专利名称：基于无线局域网和/或蓝牙网络的个人通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种综合了无线局域网(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)、数字用户线(xDSL)、PSTN技术以语音为主要业务的无线通信系统，属于通信领域。
背景技术：
现阶段电信网面临几种压力第一，移动电话网对固定电话网的替代趋势加速，移动电话的技术替代和业务分流使固定电话网在话务量、收入和电话主线三方面全面进入衰退阶段；第二，数据业务对PSTN话音业务形成巨大冲击；第三，IP对电信商务模式产生破坏作用。为了维持电信基础设施的持续效用和语音业务，目前有两种措施一是在原铜质双绞线的基础上引入数字用户线(Digital Subscriber LineDSL)技术，如ADSL、VDSL等，实现家庭或小办公室用户对互联网的接入。这样可以不必铺设光缆到户(楼、小区)，从而极大节省地了接入成本，且可以在不影响原电话通信的同时，基本满足用户浏览互联网的需求。二是引入PHS系统(在中国称为“个人通信接入系统”、PAS、或“小灵通”)，对固定电话网实现移动延伸，作为到用户铜线的补充。这两种技术分别进一步发挥了通信网络本地交换局和双绞线两个方面的作用。
xDSL技术是最重要的接入技术之一。xDSL包括多种类型，主要有ADSL、VDSL和HDSL等。它们的主要差别在于对双绞线的频段使用范围、调制方式和双工方式等的不同。xDSL技术主要采用“离散多音频”(DMT，与OFDM相同)线路编码方式，充分发挥了其适应双绞线频率选择性衰落的特性，扩大了双绞线可使用的频率范围，在不影响POTS的情况下，可使数据速率达到几Mbps甚至几十Mbps。但是目前的xDSL系统还只可以在传送数据的同时实现单路的语音通信，即还是在原POTS频段(4KHz以下)上传送模拟语音，而在其他更高的频段上只传送数据。VoDSL(Voice Over DSL)技术将改变这种状况，使多路数字语音可以在DSL上传送，其原理一般是首先通过一个安装在用户端的“综合接入设备”(IADIntegrated Access Device)，把模拟话音(多路)和数据信息流复用在一个电话线路上传送本地局端。然后，在本地局端通过“数字用户线接入复用设备”(DSLAMDSL AccessMultiplexer)，把多个DSL线路中的语音/数据复用起来，这是用户侧DSL线路终结点，再传送到ATM交换机(根据VoDSL的体制也可能是其他设备)。在远端，通过数据网络的数据经过语音网关分离出语音数据后，送到当地局端交换机，经IAD后转换到xDSL线上，最终至被叫用户。
PAS(Persional Access System)系统是一种过渡性的通信技术，是在移动通信发展初期阶段暂时的一种低档补充。它利用了现有的固定电话网络设备，将有线接入变为无线接入，提供了一种可移动的通信功能。其基本工作原理是来自手持机的信号首先被基站接收，然后通过无线接入设备发送到市话网。手持机的通信体制基于TDMA，双工方式为TDD，系统采用微蜂窝结构。由于可支持的移动性、容量、业务种类和带宽，以及使用频段的限制等原因，目前并没有在世界范围内大量布设，属于随着无线通信技术在WLAN、3G/4G及超宽带(UWB)等方面的发展而会被逐渐淘汰的技术种类。
VoIP(Voice Over IP)是一项新兴的技术，它利用IP网络的普及性及廉价性，采用分组数据将语音在网络上传输，在远端通过语音网关再转到PSTN网络上实现对POTS电话的呼叫。这种电话的优点是廉价，问题是QoS(Quality of Service)比较难以保障，且缺少移动性。
VoWLAN(Voice Over WLAN)是当前最新的技术之一，是基于WLAN的语音传输技术，利用了WLAN将语音业务接入到IP网络中，然后再转入PSTN网络。这种技术目前有许多公司在研究，并且在探讨将其与蜂窝手机结合起来形成双模或多模终端的问题。但是目前WLAN手机系统的问题是经过数据网络的技术过分复杂，设备兼容性差，投资过大。
蜂窝移动通信技术、无线局域网(WLAN)技术、蓝牙(Bluetooth)技术的发展，正走向互连互通阶段。蜂窝移动通信技术构建了大范围移动终端(手机为主)之间以语音为主要业务的通信网络，无线局域网构建了小范围移动终端(笔记本电脑、PDA、PC为主)之间以数据为主要业务的网络，而蓝牙则构建了以个人系统为主的无线个人网络(WPAN)。它们占有不同的无线频段，有不同的工作方式和主流业务。这些技术将是长久性发展和应用的技术，如何将这些技术相结合发挥更大的作用，正是目前业界致力于研究的问题。
虽然通信技术的发展及其应用没有止境，但是其阶段性的发展，却需要综合考虑技术基础、未来需求、成本投入和市场大小等因素。对现有系统进一步开发利用，或者组合成新的系统是每一个阶段都有必要考虑的问题。
本发明正是针对通信领域现阶段这种需求，提出了一种基于无线局域网WLAN(和/或蓝牙)、DSL技术，可以取代PAS的无线通信系统。
发明内容
根据对现有各种通信技术、通信网络的分析，特别是固定电话网的潜力以及受移动通信的影响，本发明的目的在于提供一种个人通信系统，通过xDSL技术在现有PSTN网络的基础上实现基于WLAN或BLUETOOTH的移动语音通信。它可以充分简化技术的复杂性，充分利用现有PSTN网络的潜力，消弱蜂窝移动通信业务对固定电话网络业务的冲击，同时也可以取代小灵通系统业务衰落或者被禁后的空白。
本发明的目的是通过下述技术方案实施的按本发明的无线局域网(WLAN)和/或蓝牙(Bluetooth)网络的个人通信系统，包括具有WLAN和/或Bluetooth功能的手持式移动终端、由这些移动终端和其他具有WLAN和/或Bluetooth功能的数字终端构成的WLAN和/或Bluetooth网络、POTS电话、用户侧的综合无线接入设备、局端的DSL接入复用设备(DSLAM)、以及PSTN网络和其他数据网络。所述手持式移动终端通过空中接口与所述综合无线接入设备相连；所述POTS电话通过双绞线与所述综合无线接入设备相连；所述综合无线接入设备通过双绞线与所述局端DSLAM复用设备相连；所述DSLAM设备分别与本地局交换机和数据网络相连。
进一步，所述的综合接入设备包括一复用/解复用器，并以该复用/解复用器为中心，分别以双向电路连接方式依次连接的无线局域网接入点和收发天线；以双向电路连接方式依次连接的蓝牙网络接入点和其天线；以双向连接方式连接的电子开关，以及以XDSL方式双向连接的的合并/分离器；该电子开关为单刀双掷结构，该复用/解复用器的连接该电子开关的常开掷、固定电话的双绞线通路连接到常闭掷，该复用/解复用器的一个控制端连接到电子开关的控制输入端，另一个检测端连接到POTS电话线；该电子开关的常闭掷以电路连接该合并/分离器而形成POTS电话通道；由该合并/分离器以双绞线连接局端DSLAM接入复用设备。
所述局端DSL接入复用设备包括处理模块和分别与该处理模块成双向电路连接的位于接入侧的XDSL接入模块和位于上行侧的ATM模块、IP模块和PSTN模块，以及网络管理接口模块。
所述的具有WLAN和/或蓝牙功能的手持式移动终端包括手机、PDA(个人数字助理)、和笔记本电脑等。更具体的是具备有WLAN(符合IEEE802.11系列标准)或者Bluetooth标准的手持式移动设备。
综上所述，本发明的优点是1.本发明通过XDSL技术，在现有PSTN网络的基础上，实现对基于WLAN和/或蓝牙的语音或数据通信，充分简化技术的复杂性而实现多种移动通信通道，即(a)固定电话的POTS通道维持不变，并可增加到同一局域网其它移动终端的通信功能；(b)移动终端以VoDSL方式经过数据网络实现与远端局域网络终端的语音通信；(c)本局域网内的移动终端到移动终端之间、移动终端到固定电话之间的通信；(d)局域网移动终端与蜂窝网移动终端间通过基站进行的通信。
2.本发明建立在现有的基础设施上，仅仅增加部分设备的功能即可完成语音的传诵，充分利用现有的PSTN网络潜力，削弱蜂窝移动通信业务对固定电话网络的冲击，同时也可取代小灵通系统业务衰落或者被禁止后的空白。
图1是本发明的组成示意图；图2是本发明中的用户侧主要设备之一综合接入设备的原理图；图3是本发明中的局端设备DSLAM原理图；图4是本发明移动终端与各种终端之间的通信路径图；具体实施方式
本发明实际上是通过基于xDSL的WLAN和/或Bluetooth接入点以固定电话网络为主的移动通信系统，主要是现有技术的改造和组合。本发明的实施主要涉及到移动终端、无线综合接入设备(IAD)和数字用户线接入复用设备(DSLAM)，其他依赖于现有的电信网络和数据网络。
本发明一个较好实施例的基本构成如图1所示。它由本地以xDSL接入点1-2为中心的无线局域网(和/或者蓝牙网络)1和更多的类似的局域网(和/或蓝牙网络)2、铜质双绞线3-1～3-2、多功能的DSL接入复用设备(DSLAM)4-1、PSTN网络6、数据网络7、蜂窝通信小区5(包括GSM、CDMA、GPRS、WCDMA等)，以及远端类似的DSL接入复用设备(DSLAM)8-1、无线局域网(和/或蓝牙网络)10～11、蜂窝通信小区12等构成。整个系统可以实现特定的移动用户终端1-4～1-7在PSTN网络6进行语音通信、在数据网络7上进行数据交换的功能，并同时保持POTS电话系统1-1不受任何影响。可以看到，该系统建立在现有的基础设施上，仅仅需要增加部分设备的功能即可完成语音的传送。
在图1中实现的重要话音通道是具有WLAN或蓝牙功能的手持终端1-4等通过综合DSL接入点1-2到其它远端类似的用户手持式终端。而基本的语音通道包括多种，一是固定电话1-1的POTS通道维持不变，但是可以增加到同一局域网络其它移动终端1-4～1-7的通话功能；二是移动终端1-4～1-7以VoDSL方式经过数据网络实现语音通信；三是无线局域网(和/或蓝牙网络)内部终端间的通信，包括移动终端到移动终端、移动终端到固定电话之间；四是局域网(和/或蓝牙网络)1～2中的移动终端与蜂窝网5中的移动终端间进行的通信。
本实施例中的移动终端1-4～1-7是个人手持式设备(手机、PDA、笔记本电脑等)，可以具有不同组合功能，但首要的是具有WLAN(符合IEEE802.11系列标准)或者BLUETOOTH功能模块。这种多功能组合的手持式设备1-4～1-7在本发明中是WLAN手机、PDA、WLAN/GSM双模手机、WLAN/CDMA双模手机、WLAN/WCDMA双模手机，以及具有Bluetooth中CTP(Cordless Telelphony Profile)应用协议栈功能的手机等。手持式终端，比如手机1-4是具有蜂窝通信功能和WLAN功能(和/或蓝牙功能)的手机，蜂窝通信支持常规的语音业务，当手机1-4检测到在无线局域网1内时，就选择通过无线局域网1传送语音或者交换数据，而当手机5-1检测不到可用的无线局域网或不处于无线局域网范围时，则通过常规的蜂窝移动通信网络5传送语音或者数据。
WLAN或者Bluetooth支持数据业务也支持语音业务，手机1-6是WLAN手机，可以只具有WLAN功能，实现与其它各种网内具有WLAN功能的终端之间的数据交换，比如同笔记本电脑1-7，或者语音通信，比如同手机1-5。常规的蜂窝移动通信系统主要由接入设备基站5-1和核心网设备5-3构成。
为了简化网络的复杂性，本发明中具有多种功能的移动终端(蜂窝/WLAN双模手机、蜂窝/Bluetooth手机等)，没有必要实现在蜂窝小区与无线局域网的无缝切换，仅仅以无线局域网作为优先选择即可。当手持无线终端1-4～1-7有确定的身份时，比如选择和蜂窝网络5中的身份相同，可以实现蜂窝网之间的漫游。特别是当高速、大范围移动中通话时，可以选择锁定使用蜂窝系统。
在用户侧的设备是无线综合接入设备(IADIntegrated Access Device)1-2。IAD1-2是具有WLAN和BLUETOOTH双重接入点功能的设备，它沟通了WLAN和/或Bluetooth无线网络1到xDSL接入设备DSLAM4的通道。从局端向用户侧看，IAD1-2是用户端的复用/解复用设备，其主要功能是把同一WLAN和/或Bluetooth网络中来自不同用户终端的多路话音和数据信息流复用在一条电话线路上传送，或者将一条线路上的下行信号分离到不同的用户终端。在本实施例中，IAD1-2同时具有自动识别并转接固定电话1-1与网内移动终端1-4～1-7通话的功能。
IAD1-2的结构如图2所示，它有3个途径可同时接收/发送用户终端信号，一是通过天线20-1经空中接口接收/发送WLAN终端信号，二是通过天线21-1经空中接口接收/发送蓝牙终端信号，三是固定电话机1-1经双绞线收发的模拟语音信号。WLAN接入模块20，蓝牙接入模块21，分别实现WLAN和BLUETOOTH接入点功能，它们接收的信号通过复用/解复用器22复用后形成xDSL信号送到合并/分离器23与模拟的POTS信号一起从双绞线28上发送到局端设备。从双绞线28来的下行信号可能包含有到POTS 1-1的的模拟语音信号、到多个WLAN终端的语音或数据信号，以及到多个蓝牙终端的语音或数据信号。到POTS 1-1的模拟信号由合并/分离器23分离出来后通过电子开关24的常闭点直接送到固定电话机1-1。WLAN信号和蓝牙信号通过复用/解复用器22解复用后分别送到WLAN接入模块20和Bluetooth接入模块21，然后由空中接口分别经天线20-1和21-1发送到各自的移动终端上。POTS1-1与移动终端的通信由电子开关24和复用/解复用器22一起实现。复用/解复用器22实际是IAD1-2的控制中心，当有来自同一WLAN或者蓝牙网络中的移动终端对固定电话的呼叫时，它检测到后通过连接22-2将电子开关24置于与触点22-1连接的状态上。由于POTS1-1只能接收或发送模拟语音信号，因此，它还具有将模拟语音转换为数字信号并按照所需标准进行压缩的功能；反之，它也需要具有将数字的压缩语音信号转换为模拟信号的功能。电子开关24常态应是POTS1-1与合并/分离器23直接连通的，保障正常的POTS通话在IAD1-2工作异常时也不受影响。固定电话到同网中移动终端1-4～1-7的呼叫，可以通过设定特定的前置号码、设置特定的按键、或先按功能键等方式经由22-3辅助复用/解复用器22来识别，并据此经由控制线22-2控制电子开关24接通到触点22-1上。
本发明的主要传输介质是铜质双绞线，如图1中的双绞线3-1～3-2。在它们上面传输的是常规的低频(低于4KHz)POTS模拟语音信号，和包含数字语音及数据的xDSL信号(高于4KHz部分)。
在局端设备4中，主要的设备是数字用户线接入复用设备DSLAM(DSLAccess Multiplexer)4-1，它把多个xDSL线路复用起来传输，如来自局域网1从双绞线3-1上传输的xDSL信号，以及来自于局域网2从双绞线3-2上传输的信号，它是用户侧xDSL线路的终结点。在本实施例中，用户的语音信号主要通过PSTN模块33被发送到传统的PSTN话音网络6，用户的数据通过IP模块34或ATM模块35被发送到数据网络7传送。当PSTN语音网络繁忙，且数据网络支持语音业务时，语音信号也可以转到数据网络7传送，然后在远端经过语音网关8后再送到相应的终端。这是目前VoIP的技术途径，这种选择过程由DSLAM设备4-1完成。相反地，下行时DSLAM设备4-1解复用来自多条线路的xDSL信号、复用要到同一条线路去的语音与数据信号，发送到不同的用户局域网1～2去。DSLAM 4-1具有分离/合并POTS与xDSL信号的功能。上行时，将POTS信号分离出来后直接送到PSTN网络6；下行时，又将一个用户的POTS信号和其xDSL信号合并一起通过双绞线3-1～3-2传送到综合接入设备IAD1-2。
目前应用的DSLAM设备有2种。一是从下行的线路到上行的接口全部采用ATM方式，这是比较符合DSL自身技术特点的结构。这种DSLAM只能使用ATM网络作为其接入与核心网络，可以提供速率达622M的接口，当要与以IP技术为核心的互联网互通时，则需要一种同时支持ATM和IP两种协议的服务器。另一种是以IP为上行的DSLAM设备，可以直接接入互联网。
这两种技术目前都可以支持VoIP，但是由于设备昂贵复杂，且需要完全通过数据网络传输语音、质量不太能够保证，所以仍旧没有大规模实施。
本实施例中的DSLAM 4-1语音业务主要以PSTN输出为主，目的是为了减少设备的复杂性及传输环节，充分利用现有的PSTN网络6提供高质量的移动语音业务。但同时也可以以模块的形式加入现有的DSLAM设备中，形成可以互相转换和可选择的输出方式ATM、IP或PSTN，这种方式也可以以动态的方式控制，视当时PSTN网络6和数据网络7的状态来选择。
图3是本发明中DSLAM设备4-1的构成框图，在接入侧，上行时来自不同用户的xDSL信号被xDSL接入模块31解调，然后经多功能处理模块32处理后，分离同一用户的语音和数据，并将所有用户的语音信号复用传送到PSTN模块33以传统的TDM方式输出到交换机，将多个用户的数据信号经ATM模块35或者IP模块34处理后，以ATM信元或IP包的方式送到数据网络。在网络侧，下行时PSTN模块33接收多个用户的语音信号，解复用后再与来自数据网络的到同一用户的数据信号复用，然后一起经xDSL接入模块31调制后经双绞线30发送到用户侧相应的综合接入设备IAD。DSLAM设备4-1配置网络管理接口模块37，在局端通过连接36给网络管理系统提供对运行管理、用户管理等的功能接口。
本发明中可能的语音和数据通信通道在图4中标示。在无线局域网或者蓝牙网络中的移动电话A1与同一局域网络内的移动电话A2之间的通话以WLAN或者Bluetooth方式通信，传送的是数字语音或数据；移动电话A1与同一局域网络内的便携终端计算机A1之间的数据交换以WLAN或者Bluetooth方式；移动电话A1与连接到同一IAD上的固定电话A1之间的通话以WLAN或者Bluetooth方式到IAD，经IAD进行信号转换后再以POTS方式到固定电话A1；移动电话A1与远端普通固定电话C1的通话以WLAN或者Bluetooth方式到IAD、xDSL到DSLAM、TDM到PSTN，然后经POTS交换到固定电话C1；移动电话A1与远端固定电话B1的通话以WLAN或者Bluetooth方式到IAD、xDSL到DSLAM、TDM到PSTN，然后再交换到远端的DSLAM、xDSL到IAD、无线传送到固定电话B1；移动电话A1与远端移动电话B1的通话以WLAN或者Bluetooth方式到IAD、xDSL到DSLAM、TDM到PSTN，然后逆向方式操作直到移动电话B1；固定电话A1、B1、C1之间的通信仍旧以POTS方式进行；移动电话A1与蜂窝移动电话(或者PAS终端)间的通话通过PSTN网络中转。
权利要求
1.一种基于无线局域网和/或蓝牙网络的个人无线通信系统，其特征在于系统包括具有WLAN和/或Bluetooth功能的手持式移动终端、由这些手持式移动终端和其他具有WLAN和/或Bluetooth功能的数字终端构成的WLAN和/或Bluetooth局域网络、POTS电话、用户侧的综合无线接入设备、局端的DSL接入复用设备(DSLAM)，以及PSTN网络和其他数据网络，其特征在于(1)所述手持式移动终端通过空中接口与所述综合无线接入设备相连；(2)所述POTS电话通过双绞线与所述综合无线接入设备相连；(3)所述综合无线接入设备通过双绞线与所述的局端DSL设备相连；(4)所述DSL设备分别与本地交换机和数据网络相连。
2.根据权利要求1中所述的基于无线局域网络和/或蓝牙网络的个人通信系统，其特征在于(1)所述的综合无线接入设备包括一复用/解复用器，并以该复用/解复用器为中心，分别以双向电路联结方式依次连接的无线局域网接入模块和其收发天线；以双向电路联结方式依次连接的蓝牙网络接入模块和其收发天线；以双向电路联结方式连接的电子开关；以及以XDSL方式双向连接的合并/分离器；(2)所述的该电子开关为单刀双掷式电子开关，电子开关的常开点连接到复用/解复用器，电子开关的常闭点连接到合并/分离器形成POTS通道；(3)所述的合并/分离器是通过双绞线连接到局端的DSL接入设备，复用/解复用器的控制端口分别连接到电子开关的控制端和POTS电话机。
3.根据权利要求1所述的基于无线局域网和/或蓝牙网络的个人无线通信系统，其特征在于所述局端的DSL接入复用设备包括处理器模块和分别与其成双向电路联结的位于接入侧的XDSL接入模块和位于上行侧的ATM模块、IP模块、和PSTN模块，以及网络接口模块。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的基于无线局域网和/或蓝牙网络的个人无线通信系统，其特征在于所述具有WLAN和/或Bluetooth功能的手持式移动终端包括手机、PDA和笔记本电脑等个人手持式数字设备。
全文摘要
一种基于WLAN和/或Blue tooth的个人通信系统，包括具有WLAN和/或Bluetooth功能的手持式移动终端、由这些手持式移动终端和其他具有WLAN和/或Bluetooth功能的数字终端构成的WLAN和/或Bluetooth局域网络、POTS电话、用户侧的综合无线接入设备、DSLAM及PSTN网络和其他数据网络。手持式移动终端通过空中接口与综合无线接入设备相连，POTS通过双绞线与综合无线接入设备相连，综合无线接入设备通过双绞线与DSLAM设备相连，DSLAM设备分别与本地交换机和数据网络相连。本发明充分简化技术的复杂性，建立在现有的基础设施上，仅仅增加部分设备的功能，充分利用了现有PSTN网络的潜力。
文档编号H04M11/06GK1602038SQ20041006751
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月27日 优先权日2004年10月27日
发明者樊凌涛 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所