CN1078080A - 环路电话系统中的混合光纤 - Google Patents

Abstract

一种环路电话系统中的混合光纤，该系统即使在 电力公司电源故障期间也能提供高可靠性的电话服 务。该系统一般包括：将光信号变换为电的数字信号 的ONU(4)。电的数字信号被传送到用户端(12)。 用户端使用一个包含一振铃发生器(306)和模/数 变换装置(304)的NID(20)。这里也揭示了系统的 机械特征。

Description

本发明涉及电话系统及其操作方法的领域。例如，在一实施例中，本发明提供了一改进的电话系统，该电话系统采用与金属基（体）的信号传输组合的纤维或其它数字媒介基（体）的数字信号传输方式给用户传输信号。

纤维基（体）的电话网络在最近几年已变得相当普遍。纤维基的系统与有较高带宽的金属（基的）传输系统相比有许多优点。遗憾的是，美国和其它地方的电话系统的大多数用户设备继续依靠金属（一般是铜）基的传输媒介。

在这种混合系统中的给家庭传输电话信号的一个重要的限制是需要驱动用户电话设备。既然光学纤维不导电，那么很明显，为了给中央局和用户传输电力，必须备有其它设施。因此，用来给一集中的位置例如中央局传输光学信号的电话系统已经形成。这种信号被转换成电信号以便最后传送给用户。那些合成的光学/电子传输系统通常称作“混合”系统。由于FCC通讯要求电话公司提供足够的电力以便在每一电话线上的五个标准的电话分机振铃，因此这个问题特别困难。既然标准电话机要求高的振铃电力，因此这种系统必须按实际容量设计。

图1表示一种在混合系统中提供电力的已有系统。这种系统今天通常称为“路边纤维（fiber    to    the    curb）”或“FTTC”系统。正如其中所表示的那样，一纤维2用来将光学数字数据信号送到一光学网络单元（ONU）4，ONU设置在用户地点附近，并且这里被称为一个“路边”（“curbside”）ONU。

光学/电子（O/E）转换系统6将光学信号转换成电子数字信号的一系列二进位数字串以便传输给多路调制/多路解调系统8，多路调制/多路调解系统8将来自O/E转换器的一系列二进位数字串转变成许多数字信号。这些数字信号在数/模，模/数转换器10（CODEC）中被转换成模拟信号并且在一根或多根金属导线14上被传输到用户装置12例如一居民家或办公室。

用户装置的网络接口装置（NID）18可防止电灯光熄灭和电力中断。NID也为单个的用户设备22与进入扭绞双线电缆14的连接提供多个连接点。该进入扭绞双线电缆通常被本领域的一般技术人员称作“下线”（“drops”）。

电厂16的电力供给几个ONUS（以及用户），电厂16位于ONU附近，并且只负责相对较少的几个ONU（大约14到10），以便保证电力传输线16的尺寸在可管理的极限内，电厂16最好负责在几个方块区域内的数个ONU，如果要给每一户居民中的五个标准电话机提供电力，那么四间房屋要用20瓦的峰值功率，所以，这就经常需要使用大规格（尺寸）的电线给ONU送电，特别是在距离很远时，而且，由于20HZ的方波不能使电话铃响，因而电力被损失。由于对其它线路将发生串话，特别是远距离，因而一方波的高次谐波必须从一供给线路中滤掉以使一电话铃响。去除这些较高的谐波将增加电力消耗。

为了满足用户的需要以及符合规定的要求，甚至在电力公用事业公司不能提供电力给电厂或远程电力供应（部门）16时能提供电力启动电话机也很必要。因此，人们采取在每一ONU中都设有电池的方式。

当图1所示的系统达到实质性的成功时，却也碰到了一些限制。例如，既然电话机的峰值功率要求高，那么电厂必须具备相当的规模，并且电厂必须经常被设置在居民附近以保证给ONU架设小尺寸的导线。这些设备是相当大的，从而经常需要购买土地或道路使用权来建造电厂。而当地居民经常反对建立电厂。另外，电池维修保养困难，特别是由于它们被安装在户外环境中。这种系统的其它困难包括电池寿命，特别是在高温封闭条件下。而且，由于到ONU的电力和纤维来自分隔的源，所以附加的工程和挖沟渠很需要。

其它解决方法也曾提出。例如，人们建议将纤维直接通到用户设备，并且给每一用户都装上O/E、MOX，和D/A设备。这种系统有许多问题，它包括：1）要求用户自己提供电力，2）达到的效率有限制，以及3）当正常公用电力不能满足用户时备用设备例如电池的可靠性有顾虑。这些系统的其它困难包括电池寿命短并且花费大，这是因为每一个用户都需要一个激光器，而为了激光器工作需要高要求的电力，而且还需要另外进行纤维联接。

进一步解决上述问题的方法也曾尝试过。例如，人们建议省去电厂，并且从用户到ONU架设特别的金属线，通过该线，电力从用户供给ONU。在这些实施例中，人们通过在用户设备中安置电池来提供备用电池。

这种系统和其它类似系统也碰到各种问题。例如，如果ONU负责4个用户，那么使用者将很快认识到他们能在他们的位置“拨去”（“unplug”）电力插头，并且该系统将继续正常工作，尽管损害了该系统的其它用户。如果所有的4个用户都去除电力，那么备用电池将允许系统继续工作一个不长的时间，但是对全部4个用户的电话服务将最终失败。而且，当仅仅4个用户的一部分拨开它们的系统时，其余的用户将为它们的附近的电话的工作提供电力，结果造成一明显不公正的情况。这种安排对使用电话比它们的邻居少的用户来说也是不公正的。其它困难包括通常关心的备用电池的电力、当E/O设备工作时所需的停机时间等等。还有其它问题包括被限制的备件。

从上可知，需要一种改进的混合电话系统。

本发明提供一种改进的电话系统。根据本发明的一个方面，该系统是“混合”的，其意味着光学纤维把电话信号传送给一个集中的设备，但是金属线则把电话信号从该集中的设备传送给用户位置。

根据本发明的一个方面，一个ONU设有光电转换设备和多路调制/多路解调设备。ONU被设置在，例如，一居民区路边或在一电线杆上，并且服务于几个用户。数字信号在金属连接线例如常用的扭绞双线电缆上从ONU传送到一用户设备（通常指一户居民或办公室）。在用户装置上，数模转换设备和铃声发生装置被安装在，例如，一网络接口装置的封闭箱内。

在正常工作期间，电力被提供给D/A转换设备、铃声发生器以及用户电话，上述电力来自由用户通过例如一变换器提供的公用电力。根据本发明的一个具体方面，电力故障是通过从一电话公司的中央局ONU供电来克服的。这种电力通过金属线从中央局传送给ONU，上述金属线与光学纤维一前一后架设。由于中央局不仅由公用事业公司的电力而且由备用发电机、电池以及类似的供电装置提供电力，所以提供给ONU的电力特别可靠。用户装有一低功率电话机。该低功率电话机在电力出现故障期间是借助用户处的电池来工作的，而电话铃与送受话器处于不工作状态。根据本发明的一个实施例，常规的电话机在电力故障期间一般是不能工作的。

根据本发明的另一个具体方面，ONU与用户处之间的金属线不仅用来将数字信号从ONU传送到用户，而且也用来在电力故障期间传送一低功率电话机工作所需的电力。另外，辅助的一套线（通常是小规格的）也架设在ONU和用户之间。

因此，与第一实施例相类似，在电力故障期间，常规的电话机最好不能工作，既然使低功率电话机的铃发出声音所需的电功率很小，因而驱动低功率电话机只需在ONU与用户之间使用小规格的电线。在正常工作期间，电力通过用户的变换器供给常用的用户电话机，且供给ONU的电力是从中央局（CO.）送来的。因此，常规的电话机需要大功率电的要求不需要从中央局到ONU及从ONU到用户安装大规格的电线就可满足。

根据本发明的进一步方面，可不需要低功率的电话机。根据本发明的这些方面，在电力出现故障期间，电力也从中央局（CO）传送给用户。在电力故隙期间，电话的铃响周期被改变以便减轻电话铃的占空比（工作负载周期）。一储能电容器用来将用户处的电力要求平均到一低水平。根据本发明的进一步方面，铃响周期仅当用户装设较多的电话机而使其功率超过电力供给和储能电容器能容纳的要求时才改变。

本发明的变化的实施例在其它优点之中提供了较低功率消耗、较小或没有远程的电池、较小而不贵的ONU以及较容易转移到T₁、宽频带和家庭服务的纤维。

因此，本发明的一个实施例提供一电话系统，它包括一光学纤维，即适用于传输代表电话通讯的数字信号的光学纤维。该系统也包括含有一与光学纤维相连的光学转换系统和一与光/电转换系统相连的多路调制/多路解调系统的光学接口装置。许多用来传输数字信号的金属线将多路调制/多路解调系统与许多用户连接起来。在用户位置，该系统装有一包含一数/模转换系统和一铃声发生器的网络接口装置。

本发明的特点和优点可通过说明书的其它部分及附图而进一步认识。

图1是已有技术的混合电话系统的示意图;

图2是本发明一个实施例的示意图;

图3是本发明的另一个实施例的示意图;

图4是本发明的另一个实施例的示意图;

图5是本发明的一个实施例的NID较详细的示意图;

图6是本发明的一个实施例的一铃声发生器的较详细的示意图;

图7是本发明的高密度的实施例;

图8是本发明的一个实施例的机械结构示意图;

图9是CATV/FITL系统的示意图;以及

图10是一封闭箱的示意图。

较佳实施例的说明

内容

Ⅰ.术语

Ⅱ.第一较佳实施例的说明（低功率电话机）

Ⅲ.第二较佳实施例的说明

Ⅳ.第三较佳实施例的说明（改变的铃声周期）

Ⅴ.第四较佳实施例的说明（高密度使用者的环境）

Ⅵ.先进的应用

Ⅶ.可试验性

Ⅷ.封闭组件和机械结构

Ⅸ.结论

Ⅰ术语说明

下列缩写的意思有下面的解释：

CO-中央局

ONU-光学网络单元

E/O-电/光转换设备，它一般包括将电信号转换成光信号和将光信号转换成电信号的系统。

D/A-数模转换设备，它一般也包括将模拟信号转换成数字信号和将数字信号转换成模拟信号的系统。类似地，多路调制/多路解调设备也是两个方向的。

FITL-环路中的纤维

FTIC-路边纤维

MUX-多路调制/多路解调设备。

REN-一振铃等数

SLIC-用户环路接口电路

Standard    Phone（标准电话机）-一般是满足WELD500站组要求的、通常振铃等数大约为Ⅰ的电话机。

Low    power    phone低功率电话-一振铃等数小于标准电话的1/2的电话，好的振铃等数小于0.5，更好为0.1，最好为0.03。

RPU-远组电力单元，另外被称作“电厂”。

Ⅱ第一较佳实施例L（低功率电话机）。

图2是用来说明本发明的一个实施例的整个框图。如图所示，数字电话信号从CO20通过光学纤维2采用本技术领域常用的方法传送到ONU4，电力在金属线204上从CO送到ONU，根据本发明的一个较佳实施例，CO的电力供应和CO、ONU之间的电践的尺寸被测定以便提供适当电力给与CO相连的ONU，但不包括装在用户那儿的设备，这些设备一般有大的峰值电力要求。

特别地，对CO来说不希望给用户提供去使其电话机产生铃声（振铃）的电力，在正常工作和公用设备出现故障期间，电力从CO供给到ONU.CO在公用电力出现故障期间能采用本领域常用的方法如发电机和电池对ONU供电。由于ONU的峰值电力要求较小（大部分是由于在常用电话机的振铃循环期间没有提供电力的要求），因此，在CO和ONU之间提供大尺寸线缆或提供大容量的备用设备是没有必要的。

ONU中，E/O转换设备和多路调制设备通过线缆14例如常用的扭绞双线电缆与用户12相连。尽管图2中仅用一条线路来表示联接到用户设备，然而很明显也可设置多条线路。在用户处，设置有NID20，它包括常用的发光保护。NID20也包括D/A转换设备和本领域熟知的一种铃声产生装置。模拟电话信号从NID送给用户设备22，该设备经常包括标准模拟电话机。

当今用户处采用的许多电话机需要大量的电力，特别在振铃周期之间。例如，铃声产生要求3-4瓦的电力去使铃响5个REN，每增加一个REV需要加上1瓦的电。在正常工作期间，足够的电力从公用线206通过AC/DC转换器208送到用户设备。当一电力故障被检测到，然而，常用的电话机22不能工作。根据本发明的一些实施例，在电力故障时，常用的电话机不能工作只到它的铃不能响的程度，而它们剩下的功能却达到能正常通话之类的程度。既然铃声产生装置是在没有其它用户的线路的环境下提供电力给电话机，那么20HZ的振铃周期（频率）的高次谐波不必滤波，或者相当少的高次谐波可被滤波，因此，铃声产生装置的电力要求将被进一步降低。

为了使用户在电力故障期间充分利用电话机，用户装有较低功率的电话机210，这种电话机仅要求最少量的电力，并且有特别的效率即意味着它们在振铃周期中仅需要有限的电力（例如，对铃声产生装置少于1瓦和最好少于0.3-0.5瓦）。因此，这就有可能在公用电力故障期间通过扭绞双线电缆4从CO给所有的用户提供电力。

由于低功率电话机的电力需求小，并且在电力故障期间一般仅连有一个低功率的电话机，因此使用者（用户）可通过与他们的家庭相连的线缆来供电。由于只需低峰值电力，因而在CO和ONU之间或在ONU与用户之间不需架设大尺寸的线缆。

根据图2所示的系统的一个变化，低功率电话机由一低功率振铃器取代，根据这个实施例，常用的电话机仍然用来通话或其它类是，如果有呼叫进入，使用者则由振铃器来通知，根据本发明的一个较佳方面，包含一变换器的部件被设计来保持该低功率振铃器，从而把使用者将松开振铃器的可能性减到最小。

这种低功率的振铃器中，例如，改变输线上直流电压的极性来给予能量，一个二极管和一扼流线圈或延时将用来防止振铃器在直流电压极性正常或有正常振铃时发出声音。另外，一个800HZ到1000HZ的信号从输线上发出以激励该振铃器，根据这些实施例，振铃器对这么高的频率将有一非常高的阻抗，但发声器在该频率上却产生共鸣。

第二较佳实施例的描述

按照可选用实施例，如图3中所示，其中类同部分标以同一标号，即使在电力系统发生故障时，电力不从CO供给。代替的办法是用户保持一套足够容量的备用电池才能维持低功率电话的运行。因为低功率电话需求小，所以用户所需电池容量也会小。

如图3所示，对绞线、例如22号美国线规500呎长铜线进入用户场所并再一次提供闪电保护。一个线路板302提供一振铃发生器306和D/A变换装置304。在正常工作期间，常规的电话和线路板由用户处的电力系统通过AC/DC变换器308提供电力。该变换器用充电器308使电池306维持在充电状态。电力发生故障期间，由电池向低功率电话310提供电力。

表1表明图3中所示一般4电话系统的功率需求。

表    1

被计算的功率值

CEV电源电压…    48伏直流

CEV电力环路电阻、5000呎环线、24ga…    257欧姆

1个电话机挂机装态

给电话机的电力…    0.00瓦

AC/DC变换器提供的电力…    0.00瓦

给AC/DC变换器的电力…    0.00瓦

1个电话机去机状态

给电话机的电力…    0.49瓦

AC/DC变换器提供的电力…    0.65瓦

给AC/DC变换器的电力…    0.86瓦

给ONU的电力…    1.80瓦

给ONU的电力环流…    0.52安培

来自CO的电力…    2.494瓦

4电话机系统的平均电力…    2.93瓦

在-17C所需的电池容量/电话机…    2.59瓦·小

时

在+20℃所需的电池容量/电话机…    5.18瓦·小

时

通过比较，根据TA-NWT-00909所建议的标准，对于一个其中设有电话机的应急供电电池的ONU的系统的类同计算表明：所需电池容量在20℃时约81瓦。即使在-17℃时所希望的必须由电池提供的电力容量约40瓦。因此，由此可见按照上述实施例的本地线路板结构可大大满足要求。

第三较佳实施例（可变振铃周期）的描述

按照图4表示的本发明的更好的情况，系统可专门用标准电话机。根据本发明这种情况，ONU4以图3中所示的类同方式构成。在正常工作情况下，该ONU由中央区如CO提供电源，而用户设备由用户自己的电力系统经AC/DC变换设备208提供电力。在用户处的电力系统发生故障期间，电力由CO经ONU供给用户场所，这种电力在对绞线上但以相对低的流率被输送。由于以相对低的流率输送，所以该对绞线和从CO至ONU的动力线可用相当小的尺寸规格。

从ONU可得到的电力传输电平常常不足以使常规的话机振铃，尤其是当几个这种话机接于用户场所时更是如此。因此，当检测到电力故障时，一个电容器402经对绞线上的电力传输保持充电状态。当在NID中检测到振铃信号时，该常规的话机用贮存在该电容器中的电荷提供振铃用电力。该电容器在较佳实施例中在500μF和1000μF之间。很显然，取决于具体应用，更大范围的值也是可用的。

电力故障情况下正常使用电话期间，足够的电力能经对绞线至室内提供给再充电电容和正常去机状态的电力需求。因此，有可能将大流率（约0.15至0.5瓦）的短脉冲列的电力提供给常规的电话机的振铃。同时，从ONU至用户场所不必设置大尺寸导线。而且删除用户场所的电池也大大减除了用户维护的需要。

按照该实施例，当在用户侧接有大量标准电话机时，即使存贮电容平均了电力需求，该导线常常不能给振铃提供足够的电力。因此，根据本发明的一个更佳情况，NID20设有振铃周期修改电路404。按照本发明这一较佳实施例，系统检测某振铃周期中出现的超高负载（如大于0.75瓦）。当负载被检测到为所选水平以上时，振铃周期中的振铃长度用振铃周期修改电路404进行修改，从而将振铃长度减低到不过分抽泄电容器402的等级上。因此，振铃发生器的工作周期（占空度）被减少。

按照某些实施例，振铃周期修改电路会以与系统所加负载成比例地减少振铃周期。因此，如果用户侧安装了许多话机，则在供电故障期间会察觉到短的振铃周期，但是电话机的工作在别的方面对用户来说是正常的。表2表明通常的振铃周期时间为具有一个1000μF存贮电容的一般系统所接电话机数的函数。

表2

振铃周期时间

电话机数    振铃周期时间

1    接通1.5秒;断开0.4秒

5    接通0.8秒;断开0.5秒

图5为更详细表明图4中所示实施例的NID20的方框图。如图中所示，对绞线载有数字电话信号及直流（DC）电压，后者主要是或专门为电力故障情况所提供。对绞线通过一个混合或脉冲变压器502进入系统。在一个特定实施例中，脉冲变压器是一个由西门子制造的型号为ZBK505/103的。在正常情况下，+24伏直流电源是使用一个与对绞线耦连并由一个120V    AC电源供电的整流器504给系统供电的。齐纳二极管506提供适当的隔离。

一个电压变换器508提供5V电源给系统中的各集成电路，而24V电源用于振铃发生器306。在用户侧电源停电期间，直流电源经对绞线也耦连到振铃发生器和电压变换器。

数字电话信号传送到/接收于CODECs，为说明目的，图5中用3表示CODECs，很显然，CODECs510的不同号的使用将取决于由系统服务的线路号。CODECs510可以为如由莫托洛拉（Motorola）制造的型号为MC145505的片子。每个CODECs在其它插脚间有：发送（TR）;接收（REC）;时钟（CLK）;平衡（BAL）;和起动（E）。这些片子的主要用途是把输入串行数据流变换为用户线上使用的一个或多个模拟信号。

模拟发送信号被送给和接收信号接收于如一个泰姆勒（Tamura）TTC-124的SLLCs512。SLLCs512在其它功能（functions）之间提供二线到四线的变换。

CODECs的运行受功能（function）发生器514的引导控制。系统的定时由同步脉冲捕获片516控制，该捕获片516用于从输入的数据和控制时钟518捕获时钟，它可以如由CTS制作的型号为NO.MP041的片子。功能发生器514可以由如由AST制造的170门装置ASIC。数据通道520用于发送各种数据信号、告警、测试信息等类似信号。

振铃继电器522用于产生振铃信号以便根据振铃发生器306的引导对电话机振铃。当电源由对绞线提供时，振铃发生器可根据线上的负载改变工作周期（占空度）。如当大量标准电话机被接入一根单线时，该振铃发生器会减少电话机实际振铃的时间，和/或增加振铃之间的时间。振铃继电器通过发送一个适当的信号频率来对电话机振铃。

系统以本发明一较佳实施例的乒乓（ping-pong）方式使用脉冲码调制（PCM）从电话机发送或接收数据。例如，系统可用第一时隙作同步，第二、三、和四时隙用作输出数据，而第五时隙用于消隐。接着的三个时隙用于进入数据，且再下一个时隙用于发送如去机数据、测试数据等数据。

上述装置和电路结构仅仅说明按照本发明特定实施例在实现NID中可使用的结构，这对本技术领域中的技术人员是显而易见的。仅仅通过举例的方式，NID的运行可由适当编程的微处理器来控制，或其电路可完全用分立逻辑元件来实现。

图6表明了图4和图5中所示实施例的振铃发生器306。电源从两通路中的任一个加给振铃发生器。第一对线602从对绞线引入电源且在用户侧电源发生故障期间使用。第二对线604最好从用户屋中的变换器引入电源。在正常工作期间，当电话机要振铃时，继电器以频率如20赫兹连通触点608以便对电话机振铃。因为在正常工作条件下，电源并不很受重视，RC电路608可用于除掉20HZ信号613中的高频分量，以便当一个线路振铃时减少线间的串音。因此，继电器607设置与输出线611相接触产生一个20HZ信号波。

按照较佳实施例，RC电路在电源故障期间不用于振铃电话机，这是因为除掉高频成份会浪费系统中的功率。因此，通过使用输出到电话机去的插脚610使RC电路脱离工作，通过连接处于20HZ的继电器的触点608，来实现电话机的振铃。

振铃周期的工作周期（占空度）也可在电源故障情况下修改。压控振荡器（VCO）612监视613上的电压，并根据其电压输出一具有高或低工作周期（占空度）的方波。VCO612的输出控制光电隔离器/固态继电器614，且在电源故障期间由开关609来起动它。继电器交替连接输入DC到存贮电容616或连接存贮电容到继电器608。当VCO检测的电压减小时，电容器输出到电话线的时间量减少。例如，当线上检测电压为65V时，电话机将振铃1.5秒而断开4秒。当线613上电压减到60V时，振铃时间减到1.2秒，55V时振铃时间为0.9秒，而55V以下时为0.8秒。

上述装置和电路结构仅仅是说明用于本发明特定实施例的结构，这对本技术领域中的技术人员是显而易见的。只要通过举例，振铃发生器的工作可由一个适当编程的微处理器来控制，或其电路可完全用分立逻辑电路实现。

按照本发明的更进一步的实施例，NID/用户设备在电源故障状态期间是处于不同的电压电平的。按照这些实施例，在正常工作期间，用户设备用48V供电。在电源故障期间，当处于去机状态时用户具有通过对绞线的第一电压源和在一挂机状态期间的第二更高电压源。例如，在电源故障期间处于去机状态下用户通过对绞线具有6V、10ma电源，而在电源故障期间挂机状态下具有21V电源。

正如本技术领域中的那些技术人员理解了所揭示的评说时，上面描述的系统变换到一个T₁发送系统直到用户侧，会由于系统直到NID是数字的而变得很容易。这种变换需在NID上安装一块新板、然而在别的方面不需要安装附加用户引入线到用户处就可方便地完成。

按照较佳实施例，系统在NID中设有一低电源SLIC。在AC电力断电期间，NID中的线路板必须由例如中央局供电，所以在电源故障状态下，线路板而更重要的是SLIC需要小电源。低电源SLIC使用一个混合变换器。当电源故障期间电话机挂机时最好完全关闭低电源SLIC。这种状态如可用一监视环路中的电流的霍尔器件来触发，并且当电流为零时，将会基本上关断SLIC的电路。

第五较佳实施例（高密度用户环境）的描述

图7表明了本发明在高密度大都市环境中特殊应用的一较佳实施例。正如其所示，一个CO采用传统的手段将光信号提供给一个ONU708。在ONU处，E/O变换装置将光信号变换为电的数字信号。电数字信号经对绞线传送到几个（1到150个，最好大于20个）包含D/A变换装置的居住单元。因此，给传统的模拟用户设备22提供传统的模拟电话信号。

按照本发明的一个方面，到ONU的电源通常由电源702的电力供给，且电源从ONU经对绞线提供给用户设备。ONU和电源安装在一个或多个密封隔离环境的壳体704中、它们作为一体安装在电话杆等类似物体上。当公用电力系统有故障时电源经金属线706加给ONU和用户设备。因为经高密度区的距离小，所以没有必要用过大规格的导线。这种系统尤其适用于居住单元密度大于约20/ONU且最好大于40/ONU的区域。

图8表示装置704的较佳实施例的机械结构。如图所示，系统由传统的电力线804供电。电力线接到安装在隔离环境壳体中的AC/DC变换器802。AC/DC变换器根据不同的应用在容量上将有很宽的变化，但可以为一个40瓦DC电源。AC/DC变换器在正常工作期间供电给ONU708，且经ONU供电给用户设备。ONU也被连接到一根如含有24根独立的光纤和铜电缆的复合纤/铜线电缆808。

ONU连接到一个铜质终端盒810，该盒子可包括如约50个由本发明的受让人制作的终端连接器。各用户设备由导线从铜终端盒延伸到用户设备进行服务。

改进的应用

上面所讨论的结构很容易转化为先进的技术和应用。例如，仅用电子插板（card）变换就可适匹于T₁发送到用户。同样，其它应用很容易得到。图9表明了一种这样的应用，在这应用中，将给室内提供交互电视。

如图所示，系统中包括一个NID901，NID901包括一个包含D/A变换装置等的如上所述的线路板（card）902。在NID中还包括CATV放大器和禁用电子线路（interdiction    electronics904。线路板的电源要求按上述实施例提供，而CATV电子线路的电源在电力公司发生故障期间不供电。代之，CATV电子线路不工作，但这会产生一点困难，这是因为电视在这期间也不会起作用。

线路板对用户设备22提供传统的电话业务。CATV板给电视/VCRs（录橡机）和其它装置906提供传统的电缆电视业务。

附加功能由一球形跟踪鼠标器、或其它具有导线达到NID的用户接口装置908和一IR发送器（transmitter）910提供。IR发送器根据本领域中技术人员周知的手段被用来控制如VCRs等装置。例如，用户可选择TV屏上列中的一个节目以便记录。然后，IR发送器将在适当的时候激发VCR（录像机）。跟踪球最好通过在传统电话插孔旁边设置的插孔用硬质导线来联接。该跟踪球控制显示在电视906屏幕上的光标912。利用本领域中技术人员周知的方法将一信号叠加在禁用电子线路中的CATV信号上光标即可产生的电视上。

例如，为了指导在家中购物，用户移动光标到屏幕的某处并压选择以识到所选物品。CATV信号上的叠加包含了定购命令并由线路板的电话信号控制产生。这种叠加响应了来自鼠标器的用户输入。同样，电视游戏等也可用上述系统来产生。

可测试性

重要的是电话公司要能够验证：从ONU到NID的线路、NID自身、给NID提供直流电源的变换器（即使有也很少）、和音响器（即使有也很少）的工作是否正常。为了提供这种可测试性，最好是对变换器设置一个当插入室内墙中插座时可触发的开关。通过设在变换器壳内的测试电路来感知AC电压。NID的状态信号经数字信号被送到NID中的非易失性存储器中。这种情况会发生在使用贮能电容器时或通过把加有DC的CO的某些信息送给检测器电路以便其工作时。

在NID中，每块线路板最好有一个板上的自身测试线路。如果线路板正常，一个适当的信号发送到ONU以便后者再发送。借助给NID发送一个适当的测试信号，则联至用户的对绞线将被测试，这样可检测进线的开路、短路或处于服务状况。然后，来自ONU的简单测试电压和电流将被用来测量环路的工作状态。具有代表性的测试技术揭示在已转让给本发明的受让人的待批申请NO.584325中，且这里可完全结合参考之。

壳体组装

图10表明了NID的机械特征，按照本发明的一个较佳方面，NID用于用户的设备中。如图所示，壳体包括主箱体1002，它最好包含3个室。这些室包括一个电子设备室1004、电话公司进口侧1006和用户进口侧1008。壳体形体的各个方面的详细情况提供在已转让给本发明的受让人的待批申请NO.584325中，且前面已将其结合作为参考。室1008最好给用户提供方便的进口，而电子室和电话公司进口侧才设有带锁等的受限止的进口。电子室最好设有通风孔1010。

在电子室内部，设有几个密封的多插脚连接器1011。多插脚连接器之一用于安插一块包含NID的主要电子元件如D/A变换装置的印刷线路板。另一连接器用于安插另一块如某些实施例中的CATV板1014。线路板的某一个可设有散热片1016。

在电话公司室中，设有几个密封的进脚连接器1018用于连接来自ONU的进线。该室中可设有附加连接器用于连接CATV同轴线缆。电力用一最好带有高压保护的电源1020来提供，用户室设有测试进口等类似结构，一个盖或门1022盖住电子组件室，同时也盖住电话公司和用户室。

本发明提供了一个大大改进了的电话系统。上面的描述只是为了说明并不作为限定。根据这里揭示的内容、本领域技术人员对本发明做出的种种变化是显而易见的。

只要简单举例，本发明就可利用其它特定的电路元件，或可以软件执行上述电路元件的某些功能，或可以硬件执行某些上述软件的功能，进而，当特定的制造和各组件型号已通过这里的揭示进行了说明时，这是显而易见的，即组件和制造的各种变化能被替代而不脱离本发明的范畴。因此，本发明的范围将不参照上面描述，而是应由所附权利要求及它们的整个等效范围来决定。

Claims (25)

1、一种电话系统，其特征在于包含：

一光纤，所述光纤适配于发送代表电话通信的数字信号；

一光网络接口包含：

i)一耦连到所述光纤的光/电变换系统；和

ii)一耦连到所述光/电变换系统的多路复用/多路分解系统；

将数字信号从所述多路复用/多路分解系统发送到多个用户端的多根金属导线；

一所述用户端的网络接口装置包含：

i)一耦连到所述金属导线的数字到模拟的变换系统；和

ii)一个对所述用户端电话机振铃的振铃发生器。

2、如权利要求1所述电话系统，其特征在于，所述光网络接口设置在住宅周围的路边处。

3、如权利要求1所述电话系统，其特征在于，它进一步包含：一连接到所述光接口的ONU电源，和一在所述用户端的单独用户电源，它用于从电力公司提供电源给所述振铃发生器。

4、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，所述光网络接口电源距所述用户端大于12000呎。

5、如权利要求4所述电话系统，其特征在于，把所述光网络接口电源连接到所述光网络接口的导线是在19和22awg（美国线规）之间。

6、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，所述单独电源是一个从所述用户端的电插座把电力变换为直流的AC/DC变换器。

7、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，它进一步包含一个低功率电话机，当所述电力公司发生故障时，所述低功率电话机适匹于振铃。

8、如权利要求7所述电话系统，其特征在于，所述低功率电话机在电源故障时被可操作地连接到所述用户端的电池。

9、如权利要求7所述电话系统，其特征在于，所述低功率电话机在电源故障期间被可操作地连接到所述金属导线，且所述金属导线在电源故障期间向所述低功率电话机供电。

10、如权利要求7所述电话系统，其特征在于，它进一步包含用户端的常规电话机，和在电源故障期间至少切断所述常规电话机中的振铃机的装置。

11、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，它进一步包含一个振铃周期修改装置，所述振铃周期修改电路适配于在所述用户端电源故障期间修改所述用户端电话机的振铃周期的长度。

12、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，所述光接口适配于在所述用户端电源故障期间经所述金属线向所述用户端提供电源。

13、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，它进一步包含一个存贮电容器，所述存贮电容器在电源故障期间充电而在所述用户端振铃周期期间放电。

14、如权利要求12所述电话系统，其特征在于，所述存贮电容由所述光接口从所述金属导线提供电源进行充电。

15、如权利要求14所述电话系统，其特征在于，所述金属导线为约22至26awg（美国线规）之间的铜线。

16、如权利要求3所述电话系统，其特征在于，它进一步包含一个低功率振铃机，所述低功率振铃机适配于当所述用户端电力公司电源发生故障时产生振铃。

17、一种安装于一电话用户设备中的网络接口装置，其特征在于，它包含：

一将用户线上输入的数字信号变换为模拟信号传送给用户设备中的电话机的数/模变换电路;

一个对所述用户端电话机振铃的振铃发生器;

一电源分配电路，所述电源分配电路在所述用户端电源故障期间由所述用户线提供电源给所述振铃发生器，并当所述用户端电力可得到时从由所述用户端供电。

18、如权利要求17所述网络接口装置，其特征在于，它进一步包含一在所述用户端电源故障期间修改电话机的振铃工作周期（占空度）的振铃工作周期（占空度）修改电路。

19、如权利要求18所述网络接口装置，其特征在于，所述振铃工作周期（占空度）修改电路进一步包含一压控振荡器，所述压控振荡器监视一个电压并当所述电压低于一选定值时减小所述振铃工作周期（占空度）。

20、如权利要求17所述网络接口装置，其特征在于，它进一步包含一存贮电容器，所述存贮电容器在电源故障期间由所述用户线上的直流电压充电，而在所述电源故障期间放电对电话机振铃。

21、如权利要求20所述网络接口装置，其特征在于，它进一步包含一当所述用户端可获得电力时提供对所述电话机振铃的电源的变换器。

22、如权利要求17所述网络接口装置，其特征在于，它进一步包含一当所述用户端可获得电力时从由所述振铃发生器产生的信号中除掉高频分量的高频滤波器，但是在所述用户端电源故障期间不滤波。

23、一种给位于环路电话系统中的光纤中的用户提供电源的方法，其特征在于，它包含：

由用户端的电源提供所述用户端电话机的振铃电源;和

在电源故障期间，由耦连到一光网络单元的用户线提供用户端的电话机的振铃电源。

24、如权利要求23所述方法，其特征在于，所述电源故障期间的供电步骤进一步包含的步骤：交替地由所述用户线在存贮电容器中存贮电能，和所述电容器放电对所述用户端电话机振铃。

25、如权利要求23所述的方法，其特征在于，它进一步包含步骤：在所述向用户端提供电源的步骤期间除去振铃信号中的高频分量，和在所述的提供电源的电源故障步骤期间不除去所述振铃信号中的至少某些高频分量。

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