TWI459758B

TWI459758B - Ｖｄｓｌ網路系統及其ｖｄｓｌ中繼器

Info

Publication number: TWI459758B
Application number: TW101118301A
Authority: TW
Inventors: Ko Pin Wu
Original assignee: Pixord Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2014-11-01
Also published as: CN103428056A; TW201349799A

Description

VDSL網路系統及其VDSL中繼器

本發明係關於一種VDSL網路系統，尤指一種加長一對本發明係一種VDSL網路系統及其VDSL中繼器。

超高速數位用戶迴路(VDSL)是一種非對稱DSL，與ADSL一樣是以銅線傳輸的xDSL寬頻解決方案家族成員。VDSL可以經一對傳統用戶雙絞線在一定服務範圍內有效傳送上行/下行達：50Mb/s至100Mb/s的數據信息，較ADSL提供更大的頻寬及高傳輸速度。

VDSL雖具有上述優點，但該些優先必須建立在有限的傳輸距離內才得以顯現，也就是說VDSL的傳輸速度與傳輸距離成反比，除非採用光纖數位電路進行傳輸，否則一般的配線大多無法達到其傳輸品質要求。由於採用光纖數位電路配合光纖傳輸線路，整體成本高並非最佳的解決方案。

請配合參閱圖5所示，VDSL網路系統係由複數對VDSL網路裝置80、90所構成，由於各對VDSL網路裝置80、90為確保其傳輸品質而有一定傳輸距離限制，一般來說，若暫不考慮傳輸速度高低，則一對VDSL網路裝置80、90最長的傳輸距離可達2公里；實際上，欲確保各對VDSL網路裝置80、90傳輸速度能維持在50Mb/s至100Mb/s的數據信息，則其傳輸距離大約在500公尺範圍內，因此建構一可用的VDSL網路需使用大量的VDSL網路裝置。

再者，由於VDSL網路系統至少包含一對VDSL網路裝置80、90，且各別要求外部電源的使用，使得建立VDSL區域網路時，除了考慮各VDSL網路裝置80、90之間的設置距離不可過遠之外，必須兼顧各安裝地點必須另有電源線路，以提供各VDSL網路裝置80、90用之工作電源，因此目前VDSL網路裝置的設計仍對建構VDSL區域網路時造成不便，令VDSL網路尚無法全面普及。

此外，如圖6所示，當VDSL網路中的一對VDSL網路裝置80、90的VDSL訊號變弱，無法提高任一VDSL網路裝置的VDSL訊號時，則必須於其中再串接一對VDSL網路裝置80、90才得順利通訊，如此亦相對造成整體VDSL網路建置成本提高；此外，由於各VDSL網路裝置均要求外部電源，故必須提供二組外部電源才得正常運作。

有鑑於上述現有VDSL網路系統的技術缺失，本發明主要目的係提供一種VDSL網路系統及其VDSL中繼器，以解決成對VDSL網路裝置因於傳輸距離及安裝電源的限制而造成VDSL網路建置的種種不便問題。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該VDSL網路系統包含有：至少一對VDSL網路裝置，各VDSL網路裝置係具有以VDSL通訊協定收發VDSL訊號的第一VDSL模組、一第一連接埠及至少一網路埠；該第一VDSL模組係包含一VDSL訊號處理單元及一類比前端單元；其中該VDSL訊號處理單元係透過該類比前端單元耦接至該第一連接埠，且該VDSL訊號處理單元係連接該至少一網路埠連接，其中該第一連接埠係同時傳送直流電源及收發VDSL訊號，而各網路埠係用以收發VDSL訊號；及至少一VDSL中繼器，各VDSL中繼器係串接其中一對VDSL網路裝置之間，並包含有一VDSL訊號中繼單元、一電源中繼單元及二個連接至對應該第一連接埠的第二連接埠，其中該VDSL訊號中繼單元係包含有二組第二VDSL模組，以分別自該二個第二連接埠收發該對VDSL網路裝置傳送的VDSL訊號，而該電源中繼單元則連接的該第一連接埠取得直流電源；其中各第二VDSL模組包含有：一VDSL訊號處理單元，係與該另一第二VDSL模組之VDSL訊號處理單元連線；及一類比前端單元，係連接於該VDSL訊號處理單元及所對應的該第二連接埠之間，以與該第二連接埠所連接之第一連接埠的VDSL裝置之VDSL訊號處理單元接收或傳送VDSL訊號。

上述本發明係主要提供一VDSL中繼器，將其串接於該VDSL網路系統的其一對VDSL網路裝置中，由於VDSL網路裝置的第一連接埠輸出直流電源，配合該VDSL中繼器包含有電源中繼單元，故該VDSL中繼器可以取得來其中一VDSL網路裝置之直流電源，將該直流電源轉換後作為工作電源用；是以，該VDSL中繼器即可不必額外要求本地電源以供連接，又該VDSL中繼器設置於二VDSL網路裝置之間，而能方便設置以加長二VDSL網路裝置的傳輸距離，以方便VDSL網路建置。

又該VDSL中繼器設置於二VDSL網路裝置之間，故相距任一VDSL網路裝置較二VDSL網路裝置為近，故VDSL訊號中繼單元可分別接收二VDSL網路裝置傳來的VDSL訊號後，再傳送至相對VDSL網路裝置，以確保二VDSL網路裝置相互發送VDSL訊號強度；由於本發明VDSL網路系統其中一對VDSL網路裝置可串接該VDSL中繼器達到傳輸距離加長的功效，故整體建置成本相較既有以另一對VDSL網路裝置延長傳輸距離有效減縮。

10、10a‧‧‧VDSL網路裝置

20‧‧‧第一VDSL模組

201‧‧‧第一連接埠

202‧‧‧網路埠

21‧‧‧VDSL訊號處理單元

22‧‧‧乙太網路實體層單元

23‧‧‧類比前端單元

24‧‧‧變壓器

30‧‧‧電源單元

31‧‧‧電源供應電路

32‧‧‧電源保護電路

321‧‧‧過電流監控保護電路

322‧‧‧過電壓保護電路

40、40a‧‧‧VDSL中繼器

50‧‧‧VDSL訊號中繼單元

51‧‧‧第二VDSL模組

511‧‧‧VDSL訊號處理單元

52‧‧‧乙太網路實體層模組

53‧‧‧第二連接埠

54‧‧‧變壓器

60、60a‧‧‧電源中繼單元

61‧‧‧電源轉換單元

62‧‧‧本地電源埠

80、90‧‧‧VDSL網路裝置

圖1：係本發明VDSL網路系統架構圖。

圖2：係本發明一VDSL中繼器及一對VDSL網路裝置的電路方塊圖。

圖3：係本發明電源供應偵測程序的流程圖。

圖4：係另一VDSL中繼器的電路方塊圖。

圖5：係既有VDSL網路系統架構圖。

圖6：係既有VDSL網路系統部份架構圖。

請參閱圖1及圖2所示，係本發明一VDSL網路系統架構圖，其包含有：至少一對VDSL網路裝置10、10a，各VDSL網路裝置10、10a係包含有一第一VDSL模組20、一電源單元30、一第一連接埠201(如RJ-11埠、RJ-45埠、電軸電纜連接埠)及至少一網路埠202，其中該第一VDSL模組20係包含有一VDSL訊號處理單元21及一乙太網路實體層單元22(Ethernet PHY)，該VDSL訊號處理單元21係透過一類比前端單元23(analog front end；AFE)連接至該第一連接埠201，並透過該乙太網路實體層單元22連接至該網路埠202(如RJ-11埠、RJ-45埠)，以收發乙太網路訊號；又該VDSL模組21係以該第一連接埠201傳送直流電源及收發VDSL訊號，而該電源單元30產生一本地電源及一遠端電源，並內建有一電源供應偵測程序，以決定是否輸出遠端電源並可以一變壓器24耦合至該第一連接埠；及至少一VDSL中繼器40，係分別對應串接於一對VDSL網路裝置10、10a之間，各VDSL中繼器40係包含有：二個第二連接埠53，係分別以傳輸線連接至對應的VDSL網路裝置10、10a的第一連接埠201；其中該傳輸線係可為如RJ11雙絞線、RJ45雙絞線、電纜線或如CAT 5e網路線等；一VDSL訊號中繼單元50，係連接至該二個第二連接埠53，以收發該二VDSL網路裝置10、10a的VDSL訊號，該VDSL訊號中繼單元50係包含有二分別連接至該二個第二連接埠53的第二VDSL模組51，以及一橋接於該二第二VDSL模組51的乙太網路實體層模組52；及一電源中繼單元60，係耦合至該二個第二連接埠53，以其中之一第二連接埠53中取得直流電源。

上述VDSL中繼器40係串接於二VDSL網路裝置10、10a之間，由於VDSL中繼器40可能沒有本地電源，故其中一VDSL網路裝置10先與VDSL中繼器40以傳輸線連接後，會執行電源供應偵測程序以確認該VDSL中繼器40是否存在本地電源，若確認沒有該VDSL中繼器40並無本地電源，則輸出遠端電源並耦合至該第一連接埠201，如此該VDSL中繼器的電源中繼單元即自第二連接埠53取得工作電源。

以下謹進一步說明各VDSL網路裝置10、10a之電源單元30詳細電路及執行該電源供應偵測程序的步驟。

上述各VDSL網路裝置10、10a的電源單元30係包含有：一電源供應電路31，係將一外部電源轉換為至少二直流電源作為本地電源及遠端電源，並執行該電源供應偵測程序；其中該外部電源可為交流電源或直流電源，故該電源供應電路31係可為交直流轉換電路或直流對直流轉換電路；一電源保護電路32，係串接至該電源供應電路的電源迴路中，並包含有一過電流監控保護電路321及一過電壓保護電路322，該過電流監控保護電路321係檢知該電源迴路的電流，並判斷該電流超過限定電流值(4mA~6mA)即中斷該電源迴路；此外，該過電流監控保護電路321亦可進一步檢知該電源迴路的電壓，並以電流及電壓計算總功率，並判斷該總功率是否超出一最大安全功率，若是則中斷該電源供應電路的電源迴路；而該過電壓保護電路322可使用如避雷器，該避雷器係連接至該過電流監控保護電路，當該電源迴路電壓等於該觸發電壓(如280V~420V)，該避雷器即短路以驅動該過電流監控保護電路321中斷該電源迴路；是以，該電源保護電路32可針對過電流或過電壓進行斷路保護；一本地電源輸出埠33，係連接至該電源供應電路31，以輸出其中一組直流電流(本地電源)至該第一VDSL模組20；及一遠端電源輸出埠34，係連接至該電源供應電路31的電源迴路，以輸出另一組直流電流(遠端電源)，並將該直流電流耦接至該第一連接埠201。

請再配合參閱圖3所示，上述電源供應電路31執行該電源供應偵測程序係包含以下步驟：輸出一阻抗檢測訊號至該第一連接埠201，其中該阻抗檢測訊號係為一電壓訊號S10；接收返回阻抗檢測訊號，以計算該VDSL中繼器的阻抗值S11；判斷該阻抗值是否正確，若正確則輸出一組直流電源至該遠端電源輸出埠，使該第一連接埠201輸出直流電源S12；及持續執行上述步驟。

由於該電源供應電路31係持續執行電源供應偵測程序，故與VDSL中繼器40的第二連接器53對接後，若該VDSL中繼器40未有本地電源，則會獲得正確的阻抗值，而輸出一組直流電源至該VDSL中繼器40的第一連接器201，是以該VDSL中繼器40即獲得工作電源。

由於VDSL中繼器40會與二台VDSL網路裝置10、10a對接，故當其中一台VDSL網路裝置10先輸出直流電源予該VDSL中繼器40後，VDSL中繼器40阻抗即改變，故後執行電源供應偵測程序的另一台VDSL網路裝置10a則因檢測不到正確阻抗值，而不會自其第一連接埠201輸出直流電源；是以，本發明使用VDSL中繼器40不必要求本地電源即可運作，滅少建置VDSL網路系統的本地電源取得不便之問題。

再如圖4所示，該VDSL中繼器40a的電源中繼單元60a係進一步包含有一電源轉換電路61，以連接一交流或直流的本地電源，並將其轉換為至少一組直流電源，其中一組輸出至一本地電源埠62。

又，為方便網路建置人員可方便檢視各VDSL網路裝置10、10a的連線狀態，故如圖4所示，本發明的VDSL中繼器係進一步包含有一處理單元55，該處理單元55係連接至該第二VDSL模組51之間，即各第二VDSL模組51至少包含有一VDSL訊號處理單元511及一類比前端單元512，而該處理單元55係連接至該二VDSL訊號處理單元511。由於VDSL訊號處理單元511係透過其對應類比前端單元512連接至第二連接埠53，故可接收與其連接的VDSL網路裝置10、10a的VDSL訊號，是以該VDSL訊號處理單元511即可獲得與其連接之VDSL網路裝置10、10a的連線狀態，故該處理單元55可讀取二VDSL訊號處理單元511，以獲得二台VDSL網路裝置10、10a的連線狀態，並於任一台VDSL網路裝置10傳來連線狀態請求時，該處理單元55即讀取該VDSL訊號處理單元511，以回報另一台VDSL網路裝置10a的連線狀態回報至該發出連線狀態請求的VDSL網路裝置10，如此一來位在發出連線狀態請求的VDSL網路裝置10的網管人員即可在本地獲得遠端另一台VDSL網路裝置10a的連線狀態，有效減縮檢測VDSL網路系統斷線維修時間。

再者，由於VDSL中繼器40的二第二VDSL模組51可收發二VDSL網路裝置10、10a的VDSL訊號，加上其間連接有該乙太網路實體層單元52，故可相互通訊，而令二VDSL網路裝置10、10a互傳的VDSL訊號順利發送。

誠如圖1所示，本發明係主要將一VDSL中繼器40串接一對VDSL網路裝置10、10a之間，故該VDSL中繼器40相距任一VDSL網路裝置10、10a較二VDSL網路裝置10、10a為近，可在分別順利接收二VDSL網路裝置10、10a傳來的VDSL訊號後，再傳送至相對VDSL網路裝置10a、10，以確保二VDSL網路裝置10、10a相互發送VDSL訊號強度；如此一來，僅需設置單一VDSL中繼器40於一對VDSL網路裝置10、10a之中，即可加長此對VDSL網路裝置10、10a之間的傳輸距離。以原本只能限制2公里傳輸距離，加入該VDSL中繼器40於此對VDSL網路裝置10、10a後，可加長至少4公里。

綜上所述，本發明VDSL中繼器不必要求本地電源可延長二VDSL網路裝置，不必如既有使用一對VDSL網路裝置來延長傳輸距離，能有效節省網路系統建置時間且節省建置成本，而且該VDSL中繼器具有回報各VDSL網路裝置的連線狀態功能，網管人員於其中一VDSL網路裝置即可獲知遠端VDSL網路裝置連線狀態，故亦能縮短VDSL訊號中斷或連線狀態不佳的異常排除時間，因此本發明VDSL網路系統使用VDSL中繼器即能將電源與訊號傳輸距離為既有VDSL環境的2倍以上。

10、10a‧‧‧VDSL網路裝置

40‧‧‧VDSL中繼器

Claims

一種VDSL網路系統，係包含：至少一對VDSL網路裝置，各VDSL網路裝置係具有一以VDSL通訊協定收發VDSL訊號的第一VDSL模組、第一連接埠及至少一網路埠；該第一VDSL模組係包含一VDSL訊號處理單元及一類比前端單元；其中該VDSL訊號處理單元係透過該類比前端單元耦接至該第一連接埠，且該VDSL訊號處理單元係連接該至少一網路埠，其中該第一連接埠係傳送一直流電源及收發VDSL訊號，而各網路埠收發網路訊號；及至少一VDSL中繼器，各VDSL中繼器係串接其中一對VDSL網路裝置之間，並包含有一VDSL訊號中繼單元、一電源中繼單元及二個分別連接該第一連接埠的第二連接埠，其中該VDSL訊號中繼單元係包含有二組第二VDSL模組，以分別自該二個第二連接埠收發該對VDSL網路裝置傳送的VDSL訊號，而該電源中繼單元則所連接的該第一連接埠取得直流電源；其中各第二VDSL模組包含有：一VDSL訊號處理單元，係與該另一第二VDSL模組之VDSL訊號處理單元連線；及一類比前端單元，係連接於該VDSL訊號處理單元及所對應的該第二連接埠之間，以與該第二連接埠所連接之第一連接埠的VDSL裝置之VDSL訊號處理單元接收或傳送VDSL訊號。
如請求項1所述之VDSL網路系統，各VDSL網路裝置係進一步包含有：一電源單元，係產生一本地電源及一遠端電源，並內建有一電源供應偵測程序，以決定是否輸出遠端電源並耦合至該第一連接埠。
如請求項2所述之VDSL網路系統，各VDSL網路裝置的電源單元係包含有：一電源供應電路，係將一外部電源轉換為該本地電源及該遠端電源，並執行該電源供應偵測程序；一本地電源輸出埠，係連接至該電源供應電路，以輸出該本地電源至該第一VDSL模組；及一遠端電源輸出埠，係串接於該電源供應電路的電源迴路，以輸出該遠端電源，並將該遠端電源耦接至該第一連接埠。
如請求項3所述之VDSL網路系統，其中該各VDSL中繼器係進一步自其中一台VDSL網路裝置先取得連線後，由該VDSL網路裝置執行該電源供應偵測程序，以決定是否供電至與該連線的VDSL中繼器；其中各VDSL網路裝置的電源單元執行該電源供應偵測程序包含有：輸出一阻抗檢測訊號至該第一連接埠，其中該阻抗檢測訊號係為一電壓訊號；接收返回阻抗檢測訊號，以計算該VDSL中繼器的阻抗值；判斷該阻抗值是否正確，若正確則輸出一組直流電源至該遠端電源輸出埠，使該第一連接埠輸出該直流電源；及持續執行上述步驟。
如請求項4所述之VDSL網路系統，各VDSL網路裝置的電源單元係進一步包含有一電源保護電路，係串接至該電源供應電路的電源迴路中，並包含有：一過電流監控保護電路，係檢知該電源迴路的電流，並判斷該電流超過限定電流值即中斷該電源迴路；及一過電壓保護電路，係檢知電源迴路電壓，當該檢知電壓大於一觸發電壓，即驅動該過電流監控保護電路中斷該電源迴路。
如請求項5所述之VDSL網路系統，該過電流監控保護電路係進一步檢知該電源迴路的電壓，以電流及電壓計算總功率，並判斷該總功率是否超出最大安全功率，若是則中斷該電源供應電路的電源迴路。
如請求項6所述之VDSL網路系統，該過電壓保護電路係包含有一避雷器，當電源迴路電壓大於其觸發電壓即短路。
如請求項2至7中任一項所述之VDSL網路系統，其中：各VDSL網路裝置的第一VDSL模組係進一步包含有：一乙太網路實體層單元，係連接於該VDSL訊號處理單元與該至少一網路埠之間，由各網路埠收發乙太網路訊號；該VDSL中繼器的VDSL訊號中繼單元係進一步包含有：一乙太網路實體層模組，係橋接於該二第二VDSL模組之間，使該二第二VDSL模組的二VDSL訊號處理單元連線。
如請求項8所述之VDSL網路系統，該VDSL中繼器的VDSL訊號中繼單元係進一步包含有一處理單元，該處理單元連接於該二VDSL模組之間，以讀取VDSL模組的連線狀態。
如請求項9所述之VDSL網路系統，各VDSL網路裝置的電源單元係透過一變壓器耦合至該第一連接埠。
如請求項1所述之VDSL網路系統，各VDSL中繼器的電源中繼單元係進一步包含：一電源轉換電路，係將一外部電源轉換為至少二直流電源後輸出；一本地電源輸出埠，係連接至該電源轉換電路，以輸出其中一組直流電流至該VDSL訊號中繼單元；及一遠端電源輸出埠，係連接至該電源轉換電路的電源迴路，以輸出另一組直流電流，並將該直流電流耦接至該二個第二連接埠。
如請求項10所述之VDSL網路系統，各VDSL中繼器的電源中繼單元係進一步包含：一電源轉換電路，係將一外部電源轉換為至少二直流電源後輸出；及一本地電源輸出埠，係連接至該電源轉換電路，以輸出其中一組直流電流至該VDSL訊號中繼單元。
一種VDSL中繼器，係包含：二連接埠；一VDSL訊號中繼單元，係連接至該二連接埠，以收發VDSL訊號；該VDSL訊號中繼單元係包含有二VDSL模組，各VDSL模組係包含有：一VDSL訊號處理單元，係與該另一VDSL模組之VDSL訊號處理單元連線；及一類比前端單元，係連接於該VDSL訊號處理單元及所對應的該連接埠之間，以與該連接埠外接之一VDSL裝置接收或傳送VDSL訊號；及一電源中繼單元，係耦合至該二連接埠，於其中之一連接埠中取得直流電源。
如請求項13所述之VDSL中繼器，該VDSL訊號中繼單元係進一步包含有：一乙太網路實體層模組，係橋接於該二組第二VDSL模組的二該VDSL訊號處理單元之間。
如請求項14所述之VDSL中繼器，係進一步包含有一處理單元，該處理單元連接於該二VDSL模組之間，以讀取VDSL模組的連線狀態。
如請求項13至15中任一項所述之VDSL中繼器，該電源中繼單元係進一步包含有：一電源轉換電路，係將一外部電源轉換為至少二直流電源後輸出；一本地電源輸出埠，係連接至該電源轉換電路，以輸出其中一組直流電流至該VDSL訊號中繼單元。