专利名称：一种适用于同轴电缆的以太网用户端接入设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于宽带多业务接入网的技术领域，特别涉及一种适用于利用同轴电
缆接口同时接收有线电视信号和宽带接入数据业务信号，并向用户的电视接收设备和个人 电脑提供有线电视信号和宽带以太数据信号的网络用户端接入设备。
技术背景 目前全国有线电视行业正在进行整体数字化改造。有线电视数字化将使整个有线 电视的业务、运营模式发生革命性的变化，由单向视频业务向双向交互的数据、视、音频综 合业务发展。而且只有开展新业务、提供新服务、为用户创造新价值，才能使整体转换取得 真正成功。 而新业务和新运营模式对网络提出了新的要求，最集中的体现就是要求网络实现 双向。随着信息化建设的突飞猛进，高速上网、高清/标清、广播、IPTV、V0D、V0IP等多种业 务的推出，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛。因此用户的接入网的 发展趋势是宽带、双向、多业务。实现宽带接入的主要途径是电信的双绞线网络、专营数据 业务的以太网以及有线电视网，以及正在发展的PON技术。从发展趋势上，将以太媒体接入 控制层数据协议工作于各种物理层网络是今后接入网的发展模式。而有线电视网双向改造 的技术的优劣成败在于与ADSL等技术在性能与价格上的竞争。因此研发新的具有竞争力 和发展前景的技术是有线电视网双向数据改造成功的关键。 目前，在现有的双向改造技术主要有 (l)CMTS即Cable Modem技术。是目前有线电视分配接入网双向化改造最早采用 的技术，Cable Modem技术在国内外都得到了广泛的应用。CMTS的主要技术缺点是受带宽 及噪声的限制，导致了改造后的网络接入率不高。 (2)无源E0C技术。无源E0C (Ethernet over Coax)是基于有线电视同轴电缆网， 使用以太网协议的接入技术。在用户楼道附近，采用特定的介质转换技术将以太数据信号 通过同轴电缆传输，接入用户家中。其原理是无源EOC传输技术，基本原理是利用有线电 视信号在111 860MHz频率传输，基带数据信号在0 20MHz频率传输的特性，可以使两 者在一根同轴电缆中传输而互不影响。把电视信号与数据信号通过合路器，利用有线电视 网络送至用户。在用户端，通过分离器将电视信号与数据信号分离开来，接入相应的终端设 备。无源E0C的主要缺点是楼栋内的入户分配网必须需采用星型集中分配方式，是点到点 (P2P)，不适应现有的大部分有线电视的树型(P2MP)网络拓扑结构。 (3)有源E0C技术。目前的有源调制E0C技术依据调制方式和工作频段的不同而 不同，主要有HomePlug技术在30腿z以下的频段，利用0F匿物理层和802. 3的MAC层实 现电力线上网的宽带技术。其次是HomePNA技术这本是使用在电话线上的一种家庭网络 技术，其3. 0版本把同轴线缆也扩展为其载体之一，采用的频段也在低频端。第三是MoCA技 术MoCA的载波频率与原广电的频率分开，是从800MHz到1500MHz，其每一个频段50MHz， 可以支持31个用户或62个用户，共享高达270M的物理带宽。第四是WiFi overCoax :该技术采用802. 11b，将无线的高频段2. 5GHz载波，搬移到coax的750-950MHz频段，占用20MHz 频宽，可为用户提供108Mpbs的物理层速率。 由上述分析，HomePlug、HomePNA和WiFi技术是从原有的电力线传输、电话线传输 和无线传输技术的原有协议进行整体搬移方法，搬移到coax的相关频段。而MoCA技术虽 说是专门针对同轴电缆而开发的技术，但由于与前面技术一样都采用了 CSMA的MAC协议， 每个CPE (Customer PremiseEquipment)的带宽像HUB—样去自由竞争，带宽没有保证，不 能适应网络的规模化经营。 这些技术都需要在用户端放置一个对应技术的用户接入设备-一 俗称机顶盒，实
现下行接收和上行发送信号的调制与解调。现有的机顶盒上接入端口方面，需要两种接口，
一个接口是数据接口 ， 一个是射频接口 ，不适合采用同轴电缆同时传输有线电视信号和因
特网信号的要求。若将机顶盒设计成为能同时接收有线电视信号和因特网信号，分别连接
至电视机和个人计算机，并能保证高速的带宽，须从技术上解决以下几个问题 1)实现高速低误码数据收发，合理地与其他用户共享带宽，保证与终端正常通
信； 2)实现数据信号与有线电视信号的分离，并滤除噪音； 3)实现点到多点(P2MP)同轴电缆网的宽带双向数据传送，完成多用户宽带双向 业务调度。 本实用新型即是本着有效解决上述问题而实现的一种基于新型有源基带传输方
式的用户机顶盒设备。
实用新型内容 本实用新型的目的在于提供一种适合同轴电缆同时传输有线电视信号和宽带数 据信号的用户端接入设备，充分利用现有的有线电视网络，方便经济地实现有线电视用户 的高速数据接入。 本实用新型的目的通过以下技术方案来实现 —种适用于同轴电缆的以太网用户端接入设备，该设备包括MAC控制芯片、第一 物理层芯片(E0C-PHY)、第二物理层芯片(FE-PHY)、双工滤波器、同轴数据收发端口、有线 电视端口、RJ-45接口和电源供给接口 ；其特征在于， 所述第一物理层芯片(E0C-PHY)用于处理通过同轴传送的数据信号，通过传输编 码技术，实现20 100Mb/s的用户接入速率； 所述第二物理层芯片(FE-PHY)用于收发经过处理的以太网数据，并根据MAC控制 芯片发出的指令，用于处理数据信号，并实现上下行信号的时分双工方式的发送与接收； 所述MAC控制芯片根据用户接入请求，实现上下路通信控制及对称或非对称动态 带宽分配，同时负责发出控制信号，控制第一物理层芯片和第二物理层芯片实现数据的TDD 接收与发送； 所述同轴数据收发端口和有线电视端口负责连接有线电视网络和双工滤波器，接 收来自有线电视网络的数据；同轴数据收发端口负责接收来自同轴网络的下行信号，由双 工滤波器滤除出相关信号后通过有线电视端口为用户电视机提供有线电视信号；对上行信 号，同轴数据收发端口负责将用户信号上传到同轴网络的前端设备，实现用户端的数据回 传；[0022] 所述RJ-45接口根据第二物理层芯片(FE-PHY)的数据处理为用户计算机提供宽 带数据信号输出。 上述设备中，所述电源供给接口通过12V/5V直流电源给设备供电。 上述设备中，所述双工滤波器用于滤除小于5MHz的噪声信号，同时实现有线电视
信号与数据信号的分离，分离后的数据信号频带为5 65MHz，有线电视信号频带为88
860MHz ;并将分离后的有线电视信号通过同轴数据发送端口连接至电视机。 上述设备中，MAC控制芯片向第一物理层芯片和第二物理层芯片发出控制信号，控
制这两块芯片完成上下行信号的发送和接收；并通过与前端设备的通信，实现与前端的时
序同步，以及向前端设备发送带宽请求等功能。 上述设备中，MAC控制芯片采用IEEE802.3ah媒体接入控制协议，上下行信号
传送工作在同一频带，上下行通信采用TDD-—时分双工方式；所述MAC控制芯片采用
IEEE802. 3ah的MPCP控制信息，实现上行信道的动态带宽STDMA带宽分配。 上述设备中，所述设备传输机制上支持加权公平排队(WFQ)，允许在可变的基础上
分配带宽，多个用户终端接入设备可以同时获得足够的带宽并在前端控制设备的调度和管
理下，实现安全可靠并且有QoS保障的宽带数据接入；并且用户终端与前端的上行通道上
仅传送数据，电视信号为单向接收模式。 利用本实用新型的用户端接入设备，配合前端的控制设备，可以充分利用现有有 线电视同轴网，实现低成本的高性能的宽带P2MP接入。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型实施的用户端接入设备结构原理示意图。 图2为本实用新型实施的物理层芯片与MAC层芯片之间的数据流程。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下
面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见如下具体实施例 如图1所示，本实用新型设备通过电源供给接口 4采用12V/5V直流电源给整个设 备供电。同轴数据接收端口 1负责连接有线电视网络和双工滤波器，接收来自有线电视网 络的数据，双工滤波器2将分路后的有线电视信号经同轴数据发送端口 7 (也称电视信号接 口 )输出连接至电视机，而因特网信号分别传送到第一物理层芯片(E0C-PHY)8中，通过第 一物理层芯片(EOC-PHY) 8的处理送至MAC控制芯片3中，第二物理层芯片(FE-PHY) 5根据 MAC控制芯片3的指示将因特网信号由RJ-45接口 6输出，连至个人计算机。上行信号在 MAC控制芯片3的调度下，由物理层完成以太网信号的编码和加密，转换成同轴信号后经同 轴数据接收端口l发送。 参见图2，图示为本实用新型设备中物理层芯片与MAC层芯片之间的数据流程。 (1)用户数据的接收与发送该用户端设备通过同轴接口 (同轴数据收发端口 ) 与有线电视网络相连，接收到的同轴数据首先经过一个双工滤波器2，将射频低端数据信号与有线电视数据分离，将有线电视信号直接由电视信号接口连至电视机，将数据信号传送 到第一物理层芯片(E0C-PHY) 8处，物理层芯片根据MAC控制芯片3的控制信号，完成同轴 数据的接受，并经由RJ-45接口 6连接至用户电脑；用户的上行发送数据，由RJ-45接口 6 至第二物理层芯片(FE-PHY)5，该物理层芯片完成以太网信号的编码和加密、信号电平转换 等，并实现信号根据MAC控制芯片3的控制信号，完成上行用户数据的发送。 (2)MAC层芯片控制信号的接收和发送MAC层芯片输出控制信号直接控制物理层 芯片进行数据的收发。MAC层可通过与终端控制芯片的通信，实现与前端的时序同步，以及 向前端发送带宽请求等功能。MAC控制芯片采用IEEE802. 3ah媒体接入控制协议，上下行信 号传送工作在同一频带，上下行通信采用TDD-—时分双工方式。采用IEEE802. 3ah的MPCP 控制信息，传输机制上支持加权公平排队(WFQ)，支持上行信道的动态带宽分配(STDMA)。 多个用户终端接入设备可以同时获得足够的带宽并在前端控制设备的调度和管理下，实现 安全可靠并且有QoS保障的宽带数据接入。 上面所述的数据接口一般采用RJ45接口，而针对特殊要求的数据接收设备，也可 采用其它结构的数据接口。另外，电源电压也具有可选择性，另一种常用的5V电源也在设 计考虑范围内。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种适用于同轴电缆的以太网用户端接入设备，该设备包括MAC控制芯片、第一物理层芯片(EOC-PHY)、第二物理层芯片(FE-PHY)、双工滤波器、同轴数据收发端口、有线电视端口、RJ-45接口和电源供给接口；其特征在于，所述第一物理层芯片(EOC-PHY)用于处理通过同轴传送的数据信号，通过传输编码技术，实现20～100Mb/s的用户接入速率；所述第二物理层芯片(FE-PHY)用于收发经过处理的以太网数据，并根据MAC控制芯片发出的指令，用于处理数据信号，并实现上下行信号的时分双工方式的发送与接收；所述MAC控制芯片根据用户接入请求，实现上下路通信控制及对称或非对称动态带宽分配，同时负责发出控制信号，控制第一物理层芯片和第二物理层芯片实现数据的TDD接收与发送；所述同轴数据收发端口和有线电视端口负责连接有线电视网络和双工滤波器，接收来自有线电视网络的数据；同轴数据收发端口负责接收来自同轴网络的下行信号，由双工滤波器滤除出相关信号后通过有线电视端口为用户电视机提供有线电视信号；对上行信号，同轴数据收发端口负责将用户信号上传到同轴网络的前端设备，实现用户端的数据回传；所述RJ-45接口根据第二物理层芯片(FE-PHY)的数据处理为用户计算机提供宽带数据信号输出。
2. 根据权利要求l的以太网用户端接入设备，其特征在于，所述电源供给接口通过12V 或5V直流电源给设备供电。
3. 根据权利要求1的以太网用户端接入设备，其特征在于，所述双工滤波器用于滤除 小于5MHz的噪声信号，同时实现有线电视信号与数据信号的分离，分离后的数据信号频带 为5 65腿z，有线电视信号频带为88 860腿z ;并将分离后的有线电视信号通过有线电 视端口连接至电视机。
4. 根据权利要求l的以太网用户端接入设备，其特征在于，所述MAC控制芯片向第一 物理层芯片和第二物理层芯片发出控制信号，控制这两块芯片完成上下行信号的发送和接 收；并通过与前端设备的通信，实现与前端的时序同步，以及向前端设备发送带宽请求等功 能。
5. 根据权利要求l的以太网用户端接入设备，其特征在于，所述MAC控制芯片采用 IEEE802. 3ah媒体接入控制协议，上下行信号传送工作在同一频带，上下行通信采用TDD时 分双工方式；所述MAC控制芯片采用IEEE802. 3ah的MPCP控制信息，实现上行信道的动态 带宽STDMA带宽分配。
6. 根据权利要求l的以太网用户端接入设备，其特征在于，所述设备传输机制上支持 加权公平排队，允许在可变的基础上分配带宽，多个用户终端接入设备可以同时获得足够 的带宽并在前端控制设备的调度和管理下，实现安全可靠并且有QoS保障的宽带数据接 入；并且用户终端与前端的上行通道上仅传送数据，电视信号为单向接收模式。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于同轴电缆的以太网用户端接入设备，该设备包括一对同轴数据收发、RJ-45和电源四个接口。设备由12V直流电源供电；设备内置双工滤波器，完成自有线电视数据和因特网数据的分离，分离后的信号分别由同轴端口和RJ-45接口连接至用户电视机和计算机，实现一根同轴电缆同时传输有线电视信号和以太网数据信号的宽带接入解决方案。该设备内部有EOC-PHY和FE-PHY两块高达20～100Mb/s接入速率的物理层芯片，采用新的传输编码技术，在5～65MHz的频带内实现20～100Mb/s的宽带接入速率。该设备采用IEEE802.3ah媒体接入控制协议，上下行信号传送工作在同一频带，上下行通信采用TDD-时分双工方式。
文档编号H04N7/10GK201533369SQ20092007160
公开日2010年7月21日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者何平, 应可捷, 徐坚, 徐应江, 李力, 沈伊, 游松, 潘志浩, 王春华, 郑荣, 高康艳, 黄鹏 申请人:上海傲蓝通信技术有限公司