[发明专利]家庭网络系统及通过光纤传输射频信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及家庭网络系统及通过光纤传输射频信号的方法。

背景技术

为了满足每一个家庭成员独立地分享各自的信息资源的需求，目前的家庭中一般都建立有家庭网络。家庭网络是将公共网络和信息服务以家庭网关为连接点延伸到家庭内部，并通过家庭网络连接各种信息终端，为家庭中的所有成员提供集成的通信、娱乐、家庭控制、安全防范、家居管理和信息服务等功能。

家庭网络所涉及的技术非常复杂，主要包括：内部联网技术、家庭网关技术、设备自动发现技术、远程管理技术等。其中内部联网技术主要是对家庭网络内部各种终端设备进行物理互联，是实现家庭网络应用的前提。目前的家庭内部联网技术主要包括有线和无线两类，有线主要包括以太网、HomePNA和PLC等，无线则包括WiFi、蓝牙、Zigbee、UWB等。

以太网是目前应用最为广泛的联网技术，可以提供从10M到100M甚至千兆的传输带宽。但由于以太网对家庭网络布线有较高的要求，而且不具备移动性，所以在应用上受到一定的限制。

HomePNA（Home Phoneline Network Alliance）是一种基于电话线传输的内部互联技术，HomePNA3.0提供了对同轴电缆的支持，2005年被ITU标准化为G.9954，目前最新的标准HomePNA3.1理论最高速率达到320Mbps，支持同步、异步两种MAC机制，使用同步MAC可以获得更好的QoS保证。虽然HomePNA技术能最大可能重用家庭内部已有的布线系统来提供设备互联，大大减少了布线改造。但作为一种有线技术，除了线缆的局限性外，还存在一些缺陷，例如传输时延大，在同轴线上与VDSL、数字电视的频段存在冲突等。

PLC（powerlinecommunication，即电力线通信）利用家庭室内的电力线进行通信，采用类似以太网的传输机制，可以提供200Mbps的物理带宽，并且专门考虑AV高带宽，低时延的要求。PLC的最大优势在于无需单独布线，且不会受到墙壁的阻隔，只要有电源插座就可以接入网络。目前影响PLC普及的主要因素有：电力线上的干扰（容易受到容性负载的影响以及一些室内家电如微波炉等的干扰）、用户间隔离（PLC难以穿越电表）以及成本等。

同有线方式相比，无线方式则最大限度地满足了人们对移动性的需求。其中，WLAN技术应用最为普遍，尤其是基于OFMA和MIMO技术的802.11n可以带来高到600Mbps的理论带宽以及更高的无线覆盖能力，使得无线承载多媒体应用，尤其是视频媒体称为可能。当然作为一种无线技术，在家庭应用时受限于功率以及家庭建筑的影响，仍然不可避免地存在覆盖问题以及在传输质量上无法达到有线传输的效果等问题。

BlueTooth、Zigbee和UWB均属于短距离无线通信，其中BlueTooth的有效通信距离为10-100m，数据传输速率为1Mb/s；UWB信号的有效传输距离在10m以内，提供的速率为480Mb/s。

因此，目前家庭网络互联中以太网和802.11 WiFi是普及率最高的技术，通过对上述采用有线和无线方式进行家庭网络内部联网技术分析可知，由于WiFi无线传输受环境影响，如无线干扰，以及穿墙能力等限制，难以保证视频流的可靠传输，因此在视频传输等QoS要求高的情况下，还是倾向有线技术。但是，除非是新的建筑，以太网线路在家庭中并不常见，重新布线是非常困难的。而其他技术（如电话线）则由于受本身线路质量的影响，以及xDSL 等频道的干扰制约,无法满足高质量视频传输等业务需求。

随着以IPTV业务为代表的多媒体业务和应用在家庭内的普及，对互联技术在带宽性能、QoS保证以及使用便捷上提出了更高的要求。高清视频业务的广泛应用需要超高带宽端到端的承载，高保真视频业务和高速上网带宽需求对网络接入能力提出了新的挑战，同时，物联网产业的发展所带动的相关应用进一步提出了对高宽带的需求。据调查，室内多媒体业务是通信网络中比例最大的传送业务，超过50%的无线话音业务和70%的无线数据业务来自室内环境，而当网络带宽增加后，用户在线时间也将随之增加，所提升的带宽很快被大约不到20%的用户消耗。由此分析可以预见在家庭网络内多路高保真视频、多路高速上网以及各类物联网应用的业务驱动下，对1Gbps以上的超高带宽接入能力的需求将极为迫切。而随着iPad等MID设备的出现家庭内部的终端移动宽带业务需求也逐步增强，对于家庭内部的无线信号覆盖和业务管理提出了更高的要求。