CN105531613A - 电力和光纤接口 - Google Patents

Abstract

电力和光纤接口系统包括具有内部的壳体。线缆入口被构造为接收具有电导体和光纤的混合线缆。绝缘置换连接器(IDC)位于壳体的内部中并且被构造为电端接导体，并且线缆出口被构造为接收能够连接至绝缘置换连接器并且被构造为输出通过光纤接收的信号的输出线缆。

Description

电力和光纤接口

相关申请的交叉引用

本申请于2014年7月15日申请PCT国际专利申请并且要求2013年7月15日申请的序列号为US61/846392美国专利申请的优先权，该美国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及混合的光纤和电通信系统。

背景技术

便携式高速无线收发器装置(例如智能手机、平板电脑、膝上型轻便电脑等)的快速增长在当今的市场中不断持续，从而为不受限制的接触创造了更高的需求。因此，能够以10Gbit/s和更快的数据速率通过无线传送的完整的音频、数据和视频的需求正在增长。为了提供支持这样的需求所需要的带宽，需要附加的固定地点收发器(例如蜂窝网点或节点)的高性价比且有效的部署以产生大型和小型无线覆盖区域。随着服务提供商努力传送更高带宽的通信能力给顾客/订阅者，光纤技术正变得越来越普遍。短语“光纤至x”(FTTX)一般指代在本地分配区域中利用光纤取代铜缆的任何网络结构。示例的FTTX网络包括光纤到节点(FTTN)网络、光纤到路边(FTTC)网络、光纤入户(FTTH)和更普遍的光纤到无线(FTTW)。

发明内容

根据本公开的多个方面，电力和光纤接口系统的示例包括具有内部的壳体。线缆入口被构造为接收具有电导体和光纤的混合线缆。绝缘置换连接器(IDC)位于壳体的内部中，其被构造为电端接所述导体，并且线缆出口被构造为接收能够连接至绝缘置换连接器并且被构造为输出通过光纤接收的信号的出口线缆。

根据本公开的进一步的方面，公开的系统的示例包括电源转换器，例如电连接至绝缘置换连接器的直流一直流转换器。例如光学接合装置的光纤管理装置位于壳体的内部中并且被构造为接收光纤。一些实施例包括被构造为将光学信号转换为电信号的媒介板。在一些实施方式中，绝缘置换连接器包括具有光纤贯穿槽的壳体，光纤贯穿槽被构造为布置光纤穿过绝缘置换连接器的壳体，并且第一导体槽和第二导体槽位于光纤贯穿槽的任一侧以接收第一导体和第二导体。

本公开的另一方面涉及电力光纤系统。电力光纤系统包括包含电源和光纤网络通路的第一位置和相对于第一位置远程定位的多个有源装置。电力光纤系统还包括从第一位置朝向有源装置布置的多个混合线缆。混合线缆包括用于传送光学信号的光纤和用于传输电力的电导体。电力光纤系统还包括邻近有源装置安装的接口装置，用于在混合线缆和有源装置之间提供接口。接口装置包括位于外壳中的电力管理电路，用于在外壳中提供直流-直流的电压转换，并且接口装置还包括用于提供电涌保护的电路保护电路。

本公开进一步的方面涉及用于在混合线缆和有源装置之间提供接口的接口装置。该接口装置包括适合外部环境使用的外壳和用于将混合线缆固定至该外壳的线缆固定结构。混合线缆被构造为传输电力和光信号两者。接口装置还包括定位在外壳内用于在外壳内提供直流-直流的电压转换的电力管理电路。电力管理电路能够被定制以输出多个不同的直流电压电平中的一个，以使得直流输出电平能够与有源装置的电力需求相匹配。接口装置还包括定位在外壳内的电保护电路系统和用于从接口装置向有源装置输出电力和通信信号的输出结构。输出结构具有能够被定制并且能够从包括如下的全部格式的多个格式中选择的格式：a)以太网供电格式或以太网供电+格式；和b)包括用于光学信号的一个或多个光纤和用于电力的分开的电导体的格式。

附图说明

图1为示出了使用根据本公开的原理的电力和光纤接口系统部署的无线覆盖区域的示例性分布的系统示意图。

图2为根据本公开原理的电力/光纤混合线缆的横截面图。

图3为图2的混合线缆的一部分的透视图，其中线缆的导电部分示出为与线缆的中心光纤部分分离。

图4为图2和3的混合线缆的俯视图，其中混合线缆的导电部分相对于混合线缆的中心光纤部分被修整。

图5为根据本公开的原理的另一个电力/光纤混合线缆的横截面图。

图6为概念性地示出了根据本公开的原理的通信和配电系统的多个方面的方框图。

图7为根据本公开的原理的接口装置的俯视图。

图8为图7中所示的接口装置的透视图。

图9为图7所示的接口装置的局部俯视图，其示出了处于打开位置中的绝缘置换连接器(IDC)的多个方面。

图10为图7所示的接口装置的另一个局部俯视图，其示出了出于关闭位置中的绝缘置换连接器的多个方面。

图11为图7所示的接口装置的透视图，其示出了包括光学接合装置的实施例。

图12为图11所示的接口装置的俯视图。

图13为图7所示的接口装置的俯视图，其示出了包括媒介板的实施例。

图14为示出了示例性的电源调整电路的电路图。

图15示出了根据本公开的原理的具有安装电源的机架的系统。

具体实施方式

在下面的具体说明中，将参考组成本文一部分的附图，并且附图示出可以实施本发明的具体的实施例。因此，方向性的术语，例如顶、底、前、后等，参考描述的附图(多个附图)的方向来使用。因为实施例的部件可位于多个不同的方向，因此方向性的术语是用于描述的目的并且不是用于限制。可以理解的是其他实施例可被采用并且可在不背离本发明的范围的情况下进行结构上的或逻辑上的改变。因此，下面的具体说明不带有限制的意义。

图1示出了根据本公开的原理的系统10，其用于增强通过蜂窝技术(例如GSM，CDMA，UMTS，LTE，WiMax，WiFi等)提供的覆盖区域。系统10包括基础位置(即集线器)和限定了围绕基础位置分布的多个无线覆盖区域限定设备12a、12b、12c、12d、12e和12f(本文有时共同地称为设备12)。在某些示例中，基础位置11可以包括保护电信设备(例如机架、光纤适配器面板、无源分光器、波分多路复用器、光纤接合定位件、光纤插接和/或光纤互连结构和其它有源和/或无源设备)的结构14(例如柜体、小屋、建筑、壳体、外壳、柜箱等)。在所描述的示例中，基础位置11通过例如多纤光学中继线缆18中的光缆连接至中央室16或其他远程位置，多纤光学中继线缆18在基础位置和中央室16或其他远程位置之间提供高带宽双路光学通信。在所描述的示例中，基础位置11通过混合线缆20连接至无线覆盖区域限定设备12a、12b、12c、12d、12e和12f。混合线缆20的每一个能够在基础位置11和无线覆盖区域限定设备12a、12b、12c、12d、12e和12f之间传输电力和通信信号。

无线覆盖区域限定设备12a、12b、12c、12d、12e和12f每一个都可以包括一个或多个无线收发器22。收发器22可以包括单个收发器22或分布的多排收发器22。本文所使用的“无线收发器”为能够传送和接收无线信号的装置或多个装置的设备。无线收发器典型地包括用于加强接收和发送无线信号的天线。无线覆盖区域限定在无线覆盖区域限定设备12a、12b、12c、12d、12e和12f的每一个的周围。无线覆盖区域还可被称为蜂窝点、蜂窝覆盖区域、无线覆盖区、或类似形式。用于无线收发器的示例和/或可替换的形式包括电台、无线路由器、蜂窝基站、无线节点等。

在图1所描述的示例中，基础位置作为位于支撑和提升多个无线覆盖区域限定设备12a的无线电塔24附近的基站收发台(BTS)示出。在一个示例中，设备12a可限定例如宏蜂窝或微蜂窝(即每一个蜂窝具有小于或等于大约2km宽的覆盖区域)的无线覆盖区域。无线覆盖区域限定设备12b被示出部署在郊区环境中(例如，在住宅附近的路灯杆上)，并且设备12c被示出部署在路边区域(例如，在路边电线杆上)。设备12c还可被安装在例如隧道、峡谷、沿海区域等的其它位置处。在一个示例中，设备12b、12c可限定例如微蜂窝或微微蜂窝(即每个蜂窝具有等于或小于大约200米宽的覆盖区域)的无线覆盖区域。设备12d被示出部署在校园位置(例如大学或社团的校园)中，设备12e被示出部署在大型公共集合位置(例如体育场)，并且设备12f被示出安装在建筑物内或建筑物附近的环境中(例如，多居住单元、高层、学校等)。在一个示例中，设备12d、12e和12f能限定例如微蜂窝、微微蜂窝或毫微蜂窝(即每个蜂窝具有等于或小于约10米宽的覆盖区域)的无线覆盖区域。

无线覆盖区域限定设备12通常位于不具有方便地定位的电源插座的区域中。如上所述，混合线缆20提供电力和数据两者至设备12。图2为通过图1的一个混合线缆20的示例截取的横截面图。混合线缆20包括具有横截面轮廓的外部夹套200，该横截面轮廓限定了长轴202和短轴204。外部夹套具有沿着短轴204测量的高度H和沿着长轴202测量的宽度W。宽度W比高度H更大以使得外部夹套200的横截面轮廓沿着长轴202延伸。

外部夹套200可以包括左部206、右部208和中部210。左部206、右部208和中部210可沿着长轴202定位，其中中部210被设置在左部206和右部208之间。左部206可限定左通道212，右部208可限定右通道214，并且中部210可限定中部通道216。通道212、214和216可具有沿着线缆20的中心纵向轴线218在线缆的整个长度上延伸的长度。左电导体220被示出定位在左通道212内，右电导体222被示出定位在右通道214内，并且至少一个光纤224被示出定位在中部通道216内。例如，某些实施例包括1至12根光纤224。左电导体220、右电导体222和光纤224具有沿着线缆20的中心纵向轴线218延伸的长度。

仍然参考图2，混合线缆20包括定位在外部夹套200的中部210和左部216之间的预定的左撕裂位置226和定位在外部夹套200的中部210和右部208之间的预定的右撕裂位置228。预定的左撕裂位置226被削弱以使得外部夹套200的左部206可从外部夹套200的中部210手动撕掉。相似地，预定的右撕裂位置228被削弱以使得外部夹套200的右部208可从外部夹套200的中部210手动撕掉。预定的左撕裂位置226被构造为使得外部夹套200的左部206完全围绕左通道212并且外部夹套200的中部210在外部夹套200的左部206从外部夹套200的中部210被撕掉后完全围绕中部通道216。以此方式，在左部206从中部210被撕掉后，左电导体220仍然完全绝缘并且光纤220仍然完全被保护。预定的右撕裂位置228被构造为使得外部夹套200的右部208完全围绕右通道214并且外部夹套200的中部210在外部夹套200的右部208从外部夹套200的中部210被撕掉后完全围绕中部通道219。以此方式，在右部208从中部210被撕掉后，右电导体222仍然完全绝缘并且光纤224仍然完全被保护。

图3示出了具有从中部210撕掉的左部206和右部208两者的混合线缆20。在这样的结构中，左电导体220和右电导体222两者通过它们各自的左部206和右部208完全绝缘。此外，中部210具有完全围绕中部通道216以保护光纤或多个光纤224的矩形的横截面形状。

应理解的是，左电导体和右电导体220、222具有适合于输送电力的构造。应理解的是电导体可具有实心的或线股的构造。电导体的示例性的尺寸包括12规格(gauge)、16规格或其他尺寸。

外部夹套200优选用聚合材料制造。在一个示例中，混合线缆20和外部夹套200充有额定的压力。在某些示例中，外部夹套200可由阻燃的塑料材料制造。在某些示例中，外部夹套200可由低烟零卤素材料制造。用于外部夹套的示例性的材料包括聚氯乙烯(PVC)、聚全氟乙丙烯(FEP)、包括例如聚乙烯的聚烯烃配方和其他材料。

中部通道216能包含一个或多个光纤224。在某些示例中，光纤224可为带涂层的光纤，该带涂层的光纤具有直径小于12微米的芯部、直径小于240微米的镀层和直径小于300微米的涂层。可以理解的是芯部和镀层通常包括硅基材料。在某些示例中，镀层可具有折射率，该折射率比芯部的折射率低以允许通过光纤传输的光学信号一般能被芯部限制。应理解的是在某些示例中，可以设置多层镀层。在某些示例中，光纤可以包括弯曲不敏感的光纤，该光纤具有通过沟槽层分隔的多层镀层。在某些示例中，保护性的涂层(例如，诸如actelate的聚合材料)可围绕镀层形成涂层。在某些示例中，涂层可具有小于300微米、或小于260微米、或在240-260微米的范围内的直径。在某些示例中，光纤224可以不带缓冲(unbuffered)。在其他的示例中，光纤可以包括紧密的缓冲层、松散的缓冲层、或半紧密的缓冲层。在某些示例中，缓冲层可具有大约800至1000微米的外部直径。光纤可以包括单模光纤、多模光纤、弯曲不敏感光纤或其他光纤。仍然在这些其他的示例中，光纤224可形成条带状。

如图4所示，左部和右部206、208在左部和右部206、208被从中部210撕掉后可相对于中部210被修整。在这样的结构中，中部210越过左部和右部206、208的端部向远侧延伸。在某些示例中，绝缘置换连接器(insulationdisplacementconnector)可被用于刺穿左部和右部206、208的夹套材料以将左和右电导体220、222电连接至电源、接地、有源部件或其他结构。应理解的是光纤224可使用机械接合或熔接连接至其他光纤或直接端接于光学连接器。在其他示例中，连接尾纤可被接合至光纤224的端部。

重新参考图2，外部夹套200包括由高度H分隔开的顶侧230和底侧232。如图所示，顶侧和底侧230、232大体上彼此平行。预定的左和右撕裂位置226、228的每一个都包括从顶侧230向下延伸的上裂缝234、从底侧232向上延伸的下裂缝236和位于上、下裂缝234、236之间设置的非裂缝部238。在一个示例性的实施例中，上、下裂缝234、236为部分重封闭的裂缝。在所描述的实施例中，预定的左和右撕裂位置226、228还包括嵌在非裂缝部238中的夹套弱化构件240。通过示例所示，夹套弱化构件240可以包括线股、单纤维丝、线、纤维丝或其他构件。在某些示例中，夹套弱化构件240沿着线缆20的中心纵向轴线延伸线缆20的整个长度。在某些示例中，夹套弱化构件240沿着长轴202对齐。在某些示例中，上和下裂缝230、236与预定的左撕裂位置226的夹套弱化构件240沿着左撕裂平面PL对齐，左撕裂平面PL相对于长轴202大体垂直地定位。相似地，上和下裂缝234、236与预定的右撕裂位置228的夹套弱化构件240沿着右撕裂平面PR对齐，右撕裂平面PR相对于长轴202大体垂直地定位。

再次参考图2，混合线缆20可以包括抗拉强度结构242，该抗拉强度结构242对混合线缆20提供拉力加强以避免拉伸负荷施加在光纤224上。在某些实施例中，抗拉强度结构242可以包括例如芳纶纱或其他加强纤维的加强结构。仍然在其他的实施例中，抗拉强度结构242可具有取向聚合的构造。仍然在其他示例中，抗拉强度结构242可以包括加强带。在某些示例中，加强带可被结合在外部夹套200上以与中部通道216排成一行。在某些示例中，光纤224和拉力加强结构242之间不设置中心缓冲管。在某些示例中，抗拉强度结构242可以包括沿着混合线缆20的长度延伸并且具有被分隔开的纵向边缘/端部244以在彼此之间定义间隙244的加强带。在使用中，抗拉强度构件242可被固定在例如光纤连接器、壳体或其他结构的结构上以限制拉伸负荷传递给光纤224。应理解的是抗拉强度结构242可通过例如卷曲、粘合剂、固定件、带子或其他结构的技术固定。

图5示出了可替换的混合线缆20’，除了已经在中部通道216中设置两个抗拉强度结构242A、242B以外该可替换的混合线缆20’与混合线缆20具有相同构造。抗拉强度构件242A、242B每一个都包括拉力加强带，其结合在外部夹套200的中部210上。抗拉强度构件242A、242B可以包括在中部通道216内在圆周上彼此重叠的部分。在某些示例中，通过剥离中部210的端部，抗拉强度结构242A、242B可被暴露并且可容易地固定于例如光纤连接器、面板、壳体或其他结构的结构上。在一个示例中，抗拉强度结构242A、242B可被卷曲、粘接固定或以其他方式附着在棒体(例如由纤维加强的环氧树脂棒)上，棒体又固定在加强的光纤连接器上，例如美国专利

US7744288中公开的光纤连接器，美国专利US7744288通过引用整体包含在本文中，或美国专利US7918609公开的光纤连接器，美国专利US7918609通过引用整体包含在本文中。

如上所述，例如，电导体220、222可为12规格(AWG)或16规格。在某些示例中，12规格导体220、220为15W(瓦特)装置提供高达1175米的达到范围和为25W装置提供高达750米的达到范围。例如，16规格的实施方式可为较短达到范围的应用或较低功率的装置提供减少的成本。

将电力提供给例如无线覆盖区域限定设备12的远程有源装置通常是困难和昂贵的。提供所需的电源保护和备用电源进一步使得为这样的远程装置提供电力变得复杂。光学网络终端(ONT’s)和小基站(smallcell)装置(例如微微蜂窝和城域基站)具有“相似的”电源需求。例如，尽管改变发生，但25W、12V(伏特)直流电(DC)或48V直流电(DC)装置是普遍的。图6概念性地示出了根据本公开的多个方面的通信信号和配电系统300的一个示例。除了其它方面，系统300提供了简单的、“通用的”混合线缆20的光纤224和电导体220、222与设备12的连接。

系统300包括光纤插线板302，光纤插线板302通过混合线缆20的光纤224将输送待分布的信号的光纤端接至期望的无线覆盖区域限定设备12。电源304连接至期望的混合线缆20的导体220、222。在一些示例中，电源304接收120/220V的交流电(AC)并提供标称48V的直流电(DC)。在一些实施例中，光纤插线板302和电源安装在机架上。

混合线缆20的第一端306连接至来自光纤插线板302的合适的光纤和电源304。线缆20的第二、远端308连接至接口装置310。接口装置或直接地或通过媒介转换器312连接至无线设备12。接口310的示例提供混合线缆20的简化的端接，以允许工厂或现场安装。在一些实施例中，直流-直流转换器为与其连接的特定的设备12提供需要的电压电平并且补偿在可变的连接长度上的红外损失(IRloss)。

图7-13示出了接口装置310的实施例的不同视图。接口装置310包括具有外部322和内部324的主体320。盖体326通过铰链328连接至主体320以使得接口装置310可被操作者打开以暴露其内部324便于访问。安装机架340从主体320延伸以在需要时利用例如螺丝或螺钉安装接口装置310。在一个示例中，接口装置310限定了大约55mmx125mmx190mm的体积尺寸。

线缆夹钳342与主体320配合以分别在线缆入口350和线缆出口352处将混合入口线缆20和出口线缆344连接至接口装置310。如上所述，混合线缆20包括用于提供电力至接口装置310和最后的远程设备12的电导体220、220。在所示的示例中，接口装置310包括位于接口装置主体320的内部324中的绝缘置换连接器(IDC)360以将导体220、220连接至接口装置310。一般地，绝缘置换连接器(有时也被称为绝缘置换终端和绝缘刺破式连接器)为电连接器，该电连接器通过强迫选择性的尖锐的刀片或多个刀片穿过绝缘体以接触导体的连接过程连接至绝缘导体的一个或更多个导体，从而避免了在连接之前剥离绝缘体的需要。进一步地，连接器刀片冷焊接至导体上以形成气密连接。

图9和10分别示出了处于关闭和打开位置的绝缘置换连接器360。如图3所示和上述对其的讨论，混合线缆20被构造为使得左部206和右部208可以从中部210撕掉。在这样的构造下，左电导体220和右电导体222两者均通过它们对应的左部和右部206、208完全被绝缘。参考图10，绝缘置换连接器360包括具有定位在光纤贯穿槽366的任一侧上的第一和第二导体槽362、364的壳体358。相应地，混合线缆20的电导体220、222位于容纳光纤224的中部210的任一侧上。

导体220、222被相应的导体槽362、364接收，并且绝缘体夹紧肋部368定位为压靠夹套200以将混合线缆20保持在适当位置。绝缘置换连接器360包括铰接地连接至壳体358的盖体370，当关闭时，盖体370将绝缘置换连接器的端子372压靠在导体220、222上并且穿过外部夹套200的左部206和右部208以形成与导体220、222的电连接。所示的绝缘置换连接器的端子372成一个角度以提供气密连接。在所示的示例中，左部和右部206、208被修整以使得导体220、222延伸越过绝缘置换连接器的端子372但仍然位于绝缘置换连接器360的壳体358内。

在其他的实施例中，绝缘置换连接器配置于“贯穿的”电力装置中，其中端子372刺穿左部和右部206、208以接触导体220、222，但是左部和右部206、208没有被修整，因此它们延伸穿过绝缘置换连接器360以被引导至设备12或其他接口装置310，例如通过线缆出口352。

在所示的示例中，例如直流-直流的电压转换器的电源转换器376位于底部320的内部324中并且电连接至绝缘置换连接器360，以通过绝缘置换连接器360将混合线缆20的导体220、220电连接至电源转换器376。因此，通过混合线缆20进入接口装置310的电力可为了与接口装置310连接的无线覆盖区域限定设备12被调整和/或转换至需要的电平。电源转换器376可连接至出口线缆344以将调整的/转换的电力从接口装置310传导至需要的无线设备12。例如，输出线缆344的导体可采用其上的螺旋式端子378直接连接至电源转换器376。在可替换的实施例中，如果通过接口装置310接收的电力适合特定的末端设备12，那么电源转换器376可被省略或忽略。进一步的电力连接装置将在下面讨论。

来自混合线缆20的光纤224被居中定位的光纤贯穿槽366接收以布置光纤224穿过绝缘置换连接器360的壳体358。光纤224从壳体358延伸并且沿着接口装置310的内部324的周长被布置。在一些实施例中，光纤324与分离的电力输出线缆一起穿过内部324直接布置至线缆出口352。更典型地，光纤324可布置至光纤管理装置380。在所示的示例中，光纤导向部374位于内部324的角落中以在接口装置中布置光纤324同时保持需要的弯曲半径。在某些实施方式中，光纤324因此在线缆入口350处被接收，穿过绝缘置换连接器的壳体358和接口装置主体320的内部324布置至光纤管理装置380。

图11和12示出了接口装置310的一个示例，其中光纤管理装置380包括产生例如机械接合或熔接的光纤接合装置。因此所示的光纤管理装置380包括位于接合保持件384上的分叉管382。在其他实施方式中，提供例如光纤连接器的其他光纤光学管理装置。在图11和12所示的实施例中还设置加强构件端子386。因此光纤224可被接合，例如，接合至光纤的尾部并布置至线缆出口352。在一些示例中，出口线缆244也是包括利用光纤管理装置380接合至光纤224的光纤和从电源转换器376接收电力的导体的混合线缆。

图13示出了另一个实施例，其中光纤管理装置380包括将通过光纤224接收的光学信号转换为电信号的媒介板390。例如LC双路输入连接器的光纤连接器392连接至媒介板390以端接穿过接口装置310的内部324布置的

光纤并且接收来自所述光纤的光学信号。媒介板390或直接地或如所示的实施例中通过电源转换器376电连接至绝缘置换连接器360。以此方式，媒介板由来自由绝缘置换连接器360端接的导体220、222的电力供电。此外，在一些实施例中，媒介板390将输出的电力和电通信信号连接至与以太网供电(PoE)连接部。在这样的实施例中，输出线缆344为连接至媒介板390上的PoE插座394的标准RJ-45数据/电力线缆。因此，RJ-45线缆可被连接至需要的无线覆盖区域限定设备12，以将通信信号和电力两者提供给需要的无线覆盖区域限定设备12。

例如，一些实施例中包括位于中部通道216中的12根光纤224。典型地，两根光纤224端接于给定的接口装置310中。由于为需要的无线设备12传输信号的这两根光纤224将被端接在接口装置310中，因此它们在接口装置310的下游被切断。中部216中可以切出裂缝以提供开口，通过该开口所需的光纤224可从中部被拉出并且被布置至光纤管理装置380。剩下的光纤224仍然在中部216中保持原封不动，并且例如，可穿过接口装置310到另一个装置。

例如，电源转换器276提供直流/直流转换以及其它电源管理功能，例如电路过载保护、电源交叉保护、防雷保护等。在一个特定的实施例中，使用来自CUIInc.ofTualatin或(P/NVYC30W-Q48-S12-T)的30W、12V输出的直流-直流转换器。基于电需求、封装等可以采用其它直流-直流转换器。在一些实施方式中，调整电路被集成到接口310中以最小化电压脉动。图14示出了典型的调整电路400的示例。在进一步的示例中，例如充气管的过压保护被包含在绝缘置换连接器的端子和直流-直流转换器的输入之间。

重新参考图6，光纤插线板302可通过光纤光学中继线缆接收来自远程位置的光学信号。中继线缆110的光纤可在扇出装置处被分隔开，或者光学功率分配器或波分多路复用器可被用于将光学通信信号从中继线缆分离至多根光纤。光纤可布置至插线板302，然后与来自电源304的电力一起传递至混合线缆20中的所需的一个。在一个示例中，电源304接收120伏或220伏的交流电。在一个示例中，电源302包括将来自交流电的电力转换为直流电的交流/直流转换器。电源304将电力从第一电压(例如120伏或220伏)转换为比第一电压小的第二电压。在一个示例中，第二电压小于或等于60伏和100瓦以使得输出电压符合NECClassII的要求。

混合线缆20可被用来将来自处于第一位置的电源304和光纤插线板302的电力和光学通信信号传输至处于第二位置的无线设备12。混合线缆20的第一端306可以包括用于将混合线缆连接至位于连接器处的电力和光纤通信器的第一接口，并且混合线缆20的第二端308接收在接口装置310的线缆入口350处。接口装置310的电源转换器376转换由混合线缆20传输的电力，例如，转换为比第二电压小的直流的第三电压。在一个示例中，第三电压与设备12的电压要求相对应。在一个示例中，第三电压为12伏、24伏或48伏。

在一些实施方式中，转换器312与设备12相关联以将光学信号转换为电信号。在这样的实施方式中，光纤和电力从接口装置310提供至转换器312，转换器312提供电力和通信信号至设备12。在其它实施方式中，接口装置310利用媒介板390将光学信号转换为电信号，并且将电力和电通信信号提供给设备12。

本公开的多个方面涉及能够同时为无线覆盖区域限定装置(例如收发器、无线路由器、无线网络接入点/无线网络热点、小基站装置或类似装置)供电和通信的电力光纤线缆系统。电力光纤系统还可用于为例如数字标牌、高清晰度监控摄像机和类似装置的其它装置供电和通信。此外，根据本公开的原理的电力光纤系统可整合进光纤光学网络中(例如光纤入户(FTTH)、光纤到户(FTTP)、光纤到任何地方(FTTX))以为包括用于提供光学-电力转换的电子元件的光学网络终端(ONT)在用户位置或其附近提供备用电源或主电源。通过利用根据本公开的原理的电力光纤系统提供备用电源，光学网络终端的电池备份可被省略。根据本公开的原理的电力光纤系统特别适合用于在电力不易获得的户外地点支持有源装置。然而，根据本公开的原理的电力光纤系统也可被用于支持室内应用，例如电力和光纤被提供给桌面位置的本地区域网络(例如光纤到桌(FTTD))。根据本公开的原理的电力光纤系统的其它应用涉及以太网供电覆盖扩展(PoEorPoE+)。

本公开的多个方面涉及为了给例如在一个线缆系统中的小基站装置、光学网络终端(ONT’s)、无线网络热点、数字标牌、监控摄像机或类似装置的有源装置同时供电和通信而提供“机架式装置”愿景的系统。图15示出了根据本公开的原理的示例性光纤系统400。电力光纤系统400包括定位在可获得电力(例如通常提供例如主电源系统的交流电的电力系统\输电网)和光纤网络的位置处的机架402。这样的可获得电力和光纤网络通信的位置可被称为头端。在某些示例中，电力位置(即头端)可同位设置在蜂窝点基站、建筑物顶部基站、电信柜或数据中心或任何可获得电力和连接光纤网络的地点。如图15所示，插线板404安装在机架402上。插线板404连接至光纤网络。例如，光学地与光纤分布或馈电电缆对应的光纤可被连接器化并且被插入支撑在插线板404处的光纤适配器中。机架402还被示出为支撑在某些示例中提供48伏或更小的直流输出的电源单元406。

在一个示例中，电源可以包括由通用电气公司制造的powerexpressclassII的电源转换器架。该电源可以包括用于将来自主电源的交流电(AC)转换为用于分布至远程定位的有源装置的直流电(DC)的交流/直流转换器。在某些示例中，电源406可为多达32根混合线缆20提供电力，该混合线缆20具有包括4个模块和每个模块包括8根线缆的模块化设计。在某些示例中，电源被配置为输出相对低电压的直流电(例如，小于或等于48伏的直流电)。在某些示例中，电源为美国国家电气规程(NEC)的2级(按照725条规定)和服从安全超低电压(SELV)。在某些示例中，任何两个导体之间的电压在正常操作条件下应当不超过60伏直流电。在某些示例中，电源被限制在100VA。这些低压电路是有优势的，因为电工不需要安装这样的系统，这样的系统由于低电压限制其自身是安全的，并且这样的系统可以免除导管的方式安装。在某些示例中，电源还可以包括电路保护电子元件，例如气体放电管、金属氧化物变阻器部件和瞬变电压抑制结构/二极管。

如图15所示，插线板404和电源406都安装在机架上。来自插线板404的光学通信线和来自电源406的电线连接至布置至支持例如微微蜂窝408、城域基站410、毫微微蜂窝412和光学网络终端(ONT)414的有源装置的通用接口装置310的混合线缆20。光学网络终端414被示出通过电线415和分隔的光纤线417连接至相应的接口装置310。微微蜂窝408、城域基站410和毫微微蜂窝412通过电线419和两根光纤线421、423连接至它们相应的接口装置310。在其它示例中，在光学信号至电信号的转换在接口装置310处发生的情况下，光纤线421、423可被用于传输电信号的双绞线导体代替。

本公开进一步的方面涉及用于在混合线缆和远程有源装置之间提供接口的远程接口装置(例如远离电源的接口装置310)，该接口装置包括容纳用于提供电力管理外壳并且包括电路保护电子元件的电路的外壳。应理解的是在外壳内的电路适于在混合线缆(例如混合线缆20)和远程有源装置之间提供有效接口。在某些示例中，外壳设计用于户外环境应用并包括环境密封的构造。在某些示例中，电力管理电路消除了电线电力系统设计的需求。例如，电力管理电路可以包括适合将通过混合线缆20中的一个传输的电力转换为与将由混合线缆20提供电力的有源装置相兼容的电压和电力电平的直流-直流转换器。在某些示例中，直流-直流转换器可将由混合线缆20传输的电力的电压增加到与由混合线缆提供电力的有源装置相兼容的电平。在某些示例中，通过直流-直流转换器提供的电压增加补偿可能在混合线缆的长度上产生的电压损失。在某些示例中，直流-直流转换器增加电压电平至12伏、24伏或48伏。在某些其它示例中，直流-直流转换器降低电压电平至与将由混合线缆提供电力的有源装置相兼容的电平。在某些示例中，电力被转换以与25w装置、30w装置或45w装置相兼容。在某些示例中，外壳还容纳光-电转换器，该光-电转换器将来自混合线缆的光学信号转换为传送至有源装置的电信号。在某些示例，电信号和电力可通过双绞线以太网线缆被从接口装置传送至有源装置以提供以太网供电或以太网供电+(power-over-Ethernet-plus)的连通性。

如上所述，接口装置的外壳可装入电路保护电子元件。例如，电路保护电子元件可以包括初级电气保护，该初级电气保护可以包括额定为至少40kAmp的电涌/过压保护的气体放电管。这样的结构可提供对于雷击和线路交叉的保护。该电气保护还可以包括次级电气保护，该次级电气保护可以额定为4.5kAmp并且可以包括想要电压电涌接地的金属氧化物变阻器部件。该电气保护还可以包括避免电压升高超过预定电平(例如80伏或100伏)的第三级保护。在某些示例中，第三级保护可以包括瞬变电压抑制二极管。在某些示例中，快速反应保险丝可被采用。

根据本公开的原理的线缆可在相对长的距离上提供电力。例如，通过在混合线缆中采用12规格导体并且使用将光学信号和电力转化为PoE格式的位于接口装置中的转换电路，该系统可在3000米的长度上提供10W的电力，在2400米的长度上提供15W的电力，在1900米的长度上提供20W的电力和在1600米的长度上提供25W的电力。如果电力以非以太网供电格式(例如，通过M8插头或其它与通信线分隔开的电线)被提供，那么30W的电力可被供给最多1600米并且45W的电力可被供给最多1000米。利用16规格导体并且以以太网供电格式输出电力的系统可在1200米处提供10W的电力、在960米处提供15W的电力、在760米处提供20W的电力并且在640米处提供25W的电力。通过不采用以太网供电格式并且反而通过分隔的电线保持电力与通信分隔的方式，该16规格线可在640米处提供30W的电力并且在400米处提供45W的电力。

本公开的多个方面涉及接口外壳，其可容易地定制以满足客户的需求。在某些示例中，外壳可以为环境密封的并可以包括用于夹紧例如混合线缆20的混合线缆的夹钳。该外壳还可以包括电力管理电路，例如电源转换器(例如直流-直流电源转换器)。电源转换器可被定制以与将由客户供电的远程装置相匹配。在某些示例中，电力转换电路可为可模块化的，并且提供不同电平的转换的模块可被选择并且插入外壳的电路板中以满足客户需求。例如，可以使用能输出12、24或48伏的电源转换器。应理解的是，从接口外壳输出的电力的格式也可定制以满足客户需要。例如，接口外壳可配置为以多种格式输出电力和通信，例如：(a)以太网供电；(b)以太网供电+(power-over-Ethernet-Plus)；(c)单独供电(例如通过与M8插头或其它构造端接的线缆)和以太网线(例如与RJ45连接器或其它连接器端接的线缆)；(d)单独的用于通信的光纤线和用于电力的电线(例如，以M8连接器或其它电连接器端接的)；(e)具有用于光学信号的光纤和用于电力的电导体的、可与混合连接器端接或可具有分隔的光纤和电尾纤的混合线缆；或(f)具有用于传输通信信号的双绞线导体和用于电力的单独的电导体的线缆，该电力可通过用于通信信号的分隔的RJ型连接器和用于电力的M8插头或其它连接器装置端接。在单独的光纤线被采用的情况下，光纤线可与不同形式的光纤连接器端接，例如LC连接器、SC连接器或其它光纤连接器。在某些示例中，光纤连接器可被加固并且可以包括环境密封且扭曲互锁(twists-to-lock)固定的元件，例如螺纹紧固件或卡扣式紧固件。在以太网线缆的情况下，标准RJ-45连接器或被加固的RJ-45连接器可被采用。对于仅传输电力的尾纤，可以使用线状或实心的导体。此外，电力尾纤可与例如M8连接器的电连接器端接。

在不背离本公开的范围和精神的情况下本公开的各种修改和变化对于本领域技术人员是显而易见的，并且应当理解的是本公开的范围不应被不适当地限制在本文所述的示意性示例中。

Claims (28)

1.一种电力光纤系统，包括：

包括电源和光纤网络入口的第一位置；

相对于所述第一位置远程定位的多个有源装置；

从所述第一位置朝向所述有源装置布线的多个混合线缆，所述混合线缆包括用于传送光学信号的光纤和用于传输电力的电导体；和

邻近所述有源装置安装的接口装置，用于在所述混合线缆和所述有源装置之间提供接口，所述接口装置包括定位在外壳中用于在所述外壳中提供直流-直流的电压转换的电力管理电路，所述接口装置还包括用于提供电涌保护的电路保护电路。

2.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述有源装置包括小基站产生装置。

3.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述有源装置包括Wifi接入装置。

4.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述有源装置包括摄像机。

5.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述有源装置包括FTTX网络的光学网络终端，其中所述光学网络终端在用户位置处或在用户位置附近提供对于光学信号的光-电转换。

6.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述接口装置包括用于将来自所述混合线缆的光学信号转换为从所述接口装置传输至所述有源装置的电信号的光-电转换电路。

7.根据权利要求6所述的电力光纤系统，其中电信号和电力以以太网供电或以太网供电+的格式通过以太网线缆从所述接口装置传输至所述有源装置。

8.根据权利要求6所述的电力光纤系统，其中电信号通过以太网线缆从所述接口装置传输至所述有源装置，并且被转换的电力通过分开的电力线缆从所述接口装置传输至所述有源装置。

9.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述光学信号通过光缆从所述接口装置传输至所述有源装置，并且被转换的电力通过分开的电力线缆从所述接口装置传输至所述有源装置，或者所述电力和所述光学信号通过混合线缆输出。

10.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中还邻近位于所述第一位置处的电源设置电路保护电子元件。

11.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述接口装置包括用于连接所述混合线缆的所述电导体的绝缘置换连接器。

12.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述混合线缆具有包括绝缘的中心区的平坦结构，所述光纤定位在所述中心区中，所述绝缘的中心区定位在所述电导体定位在其中的绝缘外区之间，所述绝缘外区能够从所述中心区剥离并且能够插入定位在所述接口装置中的绝缘置换连接器中以将所述电导体与所述电力管理电路连接。

13.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中电路保护电子元件提供初级、次级和第三级保护。

14.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中电路保护电子元件包括气体放电管和金属氧化物变阻器部件。

15.根据权利要求1所述的电力光纤系统，其中所述电力管理电路能够被定制以输出不同的直流电压电平，以使得直流输出电平能与所述有源装置的电力需求相匹配，并且其中电力和通信信号能够以能够被定制的且能够从包括如下所有格式的多个格式中选择的格式从所述接口装置输出至所述有源装置：a)以太网供电格式或以太网供电+格式；和b)包括用于光学信号的一个或多个光纤和用于电力的分开的电导体的格式。

16.一种用于在混合线缆和有源装置之间提供接口的接口装置，所述接口装置包括：

适合户外环境使用的外壳；

用于将混合线缆固定于所述外壳的线缆固定结构，所述混合线缆被构造为传输电力和光学信号两者；

电力管理电路，该电力管理电路定位在所述外壳中以在所述外壳中提供直流-直流的电压转换，所述电力管理电路能够被定制以输出多个不同的直流电压电平中的一个，以使得直流输出电平能够与所述有源装置的电力需求相匹配；

定位在所述外壳中的电保护电路；和

用于将来自所述接口装置的电力和通信信号输出至所述有源装置的输出结构，所述输出结构具有能够被定制并且能够从包括如下所有格式的多个格式中选择的格式：a)以太网供电格式或以太网供电+格式；和b)包括用于光学信号的一个或多个光纤和用于电力的分开的电导体的格式。

17.一种电力和光纤接口系统，包括：

具有内部的壳体；

被构造为接收具有电导体和光纤的混合线缆的线缆入口；

位于所述壳体的内部中的绝缘置换连接器(IDC)，该绝缘置换连接器被构造为电端接所述导体；和

线缆出口，所述线缆出口被构造为接收能够连接至所述绝缘置换连接器并且被构造为输出通过所述光纤接收的信号的输出线缆。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括电连接至所述绝缘置换连接器的电源转换器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述电源转换器为直流-直流转换器。

20.根据权利要求17所述的系统，还包括位于所述壳体的内部中并且被构造为接收所述光纤的光纤管理装置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述光纤管理装置包括光纤接合装置。

22.根据权利要求20所述的系统，其中所述光纤管理装置包括被构造为将光学信号转换为电信号的媒介板。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述媒介板电连接至所述绝缘置换连接器。

24.根据权利要求23所述的系统，其中媒介板通过电力管理装置电连接至所述绝缘置换连接器。

25.根据权利要求17所述的系统，其中所述绝缘置换连接器包括具有被构造为接收第一导体和第二导体的第一导体槽和第二导体槽的壳体。

26.根据权利要求17所述的系统，其中所述绝缘置换连接器包括壳体，所述壳体具有被构造为布置光纤通过所述绝缘置换连接器的壳体的光纤贯穿槽。

27.根据权利要求17所述的系统，其中所述绝缘置换连接器包括：

壳体；

被构造为布置光纤穿过所述绝缘置换连接器的壳体的光纤贯穿槽；和

位于所述光纤贯穿槽的任一侧的第一导体槽和第二导体槽，该第一导体槽和第二导体槽被构造为接收第一导体和第二导体。

28.根据权利要求27所述的系统，还包括由所述线缆入口接收的混合线缆，所述混合线缆包括：

分别由所述第一导体槽和所述第二导体槽接收的第一电导体和第二电导体；和

容纳在所述光纤贯穿槽中的光纤。