专利名称：基于广播/通信会聚执行传输和接收操作的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种基于可以同时传输广播数据和以太网数据的广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统和方法，更具体地，本发明涉及一种基于可以通过单一传输线路来传输广播数据和以太网数据的广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统和方法。
背景技术：
随着本领域内技术开发的加大，在信息技术上已经显著的增强，通信发展成为其中综合了数据、音频、视频的形式。因此，可以预期在广播、通信和视频工业之间的界限并不明显，因此，将发展成为一种综合形式。更具体地，可以预期这种现象将随着数字广播的出现得到加速。
需要数字化为广播数据的大多数数据是视频数据，这样的数据经常格式化为数据流，如在活动图像专家组-2(MPEG-2)中。随着MPEG发展成为其中综合了广播和通信的形式，一种基于广播/通信会聚(convergence)来执行传输操作的设备可以同时传输广播数据和通信数据。
基于广播/通信会聚来执行传输操作的传统设备将广播数据(例如MPEG-2数据)和通信数据(例如以太网数据)彼此分离，并由传统的设备传输分离的结果。这里，在传输侧上，通过分组交换方法对MPEG-2数据和以太网数据进行复用，并传输由复用数据产生的分组。接收侧通过利用在诸如MPEG-2数据的格式中找到的分组识别(PID)信息将复用的数据分组的结果分离为广播数据(例如MPEG-2数据)和通信数据(例如以太网数据)。
图1是示出了基于广播/通信会聚来执行传输操作的传统设备20的示意性方框图。
如图1所示，基于广播/通信会聚来执行传输操作的传统设备20可以容纳通过因特网10传输的通信数据、由卫星传输的卫星广播数据、通过电缆传输的电缆广播数据。
路由器21接收通过因特网10传输的通信数据。换句话说，该数据是以太网数据。将所接收的以太网数据传输到异步传输模式(ATM)交换机22。ATM交换机22根据系统管理器23的控制，向广播/通信复用器29选择性地输出输入的以太网数据。
卫星广播接收机(接收设备)25接收由卫星接收天线传输的卫星广播数据，并将所接收的卫星广播数据传输到视频控制器24和/或MPEG-2编码器27。电缆广播接收机26接收由广播电台传输的电缆广播数据，并将接收的电缆广播数据传输到MPEG-2编码器27。
MPEG-2编码器27对由卫星广播接收机25和电缆广播接收机26传输的广播数据进行编码。换句话说，将卫星广播数据、电缆广播数据编码为MPEG-2数据，然后，将已编码的MPEG-2数据传输到MPEG-2复用器28。MPEG-2复用器28将由MPEG-2编码器27传输的MPEG-2数据进行复用，然后，将复用的MPEG-2数据传输到视频控制器24。
视频控制器24根据系统管理器23的控制，将由卫星广播接收机25传输的卫星广播数据和来自MPEG-2复用器28的复用的MPEG-2数据选择性地输出到广播/通信复用器29。广播/通信复用器29将从ATM转换机22输出的通信数据和从视频控制器24输出的卫星广播数据进行复用，然后，将复用的结果传输到网络30。
为了使基于广播/通信会聚来执行传输操作的传统设备20可以确保广播数据的服务质量(QoS)，执行到准同步数字序列(PDH)、同步数字序列(SDH)或ATM格式的转换，由于因特网数据是以太网数据的事实，以太网数据再次转换为时分复用(TDM)数据，从而可以执行广播/通信会聚。在图1所示的传统系统中存在的问题在于可能会浪费带宽，且需要较高价格的TDM设备，以便可以将不同格式数据单元转换为相同格式数据单元。此外，在将广播数据转换为TDM数据和将以太网数据转换为TDM数据之后，TDM数据单元必须通过预定的设备进行组合。
在上述配置中，存在的缺点在于由于订户侧需要与传输侧中相同的设备，订户侧必须配置高价格的设备。
发明内容
因此，考虑到上述问题的至少部分提出了本发明，本发明提出了一种基于广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统和方法，可以通过单一物理介质同时传输广播数据和因特网数据，并且对每个订户来说，提供了与目前公知的相比较低价格的设备。
根据本发明的方案的实现，提供了一种基于广播/通信会聚执行传输和接收操作的系统，包括基于广播/通信会聚的发射机，用于将输入的广播数据转换为并行格式，将端口识别(端口ID)信息添加到转换为并行格式的广播数据和输入的以太网数据，对所述广播数据和以太网数据进行复用，并通过单一传输信道传输由复用器复用的广播/通信会聚信号。该系统还包括适合于广播/通信会聚的接收机，用于当接收到所述复用广播/通信会聚信号时，利用端口ID信息解复用所述复用广播/通信会聚信号，以使其分离成所述广播数据和以太网数据，并将相应数据输出到目的地。
根据本发明的另一方案，提供了一种利用基于广播/通信会聚执行传输和接收操作的系统来传输和接收广播/通信会聚信号的方法，所述系统具有适合于广播/通信会聚的发射机和接收机，所述方法包括以下步骤(a)由适合于广播/通信会聚的发射机，将输入的广播数据转换为并行格式，将端口识别(端口ID)信息插入到转换为并行格式的广播数据和输入的通信数据的每一个，对所述广播数据和通信数据进行复用，并通过单一传输信道传输基于复用结果的复用广播/通信会聚信号；以及(b)当接收到所述广播/通信会聚信号时，利用所述端口ID信息对复用广播/通信会聚信号进行解复用，以使其分离成所述广播数据和通信数据，并将相应数据输出到目的地。
通过采用结合附图的以下详细描述，本发明的上述方案和其它优点将更容易理解，其中图1是示出了基于广播/通信会聚来执行传输操作的传统设备的示意性方框图；图2示出了广播数据的格式；图3是示出了配置图2的广播数据的分组识别(PID)信息的实例的表；图4是根据本发明的一个实施例的MPEG-4系统的分级结构；图5是示出了根据本发明的第一个方案、基于广播/通信会聚来执行传输操作的系统的方框图；图6是根据本发明的一个实施例的光纤信道的分级结构；图7是示出了根据本发明的第二个方案、基于广播/通信会聚来执行传输操作的系统的示意性方框图；图8是示出了由图7所示的组件获得的数据的形式的图；图9是示出了利用根据本发明的第二个方案、基于广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统，来传输和接收广播/通信会聚信号的方法的流程图；图10是示出了图9所示的步骤S100的详细过程的流程图；以及图11是示出了图9所示的步骤S300的详细过程的流程图。
具体实施例方式
现在，将参考附图对本发明的几个方案进行详细地描述。在附图中，相同或类似的元件由相同的参考数字表示，即使其图示在不同的图中。在结合本发明的各个方案的以下描述中，示出了各种明确的项目，如具体的电路。出于说明的目的已经描述了这些项目，并不限于将本发明仅与示出和描述的项目一起使用。本领域的技术人员应该意识到可以在未利用上述明确项目的情况下实现本发明。此外，在以下描述中，当可能使本发明的主题不清楚时，在本发明中包括的公知的功能和结构的详细描述，将被省略。
首先，当根据本发明的第一实施例传输广播数据时，传输侧将各个广播数据和以太网数据复用到在FPGA(现场可编程门阵列)上的单一传输线路，并通过物理层传输部分，例如光纤信道、ESCON(企业系统连接)等、以及DVB ASI(数字视频广播-异步串行接口)来传输广播数据。接收侧启动将所接收的数据分离成原始的广播数据单元和原始的以太网数据的操作。
此外，尽管数字广播的国际标准采用了MPEG-2方法，但随着视频/音频压缩方面日益增强的技术发展，用户通常使用CODEC，例如，MPEG-4、MPEG-4AVC(H.264)和微软视窗媒体版本9等。此外，为了使通用PC和移动通信终端可以再现运动图像，与基于CODEC的MPEG-2相比，更普遍使用基于CODEC的MPEG-4，由于MPEG-4比MPEG-2具有相对更大的压缩率。此外，随着用于传输/接收多种类型的数据的传输/接收方法方面日益增强的技术发展以及随着传输速率的增加，用户普遍使用能够以Gbps数量级的传输速率来传输数据的芯片组。因此，如本发明的第一实施例中将描述的那样，广播数据包括基于MPEG-2的IP/以太网/数据、MPEG-4数据、诸如MPEG-4AVC的H.264数据、利用MPEG-2系统标准的数据、需要QoS(服务质量)和MPEG-2的多媒体数据。具体地，本发明的第二实施例的复用方法和传输方法能够利用物理层的串行接口芯片组来实现各种传输速率。更具体地，公开了一种使用包括DVB ASI的光纤信道方法的物理层的传输方法。此外，针对高速率串行互连的传输/接收标准包括以太网、USB2、IEEE1394、串行ATA、PCI-X、XAUI、RapidIO、Infiniband等。当根据本发明的第二实施例来发送广播数据的MPEG-2数据时，传输侧将各个广播数据单元和以太网数据复用到DVB-ASI上的单一传输线路中。接收侧启动用于将复用的结果分离成原始广播数据单元和以太网数据的操作。这里，可以使用低价的FPGA和DVB ASI。
在给出本发明的描述之前，将简要描述本发明的第二实施例中使用的DVB ASI。
在MPEG-2技术的发展之前，提出和定义了用于诸如MPEG-2的编码原理和方法。然而，未在预定时间内清楚地定义将MPEG-2数据从一个设备物理地传输到另一设备的方法，因此，设备提供商已经使用了不同的方法。当前，定义了基于欧洲DVB标准的物理接口标准，例如同步串行接口(SSI)、同步并行接口(SPI)等。在物理接口标准中，DVB ASI方法公知为在数字TV相关的广播设备之间传输MPEG-2数据的方法。
DVB ASI方法按照串行的方式、以270兆波特的固定速率异步地传输基于8B/10B比特的编码流，并且使用75欧姆的同轴电缆或多模光纤作为传输介质。在这种情况下，接口的传输时钟是固定的，并且可以在能够最大传送的数据容量内可变地选择根据所述时钟的MPEG-2数据。由于传输时钟是固定的，其优点在于接收机可以容易地提取时钟，且可以简化接收机的结构。
参考向ASI传输MPEG-2数据的过程，通过8B/10B信道编码对数据进行编码，并异步地传输已编码的数据，从而将被称为K28.5的逗点字符插入到MPEG-2分组的报头和报尾，以便容易地执行同步操作。因此，由于以270兆波特的速率传输数据，并通过8B/10B信道编码对其编码，且将K28.5插入到该数据中，因此，最大的数据传输速率是213.7兆波特。
同时，设计了基于广播/通信会聚的发射机，以便可以通过一个传输线路向订户侧同时传输广播数据、因特网数据、音频等。此外，订户侧的传输操作对成本有显著地影响。为此，典型地，通过因特网数据传输广播数据和音频数据。然而，这种方案的问题在于降低了传输信号的QoS。
为了解决上述问题，需要一种用于传输广播数据和通信数据，同时节省成本地传输广播数据、因特网数据和音频，并确保传输信号质量的方法。由于广播数据可以具有各种传输速率，因此，需要与广播数据的传输速率有关的功能。
例如，诸如MPEG-2数据的广播数据的参考格式可以具有可变的传输速率。因此，需要用于控制MPEG-2数据的传输速率的算法，以下将参考图2对其进行详细地描述。图2示出了广播数据的格式。这里，广播数据是基于MPEG-2数据进行描述。如图2所示，MPEG-2数据分组80由188字节组成，包括MPEG-2数据40和报头50。这里，报头由总共4字节组成，其中包括同步信息70和分组识别(PID)信息60。
报头50包括表示数据类型的PID信息60。因此，接收侧利用PID信号60确定所接收的MPEG-2数据是视频数据、音频数据还是文本数据等。
PID信息60可以按照图3的表中所示进行配置。图3是示出了配置MPEG-2数据的PID信息的实例的表。如图3所示，在PID信息中存在具有“0x1FFF”的空分组(null packet)。当接收到空分组时，传输侧的MPEG-2解码器忽略和丢弃接收到的空分组。当利用上述特征将具有较低传输速率的MPEG-2数据调整到预定传输速率，并以调整过的传输速率传输该数据时，MPEG-2数据的实际传输速率并未改变。
此外，由于接收侧识别空分组的PID信息，可以根据PID信息来去除空分组。因此，可以在没有时钟数据恢复(CDR)的情况下，稳定地传输具有低于标准速率的传输速率的MPEG-2数据单元。
同时，当通过其预先分配的端口，将上述的单一数据分组80输入到基于广播/通信会聚来执行传输操作的发射机时，然后，将与各个输入端口相对应的、基于1字节的端口识别(端口ID)信息90添加到数据分组80的起始部分。同样地，在将以太网数据分组输入到发射机的情况下，将与各个输入端口相对应的、基于1字节的端口ID信息添加到以太网数据分组80的起始部分。即，将端口ID信息添加到输入基于广播/通信会聚来执行传输操作的发射机的广播数据分组和以太网数据分组的每一个的起始部分。
现在，将描述通过基于广播/通信会聚执行传输操作的系统来传输广播数据的过程。图4是根据本发明的一个实施例的MPEG-4系统的分级结构。参考图4，对于MPEG-4数据，将媒体对象，例如音频或视频数据，分离成各个单一的对象，每一个均按基本流(element stream)格式来进行传输。即，根据如图4所示的分级结构来传输基本流。这里，MPEG-4系统的分级结构包括压缩层S200，用于将基本流与其进行接口；同步层S210，用于将DMIF(传送多媒体集成框架)应用程序与其进行接口；DMIF层S220，用于将DMIF网络与其进行接口；以及TransMux层S230。
首先，DMIF在MPEG-4数据内，定义能够将多媒体数据和API(应用程序接口)存储和传输到各种传输层的协议，例如，MPEG-2TS(传输流)、IP等。将基于各个对象特征配置的基本流进行打包，以与各层相符合。TransMux层S230用于支持传输服务，同时满足预定的QoS。
由于没有针对MPEG-4数据定义特定传输方法，因此，可以通过如图4所示的TCP/IP网络、针对MPEG-2系统TS的网络、ATM网络、PSTN等对其进行传输。这里，典型地，TCP/IP网络和针对MPEG-2系统TS的网络用于传输数据，其同样可以适合于通过由MPEG-4视频编码器发展而来的H.264编解码器处理过的数据。因此，稍后将描述的广播数据可以利用针对MPEG-2数据、MPEG-2系统数据、MPEG-4数据、H.264数据、基于MPEG-2的IP/以太网/数据等方法，适合于所有数据。
将参考图5来描述在基于广播/通信会聚执行传输操作的系统中处理广播数据和以太网数据的操作。
图5是示出了根据本发明的第一个方案，基于广播/通信会聚执行传输操作的系统的方框图。
如图5所示，基于广播/通信会聚来执行传输操作的系统包括适合于广播/通信会聚的发射机，用于通过单一传输信道来传输广播数据和通信数据；以及适合于广播/通信会聚的接收机，用于接收和恢复通过单一传输信道传输来的广播数据和通信数据。
上述发射机将从多个端口输入的输入广播数据转换为并行格式，将端口ID信息插入到基于并行格式的广播数据以及输入的通信数据，并对广播数据和通信数据进行复用，从而通过单一传输信道传输复用的广播/通信会聚信号。
更具体地，适合于广播/通信会聚的、用于传输广播数据和通信数据的发射机对应于用于向其传输广播数据和通信数据的OLT(光学线路终端)或复用器。所述发射机包括低价格的FPGA，用于根据MPEG-2、MPEG-4、H2.64和MPEG-2系统标准来复用以太网数据和广播数据；以及光纤信道的物理层传输部分，用于传输低价格FPGA操作的结果。
现在，将简要描述PID信息和端口ID信息。PID信息用于确定广播数据的类型，诸如MPEG-2，是视频数据、音频数据、还是文本数据等。因此，将区别广播数据类型所需的PID信息添加到输入到发射机的广播数据分组。
端口ID信息，作为应用于本发明的信息，可以用于确定通过适合于广播/通信会聚的发射机传输的数据是广播数据还是以太网通信数据。此外，端口ID信息表示通过其将数据输入到发射机的端口的信息。
当接收到广播/通信会聚信号时，适合于广播/通信会聚的接收机利用端口ID信息，将广播/通信会聚信号分离成广播数据和通信数据，并将相应数据输出到目的地。更具体地，接收机相当于OLT或解复用器。所述接收机包括光纤信道的物理层接收单元，用于接收数据；以及低价格的FPGA，用于根据MPEG-2、MPEG-4、H.264和MPEG-2系统标准来解复用广播数据和以太网数据。
参考图5，以下将描述在基于广播/通信会聚的发射机中传输数据的操作。首先，传输接口300将通过多个信道输入的广播数据转换为基于预定比特的单元的并行格式，并将转换的数据通过多个输出端口输出到FPGA复用器330。这里，广播数据包括MPEG数据、H.264数据、基于MPEG-2的IP/以太网/数据，作为利用MPEG-2系统标准的多媒体数据。
当将通过以太网信道的输入通信数据输入到以太网物理层310时，以太网传输交换机320执行交换操作，以将从以太网物理层310的传输来的通信数据，即以太网数据，输出到FPGA复用器330。这里，根据本发明的第一实施例，可以经由100Mbps快速以太网、多个快速以太网或吉比特以太网(GbE)来传输该以太网数据。
然后，FPGA复用器330将区分各个数据单元所需的端口ID信息添加到从传输接口300和以太网交换机320输出的广播数据和以太网数据的附加部分，例如起始部分。这里，端口ID信息表示通过其将数据输入到FPGA复用器330的端口的信息。
将每一个都具有添加到其上的端口ID信息的广播数据和以太网数据暂时存储在FPGA复用器330内的存储器中预先分配的FIFO(先进先出)存储器(未示出)中。这里，将具有添加到其上的端口ID信息的以太网数据和有效信号一起存储在9比特FIFO存储器中。
之后，如果将数据分组堆放在各个FIFO存储器中，则各个FIFO存储器向FPGA复用器330输出表示分组可用的使能信号。如果将预定数据量堆放在存储以太网数据的FIFO存储器中，则在其中执行与其存储的数据有效信号是否为“0”的确认操作。如果检测到数据有效信号为“0”的时间点，则向FPGA复用器330输出表示直到该时间点为止堆放的数据有效的使能信号。然后，FPGA复用器330根据来自各个FIFO存储器的使能信号，依次读取相应数据。如果在相同时间点处出现使能信号，则FPGA复用器330根据预定优先级顺序，从最高优先级开始进行处理。这里，仅当在相同时间点处出现使能信号时，优先级顺序才是有效的。然而，除了在相同时间点处出现使能信号的情况之外，根据使能信号的出现顺序来执行该处理操作。
这样，当出现使能信号时，FPGA复用器330将每一个具有添加到其上的端口ID信息的广播数据和以太网数据复用为并行格式，并通过单一信道将复用数据输出到利用光纤信道方法的物理层传输340。这里，物理层传输340包括DVB ASI。然后，通过物理层传输340的芯片组，将复用数据转换为利用快速串行标准物理层的串行数据(下文中，称为广播/通信会聚信号)。物理层传输340可以使用ESCON(企业系统连接)、DVB ASI信道、光纤信道、或其它合适的方法之一。
然后，光传输接口350将从物理层传输340输出的广播/通信会聚信号转换为光信号，并通过单一传输信道，即光纤信道400，将该光信号传输到适合于广播/通信会聚的接收机。
利用光信道的收发机、ESCON、或DVB ASI来实现根据本发明的第一实施例的物理层传输340，由此，可以选择性地使用基于很少Gbps的传输线的串行线速率。即，当物理层传输的芯片组利用外部时钟时，可以根据传输距离和用途灵活地调整传输速率。
例如，在通常用于基于一对一或一对多方法的快速串行链路的Cypress HOTLink II芯片组的情况下，替换与收发机相连的振荡器，从而可以根据195Mbps到1.5Gbps来选择串行线速率。因此，如果另一公司的串行链路芯片组也输入来自外部振荡器的时钟，则可以基于195Mbps到1.5Gbps来选择串行链路芯片组的串行线速率。
在描述适合于从适合于广播/通信会聚的发射机中接收信号的接收机中处理广播/通信会聚信号的操作之前，将简要描述本发明的第一实施例中使用的光纤信道的物理层。参考图6，将描述根据本发明的一个实施例的光纤信道的分级结构。
如图6所示，光纤信道的分级结构包括5层，从FC(光纤信道)-0到FC-4。本发明没有利用光纤信道的所有层，仅仅利用了与传输有关的FC-0和FC-1，以便使用基于物理层传输部分的、商用和低价的芯片组，以及利用了FC-2，其用于利用同步字符填充分组之间的空闲间隔。
这里，利用铜来实现作为物理层的FC-0，并能够以多模或单模的方式对其进行操作。可以从133Mbps、266Mbps、512Mbps、1.06Gbps、2.12Gbps和4.25Gbps中选择传输速率。根据FC-1的8B/10B信道编码方法对数据进行编码。该FC-2支持高速串行接口的芯片组。
存在用于支持高速串行接口的芯片组的各种工业标准。通常，这些工业标准使芯片组能够容纳差错，并使用8B/10B信道编码方法来向单一传输线加载和传输时钟信号。这些工业标准允许电缆选择为传输介质或光学模块(photo module)等，并具有拥有分级结构的协议，以使物理层等得到通用。此外，由于这些工业标准用于提供灵活地传输/接收数据的流量控制方法，因此，可以针对多个串行接口工业标准以及光纤信道来采用其。
现在，将描述在适合于广播/通信会聚的接收机中的信号处理操作，通过基于广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统将广播数据和通信数据会聚到其中。
在适合于广播/通信会聚的接收机中对复用的传输数据，即广播/通信会聚信号，进行解复用。更具体地，光接收接口410接收从适合于广播/通信会聚的发射机的光传输接口350传输来的广播/通信会聚信号，将所接收的信号转换为并行格式的数据，并通过物理层接收420，将转换后的并行格式的数据提供给FPGA解复用器430。然后，FPGA解复用器430分析添加到转换后的并行格式的数据上的端口ID信息，从而将该转换的数据分离成广播数据和以太网数据，同时，根据分析的结果，由各个端口对广播数据和以太网数据进行识别，然后，从中去除端口ID信息。
在FPGA解复用器430中的广播数据的情况下，将每一个数据分组和使能信号一起存储在FIFO存储器中，然后，传送至解码框，以通过接收接口440将其输出。在FPGA解复用器430中的以太网数据的情况下，将以太网数据分离成以太网数据分组和数据有效信号，并将8比特的并行数据转换为MII(介质无关接口)数据，然后，通过以太网接收交换机460和以太网物理层450将其输出。
根据广播数据的MPEG-2数据，图7是示出了根据本发明的第二个方案，基于广播/通信会聚来执行传输操作的系统的方框图。
将参考图7来描述基于广播/通信会聚的发射机中传输数据的操作。首先，DVB ASI传输接口100将输入的广播数据，即MPEG-2数据，转换为基于预定比特单元的并行格式，并将转换的MPEG-2数据输出到多个输出端口。以太网传输交换机140对从以太网物理层120传输来的通信数据，即以太网数据，进行交换，并输出交换后的通信数据。
FPGA ASI复用器160将区分每个数据单元所需的端口ID信息插入到从DVB ASI传输接口100和以太网传输交换机140输出的MPEG-2数据和以太网数据的每一个的附加端口。FPGA ASI复用器160对其中插入了端口ID信息的MPEG-2数据和以太网数据进行复用，并将复用的数据(下文中，称为广播/通信会聚信号)输出到一个信道。
光传输接口180将从FPGA ASI复用器160输出的广播/通信会聚信号转换为光信号，并通过一个传输信道，即光纤信道200，将该光信号传输到基于广播/通信会聚的接收机。
现在，将描述用于接收广播/通信会聚信号的、适合于广播/通信会聚的接收机中的信号处理操作，通过基于广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统将广播数据和通信数据会聚到其中。
接收机的光接收接口210接收从发射机的光传输接口180传输来的广播/通信会聚信号，将所接收的广播/通信会聚信号转换为电信号，并输出转换为电信号的广播/通信会聚信号。
FPGA ASI解复用器220利用PI信息，将从光接收接口210输出的广播/通信会聚信号分离成广播数据(例如，MPEG-2数据)和通信数据(例如，以太网数据)。FPGA ASI解复用器220通过多个不同的输出端口，输出MPEG-2数据和以太网数据。
DVB ASI接收接口230将通过多个输出端口、从FPGA ASI解复用器220中输出的MPEG-2数据转换为串行格式，然后，将转换的MPEG-2数据输出到相应目的地。
以太网接收交换机250通过以太网物理层260，将从FPGA ASI解复用器220输出的以太网数据传输到相应目的地。
FPGA ASI解复用器220利用端口ID信息，将广播/通信会聚信号分离成MPEG-2数据和以太网数据，然后，去除添加到MPEG-2数据和以太网数据的每一个上的端口ID信息。因此，FPGA ASI解复用器220将去除了端口ID信息的MPEG-2数据和以太网数据输出到DVB ASI接收接口230和以太网接收交换机250。
结果，传输侧将区分数据类型所需的端口ID信息添加到广播数据和通信数据的每一个，在一个信号中复用其中添加了端口ID信息单元的广播数据和通信数据，并通过单一传输线或信道来传输复用信号。然后，接收侧利用端口ID信息，将复用信号分离成广播数据和通信数据，并向相应目的地输出广播数据和通信数据的每一个。通过单一信号传输线或信道，可以同时接收和传输广播数据和通信数据。
如本发明的第二个方案中所述，基于广播/通信会聚执行传输操作的系统利用ASI特征对MPEG-2数据和以太网数据进行集成，并传输集成的MPEG-2数据和以太网数据。在这种情况下，包含音频数据的MPEG-2数据的长度是固定的，而以太网数据的长度是可变的。此外，以太网数据确保960纳秒或更多的帧间间隙(IFG)。这里，IFG用于防止专用信道占用。
以太网分组的起始部分包含8字节的前同步码，用于匹配传输侧和接收侧的传输和接收速率。以太网分组的结束部分包含4字节的帧校验序列(FCS)，即，纠错码。FCS用于校验除前同步码和FCS之外的以太网数据的差错。
对由图7所示的FPGA ASI复用器160执行的算法进行配置，以使其能够首先处理先输入的数据。这里，传输侧的FPGA ASI复用器160向输入数据的报头添加指示输入数据的唯一ID的一个字节。此外，传输侧的FPGA ASI复用器160对以太网数据进行传输，同时保持输入IFG。
传输侧的FPGA ASI复用器160通过校验FCS，确定以太网数据中是否出现差错。如果出现差错，则传输侧的FPGA ASI复用器160将差错信息存储在设置在传输侧的FPGA ASI复用器160内部的存储器中，从而可以外部读取所存储的信息。此外，传输侧的FPGA ASI复用器160从以太网数据中去除前同步码，然后，传输去除后的结果。这样做的目的在于在已经接收到以太网数据的接收侧的解复用器中保持针对该以太网数据的IFG。
当同时输入数据单元时，传输侧的FPGA ASI复用器160根据优先级来处理输入的数据单元，但是优先级顺序地发生改变，并利用算法来防止专用传输线占用。
图8是示出了由图7所示的组件获得的数据的形式的图。当输入MPEG-2数据和以太网数据时，传输侧的FPGA ASI复用器160根据有效信号，对MPEG-2数据和以太网数据进行复用，然后，输出复用步骤的结果。
当接收到数据单元时，图7所示的接收侧的FPGA ASI解复用器220根据插入到其中的ID对接收到的数据单元进行分类。此时，接收侧的FPGA ASI解复用器220将MPEG-2数据发送到DVB ASI接收接口230，或利用预定传输速率相关的方案，改变数据的传输速率，从而以不同的传输速率发送数据。接收侧的FPGA ASI解复用器220以实际数据速率来改变并传输音频数据。
此外，接收侧的FPGA ASI解复用器220向以太网数据的前同步码添加4字节，以保持IFG。当前同步码为2字节或更多时，以太网数据是有效的。根据添加到前同步码上的字节数的减少，与实际IFG相比，IFG区可能会增加。
接收侧的FPGA ASI解复用器220再次校验针对所接收的以太网数据的FCS，并确定在传输时间内是否已经引起了差错。
现在，将参考图9描述传输和接收广播/通信会聚信号的方法。图9是示出了利用基于广播/通信数据会聚执行传输和接收操作的系统来传输和接收广播/通信会聚信号的方法的流程图，所述系统配备有根据本发明的方案的发射机和接收机。
首先，适合于广播/通信会聚的发射机将输入广播数据转换为并行格式，将分组识别(PID)信息添加到基于并行格式的每一个广播数据和输入的通信数据，或各个数据分组，并将广播数据与通信数据进行复用，从而通过单一传输信道来传输复用的广播/通信会聚信号(S100)。
当接收到广播/通信会聚信号时，适合于广播/通信会聚的接收机利用PID信息，将所接收的广播/通信会聚信号分离成MPEG-2数据和以太网数据，并将相应的数据输出到目的地(S300)。
将参考图10详细描述在适合于广播/通信会聚的发射机中输出广播/通信会聚信号的输出操作，图10是示出了图9所示的步骤S100的详细过程的流程图。
首先，DVB ASI传输接口100将输入的MPEG-2数据转换为基于预定比特的单元的并行格式，并将转换的MPEG-2数据输出到多个输出端口(S120)。
以太网传输交换机140将从以太网物理层120传输来的以太网数据进行交换，然后，输出交换的以太网数据(S140)。FPGA ASI复用器160将PI信息添加到从DVB ASI传输接口100和以太网传输交换机140输出的MPEG-2数据和以太网数据的每一个的数据分组起始部分。此时，FPGA ASI复用器160对其上添加了PI信息的MPEG-2数据和以太网数据进行复用，然后，输出复用的广播/通信会聚信号(S160)。
光传输接口180将从FPGA ASI复用器160输出的广播/通信会聚信号转换为光信号，然后，通过一个光纤信道200将光信号传输到目的地(S180)。
将参考图11详细描述在适合于广播/通信会聚的接收机中接收广播/通信会聚信号的处理操作，图11是示出了图9所示的步骤S300的详细处理的流程图。
首先，当光接收接口210接收从发射机的光传输接口180传输的广播/通信会聚信号时，其将所接收的广播/通信会聚信号转换为电信号(S320)。
FPGA ASI解复用器220利用PI信息，将从光接收接口210输出的、基于广播/通信会聚信号的电信号分离成MPEG-2数据和以太网数据。这里，FPGA ASI解复用器220通过多个不同输出端口来输出MPEG-2数据和以太网数据(S340)。
DVB ASI接收接口230将从FPGA ASI解复用器220输出的MPEG-2数据转换为串行格式，然后，将转换的MPEG-2数据输出到相应目的地(S360)。以太网接收交换机250通过以太网物理层260，将从FPGA ASI解复用器220输出的以太网数据传输到相应目的地(S380)。
另一方面，在上述步骤S340中，利用PI信息将广播/通信会聚信号分离成MPEG-2数据和以太网数据之后，FPGA ASI解复用器220去除添加到MPEG-2数据和以太网数据的每一个上的PI信息。从而，FPGA ASI解复用器220通过输出端口，输出去除了PI信息的MPEG-2数据和以太网数据。
如上所述，虽然已经基于图9到11中的广播数据的MPEG-2数据描述了传输和接收广播/通信会聚信号的方法，但其可以根据基于MPEG-2的IP/以太网/数据、MPEG-4数据、MPEG-4AVC的H.264数据、利用MPEG-2系统标准的数据、和需要QoS保证的多媒体数据来实现。
正如从本发明的以上描述中显而易见的，传输侧将区分数据类型所需的PI信息插入到广播数据和通信数据的每一个中，在一个信号中复用其中插入了PI信息单元的广播数据和通信数据，并通过单一传输线或信道来传输复用的信号。然后，接收侧利用PI信息将复用的信号分离成广播数据和通信数据，并将广播数据和通信数据的每一个输出到相应目的地。因此，可以通过单一传输线或信道，同时接收和传输广播数据和通信数据。
根据本发明，可以通过100Mbps快速以太网、多个快速以太网或吉比特以太网(GbE)来传输以太网数据，并且可以实现各种传输方法和传输速率，作为包括DVB ASI协议的光信道方法的物理层。由于物理层的传输芯片组使用了外部时钟，可以根据传输距离和用途灵活地改变传输速率。虽然出于说明的目的已经公开了本发明的方案，但本领域的技术人员应该意识到在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。因此，本发明并不限于上述方案和附图。
权利要求
1.一种基于广播/通信会聚来执行传输和接收操作的系统，包括适合于广播/通信会聚的发射机，用于将输入的广播数据转换为并行格式，将端口识别信息添加到转换为并行格式的广播数据和以太网数据上，复用所述广播数据和以太网数据，并通过单一传输信道，根据复用结果，传输复用的广播/通信会聚信号；以及适合于广播/通信会聚的接收机，当接收到所述复用广播/通信会聚信号时，所述接收机利用所述端口识别信息，对所述复用广播/通信会聚信号进行解复用，以将其分离成广播数据和以太网数据，并将所述广播数据和通信数据输出到相应目的地。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述发射机包括传输接口，用于将输入的广播数据转换为基于预定比特单元的并行格式，并向多个端口输出转换的数据；以太网传输交换机，用于执行交换操作，以输出从数据通信物理层传输来的以太网数据；现场可编程门阵列复用器，用于将所述端口识别信息添加到从所述传输接口和以太网传输交换机输出的所述广播数据和以太网数据的每一个上，复用每一个均具有添加到其上的端口识别信息的广播数据和以太网数据，并输出复用广播/通信会聚信号；物理层传输部分，用于利用高速串行标准物理层，将所述复用广播/通信会聚信号转换为串行数据；以及光传输接口，用于通过一个传输信道向目的地传输所述串行数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述快速串行标准物理层是光纤信道。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述物理层传输部分使用光纤信道、企业系统连接信道和数字视频广播-异步串行接口之一。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述物理层传输部分通过改变提供给所述传输部分的外部时钟信号，选择性地改变传输速率。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于适合于广播/通信会聚的所述接收机包括光接收接口，用于将从适合于广播/通信会聚的所述发射机接收的所述复用广播/通信会聚信号转换为电信号，并输出所述电信号；物理层接收部分，用于将从所述光接收接口输出的、与所述复用广播/通信会聚信号相对应的所述电信号转换为并行格式；FPGA解复用器，用于利用所述端口识别信息，将转换为并行格式的数据进行解复用，以将其分离成广播数据和以太网数据，并根据所述端口识别信息，通过各个输出端口输出所述广播数据和以太网数据；接收接口，用于将从所述现场可编程门阵列解复用器输出的所述广播数据转换为串行格式，并将转换的串行格式的数据输出到第一相应目的地；以及以太网接收交换机，用于通过所述数据通信物理层，将从所述现场可编程门阵列解复用器输出的所述以太网数据输出到第二相应目的地。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述现场可编程门阵列解复用器利用所述端口识别信息，将所述广播/通信会聚信号分离成所述广播数据和以太网数据，从所述广播数据和以太网数据的每一个中去除所述端口识别信息，并将每一个均未包括添加到其上的所述端口识别信息的所述广播数据和以太网数据输出到所述接收接口和以太网接收交换机。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述广播数据是MPEG-2数据、MPEG-4数据、MPEG-4AVC的H.264数据、以及基于MPEG-2的IP/以太网/数据中的一个。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述广播数据使用MPEG-2系统层。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述以太网数据是多个100Mbps快速以太网、以及吉比特以太网(GbE)中的一个。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述发射机包括数字视频广播-异步串行接口，用于将输入的广播数据转换为基于预定比特的并行格式，并通过多个输出端口输出转换的广播数据；通信交换机，用于对从数据通信物理层传输来的通信数据进行交换，并输出交换通信数据；现场可编程门阵列异步串行接口复用器，用于将所述端口识别信息插入到从所述数字视频广播-异步串行接口和所述通信交换机输出的所述广播数据和通信数据的每一个的报头中，对其中插入所述端口识别信息的所述广播数据和通信数据进行复用，并根据复用结果，输出所述广播/通信会聚信号；以及光传输接口，用于将所述广播/通信会聚信号转换为光信号，并通过单一传输信道，将所述光信号传输到目的地。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述接收机包括光接收接口，用于接收从适合于广播/通信会聚的所述发射机传输来的所述广播/通信会聚信号，将接收的广播/通信会聚信号转换为电信号，并输出所述电信号；现场可编程门阵列-异步串行接口解复用器，用于利用所述端口识别信息，将基于广播/通信会聚信号的所述电信号分离成广播数据和通信数据，并通过多个不同输出端口输出所述广播数据和通信数据；数字视频广播-异步串行接口，用于将从所述现场可编程门阵列-异步串行接口解复用器输出的所述广播数据转换为串行格式，并将转换的广播数据输出到相应目的地；以及以太网交换机，用于通过数据通信物理层，将从所述现场可编程门阵列-异步串行接口解复用器输出的所述通信数据输出到相应目的地。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于所述现场可编程门阵列-异步串行接口解复用器利用所述端口识别信息，将所述广播/通信会聚信号分离成所述广播数据和通信数据，去除插入到所述广播数据和通信数据的每一个的所述端口识别信息，并将其中去除了所述端口识别信息的所述广播数据和通信数据输出到所述数字视频广播-异步串行接口和以太网交换机。
14.一种利用基于广播/通信会聚执行传输和接收操作的系统来传输和接收广播/通信会聚信号的方法，所述系统具有基于广播/通信会聚的发射机和接收机，所述方法包括以下步骤(a)由适合于广播/通信会聚的发射机，将输入的广播数据转换为并行格式，将端口识别信息插入到转换为并行格式的广播数据和输入的通信数据的每一个，对所述广播数据和通信数据进行复用，并通过单一传输信道，根据复用结果，传输广播/通信会聚信号；以及(b)当接收到所述广播/通信会聚信号时，由适合于接收广播/通信会聚信号的接收机，利用所述端口识别信息，解复用所述广播/通信会聚信号，以使其分离成所述广播数据和通信数据，并将数据输出到相应目的地。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述步骤(a)还包括将输入的广播数据转换为基于预定比特的并行格式，并通过多个输出端口输出转换的广播数据；将从数据通信物理层传输的所述通信数据进行交换，并输出交换的通信数据；将端口识别信息插入到所述输出广播数据和通信数据的每一个，对其中插入端口识别信息的所述广播数据和通信数据进行复用，并根据复用结果，输出广播/通信会聚信号；以及将所述广播/通信会聚信号转换为光信号，并通过所述单一传输信道将所述光信号传输到目的地。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述步骤(b)还包括接收从所述发射机传输来的所述广播/通信会聚信号，将接收的广播/通信会聚信号转换为电信号，并输出所述电信号；利用所述端口识别信息将基于广播/通信会聚信号的所述电信号分离成所述广播数据和通信数据，并通过多个不同输出端口输出所述广播数据和通信数据；将输出的广播数据转换为串行格式，并将转换的广播数据输出到相应目的地；以及通过数据通信物理层，将通信数据输出到相应目的地。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于当利用所述端口识别信息将所述广播数据和通信数据彼此分离并输出分离的结果时，从所述广播数据和通信数据中去除所述端口识别信息，然后，通过输出端口，分别输出从中去除了所述端口识别信息的所述广播数据和通信数据。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述广播数据是MPEG-2数据、MPEG-4数据、作为MPEG-4AVC的H.264数据、以及基于MPEG-2的IP/以太网/数据中的一个。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述广播数据使用MPEG-2系统层。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述通信数据是以太网数据。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于所述以太网数据是多个100Mbps快速以太网、以及吉比特以太网(GbE)中的一个。
全文摘要
一种基于广播/通信会聚执行传输和接收操作的系统。适合于广播/通信会聚的发射机将输入的广播数据转换为并行格式，将端口识别(端口ID)信息插入到转换为并行格式的广播数据和输入的通信数据的每一个，对所述广播数据和通信数据进行复用，并通过单一传输信道，传输基于复用结果的广播/通信会聚信号。当接收到所述广播/通信会聚信号时，适合于广播/通信会聚的接收机利用所述端口ID信息对所述广播/通信会聚信号进行解复用，以使其分离成所述广播数据和通信数据，并将数据输出到相应目的地。
文档编号H04N7/16GK1642087SQ20041010114
公开日2005年7月20日 申请日期2004年12月13日 优先权日2004年1月13日
发明者金相镐, 金容德, 吴润济, 高俊豪, 曹圭亨 申请人:三星电子株式会社