DE19740721A1 - Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Da­ tensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen zwischen einer Teilnehmerendeinrichtung und einer Fernsprechvermittlungs­ stelle, vorzugsweise während der Sprachsignalübertragung ei­ ner bestehenden Fernsprechverbindung.

Für die Datenübertragung auf analogen Teilnehmerleitungen, die in erster Linie der Sprachsignalübertragung zwischen ei­ nem Fernsprechendgerät und der Fernsprechvermittlungsstelle dienen, kommen eine ganze Reihe verschiedener Verfahren zur Anwendung. Hier ist die Gleichstromsignalisierung zu erwäh­ nen, bei der die Datensignalübertragung durch Folgen von Schleifenunterbrechungen erfolgt, wobei eine symmetrische oder eine gegen Erde unsymmetrische Schleifensignalisierung vorgesehen sein kann. Es kommt ferner eine Wechselstromsigna­ lisierung in Frage, bei der Wechselstromsignale von 50 Hz un­ symmetrisch gegen Erde auf die Teilnehmerleitungsschleife eingekoppelt werden. Eine andere Datenübertragungsart ist die sogenannte DTMF-Signalisierung (Mehrfrequenzencodesignalisie­ rung), bei der die Signalisierinformationen mittels einer m aus n-Codierung von n Tonfrequenzsignalen gebildet werden. Schließlich sind noch sogenannte Modemübertragungen zu erwäh­ nen, für die binäre Datensignale in übertragungstechnisch vorteilhafte Leitungssignale umgewandelt werden, die den elektrischen Bedingungen analoger Verbindungen entsprechen, wozu im wesentlichen Frequenzmodulation, Phasendifferenzmodu­ lation und Quadraturamplitudenmodulation in Frage kommen.

Die Gleichstromsignalisierung ist unvorteilhaft, da sie die Sprachübertragung stört. Die Wechselstromsignalisierung ist äußerst langsam und daher nur für bestimmte Arten von Daten­ übertragungen geeignet. Die beiden letztgenannten Verfahren zum Datenaustausch nutzen den Sprachfrequenzbereich und sind daher für eine gleichzeitige Übertragung von Daten und Spra­ che nicht geeignet. Insbesondere im Zusammenhang mit Funktio­ nen, die moderne Komfortteilnehmerendeinrichtungen bieten, besteht hierfür jedoch ein Bedarf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerlei­ tungen anzugeben,die auch während der Sprachsignalübertragung stattfinden kann, wobei ein solches Verfahren mit relativ ge­ ringem Aufwand implementiert werden können soll.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Es werden demgemäß in der Teilnehmeranschlußschaltung einer Fernsprechvermittlungsstelle und in der Teilnehmerendeinrich­ tung die Datensignale einem Signal mit periodischem Verlauf als Trägersignal aufmoduliert, dessen Frequenz außerhalb des Sprachbandes liegt und das zumindest in der Fernsprechver­ mittlungsstelle schon zu anderweitiger Verwendung erzeugt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann also auf eine schon vorhandene Infrastruktur zurückgegriffen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird als ein zur anderweiti­ gen Verwendung erzeugtes Signal ein zum Zwecke der Gebühren­ anzeige oder der Gebührenabbuchung beim Teilnehmer von der Vermittlungsstelle zur Teilnehmereinrichtung übertragenes Si­ gnal als das Trägersignal für die erfindungsgemäße Datenüber­ tragung herangezogen.

Um das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen zu können, ist in einer Vermittlungsstelle, in der eine Erzeugung und Übertra­ gung solcher Gebührensignale vorgesehen ist, also kein beson­ derer Hardwareaufwand zu treiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, neue Leistungsmerkmale zu bieten. So können gemäß einer Ausgestal­ tung der Erfindung als Datensignale während der Sprachsi­ gnalübertragung Informationen übertragen werden, die der Au­ thentifizierung der Teilnehmerendeinrichtungen dienen und die eine weitergehende Sicherheit gegen mißbräuchliche Benutzung von teilnehmerindividuellen Einrichtungen bieten, als Verfah­ ren, bei denen die Authentifizierung nur im Zuge des Verbin­ dungsaufbaus einer Fernsprechverbindung vorgenommen wird.

Gemäß noch einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Gebühren­ anzeige oder die Gebührenabbuchung beim Teilnehmer zu spezi­ fizieren, worauf nachstehend noch kurz eingegangen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen zweckmäßige Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in seiner allgemeinen und in einer spezifischen Form, nämlich im Zusammenhang mit dessen Einsatz zur Teilneh­ merauthentifizierung.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert.

In der Figur sind die im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens interessierenden Teile einer Teilnehmerendeinrichtung TEE sowie einer zu dieser Teilneh­ merendeinrichtung gehörenden Teilnehmerschaltung TSCH darge­ stellt, die Bestandteil einer nicht weiter gezeigten Fern­ sprechvermittlungsstelle ist.

Die Teilnehmerendeinrichtung TEE ist mit der Teilnehmeran­ schlußschaltung TSCH über eine Teilnehmerleitung TL verbun­ den.

Die Teilnehmerendeinrichtung TEE umfaßt ein Fernsprechendge­ rät FEA, das analoge Sprachsignale sendet und empfängt, wes­ wegen es sich bei der erwähnten Teilnehmerleitung auch um ei­ ne sogenannte analoge Teilnehmerleitung handelt. Vom Fern­ sprechendgerät über die Teilnehmerleitung an die Teilnehmer­ anschlußschaltung TSCH übertragene analoge Sprachsignale wer­ den dort nach Durchlauf eines Sendeverstärkers Tx in einer Einrichtung AD zur Analog/Digital-Wandlung bzw. Digital/Ana­ log-Wandlung in Digitalsignale umgewandelt und nach einer Bandbegrenzung auf 0 bis 4 kHz durch ein Kanalfilter KFT über eine PCM-Leitung PCM schließlich dem hier nicht dargestellten Koppelfeld der Fernsprechvermittlungsstelle zugeführt. Umge­ kehrt werden von dort kommende als Digitalsignale vorliegende Sprachinformationen nach Durchlaufen des Sprachfilters KTR in der erwähnten Einrichtung A/D einer Digital/Analog-Wandlung unterworfen und nach Durchlaufen des Empfangsverstärkers Rx über die Teilnehmerleitung TL an das Fernsprechendgerät FEA übertragen.

Die restlichen hier noch dargestellten Teile der Teilnehmer­ endeinrichtung TEE und der Teilnehmeranschlußschaltung TSCH stehen im wesentlichen mit der Datenübertragung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in Zusammenhang.

Bei der Teilnehmeranschlußschaltung TSCH ist hier zunächst ein Frequenzgenerator FG zu erwähnen, bei dem es sich im bei­ spielhaft angenommenen Fall um einen Generator zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals mit einer Frequenz von 12 oder 16 kHz handeln soll, das originär dazu dient, in Form von Ge­ bührenimpulsen zur Teilnehmerendeinrichtung übertragen zu werden, um dort entweder eine Gebührenanzeige oder beispiels­ weise im Falle einer Teilnehmerendeinrichtung in Form eines Münzerendgeräts eine Gebührenabbuchung zu bewirken.

Die vom Frequenzgenerator FG erzeugten Signale werden erfin­ dungsgemäß als Trägersignale für zwischen Vermittlungsstelle - und Teilnehmerendeinrichtung zu übertragenden Daten ausge­ nutzt. Sie durchlaufen zunächst eine Pulsformerstufe PFT, bei der es sich um einen Integrator oder ein Bandpaßfilter oder dergleichen handelt, um beim Ein- und Ausschalten des Genera­ tors die Einschwing- bzw. Ausschwingzeit so zu verlängern, daß diese Übergänge beim Empfang in der Teilnehmerendeinrich­ tung bzw. im Fernsprechendgerät FEA desselben nicht zum Ent­ stehen von Knackgeräuschen führen. Danach gelangen die Trä­ gersignale an einen Modulator M, dem von einer pauschal als Datenquelle DQ bezeichneten Einrichtung die Daten zugeführt werden, die an die Teilnehmerendeinrichtung TEE übertragen werden sollen. Im Modulator M werden sie dem vom Frequenzge­ nerator FG gelieferten Trägersignal aufmoduliert. Sie durch­ laufen dann ein Filter BPTR in Form eines Bandpasses, das da­ für sorgt, daß Modulationsprodukte, deren Frequenz im Sprach­ band von 0 bis 3,4 kHz oder in dessen Nähe liegt, ausgefil­ tert werden. In einem Summierglied S erfolgt eine Überlage­ rung mit den vom Kanalfilter KTR kommenden Sprachinformatio­ nen.

Die Teilnehmerendeinrichtung TEE enthält entsprechende der Datenübertragung in Richtung zur Teilnehmerschaltung dienende Bestandteile, nämlich ein Frequenzgenerator, der hier als Be­ standteil eines Transmitters TR zu denken ist, eine Daten­ quelle DQ, einen Modulator M, einen Pulsformer PFT und ein Filter BPE in Form eines Bandpasses BPE.

Als für die Empfangsrichtung der Datenübertragung maßgebliche Einrichtungen bei der Teilnehmerendeinrichtung TEE sind wie­ der der Bandpaß BPE zu erwähnen, der bewirkt, daß von dem Ge­ misch aus Sprachsignalen und der Trägerfrequenz aufmodulier­ ten Datensignalen lediglich letztere der Datenauswertung zu­ geführt werden, ferner ein über eine Umschaltefunktion U er­ reichbarer Demodulator D, eine Datensenke DS sowie eine als Bestandteil der Einrichtung TR zu denkende Auswerteschaltung. Bei der Teilnehmerschaltung TSCH sind es empfangsseitig ent­ sprechend ein Bandpaß BPTT, ein Demodulator D und eine Daten­ senke DS.

Im dargestellten Fall ist angenommen, daß es sich bei den zwischen Teilnehmerschaltung und Teilnehmerendeinrichtung zu übertragenden Daten um mit der Teilnehmerauthentifizierung in Zusammenhang stehende Daten handeln soll, weswegen bei der Teilnehmerschaltung die Datenquelle DQ und die Datensenke DS mit einem Authentifizierungsmodul AM in Verbindung stehen. Durch diesen werden Authentifizierungsdaten geliefert, auf deren Empfang die Teilnehmerendeinrichtung in bestimmter Wei­ se durch Aussendung von Antwortinformationen zu reagieren hat, die dann im Authentifizierungsmodul AM ausgewertet wer­ den. Bei Ausbleiben solcher Antwortfunktionen bzw. beim Emp­ fang von Antwortfunktionen, die nicht der erwarteten Form entsprechen, wird vom Authentifizierungsmodul AM eine Unter­ brechung der Fernmeldeverbindung veranlaßt, wozu hier nicht dargestellte Datenverbindungen zur Vermittlungssteuerung der Fernsprechvermittlungsstelle genutzt werden.

Ein solcher während der Sprachsignalübertragung durch das er­ findungsgemäße Verfahren möglicher Austausch von Authentifi­ zierungsinformationen ist insbesondere im Zusammenhang mit Teilnehmerendeinrichtungen in Form von Münzern oder in Form von Endgeräten von Bedeutung, die dazu eingerichtet sind, Fernsprechgebühren durch Abbuchung von einer sogenannten Pre­ paid-Card zu begleichen. In solchen Fällen würde nämlich durch Anzapfen einer Teilnehmerleitung nach Verbindungsaufbau vom an sich berechtigten Fernsprechgerät aus die Möglichkeit zum Führen von Ferngesprächen bestehen, ohne daß Gebühren da­ für gezahlt werden.

Die Datenübertragung in der erfindungsgemäßen Art kann selbstverständlich auch außerhalb einer Sprachsignalübertra­ gung erfolgen, im Falle der erwähnten Prepaid-Card beispiels­ weise zum Aufladen derselben nach erfolgter Vorauszahlung.

Ein anderer Anwendungsfall der in erfindungsgemäßer Weise er­ folgenden Datenübertragung während der Sprachsignalübertra­ gung ist die Spezifizierung der Gebührenanzeige oder der Ge­ bührenabbuchung, indem die Daten Informationen bezüglich der aufgelaufenen Gebühren beinhalten, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn neben üblichen Fernsprechverbindungen demgegenüber extrem teure Fernsprechverbindungen, beispiels­ weise Satellitenverbindungen möglich sind und dann mit einer üblichen Gebührenimpulsübertragung das Anzeige- bzw. Abbu­ chungsspektrum sich nicht mehr ohne weiteres abdecken läßt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen (TL) zwischen einer Teilnehmerendeinrich­ tung (TEE) und einer Fernsprechvermittlungsstelle, vorzugs­ weise während der Sprachsignalübertragung einer bestehenden Fernsprechverbindung, demgemäß in der Teilnehmeranschluß­ schaltung (TSCH) und in der Teilnehmerendeinrichtung (TEE) die Datensignale einem Signal mit periodischem Verlauf als Trägersignal aufmoduliert werden, dessen Frequenz außerhalb des Sprachbandes liegt und das zumindest in der Fernsprech­ vermittlungsstelle schon zu anderweitiger Verwendung erzeugt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das periodische in der Fernsprechver­ mittlungsstelle zur anderweitigen Verwendung erzeugte Signal ein zum Zwecke der Gebührenanzeige oder Gebührenabbuchung beim Teilnehmer von der Vermittlungsstelle zur Teilnehmer­ endeinrichtung (TEE) übertragenes Signal ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Datensignale Informationen übertragen werden, die der Authentifizierung der Teilnehmerendeinrich­ tung (TEE) dienen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Datensignale Informationen übertragen werden, die der Spezifizierung der Gebührenanzeige oder der Gebührenabbuchung beim Teilnehmer dienen.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung einer Datensi­ gnalübertragung auf analogen Teilnehmerleitungen (TL) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende jeweils als Bestandteil der Teilnehmerendeinrichtung (TEE) und als Bestandteil der zugehörigen Teilnehmerschaltung (TSCH) in der Fernsprechvermittlungsstelle vorgesehene Einrichtungen:
ein Trägersignalgenerator (FG), eine Datenquelle (DQ), ein Modulator (M) zum Aufmodulieren der von der Datenquelle ge­ lieferten Datensignale auf das vom Trägersignalgenerator ge­ lieferte Trägersignal, eine sendeseitige Filterstufe (BPTR) zum Ausfiltern von in den Sprachsignalbereich fallenden Modu­ lationsprodukten, eine Überlagerungsstufe (S) zum Überlagern des modulierten Trägersignals und des Sprachsignals, eine empfangsseitige Filterstufe (BPTT, BPE) zum Ausfiltern des modulierten Trägersignals, ein dieser Filterstufe nachge­ schalteter Demodulator (D), eine daran angeschlossene Daten­ auswerteschaltung (DS), sowie eine dem Fernsprechendgerät (FEA) der Teilnehmerendeinrichtung (TEE) vorgeschaltete Fil­ tereinrichtung (BS) zum Sperren der Trägersignalfrequenz.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine dem Trägersignalgenerator (FG) der Teilnehmer­ anschlußschaltung (TSCH) nachgeschaltete Impulsformerstufe (PFT), die durch eine Verlängerung der Ein- und Ausschwing­ zeiten der beim Ein- und Ausschalten des Trägerfrequenzgene­ rators entstehenden Impulsflanken Knackgeräusche im Fern­ sprechendgerät (FEA) vermeidet.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, gekenn­ zeichnet durch einen vorzugsweise Gruppen von Teilneh­ meranschlußschaltungen (TSCH) zugeordneten Authentifizie­ rungsmodul (AM), der zur Teilnehmeridentifizierung dienende an Teilnehmerendeinrichtungen zu sendende Daten erzeugt bzw. in diesem Zusammenhang von Teilnehmerendeinrichtungen (TEE) empfangene Daten auswertet und gegebenenfalls festgestellte nicht authentifizierte Fernsprechverbindungen unterbricht.