CN101895640B - 一种用户接口电路节能的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用户接口电路节能的方法及系统；该方法包括：建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系；检测用户线状态信息，根据所述对应关系确定当前用户线状态对应的馈电电流。本发明通过检测用户线状态信息，根据用户线状态与馈电电流参数的对应关系来设置馈电电流，使之随着用户线状态的变化而合理设置，从而避免产生因恒流馈电电流产生的无用功功耗、因未知外线时产生的设置馈电电流的难题、因需要单独对煤炉用户电路进行单独馈电而造成的器件过多问题；达到节能减排的目的，提高工作电源的利用率。

Description

一种用户接口电路节能的方法及系统
技术领域
本发明涉及通讯设备领域，尤其涉及一种用户接口电路节能的方法及系统。
背景技术
使用了用户接口电路的通讯设备，如PSTN(Public Switched TelephoneNetwork，公共交换电话网络)上运行的交换机、接入网关、IAD(Integrated AccessDevice，综合接入设备)、xPON(x Passive Optical Network，无源光网络)终端和DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)终端等各种和语音相关的设备，因其用户接口电路的工作电压高、电流大、数量多，用电量比较大，是能源消耗的大户，对节能减排意义重大。现有用户接口电路节能降耗的方式有如下三种：
1.使用一组恒压工作电源提供恒流馈电电源。
我国邮电部电话交换设备总技术规范书中要求，在通常情况接口电路向用户馈电的电源电压为-48V，若用户的距离较远时，则可升压馈电；因此该工作电源一般使用-48V或以上的工作电压，通过馈电电路产生一个恒流供电输出，给话机提供工作电流及进行摘挂机直流信令检测。这种设计的电源功耗仅由使用的环路阻抗及话机阻抗决定，设Ptotal为工作电源的总功率，Icon为向外线馈出的恒流电流，则
Ptotal＝Icon×48
然而这种设计不能适应外线环阻的变化，在近距离时，电话机负载消耗功耗比较低，主要的能量都消耗在工作电源内部，用户接口电路芯片温度很高，电路稳定性降低；在远距离时，功耗主要消耗在外部环阻上，无论哪种方式，大部分能源都被白白消耗。
2.使用高低两组工作电压。
这是一种考虑环阻影响的折中方案，合理设置长距离应用场景的馈电电压VBAT，对于近距离工作场景使用较低馈电电压VBATL；考虑振铃电压幅度的要求，设置VBAT电压至少为-60V以上，VBATL为-24V以上。由于外线阻抗的变化对应着双绞线上压差的变化，因此根据双绞线上的压差变化，和设定的电压门限比较，动态切换选择使用的工作电压，使工作电压更接近外线环路电压，降低工作电源内部的损耗。
然而，这种设计在应用场景外线复杂或未知的情况下，馈电电压设置是个难题，过高则不能有效降低功耗，过低则支持外线距离太近，过早切换将造成功耗剧增。
3.跟踪馈电电压方式。
这种方式真正拟合外线环阻的变化，用户电路的馈电电压跟随双绞线的压差而实时变化，大多数功耗都消耗在外部线路及话机供电上，进一步降低工作电源上的损耗。馈电电路采用DC-DC升压电路，馈电电压随着外线电压变化，比外线压差高几伏，不但在不同的双绞线长度时可以调整馈电电压，在用户电路状态发生变化时，如摘机通话、振铃时都可以对馈电电压进行跟随。
Ptotal＝(Icon×Rloop+6)×Icon
然而，各个用户电路可能同时出现摘机、挂机或振铃的操作，因此这种方案每路用户电路需要单独馈电，馈电电源独立控制，分离器件多，对生产及可靠性要求高。
现有这三种方式均具有局限性，如何能克服其局限性以达到降低用户接口电路功耗对节能减排意义重大，同时也是运营商降低其庞大的电费开支、提高利润率的一个关键因素。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种用户接口电路节能的方法与系统，能够通过合理设置馈电电流达到降低用户接口电路的工作功耗，达到节能减排的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用户接口电路节能的方法，包括：建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系；检测用户线状态信息，根据所述对应关系确定当前用户线状态对应的馈电电流。
所述对应关系为馈电电流分级表，所述馈电电流分级表使用话机的数目作为入口参数。
所述检测用户线状态信息，根据所述对应关系确定当前用户线状态对应的馈电电流这一步骤具体包括：若所述用户线状态信息为话机摘机事件，根据所述馈电电流分级表进行馈电电流配置；若所述用户线状态信息为话机挂机事件，将馈电电流配置为馈电电流的初始值。
所述根据所述馈电电流分级表进行馈电电流配置这一步骤具体包括：检测话机数目，根据检测结果及所述馈电电流分级表配置馈电电流。
所述检测话机数目这一步骤具体包括：根据话机的直流电阻计算出一部话机环阻基准值；若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值的差值为第一差值，则外线有两部话机摘机；若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值差值小于第二差值，则外线有大于或等于三部的话机摘机。
所述根据话机的直流电阻计算出一部话机环阻基准值这一步骤具体包括：设备第一次上电后的摘机默认为使用一部话机，其测试环阻值作为初始环阻基准值，进行预设次数的测试环阻值后取其中最大的环阻值定为一部话机环阻基准值。
所述检测用户线状态信息这一步骤具体包括：设定定时时长，启动定时器，定时检测用户线状态信息。
所述建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系这一步骤之前还包括：通过设备上电生成用户接口电路所需的工作电压。
所述工作电压包括：用户线的馈电电压和控制电路的低压电压；所述用户线的馈电电压提供支持话机挂机时信号传输的电压以及支持话机摘机时信号传输的电压；所述控制电路的低压电压为主处理器及用户接口电路芯片提供电压。
相应地，本发明还提供一种用户接口电路节能的系统，包括：关系建立模块，建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系；电流设置模块，用于检测用户线状态信息，根据所述对应关系确定当前用户线状态对应的馈电电流。
本发明的有益效果是：通过检测用户线状态信息，根据用户线状态与馈电电流参数的对应关系来设置馈电电流，使之随着用户线状态的变化而合理设置，从而避免产生因恒流馈电电流产生的无用功功耗、因未知外线时产生的设置馈电电流的难题、因需要单独对煤炉用户电路进行单独馈电而造成的器件过多问题；达到节能减排的目的，提高工作电源的利用率。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是本发明方法一种实施例的流程示意图；
图3是本发明与现有技术的功率对比曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
针对用户接口电路的高能耗的现状，本发明分析用户接口电路的功耗组成得知，用户接口电路产生功耗主要由四个部分组成：
Ptotal＝Pcontrol+Psource+Ploop+Pphone
其中：Pcontrol表示芯片内部控制部分功耗，Psource表示芯片内部或外部的馈电电源的内阻消耗，Ploop表示外部环阻功耗，Pphone表示话机消耗。在这四个部分中，芯片控制部分采用低压数字电路工艺，功耗由芯片的制作工艺决定，随着工艺水平的提高，芯片工艺的改进已经到达了一个平台，难以进一步提高；馈电电源的功耗是由电源内阻和输出电流决定，降低内阻及降低输出电流都可以降低内部功耗，降低内阻需要芯片改进内部的电路设计，周期长、难度高；外部环阻功率和电流值平方及环阻阻值成正比，当外部线路比较长时，环阻上消耗的功耗惊人，远超过了供给话机的工作功耗，这部分功属于无用功，白白在线路上以热能形式消耗掉了；话机上的获取的功耗主要用作内部电路正常工作使用，功耗取决于话机内部的芯片方案及并机数目。
基于上述分析，本发明的思路是：用户接口电路的省电关键在于环路电流的合理设置，环路电流流经电话机及双绞线，其中，双绞线上的电流损耗为无用功，但无法彻底消除，只能降低；电话机上的电流有两个用途，一个是提供电话机的供电需求，一个是作为用户接口直流信令的检测信号。
表1示出用户接口电路芯片对摘挂机电流检测门限的典型要求，如表1所示，目前电话机的典型工作电流在10mA以下，折算到用户接口的馈电电源上，供出5mA以下的电流即可支持电话机正常工作；用户电路内部的摘挂机检测电流一般设为范围为8～15mA，典型值为10mA；用户外线的绝缘阻抗很大，至少在20k欧姆以上，因此长距离线路引入的漏电流对直流信令检测的影响可以忽略不计，馈电电流设置为12mA以上是可行的。考虑到多部话机并机的情况，根据检测到的摘机话机数目，本发明将馈电电流设置为四档，如：一部话机12mA，二部话机17mA，三部话机22mA，四部话机27mA。实际应用中，家庭内部虽然并机的情况很多，但同时大于3部以上话机摘机的情况还是比较少见的，所以用户接口电路大多数时间工作在一部话机12mA的参数设置下，从而可以极大地降低用户电路工作电源的损耗。
表1用户接口电路芯片对摘挂机电流检测门限的典型要求
如图1所示，本发明方法的技术方案包括如下步骤S101～S103：
步骤S101、通过设备上电生成用户接口电路所需的工作电压；
本发明通过设备的直流供电，如+12V输入电源，生成用户电路所需的工作电压，该工作电压包括：用户线的馈电电压和控制电路的低压电压。其中，用户线的馈电电压功能包括：话机挂机时，馈出较高的挂机电压，以支持挂机信号传输；话机摘机时，外线使用略低于馈电电压的工作电压，传送交流语音信号，向话机提供恒流供电。控制电路的低压电压功能包括：提供主处理器及用户接口电路芯片的工作电压，上电后通过主控制器对芯片复位、时钟同步、参数初始化设置，为后续用户接口电路芯片和主处理器通讯、状态监控及接续管理做好准备。
步骤S102、根据工作电压设置馈电电流的初始值，并建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系，本发明将该对应关系配置为表，并称之为“馈电电流分级表”；
在芯片初始化后，首先建立馈电电流分级表，使用话机的数目作为分级表的入口参数，不同话机数目对应着需要供给对应话机数目的馈电电流参数。后续可以通过查询该表得知外线话机的使用情况。
步骤S103、检测用户线状态信息，并根据用户线状态信息及馈电电流分级表设置馈电电流。
在本步骤需对用户线状态进行检测，检测到摘机事件发生后，进行话机数目检测，根据检测结果切换馈电电流的大小，若检测到话机数目为一部，则无需切换，直接进行接续处理，进入通话状态；当外线话机挂机后，恢复馈电电流的初始值，即支持一部话机的馈电电流设置，为下一次呼叫处理做好准备，若不恢复初始值设置，则会保留上一次呼叫的馈电电流设置，可能会造成不必要的浪费，因此，恢复初始值是必要的。
检测话机数目的关键，在于用户接口电路芯片需要对外线环阻进行测试。由于话机都是采用并机工作方式，线路上每多摘一部话机，对应的外线环阻就会降低一定数值。根据国家有关标准规定，普通话机的直流电阻不大于350欧姆，免提话机不大于450欧姆，IC卡和投币话机不大于500欧姆；因此，可以根据话机的直流电阻计算出环阻的变化区间。若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值的差值为第一差值，则外线有两部话机摘机；若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值差值小于第二差值，则外线有大于或等于三部的话机摘机。具体是首先测试若干次(如3次)摘机后的环阻值后，取最大值定为一部话机环阻基准值，由此推算其他情况：
a)和一部话机环阻基准值差值为第一差值(即150～300欧姆)的情况，为外线有两部话机摘机使用；
b)和一部话机环阻基准值差值为小于第二差值(即150欧姆)的情况，为外线有三部以上的话机在使用。
本发明中将设备第一次上电后的摘机默认为使用一部话机，其测试环阻值作为初始环阻基准值，后续根据测试的环阻值，取其中较大的数值更新基准值，测试若干次后确定正式的基准值。
确定出话机的数目后通过查询馈电电流分级表获得所需供给话机的馈电电流参数，进行馈电电流设置。
本发明方法的用户线状态使用定时查询方式进行检测，对系统定时器初始化参数，设定定时时长，启动定时器，等待触发中断；用户线状态检测及消息处理完成后，重新启动定时器，进入下一个定时循环。
下面通过具体应用的一个实例对本发明方法的技术方案进行详细说明。
如图2所示，包括以下处理步骤：
步骤S201：系统上电后初始化芯片及参数配置，具体操作是，通过管理控制接口对用户接口电路芯片进行数字接口环境设置、交直流特性参数配置及馈电电源特性参数配置；
步骤S202：芯片正确初始化后，此时馈电电源输出设定的馈电电压，在双绞线上出现比馈电电压绝对值稍低几伏的外线电压，提供挂机传输信号所需的摆幅空间；
步骤S203：设置馈电电流的初始值，一般设为馈电电流分级中的最低值，该步骤在上电和挂机事件发生时执行，保证芯片在挂机状态恢复馈电电流的初始值，降低馈电电源功耗；
步骤S204：判断用户线状态信息，是否发生摘挂机事件，若为挂机事件，则执行S203步骤；若为摘机事件，则执行S205步骤，进一步判断摘机通话的话机数目；
步骤S205：首先测试当前环阻值，同一部话机环阻基准值比较，以确认摘机话机数目n，如前述，环阻基准值在设备上电后若干个摘机事件后获得。若n＝1，则无需进行馈电电流的分级设置，直接执行S207步骤；若n＞1，执行S206步骤；
步骤S206：根据话机数目n去查馈电电流分级表，获得所需供给话机的馈电电流参数，进行馈电电流设置，然后执行S207步骤；
步骤S207：当用户线状态发生变化时，向上层上报用户线状态信息，对接收的上层消息进行分析，执行消息中涉及用户接口电路控制部分的内容，进行话路控制及接续处理；此外，还需要进行定时器的初始化，按设定的定时时间计算获得定时器的数值；
步骤S208：启动定时器，若定时中断无效，则继续等待，定时中断触发后，跳转到S204，重新开始下一个循环。
将本发明这种合理设置馈电电流的方法分别结合前述现有用户接口电路节能降耗的三种方式对用户接口电路进行节能，其功耗数据绘制为馈电电源功耗与环路负载对比图，如图3所示，其中P0为现有的-48V单一工作电源供电方式，P1为两组工作电源供电方式，P2为跟踪馈电电源方式，P03、P13、P23分别对应着在P0、P1、P2的基础上采用本发明方法后的功耗曲线。从功耗曲线上可以看出，现有三种供电方式在采用本发明这种合理设置馈电电流方法后，都可以降低用户接口电路的工作功耗，避免产生现有技术方式(1)因恒流馈电电流产生的无用功功耗，避免产生现有技术方式(2)因未知外线时产生的设置馈电电流的难题，避免产生现有技术方式(3)因需要单独对煤炉用户电路进行单独馈电而造成的器件过多问题；达到节能减排的目的，提高工作电源的利用率。特别低，在跟踪馈电电源方式结合本方法使用后的节能效果尤其显著，若用在多路用户接口电路的设备中，其节省的能源将得到成倍的放大。
本发明还提供一种用户接口电路节能的系统，包括：关系建立模块，建立用户线状态与馈电电流参数的对应关系；电流设置模块，用于检测用户线状态信息，根据所述对应关系确定当前用户线状态对应的馈电电流。各模块之间的具体处理与计算参见前述方法实施例，此处不再赘述。
从上述可见，为了克服现有技术中降低用户电路功耗的局限性，本发明从馈电电流参数的合理设置出发，考虑了现有的集成电路的工艺水平及现场使用场景，扩展了降低用户电路功耗的思路，提出了合理设置馈电电流以避免用户电路功耗无谓损耗的方法，其通用性强、操作性强、效率高，在具备用户接口电路的局端设备、用户设备和接入设备中，采用本发明方法均可降低设备运行功耗，节能减排，提高工作电源的利用率。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用户接口电路节能的方法，其特征在于，包括：
通过设备上电生成用户接口电路所需的工作电压；所述工作电压包括：用户线的馈电电压和控制电路的低压电压；所述用户线的馈电电压提供支持话机挂机时信号传输的电压以及支持话机摘机时信号传输的电压；所述控制电路的低压电压为主处理器及用户接口电路芯片提供电压；
建立话机摘机数目与馈电电流参数的对应关系；
检测用户摘挂机事件，如果为摘机事件，检测话机摘机数目，根据所述对应关系进行馈电电流的配置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对应关系为馈电电流分级表，所述馈电电流分级表使用话机摘机数目作为入口参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当检测到的摘挂机事件为挂机事件时，将馈电电流配置为馈电电流的初始值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测话机摘机数目这一步骤具体包括：根据话机的直流电阻计算出一部话机环阻基准值；若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值的差值为第一差值，则外线有两部话机摘机，所述第一差值为一部话机环阻基准值与两部并联话机的外线环阻值的差值；若外线环阻值和所述一部话机环阻基准值差值大于第二差值，则外线有大于或等于三部的话机摘机，所述第二差值为一部话机环阻基准值与三部并联话机的外线环阻值的差值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据话机的直流电阻计算出一部话机环阻基准值这一步骤具体包括：设备第一次上电后的摘机默认为使用一部话机，其测试环阻值作为初始环阻基准值，进行预设次数的测试环阻值后取其中最大的环阻值定为一部话机环阻基准值。
6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述检测用户摘挂机事件这一步骤具体包括：设定定时时长，启动定时器，定时检测用户摘挂机事件。
7.一种用户接口电路节能的系统，其特征在于，包括：
关系建立模块，建立话机摘机数目与馈电电流参数的对应关系，所述关系建立模块建立话机摘机数目与馈电电流参数的对应关系是在通过设备上电生成用户接口电路所需的工作电压之后进行的；所述工作电压包括：用户线的馈电电压和控制电路的低压电压；所述用户线的馈电电压提供支持话机挂机时信号传输的电压以及支持话机摘机时信号传输的电压；所述控制电路的低压电压为主处理器及用户接口电路芯片提供电压；
电流设置模块，用于检测用户摘挂机事件，如果为摘机事件，检测话机摘机数目，根据所述对应关系进行馈电电流的配置。
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