CN101364914B - 基于hfc网络的同轴电缆接入及组网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法。该方法采用HFC(Hybrid Fiber Coaxial，光纤同轴混合网络)的网络拓扑结构来构建其运营网络，一般采取多级结构，从头端中心机房输出到各城域网光节点，再从城域网光节点到小区或楼道的用户光节点。从头端中心机房到城域网各节点，广播电视业务采用广播的方式，数据业务采用SDH、MSTP或通信级光纤以太网技术，将各个节点连成环路。在每个城域节点，部署EPON的OLT头端设备，通过光纤与用户光节点相连接。从城域网光节点到用户光节点，一般采用4芯光缆，其中1芯用来传输广播电视节目，1芯用与EPON系统(采用不同波长，单纤双向)，2根光纤预留。
Description
技术领域：
本发明涉及同轴电缆接入和EPON以及c.LINK技术，特别涉及一种基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法。
背景技术：
目前，EPON+c.LINK和同轴电缆的接入应用一直是国内外的研究热点，相关技术的成熟度尚待实际环境的检验。早在上个世纪末，中国的一些地方有线电视运营商就在试验DOCSIS技术，最近也有一些运营商在利用HomePNA3.0技术做网络改造尝试。包括CISCO，Motorola，华为技术在内的多家厂商都在这个领域进行研发。
针对实际应用中遇到的一些问题，相关的技术也在研究中，具体有以下几个方面：
1.服务质量的问题
传统的有线电视网络是设计用来传输广播电视节目的，对于双向服务并没有明确的要求，目前有线电视网络上的接入技术，在服务质量上存在带宽低，覆盖用户数量有限，干扰大等问题：
(1)带宽问题：
DOCSIS：以目前比较领先的DOCSIS2.0标准为例，500户共享56M理论下行带宽和30.72M理论上行带宽，在实际的网络运营中，这个数字为36M和10M，一般用户的实际带宽峰值为下行700K左右，上行240K左右。目前宽带服务已普遍使用，此带宽不仅不能满足现在的需求，更无法满足未来的需求。而且这已是在网络改造的基础上。DOCSIS3.0的理论带宽会是DOCSIS2.0的3倍，但是需要增加广播频道资源的占用，并对网络有更高的要求，目前还在小规模测试阶段，需要更多的时间去验证，事实也证明不适合中国的国情。
WiFi和HomePlug技术都使用OFDM技术，理论上也能达到几百Mbps的数据率，但是如何适用于有线电视的网络，需要时间去验证。
EPON(Ethernet Passive Optical Networks)意为以太无源光网络，是由IEEE802.3工作组在2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile)研究小组提出的。EPON是几个最佳的技术和网络结构的结合。EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率目前可达到1Gb/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流。另外，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。EPON技术和现有的设备具有很好的兼容性。而且EPON还可以轻松实现带宽10Gb/s的平滑升级。新发展的服务质量(QoS)技术使以太网对语音、数据和图像业务的支持成为可能。这些技术包括全双工支持、优先级(p802.1p)和虚拟局域网(VLAN)。目前，EPON技术在全球已进入规模商用阶段。EPON特别适用于有线电视运营商现有的树形光纤网络，是有线电视运营商进行双向改造的首选技术。
c.LINK技术采用EOFDM技术，物理带宽达到50MHz，共256个子载波，每个子载波可根据环境从BPSK至QAM128可调(包括BPSK，QPSK，8PSK，QAM16，QAM32，QAM64，QAM128)，单一频道物理传输速率达到270Mbps，实际的数据吞吐量最大到130Mbps，MoCA1.1能达到175Mbps，并且可以在同一根同轴电缆中同时使用多达4-8个频道，达到1Gbps以上的数据吞吐量，EPON+c.LINK能够满足运营商5-10年的发展需求。
(2)覆盖用户数量问题：
DOCSIS技术每个光节点覆盖用户最多到500户，超过后会形成漏斗效应，造成整个网络的崩溃，这是一个无法避免的瓶颈。由于共享带宽有限，在实际应用中，每用户有效带宽也会有比较大的瓶颈，从而造成增值服务无法有效开展。
采用EPON+c.LINK的组网方式，灵活高效，能够大幅提高用户有效覆盖的能力，在300米的有效范围内，以低廉的成本满足多至504户的接入需求。
(3)干扰问题：
由于现有技术多采用低频率上行，高频率下行的方式，并且由于有线电视网络的复杂性，低频上行信号对与网络中其他传输信号(包括数字和模拟电视信号和数据信号)存在干扰问题，如何解决干扰，提高整个网络的性能，是所有人都在研究的问题。采用EPON+c.LINK的组网方式完全避免了这个问题，所有上行和下行信号都在现有广播信号的频率之上，不会对其他信号产生任何干扰问题。
2.升级的问题
如何解决将来的系统升级问题，也是大家都在关注的问题，主要体现在两个方面，一个是DOCSIS到现在已经是3.0，从技术的角度上来看，基本再无上升空间，HomePNA技术也发展到了3.0，但在商业推广上一直没有太大起色，后续产品情况不明，HomePlug主要面对电力线应用，在同轴电缆应用方面还无大规模部署的经验。从运营的可持续性角度来说，一定要部署一代，发展一代，跟踪一代，没有一家运营商会把自己绑在没有明确技术路线图的技术基础上。从现在可以看到的技术路线图上，EPON已经在全球范围内规模商用，c.LINK的技术路线图一直很稳定，产业联盟在不停的扩大中，对于未来也有明确的目标。
3.与数字电视业务融合的问题
有线电视网络运营商铺设接入网，除了能够给用户提供宽带接入功能以外，必须能够与数字电视业务融合，实现三网合一，或是三重播放(Tripe Play)，让用户在一个统一的界面上实现功能，享受服务。在这里有几个问题需要考虑：
(1)语音服务
提供低成本和与多媒体业务集成的语音服务是任何运营商在将来必须面对的问题，在处理VoIP时，安全和QoS是重要因素。
(2)流媒体服务
不论是现在的视频点播，还是将来的双向视频电话和“播客”业务，流媒体服务都是将来互联网和数字电视业务确定的新方向，如何定义带宽和QoS，来满足未来对基于个体的流媒体服务，是个重要的课题。
(3)游戏
游戏已经是一个巨大的产业，互联网推动了交互游戏的发展，数字电视将带来另一个游戏发展的巨大契机，怎样定义网络，来满足数字电视游戏的发展，需要做长期的规划。
发明内容：
为了解决上述技术问题和应用需求，本发明的目的是提供一种基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法。具体技术方案如下：
该方法采用HFC(Hybrid Fiber Coaxial，光纤同轴混合网络)的网络拓扑结构来构建其运营网络，一般采取多级结构，从头端中心机房输出到各城域网光节点，再从城域网光节点到小区或楼道的用户光节点。
从头端中心机房到城域网各节点，广播电视业务采用广播的方式，数据业务采用SDH、MSTP或通信级光纤以太网技术，将各个节点连成环路。在每个城域节点，部署EPON的OLT头端设备，通过光纤与用户光节点相连接。
从城域网光节点到用户光节点，一般采用4芯光缆，其中1芯用来传输广播电视节目，1芯用与EPON系统(采用不同波长，单纤双向)，2根光纤预留。
光纤可以通过无源光分器进行无源分光，光纤网络呈树形网络分布。
在用户光节点，部署有线电视光机，1路广播电视光纤接入，4路电视信号(包括模拟和数字电视节目)输出到同轴电缆，同时部署EPON的ONU设备，实现EPON光接口和以太网电接口之间的转换，一般采用4口ONU设备，ONU设备的每个数据接口对应一路光机的同轴电缆输出，可以在光机覆盖范围内实现多至504户的用户接入。
使用本接入方法，能够在有线电视运营商现有网络基础上，不更改任何布线，不增加新的光纤和电缆，而实现有线电视网络的双向改造，使传统的广播网络升级为双向通信网络，实现三网合一。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为采用c.LINK技术的HFC接入方法中城域网部分从头端到城域网节点再到用户光节点的示意框图。
图2为使用c.LINK接入技术的城域网光节点到用户光节点并至用户处的网络连接示意图。
图3为典型的同轴电缆多级分支分配器网络以及c.LINK技术从头端到用户终端的布线方案示意图。
图4为从用户光节点到用户机顶盒的接入方法的示意图。
图5为从用户光节点到用户机顶盒以及用户PC的接入方法的示意图。
图6为本发明在EPON+C.LINK分布媒体系统中的应用示意图。
图7为本发明针对酒店VOD解决方案的示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明方案中的头端位于中心机房，位于城域网环网中，数据传输部分通过光纤采用SDH/MSTP或电信级光纤以太网等技术与其他城域网节点构成城域环网，通过这样的组网方式或多级组网方式，可以覆盖多达一个省的范围，主要适用于地级市或大型城市应用。电视信号传输部分以SDH(数字信号)或模拟光纤传输技术(模拟信号)通过光纤传输到下一级节点。信号到达城域网节点后，再通过光纤传输到用户光节点，一般采用树型网络，数据信号使用EPON或光纤收发器，电视信号采用光发射/光接收机实现光信号到电信号的转换，从用户光节点输出到同轴电缆网络的信号即为用户可以通过机顶盒、电视机可以直接使用的电视信号，以及通过同轴电缆传输的c.LINK双向数据信号等。
如图2所示，本发明方案在城域网光节点，使用光发射机向光纤网络中发送电视信号，并在楼道或小区的用户光节点处通过光接收机转换为电信号，数据信号通过EPON系统在光纤系统中传输，OLT位于城域网光节点，使用无源光网络与用户光节点处的ONU连接，ONU将以太网信号输出到c.LINK头端设备，c.LINK头端设备将数据信号转换并输出，与电视信号混合输出到同轴电缆网络，并送至用户家中，电视信号输出至电视机或机顶盒，c.LINK信号输出至c.LINK用户终端设备，并输出以太网信号。
如图3所示，本发明方案为典型的广播电视网络采用树形结构，从光节点输出的电视信号通过多级分支分配器接入到用户家中，达到尽量大的覆盖范围和基本平衡的信号衰减。c.LINK技术能够适应多级分支分配器的树形同轴电缆网络，从用户光节点处的c.LINK头端将数据信号传输到位于用户家中的c.LINK终端。并可以通过中继器来扩展用户数量和增大覆盖范围。
下面介绍一下具体应用。
在有线电视运营商的商业运营中，视频点播是很重要的收入来源，c.LINK技术能够帮助有线电视运营商通过现有同轴电缆网络，实现真正的视频点播。
如图4所示，数据信号通过EPON ONU接入到c.LINK头端，输出1GHz左右的c.LINK双向数字信号，与光接收机/放大器输出的数字电视信号通过双工器混合，输入同轴电缆网络，并传输到用户家中，在用户家中，通过双工器将c.LINK信号与数字电视信号分离，c.LINK信号连到用户终端，转为以太网信号连接到双向机顶盒的以太网口，数字电视信号输出到机顶盒的数字广播电视信号输入接口，由机顶盒完成数字电视信号的处理并输出给电视机。机顶盒可以通过c.LINK网络，实现真正的视频点播服务。
在有线电视运营商的商业运营中，宽带数据接入服务也是很重要的收入来源，c.LINK技术能够帮助有线电视运营商通过现有同轴电缆网络，实现真正的宽带数据接入运营。
如图5所示，数据信号通过EPON ONU接入到c.LINK头端，输出1GHz左右的c.LINK双向数字信号，与光接收机/放大器输出的数字电视信号通过双工器混合，输入同轴电缆网络，并传输到用户家中，在用户家中，通过双工器将c.LINK信号与数字电视信号分离，c.LINK信号连到用户终端，转为以太网信号连接到双向机顶盒的以太网口，数字电视信号输出到机顶盒的数字广播电视信号输入接口，由机顶盒完成数字电视信号的处理并输出给电视机。机顶盒可以通过c.LINK网络，实现真正的视频点播服务。从c.LINK用户终端，也可连接到家庭中多台PC的以太网接口，实现宽带接入业务。
在有线电视运营商的视频点播商业运营中，随着点播率的提高和节目品质的提高，对于带宽的需求是以数量级的规模增长的，将视频服务器下移到用户网络节点，将有效的解决带宽不足的问题并提高服务质量。
如图6所示，在节点媒体服务器上，我们可以使用c.LINK技术实现最后一级的视频点播业务。使用c.LINK技术的节点媒体服务器位于用户光节点处，通过EPON网络与城域网光节点通过无源光网络连接并连至中心机房，实现视频点播内容的最后一级分发，并承担c.LINK头端的任务与用户的c.LINK终端通信。c.LINK节点媒体服务器使用高性能网络和多媒体处理芯片和硬盘存储设备，结合嵌入式操作系统和c.LINK技术，输入端为千兆以太网信号，输出端为c.LINK信号。用户在点播时，通过c.LINK系统向节点媒体服务器发送请求，节点媒体服务器将请求转发至中心机房的用户管理和计费系统，在处理完毕后，中心机房将指令发送到节点媒体服务器，节点媒体服务器根据指令向指定的设备发送要求的视频内容。
酒店视频点播是高收入和高利润的业务，随着数字内容的增多和节目品质的提高，对带宽和服务质量提出了新的需求，同时要方便酒店的网络升级。
如图7所示，我们可以使用c.LINK技术实现酒店视频点播业务。使用c.LINK技术的视频服务器通过千兆以太网交换机与管理系统服务器，酒店收银计费系统和WEB服务器相连，实现视频点播内容的分发，并承担c.LINK头端的任务与用户的c.LINK终端通信。c.LINK视频服务器使用高性能网络和多媒体处理芯片和硬盘存储设备，结合嵌入式操作系统和c.LINK技术，输入端为千兆以太网信号，输出端为c.LINK信号。用户在点播时，通过c.LINK系统向节点媒体服务器发送请求，c.LINK视频服务器将请求转发至用户管理和计费系统，在处理完毕后，管理和计费系统将指令发送到c.LINK视频服务器，c.LINK视频服务器根据指令向指定的房间发送要求的视频内容。同时用户可以通过c.LINK系统经过WEB服务器，实现宽带上网。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，该方法采用HFC的网络拓扑结构来构建其运营网络，采取多级结构，从头端中心机房输出到各城域网光节点，再从城域网光节点到小区或楼道的用户光节点；其特征在于，
从头端中心机房到城域网各节点，广播电视业务采用广播的方式，数据业务采用SDH、MSTP或通信级光纤以太网技术，将各个节点连成环路；在每个城域节点，部署EPON的OLT头端设备，通过光纤与用户光节点相连接；
从城域网光节点到用户光节点，采用4芯光缆，其中1芯用来传输广播电视节目，1芯用于EPON系统，2芯光纤预留；
所述方法应用于EPON+c.LINK分布媒体系统时，在节点媒体服务器上，使用c.LINK技术实现最后一级的视频点播业务；使用c.LINK技术的节点媒体服务器位于用户光节点处，通过EPON网络与城域网光节点通过无源光网络连接并连至中心机房，实现视频点播内容的最后一级分发，并承担c.LINK头端的任务与用户的c.LINK终端通信；c.LINK节点媒体服务器使用高性能网络和多媒体处理芯片和硬盘存储设备，结合嵌入式操作系统和c.LINK技术，输入端为千兆以太网信号，输出端为c.LINK信号；用户在点播时，通过c.LINK系统向节点媒体服务器发送请求，节点媒体服务器将请求转发至中心机房的用户管理和计费系统，在处理完毕后，中心机房将指令发送到节点媒体服务器，节点媒体服务器根据指令向指定的设备发送要求的视频内容。
2.根据权利要求1的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，所述光纤通过无源光分器进行无源分光，光纤网络呈树形网络分布。
3.根据权利要求1的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，所述用户光节点，部署有线电视光机，1路广播电视光纤接入，4路电视信号输出到同轴电缆，同时部署EPON的ONU设备，实现EPON光接口和以太网电接口之间的转换，采用4口ONU设备，ONU设备的每个数据接口对应一路光机的同轴电缆输出，可以在光机覆盖范围内实现多至504户的用户接入。
4.根据权利要求1的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，所述头端位于中心机房，位于城域网环网中，数据传输部分通过光纤采用SDH/MSTP或电信级光纤以太网等技术与其他城域网节点构成城域环网，通过这样的组网方式或多级组网方式，可以覆盖多达一个省的范围，主要适用于地级市或大型城市应用；电视信号传输部分以SDH或模拟光纤传输技术通过光纤传输到下一级节点；信号到达城域网节点后，再通过光纤传输到用户光节点，采用树型网络，数据信号使用EPON或光纤收发器，电视信号采用光发射/光接收机实现光信号到电信号的转换，从用户光节点输出到同轴电缆网络的信号即为用户可以通过机顶盒、电视机可以直接使用的电视信号，以及通过同轴电缆传输的c.LINK双向数据信号。
5.根据权利要求1的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，在城域网光节点使用光发射机向光纤网络中发送电视信号，并在楼道或小区的用户光节点处通过光接收机转换为电信号，数据信号通过EPON系统在光纤系统中传输，OLT位于城域网光节点，使用无源光网络与用户光节点处的ONU连接，ONU将以太网信号输出到c.LINK头端设备，c.LINK头端设备将数据信号转换并输出，与电视信号混合输出到同轴电缆网络，并送至用户家中，电视信号输出至电视机或机顶盒，c.LINK信号输出至c.LINK用户终端设备，并输出以太网信号。
6.根据权利要求5的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，所述方法中涉及的数据信号通过EPON ONU接入到c.LINK头端，输出1GHz左右的c.LINK双向数字信号，与光接收机/放大器输出的数字电视信号通过双工器混合，输入同轴电缆网络，并传输到用户家中，在用户家中，通过双工器将c.LINK信号与数字电视信号分离，c.LINK信号连到用户终端，转为以太网信号连接到双向机顶盒的以太网口，数字电视信号输出到机顶盒的数字广播电视信号输入接口，由机顶盒完成数字电视信号的处理并输出给电视机；机顶盒可以通过c.LINK网络，实现真正的视频点播服务。
7.根据权利要求5的基于HFC网络的同轴电缆接入及组网方法，其特征在于，所述方法中涉及的数据信号通过EPON ONU接入到c.LINK头端，输出1GHz左右的c.LINK双向数字信号，与光接收机/放大器输出的数字电视信号通过双工器混合，输入同轴电缆网络，并传输到用户家中，在用户家中，通过双工器将c.LINK信号与数字电视信号分离，c.LINK信号连到用户终端，转为以太网信号连接到双向机顶盒的以太网口，数字电视信号输出到机顶盒的数字广播电视信号输入接口，由机顶盒完成数字电视信号的处理并输出给电视机；机顶盒可以通过c.LINK网络，实现真正的视频点播服务；从c.LINK用户终端，也可连接到家庭中多台PC的以太网接口，实现宽带接入业务。
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| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SHANGHAI FORTUNE TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: SHANGHAI RUNXIN SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 200233, 1198 North Qinzhou Road, Shanghai, 82, building 7, Xuhui District Patentee after: Shanghai Fortune Techgroup Co., Ltd. Address before: 200233, 1198 North Qinzhou Road, Shanghai, 82, building 7, Xuhui District Patentee before: Shanghai Runxin Science & Technology Co., Ltd. |