DE69927051T2

DE69927051T2 - Filterung von netzdaten

Info

Publication number: DE69927051T2
Application number: DE69927051T
Authority: DE
Inventors: Kamran Sharifi
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: US6298037B1; DE69927051D1; WO2000036798A3; EP1142291A2; JP2002533021A; WO2000036798A2; EP1142291B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Netzwerke, welche mit vorhandener Telefonverdrahtung arbeiten, und insbesondere auf die Ausfilterung von Hochfrequenzanteilen aus elektrischen Signalen, die über das Netzwerk übertragen werden, und auf die Weiterleitung von Niederfrequenzanteilen der elektrischen Signale an Bauelemente, die die so genannte POTS-Technologie verwenden (Plain Old Telephone System; das „gute alte Telefon").
Zum Beispiel werden in Netzen mit asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitungen (ADSL-Leitungen) elektrische Signale übermittelt, welche Informationen repräsentieren. Die Informationen liegen zum Beispiel sowohl in Form von digitalen Hochfrequenzsignalen vor wie zum Beispiel Bildsignalen von einem Diensteanbieter bzw. Provider, welcher zu einem Kunden gebührenpflichtig einen Spielfilm oder Internet-Daten überträgt, als auch in Form von analogen niederfrequenten Sprachsignalen wie zum Beispiel die Sprachsignale bei einem Telefonanruf, die über die Leitungen des Diensteanbieters laufen. Beide Informationstypen, die hochfrequenten Signale und die niederfrequenten Signale, werden als Bausteine eines einzigen elektrischen Signals mit einander kombiniert.
ADSL-Netze übertragen hochfrequente digitale Daten in asymmetrischer Form. ADSL-Netze übertragen Daten auf der Eingangsseite von einem Teilnehmerknoten (z. B. einer Wohnung oder einem Büro) zu einem Anbieter- bzw. Provider-Knoten (z. B. einer Telefongesellschaft oder einem Internet-Dienst) mit geringerer Übertragungsgeschwindigkeit als die Netze Daten auf der Ausgangsseite des Teilnehmerknotens übermitteln. Außerdem übertragen ADSL-Netze analoge Sprachsignale mit noch niedrigerer Frequenz als die Daten auf der Eingangs- oder Ausgangsseite. Daneben können sowohl die eingangsseitigen als auch die ausgangsseitigen Frequenzbereiche mehrere Teilbänder bzw. Teilkanäle oder Unterkanäle enthalten, welche die Übertragung von mehreren Datensätzen in der gleichen Richtung zur gleichen Zeit unter Verwendung unterschiedlicher Frequenzen innerhalb der jeweiligen Bereiche ermöglichen.
Wenn elektrische Signale am Teilnehmerknoten eintreffen, werden die hoch- und niederfrequenten Signalanteile in separate elektrische Signale zur Verwendung mittels eines geeigneten Geräts aufgetrennt, zum Beispiel mit einem Fernsehgerät, einem PC oder einem Telefonapparat. Zur Auftrennung des Signals in Komponenten bzw. Anteile unterschiedlicher Frequenz wird am Teilnehmerknoten entsprechende Hardware installiert. Zum Beispiel wird eine Verkabelung im Haushalt aufgebrochen und wird zwischen den aufgebrochenen Enden an der Verkabelung im Haushalt ein POTS-Splitter angeschlossen. Der POTS-Splitter trennt die niederfrequenten Anteile des elektrischen Signals aus dem elektrischen Signal ab und sendet diese niederfrequente Komponente über einen Verdrahtungspfad an die mit niedriger Frequenz arbeitenden Geräte wie zum Beispiel an einen Telefonapparat, während er gleichzeitig die hochfrequente Komponente über einen anderen Pfad sendet. Der POTS-Splitter sendet die hochfrequente Signalkomponente an ein mit hoher Frequenz arbeitendes ADSL-Modem und leitet die niederfrequente Signalkomponente an die mit niedriger Frequenz arbeitenden Geräte.
Derzeitige Verfahren zur Anpassung von Teilnehmerknoten wie zum Beispiel in einer Wohnung an die ADSL-Technologie setzen Veränderungen bei der vorhandenen Hardware voraus, zum Beispiel erfordert die Zwischenschaltung des POTS-Splitters eine Veränderung der vorhandenen Verkabelung in der Wohnung und sieht eine zusätzliche Verkabelung für das Hochfrequenzsignal vor. Jedoch ist es einer der wichtigsten Vorteile der ADSL-Technologie, dass sie die in den meisten Haushalten bereits vorhandene „twisted-pair-Verdrahtung" oder paarweise verdrillte Verdrahtung verwendet. Demnach verringern Verfahren zur Anpassung der Teilnehmerknoten an ADSL-Technologie, welche Veränderungen der vorhandenen Verdrahtung am Teilnehmerknoten erfordern, die Vorteile des Diensteanbietens über ein ADSL-Netzwerk.
Ein weiteres Beispiel sind künftige Einsatzbereiche von Telefonnetzen in der Wohnung (so genannte Home-PNA), bei denen ebenfalls die vorhandenen Telefonkabel innerhalb einer Wohnung zum Aufbau eines lokalen Netzwerks (LAN-Netz) innerhalb der Wohnung verwendet werden. Während ein ADSL-Netz hochfrequente Signalanteile in der Größenordnung von etwa 20 kHz bis 1 MHz überträgt, könnte LAN-Netze in Privatwohnungen hochfrequente Signalanteile in der Größenordnung von etwa 4 MHz bis 10 MHz übertragen. Wie bei der ADSL-Technologie würden Verfahren zur Anpassung vorhandener Verkabelung an den Einsatz bei einem LAN-Netz in einer Wohnung, welche umfangreiche Veränderungen voraussetzen, die Vorteile der Nutzung vorhandener Verkabelung verringern.
In der Vorveröffentlichung WO 98/27713 werden ein passives verteiltes Filtersystem und ein passives Filterverfahren beschrieben, bei welchem eine Vielzahl passiver verteilter POTS-Filter einer jeweiligen Vielzahl von POTS-Kommunikationsgeräten zugeordnet wird und ein POTS-Kanal von einer Telefonverbindung abgekoppelt wird, während ein zweiter Kommunikationskanal auf der Telefonverbindung, die von einem Modem genutzt wird, ermöglicht wird und kein Einfluss auf diesen genommen wird.
In der US-Patentschrift 5 623 543 wird eine Filteranordnung beschrieben, bei welcher eine paarig verdrillte Telefonleitung über ein Tiefpassfilter mit einem herkömmlichen Telefon und über ein Hochpassfilter mit einer Vorrichtung zum Empfang von Signalen in einem oberen Frequenzbereich verbunden ist.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung umfasst ein elektronisches Filter und ein Datennetzwerksystem nach den beiliegenden Ansprüchen 1 und 12.
Ein Aspekt der Erfindung besteht in einem elektronischen Filter, das sich in Verbindung mit der vorhandenen paarig verdrillten Verkabelung einsetzen lässt, die in den meisten Wohnungen vorhanden ist, ohne dass Veränderungen an der Verkabelung notwendig werden. Das elektronische Filter empfängt elektrische Signale, die über eine asymmetrische digitale Teilnehmerleitung eines Netzwerks übertragen werden. Das Filter leitet niederfrequente Signale des elektronischen Signals an eine Datenempfangsvorrichtung durch, bei welcher die POTS-Technologie zum Einsatz kommt, wie zum Beispiel an einen Telefonapparat.
Das elektronische Filter enthält elektronische Anteile, welche entlang eines Pfades zur Signalverarbeitung angeordnet sind. Das Filter umfasst auch Eingangs- und Ausgangsverbinder bzw. -anschlüsse, welche entsprechende Eingangs- und Ausgangs-Spannungsknoten aufweisen. Der Spannungsknoten des Eingangsverbinders liefert elektrische Eingangssignale an das elektronische Filter, während der Eingangsverbinder elektrisch an die asymmetrische digitale Teilnehmerleitung anschließbar ist. Der Ausgangsverbinder liefert elektrische Ausgangssignale aus dem elektronischen Filter an die Datenempfangsvorrichtung, wenn sich der Ausgangsverbinder in elektrischer Verbindung mit dem Gerät befindet.
Das elektronische Filter ist so angepasst, dass es selektiv Frequenzanteile der elektrischen Signale durchleitet. Das Filter lässt Fxequenzkomponenten unterhalb einer vorgegebenen Eckfrequenz von dem Eingangsverbinder an den Ausgangsverbinder durch; das Filter lässt Frequenzanteile oberhalb der vorgegebenen Eckfrequenz nicht vom Eingangsverbinder zum Ausgangsverbinder durch.
Zu den bevorzugten Ausführungsbeispielen dieses Aspekts der Erfindung gehören eines oder mehrere der nachstehenden Merkmale.
Bei den Eingangs- und Ausgangsverbindern kann es sich um RJ-11 bzw. RJ-45-Anschlüsse bzw. -Verbinder handeln und zusätzlich können sie Buchsen oder Stecker sein. Der Verbinder ist modular als allein stehende Einheit ausgebildet oder kann als Teil eines Ausgangs ausgebildet sein, welche eine Buchse umfasst, die als Bauteil in einem Teilnehmerknoten verbunden ist. Das Filter kann eine Eingangsimpedanz aufweisen, welche mit der Ausgangsimpedanz der lokalen Schleife zusammenpasst; beispielsweise kann es sich dabei um ein passives elliptisches Filter handeln. Das Filter kann mit einer Eckfrequenz von acht Kilohertz ausgelegt sein.
Jedes in den Rahmen der Ansprüche fallende Ausführungsbeispiel kann einen oder mehrere der nachstehenden Vorteile mit sich bringen. Das elektronische Filter lässt die Verwendung einer vorhandenen Verkabelung an einem Teilnehmerknoten zu, ohne Modifizierungen der vorhandenen Verkabelung vorauszusetzen. Wenn das elektronische Filter eingebaut ist, filtert es niederfrequente Komponenten des elektrischen Signals aus dem elektronischen Signalen aus und beseitigt somit die nachteiligen Auswirkungen, welche die hochfrequenten elektrischen Signalkomponenten auf Datenempfangsvorrichtungen wie beispielsweise Telefonapparate haben, zum Beispiel das Signalrauschen.
Das elektronische Filter wird problemlos zwischen dem ADSL-Netzwerk und einem Datenempfangsgerät eingebaut. Das elektronische Filter umfasst die Struktur vorhandener Buchsen und Stecker, wie zum Beispiel einen RJ-11-Verbinder oder einen RJ-45-Verbinder, welche beispielsweise normalerweise in Privatwohnungen und Büros zum Anschluss von Sprach- bzw. Datenverbindungen verwendet werden. Passive Ausführungsbeispiele des elektronischen Filters setzen eine zusätzliche Stromversorgung nicht voraus. Das elektronische Filter kann ein allein stehendes Gerät sein oder als integraler Teil einer Buchse so ausgebildet sein, dass es als Austausch-Anschluss an der Wand oder an einer anderen Stelle in der Wohnung eingebaut werden kann. Allein stehende Ausführungsbeispiele des elektronischen Filters lassen sich problemlos einbauen, abbauen und an andere Orte verlegen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematisierte Ansicht eines Datennetzwerks, das für den Einsatz der ADSL-Technologie ausgelegt ist;
2 ist eine schematische Darstellung einer lokalen Schleife des Datennetzwerks aus 1 nach dem Stand der Technik vor Auslegung einer Wohnung auf den Einsatz der ADSL-Technologie, wobei die Wohnung Telefonapparate aufweist, die über einen entsprechenden RJ-11-Verbinder an einer vorhandenen POTS-Verkabelung angeschlossen sind;
3 zeigt eine schematisierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Datennetzwerks, das für den Einsatz mit ADSL-Technologie ausgelegt ist und ein elektronisches Filter aufweist, das elektrisch zwischen dem Telefonapparat und dem ADSL-Netzwerk verbunden ist;
4 stellt eine schematisierte Ansicht eines Filters aus 3 dar, bei welchem elektronische Komponenten des Filters entlang eines Pfades zur Signalverarbeitung zwischen der Teilnehmerleitung und einem RJ-11-Verbinder angeordnet sind;
5a bis 5c zeigen jeweils ein anderes Ausführungsbeispiel des elektronischen Filters aus 4 in schematischer Rückansicht, Vorderansicht und Seitenansicht, das als elektrischer Auslass ausgelegt ist, bei dem die elektronischen Filterkomponenten integral mit einem RJ-11-Verbinder ausgerüstet sind;
6 zeigt ein noch anderes Ausführungsbeispiel des elektronischen Filters aus 4 in perspektivischer Ansicht, das als allein stehendes Gerät zum Anschluss zwischen dem Telefonapparat und dem RJ-11-Verbinder ausgelegt ist, bei welchem interne elektrische Bauelemente durch einen durchsichtigen Abschnitt eines Gehäuses des Filters hindurch dargestellt sind; und
7 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel des elektronischen Filters aus 6 in perspektivischer Ansicht dar, welches für den Anschluss zwischen dem Telefonapparat und einem RJ-45-Verbinder vorgesehen ist, und bei welchem interne elektrische Bauelemente durch einen durchsichtigen Abschnitt eines Gehäuses des Filters hindurch dargestellt sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Aus 1 ist ein Datennetzwerk 10 ersichtlich, das sich zur Übertragung digitaler und analoger elektrischer Signale zwischen der Zentrale 18 einer Telefongesellschaft und Wohnungen 14, 14' eignet. Zum Beispiel übermittelt die Telefongesellschaft 18 Sprachsignale, Internetdaten und Bildsignale über vorhandene paarig verdrillte Kabel 16 zu Wohnungen 14, 14' und übermitteln die Wohnungen 14, 14' Sprachsignale, Internetdaten und andere Daten (z. B. Menüauswahl-Informationen für das Kabelfernsehen an die Telefongesellschaft zur Bestellung von einzeln gebührenfrei abrufbaren Spielfilmen) über die gleiche Verkabelung 16 an die Telefongesellschaft. Die Signale werden von einem Provider-Knoten 12, z. B. einem Internet-Service-Provider, an die Zentrale 18 der Telefongesellschaft über eine faseroptische Kabelverbindung und anschließend an Wohnungen 14, 14' übermittelt.
Die übertragenen elektrischen Signale laufen über einen Signalpfad von der Telefongesellschaft 18 zu Wohnungen 14, 14' über eine vorhandene paarig verdrillte Kupferverkabelung 16 und über eine entsprechende Schnittstellenvorrichtung 22 des Netzwerks. Der Signalpfad zu jeder Wohnung, den die Telefongesellschaft 18 bildet, die vorhandene Verkabelung 16 und das Schnittstellengerät 22 des Netzwerks bilden eine lokale Schleife 28.
Jede Schnittstellenvorrichtung 22 des Netzwerks stellt einen Demarkationsknoten dar, der eine Wohnung 14, 14' von einer entsprechenden lokalen Schleife 28 trennt. Eine Schnittstellenvorrichtung 22 ist jeweils an jede Wohnung 14, 14' angeschlossen.
Die übermittelten elektrischen Signale weisen sowohl hochfrequente Anteile wie digitale Bildsignale auf, die mit einer typischen Geschwindigkeit von 1.536 Megabit/Sekunde (Mbps) übertragen werden, und niederfrequente Anteile, wie zum Beispiel analoge Sprachsignale, welche einen Frequenzbereich von 0 kHz bis 4 kHz abdecken. Die verschiedenen Frequenzanteile der elektrischen Signale bilden unterschiedliche Datenkanäle, die gleichzeitig genutzt werden können. Zum Beispiel könnte ein Teilnehmer unter Verwendung des Netzwerks 10 den niederfrequenten Sprachkanal von 0 kHz bis 4 kHz nutzen, um die analogen Signale eines Telefongesprächs zu übermitteln und zu empfangen, während er über den Kanal mit höherer Frequenz, der auf einem Frequenzband von mehr als 4 kHz liegt, die digitalen Bildsignale eines einzeln gegen Gebühr abgerufenen Spielfilms empfängt.
Die Telefonleitungen können jedoch unzureichend sein, um hochfrequente elektrische Signalanteile über große Entfernungen zu übertragen, da sie inhärent mit Widerständen und Kapazitäten behaftet sind, welche die Ursache für übermäßig starke Verluste in den elektrischen Signalen und von Echoeffekten auf den Leitungen darstellen, welche zur Einbusse bei der Qualität des Signals bei höheren Frequenzen führen. Aus diesem Grund weist ein Netzwerk mit einer lokalen Schleife von vergleichsweise größerer Länge eine niedrigere Datenrate auf, während ein Netzwerk mit einer lokalen Schleife von vergleichsweise kleinerer Länge eine höhere Datenrate aufweisen kann.
Eine vorhandene paarig verdrillte Verkabelung 16 lässt den Einsatz der ADSL-Technologie in Wohnungen 14 zu. Außerdem können bei Auslegung für die ADSL-Technologie digitale Signale mit asymmetrischen Datenraten in zwei Richtungen übertragen werden. Zum Beispiel kann ein einzeln gegen Gebühr abgerufener Spielfilm mit einer Geschwindigkeit von 1.536 Mbps in eine Wohnung übertragen werden und kann eine Information, mit welcher ein Film angefordert wird, über einen zusätzlichen Kanal mit einer Geschwindigkeit von 16 Kilobit/Sekunde (Kbps) an den Provider übermittelt werden.
Aus 2 ist eine Verkabelung 40 innerhalb einer Wohnung 14' erkennbar, welche ähnlich der vorhandenen Verkabelung 16 aus paarig verdrilltem Kupferkabel ist, welche die lokale Schleife 28 bildet, und welche in eine Gruppe von Verbindungsleitungen 30 verzweigt wird. Jede Anschlussleitung 30 endet in einem Verbinder, im typischen Fall einer RJ-11-Buchse bzw. einem RJ-11-Verbinder 26. Die Wohnung 14' umfasst drei Telefonapparate 24, die mit Hilfe von RJ-11-Verbindern 26 direkt über die Verbindungsleitungen 30 mit der vorhandenen Verkabelung 40 verbunden sind. Außerdem ist hier ein nicht verwendeter RJ-11-Verbinder vorhanden.
Die Wohnung 14' ist hier nicht für die ADSL-Technologie ausgelegt. Die Wohnung 14' kann nicht gleichzeitig mit hochfrequenten und niederfrequenten Signalanteilen arbeiten, da sich beispielsweise die hochfrequenten Komponenten des elektrischen Signals und die Sprachsignale im Telefonieverkehr gegenseitig beeinflussen. Die Telefonapparate 24 sind elektrische Geräte, welche niederfrequente elektrische Signalanteile empfangen und mit diesen arbeiten. Da aber die drei RJ-11-Verbinder die Telefonapparate 24 mit der vorhandenen Verkabelung 40 direkt verbinden, empfangen die Telefonapparate sowohl die hochfrequenten als auch die niederfrequenten Komponenten der elektrischen Signale und die hochfrequenten Signalkomponenten werden die Telefonapparate beinflussen, zum Beispiel dadurch, dass sie elektrisches Rauschen verursachen.
Um das elektrische Rauschen zu beseitigen und die Wohnung 14' für die ADSL-Technologie auszulegen, ist ein POTS-Splitter 46 erforderlich, der hier in Phantomdarstellung eingezeichnet ist. Wie vorstehend in den allgemeinen Erläuterungen dargestellt, muss die vorhandene Verkabelung mit paariger Verdrillung in der Wohnung 14' so aufgebrochen werden, dass ein zweiter Signalpfad für die elektrischen Signale gebildet wird. Der POTS-Splitter 46 ist mit der vorhandenen Verkabelung 40 innerhalb der Aufbruchstelle verbunden. Eine zusätzliche Verkabelung 38 verläuft vom POTS-Splitter zu einem entfernt installierten ADSL-Endgerät (ATU-R) 34, bei dem es sich um ein Modem handelt, das hochfrequente Datensignale an einen PC 36 weiterleitet. Die Zusatzverkabelung 38 bildet einen Leitungspfad für hochfrequente Datensignale. Die vorhandene Verkabelung 40 bildet einen separaten Leitungspfad für die niederfrequenten Datensignale. Der POTS-Splitter 46 verarbeitet die von der Schnittstelleneinrichtung 22 des Netzwerks empfangenen elektrischen Signale in der Weise, dass die hochfrequenten Anteile von den niederfrequenten Komponenten getrennt werden. Eine solche alternative Anordnung könnte jedoch unnötigen Arbeitsaufwand, unnötige Kosten und eine unnötige Komplexität erfordern. Zum Beispiel setzt eine derartige Auslegung unter Umständen Personal und Geräte der Telefongesellschaft für die Installation voraus.
Gemäß 3 weist die Wohnung 14 anstelle der Verwendung der Einheit ATU-R 34 gemäß 2 modulare Filter 32 auf, um das elektrische Rauschen zu beseitigen und den Einsatz der ADSL-Technologie zu ermöglichen. Jeweils ein Filter 32 ist angeordnet zwischen der vorhandenen Verkabelung 40 und einem der Telefonapparate 24. Das Filter 32 stellt ein Tiefpassfilter dar, das eine Eckfrequenz von etwa 8 Kilohertz (kHz) besitzt. Deshalb lässt das Filter 32 Frequenzanteile der elektrischen Signale unterhalb von 8 kHz an die Telefonapparate 24 durch, verhindert aber die Durchleitung von Frequenzanteilen der elektrischen Signale oberhalb von 8 kHz zu den Telefonapparaten. Alternativ könnte das Filter 32 auch zwischen der vorhandenen Verkabelung 40 und einem Datenempfangsgerät jeglicher anderen Axt geschaltet sein, welches niederfrequente Anteile der elektrischen Signale empfängt und verarbeitet, die über eine vorhandene Verkabelung 40 übertragen werden.
Somit kann das Filter 32 nach der Installation das elektronische Rauschen aufgrund der hochfrequenten Anteile verringern oder beseitigen. Allerdings ist eine Hardware, die Veränderungen bei der vorhandenen Verkabelung 40 erfordert, nicht nötig, da das Filter 32 am Abschlussende bzw. Geräteende der Verbindungsleitungen 30 in der Weise eingebaut ist, dass es an die vorhandenen genormten RJ-11-Verbinder 26 angeschlossen wird. Somit können alle Informationskanäle genutzt werden, die über die lokale Schleife übermittelt werden. Empfangsvorrichtungen, die hochfrequente Datensignale empfangen, können am Abschlussende einer der Verbindungsleitungen 30 ohne ein Tiefpassfilter betrieben werden. Empfangsvorrichtungen zum Empfangen niederfrequenter Datensignale wie zum Beispiel Telefonapparate 24 können ohne Beeinflussung seitens hochfrequenter Anteile des Signals betrieben werden, indem sie mit der vorhandenen Verkabelung 40 über eines der Filter 32 in elektrischer Kommunikationsverbindung stehen.
Zum Beispiel kann die Einheit ATU-R 34 direkt an eine der Verbindungsleitungen 30 über einen der RJ-11-Verbinder 26 (oder alternativ einen RJ-45-Verbinder) ange schlossen werden. Bei einer solchen Konfiguration verarbeitet die Einheit ATU-4 34 das von der Telefongesellschaft 12 empfangene elektrische Signal und liefert die Daten, die in den hochfrequenten Signalanteilen vorhanden sind, zum Beispiel an einen PC 36 oder ein Fernsehgerät. Die Einheit ATU-R 34 enthält im typischen Fall ein Hochpassfilter, um alle niederfrequenten Signale aus dem Signal auszufiltern und nur hochfrequente Signale an Hochfrequenzgeräte durchzulassen. Die Einheit ATU-R 34 verarbeitet außerdem Signale, die von den Hochfrequenzgeräten kommen, zu Hochfrequenz-Komponenten der elektrischen Signale um und übermittelt die Signale an den Provider-Knoten 12.
Bei einer derartigen Konfiguration bleiben die Telefonapparate 24 oder andere Datenempfangsgeräte zum Empfangen niederfrequenter Signale relativ unbeeinflusst durch die Anwesenheit von hochfrequenten Signalkomponenten auf der vorhandenen Verkabelung 40, während sie in der Lage sind, Signale zu nutzen, die ohne erhebliche Beeinflussung über den Datenkanal im niedrigeren Frequenzbereich von 0 kHz bis 4 kHz übermittelt werden.
Aus 4 ist ersichtlich, dass das Filter 32 elektronische Bauelemente enthält, die entlang eines Signalwegs 48 angeordnet sind. Das Eingangsende 54 und das Ausgangsende 60 des Signalwegs 48 weisen jeweils zwei Spannungsknoten auf: entsprechende Hochspannungsknoten 64, 66 und entsprechende Niederspannungsknoten 68, 70. Jeder der Hochspannungsknoten 64, 66 enthält einen Draht, der elektrisch mit einem Stift 3 eines entsprechenden RJ-11-Steckers verbunden ist, z. B. dem Eingangsverbinder 42 bzw. dem Ausgangsverbinder 44 (in 4 dargestellt). In ähnlicher Weise enthält jeder der Niederspannungsknoten 68, 70 einen Draht, der elektrisch mit dem Stift 4 des entsprechenden Eingangsverbinders 42 und Ausgangsverbinders 44 verbunden ist.
Das Filter 32 ist so ausgelegt, dass es ein passives elliptisches Tiefpassfilter mit einer Eckfrequenz von etwa 8 kHz bildet. Die elektrischen Bauelemente sind in drei seriell geschalteten Stufen 72, 74, 76 gruppenweise zusammengefasst, von denen jede eine entsprechende Hochspannungsseite 72h, 74h, 76h und eine entsprechende Niederspannungsseite 72L, 74L, 76L aufweist. Jede der drei Stufen 72, 74, 76 enthält einen entsprechenden induktiven Transformator T1, T2, T3 (z. B. P/N 1797a), der, wie in der Zeichnung dargestellt, elektrisch zwischen die Hochspannungsseite und die Nie derspannungsseite der Stufe geschaltet ist. Außerdem enthält jede Stufe 72, 74, 76 einen entsprechenden Kondensator C3, C4, C5 von jeweils 15,6 ηF, der elektrisch zwischen die entsprechenden Hoch- und Niederspannungsseiten 72h/72L, 74h/74L und 76h/76L jeder Stufe geschaltet ist. Außerdem enthält jede der beiden letzteren Stufen 74, 76 einen Kondensator C1, C2 von jeweils 15,6 ηF, der elektrisch über das entsprechende Induktionsglied t2, t3 auf der Hochspannungsseite 74h, 76h jeder Stufe geschaltet ist.
Um ein Beispiel zu nennen, kann ein Filter wie das Filter 32 entsprechend den typischen Vorgaben in der nachfolgenden Tabelle ausgelegt werden.
Tabelle 1
Bei Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann der Aufbau des elektronischen Filters 32 in mehreren unterschiedlichen Gerätetypen zum Einsatz kommen.
Zum Beispiel handelt es sich gemäß 5a bis 5c bei einem modular aufgebauten Filter 100 um eine Filterkomponente, die integral mit zwei RJ-11-Verbindern 102, 104 ausgebildet ist, um so einen Ausgang 106 zu bilden. Der Ausgang 106 kann als Hardware-Bauteil in einer Wohnung 14 anstelle der vorhandenen Ausgänge eingebaut werden. Der untere RJ-11-Verbinder 102 liefert ein ungefiltertes Signal, wie es zum Beispiel von einer Einheit ATU-R-34 verwendet würde (3). Der Verbinder 102 stellt die elektrische Verbindung zu paarig verdrillten Drähten 108, 110 einer vorhandenen Verkabelung 40 her. Der obere RJ-11-Verbinder 104 liefert ein gefiltertes Signal, wie es zum Beispiel vom Telefonapparat 24 (3) verwendet wird, und steht in elektrischer Verbindung mit den Drähten 108, 110. Das Filter 100 wird zwischen den Verbinder 104 und die Drähte 108, 110 geschaltet. Der Filter 100 umfasst einen Eingangsverbinder 109, der den Filter elektrisch mit den Drähten 108, 110 verbindet ohne Verwendung eines Adapters wie zum Beispiel eines RJ-11-Verbinders. Im Grunde genommen stellt der Eingangsverbinder 109 das Ende von zwei Metalldrähten dar, die elektrische Kontakte bilden.
Das Filter 100 weist elektrische Bauelemente 112 auf, die entlang eines Signalwegs 114 angeordnet sind; dabei ist jedes der elektrischen Bauelemente 112 und des Signalwegs 114 in der gleichen Weise aufgebaut wie die entsprechenden elektrischen Bauelemente und der Signalweg 48 des Filters 32. Um jedoch für einen kompakten Aufbau zu sorgen, der beispielsweise in den Raum passt, den eine vorhandene Schalterabdeckung in einer Wand einnimmt, sind die elektrischen Bauelemente 112 und der Signalweg 114 auf einer Leiterplatte 116 angeordnet, welche eng parallel zur Schalterabdeckplatte 106 verläuft. Eine Halterung 118 sichert die Basis der Leiterplatte 116 an der Schalterabdeckung 106 auf der Seite der Schalterabdeckplatte, die einer Wand zugekehrt ist. Alternativ könnte die Leiterplatte 116 auch in geeigneter Weise an der Schalterabdeckung 106 angeklebt werden. Zwei Löcher 120, 122 nehmen Schrauben auf, mit denen die Schalterabdeckung 106 an einer Wand befestigt wird.
Gemäß 6 handelt es sich bei dem Filter 200 um eine allein stehende modulare Einheit mit einem Gehäuse 240, einem Eingangsverbinder 242, einem Ausgangsverbinder 244 und elektronischen Bauelementen 246, die entlang eines Signalwegs 248 zur Signalverarbeitung auf einer Leiterplatte 262 im Inneren des Gehäuses 240 so angeordnet sind, dass sie die Hochfrequenz-Komponenten der elektrischen Signale ausfiltern. Die elektrischen Bauelemente 246 besitzen den gleichen Aufbau wie die elektrischen Bauelemente des Filters 32. Der Eingangsverbinder 242 ist ein genormter RJ-11-Verbinder 250 mit einem Drahtabschnitt 252, der sich durch das Gehäuse 240 hindurch erstreckt und an ein Eingangsende 254 eines Signalpfads 248 zur Signalverarbeitung angeschlossen wird. In ähnlicher Weise handelt es sich bei dem Ausgangsverbinder 244 ebenfalls um einen genormten RJ-11-Verbinder 256 mit einem Draht abschnitt 258, der sich durch das Gehäuse hindurch erstreckt und an ein Ausgangsende 260 des Signalpfads 248 zur Signalverarbeitung angeschlossen wird.
Ebenso ist aus 3 zu entnehmen, dass ein Filter 200 auch in einer Wohnung 14 von einer Person installiert werden kann, die in der Wohnung lebt, nicht nur von einem erfahrenen Techniker. Die Person trennt die Verbindung eines der Telefonapparate 24, steckt den Eingangsstecker 242 des Filters 200 in den entsprechenden RJ-11-Verbinder 26 und steckt den Ausgangsstecker 244 des Filters 200 in den zuvor ausgestöpselten Telefonapparat 24. Alternativ können einer oder auch beide der entsprechenden Eingangs- und Ausgangsstecker 242, 244 des Filters 32 eine Klinke anstelle eines Steckers aufweisen, damit die Person die entsprechende Kabellänge zur Verlängerung vom Filter aus wählen kann. In einem solchen Fall wählt die Person die Kabellänge mit genormten RJ-11-Steckern an beiden Kabelenden und steckt jedes der Enden in den entsprechenden Anschluss des Filters sowie in den entsprechenden Anschluss, der mit der vorhandenen Verkabelung 40 oder einem Niederfrequenzgerät wie einem Telefonapparat 24 verbunden ist.
Andere Ausführungsbeispiele liegen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.
Gemäß 7 ist das Filter 200' ähnlich wie das Filter 200 aufgebaut, allerdings weisen hier sowohl ein Eingangsanschluss 242' als auch ein Ausgangsanschluss 244' des Filters 200' jeweils einen RJ-45-Stecker 250', 256' anstelle eines RJ-11-Steckers 250, 256 auf. Kabelstücke 252', 258' sind Abschnitte eines normierten elektrischen Drahtkabels, die mit den RJ-45-Anschlüssen kompatibel sind. Im typischen Fall würde man einen RJ-45-Anschluss zum Anschließen von Hochfrequenzgeräten wie einen PC 36 (in 3 dargestellt) verwenden.
5, 6 und 7 zeigen, dass Ausführungsbeispiele, die im Rahmen der Ansprüche liegen, eine große Zahl verschiedener mechanischer Verbindungen aufweisen können. Zum Beispiel lässt sich das Filter 32 sowohl an einen RJ-45-Anschluss als auch an einen RJ-11-Anschluss in ähnlicher Weise anschließen. Dabei wird jeder der beiden Hochspannungsknoten 64, 66 beispielsweise mit einem Stift 4 des entsprechenden RJ-45-Eingangsanschlusses bzw. -Ausgangsanschlusses verbunden. Jeder der beiden Niederspannungsknoten 68, 70 wird beispielsweise mit einem Stift 5 des entsprechenden RJ-45-Eingangs- bzw. -Ausgangsanschlusses verbunden.
Für Kommunikationssysteme, bei denen RJ-45-Anschlüsse verwendet werden, können unterschiedliche Anschlussverbindungen definiert sein. Somit können auch alternative Stiftverbindungen vorgenommen werden. In ähnlicher Weise sind alternative Verbindungen theoretisch für ein System möglich, bei dem RJ-11-Anschlüsse verwendet werden. Allerdings sind RJ-11-Anschlüsse genormt und somit verändern sie sich wahrscheinlich zwischen Kommunikationssystemen nicht, bei denen RJ-11-Verbinder zum Einsatz kommen.
Es sind auch andere Aufbauten für Filter gemäß den Ansprüchen möglich. Zum Beispiel könnten die Filter aktive Filter sein oder es könnte sich dabei um Chebyshew-Filter anstelle der vorgenannten elliptischen LC-Filter handeln. Die Filter können für sich ändernde Spezifikationen wie eine andere Eckfrequenz als 8 kHz oder eine andere Impedanz als 600 Ω ausgelegt werden. Außerdem können die Filter auch Verbindungsstücke anderer Axt umfassen oder an diese angeschlossen werden.
Die Knoten eines Datennetzwerks können in mehreren Formen ausgeführt sein. Zum Beispiel können sowohl der Provider-Knoten 12 als auch der Knoten 18 der Telefongesellschaft als Provider-Knoten dienen; ebenso können sowohl eine Wohnung 14, 14' wie auch andere Orte, zum Beispiel ein Büro, als Teilnehmerknoten dienen.
Die Filter 32, 100 und 200 beziehen sich, wie bereits erläutert, auf Telekommunikationsnormen, die in Nordamerika gelten. Für andere Ausführungsbeispiele, die in den Rahmen der Ansprüche fallen, gilt die Forderung, dass sie beispielsweise mit den Telekommunikationssystemen in Europa kompatibel sind. Ausführungsbeispiele im Rahmen der Ansprüche können auch in Verbindung mit LAN-Netzen in Wohnungen verwendet werden, um noch höherfrequente Signalanteile herauszufiltern, als sie typischerweise in einem ADSL-Netz verwendet werden.
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele, einschließlich aller Abmessungsangaben, Angaben zur Auslegung, Werkstoffe, Aufbauten, Anordnungen und Kombinationen von Teilen, sind hier nur beispielhaft beschrieben. Es liegt auf der Hand, dass der Fachmann auf diesem Gebiet zahlreiche Modifizierungen an den speziellen, hier beschriebenen Vorrichtungen und Arbeitstechniken und deren Einsatz gebieten vornehmen und gegenüber diesen Abänderungen realisieren kann, ohne dabei von den Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

1

12: Provider Node = Providerknoten
20: Fiber Optic Cable = Glasfaserkabel
18: Telephone Company = Telefongesellschaft
16: Existing Twisted-Pair Wiring = bestehende paarig verdrillte Verkabelung
28: Local Loop = lokale Schleife
10: Data Network = Datennetzwerk
22: Network Interface Device = Schnittstellenvorrichtung
14: Home = Wohnung
14': Home = Wohnung

2

Prior Art: = Stand der Technik
22: Network Interface Driver = Schnittstellentreiber
14': Home = Wohnung
46: Pots Splitter = Pots Splitter
24: Telephone Set = Telefonapparat
40: Existing Wiring = bestehende Verkabelung
26: RJ-11 Connector = RJ-11 Verbinder

3

22: Network Interface Driver = Schnittstellentreiber
14: Home = Wohnung
32: Filter = Filter
200: Filter = Filter
100: Filter = Filter

4

72: First Serial Stage = erste seriell geschaltete Stufe
74: Second Serial Stage = zweite seriell geschaltete Stufe
32: Filter = Filter
76: Third Serial Stage = dritte seriell geschaltete Stufe
54: Input End = Eingangsende
60: Output End = Ausgangsende

6

240: Housing = Gehäuse
262: Circuit Board = Leiterplatte
244: RJ-11 Output Connector = Ausgangsverbinder
246: Electrical Components = elektrische Bauelemente
242: RJ-11 Input Connector = RJ-11 Eingangsverbinder

7

Circuit Board: = Leiterplatte
240': Housing = Gehäuse
246: Electrical Components = elektrische Bauelemente
242': RJ-45 Input Connector = RJ-45 Eingangsverbinder

Claims

Elektronisches Filter, das zum Empfangen elektrischer Signale ausgelegt ist, welche mittels eines Datennetzwerks übertragen werden, sowie zum Weiterleiten niederfrequenter Anteile der Signale an eine Datenempfangsvorrichtung, wobei das elektronische Filter (32; 100; 200; 200') folgendes aufweist: – einen Eingangsverbinder oder -anschluss (242; 242'), der für den elektrischen Anschluss an einen entsprechenden Ausgangsverbinder oder -anschluss einer asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitung ausgelegt ist, wobei der Eingangsverbinder einen Eingangs-Spannungsknoten zum Abgeben elektrischer Eingangssignale an das elektronische Filter aufweist; – einen Ausgangsverbinder (104; 244; 244'), der für den elektrischen Anschluss an einen entsprechenden Eingangsverbinder einer Datenempfangsvorrichtung ausgelegt ist, wobei der Ausgangsverbinder einen Ausgangsspannungsknoten zum Abgeben elektrischer Ausgangssignale aus dem elektronischen Filter aufweist; und – einen Pfad zur elektrischen Signalverarbeitung (48; 248; 248'), der sich von dem Eingangsspannungsknoten aus zu dem Ausgangsspannungsknoten erstreckt, elektronische Bauelemente (112; 246; 246'), die entlang des Pfands zur elektrischen Signalverarbeitung angeordnet ist, wobei die elektronischen Bauelemente so ausgelegt sind, dass Frequenzanteile der elektrischen Signale selektiv weitergeleitet werden, wobei die Frequenzanteile, welche unterhalb einer vorgegebenen Eckfrequenz liegen, von dem Eingangsverbinder an den Ausgangsverbinder geleitet werden, und die Frequenzanteile, welche über der vorgegebenen Eckfrequenz liegen, von dem Eingangsverbinder nicht an den Ausgangsverbinder geleitet werden; – wobei das elektronische Filter eine modular aufgebaute Einheit ist, die zwischen dem entsprechenden Ausgangsverbinder und dem komplementären Eingangsverbinder anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das elektronische Filter eine erste, eine zweite und eine dritte Stufe (72, 74, 76) oder erste, zweite und dritte Stufen (72, 74, 76) aufweist, wobei die erste, zweite und dritte Stufe seriell geschaltet sind; – die erste, zweite und dritte Stufe jeweils eine entsprechende Hochspannungsseite (72h, 74h, 76h) und eine entsprechende Niederspannungsseite (721, 741, 761) besitzt; – die erste, zweite und dritte Stufe jeweils einen induktiven Wandler (T1, T2, T3) aufweist, wobei eine erste Wicklung des Wandlers mit der Hochspannungsseite und eine zweite Wicklung des Wandlers mit der Niederspannungsseite verbunden ist; – wobei die erste, zweite und dritte Stufe jeweils einen Kondensator (C3, C4, C5) besitzt, der quer zur oder über die Hochspannungsseite und die Niederspannungsseite geschaltet ist; – wobei die zweite und dritte Stufe (74, 76) jeweils einen Kondensator (C1, C2) besitzt, der quer zur ersten oder über die erste Wicklung des mit der Hochspannungsseite verbundenen Wandlers geschaltet ist.
Elektronisches Filter nach Anspruch 1, welches des Weiteren folgendes aufweist: ein Gehäuse (240), wobei sich jeder der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (242, 244) durch das Gehäuse erstreckt.
Elektronisches Filter nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Eingangs- und der Ausgangsspannungsknoten jeweils entsprechende Drahtabschnitte aufweist, die elektrisch mit entsprechenden Kontaktanschlussbereichen verbunden ist, wobei jeder der Kontaktanschlussbereiche so ausgelegt ist, dass er einen entsprechenden Kontaktanschlussbereich der entsprechenden Ausgangs- und Eingangsanschlüsse kontaktiert.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem jeder der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (242, 244) des Weiteren einen RJ-11-connector oder -Anschluss aufweist.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Eingangsverbinder (242) ein Paar elektrischer Kontakte darstellt.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das elektronische Filter des Weiteren ein erstes Impedanzelement aufweist, aufweist, das so ausgelegt ist, dass er an ein zweites Impedanzelement ei ner lokalen Schleife der asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitung angepasst ist.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Eingangsverbinder integral mit dem entsprechenden Ausgangsverbinder ausgebildet ist.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches des Weiteren folgendes aufweist: einen Ausgang, der so ausgelegt ist, dass er als Hardwareteil oder Hardwarebefestigung in dem Netzwerk befestigbar ist, sowie eine Platine (116), die eine Öffnung definiert, die dem Ausgangsverbinder direkt so benachbart ist, dass ein Schaltungspfad von den elektrischen Bauelementen zu der Datenempfangsvorrichtung durch die Öffnung gebildet wird.
Elektronisches Filter nach Anspruch 8, bei welchem die elektronischen Bauelemente auf einer Seite der Platine (116) montiert sind.
Elektronisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welches des Weiteren folgendes aufweist: einen zweiten Ausgangsverbinder (102) zur Abgabe ungefilterter Ausgangssignale, wobei der zweite Ausgangsverbinder einen Ausgangsspannungsknoten besitzt, der elektrisch mit dem Eingangsspannungsknoten des Eingangsverbinders verbunden ist.
Elektronisches Filter nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 8 oder 9, bei welchem in der Platine eine zweite Öffnung direkt benachbart zu dem zweiten Ausgangsverbinder definiert ist, welcher einen zweiten Schaltungspfad von dem Eingangsspannungsknoten zu einer weiteren Datenempfangsvorrichtung durch die Öffnung bildet.
Datennetzwerksystem zum Empfangen elektrischer Signale, welche mittels eines Netzwerks übermittelt werden, und zum Weiterleiten niederfrequenter Signalanteile der elektronischen Signale an eine Datenempfangsvorrichtung, wobei das System folgendes aufweist: – eine asymmetrische digitale Teilnehmerleitung, welche einen Satz Verbindungsleitungen umfasst, die sich von einem Hauptleitungszweig der asynchronen digitalen Teilnehmerleitung aus erstreckt; und – ein elektronisches Filter mit einem Eingang, einem Ausgang, einem Pfad für elektronische Signale, der sich von dem Eingang zu dem Ausgang erstreckt, und elektronische Bauelemente, die entlang des Pfades zur Signalverarbeitung angeordnet sind, wobei der Eingang elektrisch mit einer der Verbindungsleitungen aus dem Satz Verbindungsleitungen verbunden ist, und der Ausgang so ausgelegt ist, dass er elektrisch an die Datenempfangsvorrichtung angeschlossen ist; – wobei die elektronischen Bauelemente so ausgelegt sind, dass Frequenzanteile der elektrischen Signale selektiv weitergeleitet werden, wobei Frequenzanteile, die unter einer vorgegebenen Eckfrequenz liegen, vom Eingang zum Ausgang geleitet werden, und Frequenzanteile, die über der vorgegebenen Eckfrequenz liegen, nicht vom Eingang zum Ausgang weitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass – das elektronische Filter eine erste, zweite und dritte Stufe (72, 74, 76) aufweist, wobei die erste, zweite und dritte Stufe seriell geschaltet sind; – wobei die erste, zweite und dritte Stufe jeweils eine entsprechende Hochspannungsseite (72h, 74h, 76h) und eine entsprechende Niederspannungsseite (721, 741, 761) aufweist; – wobei die erste, zweite und dritte Stufe jeweils einen induktiven Wandler (T1, T2, T3) umfasst, wobei eine erste Wicklung des Wandlers mit der Hochspannungsseite ist und eine zweite Wicklung des Wandlers mit der Niederspannungsseite verbunden ist; – wobei die erste, zweite und dritte Stufe (72, 74, 76) jeweils einen Kondensator (C3, C4, C5) umfasst, der quer zur oder über die Hochspannungsseite und der Niederspannungsseite geschaltet ist; – wobei die zweite und dritte Stufe (74, 76) jeweils einen Kondensator (C1, C2) besitzt, der quer zur ersten oder über die erste Wicklung des Wandlers (T2, T3) geschaltet ist, der mit der Hochspannungsseite verbunden ist.
Datennetzwerksystem nach Anspruch 12, welches des Weiteren folgendes aufweist: eine Datenempfangsvorrichtung, die zur Nutzung von Frequenzanteilen unterhalb der vorgegebenen Eckfrequenz, die mittels des elektronischen Filters weitergeleitet wird, mit dem Ausgang des elektronischen Filters verbunden ist.
Datennetzwerksystem nach Anspruch 13, welches des Weiteren folgendes aufweist: eine zweite Datenempfangsvorrichtung, die mit dem Anschlussende einer anderen der Verbindungsleitungen aus dem Satz Verbindungsleitungen verbunden ist, wobei die zweite Datenempfangsvorrichtung zur Nutzung von Frequenzanteilen der elektronischen Signale über der vorgegebenen Eckfrequenz geschaltet ist.
Datennetzwerksystem nach Anspruch 14, bei welchem die zweite Datenempfangsvorrichtung eine ADSL-Anschlusseinheit aufweist, die bei der elektrischen Kommunikation mit der asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitung entfernt ist oder mit der asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitung in Fernkommunikation ist.