JPH07505029A - ループ電話システム内のハイブリッドファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ループ電話システム内のハイブリッドファイバ発明の背景 本発明は電話システムの分野及びその動作方法に関する。例えば、一実施例にお いて本発明は、ファイバもしくは他のデジタル媒体をベースどするデジタル信号 伝送と、金属をベースとする信号伝送とを混用する改善された電話システムを加 入者に提供する。

近年、ファイバをベースとする電話回路網が徐々に普及してきている。金属伝送 システムに比してファイバをベースとするシステムは極めて広い帯域幅を含む多 くの長所を有している。残念ながら、合衆国における電話システムその池の場合 の殆どの加入者設備は、金属（一般的には銅）をベースとする伝送媒体に依存し 続けている。

これらのハイブリッドシステムを使用して家庭に電話信号を伝送する場合の一つ の重要な制約は、加入者電話設備に給電する必要があることである。光ファイバ は電気を通さないから、中央オフィス及び加入者へ電力を伝送するための他の設 備を設けなければならないことは明白である。従って、光信号を中央オフィスの ような集中設備位置へ伝送するための電話システムが開発されている。これらの 信号は電子信号に変換され、最終的に加入者へ伝送される。これらの光／電子混 用伝送システムを一般に“ハイブリッドシステム”と称している。ＦＣＣ規則は 、各電話回線毎に５つの標準電話内線を呼鈴するのに充分な電力を供給すること を電話運営会社に要求しているから、この問題を特に困難ならしめている。標準 電話器は大きい呼鈴電力を必要とするから、これらのシステムは充分な容量を持 つように設計しなければならない。

ハイブリッドシステムに電力を供給する一つの従来システムを図１に示す。今日 ではこれらのシステムは、一般に“縁石までのファイバ（ｆｉｂｅｒ　ｔｏ　ｔ ｈｅ　ｃｕｒｂ）”もしくは“ＦＴＴＣ”と呼ばれている。図１に示すように、 光デジタルデータ信号を光回路網ユニット（ＯＮＵ）４へ伝送するために、ファ イバ２が使用されている。ＯＮＵは加入者位置の近傍に配置され、“縁石付近の （ｃｕｒｂｓｉｄｅ）”ＯＮＵと呼ばれている。

光／電子（０／Ｅ）変換システム６は光信号を電子的なデジタル信号の直列ピッ トストリームに変換し、多重化／多重化解除（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）システム８ へ伝送する。多重化／多電化解除システム８はＯ／Ｅ変換器からの直列ピットス トリームを複数のデジタル信号に変換する。これらのデジタル信号はデジタル− アナログ、アナログ−デジタル変換器１０　（ＣＯＤＥＣ）においてアナログ信 号に変換され、ｌまたはそれ以上の金属導体１４を通して家庭もしくはオフィス のような加入者設備１２へ伝送される。

加入者設備内の回路網インタフェース装置（ＮＩＤ）１８は、落雷及び電力交差 （ｐｏｗｅｒ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　）に対する保護も行う。ＮＩＤは、個々の加 入者機器２２を入ってくるツィステッドペア電線１４に接続するための多重接続 点にもなっている。当分野においてはこれらの入ってくるツィステッドペア電線 を“ドロップ（ｄｒｏｐｓ　）”と呼ぶことが多い。

電力は、電源装置１１６を通して幾つかのＯＮＵ　（及び加入者）へ供給される 。

電源装置１６はＯＮＵの付近に配置され、比較的少数（約１４乃至１０）のＯＮ Ｕに給電して送電ケーブルの太さを管理可能な限度内に保つ。電源装置１６は小 さいブロック領域内の幾つかのＯＮＵに給電することが好ましい。各家庭内の５ 台の標準電話器へ給電する要求があるものとすれば、４家庭では２０Ｗ程度まで のピーク電力を使用することが考えられる。従って特に距離が長くなれば、ＯＮ Ｕへ電力を供給するために太い電線が必要になることが多い。更に、電話器を呼 鈴するために２０Ｈｚの方形波を使用することは許されないので、電力が無駄使 いになる。特に長距離にわたる場合には他の回線との漏話が発生するので、電話 器を呼鈴するための電源ラインを濾波して方形波の高次高調波を除がなければな らない。これらの高次高調波の除去は電力の消費を増加させる。

顧客の要望に充分に応え、且つ規則の要求を満足するために、電力会社が電源装 置もしくは遠隔電源（ＲＰＳ）１６を停電させた場合でも、電話システムを動作 させる必要がある。従って、各ＯＮＵ内に電池を設けることが提唱されている。

図１に示すシステムはかなりの成功をもたらしたが、若干の限界をも呈している 。例えば、電話器のピーク電力要求が大きいから電源装置の寸法はがなり大きく なり、ＯＮＵまでの配線を細い電線で良いようにするために電源装置を住宅地の 近傍に配置しなければならないことが多くなる。これらの組立体は、電源装置を 設置するために屡々私有地もしくは通行権を買収する必要がある程充分に大きく 、また地域居住者が電源装置の外観に対して苦情を申し立てることが多い。また 特に電池が戸外環境に配置されることから、その保守が困難である。これらのシ ステムに伴う他の問題には、特に高温外囲内に収納された電池の寿命が短いこと が挙げられる。また、ＯＮＵまでの電力とファイバとは異なる源から引いてくる から、付加的な工事、及び重要なことには溝掘りが必要になる。

他の解決法も提唱されている。例えば、ファイバを加入者設備まで直接敷設して 、各加入者設備にＥｌｏ、多重化／多重化解除システム、及びデジタル−アナロ グ（Ｄ／Ａ）機器を設けることが提唱されている。これらのシステムは、ｌ）加 入者が電力を調達する必要があること、２）達成される規模の効率に限界がある こと、及び３）加入者が通常電力を使用できなくなった時の電池のようなバック アップ設備の信頼性に不安がある等を含む種々の制約を受ける。これらのシステ ムに伴う他の問題は、各加入者毎にレーザが必要となることから、電池の寿命が 短くなること、及び高価格であることを含む。レーザを使用するためには大電力 が要求される。更に、付加的なファイバのスプライシングが必要である。

上記諸問題に対してさらなる解決法が提唱されている。例えば、電源装置を排除 して家庭からＯＮＵまで特別な金属電線を敷設し、これらの電線を通して利用者 からＯＮＵへ電力を供給することが提唱されている。これらの実施例では、電池 を加入者設備に設置することによって電池バックアップを行うことが提案されて いる。

このシステム及び他の類似システムも種々の制約を受ける。例えば、もしＯＮＵ が４加入者にサービスを提供するものとすれば、利用者は彼等の位置において素 早く電源“プラグを抜く”ことが可能であるが、システムは他の利用者の費用負 担によって正常に動作し続ける。もし４利用者の全てが電力を遮断すれば、電池 バックアップが短時間の間はシステムを動作させ続けることはできても、結局は ４利用者の全てへの電話サービスは失なわれるようになる。また、４利用者の一 部だけがシステムの電源を遮断した場合には、残りの利用者が近隣の電話器を動 作させるための電力を供給することになり、明らかに不公平な状況がもたらされ る。この配列は、電話器を使用する頻度が近隣よりも遥かに少ない加入者にとっ ても不公平である。他の制約には、電池バックアップ電力に伴う通常の懸念、０ ／Ｅ機器を点検する時に必要なダウン時間等が含まれる。さらなる問題として制 限されたバックアップが含まれる。

以上の説明から、改良されたハイブリッド光電話システムが要望されていること は明白である。

発明の概要 本発明は改良された電話システムを提供する。本発明の一面によるシステムでは 、集中設備までの電話信号は光ファイバによって伝送するが、集中設備から加入 者位置までの電話信号は金属電線によって伝送することがら“ハイブリッド”で ある。

本発明の一面によれば、ＯＮＵが光／電子変換機器及び多重化／多重化解除機器 を収納する。ＯＮＵは、例えば縁石付近に、もしくは居住地近傍の電信柱上に配 置されて少数の利用者にサービスする。デジタル信号は普通のツィステッドペア 電線のような金属導体を通してＯＮＵから加入者設備（即ち、通常は家庭もしく はオフィスを意味する）まで伝送される。加入者設備におけるデジタル−アナロ グ（Ｄ／Ａ）変換機器及び呼鈴発生器（ＲＧ）は、例えば回路網インタフェース 装置（ＮＩＤ）外囲内に配置されている。

正常動作中の電力は、加入者側の通常電源から例えば変圧器を介してＤ／Ａ変換 機器、呼鈴発生器、及び加入者電話器へ供給される。本発明の一つの特定の面に よれば、停電時のバックアップは、電話会社の中央オフィスからＯＮＵへ電力を 供給することによってなされる。この電力は、一般的には光ファイバに連繋して 特別に張られた金属電線を通して中央オフィスからＯＮＵへ供給される。中央オ フィスには電力会社からの電力だけではなく、バックアップ発電機、電池等が設 置されているので、ＯＮＵへの電力は極めて信頼できる。利用者には低電力電話 器が設けられている。停電中、加入者位置に設置された電池を使用する低電力電 話器が呼鈴及び通話の両モードで動作する。本発明の一実施例によれば、停電中 は普通の電話器は使用不能にされる。

本発明の別の特定の面によれば、ＯＮＵと加入者位置との間の金属電線は、ＯＮ Ｕから加入者位置までデジタル信号を伝送するだけではなく、停電中には低電力 電話器を動作させるのに必要な電力をも伝送するために使用される。代替として 、付加的な電線の組（一般的には、細い電線）をＯＮＵと加入者位置との間に設 ける。

従って、第１の実施例と同様に、停電中には普通の電話器を使用不能にすること が好ましい。低電力電話器を呼鈴するために必要な電力は極めて小さいから、低 電力電話器に給電するためにＯＮＵと加入者位置との間に敷設する電線は細い電 線を使用することができる。正常動作中には、普通の利用者電話器への電力は加 入者位置に設置された変圧器から供給され、ＯＮＵへの電力は中央オフィス（Ｃ ｏ）から供給される。従って、ＣＯからＯＮＵまでと、ＯＮＵから加入者位置ま でと太い電線を敷設することを必要とせずに、普通の電話器が要求する大電力が 供給されることになる。

本発明のさらなる面によれば、低電力電話器を設置する必要性が排除される。

即ち本発明のこれらの面によれば、停電状態中であっても電力がＣＯから加入者 位置まで伝送される。停電中には、電話器の呼鈴のデユーティサイクルを低下さ せるように呼鈴サイクルが変更される。加入者位置への電力要求を低レベルに平 均化するためにコンデンサが使用される。本発明の他の面によれば、電力供給及 びコンデンサが賄い得るよりも多くの電話器を利用者が接続した場合に限って、 呼鈴サイクルが変更される。

本発明の種々の実施例は、低電力消費であること、電池が小型であるかもしくは 遠隔電池を必要としないこと、ＯＮＵが小型でそれ程高価ではないこと、ＴＩへ の移行が容易であること、広帯域であること、そして家庭サービスに対してファ イバを使用すること、その他の利点を提供する。

即ち、本発明の一実施例は、電話通信を表すデジタル信号を伝送する光ファイバ を具備する電話システムを提供する。本システムは、光ファイバに結合されてい る光／電子変換システムとの光インタフェースと、光／電子変換システムに結合 されている多重化／多重化解除システムをも含む。デジタル信号を伝送するため の複数の金属電線が、多重化／多重化解除システムから複数の加入者位置まで延 びている。本システムは、加入者位置においては、デジタル−アナログ変換シス テムを有する回路網インタフェース装置と、呼鈴発生器とを備えている。

本発明の本質及び長所は、添付図面に基づく以下の残余の説明から更に理解され よう。

図面の簡単な説明 図１は、従来技術のハイブリッド電話システムの概要図である。

図２は、本発明の一実施例の概要図である。

図３は、本発明の別の実施例の概要図である。

図４は、本発明の更に別の実施例の概要図である。

図５は、本発明の一実施例によるＮＩＤの詳細図である。

図６は、本発明の一実施例による呼鈴発生器の詳細図である。

図７は、本発明の高密度実施例の概要図である。

図８は、本発明の一実施例の機械的特色を示す図である。

図９は、ＣＡＴＶ／ＦＴＴＬシステムの概要図である。

図１０は、外囲の斜視図である。

■、　用語 ＋１．　第１の好ましい実施例（低電力電話器）の説明ＩＩ１．　第２の好まし い実施例の説明ＩＶ、第３の好ましい実施例（可変呼鈴サイクル）の説明■、　 第４の好ましい実施例（高密度利用者環境）の説明Ｖ１．　高度応用 ＶＩＬ　再検査性 ＶＴＩｌ、外囲組立体及び機械的構成 ＩＸ、結論 以下の略語は次のような意味を有している。

ＣＯ：　中央オフィス。

ＯＮＵ　：　先回路網ユニット。

Ｅｌｏ　：　電子／光変換機器。これは一般的に、電気信号を光信号に変換する システム及び光信号を電気信号に変換するシステムの両方を含む。

Ｄ／Ａ　：　デジタル−アナログ変換機器。これも一般的に、アナログ信号をデ ジタル信号に変換するシステム及びデジタル信号をアナログ信号に変換するシス テムの両方を含む。同様に、多重化／多重化解除機器も一般的に双方向性である 。

ＦｒＴＬ　・　ループ内のファイバ。

ＦＴＴＣ：　縁石までのファイバ。

ＭＵＸ　：　多重化／多重化解除機器。

ＲＥＮ　・　呼鈴等価数。

５ＬＩＣ・　加入者ループインタフェース回路。

標準電話器　：　一般的に、通常的１の呼鈴等価数を有するＷＥＬＯ５００ステ ーションセットの要求に従う電話器。

低電力電話器二　標準電話器の約１／２より小さい呼鈴等価数を、好ましくは約 ０．５より小さい呼鈴等価数を、より好ましくは約０．１より小さい、そして最 も好ましくは約０．０３より小さい呼鈴等価数を有する電話器。

ＲＰＵ　・　遠隔電源ユニット。それ以外は“電源装置”と呼ぶ。

Ｉｌ、第１の好ましい実施例（低電力電話器）の説明図２は、本発明の一実施例 の種々の面を示す総合ブロック線図である。図示のように、デジタル電話信号は 当分野においては公知の手段を使用して光ファイバ２を通してＣｏ　２０２から ＯＮＵ　４へ伝送される。電力は金属電線２０４を通してＣＯからＯＮＵへ伝送 される。本発明の好ましい実施例によれば、ＣＯ内の電源、及びＣＯとＯＮＵと の間の電線は、ＣＯに接続されているＯＮＵへは充分な電力を供給するが、一般 に大きいピーク電力を必要とする加入者位置の設備には供給しないような太さで ある。

詳述すれば、加入者位置に設置されている電話器の呼鈴発生のために、加入者位 置へ電力を供給するのはＣＯではないことが望ましい。ＯＮＵへは、正常動作中 も、停電中も、ＣＯから電力が供給される。停電中、ＣＯは発電機及び電池のよ うな公知の手段を使用してＯＮＵへ電力を供給することができる。ＯＮＵのピー ク電力要求は小さい（殆どの時間は、普通の電話器の呼鈴サイクルに電力を供給 する必要がな（りので、ＣＯとＯＮＵとの間に太い電線を敷設する必要も、また 大容量のバックアップ設備を設ける必要もない。

ＯＮＵにおいては、Ｅ１０変換機器及び多重化機器が、加入者位置１２までの普 通のツィステッドベアのような電線１４を通して出力デジタル伝送信号に接続さ れている。図２には加入者設備まで単線だけが示しであるが、複数の電線を敷設 できることを理解されたい。加入者位置には、普通の落雷保護器を含むＮＩＤ２ ０が設けられている。ＮＩＤ２０は、当分野においては公知のＤ／Ａ変換機器及 び呼鈴発生機器をも含んでいる。アナログ電話信号は、ＮＩＤから標準アナログ 電話器を含むことが多い加入者機器２２へ供給される。

加入者位置において現在使用されている多くの電話器は、特に呼鈴サイクル中に 、大きい電力を必要とする。例えば呼鈴を発生させるためには、５ＲＥＮを呼鈴 するための３〜４ワツト、プラス（＋）各付加的なＲＥＮ毎のＩＷが必要である 。正常動作中には、加入者機器には通常電源線２０６から交流／直流変換器２０ ８を通して充分な電力が供給される。しかしながら停電が検出されると、普通の 電話器２２は使用不能にされる。若干の実施例によれば、普通の電話器は停電中 にそれらが呼鈴されない程度に使用不能にされるが、それらが通常の通話等のた めに使用できる程度には機能し続ける。

呼鈴発生器は、他の加入者の回線線を使用せずに自己を取り巻く回路だけを通し て電話器へ電力を供給するから、２０Ｈｚ呼鈴サイクルの高次高調波は濾波する 必要はないか、もしくは僅かな高次高調波を濾波するだけでよい。従って、呼鈴 発生器の電力要求を更に低くすることができる。

停電中でも加入者が電話器を完全に使用できるようにするために、加入者には低 電力電話器２１０が設けられている。これらの電話器は極く少量の電力を必要と するだけであり、呼鈴サイクル中にも制限された量の電力しか必要としないので （例えば、呼鈴発生器のためにＩＷ以下、好ましくは０．３乃至０．５Ｗ）特に 効率的である。従って、停電中に加入者が必要とする全電力を、ＣＯからツィス テッドペア電線１４を通して供給することが可能になる。

低電力電話器が要求する電力は小さく、また一般的には停電中に接続される低電 力電話器は１台だけであろうから、利用者は彼等の家庭に接続されている電線を 通して電力を供給することができる。これらの電線はＣＯとＯＮＵとの間、もし くはＯＮＵと加入者位置との間の両方に使用されているような太い電線ではない 。

図２に示すシステムの一変形によれば、低電力電話器は低電力呼鈴装置に置換さ れている。この実施例によれば、停電中であっても普通の電話器が通話等に使用 されるが、呼鈴は行われない。その代わりとして、利用者は呼鈴装置によって入 電があることを知らされるようになっている。本発明の好ましい面によれば、変 圧器を収容しているパッケージが低電力呼鈴装置を保持するように設計されてお り、利用者が呼鈴装置を取り外す可能性を最小にしている。

これらの低電力呼鈴装置は、例えば線上の直流電圧の極性を反転することによっ て付勢される。ダイオード及び塞流コイル（チョーク）、もしくは時間遅延を使 用して、正常な直流極性中に、もしくは正常の呼鈴中に呼鈴装置が振鈴するのを 防ぐ。代替として、８００乃至１０００Ｈｚの信号を線上に送って呼鈴装置を付 勢することもできる。これらの実施例によれば、呼鈴装置はこの高周波数に対し ては極めて高いインピーダンスを呈するが、音響器はこの周波数において共振す る。

ＩＩｌ、第２の好ましい実施例の説明 図３に示す代替実施例によれば、停電中といえども電力はＣＯから供給されない 。図３では、図２と同一の部品に対しては同一の参照番号を付しである。図２の システムとは異なり、低電力電話器だけを動作させるのに充分な容量を有する一 組のバックアップ電池を利用者が維持している。低電力電話器の電力要求は小さ いから、利用者が必要とする電池の容量もまた小さくてよい。

図３に示すように、例えば長さ５００フイートのＡＷＧの２２番銅線のようなツ ィステッドベア電線が加入者位置まで敷設され、避雷器も設けられている。電話 回線基板３０２には、呼鈴発生器３０６及びＤ／Ａ変換機器３０４が設けられて いる。正常動作中には、加入者位置の通常電源から交流／直流変換器２０８を通 して普通の電話器２２及び電話回線基板３０２に給電されている。また変換器２ ０８は、充電器３０８によって電池３０６を充電状態に維持している。停電時に は、電力は電池から低電力電話器２１０へ供給される。

表１に、図３に示す典型的な４電話器システムの電力要求を示す。

ＣＥＶ電源電圧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４８ＶＤＣＣＥｖ電 力ループ抵抗５０００　ｆｔ　ループ、２４ｇａ・・・・・２５７Ω一台の電話 器をフックに掛けた状態。

電話器への電力・・・・・・・・・・・・・・・・・・ｏ、ｏｏ　ｗＡＣ／ＤＣ 変換器からの電力・・・・・・・・・・・・・・ｏ、ｏｏ　ｗＡＣ／ＤＣ変換器 への電力・・・・・・・・・・・・・・・ｏ、ｏｏ　ｗ一台の電話器をフックか ら外した状態：電話器への電力・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．４９ 　ＷＡＣ／ＤＣ変換器からの電力・・・・・・・・・・・・・・０．６５　ＷＡ Ｃ／ＤＣ変換器への電力・・・・・・・・・・・・・・・０．８６　ＷＯＮＵへ の電力・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．８００ＷＯＮＩＩへの電 力ループ電流・・・・・・・・・・・・・・・０．０５２ＡＣＯからの電力・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・２．４９４Ｗ４電話器システムの平均電力 ・・・・・・・・・・・・・２．９３　Ｗ電池容量／−１７°Ｃにおける電話器 の要求電力・・・・・２．５９　Ｗ時電池容量／＋２０’　Ｃにおける電話器の 要求電力・・・・・５．１８Ｗ時対照のために、ＯＮＵが、提唱されている標準 ＴＡ−ＮＷＴ−００９０９に準拠する電話器の緊急給電用電池を備えているシス テムに対して同様計算を行った結果は、２０６Ｃにおいて約８１Ｗであった。− １７°Ｃにおいてさえ、電池が供給しなければならない予測電力は約４０Ｗであ る。従って、上述した実施例によるローカル電話回線基板配列は高度に望ましい ものとなっている。

ＩＶ、第３の好ましい実施例（可変呼鈴サイクル）の説明図４に示す本発明の好 ましい面によれば、システムは標準電話器だけを使用することができる。本発明 のこの面によれば、ＯＮＵ　４は、図３に示すものと同一の構成になっている。

正常の動作状態の下では、ＯＮＵにはＣＯのような中央位置から電力が供給され 、一方加入者機器には加入者自体の通常電源から交流／直流変換機器２０８を通 して給電される。加入者位置において通常電源が停電した場合の電力は、ＣＯか らＯＮＵを通して加入者位置へ供給される。この電力はツィステッドベア電線を 通して送られるが、比較的低レートである。電力を比較的低レートで送ることに よってＣＯからＯＮＵへのツィステッドベア電線及び電源線は比較的細い線とす ることができる。

ＯＮＵから伝送される使用可能な電力のレベルは、特に幾つかの普通の電話器が 加入者位置に接続されている場合には、普通の電話器を呼鈴するには不充分であ ることが多い。従って停電状態が検出された場合には、ツィステッドベア電線を 通して電力を伝送することによってコンデンサ４０２を充電状態に維持する。

Ｎｕ）において呼鈴信号が検出されると、普通の電話器はコンデンサに蓄積され た電荷によって呼鈴する。好ましい実施例では、これらのコンデンサは約５００ 乃至ｉ、ｏｏｏμＦであるが、応用に応じて広範な値を取り得ることは明白であ る。

停電状態の下で電話器を普通に使用している場合には、コンデンサを再充電する ためと、フックから電話器を外した通常の場合の電力要求に対する充分な電力を ツィステッドベア電線を通して家庭に供給することができる。従って、普通の電 話器を振鈴させるための短いバースト電力を高レート（約０．１５乃至０．５　 Ｗ）で供給することができるようになる。同時に、ＯＮＵから加入者位置まで太 い電線を敷設する必要性が排除される。更に、加入者位置には電池を設置してい ないので、顧客による保守の必要性が大幅に回避される。

この実施例によれば、加入者位置に多数の標準電話器が接続されている場合、た とえコンデンサが電力要求を平均化するとしても、回線は呼鈴のための充分な電 力を提供することはできない。従って、本発明の一つの好ましい面によれば、Ｎ ｕ）　２０には呼鈴サイクル変更回路４０４が設けられている。本発明のこの好 ましい実施例によれば、システムは呼鈴サイクル中の極めて大きい負荷（約０． ７５Ｗより大きいような）の存在を検出する。選択されたレベルより大きい負荷 が検出されると、呼鈴サイクル中の呼鈴の長さが呼鈴サイクル変更回路４０４に よって変更され、呼鈴の長さはコンデンサ４０２から過大な電流を引き出さない ようなレベルまで短縮される。従って、呼鈴発生器のデユーティサイクルが低下 する。

若干の実施例によれば、呼鈴サイクル変更回路はシステムに課された負荷に比例 して呼鈴サイクルを短縮させる。即ち、もし多くの電話器が加入者位置に配置さ れていれば停電中に短い呼鈴サイクルが遂行されるが、それ以外の電話器の動作 は加入者にとって正常であるように見える。表２は、ｔ、ｏｏｏμＦのコンデン サを有する典型的なシステムの場合に、接続されている電話器の数の関数として の典型的な呼鈴サイクル時間を示している。

表２ 電話器の数　呼鈴サイクル時間 １　１．５秒オン、０．４　秒オフ ５　０．８秒オン、０．５　秒オフ 図５は、図４に示した実施例によるＮＩＤ　２０の詳細を示すブロック線図であ る。図示のように、ツィステッドベア電線はデジタル電話信号を伝送すると共に 、主として停電状態中に、もしくは停電状態中に限って、供給される直流電圧を も伝送する。ツィステッドベア電線は、ハイブリッドもしくはパルス変成器５０ ２を通してシステムに結合される。一つの特定の実施例では、パルス変成器はＳ ｉｅｗ＋ｅｎｓ　製モデル番号ＺＢＫ　５０５／１０３である。正常な動作状態 の下では、１２０Ｖ交流電源から供給される電力を直流電力に変換する整流器５ ０４が使用され、２４Ｖの直流電力がシステムに供給される。ツェナーダイオー ド５０６が適切な分離を行う。

電圧変換器５０８はシステム内の種々の集積回路への５ｖの電力を供給し、一方 ２４Ｖの電圧はそのまま呼鈴発生器３０６へ給電される。加入者位置において停 電が発生している場合には、ツィステッドベア電線を通して直流電力が供給され 、呼鈴発生器及び電圧変換器へ印加される。

デジタル電話信号はＣ０ＤＥＣ５１０へ送信され、Ｃ０ＤＥＣ５１０から受信さ れる。図５には図示の目的からＣ０ＤＥＣ５１０は３つだけを示しであるが、シ ステムによってサービスを受ける回線の数に依存して異なる数のＣ０ＤＥＣ５１ ０が使用されることは明白であろう。Ｃ０ＤＥＣ５１０は、例えばＭＯｔＯｒＯ Ｉａ製モデル番号　ＭＣ１４５５０５であってよい。各Ｃ０ＤＥＣ５１０は、送 信（ＴＲ）　、受信（ＲＥＣ）　、クロック（ＣＬＫ）　、バランス（ＢＡＬ） 　、可能化（Ｅ）、その他のビンを有している。これらのチップの主目的は、入 力直列データストリームを１もしくはそれ以上のアナログ信号に変換し、加入者 回線が使用できるようにすることである。

アナログ送信信号はＴａｍｕｒａ製ＴＴＣ−１２４のような５ＬＩＣ５１２へ送 られ、受信信号は５ＬＩＣ５１２から受信される。５ＬＩＣ５１２は２線から４ 線への変換、その他の機能を遂行する。

Ｃ０ＤＥＣの動作は関数発生器５１４の指令の下に調整される。システムのタイ ミングは、入力データ及び制御クロック５１８からのクロックを捕捉するために 使用される同期パルス取得チップ５１６（例えば、ＣＴＳ製モデル番号ＭＰＯ４ １であってよい）によって調整される。関数発生器５１４は、例えば、ＡＳＴ製 の１７０ゲート装置のようなＡＳＩＣで実現することができる。種々のデータ信 号、警報、試験情報等を送信するためにデータチャネル５２０が使用される。

呼鈴リレー５２２は、呼鈴発生器３０６の指令の下に電話器に呼鈴させる呼鈴信 号を生成するために使用されている。電力がツィステッドベア電線から供給され ている場合には、回線上の負荷に依存して呼鈴発生器のデユーティサイクルを変 更することができる。例えば多数の標準電話器が単一の回線に接続されている場 合、呼鈴発生器は、電話器が実際に呼鈴する時間の短縮、及び呼鈴間の時間の増 加の両方もしくは何れか一方を行う。呼鈴リレー動作すると、電話器を振鈴させ るのに適切な信号周波数が送信される。

データは、パルス符号変調（ＰＣＭ）を使用して、本発明の好ましい実施例によ るビンボン方式で、システムによって電話器へ送信され、電話器から受信される 。例えば、システムは第１のタイムスロットを同期のために使用し、第２、第３ 、及び第４のタイムスロットを出て行くデータのために使用し、そして第５のタ イムスロットを空白化のために使用することができる。次の３つのタイムスロッ トは入ってくるデータのために使用し、その次のタイムスロットを、オフフック データ、試験データ等のようなデータ送信に使用することができる。

当業者には、上述した装置及び回路配列がＮＩＤを実現した本発明の特定の実施 例による単なる配列例に過ぎないことは明白であろう。単なる例として、ＮＩＤ の動作は適切にプログラムされたマイクロプロセッサの指令の下に制御すること が可能であり、また回路全体を離散した論理回路で実現するすることも可能であ る。

図６に、図４及び５に示した実施例による呼鈴発生器３０６を示す。呼鈴発生器 には２つの経路の何れかから電力が供給される。第１の路線６０２はツィステッ ドベア電線から電力を供給するものであって、加入者位置が停電中に使用される 。第２の路線６０４は、加入者の家屋内にあることが好ましい変圧器から電力を 供給するものである。正常動作中に電話器に呼鈴させる場合、リレーは例えば２ ０Ｈｚのような周波数で接点６０８を接続して電話器を振鈴させる。正常動作状 態においては電力はそれ程問題にはならないから、ＲＣ回路６０８を使用して２ ０Ｈｚ信号６１３の高周波数成分を除去し、１つの回線が呼鈴中である時の回線 間の漏話を低下させる。これによりリレー６０７は出力回線６１１と接触して２ ０Ｈｚ正弦波を供給する。

高周波数成分の除去はシステムにおいて電力を浪費するので、好ましい実施例に よれば、停電中には電話器に呼鈴させるためのＲＣ回路は使用されない。従って 、電話器の呼鈴はリレーの接点６０８を２０Ｈｚで接続することによって達成さ れるが、電話器の出力のためにビン６１０を使用することによってＲＣ回路を動 作させないようにする。

停電状態中には呼鈴サイクルのデユーティサイクルも変更される。電圧制御発振 器（ＶＣＯ）６１２は線６１３上の電圧を監視し、その電圧に基づいて高、低何 れかのデユーティサイクルの方形波を出力する。ＶＣＯ６１２は光・電気アイソ １ノータ／ソリツドステートリレー６１４を制御し、停電中にスイッチ６０９に よって使用可能にされる。リレー６１４は入ってくる直流をコンデンサ６１６に 接続するか、もしくはコンデンサをリレー６０８に接続する。ｖＣＯによって検 出される電圧が低下すると、コンデンサが電話器回線へ出力する時間が短縮され る。例えば回線上に６５Ｖが検出されると、電話器は１．５秒間振鈴し、４秒間 オフになる。回線６１３上の電圧が６０Ｖに低下すると呼鈴時間は１．２秒間に 、５５Ｖでは呼鈴時間は０．９秒間に、そして５５Ｖ以下では０．８秒間にそれ ぞれ短縮される。

当業者には、上述した装置及び回路配列が本発明の特定実施例による配列の単な る例示に過ぎないことが理解されよう。単なる例として、呼鈴発生器の動作は適 切にプログラムされたマイクロプロセッサの指令によって制御することが可能で あり、また回路全体は離散した論理回路で実現するすることも可能である。

本発明のさらなる実施例によれば、ＮＩＤ／加入者機器への給電は、停電状態中 に異なる電圧レベルにされる。これらの実施例によれば、正常動作中、加入者機 器は４８Ｖ電源から給電される。停電中、オフフック状態ではツィステッドベア 電線を通して第１の電圧電源から給電され、オンフッタ状態では第２のより高い 電圧電源から給電される。例えば、停電中のオフフック状態では利用者にはツィ ステッドベア電線を通して６■、ｌｏｍＡが供給されているが、停電中のオンフ ック状態では２１Ｖの電力が供給される。

この説明を検討すれば当業者には明白なように、システムがＮＩＤまでデジタル であるので、上述したシステムを加入者位置までＴ１伝送システムへ変換するこ とは極めて容易である。これらの変換にはＮＩＤに新しい基板を設置する必要が あるが、それ以外は加入者位置まで付加的なドロップ電線を敷設することなく容 易に達成される。

好ましい実施例によれば、システムにはＮＩＤ内に低電力５ＬＩＣが設けられて いる。交流電電が停電中には、ＮＩＤ内の電話回線基板には例えば中央オフィス から給電しなければならないので、停電モード中の電話回線基板及び、重要なこ とであるが、５ＬＩＣの電力要求が低いことが重要である。低電力５ＬＩＣはハ イブリッド変成器を使用していよう。低電力５ＬＩＣは停電中に電話器がフック に掛かっている場合には完全に動作停止になることが好ましい。このモードは例 えばループ内の電流を監視しているホール効実装置によってトリガされ、電流が ０である場合に５ＬＩＣエレクトロニクスの大部分を遮断する。

■、第４の好ましい実施例（高密度利用者環境）の説明図７に、高密度市街地環 境に特定の応用を有するであろう本発明の好ましい実施例を示す。図示のように 、ＣＯは普通の手段を使用してＯＮＵ　７０８へ光信号を供給する。ＯＮＵにお いては、Ｅ１０変換機器が光信号を電気的なデジタル信号に変換する。これらの 電気デジタル信号はツィステッドベア電線を通して幾つかの（ｌ乃至１５０、好 ましくは２０以上）活動中のユニットへ伝送される。

これらのユニットはＤ／Ａ変換機器を含んでいる。従って、普通のアナログ加入 者機器２２には普通のアナログ電話信号が供給される。

本発明の一つの面によれば、通常は、ＯＮＵへの電力は電源７０２から供給され 、また加入者機器への電力はＯＮＵからツィステッドベア電線を通して供給され ている。ＯＮＵ及び電源はｌもしくはそれ以上の屋外用外囲７０４内に取り付け られ、一実施例では外囲は電信柱等に取り付けられている。通常電源が停電中の ＯＮＵ及び加入者機器への電力は、金属電線７０６を通して供給される。高密度 領域内に含まれる距離は短いから、通産に太い電線を使用する必要はない。これ らのシステムは、活動中のユニットの密度が約２０１０ＮＵより高い、好ましく は約４０１０ＮＵより高い領域において特に有用である。

図８は、機器７０４の好ましい実施例の機械的配列を示す。図示のようにシステ ムは普通の通常電源線８０４から給電されている。電源線は屋外用外囲内に取り 付けられている交流／直流変換器８０２に接続されている。交流／直流変換器の 容量は応用に応じて広範に変化するが、４０Ｗ直流電源であることができる。

交流／直流変換器は正常動作中にＯＮＵ　７０８に給電し、またＯＮＵを通して 加入者機器に給電する。ＯＮＵは、例えば２４本の個々のファイバ及び銅ケーブ ルを有する複合ファイバ／銅ケーブル８０８にも接続されている。

ＯＮＵは銅端子箱８１０に接続されている。この端子箱は、例えば本発明の譲受 者が製造している約５０のＴｅｔｖ＋１ｎａｔｏｒ　（登録商標）コネクタを含 むことができる。個々の加入者機器は、銅端子箱から加入者機器まで延びる回線 によってサービスを受ける。

Ｖｌ、高度応用 上述した配列は、高度技術及び応用に容易に転用される。例えば、電子回路基板 を変えるだけで加入者までＴ１伝送に適合させることができる。同様に、他の応 用も直ちに利用可能である。図９は、ビデオと家庭との対話を提供するこのよう な一つの応用を示している。

図示のようにシステムはＮＩＤ　９０１を備え、ＮＩＤは前述したようにＤ／Ａ 変換機器等を含む電話回線基板９０２を含む。またＮＩＤ内にはＣＡＴＶ増幅器 及び阻止（ｔｎｔｅｒｄｉｃｔｉｏｎ　）電子回路９０４も含まれている。この 電話回線基板のための電力は、上述した諸実施例に従って供給され、通常電源が 停電中にはＣＡＴＶ電子回路のための電力は供給されない。これによってＣＡＴ ＶＡＴＶ電子回路しなくなるが、このような時間中にはテレビジョン（ＴＶ）も また動作していないであろうから殆ど問題にはならない。

電話回路基板は、加入者機器２２に対して普通の電話サービスを提供する。

ＣＡＴＶカードは、ＴＶ／ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）その他の機器９０ ６に対して普通のケーブルＴＶサービスを提供する。

電線によってＮＩＤ及び赤外（ＩＲ）送信器９１０に接続されているトラックポ ールマウス、もしくは他の利用者インタフェース装置９０８によって付加的な能 力も与えられている。１Ｒ送信器は、当分野においては公知の手段によってＶＣ Ｒのような装置を制御するために使用される。利用者はＴＶ画面上のリストから 、録画のために例えばショーを選択することができる。それにより、適切な時刻 にＩＲ送信器がＶＣＲを動作させる。トラックボールは、普通の電話器ジャック の近くに配置されているジャックを介して結線されていることが好ましい。

トラックボールは、ＴＶ９０６の画面に表示されるカーソル９１２を制御する。

カーソルは、阻止電子回路により当分野においては公知の手段によってＣＡＴＶ 信号上に信号を重ね書きすることによって、ＴＶ上に生成される。

例えば、ホームショッピングを行うためには、利用者はカーソルを画面のある位 置まで移動させ、所望の製品を識別するために押圧し、選択する。ＣＡＴＶ信号 上の重ね書きは注文の命令を含み、電話回線基板からの電話信号の指令の下に生 成される。この重ね書きはマウスからの利用者大刀に応答する。同様に、上述し たシステムを使用してビデオゲーム等を生成することもできる。

Ｖｌｌ、可検査性 ＯＮＵからＮＩＤまでの電線、ＮＩＤ自体、ＮＩＤに直流電力を供給する変圧器 （もし設置されていれば）、及び音響器（もし設置されていれば）が正しく動作 していることを電話会社が確認できることは重要である。このような可検査性を 与えるために変圧器にスイッチを設け、プラグを家庭のコンセントに挿し込んだ 時にこのスイッチが作動するようにすることが好ましい。交流電圧が、変圧器ハ ウジングに内蔵されている試験回路によって感知される。Ｎｌがらの状態情報が 、デジタル信号を介してＮＩＤ内の非揮発性メモリへ伝送される。これはコンデ ンサ内に蓄えられたエネルギを使用して行われるか、もしくはその動作のために センサ回路へＣＯから若干の直流を供給することによって行われる。

ＮＩＤ内の各基板は自己試験回路を同一基板内に有していることが好ましい。

もしそれが“ＯＫ”であれば、後刻再伝送するために適切な信号が伝送される。

加入者までのツィステッドペア電線は、ドロップ電線を開かせるが、短絡させる か、またはサービスを維持させるような適切な信号をＮＩＤへ送ることによって 試験される。次いでＯＮＵからの簡単な電圧及び電流を使用してループの状態を 測定する。代表的な試験技術が同時に出願された一連番号５８４．３２５号に開 示されている。

Ｖｌｌｌ、外囲組立体 図１Ｏは、本発明の一つの好ましい面による加入者設備において使用されるＮＩ Ｄの機械的特色を示す。図示のように外囲はボディ１００２を含み、ボディは３ つの成分を含むことが好ましい。区画は、電子機器区画１００４と、電話会社ア クセス側１００６と、加入者アクセス側１００Ｂとを含む。物理的な外囲の種々 の面の詳細は、上記１９９０年９月１７日付けで同時に出願された一連番号５８ ４、３２５号に開示されている。好ましくは、区画工００８は加入者が容易にア クセスできるようにし、一方電子機器区画及び電話会社アクセス側は、施錠する 等によって限定されたアクセスのみが許されるようにする。電子機器区画には通 気孔１０１０を設けることが好ましい。

電子機器区画内には幾つかの密封された多ビンコネクタ１０１１が設けられてい る。多ビンコネクタの１つは、Ｄ／Ａ変換機器のようなＮＩＤの主要電子成分を 含む基板１０１２を受けるようになっている。別のコネクタは、若干の実施例に おけるＣＡＴＶカード１０１４のような別の基板を受け入れるようになっている 。若干の基板には冷却用フィン１ｏｉｅを設けることができる。

電話会社区画内には幾つかの密封されたドロップビンコネクタ１０１８を設けて あり、ＯＮＵからのドロップ電線を接続するようになっている。この区画にはＣ ＡＴＶ同軸ケーブルを接続するための付加的なコネクタを設けることが可能であ る。電力は、高電圧保護を有することが好ましい電源１０２０から供給する。

加入者区画には試験アクセスポート等が設けられている。カバーもしくがドア１ ０２２が電子機器区画を覆い、ドアが電話会社及び加入者区画を覆っている。

ＩＸ、結論 本発明は大幅に改善された電話システムを提供する。以上の説明は例示であって 限定を意図するものではない。当業者ならば以上の説明から本発明の多くの変更 が明白であろう。単なる例として、本発明は他の特定回路要素を使用することも 、もしくは上述した回路要素の若干の機能をソフトウェアで達成することも、も しくは上述したソフトウェア機能をハードウェアで達成することもできる。更に 、以上の説明中に種々の成分の製造業者及びモデルを特定したが、本発明の範囲 から逸脱することなく広範な成分及び製造業者と置換することが可能である。

従って、本発明の範囲は上述した説明によって限定されるものではなく、請求の 範囲のみによって限定されるべきである。

ＦＩＧ、８゜ フロントページの続き （７２）発明者　シミラフ　ジエラルド　エルアメリカ合衆国　カリフォルニア 州 ９４５２６　ダンヴイル　マウント　キャニオン　ブレイス　１４５ （７２）発明者　アルゴーザー　デニスアメリカ合衆国　ニューヨーク州　１１ ７６８ノースポート　ゴールデンロツド　アベニュー　３７

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．電話通信を表すデジタル信号を伝送する光ファイバと、ｉ）上記光ファイバ に結合されている光／電子変換システム、及びｉｉ）上記光／電子変換システム に結合されている多重化／多重化解除システム を備えている光回路網インタフェースと、上記多重化／多重化解除システムから 複数の加入者位置へデジタル信号を伝送する複数の金属電線と、 上記加入者位置にあって、 ｉ）上記金属電線に結合されているデジタルーアナログ変換システム、及びｉｉ ）上記加入者位置において電話器を呼鈴させるための呼鈴発生器を備えている回 路網インタフェース装置とを具備することを特徴とする電話装置。
2. ２．上記光回路網インタフェースは、居住地近傍の縁石付近に配置されている請 求項１に記載の電話装置。
3. ３．上記光回路網インタフェースに接続されている光回路網インタフェース用電 源と、上記加入者位置に配置され上記呼鈴発生器に電力会社からの電力を供給す る別の加入者電源をも具備する請求項１に記載の電話装置。
4. ４．上記光回路網インタフェース用電源は、上記加入者位置から１２，０００フ ィートより遠く離れている請求項３に記載の電話装置。
5. ５．上記光回路網インタフェース用電源を上記光回路網インタフェースに接続す る電線は、ＡＷＧの１９乃至２２番線である請求項４に記載の電話装置。
6. ６．上記別の電源は、上記加入者位置に配置されている電気ソケットからの電力 を直流に変換する交流／直流変換器である請求項３に記載の電話装置。
7. ７．上記電力会社からの電力が停電した場合に呼鈴するようになっている低電力 電話器をも備えている請求項３に記載の電話装置。
8. ８．上記低電力電話器は、停電中に上記加入者位置に配置されている電池に作動 的に結合される請求項７に記載の電話装置。
9. ９．上記低電力電話器は停電中に上記金属電線に作動的に結合され、上記金属電 線は停電中に上記低電力電話器に電力を供給する請求項７に記載の電話装置。
10. １０．上記加入者位置に配置されている普通の電話器と、停電中に上記普通の電 話器内の少なくとも呼鈴装置を使用不能にする手段をも備えている請求項７に記 載の電話装置。
11. １１．上記加入者位置における停電中、上記加入者位置に配置されている電話器 の呼鈴サイクルの長さを変更する呼鈴サイクル変更手段をも備えている請求項３ に記載の電話装置。
12. １２．上記光回路網インタフェースは、上記加入者位置における停電中に上記金 属電線を通して上記加入者位置へ電力を供給するようになっている請求項３に記 載の電話装置。
13. １３．停電中に充電され、上記加入者位置における呼鈴サイクル中に放電するコ ンデンサをも備えている請求項３に記載の電話装置。
14. １４．上記コンデンサは、上記光回路網インタフユースからの上記金属電線から 供給される電力で充電される請求項１２に記載の電話装置。
15. １５．上記金属電線は、ＡＷＧの約２２乃至２６番銅線である請求項１４に記載 の電話装置。
16. １６．上記加入者位置において上記電力会社からの電力が停電した時に呼給する ようになっている低電力呼鈴装置をも備えている請求項３に記載の電話装置。
17. １７．加入者電話機器内に設置される回路網インタフェース装置であって、加入 者回線上の到来デジタル信号をアナログ信号に変換して上記加入者機器内の電話 器へ伝送するデジタルーアナログ変換回路と、上記加入者位置に配置されている 電話器を呼鈴させる呼鈴発生器と、上記加入者位置における停電中には上記加入 者回線から上記呼鈴発生器へ電力を供給し、上記加入者位置において電力が使用 可能である場合には上記加入者位置から電力を供給する電力分配回路とを具備す ることを特徴とする回路網インタフェース装置。
18. １８．上記加入者位置における停電中、電話器の呼鈴デューティサイクルを変更 する呼鈴デューティサイクル変更回路をも備えている請求項１７に記載の回路網 インタフェース装置。
19. １９．上記呼鈴デューティサイクル変更回路は電圧制御発振器をも備え、上記電 圧制御発振器はある電圧を監視して上記電圧がある選択された値以下に低下する と上記呼鈴デューティサイクルを短縮する請求項１８に記載の回路網インタフェ ース装置。
20. ２０．停電中に上記加入者回線上の直流電圧によって充電され、上記停電中に電 話器を呼鈴して放電するコンデンサをも備えている請求項１７に記載の回路網イ ンタフェース装置。
21. ２１．上記加入者位置において電力が使用可能である場合には上記電話器に呼鈴 させるために電力を供給する変成器をも備えている請求項２０に記載の回路網イ ンタフェース装置。
22. ２２．上記加入者位置において電力が使用可能である場合には上記呼鈴発生器に よって発生される信号から高周波数成分を除去するが、上記加入者位置における 停電中には除去しない高周波数成分フィルタをも備えている請求高１７に記載の 回路網インタフェース装置。
23. ２３．ループ電話システム内のファイバ内の加入者位置に電力を供給する方法で あって、 上記加入者位置に配置されている電話器が呼鈴する電力を、上記加入者位置の電 源から供給する段階と、 停電中は、上記加入者位置に配置されている電話器が呼鈴する電力を、光回路網 ユニットに結合されている加入者回線から供給する段階とを具備することを特徴 とする方法。
24. ２４．停電中に電力を供給する上記段階は、上記加入者回線からの電力をコンデ ンサに■え、上記コンデンサを放電して上記加入者位置に配置されている電話器 に呼鈴させることを交互に行う段階をも備えている請求項２３に記載の方法。
25. ２５．加入者位置位置へ電力を供給する上記段階中には呼鈴信号の高周波数成分 を除去し、上記電力供給が停電している場合には少なくとも若干の上記高周波数 成分を除去しない段階をも備えている請求項２３に記載の方法。