专利名称：有线电视hfc宽带网络射频(rf)信号路由交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有线电视HFC网络管理技术领域，具体地说是一种有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器。
背景技术：
有线电视HFC网络迅猛发展，但网络管理却严重滞后，特别是有线电视HFC网络的服务质量、信息安全和故障隔离与恢复问题，长期困扰有线电视HFC网络的运营管理者。
目前，有线电视HFC网络多采用环型+星型+树型-分支的网络拓扑结构。其中，环型和星型结构多用于光纤网，构成HFC网络的主干部分。而树型-分支结构则是传统有线电视HFC网中同轴电缆网络所采用的主要网络结构，构成HFC网络的配线部分。
HFC网络的主干部分，即光纤环状网可具备路由选择的能力，使得前端与前端间、分前端与前端间以及分前端与分前端间可建立通信连接。光节点将来自分前端的光信号转换为射频(RF)电信号供同轴电缆传输及分配系统；还可将来自同轴电缆传输及分配系统的RF电信号转换为光信号经光纤传输至HFC网络的主干部分。同轴电缆传输及分配系统将来自前端及/或分前端的信息传送到网络用户终端，同轴电缆传输及分配系统中可配置放大器以弥补同轴电缆对RF电信号的衰减。
由于有线电视HFC网络是在CATV的电缆系统上发展起来的网络，其同轴电缆传输和分配部分仍然沿用原有CATV单向广播系统所采用的树形分支网络结构，而且，对于网络所传输的信息而言，目前的网络仍为单方向传输。即使在那些已完成双向改造(即将传输及分配链路中的单向放大器置换为双向放大器)的同轴电缆传输及分配系统中，如果没有建立RF信号的路由选择机制，网络所传输的具体信息在目前的同轴电缆传输和分配网上亦为物理方位上的单方向传输。而且，网络也无法避免因某一链路故障和/或节点故障而导致一组或数组用户长时间无法接入网络的现象出现。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够在有线电视HFC网络上由前端网络管理设备对RF信号传输路由进行选择，实现有线电视HFC网络准实时故障隔离和故障恢复功能，有效防止因人为破坏或设备故障引发的某一链路故障和/或节点故障所导致的一组或数组用户长时间无法接入网络的现象发生的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器。
本实用新型所说的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，包括RF信号路由交换器和内置管理软件。各RF信号路由交换器之间通过同轴电缆连接，如图2所示。
智能化的RF信号路由交换器包括FSK数据调制/解调器A1、CPU及外围接口电路A2、RF信号传输处理电路(直通/放大/分支/分配)A3、可控开关电路A4、端接口电路1(A5)、由主输出端、端接口电路2(A6)，见
图1。其中A1、A2都是通用电路。可控开关电路A4可以是由PIN二极管及相关偏置电路或由高频继电器或二者结合组成的开关阵列，其控制信号来自A2。端接口电路1具有两个端口，可分别定义为主物理输入端(下简称主输入端)和备用物理输入端(下简称备输入端)。端接口电路2具有两个以上端口，可分别定义为主物理输出端(下简称主输出端)、备用物理输出端(下简称备输出端)和支物理输出端(下简称支输出端)1、2、3...。可控开关电路A4有N(≥6)个端口，其中一个与主输入端相连，一个与备输入端相连，一个与主输出端相连，一个与备输出端相连，剩余端口中的两个可相互短接，其余可闲置，此时RF信号交换器无RF信号放大、分配或分支等传输处理功能；当需要RF信号交换器具备RF信号放大、分配、分支等传输处理功能时，剩余端口中之一与RF信号传输处理部件或设备如放大电路(器)、分配电路(器)及分支电路(器)的输入端相连，RF信号传输处理部件或设备的各输出端与其余端口相连。可控开关电路A4的控制信号由嵌入A2中的管理软件根据前端网络管理设备指令或预先设定的控制逻辑经外围接口电路的驱动部分产生。这样，由RF信号路由交换器的任一端口进入RF信号路由交换器的RF信号可从其它一个或几个端口输出，据此建立了RF信号路由交换选择机制。
1.如图3所示图中两侧的方框为可控开关部件。该可控开关部件可视为矩阵交换器件，具有N+2条纵向电路和3条横向电路。其中N+2(≥6)为可控开关部件端口数。RF传输设备(直通/放大/分支/分配)的输入元件与可控开关部件1条横向电路相串连。通过控制可控开关部件纵向电路与横向电路交叉点的接通与断开，即可实现RF信号的空分交换，从而建立RF信号路由选择机制。
一般情况下，由RF信号路由交换器主输入端(图3中来“自链路A”)的RF信号需经与RF信号路由交换器所有输出端相连的链路(图3中链路1至链路N)转发出去。此时，如图4所示控制可控开关部件的横向和纵向电路交叉点的通与断，即纵向电路主输入与横向电路2交叉点接通，纵向电路主输出、支输出1至支输出N-1与横向电路2的交叉点接通，来自于备输入端(图三中“自链路A”)的RF信号通过横向电路2，经RF传输(放大/分支/分配)设备处理后送至各输出端口，即可实现如图5所示的RF信号的路由选择。
2.控制可控开关部件的横向和纵向电路交叉点的如图6所示的通与断，即纵向电路备输入与横向电路2交叉点接通，纵向电路主输出、支输出1至支输出N-1与横向电路2的交叉点接通，来自于备输入端(图6中“自链路B”)的RF信号通过横向电路2，经RF传输(放大/分支/分配)设备处理后送至各输出端口，即可实现如图7所示的采用备输入端口的RF信号拓扑流程。
3.路由备份机制通过对路由的选择，在输出端形成了路由备份机制。
控制可控开关部件的横向和纵向电路交叉点的如图8所示的通与断，即纵向电路主输入与横向电路2交叉点接通，纵向电路主输出、支输出2至支输出N-1与横向电路2的交叉点接通，支输出1定义为备输出端。来自于主输入端(图8中“自链路A”)的RF信号通过横向电路2，经RF传输(放大/分支/分配)设备处理后送至除备输入外各输出端口，即可实现如图9所示的采用备输入端口的RF信号拓扑流程。同理可选择其它输出端口作为备分输出端口，由此在输出端形成了路由备份机制。
4.通过对路由的选择，可将输入端与输出端进行反置，实现物理方位上的反向传输。
控制可控开关部件的横向和纵向电路交叉点如图10所示的通与断，即纵向电路主输入与横向电路3交叉点接通，纵向电路备输入与横向电路1、横向电路2交叉点接通，纵向电路主输出与横向电路1的交叉点接通，纵向电路支输出1至支输出N-1与横向电路2的交叉点接通，纵向电路支输出1与横向电路3的交叉点接通。来自于主输出端(图10中“自链路1”)的RF信号通过横向电路1送至纵向电路备输入，再经纵向电路备输入与横向电路2的交叉点送至横向电路2，经RF传输(放大/分支/分配)设备处理后送至各支输出端口，并经纵向电路支输出1与横向电路3的交叉点送至横向电路3，再经纵向电路主输入与横向电路3的交叉点送至主输入端，即可实现主输入端与主输出端反置，即主输入端成为RF信号的输出端口，而主输出端成为RF信号的输入端口，从而实现如图11所示的RF信号拓扑流程。
5.通过对路由的选择，可将主输入端转换为RF信号输出端。
控制可控开关部件的横向和纵向电路交叉点如图12所示的通与断，即纵向电路主输入与横向电路3交叉点接通，纵向电路备输入与横向电路2交叉点接通，纵向电路主输出、支输出1至支输出N-1与横向电路2的交叉点接通，纵向电路支输出1与横向电路3的交叉点接通。来自于备输入端(图12中“自链路B”)的RF信号通过纵向电路备输入与横向电路2的交叉点送至横向电路2，经RF传输(放大/分支/分配)设备处理后送至各支输出端口，并经纵向电路支输出1与横向电路3的交叉点送至横向电路3，再经纵向电路主输入与横向电路3的交叉点送至主输入端，即可将主输入端转换为RF信号输出端，将来自备输入端口的RF信号(图12中“自链路B”)转发至与主输入端相连的链路(图12中之链路A)。从而实现如图13所示的RF信号拓扑流程。
在上述RF信号路由交换器所能实现的RF信号路由交换的基础上，还可在RF信号路由交换器内通过增加链路及/或设备状态检测电路，构建具备RF信号路由交换功能和链路及/或设备状态检测功能的网络管理代理器。
利用网络原有的RF信号传输资源和和使用具备RF信号路由交换功能、链路及/或设备状态检测功能及RF信号传输放大功能的网络管理代理器增加的资源，可在原有的HFC网络上形成一个独立的双向链路，实现管理原有网络的网络。
RF信号路由交换器是通过软件实现RF信号交换和路由选择功能的。RF信号路由交换器内可保存缺省路由选择方案，也可由前端网络管理设备控制RF信号传输路由。
前端网络管理设备通过FSK调制解调器与网络传输链路中的RF信号路由交换器保持联系，当有诸如链路故障及/或节点故障、网络维护、网络改造等事件出现时，前端网络管理设备通知相关RF信号路由交换器事件出现的位置并指示更改路由计划，由相关RF信号路由交换器完成RF信号路由交换，及时、有效地进行故障隔离和故障恢复，使故障或维护活动对网络服务产生的负面影响降低到最小。
本实用新型所述有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器的优点是采用计算机前端集中管理与网络传输单元独立执行相结合的方法，实现了对HFC宽带网络射频(RF)信号传输路由的全面管理，解决了有线电视网络故障隔离与服务质量相矛盾、故障恢复不及时的难题，并为有线电视网络信号传输链路的安全管理和提高网络服务质量提供了有力的技术支持，极大地提高了有线电视HFC网络的管理技术水平和网络资源利用率。
如图14所示，具备RF信号路由交换功能和链路及/或设备状态检测功能的网络管理代理器由连接部分(分波器1，分支或分配电路等)，信号调制/解调部分及数据采集部分，管理信息及信号处理部分，RF管理信号及广播信号路由选择处理部分及由开关K1，K2，Kn和管理信息交换矩阵共同组成的可控开关部件所组成。网络管理代理器与RF传输放大设备(图14中RF信号放大电路)两端相并联。这样，可在保持网络RF信号传输功能基础上，建立RF信号的路由交换功能，极大地加强了网络的可管理性能。
在需要将由主输入端进入的RF信号经放大处理后通过主输出送出时，管理信息及信号处理单元根据规则产生可控开关部件控制逻辑并驱动可控开关部件做如下动作开关K1左下触点与右中触点接通，开关K3、K4、...Kn-1的左下触点与右中触点接通，开关Kn左下触点与右中触点接通，使来自RF信号放大电路的RF信号完成阻抗匹配后接地；由主输入端进入的RF信号开关K1和分波器通道进入RF信号放大电路，放大后经开关K3送至主输出端。各支输出端经开关K4～Kn-1完成阻抗匹配后接地，无信号输出。同理可通过路由选择使由主输入端进入的RF信号经放大处理后经其它支输出端口或所有端口输出，由此实现输出端路由备分功能。
在需要将由备输入端进入的RF信号经放大处理后通过主输出及备输出送出时，管理信息及信号处理单元根据规则产生可控开关部件控制逻辑并驱动可控开关部件做如下动作开关K1左上触点与右中触点接通，开关K4左上触点与右中触点接通、开关K3、K5、...Kn-1的左下触点与右中触点接通，开关Kn左下触点与右中触点接通，使来自RF信号放大电路的RF信号完成阻抗匹配后接地；由输入端进入的RF信号开关K1和分波器通道进入RF信号放大电路，放大后经开关K3送至主输出端，经开关K4送至备输出端。其余各支输出端经开关K5～Kn-1完成阻抗匹配后接地，无信号输出。由此实现了输入端路由备分功能。
在需要将由备输入端进入的RF信号经放大处理后通过主输入及主、备输出及其它支输出送出时，管理信息及信号处理单元根据规则产生可控开关部件控制逻辑并驱动可控开关部件做如下动作开关K1左上触点与右中触点接通，开关K3、K4、K5、...Kn-1、Kn的左上触点与右中触点接通；由备输入端进入的RF信号开关K1和分波器通道进入RF信号放大电路，放大后经开关K3、K4、K5、...Kn-1送至主、备和其它支输出端，并经Kn送至主输入端，实现了主输入端可输出经放大处理后的RF射频信号的功能。
在需要将由主输出端进入的RF信号经放大处理后通过主输入、备输出及其它支输出送出时，管理信息及信号处理单元根据规则产生可控开关部件控制逻辑并驱动可控开关部件做如下动作开关K1左上触点与右中触点接通，开关K3左上触点与右中触点接通，K4、K5、...Kn-1、Kn的左上触点与右中触点接通；由主输出端进入的RF信号经开关K3、K1和分波器通道进入RF信号放大电路，放大后经开关K4、K5、...Kn-1送至备输出和其它支输出端，并经Kn送至主输入端输出，实现输入端与输出端的反置。
图14中的采集与保持电路可将传输链路及/或设备工作信息提取并送到信号处理单元供处理、分析、检测传输系统工作状态。分析结果可经FSK调制电路、开关K2和分波器上传到前端网络管理设备。
实施例二将有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，用同轴电缆将传输干线或支线相邻主干部分距离网络终端用户网络最近的前述具有RF信号路由交换功能的RF传输设备(如图15中之A3、B3、C3)经各自的备输入端口及支输出端口相级联如(图15中之链路LAB和链路LBC)，且通过路由的选择，在HFC宽带有线网络中，可形成具备“自愈合”功能的环形网。
当有线电视HFC网络同轴电缆传输及分配系统发生某一链路故障及/或节点故障，如图16中链路LA2断开，此时，如图16所示，通过路由选择起用具有RF信号路由交换功能的RF放大器B3的备输出端，将来自链路LB3的RF信号经放大处理后送至链路LAB，利用特征4将RF传输设备放大器A3的主输入端转换为RF信号输出端将来自链路LAB的RF信号送至链路LA3及链路LA4，利用特征3将RF传输设备放大器A2的主输入端与主输出端反置，将来自链路LA3的RF信号经放大处理后转发至链路LA21后传输至网络终端用户网，使网络实现图17所示意的RF信号传输功能，即实现“自愈合”功能。由此可见，利用前述特征1、特征2、特征3、特征4和特征5，且与光纤网部分的路由选择功能相结合，即可实现具备“自愈合”功能的有线电视HFC网络全网环形网。
权利要求1.一种有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于包括RF信号路由交换器和内置管理软件，各RF信号路由交换器之间通过同轴电缆连接。
2.根据权利要求1所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于RF信号路由交换器包括FSK数据调制/解调器A1、CPU及外围接口电路A2、RF信号传输处理电路(直通/放大/分支/分配)A3、可控开关电路A4、由主输入端和备输入端组成的输入端接口电路A5、由主输出端、备输出端和支输出端组成的输出接口电路A6。
3.根据权利要求1和2所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于可控开关电路A4可以由PIN二极管及相关偏置电路或由高频继电器或二者结合组成的开关阵列，可控开关电路A4有N(≥6)个端口，其中一个与主输入端相连，剩余端口中的两个可相互短接，其余可闲置，此时RF信号交换器无RF信号放大、分配或分支等传输处理功能；当需要RF信号交换器具备RF信号放大、分配、分支等传输处理功能时，剩余端口中之一与RF信号传输处理部件或设备如放大电路(器)、分配电路(器)及分支电路(器)的输入端相连，RF信号传输处理部件或设备的各输出端与其余端口相连；可控开关电路A4的控制信号由嵌入A2中的管理软件根据前端网络管理设备指令或预先设定的控制逻辑经外围接口电路的驱动部分产生，这样，由RF信号路由交换器的任一输入/输出端进入RF信号路由交换器的RF信号可从其它一个或几个端口输出。
4.根据权利要求1和2所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于前述RF信号路由交换器可跨接(并联)于RF信号传输处理部件或设备如放大电路(器)、分配电路(器)及分支电路(器)两端，构成具有RF信号路由交换功能的RF信号传输处理设备，并将有线电视RF传输设备(放大/分支/分配)的电气连接与物理连接进行分离，通过控制输入/输出端口的物理连接，实现对网络节点设备(放大/分支/分配)冗余端口RF信号的管理。
5.根据权利要求4所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于前述具有RF信号路由交换功能的RF信号传输处理设备，在其输入端和输出端形成了路由备份，即所需传输处理(放大/分配/分支)的RF信号可从主输入端或备输入端送入传输处理(放大/分配/分支)电路，经传输处理后，可从主输出端、备输出端和其它输出端输出；通过对路由的选择，可将前述具有RF信号路由交换功能的RF信号传输处理设备的主输入端转换为RF信号输出端。
6.根据权利要求4和5所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于通过对路由的选择，可将前述具有RF信号路由交换功能的RF信号传输处理设备的输入端与输出端进行反置，实现物理方位上的反向传输，即所需传输外理(放大/分配/分支)的RF信号可从RF信号传输处理设备任一输出端送入传输处理设备进行传输处里后由传输处理设备的某一输入端输出。
7.根据权利要求4和5所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于通过路由的选择，可将前述具有RF信号路由交换功能的RF信号传输处理设备的主输入端转换为RF信号输出端。
8.根据权利要求1、6和7所述的有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，其特征在于可用同轴电缆将传输干线或支线相邻主干部分距离网络终端用户网络最近的前述具有RF信号路由交换功能的RF传输设备(放大/分支/分配)经各自的备输入端口及支输出端口相级联，且通过路由的选择，在HFC宽带有线网络中，可形成具备“自愈合”功能的环形网。
专利摘要一种有线电视HFC宽带网络射频(RF)信号路由交换器，包括RF信号路由交换器和内置管理软件，各RF信号路由交换器之间通过同轴电缆连接。其优点是采用计算机前端集中管理与网络传输单元独立执行相结合的方法，实现了对HFC宽带网络射频(RF)信号传输路由的全面管理，解决了有线电视网络故障隔离与服务质量相矛盾、故障恢复不及时的难题，并为有线电视网络信号传输链路的安全管理和提高网络服务质量提供了有力的技术支持，极大地提高了有线电视HFC网络的管理技术水平和网络资源利用率。
文档编号H04N7/10GK2543305SQ0222961
公开日2003年4月2日 申请日期2002年5月31日 优先权日2002年5月31日
发明者张学斌, 赵丰, 余洪 申请人:武汉诚源科技有限责任公司