CN110166129A - 一种分体式光猫系统及其通信方法 - Google Patents

Abstract

一种分体式光猫系统及其通信方法，其中，多个光猫单元设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行连接，用于收发下行数据信号和上行数据信号；多个中转单元分设于各个用户家庭中，通过网线与光猫单元一一对应连接，用于接收对应的下行数据信号并无线传输至终端设备、接收终端设备发送的上行数据信号并发送至对应的光猫单元，以及将直流电信号耦合进网线并传输至光猫单元。上述的一种分体式光猫系统及其通信方法，通过利用现有的网线连接光猫单元与中转单元，从而实现网络光通信，在为用户提供光纤上网服务的同时也大大节约了运维成本，并且通过在网线上耦合直流电信号，由中转单元向光猫单元反向供电，光猫单元无需外接电源，简化了电路。

Description

一种分体式光猫系统及其通信方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，尤其涉及一种分体式光猫系统及其通信方法。

背景技术

目前，传统的网络通信方式是通过网线进行电通信的。随着科技的进步，传统的窄带加铜缆的上网方式已经无法满足通信需求，光纤通信作为一门新兴的光通信技术，具备通信容量大，保密性强，衰减小，传输距离远等许多优点，因此铜退光进是必然趋势。然而，目前光纤接入尚未完全普及，而网线早已大面积覆盖在各个老城区，并且大部分网线是镶嵌在楼体的墙道内的，若要拆除网线并重新铺设光纤，工程浩大，运维成本高。

因此，传统的电通信技术方案无法满足用户的通信需求，而拆除网线并重新铺设光纤的方案则存在着工程复杂、运维成本高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种分体式光猫系统及其通信方法，旨在解决传统的电通信技术方案无法满足用户的通信需求，而拆除网线并重新铺设光纤的方案则存在着工程复杂、运维成本高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种分体式光猫系统，包括设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号的多个光猫单元；和

分别设置于各个用户家庭中，通过网线分别与多个所述光猫单元一一对应连接，用于接收对应的所述下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收所述终端设备发送的所述上行数据信号并传输至对应的所述光猫单元、以及将直流电信号耦合至所述网线并传输至所述光猫单元以对所述光猫单元供电的多个中转单元。

本发明实施例的第二方面提供了一种基于上述分体式光猫系统的通信方法，包括：

采用多个光猫单元设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号；

采用多个中转单元分别设置于各个用户家庭中，通过网线分别与多个所述光猫单元一一对应连接，用于接收对应的所述下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收所述终端设备发送的所述上行数据信号并传输至对应的所述光猫单元、以及将直流电信号耦合至所述网线并传输至所述光猫单元以对所述光猫单元供电。

上述的一种分体式光猫系统及其通信方法，通过利用现有的网线连接光猫单元与中转单元，从而实现网络光通信，合理利用了现有的网线资源，在为用户提供光纤上网服务的同时也大大节约了运维成本，并且通过在网线上耦合直流电信号，由中转单元向光猫单元反向供电，光猫单元无需外接电源，简化了电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的第一方面提供的一种分体式光猫系统的结构示意图；

图2为图1所示的分体式光猫系统中光猫单元的电路原理图；

图3为本发明实施例的第二方面提供的一种基于上述分体式光猫系统的通信方法的具体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为本发明实施例的第一方面提供的一种分体式光猫系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种分体式光猫系统，包括多个光猫单元10和多个中转单元20。

其中，多个光猫单元10设置于楼道内，通过光纤Fi与光线路终端30进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号。

多个中转单元20分别设置于各个用户家庭中，通过网线Wi分别与多个光猫单元10一一对应连接，用于接收对应的下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收终端设备发送的上行数据信号并传输至对应的光猫单元10、以及将直流电信号耦合至网线Wi并传输至光猫单元10以对光猫单元10供电。

具体地，光线路终端30将下行数据信号进行输出，由光纤Fi传输至多个光猫单元10，每个光猫单元10均接受到相同的下行数据信号，光猫单元10再通过Gemport ID(帧数识别验证)识别和区分属于自身的下行数据信号和不属于自身的下行数据信号，并对不属于自身的下行数据信号过滤掉，将属于自身的下行数据信号通过网线Wi传输至中转单元20。

将直流电信号耦合进网线Wi中，通过网线Wi由中转单元20向光猫单元10反方向供电，从而对光猫单元10供电，省略了光猫单元10与中转单元20之间的POE协议(Power OverEthernet，有源以太网协议)设计，也无需在楼道内另设电源或者电源接口以实现对光猫单元10供电，简化了电路的同时大大节约了成本。

多个光猫单元10与多个中转单元20一一对应连接，光猫单元10的数量根据中转单元20的数量而定，每个家庭中有多少数量的中转单元20，便相应在楼道中设置同等数量的光猫单元10，不会造成浪费。一栋建筑内的所有光猫单元10集中放置在楼道内。

上述的一种分体式光猫系统，通过利用现有的网线Wi连接光猫单元10与中转单元20，从而实现网络光通信，合理利用了现有的网线Wi资源，在为用户提供光纤Fi上网服务的同时也大大节约了运维成本。并且，通过在网线Wi上耦合直流电信号，由中转单元20向光猫单元10反向供电，光猫单元10无需外接电源，简化了电路。光猫单元10与中转单元20分别设置于楼道里和用户家庭中，并通过网线Wi进行连接，而不必将光猫单元10安装在用户家庭中，节省了拆除建筑墙体内已存在的网线Wi并重新架设光纤Fi的工程，大大降低了运维成本。

在一可选实施例中，多个光猫单元10均采用SFU(Single Family Unit，单住户型光网络终端)实现，图1将多个光猫单元10分别表示为SFU1、SFU2、SFU3及SFU4等。

SFU仅有一个GE接口(Gigabit Ethernet，千兆以太网接口)，GE接口通过网线Wi连接中转单元20，用于传输下行数据信号至中转单元20、接收中转单元20传输的上行数据信号，并且接收耦合在网线Wi上的直流电信号。单GE接口的SFU满业务功耗P不超过2w。

在一可选实施例中，中转单元20采用路由器实现，路由器的WAN端口(Wide AreaNetworkport，网线Wi连接端口)通过网线Wi连接SFU的GE接口。

图1将多个中转单元20分别表示为RT1、RT2、RT3及RT4等，中转单元20分设在各个用户家庭中(例如RT1设置于家庭1中，RT2设置于家庭2中)。路由器将接收到的下行数据信号通过无线传输的方式传输至终端设备(例如终端设备1和终端设备2)，并且将终端设备发送的上行数据信号传输至对应的SFU，由SFU经光纤Fi传输至光线路终端30。处于路由器的服务区域内的终端设备均可与路由器进行无线连接。终端设备包括但不限于移动手机、个人电脑、游戏机或者电视机顶盒。

在一可选实施例中，上述的直流电信号为12V直流电压信号。经推导，SFU与路由器通过网线Wi搭配使用时，网线Wi的内阻不能超过36/P，其中P为SFU的满业务功耗。具体推导过程如下：

路由器、网线Wi以及SFU三者共同构成一个闭合供电回路，满足KVL方程(基尔霍夫电压定律)。

设P：SFU的满业务功耗，U：经网线Wi的内阻消耗后，SFU接收到的直流电压信号的实际值，r：网线Wi的内阻。根据KVL方程，有：

若要方程有正解，则网线Wi的内阻须满足r≤36/P。

在一可选实施例中，网线Wi采用5类网线、超5类网线、6类网线、超6类网线或者7类网线中的任意一类实现，上述的几类网线相比其他型号的网线，具有内阻小、传输速率快的优点。

在一可选实施例中，上述的分体式光猫系统还包括光猫柜。光猫柜安装在楼道内，用于放置多个光猫单元10。可选的，通常将光猫柜安装在建筑中层的楼道内，以方便建筑下层的用户和上层的用户家庭通过网线Wi连接SFU。

请参阅图2，为图1所示的分体式光猫系统中光猫单元10的电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，光猫单元10包括以太网PHY芯片U1、网络变压器芯片U4、整流芯片U46、网络连接器J8、第一电阻R40、第二电阻R41、第三电阻R42、第四电阻R43、第一电容C70、第二电容C963、第三电容C964以及第四电容C210。

网络变压器芯片U4包括第一中间抽头端TCT1、第二中间抽头端TCT2、第三中间抽头端TCT3、第四中间抽头端TCT4、第五中间抽头端MCT1、第六中间抽头端MCT2、第七中间抽头端MCT3、第八中间抽头端MCT4、第一数据传输端TD1+、第二数据传输端TD1-、第三数据传输端TD2+、第四数据传输端TD2-、第五数据传输端TD3+、第六数据传输端TD3-、第七数据传输端TD4+、第八数据传输端TD4-、第九数据传输端MX1+、第十数据传输端MX1-、第十一数据传输端MX2+、第十二数据传输端MX2-、第十三数据传输端MX3+、第十四数据传输端MX3-、第十五数据传输端MX4+以及第十六数据传输端MX4-。

网络连接器J8包括第一数据端A1、第二数据端A2、第三数据端A3、第四数据端A4、第五数据端A5、第六数据端A6、第七数据端A7以及第八数据端A8。

第一中间抽头端TCT1、第二中间抽头端TCT2、第三中间抽头端TCT3以及第四中间抽头端TCT4连接第一电容C70的第一端，第一电容C70的第二端接地。

第一数据传输端TD1+、第二数据传输端TD1-、第三数据传输端TD2+、第四数据传输端TD2-、第五数据传输端TD3+、第六数据传输端TD3-、第七数据传输端TD4+以及第八数据传输端TD4-连接以太网PHY芯片U1。

第五中间抽头端MCT1连接第一电阻R40的第一端，第六中间抽头端MCT2连接第二电阻R41的第一端；第七中间抽头端MCT3连接第二电容C963的第一端，第二电容C963的第二端连接第三电阻R42的第一端；第八中间抽头端MCT4连接第三电容C964的第一端，第三电容C964的第二端连接第四电阻R43的第一端；第一电阻R40的第二端、第二电阻R41的第二端、第三电阻R42的第二端以及第四电阻R43的第二端连接第四电容C210的第一端，第四电容C210的第二端接地。

第九数据传输端MX1+、第十数据传输端MX1-、第十一数据传输端MX2+、第十二数据传输端MX2-、第十三数据传输端MX3+、第十四数据传输端MX3-、第十五数据传输端MX4+以及第十六数据传输端MX4-分别连接第八数据端A8、第七数据端A7、第五数据端A5、第四数据端A4、第六数据端A6、第三数据端A3、第二数据端A2以及第一数据端A1。

整流芯片U46的第一输入端连接第八中间抽头端MCT4，整流芯片U46的第二输入端连接第七中间抽头端MCT3；整流芯片U46的第一输出端连接和整流芯片U46的第二输出端共同作为光猫单元10的电源端口，用于输出直流电信号。

可选的，光猫单元10还包括第五电阻R974和二极管D1，第五电阻R974的第一端连接第七中间抽头端MCT3，第五电阻R974的第二端作为光猫单元10的电源端口，用于输出直流电信号；二极管D1的阳极连接第八中间抽头端MCT4，二极管D1的阴极作为光猫单元10的电源端口，用于输出直流电信号。

具体地，第五电阻R974、二极管D1以及整流芯片U46所起的功能相同，在实际应用中，光猫单元10内部只有第五电阻R974，而没有二极管D1和整流芯片U46；或者只有二极管D1，而没有第五电阻R974和整流芯片U46；或者只有整流芯片U46，而没有第五电阻R974和二极管D1。

网络变压器芯片U4连接在以太网PHY芯片U1及网络连接器J8之间，可实现数据信号的传输，即把以太网PHY芯片U1输出的差分信号通过差模耦合的线圈耦合滤波，从而增强了数据信号，增大了数据信号的传输距离，降低衰减速度，提升了抗干扰能力；数据信号线圈耦合滤波后通过电磁场的转换耦合到网络连接器J8。同时，网络变压器芯片U4具备防雷保护的功能，保护电路中的其它元器件免受静电或雷击的影响而无法正常工作甚至损坏。

网络连接器J8的第一数据端A1、第二数据端A2、第三数据端A3以及第六数据端A6耦合进直流电信号，通过网线Wi由中转单元20向光猫单元10反方向供电。通过在网线Wi上耦合直流电信号，从而对光猫单元10供电，省略了光猫单元10与中转单元20之间的POE协议(Power Over Ethernet，有源以太网协议)设计，也无需在楼道内另设电源或者电源接口以实现对光猫单元10供电，简化了电路的同时大大节约了成本。

第二电容C963和第三电容C964分别串接在两个bob-smith电路(即第三电阻R42与第二电容C963组成的电路，以及第四电阻R43与第三电容C964组成的电路)前。由于网络变压器芯片U4内部的变压器线圈是相通的，故在bob-smith电路前串接陶瓷电容，起到隔离直流的作用，避免直流电信号在变压器线圈间构成回路，从而影响通信并且造成RE超标。

在一可选实施例中，上述的网络连接器J8采用RJ45连接器实现。

请参阅图3，为本发明实施例的第二方面提供的一种基于上述分体式光猫系统的通信方法的具体流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种通信方法，包括如下步骤：

S01：采用多个光猫单元设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号。

S02：采用多个中转单元分别设置于各个用户家庭中，通过网线分别与多个光猫单元一一对应连接，用于接收对应的下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收终端设备发送的上行数据信号并传输至对应的光猫单元、以及将直流电信号耦合至网线并传输至光猫单元以对光猫单元供电。

综上所述，本发明实施例提供了一种分体式光猫系统及其通信方法，通过利用现有的网线连接光猫单元与中转单元，从而实现网络光通信，合理利用了现有的网线资源，在为用户提供光纤上网服务的同时也大大节约了运维成本。并且，通过在网线上耦合直流电信号，由中转单元向光猫单元反向供电，光猫单元无需外接电源，简化了电路。光猫单元与中转单元分别设置于楼道里和用户家庭中，并通过网线进行连接，而不必将光猫单元安装在用户家庭中，节省了拆除建筑楼梯内已存在的网线并重新架设光纤的工程，大大降低了运维成本。

在本文对各种系统和方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分体式光猫系统，其特征在于，包括：

设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号的多个光猫单元；和

分别设置于各个用户家庭中，通过网线分别与多个所述光猫单元一一对应连接，用于接收对应的所述下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收所述终端设备发送的所述上行数据信号并传输至对应的所述光猫单元、以及将直流电信号耦合至所述网线并传输至所述光猫单元以对所述光猫单元供电的多个中转单元。

2.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，多个所述光猫单元均采用单住户型光网络终端实现；

所述单住户型光网络终端仅有一个千兆以太网接口，所述千兆以太网接口通过所述网线连接所述中转单元。

3.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，所述中转单元采用路由器实现；

所述路由器的网线连接端口通过网线连接所述光猫单元。

4.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，还包括：

安装于所述楼道内，用于放置多个所述光猫单元的光猫柜。

5.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，所述光猫单元包括：

以太网PHY芯片、网络变压器芯片、整流芯片、网络连接器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；

所述网络变压器芯片包括第一中间抽头端、第二中间抽头端、第三中间抽头端、第四中间抽头端、第五中间抽头端、第六中间抽头端、第七中间抽头端、第八中间抽头端、第一数据传输端、第二数据传输端、第三数据传输端、第四数据传输端、第五数据传输端、第六数据传输端、第七数据传输端、第八数据传输端、第九数据传输端、第十数据传输端、第十一数据传输端、第十二数据传输端、第十三数据传输端、第十四数据传输端、第十五数据传输端以及第十六数据传输端；

所述网络连接器包括第一数据端、第二数据端、第三数据端、第四数据端、第五数据端、第六数据端、第七数据端以及第八数据端；

所述第一中间抽头端、所述第二中间抽头端、所述第三中间抽头端以及所述第四中间抽头端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；

所述第一数据传输端、所述第二数据传输端、所述第三数据传输端、所述第四数据传输端、所述第五数据传输端、所述第六数据传输端、所述第七数据传输端以及所述第八数据传输端连接所述以太网PHY芯片；

所述第五中间抽头端连接所述第一电阻的第一端，所述第六中间抽头端连接所述第二电阻的第一端；所述第七中间抽头端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第三电阻的第一端；所述第八中间抽头端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述第四电阻的第一端；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第二端以及所述第四电阻的第二端连接所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端接地；

所述第九数据传输端、所述第十数据传输端、所述第十一数据传输端、所述第十二数据传输端、所述第十三数据传输端、所述第十四数据传输端、所述第十五数据传输端以及所述第十六数据传输端分别连接所述第八数据端、所述第七数据端、所述第五数据端、所述第四数据端、所述第六数据端、所述第三数据端、所述第二数据端以及所述第一数据端；

所述整流芯片的第一输入端连接所述第八中间抽头端，所述整流芯片的第二输入端连接所述第七中间抽头端；所述整流芯片的第一输出端连接和所述整流芯片的第二输出端共同作为所述光猫单元的电源端口，用于输出所述直流电信号。

6.如权利要求5所述的分体式光猫系统，其特征在于，所述网络连接器采用RJ45连接器实现。

7.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，所述直流电信号为12V直流电压信号。

8.如权利要求1所述的分体式光猫系统，其特征在于，所述网线采用5类网线、超5类网线、6类网线、超6类网线或者7类网线中的任意一类实现。

9.一种基于如权利要求1所述的分体式光猫系统的通信方法，其特征在于，包括：

采用多个光猫单元设置于楼道内，通过光纤与光线路终端进行通信连接，用于收发上行数据信号和下行数据信号；

采用多个中转单元分别设置于各个用户家庭中，通过网线分别与多个所述光猫单元一一对应连接，用于接收对应的所述下行数据信号并进行无线传输至终端设备、接收所述终端设备发送的所述上行数据信号并传输至对应的所述光猫单元、以及将直流电信号耦合至所述网线并传输至所述光猫单元以对所述光猫单元供电。