DE69637295T2

DE69637295T2 - Vorrichtung zur anpassung von smallband-sprach-verkehr eines lokalen zugangsnetzwerkes zum übertragen über ein breitband-netzwerk mit asynchronem transfermodus

Info

Publication number: DE69637295T2
Application number: DE69637295T
Authority: DE
Inventors: Frederick H. Colleyville Skoog
Original assignee: Alcatel USA Inc
Current assignee: Alcatel Lucent Holdings Inc
Priority date: 1995-03-21
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: EP0815703B1; TW313729B; US5623491A; DE69637295D1; KR19980703180A; CA2214128A1; EP0815703A1; MX9706907A; WO1996029840A1; JPH10511245A; AU5317396A

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Telekommunikationssysteme und -architekturen, konkret betrifft sie eine Vorrichtung zum Anpassen des Schmalband-Sprachdatenverkehrs eines lokalen Zugangsnetzwerks, um die Übertragung über ein Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus zu ermöglichen und Mittel bereitzustellen, über die Sprachdatenverkehr an einem Telefon im Schmalbandnetzwerk erzeugt werden und an einem Benutzer-Endgerät im Breitbandnetzwerk enden kann und umgekehrt, auch wenn dabei unterschiedliche digitale Sprachprotokolle verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Vorhandene Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke stellen die primären Mittel zum Transport von Sprachdatenverkehr zwischen Quellen- und Zielanordnungen dar. Die vorhandenen Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke sind jedoch eventuell nicht in der Lage, die steigende Kapazität von Sprachdaten wie auch den reinen Daten- und Video-Datenverkehr zu verarbeiten. Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, dass diese vorhandenen Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke sprachdominierte digitale lokale Vermittlungsstellen, Transitwege und private Netzwerkumschalter umfassen, die wegen der erheblichen Investitionen in die Hardware und Service-Software dieser digitalen Umschalter noch lange Zeit vorhanden sein werden. Die Anbieter von Netzwerk-Services wollen die Funktionalität ihrer umsatzträchtigen Sprachnetzwerksysteme bewahren und dennoch mit der wachsenden Kapazität von Sprache, Daten und Video-Datenverkehr Schritt halten können. Die Netzwerk-Serviceanbieter wollen ihre Betriebs- und Wartungskosten senken, indem sie nur ein Backbone-Netzwerk unterstützen, das sämtliche Services unterstützt – Sprache, Daten, Bilder und Video.
Darüber hinaus verwendet das konventionelle Backbone-Netzwerk, auf dem lokale Zugriffsnetze aufbauen, ein synchrones Transfermodus-Signalformat, das die Form von DS0-Level-Signalen annimmt, die innerhalb von DS1-Level-Signalen gemultiplext sind, die wiederum innerhalb von DS3-Level-Signalen gemultiplext sind oder die als VT1.5-Signale in SONET (Synchronous Optical Network) STS-1-Signalen integriert sind, die wiederum innerhalb von SONET-Signalen höherer Ebenen gemultiplext sind. ATM-Formate (Asynchronous Transfer Mode) ermöglichen jedoch das individuelle oder gruppenweise gesammelte Multiplexen von DS0, DS1, DS3 und anderen Service-Datenverkehrsarten direkt in verkettete Nutzlasten von Leitungen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität für den Transport und die Weiterleitung/Umschaltung. Die Vorteile der Bandbreitenverwaltung des asynchronen Transfermodus mit schneller Pfadwiederherstellung und effizienter Auslastung der Bandbreite erwecken den Wunsch, das Format des asynchronen Transfermodus als Backbone für die Übertragung von Sprachdatenverkehr zu nutzen. Es ist daher wünschenswert, ein Backbone mit asynchronem Transfermodus mit vorhandenen Schmalband-Telekommunikationsnetzwerken zu implementieren, um die wachsende Kapazität von Sprach-, Daten- und Video-Datenverkehr verarbeiten zu können.
Ein ATM-Backbone-Netzwerk muss mit einer Reihe neuer Bedingungen umgehen können. Eine dieser Bedingungen ist, dass Beeinträchtigungen des Zugangsnetzwerks in dem zuvor noch nicht behandelten Sprachdatenverkehr beseitigt werden müssen, bevor dieser Sprachdatenverkehr als ATM-Datenverkehrsströme in das Breitbandnetzwerk gelangt. In einem solchen Fall ist eine Vorrichtung erforderlich, die als Netzwerk-Ressource für die im Netzwerk bereitgestellte Sprachbehandlung verwendet wird.
Die Patentschrift WO 94/11975 (gegen die die unabhängigen Patenansprüche abgegrenzt werden) beschreibt ein Verfahren zum Einrichten von Telekommunikations-Anrufpfaden in Breitband- Kommunikationsnetzwerken, in denen impulscodierte Modulations-Signalströme in asynchrone Transfermoduszellen zur Umschaltung und Übertragung über ein Telekommunikationsnetzwerk umgewandelt werden.
Aus diesen Erläuterungen wird deutlich, dass sich ein Bedarf entwickelt hat nach einem Backbone-Netzwerk mit asynchronem Transfermodus, das das Problem der steigenden Kapazität vorhandener lokaler Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke entschärfen kann. Außerdem ist ein Bedarf entstanden zur Anpassung von Schmalband-Sprachdiensten zur Übertragung entlang des Breitband-Backbone-Netzwerks. Darüber hinaus ist ein Bedarf entstanden nach einem neuen Netzwerkelement, das die Möglichkeit zur effektiven netzwerkübergreifenden Verarbeitung bietet und die Umwandlung zwischen vorhandenen Schmalband-Telekommunikationsnetzwerken und dem Backbone-Breitbandnetzwerk ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Anpassung des Schmalband-Sprachdatenverkehrs (d. h. Datenverkehr, der Dienste umfasst, die bei 1.544 Mbps oder weniger bereitgestellt werden) eines lokalen Zugangsnetzwerks zur Übertragung über ein Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus, wobei diese Vorrichtung die Nachteile und Probleme bei der Sprachübertragung über vorhandene Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke eliminiert oder verringert.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Anpassung des Schmalband-Sprachdatenverkehrs eines lokalen Zugangsnetzwerks zur Übertragung über ein Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus, wobei diese Vorrichtung eine Netzwerkschnittstellenschal tung umfasst, die so betrieben werden kann, dass sie Schmalband-Sprachdatenverkehr aus dem lokalen Zugangsnetzwerk empfangen und Schmalband-Sprachdatenverkehr in das lokale Zugangsnetzwerk senden kann. Eine Transceiver-Schaltung bietet dem Schmalband-Sprachdatenverkehr Rahmenbildungs- und Timing-Funktionen, die Sprachverarbeitungsschaltung kann zum Eliminieren von Echoeffekten und zur Verbesserung der Sprachqualität genutzt werden, und eine Zellenadapterschaltung wandelt den Schmalband-Sprachdatenverkehr in asynchrone Transfermoduszellen bzw. aus asynchronen Transfermoduszellen um. Eine Formatierungsschaltung sendet und empfängt synchrone optische Netzwerksignale, die die asynchronen Transfermoduszellen transportieren, in und aus dem Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten verschiedene technische Vorteile gegenüber vorhandenen Schmalband-Telekommunikationsnetzwerken. Ein technischer Vorteil liegt beispielsweise in der Umwandlung von Schmalband-Sprachdatenverkehr in asynchrone Breitband-Transfermoduszellen. Ein weiterer technischer Vorteil liegt in der Beibehaltung der Funktionalität vorhandener Schmalband-Telekommunikationsnetzwerke, während gleichzeitig die Vorteile der Technologie des asynchronen Transfermodus genutzt werden. Ein weiterer technischer Vorteil liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung, die eine Schnittstelle zwischen lokalen Schmalband-Zugangsnetzwerken und einem Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus bildet. Ein weiterer technischer Vorteil liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung, die verschiedene digitale Sprachdatenströme anpasst und somit die Kommunikation bei Anrufen von nicht kompatiblen Netzwerk-Endgeräten ermöglicht. Ein weiterer technischer Vorteil liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung, die download-fähige Software von einer Netzwerkverwaltungszentrale akzeptiert und somit die Verarbeitung von Sprachdatenverkehr oder Sprachband-Daten verkehr ermöglicht und die ein Verarbeitungssystem bereitstellt, das eine solche Verarbeitung ermöglicht. Diese Verarbeitung kann die folgenden Funktionen umfassen, ist jedoch nicht auf diese begrenzt: Sprachverbesserung, Sprachprotokollumwandlung, Verschlüsselung, Sprachkomprimierung/-dekomprimierung, SDLC/HDLC-Komprimierung (Synchronous Data Link Control/High-Level Data Link Control) für Datenverkehr, der in einem oder mehreren DS0-Signalen zwischen dem Schmalband-Zugriffsnetzwerk und dem Backbone-Breitbandnetzwerk erfolgt. Ein weiterer technischer Vorteil liegt in der Bereitstellung der ATM-Umschaltungs-Serverfunktion zur Durchführung von Sprachbehandlungsfunktionen, bei Bedarf, innerhalb des Breitbandnetzwerks für Datenverkehr, der ohne vorherige angemessene Behandlung in das Netzwerk eingespeist wurde. Die Konfiguration dieser Vorrichtung umfasst keine physischen DS1-Ports (T1(E1), sondern konstruiert die DS1-Leitungen aus den eingehenden Datenströmen neu, behandelt die DS0-Sprachkanäle innerhalb der DS1-Leitungen individuell und wandelt die Leitungen anschließend zurück in ATM-Zellenströme um, die an das jeweils angegebene Ziel weitergeleitet werden. Beide Richtungen der Sprachverbindung müssen dabei durch die gleiche Dienstleitung geleitet werden. Weitere technische Vorteile sind für den Fachmann aus den beigefügten Zeichnungen, Beschreibungen und Patentansprüchen leicht erkennbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird an dieser Stelle auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile verweisen und wobei gilt:
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Backbone-Breitbandnetzwerks mit asynchronem Transfermodus und einer Schnittstelle zu lokalen Schmalband-Zugangsnetzwerken eines Querverbindungsnetzträgers;
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Sprachanpassungsvorrichtung für den asynchronen Transfermodus zur Verwendung als Schnittstelle zum und vom Backbone-Netzwerk mit asynchronem Transfermodus;
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ringstruktur für das Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus;
4 zeigt ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform für die Sprachanpassungsvorrichtung; und
5 zeigt unterschiedliche Anwendungen für die Sprachanpassungsvorrichtung innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Telekommunikationsnetzwerks 10. Das Telekommunikationsnetzwerk 10 umfasst einen Ortsnetzträger 12 und einen Querverbindungsnetzträger 14. Der Ortsnetzträger 12 und der Querverbindungsnetzträger 14 erzeugen und senden Schmalband-Sprachdatenverkehr in T1/E1-Signalen an andere Ortsnetzträger, andere Querverbindungsnetzträger oder lokale Teilnehmer, die mit dem Ortsnetzträger 12 oder dem Querverbindungsnetzträger 14 verbunden sind. Das Telekommunikationsnetzwerk 10 umfasst außerdem ein Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus (ATM) 16 im Gegensatz zum Backbone-Netzwerk mit synchronem Transfermodus, wie es in konventionellen Telekommunikationsnetzwerken vorkommt.
Zur Übertragung von Schmalband-Sprachdatenverkehr zwischen den Vermittlungsstellen innerhalb des Telekommunikationsnetzwerks 10 müssen die T1/E1-Signale in ein ATM-Zellenformat umgewandelt werden. Die Umwandlung von T1/E1-Signalen in das ATM-Zellenformat wird von einer Sprachanpassungsvorrichtung 18 durchgeführt. Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 führt die Anpassung der DS1-Signale (T1/E1), die eine kontinuierliche Bitrate haben und vorwiegend Sprachdienste transportieren, in synchrone optische Netzwerksignal-Datenverkehr (SONET) im ATM-Zellenformat durch.
Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 konditioniert außerdem den gesamten Sprachdatenverkehr für eine verbesserte Sprachqualität und bereinigt die Sprachband-Echoeffekte im gesamten Sprachdatenverkehr, der aus den Betreibernetzen mit Zugriff auf das ATM-Backbone-Netzwerk 16 stammt. Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 kann außerdem die T1/E1-Signale so komprimieren, dass weniger als die Summe der Eingangs-/Ausgangs-Dienstkapazität tatsächlich über das ATM-Backbone-Netzwerk 16 übertragen wird. Eine Änderung des Feldes „Virtuelles Pfadkennzeichen" im asynchronen Transfermodus-Zellenformat kann von der Sprachanpassungsvorrichtung 18 vorgenommen werden, um die Weiterleitung der SONET-Signale anzupassen und somit Netzwerkfehler und Netzwerkengpässe zu vermeiden.
2 ist ein Blockdiagramm einer Sprachanpassungsvorrichtung 18. Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 umfasst einen T1/E1-Netzwerkadapter 50 und eine Formatierungseinheit 52 für synchrone optische Netzwerke (SONET). Der T1/E1-Netzwerkadapter 50 wandelt T1/E1-Signale, die vorwiegend Schmalband-Sprachdienste transportieren, in das und aus dem Zellenformat des asynchronen Transfermodus um. Die Formatierungseinheit 52 für synchrone optische Netzwerke platziert Zellen im asynchronen Transfermodus aus synchronen optischen Netzwerksignalen zur Übertragung in bzw. aus dem ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk 16.
Bei der Übertragungsrichtung zum ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk 16 hin empfängt der T1/E1-Netzwerkadapter 50 der Sprachanpassungsvorrichtung 18 lokale T1/E1-Signale an einer T1/E1-Schnittstelle 54. Die T1/E1-Schnittstelle 54 umfasst Wandler zum Empfangen von T1/E1-Signalen, die einem Transceiver 56 bereitgestellt werden. Der Transceiver 56 führt Rahmenbildungs- und Timing-Funktionen mit den T1/E1-Signalen aus.
Nachdem der Transceiver 56 die Rahmenbildungs- und Timing-Funktionen mit den T1/E1-Signalen ausgeführt hat, wird der Schmalband-Sprachdatenverkehr an einen Echolöscher und eine Sprachverbesserungseinheit 58 gesendet. Der Echolöscher und die Sprachverbesserungseinheit 58 führen zwei Funktionen aus: Die erste Funktion ist das Bereinigen der Sprachband-Echoeffekte im Schmalband-Sprachdatenverkehr, der aus den lokalen Zugangsnetzen stammt. Die zweite Funktion ist das Konditionieren des Schmalband-Sprachdatenverkehrs für eine verbesserte Sprachqualität. Der gesamte zur Übergabe an das ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk bestimmte Schmalband-Sprachdatenverkehr wird behandelt, um das Echopotenzial aufgrund von Übertragungsverzögerungsverzögerungen zu eliminieren.
Die Notwendigkeit, den gesamten Schmalband-Sprachdatenverkehr zu behandeln, um potenzielle Echo-Probleme zu eliminieren, resultiert aus der Verwendung von Ringstrukturen im ATM-Backbone-Netzwerk 16. 3 zeigt eine Ringstruktur 59 innerhalb des ATM-Backbone-Breitbandnetzwerks 16. Unter normalen Umständen werden Informationen innerhalb des ATM-Backbone-Netzwerks 16 entlang des primären kürzesten Segments P1 der Ringstruktur mit einer geringen Netzwerkverzögerung transportiert. Unter abnormalen Bedingungen kann der gleiche Datenverkehr einen sekundären längeren Pfad S1 auf dem Ring verwenden, der eine ausreichende Verzögerung bietet, um eine Echolöschung erforderlich zu machen. Da das ATM-Backbone-Netzwerk 16 unabhängig arbeitet, ist die Übertragungsverzögerung nicht vorhersagbar. Aus diesem Grund wird der gesamte Datenverkehr für die Echolöschung verarbeitet.
Nach der Behandlung des Schmalband-Sprachdatenverkehrs durch den Echolöscher und die Sprachverbesserungseinheit 58 aus 2 kann der Schmalband-Sprachdatenverkehr durch eine Komprimierungseinheit 60 komprimiert werden. Die Komprimierungseinheit 60 komprimiert die T1/E1-Signale so, dass weniger als die Summe der Eingangs-/Ausgangs-Dienstkapazität tatsächlich über das ATM-Backbone-Netzwerk 16 übertragen wird. Die Komprimierung kann mithilfe eines Standard-Komprimierungsprotokolls wie beispielsweise Adaptive Delta Pulse Code Modulation (ADPCM) oder durch eigene adaptive Protokolle, die die Netzwerk-Kapazitätsanforderungen erheblich verringern können, erzielt werden.
Nachdem der Sprachdatenverkehr von der Komprimierungseinheit 60 komprimiert wurde, werden die T1/E1-Signale durch eine ATN-Anpassungsebeneneinheit 62 zu asynchronen Transfermoduszellen angepasst. Die Steuerungs-Registereinheit 63 ermöglicht die Überwachung und liefert Informationen zum Betrieb des T1/E1-Netzwerkadapters 50.
Asynchrone Transfermoduszellen werden von der SONET-Formatierungseinheit 52 formatiert. Die SONET-Formatierungseinheit 52 empfängt asynchrone Transfermoduszellen vom T1/E1-Netzwerkadapter 50 an einer Shelf-Eingangs-/Ausgangseinheit 64. Die Shelf-Eingangs-/Ausgangseinheit 64 überträgt asynchrone Transfermoduszellen an eine ATM-Konvergierungseinheit 66, die von einem Steuerungsprozessor 68 überwacht wird. Der Steuerungsprozessor 68 kann ebenfalls asynchrone Transfermoduszellen an die ATM-Konvergierungseinheit 66 senden zur Übertragung von Verwaltungs- und Managementinformationen.
Die ATM-Konvergierungseinheit 66 formatiert asynchrone Transfermoduszellen von der Shelf-Eingangs-/Ausgangseinheit 64, von einer externen ATM-Vorrichtung über eine ATM-Eingangs-/Ausgangseinheit 74 und/oder einen Steuerungsprozessor 68 zu einem synchronen elektrischen Netzwerksignal. Das synchrone elektrische Netzwerksignal wird von einem Elektrik/Optik-Wandler 70 in ein optisches Format umgewandelt. Der Elektrik/Optik-Wandler 70 sendet synchrone optische Netzwerksignale an ein ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk 16.
Die SONET-Formatierungseinheit 52 kann eine Kommunikationseinheit 72 zum Downloaden von Betriebssystemsoftware in den Steuerungsprozessor 68 umfassen und Zugang zur externen Wartungskommunikation bereitstellen. Die SONET-Formatierungseinheit 52 umfasst auch die ATM-Eingangs-/Ausgangseinheit 74, die das direkte Empfangen und Senden von ATM-Zellen von und an eine an die Formatierungseinheit 52 angeschlossene externe ATM-Vorrichtung ermöglicht.
In der ausgehenden Richtung empfängt die SONET-Formatierungseinheit 52 synchrone optische Netzwerksignale, die Datenverkehr vom ATM-Backbone-Netzwerk in asynchronen Transfermoduszellen transportieren. Die synchronen optischen Netzwerksignale werden vom Elektrik/Optik-Wandler 70 in elektrische Signale umgewandelt. Die ATM-Konvergierungseinheit 66 extrahiert ATM-Zellen aus den synchronen elektrischen Signalen gemäß der Überwachung durch den Steuerungsprozessor 68. Die ATM-Zellen werden zur vorübergehenden Speicherung an die Shelf-Eingangs-/Ausgangseinheit 64 weitergeleitet.
Der T1/E1-Netzwerkadapter 50 empfängt ATM-Zellen von der Shelf-Eingangs-/Ausgangseinheit 64 der SONET-Formatierungseinheit 52. Die ATM-Zellen werden von der ATM-Anpassungsebeneneinheit 62 in T1/E1-Signale umgewandelt. Die T1/E1-Signale werden von der Komprimierungseinheit 60 dekomprimiert. Nach der Dekomprimierung werden die T1/E1-Signale vom Echolöscher und von der Sprachverbesserungseinheit 58 verarbeitet.
Nach der Behandlung durch den Echolöscher und die Sprachverbesserungseinheit 58 werden die T1/E1-Signale vom Transceiver 56 mit Rahmen und einem neuen Timung versehen. Wandler innerhalb der T1/E1-Schnittstelleneinheit 54 bereiten Rahmen- und Timing-T1/E1-Signale zur Übertragung von Schmalband-Sprachdatenverkehr an das lokale Zugangsnetz vor.
Die Verwendung von ATM-Zellen entsprechend dem Erzeugen durch die Sprachanpassungsvorrichtung 18 für die Schnittstelle mit dem ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk 16 ermöglicht das Wiederherstellen der Netzwerkübertragungen bei Ausfällen oder Beeinträchtigungen innerhalb des Backbone-Netzwerks. Zurück zu 3, stehen primäre und sekundäre Weiterleitungspfade P1 und S1 zur Verfügung für den Transport von Sprachdatenverkehr zwischen den Endbenutzern. Der ausgewählte Weiterleitungspfad wird bestimmt von den Informationen innerhalb des Felds der virtuellen Pfadkennung (VPI) der einzelnen ATM-Zellen. Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 kann das VPI-Feld beim Erzeugen von ATM-Zellen als Reaktion auf einen Hinweis, dass der primäre Pfad P1 nicht zur Verfügung steht oder die ATM-Zellen nicht übertragen kann, ändern. Es werden auch Vorkehrungen getroffen für redundante Haupt- und Schutzeinrichtungsverbindungen M1 und M2 zum und vom ATM-Backbone-Netzwerk 16, die den Transfer von ATM-Zellen bei Ausfällen im Netzwerk ermöglichen. Dies sorgt für einen kontinuierlichen und effizienten Datenver kehrsfluss zwischen Benutzern oder Netzwerken, die auf das ATM-Backbone-Breitbandnetzwerk 16 zugreifen.
4 ist ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform des T1/E1-Netzwerkadapters 50. Der T1/E1-Netzwerkadapter 50 kann eine Anpassung für Signale auf der DS0-Ebene bereitstellen. Die ATM-Anpassungsebene umfasst einen Kanal-Multiplexer 80, der individuelle DS0-Sprachkanäle über einen gemeinsamen Speicher 83 auf entsprechende Kanalprozessoren 82 verteilt. Die Kanalprozessoren 82 führen Pufferungs-, Umwandlungs- und Timing-Operationen mit DS0-Signalen aus, um ATM-Zellen zu erzeugen. Eine Zellenverteilungseinheit 84 nimmt die von den einzelnen Kanalprozessoren 82 erzeugten ATM-Zellen und organisiert die ATM-Zellen für die Übertragung an die SONET-Formatierungseinheit 52. Die Konfiguration von 4 erlaubt die individuelle Behandlung von DS0-Kanälen innerhalb von DS1-Leitungen (TS/E1).
5 zeigt ein Blockdiagramm verschiedener Verwendungen der Sprachanpassungsvorrichtung 18 innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks 100. Das Telekommunikationsnetzwerk 100 umfasst einen ersten Querverbindungsnetzträger 110 mit einem Backbone-ATM-Breitbandnetzwerk 16a und einer Sprachanpassungsvorrichtung 18a. Das Telekommunikationsnetzwerk 100 umfasst außerdem einen zweiten Querverbindungsnetzträger 120 mit einem Backbone-ATM-Breitbandnetzwerk 16a und einer Sprachanpassungsvorrichtung 18b. Das Telekommunikationsnetzwerk 100 umfasst außerdem ein Ortsnetz 130 mit Ortsnetzträgern 140, die mit einem Backbone-ATM-Breitbandnetzwerk 16c gekoppelt sind. Jeder Ortsnetzträger umfasst eine Sprachanpassungsvorrichtung 18c als Schnittstelle zum Backbone-ATM-Breitbandnetzwerk 16c. Das Ortsnetz 130 umfasst außerdem eine Tandem-Schaltung mit einer Vielzahl von Sprachanpassungsvorrichtungen 18d als Schnittstelle zum Backbone-ATM-Breitbandnetzwerk 16c mit verschiedenen Querverbindungsnetzträgern 110 und 120. Das Ortsnetz 130 kann mit einer Anschlussleitung 150, die einen ATM-Hub 160, eine Sprachanpassungsvorrichtung 18e und eine STM-Vermittlungsstelle 170 umfasst, kommunizieren.
Im Gegensatz zu der bereits gezeigten eigenständigen Vorrichtung umfasst das Telekommunikationsnetzwerk 100 außerdem ein privates Netzwerk 150 mit ATM-Hubs 160 und STM-Vermittlungsstellen 170, die mit einem Ortsnetz 130 und einem Querverbindungsnetzträger 110 gekoppelt sind. Wie in 5 gezeigt, kann die Sprachanpassungsvorrichtung 18 in verschiedenen Anwendungsszenarien eingesetzt werden. Die Integration der Sprachanpassungsvorrichtung 18 kann in eine Netzwerkseite eines Sprachdienst-Umschaltungssystems erfolgen, um eine SONET/ATM-Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle bereitzustellen. Die Integration kann auch an der Zugangsseite eines Querverbindungssystems erfolgen, um eine Breitband-Dienstverbindung zum Backbone-Breitbandnetzwerk bereitzustellen. Die Sprachanpassungsvorrichtung 18 kann auch in Vorrichtungen auf der Kundenseite (Customer Located Equipment, CLE) integriert werden, um den DS1-Sprachdatenverkehr (T1(E1) abzuschließen. Eine solche CLE-Integration kann besonders hilfreich sein, wenn Standleitungen von Nebenstellenanlagen (PBX) zur Übertragung auf einem öffentlichen oder privaten Breitband-Wide-Area-Netzwerk zusammengefasst wurden. Eine weitere Anwendung für die Sprachanpassungsvorrichtung 18 ist ihr Einsatz als ATM-Switch-Server zur Durchführung von Sprachbehandlungsfunktionen, wenn diese innerhalb eines Breitbandnetzwerks für Sprach- und Multimedia-Datenverkehr von lokalen ATM-Vermittlungsstellen ohne Echolöschungs- oder Sprachverbesserungsfunktionen erforderlich sind. Eine weitere Einsatzmöglichkeit der ATM-Switch-Serveranwendung ist die Durchführung einer Sprachprotokoll-Umwandlung, sodass zwei nicht kompatible Endgeräte (z. B. ein Telefon und eine Multimedia-Workstation) intelligenten Sprachdatenverkehr austauschen können. Ein Beispiel für diese Bedingung wäre, dass ein Benutzer eines einfachen alten Telefonsystems (Plain Old Telephone System, POTS) an einer Telefonkonferenz zwischen zwei Multimedia-Terminals teilnehmen möchte mithilfe einer anderen Sprachcodierung als dem u-law-PCM-Format.
Alles in Allem bietet eine Sprachanpassungsvorrichtung die Schnittstelle zwischen lokalen Schmalband-Zugangsnetzwerken und einem Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus. Die Sprachanpassungsvorrichtung wandelt den über T1/E1-Signale transportierten Schmalband-Sprachdatenverkehr in synchrone optische Netzwerksignale mit einem asynchronen Transfermodus-Zellenformat um. Die Sprachanpassungsvorrichtung führt eine Echolöschung, Sprachverbesserung und Komprimierung von T1/E1-Signalen durch, um erweiterte Schmalband-Sprachdienste bereitzustellen.
Es ist somit klar, dass hiermit eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die Schmalband-Sprachdatenverkehr für ein lokales Zugangsnetzwerk anpasst, um die Übertragung über ein Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus zu ermöglichen, und die somit die oben beschriebenen Vorteile bietet. Auch wenn die bevorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben wurde, sollte klar sein, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Anpassungen vorgenommen werden können. Die Sprachanpassungsvorrichtung kann beispielsweise einige oder alle der oben beschriebenen Dienste bereitstellen. Weitere Beispiele sind für den Fachmann klar ersichtlich, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung gemäß den folgenden Patentansprüchen abzuweichen.
1

ATM-Sprachanpassungsvorrichtung mit Echolöscher und Sprachverbesserung, ATM-Netzwerkverarbeitung und ATM-Multiplexing

Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit echobehandelten, leitungsemulierten virtuellen Pfaden

12: LEC
14: IXC Echo-Pfad Transit-Schalter T1/E1
16: ATM Transit-Schalter Echo-Pfad IXC LEC

ATM-verwaltetes Backbone-Netzwerk (SONET/SDH-Einrichtungen zum Transport von ATM/VP-Datenverkehr)

3

Physische Vielfalt
VP-Weiterleitung

Lokales STM-Zugangsnetzwerk
Schutzeinrichtung
Haupteinrichtung
VPI(S1)
ATM-Backbone-Netzwerk
VPI(P1)

Sekundäre Route
Primäre Route

ATM-Backbone-Switch
Sprachumschaltungs-Vermittlungsstelle mit ATM-Sprachanpassung

2

T1/E1-Netzwerkadapter
Steuerregister mit Pfadqualitätsanalyse
Testanschlüsse
T1/E1-Schnittstelle (Transfers)
Transceiver T1-Rahmenbildung und Timing
EC/VE (DSP)
Komprimierung
AAL

T1/E1-Netzwerkadapter
Zellenpfad
Steuerbus

Kommunikation
OS CRAFT I/O
Steuerprozessor
Steuer. Vert.
Shelf-E/A
ATM-Zellen
Shelf-E/A
ATM-Umwandl. und SONET-Formatierung
ATM-E/A
ATM-Management-Zellen
SOH-Funktionssteuerung
E/O
Externe ATM-Vorrichtung
DS3/STS1
T1/E1-Netzwerkadapter
Steuerregister mit Pfadqualitätsanalyse
Testanschlüsse
T1/E1-Schnittstelle (Transfers)
Transceiver T1-Rahmenbildung und Timing
EC/VE (DSP)
CH-MUX
Zellen-Vert.

Gemeinsamer Speicher
AAL CH-1
(Pufferung, Verarbeitung und Timing)
Zellenpfad
Steuerbus

Kommunikation
OS CRAFT I/O
Steuerprozessor
Steuer. Vert.
Shelf-E/A
ATM-Zellen
Shelf-E/A
ATM-Umwandl. und SONET-Formatierung
ATM-E/A
ATM-Management-Zellen
SOH-Funktionssteuerung
E/O

Externe ATM-Vorrichtung
DS3/STS1

5

IXC
IXC#1
AVAN
ATM-Backbone

IXC#2
AVAN
ATM-Backbone

CAP oder Priv. Netz

LEC
AVAN
Zugriffs-Tandem
AVAN

LEC
ATM
LATA
Backbone-Netzwerk

AVAN
LEC#5
AVAN
AVAN
LEC#5
AVAN
LEC#5

Netzwerk-Management

ATM-Hub
AVAN
STM PBX
ATM-Hub
AVAN
STM

ATM-Hub/Ring
AVAN
STM

Claims

Sprachanpassungsvorrichtung (18) zum Anpassen des Schmalband-Sprachdatenverkehrs eines lokalen Zugangsnetzwerks (12, 14), um die Übertragung über ein Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus (16) zu ermöglichen, wobei diese Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Signalschnittstellenschaltung (54), die so betrieben werden kann, dass sie Schmalband-Sprachdatenverkehr vom lokalen Zugangsnetzwerk empfangen und Schmalband-Sprachdatenverkehr an das lokale Zugangsnetzwerk senden kann; eine Transceiver-Schaltung (56), die so betrieben werden kann, dass sie dem Schmalband-Sprachdatenverkehr Rahmenbildungs- und Timing-Umwandlungsfunktionen zur Verfügung stellen kann; eine Zellenadapterschaltung (62), die so betrieben werden kann, dass sie den Schmalband-Sprachdatenverkehr zu und von den Zellen im asynchronen Transfermodus umwandelt; und eine Formatierungseinheit (52), die so betrieben werden kann, dass sie asynchrone optische Netzwerksignale, die diese asynchronen Transfermoduszellen transportieren, in das und aus dem Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Echolöschungseinheit (58), die so betrieben werden kann, dass sie Sprachband-Echoeffekte aus dem Schmalband-Sprachdatenverkehr eliminiert, unabhängig vom Übertragungspfad über das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus; und eine Komprimierungseinheit (60), die so betrieben werden kann, dass sie den Schmalband-Sprachdatenverkehr komprimiert und dekomprimiert, um die über das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus übertragene Signalkapazität zu verringern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes umfasst: eine Sprachverbesserungseinheit (58), die so betrieben werden kann, dass sie eine Signalqualität des Schmalband-Sprachdatenverkehrs verbessert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei diese Komprimierungseinheit so betrieben werden kann, dass sie eine ADPCM-Komprimierung mit dem Schmalband-Sprachdatenverkehr durchführt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei diese asynchronen Transfermoduszellen durch virtuelle Pfadkennzeichen über das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus übertragen werden und diese Formatierungseinheit so betrieben werden kann, dass sie diese virtuellen Pfadkennzeichen der asynchronen Transfermoduszellen anpasst als Reaktion auf Fehler und Engpässe innerhalb des Breitbandnetzwerks mit asynchronem Datentransfermodus.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei diese Zellenadapterschaltung so betrieben werden kann, dass sie den Schmalband-Sprachdatenverkehr in einzelne Sprachkanäle trennt, um eine individuelle Behandlung der einzelnen Sprachkanäle durchzuführen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei diese Zellenadapterschaltung Folgendes umfasst: einen Kanalmultiplexer (80), der so betrieben werden kann, dass er einzelne Sprachkanäle trennt und verbindet; eine Vielzahl von Kanalprozessoren (82), die so betrieben werden können, dass sie jeden einzelnen Sprachkanal in das und aus dem asynchronen Transfermoduszellenformat umwandeln; eine Vielzahl von Kanalprozessoren (82), die so betrieben werden können, dass sie jedes einzelne digitale Sprachprotokoll aus einem digitalen Sprachprotokoll in ein anderes digitales Sprachprotokoll umwandeln; und eine Zellenverteilungseinheit (84), die so betrieben werden kann, dass sie asynchrone Transfermoduszellen an die und von dieser Vielzahl von Kanalprozessoren übertragen.
Telekommunikationsnetzwerk 10, das Folgendes umfasst: ein Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus (16); ein lokales Schmalband-Zugangsnetz mit synchronem Datentransfermodus (12, 14); und eine Vorrichtung gemäß den vorangegangenen Ansprüchen
Telekommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 7, wobei es sich bei dieser Vorrichtung um eine Sprachanpassungsvorrichtung (18) handelt, die als Schnittstelle des Sprachdatenverkehrs zwischen diesem Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus und diesem lokalen Schmalband-Zugangsnetz mit synchronem Datentransfermodus betrieben werden kann, wobei diese Sprachanpassungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass sie eine Echolöschung und eine Sprachverbesserung mit diesem Sprachdatenverkehr durchführt, unabhängig vom Übertragungspfad des Sprachdatenverkehrs über das Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus, und wobei diese Sprachanpassungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass sie den Schmalband-Sprachdatenverkehr dieses lokalen Schmalband-Zugangsnetzes mit synchronem Datentransfermodus in synchrone optische Netzwerksignale umwandelt, die Sprachdatenverkehr im asynchronen Transferzellenformat transportieren zur Übertragung über dieses Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus, wobei dieses Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus so betrieben werden kann, dass es diese synchronen optischen Netzwerksignale durch eine Ringstruktur mit einem primären Pfad und einem sekundären Pfad überträgt, wobei diese Sprachanpassungsvorrichtung so betrieben werden kann, dass sie ein Feld für ein virtuelles Pfadkennzeichen anpasst, das festlegt, welcher dieser primären oder sekundären Pfade ausgewählt wird als Reaktion auf Fehlerhinweise und Engpässe, die von dieser Ringstruktur und/oder der virtuellen Pfadqualitäts-Analysesoftware bei der Verarbeitung dieser Sprachanpassungsvorrichtung erkannt wurden.
Telekommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 7, wobei diese Sprachanpassungsvorrichtung mit diesem Backbone-Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus oder diesem lokalen Schmalband-Zugangsnetz mit synchronem Datentransfermodus integriert ist.
Verfahren als Schnittstelle des Sprachdatenverkehrs zwischen einem Schmalband-Netzwerk mit synchronem Datentransfermodus (12, 14) und einem Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus (16), wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfang von Sprachdatenverkehr vom Schmalbandnetzwerk mit synchronem Transfermodus; Durchführen von Rahmenbildungs- und Timing-Funktionen mit dem Sprachdatenverkehr zum Platzieren des Sprachdatenverkehrs in einem Breitband-Timing-Modus; Umwandeln des Sprachdatenverkehrs in ein asynchrones Transfermoduszellenformat; und Formatieren der synchronen Transfermoduszellen zu synchronen optischen Netzwerksignalen zur Übertragung über das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte charakterisiert ist: Eliminieren der Sprachband-Echoeffekte aus dem Sprachdatenverkehr unabhängig von einem Übertragungspfad durch das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus; und Komprimieren des Sprachdatenverkehrs zur Reduzierung der Signalkapazität über das Breitbandnetzwerk mit asynchronem Datentransfermodus.
Verfahren gemäß Anspruch 10, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: Verbessern der Signalqualität des Sprachdatenverkehrs.
Verfahren gemäß Anspruch 10, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst: Empfangen synchroner optischer Netzwerksignale vom Breitbandnetzwerk mit asynchronem Transfermodus; Extrahieren von ATM-Zellen (Asynchronous Transfer Mode) aus den synchronen elektrischen Netzwerksignalen; Umwandeln der asynchronen Netzwerksignale in Sprachdatenverkehr mit synchronem Tansfermodus; Durchführen von Rahmenbildungs- und Timing-Funktionen mit dem Sprachdatenverkehr zum Platzieren des Sprachdatenverkehrs in einem Schmalband-Timing-Modus; und Senden des Sprachdatenverkehrs über das Schmalbandnetz mit synchronem Datentransfermodus.