HUT68219A - Telephone system, local interface and method for supplyiwg suscriber's telephon network - Google Patents

Description

A találmány tárgya telefonrendszer digitális átviteli rendszerű optikai szálas vonalhálózattal és hálózati interfész optikai hálózati egységgel, amely optikai hálózati egységnek optikai vonalra csatlakoztatott fény/villamos jelátalakítója, a jelátalakító kimenetére csatlakoztatott multiplexer/demultiplexere van.

80154-6510/SE

A találmány tárgya továbbá helyi interfész a telefonrendszerben történő alkalmazásra, és eljárás előfizetői telefonhálózat táplálására optikai szálas vonalhálózatú telefonrendszerben .

Az utóbbi években teret nyertek a digitális átviteli rendszerű, optikai szálas vonalhálózatú telefonrendszerek, amelyeknek a villamos vezetős, analóg átviteli rendszerekkel szemben jelentős előnyeik vannak, főként a fényvezetők nagy sávszélességének köszönhetően. Az USA-ban főként a meglévő rendszerek kihasználása érdekében alkalmazzák továbbra is a fém érpáras vonalú, analóg telefonrendszert.

Hibrid telefonrendszerekben gondot okoz a telefonkészülékek, előfizetői hálózatok tápárammal történő ellátása, mert az optikai szálak nem villamos áramvezetők. Emiatt kiegészítő áramvezetőket alkalmaznak a telefonközpont és az előfizető közötti vonalon. Emiatt a többlet igény miatt optikai szálas átviteli vonalakat főként a telefonközpontok közötti összeköttetésben alkalmazzák, a telefonközpont és az előfizető közötti vonalakon általában hagyományos, elektronikus jelekkel történik az információ átvitele. A problémát tovább fokoza az az FCC előírás, amely szerint a telefontársaságnak biztosítania kell, hogy minden előfizetői telefonvonalon öt mellékkészülék felcsengetéséhez elegendő áram folyhasson. A hagyományos felépítésű telefonkészülékek csengőjének működtetéséhez jelentős teljesítmény szükséges, emiatt a központi tápegységnek nagy kapacitásúnak kell lennie.

A hibrid telefonrendszer használatos felépítését az 1.

ábrán feltüntettük. Ezt a rendszert fiber to the curb vagy

FTTC rendszernek nevezik. A rendszerben a digitálisan kódolt információt vezető optikai szál u.n. optikai hálózati egységben (ONU) végződik, amely az előfizető telephelyéhez közel van telepítve (curbside” ONU) .

Az optikai hálózati egységben fény/villamos jelátalakító a fényjelet soros impulzusokból összetett elektronikus jellé alakítja, amely jel az egység multiplexer/demultiplexerében párhuzamos kimeneteken megjelenő, több digitális jellé alakul át. Az optikai hálózati egység analóg/digitál átalakítói ezekből a digitális jelekből elektronikus analóg jeleket képeznek, amelyek egy vagy több, villamosán vezető, fém előfizetői telefonvonalon (érpáron) át eljutnak az előfizető telephelyén elhelyezett telefonkészülékekhez. Az előfizető helyi interfésze kizárja a villámcsapásból vagy keresztbe táplálásból eredő károkat és csatlakoztatási lehetőséget biztosít az előfizető több telefonkészüléke számára.

Egy központi tápegység számos optikai hálózati egységet és előfizetőt lát el a szükséges villamos energiával. A központi tápegységet a tápkábelek méreteinek határok között tartása érdekében egy-egy csoport optikai hálózati egység közelében telepítik, amely csoportba néhány háztömb telefonjai tartoznak. Négy előfizető telefonjaira mintegy 20 W teljesítményt számítanak, emiatt gyakran vastag kábelek szükségesek a megfelelő teljesítményű tápáram vezetésére, ami különösen akkor költséges, ha nagyok az áthidalandó távolságok. A kábelekben a tápáram 20 Hz-es négyszögjelek formájában van jelen, ami közvetlenül nem használható csengő működtetésére, ehhez a négyszögjel felharmonikusai le kell választani, kü lönben áthallások keletkeznének a különböző előfizetői vonalak között. A teljesítményjel megszűrése energiaveszteséget, hatásfokromlást ill. a szükséges teljesítmény növekedését okozza.

A szolgáltatás megfelelő színvonalához szükséges követelmény továbbá, hogy a telefonkészülékek áramellátása akkor is biztosítva legyen, ha a központi tápegység áramszolgáltatása bármely okból megszakad. Emiatt az optikai hálózati egységekbe külön akkumulátort építenek be.

Az ismert rendszer lényegében kielégíti ezeket a követelményeket, de vannak szűk keresztmetszetet képező határai. A telefonkészülékek csengője viszonylag magas csúcsáramot vesz fel, emiatt a tápegységet viszonylag nagy áramra, nagy méretűre kell méretezni és lehető közel kell elhelyezni az előfizetőkhöz. A központi tápegységek nagy berendezések, amelyek telepítéséhez rendszerint területet szükséges vásárolni megfelelő helyen, ami gyakran a tulajdonosok, környéken lakók ellenállásába ütközik. Az akkumulátorok karbantartása is komoly nehézséget jelent, különösen mert ezek nem zárt helyen vannak elhelyezve. Az akkumulátorok élettartama rövid, kapacitásuk az élettartamuk alatt csökken. Hátrányos az is, hogy az optikai kábel és a tápkábel nem azonos helyről van az optikai hálózati egységekhez vezetve, ami több földmunkával, telepítési többletköltséggel jár.

A fentiek miatt más megoldásokat is kidolgoztak már. így például javasolták, hogy az optikai kábelt vezessék közvetlenül az előfizető telephelyére, ott helyezzenek el fény/ villamos jelátalakítót, multiplexer/demultiplexert és D/A ··· ·

- 5 átalakító egységet tartalmazó berendezést. Az ilyen megoldás azonban számos korlátot jelent, mint pl. azt, hogy a működtető tápáramforrást az előfizetőnek kell biztosítania, a gazdaságosság erősen korlátozott, a megbízhatóságot erősen korlátozza, hogy nem alkalmazhatók központi megbízhatóság növelő intézkedések, nincs védelem a helyi áramkimaradás ellen a helyi akkumulátor alkalmazásán kívül. Az ilyen berendezés költségei magasak egy-egy előfizető számára és a hálózat költségét növeli az is, hogy az optikai kábelen leágazásokat szükséges készíteni.

Más javaslat szerint a központi tápegység helyett az optikai hálózati egység tápáram ellátását az előfizetőtől vezetett villamos érpárral oldják meg az előfizető által szolgáltatott árammal és az előfizető bérrendezésében elhelyezett akkumulátoros tartalék áramforrással. E megoldás is számos hiányossággal bír: Ha például egy optikai hálózati egység négy előfizetőt szolgál ki, az egyes előfizetők hamar rájönnek, hogy a telefon akkor is működik - más előfizető számlájára -, ha ők lekapcsolják a tápegységüket. Ha erre mind a négy előfizető rájön, rövid időn belül megszűnik a telefon szolgáltatásuk. Ha nem is mindegyik előfizető kapcsolja le a tápegységét, akkor is tisztességtelen helyzet alakul ki. Azok számára is hátrányos ez a megoldás, akik keveset használják a telefonjukat. További problémát jelent a tápegységek karbantartáshoz szükséges lekapcsolása, az akkumulátorok karbantartása, cseréje, stb.

A fentiekből következik, hogy igény van egy javított tulajdonságú hibrid telefonrendszer kialakítására.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése olyan telefonrendszer, helyi interfész és telefonhálózat táplálási eljárás kialakítása, amely a meglévőknél kevesebb korláttal és előnyösebben alkalmazható.

A feladat találmány szerinti megoldása olyan telefonrendszer, digitális átviteli rendszerű optikai szálas vonalhálózattal és hálózati interfész optikai hálózati egységekkel, amely optikai hálózati egységnek optikai vonalra csatlakoztatott fény/villamos jelátalakítója, a jelátalakító kimenetére csatlakoztatott multiplexer/demultiplexere van, amelyben a multiplexer/demultiplexer kimeneteire csatlakoztatott, villamos vezetőkből álló előfizetői vonalai vannak, amely előfizetői vonalak helyi interfészre vannak csatlakoztatva és amely interfésznek az előfizetői vonal villamos vezetőire csatlakoztatott digitál/analóg átalakítója és telephelyi csengő-generátora van.

Előnyösen az optikai hálózati egység csoportos előfizetői telephely környezetében van telepítve.

Célszerűen az előfizetői helyi interfész csengőgenerátora az optikai hálózati interfészt tartalmazó optikai hálózati egység tápegységétől különálló, az előfizetői telephelyen elrendezett tápegységgel van ellátva.

Előnyösen az optikai hálózati egység tápegysége az előfizetői telephelytől több, mint 3600 méter távolságban van telepítve.

Célszerűen az optikai hálózati egység és tápegysége 1922 awg keresztmetszetű vezetővel van összekötve.

• ·· · ·« * · · · «· • · · ··«·· · *· ··· · ··

- 7 Előnyösen a csengő-generátort tápláló, az előfizetői telephelyen elrendezett tápegység egy hálózati AC/DC átalakító.

Célszerűen az előfizetői interfész csengő-generátora energiatakarékos telefonkészülékekkel van összekapcsolva.

Előnyösen az energiatakarékos telefonkészülék áramkimaradás idején akkumulátorról működtethetően van elrendezve.

Célszerűen a telefonkészülékek helyi áramkimaradás idején az előfizetői vonal tápvezetékére vannak rákapcsolva.

Előnyösen az előfizetői telephelyen hagyományos telefonkészülék is rá van kapcsolva az előfizetői interfészre, amely interfész a hagyományos telefonkészülékeknek legalább a csengőjét áramkimaradás esetén letiltó áramkört tartalmaz.

Célszerűen az előfizetői interfész továbbá csengetési ciklus hosszát áramkimaradás esetén módosító csengetésmódosító áramkört foglal magába.

Előnyösen az optikai hálózati interfész az előfizetői telephely telefonkészülékeinek tápárammal történő ellátását helyi áramkimaradás esetén biztosító módon van kialakítva.

Célszerűen az előfizetői interfész energiatároló kondenzátorral van ellátva.

Előnyösen az energiatároló kondenzátor töltő köre az optikai hálózati egységből vezetett tápvezetékre van csatlakoztatva.

Célszerűen a hálózati interfésztől vezetett tápvezetékpár 22-26 awg keresztmetszetű villamos vezetőkből áll.

Előnyösen az előfizetői telephelyen hálózati áramkimaradást jelző, energiatakarékos csengő van elrendezve.

A találmány szerinti helyi interfész alkalmas a telefonrendszerben történő alkalmazásra, előfizetői vonalra csatlakozó digitál/analóg jelátalakítója, helyi csengő-generátora és ezt tápláló teljesítményátkapcsoló áramköre van, amely teljesítményátkapcsoló áramkör helyi tápegységet, helyi áramkimaradás esetén hálózati tápvezetékről vett tápenergiát tart a csengőgenerátor tápvezetékére kapcsolva.

Előnyösen a helyi interfész helyi áramkimaradást érzékelő csengetésmódosító áramkört foglal magába.

Célszerűen a csengetésmódosító áramkör egy a csengetés hosszát csökkenő feszültségnél csökkentő, feszültségvezérelt oszcillátor.

Előnyösen a helyi interfésznek hálózati tápvezetékről töltött és kisütő körével helyi áramkimaradás esetén a csengő-oszcillátor tápvezetékére csatlakozó energiatároló kondenzátora van.

Célszerűen a csengőoszcillátor tápvezetékére helyi hálózati transzformátoros tápegység van csatlakoztatva.

Előnyösen a helyi interfésznek csengő-generátor kimenő körébe kapcsolt, a kimenő körből helyi áramkimaradás idejére kiiktatott, aluláteresztő szűrője van.

A találmány szerinti, optikai szálas vonalhálózatú telefonrendszerben előfizetői telefonhálózat táplálására vonatkozó eljárásban előfizetői telephely telefonkészülékeinek csengetéséhez szükséges tápenergiát helyi tápegységről, helyi áramkimaradás esetén a telefonrendszer előfizetői vonali tápvezetékéből veszünk.

Előnyösen a helyi áramkimaradás idejére előfizetői vonali tápvezetékből vett tápenergiát energiatároló kondenzátor feltöltésével tárolunk, a kondenzátort csengő-generátor működtetésével, az áramkimaradás idején sütük ki.

Célszerűen a csengőjelet általában a csengőjel felharmonikusait szűrővel legalább részben levágva, helyi áramkimaradás esetén szűretlenül vezetjük felhívott telefonkészülékbe.

A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a telefonhálózat tápteljesítmény igénye megoszlik a központi tápegység és az előfizető között, ahol az előfizető helyi tápegységgel gondoskodik a csak őt kiszolgáló eszközök tápellátásáról. Ennek eredményeképp a több előfizetőt kiszolgáló optikai hálózati egységek tápteljesítmény igénye kisebb, a tápáram az optikai kábellel együtt vezetett, kisebb keresztmetszetű kábellel ill. távolabb telepített központi tápegységgel biztosítható. További előny, hogy nagyobb a telefonrendszer működőképességének megbízhatósága, a telefon működőképes marad áramkimaradások esetén.

Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra ismert hibrid telefonrendszer vázlata, a

2. ábra a találmány szerinti telefonrendszer vázlata, a

3. ábra a telefonrendszer második példa szerinti vázla- ta , a

4. ábra a telefonrendszer harmadik példa szerinti váz- lata, az

5. ábra helyi interfész részletesebb vázlata, a

6. ábra csengő-generátor részletesebb tömbvázlata, a • · • · • · ···· · * t

a telefonrendszer negyedik példa szerinti váz-

7.	ábra
8.	ábra
9.	ábra
10.	ábra

A lata, a optikai hálózati egység telepítésére példa, a telefonhálózat többcélú alkalmazására példa, a helyi interfész dobozának szemléltető telefonrendszer részletes ismertetése előtt ismertetünk néhány későbbiekben használandó fogalmat:

hagyományos telefonkészülék: megfelel az US rajza.

WELO 500 előírásainak, csengő ekvivalens száma 1.

- energiatakarékos telefonkészülék: csengő ekvivalens száma kisebb, mint 1/2, a gyakorlatban 0,1-0,03.

- a különböző jelátalakítók kétirányúak, kétirányú for galmazásra alkalmasak.

- villamos vezetők keresztmetszete az American wire gage mérettáblázatának megfelelő awg fokozattal van jellemezve, csak a mérettáblázat adataival számítható át mm-re, ezért ennek átszámítását elkerülhetőnek ítéltük meg.

A találmány szerinti megoldás és a találmány megalkotásához kiindulásként vett technika állását tükröző megoldás összehasonlíthatósága érdekében az 1. ábrán feltüntettük és bevezetésként ismertetjük az ismert megoldást is.

A telefonrendszer digitális átviteli rendszerű optikai szálas vonalhálózatának 2 optikai szála 4 optikai hálózati egység fény/villamos 6 jelátalakítójába van becsatlakoztatva, amely 4 optikai hálózati egység egy előfizető csoport környezetében van telepítve. A 6 jelátalakítóra másrészt 8 multiplexer/demultiplexer van csatlakoztatva, amelyet a sorban 10 D/A-A/D átalakító követ. A 10 D/A-A/D átalakító

párhuzamos kivezetéseire előfizetői vonal vagy vonalak villamos 14 vezetői vannak csatlakoztatva, amelyek a 4 optikai hálózati egységet 12 előfizetői telephely helyi 20 interfészével kötik össze. Az előfizetői vonalpár fém 14 vezetőin analóg jelek kerülnek továbbításra. A helyi 20 interfész kimeneteire egy előfizető mellékvonalai vagy párhuzamosan kapcsolt 22 telefonkészülékei vannak csatlakoztatva. A fenti egységek kétirányú információátvitelre alkalmasak.

A fenti telefonrendszer tápárammal történő ellátása központi 16 tápegységről, kábelen át van megoldva, a 4 optikai hálózati egységben áramkimaradás esetén saját 18 akkumulátor biztosítja a folyamatos üzemképességet. A központi 16 tápegység egy csoport 4 optikai hálózati egység közelében van telepítve, ahonnan még viszonylag gazdaságos a kábelezés és elviselhetők a teljesítmény-veszteségek. Előfizetőnként 20 W csúcsteljesítménnyel számolva jelentős kábelátmérőket szükséges alkalmazni, általában az optikai kábeltől független nyomvonalon telepítve.

A találmány szerinti telefonrendszer ezzel összehasonlítható módon, a 2. ábrán van ábrázolva. A rendszer 202 telefonközpontja és a 4 optikai hálózati egység között itt is digitális információ átvitel történik, A/D-D/A átalakító és csengő-generátor a 4 optikai hálózati egység helyett az előfizető helyi 20 interfészébe van beépítve, így az előfizetői vonal villamos 14 vezetőin digitális jelátvitel történik. Esetünkben a központi tápegység nem egy csoport optikai hálózati egység közelében, hanem a 202 telefonközpontban, az optikai hálózati egységektől távolabb van telepítve és a

tápvezeték kábel villamos 204 vezetője a 2 optikai szál kábelével egy nyomvonalon, esetleg kombinált optikai-villamos kábelként van telepítve. A villamos 204 vezető keresztmetszete és a központi tápegység a hagyományosnál jelentősen kisebb teljesítményre van méretezve, amely teljesítmény nem fedezi az előfizetői áramkörök, így főként a nagy csúcsáramot igénylő csengetés teljesítmény igényét. Az előfizetői áramkörök tápáram igényét normál üzemben a 12 előfizetői telephelyen telepített helyi tápegység fedezi, amely a 2. ábra szerinti példában váltakozóáramú villamos 206 hálózatra csatlakoztatott AC/DC átalakítós tápegység.

A legtöbb előfizetői 22 telefonkészülék hagyományos, nagy csengető áram felvételű, amely a csengetés generálásához 3-4 Wattot igényel 5 csengő ekvivalenshez és további 1 Wattot minden további csengő ekvivalens értékhez. A 20 interfész úgy van kialakítva, hogy a rácsatlakoztatott hagyományos 22 telefonkészülékek csengőjét helyi áramkimaradás esetén letiltja, míg az energiatakarékos 210 telefonkészülékét nem. A letiltott csengőjű telefonkészülék beszélgetésre általában alkalmas marad ebben az állapotában is. Szemben az ismert megoldásokkal, ahol a 20 Hz-es négyszögjel tápáram az előfizetői vonali érpáron át a 4 optikai hálózati egység és a 22 telefonkészülék között folyik, helyi tápegység alkalmazása esetén az áram útja csak rövid szakaszon közös az átvitt információt hordozó jel útjával, így kisebb a keresztmoduláció veszélye, a tápáram felharmonikusainak kiszűrése kevésbbé lényeges, a kisebb mértékű felharmonikus szűréssel nagyobb teljesítményrész hasznosítható, ami az

♦.’· :· ·..·

- 13 áramigényt tovább csökkenti.

Az energiatakarékos 210 telefonkészülékek 0,3-0,5 Watt, de legfeljebb 1 Watt csúcsteljesítményt vesznek fel, így korlátozás nélkül üzemeltethetők helyi áramkimaradás esetén is, mert a helyi tápegységben tárolt energia fedezi az üzemeltetéshez szükséges teljesítményt.

Energiatakarékos 210 telefonkészülékek alkalmazása esetén lehetőség van arra, hogy az előfizetői áramkörök tápáramigényét helyi áramkimaradás idején a 4 optikai hálózati egységen át elégítsük ki az optikai hálózati egységet az előfizető interfészével összekötő vonali vezetőkön át. Minthogy egy-egy csengetés teljesítmény igénye kicsi, ehhez nem szükséges sem a vonali vezetőket, sem az optikai hálózati egység tápvezetékét nagyobbra méretezni.

Hagyományos 22 telefonkészülékek alkalmazása esetén alkalmazható egy energiatakarékos közös csengő, amely alkalmas a beérkező hívás jelzésére, ez elrendezhető például a helyi tápegységen. Az ilyen energiatakarékos csengő megszólaltatható például a vonali DC feszültség polaritáscseréjével, dióda és fojtó alkalmazásával létrehozható az a leválasztás ill. késleltetés, ami meggátolja a csengő normális üzemben történő megszólalását. Egy másik lehetőség, hogy a csengő megszólaltatására nagy impedanciájú áramforrásból vett, 8001000 Hz-es csengő-jelet alkalmazunk, ami a csengő-jel frekvenciáján rezonáns csengőt megszólaltatja.

A 3. ábrán feltüntetett példában az előfizetői áramkörök helyi áramkimaradás esetén sem kapnak táplálást a 4 optikai hálózati egységen át központi tápegységből. Ehelyett a helyi • · « ·

- 14 tápegység 306’ akkumulátorában tárolt energia biztosítja a működtetéshhez szükséges tápáramot.

A 4 optikai hálózati egység és a 12 előfizetői telephely közötti, pl.170 m hosszú vonalpár vagy vonalpárok pl. 22 awg méretfokozatnak megfelelő keresztmetszetű vörösréz vezetők, az előfizetői oldalon villámvédettek. Az előfizetői áramkörök egy része 302 vonalkártyán van elrendezve, amely így tartalmaz 304 D/A átalakítót és 306 csengő-generátort. Normális üzemben a helyi áramkörök tápáramát hálózati egyenirányítós helyi 208 tápegység biztosítja. A hálózati egyenirányítós 208 tápegység 308 töltőn át 306' akkumulátort tart feltöltött állapotban, amely akkumulátor áramkimaradás esetén biztosítja az energiatakarékos 210 telefonkészülékek működéséhez szükséges tápáramot. Ennek teljesítményigényét négy telefonkészülék esetére az alábbi táblázat szemlélteti:

Telepfeszültség: 48 V DC hurokellenállás: 257 ohm ha nincs beszélgetés, nincs fogyasztás ha egy telefonkészüléken folyik beszélgetés: telefonkészülék fogyasztása 0,49 W, hálózati egyenirányító bemenő teljesítménye 0,86 W, hálózati egyenirányító kimenő teljesítménye 0,65 W.

optikai hálózati egység fogyasztása 1.8 W, hurokáram 0,052 A, központi tápegységből kivett teljesítmény 2,94 W, négy telefonos helyi rendszer átlagfogyasztása 2,93 W, igényelt akkumulátor kapacitás -17°-on 2,59 Wóra, igényelt akkumulátor kapacitás +20°-on 5,18 Wóra.

Összehasonlításként megemlítjük, hogy hasonló kalkulációt a TA-NWT-00909 szabvány szerinti rendszerre végezve, ahol az optikai hálózati egység van ellátva áramkimaradás esetén a telefonkészülékeket tápláló kisegítő tápegységgel, az igényelt akkumulátor kapacitás 20°-on 881 W, -17°-on 40 W lenne. A találmány szerinti táplálási rendszer tehát feltétlenül előnyös ehhez képest.

A 4. ábrán olyan példa van illusztrálva, amelyben csak hagyományos 22 telefonkészülékeket alkalmaztunk az előfizetői telephelyen. A 4 optikai hálózati egység hasonló elrendezésű, mint a 3. ábra szerinti példában. Normális üzemeltetési körülmények között, amikor nincs áramkimaradás, az optikai hálózati egység központi tápegységből tápkábelen át, az előfizetői telephely áramkörei helyi hálózati egyenirányítós 208 tápegységből kapnak tápáramot az előfizetői áramkörök. Ha az előfizetői telephelyen áramkimaradás van, az előfizetői áramkörök az optikai hálózati egységen és az előfizetői vonalon át a központi tápegységből kapnak, nagyon korlátozottan tápáramot, így emiatt a központi tápegység és annak tápkábele kapacitását nem szükséges növelni. Minthogy ez a tápáram nem elégséges egy előfizetői vonalra kötött több hagyományos telefonkészülék csengetésére, ezzel a tápárammal egy energiatároló 402 kondenzátort töltünk, amely az áramkimaradás kezdetén feltöltött állapotban van. Ha hívás érkezik a vonalon, a 402 kondenzátorban tárolt energia működteti a hagyományos telefonkészülékek csengőit. A 402 kondenzátor kapacitása például 500 vagy 1000 mikrofarad, de más értékű is lehet.

• · · ·

- 16 A kondenzátorban tárolt energia elégséges a csöngetéshez, a központi tápegységből csordogáló áram pedig elég a felvett kagylójú telefonkészüléken a beszélgetés lebonyolításához, ezen felül a kondenzátor lassú újratöltéséhez is. Rövid ideig a feltöltött kondenzátorral biztosítható a csöngetéshez minimálisan szükséges csúcsteljesítmény (0,15-0,5 W) anélkül, hogy ennek érdekében meg kellene növelni az optikai hálózati egység áramellátásának kapacitását. Az előfizető telephelyén ezesetben nem szükséges karbantartásigényes akkumulátort alkalmazni.

Ha számos hagyományos telefonkészülék van az előfizetői vonalra csatlakoztatva, a kondenzátorban tárolt energia nem lesz elég a csengetéshez akkor sem, ha átlagosan annak teljesítményigényét fedezné a központi tápegységből kapott tápáram. Ezen javítandó, a helyi 20 interfészben 404 csengetésmódosító áramkört alkalmazunk, amely érzékeli az áramkimaradást ill. a szokatlanul nagy terhelést (0,75 W) és ennek hatására a csengetés időtartamát megrövidíti, a csengetések közötti szüneteket meghosszabbítja szükség szerint olyan értékűre, hogy a csengetés átlagteljesítménye ne haladja meg a kondenzátor által biztosítható értéket. Egy előnyös kiviteli alakban a csengetési ciklus hosszát korlátozza a csengetésmódosító áramkör aszerint, hogy hány telefonkészülék van a vonalra telepítve, egyebekben fenntartva a telefonkészülékek normális működését. Az ilyen rendszerben a telefonkészülékek rövid csengetéseket hallatnak, de különben szabályszerűen működnek.

Ha például a kondenzátor értéke 1000 mikrofarad és a vo17 nalra egy telefonkészülék van rákapcsolva, a csengetési ciklus 1,5 másodperc csengetésből és ezt követő 0,4 másodperc szünetből tevődik össze, ha öt telefonkészülék van a vonalra kapcsolva, akkor a csengetési ciklus 0,8 másodperc csengetésből és ezt követő 0,5 másodperc szünetből tevődik össze.

Az 5. ábrán a 4. ábra szerinti 2 0 interfész nagyobb részletességű tömbvázlata van feltüntetve. A vonali érpár a különböző információs jelek, mint a beszéd, adatok, vizsgálójelek és vészjelek átviteli jele mellett DC tápáramot is szállít kizárólag vagy főként áramkimaradás esetére.

A telefonkészülékekre a 306 csengő-generátor csengető jele 522 csengőrelé érintkező párjain át jut el. Ha a helyi tápegység áramának kimaradása miatt a 306 csengő-generátor az átviteli vonalon át kap tápáramot, a csengetési ciklus megváltozhat attól függően, hogy a telefonkészülékek mekkora terhelést jelentenek. Ha egy átviteli vonalon számos hagyományos telefonkészülék van telepítve, a 306 csengő-generátor lerövidíti a csengetés tényleges időtartamát és/vagy megnöveli a tényleges csengetések közti szüneteket. A csengőrelék pulzáló csengetőjelet kapcsolgatnak.

Az információhordozó jelek átvitele pulzuskód modulációval (PCM) történik időosztásos rendszerben. Például egy első időintervallumban szinkronizáló jelek, egy második, harmadik és negyedik időintervallumban kimenő jelek, egy ötödik időintervallumban törlő jelek átvitele történik. A következő három időintervallum a bejövő adatok átvitelére, a rákövetkező olyan adatok átvitelére vehető igénybe, mint a telefon• · · ·

- 18 kagyló leemelt állapota, teszt adatok és hasonlók.

A szakterületen jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy a fent ismertetett elrendezések csak példák a lehetséges részmegoldásokra. A helyi interfész működése például vezérelhető megfelelően programozott mikroprocesszorral, vagy az egész megvalósítható diszkrét logikai áramkörökkel.

A 6. ábrán a 4. és 5. ábra szerinti 306 csengő-generátor részletesebb tömbvázlata van feltüntetve. A 306 csengő-generátor alternatív módon két helyről kaphat táplálást. Egyrészt az átviteli 602 vonalról - a helyi áramkimaradás esetére helyettesítő tápáramforrásként, másrészt villamos hálózatra kapcsolt, hálózati transzformátoros és 504 egyenirányítós helyi tápegységről, amely az előfizető telephelyén van telepítve.

A csengetőjel a 306 csengő-generátor által a csengetési ciklusnak megfelelően kapcsolgatott 20 Hz-es négyszögjel, amelyből normális üzemben a felharmónikusok ki vannak szűrve, amely négyszögjel viszont helyi áramkimaradás esetén szűretlenül jut a telefonkészülék csengő áramkörére, mert így jobb a teljesítmény kihasználása, a felharmónikusok energiatartalmát is a csengő működtetésére forítjuk. A 20 Hzes négyszögjel felharmonikusainak kiszűrése 608’ RC szűrő beiktatásával történik.

A 20 Hz-es négyszögjel előállítása a 306 csengőgenerátorban, egyenfeszültség polaritásának váltogatásával történik, amely polaritásváltást 613 20 Hz generátorral kapcsolgatott elektronikus relé végzi két morze érintkezőjének 606 és 608 reléérintkezők közötti átkapcsolgatásával, amely relé

- 19 két kimenő 610 pontja, valamint a két kimenő pontra bemenetével kötött 608’ RC szűrő 611 kimenete üzemmódkapcsoló 607 relé érintkezőire vannak kötve, amely üzemmódkapcsoló relé vezérlésével történik a négyszögjel és a szűrt négyszögjel közötti választás.

Áramkimaradás esetén bekapcsolt energiatakarékos üzemmódban nem csak a szüretien csengetőjelre kapcsolás történik meg, hanem a csengetési ciklus módosítása is a 6. ábra szerinti példában egy 612 feszültségvezérelt oszcillátor által, amely oszcillátor érzékeli a 613 20 Hz generátor jelének feszültségét és ennek függvényében változtatja a csengetési ciklus aktív csengetés/szünet tartamának arányát és hosszát megszabó kimenő négyszög jelét, amelynek 0” szintjénél a 20 Hz-es csengetőjel le van tiltva. A 612 feszültségvezérelt oszcillátor elektronikus vagy optoelektronikus 614 relét működtet, amely az energiatároló 616 kondenzátort egyik állásában a bemenő 602 vonalra kapcsolva, másik állásában a csengetőjelet képző áramkörökre kapcsolja. A takarékos üzemmódra kapcsolást 609 kapcsoló vezérli. A 612 feszültségvezérelt oszcillátor a 613' vezetéken lévő feszültséget érzékeli és ennek megfelelően csökkenti az aktív csengetési időt. Ha például 65 V-ot érzékel, az általa generált ciklus 1,5 mp aktív csengetési időből és 4 mp csengetési szünetből tevődik össze. Ha az érzékelt feszültség 60 V-ra csökkent, az aktív csengetési időtartam 1,2 mp-re csökken, ha az érzékelt feszültség 55 V-ra csökken az aktív csengetési időtartam 0,9 mp, 55 V-nál kisebb feszültség esetén 0,8 mp. A 306 csengőgenerátor megvalósítható mikroprocesszorral vezérelten vagy ·· · ·

- 20 egészében diszkrét logikai áramkörökkel is.

A helyi interfész helyi áramkimaradás esetén átviteli vonalról történő táplálása megoldható kétszintű táplálással is, ahol a telefonok nyugalmi állapotában (kagyló a helyén) pl. 6 V, 10 mA tápáramot kap, a telefonkészüllék aktív állapotában (leemelt kagyló) 21 V-os táplálást kap a vonalon át a normál üzemmódban 48 V feszültségű tápegységről táplált helyi interfész.

A szakterületen jártas szakember számára kézenfekvő, hogy a helyi interfész nem csak a fent ismertetett hálózattal, hanem TI átviteli rendszerrel is képes együttműködni, mert az átvitel a helyi interfészig mindkét esetben digitális jellegű. Az átállításhoz más vonalkártyát kell a helyi interfészbe helyezni, de egyebekben változtatás nem szükséges az installáció során, például nem szükséges hozzá többlet vezető ér.

Az előfizető helyi vonali áramkörei (Subscriber Loop Interface Circuit) előnyösen energiatakarékos, kis áramfelvételű áramkörök. Különösen fontos, hogy az áramkimaradás esetén központi tápegységről, vonalon át táplált vonalkártya kis teljesítmény igényű legyen, áramkimaradás esetén lehetőleg teljesen lezárjon, ha telefonkagyló nincs felvéve. Ez megoldható például a Hali-effektus felhasználásával, ahol az eszköz figyeli a hurok áramát és ha ennek értéke nulla, kikapcsolja az elektronika nagyobb részét.

A 7. ábrán nagysűrűségű városi környezetben célszerűen alkalmazható kiviteli alak van feltüntetve. A központi tápegységet is tartalmazó telefonközpontot optikai szálas átvi• · · ·

- 21 teli vonal köti össze egy-egy tömb 708 optikai hálózati egységével, amely 1-150 előfizetőt szolgálhat ki, de több, mint 20 előfizető 706 helyi interfésze rá van kapcsolva. A fényjelet az optikai hálózati egység villamos, digitális jellé alakítja át és juttatja a hívott előfizető vonalára, amelyre a D/A átalakítót tartalmazó 708 optikai hálózati egység és erre kapcsolt 22 telefonkészülék van csatlakoztatva.

A 708 optikai hálózati egység saját 702 tápegységgel rendelkezik, amelyről az előfizetői vonalon át a helyi 706 interfész is üzemszerűen tápáramot kap. A 708 optikai hálózati egység és a 702 tápegység 704 vízhatlan burkolatban pl. az ellátott körzetben telepített oszlopon van elhelyezve. A 708 optikai hálózati egység és a 706 interfész tápáramát helyi áramkimaradás esetén a telefonközpontban telepített központi tápegység szolgáltatja fémerű 706' villamos vezetőn át. A távolságok sűrűn ellátott körzetben nem nagyok, ezért a tápkábelezés anyagigénye és veszteségi teljesítménye elfogadható mértékű. Az ilyen rendszer alkalmazása optikai hálózati egységenként 20-40 előfizető esetén előnyös.

A 8. ábrán az oszlopra 704 vízhatlan burkolatban szerelt optikai hálózati egység mechanikai elrendezése van szemléltető módon ábrázolva. A központból 804 tápkábel és kombinált 808 optikai/villamos kábel van az oszlopra vezetve, amelyen vízhatlan burkolatú és a 804 tápkábelre csatlakoztatott 802 AC/DC átalakító, 708 optikai hálózati egység és a villamos vonalpárok 810 csatlakozó szekrénye van szerelve. Az AC/DC konverter teljesítménye a 708 optikai hálózati egység, valamint a rákapcsolt helyi interfészek szükségletének megfele22 lően van megválasztva, pl. 40 W. A kombinált kábel például 24 optikai szálból és réz vezető erekből áll. A 810 csatlakozó szekrény pl. 50 előfizetői vonal villamos vezető párjának csatlakoztatására alkalmasan van kialakítva.

A 9. ábrán a telefonhálózat és annak előfizetői egysége többcélú alkalmazására mutatunk be példát. A digitális TI adatátviteli vonalra kapcsolt helyi 901 interfész multimédiái alkalmazásra alkalmassá tehető egyszerűen a telefon 902 vonalkártya mellett - koaxiális kábelen át az optikai hálózati egységgel összekapcsolt - 904 interdikciós egység alkalmazásával vagy a kártyák cseréjével. A 902 vonalkártyán van elrendezve a kétirányú D/A átalakító, a 904 interdikciós egység kártyáján kábeltévé erősítő és más videó célú egységek (pl. dekóder) vannak. A 904 interdikciós egység áramkimaradás esetén más forrásból nem kap tápáramot, de ez nem jelent hátrányt, mivel a 904 interdikciós egységre csatlakoztatott 906' képmagnó, 906 TV készülék vagy más 906 berendezés úgy sem használhatók a villamos hálózati áram kimaradásakor. További lehetőség az interdikciós egységgel összekapcsolt telefonkártyára csatlakoztatott golyós egér vagy más 908 interfész eszköz alkalmazásával kapcsolatos, amely egér a TV és videó készülékek infravörös fényű 910 távvezérlőjében lehet elrendezve és vele például a képernyőn egy mutató nyíl vagy más alakú kurzor mozgatása vezérelhető, amely kurzorral valami a képernyőn kijelölhető, kiválasztható, ahol a 904 interdikciós egységben létrehozott kurzor jel rá szuperponálódik a megjelenített képre.

így lebonyolítható például vásárlás a képernyőn megje23 lentetett árukészletből vagy árujegyzékből otthon ülve (home shopping) , ahol a vásárlási parancs a kábeltévé kábelén át kerül továbbításra és ehhez az azonosító információt a telefonvonal szolgáltatja. Ehhez hasonlóan videó program vagy videó játék is megrendelhető.

Fontos, hogy a telefontársaság ellenőrizni tudja az optikai hálózati egység, a rákapcsolt helyi interfészek és az ezeket az optikai hálózati egységgel összekötő előfizetői vonalak, valamint a helyi tápegységek és energiatakarékos csengők helyes működését. A helyi tápegység ennek érdekében jelzi a teljesítménykapcsolója állását ill. a tápegység primer feszültségének meglétét, ennek megfeleő tesztelő áramkörrel van ellátva. Az állapotjelek a helyi interfészben meghatározott ideig táplálás nélkül sem felejtő tárolókban (pl. az információnak megfelelő töltöttségű kondenzátorokban vagy félvezető kapacitív tárolókban) tárolnak, digitális formában. Tárolásra felhasználható a tápenergiát tároló kondenzátor is. Ezenkívül a helyi interfész mindegyik kártyája is rendelkezik teszt áramkörrel, amely igen” kimenő jelet ad, ha a kártya működőképes. Ezek az információk az előfizetői vonalon át lekérdezhetők. Az előfizetői vonal tesztjelek küldése és vétele útján ellenőrizhető. Az ellenőrzések módjára és technikájára útmutatás található az US 584,325 sz. függő találmányi bejelentésben, amely a jelen bejelentés feltalálójának találmányára vonatkozik.

A 10. ábrán a helyi interfész mechanikai elrendezésére vonatkozó példa van feltüntetve. Az interfész 1002 doboztestben van elrendezve, amelynek három belső tere van. Ezek:

az elektronika zárral lezárt 1004 tere, a telefontársaság által lezárt és általa hozzáférhető 1006 tér és az előfizető által hozzáférhető, számára fenntartott 1008 tér. Az 1002 doboztest 1010 szellőző résekkel van ellátva. Az elektronika 1004 terében sokpólusú 1011 kártyacsatlakozók vannak elrendezve, amelyekbe a D/A átalakító és az interfész más elektronikus áramköreinek kártyája van betűzve. Egy másik csatlakozóba például a kábeltévé interdikciós egysége lehet betűzve. A helyi 1020 tápegység tápkábelen át van a dobozba bekötve. Az előfizető terében tesztáramkörök csatlakozói vannak elrendezve. Az elektronika terét 1022 fedél zárja le, a telefontársaság terének és az előfizető terének külön ajtaja van.

A találmány szerinti megoldás jelentős előnyökkel rendelkezik az ismertekhez képest. Az áramkörök részben szoftver formájában is megvalósíthatók. A találmány nem korlátozódik a példákban ismertetett kiviteli alakokra.

Claims (25)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Telefonrendszer digitális átviteli rendszerű optikai szálas vonalhálózattal és optikai hálózati egységekkel, amely optikai hálózati egységeknek optikai vonalra csatlakoztatott fény/villamos jelátalakítója, a jelátalakító kimenetére csatlakoztatott multiplexer/demultiplexere van, azzal jellemezve, hogy a multiplexer/demultiplexer (8) kimeneteire csatlakoztatott, villamos vezetőkből álló (14) előfizetői vonalai vannak, amely előfizetői vonalak helyi interfészre (20) vannak csatlakoztatva és amely interfésznek (20) az előfizetői vonal villamos vezetőire (14) csatlakoztatott digitál/analóg átalakítója (304) és telephelyi csengő-generátora (306) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az optikai hálózati egység előfizetői telephely (12) környezetében van telepítve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői helyi interfész csengőgenerátora (306) az optikai hálózati egység (4) tápegységétől (18) különálló, az előfizetői telephelyen (12) elrendezett tápegységgel van ellátva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az optikai hálózati egység (4) tápegysége (18) az előfizetői telephelytől (12) több, mint 3600 méter távolságban van telepítve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az optikai hálózati egység (4) és tápegysége 1922 awg keresztmetszetű vezetővel van összekötve.

   • · · · « « ·»· · « *
6. 6. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy a csengő-generátort (306) tápláló, az előfizetői telephelyen (12) elrendezett tápegység egy hálózati AC/DC átalakító (208).
7. 7. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői interfész (20) csengő-generátora (306) energiatakarékos telefonkészülékekkel (22) van összekapcsolva.
8. 8. A 7. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az energiatakarékos telefonkészülék (210) áramkimaradás idején akkumulátorról (306') működtethetően van elrendezve.
9. 9. A 7. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy a telefonkészülékek táplálása helyi áramkimaradás idején az előfizetői vonal tápvezetékére van rákapcsolva .
10. 10. A 7. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői telephelyen (12) hagyományos telefonkészülék (22) is rá van kapcsolva az előfizetői interfészre (20) , amely interfész (20) a hagyományos telefonkészülékeknek legalább a csengőjét áramkimaradás esetén letiltó áramkört tartalmaz.
11. 11. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői interfész (20) továbbá csengetési ciklus hosszát áramkimaradás esetén módosító csengetésmódosító áramkört (404) foglal magába.

    • · ··· «
12. 12. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az optikai hálózati egység az előfizetői telephely telefonkészülékeinek tápárammal történő ellátását helyi áramkimaradás esetén biztosító módon van kialakítva.
13. 13. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői interfész (20) energiatároló kondenzátorral (402) van ellátva.
14. 14. A 13. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az energiatároló kondenzátor (402) töltő köre az optikai hálózati egységtől vezetett tápvezetékre van csatlakoztatva.
15. 15. A 14. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy a hálózati egységtől (4) vezetett tápvezetékpár (604) 22-26 awg keresztmetszetű villamos vezetőkből áll.
16. 16. A 3. igénypont szerinti telefonrendszer, azzal jellemezve, hogy az előfizetői telephelyen (12) hálózati áramkimaradást jelző, energiatakarékos csengő van elrendezve.
17. 17. Helyi interfész az 1.-16. igénypontok bármelyike szerinti telefonrendszerben történő alkalmazásra, azzal jellemezve, hogy az előfizetői vonalra csatlakozó digitál/analóg jelátalakítója (304) , helyi csengő-generátora (306) és ezt tápláló teljesítményátkapcsoló áramköre van, amely teljesítményátkapcsoló áramkör helyi tápegységet, helyi áramkimaradás esetén hálózati tápvezetékről vett tápenergiát tart a csengőgenerátor (306) tápvezetékére kapcsolva.
18. 18. A 17. igénypont szerinti helyi interfész, azzal jellemezve, hogy helyi áramkimaradást érzékelő csengetésmódosító áramkört (404) foglal magába.

    ····
19. 19. A 18. igénypont szerinti helyi interfész, azzal jellemezve, hogy a csengetésmódosító áramkör (404) egy a csengetés hosszát csökkenő feszültségnél csökkentő, feszültségvezérelt oszcillátor (612).
20. 20. A 17. igénypont szerinti helyi interfész, azzal jellemezve, hogy hálózati tápvezetékről töltött és kisütő körével helyi áramkimaradás esetén a csengő-oszcillátor tápvezetékére csatlakozó energiatároló kondenzátora (402) van.
21. 21. A 20. igénypont szerinti helyi interfész, azzal jellemezve, hogy a csengő-generátor tápvezetékére helyi hálózati transzformátoros tápegység van csatlakoztatva.
22. 22. A 17. igénypont szerinti helyi interfész, azzal jellemezve, hogy a csengő-generátor (306) kimenő körébe kapcsolt, a kimenő körből helyi áramkimaradás idejére kiiktatott, aluláteresztő szűrője (608') van.
23. 23. Eljárás előfizetői telefonhálózat táplálására optikai szálas vonalhálózatú telefonrendszerben, azzal jellemezve, hogy előfizetői telephely telefonkészülékeinek csengetéséhez szükséges tápenergiát helyi tápegységről, helyi áramkimaradás esetén a telefonrendszer előfizetői vonali tápvezetékéből veszünk.
24. 24. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a helyi áramkimaradás idejére előfizetői vonali tápvezetékből vett tápenergiát energiatároló kondenzátor feltöltésével tárolunk, a kondenzátort csengő-generátor működtetésével, az áramkimaradás idején sütük ki.

    ····
25. 25. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csengőjelet általában a csengőjel felharmonikusait szűrővel legalább részben levágva, helyi áramkimaradás esetén szűretlenül vezetjük felhívott telefonkészülékbe.