DE29607357U1 - Übertragungssystem mit hochbitratigen Digitalsignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen - Google Patents

Übertragungssystem mit hochbitratigen Digitalsignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen

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Description

Übertragungssystem mit hochbitratigen Digitalsignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen
Im Teilnehmeranschlußbereich eines Telekommunikationsnetzes können für den Anschluß der einzelnen Teilnehmerstellen unterschiedliche Übertragungsmedien wie Cu-Zweidrahtleitung {Cu-Doppelader-Leitung), Koaxialkabel, Glasfaser (oder auch Funk) vorgesehen sein, wobei in bestehenden Telekommunikationsnetzen Cu-Doppelader-Leitungen eine beherrschende Rolle spielen. Der - Ende der 80er Jahre mit der Einführung des diensteintegrierenden digitalen Netzes (ISDN) mit einer Übertragungskapazität bis zu 160 kbit/s auf einer 6 km langen Cu-Doppelader-Leitung einsetzende - Trend zu höheren Übertragungsraten führt dabei ggf. zwar zu einer Heranführung von Glasfaserstrecken bis zu einem teilnehmernahen Schaltpunkt im Teilnehmeranschlußbereich, dem sog. Kabelverzweiger (Fiber to the Curb); im Verzweigerkabelbereich, d.h. für die restliche Strecke zwischen Kabelverzweiger und Teilnehmerstelle verbleibt es in aller Regel jedoch bei der hier installierten Cu-Doppelader-Leitung. Die so noch mit Cu-Zweidrahtleitungen zu überbrückende Distanz beträgt in Deutschland in 90 % aller Fälle weniger als 500 m,- in den USA ist die entsprechende Distanz etwa 2- bis 3mal grosser.
Für Cu-Doppelader-Leitungen werden seit 1994 sog. HDSL(High Bitrate Digital Subscriber Line)-Systeme und ADSL(Asymmetrie Digital Subscriber Line)-Systeme erprobt. Mit - zwei Doppeladern aufweisenden - HDSL-Systemen können jeweils 2 Mbit/s über ungefähr 3 km übertragen werden; mit - nur eine Cu-Doppelader-Leitung aufweisenden - ADSL-Systemen sind in downstream-Richtung von der Vermittlungsstelle zur Teilnehmerstelle 2 bis 6 Mbit/s übertragbar, während in upstream-Richtung von der Teilnehmersteile zur Vermittlungsstelle nur ein niederratiger Rückkanal zur Verfügung steht, wobei vorweg in
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beiden Richtungen ein Analogsignalkanal {0,3 bis 3,4 kHz) für konventionelle Telefonie (POTS - Plain Old Telephone Service) vorgesehen ist.
Gegenwärtig werden für Cu-Doppelader-Leitungen in amerikanischen und europäischen Standardisierungsgremien unter den Bezeichnungen High Speed Copper Drop, Broadband Digital Subscriber Line (BDSL) oder Very High Bit Rate Digital Subcriber Line (VDSL) hybride Glasfaser-Cu-Doppelader-Netzarchitekturen und Übertragungssysteme zur Übertragung von Bitraten in der Grössenordnung von etwa 12 bis 50 Mbit/s diskutiert, wobei sowohl symmetrische (gleiche Bitraten in beiden Übertragungsrichtungen) als auch asymmetrische Systeme (hohe Bitrate downstream zum Teilnehmer; niedrigere Bitrate upstream im Rückkanal) betrachtet werden (ITG-Fachtagung "Zukunft der Kommunikationsnetze", Köln 14.12.95, Seiten 87 ... 96; ntz (1996)2, 20 ... 27); auch hier ist die Randbedingung konventionelle Telefonie (POTS) von Bedeutung.
Derzeit ist auf Teilnehmeranschlußleitungen nur in ADSL-Systemen ein konventioneller Telefoniekanal (POTS-Kanal) parallel zu den Digitalsignalkanälen vorgesehen. Das maßgeblich die Wahl des Übertragungssystems bzw. des Leitungscodes bestimmende Erfordernis, parallel konventionelle Telefonie zu ermöglichen, führte bei ADSL-Systemen dazu, daß nur Trägersysteme (Ein- oder Mehrträgersysteme) in Betracht gezogen wurden, bei denen die Spektren des geträgerten Digitalsignals weit oberhalb des konventionellen Telefoniekanals liegen, so daß eine Hochpaßfilte-rung darauf keinen Einfluß hat. Mittels Frequenzweichen (Splitter) mit Digitalsignal-Hochpaßfiltern wird der POTS-Kanal beim Teilnehmer und vermittlungsseitig ein- und ausgekoppelt. Der Hochpaß in den Frequenzweichen an beiden Enden des Kanals kann ein Butterworth-Hochpaß 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 100 kHz sein, um bereits beim Gebührenton (16 kHz) des konventionellen Telefondienstes einen Sperrdampfungswert von 60 dB zu erreichen.
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Digitalsignal-Basisbandsysteme sind dagegen im Rahmen von ADSL-Systemen weniger geeignet, da durch die teilnehmerund vermittlungsseitige Hochpaßfilterung der Signal-Rausch-Abstand am Empfängereingang zu sehr verschlechtert und die Entzerrung zu aufwendig wird. So wäre beispielsweise bei einem 2 Mbit/s-Signal mit 4-PAM-Leitungscode und Nyquist-Filterung das Frequenzspektrum auf die unteren 500 kHz konzentriert. Eine Hochpaßfilterung mit einem Hochpaß 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 100 kHz an beiden Enden des Kanals würde diese Basisbandübertragung hinsichtlich der Entzerrung sehr aufwendig machen und hinsichtlich des Signal-Rausch-Abstands am Empfängereingang zu einer großen Verschlechterung führen, da gerade der (mit geringer Leitungsdämpfung und Nebensprechstörung) besonders günstige untere Frequenzbereich des Kanals nicht ausgenutzt werden kann.
Entsprechendes gilt auch für VDSL-Basisbandsysteme; auch hier würde die Hochpaßfilterung mit einem Hochpaß 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 100 kHz an beiden Enden des Kanals einen sehr hohen, mit der Länge der Kanalimpulsantwort und der Höhe der dem Hauptimpuls benachbarten Impulsnachläufer steigenden Ent&zgr;errungsaufwand erfordern, da die für VDSL-Systeme (z.B. mit einer Baudrate von 12.5 MBaud). niedrige Hochpaßgrenzfrequenz von 100 kHz zu einer sehr langen Kanalimpulsantwort und die erforderliche hohe Filterordnung zu großen Impulsnachläufern führen.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Übertragungssystem für hochbitratige Digitalsignale und konventionelle Telefoniesignale auf symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen anzugeben, das solche Nachteile vermeidet.
Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem mit hochbitratigen DigitalSignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf beiderseits mit einer Frequenzweiche versehenen symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen, insbesondere im Teilnehmeranschlußbereich von Fernsprechnetzen; dieses Übertra-
gungssystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrische Cu-Doppelader-Leitung beiderseits asymmetrisch mit Digitalsignal-Hochpaßfiltern versehen ist, deren eines, vorzugsweise das vermittlungsseitige Hochpaßfilter, mit einem Hochpaß 4.Ordnung gebildet ist und deren anderes, vorzugsweise das teilnehmerseitige Hochpaßfilter, mit einem Hochpaß 1.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa O,l-fBaucj {oder auch nur etwa 0,05-fßaucj) und einem Hochpaß 2.Ordnung gebildet ist, wobei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Hochpass 2. bzw, 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 100 kHz bzw., bei Verwendung einer gesonderten 16-kHz-Bandsperre, mit einer Grenzfrequenz von etwa 30 kHz vorgesehen ist.
Die Erfindung macht vorteilhafterweise im Verzweigungskabelbereich mit Leitungslängen von etwa 100 bis 500 m auf einer Cu-Doppelader-Leitung durch die asymmetrische Hochpaßfilterung sowohl ein VDSL(Very High Bitrate Digital Subscriber Line)-Basisbandübertragungssystem für Bitraten in der Grössenordnung von etwa 12 bis 50 Mbit/s für asymmetrische oder auch symmetrische Dienste als auch parallel dazu einen konventionellen Telefonkanal ohne großen Aufwand möglich.
Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden näheren Erläuterung anhand der Zeichnungen ersichtlich. Dabei zeigt
FIG l die Struktur eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung mit in die beiderseitigen Frequenzweichen einbauten Hochpaßfiltern und
FIG 2 die Struktur eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung mit in die digitalen Sende- und Empfangsfilter integrierten Hochpaßfiltern.
In FIG 1 ist die Struktur eines Ubertragungssystems mit einer zu einer Teilnehmerstelle TSt führenden Cu-Doppelader-Leitung (symmetrische Cu-Zweidrahtleitung) TInAl umrissen, die beiderseits mit einer Frequenzweiche FWt, FWv abgeschlossen ist.
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Diese Frequenzweichen enthalten zum einen jeweils ein Tiefpaßfilter TP z.B. in Form eines Butterworth-Tiefpasses 2.Ordnung, über das ein konventioneller Telefoniekanal POTS verläuft; zum anderen enthalten die Frequenzweichen FWt, FWv jeweils ein Hochpaßfilter, über das ein hochbitratiger Digitalsignalkanal VDSL verlaufen möge. Dabei ist nun die Cu-Zweidrahtleitung TInAl asymmetrisch mit solchen Hochpaßfiltern versehen:
Auf der einen Seite, im Ausführungsbeispiel teilnehmerseitig, ist zunächst einmal ein in FIG 1 mit HPl bezeichneter Hochpaß 1.Ordnung mit einer Grenzfrequenz fg = 0,l-fBaud vorgesehen. Dabei wird davon ausgegangen, daß für eine hochbitratige Basisbandübertragung der Einbau eines solchen Hochpasses 1.Ordnung hinsichtlich des Entzerreraufwandes und auch des zu erreichenden Signal-Rausch-Abstands optimal ist. Bei einer Baudrate von zum Beispiel 12,5 MBaud liegt die Grenzfrequenz fg dieses Optimalhochpasses HPl also bei etwa 1,25 MHz.
Zur vollen Gewährleistung eines parallelen POTS-Betriebes reicht jedoch der Einsatz eines solchen Optimalhochpasses wegen der bei IS kHz (Gebührenton) erforderlichen Sperrdämpfung von 60 dB nicht aus. Zusätzlich zum Optimalhochpaß HPl ist daher noch ein in FIG 1 mit HP2 bezeichneter Hochpaß 2.Ordnung mit einer Grenzfrequenz fg von etwa 100 kHz vorgesehen.
Auf der anderen Seite, im Ausfuhrungsbeispiel also in der vermittlungsseitigen Frequenzweiche FWv, ist demgegenüber ein in FIG 1 mit HP4 bezeichneter Hochpaß 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz fg von etwa 100 kHz vorgesehen, so daß nicht zu viel Digitalsignalleistung weggeschnitten wird.
Bei einer solchen asymmetrischen Hochpaßfilterung überwiegt im Kanal insgesamt der Einfluß des einzelnen Optimalhochpasses mit der hohen Grenzfrequenz und der damit reduzierten Länge der Kanalimpulsantwort; letztere nähert sich bei asymmetrischer Hochpaßfilterung der Impulsantwort bei Hochpaßfil-
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terung nur mit dem Optimalhochpaß an und ist deutlich besser als bei symmetrischer Hochpaßfilterung mit zwei symmetrischen Hochpässen 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz fg « 100 kHz.
Sofern für den 16-kHz-Gebührenton eine separate Bandsperre vorgesehen ist, kann die Grenzfrequenz der Hochpässe 2. und 4.Ordnung auch auf 30 kHz reduziert sein, um dennoch am oberen Ende des Sprachbandes bei 3,4 kHz eine Sperrdämpfung von 60 dB zu erreichen.
Die asymmetrische Hochpaßfilterung führt bei hochbitratigen Basisbandubertragungssystemen mit parallelem Analogtelefoniekanal zum bestmöglichen Signal-Rausch-Abstand am Ausgang des Empfängers. Bei starker Nebensprechstörung, die mit der Frequenz zunimmt, kann auch ein Optimalhochpaß HPl mit einer niedrigeren (z.B. bei 600 kHz liegenden) Grenzfrequenz vorgesehen werden. Dabei erhöht sich zwar der Störanteil wegen der {auf Grund längerer Impulsantwort bei konstanter Filterlänge des Entzerrers) nicht perfekten Entzerrung; gleichzeitig wird aber der Einfluß der dominierenden Nebensprechstörung dadurch reduziert, daß mehr Signalenergie im unteren Frequenzbereich des Kanals bei niedrigerer Leitungsdämpfung und höherer Nahnebensprechdämpfung übertragen wird.
Alternativ zu dem in FIG 1 skizzierten Einbau zweier unterschiedlicher analoger Hochpaßfilter HPl, HP2; HP4 (in FIG 1) in die die CU-Zweidrahtleitung TInAl beiderseits abschliessenden Frequenzweichen FWt, FWv (in FIG 1) ist es auch möglich, die Hochpaßfilter bereits in die digitalen Sende- und Empfangsfilter des VDSL-Systems zu integrieren. Man erhält dann eine Struktur des Übertragungssystems, wie sie in FIG 2 umrissen ist. Gemäß FIG 2 ist wiederum eine zu einer Teilnehmerstelle TSt führende symmetrische Cu-Zweidrahtleitung TInAl beiderseits mit einer Frequenzweiche FWt, FWv abgeschlossen.
Die Frequenzweichen enthalten nun aber jeweils nur das-Tiefpaßfilter TP, über das der konventionelle Telefoniekanal POTS verläuft, nicht aber das jeweilige Hochpaßfilter für den
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hochbitratigen Digitalsignalkanal VDSL. Diese Hochpaßfilter sind vielmehr in ohnehin vorhandene digitale Sende- und Empfangsfilter DSF bzw. DEF des VDSL-Systems integriert. Die Filterkoeffizienten der digitalen Sende- und Empfangsfilter sind dabei in einem Random Access Memory RAM gespeichert. Eine solche digitale Realisierung hat auch den Vorteil, daß auch Sende- und Empfangsfilterkoeffizienten für einen Betrieb ohne konventionelle Telefonie gespeichert werden können. Es können dann, sofern das konventionelle Telefon während des Betriebes des VDSL-Systems einmal nicht benötigt wird, diese Koeffizienten benutzt und damit ein etwas besseres Signal-Stör-Verhältnis oder auch eine höhere Datenrate erreicht werden.

Claims (4)

GR 96 G 1387 .. ··»· ·. . Schutzansprüche
1. Übertragungssystem mit hochbitratigen Digitalsignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf beiderseits mit einer Frequenzweiche versehenen symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen, insbesondere im Teilnehmeranschlußbereich von Fernsprechnetzen,
dadurch gekennzeichnet
daß die symmetrische Cu-Doppelader-Leitung beiderseits asymmetrisch mit Digitalsignal-Hochpaßfiltern versehen ist, deren eines mit einem Hochpaß 4.Ordnung gebildet ist und deren anderes mit einem Hochpaß 1.Ordnung und einem Hochpaß 2.Ordnung gebildet ist.
2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß vermittlungsseitig das mit dem Hochpaß 4.Ordnung gebildete Hochpaßfilter und teilnehmerseitig das mit dem Hochpaß I.Ordnung und dem Hochpaß 2.Ordnung gebildete Hochpaßfilter vorgesehen ist.
3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Hochpass 1.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 0,1·fBaud vorgesehen ist.
4. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Hochpass 1.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 0,05-fBau(j vorgesehen ist.
5. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Hochpass 2. bzw. 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 100 kHz vorgesehen ist.
GR 96 G 1387 .··.··■" ·» · ·· ··
&bgr;. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer gesonderten 16-kHz-Bandsperre ein Hochpass 2. bzw. 4.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 30 kHz vorgesehen ist.
7. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein solches Hochpaßfilter (HPl, HP2; HP4) in der die CU-Doppelader-Leitung (TInAl) jeweils abschiiessenden Frequenzweiche (FWt, Fwv) enthalten ist.
8. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß solche Hochpaßfilter in die digitalen Sende- und Empfangsfilter (DSF, DEF) des VDSL-Systems integriert sind.
DE29607357U 1996-04-23 1996-04-23 Übertragungssystem mit hochbitratigen Digitalsignalkanälen und einem konventionellen Telefoniekanal auf symmetrischen Cu-Doppelader-Leitungen Expired - Lifetime DE29607357U1 (de)

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