FI106682B - Separation of narrow and broadband services during a transmission connection - Google Patents

Description

106682106682

Kapea-ja laajakaistaisten palvelujen erotus siirtoyhteydellä Keksinnön alaBACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention

Keksintö liittyy yleisesti sellaisen siirtoyhteyden toteuttamiseen, jonka 5 kautta tarjotaan sekä kapea- että laajakaistaisia palveluja. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee kapeakaistaisten POTS/ISDN-palvelujen erottamista laajakaistapalveluista, erityisesti ADSL-teknologian (Asymmetrical Digital Subscriber Line) avulla toteutetuista laajakaistapalveluista. Kapeakaistaisilla palveluilla tarkoitetaan tässä yhteydessä niitä palveluja, jotka tarjotaan taajuus-10 alueella, joka on ADSL-kaistan alapuolella.The invention relates generally to the implementation of a transmission link through which both narrowband and broadband services are provided. More particularly, the invention relates to the separation of narrowband POTS / ISDN services from broadband services, in particular from broadband services implemented using ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line). Narrowband services in this context refer to those services provided in the frequency domain 10 below the ADSL band.

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Optinen kuitu on itsestään selvä valinta runkoverkon siirtomediaksi, koska runkoyhteyksillä on yleensä tarvetta suureen siirtokapasiteettiin, käytetyt 15 siirtoetäisyydet ovat pitkiä, ja kaapeleille löytyy usein valmiita reittejä. Tilaaja-yhteyksilläkin (paikalliskeskuksen ja tilaajan välinen linja) tilanne on nopeasti muuttumassa, koska erilaiset multimedialla toteutetut palvelut, jotka vaativat suurta siirtonopeutta, tulevat olemaan arkipäivää myös yksityisen kuluttajan kannalta.Optical fiber is the obvious choice for backbone transmission media, as backbone connections generally require high throughput capacity, used transmission distances are long, and there are often ready routes for cables. Even with local loops (local-to-subscriber line), the situation is changing rapidly, as various multimedia services requiring high data rates will be commonplace for the private consumer.

20 Tulevaisuuden laajakaistaisia palveluja tarjoavan verkon rakennus kustannuksiin ei kuitenkaan ole odotettavissa merkittäviä säästöjä, koska kustannukset syntyvät pääasiassa kaapelin asennuskustannuksista. Optista • * * kuitua haluttaisiin kuitenkin rakentaa myös tilaajaverkon puolelle mahdollisim- *;‘l man paljon, koska on selvästi nähtävissä, että sitä tarvitaan tulevaisuudessa.However, no significant cost savings can be expected in building a broadband network of the future, as the cost is mainly due to cable installation costs. However, * * * fiber would also be wanted to be built as much as possible on the subscriber network side, as it is obvious that it will be needed in the future.

: #·* 25 Tilaajaverkon uusimisen kustannukset ovat kuitenkin erittäin suuret, ja ajalli- :···* sestikin puhutaan tässä yhteydessä vuosikymmenistä. Suuret kustannukset «·« : ovatkin pahin este kuidun leviämiselle tilaajaverkon puolelle.: # · * 25 However, the cost of renewing a local area network is very high, and: ··· * because of this, we are talking about decades. High Costs «·«: the worst barrier to fiber penetration in the local area.

v : Edellä mainituista syistä johtuen on ryhdytty entistä tehokkaammin selvittämään tavanomaisen tilaajajohdon (metalliparikaapelin) hyödyntämistä :T: 30 nopeaan datasiirtoon, toisin sanoen nopeuksille, jotka ovat selvästi ISDN- ♦ perusliittymän nopeuden (144 kbit/s) yläpuolella. Nykyiset ADSL (Asym- .· . metrical Digital Subscriber Line) ja HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) • # # -tekniikat tarjoavatkin uusia mahdollisuuksia nopean datan ja videon siirtämi- : : seksi puhelinverkon parikaapelia pitkin tilaajien päätelaitteille.v: For the reasons mentioned above, there has been an increasing effort to investigate the utilization of a conventional subscriber line (metal pair cable): T: 30 for high-speed data transfer, i.e., for speeds well above the ISDN-♦ basic rate (144 kbit / s). Indeed, current ADSL (Asym. ·. Metrical Digital Subscriber Line) and HDSL (High Bit Rate Digital Subscriber Line) • # # technologies offer new opportunities for fast data and video transmission over subscriber terminals.

• · « · « • · · • « · · • · 2 106682 ADSL-siirtoyhteys on epäsymmetrinen siten, että siirtonopeus verkosta tilaajalle päin on huomattavasti suurempi kuin tilaajalta verkkoon päin. ADSL-tekniikka on tarkoitettu pääasiassa erilaisille tilauspalveluille (ns. “on demand” -palvelut). Käytännössä on ADSL-siirtoyhteyden nopeus verkosta ti-5 laajalle päin luokkaa 2-6 Mbit/s ja tilaajalta verkkoon päin luokkaa 32 - 640 kbit/s (pelkkä ohjauskanava). (ADSL-linjan datanopeus on aina nx32 kbit/s, missä n on kokonaisluku.) HDSL-siirtotekniikka koskee 2 Mbit/s-tasoisen digitaalisen signaalin siirtämistä metalliparikaapelissa. HDSL edustaa symmetristä tekniikkaa, toisin 10 sanoen siirtonopeus on sama kumpaankin suuntaan.106682 The ADSL connection is asymmetric, so that the transmission rate from the network to the subscriber is considerably higher than from the subscriber to the network. ADSL technology is mainly intended for various on-demand services (so-called on-demand services). In practice, the ADSL transmission rate from the ti-5 network is broadly in the order of 2-6 Mbit / s and from the subscriber to the network in the range of 32-640 kbit / s (control channel only). (The data rate of the ADSL line is always nx32 kbit / s, where n is an integer.) HDSL transmission technology involves the transmission of a 2 Mbit / s digital signal over a metal pair. HDSL represents symmetric technology, in other words, the transmission rate is the same in both directions.

Koska edellä mainituilla ratkaisuilla päästään vain nopeuksille, jotka ovat luokkaa 1-6 Mbit/s, on tilaajajohdon parikaapeliin haettu myös tekniikkaa, joka mahdollistaisi ATM-tasoiset nopeudet (10-55 Mbit/s). Kansainvälinen standardointijärjestö ETSI (European Telecommunications Standards In-15 stitute) onkin tekemässä spesifikaatiota VDSL-laitteista (Very high data rate Digital Subscriber Line), joilla tällaiset nopeudet mahdollistetaan. VDSL-tek-niikalla voidaan toteuttaa sekä symmetrisiä että asymmetrisiä yhteyksiä.Because the above solutions provide access only to speeds in the order of 1-6 Mbit / s, a technology has been sought for a subscriber line duplex cable to provide ATM-level speeds (10-55 Mbit / s). Indeed, the European Telecommunications Standards In-line Institute (ETSI), ETSI, is making a specification for Very High Data Rate Digital Subscriber Line (VDSL) devices that enable such speeds. VDSL technology can provide both symmetric and asymmetric connections.

Edellä mainittuja teknologioita, joilla siirretään nopeaa dataa parikaapelin kautta kutsutaan yhteisellä lyhenteellä xDSL. Vaikka siis vielä ei olekaan 20 mahdollista tarjota loppukäyttäjille laajakaistaisia palveluja optisen kuidun avulla, näiden tekniikoiden avulla nykyiset puhelinoperaattorit pystyvät tarjoa-. . maan kyseisiä palveluja olemassa olevien tilaajajohtojen kautta.The aforementioned technologies for transmitting high-speed data via a pair cable are commonly known as xDSL. Thus, while it is not yet possible to provide broadband services to end users through optical fiber, these technologies enable current telephone operators to provide. . such services through existing local loops.

Koska ADSL näyttää tällä hetkellä lupaavimmalta tekniikalta laaja- • · ’···/ kaistaisten palvelujen toteuttamiseksi, käytetään sitä esimerkkinä siitä liitty- : ·* 25 mätekniikasta, jonka avulla palvelut tarjotaan.As ADSL currently appears to be the most promising technology for delivering broadband • · '··· / bandwidth services, it is used as an example of the associated: · * 25 mobile technology used to deliver services.

• · · ADSL Forum on määritellyt yleisen xDSL-yhteyksiä koskevan verkko- • · · : mallin, jota on havainnollistettu kuviossa 1. Laite, joka kytkeytyy tilaajajohdolle tilaajan päässä on nimeltään ATU-R (ADSL Transmission Unit - Remote) ja laite, joka kytkeytyy tilaajajohdolle verkon päässä (esim. paikalliskeskuksessa) 30 on nimeltään ATU-C (ADSL Transmission Unit - Central). Näitä laitteita kutsu- taan myös ADSL-modeemeiksi (tai ADSL-lähetinvastaanottimiksi; ADSL- *· _ transceiver) ja ne muodostavat väliinsä ADSL-linkin. ADSL-yhteyden nopea V*: data yhdistetään tilaajajohdolle niin, että tilaaja voi edelleen käyttää vanhoja kapeakaistaisia POTS/ISDN-palveluja, mutta sen lisäksi hänellä on käytettä- : 35 vissään nopea datayhteys. Periaatteessa on olemassa kaksi tapaa multiplek- • » ♦ · » • · 3 106682 soida POTS- ja ADSL-signaalit tai ISDN- ja ADSL-signaalit samalle tilaajajohdolle: aikamultipleksointi tai taajuusmultipleksointi. Esillä olevassa keksinnössä käytetään taajuusmultipleksointia, jolloin kapea- ja laajakaistaiset palvelut erotetaan toisistaan jakosuodattimella tai jakajalla (engl. splitter tai cross-over), 5 joka suorittaa ADSL-signaalien ja kapeakaistaisten signaalien taajuuserotte-lun. Jakaja voi olla POTS/ADSL-jakaja PS tai ISDN/ADSL-jakaja IS.The ADSL Forum has defined a general network model for xDSL connections, illustrated in Figure 1. The device that connects to the subscriber line at the end of the subscriber is called the ATU-R (ADSL Transmission Unit - Remote) and the device that connects. the subscriber line at the end of the network (e.g., a local exchange) 30 is called an ATU-C (ADSL Transmission Unit - Central). These devices are also referred to as ADSL modems (or ADSL transceivers; ADSL transceiver) and form an ADSL link between them. ADSL high speed V *: data is connected to the subscriber line so that the subscriber can still use legacy narrowband POTS / ISDN services, but in addition has a high speed data connection. In principle, there are two ways to multiplex the POTS and ADSL signals or the ISDN and ADSL signals for the same subscriber line: time multiplexing or frequency multiplexing. The present invention employs frequency multiplexing, whereby narrowband and broadband services are separated by a splitter or crossover, which performs frequency separation between ADSL signals and narrowband signals. The splitter may be a POTS / ADSL splitter PS or an ISDN / ADSL splitter IS.

Loppukäyttäjän luona olevat päätelaitteet TE voivat olla useaa eri tyyppiä, esim. kaapeli-TV-verkon päätteitä TE1, henkilökohtaisia tietokoneita TE2 tai vaikkapa ISDN-puhelimia TE3, jos käytetään aikamultipleksointia. Jo-10 kaista päätelaitetta kohti on palvelumoduuli SMi (i=1...3), joka suorittaa pää-tesovitukseen liittyvät funktiot. Tällaisia palvelumoduuleja voivat käytännössä olla esim. ns. Set Top Boxit, PC-rajapinnat tai lähiverkkoreitittimet. Tilaajan tiloissa oleva jakeluverkko PDN (Premises Distribution Network) yhdistää ATU-R:n palvelumoduuleihin.The end-user terminals TE may be of various types, e.g. cable TV terminals TE1, personal computers TE2 or even ISDN telephones TE3 if time multiplexing is used. There is a service module SMi (i = 1 ... 3) per 10 band terminal which performs the functions related to the terminal adaptation. In practice, such service modules may include e.g. Set Top Boxes, PC Interfaces or LAN Routers. The subscriber premises distribution network PDN (Premises Distribution Network) connects the ATU-R to the service modules.

15 ADSL-linkin verkon puoleisessa päässä liittymäsolmu AN (Access15 At the network end of the ADSL link, the access node AN (Access

Node) muodostaa kapeakaistaisen ja laajakaistaisen datan keskityspisteen, jossa keskitetään erilaisista palvelujärjestelmistä erilaisten verkkojen kautta tuleva liikenne. Liittymäsolmu sijaitsee esim. puhelinverkon keskuksessa.Node) provides a focal point for narrowband and broadband data, which concentrates traffic from different service systems over different networks. The access node is located, for example, in the center of a telephone network.

Kuviossa 1 on viitemerkillä A merkitty yksityisen verkon osuutta, viite- 20 merkillä B julkisen verkon osuutta ja viitemerkillä C tilaajan tiloissa olevaa verkkoa (puhelimet ovat luonnollisestikin tilaajan luona).In Figure 1, reference mark A denotes the share of the private network, reference sign B the share of the public network and reference sign C the network in the subscriber premises (phones are, of course, with the subscriber).

. . Edellä esitettiin yleinen xDSL-yhteyksiä koskeva verkkomalli keksin- * 1 1 nön yleisen ympäristön kuvaamiseksi. Koska keksintö liittyy varsinaisen ADSL- • · '···’ linkin osuuteen, joka sijaitsee joko paikalliskeskuksen ja tilaajan välissä tai ka- : 25 dunvarsikaapin ja tilaajan välissä, kuvataan jatkossa tarkemmin vain tätä • · · ADSL-modeemien välistä osuutta.. . A generic xDSL network model was described above to illustrate the general environment of the invention. Since the invention relates to the portion of the actual ADSL • · '···' link, either between the local exchange and the subscriber or between the cable cabinet and the subscriber, only this portion of the ADSL modems will be described in more detail below.

Kuten edellä mainittiin, POTS- (Plain Old Telephone Service) ja :T: ADSL-palvelut voidaan taajuusmuitipleksoida samalle johdinparille jakajan avulla. Kuviossa 2 on havainnollistettu POTS- ja ADSL-palveluiden kesken ja-30 ettua tilaajajohtoa, jota on merkitty viitemerkillä SL. Käytännössä jakaja (PS1 tai PS2) sisältää kaksi suodatinyksikköä: alipäästösuodatinyksikkö LPF estää • · · ADSL-kaistan (25 kHz...1,1 MHz) signaalien pääsyn POTS-liitäntään 11 ja yli- • · päästösuodatinyksikkö HPF estää POTS-kaistan (0 Hz...4 kHz) signaalien pääsyn ADSL-liitäntään I2. Yhteyden taajuusjako on siis kuviossa 3 esitetyn : 35 kaltainen: matalilla taajuuksilla siirretään POTS- tai ISDN-palveluihin liittyvät • · · ♦ · · · « 4 106682 signaalit ja suuremmilla taajuuksilla ADSL-signaalit. Jakajassa on linjaportti (P), joka on kytketty tilaajajohdolle. Alipäästösuodatinyksikkö on kytketty linja-portin ja POTS-liitännän 11 väliin ja ylipäästösuodatinyksikkö HPF linjaportin ja ADSL-liitännän I2 väliin.As mentioned above, POTS (Plain Old Telephone Service) and: T: ADSL services can be frequency duplexed to the same wire pair by a splitter. Figure 2 illustrates a preferred subscriber line between POTS and ADSL services, designated SL. In practice, the splitter (PS1 or PS2) contains two filter units: the low pass filter unit LPF prevents • · · signals from the ADSL band (25 kHz ... 1.1 MHz) to POTS interface 11 and the high pass filter unit HPF blocks the POTS band (0). Hz ... 4 kHz) signals to ADSL I2. Thus, the frequency division of the connection is similar to that shown in Figure 3: 35: low frequencies transmit POTS or ISDN service-related signals and, at higher frequencies, ADSL signals. The hub has a line port (P) connected to a subscriber line. The low pass filter unit is coupled between the line port and the POTS interface 11 and the high pass filter unit HPF between the line port and the ADSL interface I2.

5 Teleoperaattorit määrittelevät suodattimien hyvyyden ns. referenssi- impedanssin avulla, joka määritellään siten, että se vastaa mahdollisimman hyvin tilaajayhteyden todellista impedanssia. Kuviossa 4 on esitetty tyypillistä operaattorien käyttämää referenssi-impedanssia Zref, joka käsittää vastuksen (R11), jonka perään on kytketty vastuksen (R12) ja kondensaattorin (C11) rin-10 nankytkentä. Osa operaattoreista määrittelee referenssi-impedanssin reaalisena (R11 = C11 = 0), mutta yleisessä tapauksessa referenssi-impedanssi on kuitenkin kompleksinen. Suodattimen tulee tarjota riittävän hyvä impedanssisovitus referenssi-impedanssiin äänikaistalla. Täydellinen impedanssisovitus saavutetaan silloin, kun generaattorin lähtöimpedanssi yhtyy kuormaimpe-15 danssiin. Operaattorit arvioivat suodatinyksikköjen hyvyyttä syöttämällä referenssi-impedanssin suuruiseen kuormaimpedanssiin signaalia generaattorilla, jonka lähtöimpedanssi on myös referenssi-impedanssin suuruinen. Kuorma-impedanssia katsotaan suodattimen läpi. Tällöin tehollinen kuormaimpedanssi poikkeaa referenssi-impedanssista, sillä suodatinyksikkö ei voi olla koskaan 20 täysin läpinäkyvä. Impedanssisovitusta koskevaa kansainvälistä standardia ei ole olemassa, vaan kullakin operaattorilla on omat kvantitatiiviset mittarinsa v< sille, mikä on riittävän hyvä impedanssisovitus.5 Teleoperators define the goodness of filters in a so-called. by reference impedance, which is defined so that it corresponds as closely as possible to the actual impedance of the local loop. Figure 4 illustrates a typical reference impedance Zref used by operators, comprising a resistor (R11) followed by a rin-10 coupling of a resistor (R12) and a capacitor (C11). Some operators define the reference impedance as real (R11 = C11 = 0), but in the general case, the reference impedance is complex. The filter should provide a good enough impedance matching to the reference impedance in the audio band. Complete impedance matching is achieved when the generator output impedance matches the load impedance 15. Operators evaluate the goodness of filter units by applying a signal to a load impedance equal to a reference impedance by a generator whose output impedance is also a reference impedance. The load impedance is viewed through the filter. In this case, the effective load impedance differs from the reference impedance because the filter unit can never be completely transparent. There is no international standard for impedance matching, but each operator has its own quantitative metrics for v, which is a good enough impedance matching.

Jakajan impedanssisovituksen on oltava mahdollisimman hyvä kum- • · ’···’ massakin suunnassa eli kummassakaan suunnassa ei saa syntyä liikaa hei- : 25 jastuksia. Käytännössä tällainen suodatinyksikkö voidaan toteuttaa passiivise- • · · na LC-verkkona (eli kytkentänä, joka koostuu keloista ja kondensaattoreista), v · Ylipäästösuodattimen tapauksessa LC-toteutus lieneekin ainoa varteenotetta- :T: va vaihtoehto. Alipäästösuodattimen tapauksessa tähän toteutustapaan liittyy kuitenkin merkittäviä ongelmia, joita kuvataan seuraavassa.The impedance matching of the divider must be as good as possible in both directions, that is, there must not be too many distortions in either direction. In practice, such a filter unit can be implemented as a passive LC · network (i.e., a circuit consisting of coils and capacitors), · In the case of a high-pass filter, LC implementation is probably the only viable option. However, in the case of a low pass filter, this embodiment presents significant problems, which will be described below.

30 Passiivinen alipäästösuodatin kuormittaa sekä tilaajajohtoa että POTS-liitäntää tuloimpedanssillaan. Tämän impedanssin tulisi olla mahdolli- • · · simman tarkkaan sama kuin tilaajajohdon ja POTS-liitännän impedanssi ennen • · :.'*i jakajan asennusta, koska tällöin jakaja ei heikennä POTS-liitännän sovitusta »tl tilaajajohdolle. Passiivisen suodattimen impedanssia ei voida kuitenkaan mi- : *♦. 35 taittaa muista parametreistä riippumatta, vaan tavoitteena oleva siirtofunktio « · · ··« · ♦ • ♦ 106682 5 sekä kuormaimpedanssi asettavat reunaehdot toteutettavissa olevalle tuloim-pedanssille.30 The passive low-pass filter loads both the subscriber line and the POTS interface with its input impedance. This impedance should be as accurate as possible with the impedance of the subscriber line and POTS before installing the · ·:. '* I splitter, since the splitter does not weaken the POTS interface fit »tl for the subscriber line. However, the impedance of a passive filter cannot be min-: * ♦. 35 folds independently of other parameters, but the target transfer function «· · ··« · ♦ • ♦ 106682 5 and the load impedance set the boundary conditions for the feasible input impedance.

POTS- ja ADSL-palveluiden välille on lisäksi saatava riittävä eristys. Käytännössä on havaittu, että alipäästösuodattimessa tarvitaan vähintään 40 5 desibelin kytkentävaimennus takaamaan sen, että palvelut näyttävät tilaajan kannalta täysin eristetyiltä toisistaan. Tällaisella vaimennuksella saavutetaan myös ne kansainväliset vaatimukset, jotka asetetaan POTS-liitännässä mitattavien, äänikaistan ulkopuolisten signaalien maksimitasolle. Useimpien operaattorien tapauksessa ei tällöin ole kuitenkaan mahdollista saavuttaa riittävän 10 hyvää impedanssisovitusta. Syntyvä epäsovitus pienentää kiertovaimennusta (trans-hybrid loss) keskuspäässä ja sivuäänivaimennusta (sidetone masking ratio) tilaajapäässä, jolloin palvelun laatu heikkenee.Adequate isolation must also be provided between POTS and ADSL services. In practice, it has been found that a low pass filter requires a coupling attenuation of at least 40 5 decibels to ensure that the services appear to be completely isolated from the subscriber. Such attenuation also achieves the international requirements set for the maximum level of out-of-band signals to be measured in the POTS interface. However, in the case of most operators, it is not possible to achieve sufficiently good impedance matching. The resulting mismatch reduces trans-hybrid loss at the center end and sidetone masking ratio at the subscriber end, thereby reducing service quality.

Näin ollen se karakteristinen impedanssi Z’0, joka nähdään, kun katsotaan tilaajajohtoa LC-suodattimen läpi, on käytännössä aina ainakin jonkin 15 verran eri suuruinen kuin pelkän tilaajajohdon karakteristinen impedanssi Z„. Suodatus on kuitenkin pyrittävä suorittamaan siten, että Z’„ » Zq. Impedanssisovituksen toteuttamiseksi on kaksi periaatteellista vaihtoehtoa. Ensinnäkin itse suodatin voidaan toteuttaa siten, että sen tuloimpedanssi on riittävällä tarkkuudella oikea. Toinen vaihtoehto on toteuttaa suodatin siten, että sen tu-20 loimpedanssi poikkeaa selkeästi ideaalisesta arvostaan, mutta impedanssi-sovitusta korjataan erillisellä korjauslohkolla. Tällaista koijauslohkoa kutsutaan nimellä GIC (Generalized Immittance Converter). Valittava toteutusvaihtoehto riippuu lähinnä teleoperaattorien vaatimusmäärityksistä. Joidenkin teleoperaat- • * *···* torien vaatimusmäärittelyt edellyttävät, että impedanssisovitus tehdään erilli- : V 25 sellä GlC-lohkolla.Thus, the characteristic impedance Z'0 that is seen when looking at the subscriber line through the LC filter is in practice always at least slightly different from the characteristic impedance Z 'of the subscriber line alone. However, the filtering must be carried out so that Z '' »Zq. There are two basic options for impedance matching. First, the filter itself can be implemented so that its input impedance is accurate enough. Another option is to implement the filter so that its Tu-20 impedance is clearly different from its ideal value, but the impedance fit is corrected by a separate correction block. Such a mapping block is called a GIC (Generalized Immittance Converter). The choice of implementation depends mainly on the specifications of the telecom operators. Requirements specifications for some telecom operators require that impedance matching be done separately with: V 25 that GlC block.

·*«· * «

GlC-Iohkon käyttöön perustuvaa ratkaisua on kuvattu eurooppalai-*· sessa patenttijulkaisussa EP-0742972-B1. Tässä julkaisussa esitetään POTS- jakaja, jossa käytetään alipäästösuodattimena passiivista suodatinta (LC-verkkoa), mutta tämän lisäksi tehdään impedanssin koijaus kaksisuuntaisesti 30 käyttäen kahta GlC-lohkoa. Tarkemmin sanottuna, julkaisussa esitetyssä to-teutuksessa on LC- ja GlC-lohkoja käytetty kuvion 5 esittämällä tavalla eli si- • * · ten, että alipäästösuodattimena toimiva LC-verkko 52 on sijoitettu kahden GIC- • · lohkon 51 väliin. Tässä julkaisussa lähdetään siis ajatuksesta, että kummankin • * · suunnan impedanssisovituksen saamiseksi riittävän hyväksi alipäästösuodatin : *.·. 35 on toteutettava resiprookkisena eli peilaussymmetrisenä.A solution based on the use of the GlC block is described in European Patent EP-0742972-B1. This publication discloses a POTS divider using a passive filter (LC network) as a low-pass filter, but additionally performing a bidirectional impedance coefficient 30 using two GlC blocks. More specifically, in the embodiment disclosed in the publication, the LC and GlC blocks are used as shown in Figure 5, i.e., the low-pass filter LC network 52 is disposed between two GIC blocks. Thus, this publication assumes that the low pass filter is good enough to obtain impedance matching in both directions. 35 must be implemented as reciprocal or mirror symmetry.

• · 4 · • · 6 106682• · 4 · • · 6 106682

GlC-lohko on kuitenkin käytännössä kallis ja suurikokoinen piiriele-mentti, joten kahden tällaisen, keskenään oleellisesti samanlaisen piirielemen-tin mukanaolo tekee jakajasta kalliin ja suurikokoisen sekä johtaa hankalaan käytännön toteutukseen.However, the GlC block is in practice an expensive and large-sized circuit element, so the presence of two such substantially similar circuit elements makes the splitter expensive and bulky and leads to a difficult practical implementation.

5 GlC-lohkoon on lisäksi havaittu liittyvän ainakin seuraavat epäkoh dat: - Edullisessa käytännön toteutuksessa GlC-lohkon tulopiiri kytkeytyy linjalle kapasitiivisesti ja lähtöpiiri induktiivisesti. Tällöin GlC-lohkoon liittyy äärellinen määrä ylimenoresistanssia, josta seuraa POTS-linjan tehollisen pi- 10 tuuden kasvu offhook-tilassa.In addition, at least the following drawbacks have been found associated with the GlC block: - In a preferred practical embodiment, the input circuit of the GlC block is capacitively coupled to the line and the output circuit inductively. Thereby a finite amount of over-resistance is associated with the GlC block, which results in an increase in the effective length of the POTS line in the off-hook.

- GlC-lohkoon liittyy myös äärellinen määrä rinnakkaisimpedanssia, joka kuormittaa linjaa onhook-tilassa, jossa impedanssi on nimellisesti ääretön.- The GlC block is also associated with a finite amount of parallel impedance which loads the line in an onhook mode where the impedance is nominally infinite.

- GlC-lohko on aktiivinen eli kuluttaa virtaa.- The GlC block is active, ie consumes power.

15 Keksinnön yhteenveto15 Summary of the Invention

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannus edellä esitettyihin epäkohtiin aikaansaamalla ratkaisu, jonka avulla impedans-sikorjaus pystytään toteuttamaan mahdollisimman optimaalisella tavalla.It is an object of the present invention to provide a solution to the above drawbacks by providing a solution that provides the optimum impedance correction.

Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella ratkaisulla, joka 20 on määritelty itsenäisissä patenttivaatimuksissa.This object is achieved by the solution of the invention as defined in the independent claims.

Keksinnön ajatuksena on kompensoida jakajan lisäyksen aiheutta-. . maa palvelun laadun heikennystä epäsymmetrisesti sijoittamalla impedanssin Y;' konvertointielimet kokonaisuudessaan passiivisen alipäästösuodatinlohkon ti- I c ' ; ; ' laajajohdon puoleisen liitännän ja POTS/ISDN-liitännän väliin. Tällöin impe- t V 25 danssisovitus voidaan suorittaa joko käyttäen ainoastaan yhtä GlC-lohkoa, jo-• · · ka sijoitetaan passiivisen alipäästösuodatinlohkon ja POTS-liitännän väliin tai ·,· ’· jopa kokonaan ilman GlC-lohkoa varustamalla passiivinen alipäästösuodatin :T: erillisillä vastuksilla, joilla saavutetaan impedanssin korjausvaikutusta suoda- tinlohkon karakteristista impedanssia muuttamalla. Viime mainittu tapa on kui-30 tenkin tarkoitettu vain tilanteisiin, joissa sovitusvaatimukset eivät ole tiukkoja, joten yhden GlC-lohkon toteutustapa on suotava. Tällä GlC-lohkolla impe- • · · danssisovitus pystytään palauttamaan mahdollisimman suurella tarkkuudella \**i vastaamaan tilannetta ennen ADSL:n asennusta, etenkin, kun käytännössä · · tiukimmatkin sovitusvaatimukset voidaan täyttää käyttämällä yhden GlC-loh- « · • · * I * * IM · • *»»»♦ • · 7 106682 kon lisäksi passiivisessa alipäästösuodatinlohkossa em. vastuksia, joilla suodattimen sovitusta voidaan parantaa tilaajalinjan puolelta.The idea of the invention is to compensate for the increase in the divider. . land asymmetrically reducing the quality of service by placing the impedance Y; ' the entire converting means t1c 'of the passive low pass filter block; ; 'between the broadband side interface and the POTS / ISDN interface. In this case, impedance V 25 dance matching can be performed either using only one GlC block inserted between the passive low pass filter block and the POTS interface or ·, · '· even completely without the GlC block by providing a passive low pass filter: T: resistors which achieve the impedance correction effect by changing the characteristic impedance of the filter block. However, the latter method is intended only for situations where the fitting requirements are not strict, so one embodiment of the GlC block is desirable. This GlC block can be used to restore impedance matching to the highest degree of accuracy possible before the ADSL is installed, especially when in practice the most stringent matching requirements can be met by using a single GlC block. In addition to the 106682 kon, in the passive low-pass filter block, the aforementioned resistors can be used to improve filter matching from the subscriber line side.

Keksintö perustuu siihen oivallukseen, että palvelun laadun säilymisen kannalta oleellista on yhteyden symmetrisyys, ei jakajan (suodattimen) 5 symmetrisyys. Koska alipäästösuodattimen lisääminen yhteydelle aiheuttaa tilaajalaitteessa olevan impedanssisillan (kuvataan jäljempänä) tasapainon heikkenemistä, ei erillisellä GlC-lohkolla suoritettavasta korjauksesta ole oleellista hyötyä sillä puolella suodatinta, jossa 2/4-johdinkonversiota ei tehdä. Näin ollen erillistä GlC-lohkoa ei tarvita suodatinlohkon tilaajalinjan puolella, vaan 10 impedanssisovitus pystytään toteuttamaan ainoastaan yhdellä POTS-liitännän puolella olevalla lohkolla, käyttäen tarvittaessa apuna em. vastuksia suodatin-lohkossa.The invention is based on the realization that the symmetry of the connection, not the symmetry of the divider (filter) 5, is essential for maintaining the quality of the service. Since the addition of a low pass filter to the connection causes an imbalance in the impedance bridge in the UE (described below), a correction by a separate GlC block on the side of the filter where no 2/4 wire conversion is performed is of no use. Thus, a separate GlC block is not required on the subscriber line side of the filter block, but the impedance matching 10 can only be implemented on one block on the POTS interface side, using the aforementioned resistors in the filter block if necessary.

Keksinnön mukaisen ratkaisun avulla voidaan laadukas xDSL-palvelu toteuttaa taloudellisesti entistä edullisemmin sekä entistä pienempää ja 15 yksinkertaisempaa jakajaa käyttäen. Lisäksi ratkaisulla saavutetaan kahden GIC:n ratkaisuun verrattuna muita etuja, kuten em. ylimenoresistanssin puolittuminen ja sen seurauksena pienempi tehollisen pituuden kasvu offhook-tilassa sekä em. rinnakkaisimpedanssin kaksinkertaistuminen ja sen seurauksena onhook-tilan kuormituksen puolittuminen.With the solution of the invention, a high-quality xDSL service can be implemented economically more economically, using a smaller and 15 simpler divider. In addition, the solution achieves other advantages over the solution of the two GICs, such as halving the aforementioned over-resistance and consequently lowering the effective length in the offhook mode and doubling the aforementioned parallel impedance and consequently halving the load in the onhook mode.

2020

KuvioluetteloList of figures

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritusmuotoja kuvataan tar- *//.* kemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa « * • · • · · ·♦ · : 25 kuvio 1 havainnollistaa ADSL Forumin määrittelemää yleistä verkkomallia, *·· kuvio 2 esittää POTS-ja ADSL-palveluiden kesken jaettua tilaajajohtoa, v : kuvio 3 esittää keksinnön mukaisella siirtoyhteydellä käytettyä taajuusjakoa, :T: kuvio 4 havainnollistaa operaattorien käyttämää referenssi-impedanssia, jon ka avulla arvioidaan jakajan hyvyyttä, 30 kuvio 5 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista impedanssin korjausme-netelmää, • · · kuvio 6 havainnollistaa tunnettua tilaajayhteydellä toteutettavaa siirtosuuntien erotusta, « «· kuvio 7 havainnollistaa keksinnön mukaista suodatintopologiaa POTS/ADSL- * : 35 jakajan alipäästösuodatinta varten, IM · 1 · 8 106682 kuvio 8 havainnollistaa kuvion 7 mukaisessa toteutuksessa käytettävää passiivista alipäästösuodatinlohkoa sen yleisessä muodossa, kuvio 9 esittää differentiaalista toteutusta kuvion 8 suodatinlohkosta, kuvio 10 esittää suodatinlohkon erästä mahdollista toteutustapaa, 5 kuvio 11 esittää yleistä 2-porttipiiriä, kuvio 12 esittää impedanssin muuntavan GIC:n periaatteellista toteutusta, kuvio 13 havainnollistaa impedanssin muuntavan GIC:n erästä käytännön toteutusta unipolaarisessa tapauksessa, kuvio 14 havainnollistaa kuvion 13 mukaisen GIC:n käytännön toteutusta dif-10 ferentiaalisessa tapauksessa, kuvio 15 esittää kuvion 14 GlC-lohkoa, kun sekä sen lähtö että sen tulo kytkeytyvät linjalle induktiivisesti, ja kuviot 16a ja 16b esittävät alipäästösuodatinlohkon käytännön esimerkkimi-toituksia.In the following, the invention and preferred embodiments thereof will be described in more detail with reference to the examples of the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates a general network model defined by the ADSL Forum, * ··· Figure 2 illustrates a POTS and T: Figure 4 illustrates the reference impedance used by the operators to estimate the goodness of the splitter; Figure 5 shows an impedance correction according to the prior art. FIG. 6 illustrates a known subscriber line difference difference, "FIG. 7 illustrates a filter topology for a POTS / ADSL-*: 35 divider low pass filter according to the invention, IM · 1 · 8 106682 illustrates a embodiment used in FIG. block in its general form, Figure 9 illustrates a differential implementation of the filter block of Figure 8, Figure 10 illustrates a possible embodiment of the filter block, Figure 5 shows a general implementation of an impedance converting GIC, Figure 12 illustrates an impedance converting GIC: one embodiment in a unipolar case, Figure 14 illustrates a practical implementation of the GIC of Figure 13 in a dif-10 ferential case, Figure 15 illustrates the GlC block of Figure 14 when both its output and its input are inductively coupled, and Figures 16a and 16b show a low pass filter block practical examples.

1515

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Kuten edellä mainittiin, xDSL-tekniikassa vaadittava jakosuodatus on toteutettava siten, että palvelun laatu ei oleellisesti huonone, kun xDSL-omi- naisuus lisätään tilaajajohdolle. Alipäästösuodattimen osalta tämä merkitsee 20 mm. sitä, että suodattimen impedanssi on sovitettava mahdollisimman hyvin : Y: tilaajajohdolle. Kuten edellä myös mainittiin, joidenkin operaattorien vaatimuk- :' * ’: set edellyttävät, että impedanssisovitus suoritetaan erillisellä GlC-lohkolla.As mentioned above, the required filtering in xDSL technology must be implemented so that the quality of service is not substantially impaired when the xDSL feature is added to the subscriber line. For a low pass filter this means 20 mm. that the filter impedance should be matched as best as possible: Y: for the subscriber line. As also mentioned above, the '*' requirements of some operators require that the impedance matching be performed on a separate GlC block.

• · ·• · ·

Kuten yleisesti tunnettua, tavanomaisella tilaajayhteydellä erotetaan !···. siirtosuunnat toisistaan impedanssisillan (hybridin) avulla. Tätä periaatetta on 25 havainnollistettu kuviossa 6, jossa impedanssisillan muodostavat impedanssit ♦ · · l..' Z1, Z2, Z3 ja linjaimpedanssi ZJine. Lähetyshaarassa on puhelimen mikrofoni *·* * M kytketty vahvistimen A1 ja impedanssin Z3 kautta linjajohtimelle L ImpeAs is generally known, a conventional local loop is distinguished! ···. transmission directions from one another by means of an impedance bridge (hybrid). This principle is illustrated in Figure 6, where the impedances ♦ · · l .. 'Z1, Z2, Z3 and the line impedance ZJine form the impedance bridge. The transmit branch has a telephone microphone * · * * M connected via amplifier A1 and impedance Z3 to line impedance L Impe

danssin Z3 vahvistimen puoleinen napa on puolestaan kytketty impedanssien : Z1 ja Z2 kautta maahan. Viimemainittujen yhteinen napa sekä linjajohdin Lthe amplifier side of Z3 is connected to ground via impedances: Z1 and Z2. The common pole of the latter and the line conductor L

• · · : 30 muodostavat vastaanottoliitännän, joka on puolestaan kytketty vastaanotto- : vahvistimen A2 kautta kuulokkeelle E. Tasapainotilassa impedanssiarvoille .*··* pätee Z1/Z2=Z3/Z_line. Impedanssisillan oikea toiminta edellyttää, että sitä • · *!* kuormitetaan tilaajajohdolla, joka on päätetty kaukopään sillalla (jonka peri- • · : aatteellinen toteutus on identtinen tilaajapään kanssa ja joka on paikalliskes- ’·1: 35 kuksessa).• · ·: 30 form a receive connection, which in turn is connected via the receive: amplifier A2 to the headset E. In equilibrium, the impedance values. * ·· * applies to Z1 / Z2 = Z3 / Z_line. For the impedance bridge to function properly, it must be • · *! * Loaded with a subscriber line terminated by a far-end bridge (which has an • ·: conceptual design identical to that of the subscriber end and is localized at 1:35 pm).

9 1066829 106682

Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu siihen oivallukseen, että puhelinyhteyden laadun kannalta oleellista on yhteyden symmetria, ei suodattimen symmetria, johon kahden GlC-lohkon toteutus perustuu. Kun alipääs-tösuodatin lisätään yhteydelle, se aiheuttaa impedanssisillan tasapainon heik-5 kenemistä. Tästä johtuen impedanssin korjaus toteutetaan esillä olevassa keksinnössä epäsymmetrisesti niin, että suodattimen tilaajajohdon puolella, jossa 2/4-johdinkonversiota ei tehdä, ei ole erillistä GlC-lohkoa. Ensisijaisessa toteutuksessa käytetään kuvion 7 mukaista ratkaisua, jossa varsinainen suodatus suoritetaan passiivisella alipäästösuodatinlohkolla 72, joka on tyypilli-10 sesti RLC-verkko, ja POTS-liitännän ja alipäästösuodatinlohkon väliin sijoitetaan GlC-lohko 71, jolla impedanssisovitus palautetaan mahdollisimman suurella tarkkuudella vastaamaan tilannetta ennen ADSL:n asennusta. GlC-lohko on siis vain alipäästösuodatinlohkon POTS-liitännän puolella.The solution according to the invention is based on the realization that the symmetry of the connection is essential for the quality of the telephone connection, not the symmetry of the filter on which the implementation of the two GlC blocks is based. When a low-pass filter is added to the connection, it causes weakening of the impedance bridge equilibrium. As a result, the impedance correction is implemented in the present invention asymmetrically so that there is no separate GlC block on the filter subscriber line side where no 2/4 wire conversion is performed. The preferred embodiment employs the solution of Figure 7, in which the actual filtering is performed by a passive low pass filter block 72, which is typically an RLC network, and a GlC block 71 is placed between the POTS interface and the low pass filter block to restore the impedance matching to n installation. Thus, the GlC block is only on the POTS interface side of the low pass filter block.

Alipäästösuodatinlohko 72 on yleisessä muodossaan kuviossa 8 15 esitetyn kaltainen verkko, joka käsittää N peräkkäistä alilohkoa Bi (i=1...N), joista jokainen voi käsittää (tilaajajohtoon nähden) pitkittäisen kondensaattorin CLi, pitkittäisen vastuksen RLi, pitkittäisen kelan LLi ja poikittaisen kondensaattorin CTi (i=1...N). Poikkeuksena tästä on tilaajajohdolta päin katsottuna ensimmäinen lohko (BN), jossa ei saa olla pitkittäiskapasitansseja. Näin siitä 20 syystä, että alipäästösuodattimella on oltava suuri tuloimpedanssi ADSL-kais-:V: talla. Jokaisella näistä komponenteista on oma tehtävänsä suodatinlohkossa.The low-pass filter block 72 is a network as generally shown in Figure 8 15, comprising N consecutive sub-blocks Bi (i = 1 ... N), each of which may comprise (with respect to the subscriber line) a longitudinal capacitor CLi, a longitudinal resistor RLi CTi (i = 1 ... N). An exception to this is from the subscriber line the first block (BN), which has no longitudinal capacitances. This is because of the 20 reasons that the low pass filter must have a high input impedance in the ADSL band: V. Each of these components has its own function in the filter block.

Perustoiminto eli alipäästösuodatus saadaan pitkittäisen kelan ja poikittaisen kondensaattorin yhdistelmällä. Pitkittäisen kondensaattorin avulla voidaan *.···. puolestaan lisätä vaimennusta tietylle taajuuskaistalle. Pitkittäisillä vastuksilla 25 RLi voidaan muokata suodattimen karakteristista impedanssia ja tällä tavoin I..* korjata tarvittaessa impedanssisovitusta tilaajajohdon puolelta.The basic function, i.e. low pass filtering, is obtained by a combination of a longitudinal coil and a transverse capacitor. A longitudinal capacitor can *. ···. in turn increase attenuation for a particular frequency band. The longitudinal resistors 25 RLi can be used to modify the characteristic impedance of a filter and thus to correct the impedance matching on the subscriber line side, if necessary.

Käytännön toteutus on tyypillisesti differentiaalinen, jolloin alipäästösuodatinlohko on kuvion 9 mukainen. Tässä tapauksessa on kunkin lohkon • · · : pitkittäinen induktanssi toteutettu muuntajalla TLi (ja pitkittäiset vastukset ja • * · v : 30 kondensaattorit ovat ko. muuntajan kummankin käämityksen rinnalla).The practical implementation is typically differential, with the low pass filter block shown in Figure 9. In this case, the • · ·: longitudinal inductance of each block is implemented by the transformer TLi (and the longitudinal resistors and • * · v: 30 capacitors are adjacent to each winding of that transformer).

: Alipäästösuodatinlohkon peräkkäisten alilohkojen lukumäärä voi • .···[ vaihdella. Yksinkertaisimmassa tapauksessa alilohkoja on vain yksi (N=1), • · mutta käytännössä riittävän ADSL-kaistan vaimennuksen saavuttamiseksi tar- » · : vitaan kuitenkin vähintään kaksi alilohkoa. Alilohkojen lukumäärällä vaikute- 35 taan suodattimen jyrkkyyteen. Toisiaan vastaavilla komponenteilla on eri ali- 10 106682 lohkoissa tyypillisesti eri arvot. Kussakin alilohkossa on vähintään pitkittäinen kela, mutta koko suodatinlohkossa on kuitenkin aina vähintään yksi pitkittäinen kela (muuntaja) ja yksi poikittainen kondensaattori. LC-verkon tapauksessa, jossa pitkittäisresistansseilla ei vaikuteta sovitukseen, on POTS-liitännän puo-5 leinen GlC-lohko välttämätön.: The number of consecutive subblocks of a low pass filter block may vary. • · · · [. In the simplest case, there is only one sub-block (N = 1), but in practice at least two sub-blocks are required to achieve sufficient ADSL band attenuation. The number of sub-blocks affects the steepness of the filter. The matching components typically have different values in different sub-blocks. Each sub-block has at least a longitudinal coil, but there is always at least one longitudinal coil (transformer) and one transverse capacitor in the entire filter block. In the case of an LC network where longitudinal resistances have no effect on the fit, a half-G1 GlC block on the POTS interface is necessary.

Alipäästösuodatinlohko toteutetaan tunnettuja suodattimen mitoitusperiaatteita noudattaen, mutta lisäksi pitkittäisresistanssien avulla voidaan tarvittaessa hoitaa tilaajajohdon puoleista impedanssisovitusta. Tämän tarpeellisuus riippuu kuitenkin siitä, onko GlC-lohko välttämätön ja jos on, kuinka hyvin 10 sovitusvaatimukset pystytään täyttämään pelkällä GlC-lohkolla.The low pass filter block is implemented in accordance with known filter design principles, but in addition, the longitudinal resistances can be used to perform impedance matching on the subscriber line, if necessary. However, the necessity for this will depend on whether the GlC block is necessary and, if so, how well the matching requirements can be met by the GlC block alone.

Kuviossa 10 on eräs alipäästösuodatinlohkon toteutusesimerkki, jossa on yhteensä kolme peräkkäistä alilohkoa. Ensimmäinen alilohko sisältää kaikki edellä mainitut komponentit, toisessa alilohkossa on pitkittäiskonden-saattoreita lukuunottamatta kaikki muut komponentit ja kolmannessa aliloh-15 kossa on ainoastaan pitkittäismuuntaja. Tässä tapauksessa on pitkittäisresistansseilla RLT, RL1”, RL2’ja RL2” muokattu suodattimen karakteristista impedanssia. Pelkän LC-verkon karakteristinen impedanssi on reaalinen, mutta muuttuu kompleksiseksi, jos pitkittäisresistanssit otetaan käyttöön. Jäljempänä esitetään vielä kaksi erilaista käytännön mitoitusesimerkkiä.Fig. 10 is an embodiment of a low pass filter block having a total of three successive sub blocks. The first sub-block contains all of the above-mentioned components, the second sub-block contains all other components except the longitudinal capacitors and the third sub-block contains only the longitudinal transformer. In this case, the longitudinal resistances RLT, RL1 ", RL2 'and RL2" are used to modify the characteristic impedance of the filter. The characteristic impedance of the LC network alone is real but becomes complex if longitudinal resistances are used. Two different practical dimensioning examples are given below.

20 Myös impedanssin muuttavan GlC-lohkon 71 toteutuksessa voidaan :V: noudattaa sinänsä tunnettuja periaatteita. Sovelluksen kannalta oleellista on mm. se, että GlC-lohko tarjoaa suhteellisen läpinäkyvän reitin (pienen vaimen-·*·*: nuksen/vääristymän) soittojännitteelle ja tasavirralle. Seuraavassa kuvataan .···. tarkemmin GlC-lohkon periaatteita. (Näitä periaatteita on kuvattu myös esim.Also, in the implementation of the impedance modifying GlC block 71, it is possible to: V: follow principles known per se. Essential to the application is e.g. the fact that the GlC block provides a relatively transparent path (low attenuation · * · * / distortion) for ring voltage and direct current. The following describes: ···. more specifically the principles of the GlC block. (These principles have also been described e.g.

.···. 25 julkaisussa Leonard T. Bruton: RC-Active Circuits, Theory and Design, kap- pale 2-6.1, Prentice-Hall, Inc., ISBN 0-13-753467-1.) '* ’ Yleisen 2-portin (kuvio 11) porttien 1 ja 2 virtojen ja jännitteiden välillä on yhteys, jonka määrittelevät portin ketjumatriisin alkiot A, B, C ja D seuraa-: vasti: Φ 3 Γν,ωΐ fA(s) B(s)T V2(s)" /,: [1,(8)] [C(s) D(s) J|_—12 (s)_ * • ·. ···. 25 in Leonard T. Bruton: RC-Active Circuits, Theory and Design, Chapter 2-6.1, Prentice-Hall, Inc., ISBN 0-13-753467-1.) '*' General 2-port (Figure 11) ) there is a connection between the currents and voltages of ports 1 and 2 defined by the elements of the gate chain matrix A, B, C and D as follows: Φ 3 Γν, ωΐ fA (s) B (s) T V2 (s) "/, : [1, (8)] [C (s) D (s) J | _ — 12 (s) _ * • ·

«M«M

:...ί Yleisessä tapauksessa siis matriisialkiot kuten myös porttien virrat ja : [·. jännitteet ovat taajuusriippuvia (s on kompleksinen taajuus, jolle pätee "* j s=jcö=j2uf, missä f on taajuus ja j2=-1). Jos pätee • · 11 106682 |B = C = 0 { A * D ’ on kyseessä impedanssin muuttava 2-portti. Tämä tarkoittaa, että portin 1 tulo-impedanssin Zi (=Vi/li) ja portin 2 kuormaimpedanssin Zi kytkee toisiinsa relaatio A(s)Z, 5 z-=m=mZ2·: ... ί In a general case, therefore, matrix elements as well as port currents and: [·. the voltages are frequency dependent (s is the complex frequency for which "* js = jcö = j2uf, where f is the frequency and j2 = -1). If: · · 11 106682 | B = C = 0 {A * D 'is the impedance changing port 2. This means that the input impedance Zi (= Vi / li) of port 1 and the load impedance Zi of port 2 are connected by the relation A (s) Z, 5 z- = m = mZ2 ·

Portissa 1 näkyvä impedanssi on siis yhtä kuin portin 2 kuormaimpedanssi kerrottuna kompleksisen taajuuden funktiolla, joka on riippumaton kuormaimpe-danssista. Tällaisen ketjumatriisin omaava 2-portti voidaan toteuttaa kytkemällä porttien välille portin 2 jännitteellä ohjattu jännitelähde kuvion 12 mukai-10 sesti.The impedance shown in port 1 is thus equal to the load impedance of port 2 multiplied by a complex frequency function that is independent of the load impedance. A port 2 having such a circuit matrix can be implemented by switching between the ports a voltage-controlled voltage source of port 2 as shown in Figure 12.

Ohjatun lähteen kytkeminen käytännön tilaajajohdolle on edullista tehdä kuvion 13 mukaisella piiritopologialla, jossa jännitelähteen (operaatio-vahvistimen OP1) tulo kytkeytyy linjalle kapasitiivisesti ja lähtö induktiivisesti. Tämän ratkaisun etuna on se, että tarvittavat komponentit ovat (fyysisesti ja/tai 15 sähköisesti) mahdollisimman pienikokoisia. Kuvion 13 kytkennässä operaatio-vahvistimen invertoimaton tulo on kytketty maapotentiaaliin ja sen invertoitu tulo vastuksen Rin ja kondensaattorin Cin muodostaman sense-piirin SC kautta linjalle. Tämän RC-piirin avulla otetaan operaatiovahvistimelle näyte linja-jännitteestä. Kapasitanssin Cin arvo on suuri niin, että äänikaistalla kapasi- * < 20 tanssi voidaan olettaa likimain oikosuluksi, jolloin vahvistimella on (äänikaistal-;v, la) resistiivinen tulo. Operaatiovahvistimen takaisinkytkentäsilmukassa on im- pedanssi Zf, joka on kompleksisen taajuuden s funktio, jolloin pisteeseen P1 saadaan jännite V[(a+bs)/(c+ds)], kun V on tulojännite, missä a, b, c ja d ovat • · « *;[/ vakioita. Muuntajan T2 avulla muunnetaan tämä jännite linjalle pitkittäiseen • · · ’·* * 25 muotoon. Kuvion 13 kytkentä noudattaa siis kuvion 12 periaatetta.It is advantageous to connect a controlled source to a practical subscriber line using the circuit topology of Fig. 13, where the input of a voltage source (operation amplifier OP1) is capacitively coupled to the line and the output inductively. The advantage of this solution is that the required components are (physically and / or electrically) as small as possible. In the circuit of Fig. 13, the non-inverting input of the operational amplifier is coupled to ground potential and its inverted input is across a line through a sense circuit SC formed by resistor Rin and capacitor Cin. With this RC circuit a line voltage is sampled to the operational amplifier. The value of the capacitance Cin is large such that in the audio band, the capacitance * <20 can be assumed to be approximately short-circuited, whereby the amplifier has a resistive input (audio band-, v, la). The feedback loop of the operational amplifier has an impedance Zf which is a function of the complex frequency s so that a voltage V [(a + bs) / (c + ds)] is obtained at point P1 when V is the input voltage where a, b, c and d are • · «*; [/ Constants. Transformer T2 converts this voltage to a line in longitudinal • · · '· * * 25 form. The coupling of Fig. 13 thus follows the principle of Fig. 12.

Käytännössä tilaajajohto on kaksijohtiminen, joten kytkentä on tehtä-vä differentiaalisesti. Kuviossa 14 on havainnollistettu tällaista toteutusta. Täs-sä tapauksessa saadaan operaatiovahvistimen OPb tuloon virta Ib, joka on verrannollinen johtimen b potentiaaliin Vb. Operaatiovahvistimen OPa avulla • * 30 toteutetaan analoginen inversio, jolloin vahvistimen lähtöön saadaan virta Ia, • · joka on verrannollinen potentiaaliin -Va, kun Va on johtimen a potentiaali. Ope-v : raatiovahvistimen OPb avulla nämä virrat summataan impedanssin Zf muo- dostamaan takaisinkytkentähaaraan, jolloin pisteeseen P1 saadaan jännite, joka on edellä kuvattua muotoa.In practice, the subscriber line is two-wire, so the connection must be made differentially. Figure 14 illustrates such an embodiment. In this case, the input Ib of the operational amplifier OPb is obtained which is proportional to the potential Vb of the conductor b. With the operational amplifier OPa, * * 30 an analog inversion is performed, whereby the amplifier output is provided with a current Ia, • · which is proportional to the potential -Va when Va is the potential of the conductor a. By means of the ope-v: radio amplifier OPb, these currents are summed in the feedback branch formed by the impedance Zf, whereby a voltage of the form described above is obtained at point P1.

12 10668212 106682

Kuvion 14 mukaiseen GlC-lohkon toteutukseen liittyy kuitenkin eräs ongelma: kytkentä muuttaa yhteismuotoista jännitettä differentiaaliseksi. Ongelmaan voidaan tarjota kaksi vaihtoehtoista ratkaisua: 1. Toteutetaan suodatin niin, että elektroniikan maapotentiaalista on 5 käytännössä ääretön impedanssi maapalloon, so. suodattimen elektroniikka kelluu.However, there is a problem with the implementation of the GlC block of Fig. 14: the switching converts the common-mode voltage to differential. There are two alternative solutions to the problem: 1. Implement a filter such that the earth's electronics potential has 5 practically infinite impedances to the earth, i.e.. the filter electronics float.

2. Valitaan GlC-lohkon ottopiirin vastukset ja kondensaattorit niin, että epäsymmetria on häviävän pieni.2. Select the resistors and capacitors of the GlC block input circuit so that the asymmetry is negligible.

Käytännön toteutuksessa ainoastaan vaihtoehto 1 lienee realistinen, 10 sillä vastusten ja kondensaattorien valinta kohdan 2 mukaisesti on erittäin kallista.In practice, only option 1 is likely to be realistic, since the selection of resistors and capacitors according to step 2 is very expensive.

Kuvio 15 esittää GlC-lohkoa, jossa sekä tulo- että lähtöpiiri kytkeytyvät linjalle induktiivisesti. Tässä tapauksessa ei tulokapasitansseja Cin tarvita (ensiökäämin väliotossa on kondensaattori C), joten vastukset Rin kytkeytyvät 15 suoraan muuntajan T3 toisiokäämityksen päihin. Muuntaja T3 voidaan toteuttaa erittäin symmetrisesti verrattuna diskreetteihin vastuksiin ja kondensaatto-reihin, joten maadoitusjärjestelyihin ei tarvitse kiinnittää erityishuomiota tätä topologiaa käytettäessä. Tämäkään kytkentä ei kuitenkaan ole optimaalinen, sillä sekä muuntajan T3 pääinduktanssin että kondensaattorin C kapasitanssin 20 täytyy olla huomattavan suuri. Käytännössä tämä johtaa fyysisesti suurikokoi-. . siin komponentteihin.Figure 15 shows a GlC block in which both the input and output circuits are inductively coupled to the line. In this case, no input capacitances Cin are needed (capacitor C is in the tap of the primary winding), so that resistors Rin are directly connected to the secondary winding ends of transformer T3. Transformer T3 can be implemented very symmetrically compared to discrete resistors and capacitors, so no special attention to earthing arrangements is required when using this topology. However, even this connection is not optimal, since both the main inductance of transformer T3 and the capacitance 20 of capacitor C must be remarkably large. In practice, this physically results in bulk. . components.

Suuria kapasitansseja (luokkaa mikrofaradi tai enemmän) käytet- täessä on kuitenkin olemassa riski, että puhelin ei soi, kun keskuksen soitto- äänigeneraattoria kuormitetaan kapasitiivisesti. Myös tästä syystä on erittäin 25 epäsuotavaa käyttää kahden GlC-lohkon toteutusta. Keksinnön mukaisen rat-v : kaisun lisäetuna on siis se, että mainittu riski saadaan pienemmäksi ko. toteu- tuksissa.However, with high capacitances (of the order of microfarad or more), there is a risk that the telephone will not ring when the exchange ring generator of the exchange is capacitively loaded. For this reason too, it is highly undesirable to use the implementation of two GlC blocks. Thus, the additional advantage of the rat-v design of the invention is that the said risk is reduced. implementations.

Kuten edellä mainittiin, jos teleoperaattorin asettamat sovitusvaati-mukset eivät ole tiukkoja, on periaatteessa mahdollista hoitaa sovitus pelkän .···. 30 RLC-verkon avulla pitkittäisresistanssien mitoituksella.As mentioned above, if the telecom operator's matching requirements are not strict, in principle it is possible to perform the matching alone. ···. 30 with RLC network for dimensioning longitudinal resistances.

Kuvioissa 16a ja 16b on esitetty alipäästösuodatinlohkon kaksi käy-tännön esimerkkimitoitusta. Kuvion 16a tapauksessa on käytetty GlC-lohkoa • « · (joka on edullisesti esim. kuvion 13 mukainen), kun taas kuvion 16b tapauk-sessa sovitus on hoidettu pelkän RLC-verkon avulla. Kuvioissa linjalta päin 35 • « • · • · « 13 106682 nähtynä ensimmäisenä esitetty ADSL-modeemin tulokapasitanssi 50 nF Q'ota ei luonnollisestikaan kalusteta suodattimeen). Mitoituksessa on oletettu, että tilaajayhteydellä käytetään 3 km pitkää kierrettyä parikaapelia, jossa yksittäisen kuparijohdon paksuus on 0,4 mm. Tällainen johdinpaksuus on yleisin Eu-5 roopan puhelinverkoissa. Tilaajalaitetta simuloivan referenssi-impedanssin Zref komponenttiarvot olivat: R11=270Q, R12=750Qja C11=150nF. Kyseisillä mitoituksilla päästään oletetussa ympäristössä tulokseen, jossa tilaaja ei voi kuulla minkäänlaista heikennystä, kun jakaja lisätään tilaajajohdolle. Tilaajan kannalta katsottuna palvelu voidaan siis käytännössä toteuttaa yhtä laaduk-10 kaana kuin kahden GlC-lohkon avulla, mutta edellä kuvatut, kahden GIC-lohkon toteutukseen liittyvät epäkohdat saadaan eliminoitua.Figures 16a and 16b show two exemplary dimensions of a low pass filter block. In the case of Fig. 16a, the GlC block «« · (preferably, e.g., according to Fig. 13) is used, whereas in the case of Fig. 16b, the matching is done by the RLC network alone. The first capacitance of the ADSL modem 50 nF Q shown first, as seen from line 35 in the figures, is of course not furnished to the filter). In the design it is assumed that a 3 km twisted pair cable with a single copper wire thickness of 0.4 mm is used for the local loop. This type of wire thickness is the most common in Eu-5 telephone networks in Europe. The reference values of the reference impedance Zref simulating the subscriber device were: R11 = 270Q, R12 = 750Q and C11 = 150nF. Such design results in a presumed environment in which the subscriber cannot hear any attenuation when the splitter is added to the subscriber line. Thus, from the subscriber's point of view, the service can be practically implemented with the same quality as the two GlC blocks, but the disadvantages of implementing the two GIC blocks described above can be eliminated.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn kek-15 sinnöllisen ajatuksen puitteissa. Kuten edellä mainittiin, esim. GlC-lohko voi olla mitä tahansa tunnettua tyyppiä. Näitä on kuvattu esim. edellä viitatussa EP-julkaisussa. Tosin virta-GIC:n (EP-julkaisun kuvio 7) käytännön epäkohtia ovat suuri pinta-alan kulutus (mahd. soittoääniongelma) sekä se, ettei symmet-riaongelmasta päästä täysin eroon muuten kuin edellä kuvatulla maan kellu-20 tuksella.While the invention has been described above with reference to the examples in the accompanying drawings, it is clear that the invention is not limited thereto, but may be modified within the scope of the inventive idea set forth above and in the appended claims. As mentioned above, e.g., the GlC block may be of any known type. These are described, for example, in the above-mentioned EP publication. However, the practical disadvantages of the current GIC (Figure 7 of the EP publication) are the high surface area consumption (possibly a ringing sound problem) and the fact that the symmetry problem is not completely overcome except by the above-described Float 20.

• · • » » • · · • · · • · « • · · • · · • · · • · · • · · • · · • · · • · · • · · • · · • 1 · • » · ♦ · · • · • · · • · · • · • · · • · • · • · · · ♦ · « ♦ · ·• • • »» • • • • • • • • • • • • • • • • • • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ♦ · • • · · ♦ ♦ ♦ «♦ ♦«

Claims (8)

1. Förfarande för utförande av smal- och bredbandstjänster vid en överföringsledning (SL) för telekommunikationsnät, vilken överföringsledning har en frekvensberoende karakteristisk impedans, enligt vilket förfarande 5 - överförs signaler tillhörande en smalbandig tjänst inom ett första frekvensomräde, som underskrider en given gränsfrekvens, och signaler tillhörande en bredbandig tjänst inom ett andra frekvensomräde, som överskrider nämnda gränsfrekvens, över överföringsledningen, - kopplas ett fördelningselement (PS1, PS2) som innehäller ett pas-10 sivt lägpassfilterblock (72), som är kopplat mellan överföringsledningen och ett första gränssnitt (11), och en högpassfilterenhet (HPF), som är kopplad mellan överföringsledningen och ett andra gränssnitt (I2), tili överföringsledningen, varvid signalerna tillhörande smalbandstjänsten avleds tili det första gräns-snittet med hjälp av lägpassfilterblocket och varvid signalerna tillhörande bred-15 bandstjänsten avleds tili det andra gränssnittet med hjälp av högpassfilter-enheten, samt separata impedanskonverteringsorgan (71) för anpassning av det första gränssnittet tili överföringsledningens karakteristiska impedans, vilka konverteringsorgan utför nämnda anpassning självständigt utan utvändig styr-ning, 20 kännetecknatavatt nämnda impedanskonverteringsorgan i sin helhet placeras mellan lägpassfilterblockets (72) mot överföringsledningen liggande gränssnitt och f 1, *, nämnda första gränssnitt.A method for performing narrowband and broadband services on a telecommunication network transmission line (SL), said transmission line having a frequency dependent characteristic impedance, according to which method 5 - transmits signals belonging to a narrow band service within a first frequency range that falls below a given limit frequency, and signals belonging to a broadband service within a second frequency range exceeding said limit frequency, over the transmission line, - a distribution element (PS1, PS2) containing a passive low pass filter block (72) coupled between the transmission line and a first interface (11) is coupled. ), and a high-pass filter unit (HPF) coupled between the transmission line and a second interface (I2) to the transmission line, the signals of the narrow band service being diverted to the first interface by means of the low-pass filter block and the signals associated with the the broadband service is diverted to the second interface by means of the high-pass filter unit, and separate impedance conversion means (71) for adapting the first interface to the characteristic impedance of the transmission line, which conversion means independently performs said adaptation in said impedance signaling means. its entirety is placed between the interface of the low-pass filter block (72) against the transmission line and f1, *, said first interface. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att av .1*!^ 25 konverteringsorganen bildas ett separat konverteringsblock (71) som anordnas mellan det första gränssnittet och lägpassfilterblocket. c * *"·* 3, Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att *·* * lägpassfilterblocket utförs i form av ett LC-nät (72) som innehäller endast • ·« : induktanser och kapacitanser och som omfattar ätminstone en med avseende 30 pä abonnentledningen längsgäende induktans och ätminstone en med av-seende pä abonnentledningen tvärgäende kapacitans. ·"*: 4. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att c < · • , lägpassfilterblocket utförs i form av ett LC-nät (72) som innehäller induktanser och kapacitanser och att en del av impedanskonverteringsorganen utförs • * 35 genom att i nämnda nät lägga tili ätminstone ett motständselement (RL1\ • · · « « * • · · • 4 tl f * • « • » · 17 106682 RL1", RL2', RL2").2. A method according to claim 1, characterized in that, by the converting means, a separate conversion block (71) is formed which is arranged between the first interface and the low-pass filter block. The method according to claim 2, characterized in that the low pass filter block is formed in the form of an LC network (72) containing only • · «: inductances and capacitances and comprising at least one with respect to 30. 4. A method according to claim 2, characterized in that the c <· •, low-pass filter block is in the form of an LC network (72) which contains inductances in the subscriber line longitudinal inductance and at least one with respect to the subscriber line. and capacitances, and that part of the impedance conversion means is performed by adding to said at least one resistor element (RL1 \ 4, 4) to 4 * 1, 1, RL2 ", RL2 ', RL2 "). 5. Fördelningselement för telekommunikationsnät för skiljning av signaler som överförs inom olika frekvensomräden fran varandra, vilket fördelningselement omfattar 5 en linjeport (P) som är kopplad tili en överföringsledning (SL) som har en frekvensberoende karakteristisk impedans, ett lägpassfilterblock (72) som är kopplat mellan linjeporten och ett första gränssnitt (11), vilket första gränssnitt är avsett för signaler som överförs inom ett lägre frekvensomräde, 10 en högpassfilterenhet (HPF) som är kopplad mellan linjeporten och ett andra gränssnitt (I2), vilket andra gränssnitt är avsett för signaler som överförs inom ett högre frekvensomräde, och separata impedanskonverteringsorgan (71) för anpassning av det första gränssnittet tili överföringsledningens karakteristiska impedans, vilka 15 konverteringsorgan utför nämnda anpassning självständigt utan utvändig styr-ning, kännetecknatavatt nämnda impedanskonverteringsorgan i sin helhet är placerade mellan lägpassfilterblockets mot överföringsledningen liggande gränssnitt och 20 nämnda första gränssnitt.Distribution element for telecommunication networks for separating signals transmitted from different frequency ranges from each other, which distribution element comprises a line port (P) connected to a transmission line (SL) having a frequency dependent characteristic impedance, a low pass filter block (72) coupled between the line port and a first interface (11), which first interface is intended for signals transmitted within a lower frequency range, a high pass filter unit (HPF) coupled between the line port and a second interface (I2), which second interface is intended for signals transmitted within a higher frequency range, and separate impedance conversion means (71) for adapting the first interface to the characteristic impedance of the transmission line, which converting means independently perform said adaptation without the external impedance converting means in its entirety. hot are located between the interface of the low-pass filter block lying against the transmission line and said first interface. 6. Fördelningselementenligtpatentkrav5, kännetecknat avatt impedanskonverteringsorganen omfattar ett separat konverteringsblock (71) som är anordnat mellan det första gränssnittet och lägpassfilterblocket. « « *, v 7. Fördelningselement enligt patentkrav 6, kännetecknat avatt s*’*: 25 lägpassfilterblocket omfattar ett nät (72) som innehäller endast induktanser ·*·*: och kapacitanser och som innehäller ätminstone en med avseende pä • · .···. abonnentledningen längsgäende induktans och ätminstone en med avseende pä abonnentledningen tvärgäende kapacitans. • · ·6. Distribution element according to patent claim 5, characterized by the impedance conversion means comprising a separate conversion block (71) arranged between the first interface and the low-pass filter block. 7. Distribution element according to claim 6, characterized in that the low-pass filter block comprises a network (72) containing only inductances and capacitances and containing at least one with respect to. ··. the subscriber line longitudinal inductance and at least one transverse capacitance with respect to the subscriber line. • · · 8. Fördelningselement enligt patentkrav 6, kännetecknat avatt • · · • * 30 lägpassfilterblocket omfattar ett nät (72) som innehäller endast induktanser ... och kapacitanser och som innehäller ätminstone en med avseende pä abon- • · nentledningen längsgäende induktans och ätminstone en med avseende pä ·’ abonnentledningen tvärgäende kapacitans, och att impedanskonverterings- ·:··· organen dessutom omfattar ätminstone ett motständselement (RL1\ RL1",Distribution element according to claim 6, characterized in that the low-pass filter block comprises a network (72) which contains only inductances ... and capacitances and which contains the at least one with respect to the subscriber line longitudinal inductance and at least one with with respect to the subscriber line transverse capacitance, and that the impedance conversion means also comprise at least one resistor element (RL1 \ RL1 ", 35 RL2\ RL2") som är anordnat i nämnda nät. • · · « · · • « · M» m · • ·RL2 \ RL2 ") provided in said network.