专利名称：融合有线电视网络和ip网络传输ip数据的系统及方法
技术领域：
本发明涉及有线电视网络和IP网络技术,特别涉及融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统及方法。
背景技术：
随着互联网的不断发展，用户对网络带宽的需求越来越大，而目前普遍采用的非对称数字用户环路(ADSL)入户带宽一般为2M，难以满足用户对高清晰度音视频业务和高速数据业务的需求。有线电视网络作为国家信息基础设施的重要组成部分，是通达千家万户的最普及的信息工具和最便捷的大众信息载体。有线电视网络拥有丰富的带宽资源，可以承载大量高清和标清广播电视节目，同时可以传输高速IP数据业务。有线电视网络的双向改造正在逐步试点中，如采用D0CSIS、E0C等技术实现IP网络宽带接入，但由于双向改造的成本较高，目前用户普遍使用的还是单向的有线电视网络，难以通过有线电视网络接入IP数据业务。现有的有线电视网络宽带接入网方案包括D0CSIS和EP0N+E0C如图I所示，图I为基于DOCSIS的有线电视网络宽带接入示意图。DOCSIS系统主要由IP网络、DHCP服务器、CMTS、有线电视网络及用户终端CM组成。CMTS与CM通过有线电视网络相互连接，其下行占用一个频点与有线电视一同下传，上行在5 65MHz范围内。DOCSIS方案在北美已经使用多年，通过对信号进行QPSK/QAM调制，在HFC低频端进行双向传输。基于DOCIS的有线电视网络由于其网络结构的变化，特别是回传通道的加入为网络设计、调试、检测、维护带来了新的内涵和挑战，如何通过合理设计、正确调试、高效维护构建高可靠性的双向有线电视网络平台是ー个难题，这种技术复杂，对广大有线技术人员不是件易事。同吋，DOCSIS主要应用在北美，设备制造厂商数目少，设备的成本和运维成本比较高。DOCSIS核心技术主要被国外掌握。如图2所示，基于EP0N+E0C的有线电视网络双向改造示意图。在分前端机房部署EPON的光线路终端(OLT)设备，光信号通过树形无源光分配网络到达小区光节点；根据光节点的覆盖范围，选择在光节点处放置光分路器，进ー步将光纤延伸到楼道放置光网络单元(ONU)，也可以选择在光节点处放置0NU，最后通过EoC入户。EOC技术存在的主要问题包括频率和频谱占用率问题，高频EOC在网络适应性方面存在ー些问题。EOC接入标准目前尚未统一，各厂家是通过不同途径达到目的，由于EOC缺乏在大型网络中的实践检验，设备的稳定性和兼容性目前暂没有明确定论。多业务支持能力还有具体的测试，在规模应用与网络管理方面也存在问题。双模接入装置是ー种能够分别接入IP网络和有线电视网络的接入装置，但一般的双模接入装置中两个网络通路是相互独立的，每个通路的数据独立接入和传输。IP数据只能在IP网络通路中传输，无法利用有线电视网络的带宽资源。当前宽带IP网络的接入带宽一般在4兆以下，难以满足高清电视点播、时移收看等业务的需求，而有线电视网络的下行带宽能够达到几十乃至上百兆，如果能够利用有线电视网络传输IP数据，实现IP网络和有线电视网络的IP数据融合传输，将极大的丰富用户接入的带宽能力和宽带音视频业务资源。
发明内容
本发明的目的在于，提出融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统及方法，以使得用户能够充分利用有线电视网络的丰富带宽资源，又能够较少的増加用户使用成本，使用户在有线电视网络和IP网络的基础上，实现IP数据的透明传输，极大増加用户下行接入带宽。
为实现上述发明目的，本发明提出融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统，包括具有有线电视网络和IP网络两种接入方式的双模接入装置；所述的双模接入装置包括IP网络模块、有线电视网络接收模块和网络配置模块；其特征在干，该系统还包括前端服务器；所述的前端服务器包括上行数据处理模块和下行数据处理模块；所述的网络配置模块，用于通过所述的下行数据处理模块获取有线电视网络下行通道參数，配置IP隧道參数，并与所述的前端服务器建立IP隧道连接；所述的IP网络模块，包括TCP/IP网络协议栈，用于接收局域网IP终端的上行IP数据包，通过所述的TCP/IP网络协议栈进行网络地址转换并通过所述的网络配置模块建立的IP隧道向所述的上行数据处理模块转发；所述的上行数据处理模块，用于通过IP网络转发上行IP数据给目的服务器；所述的下行数据处理模块，用于接受目的服务器发送的下行数据，将下行IP数据封装成TS传输流通过有线电视网络转发给有线电视网络接收模块；所述的有线电视网络接收模块，用于根据所述的网络配置模块从所述的下行数据处理模块获取的有线电视网络下行通道參数，通过调谐、解调和解复用处理获取所述的下行数据处理模块封装成的TS传输流，并将TS传输流进行解析获取下行IP数据包，通过反向网络地址转换后向局域网IP终端转发。所述有线电视网络下行通道參数包括频点、符号率、调制方式和包标识符。为解决上述问题，本发明还提出融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的方法，该方法利用具有有线电视网络和IP网络两种接入方式的双模接入装置和前端服务器实现；所述的双模接入装置包括IP网络模块、有线电视网络接收模块和网络配置模块；所述的前端服务器包括上行数据处理模块和下行数据处理模块；具体步骤包括步骤I):所述的网络配置模块通过所述的下行数据处理模块获取有线电视网络下行通道參数，配置IP隧道參数，并与前端服务器建立IP隧道连接；步骤2):所述的IP网络模块接收局域网IP终端的上行IP数据包，通过IP网络模块中的TCP/IP网络协议栈进行网络地址转换，并通过所述的步骤I)建立的IP隧道向所述的上行数据处理模块转发；步骤3):所述的上行数据处理模块通过IP网络转发所述的步骤2)中的上行IP数据给目的服务器；步骤4):所述的下行数据处理模块接受目的服务器发送的下行数据，将下行IP数据封装成TS传输流通过有线电视网络转发给所述的有线电视网络接收模块；
步骤5):所述的有线电视网络接收模块根据网络配置模块从下行数据处理模块获取的有线电视网络下行通道參数，通过调谐、解调和解复用处理获取所述的步骤4)封装成的TS传输流，并将TS传输流进行解析获取下行IP数据包，通过反向网络地址转换后向局域网IP終端转发。本发明的优点在于，提供了ー种融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统及方法，使上行IP通过IP网络传输，下行IP数据通过有线电视网络传输，充分利用有线电视网络的高速下行带宽，满足用户对宽带IP接入的需求，使得用户能够充分利用有线电视网络的丰富带宽资源，又能够较少的増加用户使用成本。
图I为基于DOCSIS的有线电视网络宽带接入示意图；图2为基于EP0N+E0C的有线电视网络双向改造示意图；图3为融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统图； 图4为双模接入装置模块图；图5为前端服务器模块图；图6为本发明的融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统实施例图；图7为基于图6的融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的传输过程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行进ー步说明。如图3所示，图3为融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统图。局域网内的IP终端将所述双模接入装置作为接入网关，并通过双模接入装置实现与互联网服务器和终端的IP连接，IP終端在局域网内全部采用IP网络传输。所述双模接入装置通过内部IP地址可以连接多个局域网IP終端，通过外部IP地址连接互联网。所述双模接入装置与前端服务器建立IP隧道连接并传输上行IP数据，通过有线电视网络接收TS数据流并解析出下行IP数据。所述双模接入装置将上行的IP数据进行网络地址转换并封装到IP隧道中，对由有线电视网络中接收并解析出来的下行IP数据进行反向网络地址转换并转发给相应的局域网IP終端。如图4所示，图4为双模接入装置模块图。双模接入装置包括IP网络模块、有线电视网络接收模块和网络配置模块。所述IP网络模块包含TCP/IP网络协议栈，支持IP隧道和网络地址转换和IP数据转发功能。所述有线电视网络接收模块通过调谐，解调和解复用处理，从有线电视网络获取TS传输流数据，并从TS传输流中解析出下行IP数据。所述网络配置模块配置有线电视网络下行通道參数，配置IP隧道參数，从而配置建立融合有线电视网络和IP网络的IP数据透明传输通道。如图5所示，图5为前端服务器模块图。包括上行数据处理模块和下行数据处理模块。所述上行数据处理模块，用于通过IP隧道转发上行IP数据给目的服务器；所述下行数据处理模块，用于接受目的服务器发送的下行数据，将下行IP数据封装成TS传输流通过有线电视网络转发给有线电视网络接收模块。
如图6所示，图6为本发明的融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统实施例图。双模接入装置的内网IP为192. 168.0. 1，外网IP为I. I. I. I。PC处于局域网络中，IP地址为192. 168.0. 2，网关为双模接入装置的内网地址192. 168.0. I。前端服务器IP为2. 2. 2. 2，与使用外网IP I. I. I. I的双模接入装置建立IP隧道连接·为了建立IP隧道，双模接入装置配置了虚拟IP 10. 10. 10. I。网页服务器IP为3. 3. 3. 3。IPQAM的IP为
4.4. 4.4 双模接入装置通过有线电视电缆线接收IPQAM下发的TS传输流。如图7所示，图7为基于图6的融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的传输过程图。包括如下步骤I)双模接入装置向前端融合网关通道注册，从前端服务器获取有线电视网络下行通道參数，并与前端服务器建立IP隧道连接，IP隧道的两端IP分别是I. I. I. I和2. 2. 2.2, 为建立隧道双模接入装置增加了虚拟IP 10. 10. 10. I。2) PC将IP数据发往接入网关，也就是双模接入装置，IP数据的目的IP地址为网页服务器的IP地址3. 3.3.3。3)双模接入装置接收PC的上行IP数据，进行网络地址转换，转换后的IP数据目的地址不变，源地址转换为双模接入装置的虚拟IP 10. 10. 10. I，将转换后的IP数据进行IP隧道封装，封装后的IP隧道数据的源地址为I. I. I. 1，目的地址为2. 2. 2. 2，IP隧道数据中封装了经过网络地址转换后的IP数据；4)双模接入装置将IP隧道数据发往前端融合网关5)前端服务器进行隧道解封并转发解封装后的IP数据给其目的IP地址对应的网页服务器3. 3. 3. 3，网页服务器的下行IP数据发送给前端服务器；6)前端服务器将网页服务器的下行IP数据打包成TS传输流，并通过IP网络发送给 IPQAM ；7) IPQAM将接收到的TS流通过有线电视网络下发；8)双模接入装置根据从前端服务器获取的有线电视网络下行通道參数，使用有线电视网络中接收TS传输流，并解析出下行IP数据，下行IP数据的目的地址为双模接入装置的虚拟IP 10.10. 10. 1，双模接入装置将接收到的下行IP数据进行反向网络地址转换，将目的地址转换为192. 168. O. 2 ；9)双模接入装置将反向网络地址转换后的IP数据发送给拥有192. 168. O. 2 IP地址的PC。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管參照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统，包括具有有线电视网络和IP网络两种接入方式的双模接入装置；所述的双模接入装置包括IP网络模块、有线电视网络接收模块和网络配置模块； 其特征在于，该系统还包括前端服务器；所述的前端服务器包括上行数据处理模块和下行数据处理模块； 所述的网络配置模块，用于通过所述的下行数据处理模块获取有线电视网络下行通道参数，配置IP隧道参数，并与所述的前端服务器建立IP隧道连接； 所述的IP网络模块，包括TCP/IP网络协议栈，用于接收局域网IP终端的上行IP数据包，通过所述的TCP/IP网络协议栈进行网络地址转换并通过所述的网络配置模块建立的IP隧道向所述的上行数据处理模块转发； 所述的上行数据处理模块，用于通过IP网络转发上行IP数据给目的服务器； 所述的下行数据处理模块，用于接受目的服务器发送的下行数据，将下行IP数据封装成TS传输流通过有线电视网络转发给有线电视网络接收模块； 所述的有线电视网络接收模块，用于根据所述的网络配置模块从所述的下行数据处理模块获取的有线电视网络下行通道参数，通过调谐、解调和解复用处理获取所述的下行数据处理模块封装成的TS传输流，并将TS传输流进行解析获取下行IP数据包，通过反向网络地址转换后向局域网IP终端转发。
2.根据权利要求I所述的融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统，其特征在于，所述有线电视网络下行通道参数包括频点、符号率、调制方式和包标识符。
3.融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的方法，该方法利用具有有线电视网络和IP网络两种接入方式的双模接入装置和前端服务器实现；所述的双模接入装置包括IP网络模块、有线电视网络接收模块和网络配置模块；所述的前端服务器包括上行数据处理模块和下行数据处理模块；具体步骤包括 步骤I):所述的网络配置模块通过所述的下行数据处理模块获取有线电视网络下行通道参数，配置IP隧道参数，并与前端服务器建立IP隧道连接； 步骤2):所述的IP网络模块接收局域网IP终端的上行IP数据包，通过IP网络模块中的TCP/IP网络协议栈进行网络地址转换，并通过所述的步骤I)建立的IP隧道向所述的上行数据处理模块转发； 步骤3):所述的上行数据处理模块通过IP网络转发所述的步骤2)中的上行IP数据给目的服务器； 步骤4):所述的下行数据处理模块接受目的服务器发送的下行数据，将下行IP数据封装成TS传输流通过有线电视网络转发给所述的有线电视网络接收模块； 步骤5):所述的有线电视网络接收模块根据网络配置模块从下行数据处理模块获取的有线电视网络下行通道参数，通过调谐、解调和解复用处理获取所述的步骤4)封装成的TS传输流，并将TS传输流进行解析获取下行IP数据包，通过反向网络地址转换后向局域网IP终端转发。
全文摘要
本发明涉及融合有线电视网络和IP网络传输IP数据的系统及方法，该系统包括具有有线电视网络和IP网络两种接入方式的双模接入装置和前端服务器。局域网内的IP终端将双模接入装置作为接入网关，并通过双模接入装置实现与互联网服务器和终端的IP连接，双模接入装置通过内部IP地址可以连接多个局域网IP终端，通过外部IP地址与前端服务器建立IP隧道连接并将上行IP数据封装到隧道中进行传输，通过有线电视网络接收TS数据流并解析出下行IP数据，双模接入装置对局域网IP数据执行网络地址转换功能。本发明以使得用户能够充分利用有线电视网络的丰富带宽资源，又能够较少的增加用户使用成本。
文档编号H04L29/12GK102684968SQ201110053538
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者叶晓舟, 孙鹏, 王劲林, 郭志川, 韩锐 申请人:中国科学院声学研究所, 北京世网伟业数字系统技术有限公司