專利名稱：數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程集中式管理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，特別涉及到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字化視頻設(shè)備的遠(yuǎn)程集中式管理技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。
解碼器完成的功能與編碼器相反輸入標(biāo)準(zhǔn)的傳輸流，經(jīng)過解碼、D/A轉(zhuǎn)換、模擬信號的編碼，輸出符合ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)的全電視信號。解碼器輸入的傳輸流可以含單套節(jié)目或多套節(jié)目。
復(fù)用器完成傳輸流的系統(tǒng)層(System Layer)復(fù)用功能，將多路傳輸流進(jìn)行復(fù)接，輸出符合ITU-TH222.0(ISO/IEC13818-1)的傳輸流。
適配器完成傳輸流數(shù)據(jù)格式到SDH幀結(jié)構(gòu)的雙向適配、傳輸流接口到ITU-TG703電信接口的雙向轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)傳輸流數(shù)據(jù)在SDH網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)送和接收。
分配器完成傳輸數(shù)據(jù)流一個到多個的硬拷貝，即簡單一分多的功能。分配器不可管理。
典型的系統(tǒng)組網(wǎng)如

圖1所示。這是在SDH(同步數(shù)字系列SynchronousDigital Hierachy是電信網(wǎng)上最常見光通信體制，也可以指滿足這種體制規(guī)定的光通信設(shè)備)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化廣播電視節(jié)目的傳輸。在這種傳輸方式中，其中實(shí)線為數(shù)字視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鏈路，虛線為網(wǎng)管數(shù)據(jù)鏈路。A/V代表模擬的音頻視頻信號，ENC代表編碼器，DEC代表解碼器，MUX代表復(fù)用器，NA代表適配器，DIS代表分配器。
一路或多路模擬全電視信號A/V經(jīng)相應(yīng)的編碼器ENC編碼成傳輸流TS，經(jīng)復(fù)用器MUX復(fù)接后，送入適配器NA轉(zhuǎn)換成ITU-TG703數(shù)據(jù)流傳送至SDH網(wǎng)絡(luò)上。
接收端從SDH網(wǎng)絡(luò)上接收下來的ITU-TG703數(shù)據(jù)流經(jīng)適配器NA轉(zhuǎn)換成傳輸流TS，再經(jīng)分配器DIS分配給一個或多個解碼器DEC解碼成一路或多路模擬全電視信號。從而完成數(shù)字視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳送。
在這套傳輸系統(tǒng)中，編碼器、解碼器、復(fù)用器和適配器一般都提供了用于設(shè)備管理的以太網(wǎng)(Ethernet)接口，并且如圖1所示可以在本地組成一個管理用的局域網(wǎng)(LAN)。
由于數(shù)字化廣播電視節(jié)目的編碼、發(fā)送端和接收、解碼端在地理上往往相隔幾十、幾百到幾千公里，要實(shí)現(xiàn)兩個以上的數(shù)字化廣播電視系統(tǒng)間的遠(yuǎn)程集中式網(wǎng)管，就需要在這些數(shù)字化廣播電視系統(tǒng)之間，也就是這些局域網(wǎng)之間再建立一個支持IP協(xié)議的網(wǎng)管用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
通常采用圖2所示的方案，就是在這些局域網(wǎng)上配備若干網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，如網(wǎng)關(guān)或路由器101、201，將各個本地局域網(wǎng)(LAN)互聯(lián)在廣域網(wǎng)(WAN)上，形成一個遠(yuǎn)程集中式網(wǎng)管系統(tǒng)，微機(jī)上的管理系統(tǒng)102(NMS)和每個設(shè)備上的管理代理(Agent)，相互交換管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程集中化管理。數(shù)字視頻設(shè)備104、204之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過適配器103、203互聯(lián)。
這種方式的主要缺陷是需要在SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)上組建額外的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，來支持管理數(shù)據(jù)的交換，這就需要在專用的高速SDH網(wǎng)絡(luò)上再占用一個通道。管理數(shù)據(jù)傳送速率較低，一般只有幾Kbit/s到幾十Kbit/s，占用一個＞2Mbit/s的SDH通道顯然是資源的浪費(fèi)；增加的網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還需要增加網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)或路由器，增加這些互聯(lián)設(shè)備與SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的接口SDH業(yè)務(wù)板，這明顯地增加了組網(wǎng)的硬件成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是低成本的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理。
本發(fā)明的基本思想是在原有的適配器遠(yuǎn)程接口上模擬出一個網(wǎng)管IP用的廣域網(wǎng)接口，在這個新增的廣域網(wǎng)接口和原有的以太網(wǎng)接口之間增加網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，把網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相同的傳輸流分組TSP，與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共通道傳輸。
較佳地，在IP數(shù)據(jù)和傳輸流TS之間設(shè)置一個特定的能向兩端相互轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序封裝適配層，通過這個適配層完成IP數(shù)據(jù)和傳輸流TS的雙向轉(zhuǎn)換。
較佳地，對IP數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的協(xié)議棧具體選擇用IP/類AAL5/TS表述的協(xié)議棧。
較佳地，先對IP數(shù)據(jù)進(jìn)行類AAL5封裝，對于封裝好的類AAL5數(shù)據(jù)報再進(jìn)行TS整數(shù)分片。
較佳地，在進(jìn)行類AAL5封裝時，封裝后數(shù)據(jù)報的字節(jié)數(shù)為傳輸流分組TSP有效載荷184字節(jié)的整數(shù)倍。
較佳地，在進(jìn)行TS分片時，應(yīng)在傳輸流分組TSP的頭部格式中設(shè)置區(qū)別于其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的標(biāo)識。
較佳地，在TSP頭部格式中至少包含以下信息A、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)特定的PID標(biāo)識；B、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)標(biāo)識；C、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)起始標(biāo)識。
較佳地，在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接收端設(shè)置網(wǎng)管PID過濾器，識別PID為網(wǎng)管PID的傳輸流分組TSP，對之持續(xù)接收并計數(shù)，如果接收到的網(wǎng)管IP的傳輸流分組TSP的數(shù)量不大于規(guī)定值，視為接收正確；否則丟棄本次接收到的所有傳輸流分組TSP，重新開始計數(shù)。
較佳地，在接收正確時，先將傳輸流分組TSP載荷中的數(shù)據(jù)拼裝起來，交給類AAL5適配處理成IP數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)正確后交給IP協(xié)議處理。
經(jīng)過以上方法就可以完成網(wǎng)管數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共通道傳輸，顯然這種方式減少了網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了低成本遠(yuǎn)程集中式管理，提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。
圖3是本發(fā)明實(shí)施方案的示意圖，數(shù)字視頻設(shè)備104、204之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過適配器103、203互聯(lián)，兩個局域網(wǎng)(LAN)通過適配器103、203直接連在廣域網(wǎng)(WAN)上，適配器103的以太網(wǎng)IP地址是10.14.3.54，廣域網(wǎng)IP地址是11.1.1.1；適配器203的以太網(wǎng)IP地址是12.1.1.1，廣域網(wǎng)IP地址是11.1.1.2。
數(shù)字視頻系統(tǒng)中的適配器和路由器一樣具有以太網(wǎng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)兩個接口，改造適配器的兩個接口，在原有的遠(yuǎn)程網(wǎng)DC-3接口上模擬出一個網(wǎng)管用的廣域網(wǎng)接口，在兩個接口之間增加網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能(即圖2中由路由器101、102完成的功能)，將網(wǎng)管數(shù)據(jù)隨著業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行發(fā)送和接收。
具體做法是這樣的適配器上使用了pSOS實(shí)時操作系統(tǒng)，它本身實(shí)現(xiàn)了比較完整的TCP/IP協(xié)議。為pSOS系統(tǒng)的TCP/IP模塊實(shí)現(xiàn)一個按照特定方式來工作的接口，這個特定工作方式的接口就是在DS-3接口上實(shí)現(xiàn)的。再加上設(shè)備網(wǎng)管用的本地以太網(wǎng)接口；在這兩個接口之間利用pSOS的TCP/IP模塊完成IP數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)的局域網(wǎng)互連。這種方法可以簡稱為IP OverTS。其示意圖見圖3。
適配器完成IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的完整協(xié)議棧見圖4，該協(xié)議棧中加下劃線的部分即是本發(fā)明IP Over TS為處理IP數(shù)據(jù)封裝、收發(fā)而實(shí)現(xiàn)的協(xié)議。
按照如圖4所示的協(xié)議封裝數(shù)據(jù)的具體實(shí)現(xiàn)方式是適配器將需要轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)先進(jìn)行類AAL5(ATM Adaptation Layer 5)封裝，然后分片在傳輸流分組(Transport Tream Packet，簡稱TSP)中，隨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起發(fā)送與接收。
按照H.222.0標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，電視節(jié)目經(jīng)過編碼壓縮后，進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)慕y(tǒng)一封裝格式是傳輸流分組TSP。TSP一般長度為188個字節(jié)，包含4個字節(jié)的頭部(即圖5中的字段1～6)，而用于承載有效數(shù)據(jù)的長度為188-4＝184。TSP格式見圖5。如圖5所示，TSP格式中各字段意義與長度為1.sync_byte，同步字節(jié)，8bit。為0×47，實(shí)現(xiàn)傳輸流中各個TSP的分界及數(shù)據(jù)收發(fā)的同步。
2.transport_error_indicator，傳輸錯誤指示，1bit。如果這個TSP在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，該標(biāo)志將被置為1，否則為0。
3.payload_unit_start_indicator，載荷單元起始標(biāo)志，1bit。如果該TSP承載的是某種載荷單元的第一個分片，該標(biāo)志將被置為1，否則為0。
4.transport_priority，傳輸優(yōu)先級。如果認(rèn)為此TSP承載的數(shù)據(jù)比其它數(shù)據(jù)重要，該標(biāo)志將被置1，否則為0。
5.PID，分組標(biāo)識，13bit。具有相同的PID的TSP表示同一數(shù)據(jù)源(如壓縮視頻源、壓縮音頻源等)產(chǎn)生的同一類數(shù)據(jù)。
6.transport_scrambling_control，傳輸加擾控制，2bit，
adaptation_field_control，適配域控制， 2bit，continuity_counter， 連續(xù)性計數(shù)， 4bit。
7.有效載荷或適配字段。
TSP在傳輸過程中具有與ATM信元(cell)類似的有序性，并且AAL5也是對IP數(shù)據(jù)報比較通用和有效的一種封裝形式，因此適配器將需要發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報先進(jìn)行一種類AAL5的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序(Network Byte order)封裝，封裝格式如圖6所示。如圖6所示，作為較佳實(shí)施方式的類AAL5封裝格式的字段意義與長度分別為有效載荷一般為IP數(shù)據(jù)報。其長度是自包含的。
填充0～183字節(jié)，將封裝后的整個數(shù)據(jù)分組長度填充為TSP載荷長度184的整數(shù)倍。
長度2字節(jié)，是有效載荷加上填充字節(jié)的長度，不包含長度與和CRC域。
CRC4字節(jié)，對前面所有字段的CRC效驗(yàn)，多項(xiàng)式選擇為X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1通常以太網(wǎng)的最大效率傳輸單元(MTU)為1500字節(jié)，考慮傳輸?shù)男剩庋b后最大字節(jié)長度應(yīng)取這樣一個值接近1500字節(jié)并且是TSP有效載荷長度184字節(jié)的整數(shù)倍，這樣從局域網(wǎng)傳遞過來的IP數(shù)據(jù)報，可以放在一個類AAL5數(shù)據(jù)報中，并且在分片后可以用整數(shù)個TSP進(jìn)行發(fā)送。
具體的，選擇184×9＝1656，減去類AAL5封裝的6個字節(jié)的固定長度尾部，則最大傳輸單元MTU＝1656-6＝1650字節(jié)長度。DS-3接口將此MTU告訴IP協(xié)議模塊，則IP協(xié)議交給DS-3接口的IP數(shù)據(jù)報長度不大于MTU。
對于按照上述方法封裝好的數(shù)據(jù)，發(fā)送端按184字節(jié)長度進(jìn)行分片，放在TSP的有效載荷部分，隨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起發(fā)送。
對于IP數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)部分的分片的TSP頭部格式特別定義如下sync_byte，transport_error_indicator按照H.222.0的格式填充。
payload_unit_start_indicator如果是類AAL5封裝的最后一片，置為0，否則為1。
transport_priority假定網(wǎng)管數(shù)據(jù)比較重要，置為1。
PID為選定的一個區(qū)別于其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)PID的合法值，稱為網(wǎng)管PID。收發(fā)雙方的網(wǎng)管PID必須相同，以實(shí)現(xiàn)雙工通信。用戶可以配置網(wǎng)管PID，但不能和其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的PID沖突。
transport_scrambling_control，adaptation_field_control分別為00、01。
continuity_counter按照H.222.0協(xié)議，順序累加。
接收端設(shè)置有網(wǎng)管PID的過濾器，連續(xù)接收含網(wǎng)管PID的傳輸流分組TSP并計數(shù)。當(dāng)遇到payload_unit_start_indicator為0的分組，而且前面接收的payload_unit_start_indicator為1的分組數(shù)量不大于8時，將接收到的TSP載荷中的數(shù)據(jù)拼裝起來，交給類AAL5去適配處理成IP數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)正確后交給IP協(xié)議處理。
當(dāng)接收到的payload_unit_start_indicator為1的分組超過8個時，表明接收有誤，丟棄本次接收到的所有TSP分組，重新開始計數(shù)。
現(xiàn)在適配器具有兩個網(wǎng)絡(luò)接口，按照IP協(xié)議定義，它知道這兩個網(wǎng)絡(luò)的直接路由；而數(shù)字視頻系統(tǒng)一般組網(wǎng)比較簡單，利用缺省路由配置即可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)網(wǎng)管的IP互聯(lián)。
適配器103的詳細(xì)路由表可以是

適配器203的詳細(xì)路由表可以是

圖7顯示了一個星型組網(wǎng)方式。圖8顯示了一個環(huán)型組網(wǎng)方式。在這兩張圖中，DVN是數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)，102是網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)NMS，“云”表示由數(shù)字視頻設(shè)備組成的本地網(wǎng)管局域網(wǎng)LAN，PC表示網(wǎng)管計算機(jī)，虛線表示DS-3鏈路。
所有的本地網(wǎng)管局域網(wǎng)LAN通過適配器互聯(lián)。
圖7中，三個分節(jié)點(diǎn)分別通過適配器203、303、403和中心節(jié)點(diǎn)的適配器103、503、603連接。每個適配器具有兩個接口，對應(yīng)兩個IP地址。
適配器10310.14.3.254/11.1.1.1；適配器20312.1.1.1/11.1.1.2；適配器30313.1.1.1/11.1.1.3；適配器40314.1.1.1/11.1.1.4；適配器50310.14.1.2/11.1.1.5；適配器60310.14.1.3/11.1.1.6；

圖8顯示了一個環(huán)型組網(wǎng)方案，其中中心節(jié)點(diǎn)和三個環(huán)形節(jié)點(diǎn)依次連接，其適配器103、203、303、403的IP地址是適配器103 10.14.1.5/15.1.1.1；適配器203 16.1.1.1/15.1.1.2；適配器303 18.1.1.1/15.1.1.3；適配器403 17.1.1.1/15.1.1.4；詳細(xì)路由表如下

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在原有的適配器遠(yuǎn)程接口上模擬出一個網(wǎng)管IP用的廣域網(wǎng)接口，在這個新增的廣域網(wǎng)接口和原有的以太網(wǎng)接口之間增加網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，把網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相同的傳輸流分組TSP，與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共通道傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在IP數(shù)據(jù)和傳輸流TS之間設(shè)置一個特定的能向兩端相互轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序封裝適配層，通過這個適配層完成IP數(shù)據(jù)和傳輸流TS的雙向轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于對IP數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的協(xié)議棧具體選擇用IP/類AAL5/TS表述的協(xié)議棧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于先對IP數(shù)據(jù)進(jìn)行類AAL5封裝，對于封裝好的類AAL5數(shù)據(jù)報再進(jìn)行TS整數(shù)分片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在進(jìn)行類AAL5封裝時，封裝后數(shù)據(jù)報的字節(jié)數(shù)為傳輸流分組TSP有效載荷184字節(jié)的整數(shù)倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在進(jìn)行TS分片時，應(yīng)在傳輸流分組TSP的頭部格式中設(shè)置區(qū)別于其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的標(biāo)識。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在TSP頭部格式中至少包含以下信息A、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)特定的PID標(biāo)識；B、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)標(biāo)識；C、網(wǎng)管IP數(shù)據(jù)起始標(biāo)識。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接收端設(shè)置網(wǎng)管PID過濾器，識別PID為網(wǎng)管PID的傳輸流分組TSP，對之持續(xù)接收并計數(shù)，如果接收到的網(wǎng)管IP的傳輸流分組TSP的數(shù)量不大于規(guī)定值，視為接收正確；否則丟棄本次接收到的所有傳輸流分組TSP，重新開始計數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，其特征在于在接收正確時，先將傳輸流分組TSP載荷中的數(shù)據(jù)拼裝起來，交給類AAL5適配處理成IP數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)正確后交給IP協(xié)議處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理方法，用于數(shù)字視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中式管理。該技術(shù)方案至少包括對數(shù)字視頻系統(tǒng)中的適配器接口進(jìn)行改造，應(yīng)用IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)議棧，在適配器的以太網(wǎng)接口和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口之間實(shí)現(xiàn)簡單的IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，使其完成數(shù)字視頻系統(tǒng)的本地與遠(yuǎn)端的網(wǎng)管用局域網(wǎng)的IP互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共通道傳輸，實(shí)現(xiàn)低成本的數(shù)字視頻系統(tǒng)設(shè)備的遠(yuǎn)程集中式管理。
文檔編號H04N7/16GK1407758SQ01130908
公開日2003年4月2日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者劉進(jìn)民, 熊智明, 王展 申請人:華為技術(shù)有限公司