DE102004004878B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen (SDP) zwischen mindestens einem Sprachsignalprozessor (7-i) und einem Netzwerkprozessor (3) über einen Sprachdatenbus (10) in Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweisen,
wobei die Sprachdatenpakete (SDP) eines Sprachsignalprozessors (7-i) in bestimmten für den jeweiligen Sprachsignalprozessor (7-i) konfigurierten Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus (10) zerlegt übertragen werden,
wobei Steuerdaten zum Aufbau von Telefonverbindungen separat von den Sprachdatenpaketen (SDP) über einen Steuerbus (8), der zwischen den Sprachsignalprozessoren (7-i) und den Netzwerkprozessor (3) vorgesehen ist, übertragen werden,
wobei jedes Sprachdatenpaket (SDP) Sprachdatenpaket-Verwaltungsdaten und Sprachsignaldaten aufweist und
wobei die Menge der in einem Sprachdatenpaket (SDP) als Payload verpackten Sprachsignaldaten variabel ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Sprachdatenpaketen in Zeitschlitzen eines Zeitmultiplexdatenrahmens.
• Die US 6,560,196 B1 beschreibt ein TDM-Interface bei der ein digitaler Signalprozessor über einen PCM-Bus mit einem Framer verbunden ist. Sprachdaten werden dabei mit einem pulscodemodulierten Datenstrom über die gemultiplexten Sprachkanäle übertragen, wobei die digitalen Signalprozessoren eine Kompression und Dekompression der Sprachdaten vornehmen.
• Die WO 03/081942 A1 beschreibt ein Verfahren oder System zur Optimierung von ADSL-Verbindungen in einem DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexor). Ein digitaler Signalprozessor DSP empfängt Daten von einem Netzwerkprozessor.
• Die WO 97/44740 A1 beschreibt ein Computersystem mit einem Multimediabus und einem PCI-Bus. Die beiden Busse sind an Multimediavorrichtungen angeschlossen, die jeweils einen digitalen Signalprozessor enthalten. Der Multimediabus ist für einen Hochgeschwindigkeitsdatentransfer von Echtzeitdatenströmen vorgesehen, beispielsweise für Audio- oder Telefondaten. Der PCI-Bus dient zur Übertragung von Steuerinformationen.
• Die Bedeutung von Telefonverbindungen, die über Datennetzwerke hergestellt werden, nimmt immer weiter zu. Im Telekommunikationsbereich bestehen unterschiedliche Möglichkeiten, Sprachdaten in einem Paketdatenformat über ein Datennetzwerk zu übertragen (Beispiele hierfür sind VoIP, VoATM, VoDSL, VoCM). VoIP (Voice over IP) bezeichnet den Aufbau einer Sprachverbindung über das Internet. Der Sprachverbindungs aufbau erfolgt durch den Sender über einen analogen oder einen ISDN-Anschluss.
• 1 zeigt Teilnehmeranschlusskarten (Linecards) zum Anschluss einer Vielzahl von Telefonteilnehmern an ein Datennetzwerk, insbesondere an das Internet. Jede Teilnehmeranschlusskarte enthält einen Netzwerkprozessor, der über ein Netzwerkinterface (Backplane) an das Datennetzwerk angeschlossen ist. Der Netzwerkprozessor bzw. Hauptprozessor der Teilnehmeranschlusskarte tauscht mit dem Datennetzwerk Datenpakete aus, wobei es sich in der Regel um Ethernet-Datenpakete oder ATM-Zellen handelt.
• Der Netzwerkprozessor ist bei einer herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarte mit verschiedenen Signalprozessoren über einen Mikrocontrollerinterfacebus verbunden. Bei den Sprachsignalprozessoren handelt es sich üblicherweise um digitale Signalprozessoren (DSP). Die digitalen Signalprozessoren (DSP) generieren Signalisierungssysteme, kompensieren Echosignale und führen Datenkompressionen durch. Jeder DSP-Prozessor ist seinerseits mit mehreren Teilnehmeranschlussports verbunden, die in der Regel eine SLIC-Schaltung (SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) und einen CODEC zum Anschluss eines Teilnehmerendgeräts aufweisen. An die SLIC- Schaltung ist ein ananaloges Telefonendgerät direkt anschließbar. Über einen Splitter kann zusätzlich ein Datenmodem angeschlossen werden. Die von dem analogen Telefonendgerät empfangenen analogen Sprachsignale werden von einem in dem Teilnehmerport vorgesehenen Analog/Digital-Wandler in digitale Sprachdaten umgewandelt. Umgekehrt werden die von dem DSP-Prozessor für den Teilnehmer vorgesehenen Sprachdaten durch einen Digital/Analog-Wandler innerhalb des Teilnehmerports in eine analoges Sprachsignal umgewandelt und von der SLIC-Schaltung an das analoge Telefonendgerät abgegeben.
• Die Anzahl der digitalen Signalprozessoren (DSP) auf einer Teilnehmeranschlusskarte ist unterschiedlich, genauso wie die Anzahl des für jeden Digitalprozessor vorgesehenen Teilnehmeranschlussports. Bei herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarten beträgt die Anzahl der Teilnehmeranschlussports etwa 4-64 Teilnehmeranschlussports auf einer Teilnehmeranschlusskarte.
• Für jede Teilnehmeranschlusskarte ist genau ein Netzwerkprozessor bzw. Controller vorgesehen, der in der Regel an mehrere Signalprozessoren (DSP) über dem gemeinsamen Mikrocontrollerinterfacebus angeschlossen ist. Der Netzwerkprozessor bzw. Controller entnimmt bei herkömmlichen Voice over IP-Teilnehmeranschlusskarten der Signalisierung zum Aufbau einer Telefonverbindung zwischen Teilnehmer-Endgeräten, d. h. analogen Telefongeräten, die an der zugehörigen SLIC-Schaltung angeschlossen sind. Die Signalisierung erfolgt dabei über Signalisierungsprotokolle wie SIP, MGCP, H323.
• 2 dient zur Erläuterung eines Aufbaus einer Telefonverbindung über ein Datennetzwerk nach dem Stand der Technik. Wünscht der Teilnehmer des Telefonendgeräts A den Aufbau einer Telefonverbindung mit dem Telefonendgerät B, so erzeugt der digitale Signalprozessor DSP_A, nachdem das Abheben des Telefonendgeräts A erkannt wurde, ein Freizeichen und sendet die erkannten gewählten Ziffern der Telefonnummer von B zunächst an den eigenen Netzwerkprozessor A. Der Netzwerkprozessor A überträgt die erkannte Telefonnummer über das Datennetzwerk an einen Gate-Keeper. Der Gate-Keeper übersetzt mit einer gespeicherten Tabelle die angewählte Telefonnummer des Telefonendgeräts B in eine zugehörige IP-Adresse und sendet diese an den anfragenden Netzwerkprozessor A zurück. Der eigentliche Verbindungsaufbau geschieht dann, indem der Netzwerkprozessor A an die identifizierte IP-Adresse des Netzwerkprozessors B eine Anfrage zum Aufbau einer Telefonverbindung sendet. Der Aufbau der Telefonverbindung zwischen dem Netzwerkprozessor A und dem Netzwerkprozessor B erfolgt mittels der bekannten Signalisierungsprotokolle wie SIP, MGCP, H323. Der digitale Signalprozessor B des angerufenen Teilnehmers erzeugt über das zugehörige Port des Teilnehmers B einen Klingelton für das Telefonendgerät B. Nach Abheben des analogen Telefons B ist die Telefonverbindung zwischen den beiden Teilnehmern A, B hergestellt.
• Der Austausch der Sprachdaten zwischen den beiden Teilnehmern A, B über das Datennetzwerk erfolgt mittels Voice over IP-Datenpaketen. 3 zeigt den Aufbau eines Voice over IP-Datenpakets nach dem Stand der Technik. In einem IP-Datenfeld sind die Netzwerkadressen des jeweils sendenden Netzwerkprozessors, beispielsweise des Netzwerkprozessors A, und die Netzwerkadresse des empfangenen Netzwerkprozessors, beispielsweise die Netzwerkadresse des Netzwerkprozessors B enthalten. Bei einem Telefongespräch werden Voice over IP-Datenpakete in beide Richtungen gleichzeitig über das Datennetzwerk zwischen den beiden Teilnehmern ausgetauscht. Das IP-Datenpaket erhält ferner ein UDP-Datenfeld (UDP: User Datagramm Protocol) und ein RTP-Datenfeld (Real Time Protocol). Die Sprachdaten bilden die Payload des Datenpakets. Die Länge der Datenpakete ist konfigurierbar, wobei die zeitliche Länge der Datenpakete typischerweise zwischen 5 und 30 ms liegt. Die Länge der Datenpakete ist begrenzt, da der Austausch der Sprachdaten zwischen den beiden Teilnehmern in Echtzeit erfolgen muss, d. h. die zeitliche Verzögerung darf nicht zu hoch sein, damit sie von den beiden Teilnehmern beim Gespräch nicht als störend empfunden wird.
• Die in 1 dargestellte Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik weist folgende Nachteile auf. Über den Mikrocontrollerinterfacebus, der die digitalen Signalprozessoren DSP mit dem Netzwerkprozessor verbindet, werden sowohl die Signalisierungsdaten von Telefonverbindungen zwischen den Telefonendgeräten als auch die Sprachdaten der bereits aufgebauten Telefonverbindungen übertragen. Je höher die Anzahl der auf einer Teilnehmeranschlusskarte integrierbaren Sprachsignalprozessoren (DSP) und der daran angeschlossenen Teilnehmeranschlussports ist, desto geringer sind die Hardwarekosten pro Teilnehmer, da der Netzwerkprozessor und das Netzwerkprozessorinterface sowie weitere integrierte Schaltungen auf der Teilnehmeranschlusskarte, wie SDRAM, Flash-Memory, PowerIC, unabhängig von der Anzahl der vorgesehenen Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte anzubringen sind. Mit zunehmender Anzahl von Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte nimmt die Datendurchsatzrate auf dem Mikrocontrollerinterfacebus stark zu, da über den Mikrocontrollerinterfacebus sowohl die Signalisierungsdaten für aufzubauende Telefonverbindungen als auch die Sprachdaten für bereits aufgebaute Telefonverbindungen zwischen den digitalen Signalprozessoren und dem Netzwerkprozessor ausgetauscht werden. Der Mikrocontrollerinterfacebus bildet daher einen Flaschenhals, der die Anzahl der auf einer Teilnehmeranschlusskarte vorsehbaren Teilnehmeranschlussports stark limitiert.
• 4 dient zur Erläuterung dieser Problematik. Die Datendurchsatzrate (DS) und die zeitliche Verzögerung (V) bzw. das zeitliche Delay sind schematisch in Abhängigkeit von der Anzahl der auf der Teilnehmeranschlusskarte vorgesehenen Teilnehmeranschlussports aufgetragen. Die maximale Daten durchsatzrate (DS_max) wird durch die Busbreite des Mikrocontrollerinterfacebusses, durch die Bustaktfrequenz und durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Netzwerkprozessors vorgegeben. Die maximale zulässige zeitliche Verzögerung (V_max) ergibt sich aus der Echtzeitbedingung eines Telefongesprächs und entspricht in etwa der Länge eines Voice over IP-Datenpakets, typischerweise zwischen 5 und 30 ms. Mit zunehmender Anzahl aktiver Teilnehmeranschlussports nimmt der Datendurchsatz DS und die zeitliche Verzögerung (V) zu, wie in 4 dargestellt. Die zeitliche Verzögerung erreicht dabei relativ bald die zulässige maximale Verzögerungszeit V_max und limitiert somit die Anzahl der maximal zulässigen Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte. Wird die Verzögerungszeit V_max überschritten, führt dies zu einem Datenverlust, da der Netzwerkprozessor nicht innerhalb der zulässigen maximalen Verzögerungszeit durch das Voice over IP-Datenpaket an den anderen Teilnehmer liefert bzw. von diesem abholt. Aufgrund der stark limitierten Anzahl von zulässigen Teilnehmeranschlussports auf der Teilnehmeranschlusskarte steigen die Kosten für den Netzanschluss pro Teilnehmer.
• Ein weiterer Nachteil der in 1 dargestellten Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik besteht darin, dass keine Trennung zwischen den Steuersignalen zum Aufbau einer Datenverbindung und dem eigentlichen Datenfluss erfolgt. Hierdurch ist die Software für den Netzwerkprozessor relativ kompliziert und es lassen sich kaum deterministische Vorhersagen treffen. Der Netzwerkprozessor ist aufgrund der vielen Stellung von Signalisierungs- und Sprachdaten nur technisch aufwendig realisierbar. Dabei ist für die Erkennung, ob es sich bei den Daten um Sprachdaten oder Signalisierungsdaten handelt, eine bestimmte Erkennungszeit notwendig, die insgesamt die Signalverzögerungszeit erhöht.
• Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarten nach dem Stand der Technik ergibt sich aus 5.
• Bei einem modularen Aufbau der Teilnehmeranschlusskarte in mehrere Teilnehmermodule und ein Netzwerkmodul ist kein Austausch eines Teilnehmermoduls im laufenden Betrieb möglich. Die Teilnehmermodule sind mittels Stecker (ST) über einen gemeinsamen Mikrocontrollerinterfacebus an den Netzwerkprozessor angeschlossen. Das Ein- oder Ausstecken eines Teilnehmermoduls an den Mikroprozessorinterfacebus im laufenden Betrieb ist nicht möglich, d. h. es besteht keine Hot Plug-Fähigkeit.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen auf einer Teilnehmeranschlusskarte zu schaffen, bei der die Anzahl der zusätzlichen Teilnehmeranschlussports maximiert wird, ohne eine vorgegebene zulässige maximale Verzögerungszeit bei der Sprachdatenübertragung zu überschreiten.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen (SDP) zwischen mindestens einem Sprachsignalprozessor (DSP) und einem Netzwerkprozessor über einen Sprachdatenbus in Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweisen, wobei die Sprachdatenpakete (SDP) eines Sprachsignalprozessors (DSP) in bestimmten für den jeweiligen Sprachsignalprozessor vorgesehenen Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus zerlegt übertragen werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anzahl (N_i) der für einen bestimmten Sprachsignalprozessor (DSP) innerhalb eines Zeitmultiplex-Datenrahmens vorgesehenen Zeitschlitzes (TS) konfigurierbar.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in jedem Zeitschlitz (TS) eine vorgegebene Anzahl von Datenbytes übertragen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst jedes Sprachdatenpaket (SDP) ein Startflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketbeginns, Sprachdatenpaketverwaltungsdaten (Header), Sprachsignaldaten und ein Endeflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketendes.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden zwischen dem Sprachsignalprozessor (DSP) und mindestens einem daran angeschlossenen Teilnehmerport Sprachsignaldaten übertragen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Sprachsignaldaten in einem zugehörigen Teilnehmerport-Zwischenspeicher des Sprachsignalprozessors (DSP) zwischengespeichert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwischengespeicherten Sprachsignaldaten eines Teilnehmerports durch den Sprachsignalprozessor (DSP) verarbeitet.
• Die von einem Teilnehmerport empfangenen und verarbeiteten Sprachsignaldaten werden durch den Sprachsignalprozessor (DSP) vorzugsweise zu Sprachdatenpaketen (SDP) verpackt und diese Sprachdatenpakete (SDP) werden über den Sprachdatenbus in den für den Sprachsignalprozessor (DSP) vorgesehenen Zeitschlitzen (TS) an den Netzwerkprozessor zerlegt übertragen.
• Die in dem für den Signalprozessor (DSP) zugehörigen Zeitschlitzen (TS) zerlegt übertragenen Sprachsignaldaten werden vorzugsweise in dem Netzwerkprozessor zu Sprachdatenpaketen (SDP) wieder zusammengesetzt.
• Die für den Teilnehmerport eines Sprachsignalprozessors (DSP) bestimmten Sprachdatenpakete (SDP) werden von dem Netzwerkprozessor vorzugsweise in den zu dem jeweiligen Sprachsignalprozessor (DSP) zugehörigen Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus an den Sprachsignalprozessor (DSP) zerlegt übertragen.
• Die an einen Sprachsignalprozessor (DSP) mit zugehörigen Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus zerlegt übertragenen Sprachsignaldaten sind vorzugsweise in dem jeweiligen Sprachsignalprozessor (DSP) zu Sprachdatenpaketen (SDP) wieder zusammengesetzt.
• Bei dem Sprachdatenbus handelt es sich bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform um einen PCM-Bus.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder Sprachsignalprozessor mittels einer zugehörigen PCM-Treiberschaltung an den PCM-Bus angeschlossen.
• Die Erfindung schafft ferner eine Teilnehmeranschlusskarte mit den im Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen.
• Die Erfindung schafft eine Teilnehmeranschlusskarte zum Anschluss von Teilnehmerendgeräten an ein Datennetzwerk mit einem Netzwerkprozessor, der mittels eines Netzwerkinterfaces an das Datennetzwerk angeschlossen ist,
  mindestens einem Sprachsignalprozessor (DSP) zur Sprachsignalverarbeitung,
  wobei jeder Sprachsignalprozessor (DSP) über Teilnehmerports an die Teilnehmerendgeräte anschließbar ist,
  einem zwischen dem Netzwerkprozessor und dem Sprachsignalprozessor vorgesehenen Steuerbus über den Steuersignale zum Aufbau von Telefonverbindungen zwischen Teilnehmerendgeräten übertragbar sind, und mit
  einem Sprachdatenbus, der zwischen dem Netzwerkprozessor und den Sprachsignalprozessoren (DSP) vorgesehen ist, zur Übertragung von Sprachdatenpaketen (SDP),
  wobei die Sprachdatenpakete (SDP) in Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweisen, zerlegt übertragen werden, und
  wobei für jeden Sprachsignalprozessor (DSP) bestimmte Zeitschlitze innerhalb eines Zeitmultiplex-Datenrahmens vorgesehen sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sprachdatenbus ein PCM-Datenbus.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Sprachsignalprozessoren (DSP) über einen PCM-Treiber an dem PCM-Datenbus angeschlossen.
• Dies bietet den besonderen Vorteil, dass die erfindungsgemäße Teilnehmeranschlusskarte modular aufgebaut werden kann und die Teilnehmermodule im laufenden Betrieb austauschbar sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Teilnehmerport eine SLIC-Schaltung zum Anschluss eines Telefonendgeräts auf.
• Der Teilnehmerport weist vorzugsweise einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Sprachsignals in Sprachdaten und einen Digital/Analog-Wandler zur Umwandlung von Sprachdaten in ein analoges Sprachsignal auf.
• Bei dem Datennetzwerk handelt es sich vorzugsweise um das Internet.
• Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen und der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskar te zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
• Es zeigen:
• 1 eine Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik;
• 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer Telefonverbindung einer herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarte;
• 3 die Datenstruktur eines Voice over IP-Datenpakets nach dem Stand der Technik;
• 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Nachteile von herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarten;
• 5 eine modular aufgebaute Teilnehmeranschlusskarte nach dem Stand der Technik;
• 6 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte;
• 7 einen Ausschnitt von einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte;
• 8 die Datenstruktur eines Sprachdatenpakets gemäß der Erfindung;
• 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen, wie es bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte eingesetzt wird.
• 10a, 10b zeigen Ablaufdiagramme der Sprachdatenpaketübertragung von einem DSP-Prozessor an den Netzwerkprozessor gemäß der Erfindung.
• 11a, 11b zeigen ein Ablaufdiagramm der Sprachdatenpaketübertragung von dem Netzwerkprozessor zu einem DSP-Prozessor gemäß der Erfindung.
• 6 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 zum Anschluss von Teilnehmerendgeräten an ein Datennetzwerk 2. Bei dem Datennetzwerk 2 handelt es sich vorzugsweise um das Internet. Die Teilnehmeranschlusskarte 1 weist einen Netzwerkprozessor 3 auf, der über ein Netzwerkinterface 4 an das Datennetzwerk 2 angeschlossen ist. Das Netzwerkinterface bzw. das Backplane-Interface 4 dient zum Austausch von Ethernet- bzw. Utopia-Datenpaketen mit dem Datennetzwerk 2.
• Die erfindungsgemäße Teilnehmeranschlusskarte 1 ist bei der in 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform modular aufgebaut. Dabei umfasst die Teilnehmeranschlusskarte 1 ein Netzwerkmodul 5 und mehrere Teilnehmermodule 6-1, 6-2. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel sind lediglich zwei Teilnehmermodule 6-1, 6-2 dargestellt. Die Anzahl der Teilnehmermodule 6-i ist bei alternativen Ausführungsformen höher. Das Netzwerkmodul 5 und die Teilnehmermodule 6-i sind zusammen eine Teilnehmeranschlusskarte 1.
• In jedem Teilnehmermodul 6-i ist ein Sprachsignalprozessor 7-i zur Sprachsignalverarbeitung vorgesehen. Der Netzwerkprozessor 3, der sich auf dem Netzwerkmodul 5 befindet ist über einen gemeinsamen Steuerbus 8 mit allen Sprachsignalprozessoren 7-i der Teilnehmeranschlusskarte 1 verbunden. Jedes Teilnehmermodul 6-1 weist eine erste Steckverbindung 9-1 zum Anschluss an den gemeinsamen Steuerbus 8 auf. Darüber hinaus ist der Netzwerkprozessor 3 bei der erfindungs gemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 über einen separaten Sprachdatenbus 10 an alle Sprachsignalprozessoren 7-i über Steckverbindungen 11-i angeschlossen. Zwischen dem jeweiligen Sprachsignalprozessor 7-i und der zugehörigen Steckverbindung 11-i eines Teilnehmermoduls 6-i ist vorzugsweise eine Treiberschaltung 12-i vorgesehen. Bei dem Sprachdatenbus 10 handelt es sich vorzugsweise um einen PCM-Datenbus. Die Treiberschaltung 12-i ist vorzugsweise ein PCM-Datentreiber.
• Die Sprachsignalprozessoren 7-i sind ihrerseits über mehrere parallel vorgesehene Teilnehmerports 13-i an Telefonendgeräte 14-i anschließbar. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel wird der Sprachsignalprozessor 7-1 des ersten Teilnehmermoduls 6-1 an K1 Teilnehmerendgeräte angeschlossen und der Sprachsignalprozessor 7-2 des zweiten Teilnehmermoduls 6-2 an K2 Teilnehmerendgeräte. Jedes Teilnehmerport 13 enthält eine SLIC-Schaltung zum Anschluss eines Telefonendgeräts. Darüber hinaus weist jedes Teilnehmerport 13 einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Sprachsignals in Sprachdaten und einen Digital/Analog-Wandler zur Umwandlung von Sprachdaten in ein analoges Sprachsignal auf. Die von einem Teilnehmerendgerät 14 über die SLIC-Schaltung empfangenen Sprachdaten werden von dem Analog/Digital-Wandler des Teilnehmerports 13 zu Sprachdaten umgewandelt und an den zugehörigen digitalen Signalprozessor 7 abgegeben. Umgekehrt werden die von dem digitalen Signalprozessor 7 empfangenen Sprachdaten durch den Digital/Analog-Wandler des Teilnehmerports 13 in ein Sprachsignal umgewandelt und über die SLIC-Schaltung an das analoge Teilnehmerendgerät 14 abgegeben.
• Bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 sind die Sprachsignalprozessoren 7-i über zwei getrennte Busse mit dem Netzwerkprozessor 3 verbunden. Dabei ist der Steuerbus 8 zur Übertragung von Steuerdaten vorgesehen, die dem Aufbau von Telefonverbindungen zwischen Teilnehmerendgeräten dienen. Diese Steuer- bzw. Signalisierungsdaten werden bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 separat von den Sprachdaten auf dem Steuerbus 8 übertragen.
• Für die Übertragung der Sprachdatenpakete (SDP) zwischen dem Netzwerkprozessor 3 und den Sprachsignalprozessoren 7-i ist erfindungsgemäß ein eigenständiger separater Sprachdatenbus 10 vorgesehen. Der Sprachdatenbus 10 ist vorzugsweise ein PCM-Datenbus und verbindet ein PCM-Interface des Netzwerkprozessors 3 mit den PCM-Treiberschaltungen 12-i der verschiedenen Teilnehmermodule 6-i über die Steckverbindungen 11-i.
• Durch die Trennung der Signalisierungs- bzw. Steuerdaten von den Sprachdaten ist es möglich, die Anzahl der aktiven Teilnehmerports 13 innerhalb einer Teilnehmeranschlusskarte 1 zu erhöhen, ohne dass die zulässige maximale Verzögerungszeit V_max überschritten wird. Der PCM-Datenbus 10 umfasst vier Leitungen, nämlich eine FCS-Leitung, eine Taktleitung (CLK), eine Dateneingabeleitung (D_in) zur Übertragung von Sprachdaten ausgehend von dem Netzwerkprozessor 3 stromabwärts (downstream) zu den Sprachsignalprozessoren 7-i und eine Datenausgabeleitung (D_out) zur Übertragung von Daten, ausgehend von den digitalen Signalprozessoren 7-i stromaufwärts (upstream) hin zu dem Netzwerkprozessor 3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das ESC-Signal eine Taktfrequenz von 8 kHz auf. Auf den Datenübertragungsleitungen des PCM-Busses 10 (D_in, D_out) werden dabei vorzugsweise die Daten in Zeitschlitzen (TS) (Time Slots) von jeweils 8 Bit mit einer Datenübertragungsrate von 64 Kbit pro Sekunde zwischen dem Netzwerkprozessor 3 und den digitalen Signalprozessoren 7-i ausgetauscht. Der Steuerbus 8 bzw. das Mikrocontrollerinterface 8 ist entweder seriell oder parallel aufgebaut. Bei einer bevorzugten seriellen Implementierung umfasst der Steuerbus 8 lediglich drei oder vier Steuerleitungen.
• 7 zeigt einen Teil der Teilnehmeranschlusskarte 1 gemäß der Erfindung. Der Netzwerkprozessor 3 ist an M Sprach signalprozessoren 7 angeschlossen, die jeweils mehrere Teilnehmerports aufweisen. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel weist der erste Signalprozessor 7-1 N1 Teilnehmerports, der zweite Signalprozessor 7-2 N2 Teilnehmerports und der dritte Signalprozessor N_M Teilnehmerports auf.
• 8 zeigt das Datenformat eines Sprachdatenpakets (SDP), welches zwischen den Sprachsignalprozessoren 7-i und dem Netzwerkprozessor 3 über den Sprachdatenbus 10 ausgetauscht werden. Das Sprachdatenpaket (SDP) weist bei der in 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein Startflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketbeginns, Kopfdaten (Header), die eigentlichen Sprachdaten als Payload und ein Endeflag zur Anzeige des Endes des Sprachdatenpakets auf. Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform enthalten die Kopfdaten die Portnummer des Teilnehmerports, von dem das Sprachdatenpaket (SDP) stammt bzw. für welches das Sprachdatenpaket (SDP) bestimmt ist.
• Bei dem in 8 dargestellten Beispiel umfassen das Startflag, die Kopfdaten und das Endeflag jeweils 1 Byte. Bei alternativen Ausführungsformen umfassen die Kopfdaten weitere Verwaltungsdaten für das Sprachdatenpaket (SDP). Bei alternativen Ausführungsformen besteht das Startflag und das Endeflag aus einer beliebigen Anzahl von Bits. Bei alternativen Ausführungsformen können die Kopfdaten dementsprechend erweitert werden, dass mehrere DSPs auf die gleichen Zeitschlitze über einen Buszugriff und Priorisierungsmöglichkeiten zugreifen können. Der Umfang bzw. die Menge der in einem Sprachdatenpaket (SDP) als Payload verpackten Sprachdaten ist variabel. Die Länge des Sprachdatenpakets (SDP) insgesamt darf jedoch nicht zu groß sein, damit keine zu hohen zeitlichen Verzögerungen auftreten, die sich störend auf das Telefongespräch auswirken. Bei dem in 8 dargestellten Beispiel werden vier Bytes an Sprachdaten in dem Sprachdatenpaket über den Sprachdatenbus 10 übertragen.
• Bei der erfindungsgemäßen Teilnehmeranschlusskarte 1 werden die Sprachdatenpakete im Time Devision Multiplex (TDM)-Zeitrahmen übertragen, wie man beispielsweise aus 9 erkennen kann. Ein TDM-Rahmen umfasst N_TS Zeitschlitze, wobei jeder Zeitschlitz TS eine bestimmte Anzahl von Bits umfasst, beispielsweise 8 Bit bzw. 16 Bit. Die Anzahl N_TS der in einem TDM-Zeitraumen vorgesehenen Zeitschlitze TS ist konfigurierbar und beträgt beispielsweise N_TS = 64. Jedem Signalprozessor 7 bzw. jedem DSP 7 werden bestimmte Zeitschlitze TS innerhalb des TDM-Zeitrahmens zur Datenübertragung zugewiesen. Die Anzahl und die Platzierung der Zeitschlitze TS, die für einen DSP-Prozessor 7-i innerhalb des TDM-Rahmens zugewiesen bzw. vorgesehen wird, ist ebenfalls konfigurierbar. Bei dem in 9 dargestellten Beispiel sind dem ersten Signalprozessor 7-1 N1 Zeitschlitze, dem zweiten Signalprozessor 7-2 N2 Zeitschlitze TS und einem dritten Signalprozessor 7-3 N3 zugewiesen. Die Anzahl der für jeden Signalprozessor 7-i vorgesehenen Zeitschlitze ist frei konfigurierbar. Auch die Lage der Zeitschlitzes TS, die innerhalb eines TDM-Rahmens für einen Signalprozessor 7-i vorgesehen sind, ist konfigurierbar. Der TDM-Rahmen umfasst gegebenenfalls auch nicht zugewiesene Zeitschlitze TS, die beim Anstecken eines Teilnehmermoduls 6-i an das Netzwerkmodul 5 dem neuen Signalprozessor 7-i zugewiesen werden können.
• Das in 8 dargestellte Sprachdatenpaket (SDP) wird bei dem dargestellten Beispiel in Zeitschlitzen TS, die jeweils 1 Byte umfassen, über den Sprachdatenbus 10 übertragen. Stammt das Sprachdatenpaket SDP von dem ersten Signalprozessor 7-1, erfolgt die Übertragung des Startflags, der Port-Nummer und des ersten Bytes der Sprachdaten innerhalb des ersten TDM-Zeitrahmens 1, in den Zeitschlitzen TS₀, TS₁, TS₂, d. h. in drei dem Signalprozessor 7-1 zugewiesenen Zeitschlitzen TS. In dem TDM-Zeitrahmen 2 werden dann drei weitere Sprachdatenbytes in den entsprechenden Zeitschlitzen TS₀, TS₁, TS₂ übertragen. Das Endeflag des 7 Byte umfassenden Sprachdatenpakets (SDP) wird schließlich im TDM-Zeitrahmen 3 im Zeitschlitz TS₀ übertragen.
• Die digitalen Signalprozessoren 7-1 setzen die Sprachdatenpakete SDP aus dem von dem Analog/Digital-Wandler empfangenen Sprachdaten eines Ports 13 zusammen, indem sie ein Startflag, das Endeflag und die Teilnehmerportnummer den zwischengespeicherten Sprachdaten hinzufügen. Die derart generierten Sprachdatenpakete (SDP) werden von den Sprachsignalprozessoren über den Sprachdatenbus 15 stromaufwärts (upstream) an den Netzwerkprozessor 3 übertragen.
• Umgekehrt generiert der Netzwerkprozessor 3 die zu übertragenden Sprachdatenpakete (SDP) aus den über das Netzwerkinterface 4 erhaltenen Voice over IP-Datenpaketen, wie es in 3 dargestellt ist.
• Da die Sprachdaten in Sprachdatenpaketen separat von den Signalisierungsdaten übertragen werden, wird die Buslast auf dem Signalisierungsdatenbus im Vergleich zu herkömmlichen Teilnehmeranschlusskarten 1 erheblich reduziert, so dass die Anzahl der auf einer Teilnehmeranschlusskarte 1 anbringbaren Teilnehmerports erhöht werden kann, ohne zulässige maximale Verzögerungszeit V_max zu verletzen.

1

Teilnehmeranschlusskarte

2

Datennetzwerk

3

Netzwerkprozessor

4

Interface

5

Netzwerkmodul

6

Teilnehmermodul

7

Digitaler Signalprozessor

8

Steuerbus

9

Stecker

10

Sprachdatenbus

11

Stecker

12

Treiber

13

Slic

14

Telefon

Claims (20)

1. Verfahren zur Datenübertragung von Sprachdatenpaketen (SDP) zwischen mindestens einem Sprachsignalprozessor (7-i) und einem Netzwerkprozessor (3) über einen Sprachdatenbus (10) in Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweisen, wobei die Sprachdatenpakete (SDP) eines Sprachsignalprozessors (7-i) in bestimmten für den jeweiligen Sprachsignalprozessor (7-i) konfigurierten Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus (10) zerlegt übertragen werden, wobei Steuerdaten zum Aufbau von Telefonverbindungen separat von den Sprachdatenpaketen (SDP) über einen Steuerbus (8), der zwischen den Sprachsignalprozessoren (7-i) und den Netzwerkprozessor (3) vorgesehen ist, übertragen werden, wobei jedes Sprachdatenpaket (SDP) Sprachdatenpaket-Verwaltungsdaten und Sprachsignaldaten aufweist und wobei die Menge der in einem Sprachdatenpaket (SDP) als Payload verpackten Sprachsignaldaten variabel ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl, der für einen bestimmten Sprachsignalprozessor (7-i) innerhalb eines Zeitmultiplex-Datenrahmens vorgesehenen Zeitschlitze (TS), konfigurierbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zeitschlitz (TS) eine vorgegebene Anzahl von Datenbytes übertragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sprachdatenpaket (SDP) ein Startflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketbeginns, Sprachdatenpaket-Verwaltungsdaten, Sprachsignaldaten und ein Endeflag zur Anzeige des Sprachdatenpaketendes umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sprachsignalprozessor (7-i) und mindestens einem daran angeschlossenen Teilnehmer-Port (13) Sprachsignaldaten übertragen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprachsignaldaten eines Teilnehmer-Ports (13) in einem zugehörigen Teilnehmer-Port-Zwischenspeicher des Sprachsignalprozessors zwischengespeichert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischengespeicherten Sprachsignaldaten eines Teilnehmer-Ports (13) durch den Sprachsignalprozessor (7-i) verarbeitet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Teilnehmerport (13) empfangenen und verarbeiteten Sprachsignaldaten durch den Sprachsignalprozessor (7-i) in Sprachdatenpaketen (SDP) verpackt und diese über den Sprachdatenbus (15) in den zu den Sprachsignalprozessor (7-i) zugehörigen Zeitschlitzen (TS) an den Netzwerkprozessor (3) zerlegt übertragen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in den zu einem Sprachsignalprozessor (7-i) zugehörigen Zeitschlitzen (TS) zerlegt übertragenen Sprachsignaldaten in dem Netzwerkprozessor (3) zu Sprachdatenpaketen (SDP) des jeweiligen Sprachsignalprozessors (7-i) zusammengesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen Teilnehmer-Port (13) eines Sprachsignalprozessors (7-i) bestimmten Sprachdatenpakete (SDP) von dem Netzwerkprozessor (3) in den zu dem jeweiligen Sprachsignalprozessor (7-i) zugehörigen Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus (10) zerlegt übertragen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an einen Sprachsignalprozessor (7-i) in den zugehörigen Zeitschlitzen (TS) über den Sprachdatenbus (10) zerlegt übertragenen Sprachsignaldaten in dem jeweiligen Sprachsignalprozessor (7-i) zu Sprachdatenpaketen (SDP) zusammengesetzt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprachdatenbus (10) ein PCM-Bus ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sprachsignalprozessor (7-i) mittels einer zugehörigen PCM-Treiberschaltung (12-i) an den PCM-Bus angeschlossen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Sprachdatenpakete (SDP) in HDLC-Rahmen über den Sprachdatenbus übertragen werden.
15. Teilnehmer-Anschlusskarte zum Anschluss von Teilnehmer-Endgeräten (14) an ein Datennetzwerk (2) mit: a) einem Netzwerkprozessor (3), der mittels eines Netzwerkinterfaces (4) an das Datennetzwerk (2) angeschlossen ist; b) mindestens einem Sprachsignalprozessor (7-i) zur Sprachsignalverarbeitung, wobei jeder Sprachsignalprozessor (7-i) über Teilnehmerports (13) an die Teilnehmerendgeräte (14) anschließbar ist; c) einem zwischen dem Netzwerkprozessor (3) und dem Sprachsignalprozessor (7-i) vorgesehenen Steuerbus (8) über den Steuersignale zum Aufbau von Telefonverbindungen zwischen Teilnehmerendgeräten übertragbar sind; und mit d) einem Sprachdatenbus (10), der zwischen dem Netzwerkprozessor (3) und den Sprachsignalprozessoren (7-i) vorgesehen ist, zur Übertragung von Sprachdatenpaketen (SDP), wobei die Sprachdatenpakete (SDP) in Zeitmultiplex-Datenrahmen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweisen, zerlegt übertragen werden, und wobei für jeden Sprachsignalprozessor (7-i) bestimmte Zeitschlitze (TS) innerhalb eines Zeitmultiplex-Datenrahmens vorgesehen sind, wobei jedes Sprachdatenpaket (SDP) Sprachdatenpaket-Verwaltungsdaten und Sprachsignaldaten aufweist und wobei die Menge der in einem Sprachdatenpaket (SDP) als Payload verpackten Sprachsignaldaten variabel ist.
16. Teilnehmer-Anschlusskarte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprachdatenbus (10) ein PCM-Datenbus ist.
17. Teilnehmer-Anschlusskarte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprachsignalprozessor (7-i) über einen PCM-Treiber (12) an den PCM-Datenbus (10) angeschlossen ist.
18. Teilnehmer-Anschlusskarte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilnehmer-Port (13) eine SUBSCRIBER-LINEINTERFACE CIRCUIT (SLIC)-Schaltung zum Anschluss eines Telefonendgeräts (14) aufweist.
19. Teilnehmer-Anschlusskarte nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilnehmer-Port (13) einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Sprachsignals in Sprachdaten und einen Digital/Analog-Wandler zur Umwandlung von Sprachdaten in ein analoges Sprachsignal aufweist.
20. Teilnehmer-Anschlusskarte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk (2) das Internet ist.