支持传统电话业务、非对称数字用户线路和 对称数字用户线路服务的线路卡和方法 【技术领域】
本发明一般涉及提供数据和话音通信的电信系统，具体说，是涉及支持POTS和非对称DSL，并且支持DSL的线路卡和方法。背景技术
向消费者提供更便宜、更快速、和更全面的高速数据通信，是对电信服务供应商永恒的迫切需求。对服务供应商来说，用户使用许多不同的高速数据通信服务，使事情变得复杂。目前通常用于发送数据的一些方法，例如有，综合业务数字网(ISDN)服务、数字用户线路(DSL)服务、和欧洲周期脉冲计费法(PPM)或叫Telex(用户电报)服务。
这些方法还分为许多类型，使事情变得更复杂。例如，高速数据通信的DSL系列包括各种服务主机，通常记为xDSL，这里“x”代表一系列DSL服务。目前xDSL服务包括非对称的DSL(ADSL)、速率自适应DSL(RADSL)、高比特率DSL(HDSL)、甚高速DSL(VDSL)、和对称DSL(SDSL)、HDSL2和SHDSL。正如本领域熟知的，HDSL工作在两根扭绞电缆线对上，而HDSL2工作在单根扭绞电缆线对上。提供xDSL服务和提供这些服务的系统的更详细情形，请读者参考美国专利No.6,144,659，标题为“Telecommunications Equipment Support ofHigh Speed Data Services”，2000年11月7日授予Nye和Posthuma，以及美国专利申请序号No.09/258,879，标题为“TelecommunicationEquipment Support of ISDN Communication Line for High Speed DataTransmission”，1999年2月25日由Posthuma申请，以上公开的内容收入本文，供参考。
此外，有相当大百分比的消费者在数据通信中依旧使用传统的电话业务(POTS)线路。因而，服务供应商的电信系统必须支持广泛的各类不同电信业务。目前，电信系统例如用合并各种电路和装置来提供各种服务。
具体说，目前的xDSL线路卡，不是针对对称的应用便是针对非对称的应用。本领域熟练人员显然知道，“对称地”和“非对称的”是指沿通信每一方向的带宽。如果沿两个方向的带宽基本上相等，该种服务被称为“对称的”。如果带宽不相等，该种服务被称为“非对称的”。
例如，支持如xDSL对称应用的线路卡技术，如HDSL2和SDSL，并不同时支持POTS操作。已知有些线路卡提供与POTS同时的非对称xDSL服务，诸如ADSL或ADSL Lite。遗憾的是，这些线路卡不支持对称的xDSL服务。因此，在电信系统中，对各种对称的和非对称的服务及POTS，必须用不同的电路组件或线路卡。
于是，本领域从而需要一种线路卡和方法，以支持POTS和非对称数字用户线路服务的同时操作，并且支持对称和非对称数字用户线路服务。发明内容
这一需要由本发明的线路卡和方法解决，本发明的线路卡和方法，基本上同时支持POTS和非对称数字用户线路服务，并且支持对称和非对称数字用户线路服务。该线路卡包括控制该卡运行的控制器，控制器根据从外部装置、从预定程序、或从线路卡的监控操作接收的指令，支持适当的服务。
按照本发明的一个方面，线路卡包括能支持对称和非对称电信业务，如xDSL服务的多模式电路。该线路卡可以包括一POTS接口，用于支持POTS服务。最好是，该线路卡基本上同时支持POTS服务和非对称xDSL服务。该线路卡可以包括xDSL接口，用于支持对称和非对称的xDSL电信业务。最好是，该xDSL接口能支持任何一种ADSL、ADSLlite、VDSL、HDSL、SDSL、HDSL2和SHDSL。
该线路卡还可以包括自动模式电路，该电路基本上自动地确定应支持哪些服务。该自动模式电路可以包括一控制器，以接收关于要支持的服务的指令，并根据该指令控制多模式电路。该指令可以从外部装置接收、可以从预定程序接收或从线路卡的监控操作接收。该指令可以在进行单个通信会话时接收。
按照本发明的另一方面，是提供一种线路卡，其中包括能支持POTS服务、对称数字用户线路服务、和非对称数字线路服务的多模式电路。最好是，该多模式电路基本上能同时支持POTS服务与至少一种数字用户线路服务。
按照本发明的又一方面，是提供一种方法，该方法在提供的线路卡上支持POTS和非对称数字用户线路服务，并且支持对称和非对称数字用户线路服务。该方法包括的步骤有：选择是支持POTS和非对称数字用户线路服务，还是支持数字用户线路服务；在该线路卡上接收通信信号；如果正在支持POTS和非对称数字用户线路服务，则在该通信信号中分离出POTS信号和非对称数字用户线路信号；处理该POTS和非对称数字用户线路信号；如果正在支持对称和非对称数字用户线路服务，则在该通信信号中分离出数字用户线路信号；和处理该数字用户线路信号。
从下面详细的说明、附图、和权利要求书中，本发明上述和其他特性以及优点，将变得更清楚。附图说明
阅读下面详细的说明和参考附图，本发明上述和其他优点将变得更清楚，附图中：
图1是通信系统的方框图，该系统采用了按照本发明的支持POTS服务和数字用户线路服务的线路卡；
图2是图1所示通信系统的更详细的方框图；和
图3是进一步包括外部装置的图1所示通信系统的方框图。具体实施方式
现在参考图1，图上画出通信系统100的总体方框图，还画出按照本发明的普通称为电路组件或叫线路卡的方框图。本发明用单个线路卡就能方便地支持对称的xDSL服务、非对称的xDSL服务、和POTS，因而降低电信系统的成本和节省空间。具体说，该电信系统100支持如HDSL、HDSL2、SHDSL、或SDSL等对称服务，如ADSL或ADSL lite等非对称服务，和POTS。通信系统100包括用户住宅设备(CPE)102，全部放在虚线104的右侧。图上的CPE 102包括个人计算机(PC)106、和与用户端接单元(xTU-R)110连接的POTS电话108。xTU-R 110在用户线路112上，如扭绞线对或环路上，在进入与离开的通信之间提供接口。本领域熟练人员应当清楚，本文画出并说明的特定CPE 102，仅为举例目的，其他装置也可以构成该CPE 102的一部分。例如，在诸如供参考而引用Nye等人的美国专利申请公开的系统中，可以方便地实施本发明。
全部画在虚线116左侧的中心局(CO)114，包括把CPE 102与公共交换电话网(PSTN)118或异步传递方式(ATM)网120互连的各种端接设备。另外，网络120可以是IP干线。图上画出的CO 114包括线路支持电路122、POTS接口124、和xDSL接口126。POTS接口124提供与PSTN 118的接口，而xDSL接口126提供与ATM网120的接口。线路支持电路122使相应的POTS和xDSL接口124及126，与用户线路112对接。因此，通信系统100在CPE 102与相应网络118及120之间，提供POTS和xDSL两种服务。在此情形下，线路支持电路122可以包括DSL变压器。
CO 114与xTU-R 110更详细的方框图画在图2中。来自CPE 102的可能包括对称服务、非对称服务、和POTS的通信信号，在线路支持电路122上接收。线路支持电路122把接收的通信信号发送至信号分路器200，以便把接收的通信信号提供给POTS接收支路和xDSL接收支路。如果存在POTS信号，POTS接收支路从接收的通信信号中抽取POTS信号，并把它们送至PSTN 118。如果存在xDSL信号，xDSL接收支路从接收的通信信号中抽取xDSL信号，并把它们送至ATM网络120。下面还要更完整地说明POTS与xDSL接收支路的工作原理。
POTS接收支路包括接收低通滤波器(LPF)202、POTS接收限带滤波器(BLF)204、POTS接收模数转换器(A/D)206、和POTS接收数字信号处理器(DSP)208。xDSL接收支路包括接收高通滤波器(HPF)210、xDSL接收BLF 212、xDSL接收A/D 214、和xDSL接收DSP 216。线路支持电路122、POTS接收支路及xDSL接收支路各部件、和信号分路器200，都受中心局(CO)控制器218控制。因为线路卡100中各部件的基本操作，本领域是熟知的，所以图上画出的绝大部分常规部件和电路，用易于明白的方框图及示意图表示，图上只画出那些与本发明有关的特殊部分。为了不至于防碍对被公开的结构细节的了解，所以采用这些方框图及示意图，本领域熟练人员在本文说明的帮助下，很容易从这些图了解被公开的结构细节。
从PSTN 118接收的通信信号，由POTS发送支路处理。POTS发送支路包括POTS发送DSP 220、POTS发送D/A转换器222、和POTS发送BLF 224。从ATM网络120接收的通信信号，由xDSL发送支路处理。xDSL发送支路包括xDSL发送DSP 226、xDSL发送D/A转换器228、和xDSL发送BLF 230。经POTS发送支路和xDSL发送支路处理的通信信号，由加法器232相加，并送至线路支持电路122，以便通过线路112传输至CPE 102。
因此，本发明的线路卡100支持对称服务、非对称服务、和POTS。POTS接口124可以包括：POTS发送和接收支路、信号分路器200、CO控制器218、和加法器232，以便在PSTN 118和CPE 102之间提供POTS服务。xDSL接口126可以包括：xDSL发送和接收支路、信号分路器200、CO控制器218、和加法器232，以便在ATM 120和CPE 102之间提供xDSL服务。
在CPE 102上，产生POTS通信信号并由电话108接收。POTS信号经开关234送至电话108。开关234在电话108与用户线路112之间提供有选择的通信。PC 106在相应的CPE发送支路与CPE接收支路上发送和接收xDSL信号。CPE发送支路包括CPE xDSL DSP 236、CPE xDSLD/A转换器238、和CPE xDSL BLF 240。CPE接收支路包括CPE xDSLBLF 242、CPE xDSL A/D转换器244、和CPE xDSL IDSP 246。混合开关248把CPE接收和发送支路与用户线路112互连。开关234、CPE接收和发送支路、和混合开关248，由CPE控制器250控制。
现在参考图2说明按照本发明的通信系统100的工作原理。本发明可以方便地在与采用的通信信号格式有关的各种配置中工作。例如，本发明可以方便地支持xDSL服务或POTS与非对称xDSL服务。下面还要更全面地说明，本发明所支持的服务能手动选择，也可以自动地并动态地选择。
按照本发明的一个方面，xDSL服务和POTS服务由单个线路卡或叫电路组件支持。这些服务可以包括，举例说，与POTS结合的ADSL、ADSL lite(通用ADSL)、或VDSL。在此情形下，线路支持电路按熟知方式并在CO控制器218的控制下，提供直流电流(DC)馈送来支持POTS通信。CO控制器218接通POTS发送和接收支路的各部件。具体说，启动信号分路器200，把用户线路112上接收的通信信号分路为两个信号，一个POTS支路信号和一个xDSL支路信号。在CPE 102上，CPE控制器250接通开关234，把电话108与用户线路112连接。从而在电话108与PSTN 118之间建立POTS通信通路。
POTS接收LPF 202在POTS支路信号中滤除例如xDSL信号之类的任何高频分量。这一步基本上把POTS信号从POTS支路信号中分离出来。被滤波的POTS支路信号进一步由POTS接收BLF 204滤波。可以把POTS接收BLF 204的截止频率设定在约4kHz。但是，对本发明而言，该两个滤波器202和204可以调谐到任何数量的已知种类频率上，因为除了要适于从POTS支路信号中抽取POTS信号外，滤波器202和204的特定调谐是无关要紧的。然后，把模拟的POTS信号转换为数字的POTS信号。数字的POTS信号由POTS接收DSP 208处理，并送至PSTN118。POTS接收DSP 208可以对POTS信号执行任何数量的已知数字信号处理技术，比如回波消除、话音监控等等。然后，经过处理的数字信号在PSTN 118上发送。
本发明很好地支持伴随POTS的非对称xDSL，如ADSL、ADSLlite、和VDSL。如前所述，信号分路器200把接收的通信信号分路为xDSL支路信号。该xDSL支路信号被送至xDSL接收HPF 210，后者阻挡低频POTS信号而让高频xDSL信号通过。xDSL接收HPF 210可以有例如约16kHz的截止频率。然后，该xDSL信号被送至xDSL接收BLF 212，后者的频率带宽由CO控制器218控制。CO控制器218依据接收何种xDSL服务来调节该频率带宽。例如，从CPE 102到CO 114，即沿“上游”方向，ADSL和ADSL lite将包括约26kHz至134kHz范围的信号。对VDSL，可以选取包括997和998频段方案的若干频段方案(bandplan)。xDSL接收BLF 212的频率范围可以设定在任何适当的服务上。需要服务的xDSL信号，在发送至ATM 120之前，被送至xDSL接收A/D转换器214和xDSL接收DSP 216。CO控制器218可以把适当代码提供给，或下载至xDSL接收DSP 216，以便支持该xDSL服务。另外，可以把若干不同xDSL的服务代码驻留在xDSL接收DSP 216中，CO控制器218可以选取适当的代码来执行。
如上所述，按照本发明的一个方面，一种线路卡可以支持POTS服务以及多种xDSL务之一。通过调节xDSL接收BLF 212的频率范围，可以支持不同的xDSL服务。CO控制器218最好能控制该xDSL接收BLF212的频率范围，以支持适当的服务。可以对CO控制器218预先编程，以支持某个特定的xDSL服务或一组服务。CO控制器218最好能动态地调节xDSL接收BLF 212的频率范围。CO控制器218可以对从CPE 102收到的通信信号信息抽样，确定应支持何种xDSL服务，从而确定该xDSL接收BLF 212的适当频率范围。例如，CO控制器218可以接入信号交换信息，例如包含在国际电信联盟说明书G.990系列中的信号交换信息，该信息表明使用何种xDSL服务。然后，CO控制器218根据信号交换中接收的信息，设定xDSL BLF 212的频率范围。在识别何种xDSL服务的基础上，CO控制器218把适当代码下载至xDSL BLF 212，以设定需要的频率范围。
对下行传播(从ATM网络120至CPE 102)的xDSL信号，该xDSL信号由受CO控制器218控制的xDSL发送DSP 226处理，之后由xDSL发送D/A转换器228变换为模拟xDSL信号。该模拟xDSL信号经xDSL发送BLF 230(其频率范围由CO控制器218控制)滤波，然后与加法器232发送的任何POTS信号组合。然后，组合的信号由线路支持电路122在用户线路112上发送至CPE 102。CO控制器218控制xDSL发送BLF230的频率范围，方式类似于前面对xDSL接收BLF 212所述。此外，CO控制器218还通过代码控制xDSL发送DSP 226的操作，方式类似于前面对xDSL接收DSP 216所述。
按照本发明的另一方面，线路卡100可以支持多种xDSL对称的和非对称的服务之一。线路卡100支持，例如，但不限于，SDSL、HDSL、HDSL2、SHDSL、ADSL、ADSL lite、和VDSL。在支持这些服务时，因为不需要POTS服务，所以从线路支持电路122馈送的DC被断开。所有POTS各单元，即POTS接收和发送DPS 208和220、POTS接收和发送A/D和D/A转换器206和222、POTS接收和发送BLF 204和224、以及POTS接收LPF 202都断开。信号分路器200被断开，使接收的通信信号不分路，而直接发送至xDSL接收支路。xDSL接收HPF 210被断开，使接收的通信信号的所有频率都送至xDSL接收BLF 212。
CO控制器218根据正在支持何种xDSL服务来设定xDSL接收BLF212的频率范围。前面已经指出，可以对CO控制器218预先编程，以选择某个特定的xDSL服务，也可以根据包含在接收的通信信号中的信息，动态地选择xDSL服务。然后，由xDSL接收A/D转换器214，把被滤波的xDSL信号变换为数字xDSL信号，并由xDSL接收DSP 216处理该数字xDSL信号。如上面所指出，CO控制器218可以把适当代码下载至xDSL DSP 216，或者，CO控制器218可以激活驻留在xDSL DSP 216中适当的代码。CO控制器218、线路支持电路122、信号分路器200、加法器232、以及POTS与xDSL接收与发送支路，构成能支持非对称与对称电信业务且能支持POTS与xDSL服务的多模式电路。
按照本发明，在不同的对称与非对称服务之间，或在操作模式之间的切换，可以按多种方式完成。如前面所指出，CO控制器218可以根据从CPE 102接收的信息或命令，切换操作模式。例如，用户可以在已经接入话音呼叫的同时，用第一种xDSL服务，例如ADSL在互联网上冲浪。用户终止POTS呼叫并决定把互联网的连接从第一种xDSL服务改变为第二种xDSL服务，例如SHDSL。然后，用户或CPE 102向CO 114发送重新配置信号，请求改变运行模式。如上面所指出，该重新配置信号可以作为直接消息发送，或在ATM消息信道中或其他层中发送。在进行通信会话中间，重新配置信号可以按上述信号交换格式发送。本领域熟练人员容易明白，用指令来改变线路卡100运行模式的方法举例，仅是示例性质，只要线路卡100接收改变它的配置的命令，可以采用符合本发明的任何方法。CO控制器218调节线路卡100的适当部件，作为对重新配置请求的响应。
此外，CO控制器218基本上监控线路卡100的所有部件，还可以对CO控制器218编程，使之根据这些部件的运行来自动改变运行的模式。例如，CO控制器218可以通过检测，发现某些信号要求的带宽比原先提供的更大。那么，CO控制器218指令BLF 212和230增加它们的频率范围。因而CO控制器218包括一自动模式电路，基本上用于自动确定应支持何种运行模式，或用于根据预定准则来改变运行模式。
本领域普通人员应当明白，在CO 114中，必然会用到混合2线到4线的转换技术和消除技术的某些方式，以及设置终端阻抗的某些方式。
按照本发明的一个方面，用于改变运行模式的又一种方法画在图3中。包括如PC 302计算装置的维护中心300，可以通过ATM网络120，向CO控制器218提供改变运行模式的指令。或者，或此外，远端的装置304或系统，可以指令CO控制器218改变运行模式。维护中心300和远端装置304可能因任何数量的因素，包括网络负载、装置能力、服务合同等等因素，需要改变运行模式。维护中心300、远端装置304、和CPE 102都属于能向CO控制器218指示需要改变运行模式或服务的外部装置。
本发明的具体实施例已经以举例方式在图上画出，并且已经在本文详细说明，但本发明可以容许各种变化和另外的形式。然而应当指出，本发明不受公开了的特定形式限制。相反，本发明应当涵盖属于本发明的精神和范围之内的一切变化、各种等效装置和替补装置，本发明的精神和范围由后面的权利要求书规定。