이에서 전송되는 신호에 장해를 주게 된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전화국의 교환설비 중단이나 집단배선반 등에 그리고 가입자측에 설치되어 전화서비스와 데이터통신서비스가 동시적으로 실행될 경우, 상호 통신장해가 없도록 소형이면서 간단한 최적화된 설계 사양을 갖는 전화선 상의 음성/데이터 신호 중첩/분리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전화선을 매개로 하여 음성정보의 교환을 위한 PSTN과 전화기가 상호 접속됨과 더불어 상기 전화선을 매개로 하여 데이터통신을 위한 데이터통신망과 모뎀을 구비한 통신단말이 상호 접속된 전화망에 있어서, 상기 전화선의 양단에는 상기 음성정보와 데이터 신호의 중첩 및 분리를 위한 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기와 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기가 접속되고, 상기 각 음성/데이터 신호 중첩/분리기는 상기 전화선의 양측에 접속되어 서지의 흡수를 위한 서지흡수소자와, 상기 서지흡수소자의 후방에 접속되어 코일로 이루어진 1차 필터소자, 상기 1차 필터소자의 후방에 접속된 캐패시터로 이루어진 제 2필터소자, 상기 제 2필터소자의 후방에 접속된 캐패시터로 이루어진 제 4필터소자로 구성되며; 상기 데이터통신망은 상기 가입자라인의 선단 측에서 분기되도록 구성된 전화가입자라인의 음성/데이터 중첩/분리 장치가 제공된다. 단, 통신망의 종류에 따라 회로소자는 선택적으로 사용될 수 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 전화선을 매개로 하여 음성정보의 교환을 위한 공중회선전화망과 데이터통신을 위한 데이터통신망이 병렬로 접속되는 상태에서 음성정보와 데이터신호를 중첩 처리하여 전송하고 그 전송된 음성/데이터 중첩신호를 4차의 필터소자를 매개하여 분리함으로써 전화서비스와 데이터통신서비스가 전화선을 매개로 하여 동시에 상호 장해 없이 실행되게 된다. 또 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기는 집합형으로서 1개의 프린트기판에 복수의 음성/데이터 신호 중첩/분리기를 수행하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 음성/데이터 신호의 중첩/분리장치가 적용되는 비대칭 디지털 가입자라인(ADSL)서비스망을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 음성/데이터 신호의 중첩/분리장치가 적용되는 근거리 데이터통신망(LAN)을 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 전화선 상의 음성/데이터 신호 중첩/분리장치의 일 예 를 나타낸 회로도,

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기를 위한 집 합형 프린트기판의 조립 배치도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공중회선전화망 20 : ADSL 데이터통신망

20A : 데이터회선부 30 : 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기

40 : 전화선 50 : 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기

60 : 음성통신 단말(전화기) 70 : ADSL 모뎀,

70A : 망 접속기 80 : 데이터통신 단말(컴퓨터)

102: 서지흡수기 104: 1차 필터

106: 2차 필터 108: 3차 필터

110: 4차필터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 음성/데이터 중첩/분리장치가 적용된 비대칭 디지털가입자라인(ADSL)을 포함하는 유선공중통신망을 나타낸 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 망측에 있는 음성/데이터 중첩/분리기(30)에는 데이터통신망(20)과 공중전화망(PSTN:10)이 연결되어 있고, 가입자측에 있는 음성/데이터 중첩/분리기(50)의 일측에는 모뎀(70)을 통해 컴퓨터(80)가 연결되어 있고, 타측에는 전화기(60)가 직접 접속되어 있으며, 두 음성/데이터 중첩/분리기(30,50) 사이는 전화선(40)으로 연결되어 있다.

공중회선교환 전화망(Public Switched Telephone Network; PSTN)(10)은 도 1의 그래프와 같이 다수의 가입자에게 대략적으로 4 KHz의 주파수대를 갖는 음성정보신호의 교환을 위한 전화서비스를 제공하고, 데이터통신망(20)은 도 1의 그래프에서와 같이 대체로 30 ∼f ₁KHz (상향주파수대:UP) 및f ₂∼1104 KHz (하향주파수대:DOWN)의 주파수를 갖고서 고속의 데이터통신 서비스를 제공하는 ADSL 데이터통신망이다.

또한, 망측 음성/데이터 중첩/분리기 (30)는 상기 PSTN(10)과 상기 데이터통신망(20)에서 동시에 발생되는 음성정보신호와 데이터신호를 중첩하여 전화선(40)을 통해 전송되도록 하거나 그 전화선(40)을 통해 전송되어 오는 음성정보신호와 데이터신호를 분리해 낸다. 따라서 전화선(40)상에서는 도 1의 그래프에서와 같이 음성신호와 데이터신호가 중첩된 신호가 나타나게 된다.

그리고 가입자측 음성/데이터 중첩/분리기(50)는 가입자측에 설치되어 상기 전화선(40)을 통해 전송되는 음성신호/데이터신호를 필터링하여 음성신호대역만을 걸러내어 음성통신 단말로서 작용하는 전화기(60)에 전달함과 더불어 그 음성/데이터신호의 고주파대역은 그대로 ADSL 모뎀(70)을 통해 데이터통신단말로서의 컴퓨터(80)에 전달되도록 하거나 상기 전화기(60)와 컴퓨터(80)에서 발생된 음성정보신호와 데이터신호를 중첩하여 상기 전화선(40)을 통해 망측으로 전송되도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 음성/데이터 중첩/분리장치가 적용되는 데이터통신망을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 망측에 있는 음성/데이터 중첩/분리기(30)의 일측에는 데이터회선부(20A)와 라우터를 거쳐 데이터통신망(20)이 연결되고, 타측에는 공중전화망(PSTN:10)이 연결되어 있다. 가입자측에 있는 음성/데이터 중첩/분리기(50)의 일측에는 망접속기(NIC:70A)를 통해 컴퓨터(80)가 연결되어 있고, 타측에는 전화기(60)가 직접 접속되어 있으며, 두 음성/데이터 중첩/분리기(30,50) 사이는 전화선(40)으로 연결되어 있다.

도 2에서 참조부호 '10'은 다수의 가입자에게 대략적으로 4 KHz의 주파수대를 갖는 음성정보신호의 교환을 위한 전화서비스를 담당하는 공중회선교환 전화망(Public Switched Telephone Network; PSTN)을 나타내고, 참조부호 '20A'는 대체로 10MHz를 중심으로 대략 8MHz의 대역폭을 갖는 10BASE T 근거리 통신망(LAN)에서의 데이터회선부(HUB)를 나타낸다.

또한, 도 2에서 참조부호 '30'은 상기 PSTN(10)과 상기 데이터통신망(20)에서 동시에 발생되는 음성정보신호와 데이터신호를 중첩하여 전화선(40)을 통해 전송되도록 하거나 그 전화선(40)을 통해 전송되어 오는 음성정보신호와 데이터신호를 분리해내는 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기를 나타낸다. 참조부호 '50'은 가입자측에 설치되어 상기 전화선(40)을 통해 전송되는 음성신호/데이터신호를 필터링하여 음성신호대역만을 걸러내어 음성통신단말로서 작용하는 전화기(60)에 전달함과 더불어 그 음성/데이터 신호의 고주파대역은 그대로 망접속기(NIC)(70A)를 통해 데이터통신 단말로서의 컴퓨터(80)에 전달되도록 하거나 상기 전화기(60)와 컴퓨터(80)에서 발생된 음성정보신호와 데이터신호를 중첩하여 상기 전화선(40)을 통해 망측으로 전송되도록 하는 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기를 나타낸다.

도 3은 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30)와 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(50)의 대표적인 구성예를 나타내는 회로도이다. 도 3에서 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30, 50)는 바람직하게 4-스테이지의 필터링처리를 통해 음성/데이터 합성신호로부터 음성정보만을 추출해내도록 저역통과필터(Low Pass Filter; LPF)의 구조를 갖는다.

도 3을 참조하면, 전화선(40)의 양측에는 데이터신호를 처리하기 위한 모뎀(도 2의 70)이 접속됨과 더불어 서지(Surge)흡수소자(102)가 접속되고, 그 서지흡수소자(102)의 후단에는 코일(L1,L2)로 이루어진 1차 필터소자(104)가 접속되며, 그 1차 필터소자(104)의 후단에는 캐패시터로 이루어진 2차 필터소자(106)가 접속된다.

또한, 상기 2차 필터소자로서의 커패시터(106)의 후방에는 커패시터(C1)가 용량성 결합된 코일(L3)과 커패시터(C2)가 용량성 결합된 코일(L4)로 이루어진 3차 필터소자(108)가 접속되며, 그 3차 필터소자(108)의 후방에는 커패시터로 이루어진 4차 필터소자(110)가 접속된다. 데이터 통신망의 종류에 따라 필터 소자의 일부는 생략하고 선택적으로 사용할 수도 있다. 즉, G.Lite ADSL 이나 Ethernet LAN에서는 L1, L2, C1, C2, 4차 필터소자(110)를 생략할 수도 있다.

따라서, 상기한 구성에 의하면 예컨데, 망측의 PSTN(10)으로부터 음성정보(4 KHz)가 발생되는 상태에서 상기 데이터통신망(20) 또는 데이터회선부(20A)에서도 동시적으로 데이터통신신호가 발생되는 경우, 상기 PSTN(10) 또는 데이터회선부 (20A)로부터의 음성정보와 상기 데이터통신망(20)으로부터의 데이터통신신호는 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30)에서 중첩되어 전화선(40) 상에 나타나게 된다.

그리고 상기 전화선(40) 상의 음성/데이터 중첩신호는 상기 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(50)에서 음성정보(4 KHz)만이 추출되고, 그 추출된 음성정보는 상기 전화기(60)에 인가되어 가입자에게 전달될 수 있게 된다.

그와 더불어, 상기 전화선(40)상의 음성정보/데이터 중첩신호는 상기 ADSL 모뎀(70)이나 망접속기(70A)에도 동시적으로 인가되는 바, 그 모뎀(70) 또는 망접속기(70A)에는 고역필터가 구비되어 상기 음성정보(4 KHz)의 주파수대역은 제거되어 데이터신호만이 추출될 수 있고, 그 데이터 신호가 상기 컴퓨터(80)에 인가되어 후 처리됨으로써 데이터통신이 행해질 수 있게 된다.

반대로, 가입자측 전화기(60)에서 음성정보가 발생되어 상기 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(50)측으로 인가되는 상태에서 상기 데이터통신 단말(컴퓨터; 80)에서의 데이터신호가 ADSL모뎀(70)이나 망접속기(70A)를 통해 상기 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(50)에 인가되면 그 음성/데이터 중첩/분리기(50)에서 중첩된 음성/데이터 중첩신호가 전화선(40)을 매개하여 상기 망측 음성/데이터 중첩/분리기(30)에 인가된다. 이와 같이 가입자측으로부터 망측으로 중첩신호가 전달되는 경우에도 상술한 바와 동일한 작용에 의해 음성정보가 분리되어 PSTN(10)측으로 음성신호만이 인가되어 전화서비스가 행해지는 한편, 상기 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30)로부터의 음성/데이터 중첩신호는 데이터통신망(20) 또는 데이터회선부(20A)에서 음성 주파수대역의 신호가 고주파필터에서 제거되어 상호간섭이 없이 데이터통신 서비스가 행해질 수 있게 된다.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30)를 위한 집합형 프린트기판의 조립 배치도이다. 도 4에서 참조부호 '120'으로 표시된 프린트기판은 복수의 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기(30)를 수용하기 위한 것이고, 이것은 다른 기능을 하는 회로팩과 같이 셀프에 수용되고, PSTN과 ADSL 모뎀 또는 HUB에 연결하기 위하여 콘넥터(123)를 통하여 셀프에 설치된 콘넥터에 접속되도록 되어있다. 참조부호 '121'은 전면판을 나타낸다.

한편, 본 발명은 상기한 구성 예로 한정되지는 않고 발명의 기술적 사상과 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 변형 실시가 가능함을 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공중회선가입자망에서의 음성/데이터 신호 중첩처리장치에 의하면, 4차의 필터소자에 의해 전화서비스와 데이터통신서비스의 실행을 위한 음성신호와 데이터신호의 중첩전송 및 분리가 가능하게 됨에 따라 전화선에 의해서도 전화기에 의한 전화서비스가 행해지는 상태에서 데이터통신이 동시에 행해질 수 있게 되고, 그에 따라 공중회선 가입자망에서의 회선사용효율이 일층 증대될 수 있을 뿐만 아니라 가입자에 대한 전화/데이터통신서비스의 효과도 향상될 수 있다.

Claims (2)

1. 전화선을 매개로 하여 음성정보의 교환을 위한 PSTN과 전화기가 상호 접속됨과 더불어 상기 전화선을 매개로 하여 데이터 통신을 위한 데이터통신망과 모뎀을 구비한 통신 단말이 상호 접속된 유선공중통신망에 있어서,

   상기 전화선의 양단에는 음성정보와 데이터의 합성 및 분리를 위한 망측 음성/데이터 신호 중첩/분리기와 가입자측 음성/데이터 신호 중첩/분리기가 접속되고,

   상기 음성/데이터 신호 중첩/분리기가

   상기 전화선의 양측에 접속되어 서지의 흡수를 위한 서지흡수소자와;

   상기 서지흡수소자의 후방에 접속되어 코일(L1, L2)로 이루어진 1차 필터소자;

   상기 1차 필터소자의 후방에 접속된 커패시터로 이루어진 제 2필터소자;

   상기 제 2필터소자의 후방에 접속된 코일(L3, L4)로 이루어진 제 3필터소자; 및,

   상기 제 3필터소자의 후방에 접속된 캐패시터로 이루어진 제 4필터소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 전화선 상의 음성/데이터 신호의 중첩/분리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음성/데이터 신호 중첩/분리기는

   데이터 통신망의 종류에 따라 필터소자의 일부를 생략하거나 선택적으로 사용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전화선 상의 음성/데이터 신호의 중첩/분리 장치.