IP交換與數(shù)字電視接入系統(tǒng)

1、IPIP交換與數(shù)字電視接入系統(tǒng)交換與數(shù)字電視接入系統(tǒng)中國科學(xué)院軟件研究所中國科學(xué)院軟件研究所吳志美吳志美現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢n數(shù)據(jù)、話音、影像獨(dú)立網(wǎng)絡(luò) 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)n電路交換 分組交換n電纜傳輸 光纜傳輸 帶寬更大、使用更方便、管理更精細(xì),向著寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展IPIP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)擴(kuò)展n服務(wù)方式: 盡力而為 保證質(zhì)量n業(yè)務(wù)范圍： 數(shù)據(jù)文件傳輸 WEB服務(wù) IP電話 視頻服務(wù)、VOD、IP電視n服務(wù)對(duì)象： 網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員 一般工程技術(shù)人員 尋常百姓。目前的有線電視系統(tǒng)目前的有線電視系統(tǒng)社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)目標(biāo)目標(biāo)n探索計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信

2、網(wǎng)、電視網(wǎng) 三網(wǎng)融合的途徑,為城市社區(qū)提供一種高品質(zhì)、低價(jià)位的寬帶接入解決方案。n系統(tǒng)提供100個(gè)以上電視頻道，原則上用戶數(shù)不限，同時(shí)提供IP電話、計(jì)算機(jī)上網(wǎng)的服務(wù),并保證各種服務(wù)的質(zhì)量。n系統(tǒng)提供家庭之間的信息隔離措施。n系統(tǒng)計(jì)費(fèi)包括業(yè)務(wù)類別、服務(wù)信息量和服務(wù)時(shí)段等參數(shù)。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)n該系統(tǒng)包括衛(wèi)星數(shù)字電視接收服務(wù)器、視頻服務(wù)器、VOD服務(wù)器、現(xiàn)場直播服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器、計(jì)費(fèi)服務(wù)器、寬帶接入交換設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、IP電話機(jī)等設(shè)備。n系統(tǒng)軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)、通信協(xié)議與路由算法、多播協(xié)議、質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)管理以及各種應(yīng)用系統(tǒng)。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的

3、設(shè)備社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)備該系統(tǒng)包括寬帶接入交換設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備、各種服務(wù)器和IP電話、電視和計(jì)算機(jī)。衛(wèi)星數(shù)字電視接收服務(wù)器衛(wèi)星數(shù)字電視接收服務(wù)器n衛(wèi)星頻道的數(shù)據(jù)流采用衛(wèi)星接收卡選臺(tái)、解調(diào)得到一路TS流，分組后形成IP視頻流。nIP視頻流通過交換機(jī)、家庭網(wǎng)關(guān)組播到家庭用戶。nIP視頻流通過交換機(jī)輸出到頻道服務(wù)器，保存后作為以后播出的節(jié)目源。視頻服務(wù)器視頻服務(wù)器n視頻服務(wù)器由主板、硬盤、視頻數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的軟件組成。視頻數(shù)據(jù)庫可以是單獨(dú)的設(shè)備，也可以是視頻服務(wù)器的一部分，依照系統(tǒng)規(guī)模大小而定。n視頻服務(wù)器的主要功能是保存、編輯和播放音視頻節(jié)目。n視頻服務(wù)器的節(jié)目信息來源于數(shù)字電視接收服務(wù)器

4、、城域網(wǎng)以及VCD光盤。n這些節(jié)目組成如同電視臺(tái)頻道一樣，可供用戶選擇。VODVOD服務(wù)器服務(wù)器nVOD服務(wù)器由主板、硬盤、VOD數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的軟件組成。VOD數(shù)據(jù)庫可以是單獨(dú)的設(shè)備，也可以是VOD服務(wù)器的一部分，依照系統(tǒng)規(guī)模大小而定。n視頻服務(wù)器的主要功能是保存、編輯和播放VOD節(jié)目。nVOD服務(wù)器的節(jié)目信息來源于數(shù)字電視接收服務(wù)器、城域網(wǎng)以及VCD光盤,經(jīng)過格式變換形成MPEG4節(jié)目供用戶點(diǎn)播。現(xiàn)場直播服務(wù)器現(xiàn)場直播服務(wù)器n現(xiàn)場直播服務(wù)器由主板、硬盤、視頻采集卡、聲卡、攝像頭以及話筒組成。n現(xiàn)場直播服務(wù)器連接在交換機(jī)上，如同視頻服務(wù)器一樣提供服務(wù)，用于體育現(xiàn)場直播、會(huì)議報(bào)告和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。網(wǎng)

5、管服務(wù)器網(wǎng)管服務(wù)器n網(wǎng)管服務(wù)器由主板、硬盤、網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的軟件組成。n視頻服務(wù)器的主要功能是獲取、保存、加工網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備配置信息、運(yùn)行狀態(tài)信息以及各種告警信息。計(jì)費(fèi)服務(wù)器計(jì)費(fèi)服務(wù)器n計(jì)費(fèi)服務(wù)器由主板、硬盤、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的軟件組成。n視頻服務(wù)器的主要功能是獲取、保存、加工網(wǎng)絡(luò)中各種服務(wù)的起止時(shí)間、服務(wù)的信息量、以及各種相關(guān)信息。千兆交換機(jī)千兆交換機(jī)SW1200SW1200 SW-1200是智能型三層以太網(wǎng)交換機(jī)，具有路由器功能。交換機(jī)SW1200可靈活提供12個(gè)1000Mbps接口，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都能提供三層線速交換能力。 交換機(jī)交換機(jī)SW200/SW100SW200/SW100nSW1

6、00具有1個(gè)千兆接口，24個(gè)10/100M接口。nSW200具有2個(gè)千兆接口，32個(gè)10/100M接口。nSW-100、SW200包含路由器功能。n用于擴(kuò)展SW1000的10/100M端口與用戶的家庭網(wǎng)關(guān)HG10相連，使系統(tǒng)能夠面對(duì)更多的用戶。家庭家庭網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)HG10HG10 家庭網(wǎng)關(guān)HG10具有復(fù)合視頻、S端子、RGB分量視頻、15針VGA接口各一個(gè)，用于連接各種電視機(jī)，同時(shí)支持PAL/NTSC制式的視頻輸出；具有4個(gè)RJ-45局域網(wǎng)接口，用于連接交換機(jī)、計(jì)算機(jī)和IP電話機(jī)。社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件 嵌入Linux 多播協(xié)議 質(zhì)量保證 服務(wù)器系統(tǒng) 交換機(jī)系統(tǒng)

7、家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)業(yè) 務(wù)管理視像業(yè)務(wù)VOD衛(wèi)星電視下載電視選播教育網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、社區(qū)服務(wù)、電子商務(wù)、股市、游戲話音服務(wù)、IP電話 記費(fèi) 故障 安全嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、組播軟件、質(zhì)量保證系統(tǒng)、音頻視頻及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)n嵌入式實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)比較好的選擇，使用這個(gè)操作系統(tǒng)擁有全部程序源碼，可以做任意的修改和剪裁。千兆接入交換機(jī)和家庭網(wǎng)關(guān)都選用嵌入式實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)，數(shù)字電視服務(wù)器和視頻服務(wù)器的操作系統(tǒng)可以有更多的選擇空間,千兆接入交換機(jī)SW1000的軟件系統(tǒng)是在Linux系統(tǒng)的基礎(chǔ)上保留Linux內(nèi)核和TCP

8、/IP協(xié)議棧以及支持ftp、telnet等網(wǎng)絡(luò)功能模塊，在內(nèi)核層增加初始化/卸載模塊、自保護(hù)模塊、流量統(tǒng)計(jì)模塊、VLAN模塊、IGMP支持模塊、中斷以及調(diào)試模塊，形成新的內(nèi)核層。在用戶層，增加調(diào)試界面、系統(tǒng)配置文件、系統(tǒng)配置管理模塊、VLAN管理界面、IGMP協(xié)議模塊以及計(jì)費(fèi)代理模塊。 組播系統(tǒng)組播系統(tǒng)n節(jié)目源來自數(shù)字電視服務(wù)器、視頻服務(wù)器或城域網(wǎng)中其他信息源。用戶可以在家庭網(wǎng)關(guān)上點(diǎn)播頻道或點(diǎn)播節(jié)目。組播軟件分布在數(shù)字電視服務(wù)器、視頻服務(wù)器、寬帶接入交換設(shè)備以及家庭網(wǎng)關(guān)上。組播路由在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的最優(yōu)解是NP難解問題，而在社區(qū)接入網(wǎng)范圍內(nèi)不難求解。組播的控制通過組管理協(xié)議（IGMP）來實(shí)現(xiàn)，頻

9、道點(diǎn)播就是通過加入組播組的方式接受頻道播出的內(nèi)容；頻道的退出就是用戶關(guān)退出該組播組，停止接受該頻道播出的內(nèi)容；頻道的切換就是退出當(dāng)前組播組，加入到另一個(gè)新選擇頻道所對(duì)應(yīng)的組播組中。服務(wù)質(zhì)量（服務(wù)質(zhì)量（QoSQoS）n研究社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)模型，給出了各種業(yè)務(wù)流量的特征、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式、QoS需求及主要的QoS參數(shù)。n運(yùn)用傳統(tǒng)排隊(duì)論、自相似、多重分形等理論，研究社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通信量模型。在試驗(yàn)網(wǎng)中進(jìn)行流量測試。 n采用網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃、DiffServ機(jī)制結(jié)合，提出社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(包括電視、電話和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù))服務(wù)質(zhì)量保證的機(jī)制和算法。n質(zhì)量保證軟件分布在數(shù)字電視服務(wù)器、視

10、頻服務(wù)器、寬帶接入交換設(shè)備以及家庭網(wǎng)關(guān)上。質(zhì)量保證系統(tǒng)通過資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）、流整形、準(zhǔn)入控制以及緩存消除抖動(dòng)等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。家庭信息隔離家庭信息隔離n通過交換機(jī)SW1200和SW200/100上的非對(duì)稱VLAN技術(shù)，使上行和下傳信息屬于不同的VLAN，實(shí)現(xiàn)家庭信息的隔離。n信息隔離后的身份識(shí)別，通過IP地址和MAC地址綁定方法，及VLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭用戶的身份識(shí)別。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)n社區(qū)寬帶接入系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括故障管理、配置管理、性能管理和安全管理等部分。其基本原理與通常電信網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)相同，它與通常電信網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)的差別在于電信網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)注重網(wǎng)元的管理而社區(qū)寬帶接入系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

11、管理系統(tǒng)注重業(yè)務(wù)類別和業(yè)務(wù)質(zhì)量的管理。計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)n社區(qū)寬帶接入系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)不僅考慮服務(wù)的起止時(shí)間和通信量，還要考慮業(yè)務(wù)類別、業(yè)務(wù)質(zhì)量以及服務(wù)對(duì)象的其他特性。專利申請情況專利申請情況n實(shí)用新型專利 ： 路由器 專利號(hào)00231898.2 安全路由器 專利號(hào)02253575.6 千兆交換機(jī) 專利號(hào)02253577.2 家庭網(wǎng)關(guān) 專利號(hào)02253574.8發(fā)明專利 ： 社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 國家發(fā)明專利申請?zhí)?2131393.8 國際發(fā)明專利申請?zhí)朠CT/CN03/00366社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級(jí)社區(qū)寬帶綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級(jí)n增加無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備和電視會(huì)議系統(tǒng)n增加IPv6協(xié)議優(yōu)越性、應(yīng)用與意義優(yōu)越性、應(yīng)用與意義n一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)提供計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，極大地降低這