一种环保科技服务影音网关及实现方法
【专利摘要】本发明属于数字信息传输【技术领域】，特别是一种环保科技服务影音网关及实现方法，其特征在于，其包括:视频流数据接收及控制模块(1)、IP数据接收及控制模块（2）、码流解析模块（3）、新码流生成模块（4）、数据发送及控制模块（5）和传感数据采集模块；其中新码流生成模块（4）将接收来自IP数据接收及控制模块（2）的IP数据、流解析模块（3）的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包。
【专利说明】一种环保科技服务影音网关及实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字信息传输【技术领域】，特别是用于提供环保科技服务的影音网关。【背景技术】
[0002]地面数字电视广播传输系统支持多频网(MFN)和单频网(SFN)两种组网模式。MFN模式是指相邻发射台使用不同的频道发送同一个节目的无线传输网络；而SFN模式是指由多个位于不同地点、处于同步状态的发射机组成的数字电视覆盖网络，网络中的各个发射机以相同的频率、在相同的时刻发射相同的节目信号，以实现对特定服务区的可靠覆盖。
[0003]目前，数字电视已经逐渐普及。数字电视根据业务可以分为纯接收型和双向互动型。双向化过程中互动电视业务的实现包括IPQAM技术和IPTV技术。其中IPQAM技术指的是一种互动电视的技术体制。狭义的IPQAM指的是IPQAM调制设备。IPQAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将DVB/IP自IP骨干网输入的节目流重新复用在指定的多业务传输流中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF。在使用IPQAM之后，STB和CDN边缘视频服务器(CACHE)之间的控制信息和视频流分别通过不同的通路传输:STB的接入认证、EPG信息浏览等流程通过IP双向回传通道交互KDN边缘视频服务器收到用户的请求后将音视频流以恰当的封包形式输出至IPQAM设备，IPQAM将音视频流调制为RF信号后通过HFC网络传输给STB，STB根据头端返回的PID锁定对应的音视频流来进行解调和解码以实现互动。图1中用于交互的IP network即可以是EP0N+LAN独立的物理网络，也可以是EP0N+E0C的IP over HFC的复用网络(光纤部分可以光缆中的不同光纤空分复用或者同纤波分复用，同轴部分则可以频分复用)。IPQAM体制中典型的特征是电视机顶盒拥有RF和IP两个输入接口，所有的音视频流无论是直播(广播)还是点播均来源于RF输入接口。IP双向通道仅用于互动回传或其他IP增值业务。而IPTV技术IPQAM相比其最大的特点就是无论是音视频还是双向互动信号均使用IP信道。IPTV的视频节目主要分实时直播和点播(包括VoD和时移节目)。其中直播需要用到组播技术，同时观看一个频道的用户可以共享带宽。点播使用的还是单播技术，每个用户均需要单独的带宽资源。对于IPTV技术体制，HFC网络不是必须的。对于仅使用IPTV技术体制进行互动业务的运营商来说同轴电缆不是必须的，即使使用也只是使用的IP over Coax技术，其本质还是IP网络。使用IPTV技术的机顶盒是无需RF输入接口的。
[0004]中国专利申请200410003492.6 (地面数字电视广播的单频网系统及其实现方法)公开一种单频网系统，它主要由单频网适配器、GPS接收机、支持单频网的地面数字电视广播调制器三部分组成。在中心发射端，单频网适配器在传输码流中插入MIP包，MIP包中携带与GPS接收机相关的同步时间标签和到各个中继站的系统最大延时等彳目息。在各个中继站，同步系统检测MIP包，从中读出时间标签和最大延时，测量接收信号延时，计算出附加延时，并按照附加延时适当延迟TS流，使得各个中继站再次发射的信号同步。该发明是目前常见的单频网(SFN)架构方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种环保科技服务影音网关及实现方法，它可以实现数字电视的音视频流、业务流、信息流的有机组合，以实现真正的互动型TS流生成和输出。本发明可以使用于各种遵循TCP/IP协议、SIP协议网络及广播电视网络，实现IP型或非IP型网络的多网络适应。
[0006]下面对本发明方案做进一步描述:
一种环保科技服务影音网关，其特征在于，其包括:
视频流数据接收及控制模块、IP数据接收及控制模块、码流解析模块、新码流生成模块、数据发送及控制模块和和传感数据采集模块；
其中视频流数据接收及控制模块接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置并为流解析模块提供输入；
IP数据接收及控制模块采集实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块提供IP数据输入；
传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块提供传感数据输入；
新码流生成模块将接收来自IP数据接收及控制模块的IP数据、流解析模块的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包。
[0007]进一步，上所述的网关各模块通过FPGA及FPGA编程软件编程实现。
[0008]基于上所述的网关，本发明还包括网关实现的方法:
其特征在于，具有如下步骤:
步骤一，视频流数据接收及控制模块接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置；
步骤二，流解析模块将来自视频流数据接收及控制模块的TS流进行解析，删除空包和提取PCR信息；
步骤三，IP数据接收及控制模块采集并输入实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块提供IP数据输入；
步骤四，传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块提供传感数据输入；
步骤五，新码流生成模块将接收来自IP数据接收及控制模块的IP数据、流解析模块的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包；
步骤六，新码流生成模块将步骤五形成的新的SIP包与流解析模块的流解析信息进行码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明网关结构框图；
图2是本发明方法涉及的码流解析和新码流形成的模块框图。
【具体实施方式】
[0010]实施例一
如图1，本发明的环保科技服务影音网关包括视频流数据接收及控制模块1、IP数据接收及控制模块2、码流解析模块3、新码流生成模块4、数据发送及控制模块5和传感数据采集模块；
其中视频流数据接收及控制模块I用于接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置并为流解析模块3提供输入；
IP数据接收及控制模块2用于采集实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块4提供IP数据输入；
传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块4提供传感数据输入；
新码流生成模块4将接收来自IP数据接收及控制模块2的IP数据、流解析模块3的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包,并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包。
[0011]相对与目前常用的通过专门的处理芯片或各功能电路的集成来实现的方法，本发明适配器，各模块是通过FPGA及FPGA编程软件编程实现。
[0012]SIP (Session Initiation Protocol)是一个应用层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话可以像Internet多媒体会议、IP电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播(multicast)、网状单播(unicast)或两者的混合体进行通信。SIP是类似于HTTP的基于文本的协议。由于基于IP协议的SIP利用了 IP网络，使用SIP，服务提供商可以随意选择标准组件。SIP它既不是会话描述协议，也不提供会议控制功能但它可以与若干个其他协议进行协作，包括负责定位的轻型目录访问协议(LDAP)、负责身份验证的远程身份验证拨入用户服务(RADIUS)以及负责实时传输的RTP等多个协议。由于SIP本身是基于IP协议，所以为本发明中TS码流中分离出的SIP包与来自IP网的数据进行重组带来了可能。下面将对其实现码流解析、新码流生成的流程做进一步描述:
如图2所示，
经由视频流数据接收及控制模块I接收TS码流输入至流解析模块3 ;流解析模块3将来自视频流数据接收及控制模块I的TS流进行解析，删除空包和提取PCR信息等。
[0013]IP数据接收及控制模块2采集并输入实现环保科技服务业务的IP数据，并为新码流生成模块4提供IP数据输入；新码流生成模块4将接收来自IP数据接收及控制模块2的IP数据、流解析模块3的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包。
[0014]其中，由于TS流用PID来标识该包的数据类型，可以通过提取并判断该包的PID是否为空来确定该包是否为空包。如果是空包，则不将其送入下一个RAM模块，直接丢弃。提取PCR信息部分还分为提取PCR的PID以及信息字段两个部分。首先要过滤解析PAT表、PMT表，提取PCR包的PID信息。然后，从TS流中过滤PCR数据包。而PCR作为编码器中时钟定时的比较参考信号，由编码器端的27 MHz时钟信号抽样产生。它是42bit的码字，由两部分组成:一部分以系统参考时钟的1/300(90 kHz)为单位，称为PCR基础部分，长33 bit ;另一部分称PCR扩展部分，直接以系统参考时钟(27 MHz)为单位，长9bit。
[0015]PCR在MPEG-2系统中非常重要，其携带的信息相当于编码器端的时钟信息，解码器利用PCR信息，通过解码端的锁相环电路修正解码器的系统时钟，使其达到与编码器端时钟趋于一致的27 MHz时钟。其视频和音频抽样时也需要锁相于该系统时钟，也就是说，视音频解码过程能否正常进行，首先取决于解复用器能否准确恢复PCR。PCR信息在DVB标准中要求至少每隔40 ms被传输一次，通常情况下，PCR不直接改变解码器的本地时钟，而仅作为参考基准来调整本地时钟，使解码器的本地时钟与PCR趋于一致，从而与编码端的时钟趋于一致。
[0016]PCR信息是节目时钟参考的依据，但当该TS流送入单频网适配器后，要对其删空包、插SIP包、码流适配，这一系列操作使得原来的PCR数据变的无效，所以，单频网适配器内部也需要一个27 MHz的计数器，将原TS流中的PCR信息提取、重计算后再插入输出的TS流中。
[0017]实施例二
一种环保科技服务影音网关的实现方法，为所述网关科技服务业务的方法，具有如下步骤:
步骤一，视频流数据接收及控制模块I接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置；
步骤二，流解析模块3将来自视频流数据接收及控制模块I的TS流进行解析，删除空包和提取PCR信息；
步骤三，IP数据接收及控制模块2采集并输入实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块4提供IP数据输入；
步骤四，传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块4提供传感数据输入；
步骤五，新码流生成模块4将接收来自IP数据接收及控制模块2的IP数据、流解析模块3的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包；
步骤六，新码流生成模块4将步骤五形成的新的SIP包与流解析模块3的流解析信息进行码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出。
[0018]综上所述，本发明保护的是一种环保科技服务影音网关，本领域的技术人员可以根据公知的知识对具体的细节做进一步扩展，以保证网关及方法的完整实施。
【权利要求】
1.一种环保科技服务影音网关，其特征在于，其包括: 视频流数据接收及控制模块(I)、IP数据接收及控制模块(2)、码流解析模块(3)、新码流生成模块(4)、数据发送及控制模块(5)和传感数据采集模块； 其中视频流数据接收及控制模块(I)接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置并为流解析模块(3)提供输入； IP数据接收及控制模块(2)采集实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块(4)提供IP数据输入； 传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块(4)提供传感数据输入； 新码流生成模块(4)将接收来自IP数据接收及控制模块(2)的IP数据、流解析模块(3)的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包。
2.如权利要求1所述的环保科技服务影音网关，其特征在于，其各模块通过FPGA及FPGA编程软件编程实现。
3.一种环保科技服务影音网关的实现方法，为通过权利要求1所述网关科技服务业务的方法，其特征在于，具有如下步骤: 步骤一，视频流数据接收及控制模块(I)接收TS码流，利用一个FIFO提取有效数据，并进行码流同步，并明确每个字节在包中的位置； 步骤二，流解析模块(3)将来自视频流数据接收及控制模块(I)的TS流进行解析，删除空包和提取PCR信息； 步骤三，IP数据接收及控制模块(2)采集并输入实现科技服务互动业务的IP数据，并为新码流生成模块(4)提供IP数据输入； 步骤四，传感数据采集模块，用于采集或加载传感器网络的传感数据，并为新码流生成模块(4)提供传感数据输入； 步骤五，新码流生成模块(4)将接收来自IP数据接收及控制模块(2)的IP数据、流解析模块(3)的流解析信息及SIP包、来自传感数据采集模块的传感数据包，并将IP数据、传感数据包、SIP包组合成新的SIP包后依次经过码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出；其中，把IP数据包和传感数据包整体分别作为消息体，与旧的SIP包已有的消息体进行组合，形成一个新的包含IP数据和传感数据的消息体及SIP包； 步骤六，新码流生成模块(4)将步骤五形成的新的SIP包与流解析模块(3)的流解析信息进行码流重组、码率适配、PCR计算或更新后形成新的码流输出。
【文档编号】H04N21/242GK103596064SQ201310657368
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】叶灿才, 王俊梁 申请人:中山爱科数字家庭产业孵化基地有限公司