CN105792019B - 一种应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，包括有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元。本发明开发出一种应用于数字电视网络的家庭无线宽带网络终端，通过该终端具备数字电视网路接入能力，家庭无线宽带连接能力，通过TCP/IP协议将数字电视信号提供给用户自有的播放终端，从而使得用户自有的播放终端无须数字电视机顶盒即可获得数字电视服务的能力。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种应用于有线数字电视网络的无线宽带网络终端以及其数字电视信号接收及转换的装置。
背景技术
在当前无线宽带网络技术是今年来发展迅速的一项技术，例如家庭无线宽带网络广泛应用了802.11协议簇的技术，同时具备无线网络连接能力、音视频编解码处理能力、音视频输出能力的终端设备（如智能手机、平板电脑、智能电视机等）也迅速的发展起来，用户可通过这类设备连接无线宽带网络后获取互联网的音视频服务。
而当前有线数字电视技术也得到了广泛的普及快速的发展，同时基于有线数字电视网络的家庭宽带网络连接技术也日益成熟并得到广泛应用。但基于DVB-C标准的有线数字电视传输技术与基于TCP/IP协议的宽带网络技术并不兼容，导致用户要同时获取数字电视服务和家庭宽带网络服务，须采用价格较高的有线数字电视机顶盒，并且大部分有线数字电视机顶盒为基本型，不具备足够的互联网应用扩展能力，极大的限制了用户通过有线数字电视网络获取丰富的互联网应用能力，同时也未能发挥用户自有智能终端的音视频编解码能力、无线宽带网络连接能力、数据运算及存储能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述情况开发出一种具备数字电视网路接入能力，家庭无线宽带连接能力，通过TCP/IP协议将数字电视信号提供给用户的智能路由器。
本发明的技术方案是：
一种应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于包括：有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元；
有线数字电视网络信号接入单元，用于接受来自同轴电缆或光纤的信号，完成基于有线数字电视网络的双向网物理层及数据链路层的信号连接及传输、有线数字电视信号传输，并将两种信号发送至接口单元；
有线数字电视信号处理单元，通过接口单元与有线数字电视网络信号接入处理单元连接，用于接受来有线数字电视网络信号接入处理单元的有线数字电视信号的处理，完成信号的传输通道分配、传输流解扰、传输流解复用、数字电视射频信号转换为以太网信号，将数字电视信号以IP组播方式发送至接口单元；
智能网络处理单元，集成嵌入式微处理器作为该无线宽带网络终端的主控单元，并承担计算机、智能手机、智能电视等通过有线及无线的方式与无线宽带网络终端连接获取宽带网络服务与数字电视服务；该处理单元通过接口单元分别与有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元连接；与有线数字电视网络信号接入单元连接，获取通过有线数字电视网络信号接入单元的有线数字电视网络宽带服务；与有线数字电视信号处理单元连接，将数字电视音视频传输流IP组播信号发送给连接该终端的第三方设备，使得第三方设备安装对应的软件后可解码并播放数字电视音视频内容。
接口单元用于各单元间的信号连接及传输。
有线数字电视信号处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所属硬件芯片包括信号解调及信道分配芯片、信号解扰处理芯片、射频信号转换处理芯片、为所述硬件芯片进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据的存储器和接口模块。
智能网络处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据及升级扩展数据的存储器、接口模块；所述底层系统模块用于控制中央处理器调用网络协议通信单元、存储器和接口模块。
有线数字电视网络信号接入单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、信号线连接及分配装置、存储底层系统模块及升级扩展数据的存储器、接口模块。
将有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元等三个工作单元设计为独立存在的可插拔式工作模块，通过接口单元进行连接，连接方式为通用跳线及插座连接。
本发明的有益效果：
本发明开发出一种应用于数字电视网络的家庭无线宽带网络终端，通过该终端具备数字电视网路接入能力，家庭无线宽带连接能力，通过TCP/IP协议将数字电视信号提供给用户自有的播放终端，从而使得用户自有的播放终端无须数字电视机顶盒即可获得数字电视服务的能力。
附图说明：
图1为本发明硬件结构示意图；
图2为本发明路由器逻辑设计示意图；
图3为本发明无线网络逻辑设计示意图。
具体实施方式
本智能路由器包括有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元，有线数字电视网络信号接入单元，用于接受来自同轴电缆或光纤的信号，完成基于有线数字电视网络的双向网物理层及数据链路层的信号连接及传输、有线数字电视信号传输，并将两种信号发送至接口单元；
有线数字电视信号处理单元，通过接口单元与有线数字电视网络信号接入处理单元连接，用于接受来有线数字电视网络信号接入处理单元的有线数字电视信号的处理，完成信号的传输通道分配、传输流解扰、传输流解复用、数字电视射频信号转换为以太网信号，将数字电视信号以IP组播方式发送至接口单元；
智能网络处理单元，集成嵌入式微处理器作为该无线宽带网络终端的主控单元，并承担计算机、智能手机、智能电视等通过有线及无线的方式与无线宽带网络终端连接获取宽带网络服务与数字电视服务；该处理单元通过接口单元分别与有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元连接；与有线数字电视网络信号接入单元连接，获取通过有线数字电视网络信号接入单元的有线数字电视网络宽带服务；与有线数字电视信号处理单元连接，将数字电视音视频传输流IP组播信号发送给连接该终端的第三方设备，使得第三方设备安装对应的软件后可解码并播放数字电视音视频内容。
接口单元用于各单元间的信号连接及传输。
有线数字电视信号处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所属硬件芯片包括信号解调及信道分配芯片、信号解扰处理芯片、射频信号转换处理芯片、为所述硬件芯片进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据的存储器和接口模块。
智能网络处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据及升级扩展数据的存储器、接口模块；所述底层系统模块用于控制中央处理器调用网络协议通信单元、存储器和接口模块。
有线数字电视网络信号接入单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、信号线连接及分配装置、存储底层系统模块及升级扩展数据的存储器、接口模块。
将有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元等三个工作单元设计为独立存在的可插拔式工作模块，通过接口单元进行连接，连接方式为通用跳线及插座连接。
具体硬件结构如图一，图中序号代表的元器件如下：
（1）有线数字电视信号插座
（2）有线数字电视信号高频头，为（3）和（4）提供有线电视网络信号。
（3）符合EOC相关技术标准的传输低频率部分有线电视信号，与（5）连接，用于有线电视双向网接入。
（4）符合DVB-C传输标准的高频率部分有线电视信号传输，与（22）连接。
（5）EOC模组部分，与（3）连接。
（6）EOC模组TCP/IP网络模块，与（8）连接。
（7）EOC模组电源输出部分，与（9）连接，输出电压12V，用于EOC模组供电。
（8）TCP/IP网络连接器件，与（6）连接。
（9）智能网络处理单元电源接入部分，与（7）连接。
（10）智能网络处理芯片模组，负责控制魔方智能路由器控制、管理及运算。
（11）内存模组，根据（10）性能规格进行配置。
（12）闪存模组。根据（10）性能规格进行配置。
（13）外部RJ45标准网络接口可配置为WAN口或LAN口。
（14）外部RJ45标准网络接口可配置为WAN口或LAN口。
（15）魔方智能路由器供电模组，输入电压为12V。
（16）外部USB接口，符合USB 2.0标准，与（18）连接。
（17）外部USB接口，符合USB 2.0标准，与（18）连接。
（18）USB集线器，符合USB 2.0标准，与（16）、（17）、（19）连接。
（19）USB内部接口，与（18）、有线数字电视信号处理单元连接，用于IP化的数字电视信号传输至智能网路处理单元进行基于TCP/IP的传输。
（20）2.4G频段的Wi-Fi信号天线，双天线配置。
（21）5.8G频段的Wi-Fi信号天线，双天线配置。
（22）与（4）连接，用于将高频率的数字电视信号传输至（23）进行信号处理。
（23）进行数字电视信号的解扰、解复用、传输通道分配、TS流转为IP数据包的处理。
（24）CA卡插座。
1.魔方智能路由器逻辑设计
Tuner Demodulators：接入有线数字电视网络，作为信号接收的第一载体，完成RF射频信号的调制、解调制及信道分配，通过多个Tuner Demodulators提供给上层多个功能单元使用。1个Tuner Demodulators提供给EOC完成IP网络信号的解析，并从EOC完成IP回传信号的传输；1-4个Tuner Demodulators提供给CA进行信号解扰，支持1至4台智能终端获取来自DVB平台的直播与点播业务，未来商用密集型的智能无线宽带网络终端可考虑设计为更多的Tuner方式。
CA终端双向认证功能模块：集成双向认证CA解扰功能模块，包含无卡CA或SmartCA卡槽（Smart Card）、CA Key Management、CA Descrambler功能模块。CA Descrambler在接收来自1-4个Tuner Demodulators提供的信号后，响应1-4个终端对DVB-C点播及直播业务的请求，支持1-4个终端用户同时访问业务。
终端EOC模块：通过Tuner Demodulators提供的信号接入，完成射频信号与IP信号封装的转换，为用户智能终端提供IP接入能力。
Demux频点解复用：对来自CA解扰后的1-4个信道信号进行频点解复用，并将DVB-C视音频信号转换为IP信号封装，提供给上层Router功能单元进行IP信号交换及路由选择。
Router交换路由模块：连接EOC及Demux功能单元，提供智能终端访问所需的TCP/IP数据交换、路由选择、视音频IP信号广播、PPPoE拨号功能、100Mbps RJ45网络接入（LAN）等，PPPoE功能用于“智能无线宽带网络终端”建立有线数字电视网络宽带业务的连接。
Wifi module无线模块：承载802.11协议族，完成家庭范围内的无线网络覆盖，提供兼容802.11n/g/ac协议模式，覆盖2.4G频段及5.8G频段的无线网络，为智能终端无线接入并承载业务提供服务。
2.有线数字电视信号处理单元
DVB-C的业务承载与信号解调制、分配由Tuner Demodulators提供的信号，CA模块进行CA解扰、1-4个DVB-C独立信道分配，Demux负责频点解复用及将TS传输流进行IP数据包的封装功能。
3.智能网络处理单元
由Tuner Demodulators、EOC END、Router、Wifi Module功能模块组成，完成IP网络接入、IP信号的路由分配及数据交换、有线及无线IP网络服务、IP封装后的DVB-C数字电视广播业务。
4.无线网络接入设计
无线接入部分，将产生3个SSID（未来可根据实际情况配置更多），SSID1用于IP网络接入，由Router模块的VLAN1提供网络接入，通过PPPoE认证的方式与BRAS建立连接，获取广电业务接入服务。VLAN2、和VLAN3分别提供来自广电网络运营商和第三方SP（运营商）所提供的服务，用户通过Web认证的方式获取无线接入的业务服务，并支持无线接入的漫游功能。
5.业务实现流程设计：
5.1.数字电视直播业务实现流程
5.1.1.用户直播请求流程：
5.1.1.1.终端接收到用户发起的直播请求，该请求交给路由模块进行信号转发；
5.1.1.2.路由模块将直播请求发送给CA鉴权模块，由CA鉴权模块认证用户的直播业务权限；
5.1.1.3.CA模块将认证结果信息返回发送给路由模块，再次进行信号转发；
5.1.1.4.终端收到认证结果为成功，则直接发起直播流程，进入第“2”步骤；
5.1.1.5.认证结果为失败，则会在电视机画面中弹出提示框，提醒用户节目未授权。
5.1.2.直播发起流程：
5.1.2.1.终端收到CA认证成功的消息后，直接发起直播流程，将直播所需资源的请求，发送给路由模块，进行信息转发；
5.1.2.2.路由模块将资源请求信息转发至信道资源管理模块，进行资源调配；
5.1.2.3.若资源调配失败，则信道资源管理模块将返回失败信息返回给路由模块，由其转发给终端，终端收到反馈的失败信息后终止直播流程，电视机屏幕弹出提示框，提醒用户频点资源被占用；
5.1.2.4.若资源调配成功，信道资源管理模块立即通知高频头解调模块开始广播直播信号，同时返回携带资源参数的成功信息给路由模块，转发给终端；
5.1.2.5.资源调配成功后，除返回成功信息外，同时会通知高频头解调模块进行资源挂起，开始广播直播信号；
5.1.3.直播信号解调播出
5.1.3.1.高频头解调模块将信号解调后送至频点解复用模块，进行信号处理；
5.1.3.2.频点解复用模块将直播信号解复用并封装为IP直播视频流，传送给交换路由模块；
5.1.3.3.交换路由模块将IP直播视频流进行广播发送；
5.1.3.4.无线传输模块将接收IP广播的直播视频流，为上层应用提供直播业务的服务；
5.1.3.5.终端接收到IP广播的直播视频流后，交由GUI进行直播服务。
5.1.4.直播流程结束
5.1.4.1.终端收到用户结束直播服务的请求信息，交给路由模块进行信息转发；
5.1.4.2.路由模块将直播结束的信息发送给信道资源管理模块，该模块收到结束信息后，将进行资源回收；
5.1.4.3.信道资源管理模块回收资源完成，将信道释放的信令发送给高频头解调模块，该模块收到信令后立即释放信道资源，直播流程结束。
5.2.数字电视点播业务实现流程
5.2.1.页面访问流程
5.2.1.1.终端收到用户访问页面的请求后，将该请求信息发送到路由模块进行信息转发；
5.2.1.2.路由模块将访问请求信息发送给EOC模块进行回传信号调制；
5.2.1.3.EOC模块将请求信息调制为RF信号回传到数字电视互动业务系统，数字电视互动业务系统内相应的服务系统进行请求处理；
5.2.1.4.服务系统接收访问请求后，根据用户所需提供相应的页面数据，发送给终端，最终由点播客户端呈现。
5.2.2.点播流程
5.2.2.1.终端接收到用户发起的点播请求后，首先向路由模块发送资源请求信息，已获得点播所需的本地资源；
5.2.2.2.路由模块将资源请求信息发送给信道资源管理模块，信道资源管理模块收到资源请求信息后，进行资源调配；
5.2.2.3.若资源调配结果为失败，则返回失败信息给终端，本次点播终止，电视机画面弹出提示框，告知用户频点资源被占用；
5.2.2.4.若资源调配结果为成功，则返回不携带资源参数的成功信息，告诉终端资源空闲；
5.2.2.5.终端接收到成功信息后，立即发起点播行为，将点播请求信息发送给路由模块；
5.2.2.6.路由模块接收到点播请求信息后，转发到EOC模块，进行信号调制及回传；
5.2.2.7.EOC将点播请求信息调制成RF信号并回传至数字电视互动业务系统，数字电视互动业务系统内的相应系统接收点播请求，并查询相应的点播资源是否可用，以此判断点播行为能否成功；若点播行为失败，数字电视互动业务系统内的相应系统将会发送失败信息给终端，终端接收到失败信息立即终止本次点播，电视机屏幕会弹出提示框，告知用户点播资源不可用；
5.2.2.8.若点播行为成功，数字电视互动业务系统内的相应系统将返回携带点播资源参数的信息给终端，终端根据所获参数信息，进行相应的资源准备；
5.2.2.9.数字电视互动业务系统内的相应系统在返回成功信息后，开始进行点播视频流推送，终端的高频头解调模块接收该点播视频流，进行信号解调；
5.2.2.10.高频头解调模块将解调后的信号传送到频点解复用模块，进行信号解复用及IP封装；
5.2.2.11.封装好的IP点播流送至路由模块进行广播或组播发送；
5.2.2.12.无线传输模块接收IP点播流，进行转发，为上层应用提供服务支持；
5.2.2.13.终端接收IP点播流，交给GUI向用户呈现点播视频；
5.2.3.结束请求流程
5.2.3.1.终端接收到用户的结束点播请求后，将该请求信息发送到路由模块进行信息转发；
5.2.3.2.路由模块会将点播结束的请求信息通过EOC向数字电视互动业务系统端的相应系统发送，同时也会想信道资源管理模块发送；
5.2.3.3.EOC将请求信息调制为RF信号回传至数字电视互动业务系统内的相应系统，该系统接收到请求后，停止推送点播流；
5.2.3.4.路由模块将结束点播请求发送至信道资源管理模块，该模块进行资源回收，并发送释放资源的指令给高频头解调模块，令其释放频点资源；
5.2.3.5.高频头解调模块将频点资源释放，点播流程结束。
5.3.数据应用业务实现流程
5.3.1.终端访问
5.3.1.1.终端收到用户访问页面的请求后，将该请求信息发送到路由模块进行信息转发；
5.3.1.2.路由模块建立该请求的路由信令，并转发给EOC模块；
5.3.2.认证鉴权
5.3.2.1.EOC模块将访问请求信息发送给认证鉴权模块，进行用户鉴权判断；
5.3.2.2.认证鉴权模块返回鉴权失败信息，终止本次访问；
5.3.2.3.认证鉴权模块返回鉴权通过信息，允许数据请求的页面访问；
5.3.3.页面请求
5.3.3.1.页面请求信息通过EOC传递给数据中心；
5.3.3.2.数据中心相应页面请求结果，如数据中心无此结果，须链接至外网数据，进入下一步；
5.3.3.3.数据中心建立与外网数据的路由跳转；
5.3.3.4.由外网数据经已建立的路由信息返回页面请求结果。
5.4.互联网无线接入流程
5.4.1.终端访问
5.4.1.1.终端收到用户无线接入的认证请求后，将该请求信息发送到路由交换模块进行WEB认证；
5.4.1.2.路由模块WEB认证请求的路由信令，并转发给EOC模块；
5.4.2.认证鉴权
5.4.2.1.EOC模块将访问WEB信息发送给宽带接入认证模块（BRAS），进行用户鉴权判断；
5.4.2.2.宽带接入认证模块返回鉴权失败信息，终止本次请求；
5.4.2.3.宽带接入认证返回鉴权通过信息，宽带连接；
5.4.3.数据访问
5.4.3.1.页面请求信息通过EOC传递给数据中心；
5.4.3.2.页面请求结果响应；
5.4.3.3.数据中心返回本次页面响应结果；
5.4.3.4.如数据中心无页面数据，则有城域网核心路由器建立外网数据中心的路由；
由外网数据经已建立的路由信息返回页面请求结果。
Claims (5)
1.一种应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于包括：有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元；
有线数字电视网络信号接入单元，用于接受来自同轴电缆或光纤的信号，完成基于有线数字电视网络的双向网物理层及数据链路层的信号连接及传输、有线数字电视信号传输，并将两种信号发送至接口单元；
有线数字电视信号处理单元，通过接口单元与有线数字电视网络信号接入处理单元连接，用于接受来有线数字电视网络信号接入处理单元的有线数字电视信号的处理，完成信号的传输通道分配、传输流解扰、传输流解复用、数字电视射频信号转换为以太网信号，将数字电视信号以IP组播方式发送至接口单元；
智能网络处理单元，集成嵌入式微处理器作为该无线宽带网络终端的主控单元，并承担计算机、智能手机或智能电视通过有线及无线的方式与无线宽带网络终端连接获取宽带网络服务与数字电视服务；该智能网络处理单元通过接口单元分别与有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元连接；与有线数字电视网络信号接入单元连接，获取通过有线数字电视网络信号接入单元的有线数字电视网络宽带服务；与有线数字电视信号处理单元连接，将数字电视音视频传输流IP组播信号发送给连接该终端的第三方设备，使得第三方设备安装对应的软件后可解码并播放数字电视音视频内容，接口单元用于各单元间的信号连接及传输。
2.根据权利要求1所述应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于：有线数字电视信号处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所属硬件芯片包括信号解调及信道分配芯片、信号解扰处理芯片、射频信号转换处理芯片、为所述硬件芯片进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据的存储器和接口模块。
3.根据权利要求1所述应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于：智能网络处理单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、管理网络通信协议的网络协议通信单元、存储底层系统模块数据及升级扩展数据的存储器、接口模块；所述底层系统模块用于控制中央处理器调用网络协议通信单元、存储器和接口模块。
4.根据权利要求1所述应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于：有线数字电视网络信号接入单元包括硬件芯片和底层系统模块，其中所述硬件芯片包括中央处理器、为所述中央处理器进行供电的电源供电单元、信号线连接及分配装置、存储底层系统模块及升级扩展数据的存储器、接口模块。
5.根据权利要求1-4所述任一应用于有线数字电视网络的智能无线宽带网络终端，其特征在于：将有线数字电视网络信号接入单元、有线数字电视信号处理单元和智能网络处理单元等三个工作单元设计为独立存在的可插拔式工作模块，通过接口单元进行连接，连接方式为通用跳线及插座连接。
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