Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Daten
übertragung mittels einem Pulse-Code-Modulation-Verfahren (im
folgenden mit "PCM-Modulationsverfahren" abgekürzt) zwischen
einem analogen Modem und einer Datengegenstelle über mehrere
parallele Datenübertragungsverbindungen.
Obwohl das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf beliebige
Übertragungsverfahren von Daten zwischen einem Datenendgerät
und einer Datengegenstelle anwendbar ist, werden die vorlie
gende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in
bezug auf die Datenübertragung zwischen einem analogen Modem
und einer digitalen Gegenstelle, wobei diese als Einwählpunkt
mit der Funktion als Central Side Modem (CSM) ausgebildet
ist, erläutert.
Für verschiedene Informationsarten, wie Sprache, Text, Daten,
Bilder, gibt es verschiedene standardisierte Übermittlungs
dienste. Die für eine Kommunikation notwendigen Datenendgerä
tefunktionen werden in die Standardisierung mit einbezogen.
Ein Teilnehmer, der einen Telekommunikationsdienst benutzen
möchte, bedient ein Datenendgerät als Zugang zu dem Kommuni
kationsnetz. Ein Datenendgerät ist z. B. ein analoges Modem
als Zugang zum World Wide Web. Ein Datenendgerät dient entwe
der als Datenquelle oder als Datensenke. Vor allem, jedoch
nicht ausschließlich, sind beim Umgang mit dem Internet hohe
Übertragungsraten erwünscht. So stellt bei einem analogen Mo
dem, welches mit Hilfe eines analogen Telefonanschlusses mit
dem Telefonnetz verbunden ist, die herkömmliche maximale
Übertragungsrate von 64 kBit/s eine hohe Einschränkung dar.
Denn ein Nutzkanal in einer Telefonleitung stellt lediglich
im Telefonnetz eine Übertragungsrate mit der theoretischen
Grenze von 64 kBit/s zur Verfügung und ein übliches analoges
Modem unterstützt lediglich einen Kanal bzw. eine Datenüber
tragungsverbindung. Aus diesem Grunde finden einige Verfahren
Anwendung, mit deren Hilfe höhere Übertragungsraten als
64 kBit/s erzielbar sind.
Eine Möglichkeit, die Übertragungsrate zu erhöhen, besteht
darin, mehrere parallele Datenübertragungsleitungen zu ver
wenden. Hierzu müssen allerdings z. B. in einem Haushalt meh
rere Anschlüsse, der Anzahl der gewünschten Datenübertra
gungsleitungen entsprechend, gelegt werden. Dies stellt ver
ständlicherweise einen zu hohen Kostenfaktor und ebenso einen
zu hohen Arbeitsaufwand dar.
Im Stand der Technik finden sich weitere Ansätze zur Übertra
gung von höheren Übertragungsraten als 64 kBit/s. Diese sind
unter dem Oberbegriff xDSL (x Digital Subscriber Line, wie
z. B. ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), HDSL (High
Bit Rate Digital Subscriber Line), ISDN (Integrated Services
Digital Network) usw.) zusammengefaßt.
Dabei wird entweder ein Basisbandverfahren mit einer hohen
Bandbreite und geringen Modulationsanforderungen wie z. B.
beim ISDN verwendet. ISDN ist ein weltweit verbreitetes digi
tales Nachrichtensystem ist, bei dem analoge Signale in einem
Systemeingang analogdigital gewandelt werden und am Syste
mausgang die Rückwandlung in den analogen Bereich erfolgt.
Oder es wird der Frequenzbereich über 25 kHz mit einem Mehr
frequenzverfahren für die Datenübertragung genutzt.
Die Datenübertragung in digitalisierten Systemen wird vor
zugsweise mittels einem PCM-Modulationsverfahren ausgeführt.
Das PCM-Modulationsverfahren bezeichnet ein Verfahren, bei
dem die menschliche Stimme mit einer Frequenzbreite von 4 kHz
gemäß dem Shannonschen Abtasttheorem mit 8 kHz abgetastet
wird. Die 8000 Abtastwerte pro Sekunde werden zu je 8 Bit co
diert. Dies führt zu einer Sprachbitrate von 64 kBit/s, wie
sie auf den Nutzkanälen des ISDN-Nachrichtenübertragungs
systems verwendet wird. PCM-Systeme werden in Digitaltechnik
aufgebaut und betrieben. Sie bieten eine höhere Übertragungs
güte gegenüber der Analogtechnik. Die Signalübertragung er
folgt, indem auf der Sendeseite die ankommenden Analogsignale
mit der Abtastfrequenz von 8 kHz abgetastet, quantisiert und
einem Codierer zugeführt werden. Der Codierer bildet für die
aufeinanderfolgenden abgetasteten Amplitudenwerte die zugehö
rigen Codewörter, die vom Sende- zum Empfangsort übertragen
werden. Am Empfangsort werden die übertragenen Signale deco
diert und in ein pulsamplituden-moduliertes Signal überführt
und demoduliert.
Eine Coder-/Decoderschaltung (Codec-Schaltung) ist nun eine
solche Geräteeinheit, die PCM-Codierung in abgehender und
PCM-Codierung in ankommender Richtung durchführt.
Modems sind Geräte zur Übertragung von Datensignalen über
Fernsprechkanäle mittels Modulation.
Die oben erwähnten Verfahren zur Übertragung von Daten mit
einer höheren Übertragungsrate als 64 kBit/s nach dem Stand
der Technik weisen jedoch alle den Nachteil auf, daß sie eine
neue "Infrastruktur" benötigen, d. h. daß sie neue Anforderun
gen und Voraussetzungen an das Datenübertragungsnetz stellen.
Dies ist z. B. beim ISDN-Verfahren eine Unterstützung der Au
ßenband-Signalisierung in allen Vermittlungsstellen, damit
die übertragenen Daten mit einer Übertragungsrate von
64 kBit/s transparent durch das gesamte Datenübertragungsnetz
gesendet werden können. Ferner ist z. B. beim ADSL-Verfahren
eine Bereitstellung einer parallelen Netzstruktur zur Über
tragung von Internet-Protokoll-(IP-)Paketen bis zum Ende der
Teilnehmer-Datenübertragungsleitung notwendig, damit neben
der klassischen Datenübertragungsvermittlung zusätzlich ein
Datennetz parallel zur Datenübertragungsvermittlung aufgebaut
wird. Außerdem besitzen die oben genannten Ansätze den Nach
teil, daß sie eine bestimmte Datenübertragungsrate besitzen
und sich diese den Anforderungen, die ein Benutzer je nach
Anwendungsbereich an die Übertragungsrate stellt, nicht an
passen kann, da die Abtastfrequenz von 8 kHz nicht variabel
ist. So finden auch bisher die Leitungseigenschaften keine
Berücksichtigung. Als nachteilhaft bei den obigen bekannten
Ansätzen hat sich also die Tatsache herausgestellt, daß das
Erfordernis einer neuen "Infrastruktur" einen hohen Kosten-
und Arbeitsaufwand in sich birgt, daß die Datenrate aufgrund
der konstanten Abtastrate der entsprechenden Bauelemente
nicht adaptiv ist und daß die Leitungssituation nicht mitbe
rücksichtigt wird.
In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun
de, ein Verfahren zur Übertragung von Daten mit einer Daten
übertragungsrate höher als 64 kBit/s zu liefern, bei dem nur
eine Datenübertragungsleitung mit einem Datenübertragungsan
schluß genutzt wird, bei dem die Datenübertragung auf die
existierende Situation des Datenübertragungsnetzes angepaßt
wird, um so ohne einer Änderung der bestehenden Infrastruktur
eine vorbestimmte Datenübertragungsrate über einen analogen
Datenübertragungsanschluß zu erreichen, bei dem die Daten
übertragungsrate adaptiv ist und bei dem die Leitungssituati
on berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs
1.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht
darin, eine Datenübertragung zwischen einem analogen Modem
und einer Datengegenstelle, wobei die Daten mittels eines
PCM-Modulationsverfahrens vom analogen Modem mit variabler
Abtastrate größer gleich 8 kHz über eine analoge Datenüber
tragungsleitung an eine Teilnehmeranschlußeinrichtung, die
eine Codeceinrichtung mit entsprechend variabler Abtastrate
aufweist, übertragbar sind; und von der Teilnehmeranschluß
einrichtung mindestens zwei Datenübertragungsverbindungen zur
Datengegenstelle parallel aufbaubar sind; mit folgenden
Schritten:
Feststellen der Datenübertragungs-Leitungseigenschaften der
Datenübertragungsleitung beim Verbindungsaufbau; Feststellen
der maximal möglichen Anzahl an Datensymbolen, welche pro Da
tenübertragungsverbindung übertragbar sind; und Aufbauen ei
ner bestimmten für eine vorbestimmte Datenübertragungsrate
notwendigen Anzahl an geschalteten Datenübertragungsverbin
dungen in Abhängigkeit von der Datenübertragungs-Leitungs
eigenschaften und von der festgestellten maximal möglichen
Anzahl an übertragbaren Datensymbolen pro Datenübertragungs
verbindung zur Herstellung einer höheren Datenübertragungsra
te als 64 kBit/s zwischen dem analogen Modem und der Datenge
genstelle. Somit kann ohne jegliche Veränderung des existie
renden Datenübertragungsnetzes die Datenübertragungsrate mit
tels einer analogen Datenübertragungsleitung gegenüber den
bisherigen 64 kBit/s erhöht und entsprechend der Situation
der Datenübertragungsleitung und den Anforderungen des Benut
zers angepaßt werden, da eine Erweiterung des Frequenzbandes
durch die Änderung der Abtastrate erzielbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Datengegenstel
le vorzugsweise als digitales Modem ausgebildet. Dies kann in
der digitalen Gegenstelle z. B. ein Central Side Modem eines
Internetproviders sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung baut die Teil
nehmeranschlußeinrichtung entsprechend der möglichen Band
breite der Datenübertragungsleitung die für eine vorbestimmte
Datenübertragungsrate notwendigen Datenübertragungsverbin
dungen auf. Die Leitungseigenschaften werden bestimmt und
mittels der Teilnehmeranschlußeinrichtung werden so viele Da
tenübertragungsverbindungen aufgebaut, bis diese die benötig
te Datenübertragungsrate liefern.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt für jede Daten
übertragungsverbindung jeweils eine Umwandlung der den zu
übertragenden Symbolen zugeordneten Amplitudenwerten, wobei
eine Matrix mit den Amplitudenwerten als Matrixelemente in
eine Umsetzungstabelle in Form einer aufeinanderfolgenden
Reihenauflistung zur Erhöhung der jeweils maximal möglichen
Anzahl an Datensymbolen umwandelbar ist, welche pro Daten
übertragungsverbindung bei einer vorbestimmten Sendeleistung
der Datenübertragungsleitung übertragbar sind. Bestimmte Ele
mente im Datenübertragungsnetz, wie z. B. Dämpfungsglieder,
Echo-Canceller, RBS-Links usw., besitzen eine einschränkende
Wirkung bezüglich der Sendeleistung des Datenübertragungsnet
zes. Diese Elemente können somit ein Rauschen oder ähnliche
Störungen verursachen, wobei dadurch manchen zu übertragenden
Symbolen keine eindeutigen Amplitudenwerte zugeordnet werden
können. Um diese "Lücken" zu schließen, werden die den zu
übertragenden Symbolen zugeordneten Amplitudenwerte aus einer
Matrix in eine Reihenauflistung einer Umsetzungstabelle ge
schrieben. Dies bietet den Vorteil, daß die Abstände aufein
anderfolgender Amplitudenwerte gleich ist und eine bestimmte
Anzahl an Datensymbolen mit einer geringeren Sendeleistung
übertragbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die ein
zelnen Datenübertragungsverbindungen an eine Datenverarbei
tungseinrichtung, wie z. B. ein Personal Computer (PC), des
analogen Modems weiterleitbar. Somit kann der Benutzer z. B.
beim Surfen im World-Wide-Web auf eine höhere Datenübertra
gungsrate mit seinem PC zugreifen und so lästige Wartezeiten
beim Laden bestimmter Internet-Seiten bzw. beim Down-Loading
minimieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt eine Kompensa
tion von Empfangsfiltern und eine Taktrückgewinnung mittels
einer Taktrückgewinnungseinrichtung direkt in dem analogen
Modem, wobei das Taktsignal des analogen Modems auf das Takt
signal der Codeeinrichtung der Teilnehmeranschlußeinrichtung
synchronisierbar ist. Das Taktsignal muß somit nicht mit
übertragen werden, sondern das analoge Modem selbst wird syn
chron auf den Sample-Takt der Codeeinrichtung getaktet. Da
durch wird die zu übertragende Datenmenge reduziert und ein
synchrones Abtasten gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild der an der Datenübertragung ge
mäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung beteiligten Komponenten;
Fig. 2 eine Darstellung der Umschreibung der den zu über
tragenden Datensymbolen zugeordneten Amplitudenwer
te aus einer Matrix in eine Reihenauflistung gemäß
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Erhöhung der Datenübertragungsrate mittels ei
ner analogen Datenübertragungsleitung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der an dem Verfahren zur Da
tenübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen
den Erfindung beteiligten Komponenten.
Ein analoges Modem 3 ist bidirektional mittels einer DTE-
Interface-Schnittstelle 34 über eine Schnittstellenleitung
mit einem PC verbunden. So werden z. B. die vom Modem 3 an den
PC 35 übertragenen Daten mittels spezieller Soft- und Hard
ware auf einem Monitor graphisch dargestellt und liefern dem
Anwender eine verwertbare Darstellung der gewünschten Infor
mationen.
Auf der Modemseite werden einzelne Datenübertragungsverbin
dungen K1, K2, . . ., Kn zusammen an den PC 35 weitergeleitet.
Für die parallele Nutzung mehrerer Datenübertragungsverbin
dungen stehen eine Reihe von Verfahren (z. B.: Multilink PPP)
zur Verfügung.
Das analoge Modem 3 weist für jede aufgebaute Datenübertra
gungsverbindung jeweils eine Datencodier-/-decodierein
richtung 31 auf. Diese Datencodier-/-decodiereinrichtung ist
eine Schaltung, welche die Funktionen einer Datencodierungs-
und einer Datendecodierungs-Schalteinrichtung in sich ver
eint. Die Datencodier-/-decodiereinrichtung 31 führt dabei
eine PCM-Signalcodierung in Senderichtung und eine PCM-
Signaldecodierung in Empfangsrichtung aus.
Ferner weist das analoge Modem 3 eine Modulator-/Demodulator
schaltung 32 für eine höhere Frequenz als 8 kHz auf. Eine Mo
dulator-/Demodulatorschaltung ist eine Schaltung, welche die
Funktionen einer Modulator- und einer Demodulatorschaltein
richtung in sich vereint. Sie wird auch Modem-Schaltung ge
nannt. Die Modem-Schaltung führt dabei eine PCM-Modulation in
Senderichtung und eine PCM-Demodulation in Empfangsrichtung
aus.
Das analoge Modem 3 kann Signale im Frequenzband zwischen
0 kHz und einer oberen Grenzfrequenz übertragen, wobei über
25 kHz andere Übertragungstechniken eingreifen und interferie
ren. Außerdem unterstützt das analoge Modem 3 gleichzeitig
mehrere parallele Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . .,
Kn, wobei jede dieser Datenübertragungsverbindungen (logische
Kanäle) eine flexible und individuelle Datenübertragungsrate
bis zu 64 kBit/s aufweist.
Das analoge Modem 3 verfügt über eine Übertragungstechnik,
welche im definierten Frequenzband eine flexible Datenüber
tragungsrate ermöglicht.
Zusätzlich umfaßt das analoge Modem 3 noch eine Taktrückge
winnungseinrichtung 33. Dadurch kann das Modem 3 auf den va
riablen Sample-Takt der Datencodier-/-decodiereinrichtung 50
einer Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 synchronisieren und
durch eine Prekompensation dafür sorgen, daß auf der Teilneh
meranschlußeinrichtung 5 in der Vermittlungsstelle Sample-
Werte entstehen. Somit stellt sich das analoge Modem 3 auf
den variablen Sample-Takt der Datencodier-/-
decodiereinrichtung 50 der Teilnehmeranschlußeinrichtung 5
sowohl für die Sende- als auch für die Empfangsrichtung ein,
und das Taktsignal muß nicht mit übertragen werden. Ebenso
erfolgt im analogen Modem 3 die Kompensation der Empfangsfil
ter der Code-Schaltung. Auf der Teilnehmeranschlußeinrich
tung 5 wird somit keine Taktrückgewinnung durchgeführt, son
dern eine Taktsynchronisation erfolgt lediglich im analogen
Modem 3.
Das analoge Modem 3 ist über eine analoge Datenübertragungs
leitung 1 mit einem Datenübertragungssystem 2 verbunden.
Das Datenübertragungssystem 2 weist eine Teilnehmeran
schlusseinrichtung 5 mit einer sogenannte SLIC-Schaltung 54
(SLIC: Subscriber Line Interface Circuit) auf. Diese SLIC-
Schaltung 54 ist jeweils ein integrierter Halbleiterbaustein
zur digitalen Vermittlung, der die sogenannten BORSCHT-
Funktionen wahrnimmt. "BORSCHT" ist ein Kunstwort zur Um
schreibung der Funktionen einer Teilnehmerschaltung in einer
Vermittlungsstelle. Diese Funktionen bilden mit ihren An
fangsbuchstaben das Wort "BORSCHT". Die Funktionen sind im
einzelnen Zentralbatteriebetrieb (Battery Feed), Überspan
nungsschutz (Overvoltage Protection), Teilnehmerruf
(Ringing), Signalisierung (Signalling), PCM-Wandlung (Co
ding), Gabelschaltung (Hybride) und Testfunktionen (Testing).
Außerdem besitzt die Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 eine
Codeeinrichtung 50 mit einer variablen Abtastrate, so daß
insbesondere auch mit einer Frequenz f ≧ 8 kHz abgetastet wer
den kann, eine Modulator-/Demodulatorschaltung 51 zur Unter
stützung des Übertragungsverfahrens zwischen der Teilnehmer
anschlußeinrichtung 5 und dem analogen Modem 3 mit einer hö
heren Frequenz als 8 kHz und eine Auswähleinrichtung 55 zum
Auswählen einer bestimmten Anzahl n für eine vorbestimmte Da
tenübertragungsrate notwendigen Datenübertragungsverbindungen
K1, K2, . . ., Kn entsprechend der möglichen Bandbreite f der
Datenübertragungsleitung 1 in Abhängigkeit der festgestell
ten, maximal möglichen Anzahl der übertragbaren Datensymbole
Sxy.
Die Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 ist derart ausgebildet,
daß sie eigenständig beliebig viele Datenübertragungsverbin
dungen aufbauen kann und daß die Leitungseigenschaften dieser
n Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn ermittelbar
sind.
Zu jeder einzelnen Datenübertragungsverbindung K1, K2, . . ., Kn
gehört nun jeweils eine Umsetzungseinrichtung 52 zur Umwand
lung der den zu übertragenden Symbolen zugeordneten Amplitu
denwerte aus einer Matrix 53, wie in Fig. 2 dargestellt, mit
den Amplitudenwerten Axy als Matrixelemente, in eine Umset
zungstabelle 56 in Form einer aufeinanderfolgenden Reihenauf
listung vorgesehen.
Die n Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn sind zu
sammen an ein Datenübertragungsnetz 6 angeschlossen. Das Da
tenübertragungsnetz 6 weist u. a. verschiedene Störelemente,
wie z. B. Dämpfungsglieder, Echo-Canceller, RBS-Links usw.
auf, welche eine Einschränkung in der Sendeleistung des Da
tenübertragungsnetzes 6 bewirken.
Das Datenübertragungsnetz 6 wiederum ist über die n aufgebau
ten Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn, mit einer
Datengegenstelle 4 verbunden, wobei die Datengegenstelle 4
erfindungsgemäß als digitales Modem 4 ausgebildet ist. Dieses
stellt den Einwählpunkt z. B. eines Providers dar. Das digita
le Modem 4 besitzt ebenso jeweils eine Datencodier-/-deco
diereinrichtung 41 für jede einzelne aufgebaute Daten
übertragungsverbindung K1, K2, . . ., Kn mit den oben bereits
beschriebenen Funktionen einer solchen Datencodier-/-deco
diereinrichtung.
Weitere Anschlüsse an das digitale Modem 4 werden über eine
DTE-Interface-Schnittstelle realisiert.
Fig. 2 zeigt das Prinzip der Umwandlung der den zu übertra
genden Symbolen Sxy zugeordneten Amplitudenwerten Axy, wobei
die Umwandlung einer Matrix 53 mit den Amplitudenwerten Axy
als Matrixelemente in eine Umsetzungstabelle 56 in Form einer
aufeinanderfolgenden Reihenauflistung dargestellt ist.
Wie oben bereits erwähnt, wird in einer Datenübertragungsver
bindung Kx ein Sprachsignal mit einer Abtastfrequenz von
8 kHz abgetastet, da mit mindestens der doppelten Taktrate
der zu übertragenden Frequenz abgetastet werden muß, um eine
fehlerfreie Datenübertragung zu gewährleisten, und gemäß ih
rer Amplitude mit einem Binärcode codiert. So können laut
Standard 256 verschiedene Amplitudenwerte pro Datenkanal ma
ximal festgelegt werden. Mit diesem 8-Bit-Datenwert und einer
Abtastfrequenz von 8 kKz ergibt sich die maximale Datenüber
tragungsrate für PCM-Signale für eine Datenübertragungsver
bindung Kx von 64 kBit/s. Das höchstwertige Bit charakteri
siert das Vorzeichen, so daß 128 Amplitudenwerte Axy in der
Matrix 53 dargestellt sind.
Bestimmte Eigenschaften des Datenübertragungsnetzes 6, wie
z. B. Eigenschaften der Störelemente, wirken sich negativ auf
die Zuordnung von Amplitudenwerten Axy zu den zu übertragen
den Datensymbolen Sxy aus. Aufgrund dieser Störungen können
nicht alle PCM-Werte verwendet werden. Diese sind in der Ma
trix 53 mit einem Minus gekennzeichnet, im Gegensatz zu den
möglichen PCM-Werten, die eindeutig zugewiesen werden können,
welche durch ein Kreuz in der Matrix 53 gekennzeichnet sind.
Störelemente, wie z. B. Dämpfungsglieder, wirken sich aufgrund
gewisser Systematik vorzugsweise an einer bestimmten Spalte
wegen einer Rechenungenauigkeit aus. Diese Systematik ist in
der Matrix 53 durch die Spalten 6 und B dargestellt. Jedoch
können auch vereinzelte PCM-Werte zwischendrin aufgrund von
Störungen nicht zur Verfügung stehen, wie z. B. das Matrixele
ment A06.
Die Gesamtsendeleistung einer Datenübertragungsverbindung Kx
ist, wie bereits erwähnt, abhängig von ihren jeweiligen Ei
genschaften. Die Gesamtleistung der zu übertragenden Daten
symbole Sxy setzt sich aus der Summe der einzelnen Amplitu
denwerte Axy zusammen. Da nun nur eine begrenzte Sendelei
stung für die Datenübertragung zur Verfügung steht, ist die
Summe dieser Amplitudenwerte möglichst gering zu halten.
Da die Matrixelemente Axy in der Matrix 53 von links nach
rechts und von unten nach oben immer größere Amplitudenwerte
annehmen, empfiehlt es sich, eine Umwandlung der Matrix in
eine sogenannte Umsetzungstabelle 56 mittels einer Umset
zungseinrichtung 52 durchzuführen. Hierbei werden die durch
ein Minus gekennzeichneten PCM-Werte in der Matrix 53, welche
nicht verwendbar sind, bei der Übertragung in die Umsetzungs
tabelle 56 weggelassen. Somit ist die Gesamtleistung der zu
übertragenden Amplitudenwerte verringerbar, da Lücken in den
Amplitudenwerten entfernt sind und bei gleichbleibenden Ab
ständen zwischen den einzelnen Amplitudenwerten die Gesamt
summe der Amplitudenwerte verkleinert ist. Dies erreicht man
dadurch, daß z. B. dem Amplitudenwert A6e nicht erst der 111.
Wert zugeordnet ist, sondern aufgrund des Weglassens der
nicht übertragbaren PCM-Werte bereits der 94. Amplitudenwert.
Somit ist die Gesamtsumme der Amplitudenwerte verringert und
bei einer vorbestimmten Sendeleistung der Datenübertragungs
verbindung Kx eine Erhöhung der übertragbaren Datensymbole Sxy
möglich.
In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Ver
fahrens zur Erhöhung der Datenübertragungsrate gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In einem Schritt S1 erfolgt ein Verbindungsaufbau zwischen
dem analogen Modem 3 und dem digitalen Modem 4 zur Datenüber
tragung mit einer vorbestimmten Datenübertragungsrate.
Zwischen dem analogen Modem 3 und der Datengegenstelle 4 wird
ein Algorithmus vereinbart, mit dem die Nutzdaten auf PCM-
Daten konvertiert werden und wie diese PCM-Werte über das Da
tenübertragungsnetz 6 zur Teilnehmerschlußeinrichtung 5 ver
bunden werden. Solche Verfahren sind als ITU-T Standard V.91
bekannt.
Im Schritt S2 werden mittels der Teilnehmeranschlußeinrich
tung 5 Leitungseigenschaften der Datenübertragungsleitung 1
bestimmt. Diese Leitungssituation wird z. B. in der Starter
phase der Modemphase beim Verbindungsaufbau mittels Testsym
bolen getestet und die mögliche Bandbreite f der Leitung 1
ermittelt. Die Leitungsqualität hängt u. a. auch von der Lei
tungslänge ab.
Im Schritt S3 wird ferner mittels der Teilnehmeranschluß
einrichtung 5 in Abhängigkeit von der Leitungssituation fest
gestellt, was der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Datensymbolen für eine eindeutige Auseinanderkennung dieser
beiden Datensymbole betragen muß. Dadurch ist aufgrund der
Gesamtsendeleistung einer Datenübertragungsverbindung Kx und
dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenwerten
bestimmt, welche maximal mögliche Anzahl mmax an Datensymbolen
Sxy pro Datenübertragungsverbindung K1, K2, . . ., Kn übertrag
bar sind.
Im Schritt S4 werden zum Erreichen der vorbestimmten Daten
übertragungsrate aus dem Schritt S1 entsprechend viele Daten
übertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn mittels der Teilneh
meranschlußeinrichtung 5 zur Datengegenstelle 4 aufgebaut.
Diese Datenübertragungsverbindungen werden mit einem Wahlver
fahren über das Datenübertragungsnetz 6 aufgebaut und über
wenigstens eine Datenübertragungsleitung 1 an das digitale
Modem 4 vermittelt. Somit entscheidet die Teilnehmeran
schlusseinrichtung 5 letztendlich in Abhängigkeit von der
möglichen Bandbreite der Datenübertragungsleitung 1, wie vie
le 64 kBit/s-Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn für
die vorbestimmte Datenübertragungsrate notwendig und möglich
sind. Entsprechend dieser Anzahl werden nun n Datenüber
tragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn zum digitalen Modem 4
aufgebaut.
Selbstverständlich funktioniert die Datenübertragung zwischen
dem analogen Modem 3 und dem digitalen Modem 4 bidirektional
in einer Sende- und einer Empfangsrichtung.
Da die einzelnen Schritte analog verlaufen, wird im folgenden
eine Übertragung der Daten vom analogen Modem 3 zum digitalen
Modem 4 beschrieben.
Die zu übertragenden Daten werden im Schritt 5 im analogen
Modem 3 mittels der Datencodier-/-decodiereinrichtung 31 co
diert und durch ein Modulationsverfahren, welches PCM-Codes
verwendet, mittels der Modulator-/Demodulatorschaltung 32 für
die Datenübertragung moduliert. Der Datenstrom wird in der
Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 in PCM-Werte decodiert. Diese
PCM-Werte entsprechen in der Matrix 53 aus Fig. 2 den Matri
xelementen Axy.
Im folgenden Schritt S6 werden die PCM-Werte jeweils für jede
einzelne Datenübertragungsverbindung K1, K2, . . ., Kn aus der
Matrixschreibweise in die Reihendarstellung aus Fig. 2 umge
wandelt. Genauer gesagt, verwendet das analoge Modem Amplitu
denwerte für seine eigene Modulation, wobei diese Werte in
reine Amplitudenwerte umgesetzt werden. Diese Amplitudenwerte
werden über die analoge Leitung übertragen und in der Teil
nehmeranschlußeinrichtung 5 zurückgewonnen. Sie besitzen nun
dieselben Werte wie im analogen Modem. Danach erfolgt eine
Umsetzung der Amplitudenwerte in PCM-Werte, wobei jedem Am
plitudenwert genau ein PCM-Wert zugeordnet ist. Anschließend
erfolgt die Umwandlung der PCM-Werte aus der Matrix in die
Reihenauflistung der Umsetzungstabelle 56. Somit ist auch
hier jedem Element der Reihenauflistung genau ein Amplituden
wert zugeordnet, jedoch sind die nicht eindeutigen PCM-Werte
bereits herausgenommen und stellen somit keinen nutzlosen
Beitrag zur Gesamtsendeamplitude dar. Bei der Umwandlung wird
für jede einzelne Datenübertragungsverbindung Kx wie folgt
vorgegangen.
Im Schritt S7 wird zunächst geprüft, ob die Anzahl der zu
übertragenden Datensymbole Sxy kleiner oder größer ist als
die Anzahl der möglichen PCM-Werte.
Ist die Anzahl der möglichen PCM-Werte geringer als die maxi
mal mögliche Anzahl mmax der übertragbaren Datensymbole SxY,
so erfolgt im Schritt S8 eine Zuordnung der PCM-Werte zu den
übertragbaren Datensymbolen Sxy und ein Auffüllen der Umset
zungstabelle, wobei mit den kleinsten Amplitudenwerten begon
nen wird und mit steigenden Amplitudenwerten aufgefüllt wird.
Ist andererseits die Anzahl der PCM-Werte größer als die ma
ximal mögliche Anzahl mmax der übertragbaren Datensymbole Sxy,
so erfolgt im Schritt S8 ebenfalls eine Zuordnung der PCM-
Werte zu den Datensymbolen Sxy, jedoch werden nur maximal mmax
PCM-Werte den Symbolen zugeordnet und diese Anzahl an PCM-
Werten der Datengegenstelle 4 mitgeteilt.
Im anschließenden Schritt S9 erfolgt mittels dem Datenüber
tragungsnetz 6 die Datenübertragung der nun in der Umset
zungstabelle 56 stehenden PCM-Werte zum digitalen Modem 4 und
eine Rückgewinnung der ursprünglich gesendeten Daten.
Um der vorbestimmten Datenübertragungsrate, die höher als
64 kBit/s ist, zu entsprechen, bedarf es einem entsprechend
höheren Frequenzbereich der Datenübertragungsleitung 1 als
zwischen 0 und 8 kHz. Außerdem erhöht sich die benötigte Ab
tastrate. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können
mittels der Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 beliebig viele
parallele Datenübertragungsverbindungen K1, K2, . . ., Kn aufge
baut werden, wobei die Teilnehmeranschlußeinrichtung 5 mit
einer variablen Abtastrate Samplewerte liefern kann und sich
somit auf die gewünschten Anforderungen einstellt.
Ein normales Telefonnetz arbeitet mit der Frequenz 8 kHz,
d. h. alle 125 µs wird ein Datenwert übertragen. Werden nun
z. B. zwei Datenübertragungsverbindungen K1 und K2 aufgebaut,
so werden über die Datenübertragungsleitung 1 zwei Werte in
125 µs übertragen. Die Taktfrequenz ist nun 16 kHz. Wird eine
dritte Datenübertragungsverbindung K3 zusätzlich mit aufge
baut, so würde eine Frequenz von 12 kHz genügen. Jedoch muß
aufgrund von Codec-Eigenschaften dies mit einer Frequenz ge
schehen, welche dem nächsthöheren Logarithmus Dualis, in die
sem Beispiel als 16 kHz, entspricht. Dieses Schema ist belie
big fortführbar, indem beliebig viele Datenübertragungsver
bindungen K1, K2, . . ., Kn zum Erreichen einer vorbestimmten
Datenübertragungsrate aufgebaut werden und sich die Teilneh
meranschlußeinrichtung 5 auf die entsprechende Abtastfrequenz
einstellt.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Anzahl
n der aufzubauenden Datenübertragungsverbindungen K1, K2,
. . ., Kn der Leitungssituation angepaßt werden kann und eine
adaptive Datenübertragungsrate herstellbar ist, ohne die be
stehende Leitungssituation ändern zu müssen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie
darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modi
fizierbar.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zwi
schen zwei analogen Modems eingesetzt werden. Dazu wären in
Fig. 1 anstelle der Datengegenstelle 4 alle Komponenten, die
sich links vom Datenübertragungsnetz 6 befinden, auf die an
dere Seite zu spiegeln.
Bezugszeichenliste
1
Datenübertragungsleitung
2
Datenübertragungssystem
3
Analoges Modem
4
Datengegenstelle
5
Teilnehmeranschlußeinrichtung
6
Datenübertragungsnetz
31
Datencodier-/Datendecodiereinrichtung pro Datenka
nal
32
Modulator-/Demodulatorschaltung für f ≧ 8 kHz
33
Taktrückgewinnungseinrichtung
34
Schnittstelle
35
Datenverarbeitungseinrichtung (PC)
41
Datencodier-/Datendecodiereinrichtung pro Datenka
nal
42
Schnittstelle
50
Coder-/Decodereinrichtung (Codec) mit f ≧ 8 kHz
51
Modulator-/Demodulatorschaltung für f ≧ 8 kHz
52
Umsetzungseinrichtung
53
Matrix
54
SLIC-Schaltung
55
Auswähleinrichtung
56
Umsetzungstabellen
n Anzahl der geschalteten Datenübertragungsverbindun
gen
mmax
maximal mögliche Anzahl an übertragbaren Datensym
bolen
K1
, K2
, . . ., Kn
Datenübertragungsverbindungen
Kx
eine beliebige Datenübertragungsverbindung
f Bandbreite
Sxy
Datensymbol
Axy
Amplitudenwert des Datensymbols Sxy