CN100370822C - 媒体服务器及实现其路由的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种媒体服务器以及实现其媒体路由的方法,包括:编码单元,解码单元,码流转换单元,主控单元,网管控制单元,IP网络单元,硬盘存储单元,DVD-ROM光盘驱动单元,DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元,复用单元,其特征在于:1.将存储在不同介质的不同格式的各种音视频数据转换为适合数字电视广播的TS流,然后经ASI或IP网输出,从而达到有效利用各种历史媒体数据,并以最小的图像损失实现数字广播的目的;2.可以将DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元接收的实时播出节目经媒体路由转换,复用后在一个频道上播出两倍以上节目数,并且可以保证用户的收视质量。

Description

媒体服务器及实现其路由的方法
技术领域
本发明涉及数字电视广播前端播出设备及其构建方法,特别涉及该前端播出设备中的用于提供流媒体的媒体服务器及其构建方法媒体路由的方法。
背景技术
频道资源是电视广播的稀缺资源,所以如何利用有限的频道资源传输更多的节目,一直是广电行业追求的目标,然而现在的数字电视广播频道因为采用MPEG2的压缩标准,以及带宽的限制,平均每个频道只能传送6套视频节目。如果在IP网络上广播,即使传送1套MPEG2的视频节目都不可能实时播放。虽然现有的图像压缩技术有了很大提高如MPEG4,在相同图像质量的情况下与MPEG2相比较可以节约50%的带宽,如果采用H264压缩标准与MPEG2标准相比,压缩码率可以降到25%,所以如果保持图像质量不变采用MPEG4标准可以传送12套视频节目,采用H264标准则可以传送24套视频节目。然而现有的卫星传送节目全部是MPEG2标准,利用有限频道资源传输更多的节目是困难的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷,本发明的目的在于使一个媒体服务器单机实现20路媒体网关及20路码流转换单元,从而一个频道就可以传输20路电视节目,有效利用了频道资源,同时实现基于IP软交换的数字电视运营平台,给广电播出系统提供了更为广阔的发展空间,将完全满足专业的广播电视IP数据交换业务,也满足专业会议电视业务。
按本发明的一个方面,提供一种媒体服务器,该媒体服务器包括:机壳,冗余电源,控制面板,编解码单元,DSP架构的码流转换单元,主控单元,网管控制单元,IP网络单元,硬盘阵列,DVD-ROM光盘驱动单元,DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元和复用单元,其中,编解码单元、码流转换单元、复用单元与高速数据总线互连并通过PCI总线与网管控制单元、主控单元和IP网络单元互连;DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元与高速数据总线连接;主控单元与网管控制单元、硬盘阵列及DVD-ROM光盘驱动单元连接;所述各单元具有两种工作状态:媒体网关和媒体路由;所述编码单元的编码芯片一侧与音频A/D、视频解码器、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;解码单元的解码芯片一侧与音频D/A、视频编码器、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;码流转换DSP与ASI接口电路相连接;所述编码单元的编码芯片、解码单元的解码芯片的另一侧分别与PCI总线连接。
其中所述主控单元对该媒体服务器进行管理:将TS流通过RTP/RTCP以单播或组播方式发送给IP网络;通过网络模块码流转换实现从IP网络到数字广播;识别光盘类型兼容DVD/SVCD/VCD1.0/VCD3.O,MPEG4的ASF文件等媒体光盘;从光盘提取流媒体数据传送给码流转换单元进行码流转换,实现了光盘节目到数字电视网路由;读取硬盘记录的TS/PS流给码流转换单元进行码流转换,实现了硬盘记录文件到数字广播电视网的路由;设定DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元指定节目输出到码流转换单元进行码流转换,实现了实时数字广播节目到数字广播电视网的路由。
根据本发明另一方面,将存储在不同介质的不同格式的各种音视频数据转换为适合数字电视广播的TS流经ASI或IP网输出,从而达到有效利用各种历史媒体数据,并以最小的图像损失实现数字广播的目的;将DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元接收的实时播出经媒体路由转换,复用后在一个频道上播出两倍以上节目,并保证用户的收视质量。
附图说明
图1为本发明媒体服务器的系统框图;
图2为本发明编解码单元的示意图;
图3为本发明码流转换单元的示意图;
图4为本发明复用单元的架构图;
图5-8分别进一步表示编解码单元、码流转换单元和时分复用的架构图和流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的媒体服务器主要由以下部分组成:RISC网管控制单元,主控单元,编解码单元,码流转换单元,DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元,复用单元,硬盘阵列,DVD-ROM光盘驱动单元,IP网络单元,冗余电源。
所述编解码单元、码流转换单元、复用单元与高速数据总线互连并通过PCI总线与网管控制单元、主控单元和IP网络单元互连;DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元与高速数据总线连接;主控单元与网管控制单元、硬盘阵列及DVD-ROM光盘驱动单元连接;所述各单元具有两种工作状态:媒体网关和媒体路由。
其中主控单元为工业级嵌入CPU设计,运行速度可高达2000MIPS,对媒体服务器进行全面管理:1.将TS流通过RTP/RTCP以单播或组播方式发送给IP网络;2.通过网络模块码流转换实现从IP网络到数字广播电视网路由;3.识别光盘类型兼容DVD/SVCD/VCD1.0/VCD2.0/VCD3.0,MPEG4的ASF文件等媒体光盘4.从光盘提取流媒体数据传送给码流转换单元进行码流转换,实现了光盘节目到数字广播电视网的路由;5.读取硬盘记录的TS/PS流给码流转换单元进行码流转换,实现了硬盘记录文件到数字广播电视网的路由;6.设定DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元指定节目输出到码流转换单元进行码流转换,实现了实时数字广播节目到数字广播电视网的路由。
其中RISC网管控制单元为唯一的对外网管通道,因采用嵌入系统架构,可以隔离网络任意恶意攻击,是一道真正的防火墙,该控制单元接受本地控制面板或远程网管信息,通过所述高速数据总线传递给主控单元,由主控单元对系统其它单元进行控制。所述主控单元除对所属设备管理之外还负责接受编码后TS/PS流或复用TS流,并通过RTP/RTCP以单播或组播方式发送给IP网络,通过网络模块,如1000Mbps/SDH,接收TS/PS流经主控单元转发给编码解码及码流转换单元进行码流转换。
如图1所示,所述网管控制单元主要由主控RISC、PHY和网络变压器组成,其中PHY连接在主控RISC和网络变压器之间,主控RISC另外与PCI总线相连接,网络变压器与以太网网管通道连接。这里的主控RISC的组成包括:LCD、键盘和FLASH。所述网管单元通过以太网接受远程网管控制及数据查询,支持SNMPV2/SNMPV3。
如图1所示,所述IP网络单元包括两个千兆以太网控制器和一个SDH/SONET控制器,它们都与PCI总线相连接,且两个千兆以太网控制器还与RJ45相连接。
当然,也可以采用两个以上千兆以太网控制器和多个SDH/SONET控制器。或者,千兆以太网控制器和SDH/SONET控制器的数量可以由本领域的技术人员根据实际情况来具体选择。
如图1所示,所述以太网控制器可以是100M网络,也可以1000M网络,或无线网络,配置有双网卡,采用兼容SNMPV1/V2/V3的RISC控制模块。
所述输出单元为以太网单元或SDH单元。
如图1所示的编解码单元为两颗独立的MPEG1/2/4芯片或由单芯片的编解码模块组成,采用两种方案,一种采用两颗独立的芯片,另外一种将两者功能合二为一,但采用单芯片解决方案效果更好,至少包括多个单元,如20个单元;分多个组,如5组独立工作。
如图1所示的码流转换单元包括解码芯片,数据优化芯片,编码芯片。其中所述的解码芯片和编码芯片可采用专用芯片或采用高性能DSP(如TM1500)软件实现,数据优化芯片采用CPLD或DSP,至少包括多个单元,如20个单元;分多个组,如5个组独立工作。所示的码流转换单元以DSP架构,如采用TI公司的TMS320C540X系列的DSP。
如图1所示的复用单元包括:过滤单元,映射单元和校正单元。
如图1所示的编解码单元、码流转换单元和复用单元分别被配置为20路、20路和5路。但是,其数量可以由本领域的技术人员根据实际情况来具体选择。
按照本发明,4个编解码单元、4个码流转换单元和1个复用单元可以组成一个媒体路由的子单元。
如图1所示的硬盘阵列中硬盘的数量可以根据实际情况来选择,最多可达16个。
如图1所示的冗余电源为双电源热备份设计,支持热插拔,一个电源损坏不影响另外一个,并可以开机时更换其中一个电源。
图2为本发明编解码单元的示意图;
由图所知,编解码单元和码流转换单元为本发明的核心单元。编码单元的编码芯片一侧与音频A/D、视频解码器(decoder)、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;解码单元的解码芯片一侧与音频D/A、视频编码器(encoder)、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;码流转换DSP与ASI接口电路相连接,而编码单元、解码单元和码流转换DSP另一侧分别与PCI总线连接。
如图2所示,所述编解码单元主要包括MPEG1/2/4编解码芯片,更详细地分别包括音频视频编码单元,分组单元,节目流复合单元和/或传输流复合单元;解复单元,传输流解码单元和音视频解码单元。模拟视频经视频解码器进行A/D转换,转换为数字输出给编码芯片,模拟音频经音频A/D进行A/D转换,转换为数字音频输出给编码芯片,经编码芯片编码以后通过PCI/ASI输出;解码芯片接收ASI输入的TS流或经PCI接收的PS/TS流,然后解码输出数字视频和数字音频,经对应的视频编码器和音频D/A进行D/A转换后输出模拟音频信号。其特征在于所述编解码步骤包括:音视频数据经音视频编码单元编码成ES流,再经分组单元打包成PES流,最后经节目流复合单元复合成节目流PS或经传输流复合单元复合成节目流TS;所述解码步骤包括:传输流经过解复单元提取单路节目的传输流给传输流解码单元,将音视频数据分离给相应的解码单元,解码单元输出数字音视频数据。经编解码转换的MPEG1/MPEG2/MPEG4/H264码流TS流经ASI或SDH/以太网接入IP网输出。
图3为本发明码流转换单元示意图。
如图3所示,它包括MPEG1/2/4编解码芯片,数据优化芯片,编码芯片。编解码芯片可采用专用芯片,也可采用高性能DSP(如TM1500)软件实现,如果编解码芯片采用单芯片解决方案,可有效节约成本,数据优化芯片采用CPLD或DSP,对解码后的数字音视频数据进行滤波优化,减少噪音。将各不相同码流转换成用户要求的低码率TS流(如SPTS流)的转换步骤包括:首先将高码率的码流经解码单元自动解码,输出视频数据经数据优化单元滤波处理,给编码单元再编码即可完成码率的任意转换。
所述码流转换单元以DSP架构采用专用算法配合编解码单元在保证图象质量损失尽量小的情况下实现PS→TS,TS→PS,TS→TS,PS→PS的码流转换,延迟仅为0.1秒。
图4表示按本发明的复用单元的架构图。
如图所示,所述时分复用单元包括:过滤单元、映射单元和校正单元。将用户要求的低码率TS流(如SPTS流)复用为MPTS流的步骤包括:首先采用时分复用的方式对SPTS中PID码流进行过滤、映射,同时生成PSI/SI表,并创建数据应用描述服务等,重新校正由于码流复用引起码率包序的变化而在传输流的输出末端的PCR,PTS,DTS数据。
所说复用单元通过高速数据总线接收TS流,由主控单元通过PCI总线控制复用单元插入PSI/SI,EPG等信息。
图5-8分别进一步表示编解码单元、码流转换单元和时分复用单元的方块架构图和流程图。
因在对图2-4的说明中已经做了描述,所以不再重述。
总之,按照本发明,将DVD-ROM媒体文件、HD存储文件、IP网络(包括LAN,WAN)的流媒体以及经DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元接收的卫星电视节目经编解码单元转换为MPEG1/2/4/H264码流TS,经ASI或SDH/以太网接入IP网络输出,以有效使用历史媒体数据。
将来自IP网络(包括LAN,WAN)DAN单元的码流(TS/PS),经编码解码单元ASI输入的TS流和经DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元接收的TS流输入码流转换单元,其中上述各不相同的码流转换成用户要求的低码率TS流并输入复用单元。
在所说复用单元将该用户要求的低码率TS流复用为MPTS流,经ASI输出适合数字电视广播的TS流。
这样,通过所述DVD-ROM光盘驱动单元,编解码单元,码流转换单元可以实现从光盘媒体文件到合适数字电视广播的TS流的路由;通过所述硬盘存储单元,编解码单元,码流转换单元实现从本地硬盘存储文件到适合数字电视广播的TS流的路由;通过所述IP网络单元,编码单元,码流转换单元可以实现将来自IP网络(包括LAN,WAN)的各种流媒体到适合数字电视广播的TS流的路由;通过DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元,编解码单元和码流转换单元可以实现数字卫星电视节目,有线数字节目,无线数字电视节目等实时数字广播节目的高效率,低带宽转播。
使用本发明,可直接对A/V信号编码,TS流可经过ASI接口输出,也可以为局域网或广域网服务;通过本地A/V信号还可对要编码的信号进行实时监测;将不同来源的码流资源:数字卫星的TS流,通过RTP/RTCP接收的TS/PS流,本地存储的TS/PS流,转换成低码率的TS流并经复用单元复用为MPTS输出到ASI,或打包成RTP/RTCP输出。
应该理解,在不背离本发明的实质或本质特征的前提下,本发明可以以多种方式来实施,所以,除非特别指出,上面说明的实施例不受前述说明的任何细节所限制,相反,应该在所附权利要求所限定的精神和范围内作广义的理解,因此,那些落入权利要求要求范围内的所有改变或修改或者该范围内的等同物都被所附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种媒体服务器,该媒体服务器包括:机壳,冗余电源,控制面板,编解码单元,DSP架构的码流转换单元,主控单元,网管控制单元,IP网络单元,硬盘阵列,DVD-ROM光盘驱动单元,DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元和复用单元,其中,编解码单元、DSP架构的码流转换单元、复用单元与高速数据总线互连并通过PCI总线与网管控制单元、主控单元和IP网络单元互连;DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元与高速数据总线连接;主控单元与网管控制单元,硬盘阵列及DVD-ROM光盘驱动单元连接;所述各单元具有两种工作状态:媒体网关和媒体路由;所述编码单元的编码芯片一侧与音频A/D、视频解码器、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;解码单元的解码芯片一侧与音频D/A、视频编码器、数字音视频接口和ASI接口电路相连接;所述DSP架构的码流转换单元与ASI接口电路相连接;所述编码单元的编码芯片、解码单元的解码芯片的另一侧分别与PCI总线连接。
2.如权利要求1的媒体服务器,其特征在于所述网管控制单元主要由主控RISC、PHY和网络变压器组成,其中PHY连接在主控RISC和网络变压器之间,主控RISC另外与PCI总线相连接,网络变压器与以太网网管通道连接,主控RISC与LCD、键盘和FLASH连接。
3.如权利要求1的媒体服务器,其特征在于所述IP网络单元包括至少两个以太网控制器和一个SDH/SONET控制器,且两个以太网控制器还与RJ45相连接;所述以太网控制器可以是100M网络,也可以1000M网络,或无线网络,配置有双网卡,采用兼容SNMPV1/V2/V3的RISC控制模块。
4.如权利要求1的媒体服务器,其特征在于所述的编解码单元为两颗独立的MPEG1/2/芯片或由单芯片的编解码模块组成,至少包括多个单元,将所述多个单元分多个组独立工作,所述的多个单元数至少为20,所述的多个组数为至少为5;
所述DSP架构的码流转换单元包括解码芯片、数据优化芯片、编码芯片,其中所述的解码芯片和编码芯片可采用专用芯片或采用高性能DSP架构芯片,数据优化芯片采用DSP架构芯片,所述解码芯片和编码芯片至少包括多个单元,将所述多个单元分多个组独立工作,所述多个单元数至少为20,所述多个组数至少为5;
所述的复用单元包括过滤单元、映射单元和校正单元;
所述的编解码单元、DSP架构的码流转换单元和复用单元分别被配置为至少20路、20路和5路;
其中4个编解码单元、4个DSP架构的码流转换单元和1个复用单元可以组成一个媒体路由的子单元。
5.如权利要求1的媒体服务器,其特征在于所述的硬盘阵列中硬盘的数量最多可达16个。
6.如权利要求1的媒体服务器,其特征在于所述的冗余电源为双电源热备份设计,支持热插拔,一个电源损坏不影响另外一个,并可以开机时更换其中一个电源。
7.一种实现媒体服务器中的媒体路由的方法,其中所述的媒体服务器主要包括:RISC网管控制单元,主控单元,编解码单元,DSP架构的码流转换单元,DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元,复用单元,硬盘阵列,DVD-ROM光盘驱动单元,IP网络单元,冗余电源,其特征在于该方法包括步骤:
(1)将DVD-ROM媒体文件,HD存储文件,IP网络的流媒体经编解码转换成MPEG1/2/4/H264格式的TS流,然后经ASI或SDH/以太网接入IP网络输出;
(2)将来自IP网络单元的码流,经编码解码单元ASI输入的TS流和经DVB-S/DVB-C/DVB-T接收单元接收的TS流输入DSP架构的码流转换单元,其中上述各不相同的码流转换成用户要求的低码率TS流,并输入复用单元;
(3)在所说复用单元将该用户要求的低码率TS流复用为MPTS流,然后经ASI输出适合数字电视广播的TS流。
8.如权利要求7的方法,其特征在于步骤(1)中所述的编解码包括如下步骤:视频数据经视频编码单元编码成ES流,再经分组单元打包成PES流,音频数据经音频编码单元编码成ES流,再经分组单元打包成PES流,最后经节目流复合单元复合成节目流或经传输流复合单元复合成节目流;传输流经过解复单元提取单路节目的传输流给传输流解码单元,将音视频数据分离给相应的解码单元解码,从而输出数字音视频数据。
9.如权利要求7的方法,其特征在于将各不相同码流转换成用户要求的低码率TS流的转换步骤包括:首先将高码率的码流经解码单元自动解码,输出视频数据,经数据优化单元滤波处理,给编码单元再编码以完成码率的任意转换。
10.如权利要求7的方法,其特征在于将用户要求的低码率TS流复用为MPTS流的步骤包括:首先采用时分复用的方式对TS中PID码流进行过滤、映射,同时生成PSI/SI表,并创建数据应用描述服务等,重新校正由于码流复用引起码率包序的变化而在传输流的输出末端的PCR,PTS,DTS数据。
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Name of requester: BEIJING BOWEILIAN TECHNOLOGY CO.,LTD.

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Owner name: BEIJING BOWEILIAN TECHNOLOGY CO.,LTD.

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