集成ipqam和docsis的mini cmts的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及調(diào)制解調(diào)設(shè)備，特別是涉及運(yùn)行于廣播電視網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制解調(diào)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著有線電視由模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換，國家H網(wǎng)融合的大力推行，用戶對(duì)信息需求 的逐步增長，已不滿足單向被動(dòng)的接受信息，交互成為視頻領(lǐng)域的發(fā)展方向。
[0003]基于INTERNET的InternetProtocolTelevision,簡稱IPTV，為電信行業(yè)開展 視頻業(yè)務(wù)提供了技術(shù)上的解決方案。IPTV稱為交互式電視，是利用寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過互聯(lián)網(wǎng) 協(xié)議InternetProtocol,簡稱IP，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字 媒體服務(wù)的新業(yè)務(wù)形態(tài)。IPTV也給廣電行業(yè)的傳統(tǒng)單向視頻業(yè)務(wù)造成了巨大的沖擊和威 脅。而數(shù)字電視的推行，正好給傳統(tǒng)的廣電帶來了機(jī)遇，通過數(shù)字電視，廣電可W開通自己 的交互式電視業(yè)務(wù)，該種業(yè)務(wù)的開展，必須依賴網(wǎng)絡(luò)協(xié)議正交振幅調(diào)制InternetProtocol Qua化atureAmpli1:udeModulation技術(shù)，簡稱IPQAM技術(shù)。
[0004] IPQAM技術(shù)集復(fù)化加化調(diào)制，頻率變換為一體，把來自IP骨干網(wǎng)絡(luò)的節(jié)目流進(jìn) 行重新復(fù)用在指定的多業(yè)務(wù)傳輸流中，再進(jìn)行QAM調(diào)制和頻率變換，通過RF射頻技術(shù)輸出。 IPQAM可W利用已有的有線混合光纖同軸電纜HybridFiberCoaxial網(wǎng)絡(luò)，簡稱HFC網(wǎng)絡(luò)， 通過現(xiàn)有的數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)提供視頻點(diǎn)播Video-化-Demand服務(wù)，簡稱V0D服務(wù)。
[000引IPQAM可W利用原來傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡(luò)，比IPTV有更加明顯的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在： 1)Q0S更好；2)圖像質(zhì)量更好；3)成本相對(duì)較低。
[0006]MINICMTS是應(yīng)用于廣電系統(tǒng)的同軸電纜協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，支持C-D0CSSIS標(biāo)準(zhǔn)及 D0CSIS3. 0技術(shù)，滿足現(xiàn)有W及未來DOCSIS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。支持網(wǎng)管功能，SNMPV1/V2C/V3， 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，Q〇S、VLAN、IGMP、W及LLDP等，支持操作管理，兼容性好。CMC融合廣播 網(wǎng)的廣播優(yōu)勢(shì)和IP網(wǎng)靈活的數(shù)據(jù)交互優(yōu)勢(shì)，通過接入C油leModem和STB,可W傳輸IPv4/ IPv6數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻點(diǎn)播（V0D)業(yè)務(wù)。
[0007]MINICMTS的下行信道頻率范圍為87-lOOOMHz，上行信道頻率范圍為5-65MHZ。下 行信道調(diào)制方式為256QAM, 16個(gè)信道綁定，總帶寬800Mbps;上行信道調(diào)制方式為SCDMA, 4 個(gè)信道，總帶寬160Mbps，上行信道的該種調(diào)制方式，特別適合于干擾較嚴(yán)重、噪聲匯聚的多 用戶環(huán)境，可有效滿足有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案需求?，F(xiàn)有技術(shù)采用方案如圖5所示?？?見現(xiàn)有技術(shù)CMTS配置IPQAM的方案連接復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本較高。需要一種在MINICMTS內(nèi)整 合IPQAM的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種在MINICMTS 內(nèi)集成IPQAM功能并按DOCSIS規(guī)范處理數(shù)據(jù)的方案。
[0009] 本發(fā)明在MINICMTS基礎(chǔ)上用FPGA集成了DOCSIS和IPQAM功能，并實(shí)現(xiàn)了VLAN 映射等功能。整個(gè)系統(tǒng)采用高速FPGA為主要器件，F(xiàn)PGA具有高吞吐量，和很強(qiáng)的并行處理 能力，高集成度和可配置等特點(diǎn)，可w輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)用，交換等功能，并且有高速緩存模塊。解 決了分離式CMTS+IPQAM設(shè)備方案的硬件高成本，帶寬利用率低，調(diào)試靈活性差，低吞吐量， 部署配置復(fù)雜，擴(kuò)容功能少等問題，并能將IPQAM下移到光站位置，W便充分利用同軸電纜 的頻率資源。
[0010] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可W通過采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 設(shè)計(jì)、制造一種集成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議正交振幅調(diào)制IPQAM功能和有線電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī) 范DOCSIS的微型電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)MINICMTS，包括用于電連接外部交換機(jī)的交換 模塊，實(shí)現(xiàn)電纜調(diào)制解調(diào)器功能的中央處理器CPU,現(xiàn)場可編程口陣列FPGA模塊，同步動(dòng)態(tài) 隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM，用于對(duì)調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的上下行處理模塊，W及用于電連接電纜調(diào)制 解調(diào)器CM的射頻模塊；所述現(xiàn)場可編程口陳列FPGA模塊電連接所述交換模塊、中央處理器 模塊CPU、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM和上下行處理模塊；所述現(xiàn)場可編程陣列FPGA模塊 包括用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議正交振幅調(diào)制IPQAM功能的IPQAM模塊，W及用于將數(shù)據(jù)按有線電 纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范DOCSIS處理的DOCSIS模塊。
[0011] 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明"集成IPQAM和DOCSIS功能的MINICMTS"的技術(shù)效 果在于： 采用FPGA集成了IPQAMV0D和DOCSIS功能的邊緣設(shè)備MINICMTS，它將放于頭端的IPQAM設(shè)備功能集成在靠近用戶端的MINICMTS中，減少了頭端IPQAM設(shè)備的硬件成本，實(shí) 現(xiàn)IPQAM的下移，充分利用同軸電纜的頻率資源。通過FPGA能實(shí)現(xiàn)IPQAM和DOCSIS共享 帶寬，提高帶寬利用率，而且可靈活實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)容，包括VLAN映射等功能。同時(shí)能充分利 用HFC的寬帶資源，也能完全融合IPTV的所有業(yè)務(wù)(視頻點(diǎn)播，電視網(wǎng)站，交互節(jié)目，網(wǎng)絡(luò)游 戲，海量信息)。而且能提供有高服務(wù)質(zhì)量Q0S(QualityOfService)保障的視頻服務(wù)，圖 像質(zhì)量高，傳輸業(yè)務(wù)穩(wěn)定。因?yàn)榭蒞實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)容，投資壓力小，性價(jià)比高。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明"集成IPQAM和DOCSIS功能的MINICMTS"的系統(tǒng)原理示意框圖； 圖2是信道編碼模塊的整體示意框圖； 圖3是VLAN映射功能模塊流程示意圖； 圖4是Qinq功能模塊流程不意圖； 圖5是現(xiàn)有技術(shù)CMTS配置IPQAM方案的硬件原理示意框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] W下結(jié)合附圖所示實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
[0014] IPQAM設(shè)備和CMTS設(shè)備來實(shí)現(xiàn)交互V0D業(yè)務(wù)傳輸功能。IPQAM利用同軸完成廣播 電視節(jié)目，點(diǎn)播業(yè)務(wù)，互動(dòng)電視業(yè)務(wù)視頻流的推送。CMTS利用同軸承載語音，數(shù)據(jù)，視頻點(diǎn)播 信號(hào)回傳。
[0015] 在總前端和分前端之間即廣電骨干網(wǎng)上，WIP形式采用單播來分發(fā)節(jié)目流或文 件，經(jīng)過IPQAM設(shè)備后轉(zhuǎn)為射頻RF信號(hào)廣播到HFC接入網(wǎng)上。當(dāng)用戶的點(diǎn)播請(qǐng)求被重定向 到流服務(wù)器后，流服務(wù)器將視頻流W恰當(dāng)?shù)姆獍问捷敵鲋罥PQAM設(shè)備，IPQAM將視頻流調(diào) 制成RF，通過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸給網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒STB,網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒STB對(duì)視頻流進(jìn)行解調(diào)和編碼。 用戶點(diǎn)播信號(hào)通過HFC+CMTS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與前端的交互。
[0016] CMTS+IPQAM的技術(shù)方案基于HFC網(wǎng)絡(luò)，不用再重新建IP網(wǎng)，充分利用原有的網(wǎng)絡(luò) 資源，有限同軸電纜網(wǎng)寬帶優(yōu)勢(shì)得到了充分的利用。而且IPQAM設(shè)備正好可W彌補(bǔ)CMTS下 行流量的不足的問題，向用戶提供有Q0S保障的視頻服務(wù)，適合高清業(yè)務(wù)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的高 下行帶寬的要求。同時(shí)降低了視頻服務(wù)對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的要求，不再要求IP網(wǎng)絡(luò)接入層提供較 高的寬帶，能降低成本。
[0017] 隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的提高，CMTS和IPQAM集成化的趨勢(shì)越來越明顯。從硬件 結(jié)構(gòu)上來說，CMTS要添加IPQAM功能模塊，需要將IPQAM的處理芯片和周邊配套模塊整體 移植到CMTS中，主芯片和配套模塊和CMTS中的其他功能模塊接口會(huì)不兼容，性能不匹配， 更改起來要添加一些硬件模塊，或者要更換CMTS中原有的硬件模塊，增加了硬件原理更改 難度W及成本；如果移植了IPQAM芯片和配套模塊，會(huì)面臨芯片版本的升級(jí)和功能擴(kuò)容的 問題，又增加了硬件改版難度和采購器件的成本；添加IPQAM芯片模塊還有個(gè)瓶頸就是模 塊管腳功能都分配好了，不能靈活調(diào)配，擴(kuò)容功能少。
[0018] 本發(fā)明采用FPGA芯片集成IPQAM功能和DOCSIS功能，能解決W上的技術(shù)問題。 在CMTS中只需添加一個(gè)FPGA芯片和一個(gè)SDRAM就可W實(shí)現(xiàn)IPQAM的所有功能，并且能將原 有的部分DOCSIS功能加入其中，不用添加IPQAM芯片和一些周邊配套模塊。FPGA和CMTS 其它模塊接口簡單，只用通過GMII總線分別和交換芯片，上下行處理芯片相連即可。FPGA 的管腳可W靈活分配，可W根據(jù)功能的需求，分配管腳，并更新程序，不用頻繁的改版換芯 片，降低了成本。例如可W通過軟件配置，將下行的16通道，配置成8通道用于D0CSIS3. 0 下行，另外8通道用作IPQAM，并且能夠共享帶寬，提高帶寬利用率等等。同時(shí)FPGA處理速 率高，功耗低，可輕松實(shí)現(xiàn)IPQAM和DOCSIS的各項(xiàng)功能。
[0019] 綜上所述，用FPGA實(shí)現(xiàn)集成了DOCSIS和IPQAM功能的邊緣化設(shè)備，能完全實(shí)現(xiàn)電 信IPTV的所有業(yè)務(wù)(視頻點(diǎn)播，電視網(wǎng)站，交互節(jié)目，網(wǎng)絡(luò)游戲，海量信息)，利用已有的有線 HFC網(wǎng)絡(luò)，能向用戶提供有Q0S保障的視頻服務(wù)，不會(huì)出現(xiàn)帶寬業(yè)務(wù)擁塞現(xiàn)象，同時(shí)高度集 成了DOCSIS,IPQAM的所有功能，降低了硬件成本，提高了帶寬，也可靈活實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)容；本 發(fā)明實(shí)現(xiàn)了VLAN映射等功能。
[0020] 如上文所述，現(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)雙向視頻點(diǎn)播功能的方案有JPTV，分離式IPQAM設(shè)備方 案。
[0021] IPTV相對(duì)于IPQAM的主要缺點(diǎn)是： 1)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)出現(xiàn)瓶頸和擁塞現(xiàn)象，帶寬利用度低。2)高清片源需要進(jìn)行壓縮。 3)性價(jià)比低，前期投入高。
[0022] 分離式IPQAM設(shè)備相對(duì)與集成了IPQAM功能的邊緣化MINICMTS的主要缺點(diǎn)是： 1)分離式IPQAM設(shè)備硬件成本高，要增加部署和管理成本。2)分離式IPQAM設(shè)備的擴(kuò)容功 能少。
[002引 實(shí)現(xiàn)IPQAM設(shè)備和MINICMTS的結(jié)合，除了用FPGA來實(shí)現(xiàn)W外，還可W在MINI CMTS里用IPQAM集成芯片來實(shí)現(xiàn)。但是該個(gè)方法的缺點(diǎn)是；IPQAM芯片剛推出不久，相關(guān) 的模塊設(shè)計(jì)和芯片性能都不成熟，相應(yīng)的技術(shù)支持也不完善；芯片功耗高，處理數(shù)據(jù)能力比 不上FPGA，管腳功能配置靈活度低，F(xiàn)PGA可W靈活進(jìn)行資源分配；芯片的配套的功能模塊 多，會(huì)增加器件成本，F(xiàn)PGA只需要1個(gè)SDRAM則可滿足高速緩存模塊；IPQAM芯片功能有較 大的局限性，而且兼容性差，F(xiàn)PGA功能擴(kuò)展性強(qiáng)。
[0024] 剛推出的IPQA