一種基於epon和雙模stb的綜合業務接入系統的製作方法

2023-10-06 08:26:54

專利名稱：一種基於epon和雙模stb的綜合業務接入系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用以太無源光網絡和DVB、 IPTV雙模機頂盒實現多網絡、 多系統、多業務融合的綜合業務接入系統。為FTTX (包括光纖到戶FTTH 、光 纖到路大樓FTTB、光纖到樓層FTTP等結構)光網絡環境創建了一個資源共享、 系統兼容、網絡融合的多信息承載接入平臺。2、 背景技術在當前主流的接入技術中，傳統的有線電視網絡是專為傳送廣播電視業務 而開發的，要實現諸如視頻點播、Internet等交互式業務的傳輸，就要對現有 的有線電視光纖/同軸電纜混合網(HFC)進行雙向化改造。目前，HFC雙向改造 有多種技術，主要的方法是採用雙向HFC+Cable Modem的方式，也就是把原有 CATV系統中的低端頻率用作回傳，實現非對稱傳輸，這種方式存在用戶可用的 帶寬有限和HFC回傳信道有"漏鬥效應"等缺點。而電信方面目前採用ADSL接 入技術，由於受帶寬和傳輸距離的限制，也很難有長遠的發展。ADSL技術是建 立在銅線基礎上的寬帶接入技術，隨著國際銅纜價格的持續攀升，以銅纜為基 礎的ADSL的線路成本會越來越高；作為有源設備，電磁幹擾難以避免，維護成 本也會越來越高;另外ADSL的連接速率已無法滿足用戶的高清視頻等業務需求， 傳輸距離也受到極大的限制。所以無論從廣電方面還是從電信方面，大家普遍把光纖接入作為下一代傳 送網絡的接入解決方案，光纖到戶(FTTH)將是其最終發展目標。在FTTH自身 的實現方案中，又以EPON以及GEPON為主要發展方向，以太無源光網絡(EP0N， Ethernet Passive Optical Network)作為多業務寬帶接入方式具有優異的特 性，目前業內普遍把EPON/GEPON技術作為解決"三網融合"、"三重播放"的 接入解決方案。在業務發展方面，隨著Internet技術的發展，Everything over IP的趨 勢越來越顯著，例如IPTV、 VoIP等業務的飛速發展，前者以其優越的互動性在 誕生之初就廣受關注，而後者則是作為下一代網絡(NGN)的語音業務傳輸標準。 而另一種視頻業務即廣電行業的DVB業務則以其豐富的內容、穩定的信號質量， 將與IPTV視頻業務長期共存發展。這也是DVB、 IPTV雙模機頂盒產生和發展的 背景。3、發明內容本發明涉及一種基於EP0N無源光網絡和DVB、IPTV雙模機頂盒實現多信息、 多系統、多業務融合的綜合接入系統。包括數據網，電信網絡，廣播電視網 絡等所承載的各類業務的綜合接入。各種網絡以及點播伺服器等設備通過交換、 協議轉換等設備與EPON光網絡局端設備0LT相連通，0LT經無源光網絡結構 與用戶網絡單元0NU相接，0NU通過其接口與用戶的雙模機頂盒以及各種語 音、數據等設備聯接，由此構成一個基於EP0N的多網合一的綜合業務接入系統。 如附圖l所示。數據網、PSTN電信網以及點播伺服器的各種業務經0LT處理後封裝成EP0N 幀，以V波長承載，廣電網中的數位電視業務以4波長承載，保持其協議的透明。 兩個波長在局端經W匿復用器通過一根光纖完成下行業務的發送。而對於基於 IP的上行業務以^波長，利用TDM完成各個ONU上行業務的復用，通過無源光 網絡結構經OLT單元的處理後，完成上行接入。在用戶側，ONU單元首先對兩個承載下行業務的波長進行解復用，並分別完 成光電轉換。對以A承載的業務按照EPON傳輸協議過濾出屬於自己的幀，經處 理後通過RJ-45或RJ-ll輸出，同時以^波長完成基於IP的各種業務的上行發 送。對於4承載的業務經光電轉換後，通過BNC接頭輸出RF信號。根據用戶端 的光網絡單元0NU所放置的不同位置分別對應光纖到大樓(FTTB)、光纖到樓 層(FTTP)以及光纖到戶(FTTH) 。 FTTH將是綜合接入系統的最終發展目標。系統通過0NU單元和雙模機頂盒完成DVB、 IPTV兩種視頻業務的接入，從 而可以利用兩種視頻業務各自的優點，並彌補相互的不足。0NU和DVB、 IPTV雙 模機頂盒的系統結構如附圖2、 4所示。承載的廣電網中的DVB業務採用MPEG-2 編碼方式，在雙模機頂盒中首先對承載DVB的射頻信號(RF)進行調諧解調得 到DVB標準的傳輸流(TS)，並對TS流完成解復用，解碼以及模擬編碼輸出到 用戶的電視機中。而對於基於IP的IPTV業務和視頻點播VoD業務，系統採用H. 264編碼方 式，只需要MPEG-2編碼方式l/6的帶寬就可達到相同的畫面質量，從而節約了 大量傳輸帶寬。在雙模機頂盒中同樣完成H.264的解碼以及相應的模擬編碼輸 出至電視機。用戶通過雙模機頂盒完成點播命令的發送響應，並進一步通過ONU 的上行發送至0LT側的點播伺服器。系統同時支持利用0NU和用戶個人計算機 完成IPTV以及VoD業務的承載和播放。系統對話音業務的承載採用VOIP模式，這種基於分組技術的語音傳輸方案 與EP0N有較好的技術吻合，形成的系統也最適合採用NGN的SS/IMS平臺的業務網絡。在這種方案中，ONU作為一個接入網關(AG)，而EPON網絡系統是一 個透明的二層網絡。當上遊網絡是NGN， 0LT對所傳送的VoIP業務幾乎不用任 何處理。當上遊網絡是PSTN網絡時，需要在0LT側完成H. 248/SIP到PSTN的 V5協議轉換，即媒體網關MG的使用。0NU與用戶的各種信息終端之間的連接方案如附圖3所示。根據0NU所放置 的位置，接入的用戶數以及相應的帶寬要求，對各種基於IP的數據或者IPTV 視頻業務，通過下掛快速乙太網交換機的方式完成最終用戶端的接入。對於帶 寬要求大的高端用戶或者已實現FTTH的用戶則利用0NU的RJ-45接口直接與用 戶的數據設備或雙模機頂盒IPTV接口相連接。對於DVB業務則利用功率分配器 完成一定用戶數的分路接入，連接至雙模機頂盒的BNC接口。對於話音業務則 通過集線器完成多路用戶VoIP業務的接入。本發明的積極效果是通過一個融合的網絡為用戶提供話音、數據和多媒 體業務，從而構成一個高效率綜合業務接入系統，可避免多網的重複建設，資 源的額外浪費等問題，從而降低綜合業務接入的成本。綜合業務接入系統可防止多網的重複建設，資源的額外浪費。通過一個融 合的網絡為用戶提供話音、數據和多媒體業務，實現國際電聯提出的"通過互 聯互通的電信網、計算機網和電視網等網路資源的無縫融合，構成一個具有統 一接入和應用界面的高效率網路"。綜合業務接入系統中，OLT單元完成骨幹 網/城域網中各種業務的接收和處理髮送以及與點播伺服器的通信等工作。基於 DVB標準的節目流通過專用的波長和WDM技術進行傳送，大大簡化了 DVB協議與 基於乙太網協議的EPON技術在傳輸協議處理上的複雜度。由雙模機頂盒完成 DVB、 IPTV兩種視頻業務各自的解碼處理。該承載方案可以充分利用IPTV交互 性好、可以進行組播等特點，又兼顧了DVB節目源豐富的優點。系統可以利用EPON中的帶寬分配策略，如差分服務(SLA)、動態帶寬分 配(DBA)，資源預留協議(RSVP)等技術，以提高系統帶寬利用率和業務傳輸 質量。EPON中，OLT的一個下行鏈路帶寬一般為1. 25Gbit/s ，此帶寬可以動態 分配給任意的ONU用戶，實現每個終端設備獨立享有100 Mbit/s的帶寬，徹底 解決接入帶寬的瓶頸問題。

圖1基於EPON和雙模STB的綜合業務承載方案；圖2 ONU單元的內部結構框圖；圖3 0NU單元的下行接入系統框圖；圖4 DVB、 IPTV雙模機頂盒的系統框圖；圖5綜合業務接入系統對音視頻點播業務的處理。
具體實施方式
本發明的綜合業務接入系統是為了完成數據網，電信網，廣播電視網等網 絡中所承載的各類業務的綜合接入。各種網絡以及點播伺服器等設備通過交換、 協議轉換等設備與EP0N光網絡的局端設備0LT相連通，0LT利用無源光網絡 結構與用戶端的ONU設備相接，0NU通過其各種接口與用戶的雙模機頂盒以及 各種語音、數據等設備聯接，由此構成一個基於EPON的多網合一的綜合業務接 入系統。數據網、PSTN電信網以及點播伺服器的各種業務經OLT處理後，以1490nm 波長承載，廣電網中的數位電視業務以1550nm波長承載。兩個波長在局端經WDM 復用器通過一根光纖完成下行業務的發送。而對於基於IP的上行業務以1310nm 波長，利用TDM完成各個ONU上行業務的復用，通過無源光網絡結構經OLT單 元的處理後，完成上行接入。在用戶側，ONU單元首先對兩個波長的業務進行解 復用，並分別完成光電轉換。對以1490nm承載的業務按照EP0N傳輸協議過濾 出屬於自己的幀，經處理後通過RJ-45或RJ-11輸出，同時以1310nm波長完成 基於IP的各種業務的上行發送。對於1550nm承載的業務經光電轉換後，通過 BNC接頭輸出RF信號。以目前光纖接入的發展水平，假定用戶端的光網絡單元ONU放置在每一層 樓中，即光纖到樓層(FTTP)。每個OLT輸出的EPON鏈路通過ODN與16個0NU 連接。ONU的輸出埠包括RJ-45接口 、 BNC接口和RJ-11接口 。假定每一個ONU 平局負責IO個用戶的接入，可以通過ONU下掛快速乙太網交換機的方式實現多 用戶IP業務的接入。對於帶寬需求比較大的高端用戶，則可以將其數據設備直 接與ONU的RJ-45接口相連。假設每個OLT的EPON鏈路為1. 25Gbit/s，在極端 滿負荷條件下，每個ONU仍然大約擁有100Mbit/s的下行帶寬。由0圖的BNC接頭輸出的DVB射頻信號，利用功率分配器、放大器和同軸 電纜完成10個用戶數位電視業務的接入。對於語音業務則以VoIP形式進行承 載，利用RJ-ll接口下掛集線器，完成多路用戶語音業務的接入。在OLT上行 端，需要增加媒體網關設備，完成VoIP業務到PSTN網絡的傳輸。綜合業務接入系統通過ONU單元和雙模機頂盒完成DVB、 IPTV兩種視頻業 務的接入。兩種業務分別承載在1550nm和1490nm波長上。ONU首先完成兩個波 長的解復用，並分別完成光電轉換，恢復出DVB的RF信號和封裝成EPON幀的 IP流。DVB業務採用MPEG-2編碼方式，在雙模機頂盒中完成其解碼以及模擬編 碼輸出到用戶的電視機中。而對於基於IP的IPTV業務和視頻點播VoD業務，採用H.264編碼方式，大大提高了傳輸帶寬的利用率。在雙模機頂盒中同樣完 成H.264的解碼以及相應的模擬編碼輸出至電視機。用戶通過雙模機頂盒完成 點播命令的發送響應，也可利用個人計算機完成上行點播信號的發送，並進一步通過0NU的上 行發送至0LT側的點播伺服器。以綜合業務接入系統對用戶視頻點播業務的響應為例，系統的工作流程如 圖5所示。系統對用戶通過PC進行點播的處理過程包括a、 用戶的點播命令通過RJ-45接口和快速乙太網交換機傳送給0NU單元， 0NU根據不同的埠號將點播信息封裝成Ethernet幀；b、 由0NU完成電/光轉換，以1310nm波長，按照OLT單元分配的時隙，進 行上行發送；c、 由OLT單元將點播命令發送至相連的視頻點播伺服器，點播伺服器響應 用戶命令，通過IP方式將所點播的節目發送給OLT;d、 OLT為下行點播節目加上發送點播信息的終端設備的LLID (邏輯鏈路標 識)，封裝成EPON幀格式，由1490nm波長進行光信號的發送。e、 由ONU單元完成1490nm光信號的光/電轉換，過濾出正確的EPON幀， 解出IP節目流，利用用戶點播的埠號，通過RJ-45接口發送到用戶PC。由 PC完成H. 264節目流的解碼播放。對於用戶通過TV進行點播的處理過程包括a、 用戶的點播命令首先由雙模機頂盒進行響應，通過RJ-45接口和快速以 太網交換機傳送至ONU;b、 ONU通過點播信息的埠號得到用戶的點播信息，將點播命令封裝成EPON 幀；並完成上行點播信號的電/光轉換，以1310nm波長，按照OLT單元分配的 時隙，進行上行發送；c、 由OLT單元將點播命令發送給相應的視頻點播伺服器，點播伺服器響應 用戶命令，通過IP方式將所點播的節目發送給OLT;d、 OLT根據節目流的IP位址，添加相應終端設備的LLID地址，以1490nm 波長的光信號進行點播內容的發送。或者當多個用戶同時點播相同節目時，通 過添加組播LLID地址，同時可以利用IGMP (組管理協議)的控制，完成組播發送，以提高下行帶寬的利用率；e、 由ONU單元完成1490nm光信號的光/電轉換，根據下行數據包中的LLID 地址，過濾出正確的EPON幀，解出IP節目流，利用用戶點播的埠號，通過 乙太網交換機發送至用戶的雙模機頂盒中；f、由雙模機頂盒完成點播節目流的H.264解碼，以及模擬音視頻信號的編碼， 傳送到用戶的TV終端。
權利要求
1、一種基於EPON和雙模STB的綜合業務接入系統，包括有數據網，電信網絡，廣電網絡，其特徵在於各種網絡以及點播伺服器設備通過交換、協議轉換設備與EPON光網絡局端設備OLT相連通，OLT經無源光網絡結構與用戶網絡單元ONU相接，ONU通過其接口與用戶的雙模機頂盒以及各種語音、數據設備聯接，構成一個基於EPON的多網合一的綜合業務接入系統。
2、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於數據網、PSTN電 信網以及點播伺服器的各種業務經OLT處理，封裝成EP0N幀，以A波長承載， 廣電網中的數位電視業務以^波長承載，保持其協議的透明，兩個波長在局端 經WDM復用器通過一根光纖完成下行業務的發送，而對於基於IP的上行業務以 ^波長，利用TDM完成各個0NU上行業務的復用，通過無源光網絡結構經0LT 單元的處理後，完成上行接入。
3、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於0NU單元首先對 承載下行業務的兩個波長進行解復用，並分別完成光電轉換，對以^承載的業務 按照EPON傳輸協議過濾出屬於自己的幀，經處理後通過RJ-45或RJ-11輸出， 同時以^波長完成基於IP的各種業務的上行發送，對於^承載的業務經光電轉 換後，通過BNC接頭輸出RF信號。
4、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於用戶端的光網絡 單元0NU所放置的不同位置分別對應光纖到大樓FTTB、光纖到樓層FTTP以及光 纖到戶FTTH， FTTH將是綜合業務接入系統的最終發展目標。
5、 根據權利要求4所述的綜合業務接入系統，其特徵在於根據0NU所放置 的位置，接入的用戶數以及相應的帶寬要求，對各種基於IP的數據或者視頻業 務，通過下掛快速乙太網交換機的方式完成最終用戶端的接入，對於帶寬要求 大的高端用戶或者已實現FTTH的用戶則利用0NU的RJ-45接口直接與用戶的數 據設備或雙模機頂盒IPTV接口相連接，對於DVB業務則利用功率分配器完成一 定用戶數的分路接入，連接至雙模機頂盒的BNC接口，對於話音業務則通過集 線器完成多路用戶VoIP業務的接入。
6、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於通過0NU單元和 雙模機頂盒完成DVB、 IPTV兩種視頻業務的接入，利用兩種視頻業務各自的優 點，並彌補相互的不足，其中雙模機頂盒允許DVB和IPTV兩種視頻信號的接入，並完成兩種信號的解碼以及模擬編碼輸出處理，同時支持以IP方式完成用戶點 播命令的響應和上行發送。
7、 根據權利要求6所述的綜合業務接入系統，其特徵在於承載的廣電網中的DVB業務採用MPEG-2編碼方式，在雙模機頂盒中完成其解碼以及模擬編碼輸 出到用戶的電視機中，而對於基於IP的IPTV業務和視頻點播VoD業務，採用 H. 264編碼方式，只需要MPEG-2編碼方式1/6的帶寬就可達到相同的畫面質量， 從而節約了大量傳輸帶寬，在雙模機頂盒中同樣完成H.264的解碼以及相應的 模擬編碼輸出至電視機，用戶通過雙模機頂盒完成點播命令的發送響應，並進 一步通過0NU的上行發送至0LT側的點播伺服器。
8、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於對話音業務的承 載採用VOIP模式，這種基於分組技術的方案與EP0N有較好的技術吻合，形成 的系統適合採用NGN的SS/IMS平臺的業務網絡，此時ONU的作用是一個接入網 關AG，而EPON網絡系統是一個透明的二層網絡，當上遊網絡是NGN時，OLT對 VoIP業務的傳送幾乎不用任何處理，當上遊網絡是PSTN時，需要在OLT側利用 媒體網關MG完成H. 248/SIP到PSTN的V5協議轉換。
9、 根據權利要求1所述的綜合業務接入系統，其特徵在於系統支持利用ONU 和用戶個人計算機完成IPTV以及VoD業務的承載和播放，ONU負責下行IP視頻 流的接收和用戶點播命令的上行發送，個人計算機利用H.264解碼軟體完成視 頻流的解碼，同時利用點播軟體響應用戶的點播命令，發送至ONU單元。
全文摘要
本發明涉及一種基於EPON無源光網絡和DVB、IPTV雙模機頂盒實現多信息、多系統、多業務融合的綜合接入系統，包括數據網，電信網絡，廣播電視網絡等所承載的各類業務的綜合接入，該系統是將各種網絡經過交換、協議轉換等設備與EPON光網絡的局端設備OLT相連通，利用WDM技術，在一根光纖中分別由λ1、λ3、和λ2 3個波長完成各類業務的上下行承載，OLT通過無源光網絡結構與用戶側的光網絡單元ONU相接，ONU所放置的不同位置，分別對應FTTX中光纖所到的位置，ONU通過其各種接口與快速乙太網交換機，用戶的各種語音、數據設備以及雙模機頂盒連接，由雙模機頂盒完成DVB、IPTV兩種視頻業務的最終接入，由此構成一個多網合一的綜合業務接入系統。
文檔編號H04M11/06GK101242674SQ200810014429
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月5日 優先權日2008年3月5日
發明者劍 劉, 劉永輝, 偉 季, 衛 崔, 李曉峰 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司