专利名称：多功能网络终端单元与线路接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在一个通信网络中处理不同类型的传输协议的方法和设备，并且可适用于经铜线向用户提供一种或多种电信业务。特别是，本发明有利于业务利用不同协议的场合。在一个特殊实施例中，本发明可以在一种业务一般需要一个以上的铜线对的地方减少所需铜线对数量。
在存在使用可以连接到一个网络上的不同协议的不同类型设备的地方，需要在网络的接入点提供对这些不同协议的处理。这意味着，对于每种类型的协议，需要不同类型的用户线路电路。由于不可能预料任何接入点上所需的每类用户线电路的确切数量，因此网络操作员必须通过为每个协议提供冗余用户线电路作出来供应若干不同协议。这需要空闲的机架空间和增加库存，从而浪费资源。
ADSL和其它XDSL的引进服务于经一个铜线对可用的宽带通信。通过将铜线长度减小到能够支持宽带通信信号的一个长度，可以切实做到经一个铜线对的宽带接入。这可以通过将交换机之外的网络的接入点扩展到位于用户附近的多路复用器来实现。然而，为了利用该设备，用户也许面临丢弃当前设备和用新设备替换当前设备的物质代价。
电信公司还面临以下问题增加的铜线对需求，其部分原因是由于互联网的增长。电信公司的挑战是能够满足增加的需求，而又不安装大量的额外铜线。
美国专利US6028867(Covad)公开了一种向供应者的所有用户提供IDSL通信以及选择性地提供线路长度在ADSL业务的限制范围内的ADSL的设备。然而，该专利未解决维持传统业务的问题。相反地，它支持适于传送协议的终端用户设备的使用。Covad所公开的接入多路复用器被定位在中心局，并且安装了处理IDSL和ADSL的不同模块。这需要昂贵的不同类型的模块，需要大发明，并且浪费了接入复用器机架中的空间。
商用电话系统可以包括一个或多个接入诸如中央交换中心系统内的中央设备的子设备。子设备通常是连接2线线路的“哑”终端。在一个系统中，话音和数据可以经标准话音频带传递，而信令和控制经一个带外信道进行交换。正常电话操作，比如OFF-HOOK(摘机)、ON-HOOK(挂机)、拨号信令等作为带外信道中的信令来发送，作为对交换机专用设备的请求和相关的控制信号。带外信道可以有大约500至1000bits/sec的正常数据速率。
通常可以按1kb/s半双工方式实现信令。
在本发明的进一步扩展中，在用户设备在一个规定时间窗口中寻找对一个请求的响应的方面，本发明可以被扩展来解决协议转换处理中带来的延迟问题，在该协议转换处理中将用于上游信号的从协议A到协议B的转换处理和用于下游响应的协议B与协议A之间的转换处理(或，反之亦然)对于用户单元规约来说太大(太长)，即，该响应也许落入接收该响应所允许的窗口之外。为了克服该问题，位于用户工作地点的Network Termination Unit(网络终端单元)包括一种直接响应来自用户设备的信号的交换机仿真器。
在NTU(网络终端单元)将信号转发给网络接入点时，来自仿真器的“哑”响应保持与用户设备的通信，并且接收来自该网络接入点的响应。
根据一个实施例，本发明提供一种至少将第一和第二信号转换为一个公共协议的方法，其中第一信号具有不同于公共协议的一个协议，该方法包括以下步骤将第一和第二信号多路复用到一个具有公共协议的比特流上；最好使用比特盗取将第一信号多路复用到与第二信号相同的比特流上。
本发明提供了一种至少将第一和第二信号转换为一个公共协议的设备，其中第一信号具有不同于公共协议的第一协议，该设备包括一个多路复用器，将第二信号复用到一个比特流中，并且通过比特盗取(bit robbing)将第一信号并入传送第二信号的比特流中。
本说明还公开了一种业务灵活通信设备，能够有效地将多个业务传送到用户的工作地点，该设备包括
一个网络线路接口，位于用户线路的网络接入侧，适于根据一个选用的通信协议发送和接收信息和信令；一个用户线路接口，位于线路的用户工作地点，适于根据选用的通信协议发送和接收信息和信令；该用户线路接口包括在业务的信息和信令协议与选用的通信协议之间进行转换的装置。
网络线路接口最好在被选用协议与同网络通信的一个网络协议之间转换。
在一个优选实施例中，所选用协议是2B1Q IDSL协议。
本发明还设想了一种用户端接口设备，将用户侧的具有相应协议的一个或多个业务转换为网络侧的一个公共协议或者依据公共协议转换一个或多个业务。这些业务可以使用该公共协议经过网络发送。作为选择，在网络接入点或者附近，可以将这些业务转换为用户侧协议，或者依据用户侧协议转换这些协议，用于经两个或多个网络(其每个具有它们自己的协议)进行传送。
用户线路300使用一个公共协议传送业务。这意味着网络接入点300中的机架可以使用标准线路卡。
同时，用户工作地点的设备可以实施多个协议的一个或多个。这可以通过接口100做到。如图2所示，在用户工作地点可以有一种或多种不同类型的用户设备21...24，其每个利用了一个不同的协议。每个用户设备21至23连接一个相应的接口211至231，这些接口转换网络侧所使用的公共协议与用户设备所需的特定协议之间的通信。如果存在使用公共协议的一个用户设备，则该设备不需要一个接口。
在上游侧，接口211至231(和公共协议设备24，如果有的话)连接多路复用器/解复用器25，将复用上游信号线路4上和解复用来自线路4的下游信号。
接口211至231的每个接口适用于在用户设备协议与公共协议之间转换。这些接口可以是为特定用户设备协议定制的，或者可以是可编程的，用于变换用户设备协议的一个范围。
当用户设备协议需要公共协议中不需要的特定指令时，发送接口将这些指令封装为伪数据，并且由接收接口进行转换返回这些指令。
为了重建各个消息和确定各个消息和确定它们的目的地和它们的起源，在对接和复用处理期间，NTU将适当成帧加入到被复用的信号上，使各个信号能够被识别。相反地，输入的下游消息包括被用来把分组分配给它们的预定设备的消息识别信息。
作为一个实例，下面将考虑适合于供小业务系统比如P-Phone使用的一个接口。
该接口包括一个通过上游和下游VF信道以及上游和下游信令信道连接一个P-Phone的接口节点。该接口还供应一个时钟。
该信令包括P-Phone功能，比如振铃、摘机、挂机、保持和其它特殊命令。P-Phone消息封装结构有一个16比特格式，包含如下的两个8比特字节开始1比特方向1比特地址3比特命令3比特命令5比特重复 1比特冲突 1比特奇偶校验 1比特在上游侧，接口100连接一个线路截送，例如IDSL协议、2×64Kb信道加1×16Kb(2B1Q)。将来自用户设备的p-phone VF并入到一个64kb/s信道的8kb/s信道中，并且通过比特盗取技术将来自该设备的信令并入到该8kb/s信道中。
对于P-Phone操作，需要本地交换机在指定时间期限确认P-Phone信令。然而，将P-Phone信号转换为线路协议或者将线路协议转换为P-Phone信号的等待时间意味着P-Phone系统将不能适当地运行。中间线路卡和信号引入了P-Phone与网络之间的不能接受的延迟。所以，网络终端提供对P-Phone系统的网络响应。
图3显示了将数据设备31、模拟专用线路设备32和POTS设备连接到一个COMMON(公共)协议线路上的一个接口30。该线路连接一个能够处理公共协议的网络34。由此，能够是设备31、32、33经相应接口39、35和37连接相应线路设备40、36和38。
图4显示了在本发明的说明中将使用的接口的实施例那些功能部件。
用户设备41连接混合电路设备55，它控制流入设备41的2线线路以及从设备41的2线线路流出的方向性。
接口100包括一个上游部分和一个下游部分。
上游部分包括包含低通滤波器46和模数变换器47的第一信息路径。
与第一信息路径并行的是第一信令路径，包括高通滤波器42、检测器43和缓冲器44。
A/D47和缓冲器44的输出被施加到复用器45上，而复用器45的输出被施加到线路200上。
控制器56，例如，一个微处理器，控制缓冲器44、A/D47和MUX45，使它们的输出根据预定的协议加到线路200上。
从控制器56到所控制的功能部件的线路未被示出，以免附图
过于复杂。
此外，在信令被转发给网络接入点300的时候，交换机仿真器57响应第一信令路径上的信号，向终端41提供一个维持通信的期望响应，以及，该网络响应由接口接收。
接口100的第二部分包括一个解复用器48，用于分离下游信令和信息。下游信息被加到包括数模转换器53和低通滤波器54的第二信息路径上。下游信令被加到包括第二缓冲器49、调制器50和51以及高通滤波器52的第二信令路径上。
此外，控制器56管理解复用处理。
如部件58象征性显示的冲突决定和管理功能被用来管理同时发生或重叠的上游与下游传送之间的冲突。
下面将按IDSL网络的语境说明接口的操作，该IDSL网络使用2 B1Q结构，即2×64kb数据信道和1×16kb信令信道。
当IDSL协议提供一个信令信道时，根据本发明的一个实施例，我们使用比特盗取技术将信令引入数据信道。
比特盗取包括按已知图案的比特序列的转移，从传送数据转移到某些其它目的，在此情况中，是信令。当比特盗取包括从一个信道传送话音的某些字节中转移最低有效比特时，对话音业务的影响可以是可以接受的限度内。
在本实例中，再划分一个64kb信道，以提供1×8kb信道，留下56kb(自由地)用于其它目的。
8kb/s信道将8比特/字节加入到64kb/sec信道中。这样，在每64比特之外，一个8比特字节被分配给该信道，并且可以用来传送信息。我们的目的是按这些信息字节的每1/n使用LSB，传送数据该信令，其中“n”被选择来提供足以支持该信令的一个比特速率。如果“n”被选择为8，将提供1kb/s信道。如果需要一个较高信令速率，，则“n”应当被选择为例如6。这将导致一个解禁1.33kb/s的信道，即，盗取每第6字节的LSB将提供一个1.33kb/s信令信道。然而，如果从每第8字节盗取LSB，则存在一个1kb/s信道。
图5图示说明了比特盗取对划分成8个信道的64kb/s信道的应用，其中每个字节具有8个比特。为了图示说明，指定信道5传送用户终端业务，并且用比特盗取方法将信令加入该信道中。该每第8字节的LSB被用来传送信令，形成1kb/s信道。
如图6所示，每个比特被盗取的信令比特又刻意被形成为8比特字节(或者，任何其它的被选用格式)，用于向用户终端传递信令信息或从用户终端传递信令信息。
为了实现帧同步，这些信令字节的每一个的第一比特可以被指定为一个成帧比特。该成帧比特可以被指定为例如，总是“1”或总是“0”。在一个更高级的系统中，可以根据，比方说127比特的伪随机图案，分配信令字节的一个序列的成帧比特，以形成一个多帧。
为了启动信令消息的传送，消息标志的一个开头被传送。该消息标志的开头是比特的一个序列，被选择来通知该系统一个消息接着出现。在空闲状态下，该系统通常将发送全0或者全1，所以消息标志的开头将不同于空闲状态的传送。
如果目的是用户终端41使用1kb/s的信令速率，那么比特盗取信道将具有传送该数据速率的容量(能力)。然而，由于使用例如每字节1比特的帧管理的需要，因此成比例地减少以1kb/s时钟速率传送比特盗取信道的传送容量的数据信息。因此，信息速率将使875b/s，低于该实例中的由用户信道使用的速率。这里有两个对此进行处理的选择。一个是将比特盗取信道比特速率增加到例如，每6字节1比特，从而给出了一个约1.33kb/s的时钟速率。使用每8个比特字节一个管理比特，该速率的7/8`s是1.04kb/s，这将适合于1kb/s终端信令速率。
在终端信令包括冗余比特或者网络不使用的的比特时，可以使用第二方法。这些比特能够被丢弃，以减少传送终端信令所需的比特速率。
在图7中，用户设备71连接分离上游和下游流的混合电路79。发送的话音信号在电路72上滤波，并传递到线路接口电路7，接口电路74将这些信号转换为线路协议并且与发送的信令进行复用。在与传送的话音信号复用之前，传送的信令经混合79、BPF或HPF滤波器77以及发送调制解调器76到达接口74。
在下游方向，接口74将分离接收的信令并转换为VF下游(被接收的)话音。该接收的话音经滤波器LPF72滤波并发送给用户设备71。接收的信令与接收话音分离，并加到接收调制解调器78上，以及经滤波器77加到混合79上，由此发送给设备71。
交换机仿真器80响应来自设备71的信令以维持通信通话，直至设备发出通话结束的信号或者例如网络侧终止通话。
尽管已经结合使用带外信令的商用电话，比如Nortel Meridian或P-Phone说明了本发明，但本发明的原理可以等同地应用于其它终端设备。
例如，能够以一个相同的方式把POTS电话复用到优选协议线路上。按一个相同方式将话音信号转换为上用电话话音信号。检测器设备将检测POTS子设备的状态，所以该检测器将识别来自子设备的各种信号，并且将这些信号转换成与话音信号进行复用的代码。
权利要求
1.一种将第一通信协议中的一个通信转换为第二协议的方法，所述第一协议包括信息和信令；所述方法包括将信息转换成数字流，和使用比特盗取将信令并入到数字流中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中信令在一个信令信道上传送，该信令信道不同于传送信息的信息信道。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中信息在话音频带信道中，信令在一个带外信道中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中信息是模拟信号形式，信令是数字信号形式。
5.一种将第一协议中的一个通信转换为第二协议的设备，所述通信包括信息和信令；所述设备包括一个分路器设备，把信息分到第一信息路径上和把信令分到第一信令信道上，以及一个复用器设备，将信息加到数字流上，并且通过比特盗取将信令并入到数字流中。
6.根据权利要求5所述的设备，包括一个网络响应仿真器，用于响应信令发送一个适当的响应。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述仿真器位于复用器设备的下游侧。
8.根据权利要求5至7任一个所述的设备，其中复用器设备包括一个复用器电路、在复用之前存储信令数据的缓冲器。
9.根据权利要求5至8任一个所述的设备，包括一个控制复用器设备的控制器。
10.一种至少将第一和第二信号转换为一个公共协议的设备，其中第一信号具有不同于公共协议的第一协议，该设备包括一个多路复用器，将第二信号复用到一个比特流中，并且通过比特盗取将第一信号并入到传送第二信号的比特流中。
11.根据权利要求10所述的设备，其中第二信号具有一个不同于公共协议和不同于第一协议的第二协议该设备包括一个第二转换器，将第二信号转换为公共协议。
12.根据权利要求9或10所述的转换信号的设备，包括一个网络响应仿真器，用于将网络响应仿真为这些信号的至少一个。
13.一种至少将第一和第二信号转换为一个公共协议的方法，其中第一信号具有不同于公共协议的第一协议，该方法包括将第二信号复用到一个比特流中，和通过比特盗取将第一信号并入传送第二信号的比特流中。
14.一种实质上如参照附图所述转换信号的方法。
15.一种实质上如参照附图所述转换信号的设备。
16.一种业务灵活通信设备，能够有效地将多个业务传送到用户的工作地点，该设备包括一个网络线路接口，位于用户线路的网络接入侧，适于根据一个选用的通信协议发送和接收信息和信令；一个用户线路接口，位于线路的用户工作地点，适于根据选用的通信协议发送和接收信息和信令；所述用户线路接口包括进行业务的信息及信令协议与选用的通信协议之间的协议转换的装置。
17.根据权利要求16所述的设备，其中网络线路接口进行选用协议与用于和网络通信的一个网络协议之间的协议转换。
18.根据权利要求16或17所述的设备，其中所选用协议是IDSL协议(2B1Q)。
全文摘要
本发明能够使使用不同协议的各类设备用一个预定协议对传送业务的一个二线线路进行复用。通过比特盗取技术的使用,借助并入信道中的信令,将使用分离信息和信令的设备的传送复用到预定协议的一个单信道上。这能够使几个不同类的设备经一个单部件连接到网络接入点,允许接入设备中的线路卡标准化。
文档编号H04Q11/04GK1371205SQ0113818
公开日2002年9月25日 申请日期2001年12月6日 优先权日2000年12月6日
发明者罗纳德·约翰, 格兰特·J·安德伍德, 菲利普·D·里斯 申请人:阿尔卡塔尔公司