CN206024025U - 一种家庭网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家庭网关，包括：主处理器、交换模块、包检测模块和视频转换模块。包检测模块的受控端与主处理器连接，包检测模块的输入端与交换模块连接；视频转换模块的受控端与主处理器连接，视频转换模块的输入端与包检测模块的输出端连接，视频转换模块的输出端与交换模块连接；包检测模块用于在主处理器的控制下，接收来自交换模块的数据包，并识别该数据包是否是视频数据包，若该数据包是视频数据包，则将该视频数据包发送给视频转换模块；视频转换模块用于在主处理器的控制下，根据家庭网关下的终端的类型，对包检测模块发送的视频数据包进行转码，并将转码后的视频数据包经交换模块传输给对应的终端。

Description

一种家庭网关

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种家庭网关。

背景技术

视频转码是指将已经压缩编码的视频码流转换成另一个视频码流，以适应不同的网络带宽、不同的终端处理能力和不同的用户需求。

目前，视频转码的过程主要在服务器端完成，用户可以在视频客户终端选择所需的视频格式。为了适应不同的网络带宽、不同的终端处理能力和不同的用户需求，服务器往往需要将一个视频内容转换为多种不同格式的视频数据包，并且为与该服务器连接的每个家庭网关均发送多种格式的视频数据包，从而满足该家庭网关下的不同用户的需求。但是，这会造成服务器与家庭网关之间通信数据量较大，占用的带宽较大。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种家庭网关，用以减少服务器与家庭网关之间的带宽消耗。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种家庭网关，包括主处理器、交换模块、包检测模块和视频转换模块。

包检测模块包括受控端、输入端和输出端，所述包检测模块的受控端与所述主处理器连接，所述包检测模块的输入端与所述交换模块连接。

视频转换模块包括受控端、输入端和输出端，所述视频转换模块的受控端与所述主处理器连接，所述视频转换模块的输入端与所述包检测模块的输出端连接，所述视频转换模块的输出端与所述交换模块连接。

包检测模块用于在所述主处理器的控制下，接收来自所述交换模块的数据包，并识别该数据包是否是视频数据包，若该数据包是视频数据包，则将该视频数据包发送给所述视频转换模块。

视频转换模块用于在所述主处理器的控制下，根据所述家庭网关下的终端的类型，对所述包检测模块发送的视频数据包进行转码，并将转码后的视频数据包经所述交换模块传输给对应的终端。

在一种可能的设计中，所述主处理器还用于检测当前网络带宽，并在所述当前网络带宽大于或等于预设阈值时，控制所述视频转换模块降低流经所述视频转换模块的视频数据包的码率。

在另一种可能的设计中，家庭网关还包括：第一存储模块；第一存储模块与所述主处理器连接；所述第一存储模块用于在所述主处理器的控制下，对所述包检测模块发送给所述视频转换模块的视频数据包进行缓存。示例的，第一存储模块是DRAM和eMMC的组合。

在另一种可能的设计中，家庭网关还包括：第二存储模块；所述第二存储模块与所述主处理器连接；所述第二存储模块用于在所述主处理器的控制下，对所述视频转换模块发送的转码后的视频数据包进行缓存。

在另一种可能的设计中，家庭网关还包括：第三存储模块；所述第三存储模块与所述主处理器连接；所述第三存储模块用于存储所述包检测模块在识别所接收到的数据包是否是视频数据包的过程中所使用的表项。

在另一种可能的设计中，家庭网关还可以包括SFP接口，用于连接可插拔的光模块。

本实用新型实施例提供了一种家庭网关，该家庭网关能够对数据包的内容进行分析，从而将同一内容的视频数据包进行转码，以适应不同类型的终端；这样，服务器只需要向家庭网关发送一份具有同一内容的数据包即可，从而实现节约家庭网关与服务器之间的带宽资源的目的。

附图说明

图1为一种家庭网关的应用场景示意图；

图2为现有技术中提供的一种家庭网关的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种家庭网关的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种家庭网关的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种家庭网关的结构示意图。

具体实施方式

家庭网关部署在家庭宽带用户的住宅，用于连接用户的家庭网络和运营商的电信承载接入网络，实现IP(Internet Protocol，因特网协议)报文(即数据包)的转发、协议转换、网络安全、远程管理等基本功能。家庭网关屏蔽了家庭网络和运营商网络的差异，并协助运营商完成业务的开通和家庭网络的维护。一个家庭网关下可以连接一个或多个终端，该终端包括但不限于：电视、手机、PC(Personal Computer，个人电脑)、可穿戴设备、智能家居设备等。如图1所示，是家庭网关的应用场景示意图。

如图2所示，是现有技术提供的一种家庭网关的结构示意图。图2所示的家庭网关包括主处理器和与主处理器连接的交换模块。其中，主处理器具有运算和控制功能等，其中控制功能包括控制家庭网关中的其他模块执行相应的功能，远程管理等；交换模块主要用于IP报文的转发、底层协议转化等。在一些系统级的芯片方案中，主处理器模块和交换模块可以集成在一个芯片上，当然，二者也可以设置在不同的芯片上。

对于同一内容的视频数据包来说，图2所示的家庭网关接收服务器发送的不同格式的多个视频数据包，然后在终端的请求下，将与该终端所请求的一种格式的视频数据包发送给该终端，其中，终端的请求是根据用户在终端上的选择确定的。如背景技术中所述，这样，会造成家庭网关与服务器之间的带宽资源的消耗较大的问题。

基于此，本实用新型实施例提供了一种家庭网关，该家庭网关能够对数据包的内容进行分析，从而将同一内容的视频数据包转换为具有不格式的视频数据包，以适应不同类型的终端；这样，服务器只需要向家庭网关发送一份具有同一内容的数据包即可，从而实现节约家庭网关与服务器之间的带宽资源的目的。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的家庭网关的软件部分的操作系统可以包括但不限于：Linux内核的安卓操作系统、openwtr操作系统等，硬件部件可以包括但不限于：MIPS(Microprocessor without interlocked Piped Stages，无内部互锁流水级的微处理器)架构、ARM(Acorn RISC Machine)架构等。另外，本申请中的任意多种可能的实现方式，在不冲突的情况下，可以结合使用。“多种”是指两种或两种以上；术语“/”表示“或”的关系，例如A/B表示A或B。

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图3所示，是本实用新型实施例提供的一种家庭网关的结构示意图。图2所示的家庭网关包括主处理器11和交换模块12，交换模块12用于进行数据包(即IP报文)的转发。家庭网关还包括包检测模块13和视频转换模块14。包检测模块13包括受控端131、输入端132和输出端133，包检测模块13的受控端与主处理器11连接，包检测模块13的输入端132与交换模块12连接。视频转换模块14包括受控端141、输入端142和输出端143，视频转换模块14的受控端141与主处理器11连接，视频转换模块14的输入端142与包检测模块13的输出端133连接，视频转换模块14的输出端与交换模块12连接。

包检测模块13用于在主处理器11的控制下，接收来自交换模块12的数据包，并识别所接收到的数据包是否是视频数据包，若所接收到的数据包是视频数据包，则将该视频数据包发送给视频转换模块14。

视频转换模块14用于在主处理器11的控制下，根据家庭网关下的终端的类型，对包检测模块13发送的视频数据包进行转码，并将转码后的视频数据包经交换模块13传输给对应的终端。

主处理器11处理具有上述控制功能之外，还具有运行操作系统和应用程序等功能。交换模块12用于与外部接口连接，外部接口用于实现家庭网关与家庭网络中的终端之间的连接，以及家庭网关与运营商的电信承载接入网络之间的连接，外部接口可以用于连接以太网，例如，外部接口

包检测模块13可以通过正则表达式检测一个数据包是否是视频数据包，正则表达式包括但不限于以下信息中的一种或几种：IP报文的五元组信息(即源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口，和传输层协)中的一种或多种、上下行数据包的包长、上下行数据包的流量等。家庭网关可以从网络侧平台(例如专门的智能网关业务平台，远程管理平台，或流量检测平台等)上获取正则表达式，并将获取到的正则表达式存储在存储模块中，在硬件实现上，该存储模块可以是eMMC(Embedded Multi Media Card，嵌入式的多媒体卡)，或者是Flash(闪存)与HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)的组合，其中，存储在Flash中能够加快读写速度。网络侧平台上的正则表示式可以进行更新。

一个家庭网关可以连接一个或多个终端。不同类型的终端的处理能力不同，因此可以预先设置每种终端的类型与其对应的视频数据包的格式之间的对应关系，并将该对应关系存储在家庭网关的存储模块中，然后视频转换模块14在主处理器11的控制下，包检测模块13发送的视频数据包进行转码。示例的，对视频数据包的转码可以是对视频显示格式的转化(如将1080p转化为720p)，即码率的转换，也可以是对视频编码格式的转化(如将H.264视频编解码标准转化为H.265格式的视频)等。需要说明的是，一般地，家庭网关在为与其连接的每个终端分配IP地址时，均需要获取每个终端的类型，因此，家庭网关中一般存储有与其连接的每个终端的类型。

可选的，包检测模块13还可以与交换模块12连接，用于若检测到一个数据数据包不是视频数据包，则可以将该数据数据包直接发送给交换模块12，从而由交换模块按照现有技术中的转发方法，将数据转发给终端。

本实用新型实施例提供的家庭网关，能够对数据包的内容进行分析，从而将同一内容的视频数据包进行转码，以适应不同类型的终端；这样，服务器只需要向家庭网关发送一份具有同一内容的数据包即可，从而实现节约家庭网关与服务器之间的带宽资源的目的。

需要说明的是，由于现网中一般需要在靠近家庭网关侧的位置部署CDN(ContentDelivery Network，内容分发网络)，用以缓存服务器发送给终端的数据包，从而提高服务器对终端的响应速率。若利用现有技术中提供的家庭网关，则需要在CDN中存储多种格式的视频数据包，利用本实用新型实施例提供的技术方案，能够减轻CDN的存储压力。

上文中所涉及的各模块均是从逻辑功能上进行划分的，具体实现时，交换模块12、包检测模块13和视频转换模块14可以以软件的方式存储在存储器中，也可以以硬件的方式实现。并且，在硬件实现上，交换模块12可以是交换芯片，包检测模块13可以是包检测芯片，视频转换模块14可以是视频转换芯片；另外，这些模块中的芯片中的任意两个或两个以上的模块/主处理器可以集成在同一个芯片中，也可以独立设置。

可选的，主处理器11还用于检测当前网络带宽，并在当前网络带宽大于或等于预设阈值时，控制视频转换模块14降低流经视频转换模块14的视频数据包的码率。

在该可选的实现方式中，主处理器11可以在检测到当前网络带宽但与或等于预设阈值时，认为当前网络带宽繁忙，该情况下，可以通过降低流经视频转换模块14的视频数据包的码率，例如，从1080p降低为780p，以使得终端能够快速接收到视频数据包。

可选的，如图4所示，家庭网关还可以包括第一存储模块15，第一存储模块15与主处理器11连接。第一存储模块15用于在主处理器11的控制下，对包检测模块13发送给视频转换模块14的视频数据包进行缓存。在该可选的实现方式中，视频转换模块14可以在主处理器11的控制下，从第一存储模块15中读取视频数据包，并对所读取到的数据包进行转码。该可选的实现方式能够降低因包检测模块13发送给视频转换模块14的视频数据包较多，而导致的视频转换模块14因不能及时处理而导致的丢包问题发生的概率。

可选的，如图4所示，家庭网关还可以包括第二存储模块16，第二存储模块16与主处理器11连接。第二存储模块16用于在主处理器11的控制下，对视频转换模块14发送的，且不能及时由交换模块12进行转发的转码后的视频数据包进行缓存。在该可选的实现方式中，交换模块12可以在主处理器11的控制下，从第二存储模块16中读取转换后的视频数据包，并将转码后的视频数据包发送给对应的终端。该可选的实现方式能够降低因对视频转换模块14发送给交换模块12的转码后的视频数据包较多，而导致的交换模块12因不能及时处理而导致的丢包问题发生的概率。

可选的，如图4所示，家庭网关还可以包括第三存储模块17，第三存储模块17与主处理器11连接。第三存储模块17用于存储包检测模块13在识别所接收到的数据包是否是视频数据包的过程中所使用的表项(例如正则表达式等)。在该可选的实现方式中，主处理器11可以在控制包检测模块13识别所接收到的数据数据包是否是视频数据包的过程中，调用第三存储模块17中存储的表项。

需要说明的是，具体实现时，上述任一个存储模块还可以用于存储家庭网关中的非易失性文件(例如系统文件)等。

具体实现时，第一存储模块15、第二存储模块16和第三存储模块17均可以是独立的存储器，或者其中的任意两个或两个以上的模块集成在一个存储器中。

该存储器可以是DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)和eMMC的组合，其中，DRAM可以用于存储正在执行的程序和相应的数据，eMMC可以用于存储操作系统、应用程序、配置文件、正则表达式等。对于存储视频数据包来说，可以优先将其存储在DRAM中，若DRAM中的存储空间不够，则将其存储在eMMC中。需要说明的是，视频转码模块14进行视频转码时，首先对DRAM中的视频数据包进行转码，若包检测模块13发送给视频转换模块14的部分视频数据包被存储在了eMMC中，则视频转码模块14进行视频转码时，需要先将这部分视频数据包读取到DRAM中。

该存储器还可以是DRAM、Flash和HDD的组合，其中，Flash可以用于存储操作系统、应用程序、配置文件、正则表达式等，对于存储视频数据包来说，可以优先将其存储在DRAM中，若DRAM的存储空间不够，则将其存储在HDD中，另外，若Flash的存储空间不够，则可以将新安装的应用程序存储在HDD。

具体实现时，如图5所示，其中，图5是在图4的基础上进行绘制的。家庭网关还可以包括：与交换模块12连接的外部接口，外部接口用于实现家庭网关与运营商的电信承载接入网络之间的信息交互，以及家庭网关与终端之间的信息交互；具体的，家庭网关通过从这些外部接口接收运营商的电信承载接入网络发送的数据包，这些数据包经家庭网关的上述各模块的处理之后，从另外一些外部接口发送给终端。其中，外部接口可以是传统的以太网接口，如WAN(Wide Area Network，广域网)接口、LAN(Local Area Network，局域网)接口。外部接口也可以用于连接光网络，例如，外部接口可以是SFP(Small Form-factorPluggables，小型可插拔模块)接口。另外，家庭网关还可以包括与主处理器连接的无线协议模块等，该无线协议模块包括WiFi(Wireless Fidelity，无线保证)协议模块，物联网协议模块等；其中，WiFi协议包括但不限于802.11n协议、802.11ac协议、802.11ah协议等，物联网协议包括但不限于蓝牙协议，Zigbee协议等。终端可以通过家庭网关的任一种无线协议模块所提供的协议与该家庭网关连接并通信。

需要说明的是，家庭网关还可以包括与主处理器连接的USB接口等外部接口，与主处理器连接的语音模块(如语音芯片phone接口，即RJ11接口)。

另外，需要说明的是，具体实现时，可以通过一条或多条数据总线连接家庭网关中的上述各模块/器件，其中，数据总线用于实现指令和报文在各模块/器件之间的传送，多个数据总线具体可以包括低速率的数据总线和高速率的数据总线等；另外，家庭网关中还可以包含电源模块(例如直流电源模块，交直流电转换模块)，以及连接上述各模块/器件的印刷电路板(Printed Circuit Board，印刷电路板)等。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种家庭网关，包括：主处理器和交换模块；其特征在于，还包括：

视频数据包检测模块；所述视频数据包检测模块包括受控端、输入端和输出端，所述视频数据包检测模块的受控端与所述主处理器连接，所述视频数据包检测模块的输入端与所述交换模块连接；所述视频数据包检测模块的芯片,其架构为无内部互锁流水级的微处理器MIPS架构或ARM架构；

视频转换模块；所述视频转换模块包括受控端、输入端和输出端，所述视频转换模块的受控端与所述主处理器连接，所述视频转换模块的输入端与所述视频数据包检测模块的输出端连接，所述视频转换模块的输出端与所述交换模块连接；所述视频转换模块为MIPS或ARM架构的独立的嵌入式处理器芯片；

所述主处理器、交换模块、视频数据包检测模块和视频转换模块通过数据总线方式连接。

2.根据权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括：第一存储模块；所述第一存储模块与所述主处理器连接。

3.根据权利要求2所述的家庭网关，其特征在于，所述第一存储模块是动态随机存取存储器DRAM和嵌入式的多媒体卡eMMC的组合。

4.根据权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括小型可插拔模块SFP接口，用于连接可插拔的光模块。