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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Übertragen
eines hochbitratigen Digitalsignals nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Teilnehmeranschluß-Baugruppen – auch Line
Cards genannt – der
neuen Generation bieten mit Hilfe von neuartigen Übertragungsverfahren
die Möglichkeit
Digitalsignale mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Baugruppen
in einem wesentlich größeren Frequenzberereich
senden bzw. empfangen können,
als er bisher für
die analogen Tonsignale verwendet wurde. Bei ADSL (Asymmetrical
Digital Subscriber Line) werden die Digitalsignale beispielsweise
in einem Frequenzbereich von ca. 30 kHz bis 1,1 MHz übertragen.
Es können
dabei Übertragungsraten
von bis zu 8,192 Mbit pro Sekunde erreicht werden, so daß derartige Übertragungsverfahren
auch von Abrufdiensten (z. B. Video on demand) verwendet werden
könnten.
Dabei bieten ADSL aber auch UDSL (Universal Digital Subscriber Line)
die Möglichkeit,
parallel zu dem hochbitratigen Digitalsignal auf der gleichen Leitung
auch noch die Signale eines Standardtelefonanschlusses (Plain old
Telephone Service, POTS) bzw. eines ISDN-Anschlusses in einem Basisfrequenzband
zu übertragen,
(siehe hierzu auch Digital Subscriber Line Technology, Prentice
Hall Inc., 1999, Seite 23–52).
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Im Dokument WO 99/38289 wird ein
Verfahren zur digitalen Datenübertragung
mit variabler Bandbreite beschrieben. Bei dessen Verfahren kann die
benötigte
Bandbreite eines ADSL-Anschlusses mittels Web-Interface beliebig
modifiziert werden.
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Im Dokument
US 5,812,786 wird ein ADSL-Übertragungs
verfahren beschrieben, bei dem die auf der Teilnehmeranschlußleitung
zur Verfügung stehende
Datenübertragungsrate
auf Wunsch des Teilnehmers oder in Abhängigkeit der Teilnehmerleitungs
eigenschaften modifiziert wird.
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Bei der gleichzeitigen Übertragung
der Signale des Standardtelefonanschlusses und des hochbitratigen
Digitalsignals können
jedoch Sondersituationen auftreten, in denen der hochbitratige Datenverkehr
durch Signale des Sprachbandes beeinträchtigt wird. Eine derartige
Sondersituation kann beispielsweise bei der Übertragung von Rufsignalen oder
von Gebührenimulsen
auftreten. Für
die Übertragung
eines symmetrischen Rufsignales werden auf jeder der beiden Adern
des
zweiadrigen Verbindungskabels um 180° phasenversetzte Tonfrequenzen
in der Höhe
von 20 bzw. 25 Hz übertragen,
und zwar mit einer Spannung von mehr als 100 V. Im Falle eines unsymmetrischen
Rufsignals wird auf einer der beiden Adern ein Sinussignal mit 20
bzw. 25 Hz übertragen,
während
die andere Ader geerdet wird. Der Pegel des übertragenen Rufsignals ist
allerdings in beiden Fällen
höher als
100 V. Bei der Übertragung von
Gebührenimpulsen
werden auf beiden Adern beispielsweise Sinusfrequenzen mit 12 bzw.
16 kHz übertragen,
wobei diese Sinussignale auf beiden Adern um 180° phasenversetzt sind und die
Spannungen in etwa 5 Volt betragen.
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Durch die Übertragung derartiger Sondersignale – insbesondere
der Rufsignale mit ihren hohen Spannungen – besteht die Gefahr, daß die Phasensynchronisation
zwischen der Teilnehmeranschluß-Baugruppe
und einem teilnehmerseitigen Modem, welches das Digitalsignal empfängt, gestört wird
oder sogar verlorengeht. Dies führt
dann entweder zu einer deutlichen Erhöhung der Bitfehlerrate für die Dauer
dieser Sondersituation oder aber auch zu einem vollständigen Verbindungsabbruch.
In diesem Fall kann dann der Datenverkehr erst nach einem erneuten
vollständigen
Verbindungsaufbau, der ungefähr
10 Sekunden dauert, erfolgen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Übertragen
eines hochbitratigen Digitalsignals zwischen der Teilnehmeranschluß-Baugruppe
einer öffentlichen
Vermittlungsstelle und einem teilnehmerseitigen Modem anzugeben,
bei dem über
die gleiche Telekommunikationsleitung parallel zu dem Digitalsignal
auch die Signale eines analogen Standardtelefonanschlusses übertragen
werden und bei dem die Güte
der Datenverbindung erhöht
ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren,
das die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Dieses erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, daß vor
dem Eintreten einer Sondersituation, also beispielsweise vor der Übertragung eines
Rufsignals oder eines Gebührenimpulses,
von der Teilnehmeranschluß-Baugruppe
oder dem teilnehmerseitigen Modem – je nachdem von welchem Leitungsende
aus das die Übertragung
des hochbitratigen Digitalsignals beeinflussende Signal eingespeist
wird – ein
Informationssignal abgegeben wird und aufgrund dieses Informationssignals
die Übertragung
des Digitalsignals für
die Dauer der Sondersituation in geeigneter modifiziert wird. Dies
bedeutet, daß sich
beide Einrichtungen, die für
das Senden und Empfangen des Digitalsignals verantwortlich sind,
für diese
Zeit auf eine problematische Datenübertragung einstellen und beispielsweise
Korrekturmöglichkeiten oder
spezielle Filter aktivieren. Die Übertragungsrate des Digitalsignals
kann dann zwar ebenfalls noch leicht abfallen, ein vollständiger Verbindungsabbruch und
eine anschließende
komplette Verbindungsaufbauprozedur können allerdings auf jeden Fall
vermieden oder wenigstens deutlich verkürzt werden, so daß sich die
Güte der
Datenverbindung deutlich erhöht.
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Das Informationssignal wird von derjenigen Einrichtung
abgegeben, von deren Ende aus die Einspeisung des für die hochbitratige Übertragung
problematischen Signals erfolgt, da diese Vorrichtung bereits vorab über das
Auftreten der Sondersituation informiert werden kann. In der Regel
erfolgt somit die Einspeisung des Informationssignals von der Vermittlungsseite
aus. Es wäre
allerdings auch denkbar, daß das
teilnehmerseitige Modem mit dem teilnehmerseitigen Telefon ebenfalls
verbunden ist und informiert wird, wenn von der Teilnehmerseite
aus der Aufbau einer Telekommunikationsverbindung erfolgt, so daß das Informationssignal
auch von der Teilnehmerseite aus abgegeben werden kann.
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Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Dabei kann das Informationssignal die unterschiedlichsten Formen
annehmen. Erfolgt beispielsweise die Übertragung des hochbitratigen
Digitalsignals entsprechend dem ADSL-Verfahren, so stehen eine Reihe von
Möglichkeiten
zur Verfü gung.
Derzeit wird von Seiten der International Telecommunication Union
ITU über
die Verabschiedung eines neuen Standards (G.992.1) zur Übertragung
von Signalen entsprechend dem ADSL-Verfahren beraten. Ein ähnlicher
Standard wurde bereits vom American National Standards Institute
ANSI (T1.413) verabschiedet. In dem europäischen Standard der ITU sind
mehrere Möglichkeiten definiert,
Meldungen zwischen dem vermittlungsseitigen Modem – also der
Line Card bzw. der Baugruppe – und
dem teilnehmerseitigen Modem auszutauschen. Diese Möglichkeiten
bieten mehrere Freiheitsgrade neue Meldungen zu definieren. So erfolgt beim
ADSL-Verfahren beispielsweise die Übertragung der Daten innerhalb
sog. Superframes, in denen jeweils mehrere sog. Indikatorbits (IB)
vorgesehen sind, welche Informationen über den Zustand der am Datenverkehr
beteiligten Vorrichtungen enthalten. Dabei ist für einige dieser Indikatorbits
noch keine Verwendung vorgesehen, so daß diese beispielsweise für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet werden können.
Derzeit sind die ersten sieben Indikatorbits noch nicht belegt,
so daß beispielsweise
durch Setzen des Indikatorbits 0 angezeigt werden könnte, daß demnächst ein
Rufsignal auf die Leitung gegeben werden soll bzw. daß gerade
ein Rufsignal übertragen
wird.
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Ferner ist im Rahmen des Datenaustausches
gemäß dem ADSL-Verfahren
die Übertragung von
EOC-(Embeded Operation Channel) Meldungen möglich, durch die bestimmte
Funktionen aktiviert werden können.
Auch hier sind mehreren der EOC-Meldungen (beispielsweise den Codes
15,16 oder 80) noch keine Funktionen zugewiesen, so daß auch diese
für die Übertragung
des erfindungsgemäßen Informationssignals
zur Verfügung
stehen. Die dritte Möglichkeit
besteht darin, neue AOC-(ADSL Overhead Control Channel) Meldungen
zu definieren, die ebenfalls das Eintreten einer Sondersituation anzeigen.
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Die drei eben beschriebenen Möglichkeiten beziehen
sich speziell auf die Datenübertragung
entsprechend dem ADSL-Verfahren. Sowohl bei diesem Verfahren wie
auch beim UDSL-Verfahren wird der Frequenzbereich, in dem die Übertragung
des Digitalsignales erfolgt, in mehrere Unterkanäle aufgeteilt. Dies wird als
DMT-Verfahren (Discrete multitone) bezeichnet. Dabei wird die Unterteilung
des Frequenzbereiches durch spezielle DMT-Parameter geregelt. Auch
diese Parameter bieten die Möglichkeit,
sie für die Übertragung
des Informationssignals zu verwenden. Beispielsweise könnte dazu
die Phase oder die Amplitude eines Pilottons, der für die zeitliche
Synchronisation der beiden Datenübertragungs-
und Empfangsvorrichtung zuständig
ist, modifiziert werden. In gleicher Weise könnte auch ein weiteres Synchronisationssignal
(sync symbol), welches die Erkennung des Anfangs und des Endes eines
Datenpakets kennzeichnet, verändert
werden. Ferner werden jedem Datenblock bestimmte Kontrollsignale
vorangesetzt (cyclic prefix). Auch diese könnten in geeigneter Weise zum
Anzeigen einer Sondersituation verändert werden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Information über das
Auftreten eines Sonderzustands im Rahmen der in dem Übertragungsverfahren übertragenen
Nutzdaten dem gegenüberliegenden
Endgerät
mitzuteilen. Das Informationssignal könnte allerdings auch durch
ein neues Tonsignal gebildet werden, dessen Frequenz außerhalb
des für die Übertragung
des Digitalsignals verwendeten Frequenzbereichs liegt. Dieses Tonsignal
könnte
dann entsprechend moduliert werden um die Sondersituation anzuzeigen.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand
der beiliegenden Zeichnungen erläutert
werden. Es zeigen:
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1 die
Verbindung zwischen einem Teilnehmer-Anschluß und einer öffentlichen
Vermittlungsstelle;
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2 den
prinzipiellen Aufbau eines Frequenzbandes für die Datenübertragung entsprechend dem
ADSL-Verfahren über
POTS bei Frequenzgetrenntlage; und
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3 den
prinzipiellen Aufbau des Frequenzbandes für die Datenübertragung entsprechend dem
ADSL-Verfahren über
POTS bei Echokompensation.
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Der teilnehmerseitige Anschluß weist
ein übliches
Telefon 1 sowie einen Computer 2 auf, der ein Modem 3 enthält, das
in der Lage ist, gemäß dem ADSL-Verfahren
Daten zu empfangen bzw. zu senden. Dieser teilnehmerseitige Anschluß ist über eine Kupfer-Doppelader 5 mit
einer Teilnehmeranschluß-Baugruppe
(Line Card) 9 verbunden, die in einer öffentlichen Vermittlungsstelle 10 installiert
ist. Die Teilnehmeranschluß-Baugruppe 9 enthält ein SLMA-(Subcriber
Line Modul Analog) Modul 8 sowie ein ADSL-Modul 7.
Das SLMA-Modul 8 überträgt oder empfängt in einem
Frequenzbasisband analoge oder digitale Daten für die Telefonie. Bei dem ADSL-Modul 7 handelt
es sich im Prinzip ebenfalls um ein Modem, das in der Lage ist,
hochbitratige Digitalsignale entsprechend dem ADSL-Verfahren zu empfangen
bzw. zu senden.
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Gemäß der Darstellung des schematischen Aufbaus
des Frequenzbandes in 2 tauschen
das Telefon 1 und das SLMR-Modul 8 ihre Daten
in einem Basisband POTS bei ungefähr 0 – 4 kHz aus. Für den gemeinsamen
Transport über
die gleiche Leitung 5 werden die hochbitratigen Digitalsignale
in Frequenzbänder
oberhalb des herkömmlichen
Sprachbandes umgesetzt. Dabei ist beispielsweise bei Frequenzgetrenntlage
der Bereich von 30 kHz bis 138 kHz für die Datenübertragung vom Teilnehmeranschluß zu der Vermittlungsstelle 10 (upstream)
US und der Bereich von 138 kHz bis 1,1 MHz für die Signalübertragung zum
Teilnehmeranschluß (downstream)
DS vorgesehen. Diese zwei Frequenzbereiche werden nochmals in mehrere
Frequenzbänder
mit einer Breite von 4,3125 kHz unterteilt, wie dies deutlicher
in 3 dargestellt ist.
Zusätzlich
wird bei dem in 3 gezeigten
Verfahren allerdings noch Echokompensation verwendet, so daß auch die
unteren Frequenzbänder
OF für
die Übertragung
in Richtung zum Teilnehmeranschluß verwendet werden können, da
nunmehr das Echosignal Zurück
Zur öffent lichen
Vermittlungsstelle hin bzw. zum Teilnehmeranschluß keinen nennenswert
störenden
Einfluß mehr
besitzt. Jeweils am Ende der Übertragungsleitung 5 erfolgt
dann die Trennung der Telefonsignale von den hochbitratigen Digitalsignalen
mittels Frequenzweichen (POTS- bzw. ISDN-Splittern) 4 und 6 die
jeweils die Frequenzanteile oberhalb des Basisbandes POTS dem PC
2 bzw. dem ADSL-Modul 7 zuleiten.
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Im Gegensatz zu dem hier dargestellten ADSL-Verfahren
sind beim UDSL-Verfahren keine POTS- bzw. ISDN-Splitter vorgesehen.
Um dennoch zu vermeiden, daß das
Telefon 1 durch die hochfrequenten Signale übermäßig belastet
wird, kann diesem dann ein Tiefpaßfilter vorgeschaltet werden.
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Lediglich schematisch dargestellt
sind in der öffentlichen
Vermittlungsstelle 10 die weiteren Verbindungen des ADSL-
und des SLMA-Moduls mit dem Internet bzw. mit dem Telefon-Netzwerk.
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Es sei nun vorausgesetzt, daß das ADSL-Modul 7 sowie
das Modem 3 des Computers 2 hochbitratige Digitalsignale
austauschen. Erfolgt in dieser Zeit der Aufbau einer Fernmeldeverbindung zu
dem Telefon 1 von einem beliebigen weiteren Fernmeldeapparat,
so wird die Fernmeldeverbindung über
das Telefon-Netzwerk bis zu der öffentlichen Vermittlungsstelle 10 des
Teilnehmeranschlusses aufgebaut. Bevor nun allerdings zusätzlich zu
dem hochbitratigen Digitalsignal auch der Rufton von dem SLMA-Modul 8 auf
die Fernmeldeleitung 5 gegeben wird, wird dies dem ADSL-Modul 7 durch
ein geeignetes Signal über
eine Verbindungsleitung 11 mitgeteilt. Noch bevor dann
der Rufton tatsächlich
auf die Leitung 5 aufgegeben wird, überträgt das ADSL-Modul 7 erfindungsgemäß das zuvor
beschriebene Informationssignal an das Modem 3. Sowohl
das Modem 3 als auch das ADSL-Modul 7 passen dann
ihr Datenübertragungs-Verhalten
für die
Dauer der Übertragung
des Rufsignales an diese Sondersituation an, was beispielsweise
bedeutet, daß eine
erhöhte
Fehlerkorrektur aktiviert wird. Es könnten allerdings auch spezielle
Filter vor dem ADSL-Modul 7 und dem Modem 3 aktiviert
werden. Ist die Übertragung
des Ruftones beendet, erfolgt die Übertragung des hochbitratigen
Digitalsignals wieder wie üblich.
In gleicher Weise können
das Modem 3 und das ADSL-Modul 7 ihr Übertragungsverhalten ändern, wenn
von der öffentlichen
Vermittlungsstelle 10 jeweils ein Gebührenimpuls an das Telefon 1 übertragen
wird.
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Am teilnehmerseitigen Anschluß kann ebenfalls
eine Verbindung 12 zwischen dem Telefon 1 und dem
Modem 3 vorgesehen sein. Tauschen das Modem 3 und
das ADSL-Modul 7 nämlich
gerade Daten aus, während
an dem Telefon 1 eine Nummer für ein Telefongespräch gewählt wird,
so kann auch hier erfindungsgemäß vorgesehen
sein, daß – noch bevor das
Telefon 1 die entsprechenden Wählimpulse auf die Leitung 5 gibt – das Modem 3 die
ADSL-Einheit 7 davon unterrichtet.
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Somit kann vermieden werden, daß es durch das
Auftreten dieser Sondersituationen zu einer Unterbrechung in der
Datenübertragung
zwischen dem Modem 3 und der ADSL-Einheit 7 kommt,
welche anschließend
wieder eine zeit- und kostspielige Verbindungsaufbauprozedur erfordert.
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Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch
sehr einfach zu realisieren, insbesondere dann, wenn zum Definieren
des Informationssignals die in dem noch zu verabschiedenden ADSL-Standard verbliebenen
freien Möglichkeit
verwendet werden, da dann lediglich softwaremäßige Anpassungen in dem ADSL-Modul 7 und
dem Modem 3 durchgeführt
werden müssen.