專利名稱：以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用HFC網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)。
修建信息高速公路是實(shí)現(xiàn)向信息社會(huì)轉(zhuǎn)變的重要步驟。但其實(shí)現(xiàn)方案，特別是用戶接入網(wǎng)的問題一直沒有找到很好的解決方法。傳統(tǒng)的用戶接入網(wǎng)就是普通電話網(wǎng)，用調(diào)制解調(diào)器傳輸數(shù)字信息，存在著速率低、成本高等嚴(yán)重缺陷。ISDN技術(shù)使傳輸速率有所提高，但仍不能滿足要求。以后又研究發(fā)展了多項(xiàng)新技術(shù)。其中比較有希望的是ADSL和電纜調(diào)制解調(diào)器。
ADSL技術(shù)仍利用電話網(wǎng)絡(luò)，通過充分發(fā)揮電話線的傳輸潛力使傳輸速率得到了大幅度的提高。ADSL技術(shù)的主要弱點(diǎn)是目前其成本仍較高。
電纜調(diào)制解調(diào)器(cable modem)技術(shù)，它也被應(yīng)用在機(jī)頂盒里，在此統(tǒng)稱為電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)，該技術(shù)是利用有線電視網(wǎng)進(jìn)行接入。目前，有線電視網(wǎng)是由光纜和同軸電纜組成的混合網(wǎng)(HFC網(wǎng))，是一個(gè)性能較高的寬帶網(wǎng)。電纜調(diào)制解調(diào)器的正向通道(下行通道)是使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)把數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到一個(gè)電視頻道的帶寬里，和其他電視信號(hào)一起傳輸。一個(gè)PAL制電視頻道可以傳輸多達(dá)50Mbit/s的數(shù)據(jù)。這個(gè)通道由許多用戶共享，傳輸數(shù)據(jù)信息效率極高。由于不是使用電話網(wǎng)那樣的線路切換技術(shù)，因此用戶可以長時(shí)間保持在線連接而不必?fù)?dān)心占用線路的成本，因此特別適用于因特網(wǎng)的接入。
圖一顯示了現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)頭端和各光節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過光纜分配網(wǎng)進(jìn)行的。由于有了光纜網(wǎng)，就可以大大縮短電纜傳輸?shù)木嚯x，從而降低成本和提高傳輸質(zhì)量。各個(gè)光節(jié)點(diǎn)和用戶之間的通信是通過同軸電纜分配網(wǎng)進(jìn)行的。也就是說HFC網(wǎng)的用戶接入主要是由同軸電纜網(wǎng)承擔(dān)的。
但是，電纜調(diào)制解調(diào)器的弱點(diǎn)在于其回傳通道(上行通道)，因此，要利用現(xiàn)有同軸電纜網(wǎng)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信或進(jìn)行互連網(wǎng)的接入，首先要解決的是回傳通道的問題。
與單向傳輸有線電視信號(hào)不同，提供接入服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)必須是雙向的，因此必須建設(shè)雙向HFC網(wǎng)或?qū)ΜF(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造。
目前，提供回傳通道的辦法是將電纜的傳輸頻帶(通常的頻率范圍是從幾兆赫茲到一千兆赫茲左右)分為高低兩個(gè)頻帶，高頻帶用來傳輸有線電視信號(hào)和下行接入信號(hào)，低頻帶用來傳輸上行接入信號(hào)。參見對(duì)比文獻(xiàn)CN 1196624。為實(shí)現(xiàn)用這兩個(gè)頻帶進(jìn)行雙向傳輸，網(wǎng)絡(luò)中的所有放大器都必須是雙向的，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和建造要求也較單向網(wǎng)要復(fù)雜得多。在已建成的同軸電纜電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙向改造也必須投入大量資金。由于在用戶還沒有普及時(shí)就必須投入大量的改造資金，投資風(fēng)險(xiǎn)很大。
另一個(gè)問題是由于傳統(tǒng)的同軸電纜電視網(wǎng)是樹型單向網(wǎng)，許多用戶分支產(chǎn)生的噪聲都要在網(wǎng)絡(luò)頭端匯聚(所謂的漏斗效應(yīng))，傳輸穩(wěn)定性一直是比較難解決的問題。
為了克服這些弱點(diǎn)，對(duì)比文獻(xiàn)EP 0854599提出了這樣一個(gè)系統(tǒng)，它只將電纜調(diào)制解調(diào)器用于正向通道，通過電話網(wǎng)進(jìn)行回傳。但這樣又失去了電纜調(diào)制解調(diào)器的使用方便和低成本的特點(diǎn)。
另一種方法是全部光纜化，即實(shí)現(xiàn)光纖到戶，其優(yōu)點(diǎn)是傳輸帶寬大，傳輸質(zhì)量較好，但是，其成本非常高昂，而且也還存在一此技術(shù)問題尚未解決。
因此，本發(fā)明就是要解決上述問題，在現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高速雙向數(shù)據(jù)傳輸。
本發(fā)明的目的是提出一種以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)，其組建成本低，傳輸質(zhì)量高。
按照本發(fā)明的以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入方法，其特征在于用現(xiàn)有單向有線電視同軸電纜網(wǎng)(HFC網(wǎng))傳輸正向信息；用無線傳輸裝置來傳輸HFC網(wǎng)中同軸電纜網(wǎng)部分所需的回傳信息。
按照本發(fā)明的以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)，它包括網(wǎng)絡(luò)頭端、光纜分配網(wǎng)、光節(jié)點(diǎn)、電纜分配網(wǎng)、用戶端等；網(wǎng)絡(luò)頭端與網(wǎng)絡(luò)干線連接，并且通過光纜分配網(wǎng)與多個(gè)光節(jié)點(diǎn)連接；每個(gè)光節(jié)點(diǎn)通過電纜分配網(wǎng)與多個(gè)用戶端相連；其特征在于用戶端具有用于發(fā)射回傳信息的無線電發(fā)射裝置；光節(jié)點(diǎn)安裝有用于接收回傳信息的無線電接收裝置；所說無線電接收裝置接收其所連接的電纜網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)各用戶端發(fā)射的回傳信息；所接收到的回傳信息再通過雙向光纜分配網(wǎng)傳回到網(wǎng)絡(luò)頭端。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是現(xiàn)有HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是按照本發(fā)明的以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)的整體示意圖。
圖3是按照本發(fā)明的以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)方框圖。
本發(fā)明的要點(diǎn)是提出采用無線傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)利用單向有線電視同軸電纜網(wǎng)提供用戶高速接入服務(wù)所需的回傳通道。本發(fā)明提出只建設(shè)雙向光纜網(wǎng)而仍使用單向同軸電纜網(wǎng)，電纜網(wǎng)的回傳問題用無線傳輸技術(shù)來解決，形成圖2所示結(jié)構(gòu)。該高速接入網(wǎng)主要包括網(wǎng)絡(luò)頭端1、光纜分配網(wǎng)2、光節(jié)點(diǎn)3、電纜分配網(wǎng)4、用戶端5等。網(wǎng)絡(luò)頭端1用于與網(wǎng)絡(luò)干線連接，并且通過光纜分配網(wǎng)2與多個(gè)光節(jié)點(diǎn)3連接。每個(gè)光節(jié)點(diǎn)3通過電纜分配網(wǎng)4與多個(gè)用戶端5相連，此外，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)3還安裝有用于接收回傳信息的無線電接收裝置30。每個(gè)用戶端5包括用戶電纜調(diào)制解調(diào)器和用戶計(jì)算機(jī)(參見圖3)。其中，電纜分配網(wǎng)4就是傳統(tǒng)的單向有線電視同軸電纜網(wǎng)。每個(gè)用戶端5都具有用于發(fā)射回傳信息的無線電發(fā)射裝置50。各個(gè)用戶端的回傳信息就是通過該無線電發(fā)射裝置50發(fā)射到空中，而由安裝在相應(yīng)光節(jié)點(diǎn)3上的無線電接收裝置30接收。該無線電接收裝置30負(fù)責(zé)接收其所連接的電纜網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)各用戶端發(fā)射的回傳信息。所接收到的回傳信息再通過雙向光纜分配網(wǎng)2傳回到網(wǎng)絡(luò)頭端1。
由于各用戶端到光節(jié)點(diǎn)的距離都不會(huì)很遠(yuǎn)，一般回傳信息的容量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于正向信息的容量，無線傳輸所需的成本和占用的頻率資源都不會(huì)很多。
從原理上來說，本發(fā)明提出的回傳通道可采用現(xiàn)代的蜂窩小區(qū)式無線電移動(dòng)通信方式，各個(gè)光節(jié)點(diǎn)的電纜網(wǎng)覆蓋區(qū)域就是一個(gè)蜂窩小區(qū)。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話通信，因此有些相近的技術(shù)問題，如無線電信號(hào)的空中衰減的漲落問題，多徑傳輸問題，相鄰小區(qū)的信號(hào)干擾問題等等都可以參照移動(dòng)通信的技術(shù)加以解決。這里就不詳細(xì)描述了。
需要提出的是，由于用戶端的電纜調(diào)制解調(diào)器是固定在用戶家里的，信號(hào)的漲落要小的多，也不存在過區(qū)切換問題，因此與無線電移動(dòng)通信相比實(shí)現(xiàn)起來也要容易得多。
關(guān)于電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。目前，國際上有兩種主流電纜調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)。其中MCNS/DOCSIS起源于美國市場，DVB/DAVIC的發(fā)展目標(biāo)則主要是在歐洲。相比之下DOCSIS開發(fā)較早，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提供高效率的因特網(wǎng)接入，應(yīng)用已比較廣泛，可以比較容易地得到其專用集成電路。而DAVIC標(biāo)準(zhǔn)則與數(shù)字視頻廣播結(jié)合較緊，比較適合于機(jī)頂盒的應(yīng)用。
無線回傳方案和現(xiàn)有電纜調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別在于使用不同的物理介質(zhì)作為回傳通道，而多點(diǎn)到一點(diǎn)傳輸?shù)幕貍骶W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還保持不變。這樣，現(xiàn)有電纜調(diào)制解調(diào)器物理層以上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還可以被充分利用。網(wǎng)絡(luò)MAC層的許多工作，如用戶電纜調(diào)制解調(diào)器的初始化，發(fā)射功率控制，傳輸帶寬的申請(qǐng)和分配，測距(用以保證各用戶調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射信號(hào)以統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)頭端)等等都可以參照原協(xié)議加以解決。
下面，將結(jié)合圖3更具體地描述本發(fā)明以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)如圖所示，位于網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)頭端的電纜調(diào)制解調(diào)器頭端1包括傳統(tǒng)的電纜調(diào)制解器的主要結(jié)構(gòu)11(虛框部分)，其中正向信號(hào)是以QAM調(diào)制的方式轉(zhuǎn)換到一個(gè)電視頻道的頻譜內(nèi)后和其他普通的電視頻道混合在一起通過HFC網(wǎng)正向通道傳輸?shù)?。正向信息中不光包含從網(wǎng)絡(luò)干線向用戶計(jì)算機(jī)所傳送的數(shù)據(jù)，也包含接入系統(tǒng)控制所需的定時(shí)，信道管理信息。
位于用戶端的用戶電纜調(diào)制解調(diào)器5包含傳統(tǒng)的用戶電纜調(diào)制解調(diào)器的主要結(jié)構(gòu)(虛框部分)，它用電視調(diào)諧器接收到正向信息后再經(jīng)過QAM解調(diào)便還原出數(shù)據(jù)信號(hào)。其中的信道管理信息用于控制用戶電纜調(diào)制解調(diào)器自己的工作，數(shù)據(jù)信號(hào)則傳給用戶計(jì)算機(jī)(未示出)。用戶電纜調(diào)制解調(diào)器51需回傳的網(wǎng)絡(luò)管理信號(hào)和用戶數(shù)據(jù)信號(hào)混合后以QPSK/QAM調(diào)制的方式通過低頻頻帶的HFC網(wǎng)回傳通道傳回到電纜調(diào)制解調(diào)器頭端。在頭端經(jīng)過QPSK/QAM解調(diào)后再傳給頭端控制邏輯。控制邏輯取出其中的網(wǎng)絡(luò)管理信息用于調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的管理，而用戶數(shù)據(jù)信號(hào)則被分離出來傳給網(wǎng)絡(luò)干線。電纜調(diào)制解調(diào)器的正向信號(hào)是以廣播方式傳送的，每個(gè)用戶都可以接收到全部信息。為此，現(xiàn)有的電纜調(diào)制解調(diào)器協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都包含專門的加密層以保證網(wǎng)絡(luò)安全性。電纜調(diào)制解調(diào)器的回傳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是多點(diǎn)到一點(diǎn)的，其頭端接收到的信號(hào)是由位于不同距離上的多個(gè)用戶調(diào)制解調(diào)器在不同的時(shí)間發(fā)送的信號(hào)混合而成的。電纜調(diào)制解調(diào)器的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中定義了用以協(xié)調(diào)各用戶調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)發(fā)送工作的操作流程和所需的管理信息，以保證所有用戶調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的回傳信號(hào)被有序地接收。
除上述電纜調(diào)制解調(diào)器11和用戶電纜調(diào)制解調(diào)器51外，在電纜調(diào)制解調(diào)器頭端1中增加了下變頻本振產(chǎn)生邏輯電路12和射頻下變頻器13。而在用戶電纜調(diào)制解調(diào)器5處增加了上變頻本振產(chǎn)生邏輯電路52和射頻上變頻器53。這些新增部分的功能是將原來的回傳信號(hào)從低頻轉(zhuǎn)換到射頻以便通過無線通道傳輸。有了這些新加的模塊，回傳信號(hào)就不需要通過圖中的HFC網(wǎng)反向通道傳輸，而是通過無線反向通道傳輸。由于多點(diǎn)到一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并沒有變，因此現(xiàn)在的調(diào)制解調(diào)器協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)所定義的回傳操作流程同樣可以保證所有用戶的回傳信號(hào)在新的回傳通道里也被正確地傳送。因此新系統(tǒng)可以直接使用原來的系統(tǒng)軟件，開發(fā)工作量便可大大減少。增加的本振信號(hào)可以是固定單頻信號(hào)，這時(shí)無線回傳信號(hào)和原來的低頻回傳信號(hào)的區(qū)別只是載頻不同。本振信號(hào)頻率也可以是不斷變動(dòng)的，這時(shí)無線回傳信號(hào)是跳頻擴(kuò)譜信號(hào)。系統(tǒng)的本振信號(hào)產(chǎn)生邏輯必須保證在網(wǎng)絡(luò)頭端的下變頻本振頻率和用戶端的上變頻本振頻率是同步變動(dòng)的。跳頻傳輸具有較好的抗干擾，抗多徑傳輸，抗衰落的能力，應(yīng)該作為首選的傳輸方式。跳頻傳輸也使得回傳可以利用不需要進(jìn)行頻道申請(qǐng)的ISM波段，從而簡化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的工作。跳頻傳輸?shù)拇鷥r(jià)是系統(tǒng)中本振信號(hào)產(chǎn)生邏輯結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
圖三所示結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是有可能做到只對(duì)現(xiàn)有電纜調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)作硬件上的改造便可產(chǎn)生新型系統(tǒng)，原有的系統(tǒng)軟件可以被不加改動(dòng)或只做極少量改動(dòng)地利用。這將大大減少研制資金并縮短研制周期。新系統(tǒng)還可以做成同時(shí)具有老系統(tǒng)的功能，使其既有無線回傳端口又有有線回傳端口，增加使用的靈活性，而且當(dāng)接入用戶增多到對(duì)電纜傳輸網(wǎng)的雙向改造在經(jīng)濟(jì)上可行并得到實(shí)施后原設(shè)備還可繼續(xù)使用。
本發(fā)明充分結(jié)合利用了同軸電纜有線電視網(wǎng)具有的高質(zhì)量寬帶正向傳輸能力和無線傳輸?shù)撵`活性，提出了不用對(duì)有線電視電纜網(wǎng)進(jìn)行雙向改造便可以較低的成本建設(shè)用戶寬帶高速接入網(wǎng)的技術(shù)方案。由于不存在漏斗效應(yīng)，和傳統(tǒng)的有線電視雙向傳輸網(wǎng)相比傳輸質(zhì)量也容易得到保證。本發(fā)明將使得現(xiàn)在已廣泛使用的電纜有線電視網(wǎng)可以直接用于高速因特網(wǎng)接入，對(duì)因特網(wǎng)的發(fā)展將產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。
權(quán)利要求
1，一種以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入方法，其特征在于用現(xiàn)有單向有線電視同軸電纜網(wǎng)傳輸正向信息；用無線傳輸裝置來傳輸HFC網(wǎng)中同軸電纜網(wǎng)部分所需的回傳信息。
2，一種以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)，它包括網(wǎng)絡(luò)頭端(1)、光纜分配網(wǎng)(2)、光節(jié)點(diǎn)(3)、電纜分配網(wǎng)(4)、用戶端(5)等；網(wǎng)絡(luò)頭端(1)與網(wǎng)絡(luò)干線連接，并且通過光纜分配網(wǎng)(2)與多個(gè)光節(jié)點(diǎn)(3)連接；每個(gè)光節(jié)點(diǎn)(3)通過電纜分配網(wǎng)(4)與多個(gè)用戶端(5)相連；其特征在于用戶端(5)具有用于發(fā)射回傳信息的無線電發(fā)射裝置(50)；光節(jié)點(diǎn)(3)安裝有用于接收回傳信息的無線電接收裝置(30)；所說無線電接收裝置(30)接收其所連接的電纜網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)各用戶端發(fā)射的回傳信息；所接收到的回傳信息再通過雙向光纜(2)分配網(wǎng)傳回到網(wǎng)絡(luò)頭端(1)。
3，根據(jù)權(quán)利要求2的以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入網(wǎng)，其特征在于網(wǎng)絡(luò)頭端(1)具有下變頻本振產(chǎn)生邏輯電路(12)和射頻下變頻器(13)；用戶端(5)具有上變頻本振產(chǎn)生邏輯電路(52)和射頻上變頻器(53)。
全文摘要
一種以單向有線電視同軸網(wǎng)為平臺(tái)利用無線回傳的高速接入方法,用現(xiàn)有單向有線電視同軸電纜網(wǎng)傳輸正向信息;用無線傳輸裝置來傳輸HFC網(wǎng)中同軸電纜網(wǎng)部分所需的回傳信息。用上述方法實(shí)現(xiàn)的接入網(wǎng)包括:網(wǎng)絡(luò)頭端(1)、光纜分配網(wǎng)(2)、光節(jié)點(diǎn)(3)、電纜分配網(wǎng)(4)、用戶端(5)等;網(wǎng)絡(luò)頭端(6)與網(wǎng)絡(luò)干線連接,并且通過光纜分配網(wǎng)(2)與多個(gè)光節(jié)點(diǎn)(3)連接;每個(gè)光節(jié)點(diǎn)(3)通過電纜分配網(wǎng)(4)與多個(gè)用戶端(5)相連;用戶端(5)具有用于發(fā)射回傳信息的無線電發(fā)射裝置(50);光節(jié)點(diǎn)(3)安裝有用于接收回傳信息的無線電接收裝置(30);所說無線電接收裝置(30)接收其所連接的電纜網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)各用戶端發(fā)射的回傳信息。
文檔編號(hào)H04N7/14GK1268003SQ0010743
公開日2000年9月27日 申請(qǐng)日期2000年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月15日
發(fā)明者張小頻 申請(qǐng)人:張小頻