CN101883192A

CN101883192A - 数据传输方法和中继装置

Info

Publication number: CN101883192A
Application number: CN2009100837138A
Authority: CN
Inventors: 于洋
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2029-05-07
Also published as: CN101883192B

Abstract

本发明公开了一种数据传输方法，包括：宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，在双绞线和同轴线之间实现全双工数据与半双工数据之间的转换。本发明还公开了一种中继装置。本发明的技术方案能够实现用户侧的半双工宽带接入。

Description

数据传输方法和中继装置

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤指数据传输方法和中继装置。

背景技术

宽带接入到户技术包括甚高速数字用户环路(VDSL，Very-high-bit-rateDigital Subscriber loop)技术和长距离以太网(LRE，Long Range Ethernet)技术。VDSL和LRE技术可以使用电话双绞线接入到户。

但是，VDSL或LRE在借助双绞线进行高速宽带接入服务时，遇到的用户室内电话线网络的技术障碍很大，往往是高速宽带(100Mbps)能够到达用户门口，但却进不了各个房间的电话线接入点。这是因为用户室内的电话线网络的以下几个特点造成的：

(1)用户室内的电话线网络是一个分叉网络，分叉网络会造成高速信号的反射和折射，叠加以后形成干扰。目前，高速VDSL只能到达用户室内电话线的分叉点前，而不能像低速ADSL那样到达每个房间的接入点。

(2)室内的电话线网络多采用扁平线，而非双绞线。扁平线对信号的衰减明显要大于双绞线，室内十几米的扁平线对信号的衰减较大。

(3)双绞线有时候到不了用户希望接入的位置。比如在开展IPTV业务的时候，用户客厅放置电视机的位置和放置电话机的位置不同，例如，分别放置在沙发的一面和另一面，这就造成用户在电视机的位置处接不了IPTV业务需要的宽带。

为了解决上述电话双绞线下的室内高速宽带接入遇到的技术难题本申请的发明人想到了室内有线电视同轴网络。用户室内的有线电视同轴线资源是具有普遍性的，且室内有线电视同轴网络有以下特点：

(1)同轴线的信号传输质量并不比双绞线差，同轴线的传输频谱是0～1GHz，明显要高于网线或电话线。

(2)现有的室内同轴网络多采用分支分配器无源器件组成多点的网络，这些无源器件在抑制分支网络的多点干扰设计方面有很强的针对性。

以一个六分配器为例，其具有一个输入(IN)端口和五个输出(OUT)端口，作用是将输入端口输入的电视信号能量平均分配到各个输出端口。输入和输出端口之间衰减较大。标称工作频率范围是5MHz～1GHz，实测的工作频率范围是0.3MHz～1GHZ。

分配器的每个端口都有较强的反射损耗，可大大降低反射信号对输入信号的干扰；另外，不同端口之间都有较强的相互隔离损耗，可消除不同端口之间的相互干扰。国家广电标准规定的用户室内广泛应用的2/3/4分配器的参数如表1所示：

表1

从表1可以看出，室内分配器在消除网络的多点反射和干扰方面有针对性的参数设置和要求。

综上所述，VDSL或LRE在借助双绞线进行高速宽带接入服务时，由于用户室内电话线网络的特点遇到了很大的障碍。而同时，用户室内的有线电视同轴网络相对于用户室内的电话线网络具有较好的性能，是可利用的资源。

发明内容

本发明提供了两种数据传输方法，这些方法使得在借助网络侧的双绞线和用户侧同轴线完成到用户侧的半双工宽带数据传输。

本发明还提供了两种中继装置，这些装置使得在借助网络侧的双绞线和用户侧同轴线完成到用户侧的半双工宽带数据传输

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种数据传输方法，宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，且双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，该方法包括：

接收来自双绞线的全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据后发送至同轴线进行传输。

本发明还公开了一种数据传输方法，宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，且双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，该方法包括：

接收来自同轴线的半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后发送至双绞线进行传输。

本发明还公开了一种中继装置，适用于宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，且双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式的应用中，该装置包括：与双绞线连接的双绞线介质PHY模块、与双绞线介质PHY模块连接的全双工MAC模块、与同轴线连接的同轴线介质PHY模块以及与同轴线介质PHY模块连接的半双工MAC模块，该装置还包括：两端分别与全双工MAC模块和半双工MAC模块连接的双工转换模块；

所述双工转换模块，用于从全双工MAC模块接收全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据后发送给半双工MAC模块。

所述双工转换模块，，用于从半双工MAC模块接收半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后发送给全双工MAC模块。

由上述技术方案可见，本发明这种宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，在双绞线和同轴线之间实现全双工数据与半双工数据之间的转换的技术方案，使得在借助双绞线进行高速宽带入户时，能够利用室内的同轴线网络完成到用户侧的半双工宽带接入。

附图说明

图1是本发明是实施例中的中继装置的组成结构框图；

图2是本发明实施例中采用分配器实现用户侧同轴网络接入多个终端的示意图；

图3是本发明实施例中的同轴线介质PHY模块的组成结构和外部连接示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，并实现双绞线介质到同轴线介质的转换，且在媒体访问控制(MAC，Media Access Control)层，双绞线采用全双工数据传输模式，同轴线采用半双工数据传输模式，在双绞线和同轴线之间实现全双工数据与半双工数据之间的转换。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面分别介绍本发明中的技术关键点。

(1)宽带接入的网络侧线缆为双绞线，且双绞线上采用全双工通信方式

宽带接入的网络侧线缆(在宽带接入到户的场景下即为入户线)采用双绞线的好处包括：线缆资源可以到达每户，且每户的线缆是独立的，点对点的；可以支持高速的到户带宽；由于在双绞线上采用现有的全双工通信方式，对网络侧的设备不需要作任何的改变。

在双绞线上可以采用现有的标准以太网接口(在2/4对线上运行)，也可以采用距离增强型的以太网接口(在1/2/4对线上运行)。

(2)采用中继方式连接网络侧的双绞线和用户侧的同轴线，同时完成全双工到半双工的转换

用户侧宽带网络采用同轴线的好处包括：同轴线的信号传输质量较好，且可以直接利用用户室内的现有的有线电视同轴网络。

用户侧的同轴线上采用半双工协议，在本发明实施例中半双工协议采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD，Carrier Sense MultipleAccess/Collision Detect)协议，这样可以与现有以太网卡的协议保持相同，便于最大限度地和现有协议兼容。

图1是本发明是实施例中的中继装置的组成结构框图。图1中的中继装置的两端分别连网络侧的双绞线和用户侧的同轴线。如图1所示，该装置包括依次连接的双绞线介质PHY模块、全双工MAC模块、双工转换模块、半双工MAC模块和同轴线介质PHY模块，其中双绞线介质PHY模块与网络侧的双绞线连接，同轴线介质PHY模块与用户侧的同轴线连接。

在图1中，双绞线介质PHY模块可以采用现有的物理层(PHY)芯片实现，如采用双绞线介质PHY芯片实现，主要实现对来自双绞线的模拟信号形式的数据进行模数转换处理后再进行双绞线解码处理，对要发送至双绞线的数据进行双绞线编码处理后再进行数模转换处理等。同样，图1中的同轴线介质PHY模块可以采用现有的PHY芯片实现，如采用同轴线介质PHY芯片实现，主要实现对来自同轴线的模拟信号形式的数据进行模数转换处理后再进行同轴线解码处理，对要发送至同轴线的数据进行同轴线编码处理后再进行数模转换处理等。

在图1中，全双工MAC模块与双绞线介质PHY模块完成在网络侧双绞线上的全双工的数据收发功能。全双工意味着在双绞上的数据是同时进行接收和发送的，根据技术不同，可以在相同的线对上同时进行接收和发送，也可以在不同的线对上同时进行接收和发送。半双工MAC模块与同轴线介质PHY模块完成在用户侧同轴线上的半双工的数据收发功能。半双工意味着在同轴线上数据是交替进行接收和发送的，即接收和发送是分时进行的，而不是同时进行的。全双工MAC模块和半双工MAC模块可以分别采用现有的全双工MAC芯片和半双工MAC芯片实现。

在图1中，双工转换模块用于从全双工MAC模块接收全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据后发送给半双工MAC模块；用于从半双工MAC模块接收半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后发送给全双工MAC模块。

由于双绞线上的数据是全双工传输模式，因此双工转换模块可能不间断地接收来自双绞线则的数据，但是发送至同轴线侧的数据是半双工模式的，即在接收来自同轴线侧的数据时不能向同轴线侧发送数据。因此，图1所示的中继装置还包括一个缓冲模块，用于存储双工转换模块发送的数据；双工转换模块，用于将从全双工MAC模块接收的双工模式的数据发送到缓冲模块中存储，再从缓冲模块读取数据以半双工模式发送至半双工MAC模块，反之亦然。

在图1所示的装置中，中继装置两侧的长期平均速率要匹配，否则，缓冲模块的存储空间再大，也会溢出。为了解决该问题，在本发明的一个实施例中，全双工MAC模块，除了包括完成现有的一些基本MAC层处理的功能单元外，还包括：流控单元，在图1中未画出。该流控单元，用于监控缓冲模块中的数据量，当缓冲模块中的数据量达到预设值时，向双绞线对端的数据发送方发送流控信息，通知双绞线对端的数据发送方停止发送数据或降低发送数据的速率。

(3)用户侧的同轴线宽带网络采用分支器或分配器实现多个终端的接入，且该多个终端采用CSMA/CD方式竞争同轴线，需要考虑穿透用户侧分支器或分配器的隔离度

现有以太网的MAC层采用CSMA/CD方式，因此本实施例的方案可以最大限度地兼容现有技术。CSMA/CD的基本原理是：用户侧的各接入终端都是地位平等的，每个终端在开始向共享的同轴线上发送信号之前，检测同轴线上是否有其他终端的信号，如果有，则后退一个随机的等待时间后再发送，如果没有，则开始发送。这一机制需要共享同轴线的每一终端都能够接收其他终端发送的信号，如果检测到其他终端在占用共享的同轴线介质发送信号，则退避一个随机的时间，等到下次合适的时机再发送。

用户侧的同轴线宽带网络采用分支器或分配器实现多个终端的接入，其中，以分配器最为常见。

图2是本发明实施例中采用分配器实现用户侧同轴网络接入多个终端的示意图。如图2所示，其中的中继装置即为图1所示的中继装置，该中继装置接收来自网络侧双绞线的全双工数据并转换成半双工数据后发送至用户侧同轴网络，用户侧同轴网络中的信号经过分配器平均分配成多个分支信号后到达各个终端。图2中示意的是二分配器，该二分配器将来自中继装置的信号分成两个分支信号后分别发送至终端1和终端2。在实际当中终端1和终端2可以是分别位于客厅和卧室的终端。当然在图2中，中继装置与二分配器、二分配器与终端1以及二分配器与终端2之间均通过同轴线连接。

由于分支器和分配器都存在分配损耗和相互隔离损耗，因此在宽带数据的传输过程中，需要考虑这部分损耗。例如，以二分配器为例，从表1可以看出，在5～65MHz范围内，其分配损耗(相当于从中继装置到终端)等于4.2dB，而其相互隔离损耗(相当于从一个终端到另一个终端)为22dB。

因此，对于中继装置中的同轴线介质PHY模块来说，需要在分配器的分配损耗4.2dB(以二分配器为例)的物理层衰减范围内完成数据的接收和发送，这就要求中继装置中的同轴线介质PHY模块在向同轴线发送数据时，其信号能量需要穿透4.2dB的衰减，而从同轴线接收信号，需要有一定的动态接收范围，能接收一定衰减范围内的信号。

另外，对于终端来说，由于采用CSMA/CD方式共享同轴线，一个终端向网络侧发送的信号也要发送至其他终端，因此，终端向网络侧发送的信号的穿透能力必须要在分配器的相互隔离损耗22dB之上，以使得其他终端能够侦听到该信号。例如，在图1中，终端1发送的信号的穿透能力必须要在22dB之上，这样，终端1发送的信号才能到达终端2，终端2能够检测到终端1在发送数据占用共享的同轴线，终端2不会发送数据；反之终端1发送的信号的穿透能力在22dB之下，这时终端1发送的信号无法到达终端2，终端2无法检测到终端1占用共享同轴线的情况，载波侦听所需的载波检测条件就没有了，从而基于CSMA/CD的半双工方式就无法实现了。而终端要与同轴线连接，因此终端中也存在同轴线介质PHY模块，在本发明实施例中，增强终端发送数据的信号能量的工作由终端中的同轴线介质PHY模块完成。

再有，考虑到用户侧同轴线宽带网络可以直接利用现有的室内有线电视同轴网络，因此以太网数据(即宽带数据)和有线电视化信号共享物理传输介质，所以在向同轴线发送以太网数据时，需要进行滤波处理，以滤除其中的有线电视信号频段上的数据干扰信号，避免对有线电视信号的干扰。这部分功能也在同轴线介质PHY模块上实现。进一步考虑到同轴线上可能还有除宽带业务信号和有线电视业务信号以外的其他业务信号存在，在进行滤波处理时，滤除宽带业务信号在包括有线电视在内的其他业务信号频段上的数据干扰信号。

图3是本发明实施例中的同轴线介质PHY模块的组成结构和外部连接示意图。图3中的同轴线介质PHY模块即可以是图1所示中继装置中的模块也可以是终端中的与同轴线连接的模块。如图3所示，该同轴线介质PHY模块除了包括现有的同轴线介质PHY芯片所包含的同轴PHY单元外，还包括：放大单元、检测动态放大单元和过滤单元。

在图3中，同轴PHY单元的功能为现有技术，主要完成同轴线介质PHY模块需要完成的基本物理层处理，如同轴线编解码等。

在图3中，放大单元，用于根据分支器或分配器对信号的损耗对所接收的信号进行放大处理。例如，当图3所示的同轴线介质PHY模块是图1所示中继装置中的模块时，放大单元用于根据所述分支器/分配器的分配损耗对同轴线介质PHY模块所接收的来自半双工MAC模块的数据进行信号放大处理；当图3所示的同轴线介质PHY模块是图2所示终端中的与同轴线连接的模块时，放大单元用于根据分支器/分配器的相互隔离损耗对终端所要发送的数据进行信号放大处理。

在图3中，检测动态放大单元，用于对同轴线介质PHY模块所接收的来自同轴线的数据的信号幅度进行检测，并根据检测结果对来自同轴线的数据进行信号放大处理。

在图3中，过滤单元，用于对来自放大单元的数据进行滤波处理，以滤除有线电视信号频段上的数据干扰信号。

(4)用户侧的同轴终端的MAC层采用CSMA/CD半双工通信方式，物理层采用同轴线介质PHY模块

显然由于用户侧的同轴网络采用CSMA/CD方式传输数据，则终端的MAC层也要相应地采用CSMA/CD半双工方式。另外，由于终端要和同轴线连接，因此其物理层要采用同轴线介质PHY模块。

通过上述实施例中所述的技术方案可以借助网络侧的双绞线和用户侧的同轴线，实现用户侧的多点高速的半双工接入。可以在借助双绞线进行高速宽带入户时，利用室内的同轴线网络完成到用户室内不同接入点的宽带数据传输。

以上所述，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做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数据传输方法，其特征在于，宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现，且双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，该方法包括：

接收来自双绞线的全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据后通过同轴线传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

接收来自同轴线的半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后通过双绞线传输。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接收来自双绞线的全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据后通过同轴线传输包括：

接收双绞线传输的全双工模式的数据并存储到缓冲空间中，再将缓冲空间中的数据以半双工的模式发送至同轴线进行传输；

当缓冲空间中的数据量达到预设值时，向双绞线对端的数据发送方发送流控信息，通知双绞线对端的数据发送方停止发送数据或降低发送数据的速率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，用户侧的同轴线宽带网络采用分支器/分配器实现多个终端的接入，且该多个终端采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD方式竞争同轴线；

在接收来自双绞线的全双工模式的数据，将所接收的全双工模式的数据转换为半双工模式的数据之后，并在通过同轴线传输之前，该方法进一步包括：根据所述分支器/分配器的分配损耗对转换为半双工模式的数据进行信号放大处理；

在接收来自同轴线的半双工模式的数据之后，并在将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据之前，该方法进一步包括：检测来自同轴线的半双工模式的数据的信号幅度，并根据检测结果对来自同轴线的半双工模式的数据进行信号放大处理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述多个终端中的每一个终端，在向同轴线发送数据之前，根据分支器/分配器的相互隔离损耗对所要发送的数据进行信号放大处理。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据分支器/分配器的分配损耗对转换为半双工模式的数据进行信号放大处理之后，并在通过同轴线传输之前，该方法进一步包括：对经过信号放大处理后的数据进行滤波处理，以滤除宽带业务信号在其他业务信号频段上的数据干扰信号。

7.一种数据传输方法，其特征在于，宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现，用户侧的宽带网络使用同轴线实现，且双绞线上采用全双工数据传输模式，同轴线上采用半双工数据传输模式，该方法包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用户侧的同轴线宽带网络采用分支器/分配器实现多个终端的接入，且该多个终端采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD方式竞争同轴线；

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

10.一种中继装置，适用于宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现、用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现、双绞线上采用全双工数据传输模式、同轴线上采用半双工数据传输模式的应用中，该装置包括：与双绞线连接的双绞线介质PHY模块、与双绞线介质PHY模块连接的全双工MAC模块、与同轴线连接的同轴线介质PHY模块以及与同轴线介质PHY模块连接的半双工MAC模块，其特征在于，该装置还包括：两端分别与全双工MAC模块和半双工MAC模块连接的双工转换模块；

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述双工转换模块，还用于从半双工MAC模块接收半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后发送给全双工MAC模块。

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：缓冲模块，用于存储双工转换模块发送的数据；

所述双工转换模块，用于将从全双工MAC模块接收的双工模式的数据发送到缓冲模块中存储，再从缓冲模块读取数据并以半双工模式发送至半双工MAC模块；

所述全双工MAC模块包括：流控单元，用于监控缓冲模块中的数据量，当缓冲模块中的数据量达到预设值时，向双绞线对端的数据发送方发送流控信息，通知双绞线对端的数据发送方停止发送数据或降低发送数据的速率。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，用户侧的同轴线宽带网络采用分支器/分配器实现多个终端的接入，且该多个终端采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD方式竞争同轴线；

所述同轴线介质PHY模块包括：放大单元和检测动态放大单元；

所述放大单元，用于根据所述分支器/分配器的分配损耗对同轴线介质PHY模块所接收的来自半双工MAC模块的数据进行信号放大处理；

所述检测动态放大单元，用于对同轴线介质PHY模块所接收的来自同轴线的数据的信号幅度进行检测，并根据检测结果对来自同轴线的数据进行信号放大处理。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述同轴线介质PHY模块进一步包括：与放大单元连接的过滤单元；

所述过滤单元，用于对来自放大单元的数据进行滤波处理，以滤除宽带业务信号在其他业务信号频段上的数据干扰信号。

15.一种中继装置，适用于宽带接入的网络侧线缆使用双绞线实现、用户侧的宽带网络线缆使用同轴线实现、双绞线上采用全双工数据传输模式、同轴线上采用半双工数据传输模式的应用中，该装置包括：与双绞线连接的双绞线介质PHY模块、与双绞线介质PHY模块连接的全双工MAC模块、与同轴线连接的同轴线介质PHY模块以及与同轴线介质PHY模块连接的半双工MAC模块，其特征在于，该装置还包括：两端分别与全双工MAC模块和半双工MAC模块连接的双工转换模块；

所述双工转换模块，用于从半双工MAC模块接收半双工模式的数据，将所接收的半双工模式的数据转换为全双工模式的数据后发送给全双工MAC模块。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，用户侧的同轴线宽带网络采用分支器/分配器实现多个终端的接入，且该多个终端采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD方式竞争同轴线；

所述同轴线介质PHY模块包括：检测动态放大单元；用于对同轴线介质PHY模块所接收的来自同轴线的数据的信号幅度进行检测，并根据检测结果对来自同轴线的数据进行信号放大处理。