混合全数字光纤到CATV电缆的系统和方法技术方案

在产生先进的HFC CATV电缆系统的同时缓解向后兼容性的负担。通过将RF QAM调制器从电缆头端移动到服务于邻域CATV电缆的各个光导纤维结点处并且将数据作为IP数据包在光导纤维上从电缆头IP主干发送到各个结点，系统改进了CATV数据携带能力。为了较高的向后兼容性，系统将传统RF波形数字化，或者将传统QAM波形解调为QAM符号，还在光导纤维上将这些数字化的传统RF波形和QAM符号作为IP数据包进行传送，并且随后根据需要重建为原始波形。系统因此能够容易地对传统NTSC、FM、QPSK波形进行处理并且对到达或来自多个结点的传统QAM波形进行部分(QAM符号级别)的压缩而不需要附加的光导纤维波长。系统可以使用非标准上行/下行CATV频率分路、滤波器组接收器以及FPGA/DSP/ASIC方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合全数字光纤到CATV电缆的系统和方法相关申请的交叉参考本申请要求专利技术人ShlomoSelimRakib于2012年11月12日递交的标题为“HYBRIDALLDIGITALFIBERTOCATVCABLESYSTEMANDMETHOD(混合全数字光纤到CATV电缆的系统及方法)”的美国专利申请13/674936的优先权并且为该申请的延续；本申请还要求专利技术人ShlomoSelimRakib于2012年7月22日递交的标题为“DISTRIBUTEDCALBEMODEMTERMINATIONSYSTEMWITHSOFTWARERECONFIGUABLEMACANDPHYCAPABILITY(具有软件可重配置MAC和PHY能力的分布式电缆调制解调器终端系统)”的美国专利申请13/555170的优先权；本申请还要求专利技术人ShlomoSelimRakib于2012年5月23日递交的标题为“EFFICIENTBANDWIDTHUTILIZATIONMETHODSFORCATVDOCSISCHANNELSANDOTHERAPPLICATIONS(用于CATVDOCSIS信道和其他应用的有效带宽利用方法)”的美国专利申请13/478461的优先权；本专利技术还要求专利技术人ShlomoSelimRakib于2012年4月10日递交的标题为“EFFICIENTBANDWIDTHUTILIZATIONMETHODSFORCATVDOCSISCHANNELSANDOTHERAPPLICATIONS(用于CATVDOCSIS信道和其他应用的有效带宽利用方法)”的美国临时申请61/622132的优先权；本申请还要求专利技术人ShlomoSelimRakib于2012年2月20日递交的标题为“METHODSOFADAPTIVECANCELLINGANDSECONDARYCOMMUNICATIONSCHANNELSFOREXTENDEDCAPABILITYHFCCABLESYSTEMS(自适应取消方法和用于扩展能力HFC电缆系统的次级通信信道)”的美国专利申请13/400415的优先权；这些申请的内容通过引用的方式合并在本申请中。
技术介绍
最初在20世纪40年代末期作为通过同轴电缆将电视信号传送到接受较弱的地区中的家庭的方式被提出的电缆电视(CATV，CableTelevision)已经经过了多年的改进以及扩展以使得电缆介质能够对数量不断增长的包括数字电视以及宽带互联网数据的不同类型的数字数据进行输送。多年来，该20世纪40年代和50年代的系统已经经过扩展以提供越来越多的功能。近年来，已经通过使用光导纤维以对传送数据的载荷进行处理来扩展CATV系统，该数据来自处理本地邻域的不同CATV电缆以及电缆头或系统的运营商。在此，通常使用光导纤维对数据进行远距离传送，并且光(通常为红外光)信号随后被许多本地光导纤维结点变换为射频(RF)信号从而通过CATV电缆(通常在5MHz至1GHz频率)进行传递。这样的系统通常被称为混合光纤电缆系统，或HFC系统。有线电视运营商用以向系统中注入信号(例如，数据)以及从系统中提取信号(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CMTS系统。本领域的现有技术的更加详细的说明能够在共同申请12/695582中找到，该申请的内容通过引用合并在本申请中。使用各种类型的CMTS系统和光纤结点的现有技术成果，包括Liva等人的美国专利7149223；Sucharczuk等人的美国专利申请2007/0189770；Sawyer等人的美国专利申请2003/0066087；以及Amit的美国专利7197045。
技术实现思路
随着用户对于日益增长的下载和上传带宽总量的需求的增加，HFC技术的进一步改进和提高是很有必要的。本专利技术在某种程度上基于以下认识：为了对HFC技术进行进一步提高，背离现有技术方案对HFC网络的CATV部分上的上行和下行数据进行分配，以及背离现有技术方案对HFC系统的光纤部分上的上行和下行数据进行分配是有用的。为了达到系统性能的重大改进，在一些实施例中，实现用于HFC网络的光导纤维部分上的数据传输的新方案并且实现用于HFC网络的CATV部分上的数据传输的新方案是有用的。当前HFC系统的光导纤维波长的光纤部分所使用的光波形通常只是被用于在CATV电缆上传送RF信号的相同波形的频移版本。尽管这些RF到光以及光到RF的波形复制方法具有简单的优点，但是由于诸如拉曼散射之类的各种光导纤维信号传播效应，这样的RF到光的频移CATV波形对于可用光导纤维频谱的使用没有效率。这是因为各种光导纤维效应使得各个波形变得模糊或者失真易导致相邻光导纤维波长之间的串扰，并且完全没有对CATV波形进行优化以解决这些效应。通过转移到替代类型的波形，例如被用于传送吉字节以太网(GigE)信号的波形(通常使用诸如二进制相移键控(BPSK)或者正交相移键控(QPSK)调制之类的更加抗失真的波形)，可以在光导纤维上发送高得多的数据量。单位波长的数据传输率能够更高，并且不同的波长能够更加靠近地进行间隔排列。与此同时，在HFC网络的射频(RF)侧，CATV频谱也未被无有效率地使用。可用的5MHz至大约1GHzCATV频率中的多数目前填充有QAM频道，在大多数情况下，QAM频道携带的下行数据(此时)实际上并未被连接到电缆上的各个住户所使用。另一个问题是，只有仅CATV频谱的一个极小范围(通常为5-42MHz)被分配用于上行数据。该相对较窄的频率范围必须携带用于整个CATV邻域的上行数据。这导致对带宽或者能够可从各个住户处上传的数据量产生的极大的限制。因此，传统的CATV系统是非对称的，具有远高于上行数据速率的下行数据速率。本专利技术提出新的HFC系统和方法以携带高得多的上行和下行数据量。在HFC系统的光纤部分，本专利技术提出使用能够远距离携带高得多的数据量的非CATV兼容波形(例如，GigE而不是QAM波形)。在HFC系统的电缆部分，本专利技术提出改进的系统和方法，该改进的系统和方法更加有效率地使用CATV电缆的有限的5MHz至1-GHz带宽。本专利技术在某种程度上通过使用智能光导纤维结点来运行，并且本专利技术在某种程度上是在先前共同未决美国专利申请12/692582以及之前说明的其它共同未决专利申请中所讨论的CMRTS光导纤维结点的进一步扩展。在一些实施例中，本专利技术可以是以运行在混合光纤CATV电缆(HFC)网络中的数字光导纤维结点为基础的系统和方法。这样的系统通常包括电缆头端，该电缆头端通常与诸如互联网或其它高速数字网络之类的IP主干网进行IP通信。这些HFC网络通常还包括一个或更多个与头端通信的光导纤维，以及至少一个且通常为很多的数字光导纤维结点(DOFN，digitalopticalfibernode)。这些数字光导纤维结点与之前在各个共同未决的申请中说明的电缆调制解调器远程终端系统(CMRTS)以及数字电缆调制解调器远程终端系统(D-CMRTS)具有相同的元件，这些共同未决的申请例如美国母专利申请12/692582、61/385125、12/907970、13/346709、13/478461以及13/555170，这些申请的内容通过引用而合并到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合光纤电缆(HFC)网络的数字光导纤维结点系统，所述系统包括电缆头端；所述电缆头端与IP主干之间IP连通，并且与至少一个数字光导纤维结点(DOFN)之间光导纤维连通；所述至少一个数字光导纤维结点与连接有至少一个CATV电缆装置的CATV电缆之间RF连通；所述系统包括：至少一个数字光导纤维结点，所述数字光导纤维结点包括以下装置中的至少一个装置：A：RF数字重建装置，被配置为对在光导纤维上被数字地下行传送的下行RF波形的数字样本进行接收，并且将这些数字样本重建为一个或更多个下行数字重建的RF频道；B：RF重调制器装置，被配置为对在所述光导纤维上传送的下行数字QAM符号进行接收，并且将这些QAM符号重新调制为一个或更多个下行QAM符号重调制的RF QAM频道；C：IP到QAM转换装置，被配置为对在所述光导纤维上传送的下行数字IP数据包进行接收，并且将这些数字IP数据包调制为一个或更多个基于下行IP的RF QAM频道；以及RF合路器装置，被配置为对所述数字重建的RF频道、所述QAM符号重调制的RF QAM频道以及所述基于IP的RF QAM频道中的任意频道进行合路，并且在所述CATV电缆上下行传送所述频道。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.20 US 13/400,415;2012.04.10 US 61/622,132;1.一种用于混合光纤电缆(HFC)网络的数字光导纤维结点系统，所述系统包括：电缆头端，所述电缆头端与IP主干之间IP连通；至少一个数字光导纤维结点(DOFN)，所述至少一个数字光导纤维结点与所述电缆头端之间光导纤维连通并且与连接有至少一个CATV电缆装置的CATV电缆之间RF连通，其中，所述至少一个数字光导纤维结点对在所述光导纤维上传送的由IP数据包携带的下行数字QAM符号进行接收并且根据接收到的QAM符号将下行RF波形调制为一个或更多个下行QAM符号重调制的RFQAM波形。2.根据权利要求1所述的系统，其中，数字光导纤维结点进一步对在光导纤维上被数字地下行传送的下行RF波形的数字样本进行接收，其中，所述RF波形包括模拟NTSC电视频道或FM音频频道或QPSK频道，所述RFQAM波形包括标准清晰度或高清晰度数字电视频道，基于IP的RFQAM波形包括DOCSlS频道，边缘QAM频道、视频点播频道以及IP数据流。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字光导纤维结点在多个数字光导纤维结点中；其中，所述多个数字光导纤维结点中的每一个进一步包括处理器、存储器以及被存储在所述处理器或存储器中的地址，并且所述多个数字光导纤维结点被配置为对被引导至其各自地址的下行数字数据进行处理；其中，所述至少一个数字光导纤维结点进一步包括RF数字重建装置，所述RF数字重建装置被配置为对在光导纤维上被数字地下行传送的下行RF波形的数字样本进行接收并且将这些数字样本重建为一个或更多个下行数字重建的RF频道；其中，所述下行RF波形的数字样本、所述下行数字QAM符号或下行数字IP数据中的任意项具有特定的数字光导纤维结点地址；其中，所述系统进一步包括被布置在所述头端处或者被布置在所述头端与所述多个数字光导纤维结点之间的多端口交换机；其中，所述交换机被配置为读取所述特定的数字光导纤维结点地址；以及将所述下行RF波形的数字样本、所述下行数字QAM符号或所述下行数字IP数据中的任意项引导至与所述特定的数字光导纤维结点地址对应的特定的数字光导纤维结点。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述系统附加地包括被布置在所述头端处或者被布置在所述头端与所述光导纤维之间的至少一个下行转换器装置；所述下行转换器装置被配置为从所述头端接收下行RF波形和下行QAM频道中的至少一项；所述下行转换器装置被进一步配置为完成以下各项中的至少一项：对所述下行RF波形进行采样和数字化从而产生下行RF波形的数字样本，和/或将所述下行QAM频道解调为QAM符号从而产生下行数字QAM符号。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字光导纤维结点附加地包括以下装置中的至少一个装置：D：RF数字转换器装置，被配置为对在所述CATV电缆上传送的上行RF波形进行接收，以及数字化所述上行RF波形，从而产生数字编码的上行RF频道数据；E：RF解调器装置，被配置为对在所述CATV电缆上传送的上行RFQAM波形进行接收，以及解调所述RFQAM波形，从而产生上行数字QAM符号；F：QAM到IP转换装置，被配置为对在所述CATV电缆上通过上行RFQAM波形传送的上行数字IP数据包进行接收，并且提取所述上行数字IP数据包，从而产生上行数字IP数据包；以及数字数据到光转换器装置，被配置为对所述数字编码的上行RF频道数据、所述上行数字QAM符号和所述上行数字IP数据包中的任意项进行合路，以及在所述光导纤维上数字地上行传送所述数据、符号和数据包。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述CATV电缆和所述数字光导纤维结点被进一步配置为使得可变频率能够截止在指定用于上行传榆的RF频率与指定用于下行传输的RF频率之间。7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述数字光导纤维结点被进一步配置有至少一个滤波器组，并且其中，所述上行RF波形的数字化通过子带分解来完成。8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述系统附加地包括被布置在所述头端处或者被布置在所述头端与所述光导纤维之间的至少一个上行转换器装置；所述上行转换器装置被配置为从所述光导纤维接收以下各项中的至少一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：什洛莫·塞利姆·拉基布，
申请(专利权)人：加速有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US