CN101453408B

CN101453408B - 一种以太网无源同轴网络系统中实现中继的方法和设备

Info

Publication number: CN101453408B
Application number: CN2007101787118A
Authority: CN
Inventors: 于洋
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: CN101453408A

Abstract

本发明公开了一种EPCN系统中实现中继的方法，包括：设置与所述CLT设备和CNU设备分别相连的中继设备；中继设备根据上行发送和下行发送的时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段；在所述下行中继时间段内，接收所述CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CNU设备；在所述上行中继时间段内，接收所述CNU设备发送的数据，进行中继后转发给所述CLT设备。

Description

一种以太网无源同轴网络系统中实现中继的方法和设备

技术领域

本发明涉及以太网无源同轴网络(EPCN，Ethernet Passive CoaxNetwork)基带系统，特别涉及一种以太网无源同轴网络EPCN系统中实现中继的方法和设备。

背景技术

以太网无源同轴网络EPCN基带系统包括CLT设备(同轴线路设备，CLT：Coax Line Termenal)和CNU设备(同轴网络单元，CNU：Coax NetworkUnit)，是一个点对多点的时分通信系统，例如可以是1点对48点。EPCN基带系统的一个典型应用为：在每个居民楼中设置一个CLT设备，该CLT设备负责接收电视台通过光纤传输来的、经光电转换后形成的电信号，并将接收的电信号进行放大后发送到各个用户家中的CNU设备中，该CNU设备将接收的信号输出给电视机机顶盒或电脑。

在EPCN基带系统中，下行发送就是由CLT设备向CNU设备发送数据，上行发送就是由CNU设备向CLT设备发送数据。下行发送和上行发送分别占用不同的时间段，即采用时分复用的方式，比如上行发送和下行发送各自占用5ms的时间段。在下行发送的时间段内，CLT设备向所有的CNU设备发送数据，在上行发送的时间段内，多个CNU设备分时占用物理总线，向CLT设备发送数据。

在CLT设备和CNU设备中均包括媒体接入控制(MAC)功能单元和物理(PHY)功能单元。其中，物理功能单元具体可以为一个PHY层芯片，MAC功能单元具体可以为一个MAC层芯片。通常，CLT设备和CNU设备中的PHY层芯片是半双工芯片，负责根据MAC层芯片的控制收发数据；MAC层芯片，负责根据预先设置的上行和下行发送的时分复用关系，以及上行发送时不同CNU设备的发送时间限制，控制PHY层芯片处于接收或发送状态。

具体地，在EPCN基带系统中，目前进行数据传输的方式为：

对于CLT设备，CLT设备中的MAC层芯片根据预先设置的上行和下行发送的时分复用关系，确定上行和下行发送的时间段，并在上行发送的时间段内，控制PHY层芯片处于接收状态，在下行发送的时间段内，控制物理层芯片处于发送状态；PHY层芯片，根据MAC层芯片的控制信号，在上行发送的时间段内，接收CNU设备发送的数据；在下行发送的时间段内，将准备好的数据发送给各个CNU设备。

对于某CNU设备，该CNU设备中的MAC层芯片根据预先设置的上行和下行发送的时分复用关系以及不同CNU设备在上行发送时的时间限制，确定系统的下行发送的时间段和本CNU设备的上行发送时间段，并在系统的下行发送的时间段控制PHY层芯片处于接收状态，在本CNU设备的上行发送时间段内控制PHY层芯片处于发送状态；PHY层芯片，根据MAC层芯片的控制信号，在系统的下行发送的时间段内，接收CLT设备发送的数据，在本CNU设备的上行发送时间段内，将准备好的数据发送给CLT设备。

通常，CLT设备和CNU设备通过电缆相连，二者间的信号在传输过程中会有所衰减，基于此，EPCN基带系统的一个技术指标是，物理层的穿透能力为40dB左右，该值取决于CLT设备和CNU设备的PHY层芯片的技术能力。40dB的物理层穿透能力可以满足大多数情况下的组网应用，但在某些情况下穿透能力还是不够，例如，在包括多个居民楼的小区中统一设置一个CLT设备，将该CLT设备接收的电信号放大后发送至每个楼中的每个用户的CNU设备中。这时，由于CLT设备与CNU设备间的距离进一步拉大，因此，二者间信号的衰减增加，因此需要增加物理层的穿透能力，但芯片设计指标由于技术水平和成本限制难以增加。因此，当要求的物理穿透能力较高时，由于物理穿透能力有限，导致在这些应用场合下，无法应用EPCN基带系统进行数据传输，影响了EPCN基带系统的推广和应用；即便在这些应用场合下仍然采用EPCN基带系统，接收信号的质量将严重下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种EPCN系统中实现中继的方法和设备，能够提高EPCN基带系统的物理穿透能力。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种EPCN系统中实现中继的方法，包括：

设置与CLT设备和CNU设备分别相连的中继设备；

中继设备根据上行发送和下行发送的时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段；

在所述下行中继时间段内，中继设备接收所述CLT设备向各CNU设备发送的数据，进行中继后转发给对应的CNU设备；在所述上行中继时间段内，中继设备接收各CNU设备向所述CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CLT设备。

较佳地，所述在下行中继时间段内接收CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CNU设备包括：

中继设备中的中继控制单元在下行中继时间段内，控制中继设备中与CLT设备相连的第一端口处于接收状态，控制中继设备中与CNU设备相连的第二端口处于发送状态；

中继设备将由所述第一端口接收的数据进行再生放大，将再生放大后的数据从所述第二端口发送出去。

较佳地，所述在上行中继时间段内接收所述CNU设备发送的数据，进行中继后转发给所述CLT设备包括：

中继设备中的中继控制单元在上行中继时间段内，控制中继设备中与CNU设备相连的第二端口处于接收状态，控制中继设备中与CLT设备相连的第一端口处于发送状态；

中继设备将由所述第二端口接收的数据进行再生放大，将再生放大后的数据从所述第一端口发送出去。

较佳地，所述中继设备根据下行发送和上行发送的时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段包括：

预先设置用于传输所述时间设置的中继控制功能帧；

CLT设备根据上行发送和下行发送的时间设置，形成所述中继控制功能帧并发送给中继设备；

中继设备接收CLT设备发送的数据，当确定该数据为中继控制功能帧时，从该中继控制功能帧中提取所述时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段。

较佳地，所述确定数据为中继控制功能帧包括：

预先设置中继控制功能帧的帧标识；

中继设备根据接收数据的帧标识，判断接收的数据是否为中继控制功能帧，若是，则确定接收的数据为中继控制功能帧。

较佳地，预先设置中继设备的计数器；

所述确定下行中继时间段和上行中继时间段为：利用所述计数器进行计时，并结合所述时间设置控制下行中继时间段和上行中继时间段的切换。

较佳地，所述计数器根据中继设备接收数据帧的时间戳信息进行与所述CLT和各CNU设备间的计时校准。

较佳地，所述设置中继设备为：

在一个CLT设备和与所有CNU设备连接的总线上设置一个中继设备；

或者，将与一个CLT设备相连的所有CNU设备分成若干组，设置与CNU设备的组数相等数量的中继设备，每个中继设备分别与所述CLT设备和一组CNU设备相连。

所述上行发送和下行发送的时间在系统上电前预先设置、或在系统运行过程中随时更新设置。

一种EPCN系统中的中继设备，包括中继控制单元、分别与CLT设备和CNU设备相连的接口单元；

所述接口单元，用于接收CLT设备发送的上行发送和下行发送的时间设置，并将该时间设置提供给所述中继控制单元；还用于在中继控制单元的控制下，在下行中继时间段内，接收所述CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CNU设备；在所述上行中继时间段内，接收所述CNU设备发送的数据，进行中继后转发给所述CLT设备；

所述中继控制单元，用于根据所述接口单元提供的时间设置确定下行中继时间段和上行中继时间段，并控制所述接口单元中数据的中继转发方向。

较佳地，所述接口单元包括与所述CLT设备相连的第一端口和与所述CNU设备相连的第二端口，所述第一端口包括第一EOC PHY功能单元和第一EOCMAC功能单元，所述第二端口包括第二EOC PHY功能单元和第二EOC MAC功能单元；

在下行中继时间段内，所述中继控制单元通知所述第一EOC MAC功能单元控制所述第一EOC PHY功能单元处于从CLT设备接收数据的状态，通知所述第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元处于向各CNU设备发送数据的状态；所述第一EOC PHY功能单元，根据第一EOC MAC功能单元的控制，从CLT设备接收发送给各个CNU设备的数据，并将接收的数据依次通过所述第一EOC MAC功能单元、第二EOC MAC功能单元和第二EOC PHY功能单元转发给对应的CNU设备；

在上行中继时间段内，所述中继控制单元通知所述第一EOC MAC功能单元控制所述第一EOC PHY功能单元处于向CLT设备发送数据的状态，通知所述第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元处于从各CNU设备接收数据的状态；所述第二EOC PHY功能单元，根据第二EOC MAC功能单元的控制，从各CNU设备接收发送给CLT设备的数据，并将接收的数据依次通过所述第二EOC MAC功能单元、第一EOC MAC功能单元和第一EOC PHY功能单元转发给CLT设备；。

较佳地，所述中继设备进一步包括计数器，用于为所述中继控制单元提供计时，并结合所述时间设置确定下行中继时间段和上行中继时间段。

由上述技术方案可见，本发明中，在CLT设备和CNU设备间设置中继设备，对CLT设备和CNU设备间传输的信号进行中继，从而提高EPCN基带系统的物理穿透能力。具体的，中继设备根据上下行的时分复用关系，确定下行中继时间段和上行中继时间段；在下行中继时间段内，中继设备接收CLT设备发送的数据，进行中继后转发给CNU设备，从而提高EPCN系统中CLT设备到CNU设备方向上的物理层穿透能力；在上行中继时间段内，中继设备接收CNU设备发送的数据，进行中继后转发给CLT设备，从而提高EPCN系统中CNU设备到CLT设备方向上的物理层穿透能力。

附图说明

图1为本发明中EPCN系统实现中继的方法总体流程图。

图2为本发明提供的中继设备的总体结构图。

图3为本发明实施例的中继设备具体结构图。

图4为本发明实施例的EPCN系统实现中继的方法具体流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。

在CLT设备和CNU设备间设置中继设备，对CLT设备和CNU设备间传输的信号进行中继，从而能够提高EPCN基带系统的物理穿透能力。但是，EPCN基带系统中的物理层芯片是一个半双工芯片，由EPCN MAC层芯片控制什么时候是处于接收状态还是发送状态，因此当在CLT设备和CNU设备间设置中继设备时，需要考虑控制数据中继方向。

图1为本发明中EPCN系统实现中继的方法总体流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，预先设置与CLT设备和CNU设备分别相连的中继设备。

步骤102，中继设备根据上行发送和下行发送的时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段。

由于EPCN系统中上下行的发送是时分复用的，因此在中继设备中也需要了解该时分复用关系。

本步骤中所涉及的上行发送和下行发送的时间设置，可以是预先设置于系统中的，系统在上电后即可根据该上行发送和下行发送的时间设置，分别实现上行和下行的数据传输；或者，也可以是在系统运行过程中，CLT设备根据需要更新上行发送和下行发送的时间设置，并发送给中继设备的，中继设备根据更新后的时间设置，进行上行和下行的数据传输。

步骤103，在下行中继时间段内，中继设备接收CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CNU设备；在上行中继时间段内，中继设备接收CNU设备发送的数据，进行中继后转发给CLT设备。

本步骤中，具体的中继功能为再生放大，经过中继后信号得到增强，就像与发送端发出的信号一样再发送给接收端，提高了整个系统的物理层穿透能力。但是中继设备相比于发送端设备，在实现方面处理更简单、成本更低。

至此，本发明提供的中继方法流程结束，通过上述流程，利用中继方式增加了EPCN系统的物理层穿透能力。

本发明还提供了一种中继设备，可以用于实施上述图1所示的方法，图2为该中继设备的总体结构图。如图2所示，该中继设备包括：中继控制单元、分别与CLT设备和CNU设备相连的接口单元。

在该中继设备中，接口单元，用于接收CLT设备发送的上行发送和下行发送的时间设置，并将该时间设置提供给所述中继控制单元；还用于在中继控制单元的控制下，在下行中继时间段内，接收CLT设备发送的数据，进行中继后转发给CNU设备；在所述上行中继时间段内，接收CNU设备发送的数据，进行中继后转发给CLT设备。

中继控制单元，用于根据接口单元提供的时间设置确定下行中继时间段和上行中继时间段，并控制接口单元中数据的中继转发方向。

上述即为对本发明的总体概述，下面通过具体实施例说明本发明的具体实施方式。

本发明实施例中需要在CLT设备和CNU设备间设置中继设备，该中继设备的设置可以有多种方式：例如，在一个CLT设备和与所有CNU设备连接的总线上设置一个中继设备；或者，将与一个CLT设备相连的所有CNU设备分成若干组，设置与CNU设备的组数相等数量的中继设备，每个中继设备分别与一个CLT设备和一组CNU设备相连。

在本发明实施例中，采用的中继设备的具体结构如图3所示，该中继设备是图2所示中继设备的一种具体实施方式，对其中接口单元的结构进行了细化，具体包括与CLT设备相连的第一端口和与CNU设备相连的第二端口。第一端口中包括第一EOC PHY功能单元和第一EOC MAC功能单元；第二端口包括第二EOC PHY功能单元和第二EOC MAC功能单元。

基于上述图3所示的中继设备的结构，本发明实施例中的中继实现方法具体流程图如图4所示。该方法流程包括：

步骤401，中继设备接收CLT设备发送的上行发送和下行发送的时间设置，保存在中继控制单元中。

如前所述，EPCN基带系统中，上行发送和下行发送是时分复用的，由CLT设备下发上行发送的时间要求和下行发送的时间要求，例如以15ms为周期，前10ms内进行下行发送，后5ms内进行上行发送。

由于在本发明中加入了中继设备，因此需要在中继设备中根据上下行发送的时分复用关系，控制中继设备中中继转发数据的方向，因此在本实施例中，CLT设备将上述时间设置发送给中继设备。

具体地，将上述时间设置发送给中继设备的方式可以为：向中继设备发送预先设置的中继控制功能帧。所述中继控制功能帧是本发明增加的一类特殊的OAM消息数据帧，来进行中继功能的控制。

通常，基本的EOC MAC数据帧格式如表1所示：

在表1中，前导码部分包括6个字节的0x55，一个字节的LLID和一个字节的CRC校验。后面是MPCP数据帧体部分，包括DA，SA，Length/Type，OpCode和时间戳信息等数据帧静负荷部分。最后是针对数据帧静负荷部分进行校验的FCS校验域。

通过对上述数据帧中的部分字段指定相应的值，形成如表2所示的本发明新增的中继功能控制帧。具体地，可以将LLID作为中继功能控制帧的帧标识，将其设为某个固定数值(比如‘00’)，通过该帧标识，可以识别出相应的帧为中继功能控制帧；然后，在OpCode部分指明是中继控制操作码的方式，在中继控制参数部分，标明向哪个方向中继的时间长度，即前述的上行发送和下行发送的时间设置。

0x55
	0x55
0xD5*
	0x55
0x55
	0x55
LLID*
	CRC8*
DA
	SA
Length/Type
	OpCode
TimeStamp
	Payload
FCS

表1

表2

通过上述方式，CLT设备可以将上行发送和下行发送的时间设置发送出来。

中继设备接收上述时间设置的具体方式为：中继设备在上电启动后，处于缺省工作状态，具体为从CLT设备接收数据、向CNU设备发送数据的状态。中继设备第一端口的第一EOC PHY功能单元接收CLT设备发送的数据帧后转发给第一EOC MAC功能单元，第一EOC MAC功能单元根据该数据帧中的帧标识，判断该数据帧是否为中继功能控制帧，若是，则从该帧中提取相应的中继控制操作码和中继控制参数，也就是上行发送和下行发送的时间设置，并将设置转发给中继控制单元；如果该数据帧不是中继功能控制帧，则第一EOC MAC功能单元不需要对该数据帧做处理，直接通过第二EOCMAC功能单元转发给第二EOC PHY功能单元，由第二EOC PHY功能单元处理后发送给CNU设备。

步骤402，中继控制单元根据接收的时间设置，确定上行中继时间段和下行中继时间段。

中继控制单元根据时间设置确定上行中继时间段和下行中继时间段，例如，如果时间设置为：以15ms为周期，前10ms内进行下行发送，后5ms内进行上行发送，则下行中继时间段为前10ms，上行中继时间段为后5ms。

中继控制单元一直维护上下行中继时间，具体的维护方式可以为：预先设置中继设备的计数器，该计数器用于以15ms为周期进行计时，对上行中继时间段和下行中继时间段进行区分，在上行中继时间段和下行中继时间段进行切换时，通知中继控制单元。该计数器的计时功能，与EOC MAC数据帧中的时间戳信息相关，比如计数器在某个时间戳的时间点开始计数，并且最小计数单位是时间戳的最小时间单位，这样计数器可以精确传递中继控制消息中的信息精度。每隔一段时间，可以利用CLT设备发送的数据帧的时间戳信息对计数器进行校准，从而保证中继设备中的计时与CLT设备中的计时保持一致。

步骤403，中继控制单元在下行中继时间段内，控制第一端口从CLT设备接收数据，控制第二端口向CNU设备发送数据；在上行中继时间段内，控制第二端口从CNU设备接收数据，控制第一端口向CLT设备发送数据。

中继控制单元进行控制的方式为：中继控制单元统一控制第一端口和第二端口的第一EOC MAC功能单元和第二EOC MAC功能单元，再由第一EOC MAC功能单元控制第一EOC PHY功能单元的数据收发状态，由第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元的数据收发状态。

具体地，根据上行中继时间段或下行中继时间段，中继控制单元的控制有所不同，下面分别进行介绍：

在下行中继时间段内，通过指令通知第一端口的第一EOC MAC功能单元控制第一EOC PHY功能单元处于从CLT设备接收数据的状态，通知第二端口的第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元处于向CNU设备发送数据的状态；

在上行中继时间段内，通过指令通知第一端口的第一EOC MAC功能单元控制第一EOC PHY功能单元处于向CLT设备发送数据的状态，通知第二端口的第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元处于从CNU设备接收数据的状态。

通过上述中继控制单元的控制，下行中继时间段内，第一EOC PHY功能单元从CLT设备接收数据帧，并将接收的数据帧转发给第一EOC MAC功能单元；第一EOC MAC功能单元判断该数据帧是否为中继控制功能帧，若是，则提取其中携带的时间设置，并保存在中继控制单元中，否则，不对数据帧处理，直接转发给第二端口的第二EOC MAC功能单元，第二EOCMAC功能单元将接收自第一EOC MAC功能单元的数据帧转发给第一EOCPHY功能单元，经过数模转换后从第二EOC PHY功能单元发送给与其连接的CNU设备；

上行中继时间段内，第二EOC PHY功能单元从CNU设备接收数据帧，并将接收的数据帧转发给第二EOC MAC功能单元；第二EOC MAC功能单元不对数据帧处理，直接转发给第一端口的第一EOC MAC功能单元，第一EOC MAC功能单元将接收自第二EOC MAC功能单元的数据帧转发给第二EOC PHY功能单元，经过数模转换后从第一EOC PHY功能单元发送给与其连接的CLT设备。

至此，本发明提供的中继实现方法流程结束。应用上述中继实现方法和中继设备，能够大大提高EPCN基带系统的物理层穿透能力，如果在CLT设备和CNU设备间加入一级中继设备，则可以将物理层穿透能力提高一倍。甚至可以在CLT设备和CNU设备间加入多级中继设备，多级中继设备间串行连接，从而进一步提高EPCN基带系统的物理层穿透能力。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种以太网无源同轴网络EPCN系统中实现中继的方法，其特征在于，该方法包括：

设置与同轴线路设备CLT设备和同轴网络单元CNU设备分别相连的中继设备；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在下行中继时间段内接收CLT设备发送的数据，进行中继后转发给所述CNU设备包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在上行中继时间段内接收所述CNU设备发送的数据，进行中继后转发给所述CLT设备包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继设备根据下行发送和上行发送的时间设置，确定下行中继时间段和上行中继时间段包括：

预先设置用于传输所述时间设置的中继控制功能帧；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定数据为中继控制功能帧包括：

预先设置中继控制功能帧的帧标识；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先设置中继设备的计数器；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计数器根据中继设备接收数据帧的时间戳信息进行与所述CLT和各CNU设备间的计时校准。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置中继设备为：

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述上行发送和下行发送的时间在系统上电前预先设置、或在系统运行过程中随时更新设置。

10.一种以太网无源同轴网络EPCN系统中的中继设备，其特征在于，该中继设备包括中继控制单元、分别与同轴线路设备CLT设备和同轴网络单元CNU设备相连的接口单元；

11.根据权利要求10所述的中继设备，其特征在于，所述接口单元包括与所述CLT设备相连的第一端口和与所述CNU设备相连的第二端口，所述第一端口包括第一EOC PHY功能单元和第一EOC MAC功能单元，所述第二端口包括第二EOC PHY功能单元和第二EOC MAC功能单元；

在上行中继时间段内，所述中继控制单元通知所述第一EOC MAC功能单元控制所述第一EOC PHY功能单元处于向CLT设备发送数据的状态，通知所述第二EOC MAC功能单元控制第二EOC PHY功能单元处于从各CNU设备接收数据的状态；所述第二EOC PHY功能单元，根据第二EOC MAC功能单元的控制，从各CNU设备接收发送给CLT设备的数据，并将接收的数据依次通过所述第二EOC MAC功能单元、第一EOC MAC功能单元和第一EOC PHY功能单元转发给CLT设备。

12.根据权利要求11所述的中继设备，其特征在于，所述中继设备进一步包括计数器，用于为所述中继控制单元提供计时，并结合所述时间设置确定下行中继时间段和上行中继时间段。