CN102769742A

CN102769742A - 高清视频多业务光端机

Info

Publication number: CN102769742A
Application number: CN2012102462468A
Authority: CN
Inventors: 方志宇; 方志华; 李勋扬
Original assignee: SHANGHAI LIGHT-WAVE DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LIGHT-WAVE DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-11-07

Abstract

一种高清视频多业务光端机，采用时分复用技术，单纤传输多路HDSDI高清视频及多种业务，包括发射端和接收端，发射端和接收端中各自包括视频处理器、存储器、时钟恢复去抖和单片机等电路。视频处理器中设置有至少两路HDSDI高清视频信号接口，发射端和接收端通过一芯光纤连接。发送端将多路高清视频码流锁定、时钟恢复，并解出相关的视频数据和相关控制信号，有效视频经过存储器存取，实现帧同步，再将同步的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、网络、电话等信号复用在一起，以更高的数率通过光信号发出，接收端将接收到的光信号接收转换为电信号，再通过解复用将各信号分出，将有效高清视频信号再按需要的高清格式组装输出。

Description

高清视频多业务光端机

技术领域:

本发明涉及电学领域，尤其涉及通讯技术，特别涉及光通讯设备，具体的是一种高清视频多业务光端机。

背景技术:

高清晰度的视频产品应用正在迅速普及。高清晰度的视频监控可以为安防行业提供更清晰的图像和更丰富的图像细节。现有技术中，高清视频监控方案主要有基于IP的网络高清和基于HD-SDI的实时高清两大技术路线。基于IP的网络高清技术具有时间延迟的缺点。HD-SDI高清通过同轴电缆或光纤直接传输非压缩的视频信号，实现了真正的实时高清。高清视频信号速率高、占用的带宽大，HD-SDI信号速率为1.485Gb/s。因此难以在一根光纤上传输多路高清视频。而安防行业经常要求同时传输多路视频监控，现有技术难以满足多路高清视频监控的要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高清视频多业务光端机，所述的这种高清视频多业务光端机要解决现有技术中一根光纤难以同时传输多路高清视频信号的技术问题。

本发明的这种高清视频多业务光端机，包括一个发射端和一个接收端，所述的发射端和接收端均各自包括视频处理器、存储器、时钟恢复去抖电路和单片机，发射端作为信号发送端，接收端作为信号接收端，其中，在所述的发射端或者接收端中，所述的存储器、时钟恢复去抖电路和单片机分别与所述的视频处理器连接，单片机与时钟恢复去抖电路连接，视频处理器中包括有光纤输入输出端口，视频处理器中设置有至少两个高清视频信号接口，视频处理器中设置有模拟视频信号接口、音频接口、以太网接口和串行通讯接口，视频处理器连接有晶体振荡器，发射端中视频处理器的光纤输入输出端口通过一芯光纤与接收端中视频处理器的光纤输入输出端口连接，在发射端的工作过程中，发射端的视频处理器将来自全部高清视频信号接口的高清视频码流锁定，发射端的单片机与时钟恢复去抖电路对将来自全部高清视频信号接口的高清视频码流进行时钟恢复，发射端的视频处理器解出全部高清视频码流中的数据和控制信号，将其中有效的视频数据经过发射端的存储器存取，实现帧同步，再将同步的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号复用在一起，以更高的数率通过发射端的光纤输入输出端口以光信号形式发出，在接收端的工作过程中，接收端的视频处理器通过接收端的光纤输入输出端口接收来自光纤的光信号，并转换为电信号，接收端的视频处理器通过解复用将电信号中的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号分出，将有效高清视频信号再按高清格式组装后通过对应的接收端的高清视频信号接口输出。

进一步的，发射端和接收端具有相同的电路结构。

进一步的，在发射端的工作过程中，发射端的视频处理器解出的全部高清视频码流中的数据和控制信号包括20位的YCBCR422数据以及相关的HS、VS、DE、TRS和VIP信号。

进一步的，在发射端或者接收端中，任意一个高清视频信号接口上均连接有自适应电缆均衡器。

进一步的，在发射端或者接收端中，模拟视频信号接口上连接有模数转换器。

进一步的，在发射端的工作过程中，将来自全部高清视频信号接口的串行信号，经SERDERS通道由PCS、CDR、ALIGN模块锁定输入视频信号和恢复时钟,经串并转换，解出20位 YCBCR422的并行数据，提取TRS、FS、VS、HS和XYZ信号，判断其高清制式，判断有效视频区，通过DDR2存储器控制方法将全部高清有效视频写入DDR2存储器至少1帧，并按规定时序读出，进入MUX模块。

再进一步的，在所述的DDR2存储器控制方法中，通过TX MUX模块将有效视频信号及以太网络、音频、串行数据、以及相关视频格式VIP信息复用到更高数率，由高速SERDERS推出激光器，在接收端的工作过程中，PIN接收后，时钟恢复去抖动，通过解复用，将信号分出，接收下来的高清视频存入DDR2存储器，然后将高清视频从DDR2存储器取出，装入相应的视频格式中,再将组装好的高清视频信号，通过高速SERDERS推出串行SDI码流。

进一步的，发射端中的以太网接口和接收端中的以太网接口均连接到一个网络中，所述的网络中设置有管理器。

本发明的工作原理是：本发明利用单根光纤连接发射端和接收端，在作为发送端的发射端中，将高清视频流中的音频辅助数据解出，将消隐区所有数据去掉，只将视频有效数据传出，在作为接收端的接收端中，再将这些数据按各种所需的高清格式组装起来输出。这样，大大减低了数据传输容量。从而实现两路以上数目的高清视频信号的非压缩传输。并且在单纤传输两路以上高清视频基础上可复用模拟视频、数据、音频、网络、电话、开关量等综合业务。其中融合了非压缩高清数字视频技术、FPGA编程技术、DDR2存取技术、时钟同步去抖技术、单片机技术和高速数字光纤传输技术。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明利用视频处理器、存储器、时钟恢复去抖电路和单片机构成光端收发装置，利用单根光纤连接作为发送端的光端收发装置和作为接收端的光端收发装置，作为发送端的光端收发装置和作为接收端的光端收发装置均各自包括有两路以上的高清视频信号输入，发送端的光端收发装置将多路高清视频码流锁定、时钟恢复，并解出相关的20位 YCBCR422数据和相关的VS,DE,TRS,VIP信号，将有效视频经过DDR2存取，实现帧同步，再将同步的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、网络、电话等信号复用在一起，以更高的数率通过光信号发出，接收端的光端收发装置将接收到的光信号接收转换为电信号，再通过解复用将各信号分出，将有效高清视频信号再按需要的高清格式组装输出。本发明不仅能作为单独的光端机使用，也可联网构建大的传输平台，可广泛应用于高速公路、地铁、公安、机场码头、银行等大型高清视频可视指挥、高清视频会议、高清视频监控系统。本发明支持单纤多路高清、模拟视频的传输，方便改造升级。如在重要位置添加高清摄像机，只要更换光端机，其他设备均保持不变。可通过光端收发装置中的以太网接口实现多级网管，可动态监测视频、数据、网络、光纤等工作状态并诊断故障原因。

附图说明：

图1是本发明的高清视频多业务光端机的原理结构框图。

图2是本发明的高清视频多业务光端机的一个高清视频会议的实施例的应用示意图。

图3是本发明的高清视频多业务光端机中的3速高清视频码流解嵌加嵌IP包的原理图。

图4是本发明的高清视频多业务光端机中的高速DDR2存储器控制IP包的原理图。

具体实施方式：

实施例1:

如图1所示，本发明的高清视频多业务光端机，包括一个发射端1和一个接收端2，所述的发射端1和接收端2均各自包括视频处理器3、存储器4、时钟恢复去抖电路5和单片机6，发射端1作为信号发送端，接收端2作为信号接收端，其中，在所述的发射端1或者接收端2中，所述的存储器4、时钟恢复去抖电路5和单片机6分别与所述的视频处理器3连接，单片机6与时钟恢复去抖电路5连接，视频处理器3中包括有光纤输入输出端口，视频处理器3中设置有至少两个高清视频信号接口7，视频处理器3中设置有模拟视频信号接口8、音频接口9、以太网接口10和串行通讯接口11，视频处理器3连接有晶体振荡器12，发射端1中视频处理器3的光纤输入输出端口通过一芯光纤13与接收端2中视频处理器3的光纤输入输出端口连接，在发射端1的工作过程中，发射端1的视频处理器3将来自全部高清视频信号接口7的高清视频码流锁定，发射端1的单片机6与时钟恢复去抖电路5对将来自全部高清视频信号接口7的高清视频码流进行时钟恢复，发射端1的视频处理器3解出全部高清视频码流中的数据和控制信号，将其中有效的视频数据经过发射端1的存储器4存取，实现帧同步，再将同步的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号复用在一起，以更高的数率通过发射端1的光纤输入输出端口以光信号形式发出，在接收端2的工作过程中，接收端2的视频处理器3通过接收端2的光纤输入输出端口接收来自光纤的光信号，并转换为电信号，接收端2的视频处理器3通过解复用将电信号中的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号分出，将有效高清视频信号再按高清格式组装后通过对应的接收端2的高清视频信号接口7输出。

具体的，所述的存储器4是DDR2型存储器。视频处理器3采用Lattice -70-484型FPGA封装的处理器。单片机6采用ATMEGA64型处理器。

进一步的，发射端1和接收端2具有相同的电路结构。

如图2所示，在本发明的高清视频多业务光端机的一个高清视频会议的实施例中，会议室100中设置有视频转接矩阵104、视频播放器101、高清摄像机102、高清电视机103、本发明中的发射端1和接收端2，视频播放器101、高清摄像机102、高清电视机103各自与视频转接矩阵104连接，发射端1的高清视频信号接口7与视频转接矩阵104的高清视频信号端连接，发射端1的音频接口9与视频转接矩阵104连接，发射端1的以太网接口10与视频转接矩阵104的网络管理接口连接，发射端1中的一路高清视频信号通道用于接收高清摄像机102的信号并向接收端2发送，发射端1中的另一路高清视频信号通道用于接收接收端2传来的信号，并送到高清电视机103显示，接收端2中的一路高清视频信号通道用于接收发射端1中传来的信号并向一个矩阵控制中心300发送，接收端2中的另一路高清视频信号通道接收矩阵控制中心300传来的信号并向发射端1发送。会议室200中设置有视频转接矩阵204、视频播放器201、高清摄像机202、高清电视机203、本发明中的发射端1和接收端2，视频播放器201、高清摄像机202、高清电视机203各自与视频转接矩阵204连接，发射端1的高清视频信号接口7与视频转接矩阵204的高清视频信号端连接，发射端1的音频接口9与视频转接矩阵204连接，发射端1的以太网接口10与视频转接矩阵204的网络管理接口连接，发射端1中的一路高清视频信号通道用于接收高清摄像机202的信号并向接收端2发送，发射端1中的另一路高清视频信号通道用于接收接收端2传来的信号，并送到高清电视机203显示，接收端2中的一路高清视频信号通道用于接收发射端1中传来的信号并向矩阵控制中心300发送，接收端2中的另一路高清视频信号通道接收矩阵控制中心300传来的信号并向发射端1发送。矩阵控制中心300中的网络管理接口和接收端2中的以太网接口均连接到一个网络交换机400，网络交换机400与一个管理计算机500通过网络连接。

进一步的，在发射端1的工作过程中，发射端1的视频处理器3解出的全部高清视频码流中的数据和控制信号包括20位的YCBCR422数据以及相关的HS、VS、DE、TRS和VIP信号。

进一步的，在发射端1或者接收端2中，任意一个高清视频信号接口7上均连接有自适应电缆均衡器71。具体的，自适应电缆均衡器71采用LMH0344型集成电路。

进一步的，在发射端1或者接收端2中，模拟视频信号接口8上连接有模数转换器81。具体的，模数转换器81采用AD9280型集成电路。

如图3所示，在发射端1的工作过程中，将来自全部高清视频信号接口7的串行信号，经SERDERS通道由PCS、CDR、ALIGN模块锁定输入视频信号和恢复时钟,经串并转换，解出20位 YCBCR422的并行数据，提取TRS、FS、VS、HS和XYZ信号，判断其高清制式（如1080P 30,25HZ,1080I 30/25HZ ,720P60HZ 等），判断有效视频区。

如图4所示，通过DDR2存储器控制方法将全部高清有效视频写入DDR2存储器4至少1帧，并按规定时序读出，进入MUX模块。在DDR2存储器控制方法中，通过TX MUX模块将有效视频信号及以太网络、音频、串行数据、以及相关视频格式VIP信息复用到更高数率，由高速SERDERS推出激光器，在接收端2的工作过程中，PIN接收后，时钟恢复去抖动，通过解复用，将信号分出，接收下来的高清视频存入DDR2存储器4，然后将高清视频从DDR2存储器4取出，装入相应的视频格式中,再将组装好的高清视频信号，通过高速SERDERS推出串行SDI码流。

进一步的，发射端1中的以太网接口10和接收端2中的以太网接口10均连接到一个网络中，所述的网络中设置有管理器。

本实施例的工作原理是：本发明利用单根光纤连接发射端1和接收端2，在作为发送端的发射端1中，将高清视频流中的音频辅助数据解出，将消隐区所有数据去掉，只将视频有效数据传出，在作为接收端的接收端2中，再将这些数据按各种所需的高清格式组装起来输出。这样，大大减低了数据传输容量。从而实现两路以上数目的高清视频信号的非压缩传输。并且在单纤传输两路以上高清视频基础上可复用模拟视频、数据、音频、网络、电话、开关量等综合业务。其中融合了非压缩高清数字视频技术、FPGA编程技术、DDR2存取技术、时钟同步去抖技术、单片机6技术和高速数字光纤传输技术。

Claims

1.一种高清视频多业务光端机，包括一个发射端和一个接收端，所述的发射端和接收端均各自包括视频处理器、存储器、时钟恢复去抖电路和单片机电路，其特征在于：在所述的发射端和接收端中，所述的存储器、时钟恢复去抖电路和单片机分别与所述的视频处理器连接，单片机与时钟恢复去抖电路连接，视频处理器中包括有光纤输入输出端口，视频处理器中设置有至少两个高清视频信号接口，视频处理器中设置有模拟视频信号接口、音频接口、以太网接口和串行通讯接口，视频处理器连接有晶体振荡器，发射端中视频处理器的光纤输入输出端口通过一芯光纤与接收端中视频处理器的光纤输入输出端口连接，在发射端的工作过程中，发射端的视频处理器将来自全部高清视频信号接口的高清视频码流锁定，发射端的单片机与时钟恢复去抖电路对将来自全部高清视频信号接口的高清视频码流进行时钟恢复，发射端的视频处理器解出全部高清视频码流中的数据和控制信号，将其中有效的视频数据经过发射端的存储器存取，实现帧同步，再将同步的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号复用在一起，以更高的数率通过发射端的光纤输入输出端口以光信号形式发出，在接收端的工作过程中，接收端的视频处理器通过接收端的光纤输入输出端口接收来自光纤的光信号，并转换为电信号，接收端的视频处理器通过解复用将电信号中的有效高清视频、模拟视频、音频、数据、以太网络和串行通讯信号分出，将有效高清视频信号再按高清格式组装后通过对应的接收端的高清视频信号接口输出。

2.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：发射端和接收端具有相同的电路结构。

3.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：在发射端的工作过程中，发射端的视频处理器解出的全部高清视频码流中的数据和控制信号包括20位的YCBCR422数据以及相关的HS、VS、DE、TRS和VIP信号。

4.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：在发射端或者接收端中，任意一个高清视频信号接口上均连接有自适应电缆均衡器和驱动器。

5.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：在发射端或者接收端中，模拟视频信号接口上连接有模数转换器。

6.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：在发射端的工作过程中，将来自全部高清视频信号接口的串行信号，经SERDERS通道由PCS、CDR、ALIGN模块锁定输入视频信号和恢复时钟,经串并转换，解出20位 YCBCR422的并行数据，提取TRS、FS、VS、HS和XYZ信号，判断其高清制式，判断有效视频区，通过DDR2存储器控制方法将全部高清有效视频写入DDR2存储器至少1帧，并按规定时序读出，进入MUX模块。

7.如权利要求6所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：在所述的DDR2存储器控制方法中，通过TX MUX模块将有效视频信号及以太网络、音频、串行数据、以及相关视频格式VIP信息复用到更高数率，由高速SERDERS推出激光器，在接收端的工作过程中，PIN接收后，时钟恢复去抖动，通过解复用，将信号分出，接收下来的高清视频存入DDR2存储器，然后将高清视频从DDR2存储器取出，装入相应的视频格式中,再将组装好的高清视频信号，通过高速SERDERS推出串行SDI码流。

8.如权利要求1所述的高清视频多业务光端机，其特征在于：发射端中的以太网接口和接收端中的以太网接口均连接到一个网络中，所述的网络中设置有管理器。