JP3218538B2 - 同軸ケーブルネットワークへの電力供給方法及び装置 - Google Patents

同軸ケーブルネットワークへの電力供給方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願の参照 本出願は、1993年５月28日提出の米国特許出願出願番
号08/068,827の一部継続出願である。
産業上の利用分野 本発明は遠隔通信の分野に関連する。本発明は、特に
配分システムの分野に関連する。また本発明は、特に電
力配分ネットワークで結合された映像及び電話サービス
の提供に関連する。限定するのではなく、更に特徴づけ
ることを目的として、本発明は電力を電話ネットワーク
に提供するために同軸ケーブルネットワークに接続され
た電源を使用する。
従来の技術 現在、情報とそれに対するアクセスは多大な注目を集
めている。1950年代に始まった米国州間ハイウェイシス
テムと比較される「情報ハイウェイ」の構築は、国内で
重要視されている。現在、このようなハイウェイで利用
できる電話線伝送構成要素には、（１）光ファイバーケ
ーブル、（２）同軸ケーブル、（３）ツイスト銅ペアケ
ーブル（「ツイストペア」）の３種類がある。現在、電
話ネットワークの加入回線部分ではツイストペアケーブ
ルが主に使用されている。電話会社及びケーブル会社と
も、主要及び市外回線信号の送受信に光ファイバーを使
用している。
光ファイバーケーブルは同軸ケーブルに比べより長い
距離でより多くの情報を伝送することが可能であり、ま
た同軸ケーブルはツイストペアと比較するとより長い距
離でより多くの情報を伝送することができる。少なくと
も電話業界では、加入回線技術で主に使用されているの
がツイストペアであるため、銅の伝送容量を増加させる
技術を開発する試みがなされてきた。実際、銅ケーブル
は従来の電話サービスでは非常に効果的な伝送手段であ
る。
高ビット速度伝送能力があるために、デジタル圧縮を
行う銅をベースとしたネットワークよりも光ファイバー
をベースとしたシステムのほうが好まれる。実際、正確
な広帯域伝送速度を必要とする情報サービスはファイバ
ーまたは同軸ケーブル技術が必要である。現在の銅ベー
スの送信システムと比較すると、ローエンド（すなわ
ち、POTS「明らかに古い電話サービス」）サービスでさ
え加入者毎の低コストがファイバーに反映される。特
に、４〜８人の加入者のグループに在住電話をファイバ
ー引き込み線（FTTC）で提供するファイバーをベースと
したシステムのコストは、近い将来銅と同等になると思
われる。しかし、米国の既存の銅設備を光ファイバーと
交換する際のコストは、数千億ドルになると見積もられ
ている。この交換に必要な期間は数十年になる。
ファイバーや銅のネットワークに代わるものは、既存
の設備を利用して光ファイバー、同軸ケーブル、銅ケー
ブルを使用する混成ネットワークである。このようなネ
ットワークは多くの最新サービスを提供でき、しかもコ
スト効率が良いので、重要な光ファイバーケイパビリテ
ィを含む広帯域ネットワークへの変換を早く行うことが
できる。少なくとも一社はこのような混成ネットワーク
の計画を公表した（デンバーポスト、4/24/93ページC
1）。
二方向通信を必要とするほかにも、電話には、映像ネ
ットワークが必ずしも対処することのない必要事項が他
に２つある。それは、通信の電力とプライバシーであ
る。映像ネットワークでは、加入者のテレビ受信機を作
動させるための電力は例えば加入者から供給される。つ
まり、加入者は自分のテレビまたはビデオカセットレコ
ーダーを、加入者の位置に電力を供給するコンセントに
つなぐ。理由は何であれ、停電が起きた場合、ユーザは
自分の電力のバックアップ源（つまり、電池や発電器）
がない限りテレビを見ることはできない。このようなバ
ックアップ電力を持っている者はほとんどない。一方、
電話では、加入者は電気の利用については電話サービス
を当てにしている。以下に、電話ネットワークにおける
電力の歴史を説明する。
初期の手動ネットワークの電話には、乾電池を内蔵し
たバッテリーボックスがあった。このバッテリーは炭素
粒マイクロホンに電力を供給するのに使用されていた。
更に、電話の手動クランク発生器は必要な信号を送っ
て、同一回線に誰かをまたはオペレーターを呼び出して
いた。電話内部のこの２つの電源によって、ユーザは呼
出を行い他のユーザと会話することができた。どちらの
電源も家庭内の電力に依存しないので、地方の電化が行
われる以前でも所望の呼出が可能であった。
自動切り替えがネットワークに導入されると、バッテ
リーボックスは、スイッチに設置され共通信号電圧源を
含む共通バッテリーに代わった。中央局のスイッチも、
作動とユーザ間の接続を行うための電力が必要になっ
た。電力を各電話に供給することで、電流が流れ、また
その電流（ダイアルパルス）を定時遮断してユーザの希
望のスイッチに信号を送ることが可能になった。更に、
炭素マイクロホンに電力を供給するために、電話が通話
中電流を使用できるようになった。
電力の供給遮断からスイッチと電話の接続を保護する
必要があったので、中央局の電力設備は大規模な湿電池
バッテリーを備えていた。これらのバッテリーもモータ
ー発電器を備えていることがあった。ネットワーク内で
いくつかの異なる電圧が使用されていたが、主な供給は
20Hzで−48ボルト直流（vdc）及び±105ボルトであっ
た。
電話ネットワークの規模が時と共に巨大になりまたサ
ービス浸透率も100パーセントに近づくと、サービスの
利用可能度（信頼度）がネットワークの最重要義務の一
つとなった。しばらくは、ユーザの家庭の電話はネット
ワークに属しており、またネットワーク所有者がこれを
所有していた。過去20年の間に、電話の所有権が再び変
わり、炭素マイクロホンも使用されなくなった。しか
し、シリコンチップを備えた新しい電子電話は、呼出管
理やメモリーのバックアップに必要な電力を供給するた
めに、いまだにネットワークに依存している。
サービスの利用可能度はネットワークとユーザが共有
する責任である。ネットワークは、各ユーザへの個々の
回線の試験と維持の他にも、スイッチの維持と中継接続
に対して責任がある。ユーザも、必要のないときは電話
をフックに掛けたり、構内配線と末端機器を修理して維
持したり、また１つの回線に接続された機器の総数を制
限するなどしてサービスの利用可能度に貢献している。
電話のバッテリーボックス内のバッテリーの維持は困
難であった。従って、ネットワークの電力は好適であ
る。また、末端機器に末端電力を供給するのに関連する
財務コストは、莫大なものになる。必要なバッテリーの
供給と維持は（煙検出器のように）忘れられてしまう
か、あるいは無視されてしまう。これらの結果は共にユ
ーザのサービス利用可能度を制限するものである。ネッ
トワークに電力が残される第２の理由は、ネットワーク
は「頼みの綱」のサービスに関する取締機関の１つだか
らである。これは、上記に指摘したように、必要として
理解される電話サービスに関連する。基本的な電話サー
ビスは、一日24時間適度なコストで誰にでも利用できる
ことを期待されている。
例外も幾つかある。今日のサービスにはユーザが電力
供給を行うものもある。将来更に多くのサービスが導入
されると、これらの新しいサービスに関連するユーザ機
器も、ネットワークからの電力を受けなくなる。その良
い例が、統合サービスデジタルネットワーク（ISDN）の
サービスで、基本または第一等級インタフェースともに
当てはまる。ISDNでは、ネットワークがその回路部分に
電力を供給し、またユーザは末端機器に電力を供給す
る。ほとんどのデータサービスがこのカテゴリーに含ま
れる。
電力を光ファイバーネットワークにのみ供給する場
合、大きな困難と費用が伴う。上記に述べたように、銅
をベースとしたネットワークでは電力は簡単に供給され
る。映像ネットワークシステムで電話を利用するケーブ
ル電話システムを使った映像システムが存在する。しか
し、このようなシステムには加入者の供給する電力が必
要で、この電力は通常はAC電力と（場合によっては）加
入者の構内のバッテリーである。更に、電話システムを
利用するにはコンバーターボックスといった適合可能な
ハードウェアが必要である。
図１に示すような混成ネットワークは、電力供給とプ
ライバシーの問題を以下のように解決する。電力は、光
ファイバー及び／または同軸ケーブルに沿って敷設され
た別個の電力ケーブル20によって供給される。中央局13
には電源32がもうけられ、ケーブル20が光学ネットワー
クユニット15に電力を供給する。遠隔デジタルターミナ
ル18によって加入者は他の加入者を傍受できなくなるの
で、プライバシーは保証される。
意図した目的にはかなっているが、図１のネットワー
クアーキテクチャは高価である。ネットワークのコスト
が下がると、このようなアーキテクチャは実現し易くな
る。
発明の要約 本発明は、映像及び電話サービスの電力を加入者に供
給するネットワークである。ネットワークは、ネットワ
ーク位置から同軸及び銅配線を経て加入者に提供される
電話サービスの電力を供給する。電力は同軸ケーブルで
比較的簡単に供給することができる。従って、混成ネッ
トワークでは、サービスの電話部分の電力は同軸ケーブ
ルや銅が使用されている地点からネットワークを通して
供給される。
図面の簡単な説明 図１は従来の広帯域混成ファイバー／同軸ケーブルネ
ットワークのアーキテクチャを示す図である。
図２は本発明による混成ファイバー／同軸ケーブルネ
ットワークのアーキテクチャを示す図である。
図３は電力供給システムを示す略図である。
図４は図２に示す混成ファイバー／同軸ケーブルネッ
トワークの他の実施例を示す図である。
好適な実施例 同一の符号は図面の説明において同一の構成を示す。
図１は広帯域混成ファイバー／同軸ケーブルネットワー
クアーキテクチャを示している。デジタルスイッチ11及
び、RFモジュレータ９と電気／光学コンバータ10を含む
映像送信機器12が中央局13に示されている。デジタル電
話信号は、DS1回線６により、SONETマルチプレクサ19を
経て光ファイバーケーブル14に送られる。このアーキテ
クチャは、映像遠隔送信オーバーレイを使用するファイ
バー引き込み線（FTTC）タイプのアーキテクチャを表し
ている。すなわち、光ファイバーケーブル14はデジタル
電話信号（SONET OC3）を、中央局から遠隔デジタルタ
ーミナル18を経て光学ネットワークユニット15（ONU）
へ送信する。ONU15は映像抑止機器16または制止機器16
を備えており、図１に示すように別個に設置される。複
数の映像情報提供器23からのアナログ映像信号（AM−FD
M）は、光ファイバーケーブル14を経て、アナログ通過
帯域映像受信器17を含む１つあるいは複数の遠隔ノード
に送られる。このアナログ通過帯域映像受信器17は、同
軸ケーブル24でアナログ光学信号をアナログ電気信号に
変換する光学／電気コンバーターを備える。
22ゲージ電気ケーブルである電力供給ケーブル20は、
中央局13の電源32から光学ネットワークユニット15へ電
力を直接供給する。光学ネットワークユニット15から
は、電話サービスが、電話27につながる従来のツイスト
銅ペア回線22で加入者構内21へ提供される。一般にONU
は８カ所以下の加入者構内にサービスを提供している。
衛星システムや映像記憶／検索機器、または他の供給器
等の複数の映像情報提供器23からの映像サービスは、同
軸ケーブル24を経て加入者構内21に提供される。これら
の映像信号をテレビ26にデスクランブルする際に映像セ
ットトップコンバータ25が必要とされることがあるが、
なくてもよい。
図１に示すネットワークは、家庭への映像信号送信に
関連するいつかの問題の発生を防ぐ。すなわち、信号は
別個の送信システムで送られるので、各信号は別々に処
理される。例えば、加入者構内21の電話27は、従来の電
話のように中央局13から電力を供給される。セットトッ
プコンバータ25及びテレビ26の電力は、加入者構内21か
ら供給される。更に、銅線22での電話サービスに対する
プライバシーの問題は、従来の電話ネットワークと同じ
ように残存している。同様に、受信器17にも複数の制止
タップ16が接続される。図１に示すネットワークの問題
には、複雑さとコストの問題が含まれている。すなわ
ち、光ファイバーケーブル14、電力ケーブル20、同軸ケ
ーブル24を、各中央局13から各光学ネットワークユニッ
ト15または加入者構内21に敷設しなければならない。更
に、効果的に光学信号を送信するには、遠隔デジタルタ
ーミナル18等の機器も追加する必要がある。
図２は別の混成ファイバー同軸ネットワークを示して
いる。図１のように、中央局13は電話スイッチ11と映像
送信機器12を含んでおり、またこの中央局13からシステ
ムマネージャ28が提供器23から供給される映像サービス
の様々な補助機能を制御している。図１のアーキテクチ
ャのように、電話信号及び映像信号は中央局13から光フ
ァイバーケーブル14で外部設備29の供給部に送られる。
電話信号は遠隔デジタルターミナル18を通過し、光ファ
イバーケーブル14を経て光学ネットワークユニット15に
送られる。映像信号は映像受信器17に送信されて、同軸
ケーブル24で光学信号から電気信号に変換される。その
後、映像信号は、光学ネットワークユニット15位置にあ
る制止機器16へ送られる。本実施例では、ONU15と制止
機器16が接続され、同位置に好適に配置されている。図
２と図１の大きな違いは、電気ユーティリティ及びバッ
クアップバッテリーに電気的に接続され得る電源32によ
って、同軸ケーブル24で電力が供給されることにある。
従って、図１の電力供給ケーブルは排除される。
電力供給ケーブル20を排除すると、図１のアーキテク
チャのコストは大きく節約される。図１のように、同軸
ケーブル24の映像信号は、光学ネットワークユニット15
内の制止ユニット16を経て顧客構内21へ送られる。ここ
では、電力は、電源32から同軸ケーブル24及びONU15を
経て電話27に供給される。制止機器16から顧客構内21へ
延びる同軸ケーブル24は、映像信号のみをテレビ26に送
信し、電力は供給しない。図１と同様に、映像セットト
ップコンバータ25はシステムにあってもなくてもよい。
図２は図１に示すネットワークを実質的に改良したもの
であり、そこで電力供給ケーブル20を削除したので、コ
ストを著しく節約しまたアーキテクチャを簡素化するこ
とができる。
図３に示すように、電源32では、商用主電力からの単
相240VAC電力が入力接続部33に送られる。240VAC電力
は、整流器／バッテリー35を送られてくる商用電力を受
けるように通常はセットされている自動電力伝送スイッ
チ34に流れる。整流器／バッテリー35の出力はインバー
タ36及び鉄共振変圧器37に送られる。鉄共振変圧器37の
出力は60VAC準方形波電力で、光学ノード７の電力イン
サータ38を経て２本の別個の同軸ケーブル24の中央導体
に送られる。60VAC準方形波電力は、各同軸ケーブル24
の外部導体に戻る。
60VAC電力は、１本の同軸ケーブル24で制止タップ機
器45及び回線増幅器41に供給される。このような各機器
は40VAC〜60VACの電圧が必要で、また１本の同軸ケーブ
ルの電力インサータ38に流れる最大電流は15アンペアで
ある。
60VAC電力は、第２の同軸ケーブル24で８ポートタッ
プユニット40及び回線増幅器41に供給される。各８ポー
トタップ40は、電力を受けるためのみのポートを別に備
えている。電力は電力コンバータ42へ送られ、40〜60VA
Cの電力は−48VDC、105VAC、20Herts、−130VDC等の様
々な電圧及び波形に変換される。また他の電圧及び波形
も例によっては必要である。電力コンバータ42からの電
力は光学ネットワークユニット15や、動作時に電力を必
要とする同様の機器に送られる。
電源32では、商用電力が様々な理由により時々遮断さ
れることがある。240VAC商用電力が入力接続部33に送ら
れなくなると、整流器／バッテリー35はバッテリーの蓄
積電力をインバータ36、鉄共振変圧器37、電力インサー
タ38に送り続ける。バッテリーにより、全機器が同軸ケ
ーブル24で１または数時間通常の動作を行うことができ
ると判断される。予め定められた時間が経過したりバッ
テリーの蓄積電力が消耗して現在の限界に達すると、エ
ンジンオルタネータ39が自動的に始動し、また自動電力
伝送スイッチ34が切り替えられて整流器／バッテリーを
入力接続部33ではなくエンジンオルタネータに接続させ
る。この動作モードでは、エンジンオルタネータ39が同
軸ケーブルシステム全体に電力を供給し、バッテリー35
に蓄電する。商用電力が再び入力接続部33に流れると、
自動電力伝送スイッチ34が切り替えられて整流器／バッ
テリー35に商用電力を送り、またエンジンオルタネータ
39はオフになる。
通常ONUの電力は、銅ペアを通して各ONUに分配され
る。銅ペアは各ONUに対して一本ずつ使用され、ファイ
バーと同じトレンチで送られる。電力供給面では、銅と
比較すると同軸のほうが安価であり、また同軸では同じ
ケーブルでRFサービスを送信することができる。配電区
間で全広帯域増幅器及び全ONUに電力を供給するのに必
要な同軸ケーブルはたった１本である。映像ノードでは
広帯域RFが同軸ケーブルに送られる。各ノードは約300
〜400世帯である。
他の実施例を図４に示す。この実施例では、図２の光
学ネットワークユニット（ONU）の代わりにケーブルネ
ットワークユニット（CNU）47が使用される。この実施
例は、ファイバー14及び同軸ケーブル24で妨害を行う変
調RF搬送波を使用している。この例では、必要な機器全
てに送られる電力の他に、映像及び電話のアナログ及び
デジタル信号が同軸ケーブル24で同時に送信される。例
えば、１つまたは複数の回線増幅器46、制止機器16、CN
Uに電力が同軸ケーブル24で供給される。CNUはONUと同
じ機能を実行するが、ネットワークへのインタフェース
はファイバー14（図２）ではなく同軸ケーブル24であ
る。図２に示す実施例のように、CNU47の電力は同軸ケ
ーブル24で供給される。特に、CNU47は電力の他にも映
像及び電話信号を同軸ケーブル24で受信する。その後、
ベースバンド電話信号は銅線22で構内21に送信され、ま
た映像信号は同軸ケーブル24で構内21に送信される。こ
の実施例では、光学ネットワークの大部分を削除でき
る。例えば、図２に示す遠隔デジタルターミナル18と光
ファイバー14の大部分は必要なくなる。この実施例を使
用することにより、電話及び映像信号を構内21へ送信
し、また一方で従来の電話サービスのように電話機27等
の顧客の構内機器の電力をネットワークから供給でき
る。
本発明は好適な一実施例に対して開示を行ったが、添
付の請求の範囲で定義される本発明の意図する範囲内で
変更及び修正を行ってもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ユー エス ウエスト インコーポレイ テッド アメリカ合衆国 コロラド州 80202 デンバー カリフォルニア ストリート 1801 (72)発明者 スキナー ラッセル アレン エス ア ール アメリカ合衆国 コロラド州 80503 ロングモント ウォーカー ドライブ 6945 (56)参考文献 特開 平４−175033（ＪＰ，Ａ) ＦＯＵＲＴＥＥＮＴＨ ＩＮＴＥＲＮ ＡＴＩＯＮＡＬ ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮ ＩＣＡＴＩＯＮＳ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ ＮＦＥＲＥＮＣＥ，ＩＮＴＥＬＥＣ‘92 （92ＣＨ3195−５）第117−123頁“Ｆｉ ｂｅｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｙ ｓｔｅｍｓ Ｐｏｗｅｒｉｎｇ：Ｂｅｌ ｌｃｏｒｅ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｓ" ＦＯＵＲＴＥＥＮＴＨ ＩＮＴＥＲＮ ＡＴＩＯＮＡＬ ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮ ＩＣＡＴＩＯＮＳ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ ＮＦＥＲＥＮＣＥ，ＩＮＴＥＬＥＣ‘92 （92ＣＨ3195−５）第112−115頁“ＩＮ ＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＢＡＴＴＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ Ｉ Ｎ ＴＨＥ ＬＯＯＰ"

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光学ファイバーネットワーク（14）と同軸
    ケーブルネットワーク（24）により構成された、中央局
    （13）と加入者間の映像及び電話ネットワークにおい
    て、 前記光学ファイバーネットワーク（14）に、一群の映像
    信号及び変調電話信号を送信し、 前記光学ファイバーネットワーク（14）の光学信号を前
    記同軸ケーブルネットワーク（24）の電気信号に変換
    し、また、前記同軸ケーブルネットワーク（24）の電気
    信号を前記光学ファイバーネットワーク（14）の光学信
    号に変換し、 前記同軸ケーブルネットワーク（14）に電力を供給し、 前記供給された電力は、前記映像信号を送信する前記同
    軸ケーブルネットワーク（24）を介して電話ネットワー
    クに送電され、 前記電話ネットワークは、電話サービスを提供するため
    に、前記送電された電力を変換し利用することを特徴と
    する、加入者に映像及び電話サービスを提供する方法。
  2. 【請求項２】中央局（13）と加入者間における映像及び
    電話ネットワークにおいて、 映像と電話信号を搬送するための同軸ケーブルネットワ
    ーク（24）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）と電磁的に接続さ
    れ、映像信号を送出するための映像送信機器（12）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）と電磁的に接続さ
    れ、電話回線を切り替えるための電話スイッチ（11）
    と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）と電磁的に接続さ
    れ、加入者側の電話装置（27）とのインターフェースを
    行うためのケーブルネットワークユニット（47）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）に電力を供給する
    ための電源（32）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）に接続され、前記
    電力を変換する電力コンバータ（42）と、を有し、 前記電源（32）から供給された電力は、前記映像信号を
    送信する前記同軸ケーブルネットワーク（24）を介して
    前記ケーブルネットワークユニット（47）に送電され前
    記電話装置（27）に供給されることにより加入者側にお
    ける電話サービスが提供されることを特徴とする映像及
    び電話ネットワーク。
  3. 【請求項３】映像及び電話サービスを加入者に提供する
    ための方法であって、 同軸ケーブルネットワーク（24）を含んだ映像及び電話
    ネットワークを介して映像信号及び電話信号を搬送し、 前記映像及び電話ネットワークにおいて、加入者との電
    話接続をインターフェイスするためのケーブルネットワ
    ークユニット（47）を用いて電話サービスの提供を可能
    とするために、前記同軸ケーブルネットワーク（24）を
    介して電力を送電し、 前記電力は、前記映像信号を送信する前記同軸ケーブル
    ネットワーク（24）を介して前記ケーブルネットワーク
    ユニット（47）に配電され変換されて前記加入者に前記
    電話サービスを提供する、ことを特徴とする加入者への
    映像及び電話サービスの提供方法。
  4. 【請求項４】映像及び電話ネットワークにおいて映像信
    号及び電話信号を搬送するための同軸ケーブルネットワ
    ーク（24）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）に電磁的に接続さ
    れ、加入者との電話接続をインターフェイスするための
    ネットワークユニットと、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）に電磁的に接続さ
    れた加入者側の構内（21）に設けられた電話装置（27）
    と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）へ電力を供給する
    ための電源（32）と、 前記同軸ケーブルネットワーク（24）に接続され、前記
    電力を変換する電力コンバータ（42）と、を有し、 前記電源（32）から供給された電力が、前記映像信号を
    送信する前記同軸ケーブルネットワークを介して電話サ
    ービスを提供するための前記ネットワークユニットへと
    配電されることを特徴とする電話ネットワーク。
  5. 【請求項５】前記ネットワークユニットは、前記同軸ケ
    ーブルネットワーク（24）と電磁的に接続されたケーブ
    ルネットワークユニット（47）である請求項４記載の電
    話ネットワーク。
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