DE112006003291B4

DE112006003291B4 - Ein DSL-Modem und ein Verfahren zum Bereitstellen von Betriebsleistung dafür

Info

Publication number: DE112006003291B4
Application number: DE112006003291T
Authority: DE
Inventors: Daran G. Calif. Hermans; Patrick L. Calif. Corder; Kevin Calif. Braun
Original assignee: Tut Systems Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: WO2007117311A2; US7512220B2; US20070121924A1; WO2007117311A3; DE112006003291T5

Abstract

xDSL-Modem-Vorrichtung, die umfasst: einen Port zum Übertragen und Empfangen von Trägerwellen über ein Übertragungsmedium; ein Tiefpassfiltermittel zum Isolieren einer niederfrequenten Komponente einer empfangenen zusammengesetzten Trägerwelle unterhalb einer ersten Frequenz und Übertragen der isolierten niederfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle; ein Hochpassfiltermittel zum Isolieren einer hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle oberhalb einer zweiten Frequenz; ein Bandpassfiltermittel zum Isolieren einer Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, wobei die Leistungskomponente eine Resonanzfrequenz des Übertragungsmediums hat und in einem Frequenzbereich zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz liegt; ein xDSL-Modem zum Demodulieren der hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle und Erzielen eines computerlesbaren Bitstroms daraus und um den computerlesbaren Bitstrom zu übertragen, und zum Modulieren einer hochfrequenten Trägerwelle mit einem empfangenen computerlesbaren Bitstrom und um die modulierte Trägerwelle zu übertragen; und ein Mittel zum Verwendender Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, um für das xDSL-Modem Betriebsleistung zur Verfügung zu stellen.

Description

Hintergrund
Eine MDU (für engl.: Multiple Dwelling Unit) ist eine Struktur, wie z. B. ein Hotel, ein Mietshaus, ein Wohnheim oder ein Krankenhaus, die einer Anzahl von Bewohnern individuelle Unterkünfte und dazugehörige Dienste zur Verfügung stellt. Bei den Bewohnern kann es sich, wie z. B. in einem Mietshaus oder in einem Wohnheim, um Bewohner für relativ lange Zeit, oder, wie z. B. in einem Hotel, um Kurzzeitbewohner handeln.
Ein Betreiber einer MDU muss den Bewohnern der MDU Zugang zu bestimmten unverzichtbaren Diensten, wie z. B. Elektrizität, Wasser, Telefon usw., zur Verfügung stellen.
Um einen internen Telefondienst zur Verfügung zu stellen, verwenden unterschiedliche Typen von MDUs eine unterschiedliche Technologie. Ein Mietshaus kann üblicherweise über ein UTP (Unshielded Twisted Pair – ungeschirmtes verdrilltes Paar) an Kupferdrähten eine direkte Verbindung von dem örtlichen öffentlichen Telefonnetz (Public Switched Telephone Network – PSTN) zu jeder Einheit zur Verfügung stellen, wohingegen ein Hotel, ebenfalls über ein UTP, eine Verbindung von jeder Einheit zu einer Nebenstellenanlage (Private Branch Exchange – PBX) zur Verfügung stellen kann. In einer PBX-basierten MDU schaltet jede Telefonnebenstelle innerhalb der MDU zu einem zentralen Teil einer PBX-Einrichtung und die PBX verbindet Anrufe zwischen den Nebenstellen, wie z. B. zwischen einem Hotelzimmer und der Rezeption. Um MDU-externe Anrufe zu tätigen und zu empfangen, ist eine Anzahl von Verbindungsleitungen von der PBX an das örtliche PSTN angeschlossen.
Das örtliche PSTN, oder die PBX in Verbindung mit dem örtlichen PSTN, stellt jeder Einheit einer MDU über ein UTP analoge Sprachkommunikation und DC (für engl.: Direct Current – Gleichstrom)-Betriebsleistung für elementare Telefondienste (POTS – Plain Old Telephone Service – einfacher alter Telefondienst) zur Verfügung. Abhängig von der Qualität und der Länge des UTP kann die obere Grenze der verwendbaren Bandbreite des UTP über 10 MHz liegen, während POTS nur das 0–4 kHz Frequenzband nutzt.
Die Betreiber vieler MDUs stellen den MDU-Bewohnern auch HSIA (High-Speed Internet Access – Hochgeschwindigkeitsinternetzugang) zur Verfügung oder wollen ihn zur Verfügung stellen. Bei einem geeigneten Verfahren, um den Einheiten einer MDU HSIA zur Verfügung zu stellen, handelt es sich um eine Version einer Digital Subscriber Loop-Technologie (xDSL – wobei sich x auf irgendeine Version des DSL-Standards bezieht). Ein wesentlicher Vorteil einer Verwendung von xDSL-Technologie besteht darin, dass sie die vorhandenen Telefonleitungen nutzt, um HSIA zur Verfügung zu stellen, ohne herkömmliche Telefondienste zu beeinträchtigen.
Die MDU als ein Ganzes kann durch eine xDSL-Schaltung, die über eine dedizierte Übertragungsleitung, wie z. B. eine T1-Leitung, mit einer Local Loop-Datenschaltung verbunden ist, an das Internet angeschlossen sein. In dem MDU-Gebäude können mehrere Einheiten durch Verbindung mit der xDSL-Schaltung, zum Beispiel im Rahmen eines DSLAM (DSL Access Multiplexer – DSL-Zugangsmultiplexer) verkörpert, auf das Internet zugreifen. Der DSLAM ist zwischen der PBX-Einrichtung und den Einheiten der MDU mit den internen Telefonleitungen der MDU verbunden. Der DSLAM empfängt für Netzverkehr, der in die MDU eingeht, ein digitales Datensignal hoher Bandbreite von der Local Loop-Datenschaltung, demultiplext das Datensignal gemäß dem gewünschten Ziel der Daten (wobei mehrere digitale Datensignale mit niedrigerer Bandbreite erzeugt werden) und moduliert die digitalen Datensignale mit einer hochfrequenten analogen Wellenform. Dann überträgt der DSLAM das modulierte digitale Datensignal bei höheren Frequenzen als die herkömmlichen analogen Telefondienste, üblicherweise 30 kHz und darüber, weiter zu der Telefonleitung der entsprechenden Einheit.
In der Einheit verwendet ein xDSL-Modem Hochpassfilterschaltungseinrichtungen, um die hochfrequenten modulierten Datensignale, die über die Telefonleitung übertragen werden, zu isolieren, während irgendwelche Telefonbuchsen, die nicht mit dem xDSL-Modem verbunden sind, passive Tiefpassfilterschaltungseinrichtungen verwenden, um die POTS-Signale mit niedrigerer Frequenz, wie z. B. Sprachkommunikations- und Wähltonsignale, und die DC-Betriebsleistung zu isolieren. Der obige Prozess wird für ausgehenden Netzverkehr umgekehrt. Ein xDSL-Modem empfängt DC-Betriebsleistung üblicherweise von einem Transformator/Gleichrichter, der AC (Alternating Current – Wechselstrom)-Leistung, die von einer 110–120 V 60 Hz Wandsteckdose empfangen wird, in Niederspannungs-DC-Leistung umwandelt.
Betreiber einiger MDUs, wie z. B. von Hotels, haben etliche häufig vorkommende Hindernisse für ein erfolgreiches Bereitstellen eines komfortablen und verlässlichen xDSL-basierten HSIA an die MDU-Bewohner festgestellt. Komponenten der Kundengebäudeeinrichtung, wie z. B. die xDSL-Modem-AC-Stromversorgung oder die xDSL-Modem-Verbindung mit der Telefonleitung der Einheit, können häufig, zum Beispiel vom Reinigungspersonal eines Hotels oder von dem früheren Bewohner der Einheit, getrennt werden. Darüber hinaus ist auch ein Diebstahl des xDSL-Modems und/oder seiner AC-Stromversorgung ein Problem, da die meisten xDSL-Modems klein sind und unabhängig von anderen Einrichtungen funktionieren. Zwar ist es technisch nicht schwierig, diese Probleme von Fall zu Fall zu beheben, doch wäre es eindeutig vorzuziehen, diese Probleme völlig abzuwenden.
Eine mögliche Abschreckung gegen einen Diebstahl des xDSL-Modems besteht darin, das xDSL-Modem wahrnehmbar an die MDU selbst, zum Beispiel an eine Wand der Einheit oder an ein großes Möbelstück, zu sichern. Das gesicherte xDSL-Modem muss allerdings nach wie vor mit der Telefonleitung der Einheit und mit einer Stromquelle verbunden sein, und diese Verbindungen können nach wie vor versehentlich herausgezogen werden, was einen unnötigen Dienstausfall zur Folge hat. Wäre die Verbindung zwischen der Telefonleitung und dem xDSL-Modem für Bewohner der Einheit unzugänglich, würde das Problem einer Trennung der Telefonleitung umgangen. Könnte Betriebsleistung für das gesicherte xDSL-Modem auch auf eine Weise zur Verfügung gestellt werden, die für einen Bewohner der Einheit nicht leicht zugänglich ist, würden die Probleme eines Diebstahls der AC-Stromversorgung des Modems und der versehentlichen Trennung der AC-Stromversorgung ebenfalls umgangen.
Es ist daher wünschenswert, ein xDSL-Modem zur Verfügung zu stellen, das Mittel zur Verbindung mit einer Telefonleitung einer MDU-Einheit und Mittel zum Bereitstellen von Betriebsleistung für das xDSL-Modem aufweist, die für einen Bewohner der Einheit unzugänglich sind. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass die Gestaltung des xDSL-Modems nicht zum Diebstahl ermutigt. Darüber hinaus ist es auch wünschenswert, dass eine Installation des xDSL-Modems und irgendwelcher zugehöriger Komponenten einfach ist und kein Auswechseln, Entfernen oder aufwändiges Neukonfigurieren vorhandener Telefonverdrahtung erfordert.
US 6,549,616 B1 beschreibt ein Local Area Network, das Telefonkabel innerhalb eines Gebäudes gleichzeitig mit Telefonsignalen verwendet. Das Network verwendet Hochpassfilter, um auf ein Hochfrequenzband zuzugreifen, während der gewöhnliche Telefondienst Tiefpassfilter verwendet, um auf ein Tieffrequenzband auf demselben Medium zuzugreifen.
US 2002/0003873 A1 beschreibt eine Anlage und ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistung über ein Haustelefonkabelnetz auf eine Weise, die kompatibel mit anderen Sprach- und Datendiensten auf demselben Netz ist. Ein gefiltertes Wechselstromsignal wird erzeugt, um eine oder mehrere Vorrichtungen auf dem Haustelefonkabelnetz mit Leistung zu versorgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine xDSL-Modem-Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die umfasst: einen Port zum Übertragen und Empfangen von Trägerwellen über ein Übertragungsmedium; ein Tiefpassfiltermittel zum Isolieren einer niederfrequenten Komponente einer empfangenen zusammengesetzten Trägerwelle unterhalb einer ersten Frequenz und Übertragen der isolierten niederfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle; ein Hochpassfiltermittel zum Isolieren einer hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle oberhalb einer zweiten Frequenz; ein Bandpassfiltermittel zum Isolieren einer Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, wobei die Leistungskomponente eine Resonanzfrequenz des Übertragungsmediums hat und in einem Frequenzbereich zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz liegt; ein xDSL-Modem zum Demodulieren der hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle und Erzielen eines computerlesbaren Bitstroms daraus und um den computerlesbaren Bitstrom zu übertragen, und zum Modulieren einer hochfrequenten Trägerwelle mit einem empfangenen computerlesbaren Bitstrom und um die modulierte Trägerwelle zu übertragen; und ein Mittel zum Verwenden der Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, um Betriebsleistung für das DSL-Modem zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Kabelschnittstellenvorrichtung zum Kombinieren eines Wechselstromleistungsträgers, einer ersten Trägerkomponente in einem ersten Frequenzband und einer zweiten Trägerkomponente in einem zweiten Frequenzband in eine zusammengesetzte Trägerwelle und Einbringen der zusammengesetzten Trägerwelle in ein erstes Übertragungsmedium mit einer Resonanzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband zur Verfügung gestellt, wobei es sich bei der ersten Komponente um Audio handelt und bei der zweiten Komponente um Daten handelt, wobei die Schnittstellenvorrichtung umfasst: einen ersten Eingang zur Verbindung mit einem zweiten Übertragungsmedium, wobei das zweite Übertragungsmedium zum Übertragen der ersten Komponente zu dem ersten Übertragungsmedium ist; einen zweiten Eingang zur Verbindung mit einem dritten Übertragungsmedium, wobei das dritte Übertragungsmedium zum Übertragen der zweiten Komponente zu dem ersten Übertragungsmedium ist; einen Ausgang zur Verbindung mit dem ersten Überragungsmedium zum Übertragen der zusammengesetzten Trägerwelle; einen Leistungsträgergenerator, der mit dem Ausgang verbunden ist; und einen Rückkopplungspfad zwischen dem Leistungsträgergenerator und dem ersten Übertragungsmedium, wobei der Leistungsträgergenerator in Betrieb eine AC-Leistungsträgerwelle erzeugt, die bei der Resonanzfrequenz des ersten Übertragungsmediums oszilliert, und die AC-Leistungsträgerwelle zu dem ersten Übertragungsmedium überträgt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Leistung für eine primäre Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die primäre Vorrichtung über ein Übertragungsmedium elektrisch mit einer fernen Vorrichtung verbunden ist, wobei das Übertragungsmedium einen ersten Teil, der in der fernen Vorrichtung abschließt, und einen zweiten Teil, der in der primären Vorrichtung abschließt, aufweist, und wobei das Verfahren umfasst: (a) Ermitteln einer Resonanzfrequenz des zweiten Teils des Übertragungsmediums; (b) Erzeugen eines oszillierenden elektrischen Leistungsträgers bei der Resonanzfrequenz des zweiten Teils; (c) Einbringen des Leistungsträgers in das Übertragungsmedium an einem Schnittpunkt zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil; und (d) Empfangen des Leistungsträgers in der primären Vorrichtung.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Installieren eines xDSL-Modems auf eine Telefonbuchsenwandplatte zur Verfügung gestellt, wobei das xDSL-Modem in einem externen Gehäuse untergebracht ist, wobei das xDSL-Modem ein Telefonleitungsverbindungsmittel aufweist, das von einer Rückseite des Gehäuses zugänglich ist, wobei die Telefonbuchsenwandplatte eine nicht belegte Telefonbuchse aufweist und durch eine Schraube mit einem Gewindeteil und einem Kopf an einer Struktur befestigt ist, wobei das Verfahren umfasst: Lösen der Schraube, die die Wandplatte an der Struktur fixiert; Positionieren einer Adapterplatte über der Wandplatte, wobei die Adapterplatte einen Rahmen aufweist, der eine Aussparung und eine hintere Wand umgibt, wobei die hintere Wand eine primäre Öffnung und zumindest eine Schlüssellochöffnung aufweist, wobei die zumindest eine Schlüssellochöffnung einen unteren Teil und einen oberen Teil aufweist, wobei der untere Teil größer ist als der obere Teil, wobei die Adapterplatte über der Wandplatte positioniert ist, so dass die hintere Wand mit der Wandplatte in Kontakt ist, der Kopf der Schraube durch den unteren Teil der zumindest einen Schlüssellochöffnung geht und die zweite Telefonbuchse über die primäre Öffnung zugänglich ist; Abwärtsschieben der Adapterplatte, bis die Adapterplatte über den oberen Teil der Schlüssellochöffnung von dem Gewindeteil der Schraube gestützt wird; Anziehen der Schraube, wodurch die Adapterplatte an der Wandplatte befestigt wird; Verbinden des xDSL-Modems über das Telefonleitungsverbindungsmittel mit der Telefonbuchse; und in Eingriff bringen des Wandplattenbefestigungsgehäuses mit der Adapterplatte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe verwirklicht werden kann, wird nun als Beispiel Bezug auf die Begleitzeichnungen genommen, in denen:
1 ein Flussdiagramm einer Leistungsinjektionsschaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Flussdiagramm eines DSLAM, der mehrere Leistungsinjektionsschaltungen umfasst, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Flussdiagramm einer Telefonbuchsenwandplatten-xDSL-Modem-Befestigung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein partielles Flussdiagramm einer MDU, in der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert wird, darstellt;
5 eine vergrößerte schematische Ansicht einer in einer Wand eingebetteten Telefonleitungsanschlussdose darstellt;
6 eine vergrößerte schematische Ansicht einer herkömmlichen Telefonbuchsenwandplatte darstellt;
7 eine vergrößerte schematische Ansicht einer Adapterplatte, die in einem Installationsprozess verwendet wird, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt; und
8 eine seitliche schematische Ansicht der herkömmlichen Telefonbuchsenwandplatte, der Adapterplatte und einer xDSL-Modem-Befestigung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf zwei Komponenten, die jeweils Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpern und an separaten Stellen in einer MDU installiert werden sollen. Die erste Komponente, eine Kabelschnittstellenvorrichtung, soll in einem Betriebsraum, einem Versorgungsschrank oder an einem ähnlichen Platz in einer MDU installiert werden. Die zweite Komponente, eine Telefonbuchsenwandplattenbefestigung, soll in einer individuellen Einheit der MDU installiert werden. In der folgenden Beschreibung soll sich der Begriff ”upstream” zur Klarheit auf irgendeinen Teil eines Übertragungsmediums, Komponente oder Unterkomponente beziehen, die sich von der individuellen Einheit der MDU weg orientieren, und der Begriff ”downstream” soll sich auf irgendeinen Teil eines Übertragungsmediums, Komponente oder Unterkomponente beziehen, die sich in Richtung der individuellen Einheit der MDU orientieren. Mit der Verwendung der Begriffe ”upstream” und ”downstream” ist keine Einschränkung in der Richtung einer Signalausbreitung beabsichtigt. Alle der Funktionen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, unten beschrieben, funktionieren unabhängig von der Richtung eines Signalverkehrs.
1 stellt die inneren Funktionsblöcke einer Kabelschnittstellenvorrichtung (Cable Interface Device – CID) 2 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Eine analoge Upstream-Telefonleitung 6 ist mit einer Upstream-Seite 10 einer Tiefpassfilterschaltung 14 mit einer Grenzfrequenz f_lp,1 verbunden. Eine Downstream-Seite 18 der Tiefpassfilterschaltung 14 ist mit einem Zwischenübertragungsmedium 20, wie z. B. einem UTP, in einem gemeinsamen Knoten 22 verbunden. Eine Upstream-xDSL-Dienstleitung 26 ist mit einer Upstream-Seite 34 einer Hochpassfilterschaltung 38 mit einer Grenzfrequenz f_hp,1 verbunden. Eine Downstream-Seite 42 der Hochpassfilterschaltung 38 ist in dem gemeinsamen Knoten 22 mit dem Zwischenübertragungsmedium 20 verbunden.
Eine DC-Stromversorgung 46 stellt einer Eingangsseite 50 eines adaptiven Frequenzleistungsgenerators (Adaptive Frequency Power Generator – AFPG) 54 eine elektrische Leistung zur Verfügung. Die DC-Stromversorgung 46 umfasst eine Transformator/Gleichrichterschaltung (nicht dargestellt), die von einer AC-Stromversorgung 58, wie z. B. einer herkömmlichen 110–220 V 60 Hz Wandsteckdose, gespeist wird. Der AFPG 54 wandelt die von der DC-Stromversorgung 46 empfangene elektrische Leistung in einen AC-Leistungsträger mit einer Frequenz f₀ um und überträgt den AC-Leistungsträger von einer Ausgangsseite 62 des AFPG 54. Die AFPG-Ausgangsseite 62 ist mit einer Eingangsseite 66 eines Bandpassfilters 70 mit einer unteren Grenzfrequenz f_lc,1 und einer oberen Grenzfrequenz f_uc,1 verbunden. Eine Ausgangsseite 74 des Bandpassfilters ist in dem gemeinsamen Knoten 22 mit dem Zwischenübertragungsmedium 20 verbunden. Der AFPG 54 ist durch einen Rückkopplungspfad 78 ebenfalls mit dem Zwischenübertragungsmedium 20 verbunden. Die Grenzfrequenzen des Bandpassfilters werden selektiert, um es einem Frequenzbereich entsprechend erwarteten Werten von f₀ zu ermöglichen, sich durch das Filter auszubreiten, aber um Frequenzwerte zu blockieren, denen es entweder von dem Tiefpassfilter 14 oder dem Hochpassfilter 38 ermöglicht würde, zu passieren.
Das Tiefpassfilter 14 und das Hochpassfilter 38 agieren, um Komponenten einer Wellenform, empfangen von dem Zwischenübertragungsmedium 20, auf Basis der Frequenz der Komponenten zu isolieren. Das Tiefpassfilter 14 überträgt Frequenzkomponenten kleiner als f_lp,1 zu der analogen Upstream-Telefonleitung 6 und blockiert höhere Frequenzkomponenten. Das Hochpassfilter 38 überträgt Frequenzkomponenten größer als f_hp,1 zu der xDSL-Dienstleitung und blockiert niedrigere Frequenzkomponenten. Das Bandpassfilter 70 agiert so, dass Frequenzkomponenten außerhalb des Frequenzbands zwischen f_bp,lc,1 und f_bp,uc,1, d. h. die Komponenten, denen es von dem Tiefpassfilter und dem Hochpassfilter ermöglicht wird, zu passieren, blockiert werden. Die Grenzfrequenzen des Bandpassfilters werden selektiert, um es einem Frequenzbereich entsprechend erwarteten Werten von t₀ zu ermöglichen, sich von dem AFPG 54 durch das Bandpassfilter und weiter zu dem Zwischenübertragungsmedium 20 auszubreiten, aber zu verhindern, dass der AFPG Signale niedriger und hoher Frequenz von dem Zwischenübertragungsmedium 20 empfängt.
Ein Übertragungsmedium, wie z. B. ein UTP, weist bestimmte inhärente physikalische Eigenschaften auf, die eine Impedanz zu einer AC-Trägerwelle, in erster Linie Kapazität und Induktivität, darstellen. Der Leistungsverlust auf Grund der kapazitiven und induktiven Eigenschaften des Übertragungsmediums kann durch die Gleichung berechnet werden:
wobei V der Spitzenspannung eines Trägersignals entspricht, X_C der kapazitiven Recktanz des Übertragungsmediums entspricht und P dem Leistungsverlust entspricht. Die Werte der kapazitiven und induktiven Recktanz sind beide eine Funktion der physikalischen Eigenschaften des Übertragungsmediums und der Frequenz der AC-Trägerwelle. Die kapazitive Recktanz ist umgekehrt proportional zur Frequenz und folglich sinkt mit steigender Frequenz des Trägers die kapazitive Recktanz und die zugehörigen Leistungsverluste erhöhen sich. Die induktive Recktanz ist direkt proportional zu der Frequenz des AC-Trägers und somit sinkt mit abnehmender Frequenz eines Trägers auch die induktive Recktanz und die zugehörigen Leistungsverluste erhöhen sich. Es versteht sich für einen ausgebildeten Fachmann, dass der reaktive Leistungsverlust in einem AC-Träger in einem Übertragungsmedium minimiert wird, wenn die kapazitive Recktanz der induktiven Recktanz entspricht. Die Frequenz, bei der das geschieht, kennt man als Resonanzfrequenz f_r des Übertragungsmediums.
In praktischen Anwendungen variiert die Resonanzfrequenz des Zwischenübertragungsmediums abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Mediums, wie z. B. Drahtdicke, Windungen pro Inch (auch dt.: Zoll), Schirmung und Länge. Bezieht man sich erneut auf 1, sollte die Frequenz f₀ des AC-Leistungsträgers, erzeugt durch den AFPG 54, so nah wie möglich an der Resonanzfrequenz f_r des Zwischenübertragungsmediums liegen, um reaktive Leistungsverluste zu minimieren.
Der AFPG 54 umfasst einen Oszillator, der von seiner Last Rückkopplung empfängt. Die Rückkopplung führt dazu, dass des Oszillators Betriebsfrequenz eine Funktion der kapazitiven und induktiven Komponenten der Last des Oszillators ist, und stabilisiert sich nach einer kurzen Periode nach Power Up bei der Resonanzfrequenz f_r der Last. Daher entspricht die Frequenz f₀ des AC-Leistungsträgers der Resonanzfrequenz des Zwischenübertragungsmediums, die wiederum von einer Kabelkonfiguration (Länge, Kabeltyp, Bridge Taps usw.) abhängt, und der reaktive Leistungsverlust des AC-Leistungsträgers wird minimiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Oszillator um einen Royer-Oszillator. Royer-Oszillatoren werden gewöhnlich in der Flachbildschirmtechnologie verwendet und von einem ausgebildeten Fachmann gut verstanden (siehe das U.S.-Patent Nr. 6,633,138 und Jim Williams: ”A Fourth Generation of LCD Backlight Technology” Linear Technology, Anwendungsvermerk #65, Seite 32–36 und 119).
Wie unten beschrieben wird, ist der AFPG 54 in Betrieb elektrisch mit einem Leistungswandlungsblock (114, 2) verbunden, der einen Transformator umfasst, der dem AFPG 54 eine induktive Last bietet. Die entsprechende kapazitive Last hängt im Wesentlichen von der Länge des Zwischenübertragungsmediums ab. Falls die Länge des Zwischenübertragungsmediums 20 geringer als irgendeine Mindestmenge (z. B. 50 Fuß) ist, kann seine kapazitive Last, selbst mit irgendeiner kapazitiven Last des Bandpassfilters 70 kombiniert, zu einer Resonanzfrequenz f_r führen, die außerhalb des Frequenzbands des Bandpassfilters 70 fällt. Es kann deshalb wünschenswert sein, dass in der Downstream-Seite 62 des AFPG 54 eine Biaskondensatorschaltung (nicht dargestellt) umfasst wird, um die induktive Last des Leistungswandlungsblocks auszugleichen.
Bezieht man sich auf 2, so erkennt man, dass in einer bevorzugten Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung mehrere CIDs in einen DSLAM 79 integriert sind. Von einer Quelle (nicht dargestellt), wie z. B. einer PBX, wird zu jeder CID 2 in dem DSLAM 79 eine analoge Upstream-Telefonleitung 6 geleitet. Eine xDSL-Dienstleitung 26, wie z. B. eine T1-Leitung, wird von einer Local Loop-Datenschaltung (nicht dargestellt) zu dem DSLAM geleitet und mit einer xDSL-Schaltung 80 verbunden. Die xDSL-Schaltung 80 ist mit jeder CID 2 verbunden. Jede CID 2 ist mit einem Zwischenübertragungsmedium 20 verbunden, das wiederum mit einer Telefonbuchse (nicht dargestellt) einer individuellen Einheit der MDU verbunden ist.
3 stellt die inneren Funktionsblöcke einer Telefonbuchsenwandplattenbefestigung 82 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Die Telefonbuchsenwandplattenbefestigung 82 umfasst ein Tiefpassfilter 86 mit einer Grenzfrequenz f_lp,2, ein Bandpassfilter 90 mit einer unteren Grenzfrequenz f_lc,2 (wobei f_lc,2 > f_lp,2) und einer oberen Grenzfrequenz f_uc,2 und ein Hochpassfilter 94 mit einer Grenzfrequenz f_hp,2 (wobei f_hp,2 > f_uc,2). Das Zwischenübertragungsmedium 20 ist in einem gemeinsamen Knoten 98 mit allen drei Filterschaltungen verbunden. Das Tiefpassfilter 86 ist mit einem analogen Downstream-Sprachsignal I/O 102 (wie z. B. einer herkömmlichen Telefonbuchse) verbunden. Das Hochpassfilter 94 ist mit einem Kundengebäudeeinrichtungs-(Custom Premises Equipment CPE)-xDSL-Modem 106 verbunden. Das CPE-xDSL-Modem 106 ist mit digitalen Downstream-Daten I/O 110 (wie z. B. einer herkömmlichen Ethernet-Buchse) verbunden. Das Bandpassfilter 90 ist mit einem Leistungswandlungsblock 114 verbunden. Der Leistungswandlungsblock 114 kann einen Transformator und einen Gleichrichter (nicht dargestellt) umfassen.
Die drei Filter 86, 90, 94 agieren, um Komponenten einer zusammengesetzten Trägerwelle, empfangen von dem Zwischenübertragungsmedium 20, zu isolieren. Das Tiefpassfilter 86 überträgt Frequenzkomponenten kleiner als f_lp,2 zu dem analogen Downstream-Sprachsignal I/O 102 und blockiert höhere Frequenzkomponenten. Das Bandpassfilter 90 überträgt Frequenzkomponenten in dem Frequenzband zwischen f_bp,lc,2 und f_bp,uc,2 zu dem Leistungswandlungsblock 114 und blockiert Komponenten außerhalb dieses Frequenzbands. Das Hochpassfilter 94 überträgt Frequenzkomponenten größer als f_hp,2 zu dem xDSL-CPE-Modem 106 und blockiert niedrigere Frequenzkomponenten.
Die CID 2 empfängt in Betrieb eine niederfrequente analoge Trägerwelle von der analogen Upstream-Telefonleitung 6 und eine hochfrequente analoge Trägerwelle, moduliert mit digitalen Daten, von der Upstream-xDSL-Dienstleitung 26. Die niederfrequente Trägerwelle und die hochfrequente Trägerwelle breiten sich durch das Tiefpassfilter 14 beziehungsweise das Hochpassfilter 38 und dann weiter zu dem Zwischenübertragungsmedium 20 aus. Die CID 2 bringt den AC-Leistungsträger, erzeugt von dem AFPG 54, in das Zwischenübertragungsmedium ein. Die drei Träger kombinieren sich, so dass eine zusammengesetzte Trägerwellenform, die analoge Sprachdaten, A/C-Leistung und modulierte digitale Daten überträgt, gebildet wird. Jede Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle arbeitet in ihrem eigenen, nicht überlappenden Frequenzbereich.
Wenn der zusammengesetzte Träger in die Telefonbuchsenwandplattenbefestigung 82 eintritt, isolieren die drei Filterschaltungen die Komponenten des zusammengesetzten Trägers. Das Tiefpassfilter 86 blockiert alle Komponenten des zusammengesetzten Trägers außer der niederfrequenten Sprachsignalkomponente. Die niederfrequente Sprachsignalkomponente geht durch das Tiefpassfilter 86 zu der Telefonbuchse 102. Das Bandpassfilter 90 blockiert alle Komponenten des zusammengesetzten Trägers außer dem AC-Leistungsträger, ursprünglich durch die CID 2 eingebracht, der durch das Bandpassfilter 90 zu dem Leistungswandlungsblock 114 geht. Der Leistungswandlungsblock 114 wandelt den AC-Leistungsträger in DC-Betriebsleistung, die von dem xDSL-CPE-Modem 106 verwendbar ist, um. Das Hochpassfilter 94 blockiert alle Komponenten des zusammengesetzten Trägers außer der hochfrequenten modulierten digitalen Datenkomponente, die durch das Hochpassfilter 94 zu dem xDSL-CPE-Modem 106 geht. Das xDSL-CPE-Modem 106 verwendet die von dem Leistungswandlungsblock 114 empfangene DC-Betriebsleistung, um die hochfrequente modulierte digitale Datenkomponente in ein paketiertes digitales Signal umzuwandeln, und zwar auf eine Weise, die durch den Standard der bestimmten Version von DSL-Technologie, die durch das xDSL-CPE-Modem 106 implementiert ist, festgelegt wird.
Die Fähigkeit der CID 2 zum Selbstabgleichen mit dem AC-Leistungsträger mit der Resonanzfrequenz des Zwischenübertragungsmediums 20 ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Installation, da der AFPG 54 nicht auf Basis der physikalischen Eigenschaften des individuellen Zwischenübertragungsmediums (Drahtdicke, Windungen pro Inch, Schirmung, Länge usw.) konfiguriert werden muss.
Um es zu ermöglichen, dass einer Einheit oder Einheiten einer MDU HSIA unter Verwendung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird, muss eine CID 2 an einer geeigneten Stelle in der MDU, zum Beispiel nahe einer Anschlussdose, installiert werden, und eine Wandplattenbefestigung 82 muss in der gewünschten Einheit/den gewünschten Einheiten installiert werden.
Bezieht man sich auf 4, so erkennt man, dass die CID 2 in einem Zugangspunkt 120, wie z. B. einem Versorgungsschrank oder einem Betriebsraum, in einer MDU installiert wird. Die Telefonleitung und die xDSL-Dienstleitung sind in Upstream-Teile 6, 26 von dem Zugangspunkt zu Upstream-Equipment (nicht dargestellt), wie z. B. einer xDSL-Schaltung in dem Fall der xDSL-Dienstleitung oder einer zentralen PBX-Einrichtung in dem Fall der analogen Telefonleitung, und einen Zwischenteil 20 von dem Telefonleitungszugangspunkt zu einer gewünschten Telefonbuchse 124 in einer Einheit 128 der MDU geteilt. Der Upstream-Teil der Telefonleitung 6 ist mit der Upstream-Seite (10, 1) des Tiefpassfilters (14, 1) der CID 2 verbunden und der Zwischenteil 20 ist mit dem gemeinsamen Knoten (22, 1) der drei CID-Filter verbunden. Die Telefonbuchsenwandplattenbefestigung 82 ist an der gewünschten Telefonbuchse 124 angebracht, wodurch der Zwischenteil 20 auch mit dem gemeinsamen Knoten (98, 3) der drei Wandplattenbefestigungsfilter verbunden ist.
Mit Bezug auf 5 kann in einem Installationsprozess gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein DSLAM 79, der mehrere CIDs umfasst, in einem Versorgungsraum der MDU, einen Systemblock 136 und einen Stationsblock 137 umfassend, installiert werden. Telefonleitungen 138 von einer Quelle (nicht dargestellt), wie z. B. einer PBX, werden in dem Systemblock 136 abgeschlossen, und die Telefonleitungen 139 von den Einheiten der MDU (nicht dargestellt) werden in dem Stationsblock 137 abgeschlossen. Der Systemblock 136 und der Stationsblock 137 sind durch Schaltdrähte (nicht dargestellt) miteinander verbunden. Um den DSLAM 79 zu installieren, trennt ein Installateur die Schaltdrähte und installiert einen neuen Abschlussblock 140 zwischen dem Systemblock und dem Stationsblock. Der Installateur installiert für jede Telefonleitung Brücken 141 von dem Systemblock 136 zu einer Systemseite 142 des neuen Abschlussblocks 140, von der Systemseite 142 zu dem DSLAM 79, von dem DSLAM 79 zu einer Stationsseite 143 des neuen Abschlussblocks und von der Stationsseite 143 zu dem Stationsblock 137. Eine herkömmliche 110/240 V AC-Steckdose kann Betriebsleistung für den DSLAM 79 zur Verfügung stellen. In Betrieb umfasst die Wellenform, die von der PBX zu einer Einheit der MDU in den DSLAM eingeht, nur das niederfrequente POTS-Signal für die Einheit. Nach Verlassen des DSLAM handelt es sich bei der Wellenform um einen zusammengesetzten Träger, der das niederfrequente POTS-Signal, ein hochfrequentes moduliertes digitales Datensignal und einen Leistungsträger umfasst.
Mit Bezug auf 6–8 kann eine Wandplattenbefestigung 82 gemäß der vorliegenden Erfindung schnell auf einer vorhandenen Telefonbuchsenwandplatte 160 in einer Einheit einer MDU installiert werden. Wie in 8 dargestellt wird, ist die Wandplattenbefestigung 82 in einem Gehäuse 192 untergebracht. Das Gehäuse umfasst eine RJ11-Telefonbuchse 196, intern mit den analogen Downstream-Sprachdaten I/O (102, 1) verbunden, und eine T1-Ethernetbuchse 200, intern mit den digitalen Downstream-Daten I/O (110, 3) verbunden. Das Wandplattenbefestigungsgehäuse umfasst auch einen DC-Leistungseingang 204. Der DC-Leistungseingang 204 ermöglicht die Option einer Bereitstellung von Betriebsleistung für das DSL-Modem der Wandplattenbefestigung, falls keine CID upstream der Telefonbuchsenwandplatte installiert ist. Der Rahmen 176 der Adapterplatte 172 und das Gehäuse 192 sind so gebildet, dass sie mit einem Schnappverschluss einrasten. Wie es üblich ist, ist die Telefonbuchsenwandplatte 160 durch Schrauben 164 an einer Anschlussdose (nicht dargestellt) angebracht, die hinter der Wand der Einheit montiert ist. Eine RJ11-Buchse 168, die mit der Telefonleitung verbunden ist, wird in der Wandplatte 160 montiert.
Zuerst entfernt ein Installateur irgendeinen vorhandenen Telefonstecker (nicht dargestellt) aus der Buchse 168 in der Wandplatte 160. Dann löst der Installateur die Schrauben 164, die die Wandplatte 160 an der Anschlussdose halten, wobei die Schraubenschäfte freigelegt werden. Der Installateur muss nicht die Schrauben komplett entfernen, die Wandplatte von der Anschlussdose entfernen oder die Buchse von der Telefonleitung trennen. Der Installateur platziert dann eine Adapterplatte 172 über der Wandplatte 160. Wie in 7 dargestellt wird, umfasst die Adapterplatte 172 einen rechteckigen Rahmen 176 und eine Rückwand 180. Die Rückwand 180 ist mit zwei Schlüssellochöffnungen 184 und mit einer größeren oder primären Öffnung 188 gebildet. Der Installateur sollte die Adapterplatte 172 so positionieren, dass die Telefonbuchse 168 durch die primäre Öffnung 188 der Adapterplatte zugänglich ist, und so, dass die Schraubenköpfe durch den weiteren Teil der zwei Schlüssellochöffnungen 184 gehen. Der Installateur schiebt die Adapterplatte 172 dann nach unten, bis sie von den Schrauben 164 getragen wird. Als nächstes sollte der Installateur die Schrauben anziehen, wodurch die Adapterplatte 172 an der Wandplatte 160 fixiert wird.
Nach Installation der Adapterplatte 172 sollte der Installateur dann einen Stecker einer RJ11-Brücke in eine ausgesparte Buchse (nicht dargestellt) auf einer Rückseite des Wandplattenbefestigungsgehäuses 192 stecken und den zweiten Stecker der RJ11-Brücke durch die primäre Öffnung 188 der Adapterplatte in die Buchse 168 in der Wandplatte stecken. Schließlich drückt der Installateur das Wandplattenbefestigungsgehäuse in die Adapterplatte, wobei ein Schnappverschluss gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein xDSL-Modem zur Verfügung, das Mittel zu einer Verbindung mit einer Telefonleitung einer MDU-Einheit und Mittel zum Bereitstellen von Betriebsleistung für das xDSL-Modem aufweist, von denen beide für einen Bewohner der Einheit unzugänglich sind. Da das xDSL-Modem so konzipiert ist, dass es über die Telefonleitung Betriebsleistung empfängt, ist das xDSL-Modem außerhalb der MDU im Wesentlichen unbrauchbar, und es zu stehlen, hat daher wenig Sinn. Darüber hinaus ist eine Installation des xDSL-Modems einfach und erfordert kein Auswechseln, Entfernen oder aufwändiges Neukonfigurieren bestehender Telefonverdrahtung.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführungsform, die beschrieben worden ist, beschränkt wird, und dass darin Veränderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Umfang der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen und Äquivalenten davon definiert abgewichen wird. Zum Beispiel ist die Erfindung zwar als einen Royer-Oszillator verwendend und mit Bezug auf eine einzige Einheit einer MDU beschrieben worden, doch könnte in dem AFPG irgendeine Oszillatorschaltung mit der Fähigkeit, die Schaltungsresonanzfrequenz zu ermitteln und bei ihr zu oszillieren, verwendet werden, und mehrere CIDs könnten in eine einzige Einheit, mehrere Einheiten der MDU versorgend, integriert werden, ohne dass von dem Umfang der Erfindung abgewichen wird. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf eine Verwendung in einer MDU beschränkt, da dieser Begriff oben definiert wird. Sofern der Kontext nichts anderes angibt, erfordert ein Hinweis in einem Anspruch auf die Anzahl an Beispielen eines Elements, sei es ein Hinweis auf ein Beispiel oder mehr als ein Beispiel, zumindest die angegebene Anzahl an Beispielen, soll aber eine Struktur mit mehr Beispielen desjenigen Elements als angegeben nicht aus dem Umfang des Anspruchs ausschließen.

Claims

xDSL-Modem-Vorrichtung, die umfasst: einen Port zum Übertragen und Empfangen von Trägerwellen über ein Übertragungsmedium; ein Tiefpassfiltermittel zum Isolieren einer niederfrequenten Komponente einer empfangenen zusammengesetzten Trägerwelle unterhalb einer ersten Frequenz und Übertragen der isolierten niederfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle; ein Hochpassfiltermittel zum Isolieren einer hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle oberhalb einer zweiten Frequenz; ein Bandpassfiltermittel zum Isolieren einer Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, wobei die Leistungskomponente eine Resonanzfrequenz des Übertragungsmediums hat und in einem Frequenzbereich zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz liegt; ein xDSL-Modem zum Demodulieren der hochfrequenten Komponente der zusammengesetzten Trägerwelle und Erzielen eines computerlesbaren Bitstroms daraus und um den computerlesbaren Bitstrom zu übertragen, und zum Modulieren einer hochfrequenten Trägerwelle mit einem empfangenen computerlesbaren Bitstrom und um die modulierte Trägerwelle zu übertragen; und ein Mittel zum Verwendender Leistungskomponente der zusammengesetzten Trägerwelle, um für das xDSL-Modem Betriebsleistung zur Verfügung zu stellen.
xDSL-Modem-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das xDSL-Modem in einer Wandplattenbefestigung zur Installation auf einer Telefonbuchsenwandplatte untergebracht ist.
xDSL-Modem-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die niederfrequente Komponente einen Frequenzbereich von 0 Hz bis 5 kHz aufweist.
xDSL-Modem-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hochfrequente Komponente einen Frequenzbereich aller Frequenzen größer als oder gleich 900 kHz aufweist.
xDSL-Modem-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leistungskomponente einen Frequenzbereich von 20 kHz bis 100 kHz aufweist.
Kabelschnittstellenvorrichtung zum Kombinieren eines Wechselstromleistungsträgers, einer ersten Trägerkomponente in einem ersten Frequenzband und einer zweiten Trägerkomponente in einem zweiten Frequenzband in eine zusammengesetzte Trägerwelle und Einbringen der zusammengesetzten Trägerwelle in ein erstes Übertragungsmedium mit einer Resonanzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband, wobei es sich bei der ersten Komponente um Audio handelt und bei der zweiten Komponente um Daten handelt, wobei die Schnittstellenvorrichtung umfasst: einen ersten Eingang zur Verbindung mit einem zweiten Übertragungsmedium, wobei das zweite Übertragungsmedium zum Übertragen der ersten Komponente zu dem ersten Übertragungsmedium ist; einen zweiten Eingang zur Verbindung mit einem dritten Übertragungsmedium, wobei das dritte Übertragungsmedium zum Übertragen der zweiten Komponente zu dem ersten Übertragungsmedium ist; einen Ausgang zur Verbindung mit dem ersten Übertragungsmedium zum Übertragen der zusammengesetzten Trägerwelle; einen Leistungsträgergenerator, der mit dem Ausgang verbunden ist; und einen Rückkopplungspfad zwischen dem Leistungsträgergenerator und dem ersten Übertragungsmedium, wobei der Leistungsträgergenerator in Betrieb eine AC-Leistungsträgerwelle erzeugt, die bei der Resonanzfrequenz des ersten Übertragungsmediums oszilliert, und die AC-Leistungsträgerwelle zu dem ersten Übertragungsmedium überträgt.
Kabelschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Leistungsträgergenerator die Resonanzfrequenz des ersten Übertragungsmediums detektiert.
Kabelschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das erste Übertragungsmedium und das zweite Übertragungsmedium einzelne Zweidrahtpaare sind.
Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Leistung für eine primäre Vorrichtung, wobei die primäre Vorrichtung über ein Übertragungsmedium elektrisch mit einer fernen Vorrichtung verbunden ist, wobei das Übertragungsmedium einen ersten Teil, der in der fernen Vorrichtung abschließt, und einen zweiten Teil, der in der primären Einrichtung abschließt, aufweist, und wobei das Verfahren umfasst: (a) Ermitteln einer Resonanzfrequenz des zweiten Teils des Übertragungsmediums; (b) Erzeugen eines oszillierenden elektrischen Leistungsträgers bei der Resonanzfrequenz des zweiten Teils; (c) Einbringen des Leistungsträgers in das Übertragungsmedium an einem Schnittpunkt zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil; und (d) Empfangen des Leistungsträgers in der primären Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die primäre Vorrichtung und die ferne Vorrichtung über das Übertragungsmedium in elektrischer Kommunikation miteinander stehen, wobei die elektrische Kommunikation eine erste Komponente, die in einem ersten Frequenzbereich unterhalb der Resonanzfrequenz des zweiten Teils kommuniziert wird, und eine zweite Komponente, die in einem zweiten Frequenzbereich oberhalb der Resonanzfrequenz des zweiten Teils kommuniziert wird, umfasst, und wobei das Verfahren zwischen Schritten (c) und (d) die Schritte zum Isolieren des Leistungsträgers aus der ersten Komponente und der zweiten Komponente und Umwandeln des Leistungsträgers in eine von der primären Vorrichtung nutzbare Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei es sich bei dem Übertragungsmedium um ein einzelnes Zweidrahtpaar handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei es sich bei der primären Vorrichtung um ein DSL-Modem handelt.