CN111788823A - 反向电力共享 - Google Patents

Abstract

通信系统的电力分配器(61)对通过多个电气通信连接(20‑24)汲取的电力的输送进行控制，以向网络内的网络组件(5、9)供电，所述多个电气通信连接是分配给相应的客户处所设备的，该电力分配器被设置成根据由各个连接的相应的客户处所设备所运行操作的服务的电力需求，或者根据针对各个连接的相应的客户处所设备运行的服务的电力需求，对要从各个连接汲取的电力的收集进行控制，而与被用于输送那些服务的电气连接的标识无关。特别地，当电气连接(20、22)没有被它们的相应的客户使用时，可以代替地由波束成形系统(9)将所述电气连接(20、22)用于支持改善针对与不同的连接(21)相关联的客户的服务，并且向波束成形器(9)供电的附加电力是从与接收该增强服务的客户相关联的连接(21)汲取的。

Description

反向电力共享

本发明涉及向通信系统供电，特别地涉及反向电力系统，即，从客户处所向通信网络中的节点供电的系统。

传统的电话网络(包括客户处所设备(CPE))是从网络端(交换机)进行供电的，电力是由输送在电话中使用的实际电信号的相同导线来输送的。这允许将电话连接提供给自身没有电力供应的处所。在本地电力供应发生故障的情况下至少维持基本电话服务的能力仍然具有优势，在提供用于报告电力故障的设施方面尤其如此。

然而，最近的发展已经使得交换机端供电既不实用也不必要。传统的“铜”导线网络越来越多地被容量更高的光连接或微波连接所取代，这些连接当然不适合供电，并且实际上在连接的各个端以及在任何中继点或放大点处都需要供电。为此，在一些情况下，在新的连接旁边，仍明确保留着传统的铜网络，但这并不总是方便、实用或经济的。

在许多系统中，“最终引入”客户处所中的仍然是电气“双绞线”连接。这样的系统被称为“光纤到路边(Fibre to the Kerb)”或“光纤到分配点(Fibre to theDistribution Point)”。如果是这种情况，那么通过从客户处所的电源汲取电力并且通过电导线将电力馈送到网络中来向网络设备，特别是向光纤/铜接口进行反向供电可以很方便。在大多数情况下，要以这种方式供电的网络设备为许多客户处所提供服务。作为xDSL(数字用户线路)系统上的反向供电的远程小型节点的基本要求集的一部分，要求能够以确实不会使一个或更多个用户不必要地负担过重的方式向这种远程节点供电，因此，实现了一种电力共享算法，该算法将供电负担公平地分配给全部数量的活动用户。

已经开发了算法，以确保用户从他们的单独的CPE装置通过他们的单独的双绞线引入线缆向节点供电，并且确保电力被公平且高效地递送。一般而言，并且以客户处所的可用电源为条件，“公平的”电力共享算法将从各个单独的CPE取得的电力进行划分，使得各个CPE均递送所需总电力的平均值，即，如果六个用户连接至数据处理单元(DPU)并且远程总电力需求为18W，那么各个用户发射足够在DPU处汇集3W电力的电力。另选地，可以将该“公平”电力算法配置成汇集与各个用户可获得的最大比特率成正比的电力，或者可以与通过各个连接对网络进行的使用成比例地动态改变，以使主持通过xDSL的高带宽会话的连接将比当前仅被用于电话呼叫的连接递送更多的电力。

即使用户无法为系统贡献任何电力(例如由于家庭电力网供电故障且没有可用的备用电池)，通常也会在此类系统中规定至少维持非常低的带宽服务，这种“生命线”设施可使进行基本电话呼叫，例如，向电力公司报告断电或者联系应急服务机构。

然而，现有的反向电力分配系统基于这样的假设工作，即，各个单独的双绞线路可以明确且唯一地与它正传送的会话或呼叫业务的来源相关联。然而，正在开发诸如矢量化(vectoring)和波束成形的新DSL波束成形技术，其中，可以使用未使用的双绞线路(即，原本处于不活动状态的双绞线路)来增加特定电路的总比特率。从而，在双绞线连接与特定的客户处所设备之间不再存在直接和永久的关联。

从个人的角度来看，反向供电包括与DPU一起定位的单个远程调制解调器(称为xTU-O)，加上提供光学回程、任何以太网交换能力、网络管理处理器等的所有总开销电子设备的共享。由于用户被添加到起作用的DPU中，各个用户向开销电子设备供电的负担变小。

在矢量化的系统中，矢量组形成串扰消除系统，该系统尝试增加矢量组的所有成员的比特率。G.fast标准要求所有活动用户(但仅限活动用户)成为矢量化组的成员。因此，矢量组的所有线路的供电是必须的，并且是利用现有的公平供电算法默认发生的。与其它开销不同，矢量引擎的供电会随着用户数量的增加而成比例地变大。单个用户将不需要执行任何矢量化，但是随着更多用户变为活动的，就可以“公平地”共享他们各自的电力贡献，所述电力贡献足以为多个用户所需的矢量化引擎进行供电(在G.fast情况下，矢量化是强制性的)。

正在开发诸如“波束成形”之类的新技术，这些技术通过将未使用的双绞线路(当前尚未被它们的名义用户所使用)添加至矢量组中来利用所述未使用的双绞线路，以便增加一个(或更多个)目标线路的下游性能。可以将波束成形视为矢量化的高级形式(可以从使用矢量组之外的线路而在特定的DSL信道中获得额外的增益)。例如，如果将双绞二十芯(ten-pair)线缆连接至DPU并且有五条线路处于活动状态，那么简单的矢量组将由这五个活动线路组成，而其它五条线路正常情况下处于不活动状态。波束成形通过修改矢量组而在活动线路中提供更高的下游能力(通过增加比特数/音调)，这是通过采用不活动的线路以扩展矢量组来实现的。

术语“波束成形”是通过利用无线背景进行类推而得出的，这是因为它按照和在无线背景下从多个无线电设备动态地发送经相移的流(使得所发送的信号经历有益的相位叠加(constructive phase summation)并且在波束聚焦于信号的目的地时相干地积累)的相同的方式，通过使用额外的发送器(导线)来增加DSL信道的速率，所述额外的发送器(导线)以以下方式发送信号：使接收器受益于经修改的串扰信号，所述经修改的串扰信号对接收端的所得信号进行相干地修改。在DSL背景下，将信号注入到未使用的双绞线上，以修改和增强目标线路的矢量化的性能，以便增加下游速率。通过增加特定电路的总比特率，该技术允许在一个或更多个活动线路中提供更高的下游能力，以允许向准备为此服务付费的各个客户提供更高的比特率。还可以将该技术用于改善正在标准以下运行的线路的性能。

xDSL的“波束成形”算法的发展使得电力共享成为更加复杂的问题。被用于进行波束成形的额外线路需要供电，并且希望该电力的来源不是与所述线路相关联的名义客户(不是正在使用该线路的客户)，而是受益于波束成形处理的目标用户。

根据本发明的第一方面，提供了一种通信系统的电力分配器，所述电力分配器对在多个电气通信连接上汲取的电力的输送进行控制，以向网络内的网络组件供电，所述多个电气通信连接被分配给相应的客户处所设备，所述电力分配具有一个或更多个控制输入端和多个控制输出端，所述一个或更多个控制输入端接收与一个或更多个网络接口功能所需的电力有关的输入，并且与由所述网络接口功能当前所服务的客户处所设备连接的标识有关的输入，所述电力分配器被设置成根据由各个连接的相应的客户处所设备所运行的服务的电力需求，或者根据针对各个连接的相应的客户处所设备运行的服务的电力需求，对要从所述各个连接汲取的电力的收集进行控制，要从各个客户处所设备汲取的电力是根据向所述相应的客户输送的服务的电力需求来控制的，与用于输送那些服务的所述电气连接的标识无关，所述电力分配器具有来自第一接口单元的第一输入和来自第二接口单元的第二输入，所述第一输入对通过多个连接的通信进行控制，在所述多个连接上，电力需求在多个电气连接之间被均等地分摊，并且所述第二输入对通过所述多个电气连接的子集的通信进行控制，并且在所述子集上，电力需求被分摊至所述子集中的一个或更多个活动成员。

在第二方面，本发明提供了一种向通信系统的一个或更多个部件输送电力的方法，在所述通信系统中，在被分配给相应的客户处所的多个电气通信连接上汲取电力，其中，使用电力共享处理来根据由各个连接的相应的客户处所设备所运行的服务的电力需求，或者根据针对各个连接的相应的客户处所设备运行的服务的电力需求，对要从所述各个连接汲取的电力进行控制，其中，当第一客户处所集合不需要被分配给所述第一客户处所集合的一个或更多个电气连接时，被分配给所述第一客户处所集合的一个或更多个电气连接被用于增加向第二客户处所集合输送的通信容量，并且要从各个电气连接汲取的电力是根据向所述相应的客户输送的服务的电力需求来控制的，与用于输送那些服务的所述电气连接的标识无关，其中，第一接口单元对通过多个连接的通信进行控制，在所述多个连接上，电力需求在多个电气连接之间被均等地分摊，并且第二接口单元对通过所述多个电气连接的子集的通信进行控制，并且在所述子集上，电力需求被分摊至所述子集中的一个或更多个活动成员。

可以将所述电力分配器设置成使得不从所述子集中的所述活动成员以外的其它成员取得电力。

在要描述的实施方式中，所述第一接口单元是对共享公共物理载体的多个通信链路上的通信进行协调的矢量化单元，并且所述第二接口单元是用于在单个连接上的信号与并行的连接上的经协调的一系列信号之间进行转换的波束成形单元。在这些实施方式中，所述公共通信载体是包括构成各个连接的多对双绞线的线缆。

本发明的实施方式修改了用于在多个用户当中进行反向供电的“公平”共享构思(无论是相等的电力，还是基于恒定的电压或电流)，以便提供为允许使用不活动线路来执行波束成形所需的额外电力，从而增加活动线路上的下游数据容量。

因此，对于波束成形的线路，正在活跃地使用波束成形的任何用户提供为提供该波束成形所需的总的额外电力。例如，使用其中六个用户在不进行波束成形的情况下需要总计18W电力的先前讨论的示例，如果一个用户使用波束成形，需要额外的10W的电力来向额外的xTU-0调制解调器和额外的远程信号处理进行供电，那么五个用户像以前一样将在DPU处汇集3W的电力，但是波束成形的线将在DPU处汇集13W的电力。

位于DPU处的远程节点在正常情况下执行公平电力共享算法，对该远程节点从活动用户接收到的电力进行划分，这些活动用户正在对该装置进行反向供电。DPU适于将所述算法修改成为能够向附加的调制解调器(当前没有被附接至这些调制解调器的“正常”用户所使用)进行供电。波束成形将矢量化组修改为超出正常所需的电力以实现“标准”矢量化操作。

现在，参照附图，通过示例来描述本发明的实施方式，其中：

图1是简化的本地分配网络的示意性表示图。

图2是图1中描绘的分配单元的功能部件的操作的更详细的示意性表示图。

图1描绘了配置有所谓的“临街-T(frontage-T)”的典型铜线引入场景。光纤/铜接口数据处理单元(DPU)1提供了光纤回程链路2的端接。双绞多芯(multiple-pair)线缆3在DPU处以多个双绞线开始，并且在该双绞多芯线缆经过各个处所(10、11、12、13、14、15、16)时，分离出单个双绞线(分别为20、21、22、23、24、25、26)，并且在所述处所处终止。串扰随着距离的增加而增加，但是随着各个客户散入分支，增加的速率因线缆中的双绞线数量的减少而下降。因此，串扰的增加速率在具有最大数量双绞线的区段29中是最大的。

如在ITU标准ITU-T G.993.5中所述的，矢量化是由矢量化单元5执行的。DPU具有电力共享功能6，该电力共享功能在正常情况下通过公平地划分该DPU从活动用户接收到的电力来执行公平电力共享算法，所述活动的用户正在向该单元进行反向供电。在该实施方式中，提供了波束成形功能9，并且将电力共享功能6修改成为能够向附加的调制解调器(当前没有被附接至这些调制解调器的“正常”用户使用)进行供电。波束成形将矢量化组修改为超出正常所需的电力以实现“标准”矢量化操作。可以将波束成形视为矢量化的高级形式，其中，通过使用矢量组之外的线路，可以在特定DSL信道中获得额外增益。例如，如果将双绞二十芯线缆连接至DPU并且有五个线路处于活动状态，那么该矢量组将由这五个活动线路组成，而其它五个线路处于不活动状态。

波束成形通过将矢量组扩展成采用原本不活动的线路来增加比特数/音调，从而在活动线路中提供更高的能力。因此，还需要向这些不活动线路供电。

在该实施方式中，进行这种供电的额外电力是利用波束成形能力从所述线路汲取的。这在图2中以图解法示出。

点划线表示供电，实线表示承载数据的线路，虚线表示当前未使用的线路，并且双线表示控制功能。

示出了五个“最终引入”线路，其中两个线路23、24正在使用标准数据服务，两个线路20、22没有被它们终端终用户使用，并且一个线路21正在利用使用波束成形的增强服务，从而利用了由线路20、22表示的备用容量。

波束成形功能9利用了未使用的线路20、22的可用备用容量以及专用线路21的容量，通过三个线路20、21、22向用户11分配数据馈送211。来自波束成形功能的输出200、201、202与标准线路23、24一起由矢量化功能5处理，以形成要馈送至信号处理单元以通过线缆29进行传输的相应输出20、21、22、23、24(其中三个输出20、21、22组成波束成形的输出219，并且由矢量化功能根据来自波束成形功能的指令59对所述输出进行处理)。

对于该示例，假设波束成形功能9需要0.7个单位的电力，并且矢量化功能5需要0.3个单位的电力。这些电力需求是由相应的控制功能69、65连同正在利用各个功能的线路的标识一起传送至电力管理系统61的。电力管理系统61对电力分配网络60进行控制，以控制各个电力连接620、621、622、623、624根据由各个终端用户正在使用的功能按比例从相应的线路20、21、22、23、24汲取电力。在该示例中，矢量化单元5使用0.3个单位的电力，并因此从使用数据服务的三个用户21、23、24中的各个用户汲取0.1个单位的电力。波束成形功能9使用额外的0.7个单位的电力，并且该电力是仅从使用该功能的线路21汲取的，从而利用了来自该线路的总计0.8个单位的电力。没有从未使用的线路20、22汲取电力。然后，在相应的电源出口控件605、609的控制下，将电力输送至矢量化单元(5)和波束成形单元(9)。如果不考虑波束成形，那么与向矢量化功能提供输入相关联的所有线路都会具有从它们这些线路汲取的相同量的电力，以向矢量化功能供电，这些线路中就包括了其用户10、12当前未利用数据服务的线路20、22。

目前正在研究两种用于波束成形的算法，即，Tomlison Harashima预编码器(THP)和最大比率传输算法(MRT)。在使用中，已经发现THP算法在大多数线路(例如，双绞二十芯线缆中的八条或更多条线路)被使用时是最优的，MRT算法对于中位数的线路(例如介于四条线路至七条线路之间)是最优的，并且THP+MRT两者的组合对于较少数量的线路(最多三条线路)是最优的。然而，MRT算法需要不活动线路上的少量电力，因此对需要从活动的反向供电的线路取得的额外电力的影响较小。

Claims (10)

1.一种用于通信系统的电力分配器，所述电力分配器对在多个电气通信连接上汲取的电力的输送进行控制，以向网络内的网络组件供电，所述多个电气通信连接被分配给相应的客户处所设备，所述电力分配具有一个或更多个控制输入端(65、69)和多个控制输出端(605、609、620、621、622、623、624)，所述一个或更多个控制输入端接收与一个或更多个网络接口功能所需的电力有关的输入，以及与所述网络接口功能当前所服务的客户处所设备连接的标识有关的输入，并且所述电力分配器被设置成根据由各个连接的相应的客户处所设备所运行的服务的电力需求，或者根据针对各个连接的相应的客户处所设备而运行的服务的电力需求，对将从所述各个连接汲取的电力的收集进行控制，将从各个客户处所设备汲取的电力是根据向所述相应的客户输送的服务的电力需求来控制的，与被用于输送所述服务的所述电气连接的标识无关，所述电力分配器具有来自第一接口单元5的第一输入65和来自第二接口单元9的第二输入69，所述第一输入对通过多个连接的通信进行控制，在所述多个连接上，电力需求在多个电气连接之间被均等地分摊，并且所述第二输入对通过所述多个电气连接的子集的通信进行控制，并且在所述子集上，电力需求被分摊至所述子集中的一个或更多个活动成员。

2.根据权利要求1所述的电力分配器，所述电力分配器被设置成使得不从所述子集中的所述活动成员以外的其它成员取得电力。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电力分配器，其中，所述第一接口单元是矢量化单元，所述矢量化单元对共享公共物理载体的多个通信链路上的通信进行协调。

4.根据权利要求3所述的电力分配器，其中，所述公共通信载体是线缆，所述线缆包括构成各个连接的多对双绞线。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的电力分配器，其中，所述第二接口单元是波束成形单元，所述波束成形单元在单个连接上的信号与并行的连接上的经协调的一系列信号之间进行转换。

6.一种向通信系统的一个或更多个部件输送电力的方法，在所述通信系统中，在被分配给相应的客户处所的多个电气通信连接上汲取电力，其中，使用电力共享处理来根据由各个连接的相应的客户处所设备所运行的服务的电力需求，或者根据针对各个连接的相应的客户处所设备而运行的服务的电力需求，对将从所述各个连接汲取的电力进行控制，其中，当第一客户处所集合不需要分配给所述第一客户处所集合的一个或更多个电气连接时，分配给所述第一客户处所集合的一个或更多个电气连接被用于增加向第二客户处所集合输送的通信容量，并且将从各个电气连接汲取的电力是根据向所述相应的客户输送的服务的电力需求来控制的，与被用于输送所述服务的所述电气连接的标识无关，其中，第一接口单元对通过多个连接的通信进行控制，在所述多个连接上，电力需求在多个电气连接之间被均等地分摊，并且第二接口单元对通过所述多个电气连接的子集的通信进行控制，并且在所述子集上，电力需求被分摊至所述子集中的一个或更多个活动成员。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，不从所述子集中的所述活动成员以外的其它成员取得电力。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，所述第一接口单元是矢量化单元，所述矢量化单元对共享公共载体的多个通信链路上的通信进行协调。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述公共通信载体是线缆，所述线缆包括构成各个连接的多对双绞线。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二接口单元是波束成形单元，所述波束成形单元在单个连接上的信号与并行的连接上的经协调的一系列信号之间进行转换。

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