专利名称：一种宽带接入设备及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络通讯技术领域，具体涉及一种宽带接入设备及其应用。
背景技术：
随着各种宽带接入技术如基于双绞线的DSL (数字用户环路)、基于光纤 和无线接入等技术的普及，运营商期望在网络中开展更多的业务，其中Video (视频)业务如视频广播、VoD (视频点播)等是一个重点。
Video业务主要依赖多播和单播两种基本传送^f莫式，有些复杂的应用还需要 单播和多播混合交替来实现。承载网需要根据视频业务需求提供可靠的视频流 分发和相应的QoS保证。
目前基于宽带接入网络提供视频业务的网络架构如附图1所示。 图1中，NT (Network Terminal ，网络终端)是将最终用户接入网络的终端， 如DSL Modem等。CPE (用户终端设备)是最终用户业务和应用的终端，如STB (机顶盒)等。CPE和NT是逻辑上的概念，属于用户或者用户家庭网络设备， 在实际中可以映射到一个终端上，如3G手机同时提供了网络接入和视频应用； 也可以是分离的设备，如RG (家庭网关，Residential Gateway)和STB (机顶 盒)等。Access Node (接入节点)是提供宽带接入汇聚的设备，如基于DSL接 入网络中的DSLAM (数字用户线路接入复用器)、基于WiMax、 Wi-Fi、 UMTS 等无线接入网络中的BS (基站)、Cable接入中的CMTS (电缆调整解调器终结 系统)。Service Gateway (服务网关)是提供网路和应用控制的设备，如BRAS， ER (边缘路由器，Edge Router) ， GGSN/SGSN ( GPRS网关支持节点/ GPRS服务支持节点)等。Edge video server (边缘视频服务器)是一个视频服务器， 可以表现为网络中的一个主机。视频服务器为一见频终端提供视频业务，原则上 只有合法的用户才可以访问，因此，视频服务器一般放置的网络层面在BRAS 之上。这样，对于视频服务器的访问只有通过BRAS认证后才能实现，保证了 视频服务部件的安全。
目前，实现Video业务的方法为
对于组播类型的Video业务，组播视频流从Video Headend (视频头端)经 过核心网沿着树型拓朴分发到最终用户。对于单播一见频业务，视频流从视频服 务器直接推送到最终用户。对于有些特殊的业务需求，需要单播和组播交替实 现，比如时移电视(Time Shift TV)等。
组播技术很好的缓解了视频业务对网络带宽的消耗。组播树的建立一皿 于组播路由协议IGMP/PIM/DVMRP (互联网组管理协议/独立组播协议/距离向 量组播路由协议)等。
在上述实现Video业务过程中有如下两个比较突出的问题 问题一、随着视频用户和视频业务的增加对网络带宽消耗的问题。 问题二、接入技术如DSL接入技术、WiMAX接入技术等的误码率导致视频 质量下降的问题。
针对问题一，为了解决视频业务对网络带宽的消耗，视频服务器瓶颈等问 题，目前通用的解决方案为采用层级分布式视频服务器，通过分布式视频服 务器分区提供视频服务。出于安全和网络资源可管理的目的，目前的宽带承载 网在业务提供点如BRAS/ER之下的接入网络是用户和业务隔离的，因此，分布 式的视频服务器只能放置到业务提供点如BRAS/ER等之上。
针对问题二，现有的解决方案主要为依赖应用层的重传机制，即针对于 单播视频流，移动终端检测到报文丟失时，向源端发送申请要求重传，但是对 于多播业务没有重传机制。分布式的视频服务器放置在业务提供点之上，虽然能够保证只有通过网络 认证的终端才能访问视频服务器、使接入网和业务提供点之间的网络带宽完全 可控，但是，业务提供点在对其与接入网之间的网络资源进行管理时，需要动 态感知视频服务器的视频流，使业务提供点处的网络资源管理复杂，而且，随 着宽带接入网络用户的增加和视频业务需求的快速扩展，业务提供点和接入网 之间的带宽瓶颈越发突出。
对于组播业务流，由于组播本身没有定义重传机制，不可能针对某个组播 节点进行重传，使视频质量受损，而且，由于报文的丟失主要发生在接入介质 段、视频服务器部署在汇聚层或者更高层，单播视频流的重传的报文需要消耗 接入网络到汇聚层、甚至更高层之间网络带宽。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种宽带接入设备及其应用，通过将视频服务单 元内置于宽带接入设备中，以实现提高网络带宽利用率，降低网络资源管理复 杂度，消除视频服务器瓶颈的目的。
为达到上述目的，本发明提供的一种宽带接入设备，所述的宽带接入设备
中内置有^L频服务单元，所述内置的4^L频服务单元才艮据用户终端的请求将其存 储的视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
所述视频服务单元包括单播存储模块和单播转发模块；
单播存储模块存储有单播视频业务；
单播转发模块根据用户终端的单播视频业务请求将单播存储模块中存储 的对应单播视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。 所述视频服务单元中还设置有单播重传模块；
单播重传模块在接收到用户终端的重传丢失单播视频报文请求后，根据 所述丢失的信息将单播存储模块中存储的对应单播视频报文通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
所述视频服务单元中设置有多播存储模块和多播重传模块； 多播存储才莫块实时获取网络侧传输来的多播视频流并存储； 多播重传模块在接收到用户终端的重传丢失多播视频报文请求后，根据
所述丢失的信息将多播存储模块中存储的对应多播视频报文以单播方式通过
其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
所述宽带接入设备还设置有视频服务单元访问控制模块； 视频服务单元访问控制模块获取用户终端的接入权限信息，并根据该接
入权限信息对用户终端进行视频服务单元的访问控制。
本发明提供的一种基于宽带接入设备提供视频业务的网络系统，包括视
频源、服务网关、内置有视频服务单元的宽带接入设备；
所述视频源将视频流传输至服务网关，并由服务网关、内置有视频服务单
元的宽带接入设备将所述视频流传输至用户终端。 本发明还提供一种视频业务实现方法，包括
a、 在宽带接入设备中内置视频服务单元；
b、 所述视频服务单元根据用户终端的请求将其存储的视频业务通过其所 在的宽带接入设备传输至用户终端。
所述宽带接入设备包括数字用户线接入复接器。
所述步骤b中的视频业务包括单播视频业务和/或多播视频业务；
且所述步骤b具体包括
所述视频服务单元根据用户终端的单播视频业务请求将其存储的对应的 单播视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端；和/或 所述视频服务单元实时获取网络侧传输来的多播视频流并存储； 所述视频服务单元在接收到用户终端的重传丟失多播视频报文请求时，根 据所述丢失的信息将其存储的对应的多播视频报文以单播方式通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
所述步骤b还包^^:
视频服务单元在接收到用户终端的重传丢失多插4见频报文请求时，根据所 述丟失的信息将其存储的对应的单播视频报文通过其所在的宽带接入设备传 输至用户终端。
所述步骤b之前还包括
根据用户终端的接入权限信息确定允许访问视频服务单元的用户终端； 且所述步骤b中发送请求的用户终端为允许访问视频服务单元的用户终端。
通过上述技术方案的描述可知，本发明通过将视频服务单元内置在宽带接 入设备内部，使视频服务单元可以直接向用户终端提供单播一见频业务，减轻了 视频业务对接入网络和汇聚网络的带宽需求，使得一些新型视频业务带来的骨 干网与汇聚网带宽瓶颈问题得到了有效的解决；内置于宽带接入设备中的视频 服务单元能够更加方便的实现单播业务和组播业务的切换，加快了频道切换的 速度，从而带来更好的客户体验；由于视频服务单元内置在接入设备中，视频 服务单元可以视为宽带接入设备本身的资源，对现有的宽带接入网络和汇聚网 络层面用户和业务隔离的设计原则没有影响，同时，简化整个接入网络和汇聚 网络的资源管理机制；内置在宽带接入设备中的视频服务单元和其他网络设备 之间的相关网络带宽资源变成了设备内部资源，减少视频业务提供点对接入层 网络和汇聚层网络的带宽需求，且无需网络层面的管理控制，筒化了接入网络 资源管理的复杂度；本发明的单播视频流报文的重传流量不占用汇聚层网络带 宽，且视频服务单元有效支持了多播视频流丢失报文的重传，使用户终端的视 频质量得到有效改善，而且，多播-见频流报文的重传同样不占用接入层网络和 汇聚层网络带宽的消耗。本发明的宽带接入设备可以实现用户终端对视频服务 单元的访问控制，在不影响现有网络在接入层业务不交换的设计原则的情况下，保证了接入网络的安全，简化了接入网络访问控制的权限管理；从而通过 本发明提供的技术方案实现了提高网络带宽利用率，降低网络资源管理复杂 度，消除视频服务器瓶颈的目的。
图l是现有技术的基于宽带接入网络提供视频业务的网络架构示意图； 图2是本发明的基于宽带接入网络提供视频业务的网络架构示意图； 图3是本发明的实现多播视频报文重传的流程图。
具体实施例方式
视频服务器放置在业务提供点之上，会使业务提供点处的网络资源管理复 杂，而且，会使业务提供点和接入网之间的带宽瓶颈现象、视频服务器瓶颈现 象越发突出，如果为了解决上述问题，仅仅简单的将视频服务器放置到接入层， 那么，势必会要求业务提供点之下的接入和汇聚层网络支持视频业务的交换能 力，对网络安全带来隐患，而且，如果视频服务器部署在宽带接入节点和业务 提供点之间的汇聚网上，那么接入网内业务流逻辑拓朴将不是简单的树型结 构，从而，导致接入层网络资源管理的复杂性。
为解决上述问题，本发明提供一种宽带接入设备、基于宽带接入设备提供 视频业务的网络系统和视频业务实现方法，通过将视频服务单元内置于宽带接 入设备中，由内置了视频服务单元的宽带接入设备及其所在的网络为用户终端 提供视频业务，有效解决了上述问题。
下面结合附图对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
本发明内置有视频服务单元的宽带接入设备可以为DSLAM等，内置在 宽带接入设备中的视频服务单元主要包括单播存储模块、单播转发模块、单 播重传模块、多播存储模块和多播重传模块。为保证接入网络的安全，简化接 入网络访问控制的权限管理，本发明的宽带接入设备中还设置有视频服务单元访问控制模块。
视频服务单元访问控制模块主要用于根据接入权限信息对用户终端进行 视频服务单元的访问控制。接入权限信息可存储在视频服务单元访问控制模块 中，当用户终端访问视频服务单元时，视频服务单元访问控制模块确定用户终 端的接入属性信息，如PVC,端口等，并确定该用户终端访问视频服务单元的 接入权限，并根据该用户终端对应的接入权限进行视频服务单元的访问控制。
单播存储模块主要用于存储单播视频业务，单播存储模块存储的单播视频 业务可以是从视频源处获得的，如单播存储模块接收并存储网络侧如视频源通 过服务网关传输来的单播视频流。
单播转发模块主要用于根据用户终端的单播视频业务请求，将单播存储模 块中存储的对应单播视频业务，通过其所在的宽带接入设备传输至对应的用户 终端。该用户终端应该是允许访问视频服务单元的用户终端。
单播重传模块主要用于在接收到用户终端的重传丟失单播视频报文请求 后，根据用户终端单播视频流报文丟失的信息、单播存储模块中存储的单播数 据报文，通过其所在的宽带接入设备为该用户终端重传丢失的单播视频报文。
多播存储模块主要用于实时获取网络侧传输来的多播视频流并存储。
多播重传模块主要用于在接收到用户终端的重传丟失多播视频报文请求 后，根据丢失的信息、多播存储模块中存储的对应的多播视频报文，以单播方 式通过其所在的宽带接入设备，为该用户终端重传丟失的多播视频报文。该用 户终端应该是允许访问一见频服务单元的用户终端。
本发明中的多插一见频流包括广播4见频流和组插一见频流。 本发明的基于宽带接入设备提供视频业务的网络系统如附图2所示。 图2中的网络系统主要包括视频源、服务网关和内置有视频服务单元的 宽带接入设备。视频源将单播视频流、多播视频流传输至服务网关，服务网关 将单播视频流、多播视频流传输至内置有视频服务单元的宽带接入设备，宽带接入设备中内置的视频服务单元存储该单播视频流，并根据用户终端的单播视 频报文请求，通过宽带接入设备将其存储的相应的单播视频报文传输至对应的 用户终端。宽带接入设备将组播视频流传输至用户终端的同时，内置的视频服
务单元获取并存储多播视频流；视频服务单元在接收到用户终端的重传丢失多 播视频报文请求后，根据丢失的信息、视频服务单元中存储的对应的多播视频 报文，以单播方式通过其所在的宽带接入设备，为该用户终端重传丟失的多播 视频报文。
下面结合附图3以组播视频业务重传的实现方法为例对本发明的基于宽带 接入设备提供视频业务的网络系统和视频业务实现方法进行详细说明。
图3中，在步骤1-1、组播一见频流直接从视频源、服务网关、宽带接入设 备传送到用户终端，用户终端的组播访问权限控制通过其他机制实现，不在本 发明范围内。
到步骤l-2、视频服务单元实时緩存(Cache)组播流量，緩存的容量为-见 频业务允许的最大传输时延。
到步骤2、在组播视频流传输至用户终端的过程中由于线路传输误码导致 用户终端接收的多播视频流报文发生丟失。
到步骤3、用户终端检测到组播视频流报文发生丢失现象，向视频服务单 元发送重传丟失多播视频报文请求。
到步骤4、视频服务单元接收到重传丟失多播视频报文请求后，首先基于 发出请求的用户终端的接入权限信息判断该用户终端的合法性，通过合法性判 断后，通过单播方式将用户请求重传的丟失组播视频报文发送给用户终端
本发明通过将视频服务单元内置在宽带接入设备内部，使视频服务单元可 以直接向用户终端提供单播等视频业务，减轻了视频业务对接入网络和汇聚网 络的带宽需求，使得一些新型视频业务如PVR ( Personal Video Record个人录像 机)、Time Shift TV (时移电视)、多画面等带来的骨干网与汇聚网带宽瓶颈问题得到了有效的解决；内置于宽带接入设备中的视频服务单元能够更加方便 的实现单播业务和组播业务的切换，加快了频道切换的速度，从而带来更好的 客户体验；由于视频服务单元内置在接入设备中，视频服务单元可以视为宽带 接入设备本身的资源，对现有的宽带接入网络和汇聚网络不实现视频业务交换 的设计原则没有影响，同时，简化整个接入网络和汇聚网络的资源管理机制；
资源变成了设备内部资源，减少视频业务提供点对接入层网络和汇聚层网络的 带宽需求，且无需网络层面的管理控制，简化了接入网络资源管理的复杂度； 由于单播视频流报文的重传流量不占用汇聚层网络带宽，提高了网络带宽利用 率；由于接入设备内置的视频服务单元有效支持了多播视频流丟失报文的重 传，使用户终端的视频质量得到有效改善，而且，多播视频流报文的重传同样 不占用接入层网络和汇聚层网络带宽的消耗。本发明无需将BRAS等特性移植 到接入设备中，接入设备可以简单的根据用户终端接入连接如PVC，端口等属 性对应的权限信息，实现用户终端对视频服务单元的访问控制，这样，在不影 响现有网络在接入层业务隔离的设计原则的情况下，保证了接入网络的安全， 简化了接入网络访问控制的权限管理。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多 变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变 形和变化。
权利要求
1、一种宽带接入设备，其特征在于，所述的宽带接入设备中内置有视频服务单元，所述内置的视频服务单元根据用户终端的请求将其存储的视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
2、 如权利要求1所述的一种宽带接入设备，其特征在于，所述视频服务 单元包括单播存储模块和单播转发模块；单播存储模块存储有单播视频业务；单播转发模块根据用户终端的单播视频业务请求将单播存储模块中存储 的对应单播视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
3、 如权利要求2所述的一种宽带接入设备，其特征在于，所述视频服务 单元中还设置有单播重传模块；单播重传模块在接收到用户终端的重传丢失单播视频报文请求后，根据 所述丢失的信息将单播存储模块中存储的对应单播视频报文通过其所在的宽 带接入设备传输至用户终端。
4、 如权利要求1所述的一种宽带接入设备，其特征在于，所述视频服务 单元中设置有多播存储模块和多播重传模块；多播存储模块实时获取网络侧传输来的多播视频流并存储； 多播重传模块在接收到用户终端的重传丢失多播视频报文请求后，根据所述丢失的信息将多播存储模块中存储的对应多播视频报文以单播方式通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。
5、 如权利要求1至4所述的任一权利要求所述的一种宽带接入没备，其 特征在于，所述宽带接入设备还设置有视频服务单元访问控制模块；视频服务单元访问控制模块获取用户终端的接入权限信息，并根据该接入权限信息对用户终端进行视频服务单元的访问控制。
6、 一种基于宽带接入设备提供视频业务的网络系统，其特征在于，包括 视频源、服务网关、内置有视频服务单元的宽带接入设备；所述视频源将视频流传输至服务网关，并由服务网关、内置有视频服务单 元的宽带接入设备将所述视频流传输至用户终端。
7、 一种^L频业务实现方法，其特征在于，包括a、 在宽带接入设备中内置视频服务单元；b、 所述视频服务单元根据用户终端的请求将其存储的视频业务通过其所 在的宽带接入设备传输至用户终端。
8、 如权利要求7所述的一种视频业务实现方法，其特征在于，所述宽带 接入设备包括数字用户线接入复接器。
9、 如权利要求7所述的一种视频业务实现方法，其特征在于，所述步骤b 中的视频业务包括单播视频业务和/或多播视频业务；且所述步骤b具体包括所述视频服务单元根据用户终端的单播视频业务请求将其存储的对应的 单播视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端；和/或 所述一见频服务单元实时获取网络侧传输来的多播;观频流并存储； 所述视频服务单元在接收到用户终端的重传丢失多播视频报文请求时，根 据所述丢失的信息将其存储的对应的多播视频报文以单播方式通过其所在的 宽带接入设备传输至用户终端。
10、 如权利要求7所述的一种视频业务实现方法，其特征在于，所述步骤 b还包括视频服务单元在接收到用户终端的重传丟失多播视频报t请求时，根据所述丢失的信息将其存储的对应的单播视频报文通过其所在的宽带接入设备传 输至用户终端。
11 、如权利要求7至10所述的任一权利要求所述的 一种视频业务实现方法， 其特征在于，所述步骤b之前还包括根据用户终端的接入权限信息确定允许访问视频服务单元的用户终端； 且所述步骤b中发送请求的用户终端为允许访问一见频服务单元的用户终端。
全文摘要
本发明提供一种宽带接入设备及其应用，宽带接入设备的核心均为在宽带接入设备中内置视频服务单元，所述内置的视频服务单元根据用户终端的请求将其存储的视频业务通过其所在的宽带接入设备传输至用户终端。本发明减轻了视频业务对接入网络和汇聚网络的带宽需求，使骨干网与汇聚网带宽瓶颈问题得到了有效的解决；本发明对现有的宽带接入网络和汇聚网络不实现视频业务交换的设计原则没有影响，简化整个接入网络和汇聚网络的资源管理机制，简化了接入网络资源管理的复杂度；从而实现了提高网络带宽利用率，降低网络资源管理复杂度，消除视频服务器瓶颈的目的。
文档编号H04L12/28GK101282263SQ200710180790
公开日2008年10月8日 申请日期2005年7月29日 优先权日2005年7月29日
发明者吴海军, 悦 常, 曲志军, 军 李 申请人:华为技术有限公司