CN104954313A - 一种分布式ipqam系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种分布式IPQAM系统，应用于视频数据处理领域。所述系统包括多个IPQAM子系统；IPQAM子系统包括IPQAM控制器和多个IPQAM设备；IPQAM控制器用于向IPQAM设备发送根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息；用户触发视频点播业务时，从服务器获取视频流并根据IPQAM设备与视频流的映射关系将、视频流转发到对应的IPQAM设备；IPQAM设备用于接收并执行IPQAM控制器下发的配置信息，接收到视频流时，如果视频流与配置信息匹配，对视频流进行处理。本发明实施例能够提高IPQAM设备的管理效率，实现IPQAM设备的大规模部署以及IPQAM设备的集中管理。

Description

一种分布式IPQAM系统
技术领域
本发明涉及视频通信技术领域，尤其涉及一种分布式IPQAM系统。
背景技术
IPQAM设备是指集“复用、调制、频率变换”等功能为一体，将来自骨干网封装于IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)的视频节目流重新复用在指定的多业务传输流中，再进行QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)调制和频率变换，再射频输出的一种设备。随着广电行业交互视频业务的普及，利用IPQAM设备来实现以视频点播为代表的交互视频业务得到了广泛的应用。运营商对IPQAM设备的容量和资源处理能力要求也越来越高。
目前，基于IPQAM系统的典型组网方式有两种，在第一种方式中(参考图1所示)，IPQAM设备被置于前端机房或者分前端机房，随着交互视频业务量的增加，此种方式的组网会面临频点资源不足的问题。第二种方式中(参考图2所示)，将IPQAM设备通过PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)网络简单移至小区或者光节点，可以很好的解决第一种组网方式带来的频点资源不足的问题。但是，小区和光节点的数目较大，且较为分散，运营商需要为每台IPQAM设备配置IP地址，并单独管理每台IPQAM设备，这为IPQAM的管理带来了困难，不仅管理较为麻烦，同时还限制了IPQAM设备的大规模部署。
发明内容
本发明实施例提供了一种分布式IPQAM系统，以解决现有技术中将IPQAM设备通过PON网络简单下移至小区或者光节点时，需要为每台IPQAM设备配置IP地址，从而不利于大规模部署运营的技术问题。
有鉴于此，本发明提供一种分布式IPQAM系统，可包括多个IPQAM子系统；IPQAM子系统包括IPQAM控制器和多个位于光节点的IPQAM设备；
IPQAM控制器，用于向IPQAM设备发送根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息；当用户触发视频点播业务时，从服务器获取用户点播的视频流并根据IPQAM设备与视频流的映射关系将所述视频流转发到对应的IPQAM设备；
IPQAM设备，用于接收并执行IPQAM控制器下发的配置信息，当接收到视频流时，确定接收的视频流与配置信息是否匹配，若是，对视频流进行处理。
在一些实施例中，所述IPQAM控制器包括：
上联模块，用于接收从服务器获取的用户点播的视频流；
数字光纤网下联模块，用于与IPQAM设备建立通信链路，并将根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息下发至对应的IPQAM设备中；
业务转发模块，用于根据配置信息确定上联模块接收的视频流对应的IPQAM设备，并通过数字光纤网模块将所述视频流转发至IPQAM设备；
第一控制模块，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议及控制器控制的每个IPQAM设备与视频流的映射关系。
在一些实施例中，所述IPQAM设备包括：
数字光纤网上联模块，用于与IPQAM控制器建立通信链路，接收IPQAM控制器发送的配置信息以及视频流；
第二控制模块，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议、执行通过数字光纤网上联模块接收的配置信息；
业务数据处理模块，用于判断通过数字光纤网上联模块接收的视频流与配置信息是否匹配，若是，则对数字光纤网上联模块接收的视频流进行处理。
在一些实施例中，所述业务转发模块转发数据方式包括二层转发和三层转发。
在一些实施例中，所述IPQAM控制器位于前端机房或分前端机房。
在一些实施例中，所述IPQAM设备与视频流的映射关系包括视频流的源IP地址、目的IP地址、目的UDP端口、输入输出节目号、IPQAM设备标识及其输出信道。
在一些实施例中，IPQAM控制器对IPQAM设备的配置方式包括预配置和在线配置；
对应的，IPQAM设备的配置信息包括：视频流的IP地址信息、UDP目的端口号和输出信道。
在一些实施例中，所述IPQAM控制器配置有IP地址，若用户点播的视频流封装在UDP单播报文中，则所述报文的目的IP地址为所述IPQAM控制器的IP地址。
在一些实施例中，所述IPQAM子系统为基于PON的IPQAM子系统时，所述IPQAM控制器为OLT。
在一些实施例中，所述IPQAM子系统为基于以太网的IPQAM子系统时，所述IPQAM控制器为交换机或路由器。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，IPQAM设备部署在光节点，使得该组网方式可以解决频点资源不足的问题，同时可提高运营管理效率。一定区域内所有IPQAM设备由一个IPQAM控制器集中管理，比如IPQAM设备的配置、视频流的转发等。运营商通过管理IPQAM控制器即可实现对所有IPQAM设备的管理，即运营商直接管理IPQAM控制器(或IPQAM控制器与多个IPQAM设备构成的IPQAM子系统)，无需单独去控制或管理每一个IPQAM设备。运营商根据业务的发展需求对IPQAM系统扩容时，在满足系统要求的情况下，可以在IPQAM控制器上对新增IPQAM设备进行配置，而无需增加要管理的IPQAM控制器的数目。即使是大面积部署IPQAM设备，也只需增加少数的IPQAM控制器即可，从而达到分布式系统的集群管理优势，减小运营商管理的数量级，提高管理效率。
附图说明
图1为现有技术中IPQAM设备的一种组网示意图；
图2为现有技术中IPQAM设备的另一种组网示意图；
图3为本发明提供的一种分布式IPQAM系统实施例1的示意图；
图4为图3中所示的IPQAM控制器和IPQAM设备的一种结构示意图；
图5为本发明提供的一种基于PON的分布式IPQAM系统的示意图；
图6为本发明提供的一种基于以太网的分布式IPQAM系统的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种分布式IPQAM系统，提高IPQAM系统中IPQAM设备的管理效率，实现IPQAM系统的分布式部署和集中式管理，为IPQAM设备的大规模部署提供条件。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
随着广电行业数字电视和双向网络的推广，利用IPQAM设备实现以视频点播为代表的交互视频业务得到了广泛的应用。在实际应用中，IPQAM设备将来骨干网的封装于IP报文的视频数据流重新复用在指定的多业务传输流中，再进行QAM调制、频率变换和射频输出。
其中，IPQAM设备的关键功能主要包括：(1)接收通过UDP(UserDatagram Protocol，用户数据报协议，)或IP或GigE(一种标准界面)技术传输的多路基于MPEG-2标准的SPTS(Single-program transport stream，单节目传输流)视频流；(2)将多路基于MPEG-2标准的SPTS视频流复用为基于MPEG-2标准的MPTS(Multi-program transport stream，多节目传输流)视频流；(3)在对PCR(Program Clock Reference，系统时钟参考)抗抖动处理过程中重新标记PCR时间戳；(4)进行QAM调制并对RF(Radio Frequency，射频)信号完成上变频操作。
如图1所示的IPQAM设备的一种典型网络，视频系统(video system)包括视频服务器、管理服务器、日志服务器等。IPQAM设备一般置于前端或者分前端机房，上联通过以太网GE接口与交换机或路由器(Switch/Router)设备相连，下联为RF(射频)输出，通过HFC(Hybrid Fiber－Coaxial，混合光纤同轴电缆网)网络连接用户机顶盒STB。用户机顶盒STB通过任意的IP接入网络向视频服务器发送视频点播请求，当服务器接收到来自STB的点播请求后，响应点播请求，将SPTS封装成UDP包，以IP报文的方式经IP骨干网络传输至IPQAM设备进行调制。IPQAM设备接收到IP网络传输来的数据包后，完成UDP包的解封，解析分离出MPEG-2SPTS码流，把多个点播请求的SPTS流复用成MPTS，MPTS流经QAM调制并RF输出，然后混频送入光发射机，经过光纤传输，光接收机接收，通过同轴网络将信号传入机顶盒。
图1所示的网络中，IPQAM设备置于前端机房或者分前端机房。当交互视频业务快速发展时，会面临IPQAM设备容量和频点资源不足的问题。运营商需要通过增加IPQAM设备或替换更高容量的设备来满足业务的需求，同时可能还需要细化光节点，前端机房要相应地扩容光发射机。增加设备对前端机房的空间、功耗、散热等都有很大压力。这种应用方案的可扩展性较差。
为了解决IPQAM设备容量和频点资源不足的问题，现有技术中出现了另一种组网方式，参考图2所示的网络结构示意图，其中，在该方案中，IPQAM设备由前端机房或分前端机房下移至小区或者光节点，上联连接ONU(OpticalNetwork Uni，光网络单元)，通过PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)、OLT(optical line terminal，光线路终端)与运营商骨干网相连，在管理和点播的流程上与图1所示的网络类似。图2所示的网络中，IPQAM设备拥有独立的IP地址，视频服务器直接与IPQAM设备通信，运营商需直接管理所有的IPQAM设备。虽然图2所示的组网方式可以充分利用空分复用解决图1所示网络中频点资源不足的问题，同时也能减少前端机房的压力。但部署在小区或者光节点的众多IPQAM设备管理起来非常麻烦，运营商需要为每台IPQAM设备配置管理IP，并单独管理，不利于大规模部署运营。
为了解决现有技术中对IPQAM设备的管理问题，本发明提供一种分布式IPQAM系统，请参阅图3，为本发明提供的一种分布式IPQAM系统实施例1的示意图，本实施例中的分布式IPQAM系统包括多个IPQAM子系统，其中，一个IPQAM子系统包括IPQAM控制器和多个IPQAM设备。由于多个IPQAM子系统的结构类似，这里不再一一示意画出，本实施例以一个IPQAM子系统的结构为例进行详细说明。
所述一个IPQAM子系统包括IPQAM控制器31和多个位于光节点的IPQAM设备32，一个IPQAM对应一个光节点，而且仅服务于所在的光节点。
所述IPQAM控制器，用于向IPQAM设备发送根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息；当用户触发视频点播业务时，从服务器获取用户点播的视频流并根据IPQAM设备与视频流的映射关系将所述视频流转发到对应的IPQAM设备；
优选的，部署IPQAM设备时，管理人员可以直接将IPQAM设备与视频流的映射关系配置到IPQAM控制器中，IPQAM控制器根据所述映射关系生成IPQAM设备的配置信息。IPQAM控制器主要根据映射关系确定视频流应该发送到哪个IPQAM设备，IPQAM设备根据配置信息需要识别视频流的身份，知道如何处理视频流，比如调制后在哪一信道输出等，所以所述映射关系与配置信息有所不同。可以在映射关系中包括配置信息，然后将部分映射关系直接作为配置信息发送到IPQAM设备。
所述IPQAM设备，用于接收并执行IPQAM控制器下发的配置信息，当接收到视频流时，确定接收的视频流与配置信息是否匹配，若是，对视频流进行处理。
所述IPQAM设备接收到视频流时，需要对视频流与配置信息是否匹配进行确认，或者说是对视频流进行识别，确认该视频流是否是IPQAM设备所属的IPQAM控制器转发的，以及确认该视频流是否是要发送给“我”的。
IPQAM设备对视频流进行的处理主要包括：比如复用、PID(ProcessIdentifier，进程控制符)映射、PCR抖动延迟处理、QAM调制等视频数据相关的功能。视频数据调制为RF信号后在指定频点输出。
IPQAM子系统由一台控制器(或IPQAM控制器)和多个IPQAM设备组成，如图3中虚框所示。IPQAM控制器和IPQAM设备之间可以通过数字光纤网连接，比如以以太网技术为传输平台的GEPON、10GEPON，以通用帧结构为传输平台的GPON，或者1G/10G以太网等。IPQAM控制器可以置于前端机房或者分前端机房，实现所有分布式IPQAM设备的管理和控制，以及业务数据的转发。网管EMS直接管理IPQAM控制器。
本实施例提供的技术方案中，IPQAM设备部署在光节点，使得该组网方式可以解决频点资源不足的问题，同时可提高运营管理效率。一定区域内所有IPQAM设备由一个IPQAM控制器集中管理，比如IPQAM设备的配置、视频流的转发等。运营商通过管理IPQAM控制器即可实现对所有IPQAM设备的管理，即运营商直接管理IPQAM控制器(或IPQAM控制器与多个IPQAM设备构成的IPQAM子系统)，无需单独去控制或管理每一个IPQAM设备。运营商根据业务的发展需求对IPQAM系统扩容时，在满足系统要求的情况下，可以在IPQAM控制器上对新增设备进行配置，而无需增加要管理的IPQAM控制器的数目。即使是大面积部署IPQAM设备，也只需增加少数的IPQAM控制器即可，从而达到分布式系统的集群管理优势，减小运营商管理的数量级，提高管理效率。
在实施例1的基础上，下面参考图4所示的IPQAM设备与IPQAM控制器的结构示意图，IPQAM控制器主要包括上联模块410、数字光纤网下联模块420、业务转发模块430、第一控制模块440。
其中，上联模块410，用于接收从服务器获取的用户点播的视频流；
数字光纤网下联模块420，用于与IPQAM设备建立通信链路，并将根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息下发至对应的IPQAM设备中；
业务转发模块430，用于根据配置信息确定上联模块接收的视频流对应的IPQAM设备，并通过数字光纤网模块将所述视频流转发至IPQAM设备；
第一控制模块440，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议及控制器控制的每个IPQAM设备与视频流的映射关系。
第一控制模块包括IPQAM设备的集中式管理功能和控制器自身的管理功能。IPQAM设备的集中式管理主要包括：通过内部的链路层管理协议比如OAM(Operation Administration and Maintenance，操作、管理和维护)协议管理部署在远端光节点的所有IPQAM设备，以及，管理其控制的每个IPQAM设备与视频流的映射关系。控制器自身的管理包括上联模块、数字光纤网下联模块以及业务转发模块的管理等。数字光纤网下联模块主要实现与IPQAM设备的连接，通过建立的通信链路将IPQAM设备的配置信息下发至对应的IPQAM设备中。业务转发模块实现数据层面的转发，可以为二层(通信协议层)转发或三层转发，根据配置信息确定上联模块接收的视频流对应的IPQAM设备，并通过数字光纤网模块将所述视频流转发至IPQAM设备。其中，所述数值光纤网模块可以为PON或者1G/10G以太网功能模块。上联模块一般为千兆或者万兆以太网功能模块。
IPQAM设备主要包括数字光纤网上联模块450、第二控制模块460、业务数据处理模块470。
数字光纤网上联模块450，用于与IPQAM控制器建立通信链路，接收IPQAM控制器发送的配置信息以及视频流；
第二控制模块460，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议、执行通过数字光纤网上联模块接收的配置信息；
业务数据处理模块470，用于解释并执行IPQAM控制器下发的配置信息；判断通过数字光纤网上联模块接收的视频流与配置信息是否匹配，若时，则对数字光纤网上联模块接收的视频流数据进行处理。
数字光纤网上联模块实现与IPQAM控制器(数字光纤网下联模块)的连接，实现数据的收发(比如接收IPQAM控制器发送的配置信息以及视频流)。业务数据处理模块实现管理层面与IPQAM控制器的通信，解释并执行IPQAM控制器下发的配置信息。当数字光纤网上联模块接收到视频流时，业务数据处理模块对视频流进行处理，比如复用、PID(Process Identifier，进程控制符)映射、PCR抖动延迟处理、QAM调制等。
优选的，IPQAM控制器支持为下面所连接IPQAM设备进行预配置和在线配置。对于预配置，IPQAM控制器对IPQAM设备的配置是预置好的，IPQAM设备上线之后，IPQAM控制器通过内部管理协议将提前配置好的信息下发给IPQAM设备执行。对于在线实时配置，管理员实时地将配置信息输入至IPQAM控制器，控制器实时地将IPQAM设备的配置信息发送至IPQAM设备。本领域技术人员可以理解，在实时配置的场景中，可以包括对IPQAM设备的配置信息的实时修改等操作。
优选的，上述各实施例描述的IPQAM子系统中，网管EMS不直接访问IPQAM设备，IPQAM设备不需要配置IP管理地址。
为了方便运营管理，IPQAM子系统只需要为IPQAM控制器配置IP地址，IPQAM设备部署时可实现即插即用，不需要配置IP地址。当用户触发点播时，如果视频流封装在UDP单播报文中，其目的IP地址为IPQAM控制器的IP地址。
优选的，在一些实施场景中，视频流和IPQAM设备的映射关系可以包括视频流的源IP地址、目的IP地址、目的UDP端口、输入输出节目号、IPQAM设备标识及其输出信道等信息。以IPQAM标识为MAC地址为例，IPQAM控制器转发视频流时，根据其IP和UDP目的端口号信息找到其对应的IPQAM设备，将该报文的目的MAC地址修改为对应的IPQAM设备的MAC地址，并将该报文向下转发至IPQAM设备。在实际操作中，可以单独将视频流IP地址、UDP目的端口号信息和IPQAM设备标识的关系配置到业务转发模块中，方便视频流数据的转发。同时IPQAM控制器还可以将视频流的IP信息、UDP目的端口号和输出信道作为配置信息发送到对应的IPQAM设备。IPQAM设备收到视频流之后，判断视频流的IP信息和UDP目的端口号与配置信息是否匹配(是否与配置信息中描述的IP信息(源IP地址、目的IP地址)和UDP目的端口号一致)，如果匹配，则根据配置信息对视频流进行处理并QAM调制到相应的信道频点输出。
上述内容所述的IPQAM控制器可以集成在现有的通信设备中，也可以作为独立的通信设备连接在通信系统中。比如，参考图5所示，为基于PON的IPQAM子系统实例，其中，OLT(optical line terminal，光线路终端)作为IPQAM控制器，IPQAM设备内部集成ONU(Optical Network Unit，光网络单元)模块。
参考图6所示，为基于以太网的IPQAM子系统实例，其中，交换机或路由器作为IPQAM控制器，IPQAM设备内部集成以太网模块。
本发明提供的实施例，相对于传统的IPQAM设备，本发明提供的IPQAM系统具有更好的扩展性以及更大的容量；与现有技术中简单地将IPQAM设备放到光节点的方法，本发明提供的IPQAM系统可以充分发挥集中式管理的优势，简化运营商管理，提高运维效率。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式IPQAM系统，其特征在于，所述系统包括多个IPQAM子系统；IPQAM子系统包括IPQAM控制器和多个位于光节点的IPQAM设备；
IPQAM控制器，用于向IPQAM设备发送根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息；当用户触发视频点播业务时，从服务器获取用户点播的视频流并根据IPQAM设备与视频流的映射关系将所述视频流转发到对应的IPQAM设备；
IPQAM设备，用于接收并执行IPQAM控制器下发的配置信息，当接收到视频流时，确定接收的视频流与配置信息是否匹配，若是，对视频流进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM控制器包括：
上联模块，用于接收从服务器获取的用户点播的视频流；
数字光纤网下联模块，用于与IPQAM设备建立通信链路，并将根据IPQAM设备与视频流的映射关系生成的配置信息下发至对应的IPQAM设备中；
业务转发模块，用于根据配置信息确定上联模块接收的视频流对应的IPQAM设备，并通过数字光纤网模块将所述视频流转发至IPQAM设备；
第一控制模块，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议及控制器控制的每个IPQAM设备与视频流的映射关系。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM设备包括：
数字光纤网上联模块，用于与IPQAM控制器建立通信链路，接收IPQAM控制器发送的配置信息以及视频流；
第二控制模块，用于管理IPQAM控制器与IPQAM设备之间的通信协议、执行通过数字光纤网上联模块接收的配置信息；
业务数据处理模块，用于判断通过数字光纤网上联模块接收的视频流与配置信息是否匹配，若是，则对数字光纤网上联模块接收的视频流进行处理。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述业务转发模块转发数据方式包括二层转发和三层转发。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM控制器位于前端机房或分前端机房。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM设备与视频流的映射关系包括视频流的源IP地址、目的IP地址、目的UDP端口、输入输出节目号、IPQAM设备标识及视频流输出信道。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，IPQAM控制器对IPQAM设备的配置方式包括预配置和在线配置；
对应的，IPQAM设备的配置信息包括：视频流的IP地址信息、UDP目的端口号和输出信道。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM控制器配置有IP地址，若用户点播的视频流封装在UDP单播报文中，则所述报文的目的IP地址为所述IPQAM控制器的IP地址。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM子系统为基于无源光纤网络PON的IPQAM子系统时，所述IPQAM控制器为光线路终端OLT。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IPQAM子系统为基于以太网的IPQAM子系统时，所述IPQAM控制器为交换机或路由器。
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