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PROCEDE ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION A DISTANCE PAR LIGNES Domaine de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif d'alimentation à distance par lignes dans des systèmes de télécommunication.
Etat de la technique [0002] Dans un service téléphonique ordinaire (POTS plain old telephone service), des téléphones sont alimentés à distance par de l'énergie électrique tirée d'un central téléphonique (CO = central office) et par conséquent, l'alimentation en énergie électrique des téléphones est indépendante de l'alimentation en énergie électrique en courant alternatif (AC = alternating current) principale traditionnelle des locaux de l'abonné. Le développement de services de téléphonie et de données nouveaux et sophistiqués ont conduit à l'apparition dans les locaux de l'abonné ou à proximité de nouveaux appareils comme des nouvelles interfaces de communication nécessitant également une alimentation en énergie électrique. Par conséquent, la demande en énergie électrique a augmenté.
[0003] L'alimentation en énergie électrique transportée par chaque paire de lignes de cuivre est limitée en raison des exigences de sécurité, telles que décrites dans la norme de télécommunication IEC60950-21 sur les exigences de sécurité en matière d'alimentation à distance et les paramètres électriques. Par conséquent, des
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moyens améliorés d'alimentation à distance en énergie électrique des appareils situés dans les locaux de l'abonné ou à proximité sont nécessaires, tout en répondant aux réglementations et normes de sécurité.
[0004] Le document de l'état de la technique EP-A- 1347607 décrit une solution nécessitant sur le site à distance (par exemple une armoire de rue) un convertisseur d'étages de puissance pour chaque paire de lignes. Cette approche conduit à une solution coûteuse car ces convertisseurs comptent parmi les éléments les plus onéreux du système. Elle implique également qu'en cas de panne d'un convertisseur sur une paire de lignes spécifique au niveau du site éloigné, ladite paire de lignes n'est plus exploitable tant que le convertisseur n'est pas remplacé.
De même, en cas d'ouverture d'une paire de lignes, le convertisseur qui lui est attaché devient inutile.
Buts de l'invention [0005] La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif améliorés d'alimentation à distance en énergie électrique d'appareils situés dans les locaux des abonnés ou à proximité surmontant les problèmes posés par les solutions de l' état de la technique tout en répondant aux réglementations et normes de sécurité, ainsi qu'en limitant les coûts du système.
Résumé de l'invention [0006] L'invention se rapporte à un procédé pour l'alimentation à distance par lignes dans un réseau de télécommunication. Le procédé comprend les étapes suivantes :
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- alimentation sur chaque paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes adaptées à l'utilisation dans le réseau de télécommunication d'un courant continu
I à une tension d'entrée dont la valeur est comprise dans une gamme allant de VA à VB, fournissant de cette manière de l'énergie électrique via la pluralité des paires de lignes.
- regroupement de l'énergie électrique transmise par la pluralité des' paires de lignes pour fournir une tension VSORTIEl convenant à l'alimentation d'un appareil.
Le procédé comprend en outre les étapes suivantes : - détection sur les paires de lignes, à l'endroit où l'énergie est injectée, du dépassement d'un seuil prédéterminé par ladite puissance électrique, et - si nécessaire, limitation de la puissance électrique fournie via chaque paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes.
Dans une forme de réalisation, VA ¯ 100V CONTINU, VB ¹ 400V CONTINU, et I ¹ 60 mA CONTINU.
[0007] Dans une forme de réalisation, la puissance électrique est limitée en limitant indépendamment la tension appliquée à chaque paire de lignes et/ou le courant injecté dans chaque paire de lignes.
[0008] Dans une forme de réalisation avantageuse, le procédé comprend les étapes de détection sur une paire de lignes d'un courant de fuite vers la terre et par la suite de réduction permanente de la tension appliquée à ladite paire de lignes.
[0009] Dans une autre forme de réalisation, le procédé comprend l'étape de réduction temporaire de la tension de la pluralité de paires de lignes quand un courant de fuite est détecté de manière à identifier la
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paire de lignes par laquelle ledit courant de fuite transite.
[0010] Dans une autre forme de réalisation encore, quand un courant de fuite est détecté dans la pluralité de paires de lignes, la paire de lignes par laquelle le courant de fuite transite est identifiée en réduisant temporairement la tension sur chaque paire de lignes.
[0011] Dans une forme de réalisation, l'étape de regroupement de l'énergie électrique fournie par ladite pluralité de paires de lignes afin de fournir la tension d'alimentation VSORTIEl est réalisée par une pluralité d'éléments de redressement comme des diodes à semi- conducteurs, disposées en une pluralité de ponts de diodes dans le but de rendre la polarité du câblage de la pluralité de paires de lignes indifférente.
[0012] Dans une forme de réalisation, une pluralité d'éléments de redressement supplémentaires est utilisée en série avec la pluralité des ponts d'éléments de redressement, afin de rendre le système tolérant à une défaut des éléments de redressement des ponts.
[0013] La tension d'alimentation VSORTIEl se trouve typiquement dans une gamme allant d'environ 100V CONTINU à environ 400V CONTINU. Dans une forme de réalisation, la tension d'alimentation VSORTIEl est en outre convertie en une tension d'alimentation de sortie VSORTIE2 grâce à l'utilisation d'un convertisseur d'étages de puissance (convertisseur continu/continu). Autre possibilité, une pluralité de convertisseurs continu/continu peut être utilisée.
Dans une forme de réalisation, ces convertisseurs d'étages de puissance isolent la tension d'alimentation de sortie VSORTIE2 de la tension d'al.imentation de regroupement VSORTIE1. La tension d'alimentation VSORTIE2 est comprise dans une gamme allant d'environ 40VCONTINU à environ 72VCONTINU.
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[0014] Dans une autre forme de réalisation, la tension d'alimentation VSORTIEL est utilisée pour alimenter directement des appareils comme un convertisseur normalement destiné à être connecté au réseau d'alimentation en énergie électrique en courant alternatif (AC), mais qui accepte également une alimentation à courant continu pour des tensions dans la gamme de VA à VB.
[0015] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un dispositif pour l'alimentation à distance par lignes dans un réseau de télécommunication, le dispositif comprenant - une pluralité d'extrémités de paires de lignes terminant une pluralité correspondante de paires de lignes adaptées à l'utilisation dans un réseau de télécommunication, les paires de lignes étant opérationnelles pour véhiculer de l'énergie électrique fournie par une pluralité correspondante de sources d'énergie, - un dispositif de regroupement d'énergie comprenant une pluralité de ponts de diodes opérant le regroupement de l'énergie électrique transmise via la pluralité de paires de lignes pour fournir la tension d'alimentation
VSORTIEL convenant à l'alimentation d'un appareil.
L'appareil est de préférence un appareil de communication et chaque paire de lignes de la pluralité de paires de lignes inclus de préférence une paire torsadée de ligne téléphonique.
[0016] Dans une forme de réalisation spécifique, le dispositif comprend en outre un convertisseur continu/continu.' Dans une forme de réalisation, le. dispositif comprend une pluralité de convertisseurs continu/continu. Chaque convertisseur continu/continu peut comprendre une diode de redondance.
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[0017] Avantageusement le dispositif comprend de plus une pluralité de diodes supplémentaires en série avec une pluralité de ponts de diodes.
[0018] Avantageusement la pluralité de sources de d'énergie électrique inclut une pluralité de convertisseurs d'étages de puissance, dans laquelle chaque convertisseur d'étages de puissance est opérationnellement associé avec un parmi une pluralité de contrôleurs séparés correspondant, et est opérationnel pour convertir une tension continue ou alternative en une tension dans la gamme allant de VA à VB.
Dans une forme de réalisation, la pluralité de convertisseurs d'étages de puissance séparés présente une isolation électrique complète entre les convertisseurs.
[0019] Le dispositif peut en outre inclure une unité d'alarme et logique opérationnelle pour générer une alarme indiquant et identifiant une paire de lignes en circuit ouvert.
[0020] L'unité d'alarme et logique peut de plus être opérationnelle .pour générer une alarme indiquant et identifiant une paire de lignes en surcharge ou en court- circuit.
[0021] L'unité d'alarme et logique peut de plus être opérationnelle pour générer une alarme indiquant et identifiant une paire de lignes soumise à un courant de fuite vers la terre dépassant un seuil donné.
[0022] L'unité d'alarme et logique peut de plus être opérationnelle pour réduire temporairement la tension appliquée à la pluralité de paires de lignes de manière à identifier une paire de lignes soumise à un courant de fuite vers la terre dépassant un seuil donné.
[0023] L'unité d'alarme et logique peut de plus être opérationnelle pour réduire temporairement la tension appliquée à chaque paire de lignes parmi la pluralité de
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paires de lignes de manière à identifier la paire de lignes soumise à un courant de fuite vers la terre dépassant un seuil donné.
[0024] L'unité d'alarme et logique peut de plus être opérationnelle pour réduire la tension sur la paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes où une condition d'alarme a été détectée.
[0025] Dans une forme de réalisation, le dispositif est de préférence inclus dans un système de communication qui comprend en outre une pluralité de paires de lignes et une pluralité de sources d'énergie.
Brève description des figures [0026] La Fig. 1 est une représentation d'un schéma fonctionnel simplifié d'une réalisation possible d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
[0027] Les Fig. 2 et 3 sont des représentations de schémas fonctionnels simplifiés de deux formes de réalisation préférées de l'appareil d'alimentation à distance par lignes selon la présente invention.
Description détaillée de l'invention [0028] D'autres objets et caractéristiques des formes de réalisation de l'invention seront évidents pour l'homme de l'art grâce à la description qui suit ainsi qu'aux figures annexées.
[0029] Les systèmes de télécommunication comprennent habituellement des centraux téléphoniques (CO) et des armoires de rue ou souterraines. Les armoires de rue ou souterraines sont typiquement utilisées dans le système de télécommunication pour le regroupement et la distribution des câbles de communication qui sont habituellement employés pour véhiculer des services de téléphonie et de
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données à une pluralité de dispositifs des abonnés dans les locaux d'abonnés à différents endroits.
[0030] Dans le cas où les câbles de communication sont des paires de lignes, ces paires de lignes peuvent également être utilisées pour alimenter à distance les dispositifs des abonnés, par exemple à partir d'un central téléphonique (CO) du système de télécommunication. Le terme paire de lignes est utilisé dans la description et les revendications pour inclure les paires de lignes torsadées qui typiquement incluent les paires de cuivre.
Un lien qui est fourni entre le CO et le dispositif d'un abonné via une paire de lignes est typiquement appelé une boucle locale ou boucle d'abonné . Chaque boucle locale permet là communication de données, de voix et de signaux sur la paire de lignes correspondante.
[0031] Référons-nous maintenant à la Fig.l, qui est une représentation d'un schéma fonctionnel simplifié illustrant une mise en oeuvre préférée d'un dispositif d'alimentation à distance par lignes injectant de l'énergie dans les paires de lignes. L'appareil comprend des circuits disposés pour détecter si la puissance électrique sur chaque paire de lignes de cuivre dépasse un seuil prédéterminé. Les circuits montrés à la Fig.l sont utilisés dans le procédé d'alimentation à distance par lignes dans un système de télécommunication, comme divulgué dans la présente invention.
[0032] Le dispositif 1 est de préférence situé dans le central téléphonique (non représenté). L'alimentation en énergie électrique en courant alternatif et/ou l'alimentation de réserve à courant continu sont habituellement aisément disponibles dans le central téléphonique et peuvent être utilisées pour alimenter le dispositif 1.
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[0033] Le procédé pour l'alimentation à distance par lignes comprend les étapes suivantes: - alimentation sur chaque paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes adaptées pour l'utilisation dans le réseau de télécommunication d'un courant continu I à une tension d'entrée dont la valeur est comprise dans une gamme allant de VA à VB, fournissant de cette manière de l'énergie électrique via ladite pluralité des paires de lignes, - Regroupement au niveau du site à distance de l'énergie électrique transmise par la pluralité des paires de lignes pour fournir une tension d'alimentation VSORTIEl convenant à l'alimentation d'un appareil.
Contrairement aux solutions de l'état de la technique, les étapes suivantes du procédé sont : - la détection sur les paires de lignes, à l'endroit où l'énergie électrique est injectée, du dépassement d'un seuil prédéterminé par ladite puissance électrique, et - si nécessaire, la limitation de ladite puissance électrique fournie via chaque paire de lignes parmi ladite pluralité de paires de lignes.
[0034] La Fig. 1 représente un circuit arrangé pour réaliser ces dernières étapes du procédé d'alimentation à distance par lignes. Le dispositif 1 est de préférence composé d'une pluralité d'unités 5, chaque unité étant de préférence, mais pas nécessairement, connectée d'un côté à la même source d'énergie (non représentée) et de l'autre côté à une paire de lignes 25.
[0035] Chaque unité 5 est de préférence constituée d'un convertisseur d'étages de puissance 30, d'un modulateur 35, d'un détecteur de courant symétrique 80, d'un détecteur de courant asymétrique 90, de deux tensions de référence 60 et 70 et d'un régulateur de tension 50. Le
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régulateur de tension/courant 50 surveille la tension de sortie qui est appliquée sur la paire de lignes 25 et la compare aux tensions de référence 60 ou 70. Le résultat de la comparaison est un signal d'erreur qui alimente l'optocoupleur 40, qui agit sur le modulateur 35.
[0036] Dans des conditions normales, par exemple quand aucun des détecteurs 80 ou 90 ne réagit, la tension de référence 60 est utilisée et ceci maintient la tension de sortie appliquée à la paire de lignes à une valeur comprise entre VA et VB.
[0037] Quand le courant traversant la paire de lignes 25 augmente au-delà d'un niveau donné Imax (par exemple mais pas nécessairement 60 mA), le détecteur de courant symétrique peut réagir sur le régulateur de tension/courant 50 et diminuer la tension de sortie appliquée à la paire de lignes 25 afin de maintenir le courant inférieur ou égal à Imax.
[0038] Quand le courant traversant la paire de lignes décroît sous un niveau donné Iouvert ou dépasse un autre niveau ICOURT, le détecteur de courant symétrique 80 peut commuter d'une première référence de tension 60 vers une seconde référence de tension 70, qui diminue la tension de sortie appliquée à la paire de lignes 25, de préférence, mais pas nécessairement sous 60Vcontinu et peut générer une alarme 105 via l'optocoupleur 100 et active une diode électroluminescente indicatrice d'alarme (non représentée).
[0039] Quand la tension appliquée à la paire de lignes 25 décroît sous un niveau donné, par exemple, mais pas nécessairement, VB, le régulateur de tension/courant 50 peut générer une alarme 105 via l'optocoupleur 100 et peut activer une diode électroluminescente indicatrice d'alarme (non représentée) .
[0040] Quand le courant de fuite entre une paire de lignes 25 et la'terre augmente au-delà d'un autre niveau
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I fuite, le détecteur de courant asymétrique 90 peut commuter d'une première référence de tension 60 vers une seconde référence de tension 70, qui diminue la tension de sortie appliquée à la paire de lignes 25, de préférence, mais pas nécessairement, sous 60V contiun, peut générer une alarme 105 au travers via l'optocoupleur 100 et peut activer une diode électroluminescente indicatrice d'alarme (non représentée) .
[0041] Le détecteur de courant asymétrique 90 peut également temporairement diminuer la tension de sortie appliquée à la -paire de lignes 25 afin de vérifier si la paire de lignes 25 est génératrice de la fuite vers la terre, et dans ce cas seulement diminuer de manière permanente la tension de sortie appliquée à la paire de lignes 25.
Le procédé d'alimentation à distance par lignes procure donc les avantages repris ci-dessous: (1) Limitation du courant dans une paire de lignes à une valeur répondant aux réglementations et normes de sécurité.
(2) Détection de la condition anormale de surcharge d'une paire de lignes générée par exemple, mais pas nécessairement, par un court-circuit de la paire de lignes, et .génération d'une alarme identifiant cette condition.
(3) Détection d'une condition anormale d'un courant anormalement bas dans une paire de lignes générée par exemple, mais pas nécessairement, par une déconnexion d'une paire de ligne, et génération d'une alarme identifiant cette condition.
(4) Réduction de la tension appliquée à une paire de lignes déconnectée, qui réduit le risque de secousse électrique chez le personnel touchant accidentellement une paire déconnectée.
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(5) Détection. d'une condition anormale de fuite d'une paire de lignes vers la terre, générée par exemple, mais pas nécessairement, par une personne touchant un fil électrique de la paire de lignes, et génération d'une alarme identifiant cette condition.
(6) Réduction de la tension appliquée à une paire de lignes présentant un courant de fuite vers la terre anormalement élevé, réduisant par conséquent le risque de secousse électrique pour une personne touchant accidentellement un fil électrique d'une paire de lignes.
[0042] Les Fig.2 et Fig.3 présentent un dispositif d'alimentation à distance par lignes 10 qui est de préférence situé près des locaux de l'abonné (non représenté) ou à des endroits proches des locaux de l'abonné comme une armoire de rue (non représentée) ou souterraine (non représentée).
[0043] Se référant, par exemple et sans limiter la portée générale de ce qui précède, au dispositif 10 tel que situé dans une armoire de rue ou dans un dispositif associée de l'abonné qui regroupe et distribue des paires de lignes, le dispositif 10 peut de préférence être connecté à une pluralité de paires de lignes (non représentée). La pluralité de paires de lignes peut de préférence être utilisée pour véhiculer de l'énergie électrique afin d'alimenter des appareils tels que décrits ci-après. L'énergie électrique véhiculée sur la pluralité de paires de lignes peut être fournie par une pluralité de- sources d'énergie qui peut être localisée, par exemple, dans le central téléphonique.
De préférence, la pluralité de paires de lignes sont des paires de lignes conventionnelles qui sont adaptées à l'utilisation dans un réseau de télécommunication, comme par exemple des paires de lignes téléphoniques torsadées.
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[0044] Typiquement, la pluralité de paires de lignes est utilisée dans le réseau de télécommunication pour véhiculer des données, de la voix, des signaux, de l'énergie électrique pour alimenter des appareils ou toute combinaison de ces éléments. L'utilisation d'une pluralité de paires de lignes pour l'alimentation uniquement est généralement faisable car l'armoire de rue ou le dispositif associé de l'abonné est en général connecté au central téléphonique par un faisceau de paires de lignes qui inclut des paires de lignes de rechange qui ne sont pas utilisées pour la communication de données, de voix ou de signaux.
Ces paires de lignes de rechange forment typiquement la pluralité de paires de lignes mentionnée ci-dessus.
[0045] Dans une forme de réalisation de l'invention, plus de paires de lignes sont utilisées que strictement nécessaires à l'alimentation de l'appareil, de telle sorte qu'un nombre de paires peut subir des pannes sans affecter la bonne marche 'de l'appareil.
[0046] Référons-nous maintenant à la Fig.2. De préférence, le dispositif 10 inclus respectivement une pluralité d'extrémités de paires de lignes 20 terminant la pluralité de paires de lignes et un dispositif de regroupement de l'énergie électrique transmise 15. Ce dispositif de regroupement de l'énergie électrique 15 est de préférence opérationnel pour regrouper l'énergie électrique transmise via la pluralité de paires de lignes pour fournir la tension d'alimentation VSORTIEl convenant à l'alimentation de l'appareil 150, par exemple conformément à l'ETS 300 132-2. L'énergie électrique fournie via chaque paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes répond de cette -façon aux impératifs de, par exemple, la norme internationale IEC60950-21.
L'appareil peut de préférence, mais pas nécessairement, être un appareil de
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communication pouvant inclure une interface de communication.
[0047] Le dispositif de regroupement de l'énergie électrique 15 inclut de préférence une pluralité d'éléments de redressement 130 disposés en une configuration de pont, et un dispositif de redressement supplémentaire en série 140. Chacun parmi la pluralité des ponts des dispositifs de redressement et chacun des dispositifs de redressement supplémentaire en série est de préférence associé à une extrémité de paire de lignes correspondante 20, terminant une seule paire de lignes. Généralement, il peut y avoir 16 ou davantage de dispositifs de redressement 130 dans un dispositif de regroupement d'énergie électrique 15. Les sorties de tous les dispositifs de redressement en série sont de préférence connectées en parallèle et génèrent la tension regroupée VSORTIE1.
[0048] Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la tension regroupée VSORTIEl est directement fournie à l'appareil 150 qui est lui-même équipé d'un convertisseur d'étages de puissance 160 conçu pour fonctionner dans la gamme VA à VB, et est éventuellement, mais pas nécessairement, conçu à l'origine pour fonctionner également avec une tension alternative fournie par le réseau d'alimentation en énergie électrique en courant alternatif.
[0049] Référons-nous maintenant à la Fig. 3 qui est une représentation simplifiée d'une autre réalisation préférée du dispositif 10. De préférence, le dispositif 10 inclus une pluralité d'extrémités de paires de lignes 20 terminant respectivement une pluralité de paires de lignes et un dispositif de regroupement de l'énergie électrique 15. Ce dispositif de regroupement de l'énergie électrique 15 est de préférence opérationnel pour regrouper l'énergie électrique fournie par une pluralité de paires de lignes
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pour fournir une tension d'alimentation V SORTIEI convenant à l'alimentation de l'appareil 150. L'énergie électrique fournie via chaque paire de lignes parmi la pluralité de paires de lignes ne dépasse pas un seuil prédéfini, tel que le seuil défini par la norme internationale IEC60950-21.
L'appareil peut de préférence, mais pas nécessairement, être un appareil de communication qui peut inclure une interface de communication.
[0050] Exactement comme à la Fig. 2, le dispositif de regroupement d'énergie électrique 15 inclut de préférence une pluralité d'éléments de redressement 130 arrangés en une configuration de pont et peut inclure un dispositif de redressement supplémentaire en série 140. Chacun des ponts de dispositifs redresseurs et chacun des dispositifs de redressement supplémentaires en série est de préférence associé avec une extrémité . de paire de lignes 20 correspondante terminant une paire de lignes.
Les sorties de tous les dispositifs de redressement en série sont de préférence connectées en parallèle et génère la tension regroupée VSORTIEI - [0051] Dans une autre forme de réalisation préférée de l'invention, la tension regroupée VSORTIEL est fournie à un ou à une pluralité de convertisseurs d'étages de puissance 170, dont les sorties peuvent être connectées en parallèle afin de fournir une tension de sortie commune VSORTIE2, de préférence dans la gamme allant de 40Vcontinu à 72Vcontinu- Les convertisseurs d'étages de puissance 170 peuvent, mais pas nécessairement, opérer en redondance n+1 ou n+m. Ils peuvent, mais pas nécessairement inclure des diodes de redondance 180 en série avec une ou avec les deux connexions de sortie.
La tension de sortie VSORTIE2 peut respecter des normes de télécommunication comme ETS 300 132-2 et alimenter directement des applications acceptant des tensions d'alimentation respectant ces normes.
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[0052] Dans une autre forme de réalisation de l'invention, plus convertisseurs d'étages de puissance 170 sont utilisés que strictement nécessaires pour fournir l'énergie à l'application, de telle sorte qu'un nombre de convertisseurs d'étages de puissance peut tomber en panne sans affecter la bonne marche de l'appareil.
[0053] Le dispositif 10 fournit dès lors les avantages repris ci-dessous: (1) Isolation fonctionnelle des paires de lignes les unes par rapport aux autres, ce qui le rend conforme aux réglementations et normes de sécurité, en particulier à la nécessité de limiter le courant dans chaque paire de lignes sous une valeur donnée, par exemple 60 mA.
(2) Résilience à un défaut d'une ou plusieurs paires de lignes, tel qu'un court-circuit, la déconnexion non désirée ou une panne d'un convertisseur d'étages de puissance alimentant une ou plusieurs lignes, circonstances dans lesquelles l'appareil peut continuer à fonctionner.
(3) Résilience à un défaut de composant dans une des configurations de pont de redressement, grâce à l'élément de redressement supplémentaire en série 140.
(4) Résilience à une ou plusieurs pannes du convertisseur d'étages de puissance 170, circonstances dans lesquelles l'appareil peut continuer à fonctionner.
(5) Simplicité générale, coûts peu élevés et fiabilité en comparaison avec les solutions utilisant un convertisseur d'étages de puissance par paire de lignes.
(6) Capacité d'utiliser des appareils nécessitant des tensions d'alimentation conformes aux normes de télécommunication.
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(7) Capacité d'utiliser des appareils équipés de leur propre convertisseur d'étages de puissance, même si originellement conçus pour le réseau général.
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Field and device for remote supply by lines Field of the invention The present invention relates to a method and a device for remote supply by lines in telecommunication systems.
STATE OF THE ART [0002] In an ordinary telephone service (POTS plain old telephone service), telephones are supplied remotely by electrical energy drawn from a telephone exchange (CO = central office) and consequently, the electrical power supply of the telephones is independent of the traditional main alternating current electrical power supply of the subscriber's premises. The development of new and sophisticated telephone and data services has led to the appearance on the premises of the subscriber or near new devices such as new communication interfaces which also require a supply of electrical energy. As a result, the demand for electrical energy has increased.
The supply of electrical energy carried by each pair of copper lines is limited due to the security requirements, as described in the telecommunications standard IEC60950-21 on the security requirements for remote power supply and electrical parameters. Therefore,
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Improved means of remote supply of electrical energy to devices located in or near the subscriber's premises are required, while meeting safety regulations and standards.
The document of the state of the art EP-A-1347607 describes a solution requiring on the remote site (for example a street cabinet) a converter of power stages for each pair of lines. This approach leads to an expensive solution because these converters are among the most expensive elements of the system. It also implies that in the event of a converter failure on a specific pair of lines at the remote site, said pair of lines can no longer be used until the converter is replaced.
Likewise, if a pair of lines is opened, the converter attached to it becomes useless.
AIMS OF THE INVENTION The present invention aims to provide an improved method and device for the remote supply of electrical energy to devices located in or near the premises of subscribers overcoming the problems posed by the solutions of the state of the art while meeting safety regulations and standards, as well as limiting system costs.
Summary of the invention [0006] The invention relates to a method for remote supply by lines in a telecommunications network. The process includes the following steps:
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- power supply on each pair of lines among the plurality of pairs of lines adapted to the use in the telecommunications network of direct current
I at an input voltage whose value is in a range from VA to VB, thereby supplying electrical energy via the plurality of pairs of lines.
- grouping of the electrical energy transmitted by the plurality of 'pairs of lines to provide a VSORTIEl voltage suitable for supplying a device.
The method further comprises the following steps: - detection on the pairs of lines, at the place where the energy is injected, of the exceeding of a predetermined threshold by said electric power, and - if necessary, limitation of the electric power provided via each pair of lines among the plurality of pairs of lines.
In one embodiment, VA ¯ 100V CONTINUOUS, VB ¹ 400V CONTINUOUS, and I ¹ 60 mA CONTINUOUS.
In one embodiment, the electric power is limited by independently limiting the voltage applied to each pair of lines and / or the current injected into each pair of lines.
In an advantageous embodiment, the method comprises the steps of detecting on a pair of lines a leakage current towards the earth and thereafter permanently reducing the voltage applied to said pair of lines.
In another embodiment, the method comprises the step of temporarily reducing the voltage of the plurality of pairs of lines when a leakage current is detected so as to identify the
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pair of lines through which said leakage current flows.
In yet another embodiment, when a leakage current is detected in the plurality of line pairs, the pair of lines through which the leakage current flows is identified by temporarily reducing the voltage on each pair of lines.
In one embodiment, the step of grouping the electrical energy supplied by said plurality of pairs of lines in order to supply the supply voltage VSORTIEl is carried out by a plurality of rectifying elements such as diodes to semiconductors, arranged in a plurality of diode bridges in order to make the polarity of the wiring of the plurality of pairs of lines indifferent.
In one embodiment, a plurality of additional straightening elements is used in series with the plurality of bridges of straightening elements, in order to make the system tolerant of a defect in the straightening elements of the bridges.
VSORTIEl supply voltage is typically in a range from about 100V CONTINUOUS to about 400V CONTINUOUS. In one embodiment, the supply voltage VSORTIEl is further converted into an output supply voltage VSORTIE2 by the use of a power stage converter (DC / DC converter). Alternatively, a plurality of DC / DC converters can be used.
In one embodiment, these power stage converters isolate the output supply voltage VSORTIE2 from the group supply voltage VSORTIE1. The supply voltage VSORTIE2 is in a range from about 40VCONTINU to about 72VCONTINU.
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In another embodiment, the VSORTIAL supply voltage is used to directly supply devices such as a converter normally intended to be connected to the electrical power supply network in alternating current (AC), but which also accepts a DC power supply for voltages in the range from VA to VB.
Another aspect of the invention relates to a device for remote supply by lines in a telecommunications network, the device comprising - a plurality of ends of pairs of lines ending a corresponding plurality of pairs of lines suitable for use in a telecommunications network, the pairs of lines being operational for conveying electrical energy supplied by a corresponding plurality of energy sources, - an energy gathering device comprising a plurality of diode bridges operating the regrouping of the electrical energy transmitted via the plurality of pairs of lines to supply the supply voltage
VSORTIEL suitable for supplying a device.
The apparatus is preferably a communication apparatus and each pair of lines of the plurality of pairs of lines preferably includes a twisted pair of telephone lines.
In a specific embodiment, the device further comprises a DC / DC converter. ' In one embodiment, the. device comprises a plurality of DC / DC converters. Each DC / DC converter can include a redundancy diode.
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Advantageously, the device further comprises a plurality of additional diodes in series with a plurality of diode bridges.
Advantageously, the plurality of sources of electrical energy includes a plurality of power stage converters, in which each power stage converter is operationally associated with one of a plurality of corresponding separate controllers, and is operational for convert a direct or alternating voltage into a voltage in the range from VA to VB.
In one embodiment, the plurality of separate power stage converters have complete electrical isolation between the converters.
The device can also include an alarm unit and operational logic for generating an alarm indicating and identifying a pair of lines in open circuit.
The alarm and logic unit can also be operational. To generate an alarm indicating and identifying a pair of lines in overload or in short circuit.
The alarm and logic unit can also be operational to generate an alarm indicating and identifying a pair of lines subjected to a leakage current to the earth exceeding a given threshold.
The alarm and logic unit can also be operational to temporarily reduce the voltage applied to the plurality of pairs of lines so as to identify a pair of lines subjected to a leakage current to the earth exceeding a given threshold. .
The alarm and logic unit can also be operational to temporarily reduce the voltage applied to each pair of lines among the plurality of
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pairs of lines so as to identify the pair of lines subjected to a leakage current towards the earth exceeding a given threshold.
The alarm and logic unit can also be operational to reduce the voltage on the pair of lines among the plurality of pairs of lines where an alarm condition has been detected.
In one embodiment, the device is preferably included in a communication system which further comprises a plurality of pairs of lines and a plurality of energy sources.
Brief description of the figures [0026] FIG. 1 is a representation of a simplified functional diagram of a possible embodiment of a device implementing the method of the invention.
Figs. 2 and 3 are representations of simplified block diagrams of two preferred embodiments of the remote line feed apparatus according to the present invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Other objects and characteristics of the embodiments of the invention will be obvious to those skilled in the art from the following description and from the appended figures.
Telecommunication systems usually include telephone exchanges (CO) and street or underground cabinets. Street or underground cabinets are typically used in the telecommunications system for the grouping and distribution of communication cables which are usually used to carry telephone and telephone services.
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data to a plurality of subscriber devices at subscriber premises at different locations.
In the case where the communication cables are pairs of lines, these pairs of lines can also be used to remotely supply the subscribers' devices, for example from a telephone exchange (CO) of the telecommunications system . The term line pair is used in the description and claims to include twisted line pairs which typically include copper pairs.
A link that is provided between the CO and a subscriber device via a pair of lines is typically called a local loop or subscriber loop. Each local loop allows data, voice and signal communication on the corresponding pair of lines.
Let us now refer to Fig.l, which is a representation of a simplified functional diagram illustrating a preferred implementation of a remote power supply device by lines injecting energy into the pairs of lines. . The apparatus includes circuits arranged to detect whether the electrical power on each pair of copper lines exceeds a predetermined threshold. The circuits shown in Fig. 1 are used in the method of remote line supply in a telecommunications system, as disclosed in the present invention.
The device 1 is preferably located in the telephone exchange (not shown). The supply of electrical energy with alternating current and / or the reserve supply with direct current are usually readily available in the telephone exchange and can be used to supply the device 1.
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The method for the remote supply by lines comprises the following steps: - supply on each pair of lines among the plurality of pairs of lines suitable for the use in the telecommunications network of a direct current I at a input voltage whose value lies in a range from VA to VB, thereby supplying electrical energy via said plurality of pairs of lines, - Grouping at the remote site of the electrical energy transmitted by the plurality of pairs of lines to provide a supply voltage VSORTIEl suitable for supplying a device.
Unlike the solutions of the prior art, the following stages of the process are: - the detection on the pairs of lines, at the place where the electrical energy is injected, of the exceeding of a predetermined threshold by said electrical power , and - if necessary, limiting said electrical power supplied via each pair of lines among said plurality of pairs of lines.
[0034] FIG. 1 shows a circuit arranged to carry out these last steps of the remote line supply method. The device 1 is preferably composed of a plurality of units 5, each unit being preferably, but not necessarily, connected on one side to the same energy source (not shown) and on the other side to a pair of lines 25.
Each unit 5 is preferably made up of a power stage converter 30, a modulator 35, a symmetrical current detector 80, an asymmetrical current detector 90, two reference voltages 60 and 70 and a voltage regulator 50. The
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voltage / current regulator 50 monitors the output voltage which is applied to the pair of lines 25 and compares it to the reference voltages 60 or 70. The result of the comparison is an error signal which feeds the optocoupler 40, which acts on the modulator 35.
Under normal conditions, for example when none of the detectors 80 or 90 reacts, the reference voltage 60 is used and this maintains the output voltage applied to the pair of lines at a value between VA and VB.
When the current passing through the pair of lines 25 increases beyond a given level Imax (for example but not necessarily 60 mA), the symmetrical current detector can react on the voltage / current regulator 50 and decrease the output voltage applied to the pair of lines 25 in order to maintain the current less than or equal to Imax.
When the current flowing through the pair of lines decreases below a given open level or exceeds another ICOURT level, the symmetrical current detector 80 can switch from a first voltage reference 60 to a second voltage reference 70, which decreases the output voltage applied to the pair of lines 25, preferably, but not necessarily below 60Vcontinuous and can generate an alarm 105 via the optocoupler 100 and activate a light-emitting diode indicating the alarm (not shown).
When the voltage applied to the pair of lines 25 decreases below a given level, for example, but not necessarily, VB, the voltage / current regulator 50 can generate an alarm 105 via the optocoupler 100 and can activate a diode light emitting alarm indicator (not shown).
When the leakage current between a pair of lines 25 and the earth increases beyond another level
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I leakage, the asymmetric current detector 90 can switch from a first voltage reference 60 to a second voltage reference 70, which decreases the output voltage applied to the pair of lines 25, preferably, but not necessarily, under 60V contiun, can generate an alarm 105 through the optocoupler 100 and can activate a light-emitting diode indicating the alarm (not shown).
The asymmetric current detector 90 can also temporarily decrease the output voltage applied to the -pair of lines 25 in order to check whether the pair of lines 25 is generating the leak to earth, and in this case only to decrease by permanently the output voltage applied to the pair of lines 25.
The remote line supply process therefore provides the advantages set out below: (1) Limitation of the current in a pair of lines to a value that meets safety regulations and standards.
(2) Detection of the abnormal overload condition of a pair of lines generated for example, but not necessarily, by a short-circuit of the pair of lines, and generation of an alarm identifying this condition.
(3) Detection of an abnormal condition of an abnormally low current in a pair of lines generated for example, but not necessarily, by a disconnection of a pair of lines, and generation of an alarm identifying this condition.
(4) Reduction of the voltage applied to a disconnected pair of lines, which reduces the risk of electric shock to personnel accidentally touching a disconnected pair.
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(5) Detection. an abnormal condition of leakage of a pair of lines to earth, generated for example, but not necessarily, by a person touching an electric wire of the pair of lines, and generation of an alarm identifying this condition.
(6) Reduction of the voltage applied to a pair of lines with an abnormally high leakage current to earth, therefore reducing the risk of electric shock for a person accidentally touching an electric wire of a pair of lines.
Fig.2 and Fig.3 show a remote line supply device 10 which is preferably located near the premises of the subscriber (not shown) or at places near the premises of the subscriber as a street cabinet (not shown) or underground (not shown).
Referring, for example and without limiting the generality of the foregoing, to the device 10 as located in a street cabinet or in an associated device of the subscriber which groups and distributes pairs of lines, the device 10 may preferably be connected to a plurality of pairs of lines (not shown). The plurality of pairs of lines can preferably be used to convey electrical energy in order to supply devices as described below. The electrical energy conveyed on the plurality of pairs of lines can be supplied by a plurality of energy sources which can be located, for example, in the telephone exchange.
Preferably, the plurality of line pairs are conventional line pairs which are suitable for use in a telecommunications network, such as for example pairs of twisted telephone lines.
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Typically, the plurality of pairs of lines is used in the telecommunications network to convey data, voice, signals, electrical energy to power devices or any combination of these elements. The use of a plurality of line pairs for power supply only is generally feasible since the street cabinet or the associated device of the subscriber is generally connected to the telephone exchange by a bundle of line pairs which includes spare line pairs that are not used for data, voice, or signal communication.
These pairs of spare lines typically form the plurality of line pairs mentioned above.
In one embodiment of the invention, more pairs of lines are used than strictly necessary for supplying the device, so that a number of pairs can suffer breakdowns without affecting the smooth running 'of the device.
Let us now refer to Fig. 2. Preferably, the device 10 respectively includes a plurality of ends of pairs of lines 20 terminating the plurality of pairs of lines and a device for grouping the transmitted electrical energy 15. This device for grouping the electrical energy 15 is operational preference for grouping the electrical energy transmitted via the plurality of pairs of lines to supply the supply voltage VSORTIEl suitable for supplying the device 150, for example in accordance with ETS 300 132-2. The electrical energy supplied via each pair of lines among the plurality of pairs of lines responds in this way to the requirements of, for example, the international standard IEC60950-21.
The apparatus may preferably, but not necessarily, be a
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communication which may include a communication interface.
The electrical energy grouping device 15 preferably includes a plurality of rectifying elements 130 arranged in a bridge configuration, and an additional rectifying device in series 140. Each of the plurality of bridges of the devices straightening and each of the additional straightening devices in series is preferably associated with a corresponding line pair end 20, terminating a single pair of lines. Generally, there may be 16 or more rectifying devices 130 in an electrical energy grouping device 15. The outputs of all the series rectifying devices are preferably connected in parallel and generate the grouped voltage VSORTIE1.
In a preferred embodiment of the invention, the grouped voltage VSORTIEl is directly supplied to the device 150 which is itself equipped with a power stage converter 160 designed to operate in the range VA to VB, and is possibly, but not necessarily, originally designed to also operate with an AC voltage supplied by the AC power supply network.
Let us now refer to FIG. 3 which is a simplified representation of another preferred embodiment of the device 10. Preferably, the device 10 includes a plurality of line pair ends 20 respectively terminating a plurality of line pairs and an energy gathering device electric 15. This device for grouping electrical energy 15 is preferably operational for grouping the electrical energy supplied by a plurality of pairs of lines
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for supplying a supply voltage V OUTPUT suitable for supplying the appliance 150. The electrical energy supplied via each pair of lines among the plurality of pairs of lines does not exceed a predefined threshold, such as the threshold defined by international standard IEC60950-21.
The apparatus may preferably, but not necessarily, be a communication apparatus which may include a communication interface.
Exactly as in FIG. 2, the electrical power aggregator 15 preferably includes a plurality of rectifiers 130 arranged in a bridge configuration and may include an additional rectifier in series 140. Each of the rectifier bridges and each of the devices additional straightening in series is preferably associated with one end. of corresponding pair of lines 20 ending a pair of lines.
The outputs of all the rectifying devices in series are preferably connected in parallel and generates the grouped voltage VSORTIEI - In another preferred embodiment of the invention, the grouped voltage VSORTIEL is supplied to one or a plurality of power stage converters 170, the outputs of which can be connected in parallel in order to provide a common output voltage VSORTIE2, preferably in the range going from 40Vcontinuous to 72Vcontinu- necessarily, operate in redundancy n + 1 or n + m. They may, but need not include redundancy diodes 180 in series with one or both of the output connections.
The output voltage VSORTIE2 can comply with telecommunications standards such as ETS 300 132-2 and directly supply applications accepting supply voltages complying with these standards.
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In another embodiment of the invention, more power stage converters 170 are used than strictly necessary to supply energy to the application, so that a number of stage converters of power may fail without affecting the proper functioning of the device.
The device 10 therefore provides the advantages set out below: (1) Functional isolation of the pairs of lines from one another, which makes it compliant with safety regulations and standards, in particular the need to limit the current in each pair of lines below a given value, for example 60 mA.
(2) Resilience to a fault in one or more pairs of lines, such as a short circuit, unwanted disconnection or a failure of a power stage converter supplying one or more lines, circumstances in which the device may continue to operate.
(3) Resilience to a component fault in one of the rectifying bridge configurations, thanks to the additional rectifying element in series 140.
(4) Resilience to one or more failures of the power stage converter 170, circumstances in which the device can continue to operate.
(5) General simplicity, low costs and reliability compared to solutions using a power stage converter per pair of lines.
(6) Ability to use devices requiring supply voltages in accordance with telecommunications standards.
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(7) Ability to use devices fitted with their own power stage converter, even if originally designed for the general network.