CN104469535B - 一种基于c-docsis***的广播视频ip化的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于C‑DOCSIS***的广播视频IP化的方法及装置，在C‑DOCSIS***平台上可以实现所有业务，包括上网业务、视频点播业务以及广播视频的IP化等，满足三网融合的目标，还能够简化用户组网，减少网络建设和维护费用。在C‑DOCSIS***上实现广播视频IP化可以充分利用CMC设备的大带宽特性，利用部分下行频点资源用于广播视频的传输。在应用光线路终端的组网中，利用组播来传输广播视频可以充分利用光线路终端点到多点的组网特性，节省带宽。

Description

一种基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的方法及装置。

背景技术

目前，广播电视市场的广播视频业务主要基于HFC(Hybrid Fiber Coaxial混合光纤同轴电缆网)网络实现。视频信号经过前端***的QAM(正交振幅调制)调制后通过电光转换，经光发射设备传输至光节点，光节点的光接收机对光信号进行光电转换后，再将有线电视的信号通过同轴电缆传输至各用户终端。在HFC网络中传输的信号为模拟信号。基于HFC网络的数据业务通常由DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications有线电缆数据服务接口规范)***实现，包括位于前端机房的CMTS(Cable Modem TerminalSystems电缆调制解调器终端***)***和位于用户家庭的Cable Modem(即CM电缆调制解调器)设备和机顶盒STB(Set Top Box)(默认内部集成CM)。

典型的HFC组网架构如图1所示。在传统的HFC组网架构中，利用DOCSIS技术体系的CMTS***和CM设备，采用ITU-T J.122、J.222等协议体系，能够实现基于HFC网络的宽带数据传输。

中国已经在部分大中城市部署了DOCSIS***，用于发展双向业务。三网融合是将有线电视网、电信网和计算机网等三大网络相互融合，在网络层上实现互联互通，无缝覆盖，在业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，从而形成适应广、易维护、低费用的高速宽带的多媒体基础平台。三网融合背景下，广电网需要支持传统广播型电视业务、互动型电视业务、以及数据类的数据业务和语音类的通信业务等。为更好地满足各种业务发展的需求，广电网络的数字化和IP化显得非常重要，一些广电运营商已经或者正在考虑建设全IP化的广电网络。三网融合重要的技术特征是各种新业务都以IP作为承载协议，多业务融合构架在IP协议上，因此作为三网融合基础网络之一的广播电视网，IP化也就成为其发展的必然趋势。

随着三网融合业务的规模运营，有线电视接入网络需要满足大带宽业务承载、具有多业务QoS保障、可运营、可管理的运营要求。传统的CMTS设备价格昂贵，如果采用传统CMTS设备提供大带宽业务，需要不断***光节点，缩小用户覆盖范围，这将势必会引起网络改造成本的上升。

因此，有线电视网络运营商创新地提出了基于ITU-T J.222系列协议的边缘同轴宽带接入技术，该技术继承了J.122、J.222系列协议(也称为DOCSIS接入体系)的技术优势，符合“光进铜退”的网络发展趋势，满足多业务的运营需求。由于这种基于J.222协议的边缘同轴接入技术是由中国的广电网络运营商提出，因此该技术也称为C-DOCSIS技术。

C-DOCSIS接入技术将ITU-T J.222的原来属于C-DOCSIS头端处理功能的物理层与数据链路层的接口从分中心机房下移至有线电视光节点处，向下通过射频接口与同轴电缆分配网络相接，向上通过PON或以太网与汇聚网络相连。针对接口下移后的组网模式，C-DOCSIS接入技术需要重新规范***的功能模块及模块之间的数据和控制接口，扩展ITU-TJ.222的上下行射频调制技术，简化部分信道技术，从而在保障与ITU-T J.122、J.222终端设备兼容的同时，能够实现千兆到楼、百兆入户、承载视频、语音和数据等综合业务，具有大带宽业务承载、多业务QoS保障、可运营、可管理的能力。

三网融合是将有线电视网、电信网和计算机网等三大网络相互融合，在网络层上实现互联互通，无缝覆盖，在业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP(Internet Protocol)协议，从而形成适应广、易维护、低费用的高速宽带的多媒体基础平台。三网融合背景下，广电网需要支持传统广播型电视业务、互动型电视业务、以及数据类的数据业务和语音类的通信业务等。为更好地满足各种业务发展的需求，广电网络的数字化和IP化显得非常重要，一些广电运营商已经或者正在考虑建设全IP化的广电网络。三网融合重要的技术特征是各种新业务都以IP作为承载协议，多业务融合构架在IP协议上，因此作为三网融合基础网络之一的广播电视网，IP化也就成为其发展的必然趋势。

如图1所示，在典型的组网中，通常视频业务包括点播和广播视频由边缘QAM调制设备实现，CMTS仅实现数据业务以及点播信令传输。也有些少部分运营商对于点播视频业务和广播视频业务采用IP化，完全利用CMTS来实现，取消组网中的QAM调制。为实现广播视频的高可靠性，运营商可以用一台CMTS实现上网和点播业务，另外一台单独的CMTS来实现广播视频业务，该CMTS采用静态组播技术将视频业务通过DOCSIS封装往下行频点调制输出。其组网架构如图2所示。在上述利用CMTS来实现广播视频IP化的组网中，实现广播视频和数据业务接入的两台CMTS可以利用一台来实现。

C-DOCSIS最初是由国家广电总局颁布的NGB网络接入技术的三个标准之一，后来被Cablelabs吸收并成为DOCSIS标准的一部分。C-DOCSIS标准在基于DOCSIS的基础上定义了适合中国市场的分布式***架构，如图3所示。

其中CMC运行于光节点，主要实现DOCSIS的MAC和PHY层功能。CMC用户侧通过同轴电缆与CM相连，网络侧通过数字光纤如PON、Ethernet等数字传输技术与CMC Controller相连。CMC Controller主要实现分布式部署CMC的集中管理和控制，以及报文的汇聚、二层或三层转发。CMC Controller一般由光线路终端、交换机或者路由器等实现。

C-DOCSIS***具有光纤数字化、高带宽低成本等优点，本专利主要描述的基于C-DOCSIS***来实现广播视频IP化的方法。

在上面提到的实现广播视频方法中，采用边缘QAM调制来实现直播电视的方法需要维护边缘QAM设备，另外为满足数据业务需要额外的CMTS***，而且视频业务并没有实现IP化，不能满足三网融合的长期演进需求。基于CMTS实现广播视频的方法统一视频和数据业务，实现了所有业务的IP化，可以满足三网融合的需求，但在头端***到光节点的光纤传输中仍然采用模拟信号传输，需要维护光发射和光接收等器件。

发明内容

本发明提出一种基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的方法及装置，在基于C-DOCSIS***的基础上构建高性能的全IP网络，实现广电广播视频(即广播型电视或者直播电视)的IP化。

本发明提供的方法为基于C-DOCSIS***的分布式架构实现广播视频IP化，包括在CMC Controller和CMC上实现广播视频静态组播的配置方法，以及用户切换电视频道时的处理流程。

本发明提供一种基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的装置，所述装置包括光线路终端、光纤、分光器，所述装置还包括若干CMC设备、所述CMC设备通过同轴电缆与机顶盒内置的CM相连，其中，所述光线路终端接收IP视频信息和Internet信息；所述光线路终端通过所述光纤与所述分光器相连；所述分光器分别与所述若干CMC设备相连；所述CMC设备位于所述分光器的光节点内；所述CMC设备内部集成光网络单元用于上联；所述CMC设备与CM设备和STB设备相连；

在所述光线路终端上配置有静态加入所有的广播视频组播组，所述光线路终端用于将这些视频流通过静态组播发送给每一个CMC，同时，在光线路终端上为所有CMC配置有一个广播视频传输模板，在该模板中定义所有需要CMC转发的广播视频组播地址，以及转发这些广播视频的下行信道集。

上述方案中优选的是，所述光线路终端用于业务汇聚和CMC设备的集中管理。

上述方案中优选的是，所述CMC设备集成所述C-DOCSIS***的MAC和PHY层功能，用于实现同轴侧的RF接口。

上述方案中优选的是，所述CMC设备至少支持16个下行信道。

上述方案中优选的是，所述光线路终端和所述光网络单元采用EPON、GPON以及10GEPON协议。

上述方案中优选的是，所述机顶盒内置的CM为DOCSIS3.0CM，支持多个频点接收以及下行信道绑定。

上述方案中优选的是，所述部分频点用于数据和VoD业务，所述另外部分频点用于接收广播视频。

上述方案中优选的是，所述光线路终端和CMC对广播视频采用静态组播方式。

采用如前所述的装置的广播视频IP化的方法，所述广播视频IP化的方法包括如下步骤：

1)在光线路终端上配置静态加入所有的广播视频组播组，并将这些视频流通过静态组播发送给每一个CMC。同时，在光线路终端上为所有CMC配置一个广播视频传输模板，在该模板中定义所有需要CMC转发的广播视频组播地址，以及转发这些广播视频的下行信道集；

2)当CMC上线时，光线路终端下发广播视频传输模板配置到CMC，CMC根据配置在硬件转发层面建立广播视频组播流到下行信道的转发逻辑；

3)用户切换电视频道至A；

4)所述机顶盒查找所述电视频道A对应的组播地址B并发起IGMP Join B；

5)所述机顶盒内置的CM将所述IGMP Join B报文透传；

6)所述CMC设备抓取所述IGMP Join B的信息，并判断组播组B是否为广播视频静态组播，如果所述组播组B是广播视频静态组播，则查找所述组播组B所在的信道，将相关信息通过DBC消息通知所述机顶盒内置的CM，如果所述组播组B不是广播视频静态组播，则走其他正常组播流程；

7)所述CM设备根据所述DBC消息调整广播视频接收频点集，接收所述组播B的数据流并转发；

8)所述机顶盒将用户所切换频道A的组播数据传输给电视或其他终端设备呈现。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的实施例在C-DOCSIS***平台上可以实现所有业务，包括上网业务、视频点播业务以及广播视频的IP化等，满足三网融合总体目标，全IP化的网络更能适应未来新的业务如OTT等开展。同时，本发明所述的方法可简化用户组网，减少网络建设和维护费用。整个网络不需要传输模拟信号的光发射机和光接收机等。

附图说明

图1为现有技术的典型的HFC组网架构图；

图2为现有技术的CMTS采用静态组播技术进行调制输出的组网架构图；

图3为现有技术的C-DOCSIS标准的分布式***架构；

图4为本发明实施例的基于C-DOCSIS***的组网架构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明所提供的基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的方法及装置作进一步说明。

所述基于C-DOCSIS***的广播视频IP化方法能够实现在广播视频IP化之后，在C-DOCSIS***上实现广播电视网络的所有业务，包括数据业务、语音业务和视频业务。

本发明所述的基于C-DOCSIS***的组网架构如图4所示。在图4所示的组网中，光线路终端上实现C-DOCSIS***中的CMC控制器的功能，实现业务汇聚和CMC设备的集中式管理。CMC设备位于光节点，内部集成ONU用于上联，另外集成C-DOCSIS***的MAC和PHY层功能实现同轴侧的RF接口。按照C-DOCSIS***要求，CMC至少可以支持16个下行信道。光线路终端和ONU之间可以采用EPON、GPON以及10GEPON等协议。为同时接收数据业务和直播电视业务，机顶盒内置CM应为DOCSIS3.0CM，可支持多频点接收以及下行信道绑定，其中一些频点用于数据和VoD业务，另外一些频点用于接收广播视频。

为实现广播视频IP化，光线路终端从网络侧接收来自视频服务源的广播视频节目，每一个广播视频节目用一个IGMP组播组。为提高用户切换频道时的效率，光线路终端和CMC对广播视频采用静态组播方式。在光线路终端上配置静态加入所有的广播视频组播组，并将这些视频流通过静态组播发送给每一个CMC。同时，在光线路终端上为所有CMC配置一个广播视频传输模板，在该模板中定义所有需要CMC转发的广播视频组播地址，以及转发这些广播视频的下行信道集。当CMC上线时，光线路终端下发广播视频传输模板配置到CMC，CMC根据配置在硬件转发层面建立广播视频组播流到下行信道的转发逻辑。

基于上述广播视频IP化的装置，用户观看直播电视或者切换频道时，对应的广播视频IP化方法的步骤如下：

1)用户切换电视频道至A；

2)机顶盒查找电视频道A对应的组播地址B并发起IGMP Join B；

3)机顶盒内置CM将IGMP Join透传；

4)CMC抓取IGMP Join B信息，判断组播组B是否为广播视频静态组播，如是则查找其所在的信道，将相关信息通过DBC消息通知机顶盒内置CM；

5)CM根据DBC消息调整广播视频接收频点集，接收组播B的数据流并转发；

6)机顶盒将用户所切换频道A的组播数据传输给电视或其他终端呈现；

基于以上配置和流程，广电运营商不但可以基于C-DOCSIS分布式***实现数据业务，还可以实现广播视频业务。以上方法中所描述光线路终端也可以为集成CMCController的交换机或者路由器，其与CMC之间的连接可以为光纤以太网。

本发明的关键点为基于C-DOCSIS***的分布式架构实现广播视频IP化，包括在CMC Controller和CMC上实现广播视频静态组播的配置方法，以及用户切换电视频道时的处理流程。

在C-DOCSIS***平台上可以实现所有业务，包括上网业务、视频点播业务以及广播视频的IP化等，满足三网融合总体目标，全IP化的网络更能适应未来新的业务如OTT等开展。同时，本发明所述的方法可简化用户组网，减少网络建设和维护费用。整个网络不需要传输模拟信号的光发射机和光接收机等。

在C-DOCSIS***上实现广播视频IP化可以充分利用CMC设备的大带宽特性，利用部分下行频点资源用于广播视频的传输。在应用光线路终端的组网中，利用组播来传输广播视频可以充分利用光线路终端点到多点的组网特性，节省带宽。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于C-DOCSIS***的广播视频IP化的装置，所述装置包括光线路终端、光纤、分光器，其特征在于，所述装置还包括若干CMC设备、所述CMC设备通过同轴电缆与机顶盒内置的CM相连，

其中，所述光线路终端接收IP视频信息和Internet信息；

所述光线路终端通过所述光纤与所述分光器相连；

所述分光器分别与所述若干CMC设备相连；所述CMC设备位于所述分光器的光节点内；

所述CMC设备内部集成光网络单元用于上联；

所述CMC设备与CM设备和STB设备相连；

在所述光线路终端上配置有静态加入所有的广播视频组播组，所述光线路终端用于将这些视频流通过静态组播发送给每一个CMC，同时，在光线路终端上为所有CMC配置有一个广播视频传输模板，在该模板中定义所有需要CMC转发的广播视频组播地址，以及转发这些广播视频的下行信道集。

2.如权利要求1所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述光线路终端用于业务汇聚和CMC设备的集中管理。

3.如权利要求1所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述CMC设备集成所述C-DOCSIS***的MAC和PHY层功能，用于实现同轴侧的RF接口。

4.如权利要求3所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述CMC设备至少支持16个下行信道。

5.如权利要求1所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述光线路终端和所述光网络单元采用EPON、GPON以及10GEPON协议。

6.如权利要求1所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述机顶盒内置的CM为DOCSIS3.0CM，支持多个频点接收以及下行信道绑定。

7.如权利要求6所述广播视频IP化的装置，其特征在于，部分频点用于数据和VoD业务，另外部分频点用于接收广播视频。

8.如权利要求1所述广播视频IP化的装置，其特征在于，所述光线路终端和CMC对广播视频采用静态组播方式。

9.采用权利要求1所述的装置的广播视频IP化的方法，其特征在于，所述广播视频IP化的方法包括如下步骤：

1)在光线路终端上配置静态加入所有的广播视频组播组，并将这些视频流通过静态组播发送给每一个CMC，同时，在光线路终端上为所有CMC配置一个广播视频传输模板，在该模板中定义所有需要CMC转发的广播视频组播地址，以及转发这些广播视频的下行信道集；

2)当CMC上线时，光线路终端下发广播视频传输模板配置到CMC，CMC根据配置在硬件转发层面建立广播视频组播流到下行信道的转发逻辑；

3)用户切换电视频道至A；

4)所述机顶盒查找所述电视频道A对应的组播地址B并发起IGMP Join B；

5)所述机顶盒内置的CM将所述IGMP Join B透传；

6)所述CMC设备抓取所述IGMP Join B的信息，并判断组播组B是否为广播视频静态组播，如果所述组播组B是广播视频静态组播，则查找所述组播组B所在的信道，将相关信息通过DBC消息通知所述机顶盒内置的CM；

7)所述CM设备根据所述DBC消息调整广播视频接收频点集，接收所述组播B的数据流并转发；

8)所述机顶盒将用户所切换频道A的组播数据传输给电视或其他终端设备呈现。