CN101175052A

CN101175052A - 宽带ip电缆边缘网关(biceg)

Info

Publication number: CN101175052A
Application number: CNA2006101142274A
Authority: CN
Inventors: 秦绮玲; 刘亚平; 李天宏
Original assignee: BEIJING HANSUN TECHNOLOGIES Co Ltd; Communication University of China
Current assignee: BEIJING HANSUN TECHNOLOGIES Co Ltd; Communication University of China
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-07

Abstract

本发明公开了一种实现有线电视HFC网络双向***的方法与设备，该方法是利用现有的HFC网络中的光缆，改造出HFC网络和宽带IP城域网，在两个网络的边缘，通过一种叫宽带IP电缆边缘网关(BICEG)的设备，用同轴电缆实现有线电视信号和宽带IP信号入户。在用户端，采用自适应电缆适配器，分离出电缆电视信号和宽带IP信号。本发明的IP信号到电缆传输信号的转换，采用了符合IEEE.802.3u标准的OFDM调制解调方式，通过转换，可以在同轴电缆的低端传送宽带IP信号，实现宽带互动功能，将现有的有线电视网络改造成为双向互动网络，帮助有线电视运营商基于已有的HFC网络，实现双向多媒体数据和互动电视业务目标。

Description

宽带IP电缆边缘网关(BICEG)

技术领域

本发明涉及数字有线电视传输和IPTV传输领域，具体地，涉及一种在HFC网络上分配IP数据和电缆电视信号的，安放在HFC网络和IP城域网络边缘的宽带IP电缆边缘网关(BICEG：Broadband IP and Cable Edge Gateway)。

背景技术

现有的数字有线电视宽带网络HFC为单向传输网络，主要功能是实现单向数字电视广播，并且采用DVB-C数字电视广播方式。但是，不断增多的各种互动多媒体应用例如：视频点播、音乐点播、收发电子邮件、电视商务、网上购物、个性化服务等，需要双向网络，并且采用宽带IP，即IPTV方式将更加容易实现。在HFC城域网络上，由于足够的光纤，使之实现双向改造非常容易，实现宽带IP城域网络的改造也十分容易。但是，对于入户的改造，由于许多地区要求全面“暗线”布线，许多电缆被封闭在专用管道和家庭装修之内无法改造，使得入户改造时变得将十分困难。

克服以上困难的一种方法是直接在HFC网络上部署Cable Modem，问题是，由于每个Cable Modem前端CMTS频道带宽有限，可支持的用户受到限制，增加频道所产生的费用巨大。BICEG的出现可以不改造用户部分线路并以高于CMTS***100倍的投资效益提供宽带IP业务。

本发明的***与方法是在HFC网络上改造出宽带IP城域网，在HFC网络和城域网的边缘，采用本发明的BICEG网关，将HFC传送的有线电视信号和宽带IP信号组合成可用电缆传输的信号，在电缆的高频端，传送有线电视信号，低频端传送宽带IP信号。组合后的信号可以通过已有的有线电视分配网络入户。在用户端在通过适配器将两种信号分离。

发明内容

本发明公开了一种实现有线电视HFC网络双向***的方法与设备，该方法是利用现有的HFC网络中的光缆，改造出HFC网络和宽带IP城域网，在两个网络的边缘，通过一种叫宽带IP电缆边缘网关(BICEG)的设备，用同轴电缆实现有线电视信号和宽带IP信号入户。在用户端，采用自适应电缆适配器，分离出电缆电视信号和宽带IP信号。本发明的IP信号到电缆传输信号的转换，采用了符合IEEE.802.3u标准的OFDM调制解调方式，占用0到20M的带宽，传输速率高达85Mbps，通过转换，可以在同轴电缆的低端传送宽带IP信号，实现宽带互动功能，为将现有的有线电视网络改造成为双向互动网络提供了途径，帮助有线电视运营商基于已有的HFC网络，实现双向多媒体数据和互动电视业务目标。

本发明涉及的宽带IP城域网改造是基于有线电视现有的HFC网络进行，特别是针对通过星型网络方式实现的光纤到楼的网络。在这样的网络中，只需要将HFC网络的光缆中多余的两根光纤，通过千兆光收发接口接入放置在前端或分前端的高速IP交换机千兆端口上，通过交换机或交换机网络就组成了城域宽带IP网。在光纤的另一端，接入千兆交换机对IP信号进行分配。为了实现通过同轴电缆分配网络入户，在千兆交换机和HFC骨干网络的边缘，通过本发明的BICEG网关，将宽带IP信号和单向有线电视信号组合成能够用同轴电缆传送的和通过同轴分配网络的高频信号。

本发明的BICEG网关有分别有电缆电视和宽带IP两个输入端口，即RF通过F座输入，IP通RJ45输入，RF信号通过多路分配器分配，IP信号通过内置的符合IEEE.802.3u标准的OFDM调制解调器及多路分配，实现信道自动选择与多路信号分配，每一路用OFDM调制后的信号再与分配后的一路RF信号通过混合器组合成一路电缆传送的信号，通过F座通过同轴电缆送给电缆电视用户。

本发明的接收端自适应电缆适配器(ACA)的组成为，内置的二分配器将一路信号分配给电缆电视接收设备如DVB机顶盒或电视机，另一路信号送给电缆适配器，将用OFDM技术承载的IP信号解调成为IP信号并通过RJ45以太网口送给IP接收设备如IPTV终端，如上网的计算机、DVB/IP双模机顶盒、IPTV机顶盒、小型HUB等及将上行的IP信号调制成OFDM信号送回给BICEG网关。

通过本发明的宽带IP电缆边缘网关(BICEG)和自适应电缆适配器(ACA)，可以实现在现有的有线电视电缆分配网络上实现数据和电视信号的双向传输，为将现有的有线电视网络改造成为双向互动网络提供了条件，帮助有线电视运营商基于已有网络，完成双向多媒体数据和互动电视业务的目标。

附图说明

图1是根据本发明的宽带城域网改造原理图；

图2是根据本发明的实现同轴电缆入户的***原理图；

图3是根据本发明的BICEG网关实现原理图；

图4是根据本发明的用户端原理图。

具体实施方式

实现在HFC城域网上改造宽带IP城域网的具体方法如图1所示：该图所示的HFC光纤网的结构假设为是星型结构，具体的是，所有的路边光纤或楼头光纤都是直接由有线电视前端通过光缆送出的，每条光缆由多根光纤组成，在每个路边分配点上或楼头分配点上，有富余的光纤。如图1所示，在有线电视前端增加一台高速大容量IP交换机，如512G的大容量交换机，含有数百个千兆光纤输出口，可以实现IP信号宽带高速交换。将与有线电视分配点连接的光缆中富余的两根光纤连接到高速IP交换机的千兆输入端口，并与放置在分配点的千兆交换机连接，如此类推，前端高速IP交换机就与分别在各分配点或楼头的千兆交换机组成了城域宽带IP网络，此时，分配点或楼头点称为HFC网络和IP城域网的边缘点，图中的光纤网络就被改造成为如图2所示的HFC城域网和宽带IP城域网。

图2是本发明实现同轴电缆入户的***原理图，***由网络，网关设备BICEG和接收设备ACA，及电缆分配网络等组成。简单而言，将一台BICEG网关放在HFC网络和宽带IP城域网的边缘，即将HFC传送来的有线电视信号通过RF输入端子(F座)送入网关，将IP交换机分配的宽带IP信号通过RJ45口输入给网关，网关功能之一是，HFC网络送入的有线电视信号分配成多路，功能之二是将IP信号用符合IEEE.802.3u标准的OFDM调制解调器处理，分配信道，及分配成多路，功能之三是再将分配后的有线电视信号和调制了IP信号的OFDM信号通过混合器混合成电缆输出的组合信号。组合信号可用同一根同轴电缆直接传送给用户。在网关处理信号时，宽带IP信号通过OFDM方式调制到射频频率后占用0到20M的带宽，总传输速率高达85Mbps，原有的电缆电视信号保持原来的传输频道不变。在用户端，通过电缆接头输入的信号用分配器分成两路输出，一路直接给电缆电视，称之为旁路，另一路通过适配器将OFDM信号解调成IP信号或将IP信号调制成OFDM信号，实现IP数据双向通讯，并通过RJ45端口输出给IP设备。

图3是本发明的BICEG网关实现原理：分别有电缆电视和宽带IP两个输入端口，即有线电视信号通过F座输入，IP信号通过RJ45输入；有线电视信号通过多路分配器分配，IP信号通过内置的符合IEEE.802.3u标准的多信道调制解调模块，实现信道自动选择与多路信号分配，一路用OFDM调制后的信号再与分配后的一路有线电视信号通过由高通滤波器(HPF)和低通滤波器(LPF)组成的信号混合电路，混合成一路电缆传送的信号，通过F座输出。具体实现的关键是，BICEG中的OFDM调制解调器模块，采用符合IEEE.802.3u标准的电力线Modem(PLC)芯片经改造后实现，PLC芯片完成OFDM多信道的调制解调，信号的发射与接收，信道自动配置，与客户端的同样功能的芯片自动连接等。OFDM信号分配成多路后输入到低通滤波器，调制在低频0-20兆的信号通过，并与通过高通滤波器送来的40-1000兆的有线电视信号混合。

从前端来的有线电视信号通过HFC网络传送到边缘网关BICEG的输入端，通过分配器分成多路，再通过高通滤波器与已经被OFDM调制的IP信号混合，混合后的信号通过电缆送给用户终端。

每个BICEG由实现ACA功能模块、多路分配器、高通滤波器(HPF)和低通滤波器(LPF)等组成。输入的是通过电缆接头输入的有线电视信号和RJ45接头输入的IP信号，每个BICEG可输出多路可以在有线电视电缆上传输的射频信号，其中在低端承载双向的OFDM调制的IP信号，在高端承载标准的单向有线电视模拟或数字信号(低端指低频段，即0-40兆被划分为低端(OFDM信号落在0-20兆内)，40-1000兆划分为高端(该频段正好是有线电视下行信号频段))。每个BICEG具体能输出多少路信号由内置分配器的分配路数和每路信号的输出带宽要求确定，如标准地有4、8、16、32、48路等，多个类似的BICEG可以组合称为更多输出路数的BICEG。

图4是用户端原理图，用户端由自适应电缆适配器(ACA)，二分配器组成。由电缆传来的信号分成两路，一路通过电缆输出，另一路通过ACA完成IP信号的收发，通过RJ45接口与其它设备连接，实现高速数据交换。在此，与BICEG网关采用同样的芯片作为自适应OFDM调制解调器模块(也称为电缆适配器)，对IP接收设备通过RJ45接口输入的信号进行OFDM调制，输出的信号输入到二分配器，或者将来自二分配器的组合信号中承载的IP信号通过OFDM解调出来，通过RJ45接口输出到IP接收设备。它采用符合IEEE.802.3u标准的电力线Modem芯片经改造后成为ACA，芯片完成OFDM多信道的调制解调，信号的发射与接收，信道自动配置，与BICEG中的相应模块自动连接与完成数据通讯。

用户终端中的二分配器将信号分为两路，一路直接给电视机或机顶盒，另一路给自适应电缆适配器解出IP信号，送给IPTV终端。

下面再结合图3和图4简略描述一下从用户端到有线电视前端方向IP信号的传递。从用户端发出的IP信号例如是为了点播节目的目的。首先，用户利用IPTV终端输入命令，该命令以IP信号的形式被送入用户终端中的自适应电缆适配器，该适配器对IP信号进行调制，调制后的信号通过根据本发明的宽带IP网传送到有线电视前端的宽带IP电缆边缘网关，先通过低通滤波器滤除IP信号，再通过PLC模块解调后输送给有线电视前端。

本领域的熟练技术人员会明白，尽管这里为了说明的目的而描述了相似性***的特定实施例，但是在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作各种修改。因此，除了附加的权利要求之外，对本发明不作限制。

Claims

1.一种宽带IP电缆边缘网关，包括一个自适应电缆适配器(ACA)功能模块，多路分配器，和多个高通滤波器和多个低通滤波器，其特征在于：

在有线电视前端到用户方向上，

-ACA功能模块，对通过RJ45接头输入的IP信号进行接收和OFDM调制，其输出的信号经过分路后输入到多个低通滤波器；

-多路分配器，接收通过电缆接头输入的有线电视信号，并将该信号分成多路输送到多个高通滤波器；

-多个高通滤波器和多个低通滤波器，其中以一个高通滤波器的输入信号和一个低通滤波器的输入信号混合在一起输出一路可以在有线电视电缆上传输的射频信号的方式，最后宽带IP电缆边缘网关输出多路混合成电缆输出的组合信号；

在用户到有线电视前端方向上，

-多个低通滤波器，对输入的OFDM调制的IP信号进行低通滤波；

-ACA功能模块，对来自低通滤波器的信号OFDM解调，其输出的信号输入到有线电视前端。

2.一种有线电视用户端，包括二分配器和自适应电缆适配器，其中：

在有线电视前端到用户方向上，

-二分配器，用于接收来自电缆输入的组合信号，将该信号分成两路，

一路直接通过电缆输出，另一路输入到自适应电缆适配器；

-自适应电缆适配器，将来自二分配器的组合信号中承载的IP信号通过OFDM解调出来，通过RJ45接口输出到IP接收设备；

在用户到有线电视前端方向上，

-用户利用IP接收设备输入命令，该命令以IP信号的形式通过RJ45接口输入到有线电视用户端中的自适应电缆适配器，该适配器对输入的信号进行OFDM调制，调制后的信号通过根据本发明的宽带IP网传送到有线电视前端的宽带IP电缆边缘网关。

3.根据权利要求1的宽带IP电缆边缘网关，其中所述的ACA采用符合IEEE.802.3u标准的电力线Modem芯片实现，完成OFDM多信道的调制解调、信号的发射与接收、信道自动配置、与有线电视用户终端中的ACA自动连接以及完成数据通讯。

4.根据权利要求2的有线电视用户端，其中所述的IP接收设备可以是计算机、DVB/IP双模机顶盒、IPTV机顶盒、小型HUB。

5.根据权利要求2的有线电视用户端，其中所述自适应电缆适配器采用符合IEEE.802.3u标准的电力线Modem芯片实现，完成OFDM多信道的调制解调、信号的发射与接收、信道自动配置、与BICEG中的自动连接以及完成数据通讯。

6.一种有线电视HFC网络双向互动***，该***将有线电视分配点连接的光缆中富余的两根光纤连接到高速IP交换机，并与放置在分配点的千兆交换机连接构成带IP城域网，其特征在于：

-宽带IP电缆边缘网关，其位于HFC网络和宽带IP城域网的边缘，该网关将HFC网络送入的有线电视信号分配成多路，将IP信号用符合IEEE.802.3u标准的OFDM调制解调器处理、分配信道及分配成多路，再将分配后的有线电视信号和调制了IP信号的OFDM信号通过混合器混合成电缆输出的组合信号用同一根电缆直接传送给用户；以及对来自用户端的IP信号进行接收和解调，并将解调后的信号输入到有线电视前端；

-有线电视用户端，将通过电缆接头输入的信号用分配器分成两路输出，一路直接给电缆电视，另一路通过适配器将OFDM信号解调成IP信号并通过RJ45端口输出输送给IP接收设备；该适配器还将用户通过IP接收设备输入的IP信号调制成OFDM信号，调制后的信号通过根据本发明的宽带IP网传送到有线电视前端的宽带IP电缆边缘网关。

7.根据权利要求6的有线电视HFC网络双向互动***，其中所述IP信号在低频段承载。