CN101888576A - 基于同轴电缆网络的超宽带接入系统及接入方案 - Google Patents
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Abstract
一种基于同轴电缆网络的超宽带接入方案，利用基于同轴电缆网络的超宽带接入系统来实现，在同轴电缆网络的头端安装有头端设备(11)，在用户端安装有用户端设备(12)，头端设备(11)将来自上级网络接口的数据经网轴电缆网络传送给用户端设备(12)；用户端设备(12)将来自用户网络接口的数据通过其发射信道(123)经同轴电缆网络传送给头端设备(11)，从而实现用户全双工的高速上网。使用本发明所述接入方案，可以在一个树型结构的同轴电缆支路上，为每个用户提供30Mbps以上的独享带宽，从而使得已经全面覆盖的同轴电缆入户网可以和光纤到户一样，成为的“三网合一”的终极宽带用户接入网。
Description
技术领域本发明涉及数据开关网络，特别是涉及以通路配置为特征的广域网络，尤其涉及基于同轴电缆网络的超宽带接入系统及接入方案。
背景技术现有技术的三种基于同轴电缆网络的宽带接入方案，分别是HomePlug技术、HomePNA(Home Phone-line Network Alliance)接入技术和MoCA(Mult imedia Over CoaxAlliance)，它们的技术要点简述如下：
一、HomePlug接入技术
HomePlug接入技术是基于家庭内电源线的传输技术，其利用现有的家庭室内电源配线形成网络，包括个人电脑等终端设备通过电源插座与因特网联机，以及通过室内电源配线网络实现家庭内各个人电脑的联网功能，给网络提供商降低了成本，HomePlug的技术要点是：
一个头端可以支持32个终端；
二、HomePNA(Home Phone-line Network Alliance)接入技术
该接入技术通过现有的电话线为每个用户提供1Mbps(HomePNA 1.0版本)或10Mbps(HomePNA 2.0版本)的高速数据传送，其优势是利用现有电话线路传输宽带数字信号，省去了重新布线的麻烦，满足用户宽带上网的要求，又降低了上网费用，上网的同时不会影响电话使用和收发传真，该技术的主要特点如下：
三、MoCA(Multimedia Over Coax Alliance)接入技术
MoCA技术可使高质量数字多媒体内容通过现有的同轴电缆传输遍布整个家庭，使家庭用户能够利用其现有的同轴电缆架构作为网络系统，将上述新兴应用和先进性能遍布其家中，MoCA作为一项主要的网络技术被众多领先的美国服务提供商所采用，其主要特点如下：
头端和终端之间的通信采用发送时间槽使用Reques t-Grant机制，没有竞争和冲突；
每个载波可以达到175Mbps的吞吐量；
头端设备可以配备多个载波来提高总的吞吐量。
上述现有技术各宽带接入方案存在以下不足：
1、均采用半双工模式，传输效率不超过50％；
2、HomePlug接入技术和HomePNA接入技术均采用TDMA+优先级的CSMA/CA访问控
制协议，在并发用户数增加时，总的吞吐量下降；
3、HomePlug接入技术和HomePNA接入技术的单载波的吞吐量较低，提供给每个用户的独享带宽太低，不满足宽带业务的需求；
4、HomePlug接入技术和HomePNA接入技术均采用基带OFDM技术，无法通过增加载波的方式来提高头端到终端的总的吞吐量；
5、HomePNA接入技术采用QAM调制解调技术，抗干扰能力差；
6、MoCA接入技术采用的是875-1525MHz的高端频率，同轴电缆的传输衰减大，传输距离短；对网络频率响应的要求超过现有同轴电缆入户网络的电缆、连接器、分支分配器和用户盒等的性能指标，无法直接在现有同轴电缆入户网上直接运行。
发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种基于同轴电缆网络的超宽带接入系统及接入方案。
本发明提出一种以同轴电缆为传输媒介的、低成本高效率的一点对多点Gbps超宽带双向传输技术方案，采用该方案，可以在一个延伸距离超过500米、覆盖100个左右用户的树型结构的同轴电缆支路上，为每个用户提供30Mbps以上的独享带宽，从而使得已经全面覆盖的同轴电缆入户网可以和光纤到户(FTTH)一样，成为“三网合一”的终极宽带用户接入网。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：一种实现超宽带网络接入的接入系统，包括头端设备和用户端设备；
所述头端设备接受来自上级网络接口的宽带信号，经处理后沿着树型结构的同轴电缆网络配送，从干部到各支路，再到各分支路连接的用户端设备，经所用户端设备处理后的信号送至终端用户，实现一点对多点Gbps超宽带双向传输。
所述头端设备包括媒体存取控制器、网络桥接单元、至少一条发射信道、接收信道、微处理器单元和射频信号混合器；
在微处理器单元的控制下，射频信号混合器接收来自同轴电缆网络各用户端设备的载波信号并将其传送至接收信道，接收信道对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器处理后传送至上级网络接口，最终被送达通讯目的的头端设备；
在微处理器单元的控制下，来自上级网络接口的信号经媒体存取控制器处理后选择对应的发射信道进行传送，信号在发射信道被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络；
所述用户端设备包括媒体存取控制器、网络桥接单元、发射信道、接收信道、微处理器单元和射频信号混合器；
在微处理器单元的控制下，射频信号混合器接收来自同轴电缆网络的头端设备载波信号并将其传送至接收信道，接收信道对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器处理后传送至用户网络接口，直到各终端用户；
在微处理器单元的控制下，来自用户网络接口终端用户的信号经媒体存取控制器处理后选择发射信道进行传送，信号在发射信道被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络。
所述发射信道包括接口单元、正交OFDM发射信道单元、数模转换器和正交上变频器，所述接口单元将网络桥接单元传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器进行调制；
所述发射信道包括接口单元、正交OFDM发射信道单元、数模转换器和正交上变频器，所述接口单元将网络桥接单元传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器进行调制。
所述接收信道包括接口单元、正交OFDM接收信道单元、模数转换器和正交下变频器，所述射频信号混合器将接收到的载波信号送到正交下变频器进行解调后送至模数转换器进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元进行协议转换；
所述接收信道包括接口单元、正交OFDM接收信道单元、模数转换器和正交下变频器，所述射频信号混合器将接收到的载波信号送到正交下变频器进行解调后送至模数转换器进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元进行协议转换。
所述正交上变频器将模数转换器传送过来的信号调制到87-870MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器将信号送至同轴分配网络以便让用户端设备的接收信道(124)接收并处理。
所述正交上变频器将模数转换器传送过来的信号调制到5-65MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器将信号送至同轴电缆网络以便让头端设备的接收信道接收并处理。
所述正交OFDM发射信道单元包括AES加密模块、FEC编码模块和IFFT&DSP处理模块。
正交OFDM接收信道单元包括AES解密模块、FEC解码模块和FFT&DSP模块处理。
为解决本发明所述技术问题，还可以通过采用以下技术方案来实现，提出一种实现超宽带网络接入的接入方案，基于上述的接入系，在同轴电缆网络的头端安装有头端设备，在用户端安装有诸多用户端设备，头端设备将来自上级网络接口的数据通过其发射信道经同轴电缆网络传送给各用户端设备，接收信道将接收到的数据进行处理后传送给用户网络；用户端设备将来自用户网络接口的数据通过其发射信道经同轴电缆网络传送给头端设备，接收信道将接收到的数据进行处理后传送给上级网络，从而实现用户全双工的高速上网。
所述头端设备至少包括一条发射信道，以便与至少一个用户端设备的接收信道实现数据收发；所述头端设备的多条发射信道能被叠加以增加下行总带宽；
下行和上行同时采用不同的载波频率通信，实现全双工模式。
头端设备和用户端设备之间通信采用没有碰撞和竞争的BOD访问控制协议。
同现有技术相比较，本发明所采用的上述技术方案的有益效果在于：
1、下行(头端到用户端)和上行(用户端到头端)同时采用不同的载波通信，实现全双工模式，通信效率提高一倍；
2、头端设备可以通过配置多个下行载波(发射信道)来提高整个系统的总的吞吐量；
3、头端和用端之间的通信采用没有碰撞和竞争的BoD(Band on Demand)访问控制协议，用以提高通信的效率。
附图说明图1是本发明实现超宽带网络接入的接入方案的接入示意图；
图2是本发明实现超宽带网络接入的接入系统之头端设备原理框图；
图3是本发明实现超宽带网络接入的接入系统之用户端设备原理框图；
图4是所述头端设备/用户端设备之正交OFDM发射信道单元之电路原理框图；
图5是所述头端设备/用户端设备之正交OFDM接收信道单元之电路原理框图；
图6用户端设备发射信道变频原理框图；
图7头端设备接收信道变频原理框图。
具体实施方式以下结合各附图所示之优选实施例作进一步详述。
本发明之一种实现超宽带网络接入的接入系统，如图1所示，包括头端设备11和用户端设备12。
所述头端设备11接受来自上级网络接口的宽带信号，经处理后沿着树型结构的同轴电缆网络配送，从干部到各支路，再到各分支路连接的用户端设备12，经所用户端设备12处理后的信号送至终端用户，实现一点对多点Gbps超宽带双向传输。
如图2所示，所述头端设备11包括媒体存取控制器111、网络桥接单元112、至少一条发射信道113、接收信道114、微处理器单元115和射频信号混合器116；
在微处理器单元115的控制下，射频信号混合器116接收来自同轴电缆网络各用户端设备12的载波信号并将其传送至接收信道114，接收信道114对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元112进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器111处理后传送至上级网络接口，最终被送达通讯目的的头端设备11；在微处理器单元115的控制下，来自上级网络接口的信号经媒体存取控制器110处理后选择对应的发射信道113进行传送，信号在发射信道113被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器116处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络。
如图1所示，各用户端设备12在入网注册需要在头端设备11内分配一条与其通信的发射信道113，当来自上级网络接口的信号经媒体存取控制器110处理后，根据要接收该信号的用户终端12在入网注册时分配的发射信道113，选择对应的发射信道113与用户端设备12进行通信。
如图3所示，所述用户端设备12包括媒体存取控制器121、网络桥接单元122、发射信道123、接收信道124、微处理器单元125和射频信号混合器126；
在微处理器单元125的控制下，射频信号混合器126接收来自同轴电缆网络的头端设备11载波信号并将其传送至接收信道124，接收信道124对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元122进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器121处理后传送至用户网络接口，直到各终端用户；在微处理器单元125的控制下，来自用户网络接口终端用户的信号经媒体存取控制器121处理后选择发射信道123进行传送，信号在发射信道123被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器126处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络。
如图2所示，所述发射信道113包括接口单元1131、正交OFDM发射信道单元1132、数模转换器1133和正交上变频器1134，所述接口单元1131将网络桥接单元112传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元1132进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器1133进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器1134进行调制。
如图3所示，所述发射信道123包括接口单元1231、正交OFDM发射信道单元1232、数模转换器1233和正交上变频器1234，所述接口单元1231将网络桥接单元122传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元1232进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器1233进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器1234进行调制。
如图2所示，所述接收信道114包括接口单元1141、正交OFDM接收信道单元1142、模数转换器1143和正交下变频器1144，所述射频信号混合器116将接收到的载波信号送到正交下变频器1144进行解调后送至模数转换器1143进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元1142解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元1141进行协议转换；
如图3所示，所述接收信道124包括接口单元1241、正交OFDM接收信道单元1242、模数转换器1243和正交下变频器1244，所述射频信号混合器126将接收到的载波信号送到正交下变频器1244进行解调后送至模数转换器1243进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元1242解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元1241进行协议转换。
如图2所示，所述正交上变频器1134将模数转换器1133传送过来的信号调制到87-870MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器116将信号送至同轴分配网络以便让用户端设备12的接收信道124接收并处理。
如图3所示，所述正交上变频器1234将模数转换器1233传送过来的信号调制到5-65MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器126将信号送至同轴分配网络以便让头端设备11的接收信道114接收并处理。
如图4所示，所述正交OFDM发射信道单元1132，1232包括AES加密模块321、FEC编码模块322和IFFT&DSP处理模块323。
如图5所示，正交OFDM接收信道单元1142，1242包括AES解密模块421、FEC解码模块422和FFT&DSP模块处理423。
用户端设备12经发射信道123向头端设备11传送的上行信号频率范围为5-65MHz，为了达到这一频段范围，如图6所示，在用户端设备12的发射信号可以采用全数字的方法来进行正交上变频，然后通过200MHz时钟的高速数模转换器1233来直接合成发射信号。
同样原理，在头端设备11上，可以用200MHz时钟的高速模数转换器对上行信号直接采样，然后用全数字的方法来实现上行信号的正交下变频，其原理框图如图7所示。
本发明所述的技术方案还可以采用以下方式实现，如图1所示，在同轴电缆网络的头端安装有头端设备11，在用户端安装有诸多用户端设备12，头端设备11将来自上级网络接口的数据通过其发射信道113经同轴电缆网络传送给各用户端设备12，接收信道124将接收到的数据进行处理后传送给用户网络；用户端设备12将来自用户网络接口的数据通过其发射信道123经同轴电缆网络传送给头端设备11，接收信道114将接收到的数据进行处理后传送给上级网络，从而实现用户全双工的高速上网。
如图1所示，所述头端设备11至少包括一条发射信道113，以便与至少一个用户端设备12的接收信道124实现数据收发。
所述头端设备11的多条发射信道113能被叠加以增加下行总带宽；
下行和上行同时采用不同的载波频率通信，实现全双工模式。
头端设备11和用户端设备12之间通信采用没有碰撞和竞争的BOD访问控制协议。
上述为本发明的优选实现过程，本领域的技术人员在本发明的基础上进行的通常变化和替换包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，包括：头端设备(11)和诸多用户端设备(12)；
所述头端设备(11)接受来自上级网络接口的宽带信号，经处理后沿着树型结构的同轴电缆网络配送，从干部到各支路，再到各分支路连接的用户端设备(12)，经所用户端设备(12)处理后的信号送至终端用户，实现一点对多点Gbps超宽带双向传输。
2.如权利要求1所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，其特征在于：
所述头端设备(11)包括媒体存取控制器(111)、网络桥接单元(112)、至少一条发射信道(113)、接收信道(114)、微处理器单元(115)和射频信号混合器(116)；
在微处理器单元(115)的控制下，射频信号混合器(116)接收来自同轴电缆网络各用户端设备(12)的载波信号并将其传送至接收信道(114)，接收信道(114)对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元(112)进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器(111)处理后传送至上级网络接口，最终被送达通讯目的的头端设备(11)；
在微处理器单元(115)的控制下，来自上级网络接口的信号经媒体存取控制器(110)处理后选择对应的发射信道(113)进行传送，信号在发射信道(113)被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器(116)处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络；
所述用户端设备(12)包括媒体存取控制器(121)、网络桥接单元(122)、发射信道(123)、接收信道(124)、微处理器单元(125)和射频信号混合器(126)；
在微处理器单元(125)的控制下，射频信号混合器(126)接收来自同轴电缆网络的头端设备(11)载波信号并将其传送至接收信道(124)，接收信道(124)对载波信号依次进行解调、模数转换、解码和协议转换后再送至网络桥接单元(122)进行处理，经处理后的信号被送至媒体存取控制器(121)处理后传送至用户网络接口，直到各终端用户；
在微处理器单元(125)的控制下，来自用户网络接口终端用户的信号经媒体存取控制器(121)处理后选择发射信道(123)进行传送，信号在发射信道(123)被依次进行协议转换、正交变换、数模转换和调制后被送至射频信号混合器(126)处理，经处理后的信号再被传送至同轴电缆网络。3、如权利要求2所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，其特征在于：
所述发射信道(113)包括接口单元(1131)、正交OFDM发射信道单元(1132)、数模转换器(1133)和正交上变频器(1134)，所述接口单元(1131)将网络桥接单元(112)传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元(1132)进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器(1133)进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器(1134)进行调制；
所述发射信道(123)包括接口单元(1231)、正交OFDM发射信道单元(1232)、数模转换器(1233)和正交上变频器(1234)，所述接口单元(1231)将网络桥接单元(122)传送来的信号进行协议转换后将信号送至正交OFDM发射信道单元(1232)进行正交变换处理，变换后的信号被传送至模数转换器(1233)进行数模转换，然后再将其送到正交上变频器(1234)进行调制。
4.如权利要求2所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，其特征在于：
所述接收信道(114)包括接口单元(1141)、正交OFDM接收信道单元(1142)、模数转换器(1143)和正交下变频器(1144)，所述射频信号混合器(116)将接收到的载波信号送到正交下变频器(1144)进行解调后送至模数转换器(1143)进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元(1142)解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元(1141)进行协议转换；
所述接收信道(124)包括接口单元(1241)、正交OFDM接收信道单元(1242)、模数转换器(1243)和正交下变频器(1244)，所述射频信号混合器(126)将接收到的载波信号送到正交下变频器(1244)进行解调后送至模数转换器(1243)进行模数转换，经转换后的信号被送至正交OFDM接收信道单元(1242)解码还原成原始信号，然后再将还原后的信号送至接口单元(1241)进行协议转换。
5.如权利要求3所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，其特征在于：
所述正交上变频器(1134)将模数转换器(1133)传送过来的信号调制到87-870MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器(116)将信号送至同轴分配网络以便让用户端设备(12)的接收信道(124)接收并处理；
所述正交上变频器(1234)将模数转换器(1233)传送过来的信号调制到5-65MHz频段内的载波上，然后通过射频信号混合器(126)将信号送至同轴电缆网络以便让头端设备(11)的接收信道(114)接收并处理。
6.如权利要求3所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入系统，其特征在于：
所述正交OFDM发射信道单元(1132，1232)包括AES加密模块(321)、FEC编码模块(322)和IFFT&DSP处理模块(323)；正交OFDM接收信道单元(1142，1242)包括AES解密模块(421)、FEC解码模块(422)和FFT&DSP模块处理(423)。
7.一种基于同轴电缆网络的超宽带接入方案，基于权利要求1所述的接入系统，其特征在于：
在同轴电缆网络的头端安装有头端设备(11)，在用户端安装有诸多用户端设备(12)，头端设备(11)将来自上级网络接口的数据通过其发射信道(113)经同轴电缆网络传送给各用户端设备(12)，接收信道(124)将接收到的数据进行处理后传送给用户网络；用户端设备(12)将来自用户网络接口的数据通过其发射信道(123)经同轴电缆网络传送给头端设备(11)，接收信道(114)将接收到的数据进行处理后传送给上级网络，从而实现用户全双工的高速上网。
8.如权利要求7所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入方案，其特征在于：
所述头端设备(11)至少包括一条发射信道(113)，以便与至少一个用户端设备(12)的接收信道(124)实现数据收发；
所述头端设备(11)的多条发射信道(113)能被叠加以增加下行总带宽。
9.如权利要求7所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入方案，其特征在于：
下行和上行同时采用不同的载波频率通信，实现全双工模式。
10.如权利要求7所述的基于同轴电缆网络的超宽带接入方案，其特征在于：
头端设备(11)和用户端设备(12)之间通信采用没有碰撞和竞争的BOD访问控制协议。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20101117 |