CN106254018A - 高速信号接收与多路解复用的集成系统以及数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤通信以及三网融合领域，其公开了一种高速信号接收与多路解复用的集成系统，包括第一网络处理模块、TS数据包提取模块、TS数据包缓存模块、封装模块、第二网络处理模块、控制模块以及接口模块。本发明的有益效果是：简化现有网络中广播节目中骨干网的网络复杂度，大大降低广播节目的传输延时以及节目切换延时，以及大大降低三网融合的改造成本；方便多屏设备对音视频码流的接收和解码。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信以及三网融合领域，尤其涉及一种高速信号接收与多路解复用的集成系统以及数据处理方法。
背景技术
近年来，广电和电信运营商都在使用光纤入户的方式进行三网融合业务的推广。光纤入户的最高带宽从双绞线时代的10M到100M逐步向光纤时代的1G\2.5G\10G方向发展。在目前的三网融合业务中，所有语音、数据、视频信号都以IP方式承载，随着高清、3D、4K、VR等视频业务的兴起，视频业务将占越来越大的带宽，2.5G/10G及以上带宽入户将逐渐成为现实。
在用户家庭中，目前绝大部分的家庭内部网络只支持百兆带宽， 同时，所有的家庭终端的视频解码芯片只能支持1G及以下带宽输入，对于总输入带宽超过1G以上的视频IP数据包，需要通过常规的高性能交换/路由芯片进行IP包的选择、过滤，或通过专用的、支持高速输入ASIC进行IP包的过滤，使其输出小于1G或100M带宽，才能送到家庭终端解码芯片进行视频解码或通过家庭网络送到多个终端进行解码。
在现有技术实现方式中，使用常规的高性能交换/路由芯片，存在成本太高的问题；使用现有的支持高速输入的ASIC处理芯片，解决了成本问题，但与传统交换/路由芯片一样，都只能实现在IP数据包层面的过滤处理，都不具备对IP包内的TS流进行解复用的能力，而家庭终端中绝大部分的移动智能终端支持IP形式的TS输入，但又不支持复用形式的TS流解复用功能，因此，无法对接收下来的复用的TS流进行解码和收看。
同时在现有的技术方案中，由于无法在高速IP输入流上直接进行解复用，这样针对MPTS形式的TS OVER IP流，其过滤出来的IP包仍然含有大量不必要的冗余内容，输出带宽也会数倍超出实际需求，对家庭多终端、复杂组网环境，特别是无线WIFI网络，带来巨大网络流量的压力，甚至造成拥塞。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种高速信号接收与多路解复用的集成系统以及数据处理方法，解决现有技术中成本太高以及无法在高速IP输入流上直接进行解复用的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：设计、制造了一种高速信号接收与多路解复用的集成系统，包括第一网络处理模块、TS数据包提取模块、TS数据包缓存模块、封装模块、第二网络处理模块、控制模块以及接口模块；所述第一网络处理模块发送网络数据包至所述TS数据包提取模块；所述TS数据包提取模块根据所述控制模块的指令将网络数据包中的TS数据包提取出来，并送给TS数据包缓存模块；所述封装模块接收TS数据包缓存模块的TS数据包并进行封装到对应的IP数据包中；所述第二网络处理模块接收封装模块的数据发送出去；所述接口模块与外部装置连接通讯，将接收的数据发送给控制模块。
作为本发明的进一步改进：所述第一网络处理模块接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块。
作为本发明的进一步改进：所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块。
作为本发明的进一步改进：所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储。
作为本发明的进一步改进：所述第二网络处理模块为100/1G以太网处理模块，其接收封装模块的数据，将该数据封装为100M/1G以太网数据包，通过100M/1G以太网接口或并行接口发送出去；所述第二网络处理模块接收100M/1G以太网数据包，并将以太网数据包提取出来送给控制模块，控制模块分析数据，发出相应指令。
本发明同时提供了一种高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，包括如下步骤：（A）TS数据包提取模块接收第一网络处理模块的数据包并通过TS数据包缓存模块进行缓存；（B）封装模块将TS数据包进行封装；（C）控制模块接收数据包并进行指令分发。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（A）中，第一网络处理模块用于接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块，所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块；所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储；所述TS数据包缓存模块按照TS数据包输出逻辑通道的不同而用不同的速率输出TS数据包到封装模块。
作为本发明的进一步改进： TS数据包进行缓存和输出，其具体为：将TS数据包存储到存储器中，同时将该TS数据包的存储地址记录下来，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储，输出TS数据包时根据TS数据包的存储地址读出TS数据包。
作为本发明的进一步改进： TS数据包进行缓存和输出，其具体为：TS数据包写入模块将TS数据包存储到存储器对应逻辑通道的存储空间，并将该逻辑通道存储的TS数据包的存储状态更新，将存储状态输出给TS数据包读出模块，TS数据包读出模块根据存储状态，决定在哪个存储地址读出一个或者多个TS数据包。
作为本发明的进一步改进：所述控制模块从第二网络处理模块或者接口模块接收数据，向TS数据包提取模块发出指令，提取TS数据包送给TS数据包缓存模块；指示TS数据包缓存模块将接收的TS数据包按照N个通道分别读取出来，将TS数据包和标示ID同时送给封装模块；指示封装模块每个通道的TS数据包封装成IP数据包时该通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口号；控制模块接收第二网络处理模块发来的数据，并对接收到的数据进行处理。
本发明的有益效果是：既能够实现10G高速IP数据的接收，又能够实现高速IP数据中，针对特定多节目复用TS流进行解复用，使其输出带宽显著降低，方便在家庭IP网络中传输；同时，本发明对输出IP流进行了解复用，解决了目前大部分移动智能终端不支持MPTS多节目传输流的解码的问题，方便多屏设备对音视频码流的接收和解码；本发明还具有到简化家庭网络，降低终端成本的作用。
简化现有网络中广播节目中骨干网的网络复杂度，大大降低广播节目的传输延时以及节目切换延时，以及大大降低三网融合的改造成本。骨干网采用传统的光纤点到多点的分发网络，接入网及用户端本地网络同样采用传统的有线或者无线局域网，传统的网络部署方案不能将广播节目码流传送给用户端本地的局域网，采用本发明提出的方法后，可以将这两种网络有效的连接起来，在用户端本地网络实现了三网融合。
骨干网广播的节目数据很多为多节目复用传输流（MPTS），而本地网络的单个终端同一时间只需要一路单节目传输流（SPTS），或者骨干网的SPTS可能需要送给多个终端，传统的方法或造成网络带宽的拥挤，容易出现数据丢失情况。该方法直接将骨干网的IP数据包中的TS数据包提出出来，按照指令将指定的TS数据包重新封装成IP数据包进行分发。可以显著降低网络带宽要求，显著减少数据丢失情况，同时能支持多终端同时接收指定的数据。
【附图说明】
图1为本发明高速信号接收与多路解复用的集成系统结构示意图图；
图2为第一网络处理模块的数据包格式示意图；
图3为TS数据包缓存模块工作原理示意图；
图4为UDP报文所封装的TS数据的解复用示意图；
图5为TS数据包的缓存和输出方法一实施例示意图；
图6为TS数据包的缓存和输出方法又一实施例示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
一种高速信号接收与多路解复用的集成系统，包括第一网络处理模块、TS数据包提取模块、TS数据包缓存模块、封装模块、第二网络处理模块、控制模块以及接口模块；所述第一网络处理模块发送网络数据包至所述TS数据包提取模块；所述TS数据包提取模块根据所述控制模块的指令将网络数据包中的TS数据包提取出来，并送给TS数据包缓存模块；所述封装模块接收TS数据包缓存模块的TS数据包并进行封装到对应的IP数据包中；所述第二网络处理模块接收封装模块的数据发送出去；所述接口模块与外部装置连接通讯，将接收的数据发送给控制模块。
所述第一网络处理模块接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块。
所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块。
所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储。
所述第二网络处理模块为100/1G以太网处理模块，其接收封装模块的数据，将该数据封装为100M/1G以太网数据包，通过100M/1G以太网接口或并行接口发送出去；所述第二网络处理模块接收100M/1G以太网数据包，并将以太网数据包提取出来送给控制模块，控制模块分析数据，发出相应指令。
本发明同时提供了一种高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，包括如下步骤：（A）TS数据包提取模块接收第一网络处理模块的数据包并通过TS数据包缓存模块进行缓存；（B）封装模块将TS数据包进行封装；（C）控制模块接收数据包并进行指令分发。
所述步骤（A）中，第一网络处理模块用于接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块，所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块；所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储；所述TS数据包缓存模块按照TS数据包输出逻辑通道的不同而用不同的速率输出TS数据包到封装模块。
TS数据包进行缓存和输出，其具体为：将TS数据包存储到存储器中，同时将该TS数据包的存储地址记录下来，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储，输出TS数据包时根据TS数据包的存储地址读出TS数据包。
TS数据包进行缓存和输出，其具体为：TS数据包写入模块将TS数据包存储到存储器对应逻辑通道的存储空间，并将该逻辑通道存储的TS数据包的存储状态更新，将存储状态输出给TS数据包读出模块，TS数据包读出模块根据存储状态，决定在哪个存储地址读出一个或者多个TS数据包。
所述控制模块从第二网络处理模块或者接口模块接收数据，向TS数据包提取模块发出指令，提取TS数据包送给TS数据包缓存模块；指示TS数据包缓存模块将接收的TS数据包按照N个通道分别读取出来，将TS数据包和标示ID同时送给封装模块；指示封装模块每个通道的TS数据包封装成IP数据包时该通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口号；控制模块接收第二网络处理模块发来的数据，并对接收到的数据进行处理。
在一实施例中，如图1，一种高速信号接收与多路解复用的集成系统，由第一网络处理模块11、TS数据包提取模块12、TS数据包缓存模块13、封装模块14、第二网络处理模块15、控制模块16以及接口模块17组成。
第一网络处理模块11为2.5G/10G以太网处理模块，用于接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块。以太网数据包格式如图2所示，不管是SPTS还是MPTS，组成的TS包长度都是固定的188字节，包括“TS包头”和“有效载荷”，前4个字节是TS包头（TSheader），包含了这个TS包的同步、ID等信息。
一实施例中，TS数据包提取模块12，该模块根据控制模块的指令将以太网数据包中特定的TS数据包提取出来，送给TS数据包缓存模块。控制模块发出的提取指令包括两个特征，一个特征为以太网数据包的MAC地址或者IP地址或者UDP端口号，另一个特征为用户数据的TS包的PID。根据这两类特征即可将需要的TS数据包提取出来。根据控制模块的指令可以将提取出来的TS数据包分成一路或者N路，用标示ID标识出当前TS数据包是哪一路数据。然后将提出的TS数据包以及TS数据包的标识ID送给TS数据包缓存模块。
TS数据包缓存模块13，如图3，该模块根据实际需要设计一定容量的存储器，存储器可以是芯片内部的SRAM，也可以是芯片外部扩展的SRAM/DDR2/DDR3等。该模块从TS数据包提取模块接收TS数据包，将TS数据包存储到存储器，同时将该TS数据包的存储地址记录下来，然后根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储。该模块输出TS数据包时根据TS数据包的存储地址读出TS数据包。TS数据包缓存模块可以按照TS数据包输出逻辑通道的不同而用不同的速率输出TS数据包给TS数据包到IP数据包封装模块，该速率的设定是通过控制模块的指令来完成。该速率的设置可以有效的保证输出的某个MAC地址或者IP地址或者UDP端口号的以太网数据不会超出某个数值，从而保证后面的接收设备不会因为短时间的速率过大而导致数据丢失。
模块14为TS数据包到IP数据包封装，该模块接收TS数据包缓存模块的TS数据包，将接收到的相同标识ID的TS数据包封装到相同的MAC地址或者IP地址或者UDP端口号IP数据包中。一个IP数据包可以封装1~7个中任意数量的TS数据包，同一种标示ID的TS数据包也可能封装到不同MAC地址或者IP地址或者UDP端口号的IP数据包中。
模块15为100M/1G以太网处理模块，该模块接收TS数据包到IP数据包封装模块的数据，将该数据封装为100M/1G以太网数据包，通过100M/1G以太网接口（可以是100M/1G的串行以太网接口，也可以MII或者GMII并行接口）发送出去。同时该模块也接收100M/1G以太网数据包，将发送给本装置的数据包提取出来送给控制模块，控制模块分析数据，发出指令。
模块16为控制模块，该模块从100M/1G以太网控制模块或者IIC/UART等接口模块接收数据，分析后TS数据包提取模块发出指令，指示提取怎样的TS数据包送给TS数据包缓存模块。同时指示TS数据包缓存模块将接收的TS数据包按照N个通道分别读取出来，将TS数据包和标示ID同时送给TS数据包到IP数据包封装模块，同时指示TS数据包缓存模块按照每个通道以不超过某个速率读取数据。该模块也指示TS数据包到IP数据包封装模块每个通道的TS数据包封装成IP数据包时该通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口号分别是多少。控制模块也接收100M/1G以太网处理模块发来的数据，也可以对接收到的数据进行回复响应。
模块17为IIC/UART等接口模块，该模块通过IIC或者UART或者USB等标准对外接口跟外部装置连接通讯，将接收的数据送给控制模块，控制模块分析收到的数据对其他模块发出指令。该模块也可以向IIC/UART等接口模块发送数据以响应接收到的数据。
在一实施例中，如图4，TS over IP数据传输中IP数据路由的同时完成TS数据的解复用。现有TS over IP数据传输方案中，IP数据仅通过广播方式或者路由方式传送到终端；本发明在完成IP数据路由的同时，实现了对UDP报文所封装的TS数据的解复用，本发明高速TS OVER IP信号接收与多路解复用的集成系统和对应的接收终端通讯，接收终端将需要的TS数据信息通过网络送给该电路的控制模块，电路根据指令生成新的路由信息，并根据指令修改输出IP数据的格式，同时根据终端指令将IP数据中需要的TS数据包提取出来，将其他不需要的TS数据包过滤去掉，实现传输给接收终端的TS数据就是接受终端请求的数据，该方法可以支持提取一路单节目码流，也可以支持同时提取多路单节目码流；可以支持一个接收终端，也可以同时支持多个接收终端。
TS数据包通过一路或多路逻辑通道进行缓存和输出，在一实施例中，如图5，将TS数据包存储到存储器，同时将该TS数据包的存储地址记录下来，然后根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储，输出TS数据包时根据TS数据包的存储地址读出TS数据包。在又一实施例中，如图6，TS数据包写入模块将TS数据包存储到存储器对应逻辑通道的存储空间，并将该逻辑通道存储的TS数据包的存储状态更新，将存储状态输出给TS数据包读出模块，TS数据包读出模块根据存储状态，决定在哪个存储地址读出一个或者多个TS数据包。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速信号接收与多路解复用的集成系统，其特征在于：包括第一网络处理模块、TS数据包提取模块、TS数据包缓存模块、封装模块、第二网络处理模块、控制模块以及接口模块；所述第一网络处理模块发送网络数据包至所述TS数据包提取模块；所述TS数据包提取模块根据所述控制模块的指令将网络数据包中的TS数据包提取出来，并送给TS数据包缓存模块；所述封装模块接收TS数据包缓存模块的TS数据包并进行封装到对应的IP数据包中；所述第二网络处理模块接收封装模块的数据发送出去；所述接口模块与外部装置连接通讯，将接收的数据发送给控制模块。
2.根据权利要求1所述的高速信号接收与多路解复用的集成系统，其特征在于：所述第一网络处理模块接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块。
3.根据权利要求1所述的高速信号接收与多路解复用的集成系统，其特征在于：所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块。
4.根据权利要求1所述的高速信号接收与多路解复用的集成系统，其特征在于：所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储。
5.根据权利要求1所述的高速信号接收与多路解复用的集成系统，其特征在于：所述第二网络处理模块为100/1G以太网处理模块，其接收封装模块的数据，将该数据封装为100M/1G以太网数据包，通过100M/1G以太网接口或并行接口发送出去；所述第二网络处理模块接收100M/1G以太网数据包，并将以太网数据包提取出来送给控制模块，控制模块分析数据，发出相应指令。
6.一种高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，其特征在于：包括如下步骤：（A）TS数据包提取模块接收第一网络处理模块的数据包并通过TS数据包缓存模块进行缓存；（B）封装模块将TS数据包进行封装；（C）控制模块接收数据包并进行指令分发。
7.根据权利要求6所述的高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，其特征在于：所述步骤（A）中，第一网络处理模块用于接收2.5G/10G以太网的串行数据，将串行数据转换成并行数据，并根据以太网数据包格式识别出包头和包尾，通过并行总线送给TS数据包提取模块，所述TS数据包提取模块根据以太网数据包的MAC地址、IP地址或UDP端口号以及用户数据的TS包的PID两个特征提取相应的TS数据包，提取出来的TS数据包分成一路或者多路并通过标示ID对每一路数据进行标示，提取出来的TS数据包以及标示ID发送给TS数据包缓存模块；所述TS数据包缓存模块为存储器；所述TS数据包缓存模块存储TS数据包以及TS数据包对应的存储地址，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储；所述TS数据包缓存模块按照TS数据包输出逻辑通道的不同而用不同的速率输出TS数据包到封装模块。
8.根据权利要求7所述的高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，其特征在于：TS数据包进行缓存和输出，其具体为：将TS数据包存储到存储器中，同时将该TS数据包的存储地址记录下来，根据该TS数据包的标识ID将该TS数据包的存储地址送到对应的输出逻辑通道的地址存储器存储，输出TS数据包时根据TS数据包的存储地址读出TS数据包。
9.根据权利要求7所述的高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，其特征在于：TS数据包进行缓存和输出，其具体为：TS数据包写入模块将TS数据包存储到存储器对应逻辑通道的存储空间，并将该逻辑通道存储的TS数据包的存储状态更新，将存储状态输出给TS数据包读出模块，TS数据包读出模块根据存储状态，决定在哪个存储地址读出一个或者多个TS数据包。
10.根据权利要求6所述的高速信号接收与多路解复用的数据处理方法，其特征在于：所述控制模块从第二网络处理模块或者接口模块接收数据，向TS数据包提取模块发出指令，提取TS数据包送给TS数据包缓存模块；指示TS数据包缓存模块将接收的TS数据包按照N个通道分别读取出来，将TS数据包和标示ID同时送给封装模块；指示封装模块每个通道的TS数据包封装成IP数据包时该通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口号；控制模块接收第二网络处理模块发来的数据，并对接收到的数据进行处理。
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