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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Kommunikation und im Besonderen
auf das Kabelfernsprechwesen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein Ziel der Informations-Superhighways
besteht darin, Fernsprech-, Video- und Datensignale über dasselbe
Kabel zu kombinieren. Kabelfernseh- (CATV) Betreiber versorgen Haushalte
oder Betriebsstätten
mit einem existierenden Hochbandbreitenkabelnetzwerk, das diese
verschiedenen Dienste übertragen
kann. Es sind verschiedene Kabelfernsprechsysteme vorgeschlagen
worden. Ein Ziel eines beliebigen Kabeltelefonsystems besteht darin, rückwärtskompatibel
mit dem existierenden Telefonsystem zu sein. Dies erfordert, dass
ein Teilnehmer an einem Kanaltelefonsystem in der Lage ist, sein existierendes
Telefon an das Kabeltelefonsystem anzuschließen und es in derselben Weise
arbeiten lassen kann. Diese einfache Anforderung stellt den Konstrukteur
im Bereich der Kabeltelefonie vor eine Reihe von Herausforderungen.
Existierende Telefone werden, im Gegensatz zu Betriebsstätten, die
wie ein Fernsehgerät
mit Energie versorgt werden, durch die Telefonleitung mit Energie
versorgt. Dies stellt ein sogenanntes Versorgungs- bzw. Rettungsmerkmal
zur Verfügung,
das es dem Teilnehmer erlaubt, sogar dann einen Notruf zu tätigen, wenn
die Energieversorgung der Betriebsstätte ausgefallen ist.
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Ein existierender Telefondienst,
manchmal als einfacher Fernsprechdienst (POTS) bekannt, erfordert,
dass der Betreiber eine Schleifenenergie oder mindestens vierundzwanzig
Volt Gleichstrom (DC) bei fünfundzwanzig
Milliampere zur Verfügung stellen
muss, wenn das Telefon des Teilnehmers im abgenommenen Zustand ("off-hook state") ist. Wenn man dies
mit der möglichen
Anzahl von Teilnehmern in einem Kabeltelefonsystem multipliziert,
so addiert sich dies zu einem Hauptproblem der Energieüberwachung.
Dieses Problem ist im Besonderen deshalb akut, weil existierende
Kabelfernsehsysteme keine Energie für irgendein Teilnehmergerät bereitstellen
müssen
und daher nicht geeignet sind, diese Art von Energieverteilungsproblem
zu handhaben.
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Ein anderes Problem beim Bereitstellen
eines POTS über
ein Kabel besteht darin, dass das Tipp- ("tip")
und Klingelsignal in ein Radiofrequenz (RF)-Signal gewandelt wird.
Dies erfordert mindestens einen RF-Transceiver mit Verarbeitungsvermögen. Die
meiste Zeit ist das Telefon unbesetzt und wartet auf einen ankommenden
Anruf. Das Überwachen
eines ankommenden Anrufs in einem Kabeltelefonsystem erfor dert,
dass der RF-Transceiver die Kanäle
kontinuierlich überwacht.
Um das oben diskutierte Versorgungs- bzw. Rettungsmerkmal zur Verfügung zu
stellen, muss der RF-Transceiver
durch das Kabel mit Energie versorgt werden und verbraucht somit
in dem unbesetzten Zustand andauernd Energie. In diesem Zusammenhang
wird die Publikation US-A-5,355,401
zitiert.
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Das vorhandene Energiekabelsystem
kann die für
diesen unbesetzten Zustand erforderliche Energie nicht zur Verfügung stellen
und würde
versagen, wenn eine große
Zahl von Teilnehmertelefone alle gleichzeitig abgenommen werden
würden.
Eine Lösung
besteht darin, die Spannung am Kopfende des Kabelsystems zu erhöhen, um
eine angemessene Energie bei der Betriebsstätte des Teilnehmers zur Verfügung zu
stellen. Dieser Ansatz leidet unter verschiedenen Nachteilen. Ein
Nachteil besteht darin, dass die Spannung an den individuellen Betriebsstätten der
Teilnehmer sehr variieren würde,
weil viele der Energie-Drains in einem Kabelsystem in Reihe geschaltet
sind. Somit würde
es eine vollständige Neukonstruktion
des Kabelsystems erfordern, um sicherzustellen, dass die Spannungen
bei den verschiedenen Betriebsstätten
der Teilnehmer innerhalb der Betriebsspannungen der Vorrichtung
wären,
die POTS an den Teilnehmer zur Verfügung stellen.
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Eine andere Lösung bestände darin, das Energieverteilungssystem
eines existierenden Kabelsystems vollständig neu zu konstruieren. Dies
wäre extrem
teuer und würde
den durch die Kabelbetreiber zur Verfügung gestellten vorhandenen
Fernsehdienst unterbrechen.
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Eine dritte Lösung besteht darin, dass mit Energie
versorgte Telefone eine Notenergieumschaltung haben. Dies deckt
sich nicht mit dem Ziel, dass das Kabeltelefonsystem mit den existierenden
Telefonen rückwärts kompatibel
ist. Außerdem
erzeugt diese Lösung
ein Entsorgungsproblem und ein Handhabungsproblem.
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Wegen der oben aufgelisteten Gründe hat jede
der Lösungen
des Problems des Bereitstellens die für den POTS-Dienst erforderliche Energie in einem
Kabelsystem Nachteile. Es existiert somit ein Bedarf an ein Verfahren
und System, um einen Energiekabel-POTS zur Verfügung zu stellen.
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Die Erfindung wird in den unabhängigen Ansprüchen 1 und
4 dargelegt, wobei bevorzugte Formen in den abhängigen Ansprüchen 2 und
3 dargelegt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Kabeltelefonsystems;
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2 ist
ein graphisches Diagramm des Frequenzbandes eines Kabeltelefonsystems;
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3 ist
ein graphisches Diagramm, das das Aufteilen eines Übertragungs-Fernsehbandes
in eine Zahl von Telefonbändern
zeigt;
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4 ist
ein graphisches Diagramm des Zeitmultiplexverfahrens der Telefonbänder;
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5 ist
ein Blockdiagramm einer Kabelanschlusseinheit;
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6 ist
eine graphische Darstellung eines Systemübertragungskanals;
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7 ist
eine graphische Darstellung einer Alarmphase;
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8 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch eine Kabelanschlusseinheit
verwendet wird, während
sie darauf wartet, einen ankommenden Telefonanruf zu empfangen;
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9 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahren, das durch eine Kabelsteuereinheit
verwendet wird, um zu bestimmen, wann der Kanal zur Verfügung steht;
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10 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch eine Kabelsteuereinheit
verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Kanal zur Verfügung steht;
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11 ist
ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens, das durch eine
Kabelsteuereinheit verwendet wird, um zu bestimmen, wann ein Kanal zur
Verfügung
steht;
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und 12 ist
ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens, das durch eine
Kabelsteuereinheit verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Kanal
zur Verfügung
steht.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Aus den oben genannten Gründen ist
es notwendig, den Energieverbrauch in dem einfachen Fernsprechdienst
(POTS) in einem Kabeltelefonsystem zu verringern, um einen über eine
Standardleitung mit Energie versorgten Fernsprechdienst zur Verfügung zu
stellen. Um zu verstehen, wie der Energieverbrauch verringert wird,
ist es hilfreich, zunächst zu
verstehen, wie ein Fernsprechwesen über ein Koaxialkabel implementiert
werden kann.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Kabeltelefonsystems 10. Ein Koaxialkabel 12,
z. B. ein Standardkabelfernseh (CATV)-kabel, ist mit einem Haus oder
einer Betriebsstätte 14 über eine
Kabelanschlusseinheit 16 an der Seite des Hau ses 14 verbunden.
Das Koaxialkabel 12 überträgt sowohl Übertragungsfernsehsignale
als auch Telefonsignale. Alle Kabelanschlusseinheiten (CAUs) 16 sind
durch das Kabel 12 mit einem Faserknoten 18 verbunden.
Der Faserknoten 18 wandelt die optischen Signale auf einem
Faseroptikkabel 20 in elektrische Signale, die durch das
Koaxialkabel 12 übertragen
werden, und die elektrischen Signale in optische Signale. Das Faseroptikkabel 20 ist
mit einem CATV-Wandler und Kombinierer 22 verbunden, welcher
ein CATV-Signal oder die Fernsehübertragungssignale 24 und
eine Mehrzahl von Telefonsignalen 26 aus einer Kabelsteuereinheit
(CCU) 28 kombiniert. Der CATV Wandler/Kombinierer 22 streift
die Telefonsignale ab, die aus dem Haus 14 kommen und an
ein Fernsprechnetz (PSTN) 30 gerichtet sind. Wenn in dieser Anwendung
der Begriff PSTN verwendet wird, so bezieht er sich allgemein auf
ein beliebiges anderes Telefon- oder Datennetzwerk als das Kabeltelefonsystem
der vorliegenden Anwendung. Diese vorgelagerten Telefonsignale sind
mit der CCU 28 über
eine Signalleitung 32 verbunden. Die CCU 28 hat
eine Sende-Empfangsmatrix 34, die die Telefonsignale mit
einem geeigneten Kanaltransceiver 36 verbindet. Die Transceiver 36 sind
mit einer Steuerung 38 verbunden, die mit dem PSTN 30 eine
Schnittstelle bildet.
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Die CAU 16 verbindet eine
breite Vielfalt von Vorrichtungen mit der Mehrzahl der durch das
Kabel 12 getragenen Kanäle.
Diese Vorrichtungen umfassen ein Standardtelefon 40, einen
Computer 42 und eine Set-Top-Box 44 für einen
Fernseher 46. Um einen Telefonanruf zu führen, würde ein
Teilnehmer oder Anwender einen Empfänger 48 von dem Telefon 40 aufnehmen.
Dies setzt das Telefon 40 in einen abgenommenen Zustand,
der durch die CAU 16 detektiert wird. Die CAU
16 fordert
dann einen Kanal von der CCU 28 an. Die CCU 28 weist
der CAU 16 einen Kanal zu, wonach der Telefonanruf im Wesentlichen in
derselben Weise abläuft
wie ein Standardtelefonanruf. Die CAU 16 muss von der CCU 28 einen
Kanal anfordern, weil der Fernsprechdienst gebündelt ist, was bedeutet, dass
ein Kanal nicht einer besonderen CAU 16 (oder einem Haus)
dediziert ist, sondern gemeinsam durch das System gehalten wird
und zugewiesen wird, wenn er durch die CAUs 16 benötigt wird.
Dies erlaubt der CCU 28, weniger Kanäle zu haben als es CAUs 16 gibt.
Es kann z. B. eintausend CAUs 16 mit Telefonabonnements
und nur einhundert Kanäle 36 geben.
Ein Bündelungssystem
funktioniert, weil die meisten Teilnehmer ihre Telefone 40 nur
für eine
kurze Zeitspanne verwenden. Weil normalerweise nicht alle Teilnehmer
gleichzeitig ein Telefongespräch
führen,
kann das System weniger Kanäle
als Teilnehmer haben und während
der meisten Zeit noch einen sofortigen Zugriff auf das Telefonsystem
zur Verfügung
stellen.
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Wenn ein Teilnehmer des Systems 10 einen Anruf
erhält,
sendet die CCU 28 einen Alarm an die geeignete CAU 16 auf
einem Systemübertragungskanal,
dass ein Anruf wartet. Wenn die CAU 16 den Alarm empfängt, reagiert
sie mit einer Bestätigung, die
durch die CCU 28 an den geeigneten Kanal gerichtet ist.
Von da an folgt ein Standardtelefonanruf.
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In der bevorzugten Ausführungsform
ist das Telefonsystem 10 ein FTDMA- ("frequency/time division multiple access
system" = Frequenz/Zeitteilungs-Mehrfachzugriffssystem)
System. Das Telefonsystem ist geeignet, mit Übertragungsfernsehsignalen
auf demselben Koaxialkabel zu koexistieren und in das existierende
CATV-System zu passen. 2 zeigt
das Frequenzband eines typischen CATV-Systems. Das CATV- System definiert
die akzeptablen Frequenzbänder
für Signale
so, dass sie zwischen 5 bis 750 MHz liegen. Ein Fernsehkanal 60 belegt
6 MHz des Spektrums in einem nachgelagerten Frequenzband 62,
das von 50 MHz bis 750 MHz reicht. Ein vorgelagertes Frequenzband 64 reicht
von 5 MHz bis 42 MHz. In der bevorzugten Ausführungsform belegt das Telefonsystem
mindestens einen 6 MHz nachgelagerten Fernsehkanal 60 und
eine Mehrzahl von 600 KHz vorgelagerten Bändern. Der Fernsehkanal 60 ist
in eine Reihe von sechshundert KHz-Telefonbändern 66 aufgeteilt,
siehe 3. Jedes der sechshundert
KHz-Telefonbänder 66 ist
in eine Mehrzahl von Zeitschlitzen 68 aufgeteilt, siehe 4. Jeder Zeitschlitz 68 definiert
einen Telefonkanal 34. Mindestens ein nachgelagerter Telefonkanal
wird dediziert, um die durch einen Systemübertragungskanal getragenen
Steuerinformationen zu steuern, siehe 6 für weitere
Einzelheiten.
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Ein wichtiges Ziel für ein Kabeltelefonsystem ist
es, einen Fernsprechdienst zur Verfügung zu stellen, der mit dem
existierenden Fernsprechdienst oder dem einfachen Fernsprechdienst
(POTS) rückwärtskompatibel
ist. Das bedeutet, dass Teilnehmer an einem Kabelfernsprechdienst
in der Lage sein müssen,
ihre vorhandenen Telefone 40 mit dem neuen Dienst zu verwenden.
Eines der wichtigen Merkmale des vorhandenen Fernsprechdienstes
ist, dass das Telefon 40 sogar dann verwendbar ist, wenn
das Haus 14 oder die Betriebsstätte des Teilnehmers Energie
verliert. Dieses sogenannte Versorgungs- bzw. Rettungsmerkmal erfordert
entweder eine Notenergieumschaltung zur Energieversorgung der Telefone 40 in
der Betriebsstätte
oder, dass Energie durch das Kabel 12 zur Verfügung gestellt
wird, welches die Telefonsignale überträgt. Eine Notenergieumschaltung erfordert
eine große Zahl
von Batterien, die periodisch ersetzt werden müssen. Dadurch wird ein Entsorgungs-
und ein Handhabungsproblem erzeugt.
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Um die Schwierigkeiten beim Bereitstellen eines
durch das Kabel 12 mit Energie versorgten POTS in einem
Kabeltelefonsystem 10 zu verstehen, ist es hilfreich, zunächst zu
untersuchen, wie die CAU 16 arbeitet. Die CAU 16 wird
in 5 gezeigt. Das Kabel 12 tritt
in die CAU 16 ein und ist mit einer DC-Energieversorgung 100,
um das Telefon 40 mit Energie zu versorgen, und den anderen
durch den POTS erforderlichen Vorrichtungen in der CAU 16 verbunden.
Ein Kondensator oder Filter 102 blockiert die Niedrigfrequenz
(sechzig Hertz)-Energieversorgung durch das Kabel 12 aus
dem RF-Schaltkreis. Ein Duplexer 104 ist mit dem Kondensator 102 verbunden
und spaltet das nachgelagerte Frequenzband 62 von dem vorgelagerten
Frequenzband 64 ab. Ein nachgelagertes Signal 108 wird
mit einem Bandpassfilter 110 verbunden. Das Bandpassfilter 110 reicht
Frequenzen in das nachgelagerte Frequenzband 62 weiter.
Das nachgelagerte Signal wird dann durch einen Abspalter bzw. Splitter
("splitter") 112 in
zwei Pfade geteilt. Ein Pfad wird mit all den Nicht-POTS-Diensten
verbunden, die über
das Kabel 12 zur Verfügung
gestellt werden. Der andere Pfad wird mit dem TDMA-Transceiver 114 verbunden,
der einen Teil der POTS-Dienste ausmacht.
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Der vorgelagerte Pfad stellt eine
Verbindung von dem Duplexer 104 zu einem Filter 116 her,
das das vorgelagerte Frequenzband 64 weiterreicht. Das Filter 116 wird
mit dem TDMA-Transceiver 114 verbunden, der durch einen
Mikroprozessor 118 gesteuert wird. Der TDMA-Transceiver 114 wird
mit einem Datenwandler 120 verbunden. Der Datenwandler 120 nimmt
ein analoges Telefontipp- und -klingelsignal 122 aus dem
POTS-Telefon 40 und wandelt das Telefonsignal 122 in
ein digitales TDMA-Format zum Senden über das Kabel 12.
Der Datenwandler nimmt ebenfalls die empfangenen TDMA-Daten von
dem TDMA-Receiver 114 und wandelt das Signal in ein analoges
Telefontipp- und -klingelsignal 122. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist der Datenwandler 120 in einem anwendungsspezifischen
integrierten Chip (ASIC) implementiert.
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Wie oben erklärt, ist ein wichtiges Merkmal des
Kabeltelefonsystems 10, dass es den POTS zur Verfügung stellt.
Um den POTS zur Verfügung
zu stellen, ist es erforderlich, einen Gleichstrom (DC) von mindestens
vierundzwanzig Volt zwischen den Tipp- und Klingelleitungen des
Telefons 40 zur Verfügung
zu stellen. Dies wird durch Bereitstellen einer sechzig Hertz-Energie über das
Kabel 12 erreicht. Zur Zeit sind die POTS-Telefone 40 mit
den Telefonaußenleitungen
durch einen Rjll-Stecker 123 verbunden. Das Standardtelefon 40 erfordert
ebenso einen Radiofrequenz-Transceiver und einen verknüpften Schaltkreis,
um über
das Kabel 12 zu kommunizieren. Diese werden in 5 als der TDMA-Transceiver 114 und
der Mikroprozessor 118 und der Datenwandler 120 gezeigt.
Alle diese Komponenten müssen
aus dem Kabel 12 mit Strom versorgt werden, um den POTS-Dienst
zur Verfügung
zu stellen. Somit liefert die Energieversorgung 100 Energie
an den Mikroprozessor 118, den TDMA-Transceiver 114 und den
Datenwandler 120 und den Tipp- und Klingelleitungen 122.
Ein durch den Mikroprozessor 118 gesteuerten Schalter 124 führt die
Energie, der den Tipp- und Klingelleitungen 122 zugeführt wird.
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Durch die CAU 16 wird Energie
in zwei verschiedene Betriebsarten verbraucht. Ein Modus besteht
in dem Versuch eines Teilnehmers ein Telefongespräch zu führen. In
diesem Fall nimmt der Teilnehmer den Empfänger 48 ab, was erfordert,
dass die Energieversorgung 100 dem Telefon 40 einen vierundzwanzig
Volt-DC bei fünfundzwanzig
Milliampere oder eine Schleifenenergie zur Verfügung stellt. Wenn der Teilnehmer
ein Telefongespräch
zu führen wünscht, sendet
der Mikroprozessor 118 eine Nachricht über den Transceiver 114 an
die CCU 28, um Zugriff auf einen der gebündelten
Kanäle
anzufordern. Wenn der Telefonanruf einmal durch den Mikroprozessor 118 etabliert
ist, benötigen
der Datenwandler 120 und der TDMA-Transceiver 114 alle
Energie, damit der Telefonanruf stattfinden kann.
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Der zweite Modus, der in der CAU 16 Energie
verbraucht, tritt auf, wenn das Telefon 40 unbesetzt auf
einen ankommenden Telefonanruf wartet. Dies erfordert, dass der
Transceiver 114 und der Mikroprozessor 118 einen
System-Übertragungskanal (SBC) 200 überwachen,
siehe 6. Der SBC 200 überträgt Steuerinformationen
und ist in die alternierenden Alarmphasen 202 und die Systeminformationsblöcke 204 aufgeteilt.
Es gibt N Alarmphasen 202, die sich periodisch wiederholen.
Die Informationen in jeder Alarmphase 202, siehe 7, umfassen die Alarmphasenkopfzeile 210,
eine Alarmphasen-ID 212, ein Super-Rahmenintervall (SFI)
oder Rahmenintervall 214, ein Energieleitungs-lin-dting (LPL)-("line power lin-dting") Statusflag 216 und
eine Mehrzahl von Alarmwerten oder Alarmflags 218. Die Alarmphasenkopfzeile 210 meldet
den CAUs 16, dass die nachfolgenden Informationen Alarmphasen 202-Informationen
sind. Die Alarmphasen-ID 212 definiert, welche Alarmphase 202 gerade
gesendet wird. Das SFI 214 definiert, wie lange es dauern
wird, bis diese Alarmphase wieder auftritt. Der LPL- Statusflag 216 wird
später
ausführlicher
erklärt.
Der Alarmwert 218 ist ein eindeutiger Identifizierer, der
die verknüpfte
CAU 16 alarmiert, dass ein ankommender Anruf vorliegt.
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Statistisch befindet sich das Telefon 40 die meiste
Zeit in dem zweiten Modus, in dem es auf einen ankommenden Anruf
wartet. Als ein Ergebnis ist der Hauptenergie-Drain auf einem Telefonsystem
der Energie, der in diesem Modus verbraucht wird. Um diesen Energieverbrauch
zu verringern, sind die CAUs 16 in dem Kabelsystem 10 in
N Gruppen entsprechend den N Alarmphasen 202 geteilt. Die
CAUs 16 in der ersten Alarmphase 202 empfangen
nur eine Benachrichtigung über
das Senden ihres eindeutigen Alarmwertes 218 über den
SBC 200, nur während der
ersten Alarmphase 202. Als ein Ergebnis brauchen der Transceiver 114 und
der Mikroprozessor 118 nur eingeschaltet zu sein, wenn
sie während
der Alarmphase 202 ihrer CAUs 16 auf einen Anruf
warten. Dies verringert den Energieverbrauch in diesem zweiten Modus
um ungefähr
I/N. Wenn es 100 Alarmphasen 202 gibt, führt dies
zu einer signifikanten Einsparung von Systemenergie.
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In 8 wird
ein Flussdiagramm des in der CAU 16 verwendeten Verfahrens
gezeigt. Nach dem Start 230 des Verfahrens bestimmt die
CAU 16 bei dem Schritt 232, ob ein Schlaftimer
gleich oder kleiner als Null ist. Wenn der Timer nicht kleiner als
oder gleich Null ist, wartet das Verfahren, bis der Timer gleich
Null ist. Wenn der Timer kleiner oder gleich Null ist, wird der
Transceiver 114 eingeschaltet, bei dem Schritt 234.
Dann bestimmt die CAU 16, in dem Schritt 236,
ob ihr eindeutiger Alarmwert 218 empfangen worden ist.
Wenn ihr eindeutiger Alarmwert 218 empfangen worden ist,
wird ein ankommendes Telefongespräch empfangen, bei dem Schritt 238.
Wenn ihr eindeutiger Alarmwert 218 nicht empfangen wird, wird
der Schlaftimer, bei dem Schritt 240, auf das SFI 214 eingestellt.
Als nächstes
wird, bei dem Schritt 242, der Energie zu dem Transceiver 114 ausgeschaltet.
Das Verfahren geht dann zu dem Schritt 232 über. Dieses
Verfahren macht das erste Teilsystem aus, das den Energieverbrauch
sowohl in der CAU 16 als auch den Kanalanschluss steuert.
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In dem ersten Modus, wo ein Telefongespräch durch
den Teilnehmer geführt
wird, ist der größte Energie-Drain
der vierundzwanzig Volt-DC bei fünfundzwanzig
Milliampere, der dem Telefon 40 zugeführt werden muss. Weil das Kabeltelefonsystem 10 gebündelt ist,
kann das System z. B. nur in der Lage sein, einhundert simultane
Telefonanrufe zu handhaben, obwohl es eintausend Telefone 40 gibt, die
durch das System 10 bedient werden. Weil der Energie-Drain
durch das Telefon 40 in dem abgehobenen Zustand beträchtlich
ist, ist es sinnvoll, die Größe des Gesamtsystemenergiebudgets
festzulegen, so dass nur wenige Telefone 40 mehr als hundert
zu jeder Zeit in dem abgenommenen Zustand mit Energie versorgt werden
können.
Dies wird dadurch erreicht, dass die CCU 28 die Zahl der
verwendeten Transceiver 36 überwacht und ein Statusflag
ausgesendet wird, wenn die Zahl der verwendeten Transceiver 36 in
der Nähe
der Gesamtzahl der Transceiver 36 liegt. Die CAUs 16 empfangen
diesen Statusflag und öffnen
den Schalter 124, der Energie an das Telefon 40 liefert.
Dadurch wird das System 10 daran gehindert, das Telefon 40 mit
Energie versorgen zu müssen,
wenn kein Kanal zur Verfügung
steht, um ein Telefongespräch
zu führen.
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Dieses Verfahren, wie durch die CCU 28 angewendet,
wird in 9 ausführlicher
beschrieben. Zuerst bestimmt die CCU 28, in dem Schritt 250,
die Zahl der verwendeten Kanäle.
Als nächstes
bestimmt die CCU 28, in dem Schritt 252, ob die
Zahl der verwendeten Kanäle
eine erste vorbestimmte Zahl übersteigt.
Wenn die Zahl der verwendeten Kanäle eine erste vorbestimmte
Zahl übersteigt,
wird das LPL-Statusflag 216,
in dem Schritt 254, auf voll eingestellt. Wenn die Zahl
der verwendeten Kanäle
eine erste vorbestimmte Zahl nicht übersteigt, kehrt die Verarbeitung
zu dem Schritt 250 zurück.
Nachdem das Statusflag 216 auf voll eingestellt ist, bestimmt die
CCU 28 in dem Schritt 256, ob die Zahl der verwendeten
Kanäle
kleiner als eine zweite vorbestimmte Zahl ist. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist die zweite vorbestimmte Zahl kleiner als die erste vorbestimmte
Zahl. Dies fügt
eine Hysterese zu der Systemkanalkapazität hinzu. Bis die Zahl der verwendeten
Kanäle
kleiner als eine zweite vorbestimmte Zahl ist, verbleibt die Verarbeitung
bei dem Schritt 256. Wenn die Zahl der verwendeten Kanäle kleiner ist
als eine zweite vorbestimmte Zahl, wird eine maximale Wartezeit
bei dem Schritt 258 eingestellt. Dann wird das LPL-Statusflag 216,
bei dem Schritt 260, auf verfügbar eingestellt. Die Verarbeitung
kehrt dann zu dem Schritt 250 zurück.
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10 beschreibt
dieses Verfahren, wie durch die CAU 16 implementiert. Die
CAU 16 überwacht,
bei dem Schritt 270, den Systemübertragungskanal. Als nächstes bestimmt
die CAU 16, bei dem Schritt 272, ob das LPL-Statusflag 216 auf
voll eingestellt ist. Wenn das LPL-Statusflag 216 nicht
auf voll eingestellt ist, dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 270 zurück. Wenn
das LPL-Statusflag auf voll eingestellt ist, dann öffnet die
CAU 16, bei dem Schritt 274, den Telefonenergieschalter 124.
Als nächstes überwacht
die CAU 16, bei dem Schritt 276, den SBC. Bei
dem Schritt 278 bestimmt die CAU 16, ob das LPL-Statusflag 216 auf
verfügbar
eingestellt worden ist. Wenn der LPL-Statusflag 216 nicht
auf verfügbar
eingestellt worden ist, dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 276 zurück. Wenn
das LPL-Statusflag 216 auf
verfügbar
eingestellt worden ist, dann empfängt die CAU 16, bei
dem Schritt 280, eine maximale Wartezeit. Als nächstes berechnet
die CAU 16, bei dem Schritt 282, eine Zufallszeit
zwischen Null und der maximalen Wartezeit. Bei dem Schritt 284 wird
ein Timer gestartet. Dann bestimmt die CAU 16, bei dem
Schritt 286, ob der Timer größer als oder gleich der Zufallszeit
ist. Wenn der Timer nicht größer als
oder gleich der Zufallszeit ist, dann wartet die Verarbeitung bei
dem Schritt 286 bis der Timer größer oder gleich der Zufallszeit
ist. Wenn der Timer einmal gleich oder größer der Zufallszeit ist, schließt die CAU 16,
bei dem Schritt 288, den Telefonenergieschalter 124.
Die Verarbeitung kehrt dann zu dem Schritt 250 zurück. Dieses
Verfahren beschreibt das zweite Teilsystem, das geeignet ist, das Schleifenenergieleistungsproblem
zu bewältigen, welches
daraus resultiert, dass sich zu viele Telefone 40 in dem
abgenommenen Status befinden.
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Eine alternative Ausführungsform
dieses Verfahrens verwendet ein deterministisches Warteschlangensystem,
das den Telefonenergieschalter 124 nicht schließt, bis
die CCU 28 bestimmt hat, dass ein Telefonkanal für die CAU 16 und
das verknüpfte Telefon 40 verfügbar ist.
Als ein Ergebnis ist die maximale Zahl der Telefone 40,
die im abgenommenen Zustand Energie verbrauchen, vierundzwanzig Volt-DC
bei fünfundzwanzig
Milliampere, zu jeder Zeit gleich der Gesamtzahl der Telefonkanäle.
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Dieses Verfahren, wie durch die CCU 28 angewendet,
wird in 11 ausführlicher
beschrieben. Zuerst bestimmt die CCU 28, bei dem Schritt 300,
ob die CAU 16 einen Telefonkanal anfordert. Wenn keine
CAU 16 einen Telefonkanal anfordert, dann wartet die Verarbeitung
bei dem Schritt 300. Hat die CAU 16 einmal einen
Kanal angefordert, bestimmt die CCU 28, bei dem Schritt 302,
ob die Zahl der verwendeten Kanäle
eine vorbestimmte Zahl übersteigt.
Wenn die Zahl der verwendeten Kanäle eine vorbestimmte Zahl nicht überschreitet,
dann weist die CCU 28, bei dem Schritt 304, der
CAU 16 einen Kanal zu und die Verarbeitung kehrt zu dem
Schritt 300 zurück.
Wenn die Zahl der verwendeten Kanäle eine vorbestimmte Zahl übersteigt,
dann weist die CCU 28, bei dem Schritt 306, der
CAU 16 die nächste
Prioritätszahl (PN)
zu. Die Prioritätszahl
ist eins, wenn die CAU 16 die erste ist, die einen Kanal
anfordert, nachdem alle Kanäle
voll sind. Somit richten die Prioritätszahlen eine Warteschlange
für Kanäle in der
Reihenfolge ihrer Verfügbarkeit
ein. Als nächstes
bestimmt die CCU 28, bei dem Schritt 308, ob die
Zahl der verwendeten Kanäle
die vorbestimmte Zahl übersteigt.
Wenn die Zahl der verwendeten Kanäle die vorbestimmte Zahl überschreitet,
bestimmt die CCU 28, bei dem Schritt 310, ob die
CAU 16 einen Kanal anfordert. Wenn eine CAU 16 einen
Kanal anfordert, dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 306 zurück, wo eine
Prioritätszahl
zugewiesen wird. Wenn eine CAU 16 keinen Kanal anfordert,
dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 308 zurück. Wenn,
bei dem Schritt 308, die Zahl der verwendeten Kanäle eine
vorbestimmte Zahl nicht überschreitet,
dann weist die CCU 28, bei dem Schritt 312, der
CAU 16 mit der Prioritätszahl eins
einen Kanal zu, und die Prioritätszah len
werden alle um eins verringert. Als nächstes bestimmt die CCU, bei
dem Schritt 314, ob die höchste Prioritätszahl gleich
Null ist. Wenn die höchste
Prioritätszahl nicht
gleich Null ist, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 308 zurück. Wenn
die höchste
Prioritätszahl gleich
Null ist, dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 300 zurück.
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Dieses Verfahren, wie durch die CAU 16 implementiert,
wird in 12 genauer beschrieben. Das
Verfahren beginnt mit der CAU 16, die, bei dem Schritt 320,
bestimmt, ob das Telefon 40 abgenommen ist. Wenn das Telefon 40 nicht
abgenommen ist, wartet die CAU 16, bis das Telefon 40 abgenommen ist.
Als nächstes
fordert die CAU 16, bei dem Schritt 322, einen
Telefonkanal an. Dann wartet die CAU 16, bei dem Schritt 324,
bis ein Kanal zugewiesen ist. Wenn ein Kanal einmal zugewiesen ist,
schließt
die CAU 16, bei dem Schritt 326, den Telefonenergieschalter 124.
Dann wartet die CAU 16, bei dem Schritt 328, bis
das Telefongespräch
beendet ist. Wenn das Telefongespräch einmal beendet ist, öffnet die
CAU 16, bei dem Schritt 330, den Telefonenergieschalter 124.
Dann kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 320 zurück.
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Zusammenfassend stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren. und System zum Steuern des Energieverbrauchs
und des Zugriffs auf Telefonkanäle
in einem Kabeltelefonsystem 20 zur Verfügung. Dabei wird dies durch
zwei Teilsysteme erreicht, eines zum Begrenzen der VI-Energie und
Zugriffs, wenn das Telefon darauf wartet, einen Telefonanruf zu
empfangen, Lind ein zweites zum Begrenzen der Energie und Zugriffes,
wenn ein Teilnehmer einen Anruf vornehmen möchte. Ein Telefon ist normalerweise
in dem ersten Modus, wobei es auf einen Telefonanruf wartet. Das
erste Teilsystem verringert den Energieverbrauch dadurch, dass der
RF TDMA- Transceiver
für das
POTS-Telefon nur die ankommenden Anrufe periodisch überwacht,
und schaltet den Transceiver aus, wenn er keine Anrufe überwacht.
Das zweite Teilsystem begrenzt den Energieverbrauch und die Telefonkanäle dadurch,
dass es eine Schleifenenergie und Zugriff zu den Kanälen nur
dann zulässt,
wenn ein Kanal zum Verwenden zur Verfügung steht. Diese beiden Teilsysteme
verringern den Gesamtenergieverbrauch des Systems beträchtlich
und regulieren den Zugriff zu den Telefonkanälen. Das Verwenden dieses Systems
erlaubt es dem existierenden Kabelbetreibern den POTS-Dienst ohne
kostspielige Veränderungen
an ihrem bestehenden Energieverteilungsnetz zur Verfügung zu
stellen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf
das mit dem Bereitstellen des POTS in einem existierenden Kabelsystem
verknüpften
Energieverteilungsproblem beschrieben wird, hat die Erfindung Anwendungen,
die über
dieses Problem hinausreichen. Zum Beispiel kann die Erfindung verwendet
werden, um den Zugriff auf eine begrenzte Zahl von Telefonkanälen oder
eine begrenzte Zahl von Datenkanälen
zu regulieren. Dem Fachmann auf dem Gebiet werden viele andere Alternativen,
Modifikationen und Variationen in den Sinn kommen. Zum Beispiel
wird die Erfindung mit Bezug auf FTDMA-Telefonkanäle beschrieben,
die Telefonkanäle
können
jedoch CDMA sein. Entsprechend sollen alle solche Alternativen, Modifikationen
und Variationen in den Umfang der anhängenden Ansprüche einbezogen
werden.