- 相關(guān)推薦
雙向CATV網(wǎng)中控制信令的傳送
摘要：介紹基于CATV的雙向FFSK數(shù)據(jù)通信線程和軟件設(shè)計(jì)的原理、流程。該裝置實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能可靠，并在實(shí)際應(yīng)用中得以成功運(yùn)用。有線電視網(wǎng)（CATV）是中國(guó)普及最廣的網(wǎng)絡(luò)，在已建的賓館、居民小區(qū)中絕大部分都已建成。因此利用已有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更廣泛的功能的開(kāi)發(fā)，如：影視點(diǎn)播、安防監(jiān)控、自動(dòng)抄表及其它的服務(wù)呼叫等，是一個(gè)值得研究的課題。這些功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，是在同軸電纜中控制信令的可靠實(shí)現(xiàn)。
在CATV網(wǎng)中，由于分支較多、用戶繁雜、線路老化等原因，不可避免地會(huì)造成大量的干擾信號(hào)的竄入。在實(shí)際的頻譜測(cè)試中，整個(gè)其帶經(jīng)常被噪波干擾抬高，因此，尋找廉價(jià)且可靠的線路和傳送方案變得尤為重要。為此，我們通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，研制出一成本極其低廉，性能相當(dāng)可靠的工作電路和通信方案，并在實(shí)際裝機(jī)運(yùn)行中使用。
1 硬件組成及原理框圖
1.1 傳輸通道
根據(jù)國(guó)際，數(shù)據(jù)信息只能在雙向CATV網(wǎng)的低端通過(guò)，允許分布的頻率為65MHz以下。鑒于此，我們采用的通信頻率分別為：上行信號(hào)采用無(wú)線信號(hào)工作方式，頻點(diǎn)為21.7MHz，采用窄帶方式，帶寬為20kHz；下行信號(hào)采用電視信號(hào)的工作方式，中心頻率為38MHz，帶寬為8MHz。為加強(qiáng)抗干擾能力，上、下行被調(diào)制的信號(hào)采用FFSK方式，速率為1.2Kb/s。
圖1 數(shù)據(jù)中心采集卡的通信線路原理方框圖
采用此種通信方式的另一種考慮是成本及可生產(chǎn)化。數(shù)據(jù)采集中心與控制終端的通信系統(tǒng)是典型的一對(duì)多的通信，控制終端數(shù)量眾多，應(yīng)盡可能地設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單、低廉、精確；而數(shù)據(jù)采集心的采集卡則相對(duì)可靠即可。因此，在控制終端線路上的窄帶發(fā)射電路，為保證頻點(diǎn)精確且不漂移，舍棄LC振蕩電路采用晶體振蕩，定制晶體頻率為21.7MHz，帶寬為5kHz。通過(guò)對(duì)電源的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩電路起振與否的控制。接收電路采用電視信號(hào)解調(diào)芯片TA7606，解調(diào)出音頻FFSK信號(hào)。數(shù)據(jù)采集中心的采集卡相對(duì)應(yīng)的接收電路采用窄帶接收芯片MC3363。MC3363是一個(gè)由RF放大器到音頻前置放大器輸出的完整的FM窄帶接收機(jī)。低電壓雙變換設(shè)計(jì)產(chǎn)生了用于窄帶音頻和數(shù)據(jù)鏈路的低功耗、高靈敏度和優(yōu)越的圖像載波抑制功能。MC3363具有較高的靈敏度，對(duì)于12dB SINAD（信號(hào)對(duì)噪聲的先真比）的典型的輸入值為0.3μV。輸入信號(hào)先通過(guò)兩級(jí)本生振蕩器的差頻輸出到455kHz以下，然后再對(duì)信號(hào)限幅放大，最后經(jīng)過(guò)正交檢波輸出音頻范圍內(nèi)的有用信號(hào)。雖然CATV網(wǎng)是有線的，但MC3363用在此處可大大提高上行信號(hào)的靈敏度，在信噪比較低時(shí)也能接收得很好。發(fā)射電路采用電視信號(hào)的中頻電路，即采用芯片MC1374，它的工作頻率也是晶體通過(guò)第6腳輸入的調(diào)制FFSK信號(hào)，硬件框圖如圖1所示。綜合數(shù)據(jù)處理中心的采集卡和終端的控制卡，上行和下行信號(hào)發(fā)射的工作頻率都是通過(guò)晶體振蕩產(chǎn)生的。這種設(shè)計(jì)思路將大大方便于調(diào)試、生產(chǎn)。上行信號(hào)采用窄帶是因?yàn)镸C3363的接收性能極優(yōu)，同時(shí)節(jié)省頻率資源；
而下行信號(hào)采用電視信號(hào)是因?yàn)槌杀镜土冶阌谡{(diào)試、生產(chǎn)。圖1是數(shù)據(jù)中心采集卡的通信線程原理方框圖。
1.2 控制線程
采集卡的主控制芯片采用華邦公司的W77E58，主要出于三方面的考慮：
一是工作頻率高，最高可達(dá)40MHz，而且W77E58的機(jī)器工作頻率只是晶體振蕩頻率的4分頻，即40MHz的頻率相當(dāng)于普通MCS-51系列單片機(jī)的120MHz。由于數(shù)據(jù)處理中心的采集卡要接收及處理多個(gè)終端來(lái)的信息，快速處理數(shù)據(jù)是必需的。二是W77E58擁有2個(gè)全雙工異步串口，給采集卡與數(shù)據(jù)控制中心的數(shù)據(jù)交換提供了便利。三是W77E58片內(nèi)有1KB的SRAM（采用MOVX指令），無(wú)須外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片。當(dāng)然，W77E58不還有其它一些特點(diǎn)也為程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利：雙16位的數(shù)據(jù)指針、WatchDog定時(shí)器等。FFSK調(diào)制解調(diào)芯片采用Toshiba公司的TC35470。該芯片有極少的外部線程，寬電壓（2.7～5.5V）和低功耗，內(nèi)部抗電源干擾電路和抗噪聲濾波器。TC35470采用3.58MHz晶體，CPU的5根線相連，分別為：RTM（4腳）FFSK接收解調(diào)時(shí)鐘輸出，RDT（5腳）FFSK接收解調(diào)數(shù)據(jù)輸出，TD（11腳）FFSK發(fā)送調(diào)制時(shí)鐘輸出，TRD（12腳）FFSK發(fā)送調(diào)制數(shù)據(jù)輸入，MSKE（13腳）FFSK解調(diào)允許輸出控制腳。W77E58的雙串口有各自的用途：一串口通過(guò)RS232與控制主機(jī)相連，用以數(shù)據(jù)的通信；另一串口與其它設(shè)備相連。
由于終端所在的環(huán)境千變尤化，千差萬(wàn)別，因此終端控制線路最關(guān)心的硬件設(shè)計(jì)是抗干擾和低功耗。為此，我們采用TI公司的MSP430系列的MSP430F1111芯片。該芯片具有ESD保護(hù)，抗干擾能力特別強(qiáng)，低電壓的工作范圍1.8～3.6V和超低功耗。它與TC35470組成終端的控制線路，可將電壓設(shè)計(jì)成3V，大大節(jié)省了耗電，使鋰電池供電成為可能。由于一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心的采集卡要對(duì)應(yīng)于多個(gè)終端，而多個(gè)終端共用一個(gè)上行通道，因此，MSP430F1111除了與TC35470的五根口線相連外，還須提供一口線控制電源以決定窄帶晶體振蕩電路是否工作。這里因?yàn)檎袷庮l率已達(dá)21.7MHz，無(wú)法通過(guò)電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。MSP430F1111剩下的8個(gè)I/O口線可用做一些開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出，可對(duì)一些報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，按鈕信號(hào)讀取，驅(qū)動(dòng)一些控制開(kāi)關(guān)。
2 通信信令方式
由于CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中眾多的終端用戶，采用一一“點(diǎn)名”的主從結(jié)構(gòu)通信方式會(huì)使得整個(gè)通信周期太長(zhǎng)。同時(shí)，在該網(wǎng)絡(luò)用戶中，大多通信事件的發(fā)起者應(yīng)該是終端用戶而不是數(shù)據(jù)處理中心，而且在眾多用戶中，在某一時(shí)刻真正需要傳輸數(shù)據(jù)的用戶不可能很多。正因?yàn)榇蠖嗤ㄐ攀录陌l(fā)起者是終端用戶，我們何不采用隨機(jī)信息上行的方案？考慮到以上各種因素，我們決定采用類似于無(wú)線集群通信的通信信令——ALOHA方式。
ALOHA信令是Motorola公司專為無(wú)線集群通信設(shè)定的控制信道通信協(xié)議，主要是針對(duì)于一個(gè)中心控制臺(tái)對(duì)眾多的手機(jī)用戶且事件發(fā)起者為終端用戶的情況，其核心內(nèi)容是隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議。隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的宗旨是：
*控制解決終端用戶上行信號(hào)的碰撞問(wèn)題；
*使終端用戶的通信信息最快地上行；
【雙向CATV網(wǎng)中控制信令的傳送】相關(guān)文章：
光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城域傳送網(wǎng)中的應(yīng)用08-08
SUA協(xié)議在NO7信令網(wǎng)與IP網(wǎng)互通技術(shù)中的應(yīng)用05-11
基于分組技術(shù)的下一代光傳送網(wǎng)05-29
城市GPS控制網(wǎng)施測(cè)質(zhì)量控制措施探討05-28
配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及控制研究05-25
移動(dòng)智能網(wǎng)中的呼叫前轉(zhuǎn)08-10
淺談物流成本控制中的包裝管理的論文06-05