CN1161925C - 对数字视频系统进行远程集中式网管的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统及方法，由多个通过编码器、解码器、复用器、适配器和分配器组成的数字视频系统所构成，这些数字视频系统分别形成各自局域网；还设有一个装有网管控制软件模块的计算机，该计算机与上述某个数字视频系统的局域网相连通，构成该网管系统的中心子网；在上述每个数字视频系统中分别设置一台可以运行SDH隧道协议的装置，该可以运行SDH隧道协议的装置通过其局域网口与本地其他数字视频系统装置构成该网管系统的各个子网；并分别承担各自的本地网关功能而直接与本地SDH设备相连接，藉之接入SDH网管网和实现由各数字视频系统组成的本地管理用局域网(即：本地子网)与远端管理用局域网(即：远地子网)的IP互连。
Description
所属领域
本发明涉及一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统及方法，确切地说，涉及一种在申请人研制的DVS6000数字视频系统与SDH传输设备之间运行同步数字系列(SDH)隧道协议，利用传输网管通道收发IP数据包，从而低成本地对数字视频系统进行远程集中式网络管理的系统及其实现方法。属于通信网络技术领域。
背景技术
申请人研制的DVS6000数字视频系统主要是应用于同步数字系列(SDH)传输网络上进行数字化广播电视节目的传输。采用MPEG-2编解码技术的DVS6000数字视频系统是由下述五个主要功能模块组成的(参见图1)：
编码器ENC：对输入的包括图象与伴音的模拟电视信号进行A/D转换、量化与压缩编码，然后输出符合H.222.0标准的传输流(Transport Stream，以下简称：传输流或TS)。
解码器DEC：其完成的功能恰好与编码器相反：输入标准的传输流，经过解码、D/A转换、模拟信号的编码，然后输出符合ITU-R601标准的全电视信号。该解码器输入的传输流可以包含单套节目或多套节目。
复用器MUX：完成传输流的系统层(System Layer)复用功能，将从多个接口(或逻辑通道)输入的传输流进行复接，输出符合ITU-T H.222.0标准的传输流。
适配器NA：完成传输流接口(ASI/SPI)到ITU-T G.703电信接口的双向转换、传输流数据格式到SDH帧结构的双向适配，实现传输流数据在SDH光传输网络上的发送和接收。目前适配器提供码率为44.736Mbit/s的DS-3接口。
分配器DIS：完成传输数据流一个到多个的硬拷贝，即简单的一分多的功能。该分配器不可管理。
图1所示的是目前使用的典型数字视频系统的业务组网结构，其中实线为业务数据链路，虚线为网管数据链路。图中，ENC、DEC、MUX、NA、DIS分别代表编码器、解码器、复用器、适配器和分配器，A/V代表模拟的音频、视频信号。TS为符合H.222.0标准的传输流。
一般地，传输数字化广播电视节目的编码/发送端与接收/解码端在地理上相隔几十、几百乃至几千公里，要对全网的数字视频系统设备实现远程集中式的管理控制，需要在SDH传输网络上组建额外的数据通信网络(DataCommunication Network)，以支持用于管理设备的数据交换。通常在上述系统中的编码器、解码器、复用器、适配器一般都提供了用于设备管理控制的以太网(Ethernet)接口，所以，本地的设备可以组成一个管理控制用的局域网(LAN)，如图1所示。如果在图1所示的管理控制用的局域网(LAN)的基础上，再配备若干网络互连设备，如网关或者路由器1，将多个本地局域网互连起来，就形成一个如图2所示的支持IP协议的用于管理控制的数据通信网络。因为路由器1一般具有两种网络接口：一种是面向局域网(LAN)的以太网接口，另一种是面向广域网(WAN)的电信接口，通常使用一个路由器1就可以完成本地局域网与远端管理系统的互连。图2所示的正是分别使用传统IP路由器1将多个分别作为本地局域网的数字视频系统21、22、23以互连的方式构成的远程集中式的管理控制系统。该系统是通过其中每个设备上的管理代理(Agent)和PC机3上的网管系统软件(NMS)相互交换管理数据，实现对全网设备进行远程集中式控制管理的。
这种现有技术的主要缺点是：1、增加了组网的硬件成本，其包括两个方面：网络互连的网关或者路由器设备的购置成本，以及这些互连设备与SDH传输网络的接口还需要增加专用的SDH业务板。2、占用额外的传输网络带宽。带宽是用户宝贵的资源，该方法是在专用的高速SDH通道(一般传输速率为2Mbit/s以上)传送低速率的网管数据(一般传输速率为数Kbit/s到数十Kbit/s)，不利于提高资源的利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，该系统是基于SDH隧道协议对各个数字视频系统进行远程集中式网管，可以克服上述现有系统中组网硬件成本高和需要占用额外的传输网络带宽的缺陷。
本发明的另一目的是提供一种对数字视频系统进行远程集中式网管的方法，该方法也是基于同步数字系列SDH隧道协议而完成的。
本发明的目的是这样实现的：一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，包括有多个数字视频系统，每个数字视频系统是由编码器、解码器、复用器、适配器和分配器所组成，且每个数字视频系统分别形成各自的局域网；还设有一个装设有网管系统软件模块的计算机，该计算机与所述多个数字视频系统中设定的一个局域网相连通，构成该网管系统中用于管理的中心子网；其特征在于：在所述的每个数字视频系统中分别设置一台可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置，该可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置通过其局域网口与其本地数字视频系统的其他装置构成该网管系统的各个子网；该运行同步数字系列SDH隧道协议的装置分别承担各自的本地网关功能而直接与本地同步数字系列SDH设备相连接，并藉之接入同步数字系列SDH网管网和实现由各数字视频系统组成的本地管理用局域网与远端管理用局域网的IP互连。
在所述的中心子网的节点上运行同步数字系列SDH隧道协议的设备中配置有各个远程IP网络地址到当地传输网管地址的转换表；同时在各分支节点、即各个子网的运行同步数字系列SDH隧道协议的设备上配置有中心子网的IP网络地址到中心传输网管地址的转换表。
所述的可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置可以是编码器、解码器、复用器、或适配器。
本发明对数字视频系统进行远程集中式网管的方法是这样实现的：由该网管系统中各个运行同步数字系列SDH隧道协议的装置分别完成每个数字视频系统中局域网的IP地址与同步数字系列SDH传输网管地址的双向转换工作，以及在同步数字系列SDH传输网管通道中完成IP数据的隧道式收发，从而虚拟一个广域网接口；并在该接口与其所在的本地数字视频系统中各个设备的局域网接口之间完成IP数据分组转发功能，实现由数字视频系统组成的本地管理用局域网与远端管理用局域网的IP互连。
其中运行隧道协议的装置在所述的虚拟广域网接口上发送IP数据分组的具体操作步骤是：首先根据该IP数据分组的目的网络地址，查询地址转换表得到其对应的传输网管地址，接着按照传输网管数据分组的格式进行隧道封装：正确填充传输网管分组的目的地址与源地址，并将该IP数据包放置在该传输网管分组的载荷部分，然后交给与之相连的传输网元完成寻址工作；在到达目的网元后，该网元按照端口号将传输网管数据包传递给远端运行隧道协议的装置，由该远端装置剥离隧道封装，取出该IP数据包，再由该远端装置中的IP数据处理模块按照IP协议的规定决定该IP数据包的去向。
所述的对IP数据进行隧道封装的传输网管数据分组的格式为：目的地址、源地址、分组类型、私有封装头、网管IP数据分组。
所述的网管通信各端点的地址格式为：端口号+网元ID；其中端口号是对每个网元内部具有同样接口的本地其他设备分别进行标识的流水编号，用一个字节表示；网元ID则是用于分别标识同步数字系列SDH传输网络中各个端点的数值，用三个字节表示。
本发明的网管系统是在申请人研制的DVS6000数字视频系统与SDH传输设备之间运行同步数字系列(SDH)隧道协议，利用传输网管通道收发IP数据包，也就是所谓基于SDH隧道协议进行IP网管数据的收发，完成本地管理用局域网与远端管理用局域网的IP互连，从而低成本地实现对数字视频系统进行远程集中式网络管理；本发明还提供了该远程集中式网络管理的实现方法。本发明可以降低数字视频系统远程集中式管理的组网成本，并且提高了SDH网络的带宽利用率。
附图说明
图1是数字视频系统的业务组网结构示意图。
图2是目前使用的利用路由器实现IP互连的数字视频系统的业务组网结构示意图。
图3是本发明使用SDH隧道实现IP互连而对数字视频系统进行远程集中式网管的系统组成结构示意及其地址转换示意图。
图4是本发明使用的传输网管数据分组格式示意图。
图5是本发明使用的传输网管地址的编址示例图。
图6是本发明使用的IP数据的SDH隧道封装示意图。
具体实施方式
参见图3，本发明是一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，其包括有多个数字视频系统(图3中只画了3个)，每个数字视频系统是由编码器ENC、解码器DEC、复用器MUX、适配器NA和分配器DIS所组成，且每个数字视频系统分别形成各自的局域网4、5、6；还设有一个装设有网管系统软件的计算机3，该计算机3与其中某一个数字视频系统的局域网(例如图3中的局域网4)相连通，构成该网管系统中用于管理的中心子网；在所述的每个数字视频系统4、5、6中分别设置一台可以运行SDH隧道协议的装置41、51、61，这些可以运行SDH隧道协议的装置41、51、61可以是编码器、解码器、复用器、或适配器，通过其局域网口分别与本地数字视频系统的其他装置构成该网管系统的各个子网；这些运行SDH隧道协议的装置41、51、61直接与本地SDH设备相连接而分别承担各自的本地网关功能，并藉之接入SDH网管网和实现由各数字视频系统组成的本地管理用局域网(即：本地子网)与远端管理用局域网(即：远地子网)的IP互连。
本发明对数字视频系统进行远程集中式网管的方法是：由这些运行SDH隧道协议的装置41、51、61分别承担其所在的数字视频系统中局域网4、5、6的IP地址与SDH传输网管地址的双向转换工作，以及在SDH传输网管通道中完成IP数据的隧道式收发，虚拟形成一个广域网接口，并在该广域网接口与局域网接口之间完成IP数据分组转发功能，就能够实现由各数字视频系统组成的远地管理用局域网5、6(即：远地子网)与本地的管理用局域网4(即：中心子网)的IP互连。该方式被称为：基于SDH隧道协议的IP数据的远程传输(IP Over SDHTunnelling)。这样，在每一个子网4、5、6中只需要在其中一台装置41、51、61中增添运行SDH隧道协议的相应软件模块和硬件，就可以取代传统组网方案中的路由器，分别完成本地网关的功能。
在申请人研制的SDH传输网络中出于本身管理的需要，已设计有自己的网络层协议，在参与网管通信的各端点之间完成编址与寻址。其编址方式为：物理网络上每个SDH网元都被赋予一个ID值，用于唯一地标识该网元；同时，通过本地以太网口或者串口，每个网元都可以与具有同样接口的本地其它设备建立若干逻辑上的连接。在传输时，网元内部对这些具有同样接口的本地其他设备是使用一个流水编号来分别进行标识的，在传输网管中该流水编号被称为端口号。网元ID使用3个字节表示，端口号使用1个字节表示，除了使用0表示网元本身外，其有效范围101～116，因此一个网元最多可建立16个逻辑连接，即每个网元上同时工作的端口不能超过16个。在本发明中，网管通信各端点的地址的表示格式为：端口号+网元ID。传输网管数据分组的形式如图4所示，而寻址方式对外部透明，此处可省略。所谓对外部透明，即表示外部可以不用关心其寻址机制和过程，只需要按照其格式要求对数据进行打包封装，交给SDH传输网元进行寻址即可。
图5展示了本发明中的传输网管编址的实施例：计算机PC1、PC2通过以太网口分别以端口0x65和0x66与网元1(NE1，ID：0x000001)、网元2(NE2，ID：0x000002)进行连接，因此作为网管通信端点的PC1的地址为：0x65000001，PC2的地址为：0x66000002，将它们分别作为发送数据时的源地址和接收数据时的目的地址，就可以实现PC1与PC2之间的双向通信。
参见图6，该图表展示了本发明对IP数据进行SDH隧道封装后的传输网管数据IP分组的格式为：目的地址、源地址、分组类型、私有封装头、网管IP数据分组。
本发明在中心子网的节点上运行隧道协议的设备中应配置各个远程IP网络地址到当地传输网管地址的转换表；同时在各分支节点、即各个子网的运行隧道协议的设备上应配置中心子网的IP网络地址到中心传输网管地址的转换表。这样才能进行网管IP数据的发送与接收。例如在图3中，由于中心子网4需要与两个远端子网5、6通信，因此其配置的地址转换表有两项，如下表所示：
| IP子网地址 | IP子网掩码 | 传输网管地址 |
| 12.1.0.0 | 255.255.0.0 | 0x65000002 |
| 13.1.0.0 | 255.255.0.0 | 0x65000003 |
如果该中心子网4需要与更多的子网通信，其地址转换表也将随之增加。而图3中的两个远端子网5、6只需要与中心子网4通信，它们配置的地址转换表则相同，且只有一项：
| IP子网地址 | IP子网掩码 | 传输网管地址 |
| 10.14.0.0 | 255.255.252.0 | 0x65000001 |
本发明中运行隧道协议的装置在虚拟接口上发送IP数据分组的具体操作步骤是：首先根据该IP数据分组的目的网络地址，查询地址转换表得到其对应的传输网管地址，接着按照传输网管数据分组的格式(如图6所示)进行隧道封装：正确填充传输网管分组的目的地址与源地址，并将该IP数据包放置在该传输网管分组的载荷部分，然后交给与之相连的传输网元完成寻址工作；在到达目的网元后，该网元按照端口号将传输网管数据包传递给远端运行隧道协议的装置，由该装置剥离隧道封装，取出IP数据包，再由该装置中的IP数据处理模块按照IP协议的规定决定该IP数据包的最后去向。
参见图3所示的本发明系统的典型组网结构及其地址转换的示意图：该系统中心子网4的网络地址为：10.14.0.0，其中运行隧道协议的装置的以太网接口IP地址为：10.14.3.254，隧道接口IP地址为11.1.1.1。网管PC的默认网关地址应该指向10.14.3.254。该网关的路由表参见下图：
| 目的网络地址 | 网络掩码 | 网关地址 |
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 11.1.1.2 |
| 10.14.0.0 | 255.255.252.0 | 10.14.3.254 |
| 11.1.0.0 | 255.255.0.0 | 11.1.1.1 |
| 12.1.0.0 | 255.255.0.0 | 11.1.1.2 |
两个远端子网5、6的网络地址分别为12.1.0.0、13.1.0.0，其中运行隧道协议的装置51、61的以太网接口IP地址分别为：12.1.1.1和13.1.1.1，隧道接口IP地址分别为：11.1.1.2、11.1.1.3。两个远端子网5、6中其它设备的默认网关应该分别指向12.1.1.1和13.1.1.1。这两个子网5、6的网关路由表分别参见下面两图表：
| 目的网络地址 | 网络掩码 | 网关地址 |
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 11.1.1.1 |
| 10.14.0.0 | 255.255.252.0 | 11.1.1.1 |
| 11.1.0.0 | 255.255.0.0 | 11.1.1.2 |
| 12.1.0.0 | 255.255.0.0 | 12.1.1.1 |
网关(12.1.1.1)的路由表
| 目的网络地址 | 网络掩码 | 网关地址 |
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 11.1.1.1 |
| 10.14.0.0 | 255.255.252.0 | 11.1.1.1 |
| 11.1.0.0 | 255.255.0.0 | 11.1.1.3 |
| 13.1.0.0 | 255.255.0.0 | 13.1.1.1 |
网关(13.1.1.1)的路由表
本发明已经在申请人研制的数字视频系统和SDH传输网络上进行了较长时间的实施试验，实现了发明目的，可以在实际的开局组网中得到应用和推广。
Claims (7)
1、一种对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，包括有多个数字视频系统，每个数字视频系统是由编码器、解码器、复用器、适配器和分配器所组成，且每个数字视频系统分别形成各自的局域网；还设有一个装设有网管系统控制软件模块的计算机，该计算机与所述多个数字视频系统中设定的一个局域网相连通，构成该网管系统中用于管理的中心子网；其特征在于：在所述的每个数字视频系统中分别设置一台可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置，该可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置通过其局域网口与其本地数字视频系统的其他装置构成该网管系统的各个子网；该运行同步数字系列SDH隧道协议的装置分别承担各自的本地网关功能而直接与本地同步数字系列SDH设备相连接，并藉之接入同步数字系列SDH网管网和实现由各数字视频系统组成的本地管理用局域网与远端管理用局域网的IP互连。
2、根据权利要求1所述的对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，其特征在于：在所述的中心子网的节点上运行同步数字系列SDH隧道协议的设备中配置有各个远程IP网络地址到当地传输网管地址的转换表；同时在各分支节点、即各个子网的运行隧道协议的设备上配置有中心子网的IP网络地址到中心传输网管地址的转换表。
3、根据权利要求1所述的对数字视频系统进行远程集中式网管的系统，其特征在于：所述的可以运行同步数字系列SDH隧道协议的装置可以是编码器、解码器、复用器、或适配器。
4、一种对数字视频系统进行远程集中式网管的方法，其特征在于：由该网管系统中各个运行同步数字系列SDH隧道协议的装置分别完成每个数字视频系统中局域网的IP地址与同步数字系列SDH传输网管地址的双向转换工作，以及在同步数字系列SDH传输网管通道中完成IP数据的隧道式收发，从而虚拟一个广域网接口，并在该接口与其所在的数字视频系统中各个设备的局域网接口之间完成IP数据转发功能，实现由数字视频系统组成的本地管理用局域网与远端管理用局域网的IP互连。
5、根据权利要求4所述的对数字视频系统进行远程集中式网管的方法，其特征在于：其中运行隧道协议的装置在所述的虚拟接口上发送IP数据分组的具体操作步骤是：首先根据该IP数据分组的目的网络地址，查询地址转换表得到其对应的传输网管地址，接着按照传输网管数据分组的格式进行隧道封装：正确填充传输网管分组的目的地址与源地址，并将该IP数据包放置在该传输网管分组的载荷部分，然后交给与之相连的传输网元完成寻址工作；在到达目的网元后，该网元按照端口号将传输网管数据包传递给远端运行隧道协议的装置，由该装置剥离隧道封装，取出该IP数据包，再由该装置中的IP数据处理模块按照IP协议的规定决定该IP数据包的去向。
6、根据权利要求4所述的对数字视频系统进行远程集中式网管的方法，其特征在于：所述的对IP数据进行隧道封装的传输网管数据分组的格式为：目的地址、源地址、分组类型、私有封装头、网管IP数据分组。
7、根据权利要求6所述的对数字视频系统进行远程集中式网管的方法，其特征在于：所述的网管通信各端点的地址格式为：端口号+网元ID；其中端口号是对每个网元内部具有同样接口的本地其他设备分别进行标识的流水编号，用一个字节表示；网元ID则是用于分别标识同步数字系列SDH传输网络中各个端点的数值，用三个字节表示。
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