用于通過電話線提供電力的方法和設備的制造方法
【專利摘要】一種系統包括包含反向供電單元(40)的客戶駐地設備和接入節點(90)，客戶駐地設備連接到接入節點(90)以允許連接到客戶駐地設備的電話類裝置經由客戶駐地設備和接入節點打和接電話。反向供電單元適于經由銅雙絞線(8)從客戶駐地向接入節點提供電力，反向供電單元包括電力消耗標識檢測器(212)，其可操作以檢測從反向供電單元抽取的電力是否對應于指示電話類裝置在直接連接到反向供電單元而不是經由電流限制接口來連接時處于或轉變為脫鉤狀態的標識電力消耗模式。客戶駐地設備還包括電流限制結構，其連接到客戶駐地接線，用于將連接到客戶駐地接線的電話類裝置可以抽取的電流的量和/或電流的最大增長率限制為不大于預定量或速率，客戶駐地接線以語音信號可以從電話類裝置傳輸到雙絞線連接到的接入節點的方式連接到銅雙絞線。接入網單元(90)包括電流變化率限制裝置(91)，其中，電流變化率限制裝置具有以下特性中的一個或更多個：在連接到50V dc電源時小于150mA/s的電流抽取的最大變化率；并且包括用于執行電流變化率限制的回相器(92)提供了預定電感，以在增大其來自指定dc電源的電力消耗時提供電流抽取的預定最大變化率。
【專利說明】
用于通過電話線提供電力的方法和設備
技術領域
[0001]本發明涉及用于通過包括銅雙絞線的電話線供電的方法和設備。
【背景技術】
[0002]寬帶接入網的預期發展是經由短銅雙絞線電話線提供對終端用戶的高速寬帶連接的接入節點(AN)位于不容易使用主電源且經由光連接來連接到交換建筑的位置點(例如，落點)處。在這種部署中，向AN提供電力的一種可能的已知方式是客戶駐地設備(CPE)裝置包括供電單元，該供電單元被稱為反向供電單元，被設計為通過用于向和從CPE裝置和AN傳輸數據的同一銅雙絞線向AN提供電力。國際電信聯盟(ITU)正在以名為G.Fast的項目中開發用于這種方法的標準。
[0003]在這種結構中，反向供電單元經常通過直流(dc)恒壓源來供電，AN從其可以抽取預定量的電力以供它的功率需求。這種系統通常還包括模擬電話適配器(ATA)單元，其使得傳統電話裝置能夠在這種系統中操作，傳統電話裝置期望對電話網絡(例如，經由適于容納傳統BS 6312插孔(還稱為英國電信插頭)的公用開關電話網絡(PTSN) “英國電信插座”或經由RJll型插頭等到英國的PSTN的標準“模擬”接口 KATA單元通常提供傳統電話裝置可以連接到的插座，并且ATA模仿了對諸如英國PSTN這樣的電話網絡的傳統模擬接口的行為。
[0004]本
【申請人】的先前專利申請(參見未決PCT申請公布W02012069788和W02012032309)描述了包括特定“安全裝置”裝置的系統，該安全裝置可以在這種系統中操作使得傳統裝置能夠(經由適當安全裝置)連接到用戶的現有擴展插座。在這種環境中，用戶的擴展插座和主插座(客戶/用戶駐地側)以及這些插座之間的接線形成用戶的內部“家庭接線”。安全裝置(連同合作的特別適配的ATA單元一起)操作以將不適于在承載反向電力的接線上承載的任何信號或其他行為(例如，電話裝置在轉變到“脫鉤(off-hook)”狀態時呈現對插座的低的dc電阻)轉換為適于在這種接線上承載的另選信號或反向轉換(或者安全裝置可以作用以將這種信號切換到另選物理信道(例如用戶的家庭接線內的備用附加導線)或反向切換)。這樣，現有發明允許再使用現有家庭接線，所需要的全部是ATA裝置和傳統電話(這些后者經由特定安全裝置)經由用戶現有家庭接線中所設置的插座連接到用戶的現有家庭接線。
[0005]雖然現今使用的大多數傳統電話裝置具有它們自己的電源，但傳統PSTN接口仍然能夠供給適量的電力，因為來自較早電話裝置的遺留不具有自己的電源且必須從公共電話網絡抽取它們的全部功率需求，最大功率要求為產生(原來經由電磁鬧鈴)振鈴所需的電力要求。因此，傳統電話裝置仍然預期能夠從它們預期經由電話導線連接到的接口抽取適量的電力，并預期如果它們呈現低dc接口(在裝置轉變為脫鉤狀態時的典型行為)，它們將接收小的電流(足以操作傳統無電源電話裝置)。因此，允許在反向電力系統設置在用戶駐地與需要被反向供電的AN之間的適當位置的情況下用戶將傳統電話裝置連接到用戶的家庭接線的任何安全裝置(或其他結構)應被設計為允許抽取這種少量的電力，但是不再多，即使在裝置呈現低dc電阻時。
[0006]然而，這種結構的潛在問題是用戶可能未經由適當安全裝置而將傳統電話裝置錯誤地連接到用戶駐地家庭接線，或以一些其他未受控方式，其意味著裝置直接連接到正在向AN(其也連接到該接線但遠離反向供電單元)提供反向電力的接線。在這種情況下，裝置可能對家庭接線(因此對反向供電單元)呈現低dc電阻，結果是傳統裝置抽取損害裝置的這種大電流，或者在最壞的可能情況下，裝置變得足夠熱，以至于變成火災隱患等。
[0007]日期為2013年8月 23 日的、Al cate 1-Lucent 的 Christophe Gendarme 和 Franco isFredricx兩人的ETSI貢獻文獻ATTMTM6( 13)000089 “Reverse Power Feed start-upprotocol”描述了一種用于保證反向電力饋送系統的關鍵元件之間的適當交互的提出的程序。該文獻規定電源設備(PSE)應“連續檢查家庭網絡上的所直接連接(沒有適配器)的脫鉤的電話機并且在檢測到的情況下回退”。該文獻還指定在反向供電的啟動期間，“PSE首先檢查沒有脫鉤的電話機，信號通知它請求應用RPF并等待線路上的任何電壓消失(覆蓋POTS情況)和然后在應用RPF之前顯示來自DPU的準備信令(覆蓋沒有POTS的情況)”。然后，文獻繼續還規定“全RPF之前的低功率模式應用對于所直接連接的脫鉤的電話機安全的電壓和電流并提供兩個目標;脫鉤的電話機(新線路)向DHJ提供一些自舉功率的檢測……，在正常RPF操作期間必須繼續檢查脫鉤的電話機的存在。”根據上述評論，清楚的是該文獻解決了與由本發明解決的問題相同的問題，但該文獻未指定如何確定直接(B卩，未經由安全裝置)連接的電話裝置是否連接到正在供給反向電力饋送所通過的家庭接線設置。
【發明內容】
[0008]根據本發明的第一個方面，提供了一種用于經由銅雙絞線(在使用時還可以承載寬帶信號，其接著可以包括互聯網協議語音(VOIP)信號，該VOIP信號承載由經由諸如安裝裝置這樣的合適接口裝置連接到銅雙絞線的傳統電話裝置產生的信號的數字化版本)從客戶駐地裝置向接入節點提供電力的反向供電單元，該反向供電單元包括電流變化率檢測器，該電流變化率檢測器可操作以檢測通過銅雙絞線從反向供電單元抽取的電流是否以超過預定閾值的速率增大;和電流限制器，該電流限制器用于在電流變化率檢測器檢測到電流以超過預定閾值量的速率增大的情況下限制由反向電源供給的電流量。
[0009]與使用電流幅值檢測器相比使用電流變化率檢測器的使用是有利的，因為經由適當安全裝置連接的大量電話裝置仍然錯誤地觸發電流幅值檢測器，而對于電流變化率檢測器，可以在系統的各元件(例如，用于將電話裝置安全地連接到家庭接線的安全裝置和接入節點)中包括電流變化率限制裝置，其將各這種裝置的最大變化率限制達足夠的量，以使得錯誤檢測在任何實際系統中幾乎是不可能的(即，具有少于預定量的正確連接的裝置-可以可能假定任何一次不超過假設10個正確連接的裝置可以開始同時抽取電力，由此導致抽取10倍于各正確連接裝置限于的電流抽取的最大變化率的電流抽取變化率)。
[0010]電流限制器可以操作以僅完全切斷反向供電，或者電流限制器可以作用以對所消耗的電流量設置非零限制。另外，供電單元優選地包括向用戶指示存在問題的報警器，例如通過顯示紅色LED或經由一些其他適當機制。供電單元可以連續定期地重試通過接線供電，直到供電單元檢測到問題看起來已被去除為止，或者供電單元可以等待直到用戶對裝置進行重置為止(希望已解決問題)。
[0011]另外的選擇是在問題似乎(根據電流消耗)已解決就開始繼續供電，但將單元保持在向用戶指示問題仍然存在的模式，以鼓勵用戶調查問題的原因，并且如果可能的話解決該問題(而不是僅在錯誤連接的電話裝置處于在鉤狀態時才允許供電)。為了進一步鼓勵這一點(由用戶進行調查和解決問題)，與PSU關聯的調制解調器裝置可以禁止或限制因特網接入，直到用戶指示已解決問題為止。這例如可以經由調制解調器裝置(例如，作為調制解調器的基于網絡的用戶接口的一部分等)在本地提供的強制門戶網站來實施，或者它可以是由網絡運營商控制的基于網絡的強制門戶，其具有對問題調查和解決的啟示和建議(例如，鼓勵用戶檢查已正確裝配了所有需要的安全裝置等)。
[0012]為了應對處于脫鉤狀態的錯誤連接裝置在反向供電單元通電時已存在于接線上的情況，供電單元(PSU)優選地除了電流變化率檢測器之外還包括用于檢測電流幅值是否超過預定閾值電流幅值的電流檢測器(當然，電流檢測器和電流變化率檢測器可以被形成為單個組合單元，其在執行兩個功能時使用特定共用部件)。在這種結構中，供電單元可以檢測電流檢測器和電流變化率檢測器這兩者，以識別與錯誤連接電話裝置一致的電流消耗配置文件。例如，如果從通電開始的預定時間段內，電流超過預定幅值，那么這可以被當作指示錯誤連接裝置存在于接線某處(并且已處于脫鉤狀態)，并且使得PSU進入其“故障”模式，如同如果電流率檢測器在PSU啟動之后的預定時間段之后檢測到電流的電涌(指示錯誤連接裝置從在鉤狀態轉變為脫鉤狀態)時那樣。自然，(檢測在從啟動開始的預定時間段內從PSU流動的過量電流的)該機制在該行為由PSU展示的實施方式中還可以經常為當PSU自動地嘗試從其故障模式重新啟動時所使用的機制。
[0013]優選地，報警器除了向本地用戶指示PSU已進入到故障模式之外，還可操作以與遠程接入節點(AN)通信通知其已進入到故障模式，使得AN(從它的角度)知道斷電為何發生。這種報警指示可以在CPE調制解調器與AN處的相應調制調節器之間的操作和維護信道操作內發送。另選地，或最優選地，另外，報警指示可以由對電力信號本身的簡單預定調制來提供，優選地在對線路呈現低dc阻抗的錯誤連接裝置不能完全阻止的頻率發生。
[0014]包括根據本發明的第一方面的反向供電單元的客戶駐地設備優選地還包括電流限制結構，其用于連接到客戶駐地接線以將可以由連接到客戶駐地接線的電話類裝置(telephony device)抽取的電流量限制為不大于預定量。客戶駐地接線優選地連接到銅雙絞線使得語音信號可以從電話類裝置傳輸到雙絞線所連接到的接入節點。進行該連接的方式在不同的實施方式中或反向供電場景中可以不同。例如，連接可以為間接鏈接，其中模擬電話類適配器(ATA)經由客戶駐地接線用電話類裝置發送和接收模擬電話類信號，但語音信號在通過合作的寬帶調制解調器之間的銅雙絞線作為寬帶信號(例如，XDSL或G.FAST信號，通常僅作為可用于在合作的調制解調器之間承載多達每秒數十或數百兆比特的大的數據率的較大可用帶寬的一小部分)傳遞之前被轉換成數字互聯網協議語音(VOIP)型信號或反向轉換。另選地，模擬電話類信號可以按原樣直接通過銅雙絞線(通常與這種寬帶信號一起)承載到落點處的分配器結構，在落點處ATA將模擬電話類信號轉換成VOIP型信號以通過接入網內的寬帶信號路徑傳輸。在間接的情況下，存在兩種主要類型的結構，一種是客戶駐地接線在dc與銅雙絞線有效斷開，使得客戶駐地接線不承載反向電力饋送信號，并且一種是客戶駐地接線不斷開，使得客戶駐地接線承載反向電力饋送信號。
[0015]因此，在直接和間接情況這兩者下，可以存在反向電力饋送信號通過客戶駐地接線來承載的結構，并且在這種結構中，需要特殊的安全裝置在客戶駐地接線與電話類裝置之間互連，以保護電話裝置在處于脫鉤狀態時不抽取過多電流(傳統電話類裝置在它處于脫鉤狀態時可以預期從接入網抽取的最大電流通常為10mA或更小的級別，因為除了電話裝置自身的內阻外，約束電流流動量的電阻中的大部分電阻通常遠遠大于電話裝置自身的內阻，由此，與在電話裝置處于在鉤狀態而提供高電阻時通常由裝置接受的大致60-75伏特的電壓相比，將在從接入網得到電流時由裝置接受的電壓減小到僅大約8-12伏特)。這種安全裝置在這種情況下構成上面提及的電流限制結構。在由于客戶駐地接線與反向饋送供電信號隔離而不需要安全裝置的其他情況下，造成該隔離的設備構成電流限制結構(注意:在這種情況下，在裝置處于脫鉤狀態時ATA通常需要向裝置供給特定級別的電流(通過模仿ATA中內部電阻的存在(或實際設置內部電阻)來模仿典型接入網的行為，以將由裝置抽取的實際電流限制為小于100mA)，并且因為該電流自身可以最終從提供反向饋送供電信號的同一供電單元抽取，所以在實踐中在功能上十分接近地對應于其他情況)。
[0016]優選地，接入節點(AN)(還稱為且下文中稱作接入網單元(ANU))被構造為以被控制為確保遠程ANU要求的電流變化率被限制的方式抽取電力。優選地因此，內置于ANU的電力提取/組合器電路確保針對單獨電路的正的電流變化率需求不超過特定值(對于ANU的任何正常操作情況)。這一點可以通過在ANU處添加電感來實現，由此確保ANU要求的電流變化率不能夠超過指定值(在指定電壓范圍內)。這樣，例如，如果已知ALU匯要求的最大電流增長變化率假設被設置為150mA/s且用戶駐地中的電力插入PSU檢測到假設500mA/s的電流變化的變化率的要求，那么可以推斷發生了失效狀況，并且PSU應停止。注意，在一些實施方式中，因為其他裝置(例如，正確連接的電話裝置)也可以合理地消耗來自接線的一些電力，并且可以它們可以與遠程ANU同時開始消耗這種電力(雖然這在實踐中有點不太可能)，所以電流變化的閾值速率需要合理的余裕(例如，如上述示例的500mA/S-150mA/S)。
[0017]優選地，用于本發明的特定實施方式中的任何安全裝置還應以如上所描述的ANU類似的方式來限制(例如，通過使用電感)。例如，安全裝置還可以將電流抽取的最大變化率限制為不超過150mA/s。這樣，多于3個裝置(例如4個備有安全裝置的電話或3個備有安全裝置的電話和ANU)將需要對于待檢測過載完全同時以它們的最大允許率開始消耗功率(假定如上所述的500mA/s的閾值)，當然，這是非常不可能的情況。
[0018]因此，本發明的第二個方面涉及一種接入網單元，該接入網單元用于與根據本發明的第一個方面的包括電流變化率限制裝置的反向供電單元一起使用。優選地，電流變化率限制裝置具有以下特性中的一個或更多個(與現有技術已知的ANU裝置相比，這些特性中的每個無論是在組合使用還是單獨使用都產生它本身的技術優點):在連接到50V dc電源時小于150mA/s的電流抽取的最大變化率;和/或包括用于執行電流變化率限制的回相器提供了預定電感，以在增大其來自指定dc電源的電力消耗時提供電流抽取的預定最大變化率。
[0019]本發明的第三個方面涉及一種安全裝置，該安全裝置用于將電話裝置連接到用戶的家庭接線，使得家庭接線可以用于從根據本發明的第一個方面的反向供電單元向遠程ANU承載反向電力信號(例如，50V dc信號)，其中，安全裝置包括電流變化率限制裝置。優選地，電流變化率限制裝置具有以下特性中的一個或更多個(與現有技術已知的ANU裝置相比，這些特性中的每一個無論是在組合使用還是單獨使用都產生它本身的技術優點):在連接到50V dc電源時小于150mA/s的電流抽取的最大變化率;和/或為了執行電流變化率限制而包括回相器提供了預定電感以在增大其來自指定dc電源的電力消耗時提供電流抽取的預定最大變化率。對電流消耗的最大變化率的相對低的限制意味著檢測器較容易識別錯誤連接的裝置是否已連接到正在承載反向電力饋送的導線。回相器的使用使得能夠在不需要使用物理上的大電感器的情況下能夠產生較大的有效電感，這在與較小安全裝置一起使用是特別有利。
[0020]根據本發明的第四個方面，提供了一種系統，該系統包括客戶駐地設備裝置(例如，如由英國典型PLC提供的類型的家庭集線器)和根據本發明的第二個方面的遠程連接的接入網單元(ANU)，該客戶駐地設備裝置包括寬帶調制解調器，并且還包括根據本發明的第一個方面的反向供電單元，其中，該客戶駐地設備裝置經由在用戶駐地與在使用時(至少部分)由反向供電單元供電的遠程ANU之間的銅雙絞線電話線連接到遠程ANU。根據本發明的第四個方面的實施方式可以包括濾波器結構，該濾波器結構可以為用于用戶駐地的主插座中的填隙板或替換前板，其確保了整個用戶家庭接線連接到模擬電話適配器(ATA)單元的模擬呈現端口，而客戶駐地設備裝置的寬帶調制解調器和反向電源直接連接到向外出去的銅雙絞線，并且不(直接地)連接到用戶駐地家庭接線。這種實施方式的優點是用戶的家庭接線不承載反向電源，并且用戶不需要確保連接到家庭接線的各裝置是經由安全裝置連接的。
[0021]根據本發明的第五個方面，提供了一種系統，該系統包括:客戶駐地設備裝置，該客戶駐地設備裝置包括寬帶調制解調器，并且還包括根據本發明的第一個方面的反向供電單元;和根據本發明的第二個方面的遠程連接的接入網單元(ANU);以及根據本發明的第三個方面的一個或更多個安全裝置，其中，客戶駐地設備裝置和一個或更多個安全裝置連接到家庭接線結構，該家庭接線結構還在銅雙絞線電話線的用戶駐地端處連接到銅雙絞線電話線，并且其中，ANU在銅雙絞線電話線的遠離用戶駐地端的ANU端處連接到銅雙絞線電話線。在根據本發明的第五個方面的實施方式中，不對用戶的主插座進行改變，因此通過用戶的家庭接線結構承載反向電力信號，以在使用時向遠程ANU供電。在這種實施方式中，重要的是安全裝置防止由連接到安全裝置的電話裝置抽取過量電流(注意，安全裝置提供用于由電話裝置連接到的模擬呈現端口)。這種實施方式的優點是根本不需要對用戶的家庭接線或主插座進行改變。缺點是如果這種家庭接線包括橋接接頭等，可能減小能夠通過寬帶連接發送和/或接收的數據率，并且在任何情況下，用戶必須記住連接經由適當安全裝置連接到家庭接線的每個裝置。
[0022]本發明的第六個方面涉及一種檢測包括用于通過銅雙絞線從用戶駐地向接入節點單元提供電力的反向供電單元在內的系統中的不適當連接的電話類裝置的方法，該方法包括以下步驟:檢測反向供電單元的電流消耗，該反向供電單元的電流消耗與電話類裝置當在其(銅雙絞線電話線)承載來自反向供電單元的反向供電饋送時被不適當地連接到銅雙絞線電話線時處于或轉變為脫鉤狀態一致。
[0023]在該環境中，被不適當連接可以意味著直接連接到銅雙絞線電話線(或經由一些家庭接線(例如，用戶的家庭電話類擴展接線))，而不是僅經由諸如安全裝置這樣的合適的接口濾波器裝置或經由連接在用戶的主電話插座內的填隙板等來連接。由此，不適當在該環境中意指被連接到接線，使得當接線正在承載反向供電信號以對遠程連接接入節點供電時，不存在連接在反向電力承載接線與不適當連接的電話類裝置之間的接口裝置，該接口裝置用來防止在不適當連接的電話類裝置呈現通常由傳統電話裝置在處于脫鉤狀態時呈現的低阻抗的情況下不適當連接的電話類裝置抽取大電流(意味著安培級或更大)。術語電話類裝置在本環境中除了電話單元之外還包括電話類有關的其他裝置(諸如傳真機等)。
【附圖說明】
[0024]為了可以更好地理解本發明，現在將參照附圖僅經由示例來描述本發明的實施方式，附圖中:
[0025]圖1是根據本發明的實施方式的電話類系統的示意圖，其包括反向供電單元;用戶的家庭接線結構，該用戶的家庭接線結構包括主插座，該主插座中裝配了填隙板，該填隙板將網絡側限定到填隙板的左邊(在圖1中)，并且用戶側限定到填隙裝置的右邊(在圖1中)；各種電話類裝置，該電話裝置在用戶的家庭接線結構的用戶側處連接到用戶的家庭接線結構;模擬電話適配器(ATA)單元，該ATA單元也在用戶的家庭接線結構的用戶側處連接到用戶的家庭接線結構；以及直接連接到網絡側的不適當連接的電話類裝置；
[0026]圖2是根據本發明的第二實施方式的電話類系統的示意圖，其包括用戶家庭接線、ATA單元以及用于連接到一個或更多個電話類裝置的各種連接點，而且圖2還例示了電話類線路連接到的落點；
[0027]圖3是根據本發明的第三實施方式的電話類系統的示意圖，圖3類似于圖2，但例示了反向電力饋送連接到家庭接線結構的用戶側且多個安全裝置被示出用于將電話類裝置適當地連接到家庭接線的用戶側的實施方式；
[0028]圖4是圖3的實施方式的示意圖，例示了反向供電單元和ATA單元如何裝配在家庭集線器裝置中且還例示了兩個正確適當裝配的電話裝置、落點單元以及中心局；
[0029]圖5是更詳細地示出了反向供電單元且更詳細地示出了圖4的落點單元的示意圖；
[0030]圖6是檢測不適當連接的電話類裝置的方法的流程圖；以及
[0031]圖7是使得反向供電單元能夠執行圖6中所例示的方法的用于反向供電單元的控制器的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]圖1例示了在“隔離”模型下操作時的光纖到分配點(FttDP)系統。如可以從圖1看出的，銅雙絞線8從可以為落點單元的遠程(未示出)接入點進入用戶駐地，并且連接到主插座10。主插座10包括背板12和前板18。在本實施方式中，在主插座10(在該示例中為來自英國電信Plc的NTE5主插座)處還裝配有填隙板14，該填隙板14借助于直流(d.c.)阻斷電容器16在d.c.頻率將從供電單元20應用反向電力信號的網絡線纜(S卩，主要為銅雙絞線落線8)與家庭網絡線纜30(S卩，駐地中擴展接線的大多數)有效地隔離。如圖1所示，反向供電系統(具體地反向供電單元(PSU)20)沿著A&B銅雙絞線向接入網單元(ANU)(還稱為落點單元(DPU))或接入節點(AN)提供d.c.電力，雖然圖1中未例示ANU和AN，但圖2-圖5中例示了 ANU和AN。如上所述，該d.c.電力被填隙板14中的d.c.阻斷電容器16阻斷，使得該電力不出現在駐地中家庭網絡接線30上(S卩，與駐地中家庭網絡接線30隔離)。
[0033]在圖1的情況下，因為電話由d.c.阻斷電容器16的用戶側的模擬終端適配器(ATA)40“饋送”(“饋送”在這里意指接線30直接連接到ATA的模擬呈現接口，使得也連接到用戶的家庭電話擴展接線(即，駐地中接線)30的所有電話類裝置也有效直接連接到ΑΤΑ 40的模擬呈現接口)，所以連接到駐地中接線30的任何電話均不需要反向電力饋送隔離安全裝置。然而，應注意，可以是有益的是以傳統方式在電話類裝置51、52之前包括傳統DSL分配器安全裝置(注意，調制解調器/路由器/ATA 40在需要時可以包括使DSL信號與POT信號分離的內置濾波器)，主要以防止來自電話類裝置51、52的噪聲干擾處于正常方式的調制解調器/路由器/ATA 40的DSL調制解調器。調制解調器/路由器/ΑΤΑ40提供向由線41、42、43例示的終端用戶供給寬帶的各種端口:這些端口包括例如各種以太網連接端口、W1-Fi接入點等。
[0034]如圖1所示，填隙板還包括差模平衡扼流器15，該差模平衡扼流器15用于通過在超過依賴于扼流器15的預定頻率的頻率使PSU以及任何所關聯的接線與銅雙絞線隔離來濾除來自PSU的任何高頻率的噪聲，優選地以大致上阻斷在超過至少幾百Hz的頻率的所有信號，并且必定阻斷超過幾千赫茲的頻率的信號(DSL信號在該頻率開始)，以防止任何噪聲干擾銅雙絞線8承載的DSL信號或類似高頻率的DMT寬帶信號。
[0035]圖1中還示出了連接到主插座10的“錯誤”(網絡)側的電話7。這種電話可能是偶然誤接線的和/或為方便起見而故意以這種方式接線的。在正常POTS/寬帶操作情況下，這一點是無關緊要的，雖然將沒有該電話的振鈴信號，但對于大多數現代電話這一點是無關緊要的。然而，在反向供電的情況下(如對于許多纖維到落點(FttDP)場景要求的)，這具有潛在的重大后果，因為盡管在電話7保持在鉤的同時電話7呈現高阻抗且由此得到小d.c.電流，但當該電話7變成脫鉤時，電話7(與許多其他種類的電話類裝置(諸如傳真機等)一樣)變為低阻抗且由此可以3 ^常迅速地(僅受駐地中接線的電感、電話7的內電感和反向電源的內電感約束)抽取大量電流，很可能是毀壞裝置7的足夠電流，并甚至可能引發火災。
[0036]圖2示出了與以上描述的圖1的結構類似的結構，但是處于參照模型格式，并且其中，通過將用戶駐地接線的整體與任何寬帶信號承載接線隔離消除了甚至對傳統POTS型分配器的需要。這一點可以通過提供從DSL調制解調器到用戶的主插座內的填隙板的直接連接來實現，其中，擴展接線(包括主插座的前板的用戶可接入的端口)不連接到主插座的后板(由此，不連接到接入網的銅雙絞線)(除非經由ATA/調制解調器裝置，其在處于POTS頻率的模擬電話類信號與作為在用戶的DSL調制解調器與接入網中的相應DSL調制解調器之間傳輸的寬帶信號的數字信息承載的VOIP信號之間轉換)。注意，作為有效完全破壞進入的銅雙絞線與擴展接線之間的電連接的另選方案，類似的效果可以通過設置合適的濾波器(諸如傳統ADSL分配器濾波器)來實現，該分割濾波器濾除任何寬帶信號從寬帶信號承載接線(即，主插座的DSL調制解調器/銅雙絞線/背板)承載到用戶的擴展接線(其僅承載模擬電話類/POTS信號)。
[0037]如圖2所示，銅雙絞線8連接在客戶駐地100與落點單元(DPU)90之間。在客戶駐地內，存在功率分配器結構156，其基本上是與圖1中相同設置的電容器和扼流器(參見圖1的扼流器15和電容器16)。另外，存在元件集，所有元件被例示為被包含在由虛線40指示的單個裝置殼體內。這表示在本實施方式中，單個裝置40(調制解調器/路由器/ATA裝置)包括該虛線內例示的各種元件。當然，在其他實施方式中，元件可以不同地容納在不同的殼體中，然而，包含所有所例示的元件410、420、430、210以及220(如本實施方式中進行的)的優點是它們可以共享同一管理控制器414，該管理控制器414可以管理裝置特別是調制解調器(在本實施方式中為XDSL傳輸單元-遠程(XTU-R)412)、路由器420、ATA 430以及電力插入單元210(對應于圖1中所例示的實施方式的PSU 20)的所有主要元件。圖2中還示出的是裝置40包括電池，該電池用于在來自用戶駐地的突然電力缺失(例如，停電或用戶斷電的結果)的情況下提供短期的持續供電，以允許在用戶駐地處的電力缺失的情況下的系統被受控關閉。實線框410包含調制解調器412和管理控制器414，并且傳統上稱為寬帶網絡終端單元(NT)。管理控制器114被示出為被包含在NT 410內，盡管還管理大量其他元件，因為管理控制器414的大多數功能如本領域中已知與控制調制解調器410關聯。
[0038]圖2還較為詳細地例示了DPU 90。如圖所示，在該實施方式中，DPU 90包括功率分配器956，該功率分配器956加以必要的變更類似于功率分配器156，使得由電容器阻斷低頻率的(dc)電力信號通過在功率分配器956與0NU/AN 910之間的接口Uo2，同時防止高頻率的寬帶信號通過在功率分配器956與電力提取器/組合器921之間的接口UQ2P。另外，DPU 90包括光網絡單元/接入節點(0NU/AN)910、電力提取器/組合器921以及供電單元(PSU)923。0NU/AN 910包括回程終端單元(PHY)911，該PHY 911在本實施方式中為連接到形成反饋回中心局或類似的無源光網絡(PON)結構的一部分的光纖的光網絡單元911等;0NU/AN另外包括對應于客戶駐地中的調制解調器412的調制解調器912(在本情況下為XDSL收發器單元-中心局側(XTU-O));最后，0NU/AN另外被示出為包含管理控制器單元914，雖然如同客戶駐地結構100，但該管理控制器實際上除了控制ONU和XTU-O，還控制DPU內的其他關鍵元件。電力提取單元從由客戶駐地的電力插入單元210產生的反向電力信號提取電力，并且使用該電力對PSU 923供電，PSU 923反過來以傳統方式向DPU中的需要電力的其他元件供電。電池922提供少量的后備電力，以使得能夠在由于一些原因而切斷來自銅雙絞線的電力的情況下進行平穩的關閉。這種反向供電結構的額外細節可以在例如W02009138711中找到，在此以引證的方式將它們的內容全文并入到本申請中。
[0039]圖3示出了(處于與圖2的參考模型格式類似的參考圖形模式的)結構，其中，由于dc反向供電電流和POTS共享同一接線基礎結構(另外，ATA 430，包括具有對應于POTS安全裝置450、451的功能的類似POTS適配器)，所以在駐地中網絡上需要POTS安全裝置。在這種結構中，需要由POTS安全裝置450、451 (以及ATA和POTS適配器430’)執行將傳統模擬電話類dc信號轉換成合適的非dc信號的一些合適技術，以使得在不引起問題的情況下能夠將傳統模擬POTS信號在與反向電力dc信號同一的接線上承載。用于執行這一點的合適方案的示例是將振鈴與將電話裝置在鉤狀態和脫鉤狀態之間轉變關聯的dc信號轉換成ac信號，如未決PCT專利申請公布W02012069788中更詳細地描述的。假如在該實施方式中省略了POTS安全裝置，那么將發生如所描述的由上述情況下的非法/不適當連接的電話(例如，圖1中的電話裝置7)導致的同樣情形，因而雖然在這種裝置在鉤時將沒有后果，而該裝置一旦轉變為脫鉤狀態，就很可能幾乎立刻開始抽取破壞性的電流。
[0040]如至此對本領域技術人員清楚的是，這里所描述的實施方式的重要特性是d.c.反向電力饋送電源(或同一調制解調器/ATA/路由器裝置內的其他關聯部件，諸如家庭集線器型裝置等)被設計為檢測“標識”，該“標識”指示不適當連接的電話類裝置消耗來自反向電力饋送電源的危險的大量電流，通常檢測通過觀察從反向電力饋送電源要求的電流的快速增大來進行(這被確定為最可能為非法(即，直接連接到由主插座劃分的接入網側與用戶側之間的分界線的接入網側)或未備有安全裝置(在需要POTS安全裝置的結構中(諸如圖3中例示的結構))的電話類裝置轉變為脫鉤狀態的結果)。當這發生時(即，觀察到標識行為)，在本實施方式中，反向電源切換到“故障”模式，其中在電源上錯誤指示器被點亮，且輸出電壓/電流立即降為零，直到采取了合適的補救動作為止。在本實施方式中，系統通過定期檢查電流的過量抽取是否看起來停止和通過要求用戶(通過按壓在本實施方式中特別為此而設置在故障模式指示LED附近的實體按鈕，或通過與作為用戶的所連接的PC的網絡接口的、由該裝置提供的圖形用戶接口交互(例如，按壓類似的虛擬按鈕))進行對裝置的肯定性的輸入這兩者，來確定采取了合適補救動作，其暗示移除了不適當連接的裝置(例如，非法或未備有安全裝置的電話裝置)或添加了安全裝置。(注意，定期檢查電流的過量抽取是否看起來停止在本實施方式中通過定期地(在本實施方式中為每20秒)再次接通反向饋送供電并尋找電流的過量抽取來執行，具體地，在本實施方式中，通過確定抽取的電流的幅值是否在10ms的開始時段內超出100mA，參見關于檢測非法/未備有安全裝置是否在反向電力饋送電源被最初激活時已處于脫鉤狀態的以下討論。)
[0041]當然，如上所述，有可能的是非法/未備有安全裝置的裝置可以在反向供電單元最初激活時已處于脫鉤狀態。在這種情況下，將不會有發生在裝置變為脫鉤時的電流要求的(幾乎)瞬時增大。然而，靜態電流將顯著高于啟動時期望的“正常”電流，由此，仍然可以檢測到非法/未備有安全裝置的裝置，并且PSU可以切換為(或保持在)“故障”模式。當然，以上描述的處理在本實施方式中內置于反向供電PSU的啟動協議中。
[0042]該電流限制檢測系統的操作通過限制遠程ANU要求的電流變化率而成為可能。內置于ANU(參見圖2和圖3)的電力提取/組合器電路應確保針對單獨電路的電流正變化率要求(特別是在與反向電力饋送供給信號關聯的低頻率處)不會超過指定值而發生。這可以通過在ANU處增加電感由此確保ANU要求的電流變化率不會超過指定值(在指定的電壓范圍內)來實現。如果已知ALU匯要求的電流增長的最大變化率假設被設置為150mA/s且客戶駐地中的電力插入PSU檢測到假設500mA/s的電流變化的變化率要求，那么以上描述實施方式的系統推斷發生失效狀況且關閉PSU(進入如以上描述的故障模式)。
[0043]在現在所描述的實施方式中，在關閉(進入故障模式)時，CPE中的PSU立即開始嘗試重新協商與ANU的連接，S卩，嘗試在仍然顯示失效狀況的同時恢復供電)。在源PSU與ANU之間的啟動協議重新協商期間，可以向ANU中所安裝的管理系統指示該特定線路上存在供電問題。該信息對于遠程診斷所發生的供電問題將是有用的。在本實施方式中，提供兩個機制，以使得能夠進行該通信，首先，使用協議來將該信息作為在兩個調制解調器之間承載的寬帶信號內承載的OAM信道的一部分來傳遞。另外，裝置430和DPU 90采用基于d.c.或低頻率的信號的非常簡單的協議。具體地，例如，處于故障模式的裝置430可以改變裝置430嘗試重新協商供電的周期。在許多情況下，這些嘗試可由rou檢測(即使到rou的任何電壓信號的尺寸遠遠小于由反向饋送電源輸出的，因為電源信號的大部分被錯誤連接的電話類裝置吸收)，由此，可以監測嘗試之間的間隔，以檢測簡單的預設置消息。例如，每20秒進行重新協商嘗試指示裝置由于檢測到指示非法/未備有安全裝置的電話類裝置的標識而進入故障模式。另選地，為了應對由錯誤連接電話類裝置提供的電阻如此低以至于沒有可檢測DC信號可以在rou處被感知的情況，相反可以定期地發送低頻率的ac信號。該信號可以越過錯誤連接的電話類裝置行進，以可憑借與電力提取器/組合器元件關聯的合適簡單整流電路在PDU處檢測，頻率應被設置為足夠高，使得信號的至少可檢測部分越過錯誤連接的電話類裝置7，但是還足夠低，使得信號的至少可檢測部分通過功率分配器956，為了該目的，1hz-10hz范圍內的頻率應足夠。
[0044]圖4概括地例示了上面討論的標識檢測功能和電流限制功能位于示例場景/實施方式中的情況，該示例實施方式例示了客戶駐地(網絡終端設備(NTE/主插座10))右側的所有元件40、210、212、420、430、450、451經由銅雙絞線8連接到DPU 90,DPU 90轉而由光纖連接到包括光線路終端(0LT)單元的中心局60，其轉而連接到呼叫服務器61。在反向供電電源210(位于客戶駐地處，如由劃分由接入網運營商擁有的接入網與用戶接線之間的法律界限的NTE 10指示)中，存在電流率檢測器(CRD)212，并且在遠程單元(在這種情況下為DPU 90)中，具有預定義電感(PI)91，其提供由反向供電電源210(具體地反向供電電源210的CRD212)感知的最小保證電感。這兩個單元的組合意味著能夠檢測電流要求的意外階躍變化是否發生(電話是否變成脫鉤)和/或DHJ的靜態電流需求是否過高(在反向供電系統初始化時電話是否已脫鉤)。
[0045]圖5示出了PI 91和CRD 212的一些更多細節。對于PI 91，回相器電路92提供了一種設置DPU 90(在該示例中被示出為安裝在桿99上)的d.c.電力提取/組合器電路的輸入電感(LG)的有效手段。該電感值LG將被設置為對可用于反向供電的典型電壓(假設為0-60Vd.c.)能夠實現的輸入電流的最大變化率進行限制的值。通過在銅引入線(copper drop)的DPU或CPE端處執行金屬線測試(MELT)，將可以測量銅引入線的電感(LM)。因此，該所測量的電感(LM)可以添加到所產生的(回相器)電感(LG)，以提供由位于CPE處的反向供電電源感知的恒定電感性負載(LR)，使得:
[0046]LR = LG+LM
[0047]對于CRD212，為了檢測與電話變成脫鉤一致的要求電流的峰值，這可以由基于微分器的電路(例如，基于簡單運算放大器的微分器電路與電壓檢測器組合)監測置于反向電力饋送單元的輸出處的分壓器電路的輸出電壓來實現。另選地，可以使用簡單的R/C低通濾波器對到閾值檢測器中的輸出電壓進行濾波，以檢測過量電流要求。
[0048]可以使用現成的電流檢測部件來檢測電流浪涌，但需要微分器功能來檢測負載電流的快速增長，其將用于觸發故障模式(電話變為脫鉤)，即，關閉對負載的供電，并且點亮報警LED或類似物(例如，基于聲音的報警器，諸如蜂鳴器，或這些報警機制的一些組合)。眾所周知，低通濾波器充當微分器，即，在穩態狀況下，來自RC濾波器的輸出將為零，然而，當有輸入電流(被簡單地測量為與電阻器的電壓成比例)的變化發生時，那么在濾波器的輸出上將產生電壓尖脈沖，其然后可以饋送到比較器電路，在該比較器電路中，(如果尖脈沖超過特定值)，則將觸發一些邏輯將電源切換到故障模式，或者來自濾波器的輸出可饋送到模數轉換器(通常這些中的若干內置于廉價的微控制器中)，并且可以在數字域中執行閾值函數，該后者為以上描述的實施方式中采用的方案。
[0049]至于電話在源電源被最初激活時處于脫鉤，在這種情況下，加電時的負載電流將遠高于預期。這為所描述的實施方式提供動機，由此假設作為啟動協議的一部分，電源將1V設置于AB對。通常，遠程單元將提供假設1k歐姆的“標識”(諸如由以太網供電系統執行的)電阻。將存在由于AB引入線的電阻而加入的幾個歐姆，但這不顯著，因此基本上PSU期望等于1mA的負載電流V=IR。如果如由電源PSU受到的啟動電流大于該電流，那么該電流可以被PSU當作已存在失效狀況的指示。由此，如果在可以短至10ms或可以較長(例如，數秒)的啟動時段期間的任何時間，超過合適閾值量的絕對電流抽取(被理想地設置為足夠低，使得沒有損壞將由錯誤連接的裝置引發)。
[0050]應提到的另外一件事項是應附接到該家庭網絡上的每一部電話機的、執行信令轉換的安全裝置。當在備有安全裝置的電話機上電話機變為脫鉤時，將有電流浪涌(與未備有安全裝置的電話機相同)。然而，在這種情況下，安全裝置實際上增加了一些電感(再次地可以是基于回相器電路的)，使得與未備有安全裝置的電話機相比，備有安全裝置的電話機的浪涌電流被限制為大大減小。這意味著微分器(如上所述)將仍然產生電壓尖脈沖，但與未備有安全裝置的電話機相比，對于備有安全裝置的電話機，該尖脈沖將具有小的幅值，這意味著閾值設置將“抓住”未備有安全裝置的電話機，但允許備有安全裝置的電話機不中斷供電。
[0051]圖6概括地例示了本發明的實施方式中所采用的方法的主要步驟。如圖所述，整個方法在步驟S05處開始并且進行到監測階段S10，在SlO中，針對指示錯誤連接的裝置轉變為(或最初處于)脫鉤狀態的標識而監測從反向饋送供電單元抽取的電流。在步驟S20處，方法確定實際上是否檢測這種標識，并且如果是，則方法進行到步驟S30，否則，方法回轉到S10，直到檢測到為止。
[0052]在步驟S30處，包括反向饋送供電單元在內的用戶駐地裝置進入故障模式，其中反向電流饋送電源被關閉(或關到非常低的級別，特別是關到不應對脫鉤狀態的錯誤連接裝置引起損害的最大電流/電力抽取的低級別)并且其中對用戶產生指示已進入故障模式的敬生目口。
[0053]方法然后進行到步驟S40，在S40中，確定是否已退出故障模式。在特定優選實施方式中，僅在用戶對系統做出了問題(例如，錯誤連接裝置)已被用戶解決(例如，通過將該裝置正確地連接到合適的安全裝置或電話接線的正確部分(在ATA的右側))的肯定指示時才完全退出故障模式，然而，即使在故障模式時，系統仍嘗試定期地重啟電源，并且如果問題看起來消失(這可能簡單地是因為錯誤連接的電話重新轉變為在鉤狀態)，那么即使在維持報警(光或聲音)時也重啟反向饋送供電，以鼓勵用戶采取比將錯誤連接的電話類裝置簡單地返回到在鉤狀態更永久的正確動作。一旦檢測到已退出故障模式，則方法返回到步驟SlO0
[0054]圖7例示了可以在另選實施方式中形成單獨的控制單元的一部分的示例PSU控制單元200(注意，在圖1-圖5中所例示的實施方式中，相同的功能相反設置在管理控制器414內)。控制單元201包括處理器202、接口 209以及存儲器204。存儲器204包括用于識別指示錯誤連接的電話類裝置處于或轉變為脫鉤狀態已發生的標識的標識檢測代碼裝置。這種標識如上所討論可以包括電流抽取率的急劇增長，或電流抽取的級別在裝置啟動其反向饋送供電的預定時段內超過預定絕對量。存儲器204還包括故障模式操作代碼裝置208，其用于在標識檢測代碼裝置已使得PSU檢測到指示錯誤連接的電話類裝置的處于或轉變為脫鉤狀態的預定標識時使PSU 20進入故障模式。而且，該代碼裝置208然后還控制PSU盡可能快地(優選地在幾毫秒內)關閉它的反向饋送供電(在過電流可以被從電源抽取并足以潛在地引起對錯誤連接的電話類裝置的損壞之前)，并使得產生報警，該報警僅在接收到來自用戶的肯定輸入以確認用戶已采取合適的校正動作時才關閉。附加地，故障模式操作代碼裝置208可操作以使得psu定期地嘗試重新協商去往rou的供電信號，直到確定了已經解決錯誤連接問題(包括通過將錯誤連接的電話類裝置變回在鉤狀態等)為止，此時即使PSU未轉變離開故障模式(使得，不關閉報警器，直到適當的用戶動作發生為止)，也重新開始反向饋送供電。
[0055]變型例
[0056]使用本發明的實施方式的另外情形是客戶駐地裝置不包括ATA而是ATA被包括在DHJ中的情況。上面引用的專利申請W02012069788中更詳細地描述了這種場景。在這種系統中，再次地需要安全裝)，以(除其他事項外)防止適當地配備有安全裝置的電話類裝置在處于或轉變為脫鉤狀態時從反向饋送供電信號抽取過多電流。
【主權項】
1.一種用于經由銅雙絞線從客戶駐地裝置向接入節點提供電力的反向供電單元，所述反向供電單元包括電力消耗標識檢測器，該電力標識檢測器能夠操作以檢測從所述反向供電單元抽取的電力是否對應于指示電話類裝置在直接連接到所述反向供電單元而不是經由電流限制接口來連接時處于或轉變為脫鉤狀態的標識電力消耗模式。2.根據權利要求1所述的反向供電單元，其中，檢測到電流消耗增長率超過預定閾值量對應于檢測到指示電話類裝置在直接連接到所述反向供電單元而不是經由電流限制接口來連接時處于或轉變為脫鉤狀態的標識電力消耗模式。3.根據權利要求1或2所述的反向供電單元，其中，檢測到電流消耗超過預定閾值如果是發生在自所述反向供電單元開始供給反向電力起的預定的、有限的啟動時段內則對應于檢測到指示電話類裝置在直接連接到所述反向供電單元而不是經由電流限制接口來連接時處于或轉變為脫鉤狀態的標識電力消耗模式。4.根據前述權利要求中任一項所述的反向供電單元，其中，所述電流限制裝置包括用于限制通過所述電流限制裝置的直流電流的量的電容器結構。5.根據權利要求4所述的反向供電單元，其中，所述電流限制裝置被并入到安全裝置中或諸如填隙板這樣的用于裝配在用戶駐地的主插座中的裝置中。6.—種客戶駐地設備，該客戶駐地設備包括根據權利要求1所述的反向供電單元并且還包括連接到客戶駐地接線的電流限制結構，該電流限制結構用于將連接到所述客戶駐地接線的電話類裝置能夠抽取的電流的量和/或電流的最大增長率限制為不大于預定量或預定速率，所述客戶駐地接線以語音信號能夠從所述電話類裝置傳輸到所述雙絞線所連接到的接入節點的方式連接到所述銅雙絞線。7.—種接入網單元，該接入網單元與根據權利要求1至5中任一項所述的反向供電單元一起使用，或與根據權利要求6所述的客戶駐地設備一起使用，該接入網單元包括電流變化率限制裝置，其中，所述電流變化率限制裝置具有以下特性中的一個或更多個: 在連接到50V dc電源時小于150mA/s的電流抽取的最大變化率;并且 包括用于執行電流變化率限制的回相器提供了預定電感，以在增大其來自指定dc電源的電力消耗時提供電流抽取的預定最大變化率。
【文檔編號】H04M19/08GK106063239SQ201480076627
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月24日
【發明人】I·R·庫珀, L·D·漢弗萊
【申請人】英國電訊有限公司