专利名称：用户侧供电的电话系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于提供电话业务的系统和方法。
背景技术：
就基于接入网(电信网中用户住宅(premise)与交换机之间的主要包含双绞铜线的最后链路)的传输而言，数字用户线(DSL)技术接近了所能达到的极限。为了实现可获得的数据速率的增大，要求将提供DSL技术的电子设备安装得更靠近用户，例如，在交接点处的有时被称作“配线柜(cabinet)”的网络节点(用于将包含有大量传输线的较大馈电电缆分成每个包含较少数量的传输线的多个较小配电电缆的节点)，或者在配电点处的有时被称作“电杆(pole)”的网络节点(用于将若干配电电缆分成多个单独用户传输线的节点)。
这种网络节点电子设备的部署取决于低成本且高可靠性地向电子设备供电。
一种解决方案是请求从公用设施供电，例如，通过接进街道照明电路，但这可能非常昂贵。另选地，可以基于双绞铜线将电力从交换机直接馈送到网络节点。然而，网络节点通常离交换机太远，使得这是不可行的选择。这是因为线对的电阻值(随着距交换机的距离而增大)通常比网络节点电子设备的DC输入阻抗高得多。这导致通过线对降低的电力更多，从而可用于网络节点电子设备的电力就更少。
还建议了(参见“Power Active Nodes in Active Loops”，Fisher，S.，International Conference in Communications-Conference Record，vol.2，23June 1991，第929-935页)从用户住宅向网络节点电子设备供电。然而，这与传统电话业务(POTS)相矛盾，在传统电话业务中，必须在单条双绞铜线上支持DC电力和电话业务，并且大量电话信令状态中的每一个是由DC电压或线路状态来表示的。直到本发明出现之前，认为以这种方式供电需要以下条件之一·空闲双绞铜线(用于从用户向网络节点电子设备馈送DC电力)或者；·在DSL内提供话音支持，即，基于DSL的话音或VoDSL。
空闲双绞铜线经常是不可获得的，并且提供费用昂贵。此外，如果使用VoDSL，并且到用户住宅的电力故障使DSL业务失败，那么将因为没有话音电话业务而失去用户，这是所不希望的。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种用于在交换机与电话机之间提供电话业务的系统，所述系统包括交换机；电话机；用于连接所述交换机和所述电话机的输电线；插入所述输电线中的节点，所述节点限定了所述输电线的从所述交换机延伸到所述节点的第一段，以及所述输电线的从所述节点延伸到所述电话机的第二段，所述交换机在使用时将电话控制信号和话音频带信号提供到所述第一段上；被设置为用于将电力供应到所述第二段上的电源；信号转换器，被设置为用于将所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号；所述节点包括被设置为用于从所述第二段抽出由所述电源提供的电力的电气设备。
通过将交换机提供到输电线路的第一段上的电话控制信号转换成频率与提供到输电线路的第二段上的电力的频率不同的经修改的下游控制信号，使得互连所述第一段和第二段的节点中的电气设备可以抽出由电源提供的电力，而不影响电话机的工作。
术语下游意在描述从交换机到电话机的方向。相反，术语上游意在描述从电话机到交换机的方向。
在其他实施例中，该系统还包括插入所述第二段中的用户单元，所述用户单元限定了所述第二段的从所述节点延伸到所述用户单元的网络子段，以及所述第二段的从所述用户单元延伸到所述电话机的用户子段，所述用户单元包括另一信号转换器，所述另一信号转换器被设置为用于将所述经修改的控制信号转换成如所述交换机提供的电话控制信号。因此不需要修改电话机。
优选地，所述用户单元还包括所述电源装置。因此，用户住宅处的部件包含在用户单元内。
在优选实施例中，所述节点还包括旁通掉所述信号转换器的旁路传输线，所述用户单元还包括旁通掉所述另一信号转换器的旁路传输线。因此，即使当到用户住宅处的电力有故障时也可以在电话机与交换机之间提供电话业务。
在另外的实施例中，所述节点还包括滤波器装置，该滤波器装置被设置为用于使得所述话音频带信号能够以最小衰减通过所述节点，而基本衰减所有其他信号。因此，将源自所述交换机的非话音频带信号与源自系统中别处的非话音频带信号隔离开。
根据本发明第二方面，提供了一种电信网中的节点，所述节点使输电线的第一段和第二段互连，所述输电线将所述第一段中的交换机与所述第二段中的电话机相连接，并且所述输电线被设置为用于承载提供到所述第一段上的电话控制信号和话音频带信号，所述节点包括电气设备，被设置为用于抽出提供到所述第二段上的电力；信号转换器，被设置为用于将所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号，并将经修改的上游控制信号转换成电话控制信号。
根据本发明第三方面，提供了一种电信网中的用户单元，所述用户单元使输电线的第一段和第二段互连，所述输电线将所述第一段中的交换机与所述第二段中的电话机相连接，并且所述输电线被设置为用于承载提供到所述第一段上的电话控制信号和话音频带信号，所述用户单元包括电源，被设置为用于将电力提供到所述第二段上；信号转换器，被设置为用于将所述电话机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的上游控制信号，并将经修改的下游控制信号转换成电话控制信号。
根据本发明第四方面，提供了一种在交换机与电话机之间提供电话业务的方法，其中通过插入有节点的输电线来连接所述交换机和所述电话机，所述节点限定了所述输电线的从所述交换机延伸到所述节点的第一段，和所述输电线的从所述节点延伸到所述电话机的第二段，所述方法包括以下步骤(i)将来自所述交换机的电话控制信号和话音频带信号提供到所述第一段上；(ii)将电力提供到所述第二段上；(iii)将由所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号；(iv)操作所述节点中的电气设备以从所述第二段中抽出电力。
下面将仅以示例的方式，参照附图来说明本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部分，其中图1示出了根据现有技术的公共交换电话网(PSTN)的部分示意图；图2示出了根据本发明实施例的PSTN的部分示意图；图3示出了描述网络节点电路和远端单元的方框图；图4示出了图2的PSTN中传输的信号的频谱；图5示出了针对图3的电路和远端单元的供电顺序的流程图；图6示出了针对图3的电路和远端单元的呼入顺序的流程图；图7示出了针对图3的电路和远端单元的呼出顺序的流程图。
具体实施例方式
图1是根据现有技术的公共交换电话网(PSTN)的部分示意图，其中用户住宅111内的用户电话机101经由传输线与电话交换机103相连。传输线包括两段，即，通过网络节点105互连的交换段107和配电段109。网络节点105可以是通常被称作“电杆”的配电点(DP)。然而，网络节点105也可以是通常称作“配电柜”的主交接点(PCCP)，或通常称作“市话电缆配电筒(pillar)”的次交接点(SCCP)。
在该现有技术的结构中，传输线的交换段107将交换机103与网络节点105的交换侧相连，而传输线的配电段109将网络节点105的配电侧与电话机101相连。交换段和配电段在网络节点105内部直接相连。传输线的配电段109通常比交换段107短。通常，配电段109在10m和100m之间，而交换段在2km和3km之间。然而，配电段109可达到1.5km，而交换段107可达到5km。
传输线的各段包括双绞铜线对。应该注意，在网络节点105包括有DP的情况下，传输线的交换段107将包括具有很多双绞铜线对的电缆，而配电段将包括单个双绞铜线对。然而，为了简单，图1中仅示出交换段107中的多个双绞铜线对中的一个。对交换段107施加位于交换机103中的48V电池113。
将电话机“摘机”来闭合电话机101内部的开关，该开关连接通过配电段109。这就完成了其中由电池113驱动电流的电路。这通常称作对线路“施加回路”。此外，当电流在该电路中流动时，通常称其为回路电流，“摘机”条件通常称作回路条件。相反，将电话放置为“挂机”来断开开关，导致开路电路。这通常称作从线路“撤销回路”。
当电话机101为“挂机”时，存在开路电路，并且仅有很小的泄漏电流(典型为50μA)在传输线中流动。当电话机201被“摘机”时，回路电流在传输线中流动。回路电流的大小取决于传输线的电阻(电阻又取决于传输线的长度)以及交换机103中的电子设备和电话机101的DC阻抗。这些量的典型值分别为600Ω、400Ω和200Ω，这导致回路电流的典型值为40mA。因此，在“摘机”条件下，通过电话机101的压降典型的是8V，剩余压降(40V)发生在传输线和交换机电子设备上。
信令是在电话机101与交换机103之间的用于控制和监督、电话呼叫的建立和拆线的通信动作。使用直接信令，其中大量电话信令状态中的每一个是通过DC电压或线路状态表示的。这些DC电压和线路状态被直接施加到承载音频信号的电线上。例如，响应于电话机处的“开路”状态(即，电话机处于挂机)，交换机中的电池对传输线施加标准馈电(即-48V)。当电话机被呼叫时，交换机对该线施加相反馈电(即+48V)，并且施加75V AC、25Hz的振铃信号。响应于用户将电话机摘机(例如，为了进行呼出电话呼叫)，对该线施加回路，该回路被交换机检测到，交换机通过除施加标准馈电之外还施加拨号音电压信号来进行响应。
图2是根据本发明优选实施例的公共交换电话网(PSTN)的部分示意图。在优选实施例中，使用以上参考图1所述的现有PSTN，除了添加了远端单元213和电路215之外。电话机101经由位于住宅111内的远端单元213与网络节点105相连。在一些实施例中，电话机101和/或远端单元213可以在住宅111的外部。下面对远端单元213及其操作进行说明。网络节点105内的电路215连接在交换段107与配电段109之间。下面还对电路215及其操作进行说明。
在现有技术和本发明第一实施例中，DSL调制解调器都安装在网络节点105内。DSL调制解调器经由光纤链路接收提供给网络节点105的信号，将这些信号转换成电信号，并将它们施加到传输线的配电段109。当然，要对DSL调制解调器提供必要的条件以使其能够工作。然而，发现从交换机103中的电池113提取电力使得供给电话机101的电力减少到使其停止正常工作的程度。然而，在本实施例中，远端单元213与可用于对远端单元电源单元提供DC电力的本地馈电(例如市电电源)相连。远端单元电源单元可用于对电话机101提供电流以使其正常工作。另外，因为本地电力馈电用于对电话机101供电，所以不再需要将DC电力提供到传输线的配电段109上。远端单元电源单元可代替将电力馈送到配电段109上，用于向网络节点105内的电路215进行传输，该远端单元电源单元的电力可用于为业务负载供电。在本实施例中尽管是对DSL调制解调器供电，但是本领域的技术人员应该意识到，本发明可用于对诸如无线网络接入点的其他业务负载供电。
电路215中的滤波器用于防止交换机DC电压从传输线的交换段107通到配电段109，也防止远端单元DC电压从传输线的配电段109通到交换段107。滤波器使得音频信号能够从交换段107通到配电段109(反之亦然)，从而可以在交换机103与电话机101之间传输音频信号。应记得，大量不同的电话信令状态中的每一个都是由DC电压或线路状态表示的。因为DC电压被网络节点105中的电路215阻隔，所以电话信令被电路215终止，并且经由下面将要说明的另选信令协议向/从远端单元213传送电话信令。随后由电路215或远端单元113再生DC信令状态，以分别转发到交换机103或电话机101。
图3是描述网络节点105内的电路215以及远端单元213的框图。电路215和远端单元213每一个都包含三个电路支路旁路支路、音频支路和信令支路。
当电路215和远端单元213在旁路工作模式下工作时，在交换机103与电话机101之间流动的信号将流过旁路支路。当不将DC电压提供到传输线的配电段109上时，电路215和远端单元213以旁路模式工作。会出现这样的情况，例如，如果远端单元电源单元331没有接通或没有插上插头通电到市电电源333，或者如果在用户住宅处存在市电故障。在该情况下，如现有技术那样，网络节点105将直接连接传输线的交换段和配电段。
当远端单元电源单元331(将在下面说明)将DC电压提供到传输线的配电段109上时，电路215和远端单元213在非旁路工作模式下工作。在非旁路模式下，在交换机103与电话机101之间流动的信号流过电路215和远端单元213的音频支路和信令支路。非旁路模式以及音频和信令支路将在下面说明。
为了在旁路工作模式与非旁路工作模式之间切换，提供了四个进行中继操作的两路开关，两个在电路215中，两个在远端单元213中。每个开关有两个切换位置，即，一个旁路位置和一个非旁路位置。当以旁路模式工作时，开关在旁路位置，当以非旁路模式工作时，开关在非旁路位置。在图3中，示出了开关在非旁路位置。开关301/303与电路微控制器(未示出)相连并受其控制。类似地，开关305/307与远端单元微控制器(未示出)相连并受其控制。
电路215的音频支路包含有音频滤波器309，远端单元213的音频支路包含有音频滤波器311。音频滤波器309/311确保仅音频信号通过电路215和远端单元213。在优选实施例中，音频滤波器309/311包括允许通频带(例如，从200Hz至4kHz)中的音频信号以最小衰减通过的带通滤波器。(应该意识到，可听电话信息音(例如，拨号音、“线路忙”音、“线路振铃”音)也会以最小衰减通过滤波器)。所有其他信号(例如，DC信号和频率超过通频带的上限的信号)将被基本衰减掉。以这种方式从配电段DC信号中分离出交换段DC信号。因此，由远端单元电源单元提供到传输线的配电段109上的DC信号没有传向交换机103。
电路215中的信令支路包括低频滤波器313、低频信号检测器/发生器315、中频信号检测器/发生器317以及中频滤波器319。低频信号检测器/发生器315和中频信号检测器/发生器317与电路微控制器相连并受其控制。
低频滤波器313仅使得频率低于阈值频率的信号可以最小衰减通过。在优选实施例中，将该阈值设置为刚好大于25Hz，以使得25Hz的振铃信号将以最小衰减通过滤波器。被音频滤波器309阻隔的DC信号和低频振铃信号通过低频滤波器313。
低频信号检测器/发生器315可用于确定对来自交换机的线路馈电的感知，即，其确定从交换机接收的DC信号电压是+48V还是-48V。因此低频信号检测器/发生器315可以检测到在交换机处施加的线路馈电的逆电压。交换机103施加这样的逆电压来表示振铃信号(另外对传输线添加25Hz的75V RMS信号)。低频信号检测器/发生器315还可用于在电话机101被摘机时对交换机103施加回路电流。这用作信令功能。
中频信号检测器/发生器317可用于检测并生成频率在电话业务信号的频带之外、并且也在出现在传输线上的任何DSL业务信号的频带之外的信号。因此该中频可以是10kHz。在本实施例中，由中频信号检测器/发生器317检测/产生的信号是汉明编码的短消息(使用二进制声脉冲群(tone burst)发送)形式的信令消息。不同的信令消息(将在下面进行说明)用于表示不同的电话信令状态，即，不同的DC电压和/或线路状态。
中频滤波器319包括仅使得窄通频带(例如9.9kHz-10.1kHz)的信号可以以最小衰减通过的窄带滤波器。所有其他信号(例如音频信号和DC信号)都将基本衰减掉。
远端单元213中的信令支路包括低频滤波器321、低频信号检测器/发生器323、中频信号检测器/发生器325、中频滤波器327和换向开关329。低频信号检测器/发生器321、中频信号检测器/发生器327和换向开关329与远端单元微控制器相连并受其控制。
中频滤波器327与中频滤波器319类似。和其在电路215中的对应物类似，中频信号检测器/发生器325可用于检测并生成中频信令消息。
低频滤波器321与低频滤波器313类似。被音频滤波器311阻隔的DC信号通过低频滤波器321。
低频信号检测器/发生器323可用于在电话机101被摘机时对电话机101提供DC回路电流。该回路电流模拟现有技术的系统中由交换机103提供的回路电流(典型地为40mA)。低频信号检测器/发生器323通过观测回路电流来检测回路的存在与否(即电话何时摘机或挂机)。低频信号检测器/发生器323还可用于生成振铃信号并将其发送到电话机101。
换向开关329用于模拟如从电路215中继的来自交换机103的线路馈电逆电压。
下面将分别说明由中频信号检测器/发生器319和中频信号检测器/发生器327生成和检测到的信令消息。
·回路/开路由中频信号检测器/发生器325生成回路和开路消息以表明电话机101是摘机或挂机。当电话机101被摘机时，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流增大并通知给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325生成并发送回路消息。该消息通过中频信号滤波器327/319并被中频信号检测器/发生器317检测到，中频信号检测器/发生器317可将回路消息的到达传达给电路微控制器。类似地，当电话被挂机时，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流减小并通知给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325生成并发送开路消息。该消息通过中频信号滤波器327/319，并被中频信号检测器/发生器317检测到，中频信号检测器/发生器317可将开路消息的到达传达给电路微控制器。然后电路微控制器可使低频信号检测器/发生器313交换机103施加回路电流或撤销这样的回路电流。
·电压反转(voltage reversed)由中频信号检测器/发生器317生成并发送电压反转消息，以表明对来自交换机103的线路馈电的感知，即，从交换机接收的DC信号的电压是+48V还是-48V。低频信号检测器/发生器313可用于检测在交换机103处施加的线路馈电的反转，并将该事实通知给电路微控制器。然后电路微控制器使中频信号检测器/发生器317生成并发送电压反转消息。该消息通过中频信号滤波器319/327，并被中频信号检测器/发生器325检测到，中频信号检测器/发生器325可将电压反转消息的到达传达给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器可以操作换向开关329以模拟该反转。
·振铃真(ringing true)/振铃停止由中频信号检测器/发生器317生成并发送振铃真/振铃停止消息，以表明出现了在交换机103处施加到传输线的振铃信号。低频信号检测器/发生器313可用于检测出现了在交换机103处施加的在传输线上的振铃信号，并将该事实传达给电路微控制器。然后电路微控制器使中频信号检测器/发生器317生成并发送振铃真消息。该消息通过中频信号滤波器319/327，并被中频信号检测器/发生器325检测到，中频信号检测器/发生器325可将振铃真消息的到达传达给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器可以操作低频信号检测器/发生器323以生成振铃信号并将其发送到电话机101。类似地，中频信号检测器/发生器317可用于检测传输线上振铃信号的撤销，并将该事实传达给电路微控制器。然后电路微控制器使中频信号检测器/发生器317生成并发送振铃停止消息。该消息通过中频信号滤波器319/327并被中频信号检测器/发生器325检测到，中频信号检测器/发生器325可将振铃停止消息的到达传达给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器可以操作低频信号检测器/发生器323以停止生成振铃信号。
在远端单元213中除了上述的远端单元部件之外，另外还有远端单元电源单元331、换向开关335以及极性检测器337。
远端单元电源单元PSU 331在工作时将DC电力馈送到传输线的配电段109。在本实施例中，PSU 331可以低电压模式或标准电压模式供电。当工作在低电压模式下时，PSU 331提供48V的DC电力。当工作在标准电压模式下时，PSU 331提供90V的DC电力。远端单元微控制器指示PSU 331在哪种模式下工作。优选地，从市电电源333为PSU 331供电。下面将说明这两种PSU工作模式。PSU 331还用于对远端单元微控制器、中频信号检测器/发生器325、低频信号检测器/发生器323、以及开关305/307提供DC电力。
PSS 331经由换向开关335将DC馈送到传输线的配电段109上。换向开关335用于确保由PSU 331提供到传输线的配电段109上的DC馈电的极性相对于从交换机103接收的任何DC馈电都是相反的。(当远端单元213不工作并且所有信号都是经由旁路支路传输时，将会存在来自交换机的DC馈电)。这对于远端单元213启动过程是有用的，这将在下面说明。极性检测器337(安装在开关305的交换机侧)检测从交换机接收的线路馈电的极性(即，是+48V还是-48V)，并将该信息传达给远端单元微控制器。当操作换向开关335以确保由PSU 331提供给传输线的配电段109的DC馈电的极性相对于从交换机103接收的线路馈电是相反的时，远端单元微控制器使用该信息。
除上述电路215的部件之外，电路215另外还包括另一低频滤波器339、电路电源单元341和泄漏电源单元343。
低频滤波器339仅允许频率低于阈值频率的信号以最小衰减通过。在优选实施例中，低频滤波器339用作直流滤波器(DC-only filter)。由此，PSU 331提供到传输线的配电段109上的DC信号(被音频滤波器309和中频滤波器319阻隔)通过低频滤波器339传向电路电源单元(PSU)341。
电路PSU 341经由低频滤波器339接收DC电力。在本实施例中，电路PSU 341具有多个输出，并且用于对也位于网络节点105中的DSL调制解调器343提供DC电力。其他需要电力来工作并且可以位于网络节点105中的硬件对于本领域的技术人员是显而易见的。电路PSU 341还用于对电路微控制器、低频信号检测器/发生器315、中频信号检测器/发生器以及开关301/303提供DC电力。
在优选实施例中，电路PSU 341工作在低电压模式下或标准电压模式下。当工作在低电压模式下时，电路PSU 341接收并提供48V的DC电力。当工作在标准电压模式下时，电路PSU 341接收并提供90V的DC电力。电路PSU 341能够对电路微控制器传达其工作模式。下面将对这两种电路PSU 341工作模式进行说明。电路微控制器还能够检测电路PSU341何时停止供电(即，电路PSU 341何时停止从远端单元PSU 331接收电力)。
在远端单元213开始工作之后，电路PSU 341开始工作之前将有一小段时间。因为电路PSU 341为电路微控制器和开关301/303提供工作电压，所以不可能在该时间段中操作开关301/303，从而就无法阻止信号流经电路旁路支路。因此在开关303的配电侧安装泄漏PSU 343是有用的。在远端单元213开始工作之后而PSU 341工作之前，泄漏PSU 343使用经由电路旁路支路而沿传输线流动的泄漏电流(当电话机为“挂机”时)来存储足够的电荷以操作开关301/303。
下面将参照图5到图7的流程图，就四个示例来说明交换机103、电路215、远端单元213和电话机101的组合系统的工作。这些示例是1.电路215和远端单元213的供电顺序；2.电路215和远端单元213的断电顺序；3.电路215和远端单元213的工作模式呼入顺序；4.电路215和远端单元213的工作模式呼出顺序。
在图5到图7中，奇数整数表示电路215执行的步骤，而偶数整数表示远端单元213执行的步骤。
由路215和远端单元213的供电顺序远端单元213开始为断电状态(即，在优选实施例中，没有市电电源提供给远端单元PSU 331)，在该状态下，开关305/307处于旁路位置，使得所有信号经由旁路支路流过远端单元213。
由于远端单元213开始为断电状态，所以电路215开始也为断电状态，只是泄漏PSU 343对电路微控制器提供泄漏电力。与开关305/307相似，开关301/303也处于使所有信号流经电路旁路支路的旁路位置。
参照图5，将市电电力施加到远端单元213，更具体地，是施加到远端单元PSU 331(步骤502)。然后，远端单元微控制器(其从远端单元PSU 331得到工作电力)进行自身初始化(步骤504)，并将开关305/307移动到非旁路位置(步骤506)。然后远端单元微控制器与极性检测器337进行通信。通信的目的是检查在传输线上是否存在从交换机引出的线路馈电，并确定其极性。当这些条件满足时，远端单元微控制器与远端单元PSU 331以及换向开关335进行通信，以将逆48V线路馈电施加到传输线的配电段109(步骤508)。在优选实施例中，在提供稳定的48V线路馈电之前，在供电的第一个500ms中提供了两个100ms的供电中断。(这用于使电路215将逆电力馈电认为是远端单元213“醒来”而不是将其认为是振铃信号)。一旦48V线路馈电稳定，远端单元微控制器监测在传输线的配电段109上的电流。
泄漏PSU 343检测在远端单元213处进行的反转(步骤509)，并将该信息传达给电路微控制器而使其初始化(步骤511)。然后，电路微控制器对反转序列检查500ms，以确保该反转表明远端单元213的初始化特征(步骤513)。如果反转序列检查失败，那么电路微控制器断电，存储器在另一20s内再次不进行初始化，即使检测到反转。这20s等待确保了当振铃信号出现在传输线上时将电路微控制器的初始化次数保持到最小。如果反转序列检查通过，那么电路微控制器与泄漏PSU 343共同将开关301/303移到非旁路位置(步骤515)。电路微控制器然后等待PSU 341变为工作模式。
由PSU 331提供到传输线的配电段109上的DC信号通过低频滤波器339传向电路PSU 341，使电路PSU 341在其低电压模式下开始工作(步骤517)。然后，电路微控制器检测到电路PSU 341已开始工作(步骤519)，并且响应于此而操作开关301/303以中断电流。为此，开关301/303被移到非旁路位置100ms，之后返回旁路位置。
如上所述，远端单元微控制器对传输线上的电流进行监测(步骤520)。如果在2s内没有发生电流中断，则远端单元微控制器操作开关305/307，将它们移到旁路位置，并在延时(例如30s)之后再次开始通电顺序。然而，如果远端单元微控制器检测到传输线上的电流中断(由电路微控制器引起的)，那么它对中断进行计时。如果中断被计时到持续了100ms±20％，那么远端单元微控制器使远端单元PSU 331将线路馈电增加到90V(步骤522)。然后远端单元微控制器继续监测传输线上的电流。如果中断未被计时到未持续100ms±20％，那么远端单元微控制器操作开关305/307，将它们移到旁路位置，并且在延时(例如30s)之后再次开始通电顺序。
电路微控制器检测到线路馈电增大到了90V(步骤523)，并且响应于此而操作开关301/303以中断电流。为此，开关301/303再次移到非旁路位置100ms，之后返回旁路位置。然后电路微控制器等待500ms以检查90V线路馈电是否稳定。
如上所述，远端单元微控制器对传输线上的电流进行监测(步骤524)。如果在2s内没有发生电流中断，则远端单元微控制器将开关305/307移到旁路位置，在延时(例如30s)之后再次开始通电顺序。然而，如果远端单元微控制器检测到传输线上的电流中断(由电路微控制器引起)，那么它就对中断进行计时。如果中断被计时到持续了100ms±20％，那么远端单元微控制器使远端单元PSU 331将继续90V线路馈电，并且远端单元微控制器进入其工作状态，并等待呼入或呼出(步骤526)。如果中断被计时到未持续100ms±20％，那么远端单元微控制器将开关305/307移到旁路位置，并且在延时(例如30s)之后再次开始通电顺序。
电路微控制器检测到90V线路馈电是稳定的，并响应于此也进入其工作状态(步骤527)，在该工作状态下其等待呼入或呼出。根据来自电路微控制器的指示，电路PSU 341此时也开始对业务负载325供电。
电路215和远端单元213的断电顺序随着远端单元PSU 331将90V DC电力提供到传输线的配电段109上，远端单元213开始进入其工作状态。类似地，随着电路PSU 341接收到由远端单元PSU 331馈送的电力以对DSL调制解调器343供电，电路215也开始进入工作状态。
如上所述，优选地从市电电源333为远端单元PSU 331供电。如果到远端单元PSU 331的市电供电中断了(例如，如果存在电力故障或者如果远端单元213被用户断开/拔去插头)，那么远端单元PSU 331将立刻停止将电力提供到传输线的配电段109上，并且开关305/307将退回旁路位置，使得远端单元213进入其断电状态。
响应于此，电路PSU 341与电路微控制器进行通信，以通知其失去了输入电力。然后电路微控制器将开关301/303移到旁路位置并进入其断电状态，在该状态下泄漏PSU 323对电路微控制器提供泄漏电力。
电路215和远端单元213的工作模式呼入顺序随着远端单元PSU 331将90V DC电力提供到传输线的配电侧段(d-side section)上，远端单元213开始进入其工作状态。类似地，随着电路PSU 341接收由远端单元PSU 331提供的电力以对DSL调制解调器343供电，电路215也开始进入工作状态。
在交换机103处接收表示呼入的信号以用于路由到电话机101。响应于此，交换机103对要向网络节点105内部的电路215发送的DC线路馈电进行反转。在电路215中通过低频信号检测器/发生器315检测该反转(步骤601)，低频信号检测器/发生器315将其对反转的认知传达给电路微控制器。然后，电路微控制器使中频信号检测器/发生器317对远端单元213发送电压反转消息(步骤603)。该消息通过中频滤波器319/327，并被中频信号检测器/发生器325接收，中频信号检测器/发生器325可将电压反转消息的到达传达给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器可以操作换向开关329以模仿反转(步骤604)。
接下来，交换机103将振铃信号施加到传输线上。由低频信号检测器/发生器315在电路215中检测振铃韵律的开始(步骤605)。低频信号检测器/发生器315向电路微控制器传达振铃韵律已经开始，电路微控制器使中频信号检测器/发生器317向远端单元213发送振铃真消息(步骤607)。该消息通过中频滤波器319/327，并被低频信号检测器/发生器325接收，低频信号检测器/发生器325将振铃真消息的到达传达给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器可以操作低频信号检测器/发生器323以生成振铃信号并将其发送到电话机101(步骤608)。由低频信号检测器/发生器315在电路215中检测振铃韵律的结束(步骤609)。低频信号检测器/发生器315向电路微控制器传达振铃韵律已经结束，电路微控制器使中频信号检测器/发生器317向远端单元213发送振铃停止消息(步骤611)。该消息通过中频滤波器319/327，并被中频信号检测器/发生器325接收，中频信号检测器/发生器325可将振铃停止消息的到达传达给远端单元微控制器。根据来自远端单元微控制电路的指示，低频信号检测器/发生器323然后停止生成振铃信号(步骤612)。直到用户使电话机101摘机以接受呼入的时刻之前，低频信号检测器/发生器323将继续响应于从中频信号检测器/发生器317接收的振铃真/停止消息而施加和撤销振铃。
当电话机101被摘机时(步骤614)时，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流增大并通知给远端单元微控制器。同时低频信号检测器/发生器323停止生成振铃信号。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325发送回路消息(步骤616)。该消息通过中频滤波器319/327，并被中频信号检测器/发生器317接收，中频信号检测器/发生器317可将回路消息的到达传达给电路微控制器。响应于此，电路微控制器与低频信号检测器/发生器315进行通信以便对交换机103施加回路(步骤617)。在该阶段，呼叫在进行中并且一直继续，直到将电话机101恢复为挂机的时刻为止。
当电话机101被放置为挂机时(步骤618)，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流减小并通知给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325发送开路消息(步骤620)。该消息通过中频滤波器327/319，并由中频信号检测器/发生器317接收，中频信号检测器/发生器317可将回路消息的到达传达给电路微控制器。响应于此，电路微控制器与低频信号检测器/发生器315进行通信以便对交换机103施加回路(步骤621)。然后远端单元213和网络节点105都进入他们的工作状态，并且再次等待呼入或呼出。
电路215和远端单元213的工作模式呼出顺序随着远端单元PSU 331将90V DC电力提供到传输线的配电侧段，远端单元213开始进入其工作状态。类似地，随着电路PSU 341接收由远端单元PSU 331提供的电力以对DSL调制解调器343供电，电路215也开始进入其工作状态。
呼出顺序由电话机101被摘机而发起(步骤702)。当电话机101被摘机时，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流增大并通知给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325发送回路消息(步骤704)。该消息通过中频滤波器327/319，并被中频信号检测器/发生器317接收，中频信号检测器/发生器317可将回路消息的到达传达给电路微控制器。响应于此，电路微控制器与低频信号检测器/发生器315进行通信以便对交换机103施加回路(步骤705)。
此时，在电话机101上拨电话号码(步骤706)。在优选实施例中，这导致电话机101将一连串的DTMF(双音多频(dual tone multiplefrequency))音通过音频滤波器311/309发送到交换机103。然而，在另选实施例中，这导致一连串的回路一开路拨号脉冲被低频信号检测器/发生器323检测到，并且被映射成多个回路/开路消息，以用于经由中频信号检测器/发生器325、中频信号检测器/发生器317传输到网路节点105，然后经由低频信号检测器/发生器315继续传输到交换机103。在该阶段，呼叫在进行并且一直继续，直到电话机101恢复为挂机的时刻为止。
当电话机101被放置为挂机时(步骤708)，低频信号检测器/发生器323检测到回路电流减小并通知给远端单元微控制器。然后远端单元微控制器使中频信号检测器/发生器325发送开路消息(步骤710)。该消息通过中频滤波器327/319，并被中频信号检测器/发生器317接收，中频信号检测器/发生器317可将回路消息的到达传达给电路微控制器。响应于此，电路微控制器与低频信号检测器/发生器315进行通信以便对交换机103施加回路(步骤711)。然后远端单元213和网络节点105都进入它们的工作状态，并且再次等待呼入或呼出。
电话机101经由远端单元213，更具体地，经由远端单元PSU 331和低频信号检测器/发生器323接收其工作所需的电力。这就取消了从交换机103对电话机101提供DC电力的需要。因此设置远端单元PSU 331用于将DC电力向着网络节点105内部的电路215的方向馈送到传输线的配电段109上。由远端单元213提供的DC电力随后可用于对位于网络节点105中的电子硬件提供DC电力。电话信令被电路215和远端单元213内部终止，并经由另选信令协议在电路215与远端单元213之间被传达。这样，使得能够在用于承载电话业务的同一输电通路上进行上游馈电。
根据前面的描述，显然可以在不脱离本发明的情况下对上述实施例作出很多修改或变型。这些修改和变型包括在上述实施例中，低频滤波器313、低频信号检测器/发生器315、电路微控制器、中频信号检测器/发生器317以及中频滤波器319的组合对DC控制信号进行转换，以转发到远端单元213。在另选实施例中，该转换处理可以在交换机103内部进行。这使得在网络节点105中必须安装更少的设备，因此降低了安装成本。另外，因为网络节点105中存在更少的设备，所以可以将电路PSU 341提供的电力中的更多电力用于提供给业务负载。应该注意，在这样的实施例中，音频滤波器309/311将包括高通滤波器而不是带通滤波器。事实上，在任一上述实施例中，都可将高通滤波器用于音频滤波器309/409。
在上述实施例中，电路215和远端单元213都包含有通过旁路链接在一起的两个开关。该实施例在远端单元213的电源有故障时希望保持电话业务的情况下是有用的。然而在另选实施例中，省略了开关301/303、开关305/307以及旁路支路。在这样的实施例中，当远端单元213的电源有故障时，因为所有的DC信号都被音频滤波器309/311阻隔而没有DC信号能够到达电话机101，所以无法提供电话业务。因此，这样的实施例可以用在当远端单元213的电源失效时认为保持电话业务并不重要的情况下。值得注意的是，因为没有旁路支路工作，并且不需要区分电话信令和从远端单元213提供的电力，所以在这样的实施例中电路215和远端单元213两者的通电顺序(如以上涉及图5所述的那样)都将被简化。这是因为在电路215和远端单元213工作之前，在电路215处从电路213接收的任何DC信号一定都是DC电力，因为它们不可能是电话信号。因此电路215只要具有通电所需的电力它就自动通电。
在另一另选实施例中，电话机101可能包括有远端单元213所提供的功能，从而取消对用户住宅211内的室内附加设备的需求。
权利要求
1.一种用于在交换机与电话机之间提供电话业务的系统，所述系统包括交换机；电话机；用于连接所述交换机和所述电话机的输电线；插入所述输电线中的节点，所述节点限定了所述输电线的从所述交换机延伸到所述节点的第一段，以及所述输电线的从所述节点延伸到所述电话机的第二段，所述交换机在使用时将电话控制信号和话音频带信号提供到所述第一段上；被设置为用于将电力供应到所述第二段上的电源；信号转换器，被设置为用于将所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号；所述节点包括被设置为用于从所述第二段抽出由所述电源提供的电力的电气设备。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号转换器被进一步设置为用于将经修改的上游控制信号转换成电话控制信号。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述节点还包括所述信号转换器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，还包括插入所述第二段中的用户单元，所述用户单元限定了所述第二段的从所述节点延伸到所述用户单元的网络子段，以及所述第二段的从所述用户单元延伸到所述电话机的用户子段，所述用户单元包括另一信号转换器，所述另一信号转换器被设置为用于将所述经修改的控制信号转换成如所述交换机提供的电话控制信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述另一信号转换器被进一步设置为用于将所述电话机提供的电话控制信号转换成经修改的上游控制信号，并且其中所述信号转换器被进一步设置为用于将经修改的上游控制信号转换成如所述电话机提供的电话控制信号。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的系统，其中所述用户单元还包括所述电源。
7.根据权利要求3所述的系统，其中所述节点还包括旁通掉所述信号转换器的旁路传输线。
8.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述用户单元还包括旁通掉所述另一信号转换器的旁路传输线。
9.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中所述节点还包括滤波器，该滤波器被设置为用于使得所述话音频带信号能够以最小衰减通过所述节点，而基本衰减所有其他信号。
10.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中所述用户单元还包括滤波器，该滤波器被设置为用于使得所述话音频带信号能够以最小衰减通过所述用户单元，而基本衰减所有其他信号。
11.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中所述经修改的控制信号具有与所述话音频带信号的频率不同的频率。
12.一种电信网中的节点，所述节点使输电线的第一段和第二段互连，所述输电线将所述第一段中的交换机与所述第二段中的电话机相连接，并且所述输电线被设置为用于承载提供到所述第一段上的电话控制信号和话音频带信号，所述节点包括电气设备，被设置为用于抽出提供到所述第二段上的电力；信号转换器，被设置为用于将所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号，并将经修改的上游控制信号转换成电话控制信号。
13.一种电信网中的用户单元，所述用户单元使输电线的第一段和第二段互连，所述输电线将所述第一段中的交换机与所述第二段中的电话机相连接，并且所述输电线被设置为用于承载提供到所述第一段上的电话控制信号和话音频带信号，所述用户单元包括电源，被设置为用于将电力提供到所述第二段上；信号转换器，被设置为用于将所述电话机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的上游控制信号，并将经修改的下游控制信号转换成电话控制信号。
14.一种用于在交换机与电话机之间提供电话业务的方法，其中通过插入有节点的输电线来连接所述交换机和所述电话机，所述节点限定了所述输电线的从所述交换机延伸到所述节点的第一段，和所述输电线的从所述节点延伸到所述电话机的第二段，所述方法包括以下步骤(i)将来自所述交换机的电话控制信号和话音频带信号提供到所述第一段上；(ii)将电力提供到所述第二段上；(iii)将由所述交换机提供的电话控制信号转换成频率不同于所述电力的频率的经修改的下游控制信号；(iv)操作所述节点中的电气设备以从所述第二段中抽出电力。
全文摘要
公开了一种用于提供电话业务的系统和方法。从用户住宅向电信网中的节点供电与传统电话业务POTS相矛盾。直到本发明出现之前一直认为以这种方式供电要求另外的输电线或要求在数字用户线(DSL)业务中提供话音支持。在所提出的系统中，由交换机(103)提供给输电线的第一段(107)的电话控制信号被转换成频率不同于被提供给输电线的第二段(109)的电力的频率的经修改的下游控制信号，以及使第一段和第二段互连的节点中的电气设备可以在不影响电话机(101)的工作的情况下抽出由电源提供的电力。
文档编号H04M19/08GK1860775SQ200480028323
公开日2006年11月8日 申请日期2004年9月8日 优先权日2003年9月30日
发明者约翰·沃尔西·库克 申请人:英国电讯有限公司