CN1268003A - 以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网 - Google Patents

Abstract

一种以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入方法,用现有单向有线电视同轴电缆网传输正向信息;用无线传输装置来传输HFC网中同轴电缆网部分所需的回传信息。用上述方法实现的接入网包括:网络头端(1)、光缆分配网(2)、光节点(3)、电缆分配网(4)、用户端(5)等;网络头端(6)与网络干线连接,并且通过光缆分配网(2)与多个光节点(3)连接;每个光节点(3)通过电缆分配网(4)与多个用户端(5)相连;用户端(5)具有用于发射回传信息的无线电发射装置(50);光节点(3)安装有用于接收回传信息的无线电接收装置(30);所说无线电接收装置(30)接收其所连接的电缆网覆盖区域内各用户端发射的回传信息。

Description

以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网

本发明涉及利用HFC网进行数据通信的技术领域，更具体地涉及一种以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网。

修建信息高速公路是实现向信息社会转变的重要步骤。但其实现方案，特别是用户接入网的问题一直没有找到很好的解决方法。传统的用户接入网就是普通电话网，用调制解调器传输数字信息，存在着速率低、成本高等严重缺陷。ISDN技术使传输速率有所提高，但仍不能满足要求。以后又研究发展了多项新技术。其中比较有希望的是ADSL和电缆调制解调器。

ADSL技术仍利用电话网络，通过充分发挥电话线的传输潜力使传输速率得到了大幅度的提高。ADSL技术的主要弱点是目前其成本仍较高。

电缆调制解调器(cable modem)技术，它也被应用在机顶盒里，在此统称为电缆调制解调器技术，该技术是利用有线电视网进行接入。目前，有线电视网是由光缆和同轴电缆组成的混合网(HFC网)，是一个性能较高的宽带网。电缆调制解调器的正向通道(下行通道)是使用数字调制技术把数据信号调制到一个电视频道的带宽里，和其他电视信号一起传输。一个PAL制电视频道可以传输多达50Mbit/s的数据。这个通道由许多用户共享，传输数据信息效率极高。由于不是使用电话网那样的线路切换技术，因此用户可以长时间保持在线连接而不必担心占用线路的成本，因此特别适用于因特网的接入。

图一显示了现有HFC网络的结构。网络头端和各光节点之间的通信是通过光缆分配网进行的。由于有了光缆网，就可以大大缩短电缆传输的距离，从而降低成本和提高传输质量。各个光节点和用户之间的通信是通过同轴电缆分配网进行的。也就是说HFC网的用户接入主要是由同轴电缆网承担的。

但是，电缆调制解调器的弱点在于其回传通道(上行通道)，因此，要利用现有同轴电缆网进行双向数据通信或进行互连网的接入，首先要解决的是回传通道的问题。

与单向传输有线电视信号不同，提供接入服务的网络必须是双向的，因此必须建设双向HFC网或对现有网络进行双向改造。

目前，提供回传通道的办法是将电缆的传输频带(通常的频率范围是从几兆赫兹到一千兆赫兹左右)分为高低两个频带，高频带用来传输有线电视信号和下行接入信号，低频带用来传输上行接入信号。参见对比文献CN 1196624。为实现用这两个频带进行双向传输，网络中的所有放大器都必须是双向的，网络设计和建造要求也较单向网要复杂得多。在已建成的同轴电缆电视网的基础上进行双向改造也必须投入大量资金。由于在用户还没有普及时就必须投入大量的改造资金，投资风险很大。

另一个问题是由于传统的同轴电缆电视网是树型单向网，许多用户分支产生的噪声都要在网络头端汇聚(所谓的漏斗效应)，传输稳定性一直是比较难解决的问题。

为了克服这些弱点，对比文献EP 0854599提出了这样一个系统，它只将电缆调制解调器用于正向通道，通过电话网进行回传。但这样又失去了电缆调制解调器的使用方便和低成本的特点。

另一种方法是全部光缆化，即实现光纤到户，其优点是传输带宽大，传输质量较好，但是，其成本非常高昂，而且也还存在一此技术问题尚未解决。

因此，本发明就是要解决上述问题，在现有HFC网络上实现高速双向数据传输。

本发明的目的是提出一种以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网，其组建成本低，传输质量高。

按照本发明的以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入方法，其特征在于：用现有单向有线电视同轴电缆网(HFC网)传输正向信息；用无线传输装置来传输HFC网中同轴电缆网部分所需的回传信息。

按照本发明的以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网，它包括：网络头端、光缆分配网、光节点、电缆分配网、用户端等；网络头端与网络干线连接，并且通过光缆分配网与多个光节点连接；每个光节点通过电缆分配网与多个用户端相连；其特征在于：用户端具有用于发射回传信息的无线电发射装置；光节点安装有用于接收回传信息的无线电接收装置；所说无线电接收装置接收其所连接的电缆网覆盖区域内各用户端发射的回传信息；所接收到的回传信息再通过双向光缆分配网传回到网络头端。

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

图1是现有HFC网络的结构的示意图。

图2是按照本发明的以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网的整体示意图。

图3是按照本发明的以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网的具体结构方框图。

本发明的要点是提出采用无线传输技术来实现利用单向有线电视同轴电缆网提供用户高速接入服务所需的回传通道。本发明提出只建设双向光缆网而仍使用单向同轴电缆网，电缆网的回传问题用无线传输技术来解决，形成图2所示结构。该高速接入网主要包括：网络头端1、光缆分配网2、光节点3、电缆分配网4、用户端5等。网络头端1用于与网络干线连接，并且通过光缆分配网2与多个光节点3连接。每个光节点3通过电缆分配网4与多个用户端5相连，此外，每个光节点3还安装有用于接收回传信息的无线电接收装置30。每个用户端5包括用户电缆调制解调器和用户计算机(参见图3)。其中，电缆分配网4就是传统的单向有线电视同轴电缆网。每个用户端5都具有用于发射回传信息的无线电发射装置50。各个用户端的回传信息就是通过该无线电发射装置50发射到空中，而由安装在相应光节点3上的无线电接收装置30接收。该无线电接收装置30负责接收其所连接的电缆网覆盖区域内各用户端发射的回传信息。所接收到的回传信息再通过双向光缆分配网2传回到网络头端1。

由于各用户端到光节点的距离都不会很远，一般回传信息的容量也远远少于正向信息的容量，无线传输所需的成本和占用的频率资源都不会很多。

从原理上来说，本发明提出的回传通道可采用现代的蜂窝小区式无线电移动通信方式，各个光节点的电缆网覆盖区域就是一个蜂窝小区。该技术已经广泛应用于移动电话通信，因此有些相近的技术问题，如无线电信号的空中衰减的涨落问题，多径传输问题，相邻小区的信号干扰问题等等都可以参照移动通信的技术加以解决。这里就不详细描述了。

需要提出的是，由于用户端的电缆调制解调器是固定在用户家里的，信号的涨落要小的多，也不存在过区切换问题，因此与无线电移动通信相比实现起来也要容易得多。

关于电缆调制解调器技术。目前，国际上有两种主流电缆调制解调器标准。其中MCNS/DOCSIS起源于美国市场，DVB/DAVIC的发展目标则主要是在欧洲。相比之下DOCSIS开发较早，设计的目标是提供高效率的因特网接入，应用已比较广泛，可以比较容易地得到其专用集成电路。而DAVIC标准则与数字视频广播结合较紧，比较适合于机顶盒的应用。

无线回传方案和现有电缆调制解调器标准的主要区别在于使用不同的物理介质作为回传通道，而多点到一点传输的回传网络拓扑结构还保持不变。这样，现有电缆调制解调器物理层以上的网络协议还可以被充分利用。网络MAC层的许多工作，如用户电缆调制解调器的初始化，发射功率控制，传输带宽的申请和分配，测距(用以保证各用户调制解调器的发射信号以统一的时间基准到达网络头端)等等都可以参照原协议加以解决。

下面，将结合图3更具体地描述本发明以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网的具体结构

如图所示，位于网络网络头端的电缆调制解调器头端1包括传统的电缆调制解器的主要结构11(虚框部分)，其中正向信号是以QAM调制的方式转换到一个电视频道的频谱内后和其他普通的电视频道混合在一起通过HFC网正向通道传输的。正向信息中不光包含从网络干线向用户计算机所传送的数据，也包含接入系统控制所需的定时，信道管理信息。

位于用户端的用户电缆调制解调器5包含传统的用户电缆调制解调器的主要结构(虚框部分)，它用电视调谐器接收到正向信息后再经过QAM解调便还原出数据信号。其中的信道管理信息用于控制用户电缆调制解调器自己的工作，数据信号则传给用户计算机(未示出)。用户电缆调制解调器51需回传的网络管理信号和用户数据信号混合后以QPSK/QAM调制的方式通过低频频带的HFC网回传通道传回到电缆调制解调器头端。在头端经过QPSK/QAM解调后再传给头端控制逻辑。控制逻辑取出其中的网络管理信息用于调制解调器系统的管理，而用户数据信号则被分离出来传给网络干线。电缆调制解调器的正向信号是以广播方式传送的，每个用户都可以接收到全部信息。为此，现有的电缆调制解调器协议标准都包含专门的加密层以保证网络安全性。电缆调制解调器的回传网络拓扑结构是多点到一点的，其头端接收到的信号是由位于不同距离上的多个用户调制解调器在不同的时间发送的信号混合而成的。电缆调制解调器的协议标准中定义了用以协调各用户调制解调器的信号发送工作的操作流程和所需的管理信息，以保证所有用户调制解调器发送的回传信号被有序地接收。

除上述电缆调制解调器11和用户电缆调制解调器51外，在电缆调制解调器头端1中增加了下变频本振产生逻辑电路12和射频下变频器13。而在用户电缆调制解调器5处增加了上变频本振产生逻辑电路52和射频上变频器53。这些新增部分的功能是将原来的回传信号从低频转换到射频以便通过无线通道传输。有了这些新加的模块，回传信号就不需要通过图中的HFC网反向通道传输，而是通过无线反向通道传输。由于多点到一点的网络拓扑结构并没有变，因此现在的调制解调器协议标准所定义的回传操作流程同样可以保证所有用户的回传信号在新的回传通道里也被正确地传送。因此新系统可以直接使用原来的系统软件，开发工作量便可大大减少。增加的本振信号可以是固定单频信号，这时无线回传信号和原来的低频回传信号的区别只是载频不同。本振信号频率也可以是不断变动的，这时无线回传信号是跳频扩谱信号。系统的本振信号产生逻辑必须保证在网络头端的下变频本振频率和用户端的上变频本振频率是同步变动的。跳频传输具有较好的抗干扰，抗多径传输，抗衰落的能力，应该作为首选的传输方式。跳频传输也使得回传可以利用不需要进行频道申请的ISM波段，从而简化网络运营商的工作。跳频传输的代价是系统中本振信号产生逻辑结构比较复杂。

图三所示结构的最大优点是有可能做到只对现有电缆调制解调器系统作硬件上的改造便可产生新型系统，原有的系统软件可以被不加改动或只做极少量改动地利用。这将大大减少研制资金并缩短研制周期。新系统还可以做成同时具有老系统的功能，使其既有无线回传端口又有有线回传端口，增加使用的灵活性，而且当接入用户增多到对电缆传输网的双向改造在经济上可行并得到实施后原设备还可继续使用。

本发明充分结合利用了同轴电缆有线电视网具有的高质量宽带正向传输能力和无线传输的灵活性，提出了不用对有线电视电缆网进行双向改造便可以较低的成本建设用户宽带高速接入网的技术方案。由于不存在漏斗效应，和传统的有线电视双向传输网相比传输质量也容易得到保证。本发明将使得现在已广泛使用的电缆有线电视网可以直接用于高速因特网接入，对因特网的发展将产生极大的推动作用。

Claims (3)

1，一种以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入方法，其特征在于：用现有单向有线电视同轴电缆网传输正向信息；用无线传输装置来传输HFC网中同轴电缆网部分所需的回传信息。

2，一种以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网，它包括：网络头端(1)、光缆分配网(2)、光节点(3)、电缆分配网(4)、用户端(5)等；网络头端(1)与网络干线连接，并且通过光缆分配网(2)与多个光节点(3)连接；每个光节点(3)通过电缆分配网(4)与多个用户端(5)相连；其特征在于：用户端(5)具有用于发射回传信息的无线电发射装置(50)；光节点(3)安装有用于接收回传信息的无线电接收装置(30)；所说无线电接收装置(30)接收其所连接的电缆网覆盖区域内各用户端发射的回传信息；所接收到的回传信息再通过双向光缆(2)分配网传回到网络头端(1)。

3，根据权利要求2的以单向有线电视同轴网为平台利用无线回传的高速接入网，其特征在于：网络头端(1)具有下变频本振产生逻辑电路(12)和射频下变频器(13)；用户端(5)具有上变频本振产生逻辑电路(52)和射频上变频器(53)。

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