CN105991191A - 信号处理方法、装置及无源光纤集线器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种信号处理方法、装置及无源光纤集线器，其中，该方法包括：利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；利用光纤将接收的光信号转发给家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备，通过本发明，解决了相关技术中存在的接入点设备之间通讯质量差的问题，进而达到了提高接入点设备之间通讯质量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种信号处理方法、装置及无源光纤集线器。
背景技术
随着宽带/高清视频等业务的发展，用户对带宽的需求越来越高。在接入侧运营商已经可以提供无源光网络(Passive Optical Network，简称为PON)/千兆传输G.fast/第三代有线数据传输系统DOCSIS3.0等吉比特速率等级的入户带宽，家庭网络的骨干带宽也从百兆提升到千兆，如千兆以太网，千兆WiFi 802.11ac，千兆室内电力线通信HomePlug AV2和国际电信联盟(InternationalTelecommunication Union，简称为ITU)G.hn。
电气和电子工程师协会(Institute for Electrical and Electronic Engineers，简称为IEEE)802.11ad是最新的局域网无线通讯技术，主要用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。802.11ad没有使用拥挤的2.4GHz和5GHz频段，而是使用60GHz频谱，传输速度达到7Gbps。
由于60GHz频段的穿透力很差，而且在空气中信号衰减很厉害，其传输距离、信号覆盖范围都大受到影响，这使得它的有效连接只能局限在一个很小的范围内。一般来说，802.11ad被用来作为房间内设备之间高速无线传输的通道。
普通家庭一般包括多个房间，需要考虑各房间的802.11ad接入点设备到家庭网关的回传通道，对于高达7Gbps的传输速度，电力线无法满足需求，10G以太网成本较高，且对线缆介质有很高的要求。需要重新寻找一种超高速，可靠，无瓶颈且成本可控的回传方法。
光纤的传输容量可谓海量，光纤通讯拓扑结构主要有2种：点对点(Point toPoint，简称为P2P)/点对多点(Point to multiple Point，简称为P2MP)。P2P光纤组网要根据接入点设备的多少在家庭网关上配置多个光纤接口，成本不可控；P2MP主要用于接入网，控制协议比较复杂，接入点设备可以和家庭网关设备通讯，接入点设备之间无法直接通讯，需要在家庭网关上进行数据交换，存在通讯瓶颈，且如果家庭网关异常，则网络无法使用，存在单点故障。
针对相关技术中存在的接入点设备之间通讯质量差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种信号处理方法、装置及无源光纤集线器，以至少解决相关技术中存在的接入点设备之间通讯质量差的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理方法，包括：利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；利用光纤将接收的所述光信号转发给所述家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
进一步地，所述第一接入点至少包括光纤接口；所述第二接入点至少包括光纤接口。
根据本发明的另一方面，提供了一种信号处理装置，包括：接收模块，用于利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；转发模块，用于利用光纤将接收的所述光信号转发给家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
进一步地，所述第一接入点至少包括光纤接口；所述第二接入点至少包括光纤接口。
根据本发明的另一方面，还提供了一种无源光纤集线器，包括上述任一项所述的信号处理装置。
进一步地，所述无源光纤集线器的端口数量大于或等于预定阈值，在所述无源光纤集线器内部，所述端口分别对应连接有预定比例的端口光分路器，且所述端口之间通过所述端口连接的端口光分路器进行数据传输，或者，所述端口之间通过所述端口连接的端口光分路器和所述无源光纤集线器内部的一个或多个非端口光分路器进行数据传输，其中，所述非端口光分路器为所述无源光纤集线器内部除所述端口光分路器之外的光分路器。
进一步地，所述预定阈值为3，所述预定比例包括以下至少之一：1:2、1:3、1:4。
通过本发明，采用利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；利用光纤将接收的所述光信号转发给所述家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备，解决了相关技术中存在的接入点设备之间通讯质量差的问题，进而达到了提高接入点设备之间通讯质量的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的信号处理方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的信号处理装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例的无源光纤集线器的结构框图；
图4是根据本发明实施例的家庭光纤组网图；
图5是根据本发明实施例的Y型分路器的示意图；
图6是根据本发明实施例的3端口集线器内部结构示意图；
图7是根据本发明实施例的4端口无源光纤集线器内部结构示意图；
图8是根据本发明实施例的5端口无源光纤集线器内部结构示意图；
图9是根据本发明实施例的6端口无源光纤集线器内部结构示意图；
图10是根据本发明实施例的区域接入点的接口示意图；
图11是根据本发明实施例的以无源光纤集线器为核心的第一种家庭光纤组网示意图；
图12是根据本发明实施例的以无源光纤集线器为核心的第二种家庭光纤组网示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中提供了一种信号处理方法，图1是根据本发明实施例的信号处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；
步骤S104，利用光纤将接收的光信号转发给家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
通过上述步骤，采用利用光纤将家庭网络中第一接入点设备发送的光信号转发给第二接入点设备，可以提高接入点设备之间的通信质量，解决了相关技术中存在的接入点设备之间通讯质量差的问题，进而达到了提高接入点设备之间通讯质量的效果。
上述第一接入点和第二接入点的接口类型可以为多种，在一个可选的实施例中，上述第一接入点至少包括光纤接口；上述第二接入点包括光纤接口，或者该第二接入点至少包括光纤接口。
在本实施例中还提供了一种信号处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本发明实施例的信号处理装置的结构框图，如图2所示，该装置包括接收模块22和转发模块24，下面对该装置进行说明。
接收模块22，用于利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；转发模块24，连接至上述接收模块22，用于利用光纤将接收的光信号转发给家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
其中，上述第一接入点至少包括光纤接口；上述第二接入点至少包括光纤接口。
图3是根据本发明实施例的无源光纤集线器的结构框图，如图3所示，该无源光纤集线器32包括上述任一项的信号处理装置34。
其中，上述无源光纤集线器的端口数量大于或等于预定阈值，在该无源光纤集线器内部，上述端口分别对应连接有预定比例的端口光分路器，且端口之间通过端口连接的端口光分路器进行数据传输，或者，端口之间通过端口连接的端口光分路器和无源光纤集线器内部的一个或多个非端口光分路器进行数据传输，其中，非端口光分路器为无源光纤集线器内部除端口光分路器之外的光分路器。
在一个可选的实施例中，上述预定阈值可以为3，上述预定比例可以包括以下至少之一：1:2、1:3、1:4。当然，根据实际情况，该预定比例也可以为其他的比例，在此，不一一列举。
在本发明实施例中，还提供了一种无源光纤集线器和以无源光纤集线器为核心的家庭光纤组网方法，图4是根据本发明实施例的家庭光纤组网图，如图4所示，从无源光纤集线器任意端口输入的光信号将从其它所有端口输出；该无源光纤集线器的端口数至少支持3个，端口数可以任意扩展；该无源光纤集线器内部结构一般采用多个Y型分路器(1:2光分路器，含一个主干光纤接口，2个支路光纤接口)组合而成(当然可以采用其他类型的光分路器，例如下述的1:3光分路器、1:4光分路器)，光分离器的结构图可以如图5所示，该图5是根据本发明实施例的Y型分路器的示意图。
图6是根据本发明实施例的3端口集线器内部结构示意图，图6中，Y型分路器的主干侧作为无源光纤集线器外部端口，Y型分支侧在无源光纤集线器内部互联，分支P1.1连接P2.1，分支P1.2连接P3.1，分支P2.2连接P3.2，形成一个三角形互联拓扑，光信号从P1端口输入时，在分叉点发往P1.1与P1.2两个支路，一路沿着P1.1->P2.1->P2输出，另一路沿着P1.2->P3.1->P3输出，同理从P2端口输入的光信号从P1和P3端口输出，从P3端口输入的光信号从P1和P2端口输出；
当该无源光纤集线器中超过3个端口时，每增加一个端口，需要增加3个Y型分路器，内部结构多一个三角形互联拓扑，图7是根据本发明实施例的4端口无源光纤集线器内部结构示意图，图8是根据本发明实施例的5端口无源光纤集线器内部结构示意图，图9是根据本发明实施例的6端口无源光纤集线器内部结构示意图。
其中，Y型分路器可以等分或不等分光功率，可以通过熔融拉锥(FBT)或平面光波导(PLC)工艺实现；
上述的无源光纤集线器内部结构也可以采用1:3，1:4或更多分支的分路器组合而成。采用1:3分路器时，4端口集线器中只需要包括4个分路器。采用1:4分路器时，5端口集线器中只需要包括5个分路器，当然也可以采用1:5、1:6等分路器。
在本发明实施例中，还提供了一种利用如前所述的无源光纤集线器的家庭光纤组网方法，其中，该无源光纤集线器与汇聚设备/区域接入点(同上述的第一接入点、第二接入点)采用光纤连接，集线器承担物理光信号的分路，不做OSI/RM七层模型的数据链路层及以上层次的数据解析和处理；上述光纤可以为单模光纤或多模光纤；上述汇聚设备具备接口汇聚能力和业务汇聚能力；其中，上述接口汇聚能力中包括并不限于以太网接口，802.11无线网络接口，电力线网络接口，同轴网络等家庭网关接口，及以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，简称为EPON)，千兆无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network，简称为GPON)，10G EPON，XG-PON，超高速数字用户线路(Very High SpeedDigital Subscriber Line，简称为VDSL)2，G.fast，DOCSIS3.0/3.1等宽带接入网络接口；上述业务汇聚能力的业务包括并不限于因特网Internet，网络电话(Voice over Internet Protocol，简称为VoIP)，交互式网络电视IPTV，过顶传球(Over The Top，简称为OTT)，游戏Game等业务；
区域接入点具备无线接口，为区域内客户端提供高速无线接入服务，图10是根据本发明实施例的区域接入点的接口示意图，如图10所示，该区域接入点可以包括光纤接口和无线接口，从而为数据的传输提供了更多的选择。上述汇聚设备和区域接入点完成开放式系统互联(Open System Interconnection，简称为OSI)七层模型定义的第二层及以上层次的数据交换，解析和处理；上述汇聚设备的光纤接口的OSI/RM七层模型的数据链路层采用以太网CSMA/CD机制；上述区域接入点的光纤接口的OSI/RM七层模型的数据链路层采用以太网CSMA/CD机制。
下面结合具体实施例对本发明进行说明。
实例一
图11是根据本发明实施例的以无源光纤集线器为核心的第一种家庭光纤组网示意图，其中，用户采用G.fast家庭网关作为汇聚设备，无源光纤集线器具有4个光纤接口，2个802.11ac/ad AP作为区域接入点分别位于客厅和书房，1个802.11ad AP作为区域接入点位于主卧室；
具备802.11ad接口的STB1在客厅中连接到AP1，AP1通过集线器的P1端口与P3端口连接到书房的AP3，STB1播放书房中NAS上存储的高清8K 3D超高清视频，实现了集线器的P1和P3端口的互通；
具备802.11ac接口的PAD在客厅中连接到AP1，AP1通过集线器的P1端口与P4端口连接到主卧室的AP2，具备802.11ad接口的智能电视Smart TV在主卧中连接到AP2，用户分别使用PAD与SmartTV进行双人联网游戏，实现了集线器的P1，P2，P4端口的互通。
实例二
图12是根据本发明实施例的以无源光纤集线器为核心的第二种家庭光纤组网示意图，其中，用户采用GPON家庭网关作为汇聚设备，无源光纤集线器具有3个光纤接口，2个802.11ad AP作为区域接入点分别位于客厅，主卧室；
STB1在客厅中连接到AP1，点播互联网的8K 3D HDTV超高清3D视频源，视频流从家庭网关进入光纤集线器P2端口，从P1和P3端口同时输出，AP1收到从集线器P1端口发出的数据帧，解析数据链路层目的MAC地址，匹配成功后发送到STB1，STB1解码播放视频流；AP2同时收到集线器P3端口发出的数据帧，解析数据链路层目的MAC地址，发现该MAC地址在收到数据帧的同一个端口已经学习过，根据二层以太网桥转发规则丢弃该数据帧。
从以上的实施例中可以看出，本发明可以实现如下技术效果：采用无源光纤集线器可以组建对等光纤局域网，避免了数据汇聚到网关设备的流量瓶颈；由于集线器是无源设备，故障率低，可靠性高，成本低；光纤的海量带宽，可以轻松承载超高速流量数据。从而实现了802.11ad 7Gbps及今后其它超高带宽技术的数据回传功能。
本专利所述的无源光纤集线器不仅可用于家庭组网，也可以用在汽车和坦克等设备的应用场景，实现高可靠性组网。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；
利用光纤将接收的所述光信号转发给所述家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一接入点至少包括光纤接口；
所述第二接入点至少包括光纤接口。
3.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于利用光纤接收家庭网络中第一接入点设备发送的光信号；
转发模块，用于利用光纤将接收的所述光信号转发给家庭网络中两个或两个以上的第二接入点设备。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述第一接入点至少包括光纤接口；
所述第二接入点至少包括光纤接口。
5.一种无源光纤集线器，其特征在于，包括权利要求3至4中任一项所述的信号处理装置。
6.根据权利要求5所述的无源光纤集线器，其特征在于，
所述无源光纤集线器的端口数量大于或等于预定阈值，在所述无源光纤集线器内部，所述端口分别对应连接有预定比例的端口光分路器，且所述端口之间通过所述端口连接的端口光分路器进行数据传输，或者，所述端口之间通过所述端口连接的端口光分路器和所述无源光纤集线器内部的一个或多个非端口光分路器进行数据传输，其中，所述非端口光分路器为所述无源光纤集线器内部除所述端口光分路器之外的光分路器。
7.根据权利要求6所述的无源光纤集线器，其特征在于，所述预定阈值为3，所述预定比例包括以下至少之一：
1:2、1:3、1:4。
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| CN101741660A (zh) * | 2008-11-20 | 2010-06-16 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 电器连接装置 |
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| CN113794958A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-14 | 北京机电工程研究所 | 一种基于多区域的智能组网控制方法 |
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