光纤电缆混合无源网络信道自适应接收系统的制作方法

本实用新型涉及网络通信技术领域，具体涉及一种光纤电缆混合无源网络信道自适应接收系统。

背景技术：

随着IP宽带三网融合应用的发展，尤其是互联网视频/电视、视频社交等应用对接入网的带宽需求增加，家庭宽带接入带宽从2M带宽增长到20-50M，2010年开始中国的电信运营商实施了光纤到户(Fiber To The Home，FTTH)的宽带接入发展战略，采取大规模投资建设进行城市用户的宽带接入网升级改造。FTTH是采用了以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，EPON/10EPON)或千兆无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network，GPON)技术和设备实现光纤到户的宽带接入网，EPON系统采用上下行对称传输，标称速率为1.25G，采用无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术部署灵活、成本逐步降低，成为当前电信运营商的固定宽带接入的主要方式。

对于广电有线电视运营商的有线电视网采用混合光纤同轴网(Hybrid Fiber Cable，HFC)同网轴电缆入户，目前存在着实现对称宽带接入的难点，宽带采用有线电缆数据服务接口规范(Data Over Cable Service Interface Specifications，DOCSIS)技术或同轴以太网(Ethernet Over Cable，EOC)技术都不能解决上下行对称数据传输或带宽动态分配，限制了数据宽带业务应用。若采用FTTH光纤到户的建设投资既不经济也没有发挥同轴电缆入户的宽频传输介质资源，广电有线电视网发展宽带接入面临了困惑，双向HFC对称宽带通信技术亟待解决。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种光纤电缆混合无源网络信道自适应接收系统，以达到为双向HFC网提供对称宽带数据通信，可以为有线电视网络的双向改造达到FTTH的性能要求的目的。

一种光纤电缆混合无源网络信道自适应接收系统，包含有光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)，所述OLT连接有至少一个混合光纤电缆无源网络(HFC PON,HFCPON)局端，所述HFCPON局端连接有CATV和电缆网分配器，所述电缆网分配器连接至少一个电缆网络单元(Cable Network Unit，CNU)；

所述HFCPON局端包含有光网络单元(Optical Network Unit，ONU)，所述ONU与OLT连接，所述ONU连接有千兆数据交换背板，所述千兆数据交换背板连接有至少一个电缆线路终端(Cable Line Terminal，CLT)，所述CLT还连接有射频信号混合分配器，所述射频信号混合分配器与所述CLT分别单独连接，所述射频信号混合分配器也与所述CATV和电缆网分配器分别单独连接，所述电缆网分配器连接至少一个CNU。

作为优选的，所述ONU与CLT通过无源光网络连接，所述ONU与所述千兆数据交换背板通过千兆网络连接，所述千兆数据交换背板与所述电缆线路终端通过千兆网络连接，所述CLT与所述射频信号混合分配器通过同轴电缆连接，所述射频信号混合分配器通过同轴电缆分别与所述CATV和电缆网分配器连接，所述电缆网分配器通过同轴电缆连接至少一个CNU。

作为优选的，所述无源光网络和同轴电缆的介质访问控制层(Media Access Control，MAC)均采用时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)的工作模式。

作为优选的，所述OLT连接有分光器，所述分光器与数个HFCPON局端单独连接。

作为优选的，所述CLT是无源电缆网络的局端模块，所述OLT通过PON端口到HFCPON局端设备再到CNU实现双向对称数据通信，所述CLT将千兆以太网数据信号采用正交频分复用技术基带调制成为电信号，电信号再经载频传输。

作为优选的，所述HFCPON局端采用CLT多信道模块，与多个CNU终端建立数据通信，CNU终端适配所有HFCPON技术的局端设备。

作为优选的，所述CLT模块具有优化均衡信道的管理机制，其管理机制可以采用T周期优化均衡机制，也可以采用排列均衡机制，还可以采用T周期优化均衡机制和排列均衡机制交替实施，任意CNU接收到CLT信道分配指令后，可将工作信道切换分配指定信道。

作为优选的，所述CNU模块用于接收CLT数据信号和有线电视的数据混合信号，数据混合信号经双工器分离CATV信号提取CLT模块多信道数据信号，所述CNU模块具有频率自适应接收和信道负载均衡的机制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的HFCPON构建点对多点宽带接入系统拓扑图；

图2为本申请提供的HFCPON局端原理及功能模块示意图；

图3为本申请提供的HFCPON系统信号流程示意图；

图4为本申请提供的CNU终端通信原理框图；

图5为本申请提供的CLT多信道模块与CNU终端建立/退出通信步骤；

图6为本申请提供的信道均衡流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本实用新型是一种HFCPON光电混合信道自适应接收系统，为双向HFC网提供对称宽带数据通信，可以为有线电视网络的双向改造达到FTTH的性能要求。

如图1-图6所示，一种光纤电缆混合无源网络信道自适应接收系统，包含有OLT、ONU模块、千兆数据交换背板、CLT模块、CATV、电缆网分配器和CNU模块；

其中，OLT为光信号输出设备，ONU模块是EPON的光网络单元，遵循EPON的IEEE 802.3ah标准，将光的数据传输信号转换为千兆以太网数据信号。CLT模块是无源电缆网络的局端模块，将千兆以太网数据信号采用OFDM方式基带调制成为一定频谱宽度的信号，再经载频按同轴电缆频谱规划指定的频率上传输，CLT模块高带宽传输性能是由以下4个要素决定：频谱资源、OFDM调制技术、TDD+TDMA工作模式以及达到5bit/Hz数据率性能，CATV为广电有线电视网，电缆分配器用于分配CLT模块多信道数据信号和CATV的混合信号，CNU模块用于接收多信道数据信号与CATV的混合信号。

该系统的工作流程如下：

光信号由OLT设备PON端口通过光纤传输至分光器，再由分光器传输至HFCPON局端的ONU模块，再经HFCPON局端进行光电转换，再通过同轴电缆分配网连接多个CNU接入终端，构成OLT到CNU点到多点的宽带接入，上行/下行数据带宽对称，光缆和电缆MAC均采用TDMA工作模式，保证高效率的数据传输性能，同时混入有线电视CATV信号一起传输至CNU。

以2.5GEPON带宽、配置4块640Mbps的OLT模块，按光节点覆盖50户为例：

光信号由OLT设备的PON端口发出通过光纤传输至ONU模块,此时光纤的上/下行带宽1.25G/1.25G，ONU模块将光的数据传输信号转换为千兆以太网数据信号，并经千兆数据交换背板传送给CLT模块，CLT模块将千兆以太网数据信号转换为电信号，并在此电信号内混入CATV后通过电缆传送至CNU，此时该电缆的上/下行带宽为1.28G/1.28G，由此可知，光传输速率与电缆传输速率完全匹配，实现OLT光端口到CNU电缆端口的匹配。

其中，对于CLT模块与CNU终端的点对多点数据通信而言，CLT多信道模块、信道优化均衡机制、信道切换都是可以保证在应用上能适应HFCPON总容量的升级。

其中，CLT多信道模块具有k x 320Mbps的总带宽容量(k为信道数)，与多个CNU终端建立数据通信，CNU终端具有自动搜索锁频接收的功能，可以在k个信道中的选择任意信道建立通信完成终端注册，CNU终端适配所有HFCPON技术的局端设备。

其中，上述优化均衡机制具体如下：

1.当终端CNU上线或下线动态改变各信道的终端数而引起信道的负荷不均衡，采用T周期优化均衡机制，可以保证CNU信道带宽资源利用率最大化。

2.当CNU只存在空闲信道时，采用信道广播信令排队发送的排列均衡机制，即排队发送空闲信道的广播信令，CNU只在空闲信道与CLT建立通信，信道始终保有均衡终端数占用。

3.采用信道的优化均衡机制与排列均衡机制的组合，当终端CNU几乎同时上线的时候，采用T周期优化均衡机制可以保证终端快速建立通信后再优化，提高终端上线速度；当少量终端CNU随机的上线或下线，采用排列均衡机制的信道均衡效率最佳。

其中，CLT模块可对任意CNU终端重新分配指定信道，CNU接收到CLT信道分配指令后，可将工作信道切换的分配指定信道，具备受控CLT模块控制的信道切换功能。

其中，CNU终端采用信道自适应与CLT多信道模块负载均衡机制，CNU终端通过Tuner自动搜索锁定与CLT多信模块的任意一个通信信道建立通信，根据CLT多信道模块的负载均衡控制指令再修改CNU终端的工作信道以达到CNU终端获得最大带宽且是各信道占用的终端数均等或信道带宽的最大利用率。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。