专利名称：三网融合式城市媒体系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种城市媒体系统，尤其涉及对电信网、数据通信网以及电视网等信息网中的数据、语音和图象等信息进行综合管理的城市媒体系统。
近年来，随着全球向信息化迈进的步代明显加快，电信网、计算机网、有线电视网的业务市场开始融合。电信部门从过去只能提供话音、数据业务，发展到现在也能提供交互式视频服务；相应地，有线电视部门从过去单一的广播方式提供服务进入到能够进行交互式话音有数据传送业务。这也就是说，电信部门和有线电视部门都已能实现包括因特网接入、交互式视音频以及数据传送服务。
但是，现有技术中这种各种信息网各自为政的现象在当今信息时代中对于追求信息共享，并且以最少的资源消耗获取最大的成效的所有信息使用者来讲是不经济的，因为对于这些使用者来讲，要想访问各信息网的信息，必须具有访问各信息网所需的硬件资源或软件资源。因此实现现有的各种信息网的互连互通是实现信息共享的经济手段。
另外，随着信息化的进展，对于一个城市来讲，规划出能够对来自各种信息网的信息进行统一管理，为最终用户提供一个统一的信息服务平台的城市媒体系统，正在成为城市信息化的一个发展趋式。对于来自各种网络上的大量信息进行有效管理，为最终用户提供快捷、准确并且方便的服务，无疑是在建立城市媒体系统中的需要重点考虑的问题。
因此，本发明的一个目的是提供一种三网融合式城市媒体系统，它为最终用户提供一个三网融合式媒体信息交互服务平台，使得各种信息网能够互连互通，使最终用户能够方便快捷地访问三种网络，即通信网、数据网及电视网中的信息。
本发明的另一个目的是提供一种三网融合式城市媒体系统，该系统通过建立起城市海量数据存储系统对来自各种信息网的大量的各种信息进行存储和检索，从而使得最终用户通过该媒体系统迅速访问大量信息成为可能。
本发明再一个目的是提供一种三网融合式城市媒体系统，该系统对来自各信息网的各种信息设立不同的安全等级进行安全认证方面的管理，从而使得城市媒体系统的安全性和可靠性得以保障。
为了实现上述目的，本发明提供一种城市媒体系统，包括信息源系统，用于提供各种可访问的包括数据、语音和图象在内的各种信息；城市媒体支撑系统，用于对来自信息源系统的上述信息进行管理，以供最终用户使用；传输系统，用于在上述城市媒体支撑系统和最终用户之间传输信息；接入网系统，用于将最终用户与上述传输系统连接；用户端系统，用于通过接入网系统访问城市媒体支撑系统管理的信息。
其中，所述信息源系统至少包括电信网，数据网，电视网之一。
另外，所述城市媒体支撑系统包括互连子系统，用于将来自上述信息源系统的信息输入城市媒体系统成将城市媒体系统的信息输出给上述信息源系统；媒体服务平台，用于将互连子系统接收的信息分类进行管理，为最终用户提供服务；海量数据存储系统，用于将上述信息进行存储和检索；安全认证系统，用于对上述媒体服务平台管理的系统进行安全管理。
其中，所述媒体服务平台进一步包括如下子平台中至少一个信息/数据/媒体网络平台，商业/实业/公司网络平台，金融/保险/股市网络平台，市政/医疗/教育/就业网络平台，网络/信息服务管理平台，以使用户通过上述子平台访问上述各相应的信息。
其中，上述安全认证系统对各网络平台所涉及的信息，按照不同的安全等级进行安全管理。
其中，上述海量数据存储系统采取基于机群并行计算系统的并行数据库管理系统对数据进行存储和检索。
另外，所述接入网系统采用混合光纤铜缆网HFC或38GHz的无线光缆系统的至少一个。
通过以下结合附图对本发明的详细说明，将使本发明更加清楚。
图1为根据本发明的三网融合式城市媒体系统的概念方框图。
图2该城市媒体支撑系统的方框图。
图3为信息服务平台的构成方框图。
图4示出海量数据存储系统与城市媒体支撑系统其它组成部分之间的关系方框图。
图5示出根据本发明的安全认证系统与媒体服务平台及其子平台，及海量数据存储系统之间的关系方框图。
图6为k为4的Hcluster的结构示意图。
图7为并行数据库管理系统HPDB的系统结构图。
图1为根据本发明的三网融合式城市媒体系统的概念方框图。
如图1所示，根据本发明的三网融合式城市媒体系统包括信息源系统1，城市媒体支撑系统2，传输系统3，接入网系统4，及用户端系统5。
其中，信息源系统1包括所有提供视频，音频信息等数据信息的网络，以及其它基于该网络的增值业务以及将这些信息发送到城域宽带网络上的一切前端设备，在图1中，示例性地示出该信息系统1包括因特网101，电信网102及电视网103。但本领域的技术人员将能够了解，该信息源系统不限于上述三种网络，而是包括所有提供信息的网络。
城市媒体支撑系统2用于将来自信息源系统1中的所有信息进行处理，为最终用户提供统一的网络服务平台，使得用户可以任意地访问来自信息源系统1各网络中的信息。关于城市媒体支撑系统的详细功能将在后面描述。
传输系统3是用于将城市媒体支撑系统2中的信息传输给最终用户，或者将用户的信息传输给城市媒体支撑系统2的双向链路，也可称之为骨干网系统。对于现有的有线电视网和电信网的网络结构，该传输系统包括有线电视和电信的光纤网，其结构可以采用具有自逾功能的环形网结构为主、辅以必要的星形结构，以有利于网络运行的稳定性。其传输信号的技术手段可以采用同步数字序列(SDH)。当然，随着城市宽带传输网络的建设，该传输系统3可以采用任何适于传输大量信息的通信线路及相关技术。
接入网系统4用于将最终用户与上述传输系统3连接起来，该接入网系统包括从上述作为传输系统3的骨干网到各小区居民楼的光纤或无线光纤和从光纤分节点到用户家庭的同轴电缆组成的混合光缆铜轴网，经交换机等设备接入到骨干网的局域网，用户接入到电信网的模拟或数字双绞线等。当然，本领域的技术人员将能够了解，接入网系统4将能够采用实现上述功能的各种软件或硬件或其组合。
另外，关于接入网系统4，本发明提供两种接入方式；即高速专线接入方式和适合于家庭用户的接入方式。
其中高速专线接入方式面向政府，企业等集团用户，通过第三层，交换机或具有路由功能的交换机将用户连接到传输系统3上。而适合于家庭接的接入方式中可以采用从本地交换局将光缆铺设到居民楼，然后用同轴电缆经Cable Modem延伸到家庭，即混合光纤铜缆网HFC的接入方式。对于少数没有实现光纤到楼的用户，可以采用38GHz无线光缆系统代替有线光缆以减少建设费用，而且实践证明，用38GHz无线光缆设备，例如美国Harris公司生产的38GHz设备来传输图象，数据和语音等信息是可行的。
用户端系统5是通过接入网系统4将信号接入用户的一切终端设备，例如包括终端调制解调器(普通调制解调器，机顶盒等设备)，电视机，个人计算机，普通电话机等。
通过上述三网融合式城市媒体系统的设计，最终用户可以自由地对各种信息网的信息进行访问。
下面将详细介绍作为本发明的核心的三网融合城市媒体支撑系统。
图2为该城市媒体支撑系统的方框图。
为了实现对来自各种信息网的信息进行处理，本发明的城市媒体支撑系统2包括一个互连子系统201，用于将来自因特网101、电信网102、电视网103等信息网的视频、音频等数字信息或模拟信息输入该城市媒体支撑系统2或按照相反的方向从支撑系统2输出给各信息网。根据所输入或输出的信息的物理特性，该互连子系统201可以包括节点路由器，专线接入路由器、IP语音网关、网关等转接设备，将来自各信息网的信息转接到本发明的城市媒体支撑系统2来进行处理。
该媒体支撑系统2还包括媒体服务平台202，该媒体服务平台202根据来自于各信息网的信息的特点将信息进行分类管理。本发明在对信息进行分类管理时是基于以下原则进行的，即根据对信息安全性的要求，信息所服务的客户群体，信息的结构类型，信息的传播方式，信息的传播条件，信息的限定性等特点将信息分成五个类型。媒体服务平台202进一步针对五种类型的信息设计了五个子平台以为用户提供访问相应信息的接口。如图3所示该五个子平台包括信息/数据/媒体网络平台2021，商业/实业/公司网络平台2022，金融/保险/股市网络平台2023，市政/医疗/教育/就业网络平台2024，及网络、信息服务管理平台2025。上述五个信息服务平台以用户最能接受的方式为其提供所需的服务，为用户提供接入现有的信息资源和应用服务的手段。本发明的上述信息平台能够提供信息和服务开发和二次开发的环境。该上述信息平台可以与计费系统结合，对信息资源和用户进行管理，保证信息服务的安全可靠地运行。
由于本发明的上述信息平台要对来自各种信息源的信息进行处理，在此，如何高效地存储和查询这些信息成为决定本发明的系统是否具有实用性的关键。在本发明的设计和实现过程中，发明人采用了海量存储技术对本发明的信息进行存储和检索。
本发明通过采用下述的基于机群并行计算系统Hcluster的并行数据库管理系统HPDB，即海量数据存储系统204，实现了对海量数据的高速存储和检索。
该海量数据存储系统204用于存储本发明的城市媒体支撑系统2中处理的所有信息。包括各子平台所管理的信息。
图4示出海量数据存储系统204与城市媒体支撑系统2其它组成部分之间的关系方框图。其中海量数据存储系统204为信息服务平台及其子平台提供信息。
另外，本发明的城市媒体支撑系统还包括安全认证系统203，用于根据媒体服务平台202中各五个子平台所管理的信息的特点，设定各子平台所管理信息的安全等级，进行安全管理。该安全认证系统203例如可以是一个CA认证中心，认证中心作为受信任的第三方，负责产生、分配并管理用户的数字证书，承担着PKI中公钥合法性检验的责任。认证中心为用户发放一个数字证书，并且对证书进行数字签名，使得攻击者不能伪造和篡改证书。数字证书是一个经证书授权中心数字签名的包含公开密钥拥有者信息以及公开密钥的文件。最简单的证书包含一个公开密钥、名称以及证书授权中心的数字签名。一般情况下证书中还包括密钥的有效时间，发证机关(证书授权中心)的名称，该证序列号等信息，证书的格式遵循ITUT X.509国际标准。认证中心完成证书的颁发、证书的更新、证书的查询、证书的作废、证书的归档、黑名单公布等功能。采用通过国家密码管理委员会提供的加密设备和加密算法。并遵循X.509、SSL、SET、PKI、LDAP等国际标准协议。兼容其他认证中心(如中国金融CFCA、中国电信CTCA)的电子证书。本发明的安全认证系统203强化和重视安全性，采用1024、2048和4096位等高强度解密算法。并采用模块化设计结构。当然，本发明的安全认证系统203进而还可以包括一切用于对信息进行安全管理的软件和硬件，例如防火墙等。
图5更为详细地示出了根据本发明的安全认证系统203与媒体服务平台202及其子平台，及海量数据存储系统204之间的关系方框图。由图中可知，该安全认证系统203服务于本发明的媒体支撑系统的各个组成部分。
下面发明人将详细介绍海量存储技术。
在本发明的城市媒体系统中，所处理的信息包含各种空间数据，报表统计数据，文字，声音，图像，超文本等各种环境和文化数据信息。这些数据可大致分为结构化数据和非结构化数据，前者如数字、符号等，后者如图像、声音、网页等。我们把这些数据统称为海量数据。海量数据对数据存储和检索技术提出了不同的需求，特别是随着非结构化数据应用的发展，擅长于处理结构化数据的关系数据库开始暴露出越来越多的局限。而在处理海量数据的过程中又必须遵守以下原则(1)共享原则，空间信息的共享可以使数据具有更大的应用前景；(2)数据独立性原则，即要处理的数据与应用程序之间是分离的；这使得同样的数据可以被不同的应用程序利用；(3)最小冗余度原则；(4)统一管理原则，将巨量的数据统一管理，而不管数据具体的存放地址。
本发明在对海量数据进行存储和检索时采取了称为基于机群并行计算系统Hcluster的并行数据库管理系统HPDB，也即所谓的海量数据存储系统204。本发明把一群计算机(如工作站、微型机、大型机等)用通信网络以某种结构互连起来，充分利用各计算机资源，统一调度、协调处理，实现高效率进行计算。
在本发明人实现计算机机群技术时的第一个关键问题是互连网络问题。机群并行计算系统进行并行计算时，各计算机需要通过互连网络进行大量的通信和同步操作。此外，在大规模并行处理中，计算机之间的数据通信量也相当大。所以，如果互连网络的传输率低，将使通信发生阻塞，增加通信的时间延迟，使并行处理时间延长，加速比下降，影响机群并行计算系统的效率。因此，网络通信是计算机机群并行计算系统的一个瓶颈。目前国内外PING等，也有一些系统使用了FDDI、ATM等高速网络。所有这些网络都具有顺序通信的特点，没有或不能很好地解决网络瓶颈问题。为此，本发明在研制Hcluster的过程中，首先摆脱了局域网的束缚，研制了一种支持多计算机并行通信的高速并行通信处理器HCP。然后使用HCP把多台计算机连接起来，建立起一个具有高速并行通信能力的微型计算机机群并行计算系统，提出并实现了一个解决风络瓶颈问题的新途径。HCP并行通信处理器具有如下的特点1.支持多种常用的网络拓扑结构，如超立方(HYPERCUBE)、环(Ring)、一维线性阵列(Linear Array)、网孔(Mesh)、树(Tree)等。
2.实现网上多计算机并行通信，即多计算机可同时在网上物理地传输信息。
3.实现网络物理链路的多位并行信息传输。
4.实现计算与通信过程重叠。
如果使用比较高速元器件，该并行通信处理器支持的互连网络的信息传输率可达每秒数百兆位或上千兆位。
Hcluster微型计算机机群并行计算系统由2k(1≤k≤32)台微型计算机组成。2k台计算机由2k个HCP通信处理器和计算机通信线路连接成k维HYPERCUBE网络结构。
以下，我们简称这个计算机机群并行计算环境为Hcluster。k为4的Hcluster的结构如图6所示。
图中的处理结点由一台微型计算机和一个通信处理器构成。
每个通信处理器由一台微处理器、通讯接口和高速缓冲器组成。
Hcluster的通信协议分为高和低两层。低层协议称为Frame通信协议，完成一次一个Frame的通信。高层通信协议称为消息传递机制，直接面向应用程序员。Hcluster支持下列方式的计算机间通信点对点、广播、逆广播、选播、逆选播、完全广播、塑完全广播、相异广播、逆相异广播、相异完全广播、逆相异完全广播、前缀和、k循环移动。
HPDB是一个建立在微型计算机机群并行计算系统Hcluster之上的并行关系数据库管理系统。HPDB完全采用并行物理存储结构、并行存取方法、并行数据操作算法、并行查询优化技术，支持数据操作内的并行性、数据操作间的独立并行性、数据操作间的流水线并行性、事务间并行性等四种并行性。HPDB具有如下特点1.HPDB建立在并行数据库系统的理论、技术和方法的基础之上。HPDB采用的主要并行物理存储结构、并行存取方法、并行数据操作算法、并行查询优化技术都是并行数据库的基础研究成果。
2.HPDB系统支持标准的SQL语言，但有所扩充。HPDB系统的数据定义和与物理存储结构有关的语句由SQL语言的相应语句扩充而成，增加了必要的与并行数据库物理存储结构有关的表达和处理能力。我们把这个扩充的SQL语言称为PSQL语言。
3.HPDB系统支持并行B+-树、CMD等并行存储结构，支持Round-Robin、Range等物理数据划分和分布方法。
4.HPDB支持查询间、查询内、数据操作间、数据操作内和流水线并行性。HPDB的所有数据操作都由并行算法实现。
5.HPDB系统具有一个性能很高的并行查询化处理程序。这个查询优化处理程序具有自适应性。它可以根据查询的实际情况自动选择能够产生最优查询计划的枚举算法或启发式近似算法，对给定的用户查询进行优化处理，产生最优的或近似优化的查询计划。
6.HPDB系统是一个适用于计算机机群并行计算环境的数据库管理系统。
7.在HPDB的设计中，发明人采用了严格层次结构，每层一个子系统，具有标准的使用界面。消息传递机制是一个独立子系统，具有自己的使用界面MPI。HPDB是建立在MPI之上的系统，完全由标准C语言书写而成。适当地修改MPI的实现程序，HPDB就可以在任何一个计算机机群并行环境下运行。所以，HPDB系统具有相当高的可移植性。
HPDB系统具有层次结构。系统分为五层六个子系统。每个子系统由独立的软件系统和调用界面构成。每个子系统的调用界面由一组标准C语言函数组成。HPDB的系统结构如图7所示。
上面已经对本发明进行了详细描述，本领域的技术人员将能够通过说明书中本发明的教导，实现本发明的技术方案。在具体实现的过程中，本领域技术人员当然应当了解，可以通过各种软件，硬件或其组合实现本发明所谋求保护的技术方案。
本发明通过提供一种对电信网、数据通信网以及电视网等信息网中的信息进行综合管理的城市媒体系统，为最终用户提供一个三网融合媒体信息交互服务平台，使得各种信息网能够互连互通，最终用户能够方便快捷地访问三种网络中的信息。该系统通过建立起城市计量数据库对来自各种信息网的大量的各种信息进行存储和检索，从而使得最终用户通过该媒体系统迅速访问大量信息成为可能。该系统对各种信息设立不同的安全等级进行安全认证方面的管理，从而使得城市媒体系统的安全性和可靠性得以保障。
本发明已经根据附图进行了详细描述，但这些描述并非用于限制本发明。在不偏离本发明的精神和范围内，可以对其进行修改和改进。
权利要求
1.一种城市媒体系统，包括信息源系统，用于提供各种可访问的信息，其中该信息包括以语音、数据和图象形式传播的各类信息；城市媒体支撑系统，用于对来自信息源系统的上述信息进行管理，以供最终用户使用；传输系统，用于在上述城市媒体支撑系统和最终用户之间传输信息；接入网系统，用于将最终用户与上述传输系统连接；用户端系统，用于通过接入网系统访问城市媒体支撑系统管理的信息。
2.根据权利要求1所述的城市媒体系统，其特征在于，所述信息源系统至少包括电信网，数据网，电视网之一。
3.根据权利要求1或2所述的城市媒体系统，其特征在于，所述城市媒体支撑系统包括互连子系统，用于将来自上述信息源系统的信息输入城市媒体系统成将城市媒体系统的信息输出给上述信息源系统；媒体服务平台，用于将互连子系统接收的信息分类进行管理，为最终用户提供服务；海量数据存储系统，用于将上述信息源信息进行存储和检索；安全认证系统，用于对上述媒体服务平台管理的系统进行安全管理。
4.根据权利要求3所述的城市媒体系统，其特征在于，所述媒体服务平台进一步包括如下子平台中至少一个信息/数据/媒体网络平台，商业/实业/公司网络平台，金融/保险/股市网络平台，市政/医疗/教育/就业网络平台，网络/信息服务管理平台，以使用户通过上述子平台访问上述各信息。
5.根据权利要求4所述的城市媒体系统，其特征在于，上述安全认证系统对各网络平台所涉及的信息，按照不同的安全等级进行安全管理。
6.根据权利要求5所述的城市媒体系统，其特征在于，上述海量数据存储系统采取基于机群并行计算系统的并行数据库管理系统对数据进行存储和检索。
7.根据权利要求6所述的城市媒体系统，其特征在于，所述接入网系统采用混合光纤铜缆网HFC或38GHz的无线光缆系统的至少一个。
全文摘要
本发明提供一种对电信网、数据通信网以及电视网等信息网中的信息进行综合管理的城市媒体系统。该系统为最终用户提供一个三网融合媒体信息(包括语音、数据和图象等各类信息)交互服务平台,使得各种信息网能够互连互通,最终用户能够方便快捷地访问三种网络中的信息。该系统通过建立起城市海量数据库对来自各种信息网的大量的各种信息进行存储和检索,从而使得最终用户通过该媒体系统迅速访问大量信息成为可能。该系统对各种信息设立不同的安全等级进行安全认证方面的管理,从而使得城市媒体系统的安全性和可靠性得以保障。
文档编号H04L12/46GK1383300SQ0111740
公开日2002年12月4日 申请日期2001年4月28日 优先权日2001年4月28日
发明者陈詹妮小平, 固志坚, 王崇胤, 王锴, 季建飞, 苏志武, 吕锐, 廖祥忠, 孙光裕, 郭恒业 申请人:加拿大益达国际股份有限公司, 北京广播学院, 哈尔滨工业大学