一种基于epon和双模stb的综合业务接入系统的制作方法

专利名称：一种基于epon和双模stb的综合业务接入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用以太无源光网络和DVB、 IPTV双模机顶盒实现多网络、 多系统、多业务融合的综合业务接入系统。为FTTX (包括光纤到户FTTH 、光 纤到路大楼FTTB、光纤到楼层FTTP等结构)光网络环境创建了一个资源共享、 系统兼容、网络融合的多信息承载接入平台。2、 背景技术在当前主流的接入技术中，传统的有线电视网络是专为传送广播电视业务 而开发的，要实现诸如视频点播、Internet等交互式业务的传输，就要对现有 的有线电视光纤/同轴电缆混合网(HFC)进行双向化改造。目前，HFC双向改造 有多种技术，主要的方法是采用双向HFC+Cable Modem的方式，也就是把原有 CATV系统中的低端频率用作回传，实现非对称传输，这种方式存在用户可用的 带宽有限和HFC回传信道有"漏斗效应"等缺点。而电信方面目前采用ADSL接 入技术，由于受带宽和传输距离的限制，也很难有长远的发展。ADSL技术是建 立在铜线基础上的宽带接入技术，随着国际铜缆价格的持续攀升，以铜缆为基 础的ADSL的线路成本会越来越高；作为有源设备，电磁干扰难以避免，维护成 本也会越来越高;另外ADSL的连接速率已无法满足用户的高清视频等业务需求， 传输距离也受到极大的限制。所以无论从广电方面还是从电信方面，大家普遍把光纤接入作为下一代传 送网络的接入解决方案，光纤到户(FTTH)将是其最终发展目标。在FTTH自身 的实现方案中，又以EPON以及GEPON为主要发展方向，以太无源光网络(EP0N， Ethernet Passive Optical Network)作为多业务宽带接入方式具有优异的特 性，目前业内普遍把EPON/GEPON技术作为解决"三网融合"、"三重播放"的 接入解决方案。在业务发展方面，随着Internet技术的发展，Everything over IP的趋 势越来越显著，例如IPTV、 VoIP等业务的飞速发展，前者以其优越的互动性在 诞生之初就广受关注，而后者则是作为下一代网络(NGN)的语音业务传输标准。 而另一种视频业务即广电行业的DVB业务则以其丰富的内容、稳定的信号质量， 将与IPTV视频业务长期共存发展。这也是DVB、 IPTV双模机顶盒产生和发展的 背景。3、发明内容本发明涉及一种基于EP0N无源光网络和DVB、IPTV双模机顶盒实现多信息、 多系统、多业务融合的综合接入系统。包括数据网，电信网络，广播电视网 络等所承载的各类业务的综合接入。各种网络以及点播服务器等设备通过交换、 协议转换等设备与EPON光网络局端设备0LT相连通，0LT经无源光网络结构 与用户网络单元0NU相接，0NU通过其接口与用户的双模机顶盒以及各种语 音、数据等设备联接，由此构成一个基于EP0N的多网合一的综合业务接入系统。 如附图l所示。数据网、PSTN电信网以及点播服务器的各种业务经0LT处理后封装成EP0N 帧，以V波长承载，广电网中的数字电视业务以4波长承载，保持其协议的透明。 两个波长在局端经W匿复用器通过一根光纤完成下行业务的发送。而对于基于 IP的上行业务以^波长，利用TDM完成各个ONU上行业务的复用，通过无源光 网络结构经OLT单元的处理后，完成上行接入。在用户侧，ONU单元首先对两个承载下行业务的波长进行解复用，并分别完 成光电转换。对以A承载的业务按照EPON传输协议过滤出属于自己的帧，经处 理后通过RJ-45或RJ-ll输出，同时以^波长完成基于IP的各种业务的上行发 送。对于4承载的业务经光电转换后，通过BNC接头输出RF信号。根据用户端 的光网络单元0NU所放置的不同位置分别对应光纤到大楼(FTTB)、光纤到楼 层(FTTP)以及光纤到户(FTTH) 。 FTTH将是综合接入系统的最终发展目标。系统通过0NU单元和双模机顶盒完成DVB、 IPTV两种视频业务的接入，从 而可以利用两种视频业务各自的优点，并弥补相互的不足。0NU和DVB、 IPTV双 模机顶盒的系统结构如附图2、 4所示。承载的广电网中的DVB业务采用MPEG-2 编码方式，在双模机顶盒中首先对承载DVB的射频信号(RF)进行调谐解调得 到DVB标准的传输流(TS)，并对TS流完成解复用，解码以及模拟编码输出到 用户的电视机中。而对于基于IP的IPTV业务和视频点播VoD业务，系统采用H. 264编码方 式，只需要MPEG-2编码方式l/6的带宽就可达到相同的画面质量，从而节约了 大量传输带宽。在双模机顶盒中同样完成H.264的解码以及相应的模拟编码输 出至电视机。用户通过双模机顶盒完成点播命令的发送响应，并进一步通过ONU 的上行发送至0LT侧的点播服务器。系统同时支持利用0NU和用户个人计算机 完成IPTV以及VoD业务的承载和播放。系统对话音业务的承载采用VOIP模式，这种基于分组技术的语音传输方案 与EP0N有较好的技术吻合，形成的系统也最适合采用NGN的SS/IMS平台的业务网络。在这种方案中，ONU作为一个接入网关(AG)，而EPON网络系统是一 个透明的二层网络。当上游网络是NGN， 0LT对所传送的VoIP业务几乎不用任 何处理。当上游网络是PSTN网络时，需要在0LT侧完成H. 248/SIP到PSTN的 V5协议转换，即媒体网关MG的使用。0NU与用户的各种信息终端之间的连接方案如附图3所示。根据0NU所放置 的位置，接入的用户数以及相应的带宽要求，对各种基于IP的数据或者IPTV 视频业务，通过下挂快速以太网交换机的方式完成最终用户端的接入。对于带 宽要求大的高端用户或者已实现FTTH的用户则利用0NU的RJ-45接口直接与用 户的数据设备或双模机顶盒IPTV接口相连接。对于DVB业务则利用功率分配器 完成一定用户数的分路接入，连接至双模机顶盒的BNC接口。对于话音业务则 通过集线器完成多路用户VoIP业务的接入。本发明的积极效果是通过一个融合的网络为用户提供话音、数据和多媒 体业务，从而构成一个高效率综合业务接入系统，可避免多网的重复建设，资 源的额外浪费等问题，从而降低综合业务接入的成本。综合业务接入系统可防止多网的重复建设，资源的额外浪费。通过一个融 合的网络为用户提供话音、数据和多媒体业务，实现国际电联提出的"通过互 联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统 一接入和应用界面的高效率网路"。综合业务接入系统中，OLT单元完成骨干 网/城域网中各种业务的接收和处理发送以及与点播服务器的通信等工作。基于 DVB标准的节目流通过专用的波长和WDM技术进行传送，大大简化了 DVB协议与 基于以太网协议的EPON技术在传输协议处理上的复杂度。由双模机顶盒完成 DVB、 IPTV两种视频业务各自的解码处理。该承载方案可以充分利用IPTV交互 性好、可以进行组播等特点，又兼顾了DVB节目源丰富的优点。系统可以利用EPON中的带宽分配策略，如差分服务(SLA)、动态带宽分 配(DBA)，资源预留协议(RSVP)等技术，以提高系统带宽利用率和业务传输 质量。EPON中，OLT的一个下行链路带宽一般为1. 25Gbit/s ，此带宽可以动态 分配给任意的ONU用户，实现每个终端设备独立享有100 Mbit/s的带宽，彻底 解决接入带宽的瓶颈问题。

图1基于EPON和双模STB的综合业务承载方案；图2 ONU单元的内部结构框图；图3 0NU单元的下行接入系统框图；图4 DVB、 IPTV双模机顶盒的系统框图；图5综合业务接入系统对音视频点播业务的处理。
具体实施方式
本发明的综合业务接入系统是为了完成数据网，电信网，广播电视网等网 络中所承载的各类业务的综合接入。各种网络以及点播服务器等设备通过交换、 协议转换等设备与EP0N光网络的局端设备0LT相连通，0LT利用无源光网络 结构与用户端的ONU设备相接，0NU通过其各种接口与用户的双模机顶盒以及 各种语音、数据等设备联接，由此构成一个基于EPON的多网合一的综合业务接 入系统。数据网、PSTN电信网以及点播服务器的各种业务经OLT处理后，以1490nm 波长承载，广电网中的数字电视业务以1550nm波长承载。两个波长在局端经WDM 复用器通过一根光纤完成下行业务的发送。而对于基于IP的上行业务以1310nm 波长，利用TDM完成各个ONU上行业务的复用，通过无源光网络结构经OLT单 元的处理后，完成上行接入。在用户侧，ONU单元首先对两个波长的业务进行解 复用，并分别完成光电转换。对以1490nm承载的业务按照EP0N传输协议过滤 出属于自己的帧，经处理后通过RJ-45或RJ-11输出，同时以1310nm波长完成 基于IP的各种业务的上行发送。对于1550nm承载的业务经光电转换后，通过 BNC接头输出RF信号。以目前光纤接入的发展水平，假定用户端的光网络单元ONU放置在每一层 楼中，即光纤到楼层(FTTP)。每个OLT输出的EPON链路通过ODN与16个0NU 连接。ONU的输出端口包括RJ-45接口 、 BNC接口和RJ-11接口 。假定每一个ONU 平局负责IO个用户的接入，可以通过ONU下挂快速以太网交换机的方式实现多 用户IP业务的接入。对于带宽需求比较大的高端用户，则可以将其数据设备直 接与ONU的RJ-45接口相连。假设每个OLT的EPON链路为1. 25Gbit/s，在极端 满负荷条件下，每个ONU仍然大约拥有100Mbit/s的下行带宽。由0图的BNC接头输出的DVB射频信号，利用功率分配器、放大器和同轴 电缆完成10个用户数字电视业务的接入。对于语音业务则以VoIP形式进行承 载，利用RJ-ll接口下挂集线器，完成多路用户语音业务的接入。在OLT上行 端，需要增加媒体网关设备，完成VoIP业务到PSTN网络的传输。综合业务接入系统通过ONU单元和双模机顶盒完成DVB、 IPTV两种视频业 务的接入。两种业务分别承载在1550nm和1490nm波长上。ONU首先完成两个波 长的解复用，并分别完成光电转换，恢复出DVB的RF信号和封装成EPON帧的 IP流。DVB业务采用MPEG-2编码方式，在双模机顶盒中完成其解码以及模拟编 码输出到用户的电视机中。而对于基于IP的IPTV业务和视频点播VoD业务，采用H.264编码方式，大大提高了传输带宽的利用率。在双模机顶盒中同样完 成H.264的解码以及相应的模拟编码输出至电视机。用户通过双模机顶盒完成 点播命令的发送响应，也可利用个人计算机完成上行点播信号的发送，并进一步通过0NU的上 行发送至0LT侧的点播服务器。以综合业务接入系统对用户视频点播业务的响应为例，系统的工作流程如 图5所示。系统对用户通过PC进行点播的处理过程包括a、 用户的点播命令通过RJ-45接口和快速以太网交换机传送给0NU单元， 0NU根据不同的端口号将点播信息封装成Ethernet帧；b、 由0NU完成电/光转换，以1310nm波长，按照OLT单元分配的时隙，进 行上行发送；c、 由OLT单元将点播命令发送至相连的视频点播服务器，点播服务器响应 用户命令，通过IP方式将所点播的节目发送给OLT;d、 OLT为下行点播节目加上发送点播信息的终端设备的LLID (逻辑链路标 识)，封装成EPON帧格式，由1490nm波长进行光信号的发送。e、 由ONU单元完成1490nm光信号的光/电转换，过滤出正确的EPON帧， 解出IP节目流，利用用户点播的端口号，通过RJ-45接口发送到用户PC。由 PC完成H. 264节目流的解码播放。对于用户通过TV进行点播的处理过程包括a、 用户的点播命令首先由双模机顶盒进行响应，通过RJ-45接口和快速以 太网交换机传送至ONU;b、 ONU通过点播信息的端口号得到用户的点播信息，将点播命令封装成EPON 帧；并完成上行点播信号的电/光转换，以1310nm波长，按照OLT单元分配的 时隙，进行上行发送；c、 由OLT单元将点播命令发送给相应的视频点播服务器，点播服务器响应 用户命令，通过IP方式将所点播的节目发送给OLT;d、 OLT根据节目流的IP地址，添加相应终端设备的LLID地址，以1490nm 波长的光信号进行点播内容的发送。或者当多个用户同时点播相同节目时，通 过添加组播LLID地址，同时可以利用IGMP (组管理协议)的控制，完成组播发送，以提高下行带宽的利用率；e、 由ONU单元完成1490nm光信号的光/电转换，根据下行数据包中的LLID 地址，过滤出正确的EPON帧，解出IP节目流，利用用户点播的端口号，通过 以太网交换机发送至用户的双模机顶盒中；f、由双模机顶盒完成点播节目流的H.264解码，以及模拟音视频信号的编码， 传送到用户的TV终端。
权利要求
1、一种基于EPON和双模STB的综合业务接入系统，包括有数据网，电信网络，广电网络，其特征在于各种网络以及点播服务器设备通过交换、协议转换设备与EPON光网络局端设备OLT相连通，OLT经无源光网络结构与用户网络单元ONU相接，ONU通过其接口与用户的双模机顶盒以及各种语音、数据设备联接，构成一个基于EPON的多网合一的综合业务接入系统。
2、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于数据网、PSTN电 信网以及点播服务器的各种业务经OLT处理，封装成EP0N帧，以A波长承载， 广电网中的数字电视业务以^波长承载，保持其协议的透明，两个波长在局端 经WDM复用器通过一根光纤完成下行业务的发送，而对于基于IP的上行业务以 ^波长，利用TDM完成各个0NU上行业务的复用，通过无源光网络结构经0LT 单元的处理后，完成上行接入。
3、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于0NU单元首先对 承载下行业务的两个波长进行解复用，并分别完成光电转换，对以^承载的业务 按照EPON传输协议过滤出属于自己的帧，经处理后通过RJ-45或RJ-11输出， 同时以^波长完成基于IP的各种业务的上行发送，对于^承载的业务经光电转 换后，通过BNC接头输出RF信号。
4、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于用户端的光网络 单元0NU所放置的不同位置分别对应光纤到大楼FTTB、光纤到楼层FTTP以及光 纤到户FTTH， FTTH将是综合业务接入系统的最终发展目标。
5、 根据权利要求4所述的综合业务接入系统，其特征在于根据0NU所放置 的位置，接入的用户数以及相应的带宽要求，对各种基于IP的数据或者视频业 务，通过下挂快速以太网交换机的方式完成最终用户端的接入，对于带宽要求 大的高端用户或者已实现FTTH的用户则利用0NU的RJ-45接口直接与用户的数 据设备或双模机顶盒IPTV接口相连接，对于DVB业务则利用功率分配器完成一 定用户数的分路接入，连接至双模机顶盒的BNC接口，对于话音业务则通过集 线器完成多路用户VoIP业务的接入。
6、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于通过0NU单元和 双模机顶盒完成DVB、 IPTV两种视频业务的接入，利用两种视频业务各自的优 点，并弥补相互的不足，其中双模机顶盒允许DVB和IPTV两种视频信号的接入，并完成两种信号的解码以及模拟编码输出处理，同时支持以IP方式完成用户点 播命令的响应和上行发送。
7、 根据权利要求6所述的综合业务接入系统，其特征在于承载的广电网中的DVB业务采用MPEG-2编码方式，在双模机顶盒中完成其解码以及模拟编码输 出到用户的电视机中，而对于基于IP的IPTV业务和视频点播VoD业务，采用 H. 264编码方式，只需要MPEG-2编码方式1/6的带宽就可达到相同的画面质量， 从而节约了大量传输带宽，在双模机顶盒中同样完成H.264的解码以及相应的 模拟编码输出至电视机，用户通过双模机顶盒完成点播命令的发送响应，并进 一步通过0NU的上行发送至0LT侧的点播服务器。
8、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于对话音业务的承 载采用VOIP模式，这种基于分组技术的方案与EP0N有较好的技术吻合，形成 的系统适合采用NGN的SS/IMS平台的业务网络，此时ONU的作用是一个接入网 关AG，而EPON网络系统是一个透明的二层网络，当上游网络是NGN时，OLT对 VoIP业务的传送几乎不用任何处理，当上游网络是PSTN时，需要在OLT侧利用 媒体网关MG完成H. 248/SIP到PSTN的V5协议转换。
9、 根据权利要求1所述的综合业务接入系统，其特征在于系统支持利用ONU 和用户个人计算机完成IPTV以及VoD业务的承载和播放，ONU负责下行IP视频 流的接收和用户点播命令的上行发送，个人计算机利用H.264解码软件完成视 频流的解码，同时利用点播软件响应用户的点播命令，发送至ONU单元。
全文摘要
本发明涉及一种基于EPON无源光网络和DVB、IPTV双模机顶盒实现多信息、多系统、多业务融合的综合接入系统，包括数据网，电信网络，广播电视网络等所承载的各类业务的综合接入，该系统是将各种网络经过交换、协议转换等设备与EPON光网络的局端设备OLT相连通，利用WDM技术，在一根光纤中分别由λ₁、λ₃、和λ₂ 3个波长完成各类业务的上下行承载，OLT通过无源光网络结构与用户侧的光网络单元ONU相接，ONU所放置的不同位置，分别对应FTTX中光纤所到的位置，ONU通过其各种接口与快速以太网交换机，用户的各种语音、数据设备以及双模机顶盒连接，由双模机顶盒完成DVB、IPTV两种视频业务的最终接入，由此构成一个多网合一的综合业务接入系统。
文档编号H04M11/06GK101242674SQ200810014429
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者剑 刘, 刘永辉, 伟 季, 卫 崔, 李晓峰 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司