专利名称：一种hfc边缘网关的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字有线电视传输和IPTV传输领域，是一种实现有线电视HFC网络双 向系统改造的装置，涉及在混合光纤同轴电缆网(Hybrid Fiber Coaxial)上分配IP数据 和电缆电视信号，安放在HFC (Hybrid Fiber Coaxial)网络和宽带IP城域网络边缘的HFC 边缘网关(CEG CabIe Edge Gaterway)。
背景技术：
现有的HFC网络为单向传输网络，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，需要通过双向网络实现，单向传输 网络改造成双向网络后，通过IPTV方式将更加容易实现各种互动多媒体的应用。HFC网络 有足够的光纤使双向网络的改造更加容易，甚至实现宽带IP城域网络的改造也十分容易。 但是对于入户网络的改造，由于许多地区要求全面采用暗线布线，许多电缆被封闭在专用 管道和家庭装修之内无法改造，使得入户网络改造时变得将十分困难。
克服以上困难的方法是直接在HFC网络上部署电缆调制解调器(Cable Modem)， 但由于每个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。采用本发明的HFC边缘网关(CEG)可以不改造用户部分线路并以高于 CMTS (Cable Modem Termination System)系统100倍的投资效益提供宽带IP业务。
本发明是在HFC网络上进行网络改造，使之成为宽带IP城域网。技术实现方法是 在HFC网络和宽带IP城域网的边缘，采用本发明提出的CEG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网络双向系统改造的装置，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，通过本发明的HFC边 缘网关(CEG)，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(ACA)，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，采用符合 IEEE. 802. 3u 标准的 OFDM 调制解调(Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用)，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，为现有的有线电视网络改造成为 双向互动网络提供途径，并基于已有的HFC网络，实现双向多媒体数据和互动电视业务。
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。在此网络中，只需将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，4与交换机或交换机网络组成城域宽带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HFC边缘网关(CEG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 电缆传送并能通过同轴分配网络的高频信号。
本发明的CEG网关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，每一路把OFDM调制解 调器调制后的信号与分配后的一路RF信号通过混合器组合成一路电缆传送的信号，通过F 座和同轴电缆传送给电缆电视用户。
本发明接收端自适应电缆适配器(ACA)的组成方式是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、上网的计算机、DVB/IP双模机顶盒、IPTV机顶盒、小型HUB等，并将上行的IP信号调制 成OFDM信号送回给CEG网关。
通过本发明的HFC边缘网关(CEG)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，为现有的有线电视网络改造成 为双向互动网络提供条件。
图1是根据本发明的宽带城域网改造原理图2是根据本发明的实现同轴电缆入户的系统原理图3是根据本发明的CEG网关实现原理图4是根据本发明的用户端原理图。
具体实施方式
实现在HFC城域网络上改造宽带IP城域网的具体方法如图1所示，HFC光纤网 的结构假设为是星型结构，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，有多余的光纤。 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 缆中多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 网络被改造成为如图2所示的HFC城域网和宽带IP城域网。
本发明实现同轴电缆入户的系统原理如图2所示，系统由网络网关设备，即本发 明所指的CEG网关和接收设备，即本发明所指的ACA，以及电缆分配网络等组成。简单而言， 将一台CEG网关放在HFC网络和宽带IP城域网的边缘，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 关的功能包括将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，并分配成多路；将分配后的有线电视信号和调制 成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160Mbps，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。
本发明的CEG网关实现原理如图3所示，分别由电缆电视和宽带IP两个输入端 口，使有线电视信号通过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。一路由OFDM调制后的信号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，混合成电缆传送信号，通过F座输 出。实现的关键是，CEG中的OFDM调制解调器模块，采用符合IEEE. 802. 标准的电力线 Modem(PLC)芯片经过改造后实现，PLC芯片实现OFDM多信道的调制解调、信号的发射与接 收、信道自动配置等功能，并与客户端同样功能的芯片自动连接。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。
前端而来的有线电视信号通过HFC网络传送到CEG的输入端，通过分配器分成多 路，分别通过高通滤波器并与已经被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CEG由ACA功能模块、多路分配器、高通滤波器(HPF)和低通滤波器(LPF)组 成。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CEG可输出多路 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CEG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， 如标准的有4、8、16、32、48路等，多个类似的CEG可以组合称成为更多输出路数的CEG。
实现用户端的原理图如图4所示，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。在此用户端采用与CEG网关相同 的芯片作为自适应OFDM调制解调器模块，即电缆适配器，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接口输出到接收设备，即ACA。它采用符合 IEEE. 802. :3u标准的电力线Modem芯片，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CEG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。
举例说明从用户端到有线电视前端方向IP信号的传递方式。当用户点播的节目 的时候，即电视节目信号通过IPTV终端输入命令，命令以用户端发出的IP信号的形式被送入用户终端中的自适应电缆适配器(ACA)，ACA对IP信号进行调制，调制后的信号通过本发 明的方法将宽带IP网传送到有线电视的宽带IP电缆边缘网关，再通过低通滤波器滤除IP 信号以及PLC模块解调后输送给有线电视前端，从而完成由用户端到有线电视前端方向IP 信号的传递方式。
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系统的 特定实施例，但是在不脱离本发明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。
权利要求
1.一种实现有线电视HFC网络双向系统改造的装置，其特征在于，在HFC网络和宽带 IP城域网的边缘，采用HFC边缘网关(CEG =Cable Edge (Waterway)，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。
2.根据权利要求1所述的HFC边缘网关(CEG:Cable Edge (Waterway)，仅包括自适应 电缆适配器(ACA)的功能模块，多路分配器，多个高通滤波器和多个低通滤波器，其特征在 于(1)从有线电视前端到用户端，包括-自适应电缆适配器ACA的功能模块，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HFC边缘网关输出多路混合成电缆输出的组合信号；(2)从用户端到有线电视前端，包括-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。
3.根据权利要求2所述的用户端，包括二分配器和自适应电缆适配器(ACA)，其特征在于(1)从有线电视前端到用户，包括-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(ACA)，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；(2)从用户到有线电视前端，包括-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 通过宽带IP网传送到有线电视的HFC边缘网关。
4.根据权利要求2所述的自适应电缆适配器(ACA)，其特征在于，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CEG中的自动连接以及完成数据通讯。
5.根据权利要求3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。
6.一种将有线电视HFC网络改造成双向互动网络的方法，将有线电视分配点连接的光 缆中多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，其特征在于采用下列步骤-位于HFC网络和宽带IP城域网的边缘的HFC边缘网关，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. !Bu标准的OFDM调制解调器进行处理、分配信 道并分配成多路，再将分配后的有线电视信号与调制成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；-HFC边缘网关对来自用户端的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；-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，一路直接送入电视设备， 另一路通过自适应电缆适配器将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；-自适应电缆适配器将用户通过IP接收设备输入的IP信号调制成OFDM信号，调制后 的信号通过宽带IP网传送到HFC边缘网关。
全文摘要
本发明是一种实现有线电视HFC网络双向系统改造的装置，其特征是在HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网络和宽带IP城域网络边缘的HFC边缘网关(CEGCable Edge Gaterway)。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，通过本发明的边缘网关(CEG)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(ACA)，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。
文档编号H04L12/66GK102035763SQ201110005038
公开日2011年4月27日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者刘亚平, 秦绮玲 申请人:苏州汉辰数字多媒体有限公司