多个本地电话公司的信道单元之间改进的接口 本发明涉及政府运营的本地电话公司和竞争的本地电话公司的信道单元之间的接口。本发明尤其涉及在1996年美国电信法规(United States Telecommunicatioas Act)指导下的竞争的本地电话公司接口到政府运营的本地电话公司的数字用户环路的接口。
根据1996年的美国电信法规，直到那时独占一个给定地区范围的本地电话服务的、政府运营的(incumbent)本地电话公司(ILEC)被要求提供将竞争的本地电话公司(CLEC)接入到它们与用户的连接。因此，CLEC能够将竞争的本地电话服务提供给最初地ILEC的客户。
1996年的电信法规的目的是通过保证CLEC能够为电话用户提供与ILEC提供的服务质量类似的服务质量来促进本地电话服务的竞争。因此，ILEC需要提供它的中心局终端(COT)和CLEC的远程终端(RT)之间的接口。尽管名称是这样，CLEC的远程终端(RT)一般位于ILEC的中心局(CO)。然后，CLEC一般经过它自己的网络设施从它的RT到它自己的中心局进行通讯信道传输，在中心局，它持有自己的电信设备，包括交换结构。
现在使用三种通用的方案来进行ILEC的COT和CLEC的RT之间的接口。第一种是如图1说明的模拟VF互联。简单地说，在ILEC的COT14和CLEC的RT16之间提供一对双绞线12，并且通讯数据以模拟形式在两个终端之间传送。
1996年的电信法规中至少一个目的是保证CLEC能够为电信用户提供如ILEC相同的服务等级(GoS)。然而，许多(但不是大多数)ILEC电信网络利用它们中心局终端例如COT14和位于紧靠用户电话22的远程终端例如RT20之间的数字环路电信公司(DLC)系统18。通常远程终端20位于与特定的用户大约两英里以内，并且中心局终端14和远程终端20之间的信号是数字的，称为数字环路电信公司或DLC18。DLC部分18是包括两对双绞线18a和18b的4线部分，其中一个电信公司下行信号，另一个电信公司上行信号。对于这些不具有数字服务的用户来说，在RT中的CODEC24与用户的电话设备22连接并且在模拟和数字之间转换信号。在美国，例如在网络的数字环路电信公司部分18中，话音(和数据)以8KHz的速率采样并且数字化为8位样本，产生一个64Kbps(8KHz×8位)的数据率。一个数字化话音信道(64Kbps)称为DS0。在许多(但不是大多数)数字环路电信公司系统中，24个数字化话音信道(DSO)被时分多路复用为一个信号，称为DS1信号。
当ILEC使用它的RT20和COT14之间的数字环路电信公司系统为它的用户提供本地范围电话服务时，终端之间的信号都是数字式的。然而，当CLEC经过模拟VF互联提供本地范围服务和互联到ILEC COT时，在数据可以经过模拟接口传送之前必须在ILEC的信道单元中完成数模转换。特别地，COT14中的信道单元26必须将要被经过接口12传送到CLEC RT16的信号进行数模转换并且将从CLEC RT16接收的信号进行模数转换。
CLEC的交换结构29一般位于ILEC的中心局27远程位置的CLEC的中心局31。因此，CLEC的RT经过另一个链路33与CLEC的中心局连接，该链路通常是数字电信公司链路如另一个DLC。因此，CLEC的RT16必须将要被经过接口12传送到ILEC的COT14的信号进行数模转换并且将从ILEC的COT14接收的信号进行模数转换。因此，ILEC的COT信道单元26和CLEC的RT信道单元28都包含CODEC25，用于经过接口12将到上行信道进行模数转换并且将下行信道进行数模转换。
另外，ILEC COT14和CLEC RT16之间的接口是单个双绞线对12，其中上行和下行数据在同一对双绞线中传送，而该系统的数字环路电信公司部分是四线系统，在分开的双绞线上传送上行和下行信号。因此，每个信道单元14、16还包括混合电路23用于在2线(接口一侧)和4线(DLC)传输模式之间转换。
特别地，当信号在ILEC和CLEC之间交换时这个链路至少有三个方面降低了服务。首先，增加了背景(或量化)噪声。每次模数转换发生时，由于表示模拟信号每个样本的数字代码的有限的量化度，引入了量化噪声。当ILEC提供服务时，仅有一个模/数转换(在ILEC的RT20或ILEC的数字开关)。然而，当CLEC提供模数服务时，存在两个模数转换，即在ILEC的RT和在CLEC的RT16。因此，当CLEC提供服务时背景噪声可能是ILEC直接提供服务时的两倍。
其次，由于重复使用夺位信令(robbed bit signaling)(RBS)，引入了附加的噪声。夺位信令允许数字话音或数据位流传送用于管理电话电路所需的信号状态。夺位在每个第6话音/数据样本的最低有效位(LSB)位置中发送。实质上，传送的每48位中的1个“夺位”用于管理的目的。当CLEC提供服务时，该信号将包含附加设置的夺位，因为CLEC将它自己的夺位加在它自己的网络中，同时信号将仍然包含来自ILEC网络的夺位。
第三，用于互联CLEC和ILEC网络的背对背信道单元配置引入两个附加的回波源。特别地，当ILEC和CLEC之间的互联是2线时，在每个信道单元里必须有一个混合电路以在2线和4线之间转换，这样，在链路上还引入两个回波源。通过使用4线而不是2线的接口可以避免附加的回波。
对于ILEC的COT和CLEC的RT之间接口的第二选择是数字交叉连接系统(DCS)I/O。DCS I/O具有多个DS1接口例如24个和一个时隙交换矩阵可以用于交叉连接DS0信道。然而，DCS I/O接口是昂贵的。另外，它仅提供了DS1接口。这样，当小于24个信道互联时浪费了带宽。
另一个现有的接口是DS1互联。然而，如DCS I/O解决方案，这种类型的接口也具有24个信道并且是昂贵的。因此当小于24个信道互联时浪费了带宽。
因此，本发明的目的是提供ILEC和CLEC的信道单元之间改进的接口。
根据本发明，通过修改的综合业务数字网(ISDN)类型互联提供政府运营的本地交换电信公司的中心局终端和竞争的本地交换电信公司的远程终端之间的接口。最好是根据ANSI标准T1.601修改的基本速率ISDN U-接口(BRI-U)更好一些。这样的连接提供两个数据无干扰信道，每个64Kbps，以及两个公用信道(utility channel)。公用信道包括一个16Kbps的信令信道和一个16Kbps的成帧/额外开销信道(包括12Kbps的ISDN成帧结构和4Kbps的额外开销)。BRI-U的总的数据率是148Kbps。总的位速率是160Kbps。148Kbps的数据信号可以使用2B1Q线路码经过单个线对传送。接口可以用于互联一个或两个64Kbps信道。可以设计信道单元以消除来自数据信道的夺位并且放置它们在信令信道或额外开销信道。同样，超帧(或扩展的超帧)同步信号能够用成帧/额外开销信道的4Kbps额外开销部分传送，使得接收信道单元能够使用该信息来补偿它的数字电信公司帧和传送信道单元的数字电信公司帧之间的偏移。特别地，(1)两个网络成帧结构的位加权应该匹配，使得适当地指定数据样本，以及(2)夺位信令应该落在两个网络相同位的位置以避免双倍的夺位信令。
图1是一个电话网络的方框图，它包括根据现有技术方案的政府运营的本地电话公司和竞争的本地电话公司。
图2是一个电话网络的方框图，它包括根据本发明的政府运营的本地电话公司和竞争的本地电话公司。
图3是一个说明本发明信道单元的综合业务数字网传送接口的电路图。
图4是一个说明本发明信道单元的综合业务数字网接收接口的方框图。
图2是一个说明包括本发明的ILEC和CLEC之间接口的电话网络的方框图。ILEC和CLEC之间的接口部分60包括ISDN互联。
在优选实施例中，它是2线基本速率ISDN U-接口(BRI-U)。根据本发明，ILEC的中心局终端(COT)14a和CLEC的远程终端(RT)16a分别具有信道单元26a和28a，每个包括ISDN接口62而不是现有技术的CODEC/混合电路组合。应该理解，为了使本描述清楚，图1和图2省略了与本发明无关的ILEC的COT和CLEC的RT中许多电路。这是最真实的信道单元，这里与本发明无关的电路不在图中示出。
BRI-U协议是根据ANSI规范T1.601标准化的。这个标准提供了两个基本速率(64Kbps)数据信道(称为B信道)，以及两个公用信道。公用信道包括16Kbps信令信道和分开为12Kbps成帧和4Kbps额外开销的16Kbps成帧/额外开销信道，总的160Kbps中148Kbps用于数据。
在本发明优选实施例中，信道单元包括从数据信道去除夺位信令并且将它放置在公用信道的一个中的处理能力。通过编程的微处理器、微控制器、状态机、组合逻辑或任何上述的组合可以实现这一点。
另外，如下面充分描述的，CLEC网络和ILEC网络的位加权(即数据样本边界)以及夺位信令可以同步，使得(1)样本边界保持在接口上并且(2)两个网络能够使用相同位的位置用于夺位信令，使得每六个帧只出现一个夺位。
根据本发明，使用通常用于数字开关的U型(2线)数字用户线路(U-DSL)综合业务数字网(ISDN)线路卡标准的脉码调制(PCM)金属接口电路以及通过数字环路电信公司(DLC)的ISDN信道单元提供接口。因此，实现的ILEC信道单元和CLEC信道单元之间的接口并没有引入附加的量化噪声或可检测的混合回波。
2线U-ISDN接口提供必需的性能，然而，4线T-ISDN接口也是可能的。但是，CLEC的信道单元和连接的ILEC信道单元必须使用相同的标准，U或T。
图3是完全根据ANSI规范T1.601-1992的本发明ISDN接口的发送部分62a的电路图，该规范名称为“综合业务数字网(ISDN)一应用在NT的网络一侧的金属环路使用的基本接入接口(第1层规范)”。应该理解该接口也应该包括完全根据ANSI规范T1.601-1992的接收方向电路并且包括与发送方向电路有关的任何下面描述的补充修改。图4是一个相应的接收方向电路的方框图。还应该理解ILEC和CLEC之间的接口一般包括本发明ISDN接口的多个复制，以便为ILEC和CLEC之间传送的大量电话呼叫提供路径。
如图3所示，标准的ISDN发送接口62a包括多个多路复用32、34、36、38、40、42、44用于合并多个数字信号，如两个话音/数据信道和各种信令信道到单个接点和环形双绞线对。它还包括循环冗余码发生器48和有关的锁存器50用于纠正可能发生在两线模拟线路上的错误。多路复用器44的输出经过扰码器52，该扰码器重新安排组合信号的位以去除重复模式并且减少发送和接收信号之间的相关性。发送和接收信号之间相关性的降低还改进了混合平衡电路(未示出)的质量，该电路作为标准ISDN接口的部分并且与相同信道单元的线对60、ISDN发送电路62a和ISDN接收电路(图3未示出)互联。扰码器52的输出馈送到2B1Q编码器54，该编码器编码信号并且输出两个分开的信号，包括符号部分和幅值部分。最后的多路复用器46将该符号和幅值信号与同步发生器56中产生的同步字的符号和幅值合并起来。同步过程与本发明无关，因此这里没有详细讨论。然而，ISDN成帧过程是公知的。
多路复用器46后面有一个2B1Q线路接口，它进一步调节数据并且将它输出到接点和环形线对。
为了示范的目的，我们假设电路62a在ILEC的信道单元14a中。该示范的ISDN传输接口的输入经过CO信道单元14a的其余部分耦合到本地DLC。在输出端，线对60是两个相面对的信道单元14a、16a的ISDN接口电路之间的导线接口。
因为本发明优选实施例的接口用于连接两个64Kbps话音/数据信道和它们相关的信号信息，所以只需要使用多路复用器即多路复用器32、34、36和38的第一级别输入终端的3或4个。例如，在一个本发明实施例中(没有特别地说明)，采用ANSI T1.601.2协议的多路复用器34具有3个输入端，即两个用于数据/话音信道(用ISDN专门术语称为B信道)以及一个用于信令信道(用ISDN专门术语称为D信道)，它可以正好用于打算用作两个数据信道的输入信号信息的D输入端。
另一方面，如图3表达说明的，多路复用器34的两个B输入端可以用于输入两个数据/话音信道，D输入端可以用于输入相应于数据信道中一个的信号，多路复用器32输入端中的一个可以用于输入其他数据/话音信道的信号信息。剩余的输入端是不使用的或者可以用于可能需要的任何附加的信号。
实际上，ILEC很可能使用不同于CLEC的DLC信号协议。例如，许多(但不是大多数)ILEC使用了Bellcore信号协议TR-TSY-000008。然而，CLEC很可能使用GR-303-CORE信号协议。因此，信道单元62将需要包括在ILEC和CLEC使用的两个信号协议之间转换的功能。用于适当的转换功能的各种设计对于相关技术领域的普通技术人员来说是很明显的并且可以通过很多种装置来实现，包括(但不限于)微处理器、状态机、微控制器以及组合的逻辑电路。
为了保持经过接口发送的数据信道中的样本边界，相应于发送信道单元网络中帧结构的相位信息必须经过接口发送。更准确地说，两个对面的网络的整个成帧结构之间的偏移必须在接收信道单元确定以保持经过接口发送的数据信道的样本边界。接收信道单元延迟适当的延迟周期将经过接口接收的数据信道位流放到它的成帧结构，使得接收的数据样本正确地落到接收网络的整个成帧结构的样本时隙中。
另外，如本技术领域公知的，数字环路电信公司一般利用夺位信令协议。在一个夺位协议中，每第六帧的最低有效位被“夺位”。通过“夺位”，它意味着在该位位置的数据采用一个信号位来替代，它可以用于例如协调电话电路另一端的设备。相对于传送话音数据的电话呼叫，每六个帧的一个甚至两个夺位一般是可忽略的并且将不会明显地降低呼叫的质量。然而，相对于数字数据传输，夺位信令降低了传输数据率，因为每48(6×8)位中的1位不能包含数据。如果每6个帧有两个夺位，则数据率甚至被进一步降低，因为每48位中的2位是信号位而不是数据。
具有夺位信令的数字电信公司系统利用一种协议，根据该协议成帧模式内夺位信令的位置由远端的设备确定。注意这里和下面讨论的帧是ILEC和CLEC内数字电信公司系统使用的帧而不是前面提到的ISDN帧，话音/数据、信号和保持位在ISDN帧内发送。
这样，除了同步ILEC和CLEC的DLC的样本边界以外，最好也同步ILEC和CLEC的DLC的夺位信令，使得两个DLC的任何夺位信令将叠加，即由两个网络插入的夺位将使用相同位的位置。否则，经过CLEC域路由的呼叫每六个样本将包含两个夺位而不是一个，这样，进一步减少了数据带宽。
因此，在一个本发明的优选实施例中，设计信道单元以在表示发送网络帧定相的公用信道中的一个产生和发送。例如，指示帧开始的数据将是足够的。一般地，DLC利用超帧(SF)或扩展超帧(ESF)格式。如本技术领域公知的，SF格式包括12个帧间隔，而ESF格式包括24个帧间隔。
在这两种格式中，基本帧(基本帧包括24个信道的8位样本加上1个成帧位)是193位宽并且每第六基本帧表示一个信号帧。每个信号帧的LSB是夺位信令位。
帧定相信息可以通过改变额外开销信道中零的连续流为在SF或ESF的“A”信号帧开始的1的短脉冲串而简单地发送。用于产生和发送帧定相信息的电路可以采用任何形式，包括(但不限于)微处理器、微控制器、状态机、数字信号处理器、组合的逻辑门和模拟电路。
借助于公用信道上发送的成相信息，对面的信道单元可以确定(1)在它相应网络的整个成帧结构和在对面网络的DLC的整个成帧结构之间的偏移以保持样本边界，以及(2)在它网络的信号位和另一个网络的DLC(图3和图4的ABCD)的信号位之间的偏移，使得用于两个网络的夺位位置可以匹配。
根据夺位信令，相面对的网络的相应信号帧(A对A、B对B等)之间的偏移可以是在用于超帧结构的0和11帧周期之间或用于扩展超帧结构的0和23帧周期之间的任何地方。然而，仅需要采用模数6来保持信号帧偏移的跟踪。因为每6帧发生一个夺位信令，如果帧偏移是例如2、8、14或20帧，则在第2、第8、第14、第20帧的LSB中有一个夺位。在将信号数据插入到相应网络的帧中之前，接收信道单元应该延迟确定的模6偏移周期(在这个例子中是2帧)经过接口接收的信号位流，使得由接收网络插入的夺位将使用如同发送网络的夺位相同位的位置。这样，每六个帧将只有一个夺位。
本领域的技术人员将认识到有许多方法可以获得所需的延迟。一个简单的解决方案是在信道单元接收电路中包括可控制的延迟缓存器，它由偏移定时信息控制，以便在将该数据插入到相应网络的帧中之前，将经过接口接收的相关位流延迟适当的持续时间。
例如，图4是说明本发明一个优选实施例的ISDN接口62的接收电路部分62b的方框图。它一般是上面讨论和图3详细示出的发送电路部分62a的补充，并且由于上面图3的讨论，对于相关领域的技术人员来说，它的大部分是可以自己解释的。ISDN信号是经过线对60从2B1Q编码的对面的信道单元的发送电路62a中接收的。2B1Q线路译码器70译码该信号。去扰码器71去扰码这些位以将它们放回到最初的次序。去多路复用器72将经过ISDN接口接收的信号部分地去多路复用到各个信道，包括在线路73上的信令信道(而不是成帧信号)、线路74上的成帧信号以及线路75上的数据信道。信号延迟缓存器78放在路径73中间，数据延迟缓存器76放在路径75中间。信号延迟缓存器78的输出还由去多路复用器80分别去多路复用到相应于每个信令信道的信令信道82和84。数据延迟缓存器76的输出还由去多路复用器86分别去多路复用到两个不同的数据信道88和90。
电路92接收线路74上来自另一个网络的成帧信号以及线路94上来自它自己网络的成帧信号并且确定两个网络之间的帧结构偏移。根据偏移信息，它产生信号延迟信号96用于控制信令延迟缓存器78，将信令信道延迟所需的适当数量的帧周期(0到5个帧)以使得夺位信令匹配于在发送网络插入的夺位信令。它还在线路98上产生一个数据延迟信号用于控制数据延迟缓存器76，将数据信道延迟适当的位周期(0到192个位周期)的数量，使得经过接口接收的数据信道的样本边界保持在接收的网络中。
根据本发明的这个方面，夺位可控制缓存器78的延迟可以是在0到0.625毫秒(即0到5帧周期)之间的任何地方。用于数据缓存器76的延迟周期可以是在0到0.125毫秒(即0到192位周期)之间的任何地方。这个数据延迟量相对于数据和话音传输是不重要的。
注意，如果夺位信令偏移是0、6、12或18，输入信号帧匹配于输出的，除非偏移为0，否则A、B、C和D的状态变化的影响被延迟。与避免夺位附加位的好处相比，这样一种延迟的结果是微不足道的。
由于根据ISDN标准电路的多个非数据(即保持)链路的可用性，本发明的夺位信令同步特性是可能的。在一般的ISDN应用中，需要这些数据链路来允许网络监控用户位置的ISDN终端的正常状态。然而，对于本应用来说，不需要保持信息并且信号和额外开销信道可以如上所述使用。事实上，这些信道可以用于发送任何其他可能最希望的保持信息。例如，图3示出输入到多路复用器32的同步(成帧)信号。
这样描述几个特别的本发明实施例后，对于本领域的技术人员来说，各种改变、修改和改进将很容易实现。尽管这里没有表述，但是如这次公开而明显做出的各种改变、修改和改进属于本描述部分并且在本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅作为例子，而不是限制。例如，使用T型ISDN接口的本发明实施例将遵守ANSI规范T1.605中公开的结构。本发明仅限制于下面权利要求书和同等物的范围内。