專利名稱：一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
我國的電纜(包括有線電視、電話、電源線、控制電纜)網(wǎng)絡(luò)覆蓋到了所有建筑，其 中覆蓋面最大的是供電網(wǎng)，其次是電話網(wǎng)。我國供電網(wǎng)覆蓋所有城鄉(xiāng)，傳輸50Hz的交流電 源，覆蓋到了所有建筑的房間。有線電話網(wǎng)主干為光網(wǎng)，最終數(shù)公里通過雙絞線覆蓋到了用 戶。有線電視網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)70年代開始建設(shè)至今，用戶在1.7億戶以上，其中 已經(jīng)有數(shù)字電視用戶超過5000萬，覆蓋人口 5億。有線電視網(wǎng)多采用HFC網(wǎng)(Hybrid Fiber-Coaxial，光纖及同軸電纜混合網(wǎng))作為傳輸媒介，光纖及同軸電纜基帶較寬，可滿 足綜合信息業(yè)務(wù)網(wǎng)的要求。特別是有線電視網(wǎng)，具有頻帶寬、容量大、多功能、成本低、抗干擾能力強、支持多 種業(yè)務(wù)連接千家萬戶的優(yōu)勢。有線電視電纜的帶寬潛力理論上有7000M以上，現(xiàn)有技術(shù)下 可簡單實現(xiàn)1000M。有線電視網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建成，它的利用和發(fā)展為信息高速公路的發(fā)展奠定了 基礎(chǔ)。因此，在我國三網(wǎng)融合過程中，HFC網(wǎng)最易于發(fā)展成為寬帶通信網(wǎng)的主體，只要研發(fā)出 相應(yīng)的 ASIC (Application Specific Intergrated Circuits，專用集成電路)與終端設(shè)備 結(jié)合，就可實現(xiàn)雙向多媒體及高速寬帶數(shù)據(jù)通信，提供的帶寬足以滿足今后幾十年的需求。無載波頻分正交復(fù)用方法由于節(jié)能、安全性高、抗干擾能力強，帶寬高、穩(wěn)定性好 等原因，正成為國內(nèi)外解決“三網(wǎng)合一”方案中研發(fā)、追逐的關(guān)鍵技術(shù)熱點。由于其借助電 纜提供的高帶寬可實現(xiàn)互動高清電視節(jié)目、互聯(lián)網(wǎng)信息、可視通信內(nèi)容的綜合傳送，因此， 用戶可以大大減少設(shè)備配置及其相關(guān)費用。對比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)收費及接入方式，采用基 于有線電視網(wǎng)絡(luò)IP (Internet Protocol，網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議)接入方式用戶無須重新建 設(shè)網(wǎng)絡(luò)，總體成本低，無須更換已有的終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，有更多的優(yōu)勢。目前已出現(xiàn)了許多基于電纜，特別是有線電視電纜的雙向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，比較典 型的有以下幾種DOCSIS (Data Over Cable Service InterfaceSpecif ication，有線傳輸 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范)、EOC (Ethernet over Coax，以太網(wǎng)同軸電纜)和MoCA (Multimedia over Coax Alliance,同軸電纜多媒體聯(lián)盟)。其中，DOCSIS主要缺點上行噪聲是一個普遍存在的問題，尤其是在視頻或IP話 音等實時業(yè)務(wù)情形下，噪聲干擾將引起數(shù)據(jù)傳輸延時和抖動，造成視頻圖像失真或話音不 連續(xù)。EOC主要缺點低頻部分容易受外界噪聲的干擾；每個局端所支持的終端數(shù)比較 少，多用戶情況下需要增加局端的數(shù)量，同時也增加了成本。MoCA主要缺點傳輸距離有限；要求家里的有線電視電纜的連通程度較高(例如， 要求電纜到每個房間)，實際使用中受到一定客觀條件的限制；雖能通過分支分配器，但工 作頻率過高，有過大的衰減，需要更換優(yōu)質(zhì)的分支分配器和電纜，對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力較弱。
無載波頻分正交復(fù)用方法系統(tǒng)頻率規(guī)劃包括低端頻率、高端頻率和無線。其中低 端頻率作為優(yōu)先考慮使用的頻帶，主要因為低頻的傳輸距離遠(yuǎn)(一般可達(dá)600m)這樣中間 就無需加入信號放大設(shè)備，降低了施工改造的難度，適用于光結(jié)點離用戶家庭較遠(yuǎn)的情況 (譬如光纖到小區(qū)，同軸電纜到大樓再到用戶家庭)，但同時要考慮低頻噪聲干擾比較嚴(yán)重 的問題。高端頻率頻譜資源豐富，頻帶較多，高頻有噪聲低、性能可控的優(yōu)勢，雖然傳輸距離 相對較短，但能滿足大部分需求。在FTTH (Fiber To The Home，光纖到戶)還不能很快實現(xiàn)的情況下，而光纖到樓/ 村可以較快實現(xiàn)，使用有線互動高清電視電纜作為最后幾百米接入介質(zhì)無疑是既經(jīng)濟又高 效的選擇，而通過對當(dāng)前一些現(xiàn)有改造方案的分析，DOCSIS技術(shù)成熟，但其需要改造現(xiàn)有線 路，成本較高。MoCA使用高頻端，傳輸距離比較近，需要加中繼放大器。EOC缺乏統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)，使用的頻寬比較窄，傳輸速率受到限制。在高清互動視頻廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代，帶寬成為世界性的問題?，F(xiàn)有的電話線由于基 礎(chǔ)建設(shè)的根本問題，改造的成本高。電力線由于變壓器和用戶設(shè)備復(fù)雜，不適合一百米以上 距離和帶寬IOOM以上的信息傳輸，但適合于我國家庭內(nèi)部閉環(huán)使用，即本文的用戶網(wǎng)。而 有線電視電纜通過最新技術(shù)進(jìn)行雙向化改造，可以低成本實現(xiàn)很高的帶寬，甚至可以滿足 今后幾十年的需求。因此，適合作為公共寬帶網(wǎng)的接入網(wǎng)。根據(jù)我國國情，構(gòu)建低成本的高 速寬帶網(wǎng)，連通全國千家萬戶，是國家發(fā)展的需求。在我國三網(wǎng)融合中，需要一種與國情吻 合，低成本的寬帶融合疊加技術(shù)，以推動我們的民族產(chǎn)業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字寬帶融合疊加的 系統(tǒng)及其方法，能大大提高信道的帶寬和信息的傳輸速度。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)，其中，所述的系統(tǒng)包括用于提供各種信息的核心網(wǎng)系統(tǒng)；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像形式傳播的 各類信息；用于利用GPON和EPON技術(shù)將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合的核心擴展網(wǎng) 系統(tǒng)；用于將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加后的信息以有 線或無線的方式，在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)系統(tǒng)；用于與核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的用戶網(wǎng)系統(tǒng)；所述核心網(wǎng)系統(tǒng)、核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)、接入網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)依次連接。所述的系統(tǒng)，其中，所述核心網(wǎng)系統(tǒng)至少包括PSTN骨干網(wǎng)子系統(tǒng)、CATV骨干網(wǎng)子 系統(tǒng)和Internet骨干網(wǎng)子系統(tǒng)其中之一。所述的系統(tǒng)，其中，接入網(wǎng)系統(tǒng)包括用于將有線信息和無線信息進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加的復(fù)接/分離設(shè)備；用于向所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)提供信息傳輸通道的電纜網(wǎng)絡(luò)；所述電纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在所述復(fù)接/分離設(shè)備的信號輸入端和輸出端。所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)包括用戶本地信息系統(tǒng)，所述用戶本地信息系
5統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)與所述核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)包括用于將信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、路由并進(jìn)行分配的用戶終端；與所述核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息的終端設(shè)備；所述用戶終端與終端設(shè)備連接。所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶終端包括用于將電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分離和分配的分離器；用于將分離的信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊；用于在用戶終端中傳輸信息的以太網(wǎng)路由器；及用于連接終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)局端；用于智能組網(wǎng)的處理模塊；所述分離器、電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊、路由器、網(wǎng)絡(luò)局端和處理模塊依次連 接。所述的系統(tǒng)，其中，所述終端設(shè)備至少包括電腦、電話、筆記本電腦和電視機其中 之一；所述電腦、電話和筆記本電腦分別通過以太網(wǎng)有線電視調(diào)制解調(diào)器、家庭電話網(wǎng)電力 線調(diào)制解調(diào)器和家庭無線網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器連接所述用戶終端；所述電視機通過機頂盒與所述 用戶終端連接。一種數(shù)字寬帶融合疊加的方法，其中，所述的方法包括以下步驟由所述核心網(wǎng)系統(tǒng)提供各種可訪問信息；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像形式 傳播的各類信息；核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)利用GPON和EPON技術(shù)，將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫融 合；接入網(wǎng)系統(tǒng)將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加后的信 息在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸；用戶網(wǎng)系統(tǒng)與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息，并將所述信息進(jìn)行分配供用戶網(wǎng)中的終端設(shè) 備使用。所述的方法，其中，所述接入網(wǎng)系統(tǒng)將所述信息在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng) 之間進(jìn)行傳輸?shù)牟襟E具體包括將傳輸信息的信息道進(jìn)行頻譜劃分；將核心網(wǎng)系統(tǒng)中的有線信息和無線信息復(fù)用，并將各段頻帶的信息的信道進(jìn)行融 合、疊加；將疊加后的帶寬進(jìn)行分配和傳輸；利用信道編碼技術(shù)對傳輸過程中的信息進(jìn)行信道編碼，并輸出。所述的方法，其中，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息，并將所述信息進(jìn)行分 配供用戶網(wǎng)中的終端設(shè)備使用的步驟具體包括將各段頻帶的信息進(jìn)行分離；對分離后的信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)；將調(diào)制解調(diào)后的信息融合，分配給終端設(shè)備。本發(fā)明提供的數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法，由于采用了將核心網(wǎng)系統(tǒng)的各種信息，通過頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并由電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶網(wǎng)系統(tǒng)，再由用戶網(wǎng)系 統(tǒng)分離和分配供終端設(shè)備使用，提高了信息傳輸?shù)乃俣?，降低了三網(wǎng)融合，以及更多網(wǎng)絡(luò)融 合架構(gòu)的總體成本，有利于利用現(xiàn)有的線路和頻譜資源構(gòu)建高速寬帶的接入網(wǎng)和家庭網(wǎng)


圖1為本發(fā)明數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖3為本發(fā)明數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)的頻譜劃分示意圖；圖4為本發(fā)明實現(xiàn)數(shù)字寬帶融合疊加的方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方 案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此 處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)，主要利用了無載波頻分正交復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)數(shù) 字寬帶融合疊加。本發(fā)明所述的無載波，就是不使用載波，利用起、落點的時域脈沖(譬如， 幾十納秒)直接實現(xiàn)調(diào)制，超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進(jìn)行， 而且以這一過程中所持續(xù)的時間可決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。這種方式有發(fā)射信號功 率譜密度低、節(jié)能、安全性高、帶寬高，抗干擾能力強，可用軟件直接控制等優(yōu)點?，F(xiàn)有半導(dǎo) 體器件技術(shù)可以控制脈沖的寬度，實現(xiàn)這個技術(shù)。而軟件直接控制的方法靈活有效，例如 當(dāng)某一個頻段傳輸效果不理想時，可以用其他可用的頻段彌補，而不需要更換設(shè)備，有利于 網(wǎng)絡(luò)資源的分配和遠(yuǎn)程控制。而無線功率很低，不對外界造成干擾，目前美國FCC (Federal CommunicationsCommission，美國聯(lián)邦通訊委員會)已允許開通，在一些國家已經(jīng)開始廣 泛應(yīng)用。請參閱圖1和圖2，本發(fā)明的數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括依次連接 的核心網(wǎng)系統(tǒng)100、核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)200、接入網(wǎng)系統(tǒng)300和用戶網(wǎng)系統(tǒng)400。所述核心網(wǎng)系統(tǒng)100用于提供各種可訪問的信息，這些信息包括語音、數(shù)據(jù) 和以圖像形式傳播的各類信息等。所述核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)200為無源系統(tǒng)，用于利用 GPON(Gigabit-Capable PON,千兆無源光網(wǎng)絡(luò))和 EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)將核心網(wǎng)系統(tǒng)輸出的信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)300進(jìn)行無縫融 合，全網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一管控。所述接入網(wǎng)系統(tǒng)300用于將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、 混合和疊加，并將疊加后的信息以有線或無線的方式，在核心網(wǎng)系統(tǒng)100和用戶網(wǎng)系統(tǒng)400 中傳輸信息。用戶網(wǎng)系統(tǒng)400用于通過接入網(wǎng)系統(tǒng)300與核心網(wǎng)系統(tǒng)100進(jìn)行信息交互。本發(fā)明的核心網(wǎng)系統(tǒng)100是不可改變的部分，其包括PSTN骨干網(wǎng)子系統(tǒng)
101(Public Switched Telephone Network，公共交換電話網(wǎng)絡(luò))、CATV骨干網(wǎng)子系統(tǒng)
102(Cable Television，有線電視網(wǎng)絡(luò))和Internet (因特網(wǎng))骨干網(wǎng)子系統(tǒng)103。所述 CATV骨干網(wǎng)102可與視頻點播和交互互動高清電視運營服務(wù)管理系統(tǒng)701連接，從交互 互動高清電視服務(wù)管理系統(tǒng)中廣播或下載可訪問的語音、數(shù)據(jù)或以圖像形式傳播的各類信息。請參閱圖3，由于PSTN骨干網(wǎng)子系統(tǒng)101、CATV骨干網(wǎng)子系統(tǒng)102和Internet骨 干網(wǎng)子系統(tǒng)103輸出的信息包括不同頻帶段的信息，本發(fā)明采用將核心網(wǎng)系統(tǒng)100輸出的 有線信息和無線信息進(jìn)行頻譜劃分，將信息分成低端頻率、高頻頻率和無線。其中，所述低端頻率為1MHz-80MHz頻段的信息，高端頻率為1000MHz_5000MHz頻 段的信息，有線和無線中心頻率為1254MHz、2508MHz、3430MHz、3960MHz、4480MHz頻段的信 息；各段頻帶目前可提供480Mbps的帶寬，多頻帶通過物理層融合，協(xié)議層實現(xiàn)帶寬疊加。 隨著技術(shù)的發(fā)展，今后可提供的帶寬更高。其中，視應(yīng)用可以開出一些窄帶頻段，用于物聯(lián) 網(wǎng)設(shè)備和能源網(wǎng)設(shè)備的窄帶通信。并且接入網(wǎng)系統(tǒng)300系統(tǒng)中的芯片也要重新設(shè)計，其采用協(xié)議層和基于正交頻分 復(fù)用技術(shù)(OFDM)的物理層。在協(xié)議層中，介質(zhì)訪問控制子層協(xié)議層(MAC)的中央處理系統(tǒng) (CPS)提供MAC層的核心功能，譬如系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接的建立和維護(hù)等。CPS通過 SAP (Systems, Applications and Products in Data Processing, SAP 系統(tǒng))接收數(shù)據(jù)，然 后將數(shù)據(jù)分類發(fā)送到特定的MAC層連接。服務(wù)質(zhì)量(QoS)用于對其物理層上的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳 輸和調(diào)度，數(shù)據(jù)、物理層控制和統(tǒng)計信息通過物理層的SAP在MAC層CPS和物理層之間進(jìn)行 傳輸。在所述無載波通信過程中，可以采用多址的方法，實現(xiàn)最多的并發(fā)用戶；采用網(wǎng) 格的方式，實現(xiàn)平面的無線覆蓋和鏈接。在上述芯片的協(xié)議層中，介質(zhì)訪問控制子層協(xié)議 (MAC)層的中央處理系統(tǒng)(CPS)提供MAC層的組合功能，將不同頻帶的頻寬疊加和共享。數(shù)字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，從而使 接收端產(chǎn)生圖象跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。所以在信號傳輸過程中，還需用通過信 道編碼環(huán)節(jié)，以保證傳輸?shù)目煽啃?。其中，信道編碼技術(shù)包括前向糾錯算法(FEC)和交織算 法，在發(fā)送端按照這個順序進(jìn)行，而在接收端則應(yīng)按照相反的順序進(jìn)行，采用同樣的算法還 原和解交織，F(xiàn)EC算法包括維特比編解碼算法，交織算法包括卷積方法。其中，維特比編解 碼算法為抗噪聲特征強的前向糾錯算法(FEC)，卷積方法為高效率的交織解交織算法。請繼續(xù)參閱圖1和圖2，本發(fā)明的接入網(wǎng)系統(tǒng)300包括復(fù)接/分離設(shè)備201、交換 機202、路由器203、局端204和電纜網(wǎng)絡(luò)600。所述CATV骨干網(wǎng)子系統(tǒng)102和Internet骨 干網(wǎng)103子系統(tǒng)分別通過光纖500連接所述復(fù)接/分離設(shè)備201，且Internet骨干網(wǎng)子系 統(tǒng)103與復(fù)接/分離設(shè)備201之間依次串聯(lián)有交換機202、路由器203和局端204。其中，復(fù)接/分離設(shè)備201是接入網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，在復(fù)接/分離設(shè)備中 設(shè)置有上述的芯片，用于將有線信息和無線信息進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加?；旌?、疊 加后的信息通過電纜網(wǎng)絡(luò)600傳輸給用戶網(wǎng)系統(tǒng)400。而串聯(lián)在Internet骨干網(wǎng)子系統(tǒng) 103和路由器203之間的交換機202用于利用光信號傳輸數(shù)據(jù)。本實施方式利用無載波、頻 分正交復(fù)用技術(shù)，將信息進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用的方法拓寬了信息傳輸?shù)膸挷⑻岣吡诵畔?傳輸?shù)乃俣?。此時，考慮到有線互動高清電視電纜中低頻部分傳輸距離較遠(yuǎn)但同時低頻干擾比 較嚴(yán)重，高頻部分傳輸中干擾比較小但衰減很快傳輸距離很近，所以有線電視運營商可以 根據(jù)實際情況對系統(tǒng)的局端204進(jìn)行選擇。而復(fù)接/分離設(shè)備中采用S0C(SyStem on Chip, 系統(tǒng)級芯片)的芯片或CPU (Central Processing Unit，中央處理單元)可以提供遠(yuǎn)程配置控制，控制端可以通過軟件完成遠(yuǎn)程測試、選擇和運行監(jiān)測。 接入網(wǎng)系統(tǒng)中的局端204用于提供連接端口，其包括A類局端和B類局端。其中，A類局端使用低端頻率lMHz-80MHz，傳輸距離遠(yuǎn)(可達(dá)600m)，這樣中間就無 需加入信號放大設(shè)備，降低了施工改造的難度，適用于光結(jié)點離用戶家庭較遠(yuǎn)的情況(如 光纖到小區(qū)，同軸電纜到大樓再到用戶家庭)。但同時要考慮低頻噪聲干擾比較嚴(yán)重的問 題。擁有480Mbps的物理傳輸速率和350Mbps的MAC層傳輸速率。B 類局端使用高端頻率 1000MHz-5000MHz，中心位于 1254MHz，2508MHz，3430MHz， 3960MGHz,以及4480MHz，每段頻帶提供480Mbps的物理傳輸速率和350Mbps的MAC層傳輸 速率。所以高頻作為備用的方案，特點是傳輸速率高，但由于高頻衰減比較嚴(yán)重，傳輸距離 縮短。適用于光結(jié)點到用戶家庭距離較近的情況(如光纖到大樓同軸電纜到用戶的情況， 如300米內(nèi))，隨著以后“光進(jìn)銅退”的發(fā)展，光纖越來越接近用戶，接入網(wǎng)的距離越來越短， 帶寬的潛力也就越來越大?？梢钥紤]使用更多高頻頻段。每段擁有480Mbps的物理傳輸速 率和350Mbps的MAC層傳輸速率，然后多段疊加，達(dá)到需求所需的更大帶寬。而隨著技術(shù)的 發(fā)展，可提供的帶寬越來越高。如電纜的寬帶潛力有10G以上，足以滿足今后很長時間的需 求。本發(fā)明的電纜網(wǎng)絡(luò)600用于向所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)400提供信息傳輸通道，構(gòu)建了高 寬帶的雙向網(wǎng)絡(luò)，其中，所述電纜網(wǎng)絡(luò)包括同軸電纜、電話線，電源線等，該電纜網(wǎng)絡(luò)600采 用樹狀或星形結(jié)構(gòu)，從而可以容納一定數(shù)量的分支器和單向放大器，且接入網(wǎng)系統(tǒng)300通 過電纜601連接用戶網(wǎng)系統(tǒng)400。本發(fā)明的所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)400屬于用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中的有源方案，其包括用戶本 地信息系統(tǒng)，所述用戶本地信息系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)與所述核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。本實施例中，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)400還包括用于將信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、路由并進(jìn)行 分配的用戶終端301，用于和所述用戶終端連接，并與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息的終端設(shè)備，及 其私有網(wǎng)絡(luò)。其中，所述用戶終端301包括依次連接的分離器302、電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊 305、以太網(wǎng)路由器306、網(wǎng)絡(luò)局端307和處理模塊。分離器302用于將電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔?進(jìn)行分離和分配，電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊305對輸入其中的信息進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換或者 模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成與其連接的設(shè)備能識別的信息。以太網(wǎng)路由器306是支持1000Mbps的 路由器，用于按信息的先后傳輸信息，而網(wǎng)絡(luò)局端主要用于短距離連接終端設(shè)備，可實現(xiàn)最 高1000Mbps的寬帶。所述處理模塊用于智能組網(wǎng)，如如開放接口遠(yuǎn)程配置和控制軟件等， 它可以直接嵌入到網(wǎng)絡(luò)的任何環(huán)節(jié)，以供遠(yuǎn)程組網(wǎng)應(yīng)用。所述終端設(shè)備包括電視機304、電腦308、電話309、筆記本電腦310和手機311等 終端。用戶終端301通過機頂盒303連接互動高清電視304，且用戶終端301分別通過家庭 以太網(wǎng)有線電視調(diào)制解調(diào)器312、家庭電話網(wǎng)電力線調(diào)制解調(diào)器313、家庭無線網(wǎng)電力線調(diào) 制解調(diào)器314連接電腦308、電話309和無線訪問端子316，且用戶網(wǎng)系統(tǒng)400通過同軸電 纜601與外部通信，可同時實現(xiàn)互動高清電視節(jié)目，上網(wǎng)，打電話等功能。其中，所述電視機具有以太網(wǎng)絡(luò)接口，這樣電視機還可以通過無線的方式與用戶 終端連接。所述家庭無線網(wǎng)電力線調(diào)制解調(diào)器314為無線功能的調(diào)制解調(diào)器，筆記本電腦 310和手機則可通過無線連接該無線訪問端子310實現(xiàn)上網(wǎng)功和語音聊天功能。
上述所有用戶終端支持統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，如TR-069協(xié)議[CWMP (CPE WAN Management Protocol，CPE 廣域網(wǎng)管理協(xié)議)是由 DSL(DigitalSubscriber' s Line，數(shù) 字用戶線路)論壇發(fā)起開發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一，編號為TR-069，所以又被稱為TR-069協(xié)議]。 本發(fā)明的數(shù)字帶寬疊加融合系統(tǒng)，其終端設(shè)備和核心網(wǎng)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交互，終端設(shè)備 之間的信息交互，采用統(tǒng)一的遠(yuǎn)程處理模塊。通過公網(wǎng)也可以訪問私有網(wǎng)絡(luò)，組成全程全 網(wǎng)。當(dāng)然，訪問私有網(wǎng)絡(luò)需要嚴(yán)格的安全措施，以保護(hù)隱私和私有信息。并且用戶網(wǎng)系統(tǒng) 400的組網(wǎng)方式比較靈活，電力線，有線電視電纜，電話線和無線方式都可以考慮，都可以統(tǒng) 一控制?；谖覈拇蠖鄶?shù)家庭實際情況，我們可采用無線和電力線寬帶通訊(PLC)的方 式組網(wǎng)。并且，根據(jù)上述不同的局端204設(shè)備，用戶終端301也相應(yīng)的分為A類終端和B類 終端。兩種終端都擁有家庭無線局域網(wǎng)模塊，工作在無線頻點上。A類終端使用低端頻率lMHz-80MHz，傳輸距離遠(yuǎn)(可達(dá)600m)，這樣中間就無需加 入信號放大設(shè)備，降低了施工改造的難度，適用于光結(jié)點離用戶家庭較遠(yuǎn)的情況，但同時要 考慮低頻噪聲干擾比較嚴(yán)重的問題，共享480Mbps的物理傳輸速率和200Mbps的MAC層傳
輸速率。B類終端使用高端頻率1000MHz-5000MHz，高頻作為備用的方案，特點是傳輸速率 高，但由于高頻衰減比較嚴(yán)重，傳輸距離有限。適用于光節(jié)點到用戶家庭距離較近的情況， 隨著以后“光進(jìn)銅退”的發(fā)展，可以考慮使用更多高頻頻段。共享480Mbps的物理傳輸速率 和350Mbps的MAC層傳輸速率。并且所述局端和用戶端都可以采用多個頻帶接入，實現(xiàn)帶 寬疊加和共享。本發(fā)明采用的有源方案，其優(yōu)點是用戶網(wǎng)系統(tǒng)400所采用的形式比較靈活，有線 互動高清電視電纜、電話線、電力線和無線方式都可以考慮。對普通家庭來說，投入比較少， 而且可以根據(jù)各個家庭的實際情況的不同選擇最合適的家庭網(wǎng)絡(luò)組成方式。除本實施例采用有源方案外，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)400中還包括無源方案，針對接入 網(wǎng)系統(tǒng)直接到終端設(shè)備的情況，一般為有線互動高清電視電纜接入。無源網(wǎng)絡(luò)是采用一系 列的分離設(shè)備，而且這些分離設(shè)備是無源的。通過一系列的分離器，將接入網(wǎng)絡(luò)延伸到用戶 家庭的每個房間。由于多個分離器的使用，使得網(wǎng)絡(luò)可以直達(dá)房間，整個接入網(wǎng)絡(luò)基本上都 是無源的，無源方式在一定程度上增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性(如電力中斷的影響)，而且由于網(wǎng) 絡(luò)直接到達(dá)房間，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡單；而且直達(dá)多個房間內(nèi)的接入終端方便網(wǎng)絡(luò)的運營商 進(jìn)行管理、配置等工作；網(wǎng)絡(luò)運營商可以對一個家庭的多個接入終端統(tǒng)一進(jìn)行管理，提高了 運營服務(wù)的質(zhì)量，以及用戶的體驗質(zhì)量，降低維護(hù)費用?；谏鲜龅南到y(tǒng)，本發(fā)明實施例對應(yīng)提供一種基于無載波頻分正交復(fù)用實現(xiàn)數(shù)字 寬帶融合疊加的方法，請參閱圖4，所述的方法包括S401、由所述核心網(wǎng)系統(tǒng)提供各種可訪問信息；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像 形式傳播的各類信息；S402、核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)利用GP0N和EP0N技術(shù)，將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫
融合；S403、接入網(wǎng)系統(tǒng)將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加 后的信息在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸。本實施例中，所述的信息以有線的方式或者無線的方式傳輸。S404、用戶網(wǎng)系統(tǒng)與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息，并將所述信息進(jìn)行分配供用戶網(wǎng)中的 終端設(shè)備使用。用戶網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)置有用戶終端、終端設(shè)備和私有網(wǎng)絡(luò)，終端設(shè)備可以將用戶網(wǎng)系 統(tǒng)中的信息可以通過接入網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)系統(tǒng)中，相應(yīng)地，核心網(wǎng)系統(tǒng)中的信息通過 接入網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)接脩艟W(wǎng)系統(tǒng)中，并且終端設(shè)備和終端設(shè)備之間也可以交互信號。其中，所 述的步驟403具體包括將接收的信息的傳輸信道進(jìn)行頻譜劃分；將核心網(wǎng)系統(tǒng)中的有線信息和無線信息復(fù)用，并將各段頻帶的信息進(jìn)行融合和疊 加；將疊加后的帶寬進(jìn)行分配和傳輸；利用信道編碼技術(shù)對傳輸過程中的信息進(jìn)行信道編碼，并通過線纜或無線方式輸
出o本實施例中，在對信息進(jìn)行頻率劃分之后，在有線信息的基礎(chǔ)上利用無線信息或 者在無線信息的基礎(chǔ)上復(fù)用有線信息，通過頻譜劃分和復(fù)用方法拓寬帶寬，加速了信息的 傳輸速度。其中所述步驟S404具體包括將各段頻帶的信息進(jìn)行分離；對分離后的信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)；將調(diào)制解調(diào)后的信息融合，分配給用戶終端。在終端設(shè)備與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息，及終端設(shè)備與終端設(shè)備之間交互信息時也采 用上述的步驟進(jìn)行。綜上所述，本發(fā)明提供的數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法，由于采用了將核心 網(wǎng)系統(tǒng)的可訪問的信息通過頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加的方法拓寬的信道傳輸，并由現(xiàn)有 電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶網(wǎng)系統(tǒng)，再由用戶網(wǎng)系統(tǒng)分離和分配供終端設(shè)備使用，其實現(xiàn)了以下 效果1、單線寬帶只需一根已有的電纜入戶即可實現(xiàn)寬帶和寬帶融合疊加及多種功能 的拓展，帶寬高，使用方便，成本低廉，只通過入戶的一根電纜線即可實現(xiàn)高速寬帶，以支持 多高清互動電視、多電腦上網(wǎng)、可視電話、監(jiān)控等多種功能。2、一頻多用統(tǒng)一頻段，有線和無線都可以使用。加有線前端成為有線，包括有線 電視電纜、電力線和電話線。加無線前端(如天線)為無線，包括寬帶和窄帶。3、隨處聯(lián)網(wǎng)使用有無線功能的調(diào)制解調(diào)器，只要有電源的地方即可輕松實現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)接入，使得電腦等設(shè)備可以隨處搬移，隨處接入，不需布線。非常方便。4、家庭無線功能專為家庭環(huán)境設(shè)計的高速寬帶，通過家庭內(nèi)部的同一種設(shè)備實 現(xiàn)IP網(wǎng)無線寬帶鏈接和覆蓋，輻射小，操作簡單，功能實用，而且可以提供可視通話、信息 共享等功能。5、總體成本低由于對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改變很小，不需要改造線路，所以建設(shè)費用低， 用戶承擔(dān)的改造費用也比較低，只需一次性支付少量的終端設(shè)備和調(diào)制解調(diào)器的費用，就 可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)改造，讓國民輕松享受到雙向網(wǎng)改造所帶來的巨大便利，充分體驗到信息化帶來的巨大變革成果，而且實現(xiàn)全程全網(wǎng)，多網(wǎng)的互聯(lián)互通和一網(wǎng)多能，一頻多用。6、高速接入可擴展平臺由于使用的物理介質(zhì)-電纜的傳輸特性，帶寬資源豐富 再加上先進(jìn)的信源編解碼技術(shù)，因此可以很容易地實現(xiàn)基于有線互動高清電視電纜網(wǎng)絡(luò)的 高速接入，而且為以后的擴展功能預(yù)留了充足的資源。7、構(gòu)建家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)的建立有利于家庭內(nèi)部各種信息傳媒設(shè)備的 互聯(lián)互通，實現(xiàn)資源共享，為數(shù)字化、智能化、寬帶化、無線化家庭奠定了良好的基礎(chǔ)。8、構(gòu)建家庭寬帶無線網(wǎng)絡(luò)家庭寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的建立，有利于家庭內(nèi)部各種信息 傳媒設(shè)備的互聯(lián)互通無線化，減少布線帶來的不便和額外開銷，實現(xiàn)資源共享，為無線化數(shù) 字家庭奠定了良好的基礎(chǔ)?？梢岳斫獾氖?，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā) 明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括用于提供各種信息的核心網(wǎng)系統(tǒng)；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像形式傳播的各類信息；用于利用GPON和EPON技術(shù)將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合的核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)；用于將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加后的信息以有線或無線的方式，在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)系統(tǒng)；用于與核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的用戶網(wǎng)系統(tǒng)；所述核心網(wǎng)系統(tǒng)、核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)、接入網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述核心網(wǎng)系統(tǒng)至少包括PSTN骨干網(wǎng)子 系統(tǒng)、CATV骨干網(wǎng)子系統(tǒng)和Internet骨干網(wǎng)子系統(tǒng)其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，接入網(wǎng)系統(tǒng)包括用于將有線信息和無線信息進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加的復(fù)接/分離設(shè)備； 用于向所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)提供信息傳輸通道的電纜網(wǎng)絡(luò)； 所述電纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在所述復(fù)接/分離設(shè)備的信號輸入端和輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)包括用戶本地信息系統(tǒng)， 所述用戶本地信息系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)與所述核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)包括 用于將信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)、路由并進(jìn)行分配的用戶終端；與所述核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息的終端設(shè)備； 所述用戶終端與終端設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶終端包括 用于將電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分離和分配的分離器；用于將分離的信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊； 用于在用戶終端中傳輸信息的以太網(wǎng)路由器；及 用于連接終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)局端； 用于智能組網(wǎng)的處理模塊；所述分離器、電纜基帶通訊調(diào)制解調(diào)模塊、路由器、網(wǎng)絡(luò)局端和處理模塊依次連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備至少包括電腦、電話、筆記 本電腦和電視機其中之一；所述電腦、電話和筆記本電腦分別通過以太網(wǎng)有線電視調(diào)制解 調(diào)器、家庭電話網(wǎng)電力線調(diào)制解調(diào)器和家庭無線網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器連接所述用戶終端；所述電 視機通過機頂盒與所述用戶終端連接。
8.一種采用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字寬帶融合疊加的方法，其特征在于，所述 的方法包括以下步驟由所述核心網(wǎng)系統(tǒng)提供各種可訪問信息；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像形式傳播 的各類信息；核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)利用GP0N和EP0N技術(shù)，將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合； 接入網(wǎng)系統(tǒng)將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加后的信息在 所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸；用戶網(wǎng)系統(tǒng)與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信息，并將所述信息進(jìn)行分配供用戶網(wǎng)中的終端設(shè)備使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接入網(wǎng)系統(tǒng)將所述信息在所述核心 網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸?shù)牟襟E具體包括將傳輸信息的信息道進(jìn)行頻譜劃分；將核心網(wǎng)系統(tǒng)中的有線信息和無線信息復(fù)用，并將各段頻帶的信息的信道進(jìn)行融合、 疊加；將疊加后的帶寬進(jìn)行分配和傳輸；利用信道編碼技術(shù)對傳輸過程中的信息進(jìn)行信道編碼，并輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述用戶網(wǎng)系統(tǒng)與核心網(wǎng)系統(tǒng)交互信 息，并將所述信息進(jìn)行分配供用戶網(wǎng)中的終端設(shè)備使用的步驟具體包括將各段頻帶的信息進(jìn)行分離；對分離后的信息進(jìn)行調(diào)制解調(diào)；將調(diào)制解調(diào)后的信息融合，分配給終端設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法，其系統(tǒng)包括用于提供各種信息的核心網(wǎng)系統(tǒng)；所述信息包括語音、數(shù)據(jù)和以圖像形式傳播的各類信息；用于利用GPON和EPON技術(shù)將所述信息與接入網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無縫融合的核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)；用于將傳輸信息的信道進(jìn)行頻譜劃分、復(fù)用、混合和疊加，并將疊加后的信息以有線或無線的方式，在所述核心網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)之間傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)系統(tǒng)；用于與核心網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的用戶網(wǎng)系統(tǒng)；所述核心網(wǎng)系統(tǒng)、核心擴展網(wǎng)系統(tǒng)、接入網(wǎng)系統(tǒng)和用戶網(wǎng)系統(tǒng)依次連接。本發(fā)明提供的數(shù)字寬帶融合疊加的系統(tǒng)及其方法提高了信息傳輸?shù)膸捄退俣?，有利于利用現(xiàn)有的線路和頻譜資源構(gòu)建高速寬帶的接入網(wǎng)和家庭網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04Q11/00GK101883297SQ20101021068
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者劉顯福 申請人:劉顯福