專利名稱：向同軸電纜網(wǎng)絡(luò)提供功率的方法及其設(shè)備的制作方法
本申請是申請日為1993年5月28日，申請?zhí)枮?8/068，827的美國專利申請的部分后續(xù)申請。
本發(fā)明涉及電信領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及分配系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及與一功率分配系統(tǒng)結(jié)合的視頻和電話業(yè)務(wù)的提供。作為進一步的特征(但并不限于此)，本發(fā)明使用一個與一同軸電纜網(wǎng)絡(luò)連接的電源以向電話網(wǎng)絡(luò)提供功率。
信息和使用信息當前已受到極大重視。被比作50年代開始的國家州際間高速公路系統(tǒng)的“信息高速公路”的建立已成為國家優(yōu)先考慮的事情。目前具有三種有線傳送部件可在這樣的高公路上使用(1)光纜;(2)同軸電纜;和(3)銅雙絞線(“雙絞線對”)。目前，在電話網(wǎng)絡(luò)的本地環(huán)路部分，無疑雙絞線占統(tǒng)治地位。同軸電纜已廣泛地被電纜電視公司使用，并且電話公司和電纜公司已使用光纖于主要或中繼信號的傳送。
光纜能夠比同軸電纜承載更多的信息且通過一個更長的距離，而同軸電纜能夠比雙絞線對承載更多的信息和通過一個更長的距離。因為至少在電話工業(yè)中雙絞線對是主要的本地環(huán)路技術(shù)，所以已嘗試著開發(fā)將增加銅的承載能力的技術(shù)。實際上，對于傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)來說，銅線是一種非常有效的傳送手段。
由于其高比特率的傳輸容量，基于光纖的系統(tǒng)優(yōu)于基于銅的網(wǎng)絡(luò)甚至那些使用數(shù)字壓縮的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實際情況，需要真實寬帶速率的信息業(yè)務(wù)需要光纖或同軸電纜技術(shù)。與目前的基于銅的傳送系統(tǒng)相比，既使低端(即“POTS”普通老式電話業(yè)務(wù))業(yè)務(wù)也將會使光纖具有一個按用戶來說較低的成本。特別是，利用抑制型光纖向4-8個用戶的組提供宿舍電話的基于光纖的系統(tǒng)(FTTC)希望在不遠的將來會實現(xiàn)與銅的費用均衡。然而，用光纖取代美國國內(nèi)現(xiàn)有銅設(shè)備的費用估計要數(shù)千億美元。完成這種轉(zhuǎn)換所需時間的長度可能要數(shù)十年。
對于光纖或銅網(wǎng)絡(luò)的一種可能的替換是一種利用現(xiàn)有設(shè)施和使用光纖、同軸電纜和銅線的混合網(wǎng)絡(luò)。這樣一種網(wǎng)絡(luò)將會允許多種高通訊業(yè)務(wù)的傳遞和具有較高的成本效率以使得較早地轉(zhuǎn)換到具有顯著光纖包容量的寬帶網(wǎng)絡(luò)中。至少一個公司已宣布了這樣一種混合網(wǎng)絡(luò)的計劃(Denver Post，4/24/93 Page C1)。
除了需要雙向通信以外，電話有兩個不必由視頻網(wǎng)絡(luò)需求的其它要求通信的供電和保密。在視頻網(wǎng)絡(luò)中，例如操作用戶電視機的功率由該用戶提供。這就是說，用戶把其電視和/或盒式磁帶錄像機的電源插頭插入該用戶處的一個提供電源的電插座中。萬一由于某種原因電源斷電，用戶則不能觀看電視除非他具有備用電源(即電池或發(fā)電機)。很少的人具有這種備用電源。另一方面，在電話中，用戶希望無論是否有電都可利用電話業(yè)務(wù)。下面幾段討論電話網(wǎng)中電源的歷史。
早期人工網(wǎng)絡(luò)中的電話都具有它們自己的含有干電池的電池盒。這些電池被用來向碳粒送話器供電。此外，電話中的一個手搖發(fā)電機提供所需信是呼叫在同一條線路上的另一電話或接線員。電話內(nèi)的這兩種電源使用戶能發(fā)出一個呼叫并能與其它用戶通話。這兩種電源沒有一種與家用電源相關(guān)，即使是在農(nóng)村電氣化之前也允許呼叫接入。
當自動交換機被引入該網(wǎng)絡(luò)時，由設(shè)置在交換機處的一個公共電池取代了上述的電池盒，該交換機還包括一個公共振鈴電壓源。中心局交換機也需要電源工作和實現(xiàn)用戶之間的接續(xù)。向每個電話供電使電流流動和該電流的定時中斷(撥號脈沖)能發(fā)信號交換用戶的意圖。此外，忙狀態(tài)電流能夠由電話使用以向碳送話器供電。
由于使交換機和電話接續(xù)免于業(yè)務(wù)中斷的需要，在中心局的電源設(shè)備利用大的濕式電池作為備用。這些電池依次經(jīng)常由電動發(fā)電機組作為后備。在網(wǎng)絡(luò)中使用幾種不同的電壓，但基本電源是-48V直流(vdc)和±105v，頻率20HZ。
在這一時期當電話網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加和業(yè)務(wù)滲透能力達到100%時，業(yè)務(wù)可用性(可靠性)成了該網(wǎng)絡(luò)最重要的責任之一。一個時期，用戶家中的電話屬于該網(wǎng)絡(luò)和由該網(wǎng)絡(luò)的擁有者維護。在過去的20年中，電話的所有權(quán)已再一次發(fā)生了改變，并且碳送話器已不再使用。然而，具有硅片的新型電子電話仍依賴于網(wǎng)絡(luò)提供電源用于呼叫監(jiān)視和甚至存貯兼?zhèn)浞荨?br> 業(yè)務(wù)可用性是一種由網(wǎng)絡(luò)和用戶共享的責任。網(wǎng)絡(luò)負責維持交換和接續(xù)中繼以及測試和維護各個到達每個用戶的線路。用戶也對業(yè)務(wù)可用性有貢獻;當不需要使用電話時使它處于掛機，使房屋線路和終端設(shè)備處于良好的維護狀態(tài)，和限制連接到一條線路上的設(shè)備總量。
維護處于電話的電池盒中的電池是困難的。因此網(wǎng)絡(luò)供電是最好的。首先，與在終端設(shè)備中設(shè)置終端備用電源相關(guān)的費用是巨大的。所需電池的提供和維護或者會被忘記(如煙塵檢測器中的電池那樣)或者會被排除。這兩種結(jié)果都將會限制用戶的業(yè)務(wù)可用性。功率將可能保留在網(wǎng)絡(luò)中的第二個理由是由于涉及“生命線”業(yè)務(wù)的各調(diào)節(jié)體。這涉及被認為與上面所指出同樣必要的電話業(yè)務(wù)?；倦娫挊I(yè)務(wù)被要求能由每個人以合理的價格在一天24小時內(nèi)使用。
存在一些例外，今天某些業(yè)務(wù)是由用戶供電的。在未來隨著更多的業(yè)務(wù)被引入，與這些新業(yè)務(wù)相關(guān)的用戶設(shè)備也可以是非網(wǎng)絡(luò)供電的。一個很好的例子是綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)，無論是基本的還是基本速率接口，在ISDN的情況下，網(wǎng)絡(luò)對其電路部分供電，而用戶對終端設(shè)備供電。大多數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也屬于這一范疇。
電源僅經(jīng)由一個光纖網(wǎng)絡(luò)提供具有很大的困難并且昂貴。如上所述，電源能夠并且容易地經(jīng)由一個基于銅的網(wǎng)絡(luò)提供。目前存在著利用電纜電話系統(tǒng)的視頻系統(tǒng)，其中電話經(jīng)由一個視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來提供。然而，這種系統(tǒng)需要由用戶供電，通常是在用戶房屋處以交流電源和(在某些情況下)電池的形式供電。此外，需要呈變換器盒(converter boxes)形式的適當硬件的利用電話系統(tǒng)。
如下所述，混合網(wǎng)絡(luò)諸如圖1中所示解決了供電和保密問題。電源由沿光纖和/或同軸電纜一側(cè)鋪設(shè)的一個分離電源電纜20提供。一個電源32在中心局13處被分接并且電纜20將該電源提供給光網(wǎng)絡(luò)單元15。因此，象目前各網(wǎng)絡(luò)中一樣，用于電話業(yè)務(wù)的電源從該網(wǎng)絡(luò)提供。保密問題被解決是因為遠端數(shù)字終端18使任何一個用戶不監(jiān)視任何其它用戶。
雖然適合于其所需目的，但圖1的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是昂貴的。如果能夠減低該網(wǎng)絡(luò)的成本，則這樣一種結(jié)構(gòu)前所未有會變得更加可行。
本發(fā)明是一種用于向給用戶的視頻和電話業(yè)務(wù)提供電源的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)裝有光纜，同軸電纜，和雙絞線銅線。該網(wǎng)絡(luò)提供用于電話業(yè)務(wù)的電源從一網(wǎng)絡(luò)位置經(jīng)同軸電纜和銅導線到達用戶。電源能經(jīng)由同軸電纜相對容易地提供。這樣，在該混合網(wǎng)絡(luò)中，用于電話業(yè)務(wù)部分的電源經(jīng)該網(wǎng)絡(luò)從使用同軸電纜和銅線的點提供。
圖1示出了一個現(xiàn)有技術(shù)的寬帶混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);
圖2示出了一個說明本發(fā)明的混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);
圖3是一個說明供電系統(tǒng)的簡圖;和圖4示出了圖2所示混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的一個替換實施例。
各


中相同的參考數(shù)字將表示相同的結(jié)構(gòu)。參考圖1，它示出了一個寬帶混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。在中心局13中示出了一個數(shù)字交換機11。一個包含RF調(diào)制器9的視頻傳輸裝置12，和電/光轉(zhuǎn)換器10。數(shù)字電話信號經(jīng)DS1線路承載通過SONET多路復用器9到達一個光纜14。該結(jié)構(gòu)示出了一種屬于具有一視頻遠端傳輸重疊的抑制型結(jié)構(gòu)的光纖。這就是說，光纜14承載數(shù)字電話信號(SONET OC3)從中心局通過一個遠端數(shù)字終端18到達一個光網(wǎng)絡(luò)單元15(ONU)。ONU15可以包括一個視頻阻斷裝置16或者該阻斷裝置16可以如圖1中所示被分開設(shè)置。來自多個視頻信息提供器23的模擬視頻信號(AM-FDM)經(jīng)光纜14送到一個或多個遠端節(jié)點。這些節(jié)點可以包括一個模擬帶通視頻接收器17，該接收器17包括光/電轉(zhuǎn)換器，其中模擬光信號被轉(zhuǎn)換成在一同軸電纜24上的模擬電信號。
可以是一種22線規(guī)電纜的電源電纜20直接從中心局3內(nèi)電源32提供電源給光網(wǎng)絡(luò)單元15。從光網(wǎng)絡(luò)單元15電話業(yè)務(wù)可被提供到用戶房屋21，經(jīng)普通的銅雙絞線22送到電話機27。典型地，一個ONU可服務(wù)多達8個用戶位置。來自多個視頻信息提供器23諸如衛(wèi)星系統(tǒng)或視頻存貯/恢復設(shè)備或其它提供器的視頻業(yè)務(wù)經(jīng)同軸電纜24提供到用戶房屋21?？梢允褂?或者不需要)一個視頻前端(set-top)轉(zhuǎn)換器25對這些視頻信號鑒相送到一個電視機26。
圖1中描述的網(wǎng)絡(luò)避免了與電話和視頻信號向家里傳送相關(guān)的問題。這就是說，因為信號在分開的傳送系統(tǒng)上承載，所以每一個信號可以被分別對待。例如，如在傳統(tǒng)電話中所做的那樣，用戶房屋21內(nèi)的電話機27可從中心局13供電。接收機17的供電可以從視頻網(wǎng)絡(luò)完成。前端轉(zhuǎn)換器25和電視機26的供電可以從用戶房屋21處獲得。此外，與電話業(yè)務(wù)相應(yīng)的保密問題經(jīng)銅線22保持，如在傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)中一樣。如本技術(shù)領(lǐng)域所公知，一個以上的ONU可被接到終端18。類似地，一個以上的阻斷分接頭16可被接到接收器17。圖1所示網(wǎng)絡(luò)的缺點在于復雜和費用。就是說，光纜14、電纜20、和同軸電纜24必須從每個中心局13鋪設(shè)到每個光網(wǎng)絡(luò)單元15或用戶房屋21。此外，需要額外的設(shè)備諸如遠端數(shù)字終端18，以有效地傳送電信號。
參考圖2，它示出了一個替換的混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)。正如圖1所示，中心局13包括電話交換機11和視頻傳輸設(shè)備12，從該設(shè)備12系統(tǒng)管理者28控制自提供器23提供的視頻業(yè)務(wù)的各種輔助功能。如圖1中結(jié)構(gòu)所示，電話信號和視頻信號從中心局13承載在光纜14上通過外部設(shè)備29的饋送部分。電話信號通過遠端數(shù)字終端18并經(jīng)光纜14提供給光網(wǎng)絡(luò)單元15。視頻信號被傳送到視頻接收器17，在那里它們從光被轉(zhuǎn)換成在同軸電纜24上的電信號。然后該視頻信號被提供到位于光網(wǎng)絡(luò)單元15處的阻斷裝置16。在本實施例，ONU15和阻斷裝置16被連接并且最好一起放置。圖2與圖1之間的主要不同在于電源可以通過同軸電纜24由一個電源32提供，電源32可以連接到電力設(shè)施和備用電池。這樣，圖1中的電源電纜20就被省掉了。
電源電纜20的省略表示節(jié)省的費用大大超過圖1的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，經(jīng)同軸電纜24視頻信號通過包含在光網(wǎng)絡(luò)單元15中的阻斷裝置16提供到用戶房屋21。此時通過同軸電纜24和ONU15從電源32向電話27供電。從阻斷裝置16到用戶房屋21同軸電纜24僅提供視頻信號給電視機26而不提供電源。正如圖1所示，一個視頻前端轉(zhuǎn)換器25可以包括或者也可以不包括在該系統(tǒng)中。圖2表示了在圖1所示網(wǎng)絡(luò)上的一個基本改進，這種改進在于電源也纜20的省略使得大大地節(jié)省了費用和簡化了結(jié)構(gòu)。
參考圖3，在電源32處，來自市電干線的240V交流電被連接到輸入連接33。240V交流電連接到一個自動電源變換開關(guān)34，開關(guān)34一般被設(shè)置成使整流器/電池25連接到輸入的商業(yè)電源。整流器/電池35的輸出被連接到逆變器36和鐵磁共振變壓器37。鐵磁共振變壓器37的輸出是60V交流準方波電源。它通過光節(jié)點7中的插件38被連接到兩個分開同軸電纜24的中心導體。60V交流準方波電源的返回通路是各自同軸電纜24的外部導體。
60V交流電源沿一個同軸電纜24提供給阻斷分接裝置45和線路放大器41。每個上述的裝置需要在40V交流至60V交流范圍的電壓，并且在一個單獨同軸電纜的電源插件38輸入處的最大電流是15安培。
60V交流電源沿另一同軸電纜24提供到8端口分接單元40和線路放大器41。每個8端口分接單元40都有一個僅提供接入電源的附加端口。電源被接到電源變換器42，在那里40-60V交流形式的電源被轉(zhuǎn)換成多種電壓和波形，例如-48V直流，105V和20HZ交流，-130V直流和其它對應(yīng)用所需要的形式。來自電源變換器42的電源被連接到光網(wǎng)絡(luò)單元15或類似需要電源工作的裝置。
在電源32處，由于各種原因市電經(jīng)?？赡鼙恢袛唷．?40V交流市電不再出現(xiàn)在輸入連接33上時，整流器/電池35從電池中存貯的電能中繼續(xù)供電給逆變器36，鐵磁共振變壓器37，和電源插件38。電池的電量被定為能使同軸電纜24上的所有設(shè)備正常工作一至數(shù)小時。在預定時間或電池功率下降保持到一個當前閾值之后，油機交流發(fā)電機39被自動起動，并且電源變換開關(guān)34被轉(zhuǎn)換將整流器/電池連接到油機交流發(fā)電機39，而不是輸入連接33。在這種操作方式期間，油機交流發(fā)電機39向整個同軸電纜系統(tǒng)供電并恢復在電池35中的充電。在市電再次出現(xiàn)在輸入連接33以后，自動電源變換開關(guān)34被轉(zhuǎn)換將整流器/電池35連接到市電，并且關(guān)閉油機交流發(fā)電機39。
用于ONU的正常電源分配是一個銅線對對應(yīng)于每個ONU。一個銅線對由每個ONU使用并且被架設(shè)在與光纖相同的電纜溝內(nèi)。當與用于供電的銅線比較時，同軸方案具有很高成本效益的，并允許RF業(yè)務(wù)能在同一電纜上承載。僅需要一個同軸電纜向分配支線上的所有寬帶放大器和所有ONU供電。在視頻節(jié)點處向同軸電纜供給寬帶RF。每個節(jié)點大約是300-400個房屋。
圖4示出了一個替換實施例。在該實施例中，一個電纜網(wǎng)絡(luò)單元(CNU)47取代了圖2中的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)15。該實施例利用橫截模擬光纖14和同軸電纜24的已調(diào)RF載波。在這種替換中，用于視頻和電話的模擬和數(shù)字信號連同用于所有必需設(shè)備的電源一起同時加載在同軸電纜24上。例如，經(jīng)同軸電纜24電源可以被提供給一個或多個線路放大器46，阻斷裝置16和CNU47。CNU執(zhí)行與ONU相同的功能，但與網(wǎng)絡(luò)的接口是同軸電纜24而不是光纖14(圖2)。用于CNU47的電源通過同軸電纜24提供，如圖2中實施例所示。特別地，CNU47通過同軸電纜24接收視頻和電話信號以及電源功率。隨后基帶電話信號經(jīng)銅線22被提供到房屋21，而視頻信號經(jīng)同軸電纜24被提供到房屋21。本實施例能夠省去許多光網(wǎng)絡(luò)。例如，如圖2所示的遠端數(shù)字終端18和許多光纖14被省去。本實施例的使用允許電話和視頻信號被傳遞到房屋21，而用于用戶房屋中設(shè)備諸如電話機27的電源則從該網(wǎng)絡(luò)提供，如同傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)一樣。
雖然就一個最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，但是在由本說明書所附權(quán)利要求限制的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以作出改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種視頻和電話網(wǎng)絡(luò)，它包括多個與其可操作連接的電話，所述網(wǎng)絡(luò)包括一個光纖傳輸系統(tǒng)；一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的同軸電纜傳輸系統(tǒng)；一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的電話交換系統(tǒng)；一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的視頻提供系統(tǒng)；一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的視頻接收機；一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的光網(wǎng)絡(luò)單元；和一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電解連接的電源。從而電源功率從所述電源經(jīng)所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)被發(fā)送到所述光網(wǎng)絡(luò)單元，以向所述電話供電。
2.一種向用戶提供視頻和電話業(yè)務(wù)的方法，包括提供一組視頻信號和一個已調(diào)制的電話信號給一個光傳輸系統(tǒng);將所述光纖傳輸系統(tǒng)上的光信號轉(zhuǎn)換成在一個網(wǎng)絡(luò)同軸電纜系統(tǒng)上的電信號，和同時把所述網(wǎng)絡(luò)同軸電纜系統(tǒng)上的電信號轉(zhuǎn)換成所述光纖傳輸系統(tǒng)上的信號;把電源接入所述網(wǎng)絡(luò)同軸電纜系統(tǒng);變換所述電源，和把所述變換的電源提供給一個電話網(wǎng)絡(luò);從而，所述電話網(wǎng)絡(luò)使用所述變換的電源以提供電話業(yè)務(wù)。
3.一個視頻和電話網(wǎng)絡(luò)，它包括多個與其可操作連接的電話，所述網(wǎng)絡(luò)包括一個光纖傳輸系統(tǒng);一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的同軸電纜傳輸系統(tǒng);一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的電話交換系統(tǒng);一個與所述光纖傳輸系統(tǒng)電磁連接的視頻提供系統(tǒng);一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的視頻接收機;與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的電話設(shè)備，和一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的電源;從而，電源功率從所述電源經(jīng)所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)被發(fā)送到所述電話設(shè)備，以向所述電話供電。
4.一種視頻和電話網(wǎng)絡(luò)，它包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和與其電磁連接的用戶房屋處設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)包括一個同軸電纜傳輸系統(tǒng)，用于經(jīng)所述網(wǎng)絡(luò)承載視頻和電話信號;一個與所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)電磁連接的接收機;一個與所述接收機電磁連接的視頻提供系統(tǒng);一個與所述接收機電磁連接的電話交換系統(tǒng);一個與所述同軸電纜系統(tǒng)電磁連接的電纜網(wǎng)絡(luò)單元;和一個與所述同軸電纜系統(tǒng)連接的電源;從而，電源功率從所述電源經(jīng)所述同軸電纜傳輸系統(tǒng)發(fā)送，以向所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和所述用戶房屋處設(shè)備供電。
5.一種向用戶提供視頻和電話業(yè)務(wù)的方法，包括通過一個視頻和電話網(wǎng)絡(luò)承載視頻信號和電話信號;所述網(wǎng)絡(luò)包括一個同軸電纜傳輸系統(tǒng);把電源接入所述同軸電纜傳輸系統(tǒng);和向所述網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備提供所述電源，所述設(shè)備包括所述用戶的用戶房屋處設(shè)備。
全文摘要
一種包括電源的光纖/同軸電纜電話網(wǎng)絡(luò)。電源通過視頻網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜部分提供給一個電纜網(wǎng)絡(luò)單元。在那里電源被變換并提供給包括用戶房屋處設(shè)備的設(shè)備。
文檔編號H04MGK1110494SQ94190334
公開日1995年10月18日 申請日期1994年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月28日
發(fā)明者拉塞爾A·斯肯勒 申請人:美國韋斯特技術(shù)有限公司