CN103036708B - 一种点对点低频调制eoc设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点对点低频调制EOC设备，包括局端设备和通过同轴电缆与局端设备连接的用户终端设备，所述局端设备以及用户终端设备均包括调制解调模块，调制解调模块将基带以太网数据信号调制到5-65MHz带宽之间或者将5-65MHz带宽之间已调制以太网数据信号解调成基带以太网数据信号，已调制的以太网数据信号与有线电视信号混合后通过同轴电缆输出，可以同时实现多业务传输和全局的可管可控，用于通过同轴电缆同时接入网络数据信号和有线电视信号，并实现网络数据信号点对点单信道调制，达到有线电视网络宽带上网和看电视的功能。

Description

一种点对点低频调制EOC设备

技术领域

本发明涉及一种利用HFC网络进行以太网信号和有线电视信号共缆传输的数据传输设备，特别涉及一种点对点低频调制EOC设备。

背景技术

EOC（Ethernet over Coax）技术是将以太网数据通过同轴电缆进行传输的一种技术。随着国家“三网融合”和广电网络双向化改造的不断推进，同时伴随着通讯技术和广播电视技术的迅速发展，有线电视网络正向下一代广播电视网（NGB）过渡。电缆接入技术（EOC）作为NGB的关键技术之一，近几年已经得到较快的发展和应用。但是，如何为用户提供高带宽、低成本、易普及、易施工与维护的EOC设备仍然是当前电缆接入技术面临的问题。

随着调制EOC技术的发展，越来越多的问题开始得到业内的广泛关注。主要问题包括：

1）噪声汇聚的问题：由于采用点对多点方案（即：一个局端设备的输出口带多路用户终端）带来的噪声汇聚问题，使得在链路状况恶劣、噪声复杂的情况下设备稳定性差，容易出现丢包掉线等情况。

2）多用户接入时用户带宽无法保证的问题：当终端用户数增加时，设备数据传输效率降低，用户带宽无法保证，出现带宽降低、时延增大等情况。

3）设备QoS功能有限的问题、难以维护的问题：由于与传统以太网交换机，在QoS管理功能上的差异，使得设备的可管理性和可维护性不高，难以实现与传统以太网交换设备维护的无差别化，需要专门维护。

4）成本高的问题：由于采用的芯片昂贵，使得设备成本难以降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有点对点低频单信道调制传输信号，并且能够避免噪声汇聚、抗多径干扰、保证用户带宽独享的EOC设备，其可以同时实现多业务传输和全局的可管可控，可以用于通过同轴电缆同时接入网络数据信号和有线电视信号，并实现网络数据信号点对点单信道调制，达到有线电视网络宽带上网和看电视的功能。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

该EOC设备包括局端设备和通过同轴电缆与局端设备连接的用户终端设备，局端设备中设置有用于实现多路网络数据信号管理与交换的数据交换模块，数据交换模块输出的多路网络数据信号分别通过设置于局端设备中的调制解调模块进行调制，局端设备中还设置有数据/电视信号混合模块，多路调制后的网络数据信号在数据/电视信号混合模块中与对应的多路有线电视信号分别混合后通过同轴电缆分别传送至用户终端设备，用户终端设备包括用于对网络数据信号进行调制或解调的调制解调模块。

所述调制解调模块将基带网络数据信号调制到5-65MHz带宽之间或者将5-65MHz带宽之间已调制网络数据信号解调成基带网络数据信号，已调制的网络数据信号与有线电视信号混合后通过同轴电缆输出。

所述调制解调模块包括H11NL型网络隔离变压器、AR8032型PHY芯片以及71730调制芯片，H11NL型网络隔离变压器与71730调制芯片连接，71730调制芯片与AR8032型PHY芯片连接。

所述71730调制芯片包括解调器、调制器、模数转换装置、数模转换装置以及MII接口；下行网络数据信号通过MII接口输入调制器进行调制，然后经过数模转换装置进行数字信号转模拟信号，转换后的模拟信号输出；上行网络数据信号先通过模数转换装置进行模拟信号转数字信号，再经过解调器对转换后的数字信号进行解调，解调后通过MII口输出。

所述调制解调模块的调制方法为：在调制解调过程中采用对每一路网络数据信号进行单独调制，使局端设备到终端用户间数据信号的传输链路相互独立隔离，在传输过程中互不影响，实现数据信号的点对点传输；每路网络数据传输采用单信道QAM调制方式，利用频分技术使数据信号上下行传输分别采用不同的传输频率进行传输，从而实现数据信号的全双工传输；其中H11NL型网络隔离变压器接收网络数据信号，网络数据信号经H11NL型网络隔离变压器进行滤波隔离后输出至71730调制芯片，71730调制芯片接收滤波隔离后的网络数据信号并调制到5-65MHz频段，然后输出至AR8032型PHY芯片，AR8032型PHY芯片对网络数据信号进行编码后输出；调制解调模块的解调方法为调制方法的逆过程。

所述局端设备还包括有线电视用户管理模块，数据交换模块的上端口接入网络数据信号，下端口的一路与有线电视用户管理模块双向连接，下端口的其余每一路都与一个调制解调模块双向连接，数据/电视信号混合模块分别与有线电视用户管理模块、调制解调模块以及用于连接用户终端设备的同轴电缆双向连接，数据/电视信号混合模块将有线电视信号和网络数据信号进行混合。

所述数据交换模块为以太网交换核心，支持基于端口的VLAN划分、SNMP管理配置、CLI管理配置；所述数据交换模块的上端口工作在100/1000Mbps全双工状态，其余端口工作在10/100M自适应状态。

所述有线电视用户管理模块为由微处理器和以太网控制器构成的以太网节点，微处理器连接到数据/电视信号混合模块，以太网控制器通过网络接口连接到数据交换模块的下端口，以太网节点向数据/电视信号混合模块输出控制信号，控制有线电视用户通道的通断，并处理自数据/电视信号混合模块返回的用户通道的当前状态；所述微处理器为80C52单片机，以太网控制器为RTL8019AS。

所述数据/电视信号混合模块包括电视信号分配器、滤波电路和受有线电视用户管理模块控制的高频继电器；有线电视信号输入电视信号分配器实现信号分配，将一路电视信号分成多路电视信号；滤波电路包括高通滤波器和低通滤波器，分配后的有线电视信号输入高通滤波器的输入端，来自调制解调模块的网络数据信号输入到低通滤波器的输入端，在滤波电路的输出端实现有线电视信号与网络数据信号的混合，通过该滤波电路将经过滤波后的信号输入用户终端设备，且来自用户终端设备的网络数据信号经由低通滤波器输入到局端设备的调制解调模块。

所述用户终端设备还包括信号分离装置，信号分离装置接收来自局端设备的混合后的网络数据信号和有线电视信号，通过信号分离装置中的滤波电路，实现有线电视信号与网络数据信号的分离；将有线电视信号输入到有线电视接口，将网络数据信号通过调制解调模块解调后输送至用户，上行网络数据信号经用户终端设备中的调制解调模块进行调制后通过同轴电缆传输至局端设备。

本发明的有益效果为：

本发明所述点对点低频调制EOC设备对多路网络数据信号分别进行调制，然后形成多路混合有有线电视信号的混合信号，通过用户终端设备进行信号的分离和调制解调，在实现通过CATV同轴网络做宽带接入介质的同时，能够收看到高质量的电视节目，为用户提供30M全双工稳定带宽，可以实现网络管理的无差异化，像管理和维护以太网交换机一样管理和维护该设备，施工维护方便，结构简单，成本低，不存在噪声汇聚的问题。

采用点对点的单信道传输，每个用户拥有自己独立的一条传输链路，从局端到终端用户的信号传输都相互独立隔离，因此有效的防止了用户之间的信号串扰和链路的噪声汇聚。

附图说明

图1是本发明实施例的EOC设备系统架构图；

图2是本发明实施例的EOC设备具体功能框图；

图3是实现本发明EOC设备中的数据交换模块功能的示范性交换芯片端口连接图；

图4是本发明实施例的EOC设备中以太网数据71730调制芯片功能模块的示例框图。

图5是本发明实施例的EOC设备接入到多个用户终端的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，以太网数据信号由数据交换模块输出，经过调制解调模块调制后输入至DATA/TV信号混合模块，与经过多路分配器（例如十二路、十四路等）后被分为多路的有线电视信号进行混合后输出，输出后的混合信号经过同轴电缆传输到用户终端设备。用户终端设备将混合信号分离为有线电视信号和网络下行信号，有线电视信号经电视信号输出接口接入电视后，用户即可收看节目，网络下行信号经用户终端设备中的调制解调模块解调后输出至用户。来自用户终端的网络上行调制信号经同轴电缆（CATV用户分配网络的同轴电缆）上传到局端设备的调制解调模块进行解调，用以与基站的网络信号进行交换。嵌入式计算机连接于多路视频开关与与数据交换模块之间，用于控制用户有线电视通道的通断。

如图2所示，该点对点低频调制EOC设备包括局端设备以及通过同轴电缆与其连接的用户终端设备。该局端设备主要包括数据交换模块、CATV用户管理模块、调制解调模块以及DATA/TV信号混合模块等。该用户终端设备包括信号分离模块、调制解调模块等。

数据交换模块为以太网数据交换的核心，其包含以太网交换芯片、控制CPU、网络隔离变压器、电源以及指示灯等。该以太网交换模块的下端口除一路连接CATV用户管理模块外，每一路都连接有一个调制解调模块，再经过DATA/TV信号混合模块与用户终端设备的调制解调模块通过同轴电缆相连。

每路网络数据传输使用单信道QAM调制方式，用频分技术使数据信号上下行传输分别采用不同的传输频率进行传输，从而实现数据信号的全双工传输。调制后的网络数据信号与电视信号一起在同轴电缆上传输，数据信号传输为双向传输，电视信号为单向，并且数据传输带宽为稳定的30M全双工。

CATV用户管理模块是一个以单片机控制系统为主要部分的模块，完成与数据模块之间的网络数据传输，从计算机网络获得指令，生成控制信号送往DATA/TV信号混合模块，控制CATV信号用户通道的通断并可以处理返回的CATV信号用户通道的当前状态。

例如，该CATV用户管理模块由一个微处理器和一个以太网控制器构成的以太网节点，在结构上方便实现了计算机网络管理CATV用户CATV信号传输的功能。微处理器可选用ARM单片机，以太网控制器可选用RTL8019AS，它是一种NE2000兼容的ISA总线以太网控制芯片，符合IEEE802.310Base-T标准，支持自动奇偶校验及纠错，支持RJ45接口，支持全双工和半双工模式。以太网控制芯片通过RJ45接口与数据交换模块的一个下端口相连接。单片机与DATA/TV信号混合模块相连接，为通过计算机网络控制CATV用户通道提供条件。

DATA/TV信号混合模块主要组成部分为滤波电路。滤波电路主要由高通滤波器和低通滤波器组成。DATA/TV信号混合模块主要完成将来自调制后的以太网数据信号与CATV信号混合。再将混合后的信号通过CATV同轴电缆传送至终端设备，同时接收来自终端设备的经过调制的网络信号。

例如，在DATA/TV信号混合模块中，电视射频信号通过高通滤波器，高通滤波器设定频率为87MHz，可以让87MHz以上的电视射频信号通过，滤除87MHz以内的杂波干扰。而以太网DATA数据信号则通过低通滤波器，低通滤波器设定频率为65MHz。之后网络数据DATA信号与电视射频CATV信号进行混合，然后通过同轴电缆送给终端用户。同时，从用户终端送来的数据信号又要通过低通滤波器送到调制解调模块经解调后输出。低通滤波器还可以防止CATV射频信号串入数据通道。

用户终端设备的调制解调模块完成的功能与局端设备的调制解调模块的功能和结构是相似的，但功能是相反的。接收到同轴电缆的DATA/TV混合信号后，首先通过高通、低通滤波器，将以太网DATA信号与CATV电视信号分离，CATV信号直接通过同轴电缆输出至用户，而以太网DATA信号则通过调制解调模块进行解调后经网络隔离变压器，再通过RJ45口输出至用户。由此实现数据的隔离、分配，完成与用户计算机网络信号的交换。

如图3所示，数据交换模块的核心芯片为RTL8309SB以太网交换芯片，所完成的主要功能是将以太网DATA数据信号映射至芯片内部所存储的MAC协议表，从而将以太网DATA数据信号分配至对应的用户端口，完成点对点的通信过程。并且芯片内加载有WEB、CLI、SNMP管理系统从而实施对以太网交换系统的有效管理。

所述调制解调模块包括H11NL型网络隔离变压器、AR8032型PHY芯片以及71730调制芯片，H11NL型网络隔离变压器与71730调制芯片连接，71730调制芯片与AR8032型PHY芯片连接。

如图4所示，71730调制芯片的功能模块包括：解调器、调制器、ADC(模数转换)装置、DAC(数模转换)装置、MII接口、寄存器以及MAC控制器。下行以太网DATA数据信号通过MII接口，经调制器进行数据调制，在经过DAC(数模转换)装置进行数字信号转模拟信号，输出至同轴电缆。上行用户以太网数据信号则以相反的方向先通过ADC(模数转换)装置，将同轴电缆上的模拟信号进行模拟信号转数字信号，再经过解调器对转换后的信号进行解调，通过MII口输出。而芯片中的寄存器以及MAC控制器，可通过串口通信对其进行相应的配置，使得芯片满足数据传输的要求。

如图5所示，将CATV有线电视信号和以太网DATA数据信号同时接入至用户，由于采用了调制解调装置，所以由局端设备传输至用户终端设备时可以通过分支分配器，克服了之前基带设备无法通过分支分配器的问题。一台局端设备可支持多个终端用户同时上网看电视，且相互之间不受任何影响。

Claims (8)

1.一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：该EOC设备包括局端设备和通过同轴电缆与局端设备连接的用户终端设备，局端设备中设置有用于实现多路网络数据信号管理与交换的数据交换模块，数据交换模块输出的多路网络数据信号分别通过设置于局端设备中的调制解调模块进行调制，局端设备中还设置有数据/电视信号混合模块，多路调制后的网络数据信号在数据/电视信号混合模块中与对应的多路有线电视信号分别混合后通过同轴电缆分别传送至用户终端设备，用户终端设备包括用于对网络数据信号进行调制或解调的调制解调模块；

所述调制解调模块包括H11NL型网络隔离变压器、AR8032型PHY芯片以及71730调制芯片，H11NL型网络隔离变压器与71730调制芯片连接，71730调制芯片与AR8032型PHY芯片连接；

所述71730调制芯片包括解调器、调制器、模数转换装置、数模转换装置以及MII接口；下行网络数据信号通过MII接口输入调制器进行调制，然后经过数模转换装置进行数字信号转模拟信号，转换后的模拟信号输出；上行网络数据信号先通过模数转换装置进行模拟信号转数字信号，再经过解调器对转换后的数字信号进行解调，解调后通过MII口输出。

2.根据权利要求1所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述调制解调模块将基带网络数据信号调制到5-65MHz带宽之间或者将5-65MHz带宽之间已调制网络数据信号解调成基带网络数据信号，已调制的网络数据信号与有线电视信号混合后通过同轴电缆输出。

3.根据权利要求1所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述调制解调模块的调制方法为：在调制解调过程中采用对每一路网络数据信号进行单独调制，使局端设备到终端用户间数据信号的传输链路相互独立隔离，在传输过程中互不影响，实现数据信号的点对点传输；每路网络数据传输采用单信道QAM调制方式，利用频分技术使数据信号上下行传输分别采用不同的传输频率进行传输，从而实现数据信号的全双工传输；其中H11NL型网络隔离变压器接收网络数据信号，网络数据信号经H11NL型网络隔离变压器进行滤波隔离后输出至71730调制芯片，71730调制芯片接收滤波隔离后的网络数据信号并调制到5-65MHz频段，然后输出至AR8032型PHY芯片，AR8032型PHY芯片对网络数据信号进行编码后输出；调制解调模块的解调方法为调制方法的逆过程。

4.根据权利要求1所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述局端设备还包括有线电视用户管理模块，数据交换模块的上端口接入网络数据信号，下端口的一路与有线电视用户管理模块双向连接，下端口的其余每一路都与一个调制解调模块双向连接，数据/电视信号混合模块分别与有线电视用户管理模块、调制解调模块以及用于连接用户终端设备的同轴电缆双向连接，数据/电视信号混合模块将有线电视信号和网络数据信号进行混合。

5.根据权利要求4所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述数据交换模块为以太网交换核心，支持基于端口的VLAN划分、SNMP管理配置、CLI管理配置；所述数据交换模块的上端口工作在100/1000Mbps全双工状态，其余端口工作在10/100M自适应状态。

6.根据权利要求4所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述有线电视用户管理模块为由微处理器和以太网控制器构成的以太网节点，微处理器连接到数据/电视信号混合模块，以太网控制器通过网络接口连接到数据交换模块的下端口，以太网节点向数据/电视信号混合模块输出控制信号，控制有线电视用户通道的通断，并处理自数据/电视信号混合模块返回的用户通道的当前状态；所述微处理器为80C52单片机，以太网控制器为RTL8019AS。

7.根据权利要求4所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述数据/电视信号混合模块包括电视信号分配器、滤波电路和受有线电视用户管理模块控制的继电器；有线电视信号输入电视信号分配器实现信号分配，将一路电视信号分成多路电视信号；滤波电路包括高通滤波器和低通滤波器，分配后的有线电视信号输入高通滤波器的输入端，来自调制解调模块的网络数据信号输入到低通滤波器的输入端，在滤波电路的输出端实现有线电视信号与网络数据信号的混合，通过该滤波电路将经过滤波后的信号输入用户终端设备，且来自用户终端设备的网络数据信号经由低通滤波器输入到局端设备的调制解调模块。

8.根据权利要求1所述一种点对点低频调制EOC设备，其特征在于：所述用户终端设备还包括信号分离装置，信号分离装置接收来自局端设备的混合后的网络数据信号和有线电视信号，通过信号分离装置中的滤波电路，实现有线电视信号与网络数据信号的分离；将有线电视信号输入到有线电视接口，将网络数据信号通过调制解调模块解调后输送至用户，上行网络数据信号经用户终端设备中的调制解调模块进行调制后通过同轴电缆传输至局端设备。