CN1689276A - 组合收费电话和无线接入技术的数据通信系统 - Google Patents

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Abstract

通过组合收费电话和无线数据通信技术来获得一种公用无线数据通信系统。该系统可用于连接一个无线用户接入设备到因特网和/或其他广域或局域通信网络。收费电话包括一个连接到公共交换电话网(PSTN)上的本地环路。该本地环路可以被多路复用以获得同时进行的无线数据通信和电话呼叫业务。在一种实施方式中，数据通信设备(例如，xDSL路由器/调制解调器)和无线接入点(例如，IEEE 802.11接入点)被连接到收费电话的本地环路上，以通过因特网服务提供商来接入因特网。不需要分配额外的稀缺的政府控制的频谱，就可以获得提高的无线数据通信速度和带宽。

Description

组合收费电话和无线接入技术的数据通信系统
相关申请的相互参照
本专利申请要求2002年4月1日提交的，申请号为No.60/369,450的美国临时申请的优先权，其全部内容包含于本申请在此作为参考。
技术领域
本发明涉及数据通信领域，包括公用收费电话和无线数据通信技术的组合。
背景技术
过去，公共接入的收费电话网络已经发展到可以提供至公共交换电话网(PSTN)的电路交换接入。收费电话用于语音和计算机通信，并通过现金结算和信贷方法来启动。这些设备非常有助于普通公共通信，商业和安全性。然而，无线技术(例如，蜂窝技术)的出现，这些公共通信的点已经成为PSTN中的未充分利用的设备，并且具有比它们当前的应用需求宽得多的潜在带宽。由于收费电话的选址和配置的传统方法，收费电话多数存在于公众集中的地方，正是这些位置是潜在的无线数据通信的大业务量地区。例如，无线因特网接入对于消费公众来说具有特别的兴趣。
近来，类似的进展是xDSL技术的发明，它允许在PSTN本地环路上同时存在的语音和计算机通信。这项技术典型地与在家中或者办公室环境下的PSTN本地环路相组合，以同时提供因特网接入和交换的PSTN接入，而不会互相干扰。
另外的进展是无线局域网(LAN)技术的标准，通常被称为IEEE802.11(包括802.11a，802.11b以及其他改进)，或者“Wi-Fi”。这项技术提供一组在LAN环境下进行无线通信的标准化规范，并允许后来的因特网接入。一些接入提供者开始在局域网中配置802.11技术，其利用了该国际无线标准来提供公用因特网接入。通过802.11连接线路连接用户到因特网的典型所需要的用于鉴权、接入控制和安全性的方法和系统，是本领域公知的并且继续发展。
无线带宽的爆炸式的需求使已存在的分配的频谱受到压力。政府的机构不能足够快地分配额外的带宽，以便与消费者和工业对宽带通信的需求保持同步。收费电话和无线数据通信技术的组合具有通过使用未管制的频谱来接入因特网来减轻这种拥塞的潜能，并能实现公众区域的高速应用接入。
发明内容
本发明利用收费电话和无线数据通信技术的组合来提供对通信网络(包括因特网和/或其他广域网或局域网)的公共无线接入。收费电话提供一个本地PSTN环路，其能够多路复用以同时提供通信网络接入和语音通信。在一个示范性的实施例中，数据通信设备(例如，xDSL路由器/调制解调器)被连接到收费电话的本地环路上，以通过因特网服务提供商(ISP)来提供因特网接入。带通滤波器/分路器能够用来提供滤波和线路保护功能，并能同时使用收费电话和因特网接入特性。
加入到收费电话中的数据通信设备上的无线接入点(例如，802.11接入点)，使用标准接入和鉴权方法为类似配置的移动设备提供无线网络连接。本发明所带来的几个优点：
(1)来自于现有的、通常配置的公用收费电话的公共无线接入，这些收费电话在许多通常的公共场所是无处不在地可以利用的；
(2)不需要稀缺的政府控制的频谱的额外分配，而得到无线数据通信的提高的速率和带宽；
(3)对收费电话PSTN本地环路的改进利用，以同时提供收费电话和通信网络接入；
(4)与蜂窝分组数据业务相比，具有实质上更高的速度和潜在更低的成本；
(5)与公用电话的现有的形式要素一致，并且具有提供重要的附加功用的容易和廉价的升级途径；
(6)其是基于国际公认的标准和技术，包括但不限于802.11，xDSL和公用收费电话的系统；
(7)廉价和灵活的公共无线接入系统，其是现有的基础结构，例如PSTN和因特网的自然扩展。
附图说明
当结合描述一个本发明优选实施例的整体结构的附图，参考下列的详细说明，本发明前述的各个方面和许多随同的优点将变得更加容易理解。
图1是描述本发明一个实施例的总体结构的示意图。
参考数字的列表
1.因特网
2.公共交换电话网(PSTN)
3.分路器/滤波器a.直接连接分路器b.间接连接分路器
4.收费电话装置
5.数据通信装置(例如，xDSL调制解调器/路由器)
6.无线接入点(例如，802.11接入点)
7.天线
8.公共无线接入系统
9.无线用户接入设备
具体实施方式
本发明的一个优选实施例在附图中展示，附图1描述了此实施例的总体结构。所描述的公用无线接入系统8包括现有的、得到良好证明的电信和计算机元件的独特的创造性的组合，以提供迄今为之未知的系统。
此实施例的首要特征在于其提供至通信网络的公共无线接入，例如通过现有的和新的公共交换电话网(PSTN)设备2接入到因特网1上。这包括通信的所有方式，例如，语音和计算机数据。这里的术语“数据”和“数据通信”应当被理解为包括而不限于，语音，视频，文本，电子邮件，计算机程序，原本文件，文档，消息，附件，和其他任何可以被传送的信息类型。
电话装置被连接到PSTN网络2上，以允许安排到网络系统例如互联网1的电话呼叫或互连。收费电话4是此方式中使用的电话装置的一个例子。收费电话被放置在公众场所以提供收费的、至PSTN的公共接入。收费电话典型的包括至少一个PSTN本地接入环路。
可选的分路器/滤波器3连接在PSTN 2和收费电话装置4之间。PSTN和电话设备之间的连接可能是任何类型，包括例如，二线和四线连接。分路器/滤波器3连接其一端到PSTN，通常使用(但是不是必需)标准PSTN连接，例如RJ-11C插口。分路器/滤波器3向这里讨论的电话和数据通信装置提供到PSTN的一个或多个过滤连接。分路器/滤波器3通过相同的本地环路设备，支持同时接入PSTN和网络系统，例如因特网。分路器/滤波器3最好也被配置为抑制干扰。
可选的“简单旧式电话系统”(POTS)分路器允许收费电话本地环路被同时用于高速数据用户环线(DSL)传输和单线电话业务，当被使用的xDSL变体需要这些设备时。POTS分路器可以是有源的或无源的。本发明的一种优选的实施方式使用一种标准的、现有的、通常被称为微型滤波器的无源分路器来用于分路器/滤波器3。特殊实施中的分路器/滤波器3的特定模式和类型根据PSTN提供者的规定而确定。
可选地，分路器/滤波器3可以被集成到系统连接器中或者子系统中，例如xDSL调制解调器/路由器5。在后一种实施中，xDSL调制解调器/路由器5可以连接到PSTN设备2，然后无源地通过PSTN连接到收费电话装置4。图中的参考数字3a代表用于分路器/滤波器3的分离的内嵌滤波器连接。参考数字3b描述了当分路器/滤波器3与调制解调器/路由器5集成时的数据流。调制解调器/路由器5的特殊模式和类型的选择对于本领域技术人员是很容易的，例如可以根据xDSL网络提供者所提供的被认可的装置列表来确定。
在如图所示的本发明的实施例中，xDSL调制解调器/路由器5构成数据通信装置，其将从无线接入点6接收的数据传送到PSTN 2。本发明的其他实施例可以使用其他数据通信装置，包括，例如有线调制解调器设备。无线接入点6，如图所示，优选地包括商业上可得到的计算机硬件和操作软件，例如，遵照IEEE802.11标准的硬件和软件。无线接入点6连接到天线7以用于无线信号发送和接收。天线7的特定的类型和方向性取决于接入点6放置的物理位置和环境。如果需要，图中所描述的一些或所有组件可选地组合成为一个单独的单元或子系统。此外，可以选择每个组件(调制解调器/路由器5，802.11接入点6和天线7)的特定模型，以便可以调节适应整个系统的物理位置、所使用的PSTN和因特网服务提供商(ISP)的需求和每一个位置物理射频覆盖需要。
这样，本发明提供一种用于连接到网络系统的公共无线接入系统8，例如使用与至PSTN的收费电话链接相关的上述参考项3-7的一种物理组合。公共无线接入系统8可以允许用户接入通信网络，包括但不限于局域网，广域网，和/或全球计算机网，例如因特网1。通信网络可以是公用的或者是专用的(例如，为多个或单个实体所拥有或运行的)。本发明还提供一种公共无线接入系统8，其具有用于将用户连接到一个或多个通信网络的用户鉴权、接入控制和/或安全系统。用户连接到通信网络上典型地所需的鉴权、接入控制和安全系统，是计算机网络现有技术中所公知的并可以使用于本发明的各实施例中。一个普遍的使用本发明实施例的网络接入过程的例子可以包括以下步骤：
步骤1：无线用户接入设备9检测到与网络接入点6之间可用的无线连接(或者用户请求连接，并且无线用户接入设备检测到一个可用的接入点)；
步骤2：在无线用户接入设备上向用户呈现鉴权/验证屏幕；
步骤3：用户输入一个适当的验证代码或者记帐信息(例如，帐户名称或信用卡号号码)；
步骤4：用户接入到通信网络，例如由服务提供者诸如因特网服务供应商(ISP)提供的因特网，并且处理合适的记帐跟踪和监测进程(例如，计时器，分组计数器，或事务记帐)；
步骤5：用户管理事务和接入，或者发送所希望的信息；和
步骤6：用户断开连接，记帐日志被登记。
上述步骤仅仅描述了使用本发明的一种合适的程序。上述操作不必一定要使用所示的方式或顺序来执行以便获得本发明的优点。使用本发明的替代的网络接入过程可以使用比上述步骤额外的或者更少的步骤。
这样，按照802.11装备的接入设备9的个体能够通过使用802.11接入技术、方法和规程接入网络系统，例如因特网。本发明可以使用的无线用户接入设备的例子包括但不限于：
-个人电脑
-个人数字助理(PDA)
-IP上的语音(VoIP)手机
-远程信息处理设备。
本发明包括新收费电话的结构以及对现有收费电话改进以提供依照本发明的无线数据通信。对现有收费电话的改进可以通过包括数据通信的工具包和无线接入点装置安装入收费电话来提供。改进工具包的不同实施例可被提供来访问不同的收费电话配置。在一个实施例中，用于改进收费电话的工具包包括xDSL调制解调器/路由器形式的数据通信装置、无线接入点硬件和802.11无线接入点(与上面讨论的一个或多个天线一起)形式的软件。工具包也可以包括分路器或滤波器，或者二者的组合，以安装在收费电话中。被提供有工具包的指令最好阐明通过根据本发明的收费电话的PSTN连接实现无线数据通信的、装置与收费电话的本地访问环路之间的连接。在另外的实施例中，工具包也可以包括用于收费电话的替换外壳，以便适应由于数据通信装置和无线接入点的加入而成为必要的电话形式要素的改变。
在本发明的另一个实施例中，图中所示的收费电话4可以被禁用或者可以从电话外壳中移除，这样使收费电话仅仅剩余无线数据通信能力。本发明的这个实施例在具有多台收费电话的场所可能是合乎需要的，在那里交换电路接入到PSTN以实现传统的语音通信可以由其他收费电话提供，而根据本发明装配的收费电话排他地专用于无线数据通信。本发明的这个实施例的一个实施方式还可以包括专用的收费电话的替换外壳，以使其看上去更象是作为无线数据通信的接入点。这种外壳可以使用粗体颜色，花样和/或标志。通过可视性高的外壳，消费者可以更容易地找到和连接到公共无线接入系统8。
根据要求，通过在需要的时候连接多个无线接入点和/或数据通信设备，本发明的实施方式也可以调节。这样，在一些具有高要求的地方，本发明提供的公共无线接入系统8可以被配置为适应于众多的客户同时接入到PSTN 2和通信网络，例如因特网1。这可能发生在人们经常等待的地方，包括例如会议中心和运输站点。例如，在机场，为了赶上国际航班很早到达机场的人可能有几个小时来等候他们的航班。在这段时间里，他们可能希望通过公共无线接入系统8来接入计算机网络，以浏览新闻、下载和回复电子邮件、通信数据，等等。
从说明书应当理解，术语“被连接”和“连接”，当用来描述无线接入点6、数据通信装置5、电话装置4、分路器/滤波器3和PSIN 2之间的连接时，包括直接和间接的连接。直接连接的一个例子是一个装置的物理端口与另一个的物理端口是连线的或者接合的。间接连接的一个例子是一个装置可以通过一条包括一些中间设备的通道而与另一个进行通信。
本发明的更多实施可以专用于特定的事务或实体。例如，公司可以选择使用本发明的公共无线接入系统8安装或者改进一个或多个收费电话，以给他们的雇员提供移动接入到公司的通信网络，包括公司局域网或广域网，和/或因特网。另一个例子是大学校园替代或改进收费电话以给学生和教员提供移动接入到大学的计算机网络，包括校园局域网或广域网，和/或因特网。
本发明的各实施方式也可以按照带宽需要和/或收费电话所在位置的需求水平来设计。在一些地方，连接到公共无线接入系统8的用户可能只需要用于应用例如电子邮件的有限的带宽。公共无线接入系统8的装置可以被配置为用于低带宽需求。在其他地方，用户可能需求用于应用例如视频的更高的带宽。本发明提供在数据通信装置的选择上的灵活适应性和适应于这些不同环境的无线接入点。
也应当注意，不是所有的收费电话都需要同样数量的添加到其上的装置，以提供本发明的公共无线接入系统。一些收费电话目前具有计算机通信能力，且可能仅仅需要添加某些装置，例如无线接入点。其他收费电话(典型为旧式安装)不具有计算机线缆，且需要如附图所示的部件，或者除此以外更多的元件，或者其替代的元件。再一次强调，从这里的说明书应当理解，本发明针对这些不同的需要和环境是具有灵活适应性的。
尽管公共无线接入系统的优选的和替代的实施例已经在上面给出说明和描述，本领域技术人员应当认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，上述讨论的构思可以被用于其他的实施例。上述的说明并未试图是无遗漏的，或者限制本发明到由附图或根据特定的描述所说明的精确的形态。例如，尽管给出的优选实施方案使用基于802.11技术的无线接入点6，但本发明的其他实施例可以使用基于其他数据通信技术的无线接入装置。本发明的更多实施例可以使用这里讨论的构思的组合来完成，因而也应当被认为是本发明的一部分。例如，收费电话装置4可以连接到数据通信装置5，并被配置为使用通过数据通信装置5传输的信号，通过PSTN 2传送语音数据。这种情形的一个例子是被配置为使用VoIP技术和这里讨论的数据通信装置来提供语音呼叫的收费电话。因此本发明的范围应当参考以下的权利要求和此外等同的内容来确定。

Claims (28)

1.一种通信系统，包括：
(a)至公共交换电话网(PSTN)的收费电话连接；
(b)连接至收费电话连接的数据通信装置，其中，该数据通信装置被配置为通过PSTN提供数据通信；和
(c)连接到数据通信装置的无线接入点，其中，该无线接入点被配置为提供无线通信，该无线通信使无线用户接入设备通过收费电话PSTN连接传送数据。
2.如权利要求1的通信系统，还包括：收费电话装置被配置为允许同时安排电路交换的电话呼叫与使用无线用户接入设备的数据通信。
3.如权利要求2的通信系统，还包括：连接到收费电话PSTN连接的分路器，该分路器提供至收费电话装置和数据通信装置两者的PSTN连接。
4.如权利要求2的通信系统，其中，收费电话装置连接到收费电话PSTN连接。
5.如权利要求1的通信系统，其中，收费电话装置连接到数据通信装置，并通过该数据通信装置与PSTN进行通信。
6.如权利要求5的通信系统，还包括分路器，其与数据通信装置集成在一起并被连接到收费电话PSTN连接，以提供至收费电话装置和数据通信装置两者的连接。
7.如权利要求1的通信系统，还包括滤波器，其连接到收费电话PSTN连接，并被配置成为PSTN连接提供抑制的干扰。
8.如权利要求1的通信系统，其中，无线接入点还被配置为使无线用户接入设备能够通过收费电话PSTN连接而连接到通信网络上。
9.如权利要求8的通信系统，其中，通信网络是因特网。
10.如权利要求8的通信系统，其中，通信网络是专用网。
11.如权利要求1的通信系统，其中，数据通信装置包括基于数字用户线路(DSL)的装置。
12.如权利要求1的通信系统，其中，无线接入点包括遵照IEEE802.11标准的装置。
13.一种用于改进收费电话以提供无线数据通信的工具包，包括：
(a)数据通信装置，其被配置为连接到收费电话的公共交换电话网(PSTN)连接，并通过PSTN提供数据通信；
(b)无线接入点，其被配置为连接到数据通信装置，其中，该无线接入点为无线用户接入设备提供无线通信，以通过收费电话的PSTN连接来传送数据。
14.如权利要求13的工具包，还包括分路器，其被配置为连接到收费电话的PSTN连接，以提供至收费电话和数据通信装置两者的PSTN连接。
15.如权利要求13的工具包，其中，数据通信装置还被配置为连接到收费电话，以允许同时安排通过数据通信装置的电话呼叫以及利用无线用户接入设备的数据通信。
16.如权利要求13的工具包，还包括滤波器，其被配置为连接到收费电话的PSTN连接上，以抑制干扰。
17.如权利要求13的工具包，其中，无线接入点还被配置成使无线用户接入装置通过收费电话的PSTN连接而连接到通信网络上
18.如权利要求17的工具包，其中，通信网络是因特网。
19.如权利要求17的工具包，其中，通信网络是专用网。
20.如权利要求13的工具包，其中，数据通信装置包括基于数字用户线路(DSL)的装置。
21.如权利要求13的工具包，其中，无线接入点包括遵照IEEE802.11标准的装置。
22.一种使用至公共交换电话网(PSTN)的收费电话连接来提供无线数据通信的方法，包括：
(a)将数据通信装置连接到收费电话的PSTN连接，其中，数据通信装置被配置为通过PSTN提供数据通信；和
(b)将无线接入点连接到数据通信装置，其中，无线接入点被配置为提供无线通信，该无线通信使无线用户接入装置通过收费电话的PSTN连接而传送数据。
23.如权利要求22的方法，还包括将数据通信装置连接到收费电话，以允许同时安排通过数据通信装置的电话呼叫以及使用无线用户接入设备的数据通信。
24.如权利要求22的方法，还包括将分路器连接到收费电话的PSTN连接，以提供至收费电话和数据通信装置两者的PSTN连接。
25.如权利要求22的方法，还包括将滤波器连接到收费电话的PSTN连接，以抑制干扰。
26.如权利要求22的方法，其中，无线接入点被配置为使无线用户接入设备通过收费电话的PSTN连接而连接到计算机网络。
27.如权利要求22的方法，其中，所述数据通信装置包括基于数字用户线路(DSL)的装置。
28.如权利要求22的方法，其中，无线接入点包括遵照IEEE802.11标准的装置。
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