CN107078912A - 反向电力馈送系统 - Google Patents

Abstract

电信网络中的网络侧分配点(1)包括：输入测量功能(101)，其监控从各种客户驻地(2)传递到电力合并器(14)的总电力；以及输出测量功能(100)，其监控分配点(1)的组件(16、17)总电力要求。来自这些监控功能(100、101)的数据由电力提取控制单元(19)用于控制合并/提取单元(14)从正向电力馈送(11)中抽取电力，以构成操作组件(16、17)所需电力中的任意差额。这允许每个客户驻地系统(2)以仅由其自身正在使用的业务确定的速率来传递电力到分配点(1)，并且没有分配点与客户驻地系统(2)之间的协作的任何需要。

Description

反向电力馈送系统

本发明涉及电信系统中的反向电力馈送(RPF：Reverse Power Feed)供应。在这样的系统中，替代如为传统情形的使用来自交换端的“正向电力馈送”，位于分配点(distribution point)的离客户终端较短距离的电信节点中的电组件由客户端来供电。随着连接变得比从交换到客户的简单线对(wire pair)更加复杂、并且现在要求在网络中的中间点处的诸如为光学/电接口这样的被供电的组件，这一做法变得更加常见。在这样的情形下，例如，如果由光纤完成连接，则从交换端传递所要求的电力是最不可能的，并且因为电线中的损耗，是最低效的。特别地，连接中朝向交换的那些部分能够由相对细的线构成，因为单独的线对与其他线对绑定，所以这给予线束更大的机械完整性。越接近客户，铜线就在越小的线束中，并且最终为单个线对，由此每个单独的线必须比朝向交换的线更粗，从而确保其机械完整性。引入长度(drop length)通常也更短。这些因素导致了如果客户提供主要的电力，则发生显著更少的欧姆损耗。因此，从客户端抽取(draw)电力更有效。这样的布置意味着，从客户的电源给系统供电，并且因此，由客户来支付。然而，来自交换端的供电将更低效，并且这样做的额外成本最终将不得不传递给客户。

然而，依靠收集来自客户端的电力涉及传递电力供应中的某些不确定性，这使得这样的远程单元的管理复杂化。

所提出的用于反向电力馈送的ETSI TM6标准(ETSI TR 102 629)将允许FttDP(光纤到分配点)远程节点与用于向该节点提供电力的各种客户驻地设备(CPE：CustomerPremises equipment)之间的互操作性。这样的系统还在CPE中提供电池备份，以确保在外部供应故障的情况下业务的连续性。然而，如果没有连接CPE，则没有电力供应给节点。远程节点单元的多个特性中的一个特性在于，他们经常位于具有受限访问的远程位置，即，在电线杆的顶部或者在地下室。这使得难于维持节点处的可靠的电池电力源。结果，当没有连接到远程单元的客户(用户)时，该单元没有电力供应。

光纤到分配点(FttDP)具有的内在问题在于，当没有(经由反向电力馈送RPF)提供电力的客户时，远程落点单元(DPU：Drop Point Unit)变得对被设置成远程地控制此单元的元件管理器而言不可用。响应于这一问题，已经开发了永久管理代理(PMA)概念，这为远程单元提供了代理管理能力，并且即使在远程单元未被供电时也一直是可寻址的。这是重要的，因为元件管理器不“知道”远程单元是否已经由于内部或架构故障而变得不可用，或者远程单元是否简单地没有连接的提供电力的客户。这具有以下结果：即使没有装置或架构故障，当DPU变得不可用时也产生警报。诸如为“垂死喘气(dying gasp)”的机制可以用于指示DPU“如何”变得不可用的性质。然而，这种机制不是一直可靠的，并且可能给网络管理平台添加其他负担。

这对于用于控制和监控该远程单元的网络管理系统而言产生了问题，因为该单元是简单地未供电还是已经形成故障、或者向该单元提供回程连接的光纤是否确实已经损坏，可能不是显而易见的。因此，期望具有对单元而言可用的附加电源。由于其可能是昂贵的，从本地公共设施提供商向分配点提供电力连接经常不是实用的方案，并且分配点经常在可公共访问的街道位置，其中可能有提供主电源方面、以及到电源的未授权连接的可能性方面的公共安全问题。

从另一个角度，由于在描述DPU的电力消耗时存在要求电力的两个分开的区域，所以当多个用户提供电力时，RPF必须具有公平共享策略：

1)各个线路调制解调器(xDSL调制解调器/层2交换机)所要求的电力。

2)DPU中的公共电子设备，诸如光纤回程、电力管理、网络管理、监管电子设备以及层2交换功能。

当唯一的用户连接到DPU时，此单个用户必须提供所有的电力。当其他的用户连接时，每个用户提供用于他们的单独的调制解调器的电力以及共享电力，以对公共电子设备组件进行馈电。

高速DSL系统(诸如VDSL2和G.fast)利用串扰抵消系统(还知晓为矢量化)，该串扰抵消系统通过如下方式工作：将“抗”串扰信号注入到线缆线束组内的其他双绞线对的近端，使得在线缆远端接收的信号没有任何串扰(用于下游矢量化)。显然，由于更多的活动的调制解调器在公共线束组上工作，所以要求抵消的单独的串扰信号变得更加复杂。然而，如果串扰抵消成功地操作在多个用户之间，并且这些用户中的一个用户接着“挂起”，则由此用户贡献的电力将丢失。直到计算出新的“矢量化矩阵”并且切换以替代当前的矩阵为止，要离开矩阵的调制解调器必须被继续供电。这意味着，直到系统切换到新的矩阵为止，保持在矢量组中的每个调制解调器不得不以降低的性能来操作，从而维持到所有调制解调器的电力，除非能够从其他处获得电力以保持额外的调制解调器被供电。

知晓了提供正向和反向电力馈送给中间节点。在一个示例中，备份设施从优选的(反向的)源抽取电力，其中切换到基本的“生命线(lifeline)”语音业务的由中继控制的失效备援(failover)系统由交换端来供电。这样的系统在英国专利说明书GB2319701或国际专利说明书WO81/32428中描述。然而，取决于正使用的业务和在此节点处共享公共业务的负荷的其他用户的数量，这一简单的系统要求从客户端提取可变电力。

如上所提及的，由于可用的更长长度并且通常更细的线，所以正向电力通常将经历更大的电阻损耗，并且因此，为了提高效率，远程单元应该从客户提取尽可能多的(或者客户与通信提供商之间建立的合同所允许的)反向电力，以确保对于通信提供商而言对远程节点供电的成本尽可能降低。

如果节点唯一依靠由客户节点馈送的电力，其必须确定从每个客户节点提取多少电力。这能够部分地从正使用的业务中确定，但是可能无论如何都导致不公平，例如，如果一个客户连接具有比另一客户连接更大的电阻(因为其更远，或者因为线损坏)，其将需要在节点处将更多的电力放入到线中以传递相同的量，从而补偿线自身的更大的欧姆损耗，而不论那些线属性很可能导致更差的业务的事实。对于分配点根据线自身的特性来变化其从客户线中提取的电力，从欧洲专利说明书EP 2120443中知晓，其中，所述特性诸如为其能够支持的电阻或比特率。然而，节点中的管理系统将不容易具有与单独的客户节点是否有任意节点遭遇电力供应问题有关的信息，并且可能甚至在客户正操作电池电力时继续抽取电力，直到电池耗尽以及甚至生命线可用性丢失为止。

本发明通过提供电力管理系统来缓和这些困难中的某些，所述电力管理系统允许远程单元根据线的各端处的这样的供应的相对可用性，由正向电力供应或反向电力供应来选择性地供电。特别地，应该注意，通常，要求高电力需求的通信业务涉及使用自身提取主要电力的用户终端，同时，通常，诸如为简单语音电话这样的基本业务能够由交换端供电。这在在客户端处的电力故障时是特别重要的，因为其允许客户上报故障。

根据本发明，其通过提供电信本地分配网络来达到，所述电信本地分配网络包括：

-分配点，其具有电回程连接，

-多个客户驻地设备，每个客户驻地设备通过相应的电连接来连接到分配点，

-所述客户驻地设备中的至少一些用于在其相应的电连接上传递电力到分配点，每个客户驻地设备能够在两个或多个不同的模式中操作，并且根据其当前的操作模式来自主地控制要传递的电力，

-分配点用于从客户驻地设备中抽取电力，并且用于确定分配点的操作所要求的电力与从客户驻地设备传递到分配点的电力之间的任意差额(shortfall)的配置，并且用于从回程连接提取足够的电力以满足此差额。

在另一方面中，本发明还提供了一种客户驻地设备，其用于通过电连接来连接到电信网络，用于在电连接上传递电力到分配点，并且能够在两个或多个不同的模式下操作，并且根据其当前的操作模式而自主地控制要传递的电力。

在进一步的方面中，本发明提供了一种操作电信本地分配网络的方法，该电信本地分配网络包括：

-分配点，其具有电回程连接，

-多个客户驻地设备，每个客户驻地设备通过相应的电连接连接到分配点，

其中，通过根据其当前的操作模式来自主地控制要传递的电力，客户驻地设备中的至少某些在其相应的电连接上传递电力到分配点，并且分配点从回程连接抽取满足如下要求的任意电力：超过从客户驻地设备传递的电力所要求的。

因而，通过用户终端设备根据在分配点处运行所要求的业务所需的电力来自主地控制到节点的反向馈送或每个反向馈送，并且正向馈送由节点控制以提取反向馈送未满足的任意附加的电力要求。在优选的实施例中，每个用户终端在使用高速数据业务时提供反向反馈，并且在操作基本业务时或者在丢失外部供电时被关断。正向馈送用于为公共业务供应电力，并且在丢失到终端的连接之后平缓地关断任意矢量或多路。还可以提供正向馈送给当前不能提供正向馈送的任意用户终端，从而可以对那些终端维持基本业务。在优选的布置中，在运行高速数据业务的同时丢失其外部供电的任意用户终端，通过本地电池备份或者通过正向馈送来维持有电达足够允许“平缓地”关断的周期。

因此，本发明提供了一种从正向和反向源正常供应电力的系统，根据正在使用的业务、电力的可用性、以及来自网络的正向电力是否将是有益以及用于何种目的，来混合。远程(分配点)单元包括：交换和光学接口功能，其使用相对低但是稳定电平的电力；以及用于给接口功能提供客户设备的多个调制解调器，其要求高度可变电平的电力，根据哪些以及多少客户正在使用业务。使用正向电力馈送来从中心源抽取用于交换和光学接口功能的电力。反向电力馈送用于提供由单独的用户所要求的高速DSL业务。在本地电力故障(客户端处)情况下，高速调制解调器进入低电力状态，并且使用仅仅来自CPE的电池电力来继续提供基本语音业务——远程节点的基本交换/接口功能仍然保持正向供电。当反向电力馈送中的一个或多个丢失时，正向电力馈送还能够用于在短暂的周期内维持电力供应，以使得能够“平缓地”关断或重分配电力要求。

本发明允许光纤到分配点的传递具有：最大化经由反向供电所传递的电力量(因此节省运行成本)，与简化远程节点的网络管理之间的良好的折衷。特别地，不需要复杂的永久管理代理来控制反向电力馈送，因为每个客户驻地设备能够自主地起作用，仅仅取决于设备当前运行的业务来传递预定电平的电力。

本发明还防止了，当用户已经退出之后正重配置矢量组时引起的对矢量组中的剩余用户的业务的损害。

因为不同的线路情况(线的长度或老化)，欧姆损耗可能导致在某些客户连接上传递的电力比其他客户连接上的显著少，即使相应的客户驻地设备被设置为，传递相同的电力到其相应的连接。任何产生的电力上的差额将通过增加到节点的正向馈送来自动补偿，而不修改客户设备的操作。节点中的管理系统可以监控其在各种操作情况下从每个反向馈送收集的电力，并且将电力与应该传递的标称值进行比较，以识别线路或客户驻地设备中可能存在的任何问题。

客户驻地设备能够被配置成，取决于其当前的操作模式而以两个或更多个不同的电平(其中一个电平可以为零或者甚至为负的：即，正向馈送)来传递反向电力馈送。为了确保客户使用按照这一方式来操作的设备，网络运营商可以要求客户使用授权的设备，具有接入码或其他标识以允许节点中的管理系统授权提供所要求的业务。更简单地，分配点可以被配置成不向一线路提供高耗电(high power-drain)业务，在该线路上没有电力或者没有足够的电力在相应的连接上传递。

本发明的实施例将参照附图来描述，所述附图描绘了配置用于正向和反向供电的简单的FttDP远程节点架构。在附图中，虚线箭头指示电力馈送，链式虚线指示控制连接，以及实线指示数据(负载-承载)连接。

分配点单元(DPU)1包括：接口单元(光网络单元/接入网(ONU/AN)10)，其并入回程链路终端16和调制解调器-运营商侧XDSL传输单元(XTU-O)17-，通过该调制解调器，从回程光纤链路11接收的光信号可以被转换成电信号，以用于在铜“最终引入”链路26上传输到客户驻地2，并且反之亦然。光网络单元10的组件16、17由管理单元18控制，并且从电力供应单元13抽取电力。

通常，DPU 1将具有多个接口单元10，每个接口单元10在相应的最终引入连接26上连接到不同的客户驻地2，但是，为了简化起见，在附图中仅仅描绘一个接口单元10、引入连接26、以及客户驻地2。

在最终引入26的客户侧2，连接有并入调制解调器(远程侧XDSL传输单元(XTU-R)27)的网络终端单元20，通过该调制解调器，可以将从终端或局域网21接收的信号调整为到分配点1的铜“最终引入”链路26上的传输所要求的，并且反之亦然。网络终端27由管理单元28控制，并且从电力供应单元24抽取电力。

在每个客户驻地2处，存在电力插入系统24，其连接到外部电源22，并且可以设置有电池备份23。在正常的操作中，电力插入系统24传递电力到允许将电力传递到网络终端组件20、27的电力分配器25，并且还到网络连接26。这已知为“反向”电力馈送，因为其从客户驻地传递“回”网络。在网络连接上承载的数据或语音业务在电力传递调制上是有效的。特别地，客户驻地设备2和电力插入系统24由中央处理器28控制。

通过提供连接到用户连接26的电力分配器15，来装备分配点单元1以用于反向电力馈送，电力分配器15提取数据负载以传输到运营商侧xDSL终端单元(XTU-O)17并且传递电力到提取/合并单元14。

装备分配点单元1以用于正向电力馈送(即，从网络端)。该馈送在无线连接11上从网络传递到提取单元14。能够在剩余铜线对上供应正向电力馈送，所述剩余铜线对的原始通信用途已经被光纤连接12取代，或者能够在如在混合光纤管上使用的“电力对(power-pair)”上供应正向电力馈送，混合光纤管是用作如下导管的管：即，该导管允许光纤通过，但是其具有嵌入到管的外侧中的电力铜线对，从而提供并行有线连接，以启用“生命线”业务(基本模拟语音、以及对其供电的电力)，作为应对DPU1处的光学组件或电源的故障的防范。从提取单元14，将电力供应到电力供应单元13，以用于分配到需要电力的光网络单元10的各种组件。

如已经提及的，DPU 1典型地将处理到多个客户驻地2的连接26，每个客户驻地2具有其相应的接口单元10。PSU 13处理传递到所有光网络单元10的电力。电力提取单元14从多个引入连接26中抽取反馈，但是，典型地，只从一个正向馈送11中抽取。

分配点单元1和客户驻地设备2的组件，以及特别地相应的电力分配组件14、24在相应的管理单元18、28的控制之下操作。具体地，客户驻地管理单元28被配置成，控制电力插入单元24以传递足够的电力从而操作网络终端系统20，以及传递足以支持其自身的、用于操作光网络单元10所需电力的共享的电力到网络连接26。根据本发明，该后一要求为预定值，被预先编程到用户终端设备中，并且仅仅取决于由终端设备20当前要求的业务。因此，其能够自主地操作，并且不需要来自分配点1的控制输入。

网络侧DPU 1中的管理单元18包括：输入测量功能101，其监控从各种客户驻地2传递到电力合并器14的总电力；以及输出测量功能100，其监控DPU 1的组件16、17的总电力需求。来自这些监控功能100、101的数据由电力提取控制单元19用于：控制合并/提取单元14从正向电力馈送11抽取电力，以构成用于操作组件16、17所需电力中的任意差额。这具有以下优点，每个客户驻地系统2能够以仅由其自身在使用的业务所确定的速率来传递电力到DPU 1，并且不需要DPU 1的协作。

在优选的实施例中，当调制解调器运行于满速率(Full Rate)即，L0操作模式时，每个反向电力馈送24提供电力给DPU 1以操作客户的相应的调制解调器17。客户驻地设备2中的管理单元28能够通过监控客户驻地中的对应的调制解调器27的操作，来确定正在使用什么模式。

DPU 1中的正向电力馈送11用于提供电力，以用于诸如为公共电子设备、光纤回程、电力管理电路、网络管理、监管电子设备、以及交换这样的功能。其还在调制解调器在任意低电力模式中操作时、或者在用户已经关断他的连接以及伴随其的相关联的反向电力馈送之后的重配置期间保持矢量组可操作要求时，提供电力给客户的远程调制解调器17。

这一组合的RPF和FPF供电方案具有多个优点。

首先，即使在没有连接客户驻地设备时，DPU回程、管理、监管以及其他公共的电子设备也总是被供电并且是可用的，因而，在完成连接时不需要永久管理代理(PMA)可用于对系统进行供电。

其次，当客户离开矢量组时，矢量组能够保持原样不动并且完全供电，而不需要其他来构成差额，直到能够配置更小的组为止。

第三，当客户在低电力模式中操作时不要求反向电力馈送——这意味着在设计中能够通过仅仅以一个供电速率而非多个不同的供电速率来有效地工作，来优化反向电力馈送。

第四，“生命线”模拟语音业务变得可用，因为远程DPU将一直被供电并且可用，其中客户设备在来自电池或者通过网络连接26上的传统的低电力正向馈送的低电力模式中操作。

第五，因为每个客户仅仅提供所需的附加电力，以提供他实际使用的业务，在他使用业务时，电力共享系统被视为公平的，并且没有客户被另一客户补助。这还将鼓励用户不浪费能量，并且在可能的情况下都在低电力模式下。

第六，保持DPU的公共的电子设备被持续供电避免了延迟，因为光学回程在能够发送业务之前不需要重新同步。

Claims (28)

1.一种电信本地分配网络，所述电信本地分配网络包括：

-分配点，其具有电回程连接；

-多个客户驻地设备，每个客户驻地设备通过相应的电连接来连接到所述分配点；

所述客户驻地设备中的至少一些用于在其相应的电连接上传递电力到所述分配点；

每个客户驻地设备能够在两个或更多个不同的模式中操作，并且根据其当前的操作模式来自主地控制要传递的电力；

所述分配点用于从所述客户驻地设备抽取电力，并且用于确定所述分配点的操作所需的电力与从所述客户驻地设备传递到所述分配点的电力之间的任意差额，并且用于从所述回程连接抽取足够的电力以满足所述差额。

2.根据权利要求1所述的电信本地分配网络，其中，每个用户终端设备被布置成，当使用高速数据业务时提供电馈送到所述分配点，以及当操作基本电话业务时关断所述电力馈送。

3.根据权利要求1或2所述的电信本地分配网络，其中，每个用户终端设备被布置成，检测至所述用户终端设备的外部供电的故障，并且当检测到该故障时关断到所述分配点的电馈送。

4.根据权利要求1、2或3所述的电信本地分配网络，其中，所述分配点被布置成，检测来自第一用户终端设备的供电馈送的损耗，并且从所述回程连接中抽取电力，以操作针对与所述第一用户终端设备相关的由所述分配点操作的功能的关断处理。

5.根据权利要求4所述的电信本地分配网络，其中，所述分配点被布置成，把来自所述回程连接的电力传递到当前不能传递电力给所述分配点的用户终端。

6.根据任一前述权利要求所述的电信系统，其中，所述分配点具有监控系统，所述监控系统用于：

监控从每个用户终端传递的电力，

将该电力和与所述用户终端所操作的模式相关联的标称值进行比较，以及

如果所传递的电力落到所述标称值以下，则产生警报。

7.根据任一前述权利要求所述的电信系统，其中，所述客户驻地设备被配置成，以两个或更多个增量电平来传递电力馈送。

8.根据权利要求7所述的电信系统，其中，所述电平中的一个电平为零。

9.根据权利要求7或8所述的电信系统，其中，所述客户驻地设备被配置成在如下各项中操作：其中所述客户驻地设备从所述分配点抽取电力的至少一个模式；以及其中所述客户驻地设备传递电力到所述分配点的至少一个模式。

10.根据任一前述权利要求所述的电信系统，其中，所述分配点被配置成，要求所述客户驻地设备完成鉴权处理，以便授权提供要求更高电力输入的业务。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的电信系统，其中，所述分配点被配置成，仅在所述相应的连接上传递预定电力输入的情况下才向连接提供高耗电业务。

12.一种客户驻地设备，所述客户驻地设备用于通过电连接来连接到电信网络，所述客户驻地设备用于在所述电连接上传递电力到分配点，并且能够在两个或更多个不同的模式中操作，并且根据其当前的操作模式而自主地控制要传递的电力。

13.根据权利要求12所述的客户驻地设备，所述客户驻地设备被布置成，当使用高速数据业务时提供电馈送给所述分配点，以及当操作基本电话业务时关断所述电馈送。

14.根据权利要求12或13所述的客户驻地设备，所述客户驻地设备布置成，检测至所述用户终端设备的外部供电的故障，并且当检测到该故障时关断到所述分配点的电馈送。

15.根据权利要求12、13或14所述的客户驻地设备，所述客户驻地设备被配置成，以两个或更多个增量电平来传递电力馈送。

16.根据权利要求15所述的客户驻地设备，其中所述电平中的一个电平为零。

17.根据权利要求15或16所述的客户驻地设备，所述客户驻地设备被配置成在如下各项中操作：其中所述客户驻地设备从所述分配点抽取电力的至少一个模式；以及其中所述客户驻地设备传递电力到所述分配点的至少一个模式。

18.一种操作电信本地分配网络的方法，所述电信本地分配网络包括：

-分配点，其具有电回程连接；

-多个客户驻地设备，每个客户驻地设备通过相应的电连接来连接到所述分配点，

其中，所述客户驻地设备中的至少一些通过根据其当前操作模式来自主地控制要传递的电力，在其相应的电连接上传递电力到所述分配点；以及

所述分配点从所述回程连接抽取满足如下要求的任意电力：超过从所述客户驻地设备传递的电力。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，每个用户终端设备在使用高速数据业务时提供电馈送给所述分配点，以及在操作基本电话业务时关断所述电馈送。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，每个用户终端设备被布置成，检测至所述用户终端设备的外部供电的故障，并且在检测到该故障时关断到所述分配点的所述电馈送。

21.根据权利要求18、19或20所述的方法，其中，如果所述分配点从所述用户终端设备检测到供电馈送的损耗，则所述分配点从所述回程连接抽取电力，以操作针对与用户终端设备相关的由所述分配点所操作的功能的关断处理。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述分配点把来自所述回程连接的电力传递给当前不能传递电力给所述分配点的用户终端。

23.根据权利要求18、19、20、21或22所述的方法，其中，所述分配点进行如下操作：

监控从每个用户终端传递的电力，

将该电力和与所述用户终端所操作的模式相关联的标称值进行比较，以及

如果所传递的电力落到所述标称值以下，则产生警报。

24.根据权利要求18、19、20、21、23或24所述的方法，其中，所述客户驻地设备被配置成，以两个或更多个增量电平来传递电力馈送。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述电平中的一个电平为零。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述客户驻地设备在如下各项中操作：其中所述客户驻地设备从所述分配点抽取电力的至少一个模式；以及其中所述客户驻地设备传递电力到所述分配点的至少一个模式。

27.根据权利要求18、19、20、21、22、23、24、25或26所述的方法，其中，所述分配点和所述客户驻地设备用于完成鉴权处理，以便授权提供要求更高电力输入的业务。

28.根据权利要求18、19、20、21、22、23、24、25、26或27所述的方法，其中，所述分配点被配置成，仅在所述相应的连接上传递预定电力输入的情况下才向连接提供高耗电业务。