[发明专利]具有宽带通信路径和同轴电缆域节点的HFC电缆系统

说明书

相关申请的交叉参照

本国际申请声明2012年1月9日递交的发明人为Shlomo Selim Rakib的美国专利申请13/346,709“HFC CABLE SYSTEM WITH WIDEBAND COMMUNICATIONS PATHWAY AND COAX DOMAIN NODES(具有宽带通信路径和同轴电缆域节点的HFC电缆系统)”的优先权。

技术领域

本发明涉及有线电视和混合光纤电缆系统的常见领域，尤其涉及提供扩展功能以及网络接入。

背景技术

有线电视(CATV)最早诞生于20世纪40年代末，其作为借助同轴电缆将电视信号发送到接收不佳地区的房屋中的一种方式，很多年来得到了改良以及扩展以使得电缆介质能够传输数量不断增加的包括数字电子以及宽带网络数据在内的不同类型的数字数据。

多年以来，这个20世纪40、50年代的系统已经得到了扩展以提供越来越多的功能。最近，光导纤维的使用已经对CATV系统进行了扩展，以便对大量的来自许多不同CATV光导纤维的数据的发送载荷进行处理，这些不同的CATV光导纤维对本地邻域、以及系统的电缆终端或者运营商进行处理。在此经常使用光导纤维发送数据到很长的距离，并且随后由本地光导纤维节点将光信号(通常为红外光)转换为用于在CATV电缆上通信的射频(RF)信号(通常在5MHz到大约865MHz频率范围内)。这样的系统通常被称为混合光纤电缆系统或者HFC系统。电缆运营商用于向系统注入信号(例如，数据)以及从系统提取信号(例如，数据)的复杂电子设备通常被称为电缆调制解调器终端系统或者CMTS系统。

在典型的HFC系统中的各个光导纤维节点处，光导纤维信号被重新转换为RF信号并且随后被各个邻域CATV同轴电缆传送到各个家庭中。与传远距离送光信号而不会造成明显的信号强度衰减的光纤不同，RF信号随着在CATV同轴电缆上距离的增加而迅速衰减。随着RF信号的频率增大，随距离的衰减也增大。例如，使用RG-59电缆，在10MHz下RF信号随着距离的衰减为大约1.1dB/100英尺，在100MHz下信号随着距离的衰减为大约3.4dB/100英尺，在400MHz下衰减率为7.0dB/100英尺，以及在1000MHz(1GHz)下衰减率为12dB/100英尺。诸如RG-6电缆之类的其它同轴电缆具有随距离增加的更小的衰减特性，但是依旧存在同样类型的衰减问题。

因此，为了对在邻域CATV同轴电缆上传播的各种上行和下行信号的RF信号进行维持，邻域CATV系统通常使用各种诸如向前及向后(双向)RF放大器以及其它类似的有源器件。目前，在使用最大频率为大约550或者850MHz的CATV系统的情况下，这些有源器件通常间距为1000英尺。

每个有源器件都能够具有多根(例如，1至4根)与之连接的邻域CATV子电缆，并且通常为了维持几千英尺的电缆距离上的RF功率，沿着单一同轴电缆连接有多个(例如，1至3个)有源器件。结果，邻域级的CATV系统的同轴电缆铺设图通常具有“树”状结构，其中CATV同轴电缆树的分支从不同的有源器件处延伸出去。连接到来源于光导纤维节点的RF信号上的第一或者主CATV同轴电缆通常被称为“主干”电缆，而从主干电缆分出的各个同轴电缆通常被称为分支电缆，并且分支电缆自身还具有从它们自身分出的分支电缆。因为各个主干和分支电缆覆盖了本地邻域并且通常位于各个有源器件之间，邻域或者CATV电缆上的各个分接头、分路器以及分离器将各个家庭连接到CATV电缆上。为了向各个有源器件提供电力，CATV同轴电缆通常还会输送电力。正如所期望的那样，磋商地役权以及铺设邻域CATV电缆的程序是繁冗的，然而这一程序已经在国家的各个地方延续了超过50年并且现在已经建立完好。

目前，在美国的CATV系统中，5-42MHz频率范围被保留以用于从各个电缆调制解调器返回到电缆设备/电缆头端的上行通信，而且大部分带宽被保留以用于从电缆设备到各个家庭的下行通信，所述大部分带宽通常为54MHz至547MHz以上范围(通常其上限扩展到865MHz甚至更高)。欧洲CATV系统则遵循稍微不同的方案，其中，上行通信频率上延至65MHz范围，而且下行通信频率通常在88至约865MHz的范围内。通常情况下，介于42-54MHz(美国)和65-88MHz(欧洲)之间的中间频率并未被使用，因为在这一范围内进行滤波切换。因为信号的快速衰减，大约750至865MHz以上的更高频率(本申请中普遍指1GHz以上的频率或者宽带频率)目前并未被使用。