CN105122827A - 延伸局域网 - Google Patents

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CN105122827A CN201280071061.6A CN201280071061A CN105122827A CN 105122827 A CN105122827 A CN 105122827A CN 201280071061 A CN201280071061 A CN 201280071061A CN 105122827 A CN105122827 A CN 105122827A
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Abstract

一种机顶盒(200)包括网络延伸器(210)和与所述网络延伸器进行通信的媒体播放器(220)。所述网络延伸器可通过有线连接(135、137、212、214)连接到局域网(130)的住宅网关(134)。所述媒体播放器包括执行指令以格式化从所述网络延伸器接收的信号以供媒体装置使用的计算处理器(225)。所述机顶盒还包括与所述网络延伸器进行通信的至少一个无线收发器(230、230a)。

Description

延伸局域网
技术领域
本公开涉及具有网络延伸器功能以延伸局域网的互联网协议媒体播放器。
背景技术
通常，家庭网络包括构建到通常位于家中客厅或家庭办公室中的家庭网关(也称为住宅网关)中的单个支持WiFi的接入点(AP)。WiFi性能通常随支持WiFi的移动装置与接入点之间的距离变化且可能受家中特定障碍物的不利影响。因此，在由钢筋混泥土或强化金属建造的2层或3层独户房屋或住宅中，使用单个接入点的家庭网络可能面临挑战。
发明内容
互联网可以提供下一代高速数据和数字媒体服务，诸如语音、视频、游戏等。对终端用户住宅使用光纤技术的宽带网络可以通过提供千兆位每秒和超过接入速度而克服网络操作者与终端用户之间的宽带瓶颈。为了有效使用通过光纤接入技术可用的接入带宽，有效的内部连接性可能对连接终端用户住宅内的各种数字播放器和家庭联网装置来说是必要的。
许多家庭(尤其是在北美)具有既有的同轴电缆基础结构，这是因为基于电缆的电视连接性已普遍流行。许多现代住宅也具有第5类属或最新双绞线以太网连接的结构化布线。同轴电缆是具有高达约1GHz的可用带宽的宽带铜线媒体。本公开提供具有网络延伸器功能以允许用户使用既有同轴电缆延伸家庭网络的互联网协议(IP)媒体播放器。在一些实施方式中，局域网(LAN)和/或WiFi网络通过同轴电缆与桥接装置桥接在一起。同轴电缆通常终止于电视机或显示器处，其中消费娱乐媒体且可能需要宽带数据连接性来支持新形式的数字娱乐。配置IP媒体播放器功能与网络延伸功能或甚至将两者集成到一个单一的家庭装置中可以有利于延伸局域网和/或将高速宽带数据连接性递送到家中的若干位置。
家中的多个接入点可以用来改善相对较大的家或具有通过混泥土墙或金属幕墙隔开的房间的家中的信号覆盖率。在许多新近建造的家中，第5或6类属铜绞对线的结构化布线可用于支持来自布线室的1Gb/s数据连接性。高清内容(诸如4k分辨率和3-D视频)可能需要从住宅网关到机顶盒的相对较高的带宽连接性，这可能不适用于由单个接入点提供的既有无线连接。此外，难以保证由WiFi连接性提供的无线连接的服务质量(QoS)。在一些实施方式中，机顶盒包括网络桥接，从而允许所述机顶盒充当家用联网的网络延伸器。网络延伸器可以通过第二层桥接使用同轴电缆或结构化以太网连接来延伸WiFi连接性的覆盖率。此外，机顶盒可以通过同轴桥接延伸以太网连接性。
本公开的一个方面提供一种机顶盒，其包括网络延伸器和与网络延伸器进行通信的媒体播放器。网络延伸器可通过有线连接连接到局域网的住宅网关。媒体播放器包括计算处理器，所述计算处理器执行指令以格式化从网络延伸器接收的信号以供媒体装置使用。机顶盒还包括与网络延伸器进行通信的至少一个无线收发器。
本公开的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，机顶盒包括用于存储可执行指令的存储器。网络延伸器可以是网桥或具有多个端口的交换机。在一些实施方式中，网络延伸器能够至少提供1Gb/s数据传送速率。
至少一个无线收发器可以被配置为具有与住宅网关相同的服务集识别符(SSID)的WiFi接入点。在一些实施例中，住宅网关将SSID传递到网络延伸器。
机顶盒可以包括专用集成电路，所述专用集成电路将网络延伸器、媒体播放器和/或至少一个无线收发器集成在其上。在一些实施例中，机顶盒包括与网络延伸器进行通信的蓝牙收发器和/或红外线收发器。此外，媒体播放器可以是互联网协议媒体播放器。
本公开的另一方面提供一种局域网***，所述局域网***包括：住宅网关，其与远程服务提供者进行有线通信；和多个机顶盒，其与住宅网关进行有线通信。每个机顶盒包括：网络延伸器，其具有到局域网的住宅网关的有线连接；媒体播放器，其与网络延伸器进行通信；和至少一个无线收发器，其与网络延伸器进行通信。媒体播放器包括计算处理器，所述计算处理器执行指令以格式化从网络延伸器接收的信号以供媒体装置使用。每个机顶盒被配置为住宅网关的局域网的接入点。
在一些实施方式中，网络延伸器是网桥或具有多个端口的交换机。网络延伸器可能够至少提供1Gb/s数据传送速率。
每个机顶盒的至少一个无线收发器可以被配置为具有与住宅网关相同的服务集识别符的WiFi接入点。此外，住宅网关可将服务集识别符传递到每个机顶盒。
在一些实施方式中，每个机顶盒还包括专用集成电路，所述专用集成电路将网络延伸器、媒体播放器和/或至少一个无线收发器集成在其上。每个机顶盒可以包括与网络延伸器进行通信的蓝牙收发器和/或红外线收发器。
局域网***可以包括与住宅网关进行通信的光网络终端。光网络终端可以与住宅网关集成在一起且被配置为接入点。在一些实施例中，自远程服务提供者的有线连接是光缆连接。此外，机顶盒与住宅网关之间的有线连接可以是同轴电缆连接和/或通过RJ-45接口进行。
在又一方面中，一种延伸局域网的方法包括：在住宅处放置多个机顶盒和在每个机顶盒与局域网的住宅网关之间建立有线连接。每个机顶盒包括：网络延伸器，其具有到住宅网关的有线连接；媒体播放器，其与网络延伸器进行通信；和至少一个无线收发器，其与网络延伸器进行通信。媒体播放器包括计算处理器，所述计算处理器执行指令以格式化从网络延伸器接收的信号以供媒体装置使用。每个机顶盒通过对应有线连接接收来自住宅网关的数据包且是局域网的接入点。
在一些实施方式中，所述方法包括在机顶盒中的至少一个与局域网中的本地计算装置之间建立无线连接。无线连接可以是WiFi连接、蓝牙连接或红外线连接。所述方法可以包括在住宅网关与远程服务提供者之间建立有线通信。有线连接可以是光纤连接。
在附图和下述中叙述本公开的一个或多个实施方式的详情。通过所述描述、附图和权利要求，其它方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A和图1B提供光纤到家(FTTH)网络的示例性架构的示意图。
图2A提供示例性机顶盒的示意图。
图2B提供具有通过RJ-45LAN接口连接到住宅网关的机顶盒的示例性住宅网络的示意图。
图2C提供具有通过同轴接口连接到住宅网关的机顶盒的示例性住宅网络的示意图。
图3A和图3B是家中的示例性住宅网络的示意图。
图4是延伸局域网的方法的操作的示例性配置的示意图。
在各个附图中，相同参考符号标示相同元件。
具体实施方式
新的接入技术(诸如光纤到家(FTTH))通过将可持续的和对称的1Gb/s连接性提供到终端用户来克服互联网服务提供者与终端用户家庭之间的带宽瓶颈。这种光纤接入技术可潜在地将服务提供者与终端用户之间的接入带宽增大到10Gb/s或更大。
图1A和图1B提供在互联网服务提供者110与终端用户的住宅网络130之间建立光纤通信的光纤到家(FTTH)网络100的示例性架构的示意图。光线路终端112(OLT)可以对无源光网络120提供服务提供者端点，无源光网络120包括将互联网服务提供者110连接到终端用户住宅网络130的光纤122。光线路终端112将由服务提供者设备使用的电信号转换成由无源光网络120使用的光纤信号或从光纤信号转换成电信号。光线路终端112还协调转换装置(例如，光网络终端)之间的多路复用。
光网络终端132(ONT)将(通过无源光网络120)从互联网服务提供者110接收的光信号转换成电信号并对终端用户住宅网络130提供第二层媒体接入控制功能。媒体接入控制(MAC)数据通信协议子层，也称为媒体接入控制，是第七层开放***互连模型(OSI模型)中指定的数据链接层(第二层)的子层。第一层(物理层)定义装置的电规范和物理规范。第二层(数据链接层)提供寻址和信道接入控制机制，从而允许多个终端或网络节点在并入共享媒体的多址接入网络(例如，以太网或同轴电缆)内进行通信。
住宅网络130的住宅网关134(RG)提供第三层网络终端功能。住宅网关134可以装配有多个互联网协议(IP)接口。在一些实施方式中，光网络终端132和住宅网关134被集成为单个光网络-住宅网关装置133(如图1B中所示)。住宅网关134充当住宅网络130的接入点，例如将WiFi连接性提供到住宅网络130。
IP网络装置136可以通过有线连接(诸如同轴接口135、RJ-45接口137)和/或无线接口(诸如802.11WiFi的RG-45以太网接口)连接到住宅网关134。在所示实施例中，IPTV机顶盒136a(STB)通过住宅网关134的RJ-45连接与互联网接口连接并通过高清多媒体接口(HDMI)与电视机140接口连接。可以连接到住宅网关134的其它可能IP网络装置136包括计算机136b、IP语音电话136c和/或便携式电子装置136d(例如，手机、平板计算机等)。还可以由光网络终端132和/或住宅网关134提供POTS(普通老式电话服务)终端138(图2B)。
图2A提供可以通过有线连接连接到互联网的示例性机顶盒200的示意图。术语有线连接或有线通信是指通过基于电线或基于电缆的通信技术(诸如但不限于电话线和/或网络、同轴电缆、通过电缆媒体进行的电视机或互联网接入、光缆等)进行的数据传输。因为当前WiFi技术无法提供1Gb/s连接性，所以机顶盒200与住宅网关134之间的WiFi接口可能引起住宅网络130中的带宽瓶颈。
WiFi通量和性能取决于许多因素，诸如距接入点的距离、墙障碍、来自其它源的干扰等。在其中需要多个机顶盒200(例如，每个卧室中需要一个机顶盒)的住户中，机顶盒200与充当住宅网络130的单个无线接入点的住宅网关134之间的WiFi连接性可能有问题。使用单个WiFi接入点，典型郊区住户中的WiFi覆盖率可分散于具有差信号通量和接收的盲点中。此外，单个接入点的总带宽可能不足以支持所有家用联网要求。
机顶盒200包括网络延伸器210，以提供网络延伸功能，延伸住宅网络130的可接入性和改善住宅网络130的覆盖率。网络延伸器210可以是提供第二层桥接能力的网桥或网络交换机(例如，具有众多端口的网桥)。在一些实施例中，网络延伸器210包括一个或多个RJ-45局域网(LAN)连接212和/或同轴接口214，其可例如遵循MoCA(同轴电缆多媒体联盟)标准或ITU-TG.hn标准。
桥接是用于包交换计算机网络的转发技术。不同于路由，桥接不假设特定地址位于网络何处。而是，其取决于接收的包标头中的源地址的洪泛和检测来定位未知装置。一旦已定位装置，则可在其中存储源地址的表中记录其位置以免进一步洪泛的需要。网络延伸器210的桥接能力延伸住宅网络130作为局域网。作为网桥，网络延伸器210可以将多个网络分段连接在开放***互连模型(OSI)模型的数据链接层(第二层)处。此外，网络延伸器210可以支持住宅网络130内的多个虚拟局域网(VLAN)。
图2B提供具有通过RJ-45LAN接口212连接到住宅网关134(或集成光网络终端-住宅网关133)的机顶盒200的示例性住宅网络130的示意图。图2C提供具有通过同轴接口214连接到住宅网关134(或集成光网络终端-住宅网关133)的机顶盒200的示例性住宅网络130的示意图。在上述两个案例中，网络延伸器210充当第二层桥接装置，延伸住宅网络130。
参考图2A至图2C，在一些实施方式中，机顶盒200包括与网络延伸器210进行通信的媒体播放器220(例如，互联网协议和/或高清(HD)媒体播放器)。媒体播放器220可以组合硬盘驱动器(HD)壳体与硬件和软件以用于通过例如家庭娱乐***播放音频、视频和照片。媒体播放器220可以包括执行指令以格式化从网络延伸器210接收的信号以供媒体装置(诸如电视140)使用的计算处理器225。媒体播放器220还可以包括存储器227以存储指令。媒体播放器220可以包括一个或多个周边接口222，诸如HDMI接口222a、通用串行总线(USB)接口222b、与旧式模拟TV向后兼容的混合视频接口222c、和/或光音频端口接口222d。在一些实施方式中，网络延伸器210和媒体播放器220配置在一起或甚至一起集成在机顶盒200内(例如，在相同外壳内和/或在相同集成电路上)。
机顶盒200可以包括一个或多个无线收发器230，诸如网络接口控制器(NIC)230a或WiFi接口、蓝牙装置230b、和/或红外线(IR)装置230c，从而允许机顶盒200充当住宅网络130的无线接入点(WAP)。蓝牙和IR接口可以用于与远程控制进行通信。
***芯片或片上***(SoC或SOC)是将计算机或其它电子***的组件集成到单个芯片中的集成电路。其可以包括均在单个芯片基板上的数字、模拟、混合信号和通常射频功能。在一些实施方式中，片上***(SOC)技术可以用来在单个专用集成电路(ASIC)202上组合网络延伸器210与媒体播放器220、和/或无线收发器230。
WiFi接口230a可以被配置为具有与由住宅网关134配置的SSID相同的SSID(服务集识别符)的接入点。在一些实施例中，住宅网关134仅将SSID传递到网络延伸器210。对终端用户来说，这产生支持无论在住宅网络130何处从一个位置到另一位置的用户漫游均具有相对良好的信号接收的单个无缝WiFi网络。在住宅网络130内充当WiFi接入点的多个机顶盒200可配置有最小化干扰并提供最佳信号通量和网络健壮性的频率设置。
参考图3A和图3B，在一些实施方式中，家庭300可以包括同轴网络302和/或结构化布线网络304(例如，CAT5布线、RJ-45以太网电缆)，其可用来在整个家庭300中(例如，在多个房间中)于住宅网关134(或集成光网络终端-住宅网关133)与多个机顶盒200(媒体播放器220与网络延伸器210(MPw/NE))之间提供有线连接。
住宅300内的既有结构化布线或同轴电缆可结合多个机顶盒200一起使用以扩展住宅网络130。同轴接口是具有1GHz带宽能力且已被广泛用于有线电视(CATV)信号分布的普遍存在的宽带媒体。用户住宅中的同轴电缆终端通常位于电视机140附近，从而便于机顶盒200。MoCA2.0标准支持使用正交频分多路复用(OFDM)的同轴电缆网络上的单个100MHz频率信道中具有400Mb/s通量，这是一种以多个载波频率编码数字数据而不具MoCA信道绑定的方法。在信道绑定下(即，使用两个100MHz频率信道用于传输)，MoCA2.0可支持同轴电缆上最大值为800Mb/s的传输通量。ITU-TG.hn允许同轴电缆上的1Gb/s通量。
RJ-45LAN连接是一种可提供1Gb/s可持续通量的健壮的全双工技术。在一些实施例中，以混合方式使用同轴网络302和结构化布线网络304(RJ-45接口)，其中家庭300的特定部分中的机顶盒200是使用结构化布线网络304(例如，RJ-45LAN电缆)连接到住宅网关134且家庭300的其它部分中的机顶盒200是使用同轴网络302连接到住宅网关134。为防第二层网络环路和广播风暴，可以在同轴网络302和结构化布线网络304中执行生成树协议(STP)，其中结构化布线网络304(RJ-45接口)获得高于同轴网络302的优先权。
图4是延伸局域网的方法的操作的示例性配置400的示意图。方法包括在住宅或家庭300处放置402多个机顶盒200以及在每个机顶盒200与住宅局域网130的住宅网关134之间建立404有线连接。在一些实施方式中，方法包括在机顶盒200中的至少一个与住宅局域网130中的本地计算装置(诸如便携式计算机或IP网络装置136)之间建立无线连接。无线连接可以是WiFi连接、蓝牙连接或红外线连接。方法可以包括在住宅网关134(或集成光网络终端-住宅网关133)与远程服务提供者110之间建立有线连接。有线连接可以是光纤连接。
已描述大量的实施方式。然而，将理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种修改。因此，其它实施方式是在所附权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种机顶盒(200)，其包括：
专用集成电路(202)，其包括并将下述装置集成在其上：
网络延伸器(210)，其可通过有线连接(135、137、212、214)连接到局域网(130)的住宅网关(134)；和
媒体播放器(220)，其与所述网络延伸器(210)进行通信且具有计算处理器(225)，所述计算处理器(225)执行指令以格式化从所述网络延伸器(210)接收的信号以供媒体装置(140)使用；和
至少一个无线收发器(230、230a)，其与所述网络延伸器(210)进行通信，所述至少一个无线收发器(230、230a)被配置为具有与所述住宅网关(134)相同的至少一个服务集识别符并延伸所述局域网(130)的WiFi接入点(230a)。
2.根据权利要求1所述的机顶盒(200)，其还包括用于存储所述可执行指令的存储器(227)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其中所述网络延伸器(210)包括网桥。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其中所述网络延伸器(210)包括具有多个端口的交换机。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其中所述网络延伸器(210)能够至少提供1Gb/s数据传送速率。
6.根据权利要求1所述的机顶盒(200)，其中所述专用集成电路(202)将所述至少一个无线收发器(230、230a)集成在其上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其还包括与所述网络延伸器(210)进行通信的蓝牙收发器(230b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其还包括与所述网络延伸器(210)进行通信的红外线收发器(230c)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机顶盒(200)，其中所述媒体播放器(220)包括互联网协议媒体播放器。
10.一种局域网***(100)，其包括：
远程住宅网关(134)，其与远程服务提供者(110)进行有线通信；和
多个机顶盒(200)，其与所述住宅网关(134)进行有线通信，每个机顶盒(200)包括：
专用集成电路(202)，其包括并将下述装置集成在其上：
网络延伸器(210)，其可通过有线连接(135、137、212、214)连接到局域网(130)的住宅网关(134)；和
媒体播放器(220)，其与所述网络延伸器(210)进行通信且具有计算处理器(225)，所述计算处理器(225)执行指令以格式化从所述网络延伸器(210)接收的信号以供媒体装置(140)使用；和
至少一个无线收发器(230、230a)，其与所述网络延伸器(210)进行通信，所述至少一个无线收发器(230、230a)被配置为具有与所述住宅网关(134)相同的至少一个服务集识别符并延伸所述局域网(130)的WiFi接入点(230a)。
其中每个机顶盒(200)被配置为所述住宅网关(134)的所述局域网(130)的接入点。
11.根据权利要求10所述的局域网***(100)，其中所述网络延伸器(210)包括网桥或具有多个端口的交换机。
12.根据权利要求10或11所述的局域网***(100)，其中所述机顶盒(200)包括用于存储所述可执行指令的存储器(227)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的局域网***(100)，其中所述网络延伸器(210)能够至少提供1Gb/s数据传送速率。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的局域网***(100)，其中所述住宅网关(134)将所述至少一个服务集识别符传递到每个机顶盒(200)。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的局域网***(100)，其中所述专用集成电路(202)将所述至少一个无线收发器(230、230a)集成在其上。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的局域网***(100)，其中每个机顶盒(200)还包括与所述网络延伸器(210)进行通信的蓝牙收发器(230b)。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的局域网***(100)，其中每个机顶盒(200)还包括与所述网络延伸器(210)进行通信的红外线收发器(230c)。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的局域网***(100)，其还包括与所述住宅网关(134)进行通信的光网络终端(132)。
19.根据权利要求18所述的局域网***(100)，其中所述光网络终端(132)与所述住宅网关(134)集成在一起且被配置为接入点(133)。
20.根据权利要求18或19所述的局域网***(100)，其中自所述远程服务提供者(110)的所述有线连接包括光缆连接(122)。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的局域网***(100)，其中所述机顶盒(200)与所述住宅网关(134)之间的所述有线连接(135、137、212、214)包括同轴电缆连接(214)。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的局域网***(100)，其中所述机顶盒(200)与所述住宅网关(134)之间的所述有线通信(135、137、212、214)包括通过RJ-45接口(212)进行的通信。
23.一种延伸局域网(130)的方法，所述方法包括：
在住宅(300)处放置多个机顶盒(200)；和
在每个机顶盒(200)与所述局域网(130)的住宅网关(134)之间建立有线连接(135、137、212、214)；
其中每个机顶盒(200)包括：
专用集成电路(202)，其包括并将下述装置集成在其上：
网络延伸器(210)，其可通过有线连接(135、137、212、214)连接到所述局域网(130)的所述住宅网关(134)；和
媒体播放器(220)，其与所述网络延伸器(210)进行通信且具有计算处理器(225)，所述计算处理器(225)执行指令以格式化从所述网络延伸器(210)接收的信号以供媒体装置(140)使用；和
至少一个无线收发器(230、230a)，其与所述网络延伸器(210)进行通信，所述至少一个无线收发器(230、230a)被配置为具有与所述住宅网关(134)相同的至少一个服务集识别符并延伸所述局域网(130)的WiFi接入点(230a)。
24.根据权利要求23所述的方法，其还包括在所述机顶盒(200)中的至少一个与所述局域网(130)中的本地计算装置(136)之间建立无线连接。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述无线连接包括WiFi连接、蓝牙连接或红外线连接中的至少一个。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其还包括在所述住宅网关(134)与远程服务提供者(110)之间建立有线连接(122)。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中所述网络延伸器(210)包括网桥或具有多个端口的交换机。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的方法，其中所述网络延伸器(210)能够至少提供1Gb/s数据传送速率。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的方法，其中所述专用集成电路(202)将所述至少一个无线收发器(230、230a)集成在其上。
30.根据权利要求23至29中任一项所述的方法，其中所述住宅网关(134)与光网络终端(132)集成在一起且被配置为接入点(133)。
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