通用网络终端 【技术领域】
本发明涉及一种支持交换系统和PSTN(PSTN＝公共电话交换网)终端之间的通信的方法，前述PSTN终端通过一根模拟用户线连接着网络终端单元，涉及一种支持交换系统和一个或多个终端之间的通信的网络终端单元，前述一个或多个终端通过相关用户线连接着终端单元，以及涉及一种交换系统的用户线路板，用以支持交换系统和一个或多个终端之间的通信，前述一个或多个终端通过相关用户线连接着用户线路板。
背景技术
当前的宽带数字用户线使用不同的带宽来提供窄带和宽带业务。接入和提供两种业务的频率范围由分路器划分。
例如，所谓的非对称数字用户线(ADSL)提供了高速下行链路和低速上行链路，主要适用于终端用户接入互联网。该业务经常结合ISDN(ISDN＝综合业务数字网)基本速率接入使用。对希望有较多电话线，但对使用互联网不是很感兴趣的小型商务来讲，这种方法没有什么优势。
此外，单线对高速数字用户线(SHDSL)提供了对窄带的附加支持，它能够在窄带上进行分组，并以分组形式通过用户线进行传输。SHDSL收发信机主要设计用于通过混合规格两线金属双绞线实现双工操作。还支持可选择的四线操作用于扩展应用。单线对和双线对操作的可选信号生成器也都已规范。利用格编码脉冲调幅(TC-PAM)线路码，SHDSL收发信机能够支持可选的192 kbit/s到2.312 kbit/s范围内的对称用户数据速率。它们的设计能够兼容接入网上采用的其它传输技术，包括其它DSL技术。
SHDSL收发信机不支持模拟分路技术，从而无法和模拟PSTN技术或ISDN一起使用。但是，带内TDM(TDM＝时分复用)信道内可以实现窄带传输。
此外，对称单线对高比特率数字用户线(SDSL)利用回声消除方法，在单个金属线对上提供双向对称高比特率传输。与ADSL相似，它在已有地无屏蔽线对上提供数字接入。其帧结构提供了相当的灵活性，可以传输192kbit/s到2.312kbit/s可变净荷比特率，以及可选的准同步或同步模式。
【发明内容】
本发明的目的是改进现有的宽带数字用户线系统。
本发明的目的通过一种支持交换系统和PSTN终端之间的通信的方法实现，前述PSTN终端通过一根模拟用户线连接着网络终端单元，该方法包括以下步骤：通过网络终端单元和交换系统的用户线路板之间的用户线，确切地说，通过一根或若干根双绞线，双向传输宽带分组业务量，以及多个同步信道；基于这些同步信道，提供至少一个ISDN B信道和一个ISDN D信道；实现模拟用户线上应用的模拟线路信令和通过ISDN D信道传输的数字信令消息之间的转换；以及完成模拟用户线和ISDN B信道之间的模数转换。
本发明的目的还通过一种支持交换系统和一个或多个终端之间的通信的网络终端实现，前述一个或多个终端通过相关用户线连接到网络终端单元，该网络终端单元包括：DSL收发信机单元，确切地说是SHDSL收发信机单元，用于通过连接网络终端单元和交换系统的用户线，确切地说，通过一根或若干根双绞线，双向传输宽带分组业务量，以及多个同步信道，DSL收发信机单元基于这些同步信道，提供了ISDN B信道和ISDN D信道池，池中的ISDN B信道的数量从1到n，池中的ISDN D信道的数量从1到m；以及至少一个模拟用户线终端单元，通过模拟用户线与PSTN终端相连，模拟用户线终端单元包括协议转换器，用以实现模拟用户线上应用的模拟线路信令和通过DSL收发信机所提供的ISDN信道池中的ISDN D信道中的一个信道传输的信令消息之间的转换；模拟用户线终端单元包括承载信道连接器，完成模拟用户线和DSL收发信机所提供的ISDN信道池中的ISDN B信道中的一个信道之间的模数转换。
本发明的目的还通过一种支持交换系统和一个或多个终端之间通信的交换系统用户线路板实现，前述一个或多个终端通过相关用户线连接着用户线路板。前述用户线路板包括：多个DSL收发信机单元，确切地说是SHDSL收发信机单元，用于通过相关的用户线，确切地说，通过一根或若干根双绞线，双向传输宽带分组业务量，以及多个同步信道，DSL收发信机单元基于这些同步信道，提供了ISDN B信道和ISDN D信道池，池中的ISDN B信道的数量从1到n，池中的ISDN D信道的数量从1到m；连接这些DSL收发信机单元的宽带接口单元，用于处理与通过网络终端单元连接用户线的终端之间交换的宽带分组业务量，前述网络终端单元包括DSL收发信机单元；以及连接DSL收发信机单元的窄带接口单元，用于处理通过同步信道交换的数据，窄带接口单元包括协议转换器，用以实现交换系统的内部协议和代表模拟线路信令的信令消息之间的转换，这些信令消息通过DSL收发信机单元所提供的一个ISDN D信道传输。
本发明具有若干优点：
本发明有助于减少设备成本，增加提供给用户的业务质量。可以重用部分已有业务和技术，向PSTN终端提供高质量窄带业务的可能性。窄带POT业务量(POT＝旧式普通话机)能够以ISDN质量传输。它避免了比特交错，不需要提供回声消除。此外，它提供了高度的灵活性，增加了用户友好性并降低了设备成本。因为不同通信业务重复使用了公共的设备部件和公共的软件构件，所以能够节省用户线路板和网络终端单元的成本。
因为本发明更好地利用了低频率，所以在总可用带宽以及用户线路板和网络终端单元之间的最大可能距离方面也具有优势。
从属权利要求所给出的本发明的实施例具备更多的优点。
按照本发明的一种优选实施例，协议转换器转换NMDS协议(NMDS＝窄带多业务传送系统)和应用于模拟用户线上的信令协议。例如，采用SHDSL连接，通过这种连接可以运行固定或可变数量的同步连接。剩余的连接仍然用于分组形式的数据业务量(例如互联网)。模拟电话可以通过适当的接入设备连接，这些设备在ISDN上采用NMDS标准。这样，就可以对通过单根用户线连接到公共网络终端单元的模拟和ISDN用户进行操作。
通过这种方式，给出了通用设备的一种成本低廉的实现，前述通用设备可以用于引入宽带接入，同时维持对给定用户端目前已有的各种模拟或ISDN业务的支持。
通过在网络终端单元中引入ISDN用户线终端单元，可以实现更多的优点，前述ISDN用户线终端单元通过至少一根ISDN用户线连接至少一个ISDN终端。该ISDN用户线单元包括一个连接器，用于连接ISDN用户线和DSL收发信机所提供的ISDN信道池的一个ISDN信道。这样，改进了整个系统的灵活性。
通过在网络终端单元中引入一个控制单元，可以实现可用带宽的更为有效的利用，前述控制单元动态分配ISDN信道池中的ISDN B信道给模拟用户线终端单元。如果控制单元通过触发DSL收发信机单元所提供的同步信道的建立和/或释放，动态改变ISDN信道池中的ISDN信道数量，则可以实现进一步改进。
此外，该控制单元可以分配ISDN信道池中的ISDN B信道给模拟用户线终端单元和ISDN用户线。这样可以提高带宽的灵活性和有效使用。
通过提供一种通用网络终端单元可以实现一种成本低廉的通用设备，前述网络终端单元包括由至少两个模拟用户线终端单元所服务的PSTN接口，由至少一个ISDN线路终端单元所服务的ISDN接口，以及至少一个宽带接入接口，用于交换DSL收发信机单元所服务的宽带分组业务量。这种网络终端单元非常适用于小的PBX(PBX＝专用小交换机)。
按照本发明的一种优选实施例，用户线路板是一种通用的用户线路板，包括多个ISDN连接单元和多个PSTN连接单元，以及一个公共用户线连接单元，用于可变地连接用户线和DSL收发信机单元、ISDN连接单元和PSTN连接单元。基于这种设计，可以采用同一个线路板来提供宽带数字用户线、ISDN用户线或者PSTN用户线终端。这样，就可以使通过用户线提供的通信服务类型快速并有效地适应用户需求。不再需要线路板的替换。可以通过实现这种通用的用户线路板来开发更多的应用。此外，它还降低了整个交换系统的成本。
【附图说明】
通过下面对当前优选的例示性实施例的详细描述，并结合附图，本发明的这些以及其他属性和优点将会更容易理解，在附图中：
图1给出了根据本发明的包括若干用户线路板和网络终端单元的通信系统的框图。
图2的框图给出了图1的网络终端单元的具体结构。
图3的框图给出了图1的通信系统的细节。
图4的框图示出了图1的用户线路板的细节。
【具体实施方式】
图1示出的通信系统包括交换系统1，若干网络终端单元31到34，以及若干终端21到29。交换系统1包括若干用户线路板41到42，宽带交换单元11和窄带交换单元12。
交换系统1是通过用户线提供通信业务给多个用户的交换机。该交换机可以提供通信业务给固定和移动终端。此外，它还提供宽带数据业务给固定数据终端。
安装的用户线路板的数量取决于连接交换系统1的活跃用户线的数量。每个用户线路板具有16个端口，这样，一个用户线路板最多可以连接16根用户线。但是，一个用户线路板也可以提供不同数量的端口用于用户线连接。
图1示出的交换系统1部分包括16个用户线路板组成的簇，其中用户线路板41代表了该簇的第一用户线路板，用户线路板42代表了该簇的第16个用户线路板。
此外，图1示出了四根用户线51到54。用户线51代表了连接到用户线路板41的第一端口的用户线，用户线52代表了连接到用户线路板41的第16端口的用户线。同样的，用户线53代表了连接到用户线路板42的第一端口的用户线，用户线54代表了连接到用户线路板42的第16端口的用户线。
用户线51、52、53和54分别连接到网络终端单元31、32、33和34。但是，也可以是一个网络终端单元通过两根或多根用户线连接到用户线路板。
用户线51到54是未屏蔽的金属双绞线，通常用于使用相关的本地交换机或集线器连接电话。
用户线路板41和42通过簇总线65连接到窄带交换单元12，通过ATM线路62和63连接到宽带交换单元11。
网络终端单元31到34分别连接到一个或多个终端。这些终端可以是计算机、PSTN电话机或ISDN电话机。
图1通过例子示出了计算机21和25，它们通过电缆55和58连接到用户线路卡32和34，ISDN终端22、23、26、27通过具有S0总线功能的用户线56和59分别连接用户线路卡32和34。模拟电话装置24、28和29通过用户线57、60和61分别连接用户线路卡32和34。
用户线路卡31到34能够通过普通用户线，在普通电话业务上提供宽带数据业务。网络终端单元31到34包括DSL收发信机单元，确切地说是SHDSL收发信机单元，用于通过用户线51到54双向传输宽带分组业务量，以及多个同步信道。此外，DSL收发信机单元基于这些同步信道，提供了ISDN B信道和ISDN D信道池。池中的ISDN B信道的数量从1到n，池中的ISDN D信道的数量从1到m。网络终端单元31到34的m和n的值可以不同。可以是m＝1或n＝1。m和n的值通常分别取决于指派给各个网络终端单元31到34的用户各自的需要。
此外，网络终端单元31到34分别包括至少一个模拟用户线终端单元。例如，网络终端单元32包括一个模拟用户线终端单元，该模拟用户线终端单元通过模拟用户线57连接到PSTN终端24，终端单元34包括两个模拟用户线终端单元，它们分别通过模拟用户线60和61连接到PSTN终端28和29。每个模拟用户线终端单元配备一个协议转换器，用以实现模拟用户线上应用的模拟线路信令和通过DSL收发信机所提供的ISDN信道池中ISDN D信道中的一个信道传输的信令消息之间的转换。此外，这些模拟用户线终端单元还配备有一个承载信道连接器，完成模拟用户线和DSL收发信机所提供的ISDN信道池中ISDN B信道中的一个信道之间的模数转换。
同样，分别与网络终端单元31到34相连的用户线路板41和42，配备有这种DSL收发信机单元，该收发信机单元分别与网络终端单元31到34的DSL收发信机单元通信。此外，用户线路板包括与ATM线路62相连的宽带接口单元，以及与簇总线65连接的窄带接口单元。宽带接口单元处理与终端21和25交换的宽带分组业务量。窄带接口单元处理通过DSL收发信机单元提供的同步信道进行交换的数据。用户线路板配备有协议转换器，与网络终端单元31到34的协议转换器交互，在交换系统1的内部协议和代表模拟线路信令的信令消息之间进行转换。
图2示出了网络终端单元34的细节。它示出了终端25到29，网络终端单元34，用户线54和电缆58，以及用户线59到61。
网络终端单元34由包括微处理器和该微处理器所执行的软件程序的电路组成。网络终端单元34的一部分功能通过在电路所提供的硬件平台上执行软件程序完成。
但是，网络终端单元34也可以是纯由硬件实现。
网络终端单元34包括DSL收发信机单元70。DSL收发信机单元70具有SHDSL引擎702。SHDSL引擎702完成处理一直到传输协议层的通信协议所需的所有功能，实现网络终端单元34和用户线路板42之间的通信。它提供了第一通信业务，该业务在用户线54上双向传输宽带分组业务量。它提供的第二通信业务在用户线54上基于多个同步TDM 64kbit/s信道(TDM＝时分复用)双向传输数据。SHDSL引擎702可以根据ITU T规范G.991.2实现。
但是，也可以采用不同于SHDSL引擎702的其它类型DSL引擎来提供多个同步信道，以及宽带分组传输的通信业务。
此外，收发信机单元70配备有协议单元701，后者完成终端25所采用的宽带接入协议的协议功能。这种接入协议是例如以太网协议或任何其它类型的LAN协议(LAN＝局域网)。
此外，DSL收发信机单元70包括将多个ISDN B信道和/或ISDND信道映射到SHDSL引擎所提供的同步信道的附加功能。这些ISDN信道以ISDN信道池703的形式提供给ISDN用户线终端单元71。
网络终端单元34包括DSL收发信机单元70，ISDN用户线终端单元71和两个模拟用户线终端单元72和73。
用户线终端单元72和73分别包括协议转换器722和732，以及承载信道连接器721和731。
下面借助模拟用户线终端单元72描述模拟用户线终端单元72和73的细节。
承载信道连接器721主要完成两项功能：
首先，它完成用户线61上采用的模拟信号和相关ISDN B信道的数字编码信号之间的模数转换。
此外，它监测并控制用户线61上采用的模拟线路信号。它包含装置733，用以监测终端29发出的摘机或挂机状态信号。它包含装置733，用以生成模拟信令消息，例如通过用户线61发送给终端29的振铃信号。装置733由协议转换器732控制。
协议转换器732转换用户线61上采用的模拟线路信令和通过ISDN D信道传输的信令消息。它完成这些模拟信号和各个指派的数字消息之间的映射。例如，摘机状态与呼叫建立消息关联，挂机状态与连接中断请求消息关联。
按照本发明的一种优选实施例，用户线61上采用的信令协议转换成按照NMSD协议(参见ETSI EN301 141-1)的消息。此外，根据NMDS协议派生的协议和NMDS协议的将来版本可以应用于通过ISDN D信道传输的信令。
网络终端单元34包括PSTN接口单元720，该接口单元可以建立用户线60和61以及网络终端单元34的电路板之间的物理连接。按照本发明的这种实施例，PSTN接口单元720中可以插入两个模拟用户线。但是，可连接模拟用户线的数量可以随着模拟用户线终端单元72和73的数量变化。
ISDN用户线终端单元71包括连接器711和控制单元712。连接器711将ISDN信道池703的ISDN B信道和模拟用户线网络终端单元72和73相连，以及通过网络终端单元34的ISDN接口单元710连接ISDN终端。
可连接ISDN终端的数量可以变化。按照这种实施例，只有一个ISDN终端，终端26，通过ISDN用户线59连接到ISDN接口单元710。
连接器711是控制单元712所控制的(软件)交换。但是，连接器711也可以是由硬件交换或者由用以设置网络终端单元34的接口组的跳线构成。
控制单元712动态分配ISDN信道池的ISDN B信道给模拟用户线终端单元72和73，以及连接ISDN接口单元710的ISDN用户线。
例如，DSL收发信机单元70提供了两个ISDN B信道。控制单元712监测终端26到29和交换系统1之间交换的信令消息。当终端26到29之一请求建立连接时，或者当交换系统请求建立到这些终端之一的连接时，控制单元712分配一个ISDN B信道给该终端。此外，控制单元712可以动态改变ISDN信道池703的ISDN信道数量。为此，它发送相应的指令消息给SHDSL收发信机单元70，该指令消息请求建立或释放DSL收发信机单元所提供的同步信道。借助这种机制，控制单元712根据当前要求，动态调整池703的ISDN信道数量。
此外，控制单元712可以监测PSTN接口单元720的端口，以及ISDN接口单元710的端口，检查这些端口中哪一些连接着终端。该信息成为控制单元712的分配策略的一部分，当控制单元712作出分配决定时必须遵从。
图3示出了用户线路板41和42，用户线53和54，两个上行链路卡17和18，两个数据网13和14，以及两个网关15和16。
数据网14是IP核心网(IP＝互联网协议)。数据网13是ATM接入网(ATM＝异步传输模式)。网关15是互联网接入网关，它提供、控制并监测终端21和25的互联网接入。
网关16是VoIP网关(VoIP-通过互联网协议传送话音)。服务器19是VoIP中介服务器。
用户线路板41和42通过ATM串行接口，由4线ATM线路64和65连接到上行链路卡17。用户线路板41和42将通过用户线51到54接收的宽带打包业务量寻路至上行链路卡17。接着，来自这些线路板的整个宽带业务量通过ATM接入网13和网关15寻路到IP核心网。当互联网接入请求由终端55和58之一发出时，网关15分别检查分配给用户线52和54的用户的用户数据，联系相关互联网服务提供商的radius服务器，并基于这些信息作出是否允许互联网接入的决定。
下面通过图4描述用户线路板42的细节。
图4示出了连接到用户线53和54的用户线路板42，簇总线63和ATM线路64。
用户线路板42由包含一个或多个微处理器的电路组成，前述微处理器具有相关的外设集成电路。此外，用户线路板42包括一个或多个软件程序，这些程序由这些一个或多个微处理器执行。下面描述的功能中至少一些功能通过上述硬件平台执行软件程序来完成。但是，该电路也可以是纯粹的硬件实现。
用户线路板包括两个DSL收发信机单元81和82，宽带接口单元84，窄带接口单元83和公共用户线连接单元85。
DSL收发信机单元81和82分别提供了ISDN信道池811和821。此外，收发信机单元将通过用户线53和54交换的宽带分组业务量寻路到宽带接口单元84。DSL收发信机单元81和82可以采用按照图2的DSL收发信机单元70的形式。
宽带接口单元84完成通过ATM线64接收的ATM业务量的寻路功能。宽带接口单元根据各种信头信息，将接收的分组转发给DSL收发信机单元81或82。
此外，宽带接口单元84可以完成协议转换功能。
窄带接口单元83包括若干连接单元832到838，以及连接器831。但是，窄带接口单元83也可以只包括连接单元832。
连接单元832到833代表了图2模拟用户线终端单元72和73的网络侧对应部件。
下面通过连接单元832，描述连接单元832和833的细节。
连接单元832包括协议转换器834，它与图2的协议转换器732交互。协议转换器将通过ISDN D信道在协议转换器732和834之间交换的信令消息转换成按照交换系统1的互联网协议的信令消息。因为带内信令，例如DTMF拨号数字，通过连接模拟用户线终端单元73和连接单元832的ISDN B信道透明传送，因此协议转换器834还包括处理这种信令的各个网络终端功能。
此外，在交换系统1与终端29建立了通信连接之后，连接单元832执行必要的功能，将终端29连接到通过簇总线63建立的相关的同步承载信道。
ISDN连接单元835到836将ISDN信道连接到簇总线63，并执行已知的网络侧ISDN网络终端功能。
模拟连接单元837到838将模拟PSTN线路连接到簇总线63，并执行已知的PSTN网络终端功能。
连接器831将ISDN信道池811和821连接到连接单元832到836。如果系统提供前面针对图2的控制单元712描述的业务，连接器就与控制单元712交互，作为ISDN信道分配的网络例部件。
此外，连接器831可以将连接单元动态分配给不同网络终端单元所端接的ISDN信道，从而可以很大程度上提高用户线路板42的效率。
公共的用户线连接单元85能够将用户线54和55连接到DSL收发信机单元、ISDN连接单元或PSTN连接单元中的任一个。由此，用户线路板42可以动态改变为用户线提供的网络终端功能。公共用户线连接单元85完成的交换功能最好由交换系统1的网管系统控制。
但是，公共用户线连接单元85也可以由机械控制的硬件交换单元来组成。