專利名稱：：基于電視同軸線的以太網(wǎng)收發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)收發(fā)裝置，更具體地講，本發(fā)明涉及一種在電視同軸線上進行以太網(wǎng)收發(fā)的裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是在原有電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，基于語音業(yè)務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能夠滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬的需要。只有盡快解決網(wǎng)絡(luò)帶寬問題，才能夠發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)對經(jīng)濟的巨大推動作用。寬帶接入網(wǎng)則是當前寬帶網(wǎng)建設(shè)的主要瓶頸，原來互聯(lián)網(wǎng)接入基本上是窄帶接入，如何使得每家每戶實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的寬帶接入，這是一個世界性的難題，也就是眾所周知的"最后一公里"問題。目前流行的接入方式有ADSL接入，以太網(wǎng)接入，有線電視同軸線接入以及電力線接入等。綜合比較來看，ADSL接入方式可以算是性價比最高的方案，因此ADSL接入也是當前接入的主流；但ADSL只能算準寬帶，從下行來說，其無法承載真正的寬帶業(yè)務(wù)如IPTV，從上行來講，其帶寬更是嚴重不足。正因為如此ADSL正向著更高的級別發(fā)展，如VDSL接入方式，又如Cisco公司提供的基于VDSL的長距離以太網(wǎng)接入等解決方案。這無疑給互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商開展IPTV這種新興熱門的業(yè)務(wù)帶來強大的技術(shù)支持。然而IPTV無疑會給廣電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商帶來較大的沖擊，因為現(xiàn)有的廣電網(wǎng)絡(luò)基本都是單向的電視廣播網(wǎng)絡(luò)，和基于組播技術(shù)的IPTV相比，在雙向互動業(yè)務(wù)上顯得太單薄，就拿最簡單的點播來說，廣電網(wǎng)絡(luò)沒有上行通道，目前家庭用戶點播電視節(jié)目還是只能通過電話這樣的方式進行的。廣電網(wǎng)絡(luò)要面對這樣的競爭，雙向改造應(yīng)勢在必行。目前中國廣電網(wǎng)基本上己經(jīng)建成了高速和廣闊的電視信號傳輸系統(tǒng)，并且廣電網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)了大量的城域光纖網(wǎng)絡(luò)。如果能夠找到合理的接入解決方案，那么廣電網(wǎng)絡(luò)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)雙向業(yè)務(wù)，利用高清電視業(yè)務(wù)和IPTV進行競爭，并且能夠提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)從而和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商進行有效的競爭，這對廣大普通消費者來說無疑是件好事情，同時也可以避免龐大公共資源的閑置?，F(xiàn)在，通過廣電網(wǎng)的接入系統(tǒng)一專門的入戶同軸線，廣電網(wǎng)可以輕松地將電視節(jié)目傳送到千家萬戶。其覆蓋范圍甚至比電信網(wǎng)還要廣闊。事實上，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)有很多技術(shù)利用這些同軸線進行互聯(lián)網(wǎng)接入，最流行的方式是通過調(diào)制解調(diào)器把來自終端的信號調(diào)制到某個已經(jīng)存在的電視頻段進行上下行傳輸。但這種方式的成本顯然較高，因為用戶或者服務(wù)提供商需要購買一個調(diào)制解調(diào)器。最關(guān)鍵的是這占用了不少的電視信號的帶寬。由于采用了調(diào)制的方式，因此通信的兩端都需要支持，不能夠很好地和成本低廉的數(shù)據(jù)設(shè)備/終端(如最流行的以太網(wǎng)技術(shù))直接相連。如何才能夠提供具有較高性價比的接入解決方案是目前業(yè)界思考的問題。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其包括用以連接電視同軸線進行模擬信號傳輸?shù)奈锢斫涌?，用以和媒體控制介入層(MAC)裝置相連進行數(shù)字信號傳輸?shù)腗AC層接口，其特征在于，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置還包括位于所述物理接口以及MAC層接口之間，并用以將來自MAC層的高波特率信號編碼為具有與電視同軸線預(yù)留頻段適配的低波特率信號，或者用以將來自物理接口方向的低波特率信號解碼為高波特率信號的PMD子層單元。優(yōu)選地，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置收發(fā)速率大于或者等于100Mbps。優(yōu)選地，所述PMD子層單元為雙?；蚨嗄９ぷ鞣绞剑靡栽诓煌ぷ髂Ｊ较聦Σ煌ㄌ芈市盘栠M行編解碼處理。優(yōu)選地，所述PMD子層單元采用PAM-n編解碼處理，其中n大于或者等于8。優(yōu)選地，其特征在于，其中所述電視同軸線預(yù)留頻段為65MHz以下。優(yōu)選地，還包括位于PMD子層單元后的數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元。優(yōu)選地，具有上述以太網(wǎng)收發(fā)裝置發(fā)送部分的以太網(wǎng)發(fā)送裝置。優(yōu)選地，具有上述以太網(wǎng)收發(fā)裝置接收部分的以太網(wǎng)接收裝置。另外，本發(fā)明還提供一種基于電視同軸線的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，包括用以將以太網(wǎng)信號編碼至該信號基頻分量與電視信號不沖突的傳輸編解碼單元。優(yōu)選地，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置收發(fā)速率為大于或者等于100Mbps。優(yōu)選地，所述傳輸編解碼單元為雙?；蚨嗄９ぷ鞣绞剑靡栽诓煌ぷ髂Ｊ较聦Σ煌ㄌ芈市盘栠M行編碼處理。優(yōu)選地，其特征在于，所述傳輸編解碼單元采用PAM-n編解碼處理，其中n大于或者等于8。優(yōu)選地，其特征在于，還包括位于傳輸編解碼之后的數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元。本發(fā)明根據(jù)利用已有的電視同軸線資源，利用其廣電網(wǎng)絡(luò)中預(yù)留的頻段資源，節(jié)約了大量的資源，通過信號編碼技術(shù)將成熟廉價高速的以太網(wǎng)的收發(fā)技術(shù)引入進來，從而大幅度降低廣電網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)改造的成本，圖1當前廣電網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)典型的拓撲結(jié)構(gòu)。圖2各種編碼波特率示意圖。圖3是本發(fā)明以太網(wǎng)收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。具體實施例方式現(xiàn)在將對照附圖來詳細說明實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施方式。在中國現(xiàn)有的廣播電視標準中，電視同軸線的頻帶分布是從5MHzlGHz,其中65MHz到lGHz是作為電視節(jié)目頻道使用的，而5MHz65MHz是作為預(yù)留的頻段，本發(fā)明希望利用這部分的頻段資源作為雙向業(yè)務(wù)方案的基礎(chǔ)，這樣可以保證不占用已有的電視頻段。從成本上考量，本發(fā)明選擇最流行的并且成本低廉的以太網(wǎng)技術(shù)。首先，請參考圖1，現(xiàn)有的廣電網(wǎng)絡(luò)典型的拓撲結(jié)構(gòu)，如對于一個六層樓的一個單元來說，在入樓的時候通常是通過無源的分支分配器(或簡稱分線器)實現(xiàn)一根同軸分線到戶的。這樣的布局屬于共享媒質(zhì)。利用最早的10M同軸以太網(wǎng)標準可以實現(xiàn)接入，但帶寬有限，對于典型的12戶共享的模式，每戶均分的接入輸率不足1Mbps，而且用戶一般只能采用半雙工的方式，這種設(shè)計不足以支撐真正的寬帶業(yè)務(wù)。而目前卻沒有大于IOM又基于同軸線傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)收發(fā)裝置。根據(jù)通信理論中的奈氏準則，理想帶通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaud/s，即每赫帶寬的帶通信道的最高碼元傳輸速率為每秒2個碼元。當前以太網(wǎng)的物理層包括有PCS(PhysicalCodingSublayer,物理編碼子層)和PMD(PhysicalMediaDependent,物理介質(zhì)相關(guān))子層。請參考圖2示意一些編解碼的波形圖，其中針對PMD子層的編碼方法主要有如下幾種-<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>但預(yù)留的65MHz以下頻段中，按照目前以太網(wǎng)的傳輸碼元速率，只能進行l(wèi)OMbps的以太網(wǎng)傳輸，即采用曼徹斯特編碼進行數(shù)據(jù)的編碼；而不能進行100Mbps(125Mbaud/s)或以上的以太網(wǎng)傳輸，因為此時根據(jù)奈氏準則，從理論上講網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)就會占用62.5MHz的頻帶資源，加上噪聲干擾，65MHz以下頻段不足以傳輸碼元速率為125Mbaud/s的的以太網(wǎng)信號。但這只是最低理論要求。其次，由于以太網(wǎng)信號在線上傳輸?shù)氖欠讲?，因此其主要的頻率分量一基頻分量應(yīng)該落在65MHz以下，這也就是說作為周期性方波的以太網(wǎng)信號的碼元速率要在65Mbaud/s以下；從理論上講，以太網(wǎng)信號的高次諧波分量都會落入到65MHz以上的頻段中，干擾了電視信號。理論上最優(yōu)的選擇是讓盡可能多的諧波分量落在65MHz以下。反過來說就是要讓碼元速率不斷下降，但事實上，在比特率不變的情況下，碼元速率的下降越多，信號噪聲比下降越多；因此要滿足香農(nóng)定理，碼元速率不可能無限制下降的，而且器件的精度也不允許。通過實驗可以知道，對于以太網(wǎng)信號收發(fā)來說當其基頻分量能夠降到65MHz以下，這樣對電視信號的干擾才有可能是可以接受的，因此本發(fā)明選取的較佳的實施方式是引入PAM-8(8電平脈沖幅度調(diào)制)編碼。請參考圖3，本發(fā)明以太網(wǎng)收發(fā)裝置10包括MAC-PHY接口((MediaAccessControl-PhysicalInterface,或簡稱MAC接口)11，PCS子層單元12，PMA(PhysicalMediaAttachment,物理介質(zhì)附屬)子層單元13，PMD子層單元14，數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元15，以及基于電視同軸線的物理接口16。MAC接口11用以和MAC層裝置連接進行的數(shù)字信號的傳遞，一般來說在MAC接口11處會存在FIFO用來消除PHY層裝置和MAC層裝置之間時鐘不匹配的問題；PCS子層單元12—般位于MAC接口11之后用來對信號進行物理編碼，如4b/5b編碼，這種編碼的特點是將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)流每4比特作為一個組，然后按照4b/5b編碼規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)5比特從而提高數(shù)據(jù)糾錯能力；PMA子層單元13主要作為PCS子層單元12和PMD子層單元14之間的串行化服務(wù)接口，比如做NRZ(Non-returntoZero,非回零制)信號和NRZI(Non-returnZeroInverted,逆轉(zhuǎn)非回零制)信號的轉(zhuǎn)換。PMD子層單元14的主要工作是面向同軸線介質(zhì)進行信號收發(fā)，在PMA子層和介質(zhì)之間交換串行化的數(shù)字信號。PMD子層單元14將這些來自PMA方向的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成適合于在某種特定介質(zhì)上傳輸?shù)男问?，在本實施方式中，PMD子層單元對于電信號轉(zhuǎn)換采用PAM-8(脈沖幅度調(diào)制)編碼。PAM-n編碼方法是參數(shù)為n的脈沖幅度調(diào)制編碼方法。通過該編碼方法，可以使得數(shù)據(jù)信息的一個碼元攜帶1(^2"個數(shù)據(jù)比特的信息內(nèi)容。當11=8時，PAM-8編碼方式是一個碼元可以有8個電平，也就是說有8種變化。因此一個碼元可以傳輸3個數(shù)據(jù)比特的信息內(nèi)容。比如說3個數(shù)據(jù)比特為一組，有8種組合，分別是"000"、"001"、"010"、"011"、"100"、"101"、"110"、"111"。將這8個組合分別用8個電平的一個進行表示，就可以做到一個傳輸碼元攜帶3個比特的信息。以100Mbps的以太網(wǎng)為例，該以太網(wǎng)的傳輸速率是100Mbps，一秒的信息吞吐量是100Mbit。同時，假定PCS子層采用4b/5b編碼。該100Mbps的數(shù)據(jù)比特流從以太網(wǎng)的MAC層經(jīng)過MII接口流入物理層的PCS子層。該PCS子層對該100Mbps的數(shù)據(jù)比特流進行4b/5b編碼來增加糾錯能力，此時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)比特流量為125Mbps。然后，PCS子層將該125Mbps數(shù)據(jù)比特流發(fā)送到物理層的PMD子層。此時由于數(shù)字信號仍然是二進制的，所以波特率為125Mbaud/s(較高波特率)，但經(jīng)過PMD子層單元的PAM-8編碼和相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換(在數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元15內(nèi)完成)后得到125/3=41.6MBaud/S的碼流(較低波特率)。顯然，在60MHz左右的帶寬上傳輸41.6MBaud/s的以太網(wǎng)信號是比較輕松的，接下來需要做的是經(jīng)過接口處理后通過物理接口發(fā)送到電視同軸線上進行傳輸即可。對于接收方向，需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換在經(jīng)過PMD子層單元進行PAM-8的解碼工作，就是在數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元15對8種不同的電平作判決然后經(jīng)過PAM-8解碼出原始的3個比特的二進制數(shù)字信號，至于其他單元的工作在接收方向的工作不再一一贅述，和現(xiàn)有技術(shù)的機制基本一致。以上例子中是采用的PAM-8編碼方式，通過類似分析和計算，也可以采用PAM-12,PAM-16編碼方式以其其他在同等信息率情況下降低傳輸碼元速率的方法。如果僅僅考慮波特率的情況，不考慮信道噪聲，PAM-8等級以下的編碼方式也可完成，但上這種只是理想情況。需要注意的是還需要考慮香農(nóng)定理，隨著波特率的上升，信號噪聲比將下降，從而使得信道可傳輸?shù)谋忍芈嗜萘肯陆?，并且器件的靈敏度也是設(shè)計的瓶頸。因此本實施方式給出的是取得較好折衷，比較經(jīng)濟的編碼方式PAM-8。在本實施方式中并沒有對整個以太網(wǎng)收發(fā)進行更細致地描述，比如說，參考圖l，這樣的接入方式下是共享媒質(zhì)的，或者說是總線型的，因此需要引入沖突檢測機制，這一點可以參考現(xiàn)有的設(shè)計，而諸如擾碼等相關(guān)設(shè)計可以參考現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計進行挪用，本實施方式不在贅述。以上實施方式是針對100Mbps的以太網(wǎng)收發(fā)速率進行的設(shè)計，因為這可以很好地借用已有的設(shè)計，并且能夠和現(xiàn)有的MAC層模塊進行無逢對接。但是，對于廣電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來說，由于其采用的是不同于現(xiàn)有流行的基于差分線的以太網(wǎng)收發(fā)設(shè)計，其強大的需求足以支撐新的速率等級的以太網(wǎng)收發(fā)標準的誕生。比如說，對于圖1這種12戶的情況，如果設(shè)計的收發(fā)速率在200Mbps，則可以基本上保證未來若干年內(nèi)的寬帶接入速率不會被淘汰。而對于以太網(wǎng)速率是200Mbps的情況，假設(shè)PCS子層采用4b/5b編碼。通過如上類似的分析和計算，可以采用PAM-16、PAM-18、PAM-32和PAM-64編碼方式。因此，進一步來說，對于本發(fā)明以太網(wǎng)收發(fā)裝置來說，其從邏輯設(shè)計上來講PMD可以引入兩個或以上的傳輸編解碼(Signaling)單元，比如說一個為PAM-8編碼，適用于100Mbps的速率，另外一個為PAM-16編碼，適用于200Mbps的速率。在這種情況下可以簡單地引入一個配置單元，用來選擇編碼方式；也可以進一步引入一個編碼協(xié)商單元，在上電之初在物理層協(xié)商雙方采用哪種編碼方式，或者采用人工配置的方式都可以。需要補充說明的是:本發(fā)明較佳實施方式中借鑒了一些現(xiàn)有以太網(wǎng)收發(fā)技術(shù)，因此采用的邏輯劃分也是和現(xiàn)有的100Base-T的標準基本一致，對于新的標準來說，傳輸編解碼(Signaling,在本實施方式中為PAM-8)并不一定是在PMD，或者說也許新的標準不存在PMD功能子層，因此從另一個角度來看講應(yīng)該是傳輸編解碼單元來完成PAM編碼，只是在本實施方式中傳輸編解碼單元被歸入PMD之中。然而隨著國家廣電標準的變化，其預(yù)留的頻段也可能會發(fā)生變化，假設(shè)預(yù)留頻段為20MHz，這個時候傳輸50Mbps都比較困難，因此可以基于以上實施方式作相應(yīng)的改變以適應(yīng)變化。所以可以理解的是本發(fā)明并不局限于某一種具體的速率。另外，雖然在以上實施例中，通過對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行PAM編碼來降低數(shù)據(jù)的碼元速率從而實現(xiàn)了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和電視數(shù)據(jù)的同時傳輸，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解只要是能夠完成這種降低碼元速率的任何編碼方式都可以應(yīng)用到本發(fā)明來實現(xiàn)本發(fā)明的目的，只要通過這個編碼能夠使得碼元速率與線纜上預(yù)留的頻段適配即可，或者說從較佳的實施角度考慮，可以理解為經(jīng)過編碼以及數(shù)模轉(zhuǎn)換后的以太網(wǎng)信號，其基頻分量和電視信號時不沖突的。從以上描述可以看出，通過實施本發(fā)明，利用預(yù)留雙向業(yè)務(wù)頻段，既可以為數(shù)字電視的雙向改造業(yè)務(wù)奠定傳輸技術(shù)基礎(chǔ)，也可以實現(xiàn)以太網(wǎng)在廣電網(wǎng)絡(luò)末端的的高速互聯(lián)網(wǎng)接入方案，并且由于以太網(wǎng)收發(fā)裝置的成本相對于調(diào)制解調(diào)器來說非常低廉，整個解決方案的成本可以得到大幅度的降低。權(quán)利要求1.一種以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其包括用以連接電視同軸線進行模擬信號傳輸?shù)奈锢斫涌冢靡院兔襟w控制介入層(MAC)裝置相連進行數(shù)字信號傳輸?shù)腗AC層接口，其特征在于，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置還包括位于所述物理接口以及MAC層接口之間，并在發(fā)送方向用以將來自MAC層的高波特率信號編碼為具有與電視同軸線預(yù)留頻段適配的低波特率信號，或者在接收方向用以將來自物理接口方向的低波特率信號解碼為高波特率信號的PMD子層單元。2.如權(quán)利要求l所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置收發(fā)速率大于或者等于100Mbps。3.如權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，所述PMD子層單元為雙?；蚨嗄９ぷ鞣绞剑靡栽诓煌ぷ髂Ｊ较聦Σ煌ㄌ芈市盘栠M行編解碼處理。4.如權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，所述PMD子層單元采用PAM-n編解碼處理，其中n大于或者等于8。5.如權(quán)利要求l所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，其中所述電視同軸線預(yù)留頻段為65MHz以下。6.如權(quán)利要求l所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，還包括位于PMD子層單元后的數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元。7.—種包括如權(quán)利要求1所述以太網(wǎng)收發(fā)裝置發(fā)送部分的以太網(wǎng)發(fā)送裝置。8.—種包括如權(quán)利要求1所述以太網(wǎng)收發(fā)裝置接收部分的以太網(wǎng)接收裝置。9.一種基于電視同軸線的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，包括用以將以太網(wǎng)信號編碼至該信號基頻分量與電視信號不沖突的傳輸編解碼單元。10.如權(quán)利要求9所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置收發(fā)速率為大于或者等于100Mbps。11.如權(quán)利要求9所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，所述傳輸編解碼單元為雙?；蚨嗄９ぷ鞣绞?，用以在不同工作模式下對不同波特率信號進行編碼處理。12.如權(quán)利要求9所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，所述傳輸編解碼單元采用PAM-n編解碼處理，其中n大于或者等于8。13.如權(quán)利要求9所述的以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其特征在于，還包括位于傳輸編解碼之后的數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元。全文摘要一種以太網(wǎng)收發(fā)裝置，其包括用以連接電視同軸線進行模擬信號傳輸?shù)奈锢斫涌?，用以和媒體控制介入層(MAC)裝置相連進行數(shù)字信號傳輸?shù)腗AC層接口，其特征在于，該以太網(wǎng)收發(fā)裝置還包括位于所述物理接口以及MAC層接口之間，并用以將來自MAC層的高波特率信號編碼為具有與電視同軸線預(yù)留頻段適配的低波特率信號以及用以將來自物理接口方向的低波特率信號解碼為高波特率信號的PMD子層單元。本發(fā)明通過現(xiàn)有成本低廉以太網(wǎng)芯片設(shè)計，借助已經(jīng)存在的線資源為完成廣電網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)雙向改造奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。文檔編號H04B3/02GK101106460SQ20061009102公開日2008年1月16日申請日期2006年7月11日優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日發(fā)明者洋于申請人:杭州華三通信技術(shù)有限公司