ES2372158B1 - Microfiltro activo para estándar de comunicación vdsl2. - Google Patents

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Abstract

Microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2.#El microfiltro activo compuesto esencialmente por una parte activa que comprende un circuito inversor de signo compuesto por un amplificador operacional (13), dos resistencias y la impedancia objeto de adaptación (12) y una parte pasiva que comprende condensadores, bobinas y resistencias. El microfiltro activo se dispone en un dispositivo autoinstalable que comprende un circuito de alimentación de la parte activa; y donde el objetivo es eliminar las reflexiones causadas por tramos de línea sin adaptar que interfieren en el correcto funcionamiento de la red en acceso a banda ancha sobre el estándar VDSL2.

Description

Microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2.
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un microfiltro activo para acceso a banda ancha sobre el estándar VDSL2 que suprima o mitiga el efecto creado por la falta de adaptación de las impedancias introducidas por los cables
o pares utilizados en la RTB para la transmisión de información, voz, etc., dentro de los equipamientos locales de usuario.
La invención es aplicable al campo de las telecomunicaciones, preferiblemente en aplicaciones de banda ancha por la red telefónica convencional o RTB, proporcionando un microfiltro activo compuesto esencialmente por una parte activa que comprende un circuito inversor de signo y una parte pasiva que comprende condensadores, bobinas y resistencias; y donde el objetivo es eliminar las reflexiones causadas por tramos de línea sin adaptar que interfieren en el correcto funcionamiento de la red.
Finalmente, la presente invención divulga un dispositivo autoinstalable, el cual comprende el novedoso microfiltro activo de la presente invención, que separa los Servicios Telefónicos Básicos de los servicios de Banda Ancha sobre tecnología de acceso VDSL2 y, al mismo tiempo, suprime, parcial o totalmente, el efecto negativo de reducción de tasa de transferencia que introducen las topologías (anillo, estrella, bus) de red telefónica dispuestas en los equipamientos locales de usuario dentro del rendimiento del estándar VDSL2. Dicho dispositivo autoinstalable comprende un circuito de alimentación que puede ser seleccionado entre un convertidor AC/DC, una batería recargable, una pila y una combinación de los elementos anteriores. Cuyos efectos conllevan:
Una mejora en la tasa de transferencia, que hace posible nuevos servicios de banda ancha, los cuales demandan altas tasas de transferencia, y como resultado de ello, más servicios de valor añadido.
Una extensión de la cobertura de los servicios de banda ancha, ampliando la base de clientes potenciales.
Estas mejoras se alcanzan manteniendo la característica de autoinstalable de los actuales microfiltros pasivos, y por lo tanto, la solución propuesta por la presente invención no significa un incremento en el coste del despliegue de los servicios de Banda Ancha.
Antecedentes de la invención
Están disponibles en el mercado actual varios dispositivos tales como divisores (“splitters”) o microfiltros para dividir la señal de baja frecuencia, la cual se corresponde con los servicios de la Red Telefónica Básica RTB, y la señal de alta frecuencia que corresponde con los servicios de banda ancha (“Broadband”) sobre estándares basado en líneas de abonado digital xDSL (“Digital Subscriber Line”). La segunda opción, los microfiltros, también conocidos como filtros distribuidos en línea, es la solución más utilizada en el equipamiento local del usuario porque puede ser instalado directamente por el usuario final. Los divisores necesitan ser instalados por los empleados de la compañía de servicios telefónicos, cuyo despliegue es muy caro, siendo, por lo tanto, escasamente utilizados.
Los microfiltros actualmente utilizados son dispositivos pasivos, realizados por bobinas, resistencias y condensadores, y se disponen sólo en los conectores telefónicos donde el usuario final quiere conectar el terminal telefónico.
Los microfiltros anteriormente descritos tienen una impedancia de carga que, para frecuencias superiores a los 4 kHz (límite superior del espectro RTB), hace que los microfiltros se comporten como una línea de transmisión con su final abierto.
Por lo tanto, tanto si el tramo de línea de transmisión tiene su extremo abierto como si dispone de un microfiltro, dicho tramo de línea de transmisión dispuesta en la parte del equipamiento local de usuario se comporta, visto desde los equipos de la Oficina Telefónica Central que proporcionan los servicios, como una resistencia en paralelo sin adaptar a frecuencias superiores a los 4 kHz si se cumple que el producto de su longitud por su fase (β(radianes/km)) es un número entero e impar de veces π radianes, provocando el consiguiente descenso en la velocidad de transmisión.
El problema de adaptación de impedancias anteriormente descrito no es muy importante en tecnologías ADSL y ADSL2+ que trabajan a frecuencias máximas de 1.104 MHz y 2.208 MHz, respectivamente. En estas frecuencias es difícil que el producto de su longitud por su fase (β(radianes/km)) sea un número entero e impar de veces π radianes. En cambio, este problema se hace muy importante a medida que la frecuencia va aumentando, como por ejemplo, para las frecuencias a las que trabaja la tecnología VDSL2 que puede llegar a alcanzar los 30 MHz.
No son conocidas soluciones al problema técnico que resuelve la presente invención de adaptar las impedancias que introducen los tramos de línea distribuidos por los diferentes recintos que componen los equipamientos de usuario
o edificios, que formando cualquier tipología de red, se conectan a la red telefónica principal distribuidora de servicios xDSL mediante un microfiltro activo dispuesto en un dispositivo autoinstalable.
Las soluciones más aproximadas encontradas en relación con el problema técnico que resuelve la presente invención son:
La patente US6829336 B1, titulada “System and Method for Active Filtering in a Telecomunications Network”, describe un microfiltro activo alimentado por una fuente de alimentación de red. Si bien, esta patente divulga una mejora de los filtros paso baja mediante un filtro activo paso baja incluido en el microfiltro, esta patente no divulga ni sugiere el uso de microfiltros activos para la adaptación de impedancias.
La patente US2009141183 A1, titulada “Active Splitter Device and Method Using Diplexed Front End”, divulga una solución para separar las señales de radio frecuencia transmitidas de las recibidas en sistemas de comunicación sin referirse a divisores xDSL.
La patente US2008118058 A1, titulada “Splitter with Active Transient Suppression Circuit”, divulga un divisor activo y no un microfiltro, cuya función es filtrar los transitorios en las líneas telefónicas. Esta patente no divulga ni sugiere el uso de microfiltros activos para la adaptación de impedancias.
La patente WO9940716 A2, titulada “Active Splitter”, divulga un divisor activo y no un microfiltro, usado para mejorar filtros paso baja.
La patente EP1901540 A1, titulada “ADSL Splitter”, divulga un divisor pasivo y no un microfiltro activo.
La patente EP1783996 A1, titulada “Advanced ADSL Splitter”, divulga un divisor pasivo en vez de un microfiltro activo como el de la presente invención.
La patente US6868117 B1, titulada “Splitter and microfilter dongle for a single RJ11 DSL/analog combo modem”, divulga un dispositivo capaz de conmutar eléctricamente señales recibidas y trabajar indistintamente sobre el escenario de un divisor como en el entorno de un microfiltro.
Descripción de la invención
Para resolver los inconvenientes indicados anteriormente, esta invención consiste en un microfiltro activo compuesto por una parte activa que comprende básicamente un circuito inversor de signo, y por una parte pasiva que modela los parámetros característicos del tramo de línea a adaptar, de forma que mitiga o elimina las reflexiones debidas a dichos tramos de línea sin adaptar en acceso por banda ancha sobre tecnología VDSL2 (Very-High-Bit-Rate Digital Subscriber Line 2). La presente invención se completa con un circuito de alimentación que proporciona la alimentación de los componentes activos.
Los equipamientos locales de usuario suelen estar divididos en N recintos, disponiendo cada uno de ellos de ramales o tramos de línea conectados a la línea telefónica principal. Las configuraciones de dichos tramos de línea
o ramales pueden ser en anillo, en estrella o en bus. Si bien la línea principal estará conectada al modem xDSL dispuesto en una cualquiera de los recintos del equipamiento local de usuario, en el resto podemos obtener otras distintas configuraciones tales como un ramal en circuito abierto al que no se le conecta ningún dispositivo, un ramal al que se le conecta un terminal telefónico mediante un filtro pasivo, etc.
Para adaptar la impedancia en paralelo que introduce el tramo de línea o ramal, la presente invención comprende un microfiltro activo conectado a todos los ramales o tramos de línea de los que conste el equipamiento local de usuario. De esta forma la línea telefónica principal queda conectada al microfiltro activo de impedancia ZL y coeficiente de reflexión ρL, por el tramo de línea o ramal en un punto intermedio de la línea telefónica principal, quedando caracterizado dicho tramo de línea o ramal por su longitud L, su impedancia característica Z0 y una función de propagación γ = α +jβ; donde α es la atenuación de la línea y β es la función fase de la línea. El tramo de línea o ramal junto con la impedancia de carga ZL introducen una impedancia conjunta en paralelo ZV en el punto de unión con la línea telefónica principal. Dicha impedancia ZV genera un coeficiente de reflexión ρV, tal que:
Si el tramo de línea o ramal tiene una terminación en circuito abierto, lo cual es lo que ocurre en los conectores telefónicos distribuidos por los diferentes recintos del equipamiento local de usuario, la impedancia de carga ZL es infinita, y el coeficiente de reflexión en el punto de unión será ρV=e−2γL. Por lo tanto, el tramo de línea o ramal carga la línea telefónica principal con una impedancia, problemática y no deseada, que depende de la frecuencia. En una red telefónica local de usuario con topología en estrella, todos los ramales de dicha red local cargan la red principal con una impedancia infinita en todo el rango de frecuencias. Esto significa que cada ramal introduce un coeficiente de reflexión ρV iguala1en todo el rango de frecuencias. Aplicando esta condición, se obtiene la impedancia de carga que presenta cada tramo de línea o ramal sobre la línea telefónica principal con una tipología de estrella:
Si:
Esta última expresión representa la impedancia de carga ZL que requiere cada tramo de línea o ramal para lograr que dicho tramo de línea o ramal se comporte como un circuito abierto en todo el rango de frecuencias en el punto de conexión con la línea telefónica principal. Dado que las líneas reales tienen pérdidas, hay que añadir el coeficiente de atenuación lineal α a la expresión anteriormente calculada. Dicho coeficiente de atenuación lineal α requiere una impedancia de carga con resistencia negativa para adaptar las pérdidas en el tramo de línea de transmisión.
Para poder obtener la resistencia negativa y, por lo tanto, realizar la adaptación de la impedancia de carga, la presente invención presenta un circuito inversor de signo realizado con componentes activos cuya principal función es invertir el signo de la impedancia Z a adaptar y, por lo tanto, cuyo signo es invertido. En una realización particular de la invención, dicho circuito inversor de signo se compone básicamente de un amplificador operacional cuya salida está conecta a su entrada no inversora mediante la impedancia Z cuyo signo es invertido. Así mismo, la salida del amplificador operacional está conectada a la línea de referencia de potencial mediante una resistencia R1 conectada en serie con una resistencia R2, existiendo una conexión entre la entrada inversora y el punto de unión de las resistencias R1 yR2, de tal forma que la impedancia del circuito inversor de signo es ZL y su valor es ZL = -Z(R2/R1).
Por lo tanto, en dicha realización particular, dicho circuito inversor de signo invierte el signo de la impedancia Z, con un factor de escala igual a R2/R1 (relación entre los valores nominales de las resistencias R1 yR2), suponiendo que la ganancia diferencial A del amplificador operacional tienda a infinito, si bien, en la práctica es suficiente con ganancias iguales o superiores a 10. Si no se cumple la condición anterior, el requerimiento para invertir al menos el signo de la impedancia es el siguiente:
En este caso, la impedancia de carga ZL es:
Consecuentemente, con dicha realización particular de la presente invención siempre es posible invertir el signo de la impedancia.
Una vez invertido el signo de la impedancia, sólo queda determinar el valor de la misma. Como se ha divulgado previamente, el valor absoluto de la impedancia de carga requerida esZ=Z0/tanh(γ·L) mientras que el circuito inversor de signo será el encargado de cambiar de signo dicho valor de la impedancia Z. El valor de la impedancia de Z anteriormente mencionado es un valor bien conocido ya que coincide con el valor de la impedancia que introduce un ramal o tramo de línea cuyo extremo está abierto formando un circuito abierto, teniendo dicho ramal o tramo de línea una longitud L, una impedancia característica Z0, y una función de propagación γ. Por lo tanto, una sección de par metálico (cable metálico con hilos en su interior, preferentemente de cobre) con la misma longitud (L) y características (Z0 y γ) que el ramal cuyos efectos se quieren suprimir introducirá una impedancia de valor Z = Z0/tanh(γ·L), con un coeficiente de reflexión ρ =e−2γL.
Dado que en la práctica es difícil saber cuál es la longitud de sección de par metálico que hay que utilizar para lograr el valor de Z, la presente invención incorpora junto a la parte activa, una parte pasiva.
En una realización particular de la presente invención, la parte pasiva comprende un circuito pasivo de cuadripolos RLGC que mediante componentes pasivos como bobinas, resistencias y condensadores modela las características de la sección de par metálico, es decir, su impedancia característica Z0, su longitud L y su función de propagación γ. Este tipo de circuitos se componen de una resistencia y una bobina en serie, y de una resistencia y un condensador en paralelo con la parte activa, que definen los parámetros de resistencia en serie R, inductancia en serie L, conductancia en paralelo G y capacitancia en paralelo C, respectivamente.
Alternativamente, la realización particular de la presente invención utiliza, para longitudes del tramo de línea a adaptar superiores a L, tantos cuadripolos RLGC en cascada como número de veces la longitud L característica de la sección de par metálico.
Para conectar el microfiltro activo de la presente invención a los terminales telefónicos, la parte activa del filtro activo de la presente invención incluye un filtro pasivo LC conectado a la entrada del circuito de cambio de signo mediante dos condensadores dispuestos en cada entrada del circuito de cambio de signo. El filtro pasivo LC comprende dos bobinas en serie, una por cada entrada, un condensador en paralelo entre ambas entradas. De esta forma, el terminal telefónico puede ser alimentado remotamente por la Oficina Central Telefónica. La parte pasiva formada por los cuadripolos RLGC se conecta a la parte activa por la salida del amplificador operacional y la entrada no inversora del mismo.
Para alimentar los componentes activos del microfiltro activo de la presente invención, se utiliza un circuito de alimentación seleccionado entre un convertidor de corriente continua a corriente alterna AC/DC, un elemento de alimentación y una combinación de ambos. El elemento de alimentación está seleccionado entre una batería recargable, una pila y sus combinaciones. Dicha batería recargable es susceptible de ser recargada por el convertidor de corriente continua a corriente alterna AC/DC o por otro cargador externo. Especialmente interesante resulta la combinación del convertidor de corriente alterna a corriente continua AC/DC con la batería recargable por el convertidor AC/DC, ya que asegura el funcionamiento del microfiltro activo en ausencia de corriente alterna debida, por ejemplo, a un corte de suministro en la red eléctrica.
La solución propuesta trabaja en el rango de frecuencias del protocolo de línea digital de abonado de muy alta tasa de transferencia VDSL2 que se encuentra entre los 23.76875 kHz a los 30 MHz. Por lo tanto, la solución propuesta por la presente invención es también válida para otros tipos de tecnologías basadas en línea digital de abonado xDSL, tales como la línea digital de abonado asimétrica ADSL (ITU-T G.992.1, 23.76875 kHz -1.104 MHz) y la ADSL2+ (ITU-T G.992.5, 23.76875 kHz -2.208 MHz).
Adicionalmente, la solución propuesta por la presente invención es válida para todo tipo de topologías de la red telefónica en el equipamiento local de usuario como la topología en estrella, anillo o en bus, debido a que suprime la impedancia en paralelo que introduce cada tramo de línea o ramal.
En la realización particular anteriormente citada, las secciones RLGC deben ser modeladas de acuerdo con las características técnicas (impedancia característica, longitud, función de propagación) del par metálico usado en la red telefónica del equipamiento local de usuario que puede variar en función del país. En el caso de España, las características del par metálico están especificadas por la normativa vigente en España del ICT (Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones).
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra un diagrama de conexión simplificado entre la Oficina Telefónica Central, que proporciona el servicio xDSL, y el equipamiento local del usuario donde se pueden observar dos tipos diferentes de configuraciones.
La figura 2 muestra la distribución de la línea telefónica dentro del equipamiento local del usuario, el cual está dividido en N habitaciones.
La figura 3 muestra la línea telefónica principal que parte de la Oficina Telefónica Central y que se conecta con el modem xDSL del equipamiento local de usuario. En un punto intermedio de dicha línea telefónica principal se conecta mediante un ramal o tramo de línea de par metálico una impedancia de carga ZL.
La figura 4 muestra un circuito de componentes activos como el que utiliza la presente invención para invertir el signo de la impedancia Z que queremos adaptar.
La figura 5 muestra la línea telefónica principal que parte de la Oficina Telefónica Central y que se conecta con el modem xDSL del equipamiento local de usuario. En un punto intermedio de dicha línea telefónica principal se conecta mediante un ramal o tramo de línea de par metálico una impedancia de carga ZL. A dicha impedancia ZL se conecta un tramo de línea o ramal.
La figura 6 muestra el microfiltro activo conectado al tramo de línea, la parte activa y sus componentes, y la parte pasiva y sus componentes en función de la longitud L del tramo.
La figura 7 muestra el dispositivo autoinstalable que comprende el microfiltro activo de la presente invención, la conexión de dicho dispositivo con un terminal telefónico y con la fuente de alimentación convencional de la red eléctrica, donde el circuito de alimentación está compuesto por un convertidor de corriente continua a corriente alterna AC/DC y una batería recargable por dicho convertidor de corriente continua a corriente alterna AC/DC.
La figura 8 muestra el dispositivo autoinstalable que comprende el microfiltro activo de la presente invención, la conexión de dicho dispositivo con un terminal telefónico y un elemento de alimentación.
Descripción de un ejemplo de realización de la invención
Seguidamente, la presente invención se ilustra adicionalmente mediante el siguiente ejemplo, el cual no pretende ser limitativo de su alcance y además hace referencia a la numeración adoptada en las figuras.
La figura 1 muestra un diagrama de conexión simplificado entre la Oficina Telefónica Central (1) y el equipamiento local de usuario (2) donde se pueden observar dos tipos diferentes de configuraciones. La Oficina Telefónica Central
(1)
proporciona tanto el servicio xDSL procedente de la Red de Datos (29) como los servicios telefónicos básicos (30) que, mediante el modem xDSL (3) y el divisor (5) situados en la Oficina Telefónica Central, permiten la transmisión de ambos servicios a través de una única línea telefónica principal (4). En la primera configuración, se sitúa un divisor (5) o “splitter” al principio del equipamiento local de usuario (2), conectándose al mismo el modem xDSL
(3)
y los terminales telefónicos (8). Así mismo, un computador (31) se conecta al modem xDSL (3). En la segunda configuración, se sustituye el divisor (5) de la primera configuración por microfiltros (7) conectados a los terminales telefónicos (8). Como se puede observar en la figura 1, hay tantos microfiltros (7) como terminales telefónicos (8).
La figura 2 muestra una distribución de una red telefónica en topología de estrella dentro del equipamiento local de usuario (2), el cual está dividido en N recintos. En dicha distribución, se distingue la línea telefónica principal (4) que está conectada al modem xDSL (3) dispuesto en el recinto 3 (2III). En los recintos 1 (2I), 4 (2IIII)yN(2IIIII)dela distribución mostrada en la figura 2 están dispuestos sendos terminales telefónicos (8) conectados a la línea telefónica principal (4) en el punto (9), a través del ramal (6) y del microfiltro (7). En el recinto 2 se encuentra un ramal (6) cuyo extremo no está conectado a ningún equipo, es decir, forma un circuito abierto.
La figura 3 muestra la línea telefónica principal (4) que parte de la Oficina Telefónica Central (1) y que se conecta con el modem xDSL (3) del equipamiento local de usuario (2). En un punto intermedio (9) de dicha línea telefónica principal se conecta mediante un ramal o tramo de línea (6) de par metálico una impedancia de carga ZL, que introduce un coeficiente de reflexión ρL, a dicha línea telefónica principal (4). Dicho ramal o tramo de línea (6) queda caracterizado por sus parámetros característicos longitud L, impedancia característica Z0 y función de propagación γ = α +jβ, donde α es la atenuación de la línea y β es la función fase de la línea. El tramo de línea o ramal (6) junto con la impedancia de carga ZL introducen una impedancia conjunta en paralelo ZV en el punto de unión (9) con la línea telefónica principal (4). Dicha impedancia ZV genera un coeficiente de reflexión ρV, tal que:
Si el tramo de línea o ramal (6) tiene una terminación en circuito abierto, lo cual es lo que ocurre en los conectores telefónicos (24) distribuidos por los diferentes recintos del equipamiento local de usuario (2), la impedancia de carga ZL es infinita, y el coeficiente de reflexión en el punto de unión (9) es ρV=e−2γL. Por lo tanto, el ramal (6) carga la línea telefónica principal (4) con una impedancia, problemática y no deseada, que depende de la frecuencia. En una red telefónica local de usuario con topología en estrella que comprenda todos los ramales (6), dichos ramales (6) de dicha red local cargan la red principal con una impedancia infinita en todo el rango de frecuencias. Esto significa que cada ramal (6) introduce un coeficiente de reflexión ρV igual a 1 en todo el rango de frecuencias. Aplicando esta condición, se obtiene la impedancia de carga que presenta cada ramal (6) sobre la línea telefónica principal (4) con una tipología de estrella:
Si:
Esta última expresión representa la impedancia de carga ZL que requiere cada ramal (6) para lograr que dicho ramal se comporte como un circuito abierto en todo el rango de frecuencias en el punto de conexión (9) de la línea telefónica principal (4). Dado que las líneas reales tienen pérdidas, se añade el coeficiente de atenuación lineal α a la expresión anteriormente calculada. Dicho coeficiente de atenuación lineal α requiere una impedancia de carga con resistencia negativa para adaptar las pérdidas en la línea de transmisión.
Para poder obtener una impedancia negativa y, por lo tanto, realizar la adaptación de la impedancia de carga, la presente invención comprende microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2 que comprende una parte activa (19), una parte pasiva (18) y un circuito de alimentación, donde dicha parte activa (19) comprende un circuito inversor de signo (11). Dicho microfiltro activo elimina las reflexiones de tramos de línea (6) sin adaptar, cuyos parámetros característicos son su impedancia Z0, su longitud L y su función de propagación γ, y que, conectados en un punto (9) a la línea telefónica principal (1) son adaptados. La figura 4 muestra un circuito de componentes activos como el que utiliza la presente invención para invertir el signo de una impedancia Z (12). Dicho circuito es un circuito inversor de signo que se compone básicamente por un amplificador operacional (13) cuya salida está conectada a su entrada no inversora (+) mediante al impedancia Z (12) cuyo signo se inverte. Así mismo, la salida del amplificador operacional está conectada a la línea de referencia de potencial (15) mediante una resistencia R1 conectada en serie con una resistencia R2, existiendo una conexión entre la entrada inversora (-) y el punto de unión (16) de las resistencias R1 yR2, de tal forma que la impedancia del circuito inversor de signo (11) es ZL cuyo valor es ZL = -Z(R2/R1).
Por lo tanto, un circuito como el de la figura 4 invierte el signo de la impedancia Z (12), con un factor de escala igual a R2/R1 (relación entre los valores nominales de las resistencias R1 yR2), suponiendo que la ganancia A en modo diferencial del amplificador operacional (13) tienda a infinito, si bien, en la práctica es suficiente con ganancias iguales
o superiores a 10. Si no se cumple la condición anterior, el requerimiento para los valores de las resistencias R1 yR2 y para invertir al menos el signo de la impedancia es el siguiente:
En este caso, la impedancia de carga ZL es:
Consecuentemente, con la realización preferida de la presente invención siempre es posible invertir el signo de la impedancia. Una vez invertido el signo de la impedancia, sólo queda determinar el valor de la misma.
Como hemos divulgado previamente, el valor absoluto de la impedancia de carga Z (12) requerida esZ=Z0/tanh (γ·L) mientras que el circuito de la parte activa (19) será el encargado de cambiar de signo dicho valor de Z. El valor de la impedancia de Z (12) anteriormente mencionado es un valor bien conocido ya que coincide con el valor de impedancia que introduce un tramo de línea cuyo extremo está abierto formando un circuito abierto, teniendo dicho tramo de línea una longitud L, una impedancia característica Z0, y una función de propagación γ, tal y como se muestra en la figura 3.
Por lo tanto, la impedancia Z (12) mostrada en la figura 4 puede ser obtenida usando una sección de par metálico (cable metálico con hilos en su interior, preferentemente de cobre) con la misma longitud y características (Z0 y γ) que el ramal (6) cuyos efectos queremos suprimir tal y como se muestra en la figura 5. De esta forma, dicha sección de par metálico introduce una impedanciaZ=Z0/tanh(γ·L), con un coeficiente de reflexión ρ =e−2γL.
Dado que en la práctica es difícil saber cuál es la longitud de sección de par metálico que hay que utilizar para lograr el valor de Z (12), la presente invención incorpora junto a la parte activa (19), una parte pasiva (18) formada por al menos un cuadripolo RLGC (17) como el mostrado en la figura 6 que mediante componentes pasivos como bobinas, resistencias y condensadores, modela las características de la sección de par metálico, es decir, su impedancia característica Z0, su longitud L y su función de propagación γ. Este tipo de circuitos se componen de una resistencia y una bobina en serie, y de una resistencia y un condensador en paralelo con la parte activa, que definen los parámetros de resistencia en serie R, inductancia en serie L, conductancia en paralelo G y capacitancia en paralelo C, respectivamente.
Adicionalmente, la figura 6 muestra que para adaptar tramos de línea o ramales de longitudes superiores a L, la presente invención utiliza tantos cuadripolos RLGC (17) en cascada como número de veces la longitud L característica de la sección de par metálico.
Más adicionalmente, la figura 6 muestra cómo se conecta la parte activa (19) del filtro activo (10) de la presente invención a la parte pasiva (18) y al terminal telefónico (8). La parte activa (19) del microfiltro activo (10) de la presente invención incluye un filtro pasivo LC (21) a la entrada del circuito inversor de signo (11) mediante dos condensadores
(20)
dispuestos en cada entrada del circuito inversor de signo (11). El filtro pasivo LC (21) comprende dos bobinas en serie, una por cada entrada, un condensador en paralelo entre ambas entradas. De esta forma, el terminal telefónico
(8)
es alimentado remotamente por la Oficina Telefónica Central (1). La parte pasiva (18) formada por al menos un cuadripolo RLGC se conecta a la parte activa (19) por la salida del amplificador operacional (14) y la entrada no inversora del mismo (+).
La figura 7 muestra un dispositivo autoinstalable que comprende el microfiltro activo (10) de la presente invención así como un circuito de alimentación. Con la tecnología actual y, teniendo en cuenta que la corriente DC de alimentación está directamente relacionada con el producto de la ganancia por el ancho de banda, no es posible alimentar los componentes activos de la parte activa del microfiltro activo de la presente invención mediante la alimentación proveniente de la Oficina Telefónica Central (1), ya que con el terminal telefónico colgado, la corriente de alimentación procedente de dicha Oficina Central Telefónica es de sólo 1 mA.
Dicho circuito de alimentación mostrado en la figura 7 comprende un convertidor de corriente AC/DC (22) que se alimenta de la toma de red eléctrica convencional (23) situada en el equipamiento local de usuario (2) y proporciona los voltajes y las corrientes de alimentación necesarias para el correcto funcionamiento de microfiltro activo. Adicionalmente, el circuito de alimentación de la figura 7 comprende una batería recargable como elemento de alimentación (32), que es recargada por el convertidor de corriente AC/DC, y que asegura el funcionamiento del microfiltro activo en ausencia de corriente procedente de la toma de red eléctrica convencional (23). Los condensadores (20) mostrados en la figura 6 evitan interferencias entre el circuito de alimentación del microfiltro activo (10) y la alimentación del terminal telefónico (8) proveniente de la Oficina Telefónica Central (1).
Así mismo, el dispositivo autoinstalable (25) mostrado en la figura 7, comprende además de los elementos anteriormente citados, un conector de entrada (26) y otro de salida (27) de línea telefónica que permiten la conexión de los terminales telefónicos (8) a la línea telefónica principal (4), así como una fuente de corriente alterna (28) que proporciona las mismas características de tensión y corriente que la toma de red eléctrica convencional (23).
La figura 8 muestra un dispositivo autoinstalable (25) que comprende el microfiltro de la presente invención y un circuito de alimentación formado por un elemento de alimentación seleccionado entre una batería recargable y una pila.
Así mismo, el dispositivo autoinstalable (25) mostrado en la figura 8, comprende además de los elementos anteriormente citados, un conector de entrada (26) y otro de salida (27) de línea telefónica que permiten la conexión de los terminales telefónicos (8) a la línea telefónica principal (4).
Gracias a todas estas características y las anteriormente definidas obtenemos el dispositivo (25) autoinstalable que separa los Servicios Telefónicos Básicos de los servicios de Banda Ancha sobre tecnología de acceso VDSL2 y, al mismo tiempo, suprime, parcial o totalmente, el efecto negativo de reducción de tasa de transferencia que introducen las topologías (anillo, estrella, bus) de red telefónica dispuestas en los equipamientos de usuario dentro del rendimiento del estándar VDSL2.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, que elimina las reflexiones de tramos de línea (6) sin adaptar, cuyos parámetros característicos son su impedancia Z0, su longitud L y su función de propagación γ,y que, conectados en un punto (9) a la línea telefónica principal (1) son adaptados; caracterizado porque comprende una parte activa (19) y una parte pasiva (18), donde dicha parte activa (19) comprende un circuito inversor de signo (11).
  2. 2.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte activa comprende un amplificador operacional (13) con una ganancia A, cuya salida (14) está conectada a su entrada no inversora (+) mediante una impedancia Z (12) cuyo signo es invertido, dicha salida (14) del amplificador operacional está también conectada a una línea de referencia de potencial (15) mediante una resistencia R1 en serie con una resistencia R2, existiendo además una conexión entre la entrada inversora (-) de dicho amplificador operacional
    (13) y el punto de unión (16) de las resistencias R1 yR2, de tal forma que la impedancia total del circuito inversor de signo ZL depende de los valores de R1,R2, A y Z, siendo Z la impedancia del tramo de línea a adaptar, cuyo valor es Z=Z0/tanh(γ·L).
  3. 3.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 2, caracterizado porque para valores absolutos de la ganancia A de al menos 10, la impedancia total del circuito inversor de signo ZL es:
  4. 4.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 2, caracterizado porque para valores absolutos de la ganancia A inferiores a 10, los valores de las resistencias R1 yR2 cumplen la siguiente relación:
    y, la impedancia total del circuito inversor de signo (11) es:
  5. 5.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque la parte pasiva (18) comprende al menos un cuadripolo RLGC (17) que comprende una resistencia y una bobina en serie, y una resistencia y un condensador en paralelo con la parte activa (19), los cuales modelan los parámetros característicos del tramo de línea a adaptar: impedancia característica Z0, longitud L y función de propagación γ, obteniendo el valor de la impedancia Z (12) del tramo de línea (6) a adaptar.
  6. 6.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 5, caracterizado porque la parte pasiva (18) comprende tantos cuadripolos RLGC (17) como múltiplos de la longitud L comprende el tramo de línea (6) a adaptar.
  7. 7.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque la parte activa (19) comprende dos condensadores (20) dispuestos en serie con el circuito inversor de signo, uno por cada entrada de dicho circuito inversor de signo (11) que eliminan las interferencias entre la alimentación procedente de la Oficina Telefónica Central (1) de los terminales telefónicos (8) y la alimentación del microfiltro activo (10).
  8. 8.
    Un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 7, caracterizado porque la parte activa comprende un filtro pasivo LC (21) conectado a los condensadores (20), compuesto por dos bobinas en serie con los condensadores (20), y un condensador en paralelo, permitiendo la alimentación remota desde una Oficina Telefónica Central (1) de un terminal telefónico (8).
  9. 9.
    Un dispositivo auntoinstalable para estándar VDSL2 caracterizado porque comprende un microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2 que elimina las reflexiones de tramos de línea (6) sin adaptar, cuyos parámetros característicos son su impedancia Z0, su longitudLysu función de propagación γ, y que, conectados en un punto (9)
    a la línea telefónica principal (1) son adaptados; donde dicho microfiltro activo (10) comprende una parte activa (19) y una parte pasiva (18), y donde dicha parte activa (19) comprende un circuito inversor de signo (11).
  10. 10.
    Un dispositivo autoinstalable para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende un circuito de alimentación, un conector de entrada (26) y otro de salida (27) de línea telefónica que permiten la conexión de los terminales telefónicos (8) a la línea telefónica principal (4) mediante un conector de salida (24) dispuesto en un equipamiento local de usuario (2).
  11. 11.
    Un dispositivo autoinstalable para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9, caracterizado porque el circuito de alimentación comprende una opción seleccionada del grupo compuesto por un elemento de alimentación (32), un convertidor de corriente alterna a corriente continua AC/DC, que toma su alimentación de una toma de red eléctrica convencional (23), y una combinación de ambas; donde el elemento de alimentación está seleccionado entre una pila y una batería recargable al menos por el convertidor AC/DC.
  12. 12.
    Un dispositivo autoinstalable para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende una fuente de corriente alterna (28) de iguales características que la toma de red eléctrica convencional (23) de la que dicho dispositivo autoinstalable (25) toma su alimentación cuando el circuito de alimentación está compuesto por el convertidor de corriente alterna a corriente continua.
  13. 13.
    Un dispositivo autoinstalable para estándar de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9, caracterizado porque se conecta a todos los tramos de línea (6) del equipamiento local de usuario (2) excepto al que conecta con un modem xDSL (3) para adaptar todas las impedancias introducidas por todos los tramos de línea (6) de dicho equipamiento local de usuario (2).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200930869
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 20.10.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    WO 03005695 A1 (CENTILLIUM COMMUNICATIONS INC) 16.01.2003, todo el documento. 1-13
    A
    EDUARD SACKINGER et al. "A 5-V AC-Powered CMOS Filter-Selectivity Booster for POTS/ADSL Splitter Size Reduction". IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, 20061201 IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, USA, 01 diciembre 2006 (01.12.2006), Vol. 41, No. 12, Páginas: 2877 -2884 XP011150737 ISSN 0018-9200. 1-13
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 19.12.2011
    Examinador J. Botella Maldonado Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200930869
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD H04M11/06 (2006.01)
    H03H11/52 (2006.01) H03H11/06 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    H04M, H03H
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, NPL, XPESP, XPAIP, XPI3E, INSPEC.
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930869
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 19.12.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930869
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    WO 03005695 A1 (CENTILLIUM COMMUNICATIONS INC) 16.01.2003
    D02
    Eduard Sackinger et al. "A 5-V AC-Powered CMOS Filter-Selectivity Booster for POTS/ADSL Splitter Size Reduction". IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, 20061201 IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, USA, 01 diciembre 2006 (01.12.2006), Vol. 41, No. 12, Páginas: 2877-2884 XP011150737 ISSN 0018-9200.
  14. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    De los documentos más cercanos del estado de la técnica, el D01 es el más relevante y presenta una técnica para la conexión de la línea telefónica al equipo central de un operador de red proveedor de servicios de voz y datos. El equipo central incluye un módulo DSL y un módulo para la señal de telefonía. Un transformador y un condensador de entrada se encargan de separar las bajas frecuencias de telefonía de las altas de DSL de manera que a frecuencias DSL el modulo de telefonía se cortocircuita mediante la reactancia cero del condensador y a frecuencias de telefonía el condensador presenta una alta impedancia mientras que las inductancias del transformador se comportan como cortocircuitos eliminando la influencia del circuito DSL sobre el de telefonía. El efecto de carga del condensador sobre el circuito de telefonía a frecuencias bajas se compensa mediante un circuito de impedancia negativa que ajusta el efecto de desacoplo introducido por el condensador. El documento D02 presenta un microfiltro reforzado con un filtro paso bajo activo externo. Ninguno de estos documentos tomados solos o en combinación, revela la invención definida por las reivindicaciones de la 1ª a la 13ª ni hay en ellos sugerencias que dirijan al experto en la materia hacia la invención definida por la citadas reivindicaciones y por tanto la invención reivindicada en las reivindicaciones de la 1ª a la 13ª es, con referencia a los documentos D01 y D02, nueva y se considera que implica actividad inventiva.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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