CN207560243U - 一种基于广电单向hfc接入网的宽带混合网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络，该宽带混合网络构成包括有混合网络路由器、IPQAM网络调制器、家庭网关、3G、4G或地面波模块，网络路由器实现IP数据流的转换，使来自互联网IP数据流被网络调制器所解析，网络调制器数据流经广电单向HFC接入网络入户，无内置解码芯片的家庭网关环境中，一路同轴电缆线连接到家庭机顶盒，另一路连接至家庭网关；内置解码芯片的家庭网关环境中，网关可直接取代机顶盒，同轴电缆将IP下行数据流和TS数据流传送到家庭网关和单向机顶盒，家庭网关通过3G、4G或地面波模块向移动互联网单向传送上行IP数据流。

Description

一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络

技术领域

本实用新型涉及一种将宽带网络电信网络与广电网络相融合的混合网络，涵盖了数字广播技术、移动通讯技术、IP网络技术，尤其为一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络。

背景技术

目前，三网融合是大的发展趋势，包括业务融合、网络资源互用。另一趋势是无线700M网络资源的开发利用。三网融合，广电网络是一个重要平台，因为广电有线网络用户接入同轴电缆具有最高可达4.8Gbps带宽的稳定承载能力，在有线广播电视传输数字化、IP化发展趋势下，将可释放出大量的富余带宽。

目前国内广电有线网络的宽带常见接入方式分为DOCSIS、EOC和FTTH三大类，如中国专利CN201210196157.7公开的一种广电网络，提供了第三方运营商用户宽带上网的方法。但是，在我国广大地区，尤其是地级市以下地区，广电用户仍是基于单向HFC网络，是通过单向机顶盒来收看普通数字电视。中国专利CN201410315597.9虽然给出了基于广电单向HFC网络的能实现点播业务的系统，该系统是基于智能移动终端设备APP（手机、iPad）、DVB网络、面向现有的单向机顶盒终端以及前端推流系统，实现节目点播、时移回看、快进快退的视讯业务。但如何为众多广电单向HFC接入网用户融入宽带业务，这是摆在广电人面前的一项亟待解决的重要课题。

发明内容

本实用新型的目的是，针对仍在使用广电单向HFC接入网的广大用户，提供一种无需进行网络双向改造即可融入宽带业务的混合网络技术方案。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是，一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络，其构成包括有，混合网络路由器、IPQAM网络调制器、家庭网关、3G、4G或广电地面波模块，其特征在于：所述网络路由器的一端连接互联网出口，网络路由器的另一端连接IPQAM网络调制器数据流入口，网络路由器实现IP数据流的转换，使来自互联网的IP数据流能被IPQAM网络调制器所解析，IPQAM网络调制器数据流出口连接广电单向HFC接入网络，广电单向HFC接入网络的入户电缆分为两路，一路同轴电缆线连接到家庭单向机顶盒，另一路同轴电缆线连接至家庭网关，同轴电缆将IP下行数据流和TS数据流传送到家庭网关和单向机顶盒，家庭网关通过3G、4G或地面波模块向移动互联网单向传送上行IP数据流；家庭网关也可以包含单向机顶盒的全部功能，不仅提供宽带接入，还可内置解码芯片，替代用户的单向机顶盒。

上述技术方案中，所述家庭网关通过EOC、FTTH或CMTS-CM系统作为回传通道。

上述技术方案中，所述家庭网关包括高频头、主芯片CPU、安全芯片和3G、4G或广电地面波模块，高频头将视频流送到安全芯片，安全芯片将连接保护TS流和IP流送至主芯片，主芯片与安全芯片之间实现过程控制并输出A/V。

上述技术方案中，所述安全芯片包括有DCAS、CDRM、算法集、安全存储、UTI和WiFi。

本实用新型所给出的宽带混合网络是以单向HFC网络作为下行链路，采用已有的电信和广电双向网络作为上行链路，构成双向通道的宽带接入网络系统，既可实现互联网宽带接入、又可实现电视直播/点播业务，成为家庭智能宽带路由器。本实用新型所给出的宽带混合网络是充分利用了广电网络下行带宽优势，结合移动网络上行快捷优势，形成的一种新型网络，是一种网络技术上的嫁接，如同苹果与梨的嫁接，最终形成优质的苹果梨这一新品种水果一样。

1.本实用新型宽带混合网络业务的开通，可为广电单向用户提供高速的宽带接入服务。此业务结合网管系统，可平滑升级至下一代CDN融合网络，实现自身CDN的无缝扩容及多种类型网络（Cable、IP网络等）的无缝衔接和融合。融合CDN系统可针对Cable及IP通道的实时数据监测及用户行为分析统计，当热播节目的点播量发生井喷时，自动将此节目作为广播式频道进行轮播，极大降低运营商Cable、IP的带宽资源占用率。相当于将同等带宽资源10倍甚至100倍化扩容利用。将广电的直播、VOD/时移、宽带接入等多种业务在接入网集中统一由边缘IPQAM进行入户分配。

2.广电运营商可充分利用现有网络（无需双向化网改）及单向机顶盒实现绝大部分互动业务和宽带接入业务，节省大量双向网改及互动机顶盒平移的投资成本。以最低成本、快速地实现高质量宽带入户，可解决光纤、EOC、CM实际渗透率不足问题。

3.本实用新型宽带混合网络中的家庭网关集成了诸多功能，取代了无线路由和内置解码芯片家庭网关可以取代用户的机顶盒，使广电单向用户增开宽带业务时不用再向其它互联网运营商申请买宽带和买出口，也不需要互联网运营商再次布线，降低了成本和施工量。

4.本实用新型宽带混合网络使广电HFC网络的带宽资源得以充分发掘和利用。也为广电地面波网络的规划和落地，为广电地面波应用奠定基础。

5.本实用新型宽带混合网络技术正是基于广电HFC的单向网络、频谱带宽资源宽、音视频传输质量稳定特点，借助无线或有线等网络作为上行网络实现双向宽带业务，不仅可以充分利用电信和广电现有网络基础设施，挖掘HFC网络频谱带宽利用潜力，克服EoC、DOCSIS等技术中上行改造中的难题，还可拥有高码率、低延时的高质量互联网音视频传输与用户体验的竞争优势。该宽带混合网络技术将为国家产业标准形成、自主知识产权的确立做好理论与技术上的储备。

附图说明

图1是本实用新型采用3G/4G移动通道作为回传通道的混合网络构成图（实施例一）。

图2是本实用新型采用EOC或CMTS-CM作为回传通道的混合网络构成图（实施例二）。

图3是本实用新型采用无头网关与宽带ISP对接形成回传通道的混合网络构成图（实施例三）。

图4是本实用新型宽带混合网络系统应用模型示意图。

以上附图中，1是互联网，2是网络路由器，3是网络调制器IPQAM，4是移动机站，5是广电HFC网络，6是家庭网关，7是广电单向机顶盒，8是电视机，9是笔记本电脑，10是台式电脑，11是平板电脑，12是手机，13是OTT盒子，21是EOC或CMTS-CM设备，22是宽带ISP。

具体实施方式

实施例一，本实施例系统构成如附图1所示，本实施例是在广电单向HFC接入网络基础上接入宽带的系统。

网络路由器2将互联网1与广电单向HFC网络中的网络调制器3连接。网络路由器2将来自互联网1的IP数据流进行解析，转换成广电网络调制器3能够解读的IP数据流，网络调制器3将解析后的IP数据流与广电视频TS流（IP over TS流）一并通过广电的HFC网络5输送到每个广电用户家中，进入用户家庭的同轴电缆分为两路，一路与家庭网关6连接，另一路与单向机顶盒7连接，单向机顶盒7连接家庭电视机8，家庭网关6中包括有高频头、主芯片CPU、安全芯片、3G/4G模块和WiFi模块，家庭网关6中的3G/4G模块与三大移动运营商之一机站之间建立回传IP数据流的上行通道。家庭网关6可以通过局域网或无线WiFi模块与用户家中的笔记本电脑9、台式电脑10、平板电脑11、手机12和OTT盒传输IP数据流和TS流。本实施例建立的混合网络的下行带宽可以达到20Mbps-100Mbps。

混合网络路由器（HNR）除了普通的路由功能，还需要将下行到智能家庭网关（Gateway）的流量，调制成TS over UDP的方式发给网络调制器（IPQAM）， IPQAM将其转化为TS/DVB 信号发到网关上，而网关则将 TS/DVB 信号还原成 IP 包。混合网络智能家庭网关Gateway 是用户通过HNR实现宽带接入的关键， Gateway 有两个接口，一个是 RF 接口，一个是双向网络接口，比如3G/4G/700M/以太网等。资源管理（RMM）获取Gateway的注册信息，维护所有Gateway的信息，根据这些信息得到Gateway对应的IPQAM 区域和频点已经相关的发流IP和端口。网络调制器（IPQAM）使用通用的IPQAM设备，QAM除了接入广播，VOD以外还有端口作为HNR的端口。QAM将HNR发来的TS流转化为TS/DVB型号发给Gateway。

本实施例混合网络除建立了广电用户运行所需要的OSS管理系统和NMS管理系统，还建立了宽带用户管理系统（SMS）该系统能实现设备管理和客户管理，即能对网关设备进行查询、添加及删除，能实现客户所要求的宽带开户、宽带产品购买等要求。

本实施例构成的混合网关可实现以下功能：（1）将广电的TS（视频流）接入家庭网络；（2）实现TS与IP协议的转换；（3）可以支持多信道接入和输出；（4）将广电IP视频流输出到电视机、电脑、Pad和手机等多种家庭网络智能终端；（5）支持CA解码和DCAS功能，通过内置DRM实现广电网络前端对家庭网络和智能终端的管理与控制；（6）可以将广电或其它宽带网络接入家庭网络；（7）可以支持智能终端实现VOD、时移等广电互动业务；（8）可以支持智能终端实现互联网全业务；（9）可以支持WiFi等无线互联；（10）可以支持局域网和WiFi路由功能。

本实施例中，家庭网关是关键设备，其性能特点：（1）功耗低，支持365x7x24常年开机；（2）内置SD卡插槽，支持内容下载和推送服务；（3）支持USB外接硬盘，实现大容量视频存储；（4）支持USB内部接口或直接集成芯片对接3G/4G等回传设备；（5）支持系统下载更新。

本实施例虽然是利用三大移动运营商的无线网络作为回传通道。但本实施例也可平滑升级到广电地面波无线回传通道，若广电运营商建设地面波基站，主要可实现广电其他无线类增值业务，而本实施例仅仅需要在家庭网关中内置地面波芯片作为上行回传链路，占用带宽极小，成本可忽略不计。

针对广电单向HFC网络用户而言，本实施例与目前广电有线网络的宽带常见的三类接入方式DOCSIS、EOC和FTTH比较，在建设成本、工程施工量等方面具有明显的优势。

实施例二，系统构成如附图2所示。

本实施例与实施例一的区别在于采用广电运营商现已建设EOC或CMTS-CM系统作为上行IP数据流的回传通道，因此无额外月租费用。用户端营销维护成本仅为混合网络家庭网关的购置。

本实施例的混合网络在广电网络应用中可实现部署最快、成本最低。

实施例三，系统构成如附图3所示。

本实施例将无头网关直接对接宽带ISP，可以充分利用广电网络同轴电缆的带宽资源，将带宽进行10倍以上的扩容。

实施例四，宽带混合网络系统应用模型如附图4所示。

在本实施例中，宽带混合网络是指以单向的广电HFC网络、数字电视地面波、数字电视卫星传输网络作为下行链路，3G、4G或地面波无线网络提供上行链路所构成用户互联网宽带接入网络。混合网络应用的核心意义是在不改造广电单向广播数字电视网络的情况下，结合3G、4G或地面波无线网络资源，利用其下行的带宽优势提供高速的互联网宽带服务。广电HFC单向网络在没有进行双向改造的情况下，下行具有很大的带宽，但是没有上行链路。混合网络路由技术基于宽带数据通讯上、下行流量不对称的特性，尤其是视频业务，具有极高的占用带宽比（下行/上行）。因此，可以充分利用广电广播电视网络下行带宽大、单向网络的特性，通过混合网络路由技术，可以在单向的广电HFC网络、数字电视地面广播（DTMB）、卫星基础上实现高带宽、低成本的宽带接入。混合网络路由技术适用于具备广电HFC网络但没有双向改造、数字电视地面广播网络，以广电网络作为下行链路，借助3G、4G或地面波无线网络或其它低速宽带接入提供的上行链路，构建成可满足广电双向业务开展需求的双向网络，这样可充分挖掘广电网络的频谱资源利用率以及2K、4K等高码率极清视频的网络传输优势。在混合网络中，TCP/IP包的数据流向和宽带接入的主要步骤如下：（1）网关上电，通过接入认证A接口得到数据通路和频点等信息。（2）网关将上行TCP/IP 包通过上行的通路发送给混合路由器。（3）混合路由器将上行TCP/IP数据包转发到互联网络。（4）混合路由器将下行TCP/IP包打包成TS流发送给IPQAM。（5）IPQAM将TCP/IP下行包通过DVB-C/S/T网络传送给网关。（6）网关解码TS流，恢复出TCP/IP下行包。

综上所述，本实用新型宽带混合网络研究目的是充分利用广电HFC已有的网络资源基础条件，融合3G、4G或地面波无线网络等成熟技术构成的双向网络，可以实现建设周期短、施工复杂度低、成本低的优点，适应城乡宽带建设，满足“宽带中国”战略中确定到2020年带宽达到城市50Mbps、农村12Mbps要求。混合网络技术研究正是基于广电HFC的单向网络、频谱带宽资源宽、音视频传输质量稳定特点，借助3G、4G或地面波等网络作为上行网络实现双向宽带业务，不仅可以充分利用电信和广电现有网络基础设施，挖掘HFC网络频谱带宽利用潜力，克服EoC、DOCSIS等技术中上行改造中的难题，还可拥有高码率、低延时的高质量互联网音视频传输与用户体验的竞争优势。

Claims (3)

1.一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络，其构成包括有，混合网络路由器、IPQAM网络调制器、家庭网关、3G、4G或广电地面波模块，其特征在于：所述网络路由器的一端连接互联网出口，网络路由器的另一端连接IPQAM网络调制器数据流入口，网络路由器实现IP数据流的转换，使来自互联网的IP数据流能被IPQAM网络调制器所解析，IPQAM网络调制器数据流出口连接广电单向HFC接入网络，广电单向HFC接入网络的入户电缆分为两路，一路同轴电缆线连接到家庭单向机顶盒，另一路同轴电缆线连接至家庭网关，同轴电缆将IP下行数据流和TS数据流传送到家庭网关和单向机顶盒，家庭网关通过3G、4G或地面波模块向移动互联网单向传送上行IP数据流；家庭网关也可以包含单向机顶盒的全部功能，不仅提供宽带接入，还可内置解码芯片，替代用户的单向机顶盒。

2.根据权利要求1所述的一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络，其特征在于：所述家庭网关通过EOC、FTTH或CMTS-CM系统作为回传通道。

3.根据权利要求1所述的一种基于广电单向HFC接入网的宽带混合网络，其特征在于：所述家庭网关包括高频头、主芯片CPU、安全芯片和3G、4G或广电地面波模块，高频头将视频流送到安全芯片，安全芯片将连接保护TS流和IP流送至主芯片，主芯片与安全芯片之间实现过程控制并输出A/V，所述安全芯片包括有DCAS、CDRM、算法集、安全存储、UTI和WiFi。