DE60130992T2

DE60130992T2 - System und verfahren zur leistungsversorgung über ein hausfernsprechnetzwerk

Info

Publication number: DE60130992T2
Application number: DE60130992T
Authority: DE
Inventors: Theodore F. Duluth RABENKO; Charles G. Suwanee WIER; Steven Lance Lawrenceville CAINE; John Howard Cumming GLEITER; Kevin Lee Lawrenceville MILLER
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: US20020003873A1; US6862353B2; AU2001253761A1; ATE376298T1; DE60130992D1; WO2001082584A3; WO2001082584A2; EP1302023B1; EP1302023A2; US20050117740A1; US7046796B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Hausfernsprechleitungsnetze. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung das Bereitstellen von Leistung über Hausfernsprechleitungsnetze.
Hintergrund
A. Hausfernsprechleitungsnetze
Die Haushaltsvernetzung gewinnt zunehmend an Popularität. Diese verstärkte Popularität geht teilweise auf eine Zunahme der Anzahl von Haushalten zurück, die mehr als einen Personalcomputer (PC) aufweisen. Gemäß der International Data Corporation (IDC) weisen mehr als 20 Millionen US-Haushalte mehr als einen Computer auf. Darüber hinaus zeigt die Marktforschung, dass Verbraucher, die gegenwärtig PCs besitzen, auch die gleichen Kunden sind, die die Mehrzahl neuer Computer kaufen. Im Ergebnis werden Mehrcomputerhaushalte zunehmend üblicher. Hausnetze stellen solchen Mehrcomputerhaushalten vielfältige Vorteile zur Verfügung. Beispielsweise ermöglichen es Hausnetze den Anwendern mehrerer PCs, sich einen gemeinsamen Drucker zu teilen, Dateien wie Bilder, Spreadsheets und Dokumente gemeinsam zu nutzen, und über eine gemeinsame Netzverbindung auf das Internet zuzugreifen.
Zusätzlich zu PCs kann eine breite Vielfalt anderer Vorrichtungen an ein Hausnetz angeschlossen sein, einschließlich – aber nicht beschränkt auf – PC-Peripheriegeräte, Breitband-Mediaplayer und Telekommunikationsvorrichtungen. Beispielsweise können Fernseh- und Audiogeräte auf einem Hausnetz vorhanden sein, um Video- und Audioinhalte über das Internet über eine Einwähl (dial-up)-, Kabel-, xDSL- oder Funkverbindung zu empfangen. Darüber hinaus können VoIP (Voice over Internet Protocol)-Telefone mit dem Hausnetz verbunden sein, um Internet-Telefonie über eine externe Netzverbindung zu ermöglichen.
Herkömmliche Hausnetztypen umfassen eine Hausfernsprechleitung, eine Hausstromleitung, Ethernet, drahtlose Verbindungen oder eine Kombination aus diesen. Eine Vernetzung der Hausfernsprechleitung wird als vorteilhaft angesehen, weil sie relativ kostengünstig und einfach zu installieren ist. Da nämlich die überwiegende Mehrheit von US-Haushalten mindestens eine Telefonleitung (und eine Mehrheit von US-Haushalten zwei Telefonleitungen) aufweisen, erfordert eine Vernetzung der Hausfernsprechleitung typischerweise keine Installation sonstiger zusätzlicher Drahtleitungen im Haushalt.
Die Hausfernsprechleitungsvernetzung wird häufig als HomePNA oder HPNA bezeichnet, weil sie auf Spezifikationen beruht, die von der Home Phoneline Networking Alliance entwickelt wurden. Die Alliance ist ein Konsortium von Vernetzungstechnologie-Firmen, die einen Telefonleitungsstandard für die Vernetzungsindustrie erstellt haben. HPNA wendet ein als Frequenzmultiplex (Frequency Division Multiplexing; FDM) bekanntes Verfahren an, um es zu ermöglichen, dass sich Sprache und Daten gleichzeitig auf der gleichen Telefonleitung bewegen, ohne sich gegenseitig zu stören. HPNA 1.0, die ursprüngliche Version des Standards, arbeitet bei 1 Mbps. Die gegenwärtige Spezifikation, HPNA 2.0, arbeitet bei schnelleren 10 Mbps.
B. Internet-Telefonie über Hausfernsprechleitungsnetze
Die Verwendung eines Hausfernsprechleitungsnetzes für die Internet-Telefonie ist insbesondere vorteilhaft, da sie das Hinzufügen von zusätzlichen Telefonnummern und zugeordneten Telefonievorrichtungen zum Ort des Kunden ermöglicht, ohne die Installation von zusätzlichem Telefondraht zu erfordern. Dies ist anders als bei dem konventionellen Fernsprechdienst (Plain Old Telephone Service; POTS), bei dem für die Unterstützung jeder zusätzlichen Telefonnummer ein zusätzliches Drahtpaar in einem Haushalt installiert werden muss.
Wenn mehrere Telefonievorrichtungen mit einem Hausfernsprechleitungsnetz verbunden sind, werden mehrere Schnittstellen benötigt. Die Schnittstelle zwischen einer Telefonievorrichtung und einem Hausfernsprechleitungsnetz kann in einem Adapter oder in der Telefonievorrichtung selbst vorliegen. In jedem dieser Fälle wäre es vorteilhaft, den mehreren Schnittstellen Leistung von einer einzelnen externen Leistungsquelle zuzuführen. Auf diese Weise braucht die eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen des Leistungssignals nicht in der Schnittstelle selbst vorzuliegen, was eine kostengünstigere Herstellung der Schnittstelle erlaubt. Was also gewünscht wird, ist ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistung von einer einzelnen Leistungsquelle an eine oder mehrere Vorrichtungen, wie etwa Telefonadapter und/oder Telefone, über ein Hausfernsprechleitungsnetz.
Darüber hinaus ist anzunehmen, dass Kunden mit Internet-Telefonen, die auf einem Hausfernsprechleitungsnetz vorliegen, einen Lifeline-Dienst erwarten. Der Lifeline-Dienst beinhaltet, dass der Telefondienst auch bei fehlender Stromversorgung des Kundenortes wie etwa im Falle eines Stromausfalls erbracht wird. POTS-Kunden haben sich an den Lifeline-Dienst gewöhnt, da POTS-Telefone herkömmlicherweise von einem Signal versorgt wurden, das von einer Vermittlungsstelle (Central Office; CO) der Telefongesellschaft über die Telefonleitung übertragen wird. Daher wird ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistung für eine oder mehrere Telefonievorrichtungen an einem Hausfernsprechleitungsnetz von einer außerhalb des Kundenortes gelegenen Quelle gewünscht. Angesichts der Tatsache, dass viele Hausfernsprechleitungsnetze über eine Schnittstellenverbindung mittels eines Residential Gateway an Daten-über-Kabel-Systeme angeschlossen sind, wäre es von Nutzen, Leistung von einer externen Leistungsquelle wie etwa dem HFC (Hybrid Fiber Coaxial)-Netz zuzuführen, das einem Daten-über-Kabel-System zugeordnet ist.
Schließlich müssen Hausfernsprechleitungsnetze per Definition in der Lage sein, eine Vielfalt von Diensten zum Transportieren von sowohl Sprache als auch Daten zu unterstützen. Daher sollten das System und das Verfahren zum Bereitstellen von Leistung über ein Hausfernsprechleitungsnetz im Zusammenwirken mit anderen Diensten wie etwa POTS und HPNA, die über das Hausfernsprechleitungsnetz bereitgestellt werden, betreibbar sein.
"Ethernet übers heimische Telefonnetz" Elektronik, Franzis Verlag GmbH, München, DE, Bd. 48, Nr. 17, 24.08.1999, Seiten 20, 22, ISSN: 0013-5658 beschreibt u. a. den Standard der Home Phoneline Networking Alliance (Home PNA) für ein Hausnetz über ein bereits vorhandenes Telefonnetz in einem Haushalt. Ferner wird eine kompakte Chiplösung für Home PNA mittels AMD beschrieben, wobei der Chip eine PCI-Schnittstelle, einen Ethernet Media Access Controller, einen 10-Mbit/s Ethernet-Transceiver und einen Home PNA-Transceiver aufweist.
Die WO 99/36802 beschreibt ein Kommunikationssystem zwischen entfernten Orten, die durch einen gemeinsamen Drahtleiter verbunden sind, wobei AC-Leistung von einem Ort an einen oder mehrere entfernte Orten geliefert wird. An den entfernten Orten führen Induktionsspulenkomponenten einem Instrument Leistung zu. Die AC-Leistung wird mit Oberflächen-ausgewählten diskreten Frequenzen moduliert, um einen bestimmten ausgewählten entfernten Ort zu betreiben. An dem ausgewählten entfernten Ort wird die AC-Leistung gleichgerichtet, und ein Logikprozessor erfasst die diskreten Frequenzen für diesen Ort und betreibt das Instrument. Daten von dem Instrument werden durch eine Strommodulation übersetzt, die an dem einen Ort demoduliert wird.
Die WO 97/47082 beschreibt eine Schaltungsvorrichtung zum Leiten von Signalen durch wenigstens einen Verstärker, der in Kombination aufweist: eine Verstärkungsschaltungsanordnung mit mindestens einem Eingangsanschluss und mindestens einem Ausgangsanschluss; und einem internen Signalteiler, der zwischen einen von dem Eingangsanschluss der Verstärkungsschaltungsanordnung und der übrigen Verstärkungsschaltungsanordnung gekoppelt ist, wobei der interne Signalteiler mindestens einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss und einen externen Ausgang aufweist.
Gemäß der Erfindung wird ein System und ein Verfahren für die Leistungsversorgung über ein Hausfernsprechleitungsnetz gemäß der Definition in den nebengeordneten Ansprüchen 1 bzw. 20 beschrieben.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind durch die abhängigen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als sie es ermöglicht, dass Leistung von einer einzelnen Leistungsquelle über ein Hausfernsprechleitungsnetz an eine oder mehrere Vorrichtungen wie etwa Telefonadapter und/oder Telefone geliefert wird.
Die Erfindung ist auch insofern vorteilhaft, als sie es ermöglicht, dass eine oder mehrere Vorrichtungen auf einem Hausfernsprechleitungsnetz von einer außerhalb des Kundenortes befindlichen Quelle wie etwa einem HFC/Kabelnetz mit Leistung versorgt wird.
Die Erfindung ist ferner insofern vorteilhaft, als sie es ermöglicht, dass ein Lifeline-Telefoniedienst für eine oder mehrere Telefonievorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz zur Verfügung gestellt wird, so dass die Vorrichtungen in Abwesenheit einer AC-Leitungsleistung an den Ort des Kunden funktionieren.
Ein weiterer Nutzen der Erfindung ist, dass sie die Leistungsversorgung von einer oder mehreren Vorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz auf eine Weise ermöglicht, die im Zusammenwirken mit POTS und HPNA betreibbar ist.
Wieder ein anderer Nutzen der Erfindung ist, dass sie eine hocheffiziente Leistungsumwandlung beim Zuführen von Leistung von einer einzelnen Leistungsquelle an eine oder mehrere Vorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz zur Verfügung stellt.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und sind zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch das Ausführen der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und weiteren Vorteile der Erfindung werden durch das System und das Verfahren, die im Besonderen in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen dazu sowie in der beigefügten Zeichnung angegeben sind, gelöst bzw. verwirklicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG/FIGUREN
Die beigefügte Zeichnung, die in den vorliegenden Text eingegliedert ist und einen Teil der Beschreibung darstellt, veranschaulicht die vorliegende Erfindung und dient ferner zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundgedanken der Erfindung weiter zu erläutern und den Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet zu befähigen, die Erfindung durchzuführen und anzuwenden.
1 stellt ein beispielhaftes Daten-über-Kabel-System dar, mit dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeiten können.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Hausnetzsystem, in dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeiten können.
3 stellt ein Residential Gateway mit Leistungsquelle gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
4A stellt einen Hausfernsprechleitungsnetz-Telefonadapter gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
4B stellt ein Hausfernsprechleitungsnetz-Telefon gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt die Spektrumsnutzung eines Hausfernsprechleitungsnetzes durch einen Sprachdienst, einen Datendienst und eine Leistungsquelle gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für die Leistungsversorgung von Vorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung geben gleiche Bezugszeichen identische oder in ihrer Funktion ähnliche Elemente an. Darüber hinaus bezeichnet die ganz links befindliche Stelle(n) eines Bezugszeichens diejenige Zeichnung, in der das Bezugszeichen erstmalig vorkommt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
A. Übersicht über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Zuführen von Leistung von einer einzelnen Leistungsquelle an eine oder mehrere an ein Netzwerk angeschlossene Vorrichtungen, wie etwa Telefonadapter und/oder Telefone, über ein Hausfernsprechleitungsnetz gerichtet. Bei bestimmten Ausführungsformen wird die einzelne Leistungsquelle selbst durch ein Signal mit Leistung versorgt, das über ein HFC/Kabelnetz empfangen wird. Es ist jedoch anzumerken, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, und dass die einzelne Leistungsquelle durch andere Einrichtungen mit Leistung versorgt werden kann. Beispielsweise kann die einzelne Leistungsquelle von anderen externen Quellen wie etwa einer xDSL-Leitung oder von einer lokalen Quelle wie etwa einer Batterie (z. B. einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (Uninterruptible Power Supply; UPS)) oder von einer Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung mit Leistung versorgt werden.
B. Beispiel für eine Betriebsumgebung
1. Beispielhaftes Daten-Über-Kabel (Data-Over-Cable)-System
1 stellt ein beispielhaftes Daten-über-Kabel-System 100 dar, mit dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeiten können. Das beispielhafte Daten-über-Kabel-System 100 ermöglicht Sprachkommunikationen, Video- und Datendienste auf der Grundlage einer bidirektionalen Übertragung von Internetprotokoll (IP)-Verkehr zwischen der Kopfstelle eines Kabelsystems und Kundenorten über ein reines Koaxial- oder Hybrid-Faser/Koax(HFC)-Kabelnetz. Das beispielhafte Daten-über-Kabel-System 100 umfasst die folgenden funktionalen Komponenten: eine eingebettete MTA-Vorrichtung 102 mit einem Kabelmodem (CM) 106 und einem Multimedia-Terminal-Adapter (MTA) 104, einem HFC/Kabelnetz 108 und ein Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS) 110.
Das HFC/Kabelnetz 108 stellt den sehr schnellen, zuverlässigen und sicheren Transport von Daten zwischen dem CMTS 110 an der Kabelkopfstelle und der eingebetteten MTA-Vorrichtung 102 am Ort des Kunden (wie z. B. einem Haushalt) zur Verfügung. Bei bestimmten Ausführungsformen weist das HFC/Kabelnetz 108 ein Koaxialkabel, ein faseroptisches Kabel oder eine Kombination aus Koaxialkabel und faseroptischem Kabel auf, die über einen Faserknoten verbunden sind.
Das CMTS 110 ist ein Element an der Kabelkopfstelle, das die Stromaufwärts- und Stromabwärtsübertragung von Daten zwischen sich selbst und dem Kabelmodem 106 (in der eingebetteten MTA-Vorrichtung 102) sowie allen anderen Kabelmodems, an die es mithilfe des HFC/Kabelnetz 108 angeschlossen werden kann, steuert. Das CMTS 110 moduliert und terminiert RF-Signale zum und vom HFC/Kabelnetz 108, und überbrückt diese mit einem generischeren Typ des Datentransports für die Verbindung mit einem Netz-Backbon (nicht gezeigt).
Die eingebettete MTA-Vorrichtung 102 arbeitet als Schnittstelle oder Gateway zwischen einer oder mehreren Anwendervorrichtungen am Ort des Kunden und dem HFC/Kabelnetz 108 und ermöglicht das Senden und Empfangen von Daten durch die Anwendervorrichtungen über das HFC/Kabelnetz 108. Solche Anwendervorrichtungen können einen Personalcomputer, eine Telefonievorrichtung oder jegliche andere Anwendervorrichtung umfassen, die in der Lage ist, Daten über ein paketvermitteltes Netz zu senden und/oder zu empfangen. Bei dem beispielhaften Daten-über-Kabel-System 100 ist für eine bessere Übersichtlichkeit nur eine eingebettete MTA-Vorrichtung 102 gezeigt. Im Allgemeinen kann eine beliebige Anzahl von eingebetteten MTA-Vorrichtungen in dem beispielhaften Daten-über-Kabel-System 100 mit umfasst sein.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die eingebettete MTA-Vorrichtung 102 sowohl ein Kabelmodem 106 als auch ein MTA 104.
Das Kabelmodem 106 ist eine Client-Vorrichtung, welche das Bereitstellen von IP-basierten Datendiensten über das HFC/Kabelnetz 108 an den Ort des Kunden in Übereinstimmung mit der von CableLabs veröffentlichen DOCSIS-Spezifikation erleichtert.
Der MTA 104 ist eine Client-Vorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Telefon-Handapparate mit dem HFC/Kabelnetz 106 zu verbinden, um das Bereitstellen von VoIP an Teilnehmerhaushalte zu ermöglichen. Der MTA 104 befindet sich am Ort des Kunden und ist mit anderen Kabelnetzelementen über das Kabelmodem 106 und das HFC/Kabelnetz 108 verbunden. Der MTA 104 enthält eine teilnehmerseitige Schnittstelle zur Telefoniegerätschaft des Kunden und eine netzseitige Signalgabeschnittstelle zum Aufrufen von Steuerelementen über das HFC/Kabelnetz 108. Der MTA 104 stellt Codecs und alle Signalgebungs- und Verkapselungsfunktionen zur Verfügung, die für den Medientransport und die Anrufsignalgebung benötigt werden.
Entwurfs-Spezifikationen für den MTA 104 sind durch die von PacketCable^TM veröffentlichte Spezifikation PacketCable 1.0 definiert. Siehe hierzu PacketCable^TM Embedded MTA Primary Line Support Spezification PKT-SP-EMTA-PRIMARY-I01-001128, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Gegenwärtig definiert PacketCable 1.0 eine Unterstützung für eine eingebettete MTA-Vorrichtung wie etwa die eingebettete MTA-Vorrichtung 102, bei der es sich um eine einzelne Hardware-Vorrichtung handelt, die ein Kabelmodem und einen MTA beinhaltet. Wenn eine eingebettete MTA-Vorrichtung verwendet wird, stellt das Kabelmodem somit die kritische Verbindung zwischen dem MTA und dem HFC/Kabelnetz zur Verfügung.
Bei dem beispielhaften Daten-über-Kabel-System 100 wird Leistung für die eingebettete MTA-Vorrichtung 102 durch den Serviceprovider von der Kabelkopfstelle über das HFC/Kabelnetz 108 zur Verfügung gestellt.
2. Beispielhaftes Hausnetzsystem
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Hausnetzsystem 200, in dem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeiten können. Das beispielhafte Hausnetzsystem 200 umfasst ein Hausfernsprechleitungsnetz 202 und mehrere an das Netz angeschlossene Vorrichtungen einschließlich eines Residential Gateway 204, eines POTS-Telefons 206, eines ersten HPNA-Adapters 208, einer ersten Telefonievorrichtung 210, eines zweiten HPNA-Adapters 212, einer zweiten Telefonievorrichtung 214 und eines HPNA-Telefons 216. Es sollte verständlich sein, dass andere Gerätschaft des Kundenortes an das Hausfernsprechleitungsnetz 202 angeschlossen sein kann. Solche Gerätschaft kann einen oder mehrere PCs, PC-Peripheriegeräte, PC-gesteuerte Geräte, Audio- und Videogeräte und/oder andere elektronische Vorrichtungen umfassen.
In dem beispielhaften Hausnetzsystem 200 stellt das Hausfernsprechleitungsnetz 202 die physische Verbindung zwischen dem Residential Gateway 204 und den anderen netzgebundenen Vorrichtungen, die in 2 gezeigt sind, zur Verfügung. Bei bestimmten Ausführungsformen weist das Hausfernsprechleitungsnetz 202 ein verdrilltes Kupferdrahtpaar auf, das herkömmlicherweise verwendet wird, um einen Haustelefondienst zur Verfügung zu stellen. In dem beispielhaften Hausnetzsystem 200 unterstützt das Hausfernsprechleitungsnetz 202 mindestens zwei allgemein bekannte Protokolle zum Bereitstellen von hausinternen Diensten. Das erste Protokoll stellt POTS gemäß der Beschreibung in Bellcore^® (jetzt: Telcordia^TM) Technical Reference TR-NWT000057 "Functional Criteria for Digital Loop Carrier Systems" zur Verfügung. Das zweite Protokoll ist HPNA gemäß der Beschreibung in der Version 2.0 Spezifikation.
Das POTS-Telefon 206 stellt ein traditionelles POTS-Telefon dar, das mit dem Residential Gateway 204 für den Telefondienst verbunden ist. Gemäß dem beispielhaften Hausnetzsystem 200 ist die bereits vorhandene Hausverdrahtung von der Vermittlungsstelle der Telefongesellschaft, die normale POTS- und xDSL-Dienste zur Verfügung stellt, abgekoppelt. Stattdessen wird der POTS-Dienst am Ort des Kunden von Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen (Subscriber Line Interface Circuits; SLICs) im Residential Gateway 204 zur Verfügung gestellt.
Bei bestimmten Ausführungsformen können zusätzliche POTS-Telefone (nicht gezeigt) auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 überbrückt werden. Bei einer solchen Konfiguration verhalten sich die überbrückten Telefone wie ein überbrücktes Telefon auf einer traditionellen POTS-Leitung. Mit anderen Worten werden alle überbrückten Telefone der gleichen Telefonnummer zugewiesen, und das Klingel/Wähltonverhalten ist gemäß der Beschreibung in TR-NWT-000057.
Zwei zusätzliche Telefonievorrichtungen, eine erste Telefonievorrichtung 210 und eine zweite Telefonievorrichtung 214, sind mit dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 über den ersten HPNA-Adapter 208 bzw. den zweiten HPNA-Adapter 212 verbunden. In dem beispielhaften Hausnetzsystem 200 weisen die erste Telefonievorrichtung 210 und die zweite Telefonievorrichtung 214 standardmäßige POTS-Vorrichtungen auf, die verwendet werden könnten, um einen Dienst auf einer traditionellen POTS-Verbindung zu empfangen. Beispielsweise kann die erste Telefonievorrichtung 210 ein standardmäßiges POTS-Telefon sein, und die zweite Telefonievorrichtung 214 kann eine Faxmaschine sein. Die HPNA-Adapter 208 und 212 ermöglichen es, dass diese Telefonievorrichtungen über das Hausfernsprechleitungsnetz 202 mit einer HPNA Schnittstelle innerhalb des Residential Gateway 204 unter Verwendung von HPNA-Protokollen kommunizieren. Bei diesem Beispiel stellen die HPNA-Adapter 208 und 212 zwei zusätzliche Telefonnummern zur Verfügung, die von der vorstehend beschriebenen Telefonnummer, die dem POTS-Telefon 206 zugewiesen ist, verschieden sind.
Das in 2 gezeigte HPNA-Telefon 216 ist ein Telefon, das die Funktion eines HPNA-Adapters und eines Telefons erfüllt. Insofern sind das Aussehen und der Be trieb des HPNA-Telefons 216 wie bei jedem traditionellen Telefon, aber es verwendet zum Durchführen der Sprachtransport- und Signalgabefunktion eine HPNA-Schnittstelle anstelle einer POTS-Schnittstelle. Bei diesem Beispiel stellt das HPNA-Telefon 216 eine andere zusätzliche Telefonnummer zur Verfügung, die von der vorstehend beschriebenen Telefonnummer, die dem POTS-Telefon 206 zugewiesen ist, verschieden ist.
Das Residential Gateway 204 fungiert als die Schnittstelle zwischen dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 und einem HFC/Kabelnetz (nicht gezeigt). Das Residential Gateway 204 stellt ein Mittel zum Konvertieren der physischen Medien und Protokolle, die für ein externes IP-Netz verwendet werden, in die physischen Medien und Protokolle, die auf dem hauseigenen Drahtpaar verwendet werden, zur Verfügung. Bei der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird ein DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification)-Netz verwendet, um IP-Dienste über das HFC/Kabelnetz an den Ort des Kunden zur Verfügung zu stellen.
Das Residential Gateway 204 umfasst eine eingebettete MTA-Vorrichtung 218, einen HPNA-Transceiver 220, eine POTS-Schnittstelle 222 und eine Leistungsquelle 224.
Die eingebettete MTA-Vorrichtung 218 ist analog zu der eingebetteten MTA-Vorrichtung 102, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Daher umfasst die eingebettete MTA-Vorrichtung 218 einen MTA, der eine Schnittstelle zu Telefonievorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 zur Verfügung stellt, um VoIP-Dienste zur Verfügung zu stellen. Die eingebettete MTA-Vorrichtung 218 umfasst ferner ein Kabelmodem, das eine Schnittstelle zu dem externen HFC/Kabelnetz zum Liefern eines IP-Datenstroms zur Verfügung stellt.
Der HPNA-Transceiver 220 in dem Residential Gateway 202 weist ein Front-End zum Umwandeln von analogen HPNA-Signalen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 in ein digitales Format für die Verarbeitung durch eine HPNA-Schnittstelle in der eingebetteten MTA-Vorrichtung 218, und umgekehrt zum Umwandeln von digitalen Signalen von einer HPNA-Schnittstelle in der eingebetteten MTA-Vorrichtung 218 in analoge HPNA-Signale für die Übertragung an Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 auf.
Die POTS-Schnittstelle 220 stellt eine Schnittstelle zwischen dem POTS-Telefon 206 und der eingebetteten MTA-Vorrichtung 218 zur Verfügung, so dass ein Telefondienst über das IP-Netz zur Verfügung gestellt werden kann. Daher enthält die POTS-Schnittstelle 222 die Hochspannungsschaltungen und Verarbeitungselemente, die erforderlich sind, um paketisierte Sprache, die über IP-Streams geliefert wird, in die kontinuierlichen analogen Spannungen umzuwandeln, die für einen herkömmlichen POTS-Dienst benötigt werden.
Die Leistungsquelle 224 versorgt eine oder mehrere Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 wie etwa den ersten HPNA-Adapter 208, den zweiten HPNA-Adapter 212 und/oder das HPNA-Telefon 216 mit Leistung. Wie auch die eingebettete MTA-Vorrichtung 218 wird die Leistungsquelle 224 selbst von einer ursprünglichen gleichgerichteten AC-Quellenspannung aus dem externen HFC/Kabelnetz mit Leistung versorgt. Die Weise, auf welche die Leistungsquelle 224 Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz mit Leistung versorgt, wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
C. Leistungsversorgung von Vorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
3 veranschaulicht in mehr Detail das Residential Gateway 204 von 2 sowie dessen funktionale Unterkomponenten. Wie im Hinblick auf 2 erörtert wurde, umfasst das Residential Gateway 204 von 3 eine eingebettete MTA-Vorrichtung 218, einen HPNA-Transceiver 220, eine POTS-Schnittstelle 222 und eine Leistungsquelle 224.
Die eingebettete MTA-Vorrichtung 218 und der HPNA-Transceiver 220 wurden vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Gemäß der vorstehenden Erörterung stellt die POTS-Schnittstelle 222 eine Schnittstelle zwischen einem oder mehreren POTS-Telefonen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 und der eingebetteten MTA-Vorrichtung 218 zur Verfügung, so dass ein Telefondienst über das IP-Netz bereit gestellt werden kann. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die POTS-Schnittstelle 222 eine Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung (SLIC) 306 und ein Tiefpassfilter 308. Die SLIC 306 weist eine herkömm liche integrierte Schaltung für die Durchführung einiger oder aller POTS-Schnittstellenfunktionen auf, die typischerweise bei der Bereitstellung eines standardmäßigen POTS-Dienstes verwendet werden. Das Tiefpassfilter 308 ist eine Schaltung, die auf der Telefonleitung Signale herausfiltert, die ansonsten die vergleichsweise niederfrequenten POTS-Signale stören könnten. Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen alle POTS-Verbindungen zur Telefonleitung ein Tiefpassfilter, um das von der Leistungsquelle 224 erzeugte starke Leistungsversorgungssignal zu dämpfen, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Leistungsquelle 224 erzeugt ein Leistungssignal zum Bereitstellen von Leistung für eine oder mehrere Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz. Beispielsweise kann die Leistungsquelle 202 dazu verwendet werden, Leistung für den ersten HPNA-Adapter 208, den zweiten HPNA-Adapter 212 und/oder das in 2 abgebildete HPNA-Telefon 216 zur Verfügung zu stellen. Die Leistungsquelle 224 selbst wird von der ursprünglichen gleichgerichteten AC-Quellenspannung aus dem externen HFC/Kabelnetz mit Leistung versorgt, die für die Leistungsversorgung der eingebetteten MTA-Vorrichtung 218 verwendet wird. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die Leistungsquelle 224 einen AC-Signalgenerator 302 und ein Bandpassfilter 304. Bei alternativen Ausführungsformen wird die Leistungsquelle 224 von einer anderen externen Quelle wie etwa einer xDSL-Leitung mit Leistung versorgt, oder wird von einer lokalen Quelle wie etwa einer Batterie oder Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung mit Leistung versorgt.
Der AC-Signalgenerator 302 erzeugt ein AC-Leistungssignal auf einem hohen Pegel zum Bereitstellen von Leistung für Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden ein AC-Signal anstatt eines DC-Signals, um eine Störung mit dem POTS-Dienst auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 zu vermeiden. Der herkömmliche POTS-Dienst beinhaltet das Bereitstellen von DC-Leistung für Telefone. Die typische DC-Versorgung für abgehobene Haushaltstelefone beträgt in etwa 25 mA. Falls der POTS-Dienst von der Vermittlungsstelle (CO) der Telefongesellschaft zur Verfügung gestellt wird, begrenzt eine Linecard-Schaltungsanordnung an der Vermittlungsstelle den Betrag von Speisestrom zum Telefon. Bei dem Hausnetzsystem 200 kann die POTS-Schnittstelle 222 im Residential Gateway 204 jedoch nicht zwischen der DC-Stromzuführung für ein abgehobenes Telefon von dem DC-Strom unterscheiden, der von einem HPNA-Adapter (z. B. HPNA-Adapter 208) abgenommen wird. Daher kann der Strom unter Fehlerbedingungen, die zu einer hohen Leistungsabnahme und Dissipation führen, durch eine Schaltungsanordnung im Residential Gateway 204 nicht ordnungsgemäß begrenzt werden. Durch die Verwendung einer Lösung mit AC-Leistungsversorgung vermeiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dieses Problem.
Falls ein AC-Signal verwendet wird, sind mehrere Thematiken von Relevanz. Wegen einer potenziellen Störung mit dem POTS-Sprachband und dem HPNA-Band auf der gemeinsam genutzten Telefonleitung sind sowohl die spektrale Zentrierung des AC-Grundsignals als auch seine harmonischen Schwingungen von vordringlicher Bedeutung.
Insbesondere darf das Leistungssignal das POTS-Sprachband (< 4 kHz) oder Gebührenzählbänder (12 kHz/16 kHz) für internationale Anwendungen wie auch das HPNA-Band (4 MHz < f < 10 MHz) nicht stören. Um sicher zu stellen, dass das vom AC-Signalgenerator 302 erzeugte AC-Signal diese Bänder nicht stört, verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen AC-Signalgenerator 302, der ein irgendwo über 20 kHz und unter ca. 200 kHz zentriertes AC-Signal erzeugt. Eine Anordnung des AC-Leistungsspektrums auf einer sehr hohen Frequenz oberhalb des HPNA-Bandes ist weniger wünschenswert, da dies die Leistungszuführungskapazität des Übertragungssystems verringert. Der Grund dafür ist, dass Verluste im Kabel und Abstrahlungen (Radiofrequenz-Interferenz) direkt proportional zur Frequenz sind.
Es ist auch von entscheidender Wichtigkeit, dass keine Subharmonischen der Quellfrequenz vorhanden sind, welche das POTS-Sprachband oder das HPNA-Band stören würden. Bei AC-Signalen, die nicht-sinusförmig sind, können auf der Leitung harmonische Schwingungen auftreten, die Sprach- oder Datenkommunikationen unterbrechen können. Insofern ist also ein spektral sauberes Signal mit geringen harmonischen Schwingungen wünschenswert. Um dies zu erzielen, wird das vom AC-Signalgenerator 302 erzeugte AC-Signal vom Bandpass 304 empfangen, das unerwünschtes Rauschen und unerwünschte harmonische Schwingungen herausfiltert, bevor das Signal auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 platziert wird.
Um weiter sicher zu stellen, dass die Leistungsquelle 224 ein spektral reines Signal erzeugt, verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen AC-Signalgenerator 302, der eine Resonanzform-Leistungsversorgung aufweist. Eine Resonanzform-Leistungsversorgung erzeugt auf höchst effiziente Weise ein sinusförmi ges, spektral reines Signal. Eine effiziente Leistungswandlung ist dann von besonderer Wichtigkeit, wenn Leistung, die über das Hausfernsprechleitungsnetz an eine Vorrichtung geliefert wird, vom HFC/Kabelnetz stammt und daher begrenzt ist. Beispielsweise wird angenommen, dass bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die für die Leistungsquelle 224 verfügbare Leistung weniger als 7 W betragen kann, wenn eine HFC/Kabelnetz-Leistungsversorgung verwendet wird.
Eine Resonanzform-Leistungsversorgung besitzt einen ähnlichen Entwurf wie ein Klasse D-Verstärker. Anders als ein Klasse D-Verstärker kann die Resonanzformversorgung jedoch eine AC-Wellenform unmittelbar durch Erregen einer Resonanttankschaltung erzeugen, die mit der gewünschten Grundfrequenz schwingt. Da diese Topologie das AC-Signal unmittelbar erzeugt, ist der Anteil von harmonischen Schwingungen verringert, wodurch eine sauberere Wellenform zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise sollten die harmonischen Schwingungen von der Leistungsquelle 224 in eine widerstandsbehaftete Last auf dem Hausfernsprechleitungsnetz gut unter den annehmbaren Schmalband-Immunitätsgrenzen liegen, die für einen HPNA 2.0 Empfänger vorgegeben sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der AC-Signalgenerator 302 einen Oszillator/Taktgeber und einen linearen Verstärker aufweisen. Eine Konfiguration dieses Typs ist ein anderer, sehr sauberer Weg zum Erzeugen eines AC-Leistungssignals. Bei einer solchen Ausführungsform wird ein Oszillator oder ein Taktgeber verwendet, um ein saubere Sinuswelle mit der gewünschten Frequenz zu erzeugen. Diese Sinuswelle wird daraufhin verstärkt und durch das Bandpassfilter in die Telefonleitung eingespeist. Obgleich diese Vorgehensweise die Erzeugung eines im Hinblick auf harmonische Schwingungen reinen Signals ermöglicht, macht ihr relativ geringer Wirkungsgrad von ca. 50% sie nicht annehmbar für Anwendungen, bei denen die Leistung begrenzt ist, d. h. bei denen Leistung aus dem HFC/Kabelnetz empfangen wird.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der AC-Signalgenerator 302 einen Klasse D-Verstärker aufweisen. Ein Klasse D-Verstärker ist eine Schaltstrom-Topologie, bei der die AC-Wellenform durch Modulieren des Tastverhältnisses der Schaltwellenform und anschließendes Herausfiltern der hohen Frequenzen erzeugt wird. Ein Verstärker vom Klasse D-Typ ist hocheffizient. Die Komplexität dieses Entwurfs kann jedoch seine Nützlichkeit infolge einer potentiellen Zunahme der Kosten des Entwurfs einschränken. Ausserdem kann ein Klasse D-Verstärker insofern als nicht wünschenswert angenommen werden, als er eine Schaltfrequenz verwendet, die ein Mehrfaches der Ausgangsfrequenz sein muss, was bedeutet, dass ihre harmonischen Schwingungen niedrigerer Ordnung das HPNA-Band stören können.
5 zeigt ein Diagramm 500, das die Nutzung des verfügbaren Spektrums einer Telefonleitung durch POTS, HPNA und eine Leistungsquelle gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in dem Diagramm 500 zu sehen ist, dominiert der POTS-Dienst, dargestellt durch die Linie 502, die niedrigeren Frequenzen, während der HPNA-Dienst, dargestellt durch die Linie 512, die höheren Frequenzen dominiert. Somit stören gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das gewünschte Leistungssignal und seine harmonischen Schwingungen keines dieser Bänder. Hierbei ist das AC-Leistungssignal, dargestellt als die Linie 504, bei ca. 150 kHz zentriert. Zusätzlich sind auch die harmonischen Schwingungen des AC-Leistungssignals als Linien 506, 508 und 510 dargestellt. Wie in dem Diagramm 500 gezeigt ist, nähern sich diese harmonischen Signale an das HPNA-Band an, stören aber bei geeigneter Dämpfung das HPNA-Band nicht. Eine geignete Dämpfung kann ein zusätzliches Filtern zum Abkämmen von harmonischen Schwingungen höherer Frequenzen beinhalten, welche HPNA stören können.
Zusätzlich zur Sicherstellung der spektralen Kompatibilität mit POTS und HPNA ist eine weitere primäre Entwurfsbeschränkung die Notwendigkeit einer hohen Effizienz wegen der begrenzten Leistung, die von dem HFC/Kabelnetz verfügbar ist. Da aufgrund einer eingeschränkten Netzwerkleistung ein hocheffizientes System erforderlich ist, ist es wünschenswert, den Leistungsverlust in der Verdrahtung zu minimieren. Da der Verlust als I²R definiert werden kann, wird der maximale Wirkungsgrad hinsichtlich der Übertragung von Leistung durch ein Maximieren der Spannung und ein Minimieren des Stroms erzielt. UL 1950 beschränkt aber ungefährliche Sicherheitsspannungspegel für SELV (Safety Extra Low Voltage)-Schaltungen auf weniger als 42,4 V Spitze (30 Vrms für eine Sinuswelle). Daher verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Quellenspannungspegel von weniger als 30 Vrms, um die Spannung zu maximieren und gleichzeitig die Grenzen von UL 1950 einzuhalten. Bei bestimmten Ausführungsformen wird eine Quellenspannung von 28 Vrms verwendet, um eine Fehlertoleranz zuzulassen.
4A stellt einen HPNA-Adapter 400 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Der HPNA-Adapter 400 ist analog zu entweder dem ersten HPNA-Adapter 208 oder dem zweiten HPNA-Adapter 212, die vorausgehend im Hinblick auf 2 beschrieben wurden. Der HPNA-Adapter 400 ist ein Medienadapter, der Sprachkommunikationen von POTS zu HPNA und umgekehrt von HPNA zu POTS konvertiert, so dass standardmäßige POTS-Telefonievorrichtungen mit dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 für eine VoIP-Kommunikation verbunden werden können.
Wie in 4A gezeigt ist, umfasst der HPNA-Adapter 400 ein Bandpassfilter 402, einen AC/DC-Wandler 404, eine POTS-Schnittstelle 406, eine HPNA-Logik 408 und einen HPNA-Transceiver 410.
Eine Telefonkommunikation über den HPNA-Adapter 400 wird wie folgt durchgeführt. Sprachsignale werden von einer POTS-Telefonievorrichtung durch die POTS-Schnittstelle 406 empfangen. Diese Signale werden an die HPNA-Logik 408 geleitet, die sie in digitale Signale umwandelt, die in Übereinstimmung mit dem HPNA-Protokoll sind. Die digitalen Signale werden dann an den HPNA-Transceiver 410 geleitet, der sie in analoge HPNA-Signale für die Übertragung über das Hausfernsprechleitungsnetz 202 an das Residential Gateway 204 umwandelt. Am Residential Gateway 204 werden die HPNA-Signale in Pakete für die Übertragung über das IP-Netz an die Kabelkopfstelle umgewandelt.
Umgekehrt werden von der Kabelkopfstelle empfangene Sprachpakete am Residential Gateway 204 in HPNA-Signale umgewandelt und über das Hausfernsprechleitungsnetz 202 an den HPNA-Adapter 400 geleitet. Die analogen HPNA-Signale werden vom HPNA-Transceiver 410 empfangen, der sie in digitale HPNA-Signale für eine Verarbeitung durch die HPNA-Logik 408 umwandelt. Die HPNA-Logik 408 wandelt die digitalen HPNA-Signale in Sprachsignale um, die in Übereinstimmung mit POTS sind, und leitet sie an die POTS-Schnittstelle 406, wo sie an die POTS-Telefonvorrichtung weiter geleitet werden, die an den HPNA-Adapter 400 angeschlossen ist.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der HPNA-Adapter 400 durch das AC-Leistungssignal, das gemäß der voraus gegangenen Erörterung von der Leistungsquelle 224 im Residential Gateway 204 erzeugt wird, mit Leistung versorgt.
Das AC-Leistungssignal wird vom HPNA-Adapter 400 über das Hausfernsprechleitungsnetz 202 empfangen. Der AC/DC-Wandler 404 wandelt das AC-Signal in DC-Leistung um, die für die Leistungsversorgung des HPNA-Adapters 400 verwendet wird.
Bei dem AC/DC-Wandler 404 kann es sich um jede herkömmliche Schaltung zum Umwandeln eines AC-Signals in ein DC-Signal handeln. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der AC/DC-Wandler 404 einen Dioden-Ganzwellenüberbrückungs- und -filterkondensator auf, der inhärent nicht-linear ist und somit eine harmonische Verzerrung auf der Telefonleitung einbringt, die HPNA-Signale selbst bei einer Leistungsversorgung durch eine reine Sinuswellenquelle stören kann. Daher arbeitet das Bandpassfilter 402 so, dass es die Einbringung unerwünschter harmonischer Schwingungen, die vom AC/DC-Wandler erzeugt werden, auf das Hausfernsprechleitungsnetz 202 vermeidet.
Insbesondere erfüllt das Bandpassfilter 402 mindestens zwei Funktionen. Erstens erzwingt es, dass der Leistungsfaktor der AC/DC-Wandlerbelastung im Wesentlichen gleich 1 ist, wodurch das hindurchgehende AC-Leistungssignal auf nur die Grundfrequenz beschränkt wird und Lastspannung und -strom phasengleich sind, was 1 Watt pro Volt-Amp ergibt. Als Ergebnis werden die Nichtlinearitäten der Gleichrichtung des Sinuswellensignals durch den AC/DC-Wandler nicht an die Telefonleitung weiter geleitet. Zweitens darf die Leistungsschaltung, die das Bandpassfilter 402 und den AC/DC-Wandler 404 aufweist, die Leitung nicht in den POTS- und HPNA-Bändern belasten und muss mit den vorhandenen Impedanzmasken, die durch diese Standards definiert sind, koexistieren. Daher weisen das Bandpassfilter 402 und der AC/DC-Wandler 404 eine hohe Lastimpedanz in beiden Bändern auf.
4B veranschaulicht ein HPNA-Telefon 412 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das HPNA-Telefon 412 ist analog zu dem HPNA-Telefon 216, das vorstehend im Hinblick auf 2 beschrieben wurde. Das HPNA-Telefon 412 ist dem HPNA-Adapter 400 ähnlich, mit der Ausnahme, dass keine POTS-Schnittstelle für die Kommunikation erforderlich ist. Stattdessen erfüllt die HPNA-Logik 414 die nötigen Sprachtransport- und Signalgebungsfunktionen, die für die Internet-Telefonie erforderlich sind. Ausserdem beinhaltet das HPNA-Telefon 412 eine Anwenderschnittstelle 416, die einen Telefonhandapparat, ein Headset oder Mikrofon/Lautsprecher zum Senden und Empfangen von Sprachsignalen zu und von einem lokalen Anwender aufweisen kann, die eine Schnittstellenverbindung mit der HPNA-Logik besitzen. Wie in 4B gezeigt ist, ist die Leistungsversorgungslogik für das HPNA-Telefon 412 im Wesentlichen die gleiche wie die für den HPNA-Adapter 400 verwendete. Diese Logik weist ein Bandpassfilter 402 und einen AC/DC-Wandler 404 auf, die auf die gleiche allgemeine Weise arbeiten, die im Hinblick auf den HPNA-Adapter 400 beschrieben wurde.
6 stellt ein Ablaufdiagramm 600 eines Verfahrens für die Leistungsversorgung von Vorrichtungen über ein Hausfernsprechleitungsnetz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die von dem Ablaufdiagramm 600 gegebene Beschreibung beschränkt. Stattdessen dürfte für einen Fachmann aus den vorliegend gegebenen Lehren ersichtlich sein, dass auch andere Funktionsabläufe innerhalb des Schutzumfangs und Grundgedankens der vorliegenden Erfindung liegen. Das Ablaufdiagramm 600 wird unter fortgesetzter Bezugnahme auf das Residential Gateway 204 von 3, den HPNA-Adapter 400 von 4A und das HPNA-Telefon 412 von 4B beschrieben.
In Schritt 602 wird ein Leistungssignal aus dem HFC/Kabelnetz von dem Residential Gateway 204 empfangen.
In Schritt 604 wird das Leistungssignal aus dem HFC/Kabelnetz von dem AC-Signalgenerator 302 im Residential Gateway 204 empfangen und zum Erzeugen eines AC-Signals verwendet. Bei bestimmten Ausführungsformen hat das AC-Signal eine Grundfrequenz, die spektral zwischen 20 kHz und 200 kHz zentriert ist.
In Schritt 606 wird das von dem AC-Signalgenerator 302 empfangene AC-Signal von dem Bandpassfilter 304 empfangen, welches das AC-Signal filtert, um unerwünschte harmonische Schwingungen zu entfernen. Beispielsweise filtert das Bandpassfilter 304 das AC-Signal, um unerwünschte harmonische Schwingungen zu entfernen, die HPNA-Signale auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202 stören könnten.
In Schritt 608 wird das gefilterte AC-Signal vom Bandpassfilter 304 für eine Übertragung an andere Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz an das Hausfernsprechleitungsnetz 202 geliefert.
In Schritt 610 empfängt eine Vorrichtung auf dem Hausfernsprechleitungsnetz 202, wie etwa der HPNA-Adapter 400 oder das HPNA-Telefon 412, das gefilterte AC-Signal aus dem Netz.
In Schritt 612 leitet das Bandpassfilter 402 im HPNA-Adapter 400 oder im HPNA-Telefon 412 das gefilterte AC-Signal an den AC/DC-Wandler 404. Das Bandpassfilter 402 arbeitet auch, um die Einbringung unerwünschter harmonischer Schwingungen, die von einer nicht-linearen Quelle wie etwa dem AC/DC-Wandler 404 erzeugt werden, auf das Hausfernsprechleitungsnetz 202 zu verhindern. Beispielsweise verhindert das Bandpassfilter 402 die Einbringung unerwünschter harmonischer Schwingungen, die vom AC/DC-Wandler erzeugt werden, welche HPNA-Signale stören könnten, auf das Hausfernsprechleitungsnetz 202.
In Schritt 614 empfängt der AC/DC-Wandler 404 im HPNA-Adapter 400 oder HPNA-Telefon 412 das gefilterte AC-Signal vom Bandpassfilter 402 und wandelt es in ein DC-Signal für die Leistungsversorgung des HPNA-Adapters 400 oder des HPNA-Telefons 412 um.
D. Zusammenfassung
Obgleich im Vorstehenden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte es verständlich sein, dass diese nur beispielhaft und nicht einschränkend präsentiert wurden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf einem Hausfernsprechleitungsnetz implementiert werden, das ein anderes Protokoll als HPNA zum Modulieren von Datenverkehr verwendet. Ausserdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Bereitstellen von Leistung nur für Telefonievorrichtungen wie etwa Adapter und Telefone beschränkt, sondern kann verwendet werden, um einen beliebigen Typ einer elektronischen Vorrichtung, die auf einem Hausfernsprechleitungsnetz vorhanden sein kann, mit Leistung zu versorgen. Ferner braucht die Erfindung nicht von dem HFC/Kabelnetz mit Leistung versorgt zu werden, sondern kann stattdessen von anderen externen Quellen wie etwa einer xDSL-Leitung oder lokalen Quellen wie etwa einer Batterie oder einem Adapter, der mit der Haushalts-Wechselstromversorgung arbeitet, mit Leistung versorgt werden.
Daher dürfte es für den Fachmann verständlich sein, dass an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen von Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen. Die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung sind daher nicht durch einzelne der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken, sondern nur gemäß den nachfolgenden Ansprüchen zu definieren.

Claims

System zum Zuführen von Leistung über ein Hausfernsprechleitungsnetz, HPNA (202), welches aufweist: eine Leistungsquelle (224), die mit dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) gekoppelt ist, wobei die Leistungsquelle (224) aufweist: einen AC-Signalgenerator (302); und ein Bandpassfilter (304); wobei der AC-Signalgenerator (302) dazu ausgelegt ist, ein AC-Signal mit einer spektral zwischen 20 kHz und 200 kHz zentrierten Grundfrequenz zu erzeugen, und wobei das Bandpassfilter (304) dazu ausgelegt ist, unerwünschte harmonische Schwingungen aus dem AC-Signal zu entfernen, um ein gefiltertes AC-Signal für die Übertragung auf dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) für die Leistungsversorgung von einer oder mehreren Vorrichtungen auf dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle (224) mit einem HFC/Kabelnetz gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) durch ein von dem HFC/Kabelnetz empfangenes Signal mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle (224) mit einer Batterie gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) von der Batterie mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle (224) mit einer Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) durch die Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 1, wobei der AC-Signalgenerator (302) eine Resonanzform-Leistungsversorgung aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der AC-Signalgenerator 302 aufweist: einen Oszillator; und einen linearen Verstärker; wobei der Oszillator ein sinusförmiges AC-Signal erzeugt, und wobei der lineare Verstärker das sinusförmige AC-Signal verstärkt, um das AC-Signal zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei der AC-Signalgenerator (302) einen Klasse D-Verstärker aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei das AC-Signal sinusförmig ist.
System nach Anspruch 1, wobei das AC-Signal eine Spannung von weniger als 30 Vrms aufweist.
System nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: eine mit dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) gekoppelte Telefonievorrichtung (412), wobei die Telefonievorrichtung (412) aufweist: ein zweites Bandpassfilter (402); und einen AC/DC-Wandler (404); wobei das weitere Bandpassfilter (402) dazu ausgelegt ist, das gefilterte AC-Signal von dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) zu empfangen und es an den AC/DC-Wandler (404) weiter zu leiten, wobei der AC/DC-Wandler (404) dazu ausgelegt ist, das gefilterte AC-Signal in ein DC-Signal für die Leistungsversorgung der Telefonievorrichtung (412) umzuwandeln, und wobei das weitere Bandpassfilter (402) dazu ausgelegt ist, die Einbringung unerwünschter harmonischer Schwingungen auf das Hausfernsprechleitungsnetz (202) vom AC/DC-Wandler (404) zu verhindern.
System nach Anspruch 10, wobei die Telefonievorrichtung (412) ein Telefonadapter ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Telefonievorrichtung (412) ein VoIP-Telefon ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Leistungsquelle (224) mit einem HFC/Kabelnetz gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) durch ein von dem HFC/Kabelnetz empfangenes Signal mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 10, wobei die Leistungsquelle (224) mit einer Batterie gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) von der Batterie mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 10, wobei die Leistungsquelle (224) mit einer Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung gekoppelt ist, und wobei die Leistungsquelle (224) von der Haushaltsgeräte-Wechselstromversorgung mit Leistung versorgt wird.
System nach Anspruch 10, wobei der AC-Signalgenerator (302) eine Resonanzform-Leistungsversorgung aufweist.
System nach Anspruch 10, wobei das AC-Signal sinusfömig ist.
System nach Anspruch 10, wobei das AC-Signal eine Spannung von weniger als 30 Vrms aufweist.
System nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: eine Mehrzahl von elektronischen Vorrichtungen (208, 212, 216), die mit dem Hausfernsprechleitungsnetz (202) gekoppelt sind, wobei jede der Mehrzahl von elektronischen Vorrichtungen (208, 212, 216) aufweist: ein weiteres Bandpassfilter (402); und einen AC/DC-Wandler (404); wobei jedes der weiteren Bandpassfilter (402) dazu ausgelegt ist, das gefilterte AC-Signal vom Hausfernsprechleitungsnetz (202) zu empfangen und das gefilterte AC-Signal an einen entsprechenden AC/DC-Wandler (404) weiter zu leiten, wobei jeder der entsprechenden AC/DC-Wandler (404) dazu ausgelegt ist, das gefilterte AC-Signal in ein DC-Signal für die Leistungsversorgung jeder der Mehrzahl von elektronischen Vorrichtungen umzuwandeln, und wobei jedes der weiteren Bandpassfilter (402) dazu ausgelegt ist, die Einbringung unerwünschter harmonischer Schwingungen auf das Hausfernsprechleitungsnetz (202) von dem entsprechenden AC/DC-Wandler (404) zu verhindern.
Verfahren zum Zuführen von Leistung über ein Hausfernsprechleitungsnetz, HPNA (202), welches umfasst: Erzeugen eines AC-Signals mit einer spektral zwischen 20 kHz und 200 kHz zentrierten Grundfrequenz; Bandpassfiltern (606) des AC-Signals zum Entfernen unerwünschter harmonischer Schwingungen, um ein gefiltertes AC-Signal zu erzeugen; und Liefern (608) des gefilterten AC-Signals an das Hausfernsprechleitungsnetz (202).
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner umfasst: Empfangen (602) eines Leistungssignals von einem HFC/Kabelnetz; und Verwenden (604) des Leistungssignals zum Erzeugen des AC-Signals.
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner umfasst: Empfangen (610) des gefilterten AC-Signals von dem Hausfernsprechleitungsnetz (202); Bandpassfiltern (612) des gefilterten AC-Signals, um das Weiterleiten unerwünschter harmonischer Schwingungen in das Hausfernsprechleitungsnetz (202) zu verhindern; und Umwandeln (614) des gefilterten AC-Signals in ein DC-Signal für die Leistungsversorgung einer Anwendung.