CN1110495A - 在混合同轴电缆网络中用于传递保密电话业务的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种混合同轴电缆网络，采用阻断来确保电话通 信的保密性。视频和电话信号的防护方式是这样的， 即使得与用户相互传送的电话和视频信号不会出现 在网络中的任一不应有的用户地点。

Description

本发明涉及通信领域。更具体地讲，本发明涉及复用通信领域。再具体一些讲，涉及在同轴电缆网络中的保密电话设备。作为进一步的特征，但不作为对其限制，本发明利用阻断防止网络中的另外的用户监听电话通信的各个用户。

近来，信息及其存取已受到显著地重视。可与始建于廿世纪五十年代的美国州际高速公路系统相比的“信息高速公路”的建设已作为国家的优先考虑。目前有三种可用于这种“高速公路”的导线传输部件：（1）光缆;（2）同轴电缆;（3）双绞铜线对电缆（双绞线对）。目前，双绞线对电缆主要使用在电话网络的本地环路部分。同轴电缆广泛地用于各电缆电视公司。各电话公司和电缆电视公司都已利用光纤作为主或中继线路的信号传输。

光纤光缆与同轴电缆相比能够在更长的距离上传输更多的信息，而同轴电缆与双绞线相比能够在更长的距离上传输更多的信息。因为双绞线主要用于本地环路技术领域，至少在电话工业是这样，所以已经做出发展增加铜线传输容量技术的努力。实际上，铜线对于传统的电话业务而言是一种非常有效的传输手段。

在电话工业中，术语“宽带”表示一种非常高的数字线路速率，诸如新的三电平SONETOC光纤系统的156Mb/s光线路速率。术语“基带”描述与一种单一业务相关的电或光信号的原有（未调制）形式，该信号通常由一个用户提供给网络，和该信号的最后形式从该网络提供给一个用户。基带信号可以是模拟的，也可以是数字的，和其进一步的特征为，要发送的基本信息的直接电磁表示，不带有其他载波或存在副载波能量。基带信号可以直接在传输线、诸如绝缘双绞铜线或光纤上传输。基带信号还可以利用调制载波信号在各种传输系统（例如无线）中传输。在电信业务中，术语“通带”描述了一段频谱范围，该频谱范围可以以低的传输损耗通过一个线性传输系统。提供到这种系统的已调载波信号将以其原有形式以最低损耗与失真被传输，只要这种信号处于通带频率范围的绝对限制之内和对于一个给定线性传输系统的信号幅度的动态范围之内。

一个例子将会有助于搞清基带和通常之间的关系。在讲话期间提供到电话塞孔上的电信号是代表讲话者的话音的基带电信号。这个基带信号通常由绝缘铜线的双绞线传递到电话交换局。在中心局，该信号通过交换机和通常被变换为数字形式和被在时域复用，以便在铜线或光纤电缆上传输这种信号的基带数字传输系统中将信号传输到其他地方。基带数字传输系统可以在同一传输线路上传输成千上万个单独的电话呼叫。虽然在同一传输线路上存在多个在进行中的呼叫，这种系统仍然被定义为“基带”，因为在该系统中的任何地方和任何给定时间瞬间都不存在载波或副载波调制，在该线路的一个给定点上实际上仅存在单一的各个用户信号。当原来的讲话者的信号到达包括在该呼叫的另外的交换局时，该信号被变换回到原来的模拟形式，再次以基带形式施加到连接到远端电话机的铜线对上。

通带技术可以用于提供电话业务。在组成用于电话业务的电缆电视系统中，基带模拟电话信号用于调制一个载波信号。已调载波信号可以被分配一个该线性传输系统的通带内的特定频率。每一个分配给通带中不同载波频率的多个这种已调载波信号可以无相互干扰地在同一时间全都被传输。在远端，选择的已调载波信号必须被解调，去掉载波信号和恢复与该业务相关的基带信号。如果该线性传输系统正确地进行工作，则得到的信号再次以基带形式将被传递到远端电话机。

当存在一种支持短距离建设双绞线布线的100Mb/s量级的数字线路速率时，对于在环路环境（从服务的中心局到用户）的传统的双绞线铜线对的实际限制在最大距离约为12千英尺（KF）是在1.5mb/s量级。一种能够达到这种对于双绞线对实际限制的正在出现的技术是高速数字用户线路（HDSL）。一种公知的不平衡数字用户线路（ADSL）的类似于铜线为基础的技术可以允许朝着用户的1.5Mb/s飞行信号信道和约16Kb/s的上行信道，所有都在单一的铜线对上，在离正在服务的中心局18KF范围内。而不用修改它的网络，包括更多的光纤和或同轴电缆，至少一个电话公司正在推广应用ADSL技术〈见“今日美国”（USA  Today），1993年4月29日，第B1页〉。

尽管适合于它们预定的目的，这些正在出现的以铜线为基础的技术带有某些不可靠性和一些具体的限制，这些情况可能减小它们在铜线环路设备中的可应用性。在这一点上，最理想的情况表明仅可能被利用在分别为12KF（HDSL）和18KF（ADSL）范围内的非加载的铜线环路中。因此，这种技术在基本上低于100%的目前使用环境中将有使用价值。其他的限制（例如，内屏蔽与其他业务诸如ISDN不兼容）将同样减少最大渗透百分比。

在双绞铜线设备上可以被支持的真正宽带速率（例如，156Mkb/s和更高）的最大实际距离是在100英尺的量级。已知的正在出现的HDSL和ADSL的铜线为基础的技术提供了低于真正宽带速率的两种数量级的线路速率，和在最理想的情况下基本上覆盖低于100%的用户，因此十分清楚，作为真正的宽带技术解决办法铜线是不实际的。

基带信号压缩技术某些特定业务的嵌铜杠杆设备提供了可能性。以“VCR-质量”压缩标准电影娱乐电视信号到1.5Mb/s的信道（包括音频）的基带压缩技术已经得到证明，以及一些试图用于电视会议和可视电话应用的较低速率的设备。显而易见的是，荷载信道技术，诸如ADSL（上面已描述）和基带压缩技术结合在一起可能为要求大的带宽的视频业务提供一个现实的替代方案，允许继续使用现存的铜线设备，和避免以光纤为基础的或其他宽带链路的必要。

遗憾的是，基带压缩技术利用了一种一个或多个技术参数的慎重的折衷，这些参数可以合理地被牺牲，由于对给定的业务具有很小或没有影响。例如，用于声音和视频的低速率编码器是在损失传输延迟的情况下获得带宽效率的。通过编码和解码处理来处理大约半秒钟的延迟对于单向广播业务具有很小或者没有影响，但是可能干扰在双向可视电话应用中的话音自然节奏，使双向业务难以利用。基带压缩技术很窄地设计为在同属的业务分类（例如，视频），和不能提供任何基带数字信号的完全透明。

可以提供ADSL能力的线路编码技术以各种方法提供带宽效率。在一种类别中，正交幅度调制（QAM）技术已被应用到微波无线系统的编码数字传输中和最近应用到电缆系统的信道时隙技术中。16状态QAM编码器提供了每赫兹4比特（4B/HZ）的效率;64状态QAM编码器提供了每赫兹6比特（6B/HZ）的效率。这简单地意味着，以1.5Mb/s速率的输入数字信号可以被16状态QAM编码为约0.38MHZ的模拟频谱，使其有可能在铜线上通过长距离的传输。类似的技术还可以应用到卫星和CATV系统，在那些媒介上提供数字信号传输和数字频谱效率。

总之，利用基带信号压缩技术导致带宽效率提高，而该效率是以一个或多个技术参数为代价获得的。在相同媒介的不同业务的情况下，这种折衷可能是不可能实现的。在涉及基带压缩以后的信号的有线线路编码技术的情况下，由于技术的复杂性和成本的原故，一般限制在6B/HZ频谱效率。因此，以铜线为基础的系统，诸如HDSL和ADSL可以在电话网络中得到有限的应用。HDSL实际上是替代服务于1.5Mb/s高容量数字业务（“HICAP”）用户的设施安排的纯节约成本的环路。该节约成本是通过有可能利用分配在该环路外侧设备的非加载线对实现的，而不是设计线对，以及进行无外侧设备中继器的长距离传输。

ADSL技术有可能很早地进入市场，用于有限地VCR质量的视频或其他非对称的1.5Mb/s应用。ADSL的优点包括利用现存的各种铜线设施和最大限度的网络功能。缺点包括置顶变换器（set-top  converter）的成本，该变换器在ADSL被废弃以后不能再使用。另外，ADSL仅提供单一的信道业务。此外，该业务仅能实现有限数目的用户，并且电话业务的电噪声可以导致视频失真。ADSL还受到较长环路中的射频传输干扰。

以光纤为基础的即使在HDSL或ADSL情况下，由于其高比特速率传输能力，可更好地应用到以铜线为基础的网络。要求真正宽带速率的信息业务，作为一个实际问题要求光纤或同轴电缆技术。甚至低端（即，POTS“普通老式电话业务”）业务与当前的铜线为基础的传输系统相比较，将反映出在光纤上的较低的每用户成本。具体地讲，在不久的将来，提供以光纤控制（FTTC）的4至8用户一组的住宅电话的以光纤为基础的系统期望实现与铜线相比拟的成本。然而，在美国的光纤取代现在的铜线设备的成本估算在上千亿美元。因此，实现这种变换的时间长度可能要数十年。

一种可能的替代光纤或铜线网络的方案是混合网络，该网络利用现存的设施和使用光纤、同轴电缆和铜线。这种网络将允许传送许多先进的业务和还以更大的成本效果较早地变换为具有明显光纤容量的宽带网络。至少一个公司已经宣布这混合网络的规划（Denver  Post，1993年4月24日，C1页）。

一般来说，混合网络组合电话网络和视频网络。这种网络的一个缺点是要求一些双份的设备以便传输各自的信号。即，例如，如果电话业务可能通过视频网络发送，则该混合网络的成本和复杂性的相当一部分可以被去掉。然而，为了在同一个传输媒介上发送电话和视频信号，每个信号的唯一特征必须被寻址。对于视频信号来说，这不象发送电话信号那样困难。即，视频信号通常是在一个方向发送的，即从提供者向用户，而电话信号是双向传送的。然而，视频包括交互性的视频，所以双向视频信号的传送也将变得很重要。

附加要求双向通信的电话具有两个不需要由视频网络寻址的其他要求：通信的供电和保密。例如，在视频网络中操作用户的电视机的电源是由用户提供的。即，用户把他的或她的电视机和/或录象机插到在用户地点提供电源的电源插座上。在无论任何原因停电的情况下，用户就不能收看电视，除非他或她具有备用电源（即，电池或发电机）。少数人具有这种备用电源。另一方面，在电话中，用户希望无论有没有电，电话业务都可以利用。下面的段落讨论在电话网络中的电源的历史。

早期手动网络的电话具有其本身的装有干电池的电池盒。这些电池被用于对碳精送话器供电。另外，在电话中的手摇发电机，提供所需的信号，呼叫其他用户，或话务员。在电话中的这两种电源使用户始发一个呼叫并与其他用户谈话。这些电源的任何一种都取决于家用的电源，甚至在农村电气化之前，也允许发送电话呼叫。

当自动交换被引入网络时，电池盒被位于交换机中的公共电池所替代，还包括一个公共的振铃电压源。中心局交换机还需要操作用使和户之间连接起来的电源。使电流流动对每一个电话进行供电和定时中断该电流（拨号脉冲），对用户意向的交换和发信号。此外，忙状态电流也将被电话所利及，对碳精送话器供电。

由于需要防止交换和电话连接的业务中断，在中心局的电源设备中备用有大量湿电池。这些电池又经常由电动机发电机组予以备用。在网络中利用几种不同的电压，但是主要供电是一48V直流和±105V、20HZ的交流电。

随着电话网络在容量上的发展和业务渗透率达100%，业务的可利用性（可靠性）变为网络的最重要的职责之一。在用户家中的一次电话属于该网络和被网络的所有者保持。在过去20年中电话的所有权再次发生变化和不再使用碳精送话器。但是，新的利用光纤的硅片的电子电话机仍然依靠网络来供电，以用于呼叫管理和甚至存储备用。

业务的可利用性是由网络和用户分享的责任。网络有责任保持交换机和连接干线，以及对每个用户单独的线路的测试与保养。用户通过当不需要时保持挂机，通过维护房屋接线和终端设备处于良好使用状态，和通过限制连接到一条线路上设备的总数，也对业务可利用性做出贡献。

维护电话电池盒中的电池是困难的。因此，网络供电是可取的。首先，与将终端电源放置到终端设备上相关的财政上的成本将是巨大的。所需电池的供应和维护既不能被忘记（类似于烟雾检测器）也不能被取消。这两者将导致限制用户的业务可利用性。电源将可能保留在网络中的第二个原因是由于涉及业务“生命线”的管理的主要部分。这关系到正如上面所指出的电话业务的必要性。基本的电话业务希望对于任何人，一天24小时以合理的成本都可以利用的。

存在少数例外，当今，某些业务是由用户供电的。由于将来可以引入更多业务，与这些新业务相连的设备也可以是非网络供电的。一个好的例子是综合业务数字网（ISDN）业务，无论是基本的，还是一次速率接口（Primary  Rate  Interface）的。利用ISDN，网络为其中一部分电路供电，而用户对终端设备供电。大部分数据业务也被纳入这一范畴。

电源的相当大的困难和费用可以仅通过光纤网络提供。如上所讨论的，电源可以和容易通过的铜线为基础的网络提供。当今存在着一些利用电缆电话系统的视频系统，其中电话是通过视频系统提供的。然而，这样的系统要求由用户供电，一般的交流电源形式（在某些情况下）和在用户房屋中的电池供电。此外，适应于在变换盒形式中的硬件需要利用电话系统。

保护通信的保密在电话工业中是一个基本原则。这是由法律要求的，并且违反者要受到重罚。电话用户具有这样的期望，即他们的使用和他们的通信将被保密。对于保密的要求延伸到通信双方的个体，和甚至延伸到通信发生的这个事件。传统的环路设备结构为每个用户提供一个直到交换中心局的专用传输通路。除了经协商的多用户同线电话的情况以外，物理“星形”拓朴保证，每个用户的通信不能被不是该通信一方的其他人所利用。参见图1，表示一种星形网络结构。星形结构是物理上一点对多点的安排。有两种星形结构的类型。在图1A中表示专用星形线路。那就是每个线路1、2、3、……（n）是分开的和不同的和提供到中心局的专用的传输通路。在图1B中表示星形的同线型。在这种情况中，以这种方式公共连接的每个用户可以侦听其他的任何一个用户。没有保密。一旦成本的原因不重要，这种同线电话的配置随着网络的现代化逐渐被去除。

电缆电视系统配置为一种广播总线结构，和在这种系统中传送的所有业务固有地可以为连接到总线上所有用户所利用，包括在通带内传送的电话信道。图2说明一种逻辑总线型结构。在总线结构中与同线电话星形结构一样所有用户共享公共的带宽。通常，电缆公司使用一种“树和分支”型总线结构（图2B）。实质上这是一种在树和分支物理结构上的逻辑总线。同样，同线电话结构（图1B）实质上这是一种在物理星形上的逻辑总线。在任何情况下，总线型结构为电缆公司所利用，在足够用于传送视频业务的同时，对于电话或交互式视频业务不能保证通信的保密。虽然加扰技术可以用来减轻潜在的问题，但增加成本和不安全。随着利用语音响应单元的交互业务的发展达到一定程度，更大量的市场用户将习惯接受象信用卡号PIN授权的信息。任何提供电话或交互视频业务能力的以总线为基础的结构必须配合以保证通信保密的装置。

最后，必须设置一些装置，将由中心局提供的业务（在电话工业中通常称“推荐”）分为两个基本类别：“交换业务”（例如，POTS），该业务端接在中心局的交换机线路侧;“特殊业务”（例如：防盗报警、节目信道业务等“），该业务端接在中心局的其他设备上。分为这两种类别是通过利用提供数字信号的时隙交换（TSI）的设备在现代电话网络中实现的。

现代数字交换机仅识别以离散的数字速率和格式发送的信号。即，交换机检测的64Kb/s增加的发送/接收的信号。为了使信号对于交换机是可懂的，它必须以这种基本格式出现。对于POTS，交换机希望“看到”一个具有规定线路码、线路速率、“1”密度、帧格式、信令比特规定、以及用于讲话者话音的μ律话音编码的其他比特。特殊业务信号通常不是以交换机可识别的形式。常规的网络利用脉冲编码调制技术把模拟变换到数字形式和反之亦然，然后利用时分复用以使得多个业务的序列（分组）的公共比特流用于传输。时分复用将每个沿数据链路传输的消息分割为一些离散的时间间隔。在复用器的每个端口而后对时间间隔顺序地取样，并且该数据取样与来自其他端口的多个其他样值一起被顺序地或并行地传递。在传输的接收端的去复用器然后将串行发送的数据重新组合到对应于原发信号的端口。虽然适合其试图达到的目的，但这种类型的传输技术要求昂贵的时隙交换技术，以便重新安排来自特定业务的分离交换业务的各个时隙。此外，TSI技术对于所有比特是不透明的。即，利用TSI技术，丢失了在端对端基础上执行某些功能，诸如周期冗余检验码（CRC  b）的能力。

本发明是向用户提供视频和电话业务的一种网络。该网络结合了光纤、同轴电缆，和双绞铜线。该网络从网络地点通过同轴线和铜导线向用户提供用于电话业务的电源。电源可以相对容易地通过同轴电缆提供。因此，在该混合网络中，对于业务的电话部分的电源是通过利用同轴电缆和铜线的网络提供的。阻断装置用于有选择地向用户位置发送视频信号。

本发明依靠利用光纤/同轴通带结构作为基本承载信道在由网络服务的居民密集市场用于所有业务。选择的传输装置可以物理地位于控制光网络单元（ONV）的位置上和包括所有的基本电话功能（“讲话”，电池、振铃、测试等等）。选择的传输装置按照用于基带电话的源/接收器部件操作，通过同轴电缆设备从通常为多达400个用户的光节点供电，和对于进入4-8个家庭的整个双向通带频谱提供完全透明，除了用于传送电话业务的各信道时隙之外。在一个实施例中，到家中的实际链路包括双同轴电缆“下线”，获得在网络接口（NI）上来自同轴电缆对的中心导体的塞尖/塞环  RJ-11接口，与现存的所有内部电话线的安排相兼容。NI的其他输出是标准的F-滤波的CATV连接器，与现存的同轴电缆内部线兼容。控制装置还装有通带阻断装置。在优选实施例中，在居民区中的NI仅包括无源滤波器并且没有有源电子电路。

本发明通过永久地阻断双向传输的电话位置的通带，寻址地发送保密通信。阻断是从外部允许所有用户操作的方式实现的。未调制的电话信号在同轴电缆的下线处在任何时候都可以以可恢复的形式出现，保证通信的完全保密。这种阻断可以由几种方式实现。一种方法包括，在通带的一部分永久插入一个真正的干扰信号，该通带部分含有朝用户传输方向的电话通带信道。另外一种方法包括利用一个陷波电路（例如，带阻滤波器），该电路防止任何电话通带信道到达朝用户方向的下线电缆。在一组上行方向传输（朝中心局）的通带频率中，设置隔离放大器和适合的方向耦合器防止任何个别用户监听在总线上的其他电话用户的上行电话信道。常规的干扰成陷波电路技术在传输的上行方向是不适用的，因为存在由该用户允许的利用上行频率的一部分原发信号的其他应用。这要求从用户朝网络的传输透明。本发明的优选实施例利用一种改进的阻断装置，从外部由用户允许实现这种功能。

非交换的电话特殊业务（例如防盗报警器）必须与正常交换的电话业务相区别。在实施例中，本发明是通过远程电话信道调制且和解调制的频率分配来执行这一功能的。其实现方式是从中心局遥控设定各个信道的发送和接收频率。在中心局的通频带内，被调电话信道的交换业务组被转换成电话交换所需的成帧数字格式，或是做相反的转换，而非交换特殊业务组被转换成成帧的数据格式，并且不经过交换，或是进而传输到其他地点。因此可以不用时隙交换（TSI）技术，并避免有点的各种限制和昂贵的设备。

图1示出了具有专线结构（图1A）和共用线路结构（图1B）的“星”型网络结构;

图2示出了具有传统总线（图2A）和电缆式总线（图2B）的“总线”型结构;

图3示出了一种宽带混合光纤/同轴电缆网络结构;

图4示出了另一种混合光纤/同轴电缆网络结构;

图5表示本发明一个优选实施例的混合光纤/同轴电缆网络结构;

图6是一个示意图，用于说明通带下的基带抑制单元;

图7是最佳实施例中用于确保保密措施的阻断装置的示意图;

图8是用于最佳实施例的网络接口的示意图;以及

图9是表示组合和分离单元更详细的示意图;

图10代表网络线路卡。

在各图的有关描述中，相同的标号代表相同的部件。参见图3，其中示出了一种宽带混合光纤/同轴电缆网络结构。在中心局13中示出了一个数字交换机11和包括RF调制器9及电/光转换器10的视频传输装置12。数字电话信号通过经DS1线6通过SONET复用器19传输到光纤电缆14。该结构代表一种带有视频远程传递叠加的光纤-抑制（FTTC）型结构。光纤电缆14通过远程数字终端18从中心局向光纤网络装置15（ONU）传送数字电话信号（SONETOC3）。ONU15可包括一个视频阻断装置16，或者阻断装置16可以是如图3所示独立地设置。来自多个视频信息供应者23的模拟视频信号（AM-FDM）由光缆14传送到一或多个远程节点，这些节点可包括模拟通带电视接收机17，它包括光/电转换器，把模拟光信号转换成同轴电缆24上的模拟电信号。

电源电缆20可采用22号线径的电缆，它从中心局13内的电源32直接向光纤网络装置15供电。从光纤网络装置15可以通过普通的双芯铜绞线22把电话业务提供给用户房屋21中的电话机27。一个ONU通常为多达8个用户位置服务。来自例如卫星系统或视频存储/恢复设备或是其他来源等多个视频信息供应者23的视频业务通过同轴电缆24被提供给用户的房屋21。为了解扰到电视机26的这些视频信号，可以安装或可不安装视频机顶（set-top）转换器25。

图3所示的网络在向住户提供电话和视频信号时避免了几个与此有关的问题。也就是说，由于信号是由独立的传送系统传送的，可以独立地处理各个信号。例如，用户房屋21中的电话机27可以象普通电话机那样由中心局13供电。机顶转换器25和电视机26的电源可由用户的房屋21提供。另外，与通过铜线22的电话业务有关的保密问题也象普通电话网络一样得以维持。如现有技术中已知的，端子18上可以连接一个以上的ONU。类似地在接收机17上也可连接一个以上的断思抽头16。图3所示网络的缺点是复杂并且昂贵。即光缆14、供电电缆20及同轴电缆24必须从每个中心局13引到每个光纤网络装置15或用户的房屋21。另外，为了有效地传送光信号还需要远程数字终端18一类的附加设备。

参见图4示出另一种混合光纤同轴网络。和图3中一样，中心局13包括电话交换机11和视频传输设备12，其中的系统管理器28控制由供应者23提供的各种视频业务的辅助功能。与图3的结构相同，电话信号和视频信号从中心局13通过外部设备29的馈线部分在光缆14上传送。电话信号可通过远程数字终端18并通过光缆14提供给光纤网络装置15。视频信号被传送到视频接收机17，在那里这些视频信号从光信号被转换成同轴电缆24上的电信号。该视频信号随后被提供给光纤网络装置15处的阻断装置16。在本实施例中，ONU15和阻断装置16相连接并最好设在同一位置。图4与图3的主要区别是可以通过同轴电缆24由电源32供电，电源32可以包括到电力线和备用电池的连接。这样就省去了图3中的供电电缆20。

由于省去了供电电缆20，与图3的结构相比可明显地节省费用。与图3一样，通过同轴电缆24的视频信号经由包含在光纤网络装置15中的阻断装置16提供给用户的房屋21。而电源是通过同轴电缆24和ONU15从电源32供给电话机27的。从阻断装置16到用户房屋21的的同轴电缆24仅向电视机26提供电视信号而不供电。与图3一样，系统中可以包括电视机机顶转换器25。图4比图3所示的网络有了实质性的改进，也就是省去了供电电缆20，从而使费用明显下降，并且结构得以简化。

尽管图4的结构已比图3有所改进，但若能在一个共用传送系统上传送电话信号和视频信号，其改进则会更加明显，这样就能省去图3和图4中所示的重复的光缆。然而，如果通过一个共用的集成网络传输系统传送视频和电话信号，会出现其他的问题。其中的首要问题就是保密问题。也就是说，如果电话和视频信号都通过同一条线传送到用户的房屋21，一个用户有可能窃听连接在同轴电缆总线上的所有邻居的电话信号，其做法是在电话信号范围内对同轴电缆的数不清的载波信道进行调谐和解调。这对一个稍微熟悉电子设计原理的人来说是比较容易的，他可以调谐到在该频谱中传递的这些电话信道上。这是完全可能的，因为在本例中其他电话信号也是从远程光节点17发出的。如果用一个同轴电缆系统传送所有信号，一个用户就可以取得其他用户的信号。

图5示出了一种光纤/同轴传送结构的最佳实施例，其中通过一共用的集成网络传送电话和视频信号。即中心局13包括如图3和图4所示的电话交换机11和视频传输设备12。交替的视频供应者23可以向视频传输设备12提供视频信号。来自交换机11和特殊业务设备33的电话信号被供给数字转换RF调制/解调器装置34。电话信号必须调制后通过模拟通带光缆14传送。来自视频传输设备12的视频信号在组合收发装置35中与电话信号组合。这些光信号从光缆14传送到光节点17或是从节点17被接收，节点17包括如图3和4所示的光/电转换装置。图4中的远程数字终端18被省去了，因为它不再需要它来执行分配功能。供电设备32与光节点17设在一起。通过省去远程数字终端18及主光缆中相关的光纤，这种结构可以比图4的结构明显地节省费用。它省去了ONU15上的远程数字终端18，ONU15出现保密的问题。来自交节点17的组合电话和视频信号与来自电源设备32的电源一起在同轴电缆24上传送到选择的传递装置，它可以包括-通带以下的基带（Baseband  Belon  Passband）（BBP）装置37。装置37包括由图3和4中的光网络装置15执行的许多功能，并有明显的增加和修改。电话和视频信号通过网络接口43供给用户房屋21中的电话机27和电视机26。

图7详细地示出了BBP装置37。BBP装置37包括一个同样用于电话的阻断装置16，一个调制器/解调器装置39，及电源变换装置41。阻断装置16是现有技术中已知的和用于视频网络中的那种标准阻断装置的改型。也就是说，由Scientific  Atlanta  Corporation公司制造的8端口阻断装置（型号为9508-021）可以这样修改。标准的阻断装置采用一个干扰振荡器49干扰某一信道，并仅在用户可使用的信道上传送。另一种方式是用一个反向陷波器（由带阻滤波器构成）代替振荡器49作为阻断装置，衰减噪声电平以下的非传递信道。本实施例对阻断装置16的修改是在传输的上行方向增加了隔离放大器47和前向耦合器48，从而在给定的用户位置仅允许提供往返该用户的基带电话信号。即标准的阻断装置是这样修改的，使所有的下行电话信道被阻断，并使每个上行5-30MHz端口被隔离。由此就阻止调谐到网络中其他用户的电话呼叫。

以下参照图5、6和7，说明本发明所提供的保密防护。中心局13向用户房屋21“下行”发送视频和电话信号，并从用户房屋21接收与视频有关的信号及上行发送的电话信号。此结构基本上是一种“总线”型结构（图2）。这样，没有任何保护措施，每个用户都可以监听总线上来自其他用户的视频和/或电话信号。对下行视频信号来说，这不成问题。当今的电缆电视公司使用这种系统，并且仅考虑到要阻断（干扰或阻止）用户未交费的选定的额外费用的信道。然而，如果增加了交互式的电视和/或电话，保密就变得重要了。

为了在这种网络中确保保密性，除了阻断装置16和调制器/解调器装置39之外，还需要额外的保护。如果不加修改，阻断装置16仅能确保向用户房屋21传递选定的下行视频信道。而调制器/解调器装置39仅能确保在电话线上与用户房屋相互传递选定的电话信道。然而，对于交互性的电视，并且为了阻止通过连接到F-接关连接器46上的交互性的视频线24选择的调谐，到其他用户的电话信道还需要附加的阻断10。在本实施例中的阻断装置16中改动的干扰振荡器49增加了隔离放大器47和前向耦合器48。

放大器47和耦合器48可以如现有技术中已知的那样任选地与带通滤波器（未示出）组合在一起，有选择地传输上行信号的一个子集。如上所述，5-30MHz的带宽被用于电话和与视频通信有关的交互式的信号。在大约8-26MHz带宽中有3个可用的6MHz信道。由于每个6MHz信道可以传送400个独立的电话信道，本实施例中通常仅需要为电话提供两个信道。另一个6MHz信道可用于与视频业务有关的交互式的控制/请求信号。放大器47和耦合器48（任选地与选择滤波器结合）有选择地仅传输上行方向上与视频信道有关的交互式的信号。用阻断装置16除去了下行方向上所有用于电话的信道。这样就使任一特定用户无法从任一传输方向侦听另一用户的电话信道。由此实现保密。

参见图5和6，调制器/解调器装置39可以用Jerrold，Inc.公司生产的“Cablephone”电缆电话装置，它将同轴电缆24上的电话信号解调并通过连接到电话机27上的标准铜制塞尖和塞环线42向其传送解调的电话信号。调制器/解调器装置39还从用户房屋21中的电话机27接收基带电话信号并将该信号调制到同轴电缆24上。任选地，调制器/解调器装置39把基带电话信号传送到组合器44，使其与同轴电缆24上的通带信号如视频信号相结合。BBP装置37还包括电源转换器41，它为调制器/解调器装置39提供-48伏DC电源，±105伏AC振铃电源，及其他转换电源，象标准电话网中一样为电话机27供电。

参见图5、6和7，用户房屋21中的电话机27和电视机26通过网络接口43接收视频和电话信号。在图5的实施例中，来自阻断装置16的视频信号和来自调制器/解调器装置39的电话信号在组合装置44（图6）中被组合，然后通过双同轴电缆向下发送到分离器。参见图8，分离器36、38被包含在网络接口装置43中。也就是说在网络接口43中也包括无源的电子器件。网络接口装置43包括阻止DC的高通滤波器36，为所有通带频率提供RF透明性，并阻止所有电话信号。具有DC透明性的低通滤波器38除去RF通带的能量并通过所有的电话信号。和现有技术中一样还包括一个双碳精块保护装置50。接口43中包括标准的RJ-11电话连接器45和电视电缆TV网标准的F接头连接器46。因为连接器45和46都是标准的，用户房屋无需重新接线或就地供电就可以从该网络得到服务。尽管本实施例所示一个最佳实施例，仍可能把同轴电缆从修改的阻断装置16直接连接到网络接口F接头46，并用铜线42从调制器/解调器装置39直接连接到网络接口43的RJ-11连接器。无论是哪种情况，有可能在同轴电缆24上和视频信号一起传送的已调电话信号都在阻断装置16处被消除，从而使特定的用户仅能使用来自解调装置39的解调电话信号。因此就消除了一个用户窃听另一用户电话通话的任何可能性。如果传递视频业务的一个以上的同轴电缆提供给网络接口43，则P-Intrinsic-Negative（PIN）二极管开关或其他现有技术公知的器件都可以使用，以便使用户在任何特定时间内选择他或她所喜欢的一组业务。

BBP装置37使图5所示的网络结构为接到住宅入口结构（基带FTTC和通带电缆电视）上的两种基本线路提供了最佳的特征，并且解决了各自的问题，其费用明显低于图3和4所示的网络类型。图5中描述的网络结构提供了一种真正的宽带网络，它以明显低于其它类型混合网的费用包含了电话和视频业务的所有现有业务和所有未来的业务。

参见图9，它示出了组合器44和分离器36，38的进一步细节。如前所述，组合器44被包含在BBP装置37中。组合器44最好包括图中所示的可用的L段滤波器52。这些滤波器52被包含在RF屏蔽盒53中，RF屏蔽盒53在整个通带中为各个同轴电缆24之间提供高于65dB的隔离。分离器包括设在网络接口43中的市场可买到的高通滤波器36和低通滤波器38。采用这种组合器，滤波器被包含在RF屏蔽盒53中，它在连接到F-接头46的同轴电缆24之间提供大于65dB的隔离。

本发明采用频分而不是时隙交换技术（TSI）来变换传输信号。因此可以免除与TSI设备和例如监听信号降低（CRC6）等禁止功能有关的费用。尽管在本发明的网络中可以采用TSI，但频率指配技术是最好的，因为信号已经是在频率域中传输的。本发明采用一种线性信道，它在时间上并行地发送信号，而不是在时间上串行发送。在线性信道中同时发送的信号间没有相互的干扰，因为它们不同的频率传动。

参见图10，频分信号传输是通过对BBP装置37中的各个信道卡51远地设定特定的发送和接收频率对来实现的。这样，进入各部分邻接频道的交换业务和特种业务间的隔离可以在靠近该业务用户的位置完成。在中心局13，RF调制信道被转换成（或来自）按24编组的每秒64千比特（64KB/S）信道，然后编成标准的成帧的DSI信号加到数字交换机11上。仅由特种业务构成的DSI信号被发送给其他终端设备或是用于传输到其他地点的传输设备。这种方案允许成块地把一组调制载波信号转换成DSI数字信号，或是相反地转换，避免在中心局13的大量的A/D转换之前采用时隙交换或单独的载频变换。该方案的另一优点是在给定业务类型的情况下具有“通用”的信道卡51，它可以装入任一BBP装置37的任一槽中。这样可把各自的备用/更换库存量保持在最少。与各个卡有关的频率对最好是在中心局13中远地设定和控制，使用户不能换卡。

为每个用户分配一个唯一的发送和接收频率对，用于电话和特种业务。分配的频率对由中心局13控制。这样为BBP装置37中的卡51分配邻接的频率。这样做可以为不接到数字交换机上的非交换特殊业务编组。在中心局13中对特殊的和电话业务的时隙交换上的隔离被省去。由于光节点19可以服务于多达50个BBP抑制装置37，用频分技术可以为BBP装置37中的任一业务信道卡51分配任何可用的频率对，与BBP装置37的实际位置无关。

新型的BBP单元有几个明显的优点。首先是消除了现有混合网络中的基带光纤抑制（FTTC）部分。这是通过把电话业务合并到网络通带中的方式来实现的，大大地简化了结构中的外部设备部分的整体复杂性。电话业务由电缆电话的方式来提供，它采用具有一些重要区别的信号调制。由于从网络中为通话电池和振铃电压供电，消除了本地（房内）供电问题。由于选择传送的设备之外的传送电话业务的通带频率被阻止，从特定的住宅不可能监听其他电话用户的通话。这样，先前通过混合电视型网络提供电话业务时有关保密问题可以得到解决。

尽管本发明是按照特殊实施例来描述的，在不脱离所附的权利要求书所述的本发明范围内仍可进行变更和修改。

Claims (26)

1、为用户地点提供电话业务的系统，包括：

一个网络，其中包括一光纤系统和连接到上述光纤系统的一个同轴电缆系统；以及

可操作地连接上述网络的装置，用于有选择地与上述用户地点相互传递保密的电话信号；

其中的上述保密信号不会在另一个用户地点被监听。

2、根据权利要求1的系统，其特征是上述选择的传递装置包括;

可操作地连接上述系统的一个阻断装置，仅允许预选的频率信号在上述网络中上行或下行传输;以及;

可操作地连接上述同轴电缆系统的调制器/解调器，用于向用户地点传递一个或多个选定的基带电话信号。

3、根据权利要求1的系统，进一步包括可操作地连接上述同轴电缆系统的装置，用于经上述同轴电缆系统向用户的电话机供电。

4、一种为用户地点提供电话业务的方法，包括以下步骤;

通过包括一个同轴电缆系统的网络传送电话信号;以及

在上述同轴电缆系统中有选择地传送上述电话信号;

其中上述信号有选择地与上述用户地点相互传送，从而对上述信号保密，并且不会在另一个用户地点被监听。

5、根据权利要求4的方法，其特征是上述选择的传递步骤包括以下步骤：

阻断上述与用户地点相互传输的电话信号;以及

对上述与用户地点相互传输的电话信号中的选定电话信号进行调制/解调。

6、根据权利要求4的方法，进一步包括通过上述同轴电缆系统为上述用户地点的电话机供电的步骤。

7、根据权利要求4的方法，进一步包括以下步骤：

在用户的同轴电缆系统中组合上述视频信号和上述电话信号;以及

分离上述解调的电话信号和上述视频信号。

8、根据权利要求4的方法，其中的上述传输步骤包括：

同上述网络传输系统提供视频信号和调制的电话信号;以及

把上述光纤传输系统中的上述视频和调制的电话信号转换成上述同轴电缆系统中的电信号，并同时把上述同轴电缆系统中的上述视频信号和上述调制的电话电信号转换成上述光纤传输系统中的光信号。

9、一种为用户提供视频和电话业务的系统，包括：

用于与组合网络传输系统相互提供调制的电话信号的装置，上述组合网络传输系统包括光纤传输系统和网络同轴电缆系统;

可操作地连接上述组合网络传输系统的装置，用于向上述组合网络传输系统提供视频信号;

可操作地连接上述光纤传输系统的装置，用于把上述光纤传输系统中的上述电话和电视的光信号转换成上述网络同轴电缆系统中的电话信号和视频电信号，并同时用于把上述网络同轴电缆系统中的上述电视和上述电话的电信号转换成上述光纤传输系统中的视频和电话的光信号;

可操作地连接上述组合网络传输系统的装置，用于有选择的传递上述视频信号;

可操作地连接上述网络同轴电缆系统的装置，用于提供解调的电话信号;

可操作地连接上述有选择的传递装置及上述提供装置的装置，用于在上述用户的同轴电缆系统中组合上述选择传递的视频信号和上述解调的电话信号;以及

可操作地连接上述用户同轴电缆系统的装置，用于从上述选择传递的视频信号中分离上述解调的电话信号。

10、根据权利要求9的系统，进一步包括：

可操作地连接上述网络同轴电缆系统的供电装置;以及

可操作地联系上述网络同轴电缆系统的装置，用于变换上述电源。

11、一种向用户提供视频和电话业务的方法，包括：

提供一组视频和已调制电话信号给光纤传输系统;

变换所述光纤传输系统的光信号为网络同轴电缆系统的电信号，同时变换所述网络同轴电缆系统的电信号为所述光纤传输系统的信号;

在所述网络同轴电缆系统选择地传送所述视频信号;

在所述网络同轴电缆系统调制和解调所述电话信号;

在一个同户同轴系统组合所述选择地传送的视频信号和所述解调的电话信号;和

分离所述解调的电话信号和所述选择地传送的视频信号。

12、一种向用户传送视频和电话业务的系统，包括：

一个传输网络，该网络包括一个光纤系统和一个同轴电缆系统;

与所述传输网络相关的装置，用于调制/解调基带电话信号;

与所述光纤系统相关的装置，用于在所述光纤系统提供视频信号;

一个光/电信号变换器，连接到所述光纤系统和所述同轴电缆系统;

连接到所述同轴电缆系统的一个阻断装置;

连接到所述同轴电缆系统的一个调制/解调器;

连接到所述阻断装置和所述调制/解调器的装置，用于组合非阻断的视频信号和所述基带电话信号;和

连接到所述组合装置的装置，用于从所述基带电话信号中分离出所述非阻断的视频信号。

13、一种包括操作地连接到它的多个电话机的视频和电话网络，包括：

一个光纤传输系统;

一个连接到所述光纤传输系统的同轴电缆传输系统;

与所述光纤传输系统相连的一个电话交换系统;

与所述光纤传输系统相连的一个视频供给系统;

与所述同轴电缆系统操作地连接的一个阻断装置;和

与所述同轴电缆系统操作地连接的一个调制/解调器;

因而在所述同轴电缆系统的电话信号和视频信号被阻断，以致仅仅所选电话信号被传送到所述电话机和从所述电话机传送。

14、根据权利要求13的网络，包括：

操作地与所述同轴电缆系统连接的装置，用于在一个用户同轴电缆系统中组合阻断的视频信号和解调的电话信号;和

操作地与所述用户同轴电缆系统连接的装置，用于从所述解调的电话信号中分离出所述阻断的视频信号。

15、根据权利要求13的网络，进一步包括操作地与所述同轴电缆系统连接的装置，用于提供电源到所述电话机。

16、在一个网络中分开电话业务和特种业务的方法，所述网络包括一个中心局和连接到所述中心局的一个传输系统，所述中心局包括一个电话交换机和特种业务设备，所述传输系统包括一个光纤系统和连接到所述光纤系统的一个同轴电缆系统，所述的方法包括步骤：

指定所述网络中的至少一个线路卡给一个用户;

分配一个频率对给所述线路卡，所述频率对相应于一个所述的业务;

发送包括所述频率对的信号到所述中心局和从所述中心局发送;

识别指示电话业务或特种业务的所述频率对;和

发送识别的电话业务到所述交换机和发送识别的特种业务到所述特种业务设备。

17、根据权利要求16的方法，其中所述分配步骤包括从所述中心局远地分配所述频率对。

18、一种电话网络，包括：

一个中心局，它包括一个数字交换机的一个特种业务设备;

操作地连接到所述交换机的一个传输系统，所述传输系统包括一个光纤系统和连接到所述光纤系统的一个同轴电缆系统;

操作地连接所述同轴电缆系统的多个线路卡;

每个所述线路卡包括分配给它的一个预选的频率对，所述预选的频率对仅仅相应于电话业务或者特种业务;

与所述数字传送系统相连的装置，用于识别所述分配的频率对;和

因而如果所述分配的频率对被识别为电话业务，则从所述线路卡来的信号被发送到所述数字交换机，而如果所述分配的频率对被识别为特种业务，则所述线路卡的信号被发送到所述特种业务设备。

19、根据权利要求18的网络，其中所述线路卡包括在与用户位置相邻的一个BBP设备中。

20、根据权利要求18的网络，进一步包括与所述传输系统相连的装置，用于远地地分配所述频率对。

21、在一个同轴电缆网络传输视频和基带电话信号到一个用户的装置，包括：

一个网络接口;

连接到所述网络接口的一个基带以下通带单元;

操作地连接所述基带以下通带单元的一个信号组合器，所述组合器至少包括一对L滤波器，以允许基带电话信号被加到通带视频信号上;和

连接到所述同轴电缆网络的一个信号分离器，所述分离器包括一个高通滤波器和一个低通滤波器，所述高通滤波器允许传输所有的通带信号和阻断所有的电话信号，而所述低通滤波器阻断所有通带信号和允许传输所有的电话信号。

22、在同轴电缆网络中用于传送视频和电话信号到用户的方法，包括步骤：

在所述同轴电缆网络组合通带视频信号和基带电话信号;

在所述同轴电缆网络分离所述信号到一个F装配同轴连接器和一个RJ-11电话插座;

阻塞在所述F装配连接器的所有电话信号;和

阻塞在所述RJ-11电话插座的所有通带视频信号。

23、在同轴电缆网络中选择的传输电话信号的设备，使得从特定的用户来的所述电话信号不被在所述网络的另一个用户监视，所述设备包括：

连接到所述同轴电缆网络以抑制所选的视频信号和所有电话信号的一个阻断装置，所述阻断装置包括：

连接到所述同轴电缆网络的一个干扰振荡器;

连接到所述同轴电缆网络的一个放大器;

连接到所述同轴电缆网络的一个前向耦合器;和

一个调制/解调器，连接到所述同轴电缆网络，为所述特定的用户导出所选基带电话信号。

24、在同轴电缆网络中选择的传输电话信号的设备，包括：

连接到所述同轴电缆网络的一个阻断装置，所述阻断装置包括：

连接到所述同轴电缆网络的一个负陷波电路;

有效地连接到所述同轴电缆网络的一个放大器;

连接到所述同轴电缆网络的一个前向耦合器;和

连接到所述同轴电缆网络的一个调制/解调器;

从而所述阻断装置消除了所有电话信号，而所述调制/解调制导出特定用户的所选基带电话信号，以致所述特定用户的所述基带电话信号可不被所述网络的不同用户监听。

25、在同轴电缆网络中传送保密电话业务的方法，包括步骤：

抑制所有下行电话信号;

分离所述网络的一个用户与另一个用户的上行电话信号;和

变换所选电话信号为基带电话信号;

因而在上行和下行方向中的第一用户来的电话信号可不由在所述网络的另一个用户监视。

26、在同轴电缆网络中传送保密电话业务的方法，包括步骤：

通过减少低于噪声电平的所述信号的幅度消除所有下行电话信号;

分离所述网络的一个用户与另一个用户的上行电话信号;和

变换所选电话信号为基带电话信号;

因而来往于一个用户的电话信号可不被在所述网络的另一用户监听。

Images