CN103067686A - 一种上行放大的同轴以太网接入终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上行放大的同轴以太网接入终端设备，它包括RJ-45数据接口组、以太交换芯片、EOCMAC控制芯片、EOC物理层芯片、网络变压器、双工滤波器、数据同轴F接口、有线电视同轴F接口和上行放大器，所述双工滤波器高频输出口与有线电视同轴F接口连接；所述双工滤波器低频输出口与数据同轴F接口连接，所述双工滤波器与所述网络变压器连接，所述网络变压器下行数据口与所述EOC物理层芯片连接，所述网络变压器上行数据口与所述上行放大器连接，所述上行放大器与所述EOC物理层芯片相连。本发明配合局端设备，可以充分利用现有有线电视同轴网，实现低成本而高性能的点对多点宽带接入。

Description

一种上行放大的同轴以太网接入终端设备

技术领域

本发明涉及一种上行放大的同轴以太网接入终端设备，适用于同时接收有线电视信号和收发宽带数据信号。该设备属于同轴宽带多业务接入网的技术领域。

背景技术

随着信息化建设的突飞猛进，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛，高速上网、高清/标清广播电视、IPTV、VOD、VOIP等多种业务的逐渐成接入网的主要业务，因此用户接入网的发展趋势是宽带、双向、多业务。目前的用户宽带接入的入户网络主要有电信的双绞线网络、联通等专营数据业务公司的以太网以及有线电视网等铜线入户网络，以及正在发展的光纤到户（FTTH—Fiber to the Home）技术。

本发明是基于有线电视HFC(Hybrid Fiber and Coax,光纤同轴混合)网的以太同轴接入技术ECAN（Ethernet Coax Access Networks, 以太同轴接入网）的网络单元设备。目前全国有线电视行业正在进行整体数字化改造，有线电视数字化将使整个有线电视的业务、运营模式发生革命性的变化，由单向视频业务向双向交互的数据、视、音频综合业务发展。而新业务和新运营模式对网络提出了新的要求，最集中的体现就是要求网络实现双向。从发展趋势上， 有线电视网双向改造的技术的优劣成败在于与ADSL\EPON等技术在性能与价格上的竞争。因此研发新的具有竞争力和发展前景的技术是有线电视网双向数据改造成功的关键。

最早的HFC双向网改造技术是DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specifications），DOCSIS技术利用0-50MHz作为上行信道频段，而采用550-860MHz作为下行信道频段，进行双向数据传输。DOCSIS技术接入用户多，因此作为一种带宽共享技术，在高峰时期的用户带宽不能得到有效保证。其次该技术的下行数据工作在网络的高频段，对网络的施工要求高；再者由于接入用户多，上行信号的汇聚噪声也是严重影响网络性能的重要原因。

为解决上述DOCDSIS的问题， 目前关于HFC网的双向改造技术，人们的共识是采用采用EPON+FTTB技术，将光节点深入到楼边，从楼边到用户家里则使用现有的同轴入户网。在媒质接入控制（MAC—Media Access Control）层采用IEEE802.3ah的点到多点控制MPCP协议（Multiple Point Control Protocol），而针对同轴入户网的物理层技术，则有不同的技术方案。这些方案主要有：

(1) 无源EOC--（Ethernet over Coax）技术。无源EOC是基于有线电视同轴电缆网，使用以太网协议的接入技术。 无源EOC技术基本原理是：在65～860MHz频段上传输广播电视信号；数据信号则在0－20MHz频段基带传输。发送端电视信号与数据信号通过合波器，频分复用。 在用户端，通过滤波器分离电视信号与数据信号。无源EOC的主要缺点是楼栋内的入户分配网必须需采用星型集中分配方式，是点到点（P2P---Point to Point）拓扑结构，不适应现有的大部分有线电视的点到多点（P2MP—Point to Multiple Points）网络拓扑结构。

(2) 有源EOC 技术。目前的有源调制EOC技术依据调制方式和工作频段的不同而不同，主要有 HomePlug技术：在30MHz以下的频段，利用电力线上网的正交频分复用（OFDM）物理层技术和802.3 的MAC层实现宽带技术。其次是HomePNA技术：这本是使用在电话线上的一种家庭网络技术，其3.0版本把同轴线缆也扩展为其载体之一，数据通信也在低频段实现。第三是MoCA技术：数据通信在800MHz到1500MHz的高频段上实现。 第四是WiFi over Coax：该技术采用802.11无线通信协议，将无线的高频段2.5GHz载波，搬移到coax的750-950MHz频段，占用20MHz频宽，可为用户提供108Mpbs的物理层速率。第五是ECAN—Ethernet Coax Access Network,该技术工作在10-65MHz的低频段，采用多电平残留边带调制的方法实现用户数据的宽带接入。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可充分利用现有的有线电视网络，能对上行的宽带数据信号进行放大，从而方便经济地实现有线电视用户的高速数据接入，适合使用同轴电缆同时传输有线电视信号和宽带数据信号的同轴接入终端设备。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种上行放大的同轴以太网接入终端设备，它包括RJ-45数据接口组、以太交换芯片、EOC MAC控制芯片、EOC物理层芯片、网络变压器、双工滤波器、数据同轴F接口、有线电视同轴F接口和上行放大器，所述双工滤波器高频输出口与有线电视同轴F接口连接；所述双工滤波器低频输出口与数据同轴F接口连接，所述双工滤波器与所述网络变压器连接，所述网络变压器下行数据口与所述EOC物理层芯片连接，所述网络变压器上行数据口与所述上行放大器连接，所述上行放大器与所述EOC物理层芯片相连，所述EOC物理层芯片通过MII数据接口与所述EOC MAC控制芯片连接，所述EOC MAC控制芯片通过MII数据接口与所述以太交换芯片连接，所述以太交换芯片经MII数据接口与所述RJ-45数据接口组连接。

优选的，所述EOC MAC控制芯片采用IEEE802.3ah媒体接入控制协议，上行信号与下行信号传送使用同一频带，上行信号与下行信号通信采用TDD时分双工方式。

优选的，在该同轴接入网络单元设备中，宽带以太数据信号与有线电视信号频分复用，其中宽带以太数据信号频带占用5-65MHz、有线电视信号频带占用65-860MHz。

优选的，宽带以太数据信号采用n-VSB调制技术。

优选的，该同轴接入网络单元设备还包括电源模块，所述电源模块包括电源开关、稳压芯片、电压转换芯片和复位信号芯片，所述电源开关与稳压芯片连接，该稳压芯片输出口与电压转换芯片和复位信号芯片连接。

电源模块产生1.8V或3.3V直流电，为设备的所有芯片包括：MAC芯片、物理层芯片、以太交换芯片以及上行放大器供电；与电源模块连接的电源复位开关为设备的所有芯片提供复位信号。电源经电源开关连接稳压芯片将12V直流电转换成3.3V直流电源并将信号通过输出口传输至电压转换芯片和复位信号芯片，电压转换芯片将3.3V直流电源转换成1.8V，复位信号芯片用于产生重启复位信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：充分利用现有的有线电视网络，方便经济地实现有线电视用户的高速数据接入，增大终端所传输的信号能量以增大信号传送的距离，增强信号抗噪声能力，提高传输的效率，并在前端控制设备的调度和管理下，实现安全可靠并且有QoS保障的宽带数据接入。

附图说明

图1 是本发明一较佳实施例中上行放大的同轴以太网接入终端设备的内部电路结构图。

图2  为图1实施例中电源模块的电路结构图；

图3为本发明在ECAN同轴接入网系统中应用的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1-2，一种上行放大的同轴以太网接入终端设备，它包括RJ-45数据接口组、以太交换芯片、EOC MAC控制芯片、EOC物理层芯片、网络变压器、双工滤波器、数据同轴F接口、有线电视同轴F接口、上行放大器盒电源模块；双工滤波器高频输出口与有线电视同轴F接口连接，双工滤波器低频输出口与数据同轴F接口连接，双工滤波器与网络变压器连接，网络变压器下行数据口与EOC物理层芯片连接，网络变压器上行数据口与上行放大器连接、上行放大器与所述EOC物理层芯片连接，EOC物理层芯片通过MII数据接口与EOC MAC控制芯片连接；EOC MAC控制芯片通过MII数据接口和以太交换芯片连接，以太交换芯片经MII数据接口与RJ-45数据接口组连接；其中电源模块由电源开关、稳压芯片、电压转换芯片和复位信号芯片构成，电源开关与稳压芯片连接，稳压芯片输出口与电压转换芯片和复位信号芯片连接，且电源模块与电源复位开关连接。

优选的，电源模块与直流电电源接口连接，直流电电源为12V直流电源；其中RJ-45数据接口组由四个RJ-45数据接口构成，RJ-45数据接口通过双绞线与用户计算机连接。

电源模块产生1.8V或3.3V直流电，为设备的所有芯片包括：MAC芯片、物理层芯片、以太交换芯片以及上行放大器供电；与电源模块连接的电源复位开关为设备的所有芯片提供复位信号。电源经电源开关连接稳压芯片将12V直流电转换成3.3V直流电源并将信号通过输出口传输至电压转换芯片和复位信号芯片，电压转换芯片将3.3V直流电源转换成1.8V，复位信号芯片用于产生重启复位信号。

ECAN网络的局端设备以广播方式向所有的网络单元设备，即本实施例，发送有线电视信号和n-VSB调制的IEEE802.3ah以太数据信号。其中广播电视信号的占用频段为65-860MHz，n-VSB调制的数据信号的占用频段为5-65MHz。有线电视信号和数据信号采用频分复用的方式经过同轴接入网，经由本实施例设备的同轴F接口，送至双工滤波器；双工滤波器完成有线电视信号和数据信号的分离，将高频段的有线电视信号滤出后，由同轴F接口送至用户的电视接收设备，同时将低频段的n-VSB调制的数据信号经网络变压器变为双极性差分信号，送至EOC物理层芯片，EOC物理层芯片对接收的n-VSB信号解调得到IEEE802.3ah以太数据信号，并将该信号送至EOC MAC控制芯片；EOC MAC控制芯片根据接收的数据包的数据链路标识，判断到达的数据包是否属于本地，并将属于本地的用户数据、MPCP协议数据以及OAM (Organization Administration Management)数据取出，而将非属本地地址的数据包丢弃。取出的MPCP包主要完成IEEE802.3ah协议指令的执行，包括用户自动注册，带宽分配，与前端CLT保持同步等。MAC芯片将取出的用户数据和OAM数据还原为标准的以太数据，并经由MII数据接口送至以太交换芯片，以太交换芯片根据到达的以太帧的MAC地址将数据包交换至四个RJ-45数据接口，并分别通过有线输出至用户数据终端，如笔记本电脑等。

用户端数据信号的上行传送过程：用户数据终端发出的标准以太数据通过RJ-45数据接口送至本实施例的以太交换芯片，不同终端同时发出的上行数据在以太交换芯片中的缓存排队等候转发，转发的上行数据包经由MII接口送至EOC MAC控制芯片，在此被封装成IEEE802.3ah数据后，送入缓存，排队等待同轴接入局端设备分配发送时隙。在确认的发送时隙内，数据信号经MII数据接口送至EOC物理层芯片, EOC物理层芯片将上行的数据信号进行n-VSB调制，经由上行放大器能量放大后再经网络变压器变成单极性信号，经过双工滤波器，由同轴F接口送出，完成上行数据的发送。

本实施例是ECAN技术中的用户端接入设备，支持4个数据终端的有线接入。ECAN技术与EPON+FTTB技术的结合构成了宽带HFC网络的双向改造技术。

参阅图3，EPON技术与 ECAN技术同轴接入局端设备CLT（Coax Line Terminal）和本发明上行放大的同轴以太网接入终端设备CNU（Coax Network Unit）的联合使用方案。数据和有线电视信号经过EPON网络，到达光网络单元，由光网络单元解调出来的宽带数据信号和有线电视信号分别由CLT的上联网口和同轴F接口输入，CLT将标准以太数据封装成IEEE802.3ah以太数据，并经过n-VSB调制后，与输入的有线电视信号合波，以广播方式送入同轴电缆接入网。CNU由同轴电缆接入网接收到CLT发送的信号后，经双工滤波器滤波，将电视信号送至用户的电视机，而将数据信号经解调还原成标准的以太数据，并根据到达数据的MAC地址，将该数据通过RJ45数据接口交换至相应的数据终端设备。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种上行放大的同轴以太网接入终端设备，它包括RJ-45数据接口组、以太交换芯片、EOC MAC控制芯片、EOC物理层芯片、网络变压器、双工滤波器、数据同轴F接口、有线电视同轴F接口和上行放大器，所述双工滤波器高频输出口与有线电视同轴F接口连接，所述双工滤波器低频输出口与数据同轴F接口连接，所述双工滤波器与所述网络变压器连接，其特征在于，所述网络变压器下行数据口与所述EOC物理层芯片连接，所述网络变压器上行数据口与上行放大器连接，所述上行放大器与所述EOC物理层芯片连接，所述EOC物理层芯片通过MII数据接口与所述EOC MAC控制芯片连接，所述EOC MAC控制芯片通过MII数据接口与所述以太交换芯片连接，所述以太交换芯片经MII数据接口与所述RJ-45数据接口组连接。

2.根据权利要求1所述的上行放大的同轴以太网接入终端设备，其特征在于，所述EOC MAC控制芯片采用IEEE802.3ah媒体接入控制协议，且上行信号与下行信号传送使用同一频带，上行信号与下行信号通信采用TDD时分双工方式。

3.根据权利要求1所述的上行放大的同轴以太网接入终端设备，其特征在于，在该适用于同轴宽带多业务接入的局端设备中有线电视信号与宽带以太数据信号频分复用，其中宽带以太数据信号频带占用5～65MHz，有线电视信号频带占用65～860MHz。

4.根据权利要求3所述的上行放大的同轴以太网接入终端设备，其特征在于，宽带以太数据信号采用n-VSB调制技术。

5.根据权利要求1所述的上行放大的同轴以太网接入终端设备，其特征在于，它还包括电源模块，所述电源模块包括电源开关、稳压芯片、电压转换芯片和复位信号芯片，所述电源开关与稳压芯片连接，该稳压芯片输出口与电压转换芯片和复位信号芯片连接。

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