专利名称：一种HiNOC设备及其实现方法
技术领域：
本发明属于三网融合通信技术领域，涉及一种HiNOC设备及其实现方法。
背景技术：
“三网融合”又称“三网合一”，意指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。其表现为技术上趋向一致，网络上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务上互相渗透和交叉，应用上趋向使用统 一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。为满足三网融合业务(视频、语音、数据)的承载要求，有线电视网络在双向网络改造与NGB(Next Generation Broadcasting Network,下一代广播电视网)建设过程中米用EPON(以太无源光网络)+EOC (Ethernet over Coax,以太数据通过同轴电缆传输)的广电双向化改造组网模式。其中，EoC是在有线电视同轴网络中不影响CATV业务的情况下传输以太网数据的一种宽带接入技术。当前已有一些国外的组织或联盟提出了一些基于同轴电缆的宽带接入方案，包括HomePlugAV、HomePNA、MoCA等。其存在的主要问题如下:HomePlugAV和HomePNA都是将原来分别用于电力线的HomePlug技术和基于电话线的HomePNA技术直接用在同轴电缆上，其主要问题是没有充分考虑同轴电缆良好的传输特性，而沿用原有的强干扰、传输特性差的电力线环境下的系统参数，导致系统传输效率不能得到有效地提高。另外其通信频段主要集中于低频端，可使用的频段资源较少。MoCAl.0技术使用800MHz 1500MHz频段。每个信道带宽为50MHz，采用OFDM调制和TDMA/TDD技术。MoCA的主要问题是:其设计带宽为50MHz，不能适应我国电视系统电视频道带宽为8MHz的要求。另外，MoCA要求50MHz的相邻频带不可以使用，这样导致系统的效率很低。并且，它是针对家庭网络而设计的，不完全适于宽带接入的应用需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种HiNOC设备及其实现方法，用以满足有线电视双向改造与NGB建设的电缆接入技术需求。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种HiNOC设备及其实现方法。一种HiNOC设备，包括以太网接口模块、CPU、HiN0C PHY模块、同轴射频模块；所述以太网接口模块用以实现以太网数据的接入；所述CPU与以太网接口模块相连，用以对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，并实现HiNOC的媒质接入控制和业务适配；所述HiNOCPHY模块与CPU相连，用以根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调；所述同轴射频模块与HiNOC PHY模块相连，用以在特定频率范围内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOC PHY模块。
作为本发明的一种优选方案，所述HiNOC PHY模块通过标准的PCI总线与CPU相连。作为本发明的另一种优选方案，所述HiNOC PHY模块包括数字接口和模拟接口。作为本发明的再一种优选方案，所述HiNOC PHY模块为模拟前端。作为本发明的再一种优选方案，所述HiNOC PHY模块采用OFDM调制方式。一种HiNOC设备的实现方法，包括以下步骤:步骤一，以太网接口模块接入以太网数据；步骤二，CPU对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，同时对HiNOC的媒质进行接入控制和业务适配；步骤三，HiNOC PHY模块根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调；步骤四，同轴射频模块在特定频率范围内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOC PHY模块。作为本发明的一种优选方案，所述以太网接口模块对外提供至少一个以太网接口，所述以太网接口为千兆以太网接口或百兆以太网接口。作为本发明的另一种优选方案，步骤二中，对HiNOC的媒质进行接入控制和业务适配的具体内容包括提供数据帧转发、节点接纳、带宽请求与分配、多址接入控制、和链路维护。作为本发明的再一种优选方案，所述HiNOC PHY模块采用OFDM调制方式，单信道带宽为16MHz，每个单信道包含256个子载波，子载波间隔为62.5KHz。作为本发明的再一种优选方案，步骤四中，所述特定频率范围为8 24MHz。如上所述，本发明所述的HiNOC设备及其实现方法，具有以下有益效果:本发明具有高性能、低成本、推广能力高的特点，在HiNOC物理层进行的基带调制解调，单信道带宽16MHz，在MAC层网络拓扑支持点到多点的组网方式，动态范围在45dB以上，用户接入速率可达40Mbps以上，符合我国有线电视双向改造与NGB建设的电缆接入技术需求。
图1为本发明所述的有线电视网络的HiNOC系统的结构框图。图2为本发明所述的有线电视网络的HiNOC系统的实现元件示意图。图3为本发明所述的有线电视网络的HiNOC系统的应用示意图。元件标号说明1、以太网接口模块； 2、CPU;3、HiNOC PHY模块； 4、同轴射频模块；
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需 要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。HINOC (High-performance Network Over Coax,高性能同轴网络)是我国自主研发的高性能同轴电缆双向宽带接入技术。本发明提出一种HiNOC设备及其实现方法，该系统设备具有高性能、低成本、推广能力高的特点，它根据HINOC系统的设计需求，采用HiNOC物理层基带调制解调芯片BW7800，单信道带宽16MHz，MAC层网络拓扑支持点到多点的组网方式(支持节点数不低于16)，动态范围在45dB以上，用户接入速率可达40Mbps以上，符合我国有线电视双向改造与NGB建设的电缆接入技术需求。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。实施例一本实施例提供一种HiNOC设备，如图1所示，包括以太网接口模块1、CPU 2,HiNOCPHY模块3、同轴射频模块4 ;所述以太网接口模块用以实现以太网数据的接入；所述CPU与以太网接口模块相连，用以对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，并实现HiNOC的媒质接入控制和业务适配；所述HiNOC PHY模块与CPU相连，用以根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调；所述同轴射频模块与HiNOC PHY模块相连，用以在特定频率范围内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOC PHY 模块。以太网接口模块I以太网接口模块对外提供一个或多个千兆或百兆以太网接口，实现外部以太网数据的接入。所述以太网接口模块包括数字接口和模拟接口。CPU 2CPU从功能上可以划分为2个软件模块，为系统管理模块和HiNOC MAC模块。系统管理模块是HINOC系统的软件管理核心模块，对以太网接口模块与HiNOCMAC模块等的运行模式与状态进行管理，并对外提供管理接口。HiNOC MAC模块实现高性能同轴网络(HINOC)的媒质接入控制和业务适配功能，主要提供数据帧转发、节点接纳、带宽请求与分配、多址接入控制、链路维护等功能。HiNOCPHY 模块 3HiNOC PHY模块实现HiNOC物理层基带调制解调的功能。HiNOC PHY模块可采用OFDM调制，单信道内包含256个子载波，子载波间隔为62.5KHz。其中，用于传输信息的有效子载波的数目为210个，有效带宽为13.125MHz。同轴射频模块4同轴射频模块用于在特定频率范围(8 24MHz)内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号并把它转发给HiNOC PHY模块进行处理。本实施例提供一种HiNOC设备的典型组网应用，如图3所示，该系统的应用在NGB建设中PON+EoC的接入网技术方案中。HiNOC的组网系统是由HiNOC缆桥交换机(HS)、HiNOC调制解调器(麗)，以及对它们进行互联的同轴电缆配线网组成的。PON系统是由局端设备光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)、以及光分配网(ODN)组成。为方便设备的部署，通常把ONU与多个HiNOC缆桥头端通 过二层交换集成在一起，形成HS。在此应用中，HS设备实现CATV的模拟电视信号、PON信号与EoC系统的信号之间的转换，实现数据业务、CATV业务的混频、共缆传输。在HM终端上，实现CATV信号、数据信号的分离、使用。本发明针对目前EOC接入技术中HomePlugAV和HomePNA没有充分考虑同轴电缆良好的传输特性导致系统传输效率不能得到有效地提高的问题，以及MoCA设计带宽为50MHz从而不适合用于有线电视网络改造的问题，提出了一种HiNOC设备及其实现方法。本发明所述的HiNOC设备具有以下特点:I)充分结合了我国国情和现状，可基于现有分布广泛的有线电视分配网络进行系统组网；2)采用正交频分复用(OFDM)以及自适应调制技术，有效解决了同轴电缆带外信道存在的多径效应与一致性差等问题；3)单信道带宽16MHz，MAC层网络拓扑支持点到多点的组网方式(支持节点数不低于16)，动态范围在45dB以上，用户接入速率可达40Mbps以上，支持标清/高清视频组播、点播等三网融合业务，符合我国有线电视双向改造与NGB建设的电缆接入技术需求。实施例二 本实施例根据HiNOC设备的功能原理，对HiNOC系统的硬件设备进行设计，其架构如图2所示，主要包括RJ45接口、CPU、BW7800芯片、模拟前端(AFE)、以及外围电路。所述RJ45接口实现的是以太网接口模块的功能。所述BW7800芯片实现的是HiNOC PHY模块的功能。该BW7800芯片的基带调制解调部分工作在64MHz系统时钟。HiNOC PHY模块与CPU之间采用标准的PCI总线接口相连，并根据主芯片CPU发出的PCI命令完成指定动作并返回相应响应信息。该芯片的基带数据输入输出接口支持数字接口和模拟接口两种，在使用该芯片与射频、模拟前端电路相连接时，选用片内集成的AD/DA，或者片外的AD/DA芯片。CPU是所述HiNOC系统的软件管理核心，主要实现系统管理与HiNOC MAC层的功能，并对BW7800与AFE (模拟前端)的运行模式与状态进行控制与管理。BW7800芯片与AFE结合起来实现HiNOC PHY模块与同轴射频模块的功能。模拟前端(AFE)实现的是同轴射频模块的功能。模拟前端(AFE)采用16MIF_AFE芯片，集成14位的ADC，12位的DAC，LD及AGC功能。它采用中心频率16MHz，带宽16MHz (从8 24MHz)，以及OFDM调制方式。HINOC系统在一个同轴分配网里，其头端支持1: 16终端的连接，在业务服务方面同时可支持至少4路包括双向高速上网、高清视频组播、点播在内的业务。本实施例所述的HiNOC设备支持功能如表1所示。表1:HiN0C系统支持功能
权利要求
1.一种HiNOC设备，其特征在于，所述HiNOC设备包括: 以太网接口模块，用以实现以太网数据的接入； CPU，与以太网接口模块相连，用以对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，并实现HiNOC的媒质接入控制和业务适配； HiNOC PHY模块，与CPU相连，用以根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调； 同轴射频模块，与HiNOC PHY模块相连，用以在特定频率范围内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOC PHY模块。
2.根据权利要求1所述的HiNOC设备，其特征在于:所述HiNOCPHY模块通过标准的PCI总线与CPU相连。
3.根据权利要求1所述的HiNOC设备，其特征在于:所述HiNOCPHY模块包括数字接口和模拟接口。
4.根据权利要求1所述的HiNOC设 备，其特征在于:所述HiNOCPHY模块为模拟前端。
5.根据权利要求1所述的HiNOC设备，其特征在于:所述HiNOCPHY模块采用OFDM调制方式。
6.权利要求1所述的HiNOC设备的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，以太网接口模块接入以太网数据； 步骤二，CPU对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，同时对HiNOC的媒质进行接入控制和业务适配； 步骤三，HiNOC PHY模块根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调； 步骤四，同轴射频模块在特定频率范围内发射来自HiNOC PHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOC PHY模块。
7.根据权利要求6所述的HiNOC设备的实现方法，其特征在于:所述以太网接口模块对外提供至少一个以太网接口，所述以太网接口为千兆以太网接口或百兆以太网接口。
8.根据权利要求6所述的HiNOC设备的实现方法，其特征在于:步骤二中，对HiNOC的媒质进行接入控制和业务适配的具体内容包括提供数据帧转发、节点接纳、带宽请求与分配、多址接入控制、和链路维护。
9.根据权利要求6所述的HiNOC设备的实现方法，其特征在于:所述HiNOCPHY模块采用OFDM调制方式，单信道带宽为16MHz，每个单信道包含256个子载波，子载波间隔为62.5KHz。
10.根据权利要求6所述的HiNOC设备的实现方法，其特征在于:步骤四中，所述特定频率范围为8 24MHz。
全文摘要
本发明提供一种HiNOC设备及其实现方法，该HiNOC设备包括以太网接口模块，用以实现以太网数据的接入；与以太网接口模块相连的CPU，用以对以太网接口模块的运行模式和状态进行管理，并实现HiNOC的媒质接入控制和业务适配；与CPU相连的HiNOCPHY模块，用以根据CPU的指示对HiNOC的物理层基带进行调制解调；与HiNOCPHY模块相连的同轴射频模块，用以在特定频率范围内发射来自HiNOCPHY模块的射频信号，并接收来自外部设备的射频信号转发给HiNOCPHY模块。本发明具有高性能、低成本、推广能力高的特点，符合我国有线电视双向改造与NGB建设的电缆接入技术需求。
文档编号H04L27/26GK103220194SQ20121001787
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者卢刘明, 林清全 申请人:上海未来宽带技术股份有限公司