一种基于有线电视同轴电缆的双向数据网络传输系统 本发明涉及一种基于有线电视同轴电缆的双向数据网络传输系统。
宽带网建设的急迫性随着Internet(互联网)的迅猛发展，上网人数的不断翻番，网络经济早已呼之欲出。电子商务的发展必将极大的改善我们的商业环境；可视电话，远程医疗，远程教学，虚拟网络购物，视频点播，网上广播等网络增值服务也已经跃跃欲试，期待着早日进入广大用户大家庭。这一切无不要求将来的互连网络要承载数百倍于当前网络承载的信息量。但与此同时，由于现在的互联网络是在原有电信网的基础上搭建起来的，基于语音业务发展起来的电信网已经不能满足上述网络增值业务对网络带宽的要求。也就是说，现在的互连网络已经成为网络经济进一步发展的瓶颈，只有尽快解决互联网的带宽问题，才能使网络对经济的巨大推动力充分的发挥出来。
1.宽带网的建设瓶颈
一般认为，宽带网络应由宽带城际IP骨干网、宽带城域IP骨干网和宽带接入网组成。
1)城际IP骨干网的建设非常快。由于光纤技术的迅速发展和光纤设备价格的大幅下降，基于光纤技术的城际IP网的解决方案已经比较成熟，所以，当前各国城际骨干IP网的建设都非常快。当前中国几家大型的基础网络公司--中国电信、联通、网通、吉通等--也都在致力于建设自己的城际骨干IP网络。
2)城域骨干IP网在中国的建设虽然起步较晚，但是占尽了后发优势。中国城市的电信网络和有线电视网络都已经铺设了大量的光纤，已经形成了城域IP骨干网的基本构架，不需要大量的投资就可以建成城域骨干IP网并投入运行。
3)宽带接入网则是当前宽带网的建设的主要瓶颈。原来的互连网络接入都是窄带接入，如何使每家每户的互连网络接入变成宽带接入--这是一个世界性的技术难题，也就是众所周知的″最后一公里″问题。当然，光纤入户是一个最好的解决方案，但巨大的投入和长时间的建设周期，绝对是″远水解不了近渴″。
2.如何解决″最后一公里问题″
最后一公里问题是一个世界性的技术难题，解决的办法不外乎两个：
1)重新布线这是终极的宽带入户解决方案。光纤入户，光纤到楼边、五类双绞线入户等都是通过重新布线来解决宽带接入问题。但是，重新布线是一项非常浩大的工程，需要投入大量的人力和物力，不是短时间内可以实现的。重新布线对于已装修好的住宅有着破坏装修效果的威胁，还可能切断原有隐蔽布线(特别是电源线)，住户留守配合也存在诸多不便。美国计划到2015年完成光纤入户，由此可见重新布线的难度。重新布线的另一个问题是不能和现有的接入网络合并使用，从而给运营商带来业务开展的不便。
2)原有接入线路改造
通过在原有的接入线路上进行宽带改造，满足网络用户现阶段的宽带需求，应该是目前最好的解决方案。美国已经在这方面做了许多探索，基于电信网络的DSL技术和基于有线电视网络的CABLE MODEM技术都是立足于现有的接入线路来实现宽带入户。但是，这些技术是基于美国的网络结构而不是根据中国的网络实际情况开发设计的，所以从在中国的实践情况看，使用效果并不是很理想。
3.中国广电网的现状
中国广电网通过二十多年的建设，已经基本建成了高速和广阔的电视信号传输系统。现在，通过广电网的接入系统--专门的入户同轴电缆，广电网可以毫不费力地将电视节目传送到千家万户。覆盖范围已经比电信网还要广阔的多。
在入户接入方面，广电网比电信网先天具有高带宽的优势。广电系统只要对其接入系统进行改造，就可以为有线电视用户提供30-40M的网络带宽，用户马上就可以享受到高速上网及VOD(视频点播)等的高带宽应用服务，而且广电网在原有骨干光纤网络上架构的宽带网络系统完全可以承载相关业务。
但是，现有的广电网没有完善地控制管理系统。现有的同轴电缆只承担了电视信号的下行广播任务，采用共享式传输，从而不能控制单用户的信息流量，所以，有线电视收费难一直困扰着广电网，开展网络接入服务估计也会有较大的困难。这种现状要求广电系统尽快找到一种切实可行的办法，提供网络宽带接入服务，从网络的增值服务方面赢得新的利益增长。
4.已有的接入网的宽带解决方案分析
1)基于电信现有接入网的宽带解决方案
(1)ISDN由于ISDN拨号上网方式的线路设计自身受到了64K容量的限制，尽管电信正在尝试利用各种各样的技术把电话线的速率提高，比如说ISDN的2B+D、30B+2D等，在不改变线路的情况下把两端的设备改掉，从而把速度提高。但是，这些努力也只能将现有网络带宽拓展为128K。而且这种提升并不能成为真正意义上的″宽带″，它不能满足电子商务、VOD点播宽带增值服务的要求。
(2)ADSL
ADSL技术是国际上用来对现有电话网络进行宽带改造的一种通行技术。利用这种非对称传输，可以实现上行带宽800K，下行带宽8M。ADSL(非对称线性环路系统)技术可以在原有线路上做到10MHz、8MHz、6MHz。但为了实现ADSL技术，首先要建立ADSL环路系统并在线路两端加装设备，这种改造的初始投资相当大。而且，这种技术存在着信息回传时有干扰信号，大对数电缆出线率不高，在一次性建设后想要再提高速度和升级系统也存在较大的困难。
这种改造技术从带宽的角度看，应该可以满足现阶段人们对上网带宽的需求。但是这种改造的建设费用实在太高。价格因素成为中国电信广泛推广ADSL技术的最大障碍。
2)基于广电接入网的宽带解决方案
发达国家的有线电视运营商主要是使用CABLE MODEM技术解决有线电视用户宽带上网的问题。这种技术是对同轴电缆主干以及同轴电缆放大器进行双向改造，在千家万户的同轴电缆出口处增加一个被称为CABLE MODEM的终端设备，CABLE MODEM和家庭里的计算机或机顶盒相连，实现上行带宽为1M，下行带宽为30M的非对称传输，众多用户共享该带宽实现高速上网。与ADSL技术一样，价格也同样成为该项技术推广的障碍。
CABLE MODEM技术难以推广的另一个原因是其回传噪声问题。由于时分技术的局限性，其回传噪声无法得到很好的解决。从国内试点的情况看，该技术的试验效果并不是十分理想。
基于上述分析，不管是现有的ADSL技术，还是CABLE MODEM技术，在我国的试验情况都不十分理想。我们分析研究中国的现有的接入网络的现实结构，在现有的电信网和广电网的接入网络系统的基础上，开发出符合中国国情的宽带接入改造的解决方案。
本发明的一个目的是提供一种低成本的基于有线电视同轴电缆的双向数据网络传输系统。
本发明的工作原理如下：本系统包括头端、旁路器、中继器和客户端。头端通过标准的以太网接口和城域主干网高速相连，城域主干网和INTERNET相连，并通过同轴电缆和旁路器相连；旁路器只允许数据信号双向互通，模拟的电视信号无法通过旁路器，电视信号仍然通过原来的单向放大器，电视信号的传输不受旁路器的影响；在数据信号电平衰减过大的地方增加中继器，保证数据信号的正常传输；客户端通过标准的以太网络接口和IP终端设备相连，同时客户端通过上述的中继器、旁路器、头端和城域网络以及INTERNET高速互连。
同时，因为本发明涉及的只是同轴部分的改造，而通常在中国的情况下同轴电缆的长度只有1-3公里，本发明将有线电视系统的双向传输问题简化成一个3公里左右的传输问题，使得系统成本大大下降。
【附图说明】
图1为示出本发明的基于有线电视同轴电缆的双向数据网络传输系统的示意图。
如图1中所示，本系统包括头端2、旁路器4、中继器3和客户端1。
头端2有两个接口，其中一个接口与光节点5和同轴电缆6相连，另外一个接口为标准的以太网络接口，与国际互联网(INTERNET)相联。头端2并联在现有的有线电视系统上，头端2在有线电视的非广播频道发送和接收数据信号。由于有线电视信号和数据信号在不同的频段传输，因此，现有的有线电视的传输不受数据信号的干扰。
旁路器4并联在现有的有线电视系统的单向放大器7上。在机制上，旁路器4相当于一个网桥，旁路器4只将数据信号从旁路器4的一端拷贝到旁路器4的另外一端，模拟信号由于不具备数据信号的特征，旁路器4不允许模拟信号通过，模拟信号通过单向放大器。从而，旁路器4对于数据信号是双向直通，对于模拟信号高阻截止。
中继器3由无增益带通滤波器、有增益高通和低通双向滤波器组成。电视信号通过无增益带通滤波器，在65-550MHz的频段上不受影响地传输。数据信号通过有增益的高通和低通双向滤波器放大传输。
客户端1通过上述的中继器3、旁路器4实现与头端2的双向数据通讯，并且连接到用户终端设备(例如，个人电脑8和电视机9)。
基于本发明现有的单向有线电视传输系统不需要进行双向改造，就可以实现终端用户和INTERNET的长期高速连接。
尽管在上文中已经具体描述了本发明的实现方案，但是本发明的范围不受这些具体细节限制。