一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法，该方法把机顶盒上需要接收网络数据的所有业务，依据数据接收通道的使用方式进行分类；新业务到来时，机顶盒根据当前的数据接收通道使用状况和新业务的类别，在尽可能兼顾所有业务的通道需求的前提下，为新业务指定合适的数据接收通道。本发明的方法尽可能地满足了不同业务对网络数据接收通道的需求，提高了数据传输的效率。
【专利说明】一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信领域，特别涉及一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法。
【背景技术】
[0002]双模机顶盒指的是在现有数字电视机顶盒的硬件结构基础上，加载基于IP协议的应用层软件，通过在同一机顶盒集成相关以太网接口的方式，采用同一颗处理芯片完成对数字电视信号以及IP内容的信息处理，利用同一遥控器实现对不同业务在同一平台上的融合。简而言之，就是一机两网，即在同一机顶盒上同时实现IP网和数字电视网。
[0003]双模机顶盒的网络数据接收通道主要有两种:一种是调谐器与信道解调器构成的射频信号数据接收通道，另一种是以太网接口的IP数据通道。一个双模机顶盒有一个或多个射频信号数据接收通道，采用IPQAM设备可以将IP网络的数据转换为射频信号，经由HFC网络传送到双模机顶盒的射频信号数据接收通道。可以在业务前端服务器和IPQAM设备之间使用某种具备数据格式转换、数据封装、数据转发功能的网关，使得IPQAM的射频信道可以作为承载IP数据报的下行通道，并使得双模机顶盒接收IP数据报的通道可以在以太网接口的IP通道与射频信号数据接收通道之间进行切换。
[0004]通过IPQAM传输到机顶盒的业务数据与广播模式的数字电视业务数据不会在相同的频点上传输。IPQAM的同一个频点上可以承载多种业务，包括视频点播、时移电视等交互视频业务，还有IP数据业务。因为IPQAM的单频点带宽有限，所以所能承载的业务数量有限。双模机顶盒的射频信号数据接收通道个数有限，因此能够同时锁定的QAM频点数量有限。当双模机顶盒同时承载多种业务时，如果不对射频信号数据接收通道和以太网接口的IP数据接收通道进行合理的分配和调度，将有可能会造成数据接收通道资源的浪费，出现一种类型的数据接收通道应接不暇，另一种类型的数据接收通道“门可罗雀”的现象，影响整个机顶盒的数据接收效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有的双模机顶盒在承载多种业务时容易出现的数据接收通道分配不合理的缺陷，从而提出一种相对公平、高效的数据接收通道分配方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法，包括:
[0007]步骤1 )、判断新业务的类型，若为甲类业务，执行下一步，若为乙类业务，执行步骤5)，若为丙类业务，执行步骤8);其中，
[0008]所述甲类业务为无法与其他业务共享同一个射频通道的业务，所述乙类业务为来自IP网络且数据格式能够满足IP数据报的数据格式的业务，所述丙类业务为需要使用射频通道的业务中除了甲类业务与乙类业务之外的业务；
[0009]步骤2)、判断所述双模机顶盒中当前是否有空闲的射频通道，若有，从中选取一个空闲的射频通道给所述新业务使用，然后结束操作，若没有，执行下一步；
[0010]步骤3)、根据双模机顶盒中当前所有业务的优先级做射频通道竞争；若每个射频通道所承载的业务中都存在至少一个业务的优先级高于新业务的优先级，则拒绝所述新业务的通道申请；若所述新业务的优先级比当前某个射频通道上的所有业务的优先级更高，则该射频通道上的业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用，接着再判断让出射频通道的业务中是否有乙类业务，若有，则执行下一步，否则结束操作；
[0011]步骤4)、对于让出射频通道的乙类业务，改用以太网接口的IP数据通道接收其下行数据，最后结束对所述新业务的操作；
[0012]步骤5)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，如果存在，执行下一步，否则执行步骤7)；
[0013]步骤6)、从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与外部的边缘资源管理器进行交互，考察所述边缘资源管理器能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，然后结束操作，否则，执行下一步；
[0014]步骤7)、所述新业务使用以太网接口的IP数据通道接收数据，最后结束对所述新业务的操作；
[0015]步骤8)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，若不存在，则执行下一步；若存在，则由通道管理模块从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与所述的边缘资源管理器进行交互，考察所述边缘资源管理器能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，否则，拒绝新业务的通道申请；
[0016]步骤9)、判断如下两个条件：其一，在占用射频通道的业务中，是否存在较新业务的优先级更低的甲类业务；其二，所述边缘资源管理器能否在某个QAM频点上为新业务分配足够的带宽；若上述两个条件同时成立，则较新业务的优先级更低的甲类业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用；若上述两个条件不同时成立，则拒绝新业务的通道申请。
[0017]上述技术方案中，在所述的步骤9)中，所述的较新业务的优先级更低的甲类业务为已占用射频通道的业务中优先级最低的甲类业务。
[0018]本发明的优点在于：
[0019]I、本发明将所有使用网络数据接收通道的业务分为三类；在分配网络数据接收通道时，根据业务类别进行分配，而在现有技术中则没有对所有使用网络数据接收通道的业务进行综合考虑。
[0020]2、本发明将IP数据业务的两种数据通道切换（以太网接口通道，与，射频通道)，作为解决甲类与乙类业务的通道冲突、解决乙类与丙类业务的带宽资源冲突的有效方法。
[0021]3、本发明遵循尽可能使乙类和丙类业务共享射频通道的原则，从而节约使用射频通道的个数，为接纳甲类业务提供了最大的机会。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图I是双模机顶盒及其网络数据接收通道的示意图；[0023]图2是用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0025]为了便于描述，将双模机顶盒的射频信号数据接收通道简称为射频通道。
[0026]在对本发明做详细说明前，首先对双模机顶盒所接收的各种业务的特点进行分析。根据业务对网络数据接收通道的使用方式，将双模机顶盒承载的业务类型分为甲、乙、丙三类，分别为:
[0027]甲类:任意一个甲类业务不能与其它业务共享同一个射频通道。典型的甲类业务包括数字视频广播业务。
[0028]乙类:乙类业务来自IP网络，业务中的数据满足IP数据报的数据格式。此类业务也就是IP数据传输业务。
[0029]丙类:在需要使用射频通道的业务中，将除了甲类和乙类业务外的其他业务都归为丙类业务。如IPQAM承载的视频点播、时移电视、视频录制业务。
[0030]上述三类业务中，甲类业务需要独占射频通道，而乙类和丙类业务则可以共享射频通道，即能够在相同的QAM频点上传输这些业务的TS (传输流)包。此外，乙类业务能够通过以太网接口的IP数据通道进行传输。
[0031]与双模机顶盒所接收的各种业务的上述分类相对应的，向双模机顶盒传输各种业务的服务器也可分为三类，分别为甲类业务前端服务器、乙类业务前端服务器和丙类业务前端服务器。
[0032]为了给上述各类业务分配合适的数据接收通道，需要在现有的双模机顶盒的基础上，实现用于管理数据接收通道的模块，称为通道管理模块。图1是在一个实施例中，加载了通道管理模块的双模机顶盒及其外部环境的结构图。与一般的双模机顶盒类似，该双模机顶盒具有以太网卡、调谐器、解调器、解复用模块。其中，以太网卡用于IP数据的发送和接收；一个调谐器和一个解调器构成一个射频通道，用于接收射频信号承载的数据；一个双模机顶盒上至少具备一个射频通道(图1中仅示出了一个射频通道)。所述射频通道连接到解复用模块，所述解复用模块用于从多路复用的码流中过滤出各个业务的数据流，并将相应业务的数据流传输到甲类或丙类业务的客户端。所述解复用模块还连接到所述通道管理模块，所述通道管理模块与所述虚拟网卡连接，而所述虚拟网卡则连接到所述TCP/IP协议栈上；所述TCP/IP协议栈与乙类业务客户端连接。
[0033]为了阐明所述通道管理模块的功能，以下先对双模机顶盒的外部环境进行介绍，如图1所示:
[0034]甲类业务前端服务器直接与HFC网络连接，经由该网络将数据发送到双模机顶盒的调谐器。
[0035]丙类业务前端服务器将业务数据发送至IPQAM，由IPQAM将业务数据封装为TS(传输流)格式，调制为QAM射频信号在HFC网络上传输，到达双模机顶盒的调谐器。
[0036]乙类业务前端服务器与IPQAM之间连接有一具备数据格式转换、数据封装、数据转发功能的网关，该网关可称为融合通道网关，简称CCGW。CCGW转发乙类业务下行IP数据报的方式有两种。第一种是:CCGW将下行IP数据报封装为TS(传输流)格式，发送至IPQAM设备，经HFC网络下行到达双模机顶盒的调谐器。第二种是：CCGW将下行IP数据报作为UDP报文段的载荷（即，采用隧道封装方式进行封装)，经IP网络传送到双模机顶盒的以太网卡。在采用第一种方式时，双模机顶盒将射频通道作为乙类业务的数据接收通道；在采用第二种方式时，双模机顶盒将以太网接口的IP通道作为乙类业务的数据接收通道。在与双模机顶盒通过信令协商的前提下，上述两种方式可以互相切换。与此同时，双模机顶盒向CCGW发送来自乙类业务客户端的上行IP数据报，由CCGW将这些上行IP数据报转发到乙类业务前端服务器。
[0037]为了在IPQAM设备的同一个QAM频点上传输多个业务，需要对IPQAM的频点带宽资源进行分配，边缘资源管理器(简称ERM)正是用来实施IPQAM的频点带宽资源分配。一个机顶盒的多个业务能否在同一个QAM频点上传输，取决于IPQAM的负载情况和ERM的资源分配算法。仅当ERM能够在某个频点上为该机顶盒的多个业务分配出足够的带宽时，这些业务才能共享机顶盒的同一个射频通道。
[0038]以上介绍了双模机顶盒的外部环境，在此基础上，以下将介绍通道管理模块的功倉泛。
[0039]所述通道管理模块具有多种功能，包括：（I)记录当前运行的所有业务类型，为甲类或丙类业务分配射频通道；（2)当有IP数据业务（即乙类业务）存在时，通道管理模块负责与外部的融合通道网关（CCGW)协商，以决定IP数据业务所使用的通道类型(如此前所述）；当使用射频通道时，CCGW将乙类业务的下行IP数据报封装为TS (传输流）格式，发送至IPQAM，转换为射频信号，经由HFC网络传输，到达双模机顶盒的射频通道，通道管理模块从解复用模块接收IP数据报，写入虚拟网卡；当使用以太网接口的IP通道时，CCGW将乙类业务的下行IP数据报采用隧道封装方式进行封装，并发送至IP网络，传输至双模机顶盒的以太网卡，经以太网卡进入TCP/IP协议栈，并由通道管理模块从TCP/IP协议栈的应用层读出，写入虚拟网卡；采用上述两种方式中的任意一种，写入虚拟网卡的IP数据报，都将由乙类业务客户端从TCP/IP协议栈的应用层读出；（3)乙类业务客户端将源IP地址设置为虚拟IP地址，因此，该客户端发送的上行IP数据报，经过TCP/IP协议栈时将到达虚拟网卡，由通道管理模块从虚拟网卡读出，并作为m)P报文段的载荷，经过tcp/ip协议栈，从以太网卡发送至IP网络，由CCGW将载荷（即上行IP数据报)送入CCGW本地TCP/IP协议栈的网络层，转发至乙类业务前端服务器；（4)当双模机顶盒上同时运行多个乙类或丙类业务时，通道管理模块将向外部的边缘资源管理器（ERM)申请带宽，如果能够在一个频点上申请到足够的带宽来承载这些业务，就使它们共享射频通道，否则就优先为丙类业务分配射频通道，乙类业务可能需要通过以太网接口的IP通道接收数据。
[0040]从以上描述可以看出，CCGW与通道管理模块协同作用，使得乙类业务的IP数据发送和接收过程对于应用层是透明的。换言之，CCGW与通道管理模块协同实现了用射频通道或以太网接口通道对IP数据报进行传输的功能，但乙类业务的客户端和服务器程序并不需要关心IP数据报的传输通道。
[0041]下面对本发明的通道管理方法的工作流程进行说明。
[0042]参考图2，本发明的网络数据接收通道管理方法包括：
[0043]步骤I )、判断新业务的类型，若为甲类业务，执行下一步，若为乙类业务，执行步骤5)，若为丙类业务，执行步骤8);[0044]步骤2)、判断所述双模机顶盒中当前是否有空闲的射频通道，若有，从中选取一个空闲的射频通道给所述新业务使用，然后结束操作，若没有，执行下一步；
[0045]步骤3)、根据双模机顶盒中当前所有业务的优先级做射频通道竞争；若每个射频通道所承载的业务中都存在至少一个业务的优先级高于新业务的优先级，则拒绝所述新业务的通道申请；若所述新业务的优先级比当前某个射频通道上的所有业务的优先级更高，则该射频通道上的业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用，接着再判断让出射频通道的业务中是否有乙类业务，若有，则执行下一步，否则结束操作；
[0046]步骤4)、对于让出射频通道的乙类业务，改用以太网接口的IP数据通道接收其下行数据，最后结束对所述新业务的操作；
[0047]步骤5)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，如果存在，执行下一步，否则执行步骤7)；
[0048]步骤6)、从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与所述ERM进行交互，考察所述ERM能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，然后结束操作，否则，执行下一步；
[0049]步骤7)、所述新业务使用以太网接口的IP数据通道接收数据，最后结束对所述新业务的操作；
[0050]步骤8)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，若不存在，则执行下一步；若存在，则由通道管理模块从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与所述ERM进行交互，考察所述ERM能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，否则，拒绝新业务的通道申请；
[0051]步骤9)、判断如下两个条件:其一，在占用射频通道的业务中，是否存在较新业务的优先级更低的甲类业务；其二，所述ERM能否在某个QAM频点上为新业务分配足够的带宽；若上述两个条件同时成立，则较新业务的优先级更低的甲类业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用；若上述两个条件不同时成立，则拒绝新业务的通道申请。作为一种优选实现方式，所述较新业务的优先级更低的甲类业务为已占用射频通道的业务中优先级最低的甲类业务。
[0052]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。尽管参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】
1.一种用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法，包括： 步骤I)、判断新业务的类型，若为甲类业务，执行下一步，若为乙类业务，执行步骤5)，若为丙类业务，执行步骤8);其中， 所述甲类业务为无法与其他业务共享同一个射频通道的业务，所述乙类业务为来自IP网络且数据格式能够满足IP数据报的数据格式的业务，所述丙类业务为需要使用射频通道的业务中除了甲类业务与乙类业务之外的业务； 步骤2)、判断所述双模机顶盒中当前是否有空闲的射频通道，若有，从中选取一个空闲的射频通道给所述新业务使用，然后结束操作，若没有，执行下一步； 步骤3)、根据双模机顶盒中当前所有业务的优先级做射频通道竞争；若每个射频通道所承载的业务中都存在至少一个业务的优先级高于新业务的优先级，则拒绝所述新业务的通道申请；若所述新业务的优先级比当前某个射频通道上的所有业务的优先级更高，则该射频通道上的业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用，接着再判断让出射频通道的业务中是否有乙类业务，若有，则执行下一步，否则结束操作； 步骤4)、对于让出射频通道的乙类业务，改用以太网接口的IP数据通道接收其下行数据，最后结束对所述新业务的操作； 步骤5)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，如果存在，执行下一步，否则执行步骤7); 步骤6)、从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与外部的边缘资源管理器进行交互，考察所述边缘资源管理器能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，然后结束操作，否则，执行下一步； 步骤7)、所述新业务使用以太网接口的IP数据通道接收数据，最后结束对所述新业务的操作； 步骤8)、判断该双模机顶盒中是否存在未被甲类业务占用的射频通道，若不存在，则执行下一步；若存在，则由通道管理模块从双模机顶盒的射频通道中选择一个未被甲类业务占用的射频通道，然后与所述的边缘资源管理器进行交互，考察所述边缘资源管理器能否为所述新业务分配出足够的QAM频点带宽，如果可以的话，将所述新业务分配到该射频通道上，否则，拒绝新业务的通道申请； 步骤9)、判断如下两个条件：其一，在占用射频通道的业务中，是否存在较新业务的优先级更低的甲类业务；其二，所述边缘资源管理器能否在某个QAM频点上为新业务分配足够的带宽；若上述两个条件同时成立，则较新业务的优先级更低的甲类业务将其所占用的射频通道让出，供所述新业务使用；若上述两个条件不同时成立，则拒绝新业务的通道申请。
2.根据权利要求I所述的用于双模机顶盒的网络数据接收通道管理方法，其特征在于，在所述的步骤9)中，所述的较新业务的优先级更低的甲类业务为已占用射频通道的业务中优先级最低的甲类业务。
【文档编号】H04N21/40GK103731371SQ201210392828
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2012年10月16日
【发明者】王劲林, 王皓轮, 孙鹏, 郭志川, 叶晓舟 申请人:中国科学院声学研究所, 北京海力汇通数字系统技术有限公司