DE19740721B4 - Method for transmitting data signals on analog subscriber lines - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen (TL) zwischen einer Teilnehmerendeinrichtung (TEE) und einer Fernsprechvermittlungsstelle, vorzugsweise während der Sprachsignalübertragung einer bestehenden Fernsprechverbindung, demgemäß in der Teilnehmeranschlußschaltung (TSCH) und in der Teilnehmerendeinrichtung (TEE) die Datensignale einem Signal mit periodischem Verlauf als Trägersignal aufmoduliert werden, dessen Frequenz außerhalb des Sprachbandes liegt und das zumindest in der Fernsprechvermittlungsstelle schon zu anderweitiger Verwendung erzeugt wird. method for transmission of data signals on analog subscriber lines (TL) between a subscriber terminal (TEE) and a telephone exchange, preferably during the voice signal transmission an existing telephone connection, accordingly in the subscriber line circuit (TSCH) and in the subscriber terminal (TEE) the data signals be modulated onto a signal with a periodic course as a carrier signal, its frequency outside the voice band is located and that at least in the telephone exchange already created for other use.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen zwischen einer Teilnehmerendeinrichtung und einer Fernsprechvermittlungsstelle, vorzugsweise während der Sprachsignalübertragung einer bestehenden Fernsprechverbindung.The The invention relates to a method for transmitting data signals on analog subscriber lines between a subscriber terminal and a telephone exchange, preferably during the Voice signal transmission an existing telephone connection.
Für die Datenübertragung auf analogen Teilnehmerleitungen, die in erster Linie der Sprachsignalübertragung zwischen einem Fernsprechendgerät und der Fernsprechvermittlungsstelle dienen, kommen eine ganze Reihe verschiedener Verfahren zur Anwendung. Hier ist die Gleichstromsignalisierung zu erwähnen, bei der die Datensignalübertragung durch Folgen von Schleifenunterbrechungen erfolgt, wobei eine symmetrische oder eine gegen Erde unsymmetrische Schleifensignalisierung vorgesehen sein kann. Es kommt ferner eine Wechselstromsignalisierung in Frage, bei der Wechselstromsignale von 50 Hz unsymmetrisch gegen Erde auf die Teilnehmerleitungsschleife eingekoppelt werden. Eine andere Datenübertragungsart ist die sogenannte DTMF-Signalisierung (Mehrfrequenzencodesignalisierung), bei der die Signalisierinformationen mittels einer m aus n-Codierung von n Tonfrequenzsignalen gebildet werden.For data transmission on analog subscriber lines, which are primarily the voice signal transmission between a telephone terminal and Serving the central office, come a whole bunch various methods of use. Here is the DC signaling too mention, in the data signal transmission by Sequences of loop breaks occur, being a symmetric one or unbalanced loop signaling to ground can. It is also an AC signaling in question at the AC signals of 50 Hz unbalanced to ground on the subscriber line loop are coupled. Another Communication Type is the so-called DTMF signaling (multi-frequency code signaling), in which the signaling information by means of an m out of n coding be formed by n audio frequency signals.
Tonfrequenz-Signalisierungsverfahren sind z.B. bekannt aus Richard Krause, "Ortsämter mit Wählbetrieb" (1972), Seiten 178-182.Audio-frequency signaling method are e.g. known from Richard Krause, "local offices with dialing operation "(1972), pages 178-182.
Schließlich sind noch sogenannte Modemübertragungen, beispielsweise beschrieben in "Handwörterbuch des elektrischen Fernmeldewesens", herausgegeben im Auftrag des Bundesministeriums für das Post- und Fernmeldewesen, Seiten 1133ff., zu erwähnen, für die binäre Datensignale in übertragungstechnisch vorteilhafte Leitungssignale umgewandelt werden, die den elektrischen Bedingungen analoger Verbindungen entsprechen, wozu im wesentlichen Frequenzmodulation, Phasendifferenzmodulation und Quadraturamplitudenmodulation in Frage kommen.Finally are still so-called modem transmissions, for example, described in "Handwörterbuch of the electrical telecommunication system ", issued on behalf of the Federal Ministry of Postal and Telecommunications, pages 1133ff., for the binary data signals in transmission technology advantageous line signals are converted, the electrical Conditions of analogous compounds, including essentially Frequency modulation, phase difference modulation and quadrature amplitude modulation come into question.
Die Gleichstromsignalisierung ist unvorteilhaft, da sie die Sprachübertragung stört. Die Wechselstromsignalisierung ist äußerst langsam und daher nur für bestimmte Arten von Datenübertragungen geeignet. Die beiden letztgenannten Verfahren zum Datenaustausch nutzen den Sprachfrequenzbereich und sind daher für eine gleichzeitige Übertragung von Daten und Sprache nicht geeignet. Insbesondere im Zusammenhang mit Funktionen, die moderne Komfortteilnehmerendeinrichtungen bieten, besteht hierfür jedoch ein Bedarf.The DC signaling is disadvantageous as it affects voice transmission disturbs. The AC signaling is extremely slow and therefore only for certain Types of data transmissions suitable. The two last-mentioned methods for data exchange use the Voice frequency range and are therefore for simultaneous transmission of data and language not suitable. Especially in context with features that provide modern convenience subscriber terminals, exists for this but a need.
Beispielsweise
aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren zur Übertragung von Datensignalen auf analogen Teilnehmerleitungen anzugeben die auch während der Sprachsignalübertragung stattfinden kann, wobei ein solches Verfahren mit relativ geringem Aufwand implementiert werden können soll.The The object of the invention is therefore a method for transmission of data signals on analog subscriber lines also specify while the voice signal transmission can take place, with such a method with relatively little Effort can be implemented should.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.
Es werden demgemäß in der Teilnehmeranschlußschaltung einer Fernsprechvermittlungsstelle und in der Teilnehmerendeinrichtung die Datensignale einem Signal mit periodischem Verlauf als Trägersignal aufmoduliert, dessen Frequenz außerhalb des Sprachbandes liegt und das zumindest in der Fernsprechvermittlungsstelle schon zu anderweitiger Verwendung erzeugt wird.It are accordingly in the Subscriber line interface circuit a central office and in the subscriber terminal the data signals a signal with periodic course as a carrier signal modulated whose frequency is outside the voiceband and that at least in the telephone exchange already to other Use is generated.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann also auf eine schon vorhandene Infrastruktur zurückgegriffen werden.At the inventive method So you can fall back on an already existing infrastructure become.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.Further Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird als ein zur anderweitigen Verwendung erzeugtes Signal ein zum Zwecke der Gebührenanzeige oder der Gebührenabbuchung beim Teilnehmer von der Vermittlungsstelle zur Teilnehmereinrichtung übertragenes Signal als das Trägersignal für die erfindungsgemäße Datenübertragung herangezogen.According to one The first embodiment is described as being produced for other use Signal on for the purpose of displaying charges or the fee deduction at the subscriber from the exchange to the subscriber device transmitted signal as the carrier signal for the inventive data transmission used.
Um das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen zu können, ist in einer Vermittlungsstelle, in der eine Erzeugung und Übertragung solcher Gebührensignale vorgesehen ist, also kein besonderer Hardwareaufwand zu treiben.Around the inventive method to be able to use is in an exchange, where a generation and transmission such charge signals is provided, so no special hardware effort to drive.
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Möglichkeit, neue Leistungsmerkmale zu bieten. So können gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Datensignale während der Sprachsignalübertragung Informationen übertragen werden, die der Authentifizierung der Teilnehmerendeinrichtungen dienen und die eine weitergehende Sicherheit gegen mißbräuchliche Benutzung von teilnehmerindividuellen Einrichtungen bieten, als Verfahren, bei denen die Authentifizierung nur im Zuge des Verbindungsaufbaus einer Fernsprechverbindung vorgenommen wird.The inventive method opens up the possibility to offer new features. Thus, according to an embodiment of the invention, as data signals during the voice signal transmission, information can be transmitted which serves to authenticate the subscriber terminals and which provide further security against misuse of subscriber-specific devices, as methods in which the Authentication is made only in the course of establishing a connection of a telephone connection.
Gemäß noch einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Gebührenanzeige oder die Gebührenabbuchung beim Teilnehmer zu spezifizieren, worauf nachstehend noch kurz eingegangen wird.According to one more Another embodiment of the invention opens up the inventive method the possibility, the charge indicator or the fee deduction to specify the participant, which will be briefly discussed below.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen zweckmäßige Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in seiner allgemeinen und in einer spezifischen Form, nämlich im Zusammenhang mit dessen Einsatz zur Teilnehmerauthentifizierung.Further Embodiments of the invention relate to appropriate circuit arrangements to carry out the method according to the invention in its general form and in a specific form, namely in the Related to its use for subscriber authentication.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert.below the invention with reference to an embodiment with reference closer to a figure explained.
In der Figur sind die im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens interessierenden Teile einer Teilnehmerendeinrichtung TEE sowie einer zu dieser Teilnehmerendeinrichtung gehörenden Teilnehmerschaltung TSCH dargestellt, die Bestandteil einer nicht weiter gezeigten Fernsprechvermittlungsstelle ist.In of the figure are those of interest in connection with the explanation of the method according to the invention Parts of a subscriber terminal TEE and one to this subscriber terminal belonging Subscriber circuit TSCH, which is part of a non Further shown telephone exchange is.
Die Teilnehmerendeinrichtung TEE ist mit der Teilnehmeranschlußschaltung TSCH über eine Teilnehmerleitung TL verbunden.The Subscriber terminal TEE is connected to the subscriber line circuit CH over a subscriber line TL connected.
Die Teilnehmerendeinrichtung TEE umfaßt ein Fernsprechendgerät FEA, das analoge Sprachsignale sendet und empfängt, weswegen es sich bei der erwähnten Teilnehmerleitung auch um eine sogenannte analoge Teilnehmerleitung handelt. Vom Fernsprechendgerät über die Teilnehmerleitung an die Teilnehmeranschlußschaltung TSCH übertragene analoge Sprachsignale werden dort nach Durchlauf eines Sendeverstärkers Tx in einer Einrichtung AD zur Analog/Digital-Wandlung bzw. Digital/Analog-Wandlung in Digitalsignale umgewandelt und nach einer Bandbegrenzung auf 0 bis 4 kHz durch ein Kanalfilter KFT über eine PCM-Leitung PCM schließlich dem hier nicht dargestellten Koppelfeld der Fernsprechvermittlungsstelle zugeführt. Umgekehrt werden von dort kommende als Digitalsignale vorliegende Sprachinformationen nach Durchlaufen des Sprachfilters KTR in der erwähnten Einrichtung A/D einer Digital/Analog-Wandlung unterworfen und nach Durchlaufen des Empfangsverstärkers Rx über die Teilnehmerleitung TL an das Fernsprechendgerät FEA übertragen.The Subscriber terminal TEE comprises a telephone terminal FEA, the analog voice signals sends and receives, so it is in the mentioned Subscriber line also a so-called analog subscriber line is. From the telephone terminal over the Subscriber line to the subscriber line circuit TSCH transmitted analog voice signals are there after passing through a transmission amplifier Tx in a device AD for analog / digital conversion or digital / analog conversion converted into digital signals and after a band limitation 0 to 4 kHz through a channel filter KFT via a PCM line PCM finally the not shown here switching network of the telephone exchange fed. Conversely, coming from there as digital signals present Language information after passing through the language filter KTR in the mentioned Device A / D subjected to a digital / analog conversion and after passing through of the receiving amplifier Rx over the subscriber line TL transmitted to the telephone terminal FEA.
Die restlichen hier noch dargestellten Teile der Teilnehmerendeinrichtung TEE und der Teilnehmeranschlußschaltung TSCH stehen im wesentlichen mit der Datenübertragung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in Zusammenhang.The remaining parts of the subscriber terminal still shown here TEE and the subscriber line circuit TSCH are essentially the data transmission according to the inventive method in context.
Bei der Teilnehmeranschlußschaltung TSCH ist hier zunächst ein Frequenzgenerator FG zu erwähnen, bei dem es sich im beispielhaft angenommenen Fall um einen Generator zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals mit einer Frequenz von 12 oder 16 kHz handeln soll, das originär dazu dient, in Form von Gebührenimpulsen zur Teilnehmerendeinrichtung übertragen zu werden, um dort entweder eine Gebührenanzeige oder beispielsweise im Falle einer Teilnehmerendeinrichtung in Form eines Münzerendgeräts eine Gebührenabbuchung zu bewirken.at the subscriber line circuit TSCH is here first to mention a frequency generator FG which in the example assumed to be a generator for generating a sinusoidal Signals should act with a frequency of 12 or 16 kHz, the original serves, in the form of fee impulses transferred to the subscriber terminal to be there either a charge display or example in the case of a subscriber terminal in the form of a coin terminal a toll debiting to effect.
Die vom Frequenzgenerator FG erzeugten Signale werden erfindungsgemäß als Trägersignale für zwischen Vermittlungsstelle und Teilnehmerendeinrichtung zu übertragenden Daten ausgenutzt. Sie durchlaufen zunächst eine Pulsformerstufe PFT, bei der es sich um einen Integrator oder ein Bandpaßfilter oder dergleichen handelt, um beim Ein- und Ausschalten des Generators die Einschwing- bzw. Ausschwingzeit so zu verlängern, daß diese Übergänge beim Empfang in der Teilnehmerendeinrichtung bzw. im Fernsprechendgerät FEA desselben nicht zum Entstehen von Knackgeräuschen führen. Danach gelangen die Trägersignale an einen Modulator M, dem von einer pauschal als Datenquelle DQ bezeichneten Einrichtung die Daten zugeführt werden, die an die Teilnehmerendeinrichtung TEE übertragen werden sollen. Im Modulator M werden sie dem vom Frequenzgenerator FG gelieferten Trägersignal aufmoduliert. Sie durchlaufen dann ein Filter BPTR in Form eines Bandpasses, das dafür sorgt, daß Modulationsprodukte, deren Frequenz im Sprachband von 0 bis 3,4 kHz oder in dessen Nähe liegt, ausgefiltert werden. In einem Summierglied S erfolgt eine Überlagerung mit den vom Kanalfilter KTR kommenden Sprachinformationen.The Signals generated by the frequency generator FG according to the invention as carrier signals for between Exchange and subscriber terminal to be transmitted Data exploited. You first go through a pulse shaper PFT, if it is an integrator or a bandpass filter or the like to turn on and off the generator to extend the transient or decay time so that these transitions upon receipt in the subscriber terminal or in the telephone terminal FEA of the same does not lead to the formation of cracking noises. After that, the carrier signals arrive to a modulator M, the one of a flat rate as a data source DQ designated device, the data are supplied to the subscriber terminal TEA transferred should be. In the modulator M, they become that of the frequency generator FG supplied carrier signal modulated. They then go through a filter BPTR in the form of a Bandpasses, for that ensures that modulation products, whose frequency is in the voice band from 0 to 3.4 kHz or in its vicinity, be filtered out. In a summer S there is an overlay with the language information coming from the channel filter KTR.
Die Teilnehmerendeinrichtung TEE enthält entsprechende der Datenübertragung in Richtung zur Teilnehmerschaltung dienende Bestandteile, nämlich einen Frequenzgenerator, der hier als Bestandteil eines Transmitters TR zu denken ist, eine Datenquelle DQ, einen Modulator M, einen Pulsformer PFT und ein Filter BPE in Form eines Bandpasses BPE.The Subscriber terminal TEE contains corresponding data transmission towards the subscriber circuit serving components, namely a Frequency generator, here as part of a transmitter TR To think about is a data source DQ, a modulator M, a pulse shaper PFT and a filter BPE in the form of a bandpass BPE.
Als für die Empfangsrichtung der Datenübertragung maßgebliche Einrichtungen bei der Teilnehmerendeinrichtung TEE sind wieder der Bandpaß BPE zu erwähnen, der bewirkt, daß von dem Gemisch aus Sprachsignalen und der Trägerfrequenz aufmodulierten Datensignalen lediglich letztere der Datenauswertung zugeführt werden, ferner ein über eine Umschaltefunktion U erreichbarer Demodulator D, eine Datensenke DS sowie eine als Bestandteil der Einrichtung TR zu denkende Auswerteschaltung. Bei der Teilnehmerschaltung TSCH sind es empfangsseitig entsprechend ein Bandpaß BPTT, ein Demodulator D und eine Datensenke DS.As for the receiving direction of data transmission relevant institutions at the subscriber terminal TEE are again the bandpass BPE mention, which causes only modulated by the mixture of speech signals and the carrier frequency data signals are fed to the data evaluation, also via a switching function U achievable demodulator D, a data sink DS and an evaluation circuit to be considered as part of the device TR. In the subscriber circuit TSCH there are on the receiving side according to a bandpass BPTT, a demodulator D and a data sink DS.
Im dargestellten Fall ist angenommen, daß es sich bei den zwischen Teilnehmerschaltung und Teilnehmerendeinrichtung zu übertragenden Daten um mit der Teilnehmerauthentifizierung in Zusammenhang stehende Daten handeln soll, weswegen bei der Teilnehmerschaltung die Datenquelle DQ und die Datensenke DS mit einem Authentifizierungsmodul AM in Verbindung stehen. Durch dieses werden Authentifizierungsdaten geliefert, auf deren Empfang die Teilnehmerendeinrichtung in bestimmter Weise durch Aussendung von Antwortinformationen zu reagieren hat, die dann im Authentifizierungsmodul AM ausgewertet werden. Bei Ausbleiben solcher Antwortfunktionen bzw. beim Empfang von Antwortfunktionen, die nicht der erwarteten Form entsprechen, wird vom Authentifizierungsmodul AM eine Unterbrechung der Fernmeldeverbindung veranlaßt, wozu hier nicht dargestellte Datenverbindungen zur Vermittlungssteuerung der Fernsprechvermittlungsstelle genutzt werden.in the In the case illustrated, it is assumed that the between Subscriber circuit and subscriber terminal to be transmitted Data related to subscriber authentication Data is to act, so at the subscriber circuit, the data source DQ and the data sink DS with an authentication module AM in Connection stand. This will provide authentication information, on the reception of the subscriber terminal in a certain way Transmission of response information has to respond, which then in the Authentication module AM are evaluated. In the absence of such Answering functions or when receiving response functions that are not correspond to the expected form is from the authentication module AM causes an interruption of the telecommunications connection, what here not shown data connections to the switching control of Telephone exchange to be used.
Ein solcher während der Sprachsignalübertragung durch das erfindungsgemäfle Verfahren möglicher Austausch von Authentifizierungsinformationen ist insbesondere im Zusammenhang mit Teilnehmerendeinrichtungen in Form von Münzern oder in Form von Endgeräten von Bedeutung, die dazu eingerichtet sind, Fernsprechgebühren durch Abbuchung von einer sogenannten Prepaid-Card zu begleichen. In solchen Fällen würde nämlich durch Anzapfen einer Teilnehmerleitung nach Verbindungsaufbau vom an sich berechtigten Fernsprechgerät aus die Möglichkeit zum Führen von Ferngesprächen bestehen, ohne daß Gebühren dafür gezahlt werden.One such while the voice signal transmission by the invention Procedure possible Exchange of authentication information is especially in the Connection with participating institutions in the form of coins or in Form of terminals of importance, which are set up by telephone charges Debit from a so-called prepaid card to settle. In such make would be through Tapping a subscriber line after establishing a connection from the se authorized telephone the possibility to lead of long distance calls, without paying any fees become.
Die Datenübertragung in der erfindungsgemäßen Art kann selbstverständlich auch außerhalb einer Sprachsignalübertra gung erfolgen, im Falle der erwähnten Prepaid-Card beispielsweise zum Aufladen derselben nach erfolgter Vorauszahlung.The data transfer in the inventive way of course also outside one Voice signal transmission in the case of the mentioned Prepaid Card, for example, to recharge the same after Advance payment.
Ein anderer Anwendungsfall der in erfindungsgemäßer Weise erfolgenden Datenübertragung während der Sprachsignalübertragung ist die Spezifizierung der Gebührenanzeige oder der Gebührenabbuchung, indem die Daten Informationen bezüglich der aufgelaufenen Gebühren beinhalten, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn neben üblichen Fernsprechverbindungen demgegenüber extrem teure Fernsprechverbindungen, beispielsweise Satellitenverbindungen möglich sind und dann mit einer üblichen Gebührenimpulsübertragung das Anzeige- bzw. Abbuchungsspektrum sich nicht mehr ohne weiteres abdecken läßt.One another application of taking place in accordance with the invention data transfer while the voice signal transmission is the specification of the charge indicator or the fee deduction, in that the data includes information regarding the accrued fees, what is of particular interest, if in addition to conventional telephone connections In contrast, extremely expensive telephone connections, for example satellite connections possible are and then with a usual Charge pulse transfer the Display or debit spectrum is no longer readily cover leaves.
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