專利名稱：通信和電力混合電纜以及采用它的分配方法和網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于分配通信信號(hào)和電力的混合電纜，特別是，涉及一種多導(dǎo)體光通信和電力混合電纜，本發(fā)明還涉及一種用于經(jīng)這種電纜分配光信號(hào)和向設(shè)備供電的方法和網(wǎng)絡(luò)。
纖維光纜越來越多地用于傳輸圖象、話音和數(shù)據(jù)信號(hào)，用光纖傳輸通信信號(hào)的某些優(yōu)點(diǎn)包括光信號(hào)可不受電磁干擾、以及光纖尺寸小，重量輕和帶寬寬。
在一種示范的光纖網(wǎng)絡(luò)中，電信號(hào)在發(fā)送點(diǎn)由電—光發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)光纖傳送到接收點(diǎn)的光電接收機(jī)，接收機(jī)從光纖耦合出光，并把所包含的信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，光接收機(jī)是有源網(wǎng)絡(luò)部件，即需要電力來工作。
沿光纖通路的中間各點(diǎn)放大和再生光信號(hào)的光中繼器也是有源網(wǎng)絡(luò)部分，光信號(hào)在被光中繼器放大和再生之前能夠傳播的距離隨光纖類型和其它因素而不同。
為對(duì)光電接收機(jī)、光中繼器和其它有關(guān)的有源部件供電，不能通過光纖傳遞足夠的電流和電壓，在對(duì)這些有源部件供電時(shí)，常常必須依靠由電力公司傳送的電力，這樣，若電力公司的電力中斷，則光纖網(wǎng)絡(luò)的工作就停頓了。
混合電纜有著光纖和電導(dǎo)體兩者，這與采用這種電纜的網(wǎng)絡(luò)都是熟知的。但是，通常已知的混合電纜的結(jié)構(gòu)包括光纖，這些光纖在電纜安裝前就永久地固定在電纜內(nèi)，這樣在連接處和終端處就要花很多時(shí)間把光纖與金屬導(dǎo)體彼此分開，并與其它電纜部件分開。而且，現(xiàn)有的混合電纜或使用這種電纜的網(wǎng)絡(luò)都未能在大范圍內(nèi)滿意地分配設(shè)備供電的電力。
按照本發(fā)明的混合電纜克服了上述和其它缺點(diǎn)，同時(shí)滿足了規(guī)定的要求，這種電纜包括一中空導(dǎo)管，適于通過該導(dǎo)管牽引光纖并在其中容納光纖，隨后安裝；多個(gè)電力導(dǎo)體組，圍繞中空導(dǎo)管，有著一層或多層的護(hù)套，對(duì)包在其中的電力導(dǎo)體提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和有電特性。
本發(fā)明的其它方面包括在導(dǎo)管內(nèi)便于以后安裝光纖的措施，包括使導(dǎo)管壁表面潤滑和或?qū)Ч軆?nèi)的牽引帶(pulling ribbon)。
在一較好實(shí)施例中，電力導(dǎo)體是幾組螺旋狀的絞合鋁導(dǎo)體，每一組由一絕緣層包圍，在各組電力導(dǎo)體之間可置入填充材料，填充材料和各組電力導(dǎo)體形成環(huán)形芯子，由帶子，(例如聚脂薄膜布)纏繞。
在另一實(shí)施例中，中空導(dǎo)管可由聚合物(例如聚乙烯)構(gòu)成，容有電力導(dǎo)體的護(hù)套的第一層可以是鋼，存放套的第二層可以是聚乙烯。
較好的實(shí)施例也可以在導(dǎo)管內(nèi)包括有用于存放為系統(tǒng)發(fā)展而附加的光纖的空間(例如，用于日后增加的節(jié)點(diǎn))。
按照本發(fā)明的另一方面，一種分配電力和光信號(hào)的方法包括在一源位置與另一相對(duì)較遠(yuǎn)的位置之間安裝一條電纜，該電纜包括中空導(dǎo)管、中空導(dǎo)管周圍的電力導(dǎo)體，以及將電力導(dǎo)體置于其中的具有一層或多層的護(hù)套，牽引光纖通過中空導(dǎo)管，提供各位置間的連接，這樣電纜在光纖上傳送光信號(hào)并在電力導(dǎo)體上傳送電力；電力與光信號(hào)絕緣；在遠(yuǎn)端位置處轉(zhuǎn)換由電纜送來的電力以用于網(wǎng)絡(luò)中有源部件。
按照本發(fā)明又一方面，一種分配電力和光信號(hào)至一遠(yuǎn)端位置的網(wǎng)絡(luò)包括處于中央位置的交流電流；用于提供光信號(hào)和傳送來自位于中央的電源電力至遠(yuǎn)端位置的混合電纜，該電纜包括中空導(dǎo)管、在電纜安裝后通過導(dǎo)管牽引并置于其內(nèi)的光纖、置于導(dǎo)管周圍的電力導(dǎo)體，以及其中容有電力導(dǎo)體的具有一層或多層的護(hù)套；位于遠(yuǎn)端位置處的終端，使電力與光信號(hào)隔離；以及與終端相連的電源，它接收由電纜傳送的電力，用于向網(wǎng)絡(luò)中的有源部件供電。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將由于下面對(duì)如附圖所示舉例說明的最佳實(shí)施例所作的敘述而變得對(duì)技術(shù)人員來說易于理介，這些例子作為本發(fā)明的最佳模式。如將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，本發(fā)明可有其它和不同的實(shí)施例，其細(xì)節(jié)可在各種不同方面修改，都不離開本發(fā)明。由此，圖和描述事實(shí)上應(yīng)被看作示意性的而非限制性的。


圖1表示按照本發(fā)明最佳實(shí)施例的一種通信和電力混合電纜。
圖2表示采用本發(fā)明最佳實(shí)施例的混合電纜來從中央位置向遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖1表示按照本發(fā)明最佳實(shí)施例構(gòu)成的一種光通信和電力混合電纜10。圖1所示電纜直徑的62英寸，適于用在600伏相-相電力應(yīng)用，可經(jīng)受最高為攝氏75度的溫度。
中空導(dǎo)管12，可由潤滑的塑料(如聚乙烯)制成，在較佳實(shí)施例中直徑約1英寸，該導(dǎo)管由電力導(dǎo)體14的絞合線圍住，電力導(dǎo)體可以是鉛，電力導(dǎo)體14集合成幾組，由絕緣材料16包圍，絕緣材料16在較佳實(shí)施例中為0.055英寸厚，由符合ICEA S-61-402，第6部分的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過引用包括在這里，各組電力導(dǎo)體14包括多條電路，能在最大為600伏的電壓下傳送三相交流電。
各組電力導(dǎo)體14螺旋狀地圍繞中空導(dǎo)管12，在較佳實(shí)施例中，把電力導(dǎo)體14捻成電纜，其左捻絞距(left-hand lay)不大于纜芯直徑的15倍，填充材料18置于各組電導(dǎo)體14之間，填充材料18和各組電力導(dǎo)體14一起形成大體呈環(huán)形的纜芯20，被聚脂材料(如聚脂薄膜)帶纏繞，在較佳實(shí)施例中，聚脂帶為0.003英寸厚，50％重迭地纏繞。
金屬護(hù)套22，例如橫波紋鋼澤塔邦(zetabon)帶，在每一面涂以乙烯-丙烯酸共聚物，將圓形芯子20容于其中，使其密不透水和防腐蝕，并增強(qiáng)電纜10的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和柔性，尼龍焊道(bead)(未畫出)在帶子的搭接部分下連續(xù)延伸以使護(hù)套22密封。
絕緣外套24，例如擠壓聚乙烯，將金屬護(hù)套22容于其中，在較佳實(shí)施例中，外套24為0.110英寸厚，符合ICEA S-61-402，第6部分標(biāo)準(zhǔn)，外套24可抗環(huán)境影響，如氣候、陽光和溫度的極端條件，以及如引起磨損和開裂的和在安裝和維護(hù)期間遇到的機(jī)械應(yīng)力，外套24也可在其表面做上標(biāo)記，在較佳實(shí)施例中，電纜表面包括三條黃色縱向條子(未畫出)，相隔120度。
按照本發(fā)明的混合電纜可用已知方法按所需長度安裝，例如，電纜可架空安裝、安裝在管道中、或直接埋藏，較佳實(shí)施例中的混合電纜的典型長度約1200英尺。
在一段長度的混合電纜安裝后，一段光纖(未畫出)用例如預(yù)先裝設(shè)在中空導(dǎo)管12內(nèi)的牽引帶26牽引過中空導(dǎo)管12，中空導(dǎo)管12為備用光纖提供了存儲(chǔ)空間，以后可用于例如系統(tǒng)擴(kuò)充。
圖2表示采用本發(fā)明混合電纜10從中央位置60向遠(yuǎn)端位置46、48分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)40。
在中央位置60，交流主電源42，例如從電力公司購買的電流，向不間斷電源44供電，后者向網(wǎng)絡(luò)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的、可靠的交流電流，不間斷電源44提供例如480V相—相電力，并提供了冗余，這樣電源44之一的故障不會(huì)中斷網(wǎng)絡(luò)40的工作。
在交流主電源所在地附近提供了備用電源，如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)46，其產(chǎn)生交流電來取代喪失的電力公司的電力，自動(dòng)轉(zhuǎn)接開關(guān)68可在電源42、46之間自動(dòng)切換。
此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)46加在線上以前，若來自主電源42的電流中斷，則電池電源47在一般足以在多數(shù)情形下采取補(bǔ)救措施的時(shí)間(例如4小時(shí))內(nèi)對(duì)不間斷電源44提供保留電力。這樣，單個(gè)電源系統(tǒng)部件的故障不會(huì)中斷網(wǎng)絡(luò)40的工作。
如上所述，較佳實(shí)施例已結(jié)合圖1討論過的通信和電力混合電纜10，將中央位置60連接到遠(yuǎn)端位置，例如接頭端46，并把接差頭端連到其它接頭端，接頭端可依次與其它遠(yuǎn)端站，(如遠(yuǎn)端光和電的節(jié)點(diǎn)48)通信。
以下說明網(wǎng)絡(luò)接頭和終端細(xì)節(jié)。
接頭端46使電力電路與由混合電纜10所載的光纖通信電路隔離，用于連接電纜的硬件和技術(shù)是已知的并可購得。
從被連接的混合電纜(未畫出)來的交流電提供給位于每一遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)48的電源(未畫出)，電源可以是本領(lǐng)域中已知的一種類型，如鐵磁共振變壓器，其輸入側(cè)連接到被連接的混合電纜，而輸出側(cè)連接到傳統(tǒng)的同軸電纜(未畫出)，同軸電纜隨后將電力提供給有源網(wǎng)絡(luò)部件，如光中繼器(未畫出)和光電接口設(shè)備(未畫示)，這樣，無需使用在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)處的電力公司的電力。
中央位置60內(nèi)的小型電源與中央位置60處的電源42、44、46和47有類似結(jié)構(gòu)，可用于對(duì)分配距離超出網(wǎng)絡(luò)的較佳實(shí)施例的電氣限制的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同樣，用在網(wǎng)絡(luò)40中的混合電纜10的導(dǎo)體尺寸和數(shù)量可按照電纜10長度及電纜10必須傳送的電力和/或通信信號(hào)而變化。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)遠(yuǎn)端位置提供光信號(hào)和電力的混合電纜，其特征在于，包括中空導(dǎo)管，適于在所述電纜安裝后牽引光纖從中通過并置于其內(nèi)；多個(gè)電力導(dǎo)體，位于中空管周圍；以及護(hù)套，容納電力導(dǎo)體，所述護(hù)套具有一層或多層，提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和絕緣特性。
2.如權(quán)利要求1的混合電纜，其特征在于，在所述中空導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)一步包括易于使光纖從所述中空導(dǎo)管內(nèi)拉過的手段。
3.如權(quán)利要求2的混合電纜，其特征在于，所述手段包括一潤滑表面。
4.如權(quán)利要求2的混合電纜，其特征在于，所述手段包括一牽引帶。
5.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，所述多個(gè)電力導(dǎo)體包括擰成股的鋁。
6.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，進(jìn)一步包括一絕緣層，圍繞所述多個(gè)鋁電力導(dǎo)體。
7.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，進(jìn)一步包括置于所述多個(gè)電力導(dǎo)體之間的填充材料，這樣電力導(dǎo)體和填充材料形成大體上為環(huán)形的纜芯。
8.如權(quán)利要求7的混合電纜，其特征在于，進(jìn)一步包括纏繞所述纜芯的一層聚脂薄膜帶。
9.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，所述中空導(dǎo)管包括聚乙烯。
10.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，所述容納所述電力導(dǎo)體的護(hù)套的第一層包括鋼帶。
11.如權(quán)利要求1或的混合電纜，其特征在于，所述容有所述電力導(dǎo)體的護(hù)套的第二層包括聚乙烯。
12.如權(quán)利要求11的混合電纜，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述護(hù)套第二層上的多個(gè)縱向條。
13.如權(quán)利要求1或2的混合電纜，其特征在于，所述中空導(dǎo)管的尺寸可為額外的光纖提供空間。
14.一種對(duì)遠(yuǎn)端位置提供光信號(hào)和電力的混合電纜，其特征在于，包括中空塑料導(dǎo)管，適于在所述電纜安裝后牽引光纖從中通過并置于其內(nèi)，多個(gè)被絕緣的電力導(dǎo)體，螺旋狀地圍繞所述塑料管。金屬護(hù)套，容納電力導(dǎo)體，形成不透水組件，以及絕緣外套，覆蓋金屬護(hù)套。
15.一種對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的方法，其特征在于，包括(1)安裝一條電纜，始于一中央位置和止于遠(yuǎn)端位置，該電纜包括中空導(dǎo)管，多個(gè)置于中空導(dǎo)管周圍的電力導(dǎo)體，護(hù)套，容納電力導(dǎo)體，所述護(hù)套具有一層或多層，以提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和絕緣特性；(2)經(jīng)中空導(dǎo)管內(nèi)從中央位置牽引光纖到遠(yuǎn)端位置，這樣電纜在光纖上傳送光信號(hào)和在電力導(dǎo)體上傳送三相電力；(3)使電力與光信號(hào)隔離；以及(4)在遠(yuǎn)端位置轉(zhuǎn)換由電纜傳送的電力以用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)中有源部件供電。
16.一種對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括位于中央的三相交流電源；混合電纜，用于傳送光信號(hào)和從所述中央位置的電源向遠(yuǎn)端位置傳送電力，所述混合電纜包括中空導(dǎo)管，適于牽引光纖從中通過和容于其中，多個(gè)電力導(dǎo)體，圍繞中空導(dǎo)管，護(hù)套，容納電力導(dǎo)體，所述護(hù)套具有一層或多層，以提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和絕緣特性；終端，位于遠(yuǎn)端裝置，使電力與光信號(hào)隔離；以及電源，與終端相聯(lián)系，所述電源接收所述混合電纜傳送的電力，用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)中有源部件供電。
17.如權(quán)利要求16的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，在所述導(dǎo)管中包括易于從中牽引所述光纖的手段。
18.如權(quán)利要求16或17的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述中央位置的電源包括至少一個(gè)不間斷電源。
19.如權(quán)利要求16或17的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述中央位置的電源包括另一主電源。
20.如權(quán)利要求19的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，另一主電源包括一發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)。
21.如權(quán)利要求16或17的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述中央位置的電源包括電力公司。
22.如權(quán)利要求16或17的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，有源網(wǎng)絡(luò)部件包括光中繼器。
23.如權(quán)利要求16或17的對(duì)遠(yuǎn)端位置分配電力和光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，有源網(wǎng)絡(luò)部件包括光電接收機(jī)。
全文摘要
一種用于分配通信信號(hào)和三相中等大小電壓交流電的混合電纜、以及使用這種混合電纜分配方法和網(wǎng)絡(luò)，電纜包括一中空導(dǎo)管、從導(dǎo)管中牽引并置于導(dǎo)管中的光纖、在導(dǎo)管周圍的電力導(dǎo)體以及容有電力導(dǎo)體提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和絕緣特性的護(hù)套。
文檔編號(hào)G02B6/48GK1152784SQ96109628
公開日1997年6月25日 申請(qǐng)日期1996年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月28日
發(fā)明者羅納德·達(dá)安·埃默斯, 約翰·加蘭·梅西納, 德懷特·阿普洛斯·菲爾普斯, 約翰·約瑟夫·威爾斯 申請(qǐng)人:南新英格蘭電話公司