专利名称：一种ftth条件下的综合接入终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在FTTH条件下，实现多信息、多系统、多业务融合的信息 接入终端。在EPON接入条件下，为终端用户创建了一个资源共享、系统兼容、 网络融合的多信息操作运行平台。
技术背景随着信息技术和产业的快速发展，围绕着数据、语音、视频等业务单独构 建的传输网络存在着以下问题 一是多个承载网络的重复建设，造成资源的额 外浪费，多网工程反复占用有限的建筑空间、损坏自然环境，同时，多网设备 的投入也加大了运营的成本；二是多数网络是以电缆完成组网，不仅传输的信 息量有限，而且由于电缆连接性能的自然劣化，使信号传递不畅，而造成服务 质量下降。由于光纤优良的物理特性和光通信技术的高速发展，光纤作为最佳 的接入媒体，光纤到户(FTTH)可彻底解决接入的带宽问题，它将是接入网发 展的趋势并将承担起"多网合一"的重任。而在网络业务发展方面，以Internet为代表的数据业务持续快速增长，以 DVB和IPTV为代表的音视频业务将会长期共存发展，模拟电视机已经具有的普 及率以及个人计算机性能和数量的发展，使得二者作为显示终端时，各自拥有 自身的特点，也将长期共存。基于VoIP的话音业务，由于其低廉的价格近年来 也获得了蓬勃的发展，也将作为下一代网络(NGN)中话音业务的主要承载方式。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种在未来FTTH接入条件下，实现多信 息、多系统、多业务融合的综合接入终端系统。系统包括光电转换单元、音视 频信号处理单元和IP数据处理单元三个主要功能单元，如图1所示。光电转换单元是用于下行信号的光电转换和上行信号的电光转换。在处理 下行光信号时，首先将承载DVB业务的波长和承载EP0N数据业务的波长解复用， 将前者进行光电转换以后，利用调谐器进行解调送入音视频信号处理单元；将 承载EPON数据业务的光信号进行光电转换以后，送入IP数据处理单元。在上 行方向，对于封装成EPON帧的IP数据进行电光转换，以另外一个独立的波长 完成上行信号的发送。音视频信号处理单元，负责将DVB标准的MPEG-2数字音视频信号和用于IPTV 编码后的数字音视频信号进行解码，之后经过模拟编码后送到模拟电视中。它 由一个进行MPEG-2解码的主芯片和IPTV解码的协处理器以及模拟音视频编码 器组成。IP数据处理单元，负责以EP0N协议承载的各种IP业务的处理，对VoIP业 务进行编解码以及Internet业务的接入等。它由EP0N专用模块完成对IPTV、 Internet数据和VOIP业务的交换处理。将IPTV业务通过FPGA处理以后送入音 视频处理单元；将Internet数据业务通过RJ-45接口与用户计算机连接，完成 数据业务的接入；将VoIP业务送入VoIP编解码器，通过RJ-11接口与用户家 庭电话连接，完成语音业务的接入。图2中给出了该接入终端的具体功能结构。系统采用嵌入式Linux操作系 统，Bootloader程序存储在BOOT ROM中，Flash、 SDRAM等存储器件用来完成 操作系统内核、系统应用程序和数据文件的存储。串口模块是用于系统程序的 调试和烧写。对于音视频业务采用数字电视业务中广泛使用的条件接收(CA) 技术进行接入控制。FPGA模块的使用是为了将DVB业务和IPTV业务灵活的送入到音视频解码单 元中，对于来自调谐/解调器的TS流，直接送入DVB解码主芯片。而对于来自 EP0N专用模块的IPTV业务，分别送入DVB主芯片和IPTV解码协处理器中，由 两解码芯片共同完成IPTV业务的解码。而对于DVB主芯片发送过来的用户点播 命令等上信号，也是经FPGA模块送到EPON专用模块中，完成进一步的处理。本发明中，以EPON技术实现FTTH的接入条件，其系统结构如图3所示。 系统设备主要包括光链路单元(OLT)，相当于EPON网络的局端设备。在下行方向上，OLT用 于骨干网/城域网里DVB、 IPTV、 Internet以及话音等各种业务的接收。其中DVB 业务和其它各种基于IP的业务分别承载在A 3、 Ai两个不同波长上，完成下行 发送。在上行方向上，OLT负责为各个接入系统分配上行时隙，并处理终端设备 上行发送的各种数据信息；光路分配单元(ODN)，利用光分路器(Splitter)等无源器件，将下行信 号进行分路，发送到用户的接入终端设备，并完成用户上行信号的复用，回传 到OLT单元；综合接入终端完成下行光信号的接收，并进行相应的IP业务和DVB业务的处理。上行方面完成用户上行信号的协议处理、电/光转换并在0LT单元分配 的固定时隙进行上行发送。综合接入终端在进行DVB标准的数字电视业务处理时，首先由光电转换单 元对承载在DVB业务的1550nm波长完成解复用，并转换为电信号后，将恢复出 的承载DVB业务的射频信号送入调谐器进行解调；完成解调后的DVB标准的TS， 经过音视频信号处理单元处理后，送入用户的模拟电视终端，完成DVB业务的 播放。对于以EPON协议承载的各种IP业务，同样由光电转换单元对承载该业务 的1490nm波长完成解复用，IP数据处理单元对封装成EPON帧的IPTV业务、 Internet业务和VoIP业务完成协议处理后，将IPTV业务送入音视频信号处理 单元，之后同样通过用户的模拟电视终端，完成IPTV业务的播放；同时IP数 据处理单元也可以将经过协议处理后的IPTV业务通过RJ-45接口传送给用户的 个人计算机，利用计算机的软件解码技术完成IPTV业务的播放。另外，通过RJ-45 接口还可以完成Internet等数据业务的接入。对于去掉EPON帧封装后的VoIP业务，首先经过解码器进行解码，然后通 过RJ-11接口与用户电话连接，完成话音业务的下行接入。对于视频点播(V0D) 、 Internet以及VoIP等业务的上行信号的发送，接 入终端的处理过程为对于TV用户，其视频点播等上行信号，由音视频处理单 元的DVB主芯片响应，送入IP数据处理单元，封装成EP0N帧。再由光电转换 模块完成电光转换后，进行上行发送；对于个人计算机用户，其上行信号经RJ-45 口送入IP数据处理单元，同样 封装成EP0N帧。再由光电转换模块完成电光转换后，进行上行发送；对于VoIP 用户，其上行信号经RJ-11接口送入VoIP编码器，完成编码后由IP数据处理 单元封装成EP0N帧，再经过电光转换后，完成上行发送。
图l组成FTTH综合接入终端的三个功能单元电路框图；图2综合接入终端的系统结构示意图；图3基于EPON技术的FTTH接入系统结构示意图；图4终端设备对音视频点播业务的处理流程图。实施方式本发明的接入终端中，FTTH接入条件是利用EP0N技术来实现。其系统结构如图3所示。在0LT单元中，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EP0N技术在传输协议处 理上的复杂度。该承载方案可以同时实现IPTV和DVB两种方式的广播、点播业 务，既可以充分利用IPTV交互性好、可以进行组播等特点，又保持了DVB节目 源丰富的优点。此外系统还可以利用EP0N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。对于FTTH系统的具体工作方式，在其下行方向处理的流程为A 、 OLT单元接收来在骨干/城域网中的各种业务，对于DVB业务以、波长 进行承载，而对于基于IP协议的各种业务，如IPTV、 Internet以及VoIP等， 将其封装为EPON帧，以入r波长进行传送；B、 A h入3波长的下行光信号经WDM器件复用后，利用0DN单元的分路功 能，将下行信号发送到各个用户终端；下行信号在接入终端的处理过程包括Cl、光电转换单元接收两个波长复用后的光信号后完成解复用，并转换为 电信号后，将承载DVB的射频信号(RF)送入调谐器解调，将封装成EPON帧的 各种IP数据送入IP数据处理单元；C2、完成解调后的DVB标准的TS，经过音视频信号处理单元处理后，送入 用户的模拟电视终端，完成DVB业务的播放；C3 、 IP数据处理单元对封装为EP0N帧的IPTV业务、Internet业务和VoIP 业务完成协议处理后，将IPTV业务送入音视频信号处理单元，之后同样通过用 户的模拟电视终端，完成IPTV业务的播放；C4、用户通过个人计算机利用RJ-45接口完成Internet业务的接入，另外 还可以通过软件解码技术完成IPTV业务的播放；C5、 VoIP业务经过解码后通过RJ-ll接口与用户电话连接，完成语音业务的下行接入。FTTH系统对上行信号的处理流程为 首先由综合接入终端完成以下处理Al、对于TV用户，其视频点播等上行信号，由音视频处理单元的DVB主芯 片响应，送入IP数据处理单元，封装成EP0N帧。再由光电转换模块完成电光 转换后，按照OLT单元分配的时隙，以入2波长进行上行发送；A2、对于个人计算机用户，其上行信号经RJ-45 口送入IP数据处理单元， 同样封装成EPON帧。再由光电转换模块完成电光转换后，同样根据OLT单元分 配的时隙，以"波长进行上行发送；A3、对于VoIP用户，其上行信号经RJ-U接口送入VoIP编码器，完成编 码后由IP数据处理单元封装成EPON帧，再经过电光转换后，根据0LT单元分 配的时隙，以、波长完成上行发送；B、 ODN单元接收到来自各个终端按照不同 时隙发送来的上行信号后，对其完成时分复用，然后发送到OLT单元；C、 OLT单元在接收到用户的上行数据后，完成相应的处理。例如对VoIP、 Internet等业务完成协议处理后，发送到城域/骨干网中，进行下一跳的路由； 而对于视频点播等命令信息则发送到相应的点播服务器中。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种通过以太无源光网络为用户提供数字高清音/视 频业务的方法。利用以太无源光网络优越的传输性能和双向交互特性，完成数 字高清节目的广播发送以及交互点播等功能。本发明具体实施方案在下行方向上，将基于EP0N协议的IP数据包传输 与基于DVB标准的数字电视业务的传输，通过WDM方式承载于不同波长1490rnn 和1550nm上，从而大大简化了系统在协议处理上的复杂程度。在上行方向上， 终端设备利用OLT单元分配的时隙，通过1310nm波长进行上行信号的发送。基于上述系统解决方案，EPON的系统结构主要包括光链路单元，用于骨 干网/城域网里各种业务的接收，以及处理终端设备上行发送的各种数据；光路 分配单元，由光分路器等无源器件将下行信号进行分路，发送到各个用户的接 入设备，并完成用户上行信号的复用，回传到OLT单元；综合接入终端，完成 下行光信号的接收，并进行相应的IP数据、DVB业务的处理，完成用户点播命 令的响应和下行数字高清电视节目流的解码。上行方面完成用户上行信号的电/ 光转换并在OLT单元分配的固定时隙进行上行发送。以终端设备对用户视频点播业务的响应为例，系统的工作流程如图4所示。 对于用户通过PC进行点播的处理过程包括a、 用户的点播命令通过RJ-45接口传送给IP数据处理单元，IP数据处理 单元的EPON模块根据不同的端口号区分用户的点播途径，并将点播信息封装成 Ethernet帧；b、 由电光转换单元完成电/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0LT单元将点播命令发送至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1550nm波长进行光信号的发送。e、 由终端设备的光电转换单元完成1490nm光信号的光/电转换，将相应的数据帧发送给IP数据处理单元；f、 IP数据处理单元过滤出正确的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。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音视频处理单元的DVB主芯片进行响应，经过FPGA 模块发送给IP数据处理单元；b、 IP数据处理单元的EPON模块通过点播信息的端口号得到用户的点播信 息，并将点播命令封装成EPON帧；c、 由电光转换单元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；d、 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;e、 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，并利用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；f、 由终端设备的光电转换单元完成1490mn光信号的光/电转换，将相应的数据帧发送给IP数据处理单元；g、 IP数据处理单元的EPON模块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FPGA模块发送给 音视频处理单元；h、 由音视频处理单元完成点播节目流的解码，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FTTH条件下的综合接入终端，其特征在于，该终端系统的主要组成单元包括光电转换单元，用于下行信号的光电转换和上行信号的电光转换；音视频信号处理单元，负责将DVB标准的MPEG-2数字音视频信号和用于IPTV编码后的数字音视频信号进行解码，之后再经过模拟编码后送到模拟电视中完成播放；IP数据处理单元，负责对以EPON协议封装的各种IP业务进行处理。
2 、根据权利要求1所述的FTTH条件下的综合接入终端，其特征在于 光电转换单元在处理下行光信号时，首先将承载DVB业务的波长和承载EPON数 据业务的波长解复用，将前者进行光电转换以后，利用调谐器进行解调送入音 视频信号处理单元；将承载EPON数据业务的光信号进行光电转换以后，送入IP 数据处理单元，在上行方向，对于封装成EPON帧的IP数据进行电光转换，以 另外一个独立的波长完成上行信号的发送。
3 、根据权利要求1所述的FTTH条件下的综合接入终端，其特征在于， 对于音视频信号处理单元由一个进行MPEG-2解码的主芯片和IPTV解码的协处 理器以及模拟音视频编码器组成，对于DVB业务由主芯片完成相应的解码，而 对于IPTV业务则由主芯片和协处理器共同完成其相应的解码。
4、 根据权利要求1所述的FTTH条件下的综合接入终端，其特征在于，对 于IP数据处理单元，由EPON专用模块完成对封装成EPON帧的IPTV、 Internet 数据和VOIP业务的交换处理，将IPTV业务通过FPGA处理以后送入音视频处理 单元；将Internet数据业务通过RJ-45接口与用户计算机连接，完成数据业务 的接入；将VoIP业务送入VoIP编解码器，通过RJ-11接口与用户家庭电话连 接，完成语音业务的接入。
5、 根据权利要求1所述的FTTH条件下的综合接入终端，其在下行方向包 括如下处理过程 A 、光电转换单元首先对两个波长复用后的光信号进行解复用，并分别转 换为电信号后，将承载DVB的射频信号送入调谐器解调，将封装成EPON帧的各 种IP数据送入IP数据处理单元；B 、完成解调后的DVB标准的TS，经过音视频信号处理单元处理后，送入 用户的模拟电视终端，完成DVB业务的播放；C 、 IP数据处理单元对封装EP0N帧的IPTV业务、Internet业务和VoIP 业务完成协议处理后，将IPTV业务送入音视频信号处理单元，之后同样通过用 户的模拟电视终端，完成IPTV业务的播放；D、 用户通过个人计算机利用RJ-45接口完成Internet业务的接入，另外 还通过软件解码技术完成IPTV业务的播放；E、 VoIP业务经过解码后通过RJ-ll接口与用户电话连接，完成语音业务的 下行接入。
6、根据权利要求1所述的FTTH条件下的综合接入终端，其在上行方向包 括如下处理过程A、 对于TV用户，其视频点播上行信号，由音视频处理单元的DVB主芯片 响应，送入IP数据处理单元，封装成成EPON帧格式，再由光电转换模块完成 电光转换后，进行上行发送；B、 对于个人计算机用户，其上行信号经RJ-45接口送入IP数据处理单元， 同样封装成EPON帧格式，再由光电转换模块完成电光转换后，进行上行发送；F、 对于VoIP用户，其上行信号经RJ-ll接口送入VoIP编码器，完成编码 后由IP数据处理单元封装成EPON帧，再经过电光转换后，完成上行发送。
全文摘要
本发明涉及一种光纤到户(FTTH)条件下的综合接入终端。该终端主要包括光电转换单元、音视频信号处理单元和IP数据处理单元三个主要功能单元，可以完成视频、语音、数据三种业务的综合接入。利用WDM技术，将DVB标准的数字电视业务和基于EPON协议传输的IP业务承载在两个波长上，利用另外第三个波长完成上行信号的发送。对于音/视频业务，该接入系统可以支持DVB、IPTV两种业务模式以及电视和个人计算机两种显示终端，充分利用了DVB、IPTV两种视频业务各自的优点以及电视机与个人计算机作为显示终端各自具有的特点。另外该接入终端系统还可以利用EPON传输协议完成Internet业务和VoIP业务的接入。
文档编号H04N7/52GK101242461SQ200810014430
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