CN102594455A - 家庭网络系统及通过光纤传输射频信号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家庭网络系统及通过光纤传输射频信号的方法，该家庭网络系统包括家庭网关和分别设置在各房间内家庭基站，所述家庭网关连接到外部公共网络，所述家庭基站分别通过室内光纤与所述家庭网关相连，每个所述家庭基站上均具有光电探测器和天线，所述光电探测器将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的终端发出的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。本发明，室内的射频信号采用光纤承载，可以保证高带宽和灵活稳定的室内信号覆盖方式，从而实现用户通过无线接收高保真无压缩视频和高速上网信号的业务需求。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及家庭网络系统及通过光纤传输射频信号的方法。
背景技术
为了满足每一个家庭成员独立地分享各自的信息资源的需求，目前的家庭中一般都建立有家庭网络。家庭网络是将公共网络和信息服务以家庭网关为连接点延伸到家庭内部，并通过家庭网络连接各种信息终端，为家庭中的所有成员提供集成的通信、娱乐、家庭控制、安全防范、家居管理和信息服务等功能。
家庭网络所涉及的技术非常复杂，主要包括：内部联网技术、家庭网关技术、设备自动发现技术、远程管理技术等。其中内部联网技术主要是对家庭网络内部各种终端设备进行物理互联，是实现家庭网络应用的前提。目前的家庭内部联网技术主要包括有线和无线两类，有线主要包括以太网、HomePNA和PLC等，无线则包括WiFi、蓝牙、Zigbee、UWB等。
以太网是目前应用最为广泛的联网技术，可以提供从10M到100M甚至千兆的传输带宽。但由于以太网对家庭网络布线有较高的要求，而且不具备移动性，所以在应用上受到一定的限制。
HomePNA（Home Phoneline Network Alliance）是一种基于电话线传输的内部互联技术，HomePNA3.0提供了对同轴电缆的支持，2005年被ITU标准化为G.9954，目前最新的标准HomePNA3.1理论最高速率达到320Mbps，支持同步、异步两种MAC机制，使用同步MAC可以获得更好的QoS保证。虽然HomePNA技术能最大可能重用家庭内部已有的布线系统来提供设备互联，大大减少了布线改造。但作为一种有线技术，除了线缆的局限性外，还存在一些缺陷，例如传输时延大，在同轴线上与VDSL、数字电视的频段存在冲突等。
PLC（powerlinecommunication，即电力线通信）利用家庭室内的电力线进行通信，采用类似以太网的传输机制，可以提供200Mbps的物理带宽，并且专门考虑AV高带宽，低时延的要求。PLC的最大优势在于无需单独布线，且不会受到墙壁的阻隔，只要有电源插座就可以接入网络。目前影响PLC普及的主要因素有：电力线上的干扰（容易受到容性负载的影响以及一些室内家电如微波炉等的干扰）、用户间隔离（PLC难以穿越电表）以及成本等。
同有线方式相比，无线方式则最大限度地满足了人们对移动性的需求。其中，WLAN技术应用最为普遍，尤其是基于OFMA和MIMO技术的802.11n可以带来高到600Mbps的理论带宽以及更高的无线覆盖能力，使得无线承载多媒体应用，尤其是视频媒体称为可能。当然作为一种无线技术，在家庭应用时受限于功率以及家庭建筑的影响，仍然不可避免地存在覆盖问题以及在传输质量上无法达到有线传输的效果等问题。
BlueTooth、Zigbee和UWB均属于短距离无线通信，其中BlueTooth的有效通信距离为10-100m，数据传输速率为1Mb/s；UWB信号的有效传输距离在10m以内，提供的速率为480Mb/s。
因此，目前家庭网络互联中以太网和802.11 WiFi是普及率最高的技术，通过对上述采用有线和无线方式进行家庭网络内部联网技术分析可知，由于WiFi无线传输受环境影响，如无线干扰，以及穿墙能力等限制，难以保证视频流的可靠传输，因此在视频传输等QoS要求高的情况下，还是倾向有线技术。但是，除非是新的建筑，以太网线路在家庭中并不常见，重新布线是非常困难的。而其他技术（如电话线）则由于受本身线路质量的影响，以及xDSL 等频道的干扰制约,无法满足高质量视频传输等业务需求。
随着以IPTV业务为代表的多媒体业务和应用在家庭内的普及，对互联技术在带宽性能、QoS保证以及使用便捷上提出了更高的要求。高清视频业务的广泛应用需要超高带宽端到端的承载，高保真视频业务和高速上网带宽需求对网络接入能力提出了新的挑战，同时，物联网产业的发展所带动的相关应用进一步提出了对高宽带的需求。据调查，室内多媒体业务是通信网络中比例最大的传送业务，超过50%的无线话音业务和70%的无线数据业务来自室内环境，而当网络带宽增加后，用户在线时间也将随之增加，所提升的带宽很快被大约不到20%的用户消耗。由此分析可以预见在家庭网络内多路高保真视频、多路高速上网以及各类物联网应用的业务驱动下，对1Gbps以上的超高带宽接入能力的需求将极为迫切。而随着iPad等MID设备的出现家庭内部的终端移动宽带业务需求也逐步增强，对于家庭内部的无线信号覆盖和业务管理提出了更高的要求。
综上所述，现有的家庭网络所采用的有线、无线内部联网技术，无法提供1Gbps以上的超高带宽接入能力，从而限制了内部多路高保真视频、多路高速上网以及各类物联网的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决现有的家庭网络无法提供1Gbps以上的超高带宽接入能力的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种家庭网络系统，包括家庭网关和分别设置在各房间内家庭基站，所述家庭网关连接到外部公共网络，所述家庭基站分别通过室内光纤与所述家庭网关相连，每个所述家庭基站上均具有光电探测器和天线，所述光电探测器将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的终端发出的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。
在上述家庭网络系统中，所述光电探测器将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为60GHz毫米波信号。
在上述家庭网络系统中，所述上行射频信号为2.4GHz的射频信号。
本发明还提供了一种家庭网络通过光纤传输射频信号的方法，家庭网关通过室内光纤分别与设置在各房间内的多个家庭基站相连，所述家庭基站将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。
在上述方法中，将下行光信号转换为60GHz毫米波信号，上行射频信号采用2.4GHz的射频信号。
本发明，家庭网关通过室内光纤分别与设置在各房间内的多个家庭基站相连，家庭基站将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关，为用户有线和无线终端提供高带宽网络和网间连接，满足了室内范围可移动高带宽应用要求，实现了多种宽带视频新业务（如高清电视、交互式多媒体游戏、虚拟现实以及远程办公等业务）接入。
附图说明
图1为本发明提供的家庭网络系统结构示意图。
具体实施方式
本发明采用了光载射频技术组建了家庭网络系统，下面结合附图对本发明作出详细的说明。
如图1所示，本发明提供的家庭网络系统，包括家庭网关和分别设置在各房间内家庭基站，每个家庭基站分别通过室内光纤与家庭网关相连，室内光纤采用时分复用（TDM）或者波分复用（WDM）的方式传输上行和下行业务信号，从而组建成家庭网络系统。
家庭基站负责处理60GHz射频信号，家庭网关上终结处理2.4GHz/5.8GHz WiFi，3G/4G Femto等信号，家庭网关连接到外部公共网络，并提供各种协议无关的信号处理，包括路由功能；媒体转换；本地缓存；认证和安全等。家庭网关内部的信号接入处理单元（信宿1）接收到从外部公共网络传输来的高速下行信号后，通过双模DFB（分布式反馈）激光器产生毫米波，并采用电吸收调制器（O/E1）实现基带信号在60GHz的上变频。
60GHz下行光信号经过室内光纤传输到各个楼层和房间内的家庭基站，每个家庭基站上均具有光电探测器（O/E2）和天线，光电探测器通过光电转换将60GHz下行光信号转换为60GHz的射频信号，放大后由天线发射，供各终端使用。
各终端发出的上行射频信号由天线接收，并由光电探测器（E/O）调制成光信号，通过室内光纤回传给家庭网关，再经光电探测器（O/E3）调送给信号输出处理单元（信宿2）。无线接收部分采用包络检测实现从射频信号向基带信号的下变频。
在室内多媒体业务无线接入应用中，下行带宽的需求远远大于上行带宽，因此，下行无线信号的载波频率可采用60GHz，上行信号可以采用2.4GHz。
在本发明中室内的射频信号采用光纤承载（即通过光纤承载经射频信号调制过的光信号），可以保证高带宽和灵活稳定的室内信号覆盖方式，从而实现用户通过无线接收高保真无压缩视频和高速上网信号的业务需求。
本发明还提供了一种家庭网络通过光纤传输射频信号的方法，家庭网关通过室内光纤分别与设置在各房间内的多个家庭基站相连，所述家庭基站将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.家庭网络系统，其特征在于，包括：
家庭网关，连接到外部公共网络；
多个家庭基站，分别设置在各房间内，并通过室内光纤与所述家庭网关相连，每个所述家庭基站上均具有光电探测器和天线，所述光电探测器将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的终端发出的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。
2.如权利要求1所述的家庭网络系统，其特征在于，所述光电探测器将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为60GHz毫米波信号。
3.如权利要求2所述的家庭网络系统，其特征在于，所述上行射频信号为2.4GHz的射频信号。
4.家庭网络通过光纤传输射频信号的方法，其特征在于，家庭网关通过室内光纤分别与设置在各房间内的多个家庭基站相连，所述家庭基站将所述家庭网关传输来的下行光信号转换为毫米波信号并由天线发出，将天线接收到的上行射频信号调制成光信号，并由室内光纤回传给所述家庭网关。
5.如权利要求4所述的家庭网络通过光纤传输射频信号的方法，其特征在于，将下行光信号转换为60GHz毫米波信号，上行射频信号采用2.4GHz的射频信号。
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