CN1615013A - 一种在有线电视网上实现宽带接入的系统 - Google Patents

一种在有线电视网上实现宽带接入的系统 Download PDF

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方国元
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陈崇军
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Abstract

本发明提供一种在有线电视网上实现宽带接入的系统，该系统主要包括：HFC分前端，为HFC数据接入网与外部的一个接口；电视：作为有线电视网的终端；用户终端：布置在用户家中，一般通过与其相连接的计算机接收来自分支器的数据信号实现数据业务接入功能，所述系统还包括：综合汇聚光站，其通过HFC分前端与HFC数据接入网相连接，同时也与IP城域网相连接；双工混合器：其个数与数据接入设备的个数一样，每个双工混合器除了都与上述的射频放大器相连接，还分别一一对应地和多个数据接入设备中的一个数据接入设备相连接，双工混合器作用是将CATV射频信号与数据调制射频信号进行混合和解混合射频分配网络，用于对输入的射频信号进行多路分配。

Description

一种在有线电视网上实现宽带接入的系统
技术领域
本发明涉及宽带网络领域，具体指一种在有线电视网上实现宽带接入的系统。
背景技术
在一定区域内用有线方式为用户提供多路图像、声音广播及数据信号的系统叫有线电视系统(CATV)。
九十年代中期以后，随着社会的进步、技术的发展，有线电视系统向着大规模化、多功能化、多业务化的方向迅速发展。除了基本的广播电视节目以外，各种新技术、新业务如光纤技术、双向传输、VOD、光线同轴混合网(HFC)技术、多媒体业务等得到了越来越广泛的应用。尤其是光传输技术的应用，克服了同轴电缆传输方式的一系列严重缺陷，实现了有线电视网络向光纤同轴混合网的推进，是有线电视技术发展的一次重大飞跃。
宽带网络和宽带业务发展迅速，电话用户电缆的双绞线上发展xDSL宽带接入技术已经广为应用。xDSL技术是基于普通双绞线的调制技术，目前发展很快，目前已经形成标准的有ADSL技术、VDSL技术、SHDSL技术等。
参阅图1，当前通行的光线同轴混合网(HFC)数据接入系统主要设备包括：电缆调制解调局端设备(Cable Modem Termination System，CMTS)、上变频器、网管/操作支持系统(Operation Support System，OSS)和电缆调制解调器(CableModem，CM)等。
CMTS：HFC网络数据接入局端设备，是数据网络和HFC模拟射频网络的连接设备，主要完成网络数据的转发、协议处理以及射频调制解调等功能。
上变频器：有线电视网宽带频率变换设备，将CMTS输出的下行中频模拟信号变换到有线电视任一电视频道上。
网管/操作支持系统服务器(OSS Server)：网管/操作支持系统(OSS)服务器提供系统和网络的设备管理、以及系统运行所需的各种服务器支持(DHCP、TFTP、ToD、LOG服务器)。
CM：连接HFC网和用户终端，主要完成的功能包括HFC网和用户数据网络(或者数据设备)之间的数据转发、协议处理以及调制解调等功能。
但是，上述技术方案却具有如下缺点：
HFC数据接入系统的数据接入为共享带宽方式，相互影响，降低了系统的性能；
该系统只支持数据接入，不能和普通电话业务融合，给用户带来了不便；
上行漏斗噪声较大，易导致误码的出现；
如要增加对电话业务的支持，需要对现有HFC网络要进行大规模的双向改造，成本较高，可推行性差。
发明内容
本发明目的在于提供一种在有线电视网上实现宽带接入的系统，以解决现有技术中HFC数据接入网络不能以较低成本实现多种数据接入业务的问题。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种在有线电视网上实现宽带接入的系统，该系统主要包括：HFC分前端，为HFC数据接入网与外部的一个接口；电视：作为有线电视网的终端，主要接收来自分支器的CATV信号；用户终端：布置在用户家中，一般通过与其相连接的计算机接收来自分支器的数据信号实现数据业务接入功能，所述系统还包括：
综合汇聚光站，其通过HFC分前端与HFC数据接入网相连接，同时也与IP城域网相连接，作用是与HFC数据接入网及IP城域网进行数据交换、进行数据处理；
双工混合器：其个数与数据接入设备的个数一样，每个双工混合器除了都与上述的射频放大器相连接，还分别一一对应地和多个数据接入设备中的一个数据接入设备相连接，双工混合器作用是将CATV射频信号(含数字电视QAM射频信号，下同)与数据调制射频信号进行混合和解混合；
射频分配网络，用于对输入的射频信号进行多路分配。
所述的系统还包括：分支器，其通过射频分配网络与所述的双工混合器相连接，通过所述的分支器可以将CATV信号与数据信号进行分离。
所述的综合汇聚光站包括：
光接收机：将CATV(有线电视)光信号转换为射频信号；
射频放大器：与所述的光接收机相连接，作用是将光接收机输出的射频信号进行放大；
以太网交换机：与IP城域网相连接，主要用于转发数据信号和语音信号；
多个数据接入设备：每个数据接入设备都与以太网交换机相连接，主要功能是完成用户终端的接入，数据报文的转发，以及接入用户的控制和管理，完成无线协议IEEE802.11b/IEEE802.11g/IEEE802.11a到以太网IEEE802.3协议的转换。在本发明中，如果应用IEEE802.11b协议时，则传输速率可达11Mbps/22Mbps；如果应用IEEE802.11g或IEEE802.11a协议，则速率可高达54Mbps。
所述的数据接入设备包括：
射频接口单元，对于调制有宽带数据的射频信号进行功率放大，并提供射频接口，与双工混合器进行连接，进而实现数据接入设备的射频信号与CATV网络的电视信号的混合传输；
射频收发单元，与所述的射频接口单元相连接；
基带和MAC处理单元，与所述的射频收发单元相连接，该单元依照802.11协议实现数据的物理层和MAC层的处理；
以太网接口单元，主要用于实现以太网信号隔离与防护，提供以太网标准接口，传输的是符合802.3标准的以太网数据。与综合汇聚光站中的以太网交换机相连接，进而实现数据接入设备与以太网交换机间的数据交换；
以太网收发单元，与所述的以太网接口单元相连接，其作用是：与以太网接口单元一起共同实现802.3标准的物理层；
主CPU单元，与述的以太网收发单元相连接，一是实现802.11MAC帧和802.3MAC帧的格式转换，二是实现了数据流控制以及上层协议，三是实现802.3的MAC层协议。此外，主CPU单元还与基带和MAC处理单元通过总线相连，传输宽带数据和控制命令。
采用上述的技术方案后，本发明具有如下优点：
1、由于本发明没有新增电缆或光纤，所以有效利用现有CATV同轴电缆网资源，实现了有线电视、数据接入多种业务的一线到户解决方案；
2、对数据接入的调制频点作了有效的调整，有效减小了汇聚噪声的影响；
3、通过将宽带双向终端与STB(数字电视机机顶盒)结合，可以开展交互数字电视认证，降低数字电视系统的成本，是互动数字电视成为可能。
4、使现有同轴电缆网络得到增值。
附图说明
图1为现有技术中HFC数据接入系统基本组成；
图2为本发明的在有线电视网上实现宽带接入的系统结构图；
图3为本发明数据接入设备方框图；
图4为下行业务处理流程图；
图5为上行业务处理流程图；
具体实施方式
本发明是在CATV网络上融入宽带接入、电话等多种业务。
参阅图2所示的系统，该系统主要包括：
HFC分前端，为HFC数据接入网与外部的一个接口；
综合汇聚光站，其通过HFC分前端与HFC数据接入网相连接，同时也与IP城域网相连接，作用是与HFC数据接入网及IP城域网进行数据交换、进行数据处理，包括有：
光接收机：将CATV(有线电视)光信号转换为射频信号；
射频放大器：与所述的光接收机相连接，作用是将光接收机输出的射频信号进行放大；
以太网交换机：与IP城域网相连接，主要用于转发数据信号和语音信号；
多个数据接入设备：每个数据接入设备都与以太网交换机相连接，主要功能是完成用户终端的接入，数据报文的转发，以及接入用户的控制和管理，完成无线协议IEEE802.11b/IEEE802.11g/IEEE802.11a到以太网IEEE802.3协议的转换。在本发明中，如果应用IEEE802.11b协议时，则传输速率可达11Mbps/22Mbps；如果应用IEEE802.11g或IEEE802.11a协议，则速率可高达54Mbps。
本发明的系统还包括：
双工混合器：其个数与数据接入设备的个数一样，每个双工混合器除了都与上述的射频放大器相连接，还分别一一对应地和多个数据接入设备中的一个数据接入设备相连接，双工混合器作用是将CATV射频信号(含数字电视QAM射频信号，下同)与数据调制射频信号进行混合和解混合。
射频分配网络，用于对输入的射频信号进行多路分配。
分支器，其通过射频分配网络与所述的双工混合器相连接，通过所述的分支器可以将CATV信号与数据信号进行分离。
电视：作为有线电视网的终端，主要接收来自分支器的CATV信号。
用户终端：布置在用户家中，一般通过与其相连接的计算机接收来自分支器的数据信号实现数据业务接入功能。
请参考图3，为本发明数据接入设备，其包括：
射频接口单元，对于调制有宽带数据的射频信号进行功率放大，并提供射频接口，与双工混合器进行连接，进而实现数据接入设备的射频信号与CATV网络的电视信号的混合传输。
射频收发单元，与所述的射频接口单元相连接。
基带和MAC处理单元，与所述的射频收发单元相连接，该单元依照802.11协议实现数据的物理层和MAC层的处理。
以太网接口单元，主要用于实现以太网信号隔离与防护，提供以太网标准接口，传输的是符合802.3标准的以太网数据。与综合汇聚光站中的以太网交换机相连接，进而实现数据接入设备与以太网交换机间的数据交换。
以太网收发单元，与所述的以太网接口单元相连接，其作用是：与以太网接口单元一起共同实现802.3标准的物理层。
主CPU单元，与述的以太网收发单元相连接，一是实现802.11MAC帧和802.3MAC帧的格式转换，二是实现了数据流控制以及上层协议，三是实现802.3的MAC层协议。此外，主CPU单元还与基带和MAC处理单元通过总线相连，传输宽带数据和控制命令。
本发明的处理流程如下：
参阅图4，下行业务(即从网络到用户侧方向)：由城域网回传的数据通过以太网交换机将宽带数据传到数据接入设备的上行口(步骤10)；在数据接入设备中完成802.3到802.11的协议转换，调制成频率大于860MHz的数据射频信号，形成第一信号，并通过双工混合器与CATV信号混合成第二信号后在同轴网中传输(步骤20)；通过射频分配网络传到用户终端侧后，通过分支器分离为数据射频信号和CATV信号(步骤30)，数据射频信号进入用户终端后，进行802.11到802.3的协议转换，通过USB口或以太网口与用户的计算机等数据设备相连，实现数据接入业务(步骤40)。
请参考图5：上行业务(即从用户侧到网络)具体流程为：用户家中的计算机等数据设备将数据信号发送给用户终端(步骤100)，用户终端对数据进行802.3到802.11的协议转换，调制成频率大于860MHz的数据射频信号，形成第三信号，并通过分支器与CATV信号混合成第四信号后在同轴网中传输(步骤200)；通过分配网络后，第四信号通过双工混合器分离为CATV信号和数据射频信号，并传到数据接入设备(步骤300)；在数据接入设备中完成802.11到802.3的协议转换，再通过以太网交换机进行汇聚后，送到城域网相关设备进行三层交换，经过特定路由可与Internet相连(步骤400)。
采用上述的技术方案后，本发明具有如下优点：
1、由于本发明没有新增电缆或光纤，所以有效利用现有CATV同轴电缆网资源，实现了有线电视、数据接入多种业务的一线到户解决方案；
2、对数据接入的调制频点作了有效的调整，有效减小了汇聚噪声的影响；
3、通过将宽带双向终端与STB(数字电视机机顶盒)结合，可以开展交互数字电视认证，降低数字电视系统的成本，是互动数字电视成为可能。
4、使现有同轴电缆网络得到增值。

Claims (4)

1、一种在有线电视网上实现宽带接入的系统，该系统主要包括：HFC分前端，为HFC数据接入网与外部的一个接口；电视：作为有线电视网的终端，主要接收来自分支器的CATV信号；用户终端：布置在用户家中，一般通过与其相连接的计算机接收来自分支器的数据信号实现数据业务接入功能，其特征在于：所述系统还包括：
综合汇聚光站，其通过HFC分前端与HFC数据接入网相连接，同时也与IP城域网相连接，作用是与HFC数据接入网及IP城域网进行数据交换、进行数据处理；
双工混合器：其个数与数据接入设备的个数一样，每个双工混合器除了都与上述的射频放大器相连接，还分别一一对应地和多个数据接入设备中的一个数据接入设备相连接，双工混合器作用是将CATV射频信号(含数字电视QAM射频信号，下同)与数据调制射频信号进行混合和解混合；
射频分配网络，用于对输入的射频信号进行多路分配。
2、如权利要求1所述的在有线电视网上实现宽带接入的系统，其特征在于：所述的系统还包括：
分支器，其通过射频分配网络与所述的双工混合器相连接，通过所述的分支器可以将CATV信号与数据信号进行分离。
3、如权利要求1或2所述的在有线电视网上实现宽带接入的系统，其特征在于：所述的综合汇聚光站包括：
光接收机：将CATV(有线电视)光信号转换为射频信号；
射频放大器：与所述的光接收机相连接，作用是将光接收机输出的射频信号进行放大；
以太网交换机：与IP城域网相连接，主要用于转发数据信号和语音信号；
多个数据接入设备：每个数据接入设备都与以太网交换机相连接，主要功能是完成用户终端的接入，数据报文的转发，以及接入用户的控制和管理，完成无线协议IEEE802.11b/IEEE802.11g/IEEE802.11a到以太网IEEE802.3协议的转换。在本发明中，如果应用IEEE802.11b协议时，则传输速率可达11Mbps/22Mbps；如果应用IEEE802.11g或IEEE802.11a协议，则速率可高达54Mbps。
4、如权利要求3所述的在有线电视网上实现宽带接入的系统，其特征在于：所述的数据接入设备包括：
射频接口单元，对于调制有宽带数据的射频信号进行功率放大，并提供射频接口，与双工混合器进行连接，进而实现数据接入设备的射频信号与CATV网络的电视信号的混合传输；
射频收发单元，与所述的射频接口单元相连接；
基带和MAC处理单元，与所述的射频收发单元相连接，该单元依照802.11协议实现数据的物理层和MAC层的处理；
以太网接口单元，主要用于实现以太网信号隔离与防护，提供以太网标准接口，传输的是符合802.3标准的以太网数据。与综合汇聚光站中的以太网交换机相连接，进而实现数据接入设备与以太网交换机间的数据交换；
以太网收发单元，与所述的以太网接口单元相连接，其作用是：与以太网接口单元一起共同实现802.3标准的物理层；
主CPU单元，与述的以太网收发单元相连接，一是实现802.11MAC帧和802.3MAC帧的格式转换，二是实现了数据流控制以及上层协议，三是实现802.3的MAC层协议。此外，主CPU单元还与基带和MAC处理单元通过总线相连，传输宽带数据和控制命令。
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