CN101436948A - 一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以太无源光网络(EPON)/副载波无源光网络(SCM－PON)的复合无源光网络结构，以及利用该复合PON结构承载VoD业务的处理方法。本发明主要是将EPON和SCM－PON通过波分复用(WDM)技术组成复合PON结构。系统中的光网络单元(ONU)的用户接口与机顶盒(STB)系统相连接，完成下行点播信号的接收和上行点播命令的发送，在光链路单元(OLT)中，基于DVB(数字电视)和IPTV(网络电视)两种视频点播业务承载于不同波长上的不同PON结构，保持其协议的透明。利用SCM－PON副载波的一部分频带资源以及EPON的组播机制支持节目的轮播，实现点播率较高的一些节目的准视频点播(NVOD)，以节约点播带宽。SCM－PON和EPON的其它带宽资源可以支持实时的基于DVB和IPTV的视频点播(VoD)业务。本发明综合利用了NVOD和VoD两种点播方式和DVB、IPTV两种点播业务的优点，提高了网络系统所支持的最大点播并发数，减小用户的平均等待时间。
Description
1、技术领域
本发明涉及光网络通信技术和多媒体技术领域，尤其涉及一种以太/副载波无源光网络(Ethernet/SCM PON)中承载视频点播业务的方法。
2、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。把原有CATV系统中的低端频率用作回传，实现非对称传输，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“光进铜退”作为接入网的发展趋势，而光纤到户(FTTH)作为接入网络的终极发展目标。在FTTH自身的实现方案中，无源光网络(Passive Optical Network，PON)结构又是作为解决“三网融合”、“三重播放”的首选接入解决方案。
在数字电视业务的发展过程中，出现了以下两个趋势：(1)交互式电视业务。对运营商而言，交互式应用有着庞大的商业利益，是未来最重要的利润来源，交互式点播业务也代表着当前电视技术发展的最高水平，有着十分巨大的发展空间；(2)DVB与IP合二为一。随着IP技术的飞速发展，近年来出现的IPTV业务，给基于DVB标准的数字电视带来了巨大的威胁，但在短期内由于网络成本的原因使两者只能共存而无法替代。
3、发明内容
鉴于上述技术发展背景，本发明的目的是提供一种以太/副载波复合无源光网络结构，以及基于此结构的视频点播业务处理方法。其系统结构包括：
点播服务器：用于响应DVB和IPTV两种业务的轮播和点播，将相应的节目流发送至OLT单元；
光链路单元：用于响应ONU单元上行发送的用户点播命令，完成与点播服务器的通信，并将用户点播内容发送给光路分配单元；
光路分配单元：利用光分路器(Splitter)等无源器件，将下行信号进行分路，发送到ONU设备，并完成用户上行信号的复用，回传到OLT单元；
光网络单元：完成下行光信号的接收，并进行相应的IP信号和DVB信号的处理。上行方面完成用户上行信号的电/光转换并在OLT单元分配的固定时隙进行上行发送；
双向机顶盒：完成用户点播命令的响应和下行节目流的解码。
本发明提供了一种基于Ethernet/SCM PON的NVOD(准视频点播)解决方案，包括：
基于DVB的轮播机制：
A、DVB点播服务器对点播率最高的一些节目利用轮播机制，开展NVOD业务；
B、OLT中，利用SCM-PON机制承载NVOD业务，即为这些轮播节目分配相应的副载波的频点和TS流时隙，进行电光转换和光信号的下行发送；
C、ONU接收SCM-PON的下行信号，完成光电转换，将承载TS流的射频信号发送至用户机顶盒；
D、机顶盒响应用户的点播命令，接收相应频点和相应时隙的轮播节目。基于IPTV的轮播机制：
A、IPTV点播服务器对点播率最高的一些节目利用轮播机制，开展NVOD业务；
B、OLT中，利用EPON组播机制承载NVOD业务，即将这些轮播节目打包成特定的组播帧，进行电光转换和光信号的下行发送；
C、ONU接收EPON的组播帧，根据用户机顶盒对轮播节目的点播情况，将组播帧承载的节目通过以太交换协议发送给相应的机顶盒；
D、用户通过机顶盒完成节目的点播和接收。
本发明还提供了一种基于Ethernet/SCM PON的VOD解决方案，包括：IPTV方式：
A、用户的点播命令通过机顶盒进行响应，再由ONU/ONT单元封装成Ethernet帧；
B、由ONU/ONT单元完成电/光转换，以λ2波长进行上行发送；
C、由OLT单元将点播命令发送至相应的视频点播服务器；
D、服务器响应用户命令，通过IPTV方式进行点播节目的发送，为节目流添加相应的IP地址；
E、OLT根据接收节目流的IP地址，添加相应ONU单元的LLID地址，进行点播内容的发送；
F、ONU单元根据识别下行IP数据包中的LLID地址，对属于自己的数据包进行解包，恢复出IPTV节目流；
G、在机顶盒系统中完成IPTV的解码，即可完成点播内容的接收。DVB方式：
A、用户在特定的频道进行点播，其命令通过机顶盒进行响应，再由ONU单元封装成EPON网络中的Ethernet帧；
B、由ONU单元完成电/光转换，以λ2波长进行上行发送；
C、由OLT单元将点播命令发送至相应的DVB点播服务器；
D、点播服务器响应用户命令，通过DVB方式进行点播节目的发送；
E、OLT根据用户进行点播的频道，利用SCM-PON中特定的副载波频率和特定的TS时隙承载点播节目，再由λ3波长进行光信号的发送。
F、由ONU单元完成λ3光信号的光/电转换，恢复出相应的射频信号；
G、由机顶盒系统完成特定射频频段信号的解调、TS流的解复用和节目内容的信源解码，完成点播节目的最终接收。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方案可以同时实现IPTV和DVB两种业务的承载，既可以充分利用IPTV交互性好的特点，又保持了DVB节目源丰富的优点。该系统同时支持NVOD和VOD业务的开展，对点播率最高的一些节目，利用NVOD的轮播机制，大大降低了业务的带宽需求，从而提高了系统所支持的最大点播并发数。另外，为进一步提高复合PON系统支持的最大点播并发数，可以为EPON和SCM-PON系统增加相应的波长资源，利用WDM技术完成在同一光纤中的传输。
4、附图说明
图1为本发明所述的Ethernet/SCM PON系统结构示意图
图2系统实现节目的NVOD处理流程图
图3系统实现节目的VOD处理流程图
5、具体实施方式
本发明的核心是提供一种以太/副载波复合无源光网络结构，利用该复合PON结构为用户提供VOD业务的方法。本发明具体是，在下行方向上将基于以太网协议的IPTV数据包与基于DVB标准的TS流，承载于EPON和SCM-PON的不同下行波长上。在上行方向上，用户接口通过STB系统与ONU单元相连，利用OLT单元分配的时隙，进行上行信号的发送。为提高系统的下行带宽，还可以利用WDM技术为EPON和SCM-PON系统增加波长资源。
基于上述系统解决方案，本发明首先提供了一种以太/副载波复合无源光网络的系统结构，如图1所示，包括：
点播服务器：用于响应DVB和IPTV两种业务的轮播和点播，将相应的节目流发送至OLT单元；
光链路单元：用于响应用户的上行点播命令，完成与点播服务器的通信，并将用户点播节目发送给光路分配单元；
光路分配单元：由光分路器(Splitter)等无源器件将下行信号进行分路，发送到ONU设备，并完成用户上行信号的复用，回传到OLT单元；
光网络单元：完成下行光信号的接收，并进行相应的IPTV信号的协议解封装和DVB信号的光电转换。上行方面完成用户上行信号的电/光转换并在OLT单元分配的固定时隙进行上行发送；
机顶盒：完成用户点播命令的响应和下行轮播、点播节目流的解码。
本发明提供了一种基于Ethernet/SCM PON网络结构的节目NVOD解决方案，其系统处理流程如图2所示。对于点播率最高的一些节目，系统采用NVOD的轮播机制，以降低业务占用的带宽。进行轮播的节目可以来自DVB点播服务器，也可以来在IPTV点播服务器。对于基于DVB的节目轮播，复合PON系统的处理过程：
A、在OLT单元中，完成DVB视频服务器轮播节目信号的接收，利用SCM-PON的副载波带宽资源，将DVB轮播节目承载于1550nm的光波长上。
B、OLT的下行1550nm光信号，在ODN单元中完成光路的分配，以广播的方式向用户接入端的ONU单元进行发送；
C、由ONU单元完成1550nm光信号的光/电转换，恢复出射频信号；
D、由机顶盒系统对射频信号进行接收，完成解调、解复用和解码等功能，从而完成轮播形式的DVB节目的接收。
对基于IPTV的节目轮播，复合PON系统的处理流程为：
A、对IPTV视频服务器的轮播节目，OLT单元在完成接收后，为其加入特定的组播LLID地址，以1490nm波长光信号进行承载发送；
B、OLT的1490nm下行光信号，同样由ODN单元完成光路的分配，以IP组播的方式向ONU单元进行发送；
C、ONU单元对基于EPON协议封装的，以组播LLID为地址的数据帧进行解包，提取出其封装的IPTV节目；
D、由机顶盒系统完成IPTV节目的解码，从而完成基于轮播方式的IPTV节目的接收。
基于以太/副载波无源光网络可以提供视频点播的承载方案，其系统工作流程如图3所示。包括：
A、用户的点播命令通过机顶盒进行响应，再由ONU单元封装成Ethernet帧；
B、由ONU单元完成电/光转换，以1310nm波长，按照OLT单元分配的时隙，进行上行发送；
C、由OLT单元将点播命令发送至相应的视频点播服务器，如果用户点播的是IPTV资源，则将点播命令发送到IPTV点播服务器，同样的对于通过DVB频道点播的命令，则发送到DVB点播服务器；
对于IPTV点播方式：
D1、服务器响应用户命令，通过IPTV方式进行点播节目的发送，为节目流添加相应的点播用户的IP地址；
E1、OLT根据所接收节目流的IP地址，添加相应ONU单元的LLID地址，以1490nm波长的光信号进行点播内容的发送；
F1、ONU单元对1490nm的光信号首先完成光/电转换，识别下行IP数据包中的LLID地址，对属于本单元的数据包进行解包，恢复出IPTV节目流；
G1、在机顶盒系统中完成IPTV节目的解码，即可完成点播内容的接收。
对于DVB点播方式：
D2、DVB点播服务器响应用户命令，通过DVB方式进行点播节目的发送；
E2、OLT根据用户进行点播的频道，利用副载波中特定的频率和特定的时隙承载点播节目，再由1550nm波长进行光信号的发送。
F2、由ONU单元完成1550nm光信号的光/电转换，恢复出其承载的射频信号；
G2、由机顶盒系统完成特定射频频段信号的解调、TS流的解复用和节目内容的信源解码，完成点播节目的最终接收。
此外，为提高对付费点播节目的保护，还可以通过条件接收(CA)系统的控制，来防止非授权用户的收看。
Claims (6)
1、一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法，其系统结构包括光链路单元(OLT)、光分配单元(ODN)、光网络单元(ONU)和机顶盒(STB)。该系统的特征包括：
A、打包成Et1hernet帧的IPTV点播业务由EPON系统承载，基于DVB标准的点播业务由SCM-PON的下行波长承载，从而简化了系统在传送协议上的处理复杂度，提高了可利用带宽。
B、IPTV信号经OLT单元以λ1波长传送，而基于TS流的DVB信号承载于λ3波长，两个波长经WDM复用后在同一根光纤中传送。再经ODN单元的光路分配后，下行至用户接入端的ONU单元。
C、根据点播业务强度，系统还可以利用WDM技术为两个PON系统增加可用波长数，以提高系统最大支持的点播并发数。
2、对于权利要求1所述的一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法，其特征在于，基于DVB标准的点播业务通过副载波调制的方法承载到λ3波长的光信号上，即先将TS流调制到不同频段的射频信号上，射频信号作为副载波进行光信号的调制。对于上行点播信号，两个PON系统都采用λ2波长利用时分复用进行上行传输。
3、对于权利要求1所述的一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法，其特征在于复合PON系统，可以利用节目的轮播机制，实现对NVOD业务的支持。步骤包括：
基于DVB的轮播机制：
A、DVB点播服务器对点播率最高的一些节目利用轮播机制开展NVOD业务；
B、OLT中，利用SCM-PON承载基于DVB的NVOD业务，即为这些轮播节目分配相应的副载波的频点和TS流时隙，进行电光转换和光信号的下行发送；
C、ONU接收SCM-PON的下行信号，完成光电转换，将承载TS流的射频信号发送至用户机顶盒；
D、机顶盒响应用户的点播命令，接收相应频点和相应时隙的轮播节目。
4、对于权利要求1所述的一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法，其特征在于复合PON系统，可以利用节目的轮播机制，实现对NVOD业务的支持。步骤包括：
基于IPTV的轮播机制：
A、IPTV点播服务器对点播率最高的一些节目利用轮播机制，开展NVOD业务；
B、OLT中，利用EPON组播机制承载NVOD业务，即将这些轮播节目打包成特定的组播帧，进行电光转换和光信号的下行发送；
C、ONU接收EPON的组播帧，根据用户机顶盒对轮播节目的点播情况，将组播帧承载的节目通过以太交换协议发送给相应的机顶盒；
D、用户通过机顶盒完成IPTV节目的接收和解码。
5、对于权利要求1所述的一种SCM/Ethernet复合PON网络及其承载VoD业务的方法，，其特征在于VOD业务的处理流程包括：
A、用户的点播命令通过机顶盒进行响应，再由ONU单元封装成Ethernet帧；
B、由ONU单元完成电/光转换，以λ2波长按OLT单元分配的时隙，进行上行光信号的发送；
C、由OLT单元将点播命令发送至相应的点播服务器；
D、IPTV和DVB点播服务器响应用户命令，进行点播节目的发送；
E、对于IPTV方式，OLT根据所进行点播的ONU单元的LLID地址，由λ1波长进行点播内容的发送。对于DVB方式，OLT利用SCM-PON副载波上一个具体频点，由λ3波长进行承载发送。
F、由ONU/ONT单元和机顶盒系统根据LLID地址信息或特定的射频频率和时隙完成IPTV和DVB点播节目的最终接收。
6、根据权利要求4所述的复合PON系统对VoD业务的处理流程中，步骤F还包括：用户在特定的DVB频道进行点播，则OLT的下行节目内容以特定的射频频率和时隙进行发送。而如果用户通过IPTV节目源进行点播，则ONU单元根据下行IP数据包中的LLID地址，即可完成点播内容的接收。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20090520 |