专利名称：宽带多媒体服务系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及多媒体网络，具体涉及一种宽带多媒体服务系统。它是一种基于传统通信网络基础上提供IP网络增值业务服务的宽频带接入网络系统，在铜制双绞线上实现真正的高速链接。尤其建立了一种基于公用电话网(PSTN)的宽带多媒体服务系统。
随着信息业务的需求急剧增长，越来越多的用户不满足基本的话音业务，对数据、文字、图像、多媒体等宽带通信业务的需求日趋迫切，许多用户都要求通信网络能方便快捷地提供各种高速数据通信业务。而宽带业务就是将图像、语音、数据、视频等混合数据通信。各类视频多媒体宽带业务开始涌现。
提供多媒体宽带业务服务主要应用于视频点播系统(Video On Demand)，视频点播系统主要由节目提供者、服务器、宽带接入网(局端、用户端)、传输交换网、业务管理、计费管理、用户端设备(Set Top Box)构成。
目前，传输交换网是视频点播系统的核心网，多采用ATM技术的光纤网络。高速数字传输技术(光纤SDH技术)和宽带交换技术(ATM技术)日益发展，骨干网的宽带化成为现实，先进的干线网与以铜制双绞线为主的传统的接入网之间的差距和矛盾日益突出。宽带接入网就成为宽带多媒体网络系统的关键，主要分为有线接入和无线接入两种方式。当前主要为有线接入方式，接入网仍以铜缆为主。各种接入技术光纤同轴电缆混合(HFC)技术，同轴电缆为主的接入技术，高速数字用户环路(HDSL)，非对称数字用户环路(ADSL和VDSL)，综合业务数字网(ISDN)等群芳争艳。
在现有的相关技术中，由上海高会萌发明的专利号为CN 1191433A的《分布式宽频带互联网》也力图实现宽频带高速率的互联网通讯。但该发明在传输介质上是基于光纤铜轴电缆的有线电视网，采用码分多址(CDMA)技术来提高传输速率。在专利号为EP0756422A1名为《Multi-media services system》(多媒体服务体系)中也介绍了一种借助异步传输模式ATM网络实现视频点播(VOD)的方法。
在原有双绞线基础上提供宽带传输能力是技术重点。上述接入技术都存在不同程度上的不足ADSL和VDSL随着有效距离的增加其传输速率逐渐下降；光纤/铜轴缆线混合技术采用模拟频分技术与主干网络采用的数字技术不匹配，增加了同步、网管技术的难度；同轴缆线为主的接入技术为单向传输，缺乏交换机制，提供双向对称/不对称业务困难。
另外，从交换局或业务节点到用户终端在绝大多数情况下距离不超过5km，在城市多数情况可能只有1km，鉴于接入网是业务接入的瓶颈，是网络数字化的最后一段，“最后的一公里”的称谓就由此而来。由于接入网量大面广，是影响网络建设与运行成本的最重要的部分，对接入网技术的性能价格比要求很高，接入网技术的开发相当关键，人称接入网是“艰难的最后一公里”或“漫长的最后一公里”。如何解决“最后一公里”问题，是宽带多媒体通信的关键。
本发明目的是建立一种基于公共电话网(PSTN)的，在铜制双绞线基础上实现宽带传输的；采用点对点方式、星型结构的宽频带多媒体网络系统。从而利用现有的最普及的资源，提高传输速率，实现普通铜制双绞线宽带化高速接入，完成传统电话与分组化ATM/IP为基础的数据网络相结合，使每一用户独享宽带资源，满足其对视频多媒体服务的需求，并逐步向数字化、宽带化、智能化和个性化的宽带综合业务服务体系迈进。本发明也公开了基于公用电话网(PSTN)实现的视频点播的服务系统。
按照本发明的一种宽带多媒体服务系统，该系统由中心网站、主干交换网、宽带接入网组成；其特征在于中心网站、主干交换网、宽带接入网通过光纤等传输介质实现连通；宽带接入网的局端和用户端通过双绞线连通；中心网站外联国际互联网，数据传输基于电信主干交换网，以形成主干交换传输网络；宽带接入网与公用电话网相联，通过双绞线与用户端调制解调器连接，调制解调器再与机顶盒或其它终端设备连接。
按照上述的宽带多媒体服务系统，其特征在于中心网站包括计费系统、网管系统、Web服务器、FTP服务器、Mail服务器、内容服务器以及视频服务系统，通过以太网交换机相互联通；出口由防火墙和路由器高速接入国际互联网；并接入ATM交换机与主干交换网连通；Web服务器、MAIL服务器、内容服务器等服务器组成ICP环境。
按照上述的宽带多媒体服务系统，其特征在于主干交换网包括ATM交换机和公用交换机，公用交换机与公用交换机之间使用光纤传输网络，通过光纤连接在一起，采用ATM OC-3和ATM OC-12，波分复用等传输方式提供了足够的带宽和宽松的接入方式。
按照上述的宽带多媒体服务系统，其特征在于宽带接入网由接入设备和局端机楼线架构成；通过以太网接口或ATM接口与主干网ATM交换机相连，在电话交换机(PBX)的前端接入本局端设备，局端设备通过电话线与用户端连接，形成接入网用户环路系统；局端与用户端为点对点方式；用户端可以连接各种终端设备。
图(1)是按照本发明的宽带多媒体服务系统的总体组成方框图。
图(2)为按照本发明的宽带多媒体服务系统的中心网站的工作原理图。
图(3)为按照本发明的宽带多媒体服务系统的主干交换网的工作原理图。
图(4)为按照本发明的宽带多媒体服务系统的宽带接入网的工作原理(5)为按照本发明的宽带多媒体服务系统的整体工作原理图。
下面将结合附图
对本发明的具体实施例进行描述。
图(1)是宽带多媒体服务系统组成框图，该系统由中心网站1、主干交换网2、宽带接入网(局端、用户端)3组成。中心网站1、主干交换网2、接入网3通过光纤等传输介质实现连通。接入网3的局端、用户端通过双绞线连通。
宽频带多媒体服务系统在不改变传统通信网络架构的基础上形成宽频带接入，一方面避免了重复性通信网络的改造，另一方面提供平滑的升级、更新机制。
中心网站1外联国际互联网7，数据传输基于电信主干交换网2，以形成主干交换传输网络。宽带接入网3与公用电话网(PSTN)8相联，通过双绞线与用户端调制解调器4连接，调制解调器4再与机顶盒5或其它终端设备连接。宽带接入网3与主干交换网2连接可采用现有电信宽带业务接口。
(1)主干交换网是采用IP Over ATM或IP Over WDM等技术的光纤网络实现宽带传输。速度快、可扩充、支持多业务、满足于带宽应用。
(2)宽带接入网采用一种新型的高速的基于以太网标准的数字用户环路系统以太环路，实现高速铜线接入。可适应不断变化的传输和交叉干扰环境，功率为-28dBm到14dBm。采用三个参数波特率、节点数、传输功率。可在上、下行时瞬间达到极高的速率。采用点对点方式。非常好的解决了通信网络中最后一公里的传输问题。可提供用户端到局端双向对称4Mbps甚至10Mbps的传输速率，除了可以满足用户端4Mbps到6Mbps视频流的传输，剩余带宽可应用于其它Internet服务。
以太环路可以在可能包含其他系统的用户环路线缆上传输普通老式电话服务系统(POTS)、集成服务数字用户线路、高速率数字用户线路(HDSL)、T1线路和非对称性数字用户环路(ADSL)。以太环路具有和所有这些服务保持频谱兼容的能力。
以太环路可以传送许多不同特性或波特率的信号，每个速率段信号都可以支持3个不同等级的调制，由此允许存在不同的传输比特率。另外，以太环路可根据环路的状态从14dBm到-28dBm调整自己的传输功率，避免对别的服务产生的交叉干扰。
在T1最大范围的定位装置上，在任何以太环路速度和能量上，T1都显示出有大于6dB的容限，所以，除非被不恰当的设计，T1是不会在以太环路中有减损的。
同样看出以太环路能够与ADSL保持频谱兼容。上行ADSL从未被以太环路限制而少于目标比特率CSA测试环路640kbps，RRD范围(T1.601)测试环路160kbps。
下行ADSL应能够在CSA测试环路上传输6144kbps，在RRD范围T1.601测试环路上传输1696kbps。这里的结果显示所有以太环路波特率等于或低于179kbaud的在所有RRD范围T1.601测试环路上，达到1696kbps的目标。综上所述，以太环路可以与ADSL保持频谱兼容性。以太环路有一种固有的频谱兼容能力。以太环路在仅为14dBm的最大能量级上传输，等于在较高以太环路速度上的一个低数目dBm/Hz。以太环路在任何速度或能量上总是与ISDN，HDSL，和在标准范围长度上操作的T1兼容。那么，如果出现以太环路与下行ADSL(使用高频率)不兼容，以太环路也不必担心为了与ISDN，HDSL和T1线的兼容而改变自己的频谱和能量。POTS频率最高可扩展到的4kHz。最小的以太环路通带频率是31kHz，包括超出带宽达到22kHz的最低值。这就为以太环路和POTS分享同一对线缆留下了足够的防护波段(频带)。ADSL系统已被很好的说明能在更小的防护波段下和POTS分享线缆。所以，以太环路不存在什么问题。在好的过滤的条件下以太环路和POTS可以很好的兼容。
中心网络通过光纤与主干交换网相连，主干交换网通过光纤与宽带接入网相连，用户端与宽带接入网连接依靠铜制电话线，在不改变传统通信网络架构的基础上形成宽频带接入，在有限距离范围内(小区内，小区和小区间，市与市，城与城间)通过网络实现网上多媒体的传输和应用。
(3)中心网络是IP增值业务的数据交换、处理、传输、控制的中心。有服务于数量级用户的视频服务器，采编设备、存储设备、中心网络形成独特的视频服务系统。集中式管理数据库，计费系统，网管系统，基于Internet服务的ICP环境，以及其它类型应用服务器。视频服务系统主要应用于对数字和非数字的信号源(节目)处理、压制、采编、存储、实时视频点播服务；对整个网络实时监控并计价收费；并外联国际互联网。
视频服务器采编设备，存储设备采用MPEG over UDP/IP技术，MPEG-2压缩标准，解压/压缩均达到4Mbps到6Mbps，符合高清晰度画面、丽音效果的国际标准。视频服务器提供多种模块接口(100baseT以太网口，ATM OC-3(155M)，ATMOC-12(622M)接口)。采用并行处理机制，超立方体CPU架构，消除了CPU总线、内存、I/O之间的瓶颈，保证音视频数据可以多用户并发点播，视频数据库平台可以有效的管理服务器硬件资源，并实行多种方式的视频服务体系，如实时存储、实时播放、定时播放、点选、广播、交互式访问。
(4)用户端设备由调制解调器、机顶盒(STB，Set Top Box)和电视机或其它PC类非PC类终端设备组成，接收数字信号和视频多媒体信号，发送个人请求。用户端设备采用MPEG-2解压芯片，多应用体系操作系统。包含视频点播、IP网络增值业务，如IP Phone、Video Phone、电视会议、网上游戏、国际互联网接入等。
图(2)为中心网站的工作原理图。中心网站采用传统以太网络方案，它包括计费系统13、网管系统17、ICP应用服务器群(Web服务器10、FTP服务器12、Mail服务器11、内容服务器14等)以及视频服务系统18，通过100Mbit/s或千兆交换式以太网交换机110相互联通。出口由防火墙15和路由器16高速接入国际互联网。并接入ATM交换机100与主干交换网连通。WEB服务器、MAIL服务器、内容服务器等服务器组成ICP环境，计费系统、防火墙相互间利用以太交换机连通。防火墙与路由器相联，通过路由器接入国际互联网。实时采编设备与视频服务器直接连通。网管系统、另一采编设备通过ATM交换机与视频服务器连通。以太交换机与ATM交换机直接连通，实现了各服务器间，各系统间，防火墙的连接。中心网络实现了各服务器间，各控制平台有效的中心管理机制。
图(3)为主干交换网的工作原理图。主干交换网将中心网和接入网联接在一起，它包括ATM交换机21、24和公用交换机22、23(即采用的是IP Over ATM交换机)，交换机21与交换机24之间使用光纤传输网络25，通过光纤连接在一起，采用ATM OC-3和ATM OC-12，波分复用等传输方式提供了足够的带宽和宽松的接入方式。
图(4)为接入网的工作原理图。接入网由接入设备31和局端机楼线架33构成。通过以太网接口或ATM接口与主干网ATM交换机24相连，在电话交换机(PBX)34的前端接入本局端设备，局端设备通过电话线与用户端连接，形成接入网用户环路系统。局端与用户端为点对点方式。用户端可以连接各种终端设备。
ATM交换机与接入设备相联。接入设备与电话交换机、局端线架相联，由电话交换机连入公用电话网。局端线架33与用户端调制解调器4连接，调制解调器4与机顶盒5连接，机顶盒5与电视机6或其它终端设备相联。
图(5)为系统整体工作原理图。
中心网、高速接入网、主干交换网三者实现高速联通，架构在传统通信网络线路之上。由于高速接入网中用户接入设备应用了以太环路技术，在铜制双绞线上传输速率达到上/下行均为4mbps-10mbps。不但满足了视频流所需带宽，而且还有剩余带宽。
用户只用将电话线连入调制解调器，由调制解调器接入机顶盒(STB)，通过电话线连接到线架上，由此进入用户接入设备，经以太网口或ATM接口进入ATM交换机；局端设备自动识别语音、多媒体信号、将用户请求与正常语音分离。语音信号转至公用电话网(PSTN)，用户请求经主干交换网传输到中心网站，在中心网站处理用户的实际请求。计费系统首先认证用户的身份，证实无误后，该用户方可进入各服务系统。若用户进入视频服务系统，该系统根据用户指令提供服务。若用户进入国际互联网服务系统，通过该系统用户直接进入国际互联网。
接入设备采用以太环路技术。以太环路是结合若干新概念的一项新技术，以太环路可以在可能包含其它系统的用户环路线缆上传输，不会对在同一个线缆中存在的其它型xDSL产生交叉干扰。通过调整传输频率和功率以避免产生对别的服务的交叉干扰能力。拥有一至的频谱兼容性。以太环路可以传送许多不同特性或波特率的信号，每个速率段信号都可以支持3个不同等级的调制，由此允许存在不同的传输比特率。另外，以太环路可根据环路的状态从14dBm到-28dBm调整自己的传输功率水平。在此将探讨比特率、频率波段和其他模拟环路的传输参数。上行(从用户到局端(CO))和下行(CO到用户)通道都应用带有带宽的余弦平方根即30％的附加带宽。一个以太环路信号有一个等于波特率的通带带宽，30％的附加带宽将起始到截止频率扩展到原波特率的1.3倍。载体频率等于波特率，使得一个转发器和一个简单的高性能的调制解调器共同使用。另外，每个以太环路速度支持3种相移振幅调制(QAM)中的一种QPSK、16-QAM或64-QAM。但以太环路通常是非编码的，所以传输速率通常等于数据率。现在的公用电话和数字网络拥有大约600百万根铜线，以太环路技术提供的是一个强有力的、节简的、利用电话网满足用户对视频/数字服务需求的解决方案。这就是使用“突发包”技术。单一频谱双向数据突发包方式传输数据并在各突发之间保持静止灵活的传输对称性，高度自适应性，通过再传输进行错误纠正。以及在调制和信号传输率之间保持平衡，可获得优化的数据传输。所以以太环路可以将电话网改造成以太网，实现局端，用户端以点对点方式通信，在每一个个体(用户)上，以太环路都具有高适应性，能够迅速达到自身支持的最高传输速率。使得每个用户独享带宽(4Mbps-10mbps)。这样，以太技术给予公用电话网一个新的生命，即使其有能力同时装载视频和数字信号，并且其简化性和高速性都是前所未有的。
用户请求信号通过机顶盒进入调制解调器，经双绞线(4Mbps-10Mbps)进入线架；再通过双绞线进入接入设备。接入设备自动识别语音、多媒体信号，将用户请求信号与正常语音信号分离。语音信号转至公用电话网(PSTN)。用户请求信号通过电信主干交换传输网络的公用交换机将用户请求信号送至另一端公用交换机再通过光纤进入ATM交换机经双绞线进入以太交换机。中心网络计费系统、网管系统提供用户请求管理、数据交换、控制整体网络的运行。如用户请求为视频服务，则用户进入视频服务系统，该系统根据用户指令提供服务。视频服务器提供MPEG-2标准数据流通过主干交换传输网络、接入网，最终到达用户端。用户端用机顶盒对视频流处理，解压缩，再传给电视机。如用户环路为其它数据信号。在用户端可被电视机、计算机等终端设备处理。中心网络提供国际互联网接口和本地ICP服务系统，用户请求信号经过防火墙，路由器进入国际互联网并可提供网上安全保障。也可直接访问本系统的ICP环境。视频服务实时采编系统直接接收信号，即时编译，实时存入视频服务器及其他存储设备。本地采编设备通过ATM交换机将信号传入视频服务器及其他存储设备。以太环路是基于电话线的以太网，不需重组，利用现存铜质双绞线将电话网变成以太网。
按照本发明的宽频多媒体通信服务系统在以下几个方面有着其显著的优越性其核心交换网采用(IP Over ATM或IP Over WDM)技术的光纤网络实现宽带传输。
实现了电话业务与数据业务之间的互不影响。
应用以太环路技术，点对点方式和星型结构实现上、下行的4mbps-10mbps的传输速率。即根据用户对带宽的不同需求分配给用户不同的带宽。从而顺利解决了“最后一公里”的接入网技术问题。
提供多样化的网络多媒体服务，并可接入Internet。与现有Internet技术相比较，它的接入和传输都是更高速率的。
利用现有的最普及的资源，提高传输速率，实现普通铜制双绞线宽带化高速接入，完成传统电话与分组化ATM/IP为基础的数据网络相结合。
权利要求
1.一种宽带多媒体服务系统，该系统由中心网站(1)、主干交换网(2)、宽带接入网(3)组成；其特征在于中心网站(1)、主干交换网(2)、宽带接入网(3)通过光纤等传输介质实现连通；宽带接入网(3)的局端和用户端通过双绞线连通；中心网站(1)外联国际互联网(7)，数据传输基于电信主干交换网(2)，以形成主干交换传输网络；宽带接入网(3)与公用电话网(8)相联，通过双绞线与用户端调制解调器(4)连接，调制解调器(4)再与机顶盒(5)或其它终端设备连接。
2.按照权利要求1的宽带多媒体服务系统，其特征在于中心网站包括计费系统(13)、网管系统(17)、Web服务器(10)、FTP服务器(12)、Mail服务器(11)、内容服务器(14)以及视频服务系统(18)，通过以太网交换机(110)相互联通；出口由防火墙(15)和路由器(16)高速接入国际互联网(7)；并接入ATM交换机(100)与主干交换网连通；Web服务器(10)、MAIL服务器(11)、内容服务器(14)等服务器组成ICP环境。
3.按照权利要求1的宽带多媒体服务系统，其特征在于主干交换网包括ATM交换机(21、24)和公用交换机(22、23)，公用交换机(21)与公用交换机(24)之间使用光纤传输网络(25)，通过光纤连接在一起，采用ATM、波分复用等传输方式提供了足够的带宽和宽松的接入方式。
4.按照权利要求1的宽带多媒体服务系统，其特征在于宽带接入网(3)由接入设备(31)、局端机楼线架(33)和用户端构成；通过以太网接口或ATM接口与主干网ATM交换机(24)相连，在电话交换机(PBX)(34)的前端接入本局端设备，局端设备通过电话线与用户端连接，形成接入网用户环路系统；局端与用户端为点对点方式；用户端可以连接各种终端设备。
全文摘要
一种宽带多媒体服务系统,该系统由中心网站(1)、主干交换网(2)、宽带接入网(3)组成;其特征在于:中心网站(1)、主干交换网(2)、宽带接入网(3)通过光纤等传输介质实现连通;宽带接入网(3)的局端和用户端通过双绞线连通;中心网站(1)外联国际互联网(7),数据传输基于电信主干交换网(2),以形成主干交换传输网络;宽带接入网(3)与公用电话网(8)相联,通过双绞线与用户端调制解调器(4)连接,调制解调器(4)再与机顶盒(5)或其它终端设备连接。
文档编号H04L12/00GK1259812SQ99121988
公开日2000年7月12日 申请日期1999年10月25日 优先权日1999年10月25日
发明者何洋 申请人:北京基和在线技术开发有限公司