用于优化住宅网关的电消耗的方法

摘要

本发明涉及一种用于优化住宅网关的电消耗的方法，所述住宅网关包括至少一个FXS端口，至少一个FXS端口通过线路与模拟电话连接，上述FXS端口根据分化点对进行配置，该分化点对被称作默认分化点对，并限定线路的预定的最大电压特性和电流特性，以在模拟电话无论为什么类型的情况下保证该模拟电话在挂机模式和摘机模式下的正确操作。该方法的特征在于，包括以下步骤：存储（1）至少一个其他的分化点对，该其他的分化点对被称作经济分化点对，并限定线路的最大电压特性和电流特性，该最大电压特性和电流特性低于由默认的分化点对限定的最大电压特性和电流特性；根据对默认分化点对和至少一个经济分化点对进行比较测试的结果，从所有这些分化点对中选择（2）分化点对；以及根据这样选择的分化点对配置（3）FXS端口。本发明还涉及住宅网关、计算机程序以及存储装置。

说明书

本发明涉及用于优化住宅网关的电消耗的方法和设备。

现有的住宅网关提供给用户通过访问VoIP(英文为Voice Over  Internet Protocol（互联网协议语音）)服务接电话或给某人拨打电话的可 能性，其中可通过线缆将模拟电话直接连接至网关或通过DECT连接至 基站。然后该电话与该基站建立了无线连接。

为了这个目的，如图1所示，住宅网关包括通过通信总线连接的一 组现有技术中公知的装置，如处理器、微处理器、微控制器（记作μc） 或CPU（英文为Central Processing Unit（中央处理器））PROC、随机访 问存储器RAM、只读存储器ROM、以及用于与通信网络如局域网和/或 远距离网络（英文为Wide Area Network（广域网））接口的装置，以保 证该VoIP服务的连续性，其中该VoIP服务可从该网络或这些网络进行 访问。

住宅网关还包括一个或甚至多个FXS端口，该一个或甚至多个FXS 端口用于保证网关与电话或通过形成线路（电话术语中的含义）的线缆 与网关相连接的基站之间的数字电话服务的连续性。

FXS端口保证呼叫信号的生成、传输和接收方向上的信号的支持和 传输、以及这些信号的处理、线路信令的识别，即，信号的管理，其中 这些信号使得能够检测电话的摘机、电话的挂机、录音机的回叫信号以 及十进制拨号和多频拨号的识别。

在功能方面，FXS端口通常被分为几个子块，具体包括：线路接口 LIF，提供将网关连接至电话或基站的线路的模拟数据；SLIC（英文为 Subscriber Line Interface Circuit（用户线路接口电路））单元；以及由SLIC 控制的可编程直流DC/DC变换器。线路接口LIF具体地首先连接至线路， 然后连接至DC/DC变换器和SLIC单元。SLIC单元首先也连接至DC/DC 变换器，然后连接至处理器PROC。网关还可包括连接在线路与SLIC单 元之间的两个电阻R。这些电阻将FXS端口的正极线和负极线连接至集 成在SLIC单元中的模数变换器并因此允许在接口上执行电流或电压的 测量。

包括SLIC单元、DC/DC变换器以及LIF接口的布置的功能之一是 保证线路在电压和电流方面的供应。在这个意义上说，该布置与使用在 传统交换电话网络（PSTN）的电话中心中的SLIC单元相似。

事实上，众所周知，交换电话网络中的线路被不断地供应，以使模 拟电话能够在摘机模式下操作，以提供可接受的通信质量，以及在挂机 模式下操作，以使电话能够接收信令信号，即，例如从而该电话能够检 测新的呼入并通过激活电话振铃来发信号表示该呼入。为了这个目的， 在挂机模式下，特殊的线路电压特性和电流特性施加至线路，而在摘机 模式下，其他的线路电压特性和电流特性施加至该线路。

事实上，模拟电话需要最小线路电压和电流以在挂机模式下操作， 并且该电压和电流的值与在摘机模式下所需的电压和电流的值不同。通 过示例的方式，图2示出了通常用于表征HPF、C110以及D35型电话的 电性能的电压/电流曲线。

为了保证所有遗留电话可从其住宅网关正确地操作，电话操作者根 据图3所示的下文中称为默认曲线的电流/电压曲线配置遗留电话的网关 的每个FXS端口。该特性由于默认分化点对P1和P2而是显著的，该默 认分化点P1和P2限定模拟电话一连接至FXS端口就施加至线路的最大 线路电压特性和电流特性。如图3所示，点P1定义当电话挂机并且线路 电流为零时的空载电压，这里约为46V。点P2定义当分化电压小于或等 于某一电压（这里约为33V）时施加的接口的限制电流，这里约为36mA。 在摘机模式下的操作分化起因于电话（图2）和接口（图3）的两条电流 /电压曲线的交点。实际上，在摘机模式下，通常达到限制电流额电压取 决于连接的电话。

实际上，该默认分化点对存储在网关的非易失性存储器例如ROM存 储器中。在操作中，FXS端口根据该默认分化点对进行配置，指的是FXS 端口的SLIC单元通过读取ROM存储器中的线路电压特性或电流特性的 处理器PROC进行编程。

当接口上的消耗为零时，即在挂机模式下，点P1的电压通过线路接 口LIF施加。当接口上的消耗增加时（摘机模式），DC/DC变换器调整 P1的电压以跟随被编程的分化曲线和/或将线路电流限制为由点P2确定 的限制值。

因此，对于给定的默认分化点对，根据连接至FXS端口的电话的固 有特性，电压和电流的变化以及因此该FXS端口的电消耗的变化不可避 免地随电话的不同而出现。对于给定类型的电话，这些变化有时会导致 过度的电消耗，这是因为，更低的线路电流可满足这种电话而不降低为 这类电话提供的电话服务。

因此，问题是优化由电话消耗的功率并且使所有现有范围的电话能 够正确地操作。

在节约能源的背景中，一种方法是通过限定例如线路电流密度和/或 线路电压，根据降低的分化点对配置FXS端口，其中该线路电流密度和/ 或线路电压值远低于与通常使用的分化点对相关的线路电流密度和/或线 路电压值。

但是，在通信阶段中提供显著利益的该方法会导致多个问题。

首先，如果电流太低和/或线电压相对于这些电话的电压/电流曲线不 足，则最大线路电压和/或线路电流强度的过度减小可能意指一些电话的 故障。线路供应不足的该问题可发生在摘机模式下和挂机模式下，这样 导致电话的严重故障，这样有时甚至检测新的呼入信号也不发出振铃。 减小线路电流强度和/或线路电压因此不保证全部范围的遗留电话的正确 操作。

另外，减小的分化点对可由一些电话解释为传统电话学含义中的长 线路状况。这种类型的电话例如S63型通过修改其内部传输特性补偿这 些具体的连接状况。通过电话应用的功率补偿修改电话信号的属性并扭 曲通信的感知。然后所得到的结果是通信的总体质量降低，并可能下降 到操作者的要求之下。此外，施加至电话的电功率可能不足以使电话正 确地操作。

由本发明所要解决的问题是克服上述缺点。

为了这个目的，本发明涉及一种用于优化住宅网关的电消耗的方法， 所述住宅网关包括至少一个FXS端口，所述至少一个FXS端口通过线路 模拟电话与连接，所述FXS端口根据分化点对（PDD）进行配置，所述 分化点对（PDD）被称作默认分化点对，并限定所述线路的预定的最大 电压特性和电流特性，以在所述模拟电话无论为什么类型的情况下保证 所述模拟电话在挂机模式和摘机模式下的正确操作，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-存储至少一个其他的分化点对，所述其他的分化点对被称作经济分 化点对，并限定所述线路的最大电压特性和电流特性，该最大电压特性 和电流特性低于由所述默认分化点对限定的所述最大电压特性和电流特 性；

-根据对所述默认分化点对和所述至少一个经济分化点对进行比较 测试的结果，从所有这些分化点对中选择分化点对；以及

-根据这样选择的所述分化点对配置所述FXS端口。

根据第一实施方式，通过以下步骤选择分化点对：

-根据经济分化点对配置所述FXS端口；

-呼入信号通过所述线路发送至所述模拟电话；

-在时段截止之前所述模拟电话由用户摘机的情况下，

-发送声音消息至所述模拟电话；

-在收听所述声音消息结束时，收集所述用户的正感受或负感 受；

-如果在预定的时段结束时所述模拟电话未由所述用户摘机，则负感 受被赋予该分化点对；

-对每个经济分化点对重复这些步骤；

-在用户对于经济分化点对有正感受的情况下，选择该经济分化点 对；

-在没有感受为正的情况下，选择所述默认分化点对。

根据该第一实施方式的变型，一旦所述用户在发送振铃信号之后将 其电话的听筒摘机，该用户就被邀请在第一声音消息结束时讲话。第二 声音消息通过所述电话发送至所述住宅网关、在给定的时段期间被记录 以及然后被重发送至所述电话，被赋予分化点对的感受从用户收听两个 声音消息所导致的感受确定。

由于该变型使得能够测量住宅网关与电话之间的双向通信的质量， 因此该变型是有利的。

根据变型，必须处理多个分化点对，然后对所述多个分化点对排序， 以使得所述多个分化点对按从最经济的到最不经济的顺序被处理，并且 所述用户的感受一为正，就选择分化点对，所述用户的感受一为正，所 述方法就停止。

由于该变型使得能够快速选择适合用户的最经济的分化点对而不用 为了这个目的必须处理所有这些分化点，因此该变型是有利的。

根据第二实施方式，通过以下步骤进行分化点对的选择：

测量由电话负载的线路的电特性；以及

如果该测量值在阈值之上，则选择的分化点对为默认分化点对，否 则选择的分化点对为经济分化点对。

根据一实施方式，线路的被测量的电特性是线路的负载容量。

根据一实施方式，选择分化点对考虑了用户的感受和线路的电特性 的测量值。

根据一实施方式，当电话第一次连接至FXS端口时，和/或当启动住 宅网关时，和/或通过远程触发，和/或循环地执行分化点对的选择。

根据一实施方式，当由远程操作者接收线路的电特性的测量值和/或 用户的感受之后，由该远程操作者或由网关执行分化点的选择。

该实施方式允许由操作者根据用户的感受或线路的电特性的测量值 控制FXS端口的远程配置。

根据一实施方式，任一步骤可由用户先占。

根据一实施方式，用户可使FXS端口配置有经济分化点对或默认分 化点对。

本发明还涉及计算机程序，其特征在于，包含指令，所述指令用 于当由住宅网关的处理器执行所述计算机程序时，由所述住宅网关实 施上述方法。

本发明还涉及存储装置，其特征在于，所述存储装置存储计算机 程序，所述计算机程序包括指令，所述指令用于当由住宅网关的处理 器执行所述程序时，由所述住宅网关实施上述方法。

此外，本发明涉及住宅网关，该住宅网关包括至少一个FXS端口， 所述至少一个FXS端口被调整，以使得模拟电话通过线路进行连接， 所述住宅网关包括：

-用于根据分化点对配置FXS端口的装置，所述分化点对被称作默 认分化点对，并限定所述线路的预定的最大电压特性和电流特性，以在 所述模拟电话无论为什么型号的情况下保证所述模拟电话在挂机模式和 摘机模式下的正确操作；

-用于获得至少一个其他的分化点对的装置，所述其他的分化点对被 称作经济分化点对，并限定所述线路的最大电压特性和电流特性，该最 大电压特性和电流特性低于由所述默认分化点对限定的所述最大电压特 性和电流特性；

-用于根据对所述默认分化点对和所述至少一个经济分化点对进行 比较测试的结果，从所有这些分化点对中选择分化点对的装置；以及

-用于根据这样选择的所述分化点对配置所述FXS端口的装置。

结合附图，通过阅读示例性实施方式的以下描述，本发明的上述及 其他特性将更加清楚地显现，在附图中：

图1示出了住宅网关的功能架构；

图2示出了表征模拟电话的电性能的电压/电流曲线；

图3示出了表示FXS端口的电消耗分布的电压/电流曲线；

图4示出了表示FXS端口的经济的电消耗分布的电压/电流曲线；

图5示出了用于优化住宅网关的电消耗的方法的第一实施方式的步 骤图；

图6示出了用于优化住宅网关的电消耗的方法的第一实施方式的变 型；

图7示出了选择分化点对的步骤的第二实施方式的步骤图；

图8示出了用于测量将电话连接至住宅网关的线路的容量的方 法。

在下文中，将考虑这样的情况，图1的住宅网关包括FXS端口，该 FXS端口被设置，以使得模拟电话可通过线缆连接至FXS端口，该线缆 在该FXS端口和该电话之间形成线路（该术语的电话学含义）。然后，住 宅网关还可包括一个以上FXS端口，而不背离本发明的范围的情况，其 中每个FXS端口可与模拟电话相连接，因为在这种情况下每个FXS端口 通过参照图5至图8描述的方法独立于其他FXS端口进行处理。

根据本发明，网关包括用于获得至少一个其他的分化点对PPEi的装 置，该其他的分化点对PPEi被称作经济分化点对，并限定线路的最大电 压特性和电流特性，该最大电压特性和电流特性低于由默认分化点对限 定的最大电压特性和电流特性，下文将默认分化点称为PPD。

这些装置例如是网关ROM的非易失性存储器ROM或与通信网络接 口的装置和远程设备上的存储器，以使得该网关可访问该设备并获得该 （或这些）分化点。

图4示出了表示FXS端口的经济的电消耗曲线的电压/电流曲线。在 该曲线上，例如使用了分化点对P1和P3。点P1是前面已在图3中描述 的点。点P3对应于电流强度最大的情况，这里约为20mA，且最大线路 电压为33V。根据经济分化点对的该示例，仅电流强度已相对于默认分 化点对PPD的分化点P2减小，其中该电流强度当电话处于摘机模式时 将被施加至线路。该分化点对PPEi（P1和P3）然后使得能够减小通信时 由电话消耗的功率。

网关还包括用于根据对所有这些分化点对进行比较测试的结果从分 化点对PPD和一个或多个分化点对PPEi中选择分化点对的装置。

根据一实施方式，处理器PROC能够执行从ROM存储器、从外部 存储器（图1中未示出）、从诸如如SD卡等存储媒介、或从通信网络加 载到RAM存储器中的指令。当网关被供能时，处理器能够从RAM存储 器读取指令并执行指令。这些指令形成计算机程序PROG，该计算机程 序PROG致使通过处理器PROC实施下文中参照图5至图8描述的方法 的全部或一部分。

下文中参照图5至图8描述的方法的全部或一部分可通过可编程机 器如DSP（英文为Digital Signal Processor（数字信号处理器））或处理器 如处理器PROC执行一组指令以软件形式实现，或者通过机器或专用部 件如FPGA（英文为Field-Programmable Gate Array（现场可编程门阵列））、 ASIC（英文为Application-Specific Integrated Circuit（专用集成电路））或 网络处理器以硬件形式实施。

一般来说，本发明涉及用于优化如上所述的住宅网关的电消耗的方 法。

该方法的特征在于，包括步骤1，在步骤1期间，存储至少一个其他 分化点对PPEi。

该方法还包括步骤2，在步骤2期间，根据对分化点对PPD和上述 的至少一个经济分化点对PPEi进行比较测试的结果，从这些分化点对中 选择分化点对。

该方法还包括步骤3，在步骤3期间，根据这样选择的分化点对配置 FXS端口。

图5示出用于优化住宅网关的电消耗的方法的第一实施方式的步骤 图。

根据本实施方式，通过以下步骤选择分化点对。首先，根据经济分 化点对PPEi配置FXS端口，然后呼入信号通过线路发送至电话。

然后可能发生两种情况：线路的电压特性和电流特性使电话能够检 测线路上的该信令信号并发出振铃信号，或者这些特性不能使电话检测 线路上的该信令信号并发出振铃信号。

如果在预定时段T1结束时电话没有由用户摘机，即在振铃信号没有 被发送或该振铃信号被发送但在该时段T1期间用户没有摘机的情况下， 负感受被赋予于该分化点对并且另一经济分化点对PPEi被考虑。

在振铃信号的发送之后且在时段T1截止之前用户将电话摘机的情况 下，声音消息MSG1然后被发送至该电话。该消息MSG1存储在存储器 例如ROM存储器中，或者从连接至网关的远程设备发出。

在通过电话复原该消息结束时，用户给予对收听质量的感受，如果 其认为收听总体令人满意，则感受可以为正，或者如果其认为收听质量 不是总体令人满意，则感受可以为负。

装置GUI例如通过在屏幕上显示由用户填写的表格而可用于该目 的。该表格上的数据然后记录在网关的存储器中，或者记录在与分化点 对PPEi相关联的远程设备的存储器中。这些表格的数据还可以涉及响应 组，该响应组允许知道例如是否用户已听到电话振铃和/或消息MSG1。

每个分化点对PPEi被这样配置，以使得在该处理结束时，感受（正 的或负的）被赋予这些经济分化点对中的每个。

在用户对分化点对PPEi的感受为正的情况下，该分化点对PPEi被 选择；在没有感受为正的情况下，分化点对PPD被选择。

在涉及必须处理多个分化点对PPEi的情况的该实施方式的变型中， 分化点对被排序，以使得按从最经济的到最不经济的顺序对其进行处理， 并且用户的感受一为正，就选择分化点对。用户的感受一为正，该方法 就停止。

图6示出该第一实施方式的变型。

根据这些变型之一，一旦用户在发送振铃信号之后将电话听筒摘机， 则该用户被邀请在消息MSG1发送之后讲话并且声音消息MSG2因此通 过电话发送至网关。该消息MSG2记录在网关的存储器例如RAM存储 器中，然后通过网关重发送至电话。

然后从用户收听MSG1和MSG2所导致的感受确定被赋予分化点对 PPEi的感受。

图7示出该方法的第二实施方式。

根据本实施方式，测量由电话负载的线路的电特性，如果该测量值 在阈值之上，则选择的分化点对为分化点对PPD，否则该选择的分化点 对为分化点对PPEi。

根据一个实施方式，线路的电特性的测量值为线路的负载容量。

线路的负载容量通常由REN（英文为Ringer Equivalent Number（等 效振铃器数））或LN（英文为Load Number（负载数））测量值来量化。 REN是这样的概念，其被引入BELLCORE GR909标准中，以表征电话 相比于S63型电话的电性能。

大于或等于1的REN表示老式模拟电话如S63型电话的负载效果。

如果REN测量值大于1，则选择的分化点对为分化点对PPD，否则 选择的分化点对为分化点对PPEi。因为电话会补偿由分化点限定的线路 的电压特性和电流特性并且通信质量将下降，所以没有必要根据分化点 对PPEi配置FXS端口。另外，如果REN小于1，则与FXS端口连接的 模拟电话不补偿长线路状况并且使用分化点对PPEI的FXS端口的配置 在能量节省方面是有利的。

从现有技术可知两种用于计算线路的负载容量的方法。

其中的一种方法是在振铃信号的发送期间测量线路电流，而另一种 方法是测量电容器放电时间。

根据这些方法的第一种，在线路上发送成脉冲串形式的振铃信号。 该振铃信号被限定，以使得尽管接收到该振铃信号，但电话仍然静音。

可存储在网关的存储器中的该振铃信号例如为18V的连续分量上的 频率为20Hz的16V交流信号。

当该振铃信号被发送时，通过在线路上采集的采样测量线路电流。 如果电话听筒在采集这些测量采样过程中由用户摘机，则线路电流的测 量被取消。以10ms为间隔采集50个采样足以通过网关的处理器PROC 估计由线路消耗的交变电流。接着该值与预先记录值的表进行比较，其 中该预先记录值通过在已知的REN负载上执行的测量产生。知道在0、1、 3、5REN的标准执行的四个交变电流测量点足以估计线路上的负载。事 实上，由于这些值存储在网关的非易失性存储器中，因此可以通过准线 性近似从以前执行的交变电流的测量来推断线路的REN值。

图8示出的用于计算线路的负载容量的另一方法是测量电话中的电 容器的放电时间。该方法使得能够检测具有具体用于自给的高电容量的 电话。

其原理包括向线路供应DC电压（例如48V），然后切断该供应并在 时间间隔结束时测量线路上的残余电压。如果该线路的残余电压在阈值 以上，例如10V，则据此可推断出连接的电话为具有高电容量的电话。 在这种情况下，选择的分化点对为默认分化点对PDD。在相反的情况下， 选择的分化点对为分化点对PPEi。

因为大多数具有高电容量的电话还补偿长线路状况，所以可应用本 方法以替代REN测量。但是，因为也存在具有高电容量却不补偿长线路 状况的电话，所以在进行REN测量之外还使用本方法。

根据本方法的一实施方式，选择分化点对考虑了用户的感受（图5） 和线路的电特性的测量（图6）。

例如，当在第二实施方式结束时选择的分化点对是经济分化点对 PPEi，然后例如通过电子邮件或通过网关的GUI接口，消息可发送至用 户，以致使其开始选择步骤的第一实施方式（图5），并且选择的分化点 对是接收到正感受的分化点对。

根据一实施方式，当电话第一次连接至FXS端口时、和/或当启动网 关时、和/或通过远程触发、和/或循环地执行分化点对的选择。

根据一实施方式，在由远程操作者接收线路的电特性的测量值和/或 用户感受之后由该操作者或网关执行分化点的选择。

根据一实施方式，方法的任一步骤可由用户先占。

根据一实施方式，用户可迫使FXS端口配置为具有经济分化点对或 默认分化点对。