[发明专利]基于同轴电缆网上的以太网收发装置及以太网传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及以太网物理层传输技术，尤其涉及基于同轴电缆网上的以太网收发装置及以太网传输方法；具体地说，涉及一种基于有线电视同轴电缆分配网上的以太网收发装置，以及以太网在同轴电缆分配网上的物理层传输方法。

背景技术

在现有的有线电视光纤同轴网络(HFC)中，电视节目由前端经光纤传送到电视网络靠近用户的光节点(一般情况下，一个光节点覆盖周边的300～500个用户)，在光节点处将光信号转换为电信号后，再通过同轴电缆分配网络将电视信号经居民楼传送到各个居民家中。随着人们对双向传输新业务(例如，交互数字电视、在有线电视网上实现数据、语音、图像等多媒体通信等宽带业务)需求的增长，只能单向传输的有线电视网要开展双向业务，所遇到的首要问题就是双向改造。双向改造是有线电视网从单功能向多功能发展，从广播电视网向信息网发展的第一道门槛。

以太网具有简单、低成本和易扩展的优势成为HFC双向改造的较佳选择；然而，由于电视同轴分配网络在接入点和同轴终端之间和各同轴终端之间的传输是一个有较大恒定衰减的网络，不同于几乎无衰减总线型的同轴以太网，也不同于点对点双绞线以太网网络。其传输的衰减特征体现在三个方面：

1)接入点和同轴终端(入户节点)之间的衰减特征

请参阅图1，图1为现有的有线电视同轴分配网中楼接入点到各同轴终端的网络结构示意图；如图所示，在每一个居民楼内，有一个楼头放大器，对电视信号进行放大，以弥补传输过程中的信号衰减。假设，一个6层居民楼有6个单元，每一个单元有12户，那么经过楼头放大器放大后的电视信号，首先经过一个6分配器，将电视信号能量平均分配到6个单元，然后，通过在每个单元内的每层楼上的二分支器，再将电视信号分到每层楼的两户居民家(同轴终端)中。为了保证电视信号到各家各户的信号幅度一致(因为各家的电视机接收信号的幅度要一致)，所以各层楼的分支器衰减幅度不同，比如信号一般是从一楼传送到六楼，处于信号传输近端的一楼，不需要经过后面的分支器和传输电缆，因此需将一楼分支器的衰减幅度设置为较大，例如，通常为14dB的衰减；而二楼分支器的衰减幅度稍小，例如12dB，以此类推。这样，在电视信号源通过同一个同轴分配网络传输到12家的传输过程中，虽然传输距离和传输路径不同，但同一电视信号经接入点到各同轴终端的衰减是相同的。

具体地说，经过楼头放大器放大后的电视信号首先经过一个6分配器，电视信号能量平均分配到6个单元，在每一个单元内部，在每层楼有一个二分支器，将电视信号分到每层楼的两户。那么这个网络的衰减为大约31dB。该衰减值在理论上的计算大致为：一个6分配器(9dB)、5个不同楼层的分支器和一个6楼的2分配器(14dB)和大约50米(楼道35米加室内15米)的同轴电缆线(10dB，按照高频1000MHz的衰减计算)，一共加起来为33dB。实际工程中一般小于31dB。也就是说，楼头放大器的输出为100dBuv，而用户端电视机的接收幅度为69dBuv。

2)各同轴终端之间的衰减特征

在有线电视同轴分配网中，不同同轴终端之间通信的衰减幅度不同。各个同轴终端之间的衰减，至少在25dB以上，最大可以到达60dB左右。具体地说，同一个分支器的两个分支端口之间的衰减(相当于分支器的相互隔离度参数)，大约在25dB到30dB之间，有的甚至大于30dB。不同分支器所接的同轴分支端口之间的衰减，相当于是一个反向隔离度参数再加上一个分支损耗参数，大约在40dB到60dB之间。

3)有线电视的同轴分配网络上的接入点与多个电视用户的同轴终端传输时，在不同的传输频率上的衰减特性曲线几乎是一条直线，也就是说，在不同传输频率上的衰减基本相同(如图2所示)。这个衰减频谱与以太网在双绞线上的传输衰减特性不同。

以太网的传输损耗，对不同频谱的信号，在相同传输距离的情况下，衰减幅度是不同的。

请参阅图3，图3为使用300米双绞线的情况下，不同参数的双绞线(比如Cat3类线、Cat5类线等)对不同传输频率(从0Hz到20MHz)的信号的衰减特性的曲线图。例如，在Cat5网线情况下，对4MHz的传输信号，衰减是15dB，而对20MHz的传输信号，衰减则要达到32dB左右。

然而，现在的以太网是基于双绞线传输的，以前的同轴以太网虽然是基于同轴线传输的，但是它是基于非衰减网络拓朴的，即由一个同轴线组成传输主干线，各个节点通过三通的方式挂到同轴线上，该三通几乎是无衰减的。以现有10Mbps基于双绞线传输介质、且传输距离是100米时为例，双绞线在20MHz时的衰减仅为8dB。