CN101296524B - 一种以太无源光网络承载数字电视节目的系统和方法 - Google Patents

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一种以太无源光网络承载数字电视节目的系统和方法,由OLT、视频服务器和EPG服务器、ODN、ONU和IP机顶盒组成,OLT经以太网口和视频服务器及EPG服务器相连接以实现相互间的通信;OLT带有光纤接口,与ODN相连接,并经ODN以光纤与ONU相连接,完成各个ONU的以太帧的下行发送及上行传输,利用TDM完成各个ONU上行业务的接收;ONU与IP机顶盒通过双绞线连接,由IP机顶盒和TV终端组成的视频接入终端通过AV线连接。本发明OLT管理的所有用户都可经组播帧完成节目的接收。而对没接受请求的节目,则缓存在OLT的视频服务器中,不占用EPON的下行带宽。从而大大提高了EPON对DVB业务的承载效率及EPON下行带宽的利用率。

Description

一种以太无源光网络承载数字电视节目的系统和方法
技术领域
本发明涉及光网络信息传输技术领域,尤其涉及一种以太无源光网络(EPON)承载数字电视节目(DVB)的系统和方法。
背景技术
在当前主流的接入技术中,传统的有线电视网络是专为传送广播电视业务而开发的,要实现诸如视频点播、Internet等交互式业务的传输,就要对现有的有线电视光纤/同轴电缆混合网(HFC)进行双向化改造。这种方式存在用户可用的带宽有限和HFC回传信道有“漏斗效应”等缺点。而电信方面目前采用ADSL接入技术,由于受带宽和传输距离的限制,也很难有长远的发展。ADSL技术是建立在铜线基础上的宽带接入技术,随着国际铜缆价格的持续攀升,以铜缆为基础的ADSL的线路成本会越来越高;作为有源设备,电磁干扰难以避免,维护成本也会越来越高;目前ADSL上行1MBit/s和下行8MBit/s的连接速率已无法满足用户的高清视频等需求,另外是其传输距离也受到极大的限制。
所以无论从广电方面还是从电信方面,大家普遍把光纤到户(FTTH)作为下一代传送网络的接入解决方案。在FTTH自身的实现方案中,又以以太无源光网络(EPON)以及千兆以太无源光网络(GEPON)为主要发展方向,以太无源光网络(EPON,Ethernet Passive OpticalNetwork)作为多业务宽带接入方式具有优异的特性,目前业内普遍把EPON/GEPON技术作为解决“三网融合”、“三重播放”的接入解决方案。
发明内容
为弥补现有技术的缺陷与不足,本发明提供一种以太无源光网络承载数字电视节目的系统和方法,从而将以太无源光网络的优越的双向传输性能应用于数字电视业务的承载,并且可以灵活的开展交互式视频点播(VoD)、网络电话(VoIP)双向业务。
一种以太无源光网络承载系统,由光链路单元(OLT)、视频服务器和EPG(电子节目菜单)服务器、光分配网络(ODN)、光网络单元(ONU)和IP机顶盒(STB)组成,其特征在于光链路单元(OLT)通过千兆以太网口和视频服务器以及EPG服务器相连接以实现相互间的通信;OLT带有面向EPON的光纤接口,与ODN相连接,并经ODN用光纤与ONU相连接,完成各个ONU的以太帧的下行发送,OLT还可为各个ONU分配特定的上行时隙,利用TDM(时分复用)完成各个ONU上行业务的接收;ONU与IP机顶盒通过双绞线连接,由IP机顶盒和TV终端组成的视频接入终端通过AV线连接。
所述的下行承载发送以波长λ1=1550nm进行。
所述的上行业务的承载波长为λ2=1310nm。
其中在上行方向,OLT将提供千兆以太网(GE)连接,通过千兆以太网口完成与视频服务器以及EPG服务器的通信;在下行方向,OLT提供面向EPON的光纤接口,与ODN相连接;另外OLT作为EPON系统的交换核心,完成各个ONU的以太帧的下行发送,以1550nm波长进行下行业务的承载。OLT还可以为各个ONU分配特定的上行时隙,利用TDM(时分复用)完成各个ONU上行业务的接收。上行业务的承载波长为1310nm。EPON系统中各单元通过光纤连接。ONU与IP机顶盒通过双绞线连接,由IP机顶盒和TV终端组成的视频接入终端通过AV线连接。
城域网中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT处完成接收,由相应的视频服务器完成节目的缓存处理,并由EPG服务器获取和生成所有节目的EPG信息。
一种以太无源光网络承载数字电视节目的方法,步骤如下:
a、城域网中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT处通过千兆以太网口完成接收,并由通过千兆以太网口与OLT相连接的视频服务器完成节目的缓存处理;
b、通过千兆以太网口与OLT相连接的EPG服务器获取和生成所有节目的EPG信息,经OLT单元封装成IP组播帧,通过PON接口进行下行发送,再经ODN单元的光路分配后,通过PON接口下行接入至用户接入端的ONU单元;
c、用户通过RJ-45接口与ONU单元相连接的IP机顶盒接收节目的EPG并显示在TV终端,通过EPG用户选择喜欢收看的节目;
d、机顶盒响应用户的收看指令,通过RJ-45接口完成指令的上行发送,经过ONU完成以太协议封装和电光转换,以λ2波长通过PON接口进行上行传输至OLT处,视频服务器响应用户的节目选择,再由OLT完成IP组播帧的封装和下行发送,接收端的ONU通过PON接口接收该组播帧,经RJ-45接口送至用户的IP机顶盒,完成节目的解码并显示在TV终端上。
上述步骤b)中EPG信息的组播传送具体步骤如下:
b1.EPG服务器将生成的EPG信息发送至OLT;
b2.EPG数据经OLT单元封装成IP组播帧,进行下行发送,再经ODN单元的光路分配后,下行至用户接入端的ONU单元;
b3.ONU对组播帧进行解封装,提取出其中承载的EPG数据;
b4.用户通过IP机顶盒接收节目的EPG,选择喜欢收看的节目。
上述步骤d)中用户通过IP机顶盒完成EPG节目收看,具体步骤如下:
d1.机顶盒响应用户的收看指令,完成指令的上行发送;
d2.ONU通过交换协议接收用户的收看指令,并进行协议封装和电光转换,以特定波长按照OLT分配的特定时隙,进行上行发送;
d3.OLT单元接收上行信号;
d4.视频服务器响应用户的节目选择,传送给OLT;
d5.OLT完成该节目IP组播帧的封装并下行发送给ONU;
d6.ONU接收该组播帧并提取出节目信息,送至用户的IP机顶盒;
d7.机顶盒接收并完成节目的解码。
本发明涉及的基于EPON的DVB业务承载系统中,数字电视业务的接入以纯IP方式,省去了传统的调制解调步骤,节约了系统成本。并且可以充分利用IP的先天交互性、灵活的传统数字电视业务基础上,开展视频点播(VoD)、网络电话(VoIP)等业务。此外,在EPON系统中,对于节目EPG信息以及用户通过EPG选择的节目流数据,其下行发送都采用IP组播方式,从而大大提高了EPON下行带宽资源的利用效率。
本发明的核心是提供一种通过以太无源光网络高效承载数字电视节目的方法。利用以太无源光网络优越的传输性能和双向交互特性,完成数字电视节目的组播发送,并且可以灵活的开展视频点播、网络电话等业务。
在该EPON承载系统中,对于没有收看选择的数字电视节目,则缓存在OLT处的视频服务器中,不占用EPON的带宽资源,从而提高了EPON对DVB业务的承载效率。整个承载系统以纯IP方式进行业务发送,符合下一代网络中Everything over IP的业务承载方式,可以平滑的向NGN(Next Generation Network:下一代网络)过渡。
附图说明
图1 EPON承载数字电视节目系统结构示意图;
其中:1、城域网,2、EPG服务器,3、视频服务器,4、网管系统,5、光链路单元(OLT),6、光分配网络(ODN),7、光网络单元(ONU),8、IP机顶盒(STB),9、TV终端,10、千兆以太网口(GE接口),11、光纤接口(PON接口),12、RJ-45接口
图2 EPON系统中节目EPG信息的生成和组播传送流程;
图3用户通过EPG完成节目收看的流程图。
具体实施方式
实施例
本发明以太无源光网络承载系统的实施例如图1所示,由光链路单元(OLT)5、视频服务器3和EPG(电子节目菜单)服务器2、光分配网络(ODN)6、光网络单元(ONU)7和IP机顶盒(STB)8组成,其特征在于光链路单元(OLT)5通过千兆以太网口10和视频服务器3以及EPG服务器2相连接以实现相互间的通信;OLT 5带有面向EPON的光纤接口,与ODN6相连接,并经ODN 6用光纤与ONU 7相连接,完成各个ONU 7的以太帧的下行发送,OLT5还可为各个ONU 7分配特定的上行时隙,利用TDM(时分复用)完成各个ONU 7上行业务的接收;ONU 7与IP机顶盒8通过双绞线连接,由IP机顶盒8和TV终端9组成的视频接入终端通过AV线连接。
所述的下行承载发送以波长λ1=1550nm进行。
所述的上行业务的承载波长为λ2=1310nm。
光链路单元5:用于响应ONU单元6上行发送的用户收看命令,完成与视频服务器3和EPG服务器2的通信,并将EPG信息和用户选择收看的节目以IP组播方式下行发送给光路分配单元6;
视频服务器3和EPG服务器2:分别负责OLT 5接收的DVB信号的缓存以及所有数字电视节目EPG信息的生成;
光路分配网络6:利用光分路器等无源器件,将下行信号进行分路,发送到光网络单元ONU 7,并完成用户上行信号的复用,回传到OLT单元5;
光网络单元7:完成下行光信号的接收,包括EPG数据和节目流的IP组播帧,并进行相应的协议解封装处理。上行方面完成用户上行信号的电/光转换并在OLT单元5分配的固定时隙进行上行发送;
IP机顶盒8:完成EPG信息的接收,用户点播指令的响应和下行数字电视节目的解码;
TV终端9:显示节目的EPG信息及播放节目。
EPON系统对DVB业务承载的具体处理流程包括:城域网1中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT 5处通过千兆以太网口10完成接收,并送入通过千兆以太网口10与相连的视频服务器3和EPG服务器2分别完成节目的缓存处理,以及生成所有节目的EPG信息,送入OLT单元5。EPG数据经OLT单元5封装成IP组播帧,以λ1经单纤双向光纤通过PON接口11进行下行发送,再经ODN单元6的光路分配后,通过PON接口11下行至用户接入端的ONU单元7。ONU 7对组播帧进行光电转换,协议解封装,提取出其中承载的EPG数据。利用以太交换协议经RJ-45接口12送入用户的IP机顶盒8。
用户通过IP机顶盒8接收节目的EPG并显示在TV终端9,通过EPG用户选择喜欢收看的节目。同时机顶盒响应用户的收看指令,通过RJ-45接口12完成指令的上行发送。经过ONU 7完成以太协议封装和电光转换,以λ2波长通过PON接口11进行上行传输。用户收看指令上行至OLT 5处,视频服务器3响应用户的节目选择,发送到OLT 5中,再由OLT 5完成IP组播帧的封装和以λ1光波长的下行发送,ONU 7接收该组播帧,完成光电转换和协议解封装,将节目流送至用户的IP机顶盒8,完成节目的解码并通过TV终端9播放给用户。
对于没有用户选择收看的节目,则缓存在OLT 5处的视频服务器3中,只是实时更新其EPG信息,进行EPG信息的组播发送,而节目流本身不占用EPON的下行带宽资源。直到有用户选择收看该节目时,才开始上述的节目接收流程。
对于数字电视节目EPG信息的生成和发送流程,如图2所示。城域网1中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT 5处通过千兆以太网口10完成接收,由通过千兆以太网口10与OLT相连接的视频服务器3完成节目的缓存处理,并由通过千兆以太网口10与OLT相连接的EPG服务器2获取和生成所有节目的EPG信息。OLT 5为EPG数据分配2Mbit/s的除数带宽。EPG数据经OLT 5单元封装成IP组播帧,并完成电光转换,以1550nm光波长通过PON接口11经单纤双向光纤进行下行发送。再经ODN单元6的光路分配后,通过PON接口11下行至用户接入端的ONU单元7。ONU 7对组播帧进行光电转换、协议解封装,提取出其中承载的EPG数据。利用以太交换协议通过RJ-45接口12送至用户侧的机顶盒8。用户通过IP机顶盒8接收节目的EPG并显示在TV终端9,通过EPG用户选择喜欢收看的节目。
用户通过EPG信息完成所喜爱的节目收看流程如图3所示。机顶盒8响应用户的收看指令,通过RJ-45接口12完成指令的上行发送。ONU 7通过交换协议接收用户的收看指令,并进行协议封装和电光转换,以1310nm波长按照OLT 5分配的特定时隙,通过PON接口11进行上行发送。用户收看指令上行至OLT 5处,OLT单元5通过PON接口11接收上行信号。经千兆以太网口10与OLT相连接的视频服务器3响应用户的节目选择,并将所选择节目数据传送给OLT 5。再由OLT 5完成该节目IP组播帧的封装和下行发送至接入端,ONU通过PON接口11接收该组播帧并提取出节目信息,通过RJ-45接口12送至用户的IP机顶盒8,IP机顶盒8接收并完成节目的解码同时通过TV终端9播放给用户。
一种以太无源光网络承载数字电视节目的方法,步骤如下:
a、城域网1中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT 5处通过千兆以太网口10完成接收,并由通过千兆以太网口10与OLT 5相连接的视频服务器3完成节目的缓存处理;
b、通过千兆以太网口10与OLT 5相连接的EPG服务器2获取和生成所有节目的EPG信息,经OLT 5单元封装成IP组播帧,通过PON接口11进行下行发送,再经ODN 6单元的光路分配后,通过PON接口11下行接入至用户接入端的ONU单元7;
c、用户通过RJ-45接口12与ONU单元7相连接的IP机顶盒8接收节目的EPG并显示在TV终端9,通过EPG用户选择喜欢收看的节目;
d、IP机顶盒8响应用户的收看指令,通过RJ-45接口完成指令的上行发送,经过ONU 7完成以太协议封装和电光转换,以λ2波长通过PON接口11进行上行传输至OLT 5处,视频服务器3响应用户的节目选择,再由OLT 5完成IP组播帧的封装和下行发送,接收端的ONU 7通过PON接口11接收该组播帧,经RJ-45接口12送至用户的IP机顶盒8,完成节目的解码并显示在TV终端9上。
上述步骤b)中EPG信息的组播传送具体步骤如下:
b1.EPG服务器2将生成的EPG信息发送至OLT 5;
b2.EPG数据经OLT单元5封装成IP组播帧,进行下行发送,再经ODN 6单元的光路分配后,下行至用户接入端的ONU单元7;
b3.ONU 7对组播帧进行解封装,提取出其中承载的EPG数据;
b4.用户通过IP机顶盒8接收节目的EPG,选择喜欢收看的节目。
上述步骤d)中用户通过IP机顶盒8完成EPG节目收看,具体步骤如下:
d1.IP机顶盒8响应用户的收看指令,完成指令的上行发送;
d2.ONU 7通过交换协议接收用户的收看指令,并进行协议封装和电光转换,以特定波长按照OLT 5分配的特定时隙,进行上行发送;
d3.OLT单元5接收上行信号;
d4.视频服务器3响应用户的节目选择,传送给OLT 5;
d5.OLT 5完成该节目IP组播帧的封装并下行发送给ONU 7;
d6.ONU 7接收该组播帧并提取出节目信息,送至用户的IP机顶盒8;
d7.IP机顶盒8接收并完成节目的解码。
在EPON系统中,对于节目EPG信息以及用户通过EPG选择的节目流数据,其下行发送都采用IP组播方式,从而大大提高了EPON下行带宽资源的利用效率。在该EPON承载系统中,对于没有收看选择的数字电视节目,则缓存在OLT 5处的视频服务器3中,不占用EPON的带宽资源,从而提高了EPON对DVB业务的承载效率。

Claims (3)

1.一种以太无源光网络承载数字电视节目的方法,由以太无源光网络承载系统实现,该系统由光链路单元、视频服务器和EPG服务器、光分配网络、光网络单元和IP机顶盒组成,光链路单元通过千兆以太网口和视频服务器以及EPG服务器相连接以实现相互间的通信;OLT带有面向EPON的光纤接口,与ODN相连接,并经ODN用光纤与ONU相连接,完成各个ONU的以太帧的下行发送,OLT还可为各个ONU分配特定的上行时隙,利用TDM完成各个ONU上行业务的接收;ONU与IP机顶盒通过双绞线连接,由IP机顶盒和TV终端组成的视频接入终端通过AV线连接;所述的下行承载发送以波长λ1=1550nm进行;上行业务的承载波长为λ2=1310nm,该方法步骤如下:
a、城域网中,基于DVB标准的数字电视信号在OLT处通过千兆以太网口完成接收,并由通过千兆以太网口与OLT相连接的视频服务器完成节目的缓存处理;
b、通过千兆以太网口与OLT相连接的EPG服务器获取和生成所有节目的EPG信息,经OLT单元封装成IP组播帧,通过PON接口进行下行发送,再经ODN单元的光路分配后,通过PON接口下行接入至用户接入端的ONU单元;
c、用户的IP机顶盒通过RJ-45接口与ONU单元相连接,IP机顶盒接收节目的EPG并显示在TV终端,通过EPG用户选择喜欢收看的节目;
d、机顶盒响应用户的收看指令,通过RJ-45接口完成指令的上行发送,经过ONU完成以太协议封装和电光转换,以λ2波长通过PON接口进行上行传输至OLT处,视频服务器响应用户的节目选择,再由OLT完成IP组播帧的封装和下行发送,接收端的ONU通过PON接口接收该组播帧,经RJ-45接口送至用户的IP机顶盒,完成节目的解码并显示在TV终端上。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中EPG信息的组播传送,具体步骤如下:
b1.EPG服务器将生成的EPG信息发送至OLT;
b2.EPG数据经OLT单元封装成IP组播帧,进行下行发送,再经ODN单元的光路分配后,下行至用户接入端的ONU单元;
b3.ONU对组播帧进行解封装,提取出其中承载的EPG数据;
b4.用户通过IP机顶盒接收节目的EPG,选择喜欢收看的节目。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤d)中用户通过IP机顶盒完成EPG节目收看,具体步骤如下:
d1.机顶盒响应用户的收看指令,完成指令的上行发送;
d2.ONU通过交换协议接收用户的收看指令,并进行协议封装和电光转换,以特定波长按照OLT分配的特定时隙,进行上行发送;
d3.OLT单元接收上行信号;
d4.视频服务器响应用户的节目选择,传送给OLT;
d5.OLT完成该节目IP组播帧的封装并下行发送给ONU;
d6.ONU接收该组播帧并提取出节目信息,送至用户的IP机顶盒;
d7.机顶盒接收并完成节目的解码。 
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