CN103001779A - 网络数据传输系统中的数据接收终端 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，提供了一种网络数据传输系统中的数据接收终端，该网络数据传输系统还包括：数据发送前端，包括收发口被强制设置成只发的汇聚交换机，用于对例如音视频等的数据进行编码、IP打包，并将IP数据包以IP广播或组播的形式经由所述汇聚交换机输出；传输网，为有线电视广播网，用于以1Gb或以上速率单向透明传输所述IP数据包；以及接入网，包括为广播交换机或组播交换机的第一交换机，用于经由所述第一交换机从所述传输网获得所述IP数据包。其中，所述数据接收终端用于从所述接入网获得所述IP数据包，对IP数据包进行解包、解码，从而播放所述音视频数据。

Description

网络数据传输系统中的数据接收终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络数据传输系统中的数据接收终端。

背景技术

1、模拟有线电视

模拟有线电视网络（其传输方式如图7所示）的发展，是无线模拟电视发射技术和无线接收技术向有线网络上搬移的过程。通过采用邻频技术和增补频道技术，大大提高了传输频道数量。

图8示出了模拟电视的无线传输的示意图，模拟电视的无线传输机制是调制器将所要传输的音视频流调制到事先规定的频道载频上，然后发射机将被调制的载频向空间发射，在天线的作用下以电磁波的形式在空间传输至电视（需要很强的发射功率），电视通过天线接收发射端的电磁波，通过高频头选频功能选择所要看的频点后通过解调器进行解调，重现图像和伴音。

图9示出了模拟电视的有线传输的示意图，模拟电视的有线传输机制是调制器将所要传输的音视频信号调制到事先规定的频道载频上，然后有线放大器将被调制的信号进行放大后通过同轴电缆传输至电视机（不需要很强的传输功率），电视机通过高频头直接接收同轴电缆传输过来的高频信号，并通过其选频功能选择所要看的频点后通过解调器解调出音视频信号，重现图像和伴音。

模拟电视无线传输和模拟电视有线传输的不同点是传输介质不同。

模拟电视无线传输和模拟电视有线传输的共同点是传输机制相同，发射端把所要传输的信号调制到载频上传输，接收端进行解调后重现被传输的信号。

模拟电视无线传输和模拟电视有线传输均必须采用调制解调技术（其基本原理如图10所示），这是因为：广播方式传输模拟信号，模拟信号没有自己的标识符，只有通过载频来识别。解调器首先找到被所传输信号调制的载频，把载频去掉后解调出所传输的信号，因此载频是找到所传输信号的唯一标识。同时，不论传输信号的频率和幅度如何变化，载频是单一频率，所以使传输电路的参数得到统一，提高传输效率，大大提高抗干扰能力。

模拟有线电视的优点是：一是由于采用了邻频技术和增补频道技术，使传输的频道数量增多；二是由于采用了有线传输，有效抑制了空间传输的反射现象，传输质量得到很大提升。

模拟有线电视的缺点是：一是由于采用调制技术，受空间无线频道影响，实际频道数远小于规划频道数；二是采用模拟调制技术，难以维护运行指标；三是收费可控性差，很难保证服务质量。

2、数字有线电视

数字有线电视网络传输的是数字电视信号。图11示出了数字有线电视的传输方式的示意图。如图11所示，对数字电视信号进行编码压缩复用后，经过数字调制器进行调制后向用户传输。用户端电视机不具备数字解调功能的，要外加机顶盒接收。

数字有线电视的优点是：一是仍然可利用原有的模拟网络传输，但原来能够传输一套模拟电视节目的带宽内，可传输6—8套数字电视节目；二是收费管理可控，有利于提高服务质量；三是有利于网络双向化，开展更多的增值业务。

数字有线电视的缺点是：传输手段上仍然未能摆脱调制解调技术，从而存在以下问题：一是仍然受空间无线频道影响，实际频道数远小于规划频道数；二是因规划的带宽为1000M，后期向高清或3D电视发展时无法满足带宽需求；三是因广播网是单向网，随着业务发展必须进行双向化改造，才能实现交互业务的开展。

综上，广播电视信号的传输入户方式，经历了从模拟无线传输、模拟有线传输至数字有线传输的模式。目前，不论是模拟无线传输、模拟有线传输还是数字电视有线传输，在传输机制上采用的都是将电视基带信号调制到载频上后再广播传输的方式。

3、有线电视网络双向化改造

随着数字有线电视的发展，有线电视网络的传输带宽、网络双向化成为我们面临的新课题。

1）、EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太无源光网络）+LAN（Local Area Network，局域网）方式

实现的条件：光纤到楼头或光纤到单元，其组网逻辑如图12所示。

实现的方式：双线入户，即同轴线和五类线同时入户。

该方式的优点：一是原有同轴网质量满足的前提下无须改动；二是广电在原有网络保留的基础上，又搭建了一张电信级的数据网；三是标准统一，完全满足NGB（Next GenerationBroadcasting Network，下一代广播电视网）的技术标准。

该方式的缺点：一是因为在原网络的基础上又搭建了一张电信级的数据网，加大网络双向化改造的成本和难度；二是加大维护成本，维护两张网。

2）、EPON+EOC（Ethernet over Coax，同轴电缆上以太网）方式

实现的条件：光纤到楼头或光纤到单元，其组网逻辑如图13所示。

实现的方式：利用数据调制技术或数据基带传输技术可利用原有的同轴线完成双向化改造。

该方式的优点：一是入户仍然利用广电原有的同轴线，降低网改的施工难度；二是网改覆盖成本低。

该方式的缺点是：标准不统一，入户带宽低，如按五类线入户标准提出带宽需求时，覆盖成本及入户成本急剧增长。

3）、CMTS（Cable Modem Terminal Systems，电缆调制解调器终端系统）方式、即HFC（Hybrid Fiber-Coax，混合光纤同轴电缆）网络方式

实现的条件：光纤到楼头或光纤到小区，其组网逻辑如图14所示。

实现的方式：利用数据调制技术可利用原有的同轴线完成双向化改造。

该方式的优点：一是入户仍然利用广电原有的同轴线，降低网改的施工难度；二是网改覆盖成本低；三是标准统一。

该方式的缺点是：入户带宽低，如按五类线入户标准提出带宽需求时，覆盖成本及入户成本急剧增长。

4、广电光纤入户

随着数字有线电视的发展，有线电视网络的光纤入户也成为我们面临的新课题。

1）、广播网和数据网混合入户

实现方式：将数字电视广播信号和VOD（Video OrderDisplay，视频点播）点播推流信号经过QAM（QuadratureAmplitude Modulation，正交振幅调制）和IPQAM调制后，再进行光调制到1550nm波长，并经过放大到一定光功率后，与数据传送的PON OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）输出的例如1490/1310nm波长进行合波后通过光无源方式入户，其组网逻辑如图15所示。

终端产品：可利用现有产品，例如现有的机顶盒、光接收机（小功率入户型）、ONU（Optical Network Unit，光网络单元）加独立光分波器等来解决。也可用一体化产品，即把机顶盒、光接收机（小功率入户型）、ONU、光分波器一体化。

该方式的优点是，充分利用原有的技术体系的标准及规范，容易实现。

该方式的缺点是，虽然实现了光纤入户，但A平台传输手段上仍然未能摆脱调制解调技术，从而存在以下几个问题：一是仍然受空间无线频道影响，实际频道数远小于规划频道数；二是因规划的带宽为1000M，后期向高清或3D电视发展时无法满足带宽需求。

2）、完全采用IPTV技术入户

实现方式：将数字电视广播信号和VOD点播推流信号打成IP包后，与其他IP数据信号一同通过PONOLT传输。其中数字电视广播信号以IP组波方式传输，VOD点播推流信号以IP点播方式传输，其组网逻辑如图16所示。

终端产品：可利用现有产品，例如现有的IP机顶盒、ONU等来解决。也可利用一体化产品，即把IP机顶盒、ONU一体化。

该方式的优点：一是充分利用现有IP技术体系的标准及规范，容易实现；二是脱离传统的调制解调技术，不存在频点干扰和射频指标的维护问题。

该方式的缺点是，因为取消了调制解调技术，同样的压缩量及下传输一套节目带宽增加4--5倍，增加IP城域网的带宽压力（一个复用流38M时，QAM调制后只需8M传输带宽）。

综上所述，有必要研发一种新的广电光纤入户技术，既能发挥原广播网的优势、又能与IP技术完全融合。

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，本发明旨在于提供一种新的网络数据传输系统中的数据接收终端，该网络数据传输系统既能发挥原广播网的优势、又能与IP技术完全融合，从而完美解决广电光纤入户难题，而该数据接收终端为实现上述IP广播或组播技术的关键点之一。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种网络数据传输系统中的数据接收终端，该网络数据传输系统还包括：数据发送前端，包括收发口被强制设置成只发的汇聚交换机，用于对例如音视频等的数据进行编码、IP打包，并将IP数据包以IP广播或组播的形式经由所述汇聚交换机输出；传输网，为有线电视广播网，用于透明传输所述IP数据包；以及接入网，包括为广播交换机或组播交换机的第一交换机，用于经由所述广播交换机从所述传输网获得所述IP数据包。其中，所述数据接收终端用于从所述接入网获得所述IP数据包，对IP数据包进行解包、解码，从而播放所述音视频数据。

发明的效果

本发明实施例提供的数据接收终端使得相应的网络数据传输系统能够完全采用IP广播或组播，从前端到入户全部为无源光纤网络，完全取消调制解调技术。通过采用IP广播或组播技术将音视频数据打成IP数据包，从数据发送前端到数据接收终端完全采用无源光纤网路，大大提高了数据接收终端的网络运行稳定性。另一方面，由于取消了调制解调设备，避免了调制解调设备带来的噪声以及非线性失真，也避免了空间干扰问题，不再存在频点限制，而且广播网的带宽可以由1G向10G、20G扩展。

附图说明

图1为包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统的组网逻辑图；

图2为采用包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统实现IP广播或组播光纤入户解决方案的方框图；

图3为包括根据本发明一实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统中的数据发送前端的方框图；

图4为包括根据本发明另一实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统中的数据发送前端的方框图；

图5为根据本发明一实施例所提供的数据接收终端的方框图；

图6为根据本发明另一实施例所提供的数据接收终端的方框图；

图7为现有技术中模拟有线电视的传输示意图；

图8为现有技术中模拟电视的无线传输的示意图；

图9为现有技术中模拟电视的有线传输的示意图；

图10为现有技术中调制解调技术的原理图；

图11为现有技术中数字有线电视的传输示意图；

图12为现有技术中EPON+LAN方式实现有线电视网络双向化改造的以光站到楼头ONU到单元为例的组网逻辑图；

图13为现有技术中EPON+EOC方式实现有线电视网络双向化改造的以光站到楼头为例的组网逻辑图；

图14为现有技术中CMTS方式（HFC网络）实现有线电视网络双向化改造的以光站到楼头为例的组网逻辑图；

图15为采用广播网和数据网混合入户的方式实现广电光纤入户的组网逻辑图；

图16为采用IPTV技术实现广电光纤入户的组网逻辑图；

图17为有线电视广播网的组网逻辑图；以及

图18为IPTV组播网的组网逻辑图。

具体实施方式

如上所述，本发明旨在于提供一种新的网络数据传输系统，其既能发挥原广播网的优势、又能与IP技术完全融合。下面将首先介绍广播网和IP网的区别。

图17示出了有线电视广播网的组网逻辑图。从图17可以看出，广播端的带宽、传输网带宽、入户带宽相同，而且广播端的带宽和传输网带宽不随用户的增加而增加。也就是说，一个广播端下的所有用户共享广播端的带宽和传输网带宽。

图18示出了IP网的组网逻辑图。从图18可以看出，广播端的带宽和传输网带宽相同，但与入户带宽不相同，而且广播端的带宽和传输网带宽随用户的增加而增加。

由此可见，广播网的优点是：广播网是共享带宽网，城域网建设成本低。广播网的缺点是：广播网是单向网，不具备交互业务功能，需要双向化改造才能满足多种交互业务。

另一方面，IP网的优点是：IP网是双向网，能够支持多种交互业务。IP网的缺点是：IP网开展有线电视业务时，城域网的建设成本急剧上涨。如传输高清电视信号，并把每套节目的传输带宽按10M计算，一个100G的IP网复制点只能提供8000个并发流。100万用户的城市则需建设100G城域传输网和125个100G的复制点才能满足每个用户同时观看的需求，其建设成本较高。

有鉴于此，包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统的基本思路在于：充分利用广播网千家万户共享广播带宽的优点，取消目前广电网络中影响带宽需求的调制解调技术，采用音视频流的IP广播或组播方式替代对音视频流调制后再广播的模式，从前端到入户全部采用在无源光纤网路上实现音视频流的IP广播或组播。这种解决方案可以极其容易的解决有线网络的传输带宽、网络双向化、实现广电网络光纤入户的难题。

图1示出了包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统的组网逻辑图。图2示出了利用包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统实现广电光纤入户的方框图。如图1、图2所示，该网络数据传输系统的关键在于完全采用IP广播或组播技术，从前端到入户全部为无源光纤网路，完全取消调制解调技术。

具体而言，包括根据本发明实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统包括：数据发送前端，包括收发口被强制设置成只发的汇聚交换机，用于对例如音视频等的数据进行编码、IP打包，并将IP数据包以IP数据包的形式经由汇聚交换机输出；传输网，用于以1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率单向透明传输IP数据包；接入网，包括为广播交换机或组播交换机的第一交换机，用于经由第一交换机从传输网获得IP数据包；以及数据接收终端，用于从接入网获得IP数据包，对IP数据包进行解包、解码，从而播放音视频数据。其中，优选地，所述IP数据包为以1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率通过例如1550nm波长单向传输的音视频数据包。

对于上述网络数据传输系统，传输网优选为有线电视广播网，例如音视频等的数据优选为TS流数据或ASI流数据。换言之，有线电视广播端实现IP化并IP广播或组播。完全取消调制解调技术，对编码复用加扰后的有线电视TS流信号进行IP打包，并利用IP广播或组播技术进行播出。

具言之，图3示出了包括根据本发明一实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统中的数据发送前端的方框图，其中采用了对数据进行编码、复用、加扰处理的方式。图4示出了包括根据本发明另一实施例所提供的数据接收终端的网络数据传输系统中的数据发送前端的方框图，其中与图3所示相比取消了复用器。此外，对于数据发送前端中的数据加密处理，可以采用任意已知的加密技术，例如CA加密或DRM技术。对于IP广播或组播，采用DRM技术优越性更高。

采用音视频数据流的IP广播或组播方式。首先把音视频数据流打成IP包，利用IP静态广播技术的例如UDP协议，可以实现真正的IP流广播，但是必须满足的前提条件是：一是必须有足够的入户带宽，这和现在广播网发射端带宽和入户端带宽同等大一样，这个条件可以通过光纤入户来解决；二是终端有足够处理能力，这相当于现在广播网的高频头和解调器，能够在广播来的频点中选出你想要的频点和频道，这个条件现在随着万兆处理芯片商用化也可以得到解决。所以IP广播或组播在光纤入户条件下能够实现。

该方案因为取消了调制解调技术，所以不存在频点概念，从而克服了空间干扰问题。但是需要更大的接入网带宽。比如目前采用MPEG-2压缩的6M码率的标清节目，经过QAM调制后在8M带宽内可传输6套节目，但IP方式传输则需占用36M传输带宽。但是，如果采用现在已经技术成熟的支持1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率的光模块和支持1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率的处理芯片，同时利用接入网裸纤上采用1550nm波长广播，接入网带宽就不是主要问题。

该方案的优势是完全采用IP广播或组播技术，从前端到入户全部为无源光纤网路，大大提高了接入网的运行稳定性。同时，由于取消了调制解调设备，完全取消了因调制解调设备带来的噪声及非线性失真。由于取消了调制解调技术，不存在空间干扰问题，也没有了频点限制，随着光模块及处理芯片不断升级，广播网带宽可以从现在1G带宽向10G、20G、40G扩展。

此外，考虑到数据业务，上述网络数据传输系统网内如图1所示采用三个波长传输机制，例如1550nm波长传输有线电视IP广播或组播，例如1490nm/1310nm波长传输其它数据业务。从而广播音视频数据是以例如1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率通过例如1550nm波长单向传输的IP数据流，并且与PON系统的例如1310nm/1490nm波长的双向传输数据经由合波器而合波在一根光纤上传输，其中PON系统包括但不限于EPON、GPON或10G EPON系统。

具言之，如图2所示，传输网还优选地经由路由器连接有VOD（视频点播）平台、ISP互联网和软交换VoIP平台至少之一。相应地，接入网还包括光合波器、为广播交换机或组播交换机的第二交换机、路由器、OLT（光线路终端）和/或VOD分平台，由此使得：从传输网获得的、来自ISP互联网和/或软交换VoIP平台的数据依次经由路由器、第二交换机、OLT和光合波器输入数据接收终端；从传输网获得的、来自VOD平台的数据依次经由路由器、第二交换机、VOD分平台、OLT和光合波器输入数据接收终端；以及从传输网获得的、来自数据发送前端的数据依次经由第一交换机和光合波器输入数据接收终端。

由此可见，由于实现了同一根光纤上既能够以1Gb或以上速率（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）的单向传输IP数据包形式的广播音视频数据、又能够以传统方式双向传输PON系统数据，根据本发明实施例所提供的网络数据传输系统还有效解决了电信、互联网和广电网三网融合的问题。

此外，对于数据接收终端，其经由一根光纤连接至接入网，并且双向传输的PON系统数据和以1Gb或以上速率（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）单向传输的IP数据包形式的广播音视频数据同在该根光纤上传输。由此使得，数据接收终端至少包括光分波器、PON光模块、PON处理模块、支持1Gb或以上速率（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）的光接收和处理模块以及网络交换模块。其中，光分波器用以将经由一根光纤输入的IP广播或组播音视频数据与其它业务数据分离，PON光模块用以收发其它业务数据，支持1Gb或以上速率（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）的光接收和处理模块用以接收IP广播或组播音视频数据，以及网络交换模块用以根据业务类型将IP广播或组播音视频数据与其它业务数据分流至适当的数据接口。另一方面，数据接收终端可以采用主终端和副终端的方式来实现，也可以采用标准化传输终端和应用终端的方式来实现。

具言之，图5示出了根据本发明一实施例所提供的网络数据传输系统中的数据接收终端的方框图，其中采用了主终端和副终端的方式，并且副终端又可以选用两种方式、即五类线连接式副终端（可直接使用现有市售的五类线IP机顶盒）和无线连接式副终端（可直接使用现有市售的WIFI IP机顶盒）。图6示出了根据本发明另一实施例所提供的网络数据传输系统中的数据接收终端的方框图，其中采用了标准化传输终端和应用终端的方式，并且应用终端又可以选用两种方式、即五类线连接式应用终端和无线连接式应用终端。

此外，为了降低数据接收终端产品的造价，提出了单向光模块方案并定制IP单向光模块。具言之，在数据接收终端中，用于输入光信号形式的IP数据包的光模块优选为支持1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率的单向收的光模块、例如图5和图6中所示的10Gb光接收和处理模块，从而与当前普遍使用的双向收发的光模块相比能节省一半的成本。进一步优选地，在数据发送前端，用于以光信号形式输出所述IP数据包的光模块为单向发的光模块，其中所述IP数据包为以1Gb或以上（例如2.125Gb、2.5Gb或10Gb）速率通过例如1550nm波长单向传输的音视频数据包。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种网络数据传输系统中的数据接收终端，该网络数据传输系统还包括：

数据发送前端，包括收发口被强制设置成只发的汇聚交换机，用于对音视频数据进行编码、IP打包，并将IP数据包以IP广播或组播的形式经由所述汇聚交换机输出；

传输网，为有线电视广播网，用于以1Gb或以上速率单向透明传输所述IP数据包；以及

接入网，包括为广播交换机或组播交换机的第一交换机，用于经由所述第一交换机从所述传输网获得所述IP数据包；

其中，所述数据接收终端用于从所述接入网获得所述IP数据包，对IP数据包进行解包、解码，从而播放所述音视频数据。

2.根据权利要求1所述的数据接收终端，其特征在于，至少包括光分波器、PON光模块、PON处理模块、支持1Gb或以上速率的光接收和处理模块以及网络交换模块，以支持PON系统的双向IP接入和本地无线WIFI接入。

3.根据权利要求2所述的数据接收终端，其特征在于，所述数据接收终端经由一根光纤连接至所述接入网，并且该根光纤能够同时双向传输PON系统的数据和以1Gb或以上速率单向传输IP数据包形式的广播音视频数据。

4.根据权利要求2或3所述的数据接收终端，其特征在于，所述数据接收终端包括主终端和副终端，其中：

所述主终端至少包括光分波器、网络交换模块、PON光模块、PON处理模块、支持1Gb或以上速率的光接收和处理模块、WIFI无线访问接入模块、电源模块、媒体处理芯片、控制模块；

所述副终端为五类线连接式副终端或无线连接式副终端，所述五类线连接式副终端至少包括控制模块、媒体处理芯片，所述无线连接式副终端至少包括WIFI模块、控制模块、媒体处理芯片。

5.根据权利要求2或3所述的数据接收终端，其特征在于，所述数据接收终端包括标准化传输终端和应用终端，其中：

所述标准化传输终端至少包括网络交换模块、PON光模块、PON处理模块、支持1Gb或以上速率的光接收和处理模块、电源模块、光分波器；

所述应用终端为五类线连接式应用终端或无线连接式应用终端，所述五类线连接式应用终端至少包括控制模块、媒体处理芯片，所述无线连接式应用终端至少包括WIFI模块、控制模块、媒体处理芯片。

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