CN100473068C - 一种基于docsis协议的下行mpeg-2格式数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DOCSIS协议的下行MPEG-2格式数据传输方法，用于将混合通讯业务信号转换成MPEG-2数据格式传输，将时钟同步信号SYNC帧、电路信号E1帧、MAP管理信息帧、其他管理信息帧和IP帧按从高到低的优先级顺序在MPEG-2中成帧，采用时间片的方式，根据混合通讯业务信号的处理优先级划分相应的处理时间段，从而完成MPEG-2数据格式转换传输的过程。采用该方法的通讯系统具有较好的稳定性和业务通讯质量，且该实现方法简化，能够实现混合无线通讯业务的传输，且通讯系统设备成本低。

Description

一种基于DOCSIS协议的下行MPEG-2格式数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种点对多点的无线通讯方法，尤其涉及一种基于DOCSIS(有线电缆数据服务传输规范)协议的下行MPEG-2格式数据传输方法。

背景技术

在现代信息通讯行业，越来越多的通讯网络采用DOCSIS协议进行数据通讯，该DOCSIS协议是为双向数据传输系统制订的标准，其中主要规定了物理层和MAC层的实现方式，适用于点对多点IP数据业务接入。其下行信道物理层规范是基于ITU-T J.83(04/97)—视频信号的数字传输Annex B(ITU-TJ.83B)。DOCSIS协议的下行信道可以占用从88～860MHz间的任意6MHz带宽。调制方式采用64QAM或256QAM。高的数据率和低的误码率保证了DOCSIS的下行信道是一个带宽高效的信道。

传输会聚子层TC能使不同的业务类型共享相同的下行RF载波，对DOCSIS协议来说，TC层是MPEG-2。在使用MPEG-2时意味着其也封装成MPEG-2帧格式的信息(语音或视频信号)可以与计算机数据包相复接，在同一个RF载波通道中传输。MPEG-2还提供了一个同步字节(SYNC)，搜索这个以一定的不太长的时间间隔重复出现的MPEG-2同步字节能很容易的完成该信道的帧同步。

在现有技术中，基于DOCSIS协议的下行业务汇聚层的传输采用MPEG帧实现媒体接入控制MAC(Media Access Control，MAC)帧的汇聚传输，一般在信号传输中可采用下列几种成帧方法。

表1 MAC帧紧随pointer_field之后的情况

 

MPEG帧头(PUSI＝1)

指针域(＝0)

MAC帧(最长183字节)

填充字节(0或更多字节)

表2 MAC帧前有填充字节的情况

 

MPEG帧(PUSI＝1)

指针域(＝M)

MAC帧#1的尾部(M个字节)

填充字节(0或更多字节)

MAC帧#2起始

表3 在一个包中含多个MAC帧的情况

 

MPEG帧头(PUSI＝1)

指针域(＝0)

MAC帧#1

MAC帧#2

填充字节(0或更多字节)

MAC帧#3

表4 一个MAC帧跨越多个包的情况

其中，表1表示一个MPEG帧中只含有一个业务帧的情况，如果当前业务帧没有填满MPEG帧，则在剩余的空间中填充冗余字节。

表2表示在MPEG帧成帧过程中，填满一种业务帧以后的其他时间里，有了新的业务帧则可以继续填充。即一个MPEG帧可以携带两个业务帧。

表3和表2相似，只是表示可以携带更多业务帧。

表4表示如果一个业务帧的字节数比较多，一个MPEG帧传送不完，跨越MPEG的情况。

在点对多点的无线通讯系统中，以上各种成帧机制及其实现方法均比较复杂，传送的业务业比较单一，不能适应电讯行业同时提供IP业务及话音业务的设计要求，不能保证E1的实时性，也不能保证时钟同步帧(以下简称“SYNC帧”或“SYNC”)传输的延迟固定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简化的基于DOCSIS协议的宽带无线通讯下行传输方法，其不仅能实现E1业务和IP业务等混合无线通讯业务在TC层的汇聚传输功能，而且采用该方法的通讯系统具有较好的稳定性和业务通讯质量，且设备成本低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，用于将通讯业务信号转换成MPEG-2帧实现业务汇聚层的汇聚传输，其特点在于：将通讯业务信号转换成MPEG-2帧的步骤进一步包括：

步骤1，将所述通讯业务信号分为：SYNC(时钟同步信号)、E1(电路业务信号)、MAP(带宽分配图)管理信息信号、其他管理信息信号和IP业务信息信号；

步骤2，将所述信号用MPEG帧表示，所述MPEG帧结构的顺序如下：

 

同步检测码

顺序号

信息码

E1长度

SYNC帧

E1帧数据

MAC帧数据

其中，

所述同步检测码为3个固定字节，用于端站MPEG帧同步检测；

所述顺序号为1个字节，用于顺序计数；

所述信息码为1个字节，用于区分一个MPEG帧中所包含的E1帧、SYNC帧或/和所述MAC(媒体接入控制)帧的属性，MAC帧可以为MAP管理信息帧、其他管理信息帧或IP帧之一；

步骤3，将所述SYNC帧、E1帧、MAP管理信息帧、其他管理信息帧和IP帧按从高到低的优先级顺序在所述MPEG帧中成帧；

步骤4，采用时间片的方式，根据所述通讯业务信号的处理优先级划分相应的处理时间段，从而完成所述MPEG帧的成帧过程。

上述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特点在于，所述同步检测码为47H、5FH和FEH三个固定字节。

上述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特点在于，在所述顺序号占用的一个字节中高四位空闲，低四位设置一顺序计数器。

上述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特点在于，所述信息码占用的一个字节定义分配：

 

时隙切换标志(2bit)

是否含同步SYNC标志(2bit)

润帧标志(1bit)

O(1bit)

MAC种类标志(2bit)

上述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特点在于，在每隔60个MPEG帧中有一个MPEG帧含有一个SYNC帧。

上述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特点在于，在采用时间片方式划分处理时间时，是采用10.24Mhz的时钟作为计数基准。

本发明所采用的上述方法，解决了目前基于DOCSIS协议的无线通讯系统同步延时要求固定的问题，保证了系统的同步测距过程的完成，减少低MAP处理及空中发送延时，为MAP周期的减小提供了保障，从而提高下行业务的发送流量。同时，解决了E1业务和IP业务在TC层的汇聚功能，实现了混合业务的传输，同时解决无线通讯中空中信道恶化对关键信息的保护机制，提高系统的稳定性(SYNC，E1时钟保护)及业务质量(E1长度域)。简化电路的实际降低了电路实现的复杂性，从而减低了硬件实现的成本。

附图说明

图1为本发明所示将混合通讯信号转换成基于DOCSIS协议下行MPEG-2数据格式的流程示意图

具体实施方式

在本发明的实施例中，本发明的实现方法，主要分为以下几步：

第一步：对通讯业务对列进行归类。

由于在DOCSIS协议中媒体接入控制MAC(Media Access Control，MAC)帧的类型非常多，为了实现E1业务和其它MAC业务在TC层的有效汇聚，并考虑系统同步时钟传输延时的固定，MAP处理空中延时尽量小，电路业务传输的延时尽量小(满足无线传输标准要求不大与5ms)等因素。我们首先根据把业务进行分类，一共分为五种业务：同步MAC信息(SYNC)、MAP管理信息、IP业务信息、E1业务信息和其他管理信息。

第二步：为了保证以上几种业务的有效传输的可行性，MPEG帧机构重新定义如下：

 

47H

5FH

FEH

顺序号

信息码

E1长度

SYNC

E1帧数据

MAC帧数据

其中，47H、5FH和FEH是三个固定字节，用于端站MPEG帧同步检测。

顺序号：一个字节，其中高四位空闲，低四位有效。

 

0000(4bit)

顺序计数器(4bit)

信息码：一个字节，详细说明如下：

 

时隙切换标志(2bit)

是否含同步标志(2bit)

润帧标志(1bit)

0(1bit)

MAC种类标志(2bit)

时隙切换标志，表示成帧器下发的数据中，所携带的E1数据的时隙分配表有变动，通知端站要更新时隙分配表。

是否含同步标志，表示当前MPEG帧中含不含有SYNC帧。

润帧标志，表示当前MPEG帧含有一个还是两个E1帧。由于E1的帧周期是125μs，而MPEG的周期为159.375μs，两者周期不一致，必然使某一个MPEG帧要同时传送两个E1帧，这就是润帧。

MAC种类标志，表示当前MPEG中含有的MAC是哪种业务(MAP、管理和IP三者之一)。

E1长度，表示MPEG帧中所含有的E1数据的总长；E1帧数据表示当前MPEG帧中的E1数据；MAC帧数据也表示当前MPEG帧中的MAC数据。

SYNC表示，时钟同步帧数据；

在此MPEG中最多可承载3种类型的帧：E1帧，SYNC帧，IP/管理帧(包括MAP)。其中SYNC为每隔60个MPEG有一个MPEG含有一个SYNC帧。在上面的帧结构中的MAC域中不出现两个及两个以上的MAC帧。如果在MPEG中一个MAC发送完后仍有剩余带宽，剩余带宽不再利用。

第三步：业务成帧时间优先级定义

在点对多点无线通讯系统中，为了保证系统的同步，及E1业务延时考虑，以及MAP处理周期的考虑，定义如下成帧优先级。优先级从高到低依此为：同步MAC信息(SYNC)，电路业务E1，MAP管理信息，其他管理信息，IP业务信息

第四步，完成下行各相关无线通讯信号到MPEG-2数据格式的转换。

在图1中，本发明揭示了一种无线通讯业务信号进行MPEG成帧过程。

该实施例是采用时间片的方法，把MPEG的传输时间159.375us，根据业务的处理优先级划分处理时间，在实现上以10.24Mhz的时钟作为时间计数基准，分别给出处理不同业务的时间段具体如下，定义一计数器，复位端为MPEG的同步脉冲信号，下面定义的数字为计数器的值，利用此计数值表示时间的前后顺序。具体实施步骤如下：参见图1

步骤100，用于判断有无时钟同步信号SYNC到达，如果没有则返回继续判断，如果有则进入步骤110；

步骤110，进入时钟同步SYNC帧处理时间，如果有时钟同步信号SYNC则处理，否则等待；

步骤120，判断时钟同步SYNC帧处理时间是否到，如果没到返回到步骤110，如果时间到则进入步骤200；

实施上述步骤中，利用计数器的计数值表示时间段，计数从1到50用于处理SYNC帧，为了保证该系统同步，SYNC的处理时间要绝对固定，且优先级最高。当一个MPEG帧同步信号来到以后，系统会自动进入SYNC处理时间，首先检查该MPEG帧中要不要填写SYNC数据，如果要，则初始化地址开始填写SYNC数据，处理完毕后，待SYNC处理时间到达，自动进入E1处理流程。

步骤200，进入电路业务E1帧处理时间，如果有电路业务信号E1则处理，否则等待

步骤210，判断电路业务E1帧处理时间是否已到，如果没到返回到步骤200，如果时间到则进入步骤300；

实施上述步骤中，利用计数器的计数值表示时间段，计数从51到200处理E1帧。在E1处理过程中，同样首先检查有没有E1业务数据，如有，则初始化地址，开始E1数据处理，处理完毕后，再判断三种MAC业务的存在情况，根据优先级进入不同处理状态；如果没有E1业务，也要经过这个处理时间，只不过状态机处于空转状态，待时间到达时，继而进入MAC处理流程。

步骤300，判断有无MAP管理信息信号到达，如果有MAP管理信息信号则进入MAP管理信息处理时间步骤310，否则进入步骤400；

步骤310，进入电路业务E1帧处理时间，如果有电路业务信号E1则处理，否则等待；

步骤320，判断MAP管理信息帧处理时间是否已到，如果没到返回步骤310，否则进入MPEG帧头处理时间，步骤700；

步骤400，判断有无其他管理信息信号到达，如果有则进入其他管理信息帧处理时间步骤410，否则进入步骤500；

步骤410，进入其他管理信息帧处理时间，如果有其他管理信息则处理，否则等待；

步骤420，判断其他管理信息帧处理时间是否已到，如果没到返回步骤410，否则进入MPEG帧头处理步骤700；

步骤500，判断有无IP业务信息信号到达，如果到则进入IP业务信息帧处理时间步骤510，否则进入MAC剩余等待步骤600；

步骤510，进入IP业务信息帧处理时间，如果有IP业务信息信号则处理，否则等待；

步骤520，判断IP业务信息帧处理时间是否已到，如果没到则返回步骤510，否则进入MPEG帧头处理，步骤700；

步骤600，MAC剩余等待；

步骤610，判断MAC剩余等待时间是否已到，如果没到返回步骤600，否则进入MPEG帧头处理，步骤700；

步骤700，进入MPEG帧头处理时间；

步骤710，判断处理MPEG帧头处理时间是否已到，如果没到返回步骤700，否则进入步骤100。

在MAC帧处理过程中，首先要判断MPEG帧中还有多少剩余空间，然后再进行填写(这时要扣除MPEG头的空间，当然SYNC和E1的地址初始化时，也要考虑这一点)。填写完毕后，待时间到达，进入MPEG头处理流程。在实施上述步骤中，利用计数器的计数值表示时间段，计数从201到400处理MAC数据，其中包括MAP管理业务、其他管理信息业务和IP信息业务，每一个MPEG帧中，一次只能有一种业务数据，它们的优先级以MAP管理业务最高，其他管理管理次之，IP信息业务最低，优先级的确定在E1处理完毕后，E1状态结尾处处理。

在MPEG头处理流程中首先要进行地址初始化，初始化到0，然后依次填入各个固定字节和信息码。实施上述步骤中，利用计数器的计数值表示时间段，计数401到410处理MPEG帧头，它里面主要包含在这个时间以前的时间里处理的业务信息。

由于一个MPEG帧周期为159.375us，所以在处理完一个MPEG帧后，还剩余很多时间，这些剩余的时间可以用来作以后的业务扩展用。这以后，系统进入空闲状态，等待下一帧的到来。

但在实际的运行中，总有不存在所有业务的情况，这时，如果某种业务不存在，则它的处理时间段，也同样保留，即后面的低优先级业务不可以提前。这样可以绝对保证业务之间的处理不会冲突，即保证了优先级，同时也不失可靠性。

本发明所揭示的方法，解决了点对多点无线通讯系统同步延时要求固定的问题，保证系统的同步测距过程的完成，减低了MAP处理及空中发送延时，为MAP周期的减小提供了保障，从而提高上行业务的发送流量。解决了E1业务和IP业务在TC层的汇聚功能，实现了混合业务的传输。同时解决了无线通讯中空中信道恶化对关键信息的保护机制，提高了系统的稳定性(SYC，E1时钟保护)及业务质量(E1长度域)。简化电路的实际降低了电路实现的复杂性，从而减低了硬件实现的成本。

Claims (7)

1、一种利用基于有线电缆数据服务传输规范DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，用于将通讯业务信号转换成MPEG-2帧实现业务汇聚层的汇聚传输，其特征在于：将通讯业务信号转换成MPEG-2帧的步骤进一步包括：

步骤1，将所述通讯业务信号分为：时钟同步信号SYNC、电路业务信号E1、带宽分配图MAP管理信息信号、其他管理信息信号和IP业务信息信号；

步骤2，将所述信号用MPEG帧表示，所述MPEG帧结构的顺序如下：

  同步检测码 顺序号 信息码 E1长度 SYNC帧 E1帧数据 MAC帧数据

其中，所述同步检测码，用于端站MPEG帧同步检测；

所述顺序号，用于顺序计数；

所述信息码，用于区分一个MPEG帧中所包含的所述E1帧、SYNC帧或/和所述媒体接入控制MAC帧的属性，所述MAC帧为MAP管理信息帧、其他管理信息帧或IP帧之一；

步骤3，将所述SYNC帧、E1帧、MAP管理信息帧、其他管理信息帧和IP帧按从高到低的优先级顺序在所述MPEG帧中成帧；

步骤4，采用时间片的方式，根据所述通讯业务信号的处理优先级划分相应的处理时间段，从而完成所述MPEG帧的成帧过程。

2、根据权利要求1所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，所述同步检测码为47H、5FH和FEH三个固定字节。

3、根据权利要求1或2所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，在所述顺序号占用的一个字节中高四位空闲，低四位设置一顺序计数器。

4、根据权利要求1或2所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，所述信息码占用的一个字节定义分配：

5、根据权利要求4所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，在每隔60个MPEG帧中有一个MPEG帧含有一个SYNC帧。

6、根据权利要求1或5所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，在采用时间片方式划分处理时间时，是采用10.24Mhz的时钟作为计数基准。

7、根据权利要求1、2或5所述利用基于DOCSIS协议的下行信道进行宽带无线通讯的方法，其特征在于，通过时间片方式划分所述成帧处理过程，进一步包括：

步骤100，判断有无SYNC到达，如果没有则返回继续判断，如果有则进入步骤110；

步骤110，进入SYNC帧处理时间，如果有SYNC则处理，否则等待；

步骤120，判断SYNC帧处理时间是否到，如果没到返回到步骤110，如果时间到则进入步骤200；

步骤200，进入E1帧处理时间，如果有E1则处理，否则等待；

步骤210，判断E1帧处理时间是否已到，如果没到返回到步骤200，如果时间到则进入步骤300；

步骤300，判断有无MAP管理信息信号到达，如果有MAP管理信息信号则进入MAP管理信息处理时间步骤310，否则进入步骤400；

步骤310，进入E1帧处理时间，如果有E1则处理，否则等待；

步骤320，判断MAP管理信息帧处理时间是否已到，如果没到返回步骤310，否则进入MPEG帧头处理时间，步骤700；

步骤400，判断有无其他管理信息信号到达，如果有则进入其他管理信息帧处理时间步骤410，否则进入步骤500；

步骤410，进入其他管理信息帧处理时间，如果有其他管理信息则处理，否则等待；

步骤420，判断其他管理信息帧处理时间是否已到，如果没到返回步骤410，否则进入MPEG帧头处理，步骤700；

步骤500，判断有无IP业务信息信号到达，如果到则进入IP业务信息帧处理时间步骤510，否则进入MAC剩余等待步骤600；

步骤510，进入IP业务信息帧处理时间，如果有IP业务信息信号则处理，否则等待；

步骤520，判断IP业务信息帧处理时间是否已到，如果没到则返回步骤510，否则进入MPEG帧头处理，步骤700；

步骤600，MAC剩余等待；

步骤610，判断MAC剩余等待时间是否已到，如果没到返回步骤600，否则进入MPEG帧头处理，步骤700；

步骤700，进入MPEG帧头处理；

步骤710，判断MPEG帧头处理时间是否已到，如果没到返回步骤700，否则返回步骤100。

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