CN107135434A - 基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤电缆混合通讯领域，公开了一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，包括光纤接入终端、数据交换装置、电缆信号处理装置以及信号分配装置。还公开了一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法。本发明的优点在于，解决了光纤电缆混合网络介质中，光纤到电缆点对多点宽带通信的双向数据通信，多信道同步工作，信道选择与优化问题，可以利用现有资源，在现有的有线电视网络应用提升宽带通信能力，且可以达到光纤网络等效的带宽，具有较高的应用价值。

Description

基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置及方法
技术领域
本发明涉及光纤电缆混合通讯领域，特别涉及一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，以及一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置及方法。
背景技术
随着IP宽带三网融合应用的发展，尤其是互联网视频/电视、4K超高清视频节目、智慧城市(家庭)、视频社交等应用对接入网的带宽需求增加，家庭宽带接入带宽从2M带宽增长到20-50M，2010年开始中国的电信运营商实施了FTTH光纤到户的宽带接入发展战略，采取大规模投资建设进行城市用户的宽带接入网升级改造。FTTH是采用了EPON/10EPON或GPON技术和设备实现光纤到户的宽带接入网。
EPON网络由光线路终端OLT、光分配网ODN和光网单元ONU三部分设备通过无源光网络PON构成。OLT与前端汇聚层交换机上连，转为光信号PON口通过光纤和ODN网相连，一般采用1：32或1：64组成整个PON网络，即实现最大64户ONU的接入。EPON系统采用上下行对称传输，标称速率为1.25G，采用PON技术部署灵活、成本逐步降低，成为当前电信运营商的固定宽带接入的主要方式。电信运营商的电话线入户升级为光纤入户是固网建设的改造升级，虽然涉及巨大的投资建设资金，但也为GPON设备提供数据与电话通信传输的线路基础，符合电信运营商网络演进发展路线。
对于广电有线电视运营商的有线电视网采用HFC网同轴电缆入户，目前存在着实现对称宽带接入的难点，宽带采用DOCSIS技术或EOC技术都不能解决上下行对称数据传输或带宽动态分配，限制了数据宽带业务应用。若采用FTTH光纤到户的建设投资既不经济也没有发挥同轴电缆入户的宽频传输介质资源，广电有线电视网发展宽带接入面临了困惑，双向HFC对称宽带通信技术亟待解决。
本发明提出基于广电的光纤电缆混合HFC网的无源光网PON和无源电缆网PCN构成对称宽带通信传输技术实现方法和设备装置，即光纤电缆混合HFCPON技术，由光线路终端OLT、光分配网ODN、光网单元ONU的PON设备与电缆线路终端CLT、电缆分配网CDN、电缆网单元CNU的PCN设备级联构成。
发明内容
本发明针对现有技术直接使用光纤入户的方式经济性不高的缺点，提供了一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置以及方法，其目的在于提供一种基于光纤电缆混合网络的，可以在现有设备的基础上，能够十分容易地进行扩展的装置和方法。进一步的目的在于能够让该装置可以支持宽带带宽，提供可供接入宽带的稳定带宽。最终，光纤电缆混合网络可以实现稳定的双向对称数据通信，彻底解决了广电有线电视网双向HFC网与FTTH同步发展的数据通信的难题。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，包括光纤接入终端、数据交换装置、电缆信号处理装置以及信号分配装置；
其中，光纤接入终端通过光纤和上级光纤网络相连接，用于将由上级光纤网络导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置；
数据交换装置通过双绞线分别和光纤接入终端以及电缆信号处理装置相连接，用于光纤接入终端和电缆信号处理装置之间的数据交换；
所述电缆信号处理装置用于将由数据交换装置传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
所述信号分配装置通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，用于将由电缆信号处理装置导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆信号处理装置包括至少一个的电缆线路终端。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆线路终端包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆型号处理装置包括同步时钟模块；所述同步时钟模块分别连接电缆线路终端，用于同步控制多个电缆线路终端的发送与接收信号时间段。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述信号分配装置包括一分配器，所述分配器将由上级有线电视网络输入的数据信号，与同步时钟模块控制下的电缆信号处理装置数据信号相混合。
本申请进一步公开了一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，包括光纤接入终端、数据交换装置、电缆信号处理装置以及信号分配装置；
还包括以下步骤：
光纤转化步骤：光纤接入终端通过光纤和上级光纤网络相连接，将由上级光纤网络导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置；
数据交换步骤：数据交换装置通过双绞线分别和光纤接入终端以及电缆信号处理装置相连接，将光纤接入终端和电缆信号处理装置之间的数据交换；
调制步骤：使用所述电缆信号处理装置将由数据交换装置传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
信号混合步骤：所述信号分配装置通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，将由电缆信号处理装置导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆信号处理装置包括至少一个的电缆线路终端；
还包括以下具体步骤：
分频步骤：所述数据交换装置根据电缆线路终端的数量，将数据信号分成不同部分并分别导入不同的电缆线路终端。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆线路终端包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置；
还包括以下步骤：
移频步骤：使用移频装置将由数据交换装置导入的数据信号调制为一个使用相对来自上级有线电视网络的信号所使用频宽较小的信号，并将调制后的信号移至空白信道中。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述电缆信号处理装置包括同步时钟模块；
还包括以下步骤：
分时控制步骤：所述同步时钟模块将接收与发送时间段同步分配给不同的电缆线路终端，电缆线路终端在各个收发通信时间段内检测未使用空白信道并执行移频步骤。
进一步地，作为一种可选的方案，在本申请的实施例中，所述信号分配装置包括一分配器；
还包括以下具体步骤：
分时分配步骤：在所述同步时钟模块所划分接收和发送时间段，来自不同的电缆信号处理装置多信道数据同步收发传输，与上级有线电视网络输入信号混合输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属的电缆网络单元。
以下是申请所涉及的一些术语解释：
FTTH Fiber To The Home光纤到户
PON Passive Optical Network无源光网络
EPON Ethernet Passive Optical Network以太无源光网络
GPON Gigabit-Capable Passive Optical Network千兆无源光网络
OLT Optical Line Terminal光线路终端
ODN Optical Distribution Network光分配网络
ONU Optical Network Unit光网络单元
CLT Cable Line Terminal电缆线路终端
CDN Cable Distribution Network电缆分配网络
CNU Cable Network Unit电缆网络单元
HFC Hybrid Fiber Cable混合光纤同轴网
DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specifications有线电缆数据服务接口规范
EOC Ethernet Over Cable同轴以太网
PHY 物理层
MAC Media Access Control介质访问控制
CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection带冲突检测的载波监听多路访问技术
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用技术
TDMA Time Division Multiple Access时分多址
HFCPON HFC PON混合光纤电缆无源网络
本发明具有以下的显著技术效果：
可以使用现有的有线电视网络，组成光纤电缆混合网络，改装方便快捷，对于现有的有线电视网络设施可以充分利用。
进一步地，通过时钟模块同时对接入光纤信号和有线电视信号进行分时传输，极大地提高了线路的复用率，提高了数据传输带宽。
附图说明
图1为基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置的多信道混合结构示意图。
图2为基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置的采用复合分配技术的结构示意图。
图3为基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法的流程步骤图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，包括光纤接入终端101、数据交换装置102、电缆信号处理装置103以及信号分配装置104；
其中，光纤接入终端101通过光纤和上级光纤网络相连接，用于将由上级光纤网络105导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置102；所述上级光纤网络是指使用光纤作为数据传输介质的传输网络，需要将光信号转换为电信号并可以为本申请所记载的其它装置所使用。
此外，在本申请中，采用电信号的形式传递的数据分为两种，依据数据传递的介质进行区分，分别为采用双绞线形式的线缆以及采用同轴电缆形式的线缆，这些不同的线缆由于其物理特性的不同，因此在数据传输上有所不同，通常而言，采用双绞线形式的线缆用于一般的网络线路连接，而现有的有线电视网络则会更多地使用同轴电缆形式的线缆。
数据交换装置102通过双绞线分别和光纤接入终端101以及电缆信号处理装置103相连接，用于光纤接入终端101和电缆信号处理装置103之间的数据交换。例如采用千兆数据交换总线背板连接N块N＝2-4CLT模块，HFCPON局端可以按ONU光纤数据传输速率匹配OLT设备的PON口速率，实现OLT到终端CNU的点到多点的数据通信。
所述电缆信号处理装置103用于将由数据交换装置102传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
所述信号分配装置104通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置103、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，用于将由电缆信号处理装置103导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
进一步地，所述电缆信号处理装置103包括至少一个的电缆线路终端106。该电缆线路终端的基本功能实现可以使用例如景略半导体公司C88XX系列数字通信芯片实现基带OFDM信道调制。多个电缆线路终端组成了多信道通信模块，可以根据有线电视的使用频谱提供至少1-5个信道用于进行数据通信，提供足够的数据通信带宽。
进一步地，所述电缆线路终端106包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置107。
进一步地，所述电缆信号处理装置103包括同步时钟模块108；所述同步时钟模块108分别连接电缆线路终端106，用于在不同的时间段内控制电缆线路终端106工作。在同步时钟模块108的控制下，各个电缆线路终端106工作在同一的时钟下进行同步收发，从而避免模块间调制信道收发干扰，保证各模块采用相同的工作频谱下可采用频谱空分复用扩展带宽容量，可以成倍地提高设备的总传输容量，且不影响有线电视信号的传输。
进一步地，如图2所示，所述信号分配装置104包括一分配器109，所述分配器109将由上级有线电视网络输入的数据信号，与来自不同的电缆信号处理装置103数据信号混合。在使用分配器109时，可以根据需要将分配器分别和电缆线路终端106直接连接，通过一个双工器来切换。
根据上述装置，可以使用以下的具体步骤来进一步实现上述宽带通信方法。
如图3所示，一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，包括光纤接入终端101、数据交换装置102、电缆信号处理装置103以及信号分配装置104；
还包括以下步骤：
光纤转化步骤201：光纤接入终端101通过光纤和上级光纤网络相连接，将由上级光纤网络105导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置102；
数据交换步骤202：数据交换装置102通过双绞线分别和光纤接入终端101以及电缆信号处理装置103相连接，将光纤接入终端101和电缆信号处理装置103之间的数据交换；
调制步骤203：使用所述电缆信号处理装置103将由数据交换装置102传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
信号混合步骤204：所述信号分配装置104通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置103、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，将由电缆信号处理装置103导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
例如：
在一定的频段内，5-1200MHZ，选择任意数量的连续电视频道的频谱用于信号调制传输，避开有线电视信号100-860MHz，利用低端30-100MHz频段和900-1200MHz频段，可以提供1.5Gbps的数据传输带宽容量，若以频谱空分复用按2-4路计算，总的传输带宽容量可达到3-6Gbps。
进一步地，所述电缆信号处理装置103包括至少一个的电缆线路终端106；
还包括以下具体步骤：
分频步骤205：所述数据交换装置102根据电缆线路终端106的数量，将数据信号分成不同部分并分别导入不同的电缆线路终端106。
进一步地，所述电缆线路终端106包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置107；
还包括以下步骤：
移频步骤206：使用移频装置107将由数据交换装置102导入的数据信号调制为一个使用相对来自上级有线电视网络的信号所使用频宽较小的信号，并将调制后的信号移至空白信道中。
进一步地，所述电缆信号处理装置103包括同步时钟模块108；
还包括以下步骤：
分时控制步骤207：所述同步时钟模块108将接收和发送时间段同步分配给不同的电缆线路终端106，电缆线路终端106在各个收发通信的时间段内检测未使用空白信道并执行移频步骤206。
进一步地，所述信号分配装置104包括一分配器109；
还包括以下具体步骤：
分时分配步骤208：在所述同步时钟模块(108)所划分接收和发送时间段，来自不同的电缆信号处理装置(103)多信道数据同步收发传输，与上级有线电视网络输入信号混合输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属的电缆网络单元。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置及方法，其特征在于，包括光纤接入终端(101)、数据交换装置(102)、电缆信号处理装置(103)以及信号分配装置(104)；
其中，光纤接入终端(101)通过光纤和上级光纤网络相连接，用于将由上级光纤网络(105)导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置(102)；
数据交换装置(102)通过双绞线分别和光纤接入终端(101)以及电缆信号处理装置(103)相连接，用于光纤接入终端(101)和电缆信号处理装置(103)之间的数据交换；
所述电缆信号处理装置(103)用于将由数据交换装置(102)传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
所述信号分配装置(104)通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置(103)、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，用于将由电缆信号处理装置(103)导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
2.根据权利要求1所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，其特征在于，所述电缆信号处理装置(103)包括至少一个的电缆线路终端(106)。
3.根据权利要求2所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，其特征在于，所述电缆线路终端(106)包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置(107)。
4.根据权利要求2所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，其特征在于，所述电缆信号处理装置(103)包括同步时钟模块(108)；所述同步时钟模块(108)分别连接电缆线路终端(106)，用于在不同的时间段内控制电缆线路终端(106)工作。
5.根据权利要求4所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的装置，其特征在于，所述信号分配装置(104)包括一分配器(109)，所述分配器(109)将由上级有线电视网络输入的数据信号，与来自不同的电缆信号处理装置(103)数据信号相混合。
6.一种基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，其特征在于，包括光纤接入终端(101)、数据交换装置(102)、电缆信号处理装置(103)以及信号分配装置(104)；
还包括以下步骤：
光纤转化步骤(201)：光纤接入终端(101)通过光纤和上级光纤网络相连接，将由上级光纤网络(105)导入的光纤信号转化为可以在双绞线中传输的数据信号并输入数据交换装置(102)；
数据交换步骤(202)：数据交换装置(102)通过双绞线分别和光纤接入终端(101)以及电缆信号处理装置(103)相连接，将光纤接入终端(101)和电缆信号处理装置(103)之间的数据交换；
调制步骤(203)：使用所述电缆信号处理装置(103)将由数据交换装置(102)传入的数据信号分别调制成至少一个的使用单一信道且能够在同轴电缆中传输的数据信号；
信号混合步骤(204)：所述信号分配装置(104)通过同轴电缆分别和电缆信号处理装置(103)、上级有线电视网络以及下级有线电视网络相连接，将由电缆信号处理装置(103)导入的至少一个的分别使用单一信道的数据信号和来自上级有线电视网络的信号混频后输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属电缆网络单元。
7.根据权利要求6所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，其特征在于，所述电缆信号处理装置(103)包括至少一个的电缆线路终端(106)；
还包括以下具体步骤：
分频步骤(205)：所述数据交换装置(102)根据电缆线路终端(106)的数量，将数据信号分成不同部分并分别导入不同的电缆线路终端(106)。
8.根据权利要求7所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，其特征在于，所述电缆线路终端(106)包括一可以改变数据信号使用信道频率的移频装置(107)；
还包括以下步骤：
移频步骤(206)：使用移频装置(107)将由数据交换装置(102)导入的数据信号调制为一个使用相对来自上级有线电视网络的信号所使用频宽较小的信号，并将调制后的信号移至空白信道中。
9.根据权利要求8所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，其特征在于，所述电缆信号处理装置(103)包括同步时钟模块(108)；
还包括以下步骤：
分时控制步骤(207)：所述同步时钟模块(108)将接收和发送时间段同步分配给不同的电缆线路终端(106)，电缆线路终端(106)在各自的时间段内检测未使用空白信道并执行移频步骤(206)。
10.根据权利要求9所述的基于光纤电缆混合无源网络的对称宽带通信的方法，其特征在于，所述信号分配装置(104)包括一分配器(109)；
还包括以下具体步骤：
分时分配步骤(208)：在所述同步时钟模块(108)所划分接收和发送时间段，来自不同的电缆信号处理装置(103)多信道数据同步收发传输，与上级有线电视网络输入信号混合输入下级有线电视网络或下级有线电视网络所属的电缆网络单元。
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