用于通过电话线提供电力的方法和设备的制造方法
【专利摘要】一种系统包括包含反向供电单元(40)的客户驻地设备和接入节点(90)，客户驻地设备连接到接入节点(90)以允许连接到客户驻地设备的电话类装置经由客户驻地设备和接入节点打和接电话。反向供电单元适于经由铜双绞线(8)从客户驻地向接入节点提供电力，反向供电单元包括电力消耗标识检测器(212)，其可操作以检测从反向供电单元抽取的电力是否对应于指示电话类装置在直接连接到反向供电单元而不是经由电流限制接口来连接时处于或转变为脱钩状态的标识电力消耗模式。客户驻地设备还包括电流限制结构，其连接到客户驻地接线，用于将连接到客户驻地接线的电话类装置可以抽取的电流的量和/或电流的最大增长率限制为不大于预定量或速率，客户驻地接线以语音信号可以从电话类装置传输到双绞线连接到的接入节点的方式连接到铜双绞线。接入网单元(90)包括电流变化率限制装置(91)，其中，电流变化率限制装置具有以下特性中的一个或更多个：在连接到50V dc电源时小于150mA/s的电流抽取的最大变化率；并且包括用于执行电流变化率限制的回相器(92)提供了预定电感，以在增大其来自指定dc电源的电力消耗时提供电流抽取的预定最大变化率。
【专利说明】
用于通过电话线提供电力的方法和设备
技术领域
[0001]本发明涉及用于通过包括铜双绞线的电话线供电的方法和设备。
【背景技术】
[0002]宽带接入网的预期发展是经由短铜双绞线电话线提供对终端用户的高速宽带连接的接入节点(AN)位于不容易使用主电源且经由光连接来连接到交换建筑的位置点(例如，落点)处。在这种部署中，向AN提供电力的一种可能的已知方式是客户驻地设备(CPE)装置包括供电单元，该供电单元被称为反向供电单元，被设计为通过用于向和从CPE装置和AN传输数据的同一铜双绞线向AN提供电力。国际电信联盟(ITU)正在以名为G.Fast的项目中开发用于这种方法的标准。
[0003]在这种结构中，反向供电单元经常通过直流(dc)恒压源来供电，AN从其可以抽取预定量的电力以供它的功率需求。这种系统通常还包括模拟电话适配器(ATA)单元，其使得传统电话装置能够在这种系统中操作，传统电话装置期望对电话网络(例如，经由适于容纳传统BS 6312插孔(还称为英国电信插头)的公用开关电话网络(PTSN) “英国电信插座”或经由RJll型插头等到英国的PSTN的标准“模拟”接口 KATA单元通常提供传统电话装置可以连接到的插座，并且ATA模仿了对诸如英国PSTN这样的电话网络的传统模拟接口的行为。
[0004]本
【申请人】的先前专利申请(参见未决PCT申请公布W02012069788和W02012032309)描述了包括特定“安全装置”装置的系统，该安全装置可以在这种系统中操作使得传统装置能够(经由适当安全装置)连接到用户的现有扩展插座。在这种环境中，用户的扩展插座和主插座(客户/用户驻地侧)以及这些插座之间的接线形成用户的内部“家庭接线”。安全装置(连同合作的特别适配的ATA单元一起)操作以将不适于在承载反向电力的接线上承载的任何信号或其他行为(例如，电话装置在转变到“脱钩(off-hook)”状态时呈现对插座的低的dc电阻)转换为适于在这种接线上承载的另选信号或反向转换(或者安全装置可以作用以将这种信号切换到另选物理信道(例如用户的家庭接线内的备用附加导线)或反向切换)。这样，现有发明允许再使用现有家庭接线，所需要的全部是ATA装置和传统电话(这些后者经由特定安全装置)经由用户现有家庭接线中所设置的插座连接到用户的现有家庭接线。
[0005]虽然现今使用的大多数传统电话装置具有它们自己的电源，但传统PSTN接口仍然能够供给适量的电力，因为来自较早电话装置的遗留不具有自己的电源且必须从公共电话网络抽取它们的全部功率需求，最大功率要求为产生(原来经由电磁闹铃)振铃所需的电力要求。因此，传统电话装置仍然预期能够从它们预期经由电话导线连接到的接口抽取适量的电力，并预期如果它们呈现低dc接口(在装置转变为脱钩状态时的典型行为)，它们将接收小的电流(足以操作传统无电源电话装置)。因此，允许在反向电力系统设置在用户驻地与需要被反向供电的AN之间的适当位置的情况下用户将传统电话装置连接到用户的家庭接线的任何安全装置(或其他结构)应被设计为允许抽取这种少量的电力，但是不再多，即使在装置呈现低dc电阻时。
[0006]然而，这种结构的潜在问题是用户可能未经由适当安全装置而将传统电话装置错误地连接到用户驻地家庭接线，或以一些其他未受控方式，其意味着装置直接连接到正在向AN(其也连接到该接线但远离反向供电单元)提供反向电力的接线。在这种情况下，装置可能对家庭接线(因此对反向供电单元)呈现低dc电阻，结果是传统装置抽取损害装置的这种大电流，或者在最坏的可能情况下，装置变得足够热，以至于变成火灾隐患等。
[0007]日期为2013年8月 23 日的、Al cate 1-Lucent 的 Christophe Gendarme 和 Franco isFredricx两人的ETSI贡献文献ATTMTM6( 13)000089 “Reverse Power Feed start-upprotocol”描述了一种用于保证反向电力馈送系统的关键元件之间的适当交互的提出的程序。该文献规定电源设备(PSE)应“连续检查家庭网络上的所直接连接(没有适配器)的脱钩的电话机并且在检测到的情况下回退”。该文献还指定在反向供电的启动期间，“PSE首先检查没有脱钩的电话机，信号通知它请求应用RPF并等待线路上的任何电压消失(覆盖POTS情况)和然后在应用RPF之前显示来自DPU的准备信令(覆盖没有POTS的情况)”。然后，文献继续还规定“全RPF之前的低功率模式应用对于所直接连接的脱钩的电话机安全的电压和电流并提供两个目标;脱钩的电话机(新线路)向DHJ提供一些自举功率的检测……，在正常RPF操作期间必须继续检查脱钩的电话机的存在。”根据上述评论，清楚的是该文献解决了与由本发明解决的问题相同的问题，但该文献未指定如何确定直接(B卩，未经由安全装置)连接的电话装置是否连接到正在供给反向电力馈送所通过的家庭接线设置。
【发明内容】
[0008]根据本发明的第一个方面，提供了一种用于经由铜双绞线(在使用时还可以承载宽带信号，其接着可以包括互联网协议语音(VOIP)信号，该VOIP信号承载由经由诸如安装装置这样的合适接口装置连接到铜双绞线的传统电话装置产生的信号的数字化版本)从客户驻地装置向接入节点提供电力的反向供电单元，该反向供电单元包括电流变化率检测器，该电流变化率检测器可操作以检测通过铜双绞线从反向供电单元抽取的电流是否以超过预定阈值的速率增大;和电流限制器，该电流限制器用于在电流变化率检测器检测到电流以超过预定阈值量的速率增大的情况下限制由反向电源供给的电流量。
[0009]与使用电流幅值检测器相比使用电流变化率检测器的使用是有利的，因为经由适当安全装置连接的大量电话装置仍然错误地触发电流幅值检测器，而对于电流变化率检测器，可以在系统的各元件(例如，用于将电话装置安全地连接到家庭接线的安全装置和接入节点)中包括电流变化率限制装置，其将各这种装置的最大变化率限制达足够的量，以使得错误检测在任何实际系统中几乎是不可能的(即，具有少于预定量的正确连接的装置-可以可能假定任何一次不超过假设10个正确连接的装置可以开始同时抽取电力，由此导致抽取10倍于各正确连接装置限于的电流抽取的最大变化率的电流抽取变化率)。
[0010]电流限制器可以操作以仅完全切断反向供电，或者电流限制器可以作用以对所消耗的电流量设置非零限制。另外，供电单元优选地包括向用户指示存在问题的报警器，例如通过显示红色LED或经由一些其他适当机制。供电单元可以连续定期地重试通过接线供电，直到供电单元检测到问题看起来已被去除为止，或者供电单元可以等待直到用户对装置进行重置为止(希望已解决问题)。
[0011]另外的选择是在问题似乎(根据电流消耗)已解决就开始继续供电，但将单元保持在向用户指示问题仍然存在的模式，以鼓励用户调查问题的原因，并且如果可能的话解决该问题(而不是仅在错误连接的电话装置处于在钩状态时才允许供电)。为了进一步鼓励这一点(由用户进行调查和解决问题)，与PSU关联的调制解调器装置可以禁止或限制因特网接入，直到用户指示已解决问题为止。这例如可以经由调制解调器装置(例如，作为调制解调器的基于网络的用户接口的一部分等)在本地提供的强制门户网站来实施，或者它可以是由网络运营商控制的基于网络的强制门户，其具有对问题调查和解决的启示和建议(例如，鼓励用户检查已正确装配了所有需要的安全装置等)。
[0012]为了应对处于脱钩状态的错误连接装置在反向供电单元通电时已存在于接线上的情况，供电单元(PSU)优选地除了电流变化率检测器之外还包括用于检测电流幅值是否超过预定阈值电流幅值的电流检测器(当然，电流检测器和电流变化率检测器可以被形成为单个组合单元，其在执行两个功能时使用特定共用部件)。在这种结构中，供电单元可以检测电流检测器和电流变化率检测器这两者，以识别与错误连接电话装置一致的电流消耗配置文件。例如，如果从通电开始的预定时间段内，电流超过预定幅值，那么这可以被当作指示错误连接装置存在于接线某处(并且已处于脱钩状态)，并且使得PSU进入其“故障”模式，如同如果电流率检测器在PSU启动之后的预定时间段之后检测到电流的电涌(指示错误连接装置从在钩状态转变为脱钩状态)时那样。自然，(检测在从启动开始的预定时间段内从PSU流动的过量电流的)该机制在该行为由PSU展示的实施方式中还可以经常为当PSU自动地尝试从其故障模式重新启动时所使用的机制。
[0013]优选地，报警器除了向本地用户指示PSU已进入到故障模式之外，还可操作以与远程接入节点(AN)通信通知其已进入到故障模式，使得AN(从它的角度)知道断电为何发生。这种报警指示可以在CPE调制解调器与AN处的相应调制调节器之间的操作和维护信道操作内发送。另选地，或最优选地，另外，报警指示可以由对电力信号本身的简单预定调制来提供，优选地在对线路呈现低dc阻抗的错误连接装置不能完全阻止的频率发生。
[0014]包括根据本发明的第一方面的反向供电单元的客户驻地设备优选地还包括电流限制结构，其用于连接到客户驻地接线以将可以由连接到客户驻地接线的电话类装置(telephony device)抽取的电流量限制为不大于预定量。客户驻地接线优选地连接到铜双绞线使得语音信号可以从电话类装置传输到双绞线所连接到的接入节点。进行该连接的方式在不同的实施方式中或反向供电场景中可以不同。例如，连接可以为间接链接，其中模拟电话类适配器(ATA)经由客户驻地接线用电话类装置发送和接收模拟电话类信号，但语音信号在通过合作的宽带调制解调器之间的铜双绞线作为宽带信号(例如，XDSL或G.FAST信号，通常仅作为可用于在合作的调制解调器之间承载多达每秒数十或数百兆比特的大的数据率的较大可用带宽的一小部分)传递之前被转换成数字互联网协议语音(VOIP)型信号或反向转换。另选地，模拟电话类信号可以按原样直接通过铜双绞线(通常与这种宽带信号一起)承载到落点处的分配器结构，在落点处ATA将模拟电话类信号转换成VOIP型信号以通过接入网内的宽带信号路径传输。在间接的情况下，存在两种主要类型的结构，一种是客户驻地接线在dc与铜双绞线有效断开，使得客户驻地接线不承载反向电力馈送信号，并且一种是客户驻地接线不断开，使得客户驻地接线承载反向电力馈送信号。
[0015]因此，在直接和间接情况这两者下，可以存在反向电力馈送信号通过客户驻地接线来承载的结构，并且在这种结构中，需要特殊的安全装置在客户驻地接线与电话类装置之间互连，以保护电话装置在处于脱钩状态时不抽取过多电流(传统电话类装置在它处于脱钩状态时可以预期从接入网抽取的最大电流通常为10mA或更小的级别，因为除了电话装置自身的内阻外，约束电流流动量的电阻中的大部分电阻通常远远大于电话装置自身的内阻，由此，与在电话装置处于在钩状态而提供高电阻时通常由装置接受的大致60-75伏特的电压相比，将在从接入网得到电流时由装置接受的电压减小到仅大约8-12伏特)。这种安全装置在这种情况下构成上面提及的电流限制结构。在由于客户驻地接线与反向馈送供电信号隔离而不需要安全装置的其他情况下，造成该隔离的设备构成电流限制结构(注意:在这种情况下，在装置处于脱钩状态时ATA通常需要向装置供给特定级别的电流(通过模仿ATA中内部电阻的存在(或实际设置内部电阻)来模仿典型接入网的行为，以将由装置抽取的实际电流限制为小于100mA)，并且因为该电流自身可以最终从提供反向馈送供电信号的同一供电单元抽取，所以在实践中在功能上十分接近地对应于其他情况)。
[0016]优选地，接入节点(AN)(还称为且下文中称作接入网单元(ANU))被构造为以被控制为确保远程ANU要求的电流变化率被限制的方式抽取电力。优选地因此，内置于ANU的电力提取/组合器电路确保针对单独电路的正的电流变化率需求不超过特定值(对于ANU的任何正常操作情况)。这一点可以通过在ANU处添加电感来实现，由此确保ANU要求的电流变化率不能够超过指定值(在指定电压范围内)。这样，例如，如果已知ALU汇要求的最大电流增长变化率假设被设置为150mA/s且用户驻地中的电力插入PSU检测到假设500mA/s的电流变化的变化率的要求，那么可以推断发生了失效状况，并且PSU应停止。注意，在一些实施方式中，因为其他装置(例如，正确连接的电话装置)也可以合理地消耗来自接线的一些电力，并且可以它们可以与远程ANU同时开始消耗这种电力(虽然这在实践中有点不太可能)，所以电流变化的阈值速率需要合理的余裕(例如，如上述示例的500mA/S-150mA/S)。
[0017]优选地，用于本发明的特定实施方式中的任何安全装置还应以如上所描述的ANU类似的方式来限制(例如，通过使用电感)。例如，安全装置还可以将电流抽取的最大变化率限制为不超过150mA/s。这样，多于3个装置(例如4个备有安全装置的电话或3个备有安全装置的电话和ANU)将需要对于待检测过载完全同时以它们的最大允许率开始消耗功率(假定如上所述的500mA/s的阈值)，当然，这是非常不可能的情况。
[0018]因此，本发明的第二个方面涉及一种接入网单元，该接入网单元用于与根据本发明的第一个方面的包括电流变化率限制装置的反向供电单元一起使用。优选地，电流变化率限制装置具有以下特性中的一个或更多个(与现有技术已知的ANU装置相比，这些特性中的每个无论是在组合使用还是单独使用都产生它本身的技术优点):在连接到50V dc电源时小于150mA/s的电流抽取的最大变化率;和/或包括用于执行电流变化率限制的回相器提供了预定电感，以在增大其来自指定dc电源的电力消耗时提供电流抽取的预定最大变化率。
[0019]本发明的第三个方面涉及一种安全装置，该安全装置用于将电话装置连接到用户的家庭接线，使得家庭接线可以用于从根据本发明的第一个方面的反向供电单元向远程ANU承载反向电力信号(例如，50V dc信号)，其中，安全装置包括电流变化率限制装置。优选地，电流变化率限制装置具有以下特性中的一个或更多个(与现有技术已知的ANU装置相比，这些特性中的每一个无论是在组合使用还是单独使用都产生它本身的技术优点):在连接到50V dc电源时小于150mA/s的电流抽取的最大变化率;和/或为了执行电流变化率限制而包括回相器提供了预定电感以在增大其来自指定dc电源的电力消耗时提供电流抽取的预定最大变化率。对电流消耗的最大变化率的相对低的限制意味着检测器较容易识别错误连接的装置是否已连接到正在承载反向电力馈送的导线。回相器的使用使得能够在不需要使用物理上的大电感器的情况下能够产生较大的有效电感，这在与较小安全装置一起使用是特别有利。
[0020]根据本发明的第四个方面，提供了一种系统，该系统包括客户驻地设备装置(例如，如由英国典型PLC提供的类型的家庭集线器)和根据本发明的第二个方面的远程连接的接入网单元(ANU)，该客户驻地设备装置包括宽带调制解调器，并且还包括根据本发明的第一个方面的反向供电单元，其中，该客户驻地设备装置经由在用户驻地与在使用时(至少部分)由反向供电单元供电的远程ANU之间的铜双绞线电话线连接到远程ANU。根据本发明的第四个方面的实施方式可以包括滤波器结构，该滤波器结构可以为用于用户驻地的主插座中的填隙板或替换前板，其确保了整个用户家庭接线连接到模拟电话适配器(ATA)单元的模拟呈现端口，而客户驻地设备装置的宽带调制解调器和反向电源直接连接到向外出去的铜双绞线，并且不(直接地)连接到用户驻地家庭接线。这种实施方式的优点是用户的家庭接线不承载反向电源，并且用户不需要确保连接到家庭接线的各装置是经由安全装置连接的。
[0021]根据本发明的第五个方面，提供了一种系统，该系统包括:客户驻地设备装置，该客户驻地设备装置包括宽带调制解调器，并且还包括根据本发明的第一个方面的反向供电单元;和根据本发明的第二个方面的远程连接的接入网单元(ANU);以及根据本发明的第三个方面的一个或更多个安全装置，其中，客户驻地设备装置和一个或更多个安全装置连接到家庭接线结构，该家庭接线结构还在铜双绞线电话线的用户驻地端处连接到铜双绞线电话线，并且其中，ANU在铜双绞线电话线的远离用户驻地端的ANU端处连接到铜双绞线电话线。在根据本发明的第五个方面的实施方式中，不对用户的主插座进行改变，因此通过用户的家庭接线结构承载反向电力信号，以在使用时向远程ANU供电。在这种实施方式中，重要的是安全装置防止由连接到安全装置的电话装置抽取过量电流(注意，安全装置提供用于由电话装置连接到的模拟呈现端口)。这种实施方式的优点是根本不需要对用户的家庭接线或主插座进行改变。缺点是如果这种家庭接线包括桥接接头等，可能减小能够通过宽带连接发送和/或接收的数据率，并且在任何情况下，用户必须记住连接经由适当安全装置连接到家庭接线的每个装置。
[0022]本发明的第六个方面涉及一种检测包括用于通过铜双绞线从用户驻地向接入节点单元提供电力的反向供电单元在内的系统中的不适当连接的电话类装置的方法，该方法包括以下步骤:检测反向供电单元的电流消耗，该反向供电单元的电流消耗与电话类装置当在其(铜双绞线电话线)承载来自反向供电单元的反向供电馈送时被不适当地连接到铜双绞线电话线时处于或转变为脱钩状态一致。
[0023]在该环境中，被不适当连接可以意味着直接连接到铜双绞线电话线(或经由一些家庭接线(例如，用户的家庭电话类扩展接线))，而不是仅经由诸如安全装置这样的合适的接口滤波器装置或经由连接在用户的主电话插座内的填隙板等来连接。由此，不适当在该环境中意指被连接到接线，使得当接线正在承载反向供电信号以对远程连接接入节点供电时，不存在连接在反向电力承载接线与不适当连接的电话类装置之间的接口装置，该接口装置用来防止在不适当连接的电话类装置呈现通常由传统电话装置在处于脱钩状态时呈现的低阻抗的情况下不适当连接的电话类装置抽取大电流(意味着安培级或更大)。术语电话类装置在本环境中除了电话单元之外还包括电话类有关的其他装置(诸如传真机等)。
【附图说明】
[0024]为了可以更好地理解本发明，现在将参照附图仅经由示例来描述本发明的实施方式，附图中:
[0025]图1是根据本发明的实施方式的电话类系统的示意图，其包括反向供电单元;用户的家庭接线结构，该用户的家庭接线结构包括主插座，该主插座中装配了填隙板，该填隙板将网络侧限定到填隙板的左边(在图1中)，并且用户侧限定到填隙装置的右边(在图1中)；各种电话类装置，该电话装置在用户的家庭接线结构的用户侧处连接到用户的家庭接线结构;模拟电话适配器(ATA)单元，该ATA单元也在用户的家庭接线结构的用户侧处连接到用户的家庭接线结构；以及直接连接到网络侧的不适当连接的电话类装置；
[0026]图2是根据本发明的第二实施方式的电话类系统的示意图，其包括用户家庭接线、ATA单元以及用于连接到一个或更多个电话类装置的各种连接点，而且图2还例示了电话类线路连接到的落点；
[0027]图3是根据本发明的第三实施方式的电话类系统的示意图，图3类似于图2，但例示了反向电力馈送连接到家庭接线结构的用户侧且多个安全装置被示出用于将电话类装置适当地连接到家庭接线的用户侧的实施方式；
[0028]图4是图3的实施方式的示意图，例示了反向供电单元和ATA单元如何装配在家庭集线器装置中且还例示了两个正确适当装配的电话装置、落点单元以及中心局；
[0029]图5是更详细地示出了反向供电单元且更详细地示出了图4的落点单元的示意图；
[0030]图6是检测不适当连接的电话类装置的方法的流程图；以及
[0031]图7是使得反向供电单元能够执行图6中所例示的方法的用于反向供电单元的控制器的示意图。
【具体实施方式】
[0032]图1例示了在“隔离”模型下操作时的光纤到分配点(FttDP)系统。如可以从图1看出的，铜双绞线8从可以为落点单元的远程(未示出)接入点进入用户驻地，并且连接到主插座10。主插座10包括背板12和前板18。在本实施方式中，在主插座10(在该示例中为来自英国电信Plc的NTE5主插座)处还装配有填隙板14，该填隙板14借助于直流(d.c.)阻断电容器16在d.c.频率将从供电单元20应用反向电力信号的网络线缆(S卩，主要为铜双绞线落线8)与家庭网络线缆30(S卩，驻地中扩展接线的大多数)有效地隔离。如图1所示，反向供电系统(具体地反向供电单元(PSU)20)沿着A&B铜双绞线向接入网单元(ANU)(还称为落点单元(DPU))或接入节点(AN)提供d.c.电力，虽然图1中未例示ANU和AN，但图2-图5中例示了 ANU和AN。如上所述，该d.c.电力被填隙板14中的d.c.阻断电容器16阻断，使得该电力不出现在驻地中家庭网络接线30上(S卩，与驻地中家庭网络接线30隔离)。
[0033]在图1的情况下，因为电话由d.c.阻断电容器16的用户侧的模拟终端适配器(ATA)40“馈送”(“馈送”在这里意指接线30直接连接到ATA的模拟呈现接口，使得也连接到用户的家庭电话扩展接线(即，驻地中接线)30的所有电话类装置也有效直接连接到ΑΤΑ 40的模拟呈现接口)，所以连接到驻地中接线30的任何电话均不需要反向电力馈送隔离安全装置。然而，应注意，可以是有益的是以传统方式在电话类装置51、52之前包括传统DSL分配器安全装置(注意，调制解调器/路由器/ATA 40在需要时可以包括使DSL信号与POT信号分离的内置滤波器)，主要以防止来自电话类装置51、52的噪声干扰处于正常方式的调制解调器/路由器/ATA 40的DSL调制解调器。调制解调器/路由器/ΑΤΑ40提供向由线41、42、43例示的终端用户供给宽带的各种端口:这些端口包括例如各种以太网连接端口、W1-Fi接入点等。
[0034]如图1所示，填隙板还包括差模平衡扼流器15，该差模平衡扼流器15用于通过在超过依赖于扼流器15的预定频率的频率使PSU以及任何所关联的接线与铜双绞线隔离来滤除来自PSU的任何高频率的噪声，优选地以大致上阻断在超过至少几百Hz的频率的所有信号，并且必定阻断超过几千赫兹的频率的信号(DSL信号在该频率开始)，以防止任何噪声干扰铜双绞线8承载的DSL信号或类似高频率的DMT宽带信号。
[0035]图1中还示出了连接到主插座10的“错误”(网络)侧的电话7。这种电话可能是偶然误接线的和/或为方便起见而故意以这种方式接线的。在正常POTS/宽带操作情况下，这一点是无关紧要的，虽然将没有该电话的振铃信号，但对于大多数现代电话这一点是无关紧要的。然而，在反向供电的情况下(如对于许多纤维到落点(FttDP)场景要求的)，这具有潜在的重大后果，因为尽管在电话7保持在钩的同时电话7呈现高阻抗且由此得到小d.c.电流，但当该电话7变成脱钩时，电话7(与许多其他种类的电话类装置(诸如传真机等)一样)变为低阻抗且由此可以3 ^常迅速地(仅受驻地中接线的电感、电话7的内电感和反向电源的内电感约束)抽取大量电流，很可能是毁坏装置7的足够电流，并甚至可能引发火灾。
[0036]图2示出了与以上描述的图1的结构类似的结构，但是处于参照模型格式，并且其中，通过将用户驻地接线的整体与任何宽带信号承载接线隔离消除了甚至对传统POTS型分配器的需要。这一点可以通过提供从DSL调制解调器到用户的主插座内的填隙板的直接连接来实现，其中，扩展接线(包括主插座的前板的用户可接入的端口)不连接到主插座的后板(由此，不连接到接入网的铜双绞线)(除非经由ATA/调制解调器装置，其在处于POTS频率的模拟电话类信号与作为在用户的DSL调制解调器与接入网中的相应DSL调制解调器之间传输的宽带信号的数字信息承载的VOIP信号之间转换)。注意，作为有效完全破坏进入的铜双绞线与扩展接线之间的电连接的另选方案，类似的效果可以通过设置合适的滤波器(诸如传统ADSL分配器滤波器)来实现，该分割滤波器滤除任何宽带信号从宽带信号承载接线(即，主插座的DSL调制解调器/铜双绞线/背板)承载到用户的扩展接线(其仅承载模拟电话类/POTS信号)。
[0037]如图2所示，铜双绞线8连接在客户驻地100与落点单元(DPU)90之间。在客户驻地内，存在功率分配器结构156，其基本上是与图1中相同设置的电容器和扼流器(参见图1的扼流器15和电容器16)。另外，存在元件集，所有元件被例示为被包含在由虚线40指示的单个装置壳体内。这表示在本实施方式中，单个装置40(调制解调器/路由器/ATA装置)包括该虚线内例示的各种元件。当然，在其他实施方式中，元件可以不同地容纳在不同的壳体中，然而，包含所有所例示的元件410、420、430、210以及220(如本实施方式中进行的)的优点是它们可以共享同一管理控制器414，该管理控制器414可以管理装置特别是调制解调器(在本实施方式中为XDSL传输单元-远程(XTU-R)412)、路由器420、ATA 430以及电力插入单元210(对应于图1中所例示的实施方式的PSU 20)的所有主要元件。图2中还示出的是装置40包括电池，该电池用于在来自用户驻地的突然电力缺失(例如，停电或用户断电的结果)的情况下提供短期的持续供电，以允许在用户驻地处的电力缺失的情况下的系统被受控关闭。实线框410包含调制解调器412和管理控制器414，并且传统上称为宽带网络终端单元(NT)。管理控制器114被示出为被包含在NT 410内，尽管还管理大量其他元件，因为管理控制器414的大多数功能如本领域中已知与控制调制解调器410关联。
[0038]图2还较为详细地例示了DPU 90。如图所示，在该实施方式中，DPU 90包括功率分配器956，该功率分配器956加以必要的变更类似于功率分配器156，使得由电容器阻断低频率的(dc)电力信号通过在功率分配器956与0NU/AN 910之间的接口Uo2，同时防止高频率的宽带信号通过在功率分配器956与电力提取器/组合器921之间的接口UQ2P。另外，DPU 90包括光网络单元/接入节点(0NU/AN)910、电力提取器/组合器921以及供电单元(PSU)923。0NU/AN 910包括回程终端单元(PHY)911，该PHY 911在本实施方式中为连接到形成反馈回中心局或类似的无源光网络(PON)结构的一部分的光纤的光网络单元911等;0NU/AN另外包括对应于客户驻地中的调制解调器412的调制解调器912(在本情况下为XDSL收发器单元-中心局侧(XTU-O));最后，0NU/AN另外被示出为包含管理控制器单元914，虽然如同客户驻地结构100，但该管理控制器实际上除了控制ONU和XTU-O，还控制DPU内的其他关键元件。电力提取单元从由客户驻地的电力插入单元210产生的反向电力信号提取电力，并且使用该电力对PSU 923供电，PSU 923反过来以传统方式向DPU中的需要电力的其他元件供电。电池922提供少量的后备电力，以使得能够在由于一些原因而切断来自铜双绞线的电力的情况下进行平稳的关闭。这种反向供电结构的额外细节可以在例如W02009138711中找到，在此以引证的方式将它们的内容全文并入到本申请中。
[0039]图3示出了(处于与图2的参考模型格式类似的参考图形模式的)结构，其中，由于dc反向供电电流和POTS共享同一接线基础结构(另外，ATA 430，包括具有对应于POTS安全装置450、451的功能的类似POTS适配器)，所以在驻地中网络上需要POTS安全装置。在这种结构中，需要由POTS安全装置450、451 (以及ATA和POTS适配器430’)执行将传统模拟电话类dc信号转换成合适的非dc信号的一些合适技术，以使得在不引起问题的情况下能够将传统模拟POTS信号在与反向电力dc信号同一的接线上承载。用于执行这一点的合适方案的示例是将振铃与将电话装置在钩状态和脱钩状态之间转变关联的dc信号转换成ac信号，如未决PCT专利申请公布W02012069788中更详细地描述的。假如在该实施方式中省略了POTS安全装置，那么将发生如所描述的由上述情况下的非法/不适当连接的电话(例如，图1中的电话装置7)导致的同样情形，因而虽然在这种装置在钩时将没有后果，而该装置一旦转变为脱钩状态，就很可能几乎立刻开始抽取破坏性的电流。
[0040]如至此对本领域技术人员清楚的是，这里所描述的实施方式的重要特性是d.c.反向电力馈送电源(或同一调制解调器/ATA/路由器装置内的其他关联部件，诸如家庭集线器型装置等)被设计为检测“标识”，该“标识”指示不适当连接的电话类装置消耗来自反向电力馈送电源的危险的大量电流，通常检测通过观察从反向电力馈送电源要求的电流的快速增大来进行(这被确定为最可能为非法(即，直接连接到由主插座划分的接入网侧与用户侧之间的分界线的接入网侧)或未备有安全装置(在需要POTS安全装置的结构中(诸如图3中例示的结构))的电话类装置转变为脱钩状态的结果)。当这发生时(即，观察到标识行为)，在本实施方式中，反向电源切换到“故障”模式，其中在电源上错误指示器被点亮，且输出电压/电流立即降为零，直到采取了合适的补救动作为止。在本实施方式中，系统通过定期检查电流的过量抽取是否看起来停止和通过要求用户(通过按压在本实施方式中特别为此而设置在故障模式指示LED附近的实体按钮，或通过与作为用户的所连接的PC的网络接口的、由该装置提供的图形用户接口交互(例如，按压类似的虚拟按钮))进行对装置的肯定性的输入这两者，来确定采取了合适补救动作，其暗示移除了不适当连接的装置(例如，非法或未备有安全装置的电话装置)或添加了安全装置。(注意，定期检查电流的过量抽取是否看起来停止在本实施方式中通过定期地(在本实施方式中为每20秒)再次接通反向馈送供电并寻找电流的过量抽取来执行，具体地，在本实施方式中，通过确定抽取的电流的幅值是否在10ms的开始时段内超出100mA，参见关于检测非法/未备有安全装置是否在反向电力馈送电源被最初激活时已处于脱钩状态的以下讨论。)
[0041]当然，如上所述，有可能的是非法/未备有安全装置的装置可以在反向供电单元最初激活时已处于脱钩状态。在这种情况下，将不会有发生在装置变为脱钩时的电流要求的(几乎)瞬时增大。然而，静态电流将显著高于启动时期望的“正常”电流，由此，仍然可以检测到非法/未备有安全装置的装置，并且PSU可以切换为(或保持在)“故障”模式。当然，以上描述的处理在本实施方式中内置于反向供电PSU的启动协议中。
[0042]该电流限制检测系统的操作通过限制远程ANU要求的电流变化率而成为可能。内置于ANU(参见图2和图3)的电力提取/组合器电路应确保针对单独电路的电流正变化率要求(特别是在与反向电力馈送供给信号关联的低频率处)不会超过指定值而发生。这可以通过在ANU处增加电感由此确保ANU要求的电流变化率不会超过指定值(在指定的电压范围内)来实现。如果已知ALU汇要求的电流增长的最大变化率假设被设置为150mA/s且客户驻地中的电力插入PSU检测到假设500mA/s的电流变化的变化率要求，那么以上描述实施方式的系统推断发生失效状况且关闭PSU(进入如以上描述的故障模式)。
[0043]在现在所描述的实施方式中，在关闭(进入故障模式)时，CPE中的PSU立即开始尝试重新协商与ANU的连接，S卩，尝试在仍然显示失效状况的同时恢复供电)。在源PSU与ANU之间的启动协议重新协商期间，可以向ANU中所安装的管理系统指示该特定线路上存在供电问题。该信息对于远程诊断所发生的供电问题将是有用的。在本实施方式中，提供两个机制，以使得能够进行该通信，首先，使用协议来将该信息作为在两个调制解调器之间承载的宽带信号内承载的OAM信道的一部分来传递。另外，装置430和DPU 90采用基于d.c.或低频率的信号的非常简单的协议。具体地，例如，处于故障模式的装置430可以改变装置430尝试重新协商供电的周期。在许多情况下，这些尝试可由rou检测(即使到rou的任何电压信号的尺寸远远小于由反向馈送电源输出的，因为电源信号的大部分被错误连接的电话类装置吸收)，由此，可以监测尝试之间的间隔，以检测简单的预设置消息。例如，每20秒进行重新协商尝试指示装置由于检测到指示非法/未备有安全装置的电话类装置的标识而进入故障模式。另选地，为了应对由错误连接电话类装置提供的电阻如此低以至于没有可检测DC信号可以在rou处被感知的情况，相反可以定期地发送低频率的ac信号。该信号可以越过错误连接的电话类装置行进，以可凭借与电力提取器/组合器元件关联的合适简单整流电路在PDU处检测，频率应被设置为足够高，使得信号的至少可检测部分越过错误连接的电话类装置7，但是还足够低，使得信号的至少可检测部分通过功率分配器956，为了该目的，1hz-10hz范围内的频率应足够。
[0044]图4概括地例示了上面讨论的标识检测功能和电流限制功能位于示例场景/实施方式中的情况，该示例实施方式例示了客户驻地(网络终端设备(NTE/主插座10))右侧的所有元件40、210、212、420、430、450、451经由铜双绞线8连接到DPU 90,DPU 90转而由光纤连接到包括光线路终端(0LT)单元的中心局60，其转而连接到呼叫服务器61。在反向供电电源210(位于客户驻地处，如由划分由接入网运营商拥有的接入网与用户接线之间的法律界限的NTE 10指示)中，存在电流率检测器(CRD)212，并且在远程单元(在这种情况下为DPU 90)中，具有预定义电感(PI)91，其提供由反向供电电源210(具体地反向供电电源210的CRD212)感知的最小保证电感。这两个单元的组合意味着能够检测电流要求的意外阶跃变化是否发生(电话是否变成脱钩)和/或DHJ的静态电流需求是否过高(在反向供电系统初始化时电话是否已脱钩)。
[0045]图5示出了PI 91和CRD 212的一些更多细节。对于PI 91，回相器电路92提供了一种设置DPU 90(在该示例中被示出为安装在杆99上)的d.c.电力提取/组合器电路的输入电感(LG)的有效手段。该电感值LG将被设置为对可用于反向供电的典型电压(假设为0-60Vd.c.)能够实现的输入电流的最大变化率进行限制的值。通过在铜引入线(copper drop)的DPU或CPE端处执行金属线测试(MELT)，将可以测量铜引入线的电感(LM)。因此，该所测量的电感(LM)可以添加到所产生的(回相器)电感(LG)，以提供由位于CPE处的反向供电电源感知的恒定电感性负载(LR)，使得:
[0046]LR = LG+LM
[0047]对于CRD212，为了检测与电话变成脱钩一致的要求电流的峰值，这可以由基于微分器的电路(例如，基于简单运算放大器的微分器电路与电压检测器组合)监测置于反向电力馈送单元的输出处的分压器电路的输出电压来实现。另选地，可以使用简单的R/C低通滤波器对到阈值检测器中的输出电压进行滤波，以检测过量电流要求。
[0048]可以使用现成的电流检测部件来检测电流浪涌，但需要微分器功能来检测负载电流的快速增长，其将用于触发故障模式(电话变为脱钩)，即，关闭对负载的供电，并且点亮报警LED或类似物(例如，基于声音的报警器，诸如蜂鸣器，或这些报警机制的一些组合)。众所周知，低通滤波器充当微分器，即，在稳态状况下，来自RC滤波器的输出将为零，然而，当有输入电流(被简单地测量为与电阻器的电压成比例)的变化发生时，那么在滤波器的输出上将产生电压尖脉冲，其然后可以馈送到比较器电路，在该比较器电路中，(如果尖脉冲超过特定值)，则将触发一些逻辑将电源切换到故障模式，或者来自滤波器的输出可馈送到模数转换器(通常这些中的若干内置于廉价的微控制器中)，并且可以在数字域中执行阈值函数，该后者为以上描述的实施方式中采用的方案。
[0049]至于电话在源电源被最初激活时处于脱钩，在这种情况下，加电时的负载电流将远高于预期。这为所描述的实施方式提供动机，由此假设作为启动协议的一部分，电源将1V设置于AB对。通常，远程单元将提供假设1k欧姆的“标识”(诸如由以太网供电系统执行的)电阻。将存在由于AB引入线的电阻而加入的几个欧姆，但这不显著，因此基本上PSU期望等于1mA的负载电流V=IR。如果如由电源PSU受到的启动电流大于该电流，那么该电流可以被PSU当作已存在失效状况的指示。由此，如果在可以短至10ms或可以较长(例如，数秒)的启动时段期间的任何时间，超过合适阈值量的绝对电流抽取(被理想地设置为足够低，使得没有损坏将由错误连接的装置引发)。
[0050]应提到的另外一件事项是应附接到该家庭网络上的每一部电话机的、执行信令转换的安全装置。当在备有安全装置的电话机上电话机变为脱钩时，将有电流浪涌(与未备有安全装置的电话机相同)。然而，在这种情况下，安全装置实际上增加了一些电感(再次地可以是基于回相器电路的)，使得与未备有安全装置的电话机相比，备有安全装置的电话机的浪涌电流被限制为大大减小。这意味着微分器(如上所述)将仍然产生电压尖脉冲，但与未备有安全装置的电话机相比，对于备有安全装置的电话机，该尖脉冲将具有小的幅值，这意味着阈值设置将“抓住”未备有安全装置的电话机，但允许备有安全装置的电话机不中断供电。
[0051]图6概括地例示了本发明的实施方式中所采用的方法的主要步骤。如图所述，整个方法在步骤S05处开始并且进行到监测阶段S10，在SlO中，针对指示错误连接的装置转变为(或最初处于)脱钩状态的标识而监测从反向馈送供电单元抽取的电流。在步骤S20处，方法确定实际上是否检测这种标识，并且如果是，则方法进行到步骤S30，否则，方法回转到S10，直到检测到为止。
[0052]在步骤S30处，包括反向馈送供电单元在内的用户驻地装置进入故障模式，其中反向电流馈送电源被关闭(或关到非常低的级别，特别是关到不应对脱钩状态的错误连接装置引起损害的最大电流/电力抽取的低级别)并且其中对用户产生指示已进入故障模式的敬生目口。
[0053]方法然后进行到步骤S40，在S40中，确定是否已退出故障模式。在特定优选实施方式中，仅在用户对系统做出了问题(例如，错误连接装置)已被用户解决(例如，通过将该装置正确地连接到合适的安全装置或电话接线的正确部分(在ATA的右侧))的肯定指示时才完全退出故障模式，然而，即使在故障模式时，系统仍尝试定期地重启电源，并且如果问题看起来消失(这可能简单地是因为错误连接的电话重新转变为在钩状态)，那么即使在维持报警(光或声音)时也重启反向馈送供电，以鼓励用户采取比将错误连接的电话类装置简单地返回到在钩状态更永久的正确动作。一旦检测到已退出故障模式，则方法返回到步骤SlO0
[0054]图7例示了可以在另选实施方式中形成单独的控制单元的一部分的示例PSU控制单元200(注意，在图1-图5中所例示的实施方式中，相同的功能相反设置在管理控制器414内)。控制单元201包括处理器202、接口 209以及存储器204。存储器204包括用于识别指示错误连接的电话类装置处于或转变为脱钩状态已发生的标识的标识检测代码装置。这种标识如上所讨论可以包括电流抽取率的急剧增长，或电流抽取的级别在装置启动其反向馈送供电的预定时段内超过预定绝对量。存储器204还包括故障模式操作代码装置208，其用于在标识检测代码装置已使得PSU检测到指示错误连接的电话类装置的处于或转变为脱钩状态的预定标识时使PSU 20进入故障模式。而且，该代码装置208然后还控制PSU尽可能快地(优选地在几毫秒内)关闭它的反向馈送供电(在过电流可以被从电源抽取并足以潜在地引起对错误连接的电话类装置的损坏之前)，并使得产生报警，该报警仅在接收到来自用户的肯定输入以确认用户已采取合适的校正动作时才关闭。附加地，故障模式操作代码装置208可操作以使得psu定期地尝试重新协商去往rou的供电信号，直到确定了已经解决错误连接问题(包括通过将错误连接的电话类装置变回在钩状态等)为止，此时即使PSU未转变离开故障模式(使得，不关闭报警器，直到适当的用户动作发生为止)，也重新开始反向馈送供电。
[0055]变型例
[0056]使用本发明的实施方式的另外情形是客户驻地装置不包括ATA而是ATA被包括在DHJ中的情况。上面引用的专利申请W02012069788中更详细地描述了这种场景。在这种系统中，再次地需要安全装)，以(除其他事项外)防止适当地配备有安全装置的电话类装置在处于或转变为脱钩状态时从反向馈送供电信号抽取过多电流。
【主权项】
1.一种用于经由铜双绞线从客户驻地装置向接入节点提供电力的反向供电单元，所述反向供电单元包括电力消耗标识检测器，该电力标识检测器能够操作以检测从所述反向供电单元抽取的电力是否对应于指示电话类装置在直接连接到所述反向供电单元而不是经由电流限制接口来连接时处于或转变为脱钩状态的标识电力消耗模式。2.根据权利要求1所述的反向供电单元，其中，检测到电流消耗增长率超过预定阈值量对应于检测到指示电话类装置在直接连接到所述反向供电单元而不是经由电流限制接口来连接时处于或转变为脱钩状态的标识电力消耗模式。3.根据权利要求1或2所述的反向供电单元，其中，检测到电流消耗超过预定阈值如果是发生在自所述反向供电单元开始供给反向电力起的预定的、有限的启动时段内则对应于检测到指示电话类装置在直接连接到所述反向供电单元而不是经由电流限制接口来连接时处于或转变为脱钩状态的标识电力消耗模式。4.根据前述权利要求中任一项所述的反向供电单元，其中，所述电流限制装置包括用于限制通过所述电流限制装置的直流电流的量的电容器结构。5.根据权利要求4所述的反向供电单元，其中，所述电流限制装置被并入到安全装置中或诸如填隙板这样的用于装配在用户驻地的主插座中的装置中。6.—种客户驻地设备，该客户驻地设备包括根据权利要求1所述的反向供电单元并且还包括连接到客户驻地接线的电流限制结构，该电流限制结构用于将连接到所述客户驻地接线的电话类装置能够抽取的电流的量和/或电流的最大增长率限制为不大于预定量或预定速率，所述客户驻地接线以语音信号能够从所述电话类装置传输到所述双绞线所连接到的接入节点的方式连接到所述铜双绞线。7.—种接入网单元，该接入网单元与根据权利要求1至5中任一项所述的反向供电单元一起使用，或与根据权利要求6所述的客户驻地设备一起使用，该接入网单元包括电流变化率限制装置，其中，所述电流变化率限制装置具有以下特性中的一个或更多个: 在连接到50V dc电源时小于150mA/s的电流抽取的最大变化率;并且 包括用于执行电流变化率限制的回相器提供了预定电感，以在增大其来自指定dc电源的电力消耗时提供电流抽取的预定最大变化率。
【文档编号】H04M19/08GK106063239SQ201480076627
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】I·R·库珀, L·D·汉弗莱
【申请人】英国电讯有限公司