PL242562B1 - System sieci CATV z optymalizacją poboru mocy i urządzenie sterowane sieci CATV z optymalizacją poboru mocy - Google Patents

Abstract

System sieci CATV z optymalizacją poboru mocy charakteryzuje się tym, że stacja czołowa wyposażona jest w zintegrowane urządzenie zarządzające połączone dwukierunkowo ze zbiorem (Z) znanych elementów stacji czołowej i posiadające blok analizatora widma (21) połączony dwukierunkowo z dedykowaną jednostką sterującą (15) skonfigurowaną do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez blok analizatora widma i generowania na tej podstawie dodatkowych sygnałów kontrolnych w kanale dosyłowym. Dedykowana jednostka sterująca (15) połączona jest dwukierunkowo z układem nadawczo-odbiorczym (13) dla dodatkowych sygnałów kontrolnych, a urządzenie sterowane (20) posiada co najmniej jeden układ sterowania punktem pracy (24, 30) dołączony do wejścia wzmacniacza regulowanego (31, 32) znajdującego się w torze dosyłowym i/lub w torze zwrotnym (28) i połączony z wyjściem dedykowanego sterownika (23) oprogramowanego do przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych i generowania przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, przy czym dedykowany sterownik (23) połączony jest dwukierunkowo z modułem komunikacji (25). Urządzenie sterowane sieci CATV wyposażone jest w moduł analizatora widma (22) połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem (23) oprogramowanym do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych. Wejścia modułu analizatora widma (22) połączone są poprzez układy kluczowania (33a, 33b) i odgałęźniki (34a, 34b, 35a, 35b) z co najmniej jednym wzmacniaczem regulowanym (31, 32) w torze dosyłowym (26) i/lub w torze zwrotnym (28). Wyjścia dedykowanego sterownika (23) połączone są z co najmniej jednym układem sterowania punktem pracy (24, 30) dołączonym do wzmacniacza regulowanego (31, 32), a także z układami kluczowania (33a, 33b).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest system sieci CATV z optymalizacją poboru mocy i urządzenie sterowane sieci CATV z optymalizacją poboru mocy. Wynalazek może mieć zastosowanie dla różnego rodzaju sieci CATV, w których znajdują się sterowane urządzenia sieciowe zawierające wzmacniacze regulowane.

Sieci CATV przeznaczone są do dostarczania sygnałów telewizyjnych oraz różnego rodzaju innych usług, takich jak telewizja interaktywna, wideo na żądanie, Internet, telefon. Sieci te są realizowane przy użyciu różnych środków technicznych i różnych sieciowych topologii. Najbardziej rozpowszechnione są tzw. sieci HFC (Hybrid Fiber Coax) i RFoG (Radio Frequency over Glass), posiadające stację czołową, w której tworzony jest zbiorczy sygnał CATV wysyłany za pośrednictwem węzłów sieciowych, wzmacniaczy i innych niezbędnych elementów sieciowych do urządzeń końcowych, takich jak modemy, routery, urządzenia STB (Set-Top Box). Stacje czołowe i urządzenia sieciowe zawierają różnego rodzaju układy, moduły, bloki, w zależności od rodzaju, liczby sygnałów, które są przesyłane. Sygnały danych oraz inne sygnały niezbędne do sterowania i zarządzania przesyłane są ze stacji czołowej kanałem dosyłowym jako sygnały RF (optyczne lub elektryczne) albo jako sygnały IP z wykorzystaniem protokołów internetowych. Ponadto w sieci generowane są i przesyłane kanałem zwrotnym sygnały zwrotne z urządzenia sterowanego do stacji czołowej. W zależności od potrzeb, w znanych rozwiązaniach systemów sieci CATV stacje czołowe i urządzenia sieciowe zawierają różne zbiory elementów generujących i odbierających różne sygnały użyteczne, w szczególności sygnały telewizyjne, internetowe, telefonii i innych usług na żądanie, a także niezbędne wzmacniacze, układy wejściowe, wyjściowe, bloki komunikacyjne, interfejsy operatora. Ponadto stacje czołowe i urządzenia sieciowe wyposażane są w moduły generujące i odbierające sygnały kontrolne, sterujące, monitorujące. Sterowane urządzenia sieciowe, w szczególności wzmacniacze, mogą także zawierać dodatkowe układy, moduły, umożliwiające kontrolę i regulację poziomu sygnału i/lub charakterystyki przenoszenia w określonym miejscu sieci, ponieważ parametry te mogą się zmieniać z powodu różnych czynników, np. tłumienia wnoszonego przez połączenia kablowe. Znane specjalne rozwiązania tych dodatkowych układów, modułów umożliwiających wytwarzanie, przesyłanie i odbiór różnego rodzaju sygnałów sterujących i kontrolnych mają na celu głównie zapewnienie odpowiedniej, wymaganej jakości sygnałów w poszczególnych urządzeniach sieciowych i/lub możliwości przesyłania i odbioru dodatkowych informacji.

Z opisu patentowego US4427995 znany jest system CATV, w którym zbiorczy sygnał wysyłany ze stacji czołowej jest sygnałem modulowanym FSK. Stacja czołowa posiada środki techniczne do automatycznej korekcji nieprawidłowości w sygnale nadawanym i przesyłanym do urządzeń końcowych, aby uniknąć braku odbioru w urządzeniu końcowym. Odpowiednie detektory FM i AM wykrywają obecność lub brak normalnego sygnału danych FSK, a specjalne układy sterują przełączaniem między wyjściem normalnego nadajnika danych a wyjściem nadajnika rezerwowego.

Z publikacji JP2008178028 znany jest system transmisji powiadomień w sieci CATV, w którym urządzenie centralne/stacja czołowa za pośrednictwem sieci kablowej CATV przesyła sygnał do odbiorczego urządzenia końcowego. W proponowanym rozwiązaniu wykorzystywane są dwie fale nośne w dwóch różnych pasmach częstotliwości: jedna przeznaczona jest do umieszczenia na niej sygnału powiadomienia, a druga - dla sygnału sterującego. Odbiorcze urządzenie końcowe ma oddzielne środki do odbioru i demodulacji sygnału transmisji powiadomień i do odbioru i demodulacji sygnału sterującego, który jest sygnałem modulowanym FSK.

W europejskim opisie zgłoszeniowym EP3211889A1 przedstawiono system przeznaczony do dystrybucji sygnałów kontrolnych do elementów sieciowych w sieci CATV. W ujawnionej metodzie transfer danych pomiędzy stacją czołową i odległym węzłem realizowany jest z wykorzystaniem protokołu internetowego, a w węźle sygnał IP jest odbierany i wyodrębniany jest z niego sygnał sterujący dla elementu sieciowego, identyfikowana jest specyficzna dla urządzenia sterowanego częstotliwość nośna, następuje modulacja FSK sygnału sterującego na tej częstotliwości i jest on transmitowany z węzła do urządzenia sterowanego jako sygnał sterujący modulowany FSK. Ujawniono także element sieciowy sieci CATV, gdzie transmisja między stacją czołową a tym elementem odbywa się jako transmisja IP, a element sieciowy jest skonfigurowany do odbioru sygnału zawierającego protokół internetowy, wyodrębnienia z niego sygnału sterującego, identyfikacji specyficznej dla drugiego elementu sieciowego częstotliwości FSK, modulacji sygnału sterującego na tej częstotliwości i transmisji zmodulowanego FSK sygnału sterującego do drugiego urządzenia sieciowego.

W znanych rozwiązaniach sieci CATV i urządzeń sieciowych optymalizacja poboru mocy realizowana jest poprzez dobór elementów i ich stałych parametrów. Nie są znane rozwiązania umożliwiające automatyczną, ciągłą regulację poboru mocy przez urządzenia sterowane znajdujące się w różnych miejscach sieci, w szczególności przez ich wzmacniacze, w zależności od bieżących parametrów przesyłanego sygnału, z zachowaniem wymaganej jakości tego sygnału.

System sieci CATV z optymalizacją poboru mocy według wynalazku, mający stację czołową oraz dowolną liczbę połączonych z nią światłowodowo lub kablowo elementów składowych sieci, w tym sieciowych urządzeń sterowanych, w którym stacja czołowa posiada zbiór niezbędnych elementów zarządzających, sterujących, nadawczych, odbiorczych stacji czołowej zawierający interfejs operatora, a urządzenie sterowane ma co najmniej jeden wzmacniacz regulowany, moduł komunikacji oraz moduły wejścia i wyjścia dla toru kanału dosyłowego i toru kanału zwrotnego, charakteryzuje się tym, że stacja czołowa wyposażona jest w zintegrowane urządzenie zarządzające połączone dwukierunkowo ze zbiorem znanych elementów stacji czołowej, które ma blok analizatora widma połączony dwukierunkowo z dedykowaną jednostką sterującą skonfigurowaną do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez blok analizatora widma i generowania na tej podstawie dodatkowych sygnałów kontrolnych w kanale dosyłowym. Dedykowana jednostka sterująca połączona jest dwukierunkowo z układem nadawczo-odbiorczym dla dodatkowych sygnałów kontrolnych. Natomiast urządzenie sterowane posiada co najmniej jeden układ sterowania punktem pracy dołączony do wejścia wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze dosyłowym i/lub w torze zwrotnym i połączony z wyjściem dedykowanego sterownika oprogramowanego do przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych i generowania przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, przy czym dedykowany sterownik połączony jest dwukierunkowo z modułem komunikacji.

Korzystnie zintegrowane urządzenie zarządzające ma pierwszy układ wejściowy dla sygnału CATV kanału dosyłowego, połączony poprzez drugi odgałęźnik z blokiem analizatora widma i z wejściem pierwszego odgałęźnika, którego drugie wejście połączone jest w wyjściem układu nadawczoodbiorczego, a wyjście pierwszego odgałęźnika połączone jest z układem wyjściowym sygnału zbiorczego.

Szczególnie korzystnie jest, gdy zintegrowane urządzenie zarządzające ma drugi układ wejściowy dla dodatkowych sygnałów kontrolnych z kanału zwrotnego, połączony z układem nadawczoodbiorczym, a dedykowana jednostka sterująca jest dodatkowo skonfigurowana do odbioru i przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych z kanału zwrotnego.

W jednym z wariantów systemu urządzenie sterowane wyposażone jest w moduł analizatora widma połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejście modułu analizatora widma połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania oraz odgałęźniki odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze kanału dosyłowego. Wyjścia dedykowanego sterownika połączone są także z pierwszym układem kluczowania oraz z pierwszym układem sterowania punktem pracy połączonym z pierwszym wzmacniaczem regulowanym znajdującym się w torze dosyłowym.

W innym wariancie systemu urządzenie sterowane wyposażone jest w moduł analizatora widma połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejście modułu analizatora widma połączone jest poprzez drugi układ kluczowania oraz odgałęźniki odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze zwrotnym, przy czym wyjścia dedykowanego sterownika połączone są także z drugim układem kluczowania oraz z drugim układem sterowania punktem pracy połączonym z drugim wzmacniaczem regulowanym znajdującym się w torze zwrotnym.

W kolejnym wariancie systemu urządzenie sterowane wyposażone jest w moduł analizatora widma połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejścia modułu analizatora widma połączone są poprzez układy kluczowania i odgałęźniki odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze dosyłowym oraz z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze zwrotnym, przy czym wyjścia dedykowanego sterownika połączone są również z pierwszym układem sterowania punktem pracy połączonym z pierwszym wzmacniaczem regulowanym oraz z drugim układem sterowania punktem pracy połączonym z drugim wzmacniaczem regulowanym, a także z układami kluczowania.

W najkorzystniejszym wariancie systemu zintegrowane urządzenie zarządzające posiada port WE/WY połączony dwukierunkowo z interfejsem operatora stacji czołowej.

Urządzenie sterowane sieci CATV z optymalizacją poboru mocy według wynalazku, mające co najmniej jeden wzmacniacz regulowany oraz moduły wejścia i wyjścia dla toru dosyłowego i toru zwrotnego charakteryzuje się tym, że wyposażone jest w moduł analizatora widma połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem oprogramowanym do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych. Wejścia modułu analizatora widma połączone są poprzez układy kluczowania i odgałęźniki z co najmniej jednym wzmacniaczem regulowanym w torze dosyłowym i/lub w torze zwrotnym, a wyjścia dedykowanego sterownika połączone są z co najmniej jednym układem sterowania punktem pracy dołączonym do wzmacniacza regulowanego, a także z układami kluczowania.

W pierwszym wariancie urządzenia według wynalazku wejście analizatora widma połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania oraz trzeci i czwarty odgałęźnik odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze dosyłowym i połączonego z pierwszym układem sterowania punktem pracy.

W drugim wariancie urządzenia wejście analizatora widma połączone jest poprzez drugi układ kluczowania oraz piąty i szósty odgałęźnik odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze zwrotnym i połączonego z drugim układem sterowania punktem pracy.

W kolejnym wariancie urządzenia jedno wejście analizatora widma połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania oraz trzeci i czwarty odgałęźnik odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze dosyłowym i połączonego z pierwszym układem sterowania punktem pracy, a drugie wejście analizatora widma połączone jest poprzez drugi układ kluczowania oraz piąty i szósty odgałęźnik odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego znajdującego się w torze zwrotnym i połączonego z drugim układem sterowania punktem pracy.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia automatyczną regulację punktu pracy wzmacniacza regulowanego znajdującego się w urządzeniu sieciowym, w zależności od zajętości kanałów przesyłowych i parametrów sygnałów w takim kierunku, aby zapewnić minimalizację pobieranej przez urządzenie energii przy zachowaniu akceptowalnej jakości przesyłanych i odbieranych sygnałów.

Przykładowa realizacja rozwiązania według wynalazku zilustrowana jest rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia poglądowo ogólny schemat przykładowej sieci CATV, fig. 2 przedstawia schemat blokowy stacji czołowej i urządzenia sterowanego w pierwszym wariancie systemu sieci CATV, fig. 3 przedstawia schemat blokowy stacji czołowej i urządzenia sterowanego w drugim wariancie systemu sieci CATV, fig. 4 - schemat blokowy stacji czołowej i urządzenia sterowanego w trzecim wariancie systemu sieci CATV, fig. 5 - schemat blokowy stacji czołowej i urządzenia sterowanego w czwartym wariancie systemu sieci CATV, fig. 6 przedstawia pierwszy przykład urządzenia sterowanego systemu sieci CATV, fig. 7 - drugi przykład urządzenia sterowanego systemu sieci CATV, fig. 8 - trzeci przykład urządzenia sterowanego systemu sieci CATV.

Przykładowa sieć CATV, jak pokazano na fig. 1, ma stację czołową 10, sieciowe urządzenia optyczne UO oraz dowolny zbiór elementów składowych sieci, połączonych światłowodowo lub kablowo, mogących tworzyć sieć magistralną SM, sieć dystrybucyjną SD, sieć budynkową SB lub abonencką, w zależności od rodzaju i zasięgu sieci CATV. Na każdym poziomie sieci, wybrane jej elementy mogą wymagać sterowania, co oznacza, że sieć może zawierać na każdym poziomie dowolną liczbę urządzeń sterowanych 20. Różnego rodzaju sygnały pomiarowe, sterujące, kontrolne generowane automatycznie lub wprowadzane przez operatora sieci dodawane są do innych sygnałów w.cz. wytwarzanych przez zbiór Z elementów stacji czołowej 10, a następnie transmitowane są jako sygnał CATV drogą światłowodową lub kablową do urządzeń sieciowych w kanale dosyłowym. W sieci CATV transmitowane mogą być także różnego rodzaju sygnały pomiarowe, kontrolne w kanale zwrotnym. Sygnałami pomiarowymi, sterującymi, kontrolnymi mogą być sygnały wprowadzane przez operatora na stacji czołowej w celu zmiany ustawień, parametrów pracy różnego rodzaju urządzeń pracujących w różnych miejscach sieci, sygnały pomiarowe wytworzone w urządzeniach sieciowych i przesyłane do stacji czołowej, a także sygnały kontrolne wysyłane ze stacji czołowej w celu pomiaru, kontroli i korekcji parametrów sygnałów. W przykładowych realizacjach systemu sieci CATV według wynalazku, jak pokazano na fig. 2, 3, 4, 5, stacja czołowa 10 posiada dowolny znany zbiór Z elementów stacji czołowej zawierający m.in. interfejs operatora 11 i połączony ze zintegrowanym urządzeniem zarządzającym 12. W zintegrowanym urządzeniu zarządzającym 12 znajduje się układ nadawczo-odbiorczy 13 oraz blok analizatora widma 21 połączone dwukierunkowo z dedykowaną jednostką sterującą 15 skonfigurowaną do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez blok analizatora widma 21 i generowania na tej podstawie dodatkowych sygnałów kontrolnych w kanale dosyłowym i dodatkowo skonfigurowaną do odbioru i przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych z kanału zwrotnego. Dedykowana jednostka sterująca 15, poprzez port WE/WY 16 w zintegrowanym urządzeniu zarządzającym 12, połączona jest także dwukierunkowo z interfejsem operatora 11. Zintegrowane urządzenie zarządzające 12 posiada układ wyjściowy 17b, którego wejście połączone jest poprzez pierwszy odgałęźnik 36a z wyjściem układu nadawczo-odbiorczego 13, a poprzez drugi odgałęźnik z 36b - z wyjściem pierwszego układu wejściowego 17a, przeznaczonego dla sygnału CATV ze zbioru Z, którego wyjście dołączone jest także, poprzez drugi odgałęźnik 36b, do wejścia bloku analizatora widma 21. Zintegrowane urządzenie zarządzające 12 ma także drugi układ wejściowy 17c, przeznaczony dla sygnałów kanału zwrotnego, którego wyjście dołączone jest do układu nadawczo-odbiorczego 13. W pierwszym wariancie przykładowej realizacji systemu, pokazanym na fig. 2, urządzenie sterowane 20 sieci, jedno, kilka lub wszystkie, w zależności od potrzeb, posiada dedykowany sterownik 23 oprogramowany do przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych i generowania przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy, który połączony jest dwukierunkowo z modułem komunikacji 25. Wejście modułu komunikacji 25 dołączone jest do toru dosyłowego 26 w urządzeniu sterowanym 20, a jego wyjście - do pierwszego bloku WE/WY 27a, który jest układem wejściowym dla sygnałów kanału dosyłowego i układem wyjściowym dla sygnałów kanału zwrotnego. Urządzenie sterowane 20 posiada także drugi blok WE/WY 27b, połączony z torem dosyłowym 26 i z torem zwrotnym 28, stanowiący układ wejściowy dla sygnałów kanału zwrotnego i układ wyjściowy dla sygnałów kanału dosyłowego. Wyjście dedykowanego sterownika 23 połączone jest poprzez pierwszy układ sterowania punktem pracy 24 z pierwszym wzmacniaczem regulowanym 31 znajdującym się w torze dosyłowym 26. W drugim wariancie przykładowej realizacji systemu, pokazanym na fig. 3, urządzenie sterowane 20, jedno, kilka lub wszystkie, w zależności od potrzeb, ma wszystkie elementy wariantu pierwszego oraz dodatkowo wyposażone jest w moduł analizatora widma 22 połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem 23 oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma 22 i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla pierwszego układu sterowania punktem pracy 24. Wejście modułu analizatora widma połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania 33a i trzeci odgałęźnik 34a z wejściem pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 oraz poprzez pierwszy układ kluczowania 33a i czwarty odgałęźnik 34b - z wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego 31. W trzecim wariancie przykładowej realizacji systemu, pokazanym na fig. 4, urządzenie sterowane 20, jedno, kilka lub wszystkie, w zależności od potrzeb, posiada dedykowany sterownik 23 połączony dwukierunkowo z modułem komunikacji 25. Wejście modułu komunikacji 25 dołączone jest do toru dosyłowego 26 w urządzeniu sterowanym 20, a jego wyjście - do pierwszego bloku WE/WY 27a, który jest układem wejściowym dla sygnałów kanału dosyłowego i układem wyjściowym dla sygnałów kanału zwrotnego. Urządzenie sterowane 20 posiada także drugi blok WE/WY 27b, połączony z torem dosyłowym 26 i z torem zwrotnym 28, stanowiący układ wejściowy dla sygnałów kanału zwrotnego i układ wyjściowy dla sygnałów kanału dosyłowego. Wyjście dedykowanego sterownika 23 połączone jest poprzez drugi układ sterowania punktem pracy 30 z drugim wzmacniaczem regulowanym 32 znajdującym się w torze zwrotnym 28. Urządzenie sterowane 20 posiada także moduł analizatora widma 22 połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem 23 oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma 22 i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla drugiego układu sterowania punktem pracy 30. Wejście modułu analizatora widma 22 połączone jest poprzez drugi układ kluczowania 33b i piąty odgałęźnik 35a z wejściem drugiego wzmacniacza regulowanego 32 oraz poprzez drugi układ kluczowania 33b i szósty odgałęźnik 35b - z wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego 32. W kolejnym wariancie przykładowej realizacji systemu, pokazanym na fig. 5, urządzenie sterowane 20 posiada wszystkie elementy i ich połączenia z poprzednich wariantów: dedykowany sterownik 23 połączony dwukierunkowo z modułem analizatora widma 22 i z modułem komunikacji 25, pierwszy wzmacniacz regulowany 31 w torze dosyłowym 26 połączony z pierwszym układem sterowania punktem pracy 24, drugi wzmacniacz regulowany 32 w torze zwrotnym 28 połączony z drugim układem sterowania punktem pracy 30, a także pierwszy i drugi układ kluczowania 33a, 33b, czwarty, piąty, szósty, siódmy odgałęźnik 34a, 34b, 35a, 35b. Układy sterowania punktem pracy oraz układy kluczowania dołączone są do wyjść dedykowanego sterownika 23.

W pierwszym wariancie systemu, fig. 2, sygnał CATV generowany przez różne układy zbioru Z elementów stacji czołowej doprowadzany jest poprzez pierwszy układ wejściowy 17a do bloku analizatora widma 21 w zintegrowanym urządzeniu zarządzającym 12 stacji czołowej 10. Dedykowana jednostka sterująca 15 we współpracy z blokiem analizatora widma 21 dokonuje analizy widmowej sygnału CATV pod kątem liczby sygnałów, a tym samym liczby zajmowanych kanałów. Informacja ta przesyłana jest do układu nadawczo-odbiorczego 13, który zmienia ją na dodatkowy sygnał kontrolny, którym jest zmodulowany sygnał sterujący niosący informację o liczbie kanałów, bądź od razu dodatkowy sygnał sterujący powodujący określone ustawienie punktu pracy pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 w torze dosyłowym 26 urządzenia sterowanego 20. Z wykorzystaniem pierwszego i drugiego odgałęźnika 36a, 36b do układu wyjściowego 17b doprowadzany jest sygnał zbiorczy, który zawiera sygnał CATV oraz dodatkowy sygnał kontrolny i który wysyłany jest kanałem dosyłowym do urządzeń sterowanych 20 znajdujących się w sieci. Jednocześnie, poprzez drugi układ wejściowy 17c, do układu nadawczo-odbiorczego 13 doprowadzane są sygnały niosące informację z kanału zwrotnego. Zapewnia to komunikację dwukierunkową, co umożliwia np. przesłanie potwierdzenia odbioru dodatkowego sygnału kontrolnego przez urządzenie sterowane 20. Zintegrowane urządzenie zarządzające 12 sterowane jest z poziomu stacji czołowej 10 przy wykorzystaniu interfejsu operatora 11, skąd sygnały trafiają za pośrednictwem portów WE/WY do dedykowanej jednostki sterującej 15. W urządzeniu sterowanym 20 dodatkowy sygnał kontrolny ze stacji czołowej 10 trafia w kanale dosyłowym DS do modułu komunikacji 25 współpracującego z dedykowanym sterownikiem 23, który za pomocą pierwszego układu sterowania punktem pracy 24 dokonuje ustawienia prądu polaryzującego pierwszy wzmacniacz regulowany 31 na poziomie zapewniającym minimalizację pobieranej przez urządzenie energii. W drugim wariancie systemu CATV, fig. 3, moduł analizatora widma 22 znajdujący się w urządzeniu sterowanym 20 umożliwia analizę sygnałów zarówno na wejściu, jak i na wyjściu pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 w torze dosyłowym 26 pod kątem liczby zajętych kanałów, rodzaju sygnałów, a także parametrów jakościowych przesyłanych sygnałów, takich jak SNR, MER, BER. Na tej podstawie odpowiednio oprogramowany dedykowany sterownik 23 generuje przebiegi nastawcze dla pierwszego układu sterowania punktem pracy 24, co powoduje ustawienie prądu polaryzującego dla pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 na poziomie zapewniającym minimalizację pobieranej przez urządzenie energii z zachowaniem odpowiedniego wzmocnienia i wymaganych parametrów sygnałów. W trzecim wariancie, fig. 4, do modułu analizatora widma 22 znajdującego się w urządzeniu sterowanym 20 trafia sygnał kanału zwrotnego US i umożliwia on analizę sygnałów na wejściu i na wyjściu drugiego wzmacniacza regulowanego 32 znajdującego się w torze zwrotnym 28. Na bazie tych pomiarów dedykowany sterownik 23 dokonuje ustawienia drugiego układu sterowania punktem pracy 32 zapewniającego optymalny punkt pracy drugiego wzmacniacza regulowanego 32, znajdującego się w torze zwrotnym 28, z punktu widzenia minimalizacji poboru energii. W czwartym wariancie systemu, fig. 5, stanowiącym połączenie wariantu drugiego i trzeciego, moduł analizatora widma 22 w połączeniu z odpowiednio oprogramowanym dedykowanym sterownikiem 23 umożliwia analizę zarówno sygnałów kanału dosyłowego DS, jak i sygnałów kanału zwrotnego US, a tym samym optymalizację punktu pracy wzmacniaczy regulowanych 31, 32 zarówno w torze dosyłowym 26, jak i w torze zwrotnym 28. Jednocześnie realizacje systemu według wariantów drugiego, trzeciego i czwartego, dzięki modułowi komunikacji 25 w połączeniu z dedykowanym sterownikiem 23 zapewniają możliwość sterowania punktem pracy wzmacniaczy urządzeń sterowanych 20 także z poziomu stacji czołowej 10, z wykorzystaniem bloku analizatora widma 21 znajdującego się w stacji czołowej 10 i połączonego dedykowaną jednostką sterującą 15 w stacji czołowej 10. Jest to istotne w przypadku, gdy nie każde urządzenie sterowane 20 posiada własny moduł analizatora widma, a także w przypadku uszkodzenia modułu analizatora widma 22 w urządzeniu sterowanym 20.

Przykładowe urządzenie sterowane sieci CATV posiada tor dosyłowy 26 i tor zwrotny 28 z różnego rodzaju niezbędnymi znanymi elementami, a także pierwszy blok WE/WY 27a będący układem wejściowym dla sygnałów kanału dosyłowego i jednocześnie układem wyjściowym dla sygnałów kanału zwrotnego oraz drugi blok WE/WY 27b będący układem wejściowym dla sygnałów kanału zwrotnego i układem wyjściowym dla sygnałów kanału dosyłowego. Urządzenie sterowane posiada także moduł analizatora widma 22 połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem 23 oprogramowanym do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma 22 i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy. W pierwszym przykładzie, pokazanym na fig. 6, urządzenie sterowane 20 posiada w torze dosyłowym pierwszy wzmacniacz regulowany 31, którego wejście i wyjście połączone są poprzez trzeci i czwarty odgałęźnik 34a, 34b i pierwszy układ kluczowania 33a do wejścia modułu analizatora widma 22. Jednocześnie wyjścia dedykowanego sterownika 23 dołączone są do pierwszego układu kluczowania 33a oraz do pierwszego układu sterowania punktem pracy 24, który połączony jest z pierwszym wzmacniaczem regulowanym 31. W drugim przykładzie pokazanym na fig. 7 urządzenie sterowane 20 posiada w torze zwrotnym drugi wzmacniacz regulowany 32, którego wejście i wyjście dołączone są poprzez piąty i szósty odgałęźnik 35a, 35b oraz drugi układ kluczowania 33a do wejścia modułu analizatora widma 22. Jednocześnie wyjścia dedykowanego sterownika 23 dołączone są do drugiego układu kluczowania 33b oraz do drugiego układu sterowania punktem pracy 30, który połączony jest z drugim wzmacniaczem regulowanym 32. Kolejny przykład urządzenia sterowanego cieci CATV według wynalazku, pokazany na fig. 8, stanowi połączenie realizacji z przykładu pierwszego i drugiego. Urządzenie sterowane 20 posiada dowolny znany zbiór elementów toru dosyłowego 26 i toru zwrotnego 28, pierwszy i drugi blok WE/WY 27a, 27b, a także: moduł analizatora widma 22, dedykowany sterownik 23, pierwszy wzmacniacz regulowany 31 w torze dosyłowym 26 połączony z pierwszym układem sterowania punktem pracy 24, drugi wzmacniacz regulowany 32 w torze zwrotnym 28 połączony z drugim układem sterowania punktem pracy 30, układy kluczowania 33a, 33b, odgałęźniki 34a, 34b, 35a, 35b. W tym przykładzie do wejść modułu analizatora widma 22 dołączony jest zarówno tor dosyłowy 26, jak i tor zwrotny 28, a dedykowany sterownik 23 połączony jest modułem analizatora widma 22, pierwszym i drugim układem sterowania punktem pracy 24, 30, pierwszym i drugim układem kluczowania 33a, 33b.

Zgodnie z pierwszym przykładem realizacji urządzenia sterowanego systemu sieci CATV według wynalazku, pokazanym na fig. 6, moduł analizatora widma 22 znajdujący się w urządzeniu sterowanym 20 umożliwia analizę sygnałów kanału dosyłowego DS, zarówno na wejściu, jak i na wyjściu pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 wtórze dosyłowym 26, pod kątem liczby zajętych kanałów, rodzaju sygnałów, a także parametrów jakościowych przesyłanych sygnałów, takich jak SNR, MER, BER. Na tej podstawie odpowiednio oprogramowany dedykowany sterownik 23 generuje przebiegi nastawcze dla pierwszego układu sterowania punktem pracy 24, co powoduje ustawienie prądu polaryzującego dla pierwszego wzmacniacza regulowanego 31 na poziomie zapewniającym minimalizację pobieranej przez urządzenie energii z zachowaniem odpowiedniego wzmocnienia i wymaganych parametrów sygnałów. W drugim przykładzie, pokazanym na fig. 7, moduł analizatora widma 22 znajdujący się w urządzeniu sterowanym 20 umożliwia analizę sygnałów kanału zwrotnego US, zarówno na wejściu jak i na wyjściu drugiego wzmacniacza regulowanego 32 znajdującego się w torze zwrotnym 28. Na bazie tych pomiarów dedykowany sterownik 23 dokonuje ustawienia drugiego układu sterowania punktem pracy 32 zapewniającego optymalny punkt pracy drugiego wzmacniacza regulowanego 32, z punktu widzenia minimalizacji poboru energii. Trzeci przykład realizacji urządzenia sterowanego, przedstawiony na fig. 8, stanowi połączenie realizacji z przykładu pierwszego i drugiego. W tej realizacji moduł analizatora widma 22 w połączeniu z odpowiednio oprogramowanym dedykowanym sterownikiem 23 umożliwia analizę sygnałów zarówno kanału dosyłowego DS, jak i sygnałów kanału zwrotnego US, a tym samym optymalizację punktu pracy wzmacniaczy regulowanych 31, 32 znajdujących się w torze dosyłowym 26 i w torze zwrotnym 28. We wszystkich pokazanych realizacjach ustawianie optymalnego punktu pracy, z punktu widzenia minimalizacji poboru energii punktu pracy, wzmacniaczy regulowanych zarówno w kanale dosyłowym, jak i w kanale zwrotnym, w każdym z urządzeń sterowanych 20 realizowane jest niezależnie, na podstawie pomiarów i analizy dokonanych w danym urządzeniu, bez wykorzystywania pomiarów sygnałów ze stacji czołowej.

Wynalazek pozwala na ustawianie punktów pracy wzmacniaczy regulowanych w urządzeniach sterowanych na podstawie analizy widma sygnałów, według różnych kryteriów, w zależności od potrzeb i adekwatnego do nich skonfigurowania i oprogramowania dedykowanej jednostki sterującej w stacji czołowej i/lub dedykowanego sterownika w urządzeniu sterowanym. Kryteriami tymi mogą być przykładowo:

- liczba zajętych kanałów wykryta przez analizatory widma: mniejsza liczba przesyłanych sygnałów i zajętych kanałów, to mniejsze wymagania na moc wzmacniacza, co pozwala na zmianę punktu pracy w celu zmniejszenia poboru energii;

- utrzymanie odpowiedniego stosunku sygnału do szumu SNR: zmniejszenie mocy wyjściowej wzmacniacza pogarsza parametr SNR, jednak zakładając akceptowalną wartość SNR i stwierdzając większą jej wartość w aktualnie analizowanym sygnale można zmienić punkt p racy i zmniejszyć moc wyjściową wzmacniacza aż do uzyskania założonej akceptowalnej wartości SNR, co w efekcie daje zmniejszenie poboru energii;

- utrzymanie odpowiednich wartości MER i/lub BER (dotyczy sygnałów cyfrowych): zmniejszenie mocy wyjściowej wzmacniacza pogarsza parametr MER/BER, jednak zakładając akceptowalną wartość MER/BER i stwierdzając większą jej wartość w aktualnie analizowanym sygnale można zmienić punkt pracy i zmniejszyć moc wyjściową wzmacniacza aż do uzyskania założonej akceptowalnej wartości MER/BER, co w efekcie daje zmniejszenie poboru energii;

- utrzymanie odpowiedniej wartości wzmocnienia w torze dosyłowym i/lub torze zwrotnym: zmniejszenie mocy wyjściowej nie jest równoznaczne ze zmniejszeniem wzmocnienia, jednak przy większym ograniczeniu mocy wzmocnienie zaczyna spadać, więc wskazane jest kontrolowanie wzmocnienia, gdy zmieniamy moc, tak aby to wzmocnienie pozostało niezmienione.

Analiza widma z poziomu stacji czołowej pozwala na określenie aktualnej liczby zajętych kanałów i na tej podstawie sterowanie ustawieniami punktu pracy wzmacniacza regulowanego w torze dosyłowym i/lub zwrotnym z zapewnieniem minimalizacji energii pobieranej przez urządzenie sterowane. W takim wariancie urządzenie sterowane może nie posiadać własnego analizatora widma.

Analiza widma w urządzeniu sterowanym, na wejściu i wyjściu toru kanału dosyłowego i/lub toru kanału zwrotnego umożliwia analizę liczby sygnałów, kontrolę wzmocnienia toru, a także poprawność pracy wzmacniaczy regulowanych i ustawienie punktów pracy wzmacniaczy zapewniających minimalny pobór mocy z zachowaniem wymaganych wartości parametrów sygnałów. W tym przypadku stacja czołowa sieci CATV może nie posiadać analizatora widma, ponieważ ustawianie punktu pracy odbywa się bez udziału sterowania z poziomu stacji czołowej.

W realizacjach systemu sieci CATV, gdy zarówno stacja czołowa, jak i urządzenie sterowane posiada analizator widma, korzystniejsze jest sterowanie punktem pracy wzmacniaczy regulowanych z poziomu urządzenia, na podstawie analizy sygnałów bezpośrednio w tym urządzeniu, natomiast sterowanie z poziomu stacji czołowej może opcją rezerwową, w przypadku uszkodzenia lub braku analizatora widma w urządzeniu sterowanym.

Przedstawione przykłady nie wyczerpują innych możliwości realizacji mających cechy systemu sieci CATV i/lub urządzenia sieci CATV według wynalazku. Wynalazek może być także zastosowany dla sieci SMATV, w której funkcję stacji czołowej może spełniać urządzenie zarządzające sygnałami satelitarnymi odbieranymi za pomocą anten i dalej rozsyłanymi kablowo lub światłowodowo do różnych elementów składowych sieci, w tym urządzeń sterowanych.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. System sieci CATV z optymalizacją poboru mocy mający stację czołową (10) oraz dowolną liczbę połączonych z nią światłowodowo lub kablowo elementów składowych sieci, w tym sieciowych urządzeń sterowanych (20), w którym stacja czołowa (10) posiada zbiór (Z) niezbędnych elementów zarządzających, sterujących, nadawczych, odbiorczych stacji czołowej, a urządzenie sterowane (20) ma co najmniej jeden wzmacniacz regulowany (31, 32), moduł komunikacji (25) oraz bloki wejścia i wyjścia (27a, 27b) dla toru kanału dosyłowego (26) i toru kanału zwrotnego (28), znamienny tym, że stacja czołowa (10) wyposażona jest w zintegrowane urządzenie zarządzające (12) połączone dwukierunkowo ze zbiorem (Z) znanych elementów stacji czołowej, gdzie zintegrowane urządzenie zarządzające (12) ma blok analizatora widma (21) połączony dwukierunkowo z dedykowaną jednostką sterującą (15) skonfigurowaną do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez blok analizatora widma i generowania na tej podstawie dodatkowych sygnałów kontrolnych w kanale dosyłowym, przy czym dedykowana jednostka sterująca (15) połączona jest dwukierunkowo z układem nadawczo-odbiorczym (13) dla dodatkowych sygnałów kontrolnych, a urządzenie sterowane (20) posiada co najmniej jeden układ sterowania punktem pracy (24, 30) dołączony do wejścia wzmacniacza regulowanego (31, 32) znajdującego się w torze dosyłowym (26) i/lub w torze zwrotnym (28) i połączony z wyjściem dedykowanego sterownika (23) oprogramowanego do przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych i generowania przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, przy czym dedykowany sterownik (23) połączony jest dwukierunkowo z modułem komunikacji (25).
2. 2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że zintegrowane urządzenie zarządzające (12) ma pierwszy układ wejściowy (17a) dla sygnału CATV kanału dosyłowego, połączony poprzez drugi odgałęźnik (36b) z blokiem analizatora widma (21) i z wejściem pierwszego odgałęźnika (36a), którego drugie wejście połączone jest w wyjściem układu nadawczo-odbiorczego (13), a wyjście pierwszego odgałęźnika (36a) połączone jest z układem wyjściowym (17b) sygnału zbiorczego.
3. 3. System według zastrz. 2, znamienny tym, że zintegrowane urządzenie zarządzające (12) ma drugi układ wejściowy (17c) dla dodatkowych sygnałów kontrolnych z kanału zwrotnego, połączony z układem nadawczo-odbiorczym (13), a dedykowana jednostka sterująca (15) jest dodatkowo skonfigurowana do odbioru i przetwarzania dodatkowych sygnałów kontrolnych z kanału zwrotnego.
4. 4. System według zastrz. 1-3, znamienny tym, że urządzenie sterowane (20) wyposażone jest w moduł analizatora widma (22) połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem (23) oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejście modułu analizatora widma (22) połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania (33a) oraz odgałęźniki (34a, 34b) odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego (31) znajdującego się w torze kanału dosyłowego (26), przy czym wyjścia dedykowanego sterownika (23) połączone są także z pierwszym układem kluczowania (33a) oraz z pierwszym układem sterowania punktem pracy (24) połączonym z pierwszym wzmacniaczem regulowanym (31) znajdującym się w torze dosyłowym (26).
5. 5. System według zastrz. 1-3, znamienny tym, że urządzenie sterowane (20) wyposażone jest w moduł analizatora widma (22) połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem (23) oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejście modułu analizatora widma (22) połączone jest poprzez drugi układ kluczowania (33b) oraz odgałęźniki (35a, 35b) odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego (32) znajdującego się w torze zwrotnym (28), przy czym wyjścia dedykowanego sterownika (23) połączone są także z drugim układem kluczowania (33b) oraz z drugim układem sterowania punktem pracy (30) połączonym z drugim wzmacniaczem regulowanym (32) znajdującym się w torze zwrotnym (28).
6. 6. System według zastrz. 1-3, znamienny tym, że urządzenie sterowane (20) wyposażone jest w moduł analizatora widma (22) połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem (23) oprogramowanym dodatkowo do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejścia modułu analizatora widma (22) połączone są poprzez układy kluczowania (33a, 33b) i odgałęźniki (34a, 34b, 35a, 35b) odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego (31) znajdującego się w torze dosyłowym (26) oraz z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego (32) znajdującego się w torze zwrotnym (28), przy czym wyjścia dedykowanego sterownika (23) połączone są również z pierwszym układem sterowania punktem pracy (24) połączonym z pierwszym wzmacniaczem regulowanym (31) oraz z drugim układem sterowania punktem pracy (30) połączonym z drugim wzmacniaczem regulowanym (32), a także z układami kluczowania (33a, 33b).
7. 7. System według zastrz. 1-6, znamienne tym, że zintegrowane urządzenie zarządzające (12) posiada port WE/WY (16) połączony dwukierunkowo z interfejsem operatora (11) stacji czołowej (10).
8. 8. Urządzenie sterowane sieci CATV z optymalizacją poboru mocy mające co najmniej jeden wzmacniacz regulowany (31, 32) oraz bloki wejścia i wyjścia (27a, 27b) dla toru dosyłowego (26) i toru zwrotnego (28), znamienne tym, że wyposażone jest w moduł analizatora widma (22) połączony dwukierunkowo z dedykowanym sterownikiem (23) oprogramowanym do przetwarzania wyników pomiarów realizowanych przez moduł analizatora widma i generowania na tej podstawie przebiegów nastawczych dla układów sterowania punktem pracy wzmacniaczy regulowanych, a wejścia modułu analizatora widma (22) połączone są poprzez układy kluczowania (33a, 33b) i odgałęźniki (34a, 34b, 35a, 35b) z co najmniej jednym wzmacniaczem regulowanym (31, 32) w torze dosyłowym (26) i/lub w torze zwrotnym (28), przy czym wyjścia dedykowanego sterownika (23) połączone są z co najmniej jednym układem sterowania punktem pracy (24, 30) dołączonym do wzmacniacza regulowanego (31, 32), a także z układami kluczowania (33a, 33b).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście analizatora widma (22) połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania (33a) oraz trzeci i czwarty odgałęźnik (34a, 34b) odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego (31) znajdującego się w torze dosyłowym (26) i połączonego z pierwszym układem sterowania punktem pracy (24).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście analizatora widma (22) połączone jest poprzez drugi układ kluczowania (33b) oraz piąty i szósty odgałęźnik (35a, 35b) odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego (32) znajdującego się w torze zwrotnym (28) i połączonego z drugim układem sterowania punktem pracy (30).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że jedno wejście analizatora widma (22) połączone jest poprzez pierwszy układ kluczowania (33a) oraz trzeci i czwarty odgałęźnik (34a, 34b) odpowiednio z wejściem i wyjściem pierwszego wzmacniacza regulowanego (31) znajdującego się w torze dosyłowym (26) i połączonego z pierwszym układem sterowania punktem pracy (24), a drugie wejście analizatora widma (22) połączone jest poprzez drugi układ kluczowania (33b) oraz piąty i szósty odgałęźnik (35a, 35b) odpowiednio z wejściem i wyjściem drugiego wzmacniacza regulowanego (32) znajdującego się w torze zwrotnym (28) i połączonego z drugim układem sterowania punktem pracy (30).