CN102859909B - 用于用户供电的网元的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在此披露了一种用于向光纤广域网的网元供电的系统。当在来自中心局(CO)的光纤与来自用户终端的双绞线、同轴电缆或以太网电缆传输线之间使用网元来转换光到电(O-E)和电到光(E-O)信号从而在中心局与用户终端之间传送通信数据时，提供了一些与通过该用户终端或用户驻地远程供电装置向网元或降点进行本地供电有关的技术。使用本发明可以获得某些优势和/或益处，例如无需安装额外的仪表或缴纳仪表接线费，并且不需要单独的电力网。

Description

用于用户供电的网元的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请根据37 C.F.R.§1.53(b)(2)作为部分接续申请申请，本申请根据35U.S.C.§120要求由相同发明人于2010年2月28日提交的名称为“用于用户供电的网元的系统和方法(System and Method For A Subscriber-Powered NetworkElement)”的第12/714,543号待决专利申请的权益，该中请根据37 C.F.R.§1.53(b)(2)要求由相同发明人于2007年7月17日提交的名称为“用于用户供电的网元的系统和方法(System and Method For A Subscriber-Powered NetworkElement)”的第11/764,228号待决专利申请的权益，该申请根据37 C.F.R.§1.53(b)(2)要求由相同发明人于2006年3月1日提交、现已废弃的第11/369,512号专利申请的权益，该申请根据35 U.S.C.119(e)要求于2005年3月1日提交、现已到期、并且以全文引用方式并入本文中的第60/657,511号美国临时专利申请的权益。
技术领域
本发明大体涉及光纤通信网络，更具体地讲，涉及光接入网络、广域网、宽带通信或电信系统的供电结构。
背景技术
由于发射和接收日益增多的信息的客户或用户需求逐渐增大，促使电信和宽带电缆通信公司升级自己的广域网(WAN)或宽带接入通信网络基础结构。为了以较高速率提供更多视频、音频和电话形式的信息，需要进行较高带宽通信网络升级或新部署。双绞线电缆，例如用于普通老式电话服务中的双绞线电缆，不支持长距离上的高带宽；尽管同轴电缆，例如用于电缆电视服务中的同轴电缆，性能更佳，但也具有到达和带宽限制。光纤可提供几乎不受限的带宽，从而实现宽带和多媒体服务。
现代电话广域网接入基础结构，例如环状网络中的光纤(FITL)，使用光纤和双绞线的组合来发送数据通信到用户以及从用户接收数据通信。而现代电缆广域网接入基础结构，例如混合光纤同轴网络(HFC)，使用光纤和同轴电缆的组合来发送数据通信到用户以及从用户接收数据通信。通常，用户在电信网络的大约最后一英里内由双绞线提供服务，或在电缆网络的大约最后两到三英里内由同轴电缆提供服务。为了在用户位置处获得较大带宽速率，光纤网络必须更接近用户，以使铜阻电压降(例如，双绞线或同轴电缆)的距离足够短，且将能够支持增大的数据传送速率。
将光纤电缆置于用户位置的短距离内的一个主要问题是对铜阻电压降点维持大量光纤的额外负担。这些降点(drop site)是在电信网络中称作光网络单元(ONU)或光网络终端(ONT)的网元以及在混合光纤电缆网络中的光节点(或简称为节点)，并且通常用于在光纤的光域与绞合对或同轴电缆的电域之间转换信息。
服务提供商或他们的分支机构(例如，宽带接入服务提供商、应用服务提供商、互联网服务提供商、管理服务提供商、主管理服务提供商、管理互联网服务提供商、电信服务提供商、校园服务提供商、电缆服务提供商)提供和维护这些降点的重要部分是提供所需的电力。光纤本身不能携载电力以向这些降点供电。这就产生了设计、分布以及部署电力以满足降点能量需要的挑战。此外，如果对降点的主电力供应失败，则必须还提供备用电力，且该备用电力具有能够在数小时或者甚至数天内满足网络的性能和可靠性要求的足够备用供电量。这通常是普通老式电话服务网络中所需的生命线电话服务的情况。生命线电话意指用户电话必须在AC供电中断或用户驻地断电期间保持能量供应并且运行。
降点通常由服务提供商或分支机构的分散铜设备或位于降点群集附近的电力节点集中供电，或者由附近的商业或公用事业电源局部供电，或者通过太阳能光伏能量供电。
在集中供电的情况下，电力通常从中心局(CO)经由新的或现有铜设备提供。电力也可以在单独的双绞线或同轴电缆上提供，该双绞线或共轴电缆粘结到光纤电缆束外部、编织在光纤电缆束内，或者在从中心局安装光纤期间与光纤分开部署。但是，集中化电力是一种策略，它需要部署与信息网分开的单独电力网。由于中心局或头端到远程降点之间的距离逐渐增大，电力网上所需的电压也逐渐增大以馈送降点能量需要。电压增大将引起工艺安全问题。或者，电力网可随位于降点集群附近的电力节点扩大，但额外的金属外壳将增加对因闪电和电力线感应而引起的电涌的敏感性。此外，存在向电力网供应电力的24小时每天的成本，以及电力网本身的定期维护和支持，包括定期为生命线服务更换电池，这些电池通常位于CO或头端处。
在局部供电降点的情况下，电力源自降点附近，且备用电力通过降点处的电池提供。这种结构的主要能源是直接从电力公用事业的设备中抽出的商业AC电力。电源置于可与降点位于同一位置的小型环境硬化外壳中；但是，电池通常与降点在相同外壳中。这样产生了大量的电池点和电力接入点。通常，这种类型系统的成本高昂，主要是由于将降点连接到商业电源的成本。区域性电力公用事业公司可能坚持使用计量连接到他们的电网，因而产生一次性ac电表安装以及需要收取接线费。此外，无论使用与否，都可能收取最低每月仪表费用。这就在降点的每月能量消耗远远低于最低费用时产生严重的问题。
在用太阳能来局部地为通信网络基础结构供电的情况下，这种策略可最小化集中和局部供电的一些缺点，例如易受闪电损坏以及有限的电池储备，从而让光纤成为专用分配设备。太阳能电池板和大型电池共同位于降点处，在不连接到任何电网的情况下连续地向降点供电。但是，它的使用仅限于直接接受太阳光的地区，因为太阳能电池板的输出随入射太阳能的减少而减少。因此，该策略无法在每个地方使用。此外，太阳能需要安装大容量(Wh)的电池。
因此，需要对将接入光纤置于用户驻地或客户位置的短距离内的光纤通信网元进行供电。供电策略或光纤广域网的结构必须能够以成本有效和可维护的方式支持并操作大量降点或网元。
发明内容
根据本发明，提供一种技术，涉及由用户终端、适配器、路由器、服务器、网关或客户驻地设备(CPE)对广域接入网络的网元或降点进行本地供电，其将可得自用户主电源(例如，AC电力)的电力信号或电力与电气数据通信作为组合式电气WAN信号组合到相同通信媒体上，该通信媒体将网元或降点与用户终端、适配器、路由器、服务器、网关或CPE相连。某些优势和/或益处可使用本发明的实施方案来获得。例如，本发明的实施方案具有无需额外安装仪表或缴纳仪表接线费的优势。此外，本发明的实施方案具有减小劳工安装时间和成本，并且实现用户自行安装的优势。此外，本发明的实施方案不会形成单独的电力网。信息网和电力网是相同的网络，因为它们共享相同的传输线(例如，绞合铜线对或双绞线、同轴电缆或以太网电缆)，因此通信网络能够以成本有效和可维护的方式供电。
通常，一方面，本发明的实施方案包括一种向光纤广域网的网元供电的系统，该光纤广域网例如环状网络中的光纤，其在中心局(CO)与用户终端或客户驻地设备之间传输通信数据。除了其他功能以外，具有至少一个光端口和至少一个电气端口的该网元，例如降点，用于在来自中心局的光纤与通向用户终端的双绞线之间转换携载信息的光到电(O-E)和电到光(E-O)信号。用户终端或远程用户装置还包括：DC电源；通信装置，例如高速客户端调制解调器；以及电气耦合装置，例如，用户线接口电路(SLIC)装置，其包括用于将客户端调制解调器的通信和DC电源的DC电力输出耦合到相同物理通信媒体上的装置。网元还包括：通信装置，例如高速CO调制解调器；DC到DC功率变换器；以及电气耦合装置，例如数据存取安排(DAA)装置，其包括的装置用于耦合CO调制解调器的电通信，并且将DC电力从用户终端递送到网元的DC到DC电力供应转换器。在用户终端与网元之间电通信的双绞线用作将DC电力传送到网元并进行调制解调器通信的媒体。这样，网元经由双绞线电缆由用户驻地供电，且调制解调器经由相同双绞线电缆进行通信。
本发明的实施方案的各方面可包括一个或多个以下特征。光纤广域网是环状网络中的光纤，例如，光纤到路边(FTTC)网络、光纤到驻地(FTTP)网络、光纤到节点(FTTN)网络、光纤到底层(FTTB)网络、光纤到基地台网络或它们的某些组合。此外，环状网络中的光纤可以是点到点网络或点到多点网络，例如无源光网络(PON)。例如，环状网络中的光纤可以是点到点光纤到路边网络(FTTC-P2P)，或无源光纤到路边网络(FTTC-PON)实施形式。根据本发明的实施方案，通信装置或调制解调器可以是数字用户线(xDSL)类型的调制解调器，例如非对称数字用户线(ADSL)调制解调器，甚高比特率数字用户线(VDSL)调制解调器，或甚高比特率数字用户线2(VDSL2)调制解调器。这些通信装置或调制解调器还可以是电力线，也称为电力线通信或电力线载波(PLC)调制解调器。此外，这些通信装置或调制解调器可以是ITU-T G.hn调制解调器。SLIC和DAA装置等电气耦合装置可包括耦合电容器、耦合变压器、阻塞电感器，或者执行电感耦合。此外，SLIC和DAA装置可包括用于低通滤波、带通滤波，和/或高通滤波的元件。SLIC装置将针对无防护人类接触的可能，将所传输DC电力的电流限制到无危险水平。双绞线是双绞线线，例如22、24或26规格的双绞线，但还可以是3类电缆的单对，或者5类电缆的单对。由用户供电的网元可以是光网络单元(ONU)或光网络终端(ONT)。用户终端、客户驻地设备或远程用户装置还可包括一个或多个以下用于远程用户使用的特征：以太网局域网(LAN)、WiFi网络、IP承载语音(VoIP)服务、IPTV服务、交互式宽带通信服务或它们的组合。用户终端、客户驻地设备或远程用户装置还可提供普通老式电话服务(POTS)或电话转接器(ATA)功能，并且包括在用户主电源丢失时使用的备用电池，以提供生命线支持。电池可由用户、客户或用户进行更换。该电池还可位于网元处。用户或客户驻地处的DC电源可以是DC到DC电源，或AC到DC电源，并且电力可通过DC到DC或AC到DC电源得自用户主电源。
通常，另一方面，本发明的实施方案包括一种向光纤广域网的网元供电的系统，该光纤广域网例如光纤到驻地(FTTP)网络，其实现CO与用户或客户之间的宽带通信。ONU或ONT等通常处于高电平的网元用于将从CO到该网元的光纤的光域的信息转换成双绞线或在网元与用户终端或客户驻地设备之间延伸的线上的电信号。该ONU或ONT位于用户或客户驻地处，尤其是边界或网络接口装置(NID)的点处。或者，当本地规范允许时，该ONT可以位于用户或客户驻地内(即，在NID的用户侧)。尽管未显示在本发明的以下实施方案中，可存在和隐含ONT在用户驻地内的替代实施方案。用户终端或远程用户装置还包括以太网供电(PoE)供电设备(PSE)等电气耦合装置以及以太网PHY装置等通信装置。该PSE连接到两个或四个线对，例如5类电缆中的线对，进而在NID处连接到ONU或ONT。ONU或ONT还包括电气耦合装置，例如PoE受电装置(PD)，该装置从PSE接收电力并向ONU或ONT供电。此外，该ONU或ONT包括第二通信装置，例如，以太网PHY装置，用于实现用户终端或远程用户装置与NID处的OUN或ONT之间的以太网通信。这样，网元从用户或客户驻地通过以太网供电而获取电力，并且能够经由相同线对与用户终端通信。用户终端、客户驻地设备或远程用户装置还可包括一个或多个以下用于远程用户使用的特征：以太网局域网(LAN)、WiFi网络、IP承载语音(VoiP)服务、IPTV服务或交互式宽带通信服务，或它们的组合。
通常，一方面，本发明的实施方案包括一种向光纤广域网的第一网元供电的系统，该光纤广域网例如混合光纤同轴网络，其在头端与用户终端或客户驻地设备之间传输通信数据。该第一网元，例如降点，用于在来自头端的光纤与通向用户终端的同轴电缆之间转换光到电(O-E)和电到光(E-O)信号。用户终端或远程用户装置还包括：DC电源；通信装置，例如高速客户端调制解调器或客户端网络装置；以及第一电气耦合装置，其包括用于将客户端调制解调器或客户端网络装置的通信耦合到DC电源的DC电力输出的装置。网元还包括通信装置，例如高速头端调制解调器或接入网络控制器装置，DC到DC功率变换器，以及第二电气耦合装置，该装置包括的装置用于耦合头端调制解调器或网络接入控制装置的通信并且将DC电力递送到DC到DC功率变换器，连接在用户终端与网元之间的同轴电缆用作将DC电力传送到网元并且进行网络通信的媒体。这样，第一网元经由同轴电缆由用户终端供电，并且调制解调器或网络装置经由相同同轴电缆通信。
本发明的实施方案的各方面可包括一个或多个以下特征。根据本发明的实施方案，通信装置或调制解调器可以是电缆数据服务接口规范(DOCSIS)调制解调器。这些通信装置或调制解调器可以是电力线，也称为电力线通信或电力线载波(PLC)调制解调器。这些通信装置或网络装置还可以是家庭网络(HomePNA)、同轴电缆多媒体联盟(MoCA)或ITU-T G.hn功能装置。第一和第二电气耦合装置可包括耦合电容器、耦合变压器、隔离变压器、中心抽头变压器、阻塞电感器、共式扼流圈，或者执行电感耦合。此外，第一和第二电气耦合装置可包括用于低通滤波、带通滤波，和/或高通滤波的元件。第一电气耦合装置将传送到网元的DC电力的电流限制到无危险水平。由用户终端供电的第一网元可能是光节点、网络节点，或仅仅是节点。用户终端、客户驻地设备或远程用户装置还可包括一个或多个以下用于远程用户使用的特征：以太网局域网(LAN)、WiFi网络、IP承载语音(VoiP)服务，或IPTV服务。用户终端、客户驻地设备或远程用户装置还可提供普通老式电话服务(POTS)，并且包括在用户主电力丢失时使用的备用电池，以提供生命线支持。该电池可由用户、客户或用户在用户终端或CPE处或附近更换。该电池还可位于网元处。用户或客户驻地处的DC电源可以是DC到DC电源或AC到DC电源。第二网元，例如抽头，还可含有将一个或多个同轴电缆的电力和通信从其他用户或客户驻地组合到第一网元或节点的装置。第一网元可能通过从单个用户或客户驻地接收的电力供电。
附图说明
图1a是根据本发明实施方案的光纤到路边(FTTC)或光纤到节点(FTTN)点到多点无源光网络(PON)的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线、由用户的客户驻地设备(CPE)或用户终端(ST)供电的ONU网元。
图1b是根据本发明实施方案的光纤到路边(FTTC)或光纤到节点(FTTN)点到多点无源光网络(PON)的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线、由用户终端或CPE供电的ONU网元。
图2是用于通过双绞线电缆向网元供电的本发明实施方案的方法的流程图图示。
图3是根据本发明实施方案的FTTC或FTTN点到多点(PtP)广域光网络的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线线、由用户的CPE或ST供电的ONU网元。
图4是根据本发明实施方案的FTTC或FTTN点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线、由用户的CPE或ST供电的ONU网元，而CO通过相同双绞线、提供生命线供电。
图5是根据本发明实施方案的光纤到驻地(FTTP)点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线线、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图6是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用单个双绞线、由用户的CPE或ST供电的ONT网元，其中CO使用第二双绞线线、为普通老式电话服务(POTS)提供生命线供电。
图7a是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有经由单个以太网电缆、使用以太网供电(PoE)、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图7b是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有ONT网元以及经由单个以太网电缆、使用以太网供电(PoE)、由另一CPE/ST供电的CPE/ST。
图7c是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有经由单个以太网电缆、使用以太网供电(PoE)、由CPE/ST供电的ONT网元。
图8是用于使用以太网供电(PoE)向网元供电的本发明实施方案的方法的流程图图示。
图9a是根据本发明实施方案的FTTP点到点光网络的方框图图示，该网络具有经由单个以太网电缆、使用以太网供电(PoE)、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图9b是根据本发明实施方案的FTTP点到点光网络的方框图图示，该网络具有经由单个以太网电缆、使用以太网供电(PoE)、由用户的CPE或ST供电的ONU网元。
图10是根据本发明实施方案的FTTC或FTTN点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆、由用户的CPE或ST供电的ONU网元。
图11是用于使用同轴电缆供电向网元供电的本发明实施方案的方法的流程图图示。
图12是根据本发明实施方案的FTTP点到点光网络的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆供电、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图13a是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图13b是根据本发明实施方案的FTTP点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆、由用户的CPE或ST供电的ONT网元。
图14a是根据本发明实施方案的FTTC或FTTN点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆、由用户的CPE或ST供电的ONU网元。
图14b是根据本发明实施方案的FTTC或FTTN点到多点PON的方框图图示，该网络具有使用同轴电缆、由用户的CPE或ST供电的ONU网元。
图15a是用于组合数据通信和电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图15b是鉴于图1a，用于组合数据通信和DC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图15c是鉴于图1a，用于组合数据通信和AC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图16a是用于组合以太网通信和DC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图16b是鉴于图7a，用于组合以太网通信和DC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图17a是用于组合数据通信和DC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图17b是鉴于图10，用于组合数据通信和DC电力的电气耦合装置的示例性电路模型的图示。
图18是描绘多种通信协议的频谱的图表的图示。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的多个实施方案，这些实施方案的实例在附图中图示。虽然将结合这些实施方案来描述本发明，但是将会理解的是，它们并不旨在将本发明限制于这些实施方案。相反，本发明旨在覆盖所有替代方案、修改、和等效物，它们都可包括在如通过随附权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内。此外，在以下本发明的说明中，多个具体细节的目的在于提供本发明的透彻理解。在其他情况下，熟知的方法、过程、部件和电路未详细说明，以免不必要地模糊本发明的各方面。
现在参见图1a，其中类似的参考标号表示若干图和实施方案中的相同或对应部分；并且其中某个部分下的级联方框表示多个此类部分，光纤广域网的电力结构的示例性实施方案被图示为包括根据本发明的用户供电的网元。使用PON的FTTC或FTTN(例如，B-PON ITU-T G.983、G-PON ITU-T G.984、XG-PON ITU-T G.987、E-PON IEEE 802.3ah、10G-EPON IEEE 802.3av、WDM-PON，或RFoG SCTE IPS910)将无源光分配结构(ODF)102的头端处的中心局(CO)100连接到用户驻地104。用户驻地104可以是住宅、多住户单元(MDU)、商业建筑，或基地台。无源ODF 102由多个无源分光器106和连接器(未图示)构成。光线路终端(OLT)108通常位于CO 100处，但可位于远程或外部设备(OSP)箱内，用作网络的中心传输点和总控制装置。OLT 108通过ODF 102与多个光网络单元(ONU)110通信，这些光网络单元110位于FTTC网络112中的相邻终端(也称为基座)中或FTTN网络114中的箱中。
OLT 108通过ODF 102以已知波长的经调制的光信号的形式向ONU 110发射数据和从ONU 110接收数据。经由ODF 102发送的数据的传输模式可以是连续、突发，或者突发和连续模式。传输可以根据时分多路复用(TDM)方案或类似的协议进行。使用的频繁地双向波分多路复用(WDM)，且尽管图1a所示的FTTC/FTTN网络包括使用多个光纤与多个ONU通信的OLT 108，但是此类网络的其他实施形式可以仅使用ONT，或ONU 110和ONT 110的某组合。在某些实施形式中，ONU和ONT是大体类似的。在其他实施形式中，ONU和ONT可以在一个或多个方面不同。如上所述，ONU和ONT是通常处于高电平的降点网元，用于在光纤的光域与双绞线或可能地同轴电缆的电域之间转换信息。
ONT是单个集成电子单元，其终止PON并且呈现本地服务接口给用户或用户。ONU是终止PON，并且可向用户呈现一个或多个聚集接口，例如xDSL或以太网。ONU通常需要单独的用户单元来提供本地用户服务，例如电话、以太网数据或视频。在实践中，ONT与ONU之间的差异通常被忽略，并且一般使用任一术语来指两种设备。尽管在混合光纤同轴网络情况下，ONU/ONT称为节点，但光节点或者甚至抽头取决于光纤网络终止以及同轴电缆网络开始的位置。
再次参见图1a，ONU 110的示例性实施方案由以下功能块构成：PON收发器116；PON客户端传输会聚层(TC层)单元118；CO调制解调器集成和适应层单元120；多个数字用户线(xDSL，即，ADSL、VDSL或VDSL2)CO调制解调器122；多个数字存取安排(DAA)单元124；多个DC到DC功率变换器126；以及电源128。
客户端PON收发器116包括用以转换来自OLT 108的光到电(O/E)信号通信，并且转换电到光(E/O)信号通信，并将它们传输到OLT 108的必要部件。PON收发器116可插入或包括光端口或插座，光端口用作连接到光纤并且执行O/E和E/O转换的站点。网元的某些实施方案可以在不使用光收发器，但具有用于后续安装光收发器的光端口的情况下实施。在用光收发器制成的网元的实施方案中，光端口和光收发器基本上相同。PON收发器116的某些形状因数包括，但不限于，SFF、SFP、SFP+以及XFP。PON收发器116与TC层118电通信。TC层118包括以下功能：将数据捆绑并发送到包或帧中；将数据解除捆绑并接收到包或帧中；通过媒体接入和带宽分配协议来管理网络上的包或帧传输；提供必要的消息传递和端点行为，并且针对可检测错误而进行检查、报告并且可更正。TC层118与PON收发器116，以及可选地1:N集成和CO调制解调器适应层120通信。
1:N集成和CO调制解调器适应层120具有若干功能。经由双绞线传输线的调制解调器通信的带宽速率低于经由光纤的通信。因此，为了有效地使用光纤的较高带宽速率，可以将来自多个调制解调器的通信集中在一起。出于本发明的目的，可将一个到约N个的调制解调器通信集成在一起。在示例性实施方案中，可将约96个调制解调器集成在一起。1:N集成和CO调制解调器适应层120电连接到N个调制解调器。每个调制解调器用于经由唯一双绞线130而实现往返于唯一用户驻地104的通信。此外，在一些实施方案中，多个调制解调器通信可绑定在一起往返于唯一用户驻地，以获得超出单个调制解调器能力的数据速率，这些通信还可以通过1:N集成和CO调制解调器适应层120集成。
xDSL功能调制解调器122等通信装置被选为优选调制解调器类型，但是可以预见到，许多类型的调制解调器可用于经由双绞线线或者甚至同轴电缆传输线而与用户驻地104通信。xDSL功能调制解调器122是中心局(CO)或头端类型的调制解调器。每个调制解调器与DAA 124等电气耦合装置电通信，且DAA 124连接到电气端口或插座(例如，RJ-11)，该电气端口或插座又连接到双绞线130。
DAA 124是强制接口，用以保护连接到电信网络的电子器件免受本地回路干扰的影响，反之亦然。DAA通常可意指许多物件，因为DAA必须执行不同和复杂功能，包括但不限于线路端接、隔离、混合功能、来电显示和铃声检测。DAA还必须提供回路开关，以使DAA倾向于与回路在钩或离钩；检测线路和来电振铃信号的状态，并且包括支持全双工操作。针对传输系统和媒体、数字系统和网络的国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)G系列规范包括关于DAA以及用户线接口电路(SLIC)132的许多文件、建议和规范，尤其是以引用方式并入本文中的ITU-T G.100-109规范。
出于本发明实施方案的目的和需要，电气耦合装置DAA 124是这样的装置：满足随国家或地区而变的本地管理要求；提供ONU 110等网元以及双绞线130传输线等本地回路的保护措施；向和从调制解调器，例如xDSL CO调制解调器122，传递基于AC和/或DC的信号信息，以及将DC电力(DC电流和DC电压)从双绞线130传输线去耦或传递至DC到DC功率变换器126。此外，DAA 124向调制解调器提供隔离保护，以免受到双绞线130上潜在地破坏性高压(例如，起因于雷击或设备故障)的影响。DAA 124装置的设计可以基于变压器、基于光学、基于电容耦合、基于硅/集成电路，或者它们的某组合，以具有大小、成本和性能方面的优点。
如上文所提及或指示，ONU 110可经由双绞线传输线向多个用户驻地104提供宽带服务。位于每个用户驻地104中的是客户驻地设备(CPE)或用户终端(ST)装置134，其连接到双绞线130。双绞线130通过边界点或网络接口边界(NID)136到CPE或ST 134。
CPE/ST 134装置和不可中断电源(UPS)150由用户的住宅或商业电源插座供电，其可得自用户主电源(未图示)。示例性CPE/ST 134由以下功能块构成：DC电源138；xDSL客户端调制解调器140；电气耦合装置，例如用户线接口电路(SLIC)132；一个或多个以太网LAN端口142，其具有合适的媒体接入(MAC)和PHY，用于操作用户的局域网(LAN)；可选地一个或多个互联网协议电视(IPTV)编码译码器和驱动器144；可选地一个或多个IP承载语音(VoIP)编码译码器和驱动器146(包括FXS电路)；以及可选地一个或多个IEEE 802.11x(WiFi)收发器148。
DC电源138可以源自DC到DC电源或AC到DC电源，或可以是DC到DC电源或AC到DC电源的一部分。DC电源138在一个或多个电源轨道中向电气耦合装置SLIC 132提供DC电力(DC电流和DC电压)，该DC电力可源自用户主电源(例如，AC电力)。
通常，SLIC为普通老式电话系统(POTS)线提供必要的信号、定时和控制功能。SLIC和DAA执行具有一些重叠的互补功能。这些装置的必要功能尽管第一眼看去类似，但差异足够大，因而实施这些技术需要不同的技能。例如，当SLIC沿线路发送振铃信号，并且将通常来自电池的线路功率供应到双绞线传输线上，到达线路远端时，SLIC用作线路功率驱动器。另一方面，DAA更类似于接收器，并且使用所供应的线路或回路功率。
出于本发明实施方案的目的和需要，电气耦合装置SLIC 132是这样的装置：满足随国家或地区而变的本地管理要求；提供ONU 110等网元以及CPE/ST104的保护措施；向和从调制解调器，例如xDSL客户端调制解调器140，传递基于AC和/或DC的信息信号；从138等DC电源接受DC电力(DC电流和DC电压)，并且用作线路功率驱动器，以通过WAN端口129并沿着130等双绞线，将所接受的DC电力和信息信号作为组合式电气WAN信号而进行驱动。SLIC 132装置的设计可以基于变压器、基于光学、基于电容耦合、基于硅/集成电路，或者它们的某组合，以具有大小、成本和性能方面的优点。
xDSL客户端调制解调器140等通信装置是xDSL CO调制解调器122的互补调制解调器，且如上文所指示，与SLIC 132电信号通信。借助于与CO 100以及可选的IPTV 144、VoIP 146和WiFi 148部件建立的宽带通信，CPE/ST 134能够提供宽带互联网接入服务、电视订阅或按次付费服务、VoIP服务以及无线LAN服务和能力。
VoIP服务可用作用户的主电话线服务。主线意指电话服务将一直可用，并且甚至可在发生重大停电事件期间可用。根据本发明的实施方案，在用户遭遇停电的情况下，CPE/ST 134将请求电池或不可中断电源150来满足生命线服务要求。
参见图1b，示出了图1a的替代实施方案，其中CPE/ST 135包括SLIC 133和DC电源138。SLIC 133的运作方式类似于SLIC 132，将来自DC电源138、到绞合铜线对130上的DC电力与来自xDSL客户端调制解调器140、经由双绞线131、到用户供电的双绞线130上的电信号通信进行耦合。SLIC 133还将双绞线130上的、来自xDSL CO调制解调器122的电信号通信去耦到双绞线131上。CPE/ST 135允许电调制解调器信号通信在网元的CO调制解调器122与CPE/ST 137客户端调制解调器140之间交换，同时将电力耦合到双绞线130上供网元ONU 110使用。根据本发明的实施方案，在用户遭遇停电的情况下，CPE/ST 137和CPE/ST 135将请求电池或不可中断电源150来满足生命线服务要求。
鉴于图1a参见图2，图示了本发明实施方案的方法的流程图。从用户驻地104处的用户终端134供电给光纤广域网的网元，例如，在图1a中的ONU 110上，需要将DC电力(例如，来自DC电源138)提供或供应到双绞线130上，如方框200所描述。在方框202处，来自客户端调制解调器140等通信装置或调制解调器的电气数据通信与DC电力一起耦合到相同的双绞线130。在方框204处，DC电力和电气数据通信作为组合式电气WAN信号通过WAN端口129穿过双绞线130从用户终端134传输、驱动或发送到网元，例如ONU 110。在方框206处，经驱动的DC电力和电气数据通信经由相同的双绞线130在网元处接受或接收。在方框208处，网元用DAA装置124，将电气数据通信从DC电力中去耦，反之亦然。在方框210处，网元向DC到DC功率变换器126提供DC电力，以进行转换并且在网元的电源128中供网元使用。在上述方法中，电力网和信息网成为或者是相同的网络。假定在用户驻地104处提供或供应以馈送网元的电力需要的DC电力具有递送到网元所需的足够DC电流和DC电压。在本发明的许多实施方案中，这需要DC电流和DC电压具有高电平(例如，-48伏、-24伏)，因而网元必须使用DC转换器来将所递送的DC电力转换成可用电平(例如，5伏、3.3伏)，以根据电源128(例如，3.3伏、1.8伏或0.9伏)的分配供网元的部件子系统使用。
在本发明的替代实施方案中，例如在不使用传统POTS线的情况下提供主电话线服务的实施方案中，可能需要不可中断电源或备用电池150装置，以继续满足生命线电话管理义务。
应了解，根据上述本发明的实施方案的方法，随着活跃用户的数量逐渐增大，ONU 110等网元的电力需要也增加，并且每个活跃用户的DC电力供应量也增大。该方法提供一种解决方案，其以渐进方式通过从每个活跃用户远程供应额外的电力来满足逐渐增加的电力需要。
鉴于图1a参见图3，所示为FTTC或FTTN网络，其中网络的实施形式是点到点(PtP)光纤广域网。ODF 300缺乏无源分裂器，并且图示了终端112和箱114与CO 100之间的一对一直接连接根据针对网络实施形式(例如，以太网)选择的任何具体协议，此类PtP网络可以通过具有光收发器302和数据链路层304等互补部件的点到点千兆位或10千兆位以太网(例如，有源以太网通信网络)来实施。光收发器302可以插入或包括光端口或插座，光端口用作连接到光纤并且执行O/E和E/O转换的站点。网元的某些实施方案可以在不使用光收发器，但具有用于后续安装光收发器的光端口的情况下实施。在用光收发器制成的网元的实施方案中，光端口和光收发器基本上相同。光收发器302的某些形状因数包括，但不限于，SFF、SFP、SFP+以及XFP。此外，某些实施方案可使用双光纤来与CO、头端或OLT通信。图3用于显示，上述的本发明实施方案的方法，如图2所示，是环状网络中的光纤的一种令人缺乏兴趣甚至朴素的设计选择或实施形式。该方法对PtP网络和PON的效果同样好。
鉴于图1a参见图4，图示了根据本发明的替代实施方案，其中主电话线服务400由旧式POTS从CO或远程数字回路载波(DLC)网络402提供服务。传统上，CO或DLC 402是用于旧式POTS线的唯一电源；但在该实施方案中，SLIC 132向双绞线130b、130c和130d传输线提供DC电力。双绞线传输线130a连接到CO或DLC 402，进而连接到网元，例如ONU 404。ONU 404额外地包括通过电气端口或插座(例如，RJ-11)在相同双绞线130b上将POTS服务与电CO调制解调器122通信组合在一起的分裂器406。相对于xDSL调制解调器通信，分裂器406将POTS服务置于更低或更窄频带(称为窄带NB)处，该xDSL调制解调器通信使用较高频率来获得用于数据通信的较大带宽(称为宽带BB)。在该实施方案中，双绞线130b传输线的一部分携载POTS(NB)信号、xDSL调制解调器电通信(BB)以及DC电力(DC电流和DC电压)。双绞线130b的该部分位于ONU 404与用户驻地104的NID 136之间，并通过第二电气端口或插座(例如，RJ-11)将两者连接起来。在NID 136处，另一分裂器408过滤或分离POTS NB信号与xDSL调制解调器电通信BB，从而提供NB信号以连接用户的主电话线服务400并将BB信号提供给SLIC 132。
应了解，在本发明的该实施方案中，不可中断电源(UPS)或备用电池是不需要的。如果用户遭遇停电，则CPE/ST 134将断电，因此宽带通信也将中断。这是可以忍受的，因为停电也将造成电视等受电设备和用户的LAN断电。CPE/ST 134将无法向双绞线提供DC电力。CO或DLC 402定期地监视双绞线传输线上的情况，并且感测该线上的电力损耗可提供必要的DC电力，以继续提供主电话线服务400等POTS服务。
鉴于图1a参见图5，图示了根据本发明的另一替代性实施方案，其中环状网络中的光纤是FTTP或光纤到住宅(FTTH)网络，并且用户供电的网元是NID 136处或附近的ONT 500。ONT 500不支持多个用户驻地，因此集成方法在TC层和CO调制解调器适应装置502中不是必要的，并且只需要单个DAA124、xDSL CO调制解调器122和DC到DC转换器126来执行本发明的实施方案的方法。图5中图示的FTTP和FTTH网络是无源光网络(PON)。如果主电话线将由FTTP或FTTH网络提供，则可能需要用于CPE/ST 134的UPS/备用电池源150，以用于生命线管理义务。
鉴于图5参见图6，图示了根据本发明的又另一替代实施方案，其中FTTP或FTTH不提供主电话服务线。在该实施方案中，由CO或DLC 402提供的POTS服务以无分裂方式并且在与双绞线130分开的双绞线600上穿过NID 136，如上文所描述和指示，该双绞线130将宽带服务提供给用户驻地104，并将用户电力提供给ONT 500。
鉴于图1a参见图7a，图示了根据本发明的替代实施方案，其中所示FTTP或FTTH网络具有用户供电的ONT 700，该用户供电的ONT 700通过以太网供电(PoE)进行供电。所示FTTP或FTTH网络为无源光网络(PON)实施形式。PoE由IEEE 802.af规范(以引用方式并入本文)定义，并且定义了一种在局域网(LAN)中建立以太网电源设备和受电装置终端的方法。该规范涉及经由LAN中的无防护绞合对布线来递送48伏的DC电力。它无需修改即可用于现有LAN电缆线路，包括3类、5类、5e类或6类电缆；水平和插塞式电缆；接插板；插座；以及连接硬件。
包括以太网MAC和PHY 704装置等通信装置的CPE/ST 702与第一以太网供电(PoE)功能装置706电通信。PoE功能装置706在内部包括电气耦合装置，例如根据802.3af标准的供电设备(PSE)装置。PSE电气耦合装置耦合电以太网信号和DC电源138提供的DC电力，该DC电力可得自用户主电源。第一PoE功能装置706通过WAN端口129将电以太网信号以及DC电力作为组合式电气WAN信号经由以太网电缆708传递到ONT 700中的第二PoE功能装置710处的电气端口或插座(例如，RJ-45)。ONT 700在NID 136处或附近。第二PoE功能装置710包括电气耦合装置，例如根据802.3af标准的受电装置(PD)。第二PoE功能装置710能够对来自组合式电气WAN信号，并随后提供给以太网PHY 712等通信装置的电以太网信号去耦，并且对随后提供给ONT 700电源128的DC电力去耦。第二PoE功能装置710可含有DC到DC转换器(未图示)，用于提供ONT 700的适当DC电流和DC电压需要。通信装置以太网PHY 712与TC层和以太网MAC适应装置714电通信，以完成宽带通信流，并且指示ONT 700相对于前述ONT 500的差异。在用户断电期间，CPE/ST 702由UPS/备用电池150供电，以满足生命线供电要求。
参见图7b，所示为图7a的替代实施方案，其中CPE/ST 705包括PoE功能装置706和DC电源138。CPE/ST 705分别经由以太网电缆707和708在CPE/ST703a与ONT 700之间传递电以太网信号，并且通过WAN端口129将来自DC电源138的DC电力作为组合式电气WAN信号耦合到708上。在用户断电期间，CPE/ST 705由UPS/备用电池150供电，以满足生命线供电要求。
参见图7c，所示为图7b的替代实施方案，其中旧式CPE/ST 703b不具有PoE功能。PoE功能装置706将来自以太网MAC和PHY 704、经由以太网电缆709的电以太网信号，以及由DC电源138提供的DC电力，作为组合式电气WAN信号，通过WAN端口129经由以太网电缆708而传递到ONT 700中的第二PoE功能装置710。在用户断电期间，CPE/ST 703b和CPE/ST 705由UPS/备用电池150供电，以满足生命线供电要求。
鉴于图7a参见图8，图示了使用PoE的本发明实施方案的方法的流程图。从用户驻地104处的用户终端702或705供电给FTTP或FTTH网络的网元，例如，图7a中的ONT 700，需要将从DC电源138到PSE 706的DC电力，从用户终端提供或供应到双绞线或以太网电缆708上，如方框800所示。在方框802中，来自以太网MAC和PHY装置704的电以太网通信或信号与DC电力耦合到相同以太网电缆708传输线。在方框804处，DC电力和电以太网信号作为组合式电气WAN信号通过WAN端口129穿过以太网电缆708传输线从用户终端702或705传输、驱动或发送到网元，例如ONT 700。在方框806处，经驱动的DC电力和电以太网信号经由相同的以太网电缆708在网元处接受或接收。在方框808处，网元用第二PoE功能装置710，将电以太网信号从DC电力中去耦，反之亦然。在方框810处，网元执行DC到DC电力转换，以供网元使用。
鉴于图7a参见图9a和图9b，所示为FTTP或FTTH网络，其中网络的实施形式是点到点(PtP)光纤广域网。ODF 300缺乏无源分裂器，并且图示了终端112、箱114、NID 136与CO 100之间的一对一直接连接。根据针对网络实施形式(例如，有源以太网)选择的任何具体协议，此类PtP网络可以通过具有光收发器302和数据链路层304等互补部件的点到点千兆位或10千兆位以太网(例如，有源以太网通信网络)来实施。光收发器302可插入或包括光端口或插座，光端口用作连接到光纤并且执行O/E和E/O转换的站点。网元的某些实施方案可以在不使用光收发器，但具有用于后续安装光收发器的光端口的情况下实施。在用光收发器制成的网元的实施方案中，光端口和光收发器基本上相同。光收发器302的某些形状因数包括，但不限于，SFF、SFP、SFP+以及XFP。此外，某些实施方案可使用双光纤来与CO、头端或OLT通信。图9a和图9b用于显示，上述的本发明的PoE示例性实施方案，如图8所示，是环状网络中的光纤的一种令人缺乏兴趣甚至朴素的设计选择或实施形式。该方法对PtP网络和PON的效果同样好。
鉴于图1a参见图10，图示了根据本发明的替代实施方案，其中所示FTTC或FTTN网络具有用户供电的ONU 1000，该用户供电的ONU 1000使用同轴电缆多媒体联盟(MoCA)装置1004/1012等通信装置经由同轴电缆1008传输线与用户终端或CPE 1010通信。所示FTTC或FTTN网络为无源光网络(PON)实施形式。MoCA是行业驱动的规范，用于通过住宅中现有或新的同轴电缆递送联网、高速数据、数字视频以及娱乐服务。
包括MoCA网络客户端1012等通信装置的CPE/ST 1010，与第一偏压T型装置1005等电气耦合装置电通信。偏压T型装置是在无论何时DC电源连接到同轴电缆时使用的同轴部件。偏压T型装置不影响经由电缆的AC或射频传输。第一偏压T型装置1005通过WAN端口129将来自MoCA网络客户端1012的MoCA电气通信信号与来自DC电源138的DC电力耦合成组合式电气WAN信号，并通过电气端口(例如，F型或N型连接器)经由同轴电缆1008传输到网元ONU 1000中的另一电气耦合装置，例如第二偏压T型装置1006，ONU 1000位于远离NID 136处，且可为多个用户服务。第二偏压T型装置1006能够将提供给MoCA接入网络控制器装置1004等第二通信装置的MoCA电气通信信号去耦，并且在同轴电缆1008上将DC电力从组合式电气WAN信号中去耦到ONU 1000 DC到DC转换器126。提供适当的DC电流和DC电压调整并且提供给电源128的DC到DC转换器126，将多种电压电源轨道(例如，3.3伏、1.8伏或0.9伏)分配给ONU 1000的子系统装置。MoCA接入网络控制器装置1004与具有MoCA适应层装置1002的1:N集成进行电通信，该集成在CO与用户之间集成或多路复用宽带通信和服务流。在用户断电期间，CPE/ST 1010由UPS/备用电池150供电，以满足生命线供电要求。这样，偏压T型装置用于注入并提取DC电力以提供ONU 1000的电力需要，同时在相同用户供电的同轴电缆1008上组合MoCA信号。
鉴于图10参见图11，图示了使用同轴电缆供电的本发明实施方案的方法的流程图。从用户驻地104处的用户终端1010供电给FTTC或FTTN网络的网元，例如，图10中的ONU 1000，需要将从DC电源138到偏压T型装置1005的DC电力，从用户终端提供或供应到同轴电缆1008上，如方框1100所示。在方框1102处，来自MoCA网络客户端装置1012的电MoCA通信或信号与DC电力耦合到相同同轴电缆1008。在方框1104处，DC电力和电MoCA信号作为组合式电气WAN信号通过WAN端口129穿过同轴电缆1008从用户终端1010传输、驱动或发送到网元，例如ONU 1000。在方框1106处，经驱动的DC电力和电MoCA信号经由相同的同轴电缆1008在网元处接受或接收。在方框1108处，网元用第二偏压T型装置1006，将电MoCA信号从DC电力中去耦，反之亦然。在方框1110处，网元对所供应和经去耦的DC电力执行DC到DC电力转换，以供网元使用。
鉴于图10参见图12，图示了根据本发明的替代实施方案，其中所示为FTTP或FTTH网络，其中网络的实施形式是点到点(PtP)光纤广域网。ODF 300缺乏无源分裂器，并图示了终端112、箱114、NID 136与CO 100之间的一对一直接连接。根据针对网络实施形式选择的任何具体协议，此类PtP网络可通过具有光收发器302和数据链路层304等互补部件的点到点千兆位或10千兆位以太网(例如，有源以太网通信网络)来实施。光收发器302可插入或包括光端口或插座，光端口用作连接到光纤并且执行O/E和E/O转换的站点。网元的某些实施方案可以在不使用光收发器，但具有用于后续安装光收发器的光端口的情况下实施。在用光收发器制成的网元的实施方案中，光端口和光收发器基本上相同。光收发器302的某些形状因数包括，但不限于，SFF、SFP、SFP+以及XFP。此外，某些实施方案可使用双光纤来与CO、头端或OLT通信。图12用于显示，上述的本发明的同轴电缆供电示例性实施方案，如图10所示，是环状网络中的光纤的一种令人缺乏兴趣甚至朴素的设计选择或实施形式。该方法对PtP网络和PON的效果同样好。图12还用于图示具有ONT 1200的同轴电缆供电方法，以及显示与其他MoCA功能CPE装置1210的兼容性，这些装置在相同同轴电缆1008上与MoCA接入网络控制器1004共享网络通信，尽管此类兼容性也可用于ONU。图12还用于图示，根据针对网络实施形式选择的任何具体协议，对光收发器302和数据链路层304的使用，其无需执行多个MoCA连接的1:N集成或多路复用。DC块1207用于隔离DC电力，同时允许数据信号不受影响地通过，以允许使用不向同轴电缆1008提供DC电力的其他CPE 1210。DC块1207可以在CPE 1210的内部或外部(未图示)。在用户断电期间，CPE/ST1010由UPS/备用电池150供电，以满足生命线供电要求。
鉴于图12参见图13a，所示为使用FTTP或FTTH网络的本发明的替代实施方案，其中广域网的实施形式是PON 102。在该实施方案中，所示为包括偏压T型装置1005和DC电源138的CPE/ST 1302。CPE/ST 1302的偏压T型装置1005通过WAN端口129将来自同轴电缆1308到同轴电缆1008传输线上的MoCA或射频通信与来自DC电源138的DC电力组合成组合式电气WAN信号。偏压T型装置1006能够将MoCA或射频通信信号去耦，然后提供给MoCA或射频接入网络控制器装置1004，并且从同轴电缆1008将DC电力信号去耦至DC到DC转换器126。DC到DC转换器126将适当的DC电流和DC电压调整提供给电源128，以将不同电压轨道上的电力(例如，3.3伏、1.8伏或0.9伏)分配给所有ONT 1200的子系统装置。这允许简化并使用旧式(即，非用户供电的)CPE/ST装置1300/1310，同时经由用于通信的相同同轴电缆1008从CPE/ST 1302向网元ONT 1200提供用户电力。
鉴于图13a参见图13b，所示为使用FTTP或FTTH网络的本发明的替代实施方案，其中广域网的实施形式是PON 102。在该实施方案中，所示为包括偏压T型装置1305和DC电源138的CPE/ST 1304，并且提供了DC电源138的UPS/备用电池源150，这可能是管理义务所需的。CPE/ST 1304的偏压T型装置1305将来自用户侧同轴电缆1308和来自网元侧同轴电缆1008的MoCA或射频通信与来自DC电源138的DC电力进行组合，并作为组合电信号在同轴电缆1008和1308上传输。CPE/ST 1301具有偏压T型装置1306，该偏压T型装置1306将MoCA或射频通信和DC电力，从同轴电缆1308去耦。偏压T型装置1306将DC电力提供给CPE/ST 1301的电源1307，以将合适的电压供应轨道分配给所有CPE/ST 1301电子系统。该实施方案使得CPE/ST 1301等CPE/ST以及ONT 1200等网元能够经由用于网络通信的相同同轴电缆传输线，例如同轴电缆1008和1308，在客户驻地内由CPE/ST 1304等第二CPE/ST供电。
鉴于图10参见图14a，所示为使用FTTC或FTTN网络的本发明的替代实施方案，其中广域网的实施形式是PON 102。在该实施方案中，偏压T型装置1005和DC电源138在CPE/ST 1300外部，且位于NID 136处或附近。偏压T型装置1005将从用户侧同轴电缆1308到网元侧同轴电缆1008上的MoCA或射频通信与来自DC电源138的DC电力组合成组合电信号。这实现CPE/ST装置1300/1310的简化和用户安装的简化。通常，电力在NID 136处不可用；但是，NID处的电力可能在未来绿地(即，相对于棕色地带的未开发土地)安装中可用，并且该实施方案允许经由用于网络通信的相同同轴电缆传输线，例如同轴电缆1008和1308，用得自用户主电源的电力从NID向ONU 1000等网元供电。
鉴于图14a参见图14b，所示为使用FTTC或FTTN网络的本发明的替代实施方案，其中广域网的实施形式是PON 102。在该实施方案中，偏压T型装置1305、DC电源138和UPS/备用电池源150在CPE/ST 1301外部，且位于NID 136处或附近。偏压T型装置1305将来自用户侧同轴电缆1308和网元侧同轴电缆1008的MoCA或射频通信与来自DC电源138的DC电力组合成组合电信号。这实现用户安装的简化，以及允许接近以维护UPS/备用电池源150，其在停电期间供电以实现生命线服务。此外，该实施方案使得CPE/ST 1301等CPE/ST以及ONU 1000等网元能够经由用于网络通信的相同同轴电缆传输线，例如同轴电缆1008和1308，用得自用户主电源的电力从NID供电。
在根据本发明的又另一替代实施方案中，家庭网络用作ONU/ONT与多个用户终端/CPE之间的通信方法。家庭网络是用于家庭联网解决方案的行业标准，其基于可内部识别、开放且可相互操作的标准，该标准使用现有电话线(双绞线)或同轴电缆传输线来允许全球范围内分布的三网合一服务，例如IPTV、语音和互联网数据。因此，在图1到图6的替代实施方法中，可以用家庭网络功能装置来替代xDSL装置，以便用户经由双绞线向网元供电，以及在图10到图14b中，可以用家庭网络功能的装置来替代MoCA装置，以便用户经由同轴电缆向网元供电。
在根据本发明的又另一替代实施方案中，ITU’s G.hn用作ONU/ONT与多个用户终端/CPE之间的通信方法。G.hn是用于家庭联网解决方案的又另一行业标准，其基于可内部识别、开放且可相互操作的标准，该标准使用现有电话线(双绞线)或同轴电缆传输线来允许全球范围内分布的三网合一服务，例如IPTV、语音和互联网数据。因此，在图1到图6的替代实施方法中，可以用G.hn功能装置来替代xDSL装置，以便用户经由双绞线向网元供电，以及在图10到图14b中，可以用G.hn功能的装置来替代MoCA装置，以便用户经由同轴电缆向网元供电。多个G.hn装置可连接到相同用户供电的双绞线130或用户供电的同轴电缆1008。
尽管DC电力是将电力从用户驻地递送到网元的优选方法，但也可使用AC电力。图1到图6以及图10到图14b的替代实施方案可以用AC电力来替代DC电力。也可能存在出于AC电力考虑而对DC电源138、1307、DC到DC转换器126、DC块1207、备用UPS 150等元件，以及SLIC 132、DAA 124、125和偏压T型装置1005、1006、1305、1306等电气耦合装置，进行适当地替代或设计的替代实施方案。
尽管本发明的多个实施方案中的UPS/备用电池150所示为外部装置。但也可能存在UPS/备用电池150在CPE、通信和/或电力耦合装置内部的替代实施方案(未图示)。具有UPS/备用电池150的替代实施方案可与DC电源138相结合。所属领域的技术人员将认识到，在生命线供电事件期间，ONU和ONT等网元以及CPE/ST设备可关闭非必要装置，以延长可提供生命线服务的时间。这种关闭事件还可包括降低通信的线路速率。
将认识到，在本发明的多个实施方案中，ONU或ONT等网元可具有测量它们的电力使用情况的电路(未图示)。此外，具有电力测量或计量电路的ONU和ONT的替代实施方案可经由OLT的管理或控制信道，将它们的电力使用情况报告回OLT，或者将它们的电表或电力测量电路复位。服务提供商可使用该信息来就网元的电力使用情况来偿付用户，并且可就相关的税务规则来偿付政府实体。在本发明的又另一替代实施方案中，CPE或用户终端的实施方案可测量经由用户终端与网元之间的传输线而供应或注入的电量。CPE或用户终端可报告经由TR-069或类似协议而供应给服务提供商或分支机构的电力。
将认识到，尽管未图示，但用户终端或CPE(例如，图1a、1b、3-7c、9、10、13a-14b中所示的CPE/ST)可以是机顶盒，或者可并入电视机(例如，HDTV显示器)中。例如，包括本发明实施方案的机顶盒或电视机可向服务提供商网元供电，该网元提供诸如电话、互联网接入、广播视频、交互式视频通信，以及点播视频等服务。机顶盒、HDMI适配器或高清电视(HDTV)可使用G.hn通信，并且可以是从属G.hn装置，该从属G.hn装置由作为主G.hn装置的服务提供商的网元提供服务，该主G.hn装置控制一个或多个基于从属G.hn的机顶盒、HDMI适配器或HDTV装置。
还将认识到，本发明的多个实施方案具有减少安装劳动时间和成本的优势。将用户连接到服务提供商的网络所用的大部分时间是涉及以下方面所用的时间和劳动：向网元(例如，ONU、ONT)供电，以及在网元的位置需要部署新电力网连接和供电设备时，获得政府或管理允许。由于本发明的多个实施方案所使用的通信媒体用于提供服务(例如，互联网接入、IP承载语音、广播电视、视频会议)也提供电力给网元，因此可节省向网元供电的额外时间和劳动。此外，假定服务提供商已与驻地建立服务接入(例如，光纤连接或来自光纤的铜阻电压降)，则用户可自行安装。用户的自行安装可如此简单，只需将电力插入服务提供商提供或用户购买的用户终端(例如，CPE、机顶盒、HDTV)的壁装插座中，并且将用户终端连接到壁装听筒塞孔或者同轴电缆插座即可。减少的安装劳动时间和成本可明显大于网元(例如，ONT)和用户终端的成本。此外，用户和服务提供商因再使用现有驻地布线而受益于与本发明的多个实施方案相关的安装简便性，现有驻地布线可能阻碍部署新的用户驻地叠加布线，这可能在安装过程中损害用户驻地热绝缘性、天然气管路、污水管路以及主电源线路的完整性。
图15a是用于在用户终端与网元之间耦合数据通信和电力的电气耦合装置的电路模型的示例性图示。该电路模型使用混合变压器1510n、1510s来将四线式传输线连接到两线式传输线，用于全双工通信，其中发射和接收通信信号各自包括一对导体(例如，总共四线)，传输线1512也如此(即，两个导体)，并且通信信号以损失最小通过变压器。混合变压器15010n、1510s阻止或取消发射信号出现在接收端口处，并且阻止或取消接收信号出现在发射端口处，从而实现全双工通信。平衡网络1514是包括电容器、电阻器且有时还包括电感器的电路，从而形成复阻抗网络，因为传输线不纯粹具有电阻，而是使振幅和相位都随信号频率的变化而变化的复阻抗。电力信号也注入1516上，并且经由中心抽头的变压器从传输线1512恢复1518，并且ZL代表网元的负载。如上文所提及，可产生等效电路，该电路基于变压器、基于光学、基于电容耦合、基于有源硅/集成电路(例如，晶体管、运算放大器)，或者它们的某组合。本发明的多个实施方案中也可包括用于电防护和绝缘(例如，隔离变压器、低频阻塞电容器、共式扼流圈)、AC到DC转换(例如，桥式整流器、储存电容器)、发射和接收信号过滤(例如，电容的、电感的和电阻元件)的额外电路或它们的等效物，以及用于确定何时将网元附接到传输线或从传输线移除(例如，使用低电平电流的方法)的装置检测电路。此外，调制器或混频器、低噪声放大器以及额外的信号过滤器可以用于多个实施方案中，以调整通信信号(例如，xDSL、以太网、MoCA、G.hn)的频率，以及电力信号的频率的电压和电流特性。
现在鉴于图15a和图1a参见图15b，所示为用于在图1a中的用户终端104与网元ONU 110之间耦合数据通信和DC电力的电路模型的示例性图示。xDSL客户端调制解调器140连接到包括发射信号过滤器1520、接收信号过滤器1522和传输线混合耦合电路1510s的SLIC 132。DC电源138连接到SLIC 132，并且SLIC 132还连接到双绞线130。xDSL CO或头端调制解调器122连接到包括发射信号过滤器1524、接收过滤器1526和传输线混合耦合电路1510n的DAA124。DAA 124将携载于双绞线130上的电力信号去耦，并且将经去耦的电力提供给DC到DC转换器126。现在参见图15c，所示为类似于图15b，但包括AC电力的实施方案。可从用户主电源获取电力的AC电源1550连接到SLIC 134以及桥式整流器和储存电容器1555，以将AC电力信号调整并且转换成DC电力信号，然后提供给DC到DC转换器126。
现在参见图16a，所示为用于耦合以太网通信和DC电力的电气耦合装置的电路模型的示例性图示。以太网供电设备装置(PSE)1610和以太网受电装置(PD)1612在两对导体1614(例如，两个双绞线)上使用中心抽头变压器，以均匀地将电力从PSE 1610传送到PD 1612。替代实施方案可使用备用双绞线1616来替代双绞线1614。现在参见图16b，所示为鉴于图16a和图7a用于在用户终端702与网元(例如，ONU)700之间耦合以太网通信和DC电力的电路模型的示例性图示。两对导体708用于支持PSE 706与PD 710之间的快速以太网通信(即，100Mbit)和电力传送。替代实施方案可使用四对导体来经由CAT5电缆支持千兆位以太网，或者经由CAT3电缆支持快速以太网。将认识到，尽管使用以太网的本发明的多个实施方案所示和参考成使用两对或四对导体，因为以太网通常理解为如此部署，因此这样参考可有助于教示本发明，但是，本发明的实施方案可使用仅使用单个双绞线导体的以太网变体(即，可使用一、二或四对或多达4个双绞线)。但是，xDSL(例如，VDSL2)和G.hn技术在使用单个双绞线的实施方案中是优选的，因为xDSL和G.hn技术在单个双绞线的媒体上具有成熟性和稳健性。
现在参见图17a，所示为用于耦合数据通信和DC电力的电气耦合装置的电路模型的示例性图示。在相同传输媒体，优选地在同轴电缆上组合数据通信(例如，DOCSIS、DOCSIS 2.0、DOCSIS 3.0、MoCA、MoCA 2.0或G.hn调制解调器)与电力的替代方法使用偏压T型装置。同轴电缆1708的偏压T型装置包括馈送电感器1710，该馈送电感器能够阻塞高频信号(例如，通信信号)，以及阻塞电容器1712，该截断电容器能够阻塞低频信号(例如，DC电力、低频AC电力)。数据通信信号通过入1714和出1716端口，在此串联电路中只有该阻塞电容器。电感器1710防止通信信号通过电力1718端口，并且电容器1712防止DC电力离开入1714端口。出1716端口包括来自入1714端口的通信信号以及来自电力1718端口的DC电力。可包括额外的电路或它们的等效物，以减小信号损失(例如，使用波导或微带、额外电感器和电容器的偏压T型设计以形成共振频率电路，以及并联电容器)，并且防止受施加的反向电压(例如，内部阻塞二极管)的影响。
现在参见图17b，所示为鉴于图17a和图10用于在用户终端1010与网元(例如，光节点、ONU)1000之间耦合数据通信和DC电力的电气耦合装置的电路模型的示例性图示。同轴电缆1008用于支持偏压T型装置1005与偏压T型装置1006之间的数据通信和电力传送。阻塞电容器允许数据通信在MoCA客户端1012与MoCA控制器1004之间流动，而阻塞电力。并且阻塞电感器允许电力在DC电源138与DC到DC转换器126之间流动，而阻塞数据通信。用于将四线式传输线转换成两线式传输线以进行全双工通信的额外电路未图示，但假定是通信装置或调制解调器子系统的一部分(例如，MoCA客户端1012、MoCA控制器1004)。将认识到，图13b和图14b的偏压T型装置1305不包括阻塞电容器，例如1712，以允许DC或AC电力流到同轴电缆1008和1308上。
如上文所提及，本发明的多个实施方案中也可包括用于确定何时将网元附接到传输线以及何时将网元从传输线移除的装置检测电路。一种示例性检测电路和方法包括置于传输线的多个受电导体之间的网元处的电阻元件或电阻负载(例如，10-35kΩ电阻器)。在替代性实施方案中，电阻负载可随电压或电流的相位或频率而变。用户终端在施加额外电压和电流之前，通过所施加的低电平电流来感测多个受电导体之间的电阻。此外，一种网元可以预定方式改变呈现给用户终端的电阻，从而向用户终端指示网元的电力要求。此外，用户终端可以预定间隔(例如，50ms)监视所施加的电力，以检测指示网元已断开连接，或者传输线出现问题的电力下降。持续时间超过第二预定间隔的电力下降(例如，400ms)将触发用户终端停止向(各)传输线施加电力，直到用户终端再次感测到(例如，再次通过低电平电流)网元的预定电阻元件。在多个用户终端共享到网元的通信传输线的替代实施方案中，在第一用户终端已感测到网元并向该网元提供电力之后，连接到通信传输线的多个后续用户终端可感测已存在于该传输线上的电力，并且不提供额外的电力。在又另一替代实施方案中，用户终端可经由共享通信传输线从另一用户终端进行供电。
将认识到，用户终端或网元的多个实施方案可包括大电容器或小电池，其可以向用户终端或网元供电，以支持发送断电报警消息。断电报警消息或信号由用户终端或网元发送到头端或CO，让该头端或CO(例如，OLT)知道用户终端(由网元为用户终端中继的断电报警消息)或网元已失去电力，并且即将离线。这通过警告服务提供商引起连接故障的原因来节省他们的时间。将认识到，大电容器或小电池可以是用户终端或网元的电源的一部分，或者电源的电容器(即，备用电源)可用于支持发送断电报警消息。将认识到，某些实施方案中的大电容器、小电池或备用电源可以向用户终端或网元供电，以在50ms内发送断电报警消息，或者多次发送断电报警消息。此外，用户终端或网元的多个部分或子部件可以在感测到电力丢失时关闭，支持发送断电报警消息的最小数量的子部件和网络接口由来自大电容器、小电池或备用电源的电力维持。此外，断电报警消息可以是用于网络通信的消息帧的开销部分中的位指示器。此外，断电报警消息或信号也可在用户终端与网元之间发送。
将认识到，用户终端或网元的多个实施方案可包括电力状态指示器(例如，闪烁或改变颜色的LED电力状态指示器)。例如，用户终端处的状态指示器可指示用户终端是否准备好向网元供电，或者用户终端是否正在向网元供电，或者用户终端是否已从网元接收到断电报警消息。网元状态指示器可指示网元是否正在从用户终端接收电力，或者网元是否正在用备用电池运行，或者网元是否已从用户终端接收到断电报警消息(网络终端正在用备用电池运行)。将认识到，用户终端或网元的实施方案处还可具有通信状态指示器，用以指示在用户终端与网元之间是否已建立或正在发生(例如，闪烁)通信。将认识到，CO可通过网络管理或者管理消息或者网络系统警告来监视网元和用户终端的电力状态(例如，备用电池上的电力准备、稳定状态)。
现在参见图18，所示为多种通信协议所使用的频谱的示例性图示。尽管不包括所有可能的通信协议也未按比例绘制，但图18用于图示，多种通信协议已确定了频率分布，并且用于在相同通信媒体上将电力信号或电力以及电气数据通信信号组合成组合电信号的本发明的多个实施方案的方法是用在网元与用户之间的数据通信信号的令人不感兴趣甚至朴素的设计选择或实施形式的方法。与多种通信协议兼容或者符合这些通信协议的通信装置，与本发明的方法和实施方案一致，并且这些说明以引用方式并入本文中，这些通信协议例如但不限于：ADSL ANSI T1.413、ITU-T G.992.1(G.DMT)、ITU-T G.992.2(G.lite)；ADSL2ITU-T G.992.3/4；ADLS2+ITU-T G.992.5；VDSL ITU-T G.993.1；VDSL2 ITU-TG.993.2；DOCSIS 1.0、ITU-T J.112(1998)；DOCSIS 1.1、ITU-T J.112(2001)；DOCSIS 2.0、ITU-T J.122；DOCSIS 3.0、ITU-T J.222、ITU-T J.222.0、ITU-TJ.220.1、ITU-T J.222.2、ITU-T J.222.3；家庭PNA(HPNA)2.0、ITU-T G.9951、ITU-T G.9952、ITU-T G.9953；家庭PNA(HPNA)3.0、ITU-T G.9954(02/05)；家庭PNA(HPNA)3.1、ITU-T G.9954(01/07)；家庭插头1.0、TIA-1113；家庭插头AV、家庭插头AV2、IEEE P1901；同轴电缆多媒体联盟(MoCA)1.0、MoCA 1.1、MoCA 2.0、www.mocalliance.org；G.hn、ITU-T G.9960、ITU-T G.9961；以及G.hnta、ITU-T G.9970。
本发明的优选实施方案在相同通信媒体上，以独立于用于网元与用户驻地之间的网络通信信号的频率的频率(优先地处于较低频率)，从用户驻地向网元供应电力。例如，使用VDSL2经由双绞线传输线在网元(例如，ONT/ONU)与用户驻地之间传输数据，同时从用户驻地向网元远程供电可这样实现：传输DC电力(即，基本上以零频率)、60Hz的AC电力，或者DC电力信号或集中于某频率的AC电力信号，该频率不同于VDSL2所使用的频率，因为VDSL2占据25.8KHz与30MHz之间的频率。在另一实例中，使用MoCA经由同轴电缆在网元与用户驻地之间通信，同时向网元远程供电可这样实现：传输DC电力、60Hz的AC电力，或者DC电力信号或集中于某频率的AC电力信号，该频率不同于MoCA所使用的频率，因为MoCA占据860MHz与1.55GHz之间的频率。在又另一实例中，使用ITU-T G.hn经由双绞线或同轴电缆传输线在网元与用户驻地之间通信，同时向网元远程供电可这样实现：传输DC电力、60Hz的AC电力，或者DC电力信号或集中于某频率的AC电力信号，该频率不同于ITU-T G.hn所使用的频率，因为ITU-T G.hn占据25.8KHz与100MHz-150MHz范围或带之间的频率(取决于G.hn网络的速度模式)。
或者，尽管不是优选的，但可预见本发明的以下实施方案也是可能的：以至少部分被用于在网元与用户驻地之间通信的通信信号所占据的一个频率从用户驻地向网元远程输送电力。所传输的电力将增大通信协议频谱中的噪声功率，但只要通信信号以大于经增大的噪声功率的功率电平进行传输，网元与用户驻地之间的通信就仍然有可能实现。例如，现代xDSL(例如，adsl、adsl2、vdsl、vdsl2)调制解调器或G.hn调制解调器动态地或恒定地测量在它们的传输线上遇到的噪声功率谱。该信息用于确定它们的通信信号传输的功率电平。因此，以与通信频率重叠的频率、从用户驻地远程传输电力以供应网元所引起的噪声功率增大可通过提高xDSL调制解调器的通信信号传输电平而进行补偿。但是，可能需要的调制解调器具有的通信信号功率电平要超出常规的信号功率电平。此外，用户驻地xDSL或G.hn调制解调器应在任何传输之前观察双绞线传输线的功率谱密度或者对其进行谱密度估计，这随后可用于确定将电力和数据信号供应给网元的功率电平。
将认识到，尽管本发明的实施方案所示为或者参考为采用不同方法来将电力注入不同位置处的网元，但可使用注入方法与位置的任何方法或组合，并且注入电力以从用户主电源向网元供电可发生在沿用户终端与网元之间的通信传输线的任何位置。
将认识到，用户终端和网元的实施方案可使用省电模式，并且上文在本发明的多个实施方案中所述的经由用于通信的相同媒体从用户主电源向网元供电并不禁止使用省电模式。
将认识到，尽管之前已讨论了逐渐向网元供电(例如，ONU)，但网元的实施方案可使用在多个向网元供电的用户终端之间平衡的电力负载。此外，在替代实施方案中，网络管理或管理消息可以在用户终端与网元之间交换，其中用户终端响应于从网元或从CO接收的网络消息，对它们向网元供应的电力信号的电压或电流进行调整。
尽管已就特定实施形式或实施方案描述了本发明，但所属领域的普通技术人员可根据该教示在不脱离提出权利要求的本发明的精神或超出其范围的情况下得出额外的实施形式、实施方案和修改。它们并不旨在详尽说明或将本发明限制到所揭示的准确形式，并且显然根据上述教示可能有许多修改和改变。选择并描述这些实施方案的目的在于最好地解释本发明的原理及其实践应用，从而使得所属领域的其他技术人员能够用适合预期的特定用途的多种修改方案来最好地使用本发明和多种实施方案。因此，应理解，本文中的附图和说明书以实例的方式提供以有助于理解本发明，并且不应构成对本发明范围的限制。

Claims (22)

1.一种用于向广域网的网元供电的方法，该网元具有分别连接到至少一个光纤以与服务提供商通信的至少一个光端口，并且具有分别连接到至少一个电线对或电缆以与用户通信的至少一个电气端口，并且该网元具有至少一个电气耦合装置，该至少一个电气耦合装置连接到一个电气端口，以将电力信号以及电气数据通信信号从组合式电气WAN信号中分离，并且该网元具有至少一个通信装置，该至少一个通信装置分别连接到一个电气耦合装置，以接收和发射电气数据通信信号，并且该网元具有至少一个功率变换器，该至少一个功率变换器分别连接到一个电气耦合装置，以接受该电力信号并且转换该电力信号以供该网元使用，该用于向该网元供电的方法包括以下步骤：
(a)通过至少一个电线对或电缆接受包括该电力信号和该电气数据通信信号的该组合式电气WAN信号；
(b)通过该电气耦合装置将该电力信号和该电气数据通信信号从该组合式电气WAN信号中去耦；
(c)将经去耦的电气数据通信信号提供给该通信装置；
(d)将经去耦的电力信号提供给该功率变换器；
(e)通过该功率变换器将该电力信号转换成用于该网元的电力；以及
(f)响应于丢失该电力信号，发送一个断电报警消息，因此
该网元能够经由该光纤与该服务提供商通信，并且由用户经由该电线对或电缆能够对该网元进行供电，并且该网元能够经由相同电线对或电缆与该用户通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中该电线对或电缆选自基本上由以下各项组成的群组：
一个22规格的双绞线；
一个24规格的双绞线；
一个26规格的双绞线；
一个来自3类电缆的单线对；
一个来自5类电缆的单线对；
一个来自5e类电缆的单线对；
一个来自6类电缆的单线对；以及
一个同轴电缆。
3.如权利要求1所述的方法，其中该电线对或电缆选自基本上由以下各项组成的群组：
一个来自3类电缆的双线对；
一个来自5类电缆的双线对；
一个来自5e类电缆的双线对；
一个来自6类电缆的双线对；
一个3类电缆；
一个5类电缆；
一个5e类电缆；以及
一个6类电缆。
4.如权利要求1所述的方法，其中该电气耦合装置包括选自基本上由以下各项组成的群组的一个或多个装置：
一个基于变压器的电路；
一个基于光学的电路；
一个电容耦合的电路；
一个基于硅/集成电路的电路；
一个耦合电容器；
一个耦合变压器；
一个中心抽头的变压器；
一个隔离变压器；
一个桥式整流器；
一个阻塞电感器；
一个共式扼流圈；
一个电感耦合器；
一个低通滤波器；
一个带通滤波器；以及
一个高通滤波器。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
(a0)提供穿过该电线对或电缆的一个预定电阻负载。
6.如权利要求1所述的方法，其中该通信装置选自基本上由以下各项组成的群组：
一个数字用户线(xDSL)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL2)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL2+)调制解调器；
一个甚高比特率数字用户线(VDSL)调制解调器；
一个甚高比特率数字用户线(VDSL2)调制解调器；
一个电力线载波调制解调器；
一个电力线通信调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范(DOCSIS)调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范2.0(DOCSIS 2.0)调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范3.0(DOCSIS 3.0)调制解调器；
一个以太网物理层(PHY)装置；
一个以太网媒体接入控制(MAC)装置；
一个同轴电缆多媒体联盟(MoCA)功能装置；
一个同轴电缆多媒体联盟2.0(MoCA 2.0)功能装置；以及
一个ITU.T G.hn功能装置。
7.如权利要求1所述的方法，其中该通信网络选自基本上由以下各项组成的群组：
一个点到点有源以太网通信网络；
一个点到多点通信网络；
一个无源光网络(PON)；
一个光纤到路边(FTTC)网络；
一个光纤到驻地(FTTP)网络；
一个光纤到住宅(FTTH)网络；
一个光纤到节点(FTTN)网络；以及
一个光纤到底层(FTTB)网络；
一个混合光纤同轴(HFC)网络；以及
其中该网元选自基本上由以下各项组成的群组：
一个HFC网络的光节点；
一个光网络单元(ONU)；以及
一个光网络终端(ONT)。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
(g)在该网元处聚合来自一个或多个用户驻地的电气通信信号，以经由该光纤与该服务提供商通信。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
(g)随着连接到该网元的每个活跃用户的添加而逐渐向该网元供电。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
(g)测量该网元的电力消耗。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤：
(h)就该网元消耗的电的成本偿付该用户。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
(g)通过关闭非必要装置或降低通信的线速率来减少该网元的电力消耗。
13.一种用于从广域网的用户终端传输电力和数据通信的方法，该广域网具有一个网元，该网元具有分别连接到至少一个光纤以与服务提供商通信的至少一个光端口，以及分别连接到至少一个电线对或电缆以与该用户终端通信的至少一个电气端口，该用户终端具有一个电源，用于产生一个具有电流和电压的电力信号，并且该用户终端具有一个通信装置，用于发射和接收电气数据通信信号，并且该用户终端具有一个电气耦合装置，用于连接到该电线对或电缆，并且用于连接到该电源，并且用于连接到该通信装置，并且用于将该电力信号与该电气数据通信信号作为一个组合式电气WAN信号而组合到该电线对或电缆上以传输到该网元，该用于将电力和数据通信信号从用户驻地处的用户终端传输到广域网的网元的方法包括以下步骤：
(a)提供具有电流和电压的该电力信号，该电流和电压得自该用户驻地处的用户驻地主电源；
(b)通过该用户驻地处的该电气耦合装置将该电力信号与来自该通信装置的该电气数据通信信号耦合成该组合式电气WAN信号；
(c)通过连接在该用户终端与该网元之间的至少一个电线对或电缆将该组合式电气WAN信号传输到该网元；以及
(d)响应于丢失用户驻地主电源而传输一个断电报警消息，因此
该用户终端能够经由该电线对或电缆将得自该用户驻地主电源的电力提供给该网元，并且该用户终端能够经由相同的电线对或电缆与该网元进行电气数据通信。
14.如权利要求13所述的方法，其中该电线对或电缆选自基本上由以下各项组成的群组：
一个22规格的双绞线；
一个24规格的双绞线；
一个26规格的双绞线；
一个来自3类电缆的单线对；
一个来自5类电缆的单线对；
一个来自5e类电缆的单线对；
一个来自6类电缆的单线对；以及
一个同轴电缆。
15.如权利要求13所述的方法，其中该电线对或电缆选自基本上由以下各项组成的群组：
一个来自3类电缆的双线对；
一个来自5类电缆的双线对；
一个来自5e类电缆的双线对；
一个来自6类电缆的双线对；
一个3类电缆；
一个5类电缆；
一个5e类电缆；以及
一个6类电缆。
16.如权利要求13所述的方法，其中该电气耦合装置包括选自基本上由以下各项组成的群组的一个或多个装置：
一个基于变压器的电路；
一个基于光学的电路；
一个电容耦合的电路；
一个基于硅/集成电路的电路；
一个耦合电容器；
一个耦合变压器；
一个中心抽头的变压器；
一个隔离变压器；
一个桥式整流器；
一个阻塞电感器；
一个共式扼流圈；
一个电感耦合器；
一个低通滤波器；
一个带通滤波器；以及
一个高通滤波器。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
(a1)传输足以感测穿过该电线对或电缆的预定电阻负载的一个低电平电流。
18.如权利要求13所述的方法，其中该通信装置选自基本上由以下各项组成的群组：
一个数字用户线(xDSL)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL2)调制解调器；
一个非对称数字用户线(ADSL2+)调制解调器；
一个甚高比特率数字用户线(VDSL)调制解调器；
一个甚高比特率数字用户线(VDSL2)调制解调器；
一个电力线载波调制解调器；
一个电力线通信调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范(DOCSIS)调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范2.0(DOCSIS 2.0)调制解调器；
一个电缆数据服务接口规范3.0(DOCSIS 3.0)调制解调器；
一个以太网物理层(PHY)装置；
一个以太网媒体接入控制(MAC)装置；
一个同轴电缆多媒体联盟(MoCA)功能装置；
一个同轴电缆多媒体联盟2.0(MoCA 2.0)功能装置；以及
一个ITU.T G.hn功能装置。
19.如权利要求13所述的方法，其中该通信网络选自基本上由以下各项组成的群组：
一个点到点有源以太网通信网络；
一个点到多点通信网络；
一个无源光网络(PON)；
一个光纤到路边(FTTC)网络；
一个光纤到驻地(FTTP)网络；
一个光纤到住宅(FTTH)网络；
一个光纤到节点(FTTN)网络；以及
一个光纤到底层(FTTB)网络；
一个混合光纤同轴(HFC)网络；以及
其中该网元选自基本上由以下各项组成的群组：
一个HFC网络的一个光节点；
一个光网络单元(ONU)；以及
一个光网络终端(ONT)。
20.一种用于向广域网的网元供电的方法，该网元具有分别连接到至少一个光纤以与服务提供商通信的至少一个光端口，并且具有分别连接到至少一个电线对或电缆以与用户驻地处的用户终端通信的至少一个电气端口，并且在该用户驻地处包括该用户终端，该用户终端具有一个电源，用于产生具有电流和电压的一个电力信号，并且该用户终端具有一个第一通信装置，用于发射和接收电气数据通信信号，并且该用户终端具有一个第一电气耦合装置，用于连接到该电线对或电缆，并且用于连接到该电源，并且用于连接到该第一通信装置，并且用于将该电源的该电力信号与该第一通信装置的多个该电气数据通信信号作为一个组合式电气WAN信号而组合到该电线对或电缆上以传输到该网元，并且在该网元处包括一个第二电气耦合装置，用于连接到该电线对或电缆，并且用于将该电力信号和该电气数据通信信号从该组合式电气WAN信号中分离，并且在该网元处包括一个第二通信装置，该第二通信装置连接到该第二电气耦合装置，并且用于接收和发射电气数据通信信号，并且在该网元处包括一个功率变换器，该功率变换器连接到该第二电气耦合装置，并且用于接受该电力信号，并且用于提供用于该网元的电力，并且其中该网元能够经由光纤与该服务提供商通信，该用于向该网元供电的方法包括以下步骤：
(a)在该用户终端处提供具有电流和电压的该电力信号，该电流和电压得自用户驻地主电源；
(b)在该用户终端处将该电力信号与来自该第一通信装置的该电气数据通信信号耦合成该组合式电气WAN信号；
(c)通过连接在该用户终端与该网元之间的至少一个电线对或电缆将该组合式电气WAN信号传送到该网元，
(d)通过连接在该用户终端与该网元之间的至少一个电线对或电缆在该网路元件处接受该组合式电气WAN信号；
(e)在该网元处将该电力信号和该电气数据通信信号从该组合式电气WAN信号中去耦；
(f)在该网元处将经去耦的电气数据通信信号提供给该第二通信装置；
(g)在该网元处将经去耦的电力信号提供给该功率变换器；
(h)在该网元处通过该功率变换器将该电力信号转换成用于该网元的电力；以及
(i)响应于丢失该电力信号而传输一个断电报警消息，因此
该网元能够经由该光纤与该服务提供商通信，并且从该用户终端经由该电线对或电缆能够对该网元进行供电，并且该网元能够经由相同电线对或电缆与该用户终端通信。
21.广域网的一种网元，该网元包括：
至少一个光端口，该至少一个光端口分别连接到至少一个光纤，以与服务提供商通信，
至少一个电气端口，该至少一个电气端口分别连接到至少一个电线对或电缆，以与用户通信，
至少一个电气耦合装置，该至少一个电气耦合装置连接到一个电气端口，以将电力信号以及电气数据通信信号从一个组合式电气WAN信号中分离，
至少一个通信装置，该至少一个通信装置分别连接到一个电气耦合装置以接收和发射电气数据通信信号，并且分别连接到一个光端口以接收和发射与该服务提供商的通信，并且响应于该电力信号的丢失而向该服务提供商传输一个断电报警消息，以及
至少一个功率变换器，该至少一个功率变换器分别连接到一个电气耦合装置，以接受该电力信号，并且转换该电力信号以由该网元使用。
22.广域网的一种用户终端，该广域网具有一个网元，该网元具有分别连接到至少一个光纤以与服务提供商通信的至少一个光端口，以及分别连接到至少一个电线对或电缆以与该用户终端通信的至少一个电气端口，该用户终端包括：
一个电源，用于产生一个具有电流和电压的电力信号，
一个通信装置，用于发射和接收电气数据通信信号以与该网元通信，并且用于响应于丢失产生该电力信号的能力而将一个断电报警消息作为电气数据通信信号传输到该网元，以及
一个电气耦合装置，用于连接到该电线对或电缆，并且用于连接到该电源，并且用于连接到该通信装置，并且用于将该电力信号与该电气数据通信信号作为一个组合式电气WAN信号组合到该电线对或电缆上，以传输到该网元。
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