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基于有线电视电缆系统部署闭路WLAN的研

2019/04/25 来源:江津信息港

导读

1背景目前,有线电视络范围庞大,除了有线电视公司经营的公共络,还有各企事业单位、宾馆、酒店的内部闭路电视系统。现在,具有这些有线电视络的

1背景

目前,有线电视络范围庞大,除了有线电视公司经营的公共络,还有各企事业单位、宾馆、酒店的内部闭路电视系统。现在,具有这些有线电视络的单位都希望通过运营这个络,实现互联接入数据通信,取得新的利润增长点。但是,在国外宽带接入市场占有一定份额的CABLEMODEM系统在我国的运用却非常少,更鲜有成功的商业运营。其缘由之一是我国目前的CATV络基本上是单向络,不仅在光传输部份是单向的,在电信号分支部份大多也是单向的。即使仅将电信号分配部份的放大器进行双向改造,其投资也比较巨大。原因之2是目前的CATV络,同轴电缆的接头、电缆与分支器之间的连接质量较差,引入了过大的噪声,致使CABLEMODEM系统常常出现连接中断或速率下落。原因之3是现有的CABLE MODEM系统装备庞大笨重,管理复杂,对环境要求高。如果不进行双向改造,而是将CABLE MODEM系统的头端设备放置在从络侧看过去的一级电信号放大器处,则需要部署大量的头端装备,造成投资庞大、保护量增加,而且带来供电、装备物理安全等问题。

与此同时,通讯运营商在车站、机场、宾馆等区域建设了一批WLAN宽带接入系统,同时还计划在居民小区建设WLAN覆盖系统,为居民提供宽带接入。但是,在这些早期建成的WLAN络投入使用后,通讯运营商很快遇到以下几个问题,使WLAN的商业运营效益欠佳。首先,目前使用WLAN开展移动办公或互联接入的用户还不多,业务量不大,业务收入可想而知。第二,如果说个问题还可以随着社会经济发展、移动办公的普及而改良的话,WLAN建设本钱问题就比较难以解决。虽然单个AP 设备的价格非常便宜,但是在宾馆、居民小区等环境中应用时,由于建筑结构复杂,而WLAN 频段的穿透损耗较高,要实现全部区域的良好覆盖,就必须布放大量的AP装备。这就带来大量的建筑装修工程量,而且供电和运行保护也非常麻烦。第三是WLAN 的频率资源限制。目前比较流行的2.4 GHz频段的WLAN 系统,只有3个互不堆叠的频点。通常,质量比较好的AP装备,在每个频点上可以同时接入30个左右的并发用户。因此,在宾馆、小区等人口密集的区域运用时,频率资源遭到限制,频率计划和干扰控制也存在比较大的难度。

根据上述分析,传统的WLAN和CABLEMODEM系统均存在缺点。如果将两者融会,就有望克服各自的缺点,构成一种性能更好、性能价格比更高的宽带接入技术。实际上,这种融会在技术上非常简单。简而言之就是将传统的CABLEMODEM系统的前端装备换成WLAN系统的AP,同时为WLAN卡增加一个有线的射频输出接口,通过该接口采取75 Ω同轴电缆将WLAN信号馈入有线电视信号的插座。这样,WLAN信号就可以在有线电视的同轴电缆中传送到AP。这时候WLAN实际上与早期的同轴电缆以太络类似,但数据信号不是直接在同轴电缆上基带传输,而是以扩频的方式调制到载波上,属于具有载波的同享介质络。

2基于CATV同轴电缆部署WLAN的方法

(1)多频WLAN卡和AP

要使WLAN部署到CATV同轴电缆上,还要使此种WLAN使用的载波与CATV系统的频带兼容。现有的有线电视同轴电缆系统的有效带宽是0~1000MHz,而WLAN的工作频率在2.4 GHz或5 GHz。WLAN 标准系列中,802.11b、802.11g工作在2.4 GHz频段,802.11a工作在5 GHz频段。例如在2.4 GHz频段,WLAN使用的频率范围是2 401~2 483 MHz,共13个频点,但可以同时使用的互不重叠的频点只限于3个。显然,现有WLAN装备的射频信号没法直接在CATV同轴电缆上传送。实际上,上述WLAN标准的实质性差别在于数据信号的调制方式,而工作频率是考虑到不同厂家设备的互操作而人为规定的,因此完全可以根据实际需要调剂到其他频率。

针对上述情况,可以开发多频的WLAN卡和AP设备。就多频WLAN卡而言,它向自由空间发射的频率仍然可以是2.4GHz或5GHz,这类多频WLAN卡同时可以将数据调制到901~983MHz的频段载波上,由于901~983 MHz 的频率目前用于移动业务,所以这类载波不允许向自由空间发射,但是却可以在有线电视的同轴电缆中闭路传输。实际使用时,901~983 MHz的射频信号从卡上的连接端引出,通过75 Ω同轴电缆连接到室内的有线电视接线盒的插座上。

同上所述,AP的工作频率也可以调整到901~983MHz,以便与多频WLAN卡配合。

实际部署中,也可以根据有线电视络中各业务的频率分配,灵活配置WLAN的工作频率,尽量选择比较低的频段,由于CATV同轴电缆在低频一侧的衰减要小很多。

(2)络拓扑

用户WLAN卡的射频信号可以通过75Ω细同轴电缆连接到室内的有线电视接线盒的插座上。下面主要论述AP的设置方式。络拓扑结构如图1所示。

图1中从有线电视信号传输光缆送来的电视信号,经过光电转换和射频功率放大后,通过同轴电缆送入无源分配络,通过无源分配器(通常是采取常见的无源分支器)逐层分配到每一个用户插座。图1是两级无源分配的情况,而且光电转换器也没有配置射频放大器。在实际的有线电视系统中,无源分配络可能多于两级,而且络中会根据信号的衰减情况在需要的分支上插入一些射频放大器。不过,只要AP与WLAN用户之间不要逾越射频放大器就不会有问题。在宾馆等用户密集场所,可以在每个楼层的分配器处设置AP。

图1中的“带阻滤波器”的阻断频带是本络中使用的WLAN射频频率。引入“带阻滤波器”的作用是隔离络中不同分支上的WLAN信号,避免它们之间的相互干扰,从而实现WLAN射频频率在不同分支的复用。例如,图1中“无源分配器-”所连接的用户均通过“AP-2”接入,其射频信号不会散布到络的其他部份。“AP-2”发射的信号也只局限于“无源分配器-”所连接的用户。这样带来的另一个好处是信息安全性有所改良,实现了一定程度的用户隔离。

由于目前WLAN标准采取直接序列扩频或OFDM等调制技术,而这类调制技术对传输线路的噪声具有较高的抑制和衰减能力,故在现有有线电视络线路质量较差的情况下,传送性能和可靠性比CABLEMODEM高,掉线率低。

图1中的各级AP可以采取光缆、ADSL、五类双绞线等各种传输线路连接到会聚层,与通常的AP接入方式完全相同,这里不再赘述。

3总结

本文提出的借助现有有线电视络,以闭路传送方式部署WLAN的方式,具有计划简便、建设投资少、工程量小的优点。特别合适那些缺少有线接入络资源的电信运营商与有线电视络具有者合作展开宾馆、居民区的宽带接入业务,也适合具有互联业务资质的有线电视络提供商使用。

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