CN105915392A - 一种无线有线融合的千兆宽带接入系统 - Google Patents

一种无线有线融合的千兆宽带接入系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无线有线融合的千兆宽带接入系统。它由中心控制器ICWS依次连接光分配网ODN、有线无线接入站CWAP、同轴分配网CDN和有线无线网络单元CWNU构成。中心控制器CWTS负责线有线融合的千兆宽带接入系统的管理，包括有线无线接入站CWAP的管理、用户管理、网络管理和系统配置管理。有线无线接入站CWAP为有线电视网络运营商提供可靠、安全和高性能的全无线连通。网络终端CWNU与同轴入户网结合提供分布式有源天线终端，实现用户的宽带接入和家庭中的全无线千兆覆盖。本发明可实现基于现有光纤同轴混合网的用户室内外宽带无线接入。

Description

一种无线有线融合的千兆宽带接入系统
技术领域
本发明属于宽带接入技术领域，具体涉及一种无线有线融合的千兆宽带接入系统。本发明结合同轴入户分配网和无线WiFi技术，利用同轴分配网实现分布天线功能和电视信号与数据信号的传播分配功能， 实现有线接入与无线接入的统一，无线室内外覆盖的统一。
背景技术
随着互联网业务的渗透，为满足随时随地快速接入的需求，宽带无线移动接入成为下一代网络的发展方向。然而传统的有线宽带技术，如EPON， EOC等技术，虽然能够实现用户的宽带接入，但不具备无线接入的能力。传统的方法是，在家中另置无线路由，实现无线接入。但此方法的主要问题是，在有线入户端口，单一地设置无线路由，由于房间墙壁阻隔导致的信号衰落，导致某些区域信号覆盖不良的问题。为解决这一问题，常用的方案是用户在家中另行敷设有线网，设置多个路由器。这给用户造成了极大不便。问题之二是：现有的宽带有线接入技术仅能实现用户家中的无线接入，而在户外的小区范围用户难以实现户外小区内的无线接入。而如果需要户外接入，或接入移动公司的移动接入，或另外敷设无线接入网。而针对现有无线接入网或移动数据接入，由于有限的带宽资源，难以实现耗费带宽的广播电视或数据视频业务的服务。 因此，目前迫切需要一种能够实现用户家中及户外小区的，同时提供广播电视及宽带数据业务、融合有线与无线的宽带接入技术。
传统广播电视网络具有高带宽、广覆盖，接入用户众多的优势，是国家重要的基础信息网。通过本发明，可在现有的广播电视网基础上，实现宽带无线接入，实现电视与宽带无线数据的接入，从而打造全新的下一代国家广播电视网。
目前，基于有线电视网的双向宽带接入技术主要是有线接入技术。主要有两类：一是EPON+FTTH（光纤到户），二是EPON+EoC(Ethernet over Coax)技术。由于光纤具有传输容量大，传输损耗低等优点，EOPN+FTTH可实现用户的接入带宽为100Mbps~1000Mbps，实现包括广播电视和各种宽带数据业务的接入。EPON+FTTH方案中，光纤入户网的敷设是FTTH的关键。对新建小区而言，光纤入户网易于实现，而针对中心市区域，在现有的人口密集的居民社区，大规模地敷设光纤入户网，则需耗费高昂的敷设成本，不易实现。因此，目前各地有线电视网络双向化建设基本可以实现光纤到楼，楼边到用户家中这最后的100m则由同轴分配网实现，即EPON+EoC。 EoC是充分利用入户同轴电缆资源的宽带双向接入技术，使有线电视网络具备承载模拟和标准清晰度数字电视节目、高清晰度电视、广播、视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。 因此各种利用现有同轴入户网实现宽带接入的EPON+EoC技术应运而生。国家广电总局颁布了三种EoC技术标准，HomeplugAV， DOCSIS， 和HINOC技术。 其中HomeplugAV， DOCSIS，属于低频EoC的数据信号工作在0~65Mhz；高频 EoC则工作在860Mhz以上的频段, 主要的技术方案是HINOC。 这几种技术都可实现百兆的线路接入速率。
综上所述，虽然目前EPON+EOC是有线电视双向化改造的较好方案，但这些接入技术存在的问题是：（1）不能实现无线接入，无线接入需要在EoC网络终端设备CNU之后外接无线路由器实现。而家庭无线路由器由于房屋墙壁的阻隔，导致接入信号衰落，从而不能实现无线接入的全面覆盖。（2）不能实现用户室外无线接入的需求；（3）接入带宽受调制方案的制约，难以实现千兆接入带宽。所以要想进一步扩大业务，有线电视业界必须尽快解决这些问题，研制出一种能充分利用有线电视入户网络，实现室内与室外全覆盖、室内无死角的有线与无线融合的千兆宽带接入技术。
采用本发明， 可借助有线电视网改造和建设，快速构建基于有线电视网的无线宽带接入网和无线移动电视网，从而着重支持双向移动数据接入业务和基于平板电脑（PAD），智能手机（Smartphone）的IP直播电视，与有线电视网和无线多媒体广播网形成差异化的业务模式。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，通过有线同轴网与无线WIFI技术的融合，实现有线接入与无线接入的统一、屋内覆盖与屋外覆盖的统一、有线宽带系统与无线宽带系统的统一、有线管理与无线管理的统一，满足新一代广播电视网建设的总体思路和要求，实现有线电视网与无线宽带网的有机融合。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，由中心控制器ICWS (1)依次连接光纤分配网ODN(2)、有线无线接入站CWAP (3)、同轴分配网CDN(4)和有线无线网络单元CWNU (5) 构成。中心控制器ICWS负责ICW系统管理，包括CWAP的管理、用户设备CWNU管理、网络管理和系统配置管理。有线无线接入站CWAP为有线电视网络运营商提供可靠、安全和高性能的全无线连通。网络终端CWNU是一种分布式有源天线终端，实现用户的宽带接入和家庭中的全无线千兆覆盖。
在上述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统中， 中心控制器ICWS位于网络前端，负责实现整个网络的控制管理，包括支持用户业务认证、鉴权、计费、网络的业务规划以及网络安全的实现。
在上述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统中，有线无线接入站CWAP位于小区光节点，将以太数据信号按照802.11n/ac协议产生信号，由天线发射，实现用户户外小区的无线覆盖。
在上述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统中，有线无线接入站CWAP按802.11n/ac协议产生的信号，通过降频技术，与广播电视信号混合，送入同轴入户网，由同轴分布网送达用户的各个房间。
在上述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统中，有线无线接入站CWAP 采用MIMO空分复用，实现用户小区的千兆无线宽带接入。
在上述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统中，有线无线网络单元CWNU位于用户家中，由同轴入户网延伸至用户的各个房间的同轴端口。CWNU通过分频器，将广播电视信号送至F端口，实现电视信号的下行广播。将802.11ac/n 协议的数据信号通过天线发射，实现所在房间及相邻房间的无线接入覆盖，实现无线宽带接入，接入带宽最高可达300/600Mbps。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
（1）有线接入与无线接入的统一
本发明基于现有的HFC网，在保留现有有线宽带接入同时，通过在光分布网和同轴入户分布网的网络终端节点，设置无线接入点，WCAP和WCNU，实现有线和无线双宽带接入。
（2）屋内覆盖与屋外覆盖的统一
本发明系统基于现有HFC有线接入网的同轴入户分配网，利用同轴高频段与WIFI频段升降频技术，在保证广播电视信号的基础上，实现用户小区及用户家庭的无线宽带接入。由光分配网输出的数据信号在小区站点，一方面采用802.11n/ac技术实现小区范围的全覆盖。 另一方面与广播电视信号复用，由同轴分配网送达用户家中，实现有线分布天线的功能。小区户外无线覆盖结合用户室内多同轴终端的室内无线覆盖，构成了用户小区室内外的全无线宽带覆盖。
（3）有线管理与无线管理的统一
本发明的系统采用DBA算法, 可实现上行带宽的动态配置、流量控制、以及带宽限速功能, 不仅使网络带宽得以充分利用，并且可以实现QoS 保障。
（4）有线电视与无线移动电视的统一
借助有线电视网改造和建设，快速构建基于有线电视网的无线宽带接入网和无线移动电视网，从而着重支持双向移动数据接入业务和基于平板电脑（PAD），智能手机（Smartphone）的IP直播电视，与有线电视网和无线多媒体广播网形成差异化的业务模式。
（5）可靠性高，成本低，系统造价小。
可适应全业务和大带宽视频业务的发展， 接入带宽可达到1Gbps，使同轴电缆具有当前光纤一样的带宽，延长同轴电缆的使用寿命，有效保护原有投资，从而能快速接入，快速增加带宽，又能降低资费。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
图1为本发明实现无线有线融合宽带接入网系统示意图。
图2为本发明在结合EPON网实现的无线有线融合宽带接入网系统结构示意图。
图3为本发明实施例1的CWAP功能模块框图。
图4为本发明实施例1的CWNU功能模块框图。
图5为本发明实施例1的网络协议分层示意图。
图6为本发明实施例1的同轴天线分布网框图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下：
实施例一：
参见图1，本无线有线融合的千兆宽带接入系统，由中心控制器ICWS (1)依次连接光纤分配网ODN(2)、有线无线接入站CWAP (3)、同轴分配网CDN(4)和有线无线网络单元CWNU(5)构成。中心控制器ICWS负责ICW系统管理，包括CWAP的管理、用户设备CWNU管理、网络管理和系统配置管理。有线无线接入站CWAP为有线电视网络运营商提供可靠、安全和高性能的全无线连通。网络终端CWNU是一种分布式有源天线终端，实现用户的宽带接入和家庭中的全无线千兆覆盖。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述中心控制器ICWS（1）位于在网络前端，负责实现整个网络的控制管理，包括支持用户业务认证、鉴权、计费、网络的业务规划以及网络安全的实现。
所述有线无线接入站CWAP位于小区光节点，将以太数据信号按照802.11n/ac协议产生信号，由天线发射，实现用户户外小区的无线覆盖。
所述有线无线接入站CWAP按802.11n/ac协议产生的信号，通过降频技术，与广播电视信号混合，送入同轴天线分布网，由同轴分布网送达用户的各个房间。降频波段工作在860-1000MHz，工作频点可调。
所述有线无线接入站CWAP 采用MIMO空分复用，实现用户小区的千兆无线宽带接入。
所述有线无线网络单元CWNU位于用户家中，由同轴分布入户网延伸至用户的各个房间的同轴端口；CWNU通过分频器，将广播电视信号送至同轴输出端口，实现电视信号的下行广播；CWNU通过升频，将802.11ac/n 协议的数据信号通过天线发射，实现所在房间及相邻房间的无线接入覆盖。
实施例三
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
参看图2，结合EPON网络实现的有线无线融合宽带接入网系统结构示意图。下行方向：ICWS（1）将用户数据信号，广播电视信号，以及其产生的网络管理OAM信号，送至EPON网络（8）的前端设备OLT（9），由无源光分配网PODN（10）送达各小区节点ONU（11）。 ONU解调出用户的以太数据和广播电视信号送至CWAP（3）。CWAP将数据信号依据802.11n/ac协议的实现数据信号的转换。转换后信号分为两路，一路由天线（6）发送，实现小区范围的无线信号覆盖；一路通过信号降频，与广播电视信号频分复用，送入同轴天线分配网（4），传送至用户家中的CWNU（5）。CWNU将广播电视信号由F接口输出；数据信号升频至802.11n/ac协议频段，由天线（7）发送，实现室内无线接入覆盖。CWAP和用户家中的天线无缝覆盖，可实现小区与室内无死角无线接入覆盖。由ICWS实现的统一管理，可实现户外与户内相同的安全接入。
参见图3，实施例1的WCAP 功能模块框图。主要包括：以太数据信号经由RJ45数据接口（13）输入，送达同轴以太物理芯片（14），802.11n/ac MAC+物理层芯片（15），功分器（16）。一路信号经 2.5G/5G天线（17）实现室外信号覆盖，一路由可调2.5G/5G至射频频率升降芯片（18），送达双工滤波器（19）。电视信号经由输入同轴接口（12）直接与降频数据信号复用，由同轴接口（20）输出。
参见图4, 实施例1的CWNU 功能框图示意图。同轴分配网输出的混合电视信号与数据信号由同轴接口（21）进入，经双工滤波器（22）分离出电视信号，由同轴接口（25）输出。数据信号经变频芯片（23）升频至2.4G/5G后，由天线（24）发送出去，实现用户室内的无线接入。上行方向：天线（24）接收的用户上行数据信号，经变频芯片（23）降频至射频段，`经由双工滤波器（22），再由同轴接口（21）输出至同轴分配网。
参看图5，实施例1的同轴天线分布网示意图。由同轴电缆（27）和同轴功率分路器（26）构成。同轴天线分布网与CWAP和CWNU的天线共同实现了用户室内与室外的统一无线覆盖。用户在室外无需连接外网，确保了接入的安全与便利。
参看图6，实施例1的网络协议分层示意图。本发明工作于接入控制层和物理层。在接入控制层，生成OAM管理数据；封装成以太数据包，OAM数据和用户数据在接入控制层采用802.11n/ac协议传送，采用CSMA/CA传输控制协议。在物理层上，无线通道采用2.4G/5G波段，同轴有线通道采用860MHz波段。

Claims (6)

1.一种无线有线融合的千兆宽带接入技术和系统，由中心控制器ICWS(1)依次连接光纤分配网ODN (2)、有线无线接入站CWAP(3)、同轴分配网CDN (4)和有线无线网络单元CWNU(5)构成，其特征在于：所述中心控制器ICWS负责ICW系统管理，包括CWAP的管理、用户CWNU管理、网络管理和系统配置管理；有线无线接入站CWAP为有线电视网络运营商提供可靠、安全和高性能的全无线户外覆盖和下行数据与广播电视业务的连通；同轴分配网CDN各个支路与有线无线网络单元CWNU的天线，将数据信号无线送入用户室内，实现用户的宽带接入和家庭中的全无线千兆覆盖。
2.如权利要求1所述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，其特征在于：中心控制器ICWS位于在网络前端，负责实现整个网络的控制管理，包括支持用户业务认证、鉴权、计费、网络的业务规划以及网络安全的实现。
3.如权利要求1所述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，其特征在于：有线无线接入站CWAP位于小区光节点，将以太数据信号按照802.11n/ac协议产生信号，由天线发射，实现用户户外小区的无线覆盖。
4.如权利要求1所述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，其特征在于：有线无线接入站CWAP按802.11n/ac协议产生的信号，通过降频技术，与广播电视信号混合，送入同轴天线分布网，由同轴分布网送达用户的各个房间，降频波段工作在860-1000MHz， 工作频点可调。
5.如权利要求1所述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，其特征在于：有线无线接入站CWAP 采用MIMO空分复用，实现用户小区的千兆无线宽带接入。
6.如权利要求1所述的一种无线有线融合的千兆宽带接入系统，其特征在于：有线无线网络单元CWNU位于用户家中，由同轴分布入户网延伸至用户的各个房间的同轴端口； CWNU通过分频器，将广播电视信号送至同轴输出端口，实现电视信号的下行广播；CWNU通过升频，将802.11ac/n 协议的数据信号通过天线发射，实现所在房间及相邻房间的无线接入覆盖。
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