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基于CPCI总线架构的IPTV网关平台
 
慧聪网   2005年12月26日14时11分   信息来源:网络通信产品商贸网    

    【导语】本文主要介绍了基于CPCI 总线设计的在宽带IP信息网络上开展IPTV业务所需的一种设备:DVB-IP网关平台。 平台基本方案的主要部分是业务板设计、电气接口以及物理形状因数。架构设计选择开放式的Compact PCI总线作为基本,采用CPSB标准平台用于I/O。

  一、IPTV及其相关技术

  IPTV是互联网协议电视(Internet protocol television)的缩写,是指在基于IP协议的网络上向用户提供点播方式或组播方式的视频业务。IPTV是利用宽带技术将有线电视网,互联网连接,将多媒体、通讯等多种技术融于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。IPTV业务的应用得益于流媒体技术、信息处理技术和内容分发技术 ,网络带宽的迅速发展。

  目前我国在IP网络开展的视频流传输方式有两种方式,一种是面向计算机视频点播的,直接采用压缩后的视频流进行传输,以Microsoft的ASF、Real Networks的Real Media和Apple的QuickTime格式为主;另一种是面向数字电视广播的,采用标准MPEG-2 TS流格式进行IP网络传输,即所谓的DVB over IP或TS over IP技术。

  本文主要是介绍在宽带IP信息网络上开展标准清晰度电视(SDTV)和高清晰度电视(HDTV)所需的关键设备:DVB-IP网关平台。

  二、IPTV网关平台

  2.1 简述

  要在宽带IP网络上开展广播级网络电视(IPTV)业务,采用DVB over IP的传输模式,一个必不可缺的关键设备就是DVB-IP网关,它作为连接数字电视广播网和宽带IP网络的网关设备,把传统的数字电视节目导入到宽带IP网络上开展。

  宽带IP网络业务与传统的数字电视广播业务不但在视频节目传送方式上有着很大的不同,而且所采用的传输协议也有着本质的区别,数字电视广播广泛所采用的标准是MPEG-2标准(ISO 13818-1),它采用MPEG-2系统层标准(ISO 13818-1)将压缩后的音/视频流打包成传输流(TS:Transport Stream),并按照三种不同信道的传输方式的要求进行信道编码后传输。

  由于广播电视网络与IP网络所采用的数据传输协议的不同,在将广播电视网络中的数字电视节目在IP网络上开展时,必需要进行协议和传输转换,由于数字电视广播业务形式与IP网络业务形式所采用的模式不同,还必需要进行业务模式的转换。IPTV网关平台正是一种满足协议转换和业务模式转换要求的、连接数字电视广播网络与宽带IP网络的网关设备,促使广播电视业务向宽带IP网融合的网关设备,它同时有着广电级设备和电信级设备的特点,如图(1)所示:

 

    基本平台架构由三部分组成:输入模块,处理模块和输出模块。各个模块用平台背板PICMG2.16总线交换和控制信息包.采用模块化设计的优点是允许独立地设计各种功能模块,通过不同的组合即可提供所需的功能。各种功能板与相应的应用软件相结合,在同一架构下就实现不同的业务,或者方便的升级。

  2.2 功能

IPTV网关需要提供的功能包括:
1.多节目流(MPTS)的解复用
2.单节目流(SPTS)的生成和调度控制 
3.节目流的码率整形和编码格式转换处理
4.节目流加密处理
5.广告插入处理
6.EPG节目导航生成
7.节目流化推送输出,节目流存储
8.后台完整的运营支撑系统(OSS)包括媒体管理、用户管理、内容管理、用户自助服务、计费和网管系统等。

  2.3 系统应用架构

  数字视频的传输对网络有着特别的要求,数字视频信息数据量大,需求传输带宽宽,一路SDTV节目就有4-8Mbps的数据,一路HDTV节目甚至高达15-25Mbps。作为一个网关设备要实时提供几十路,高达上百路数据电视的转换和传输。那就要有处理1G以上数据的实时处理能力。

 

  2.3.1 PICMG2.16(CPSB)结构

  采用CPCI总线PICMG2.16(CPSB)结构有以下优点:

  1.标准化,模块化的全千兆平台,而且具有高可靠性,高扩展能力,高兼容性。

  2.PICMG2.16的以太网技术能够支持高达40Gps的带宽,能够满足高速数据传数需求。

  3.PICMG2.16技术更容易开发,占用背板互联引脚更少(以太网仅为8根互连线),因而要比数据并行的PCI总线更为健壮和经济。

  4.在共享式的PCI总线中依赖于主控制器(Host Processor)和桥接芯片(Bridge)互连,从而会单节点事故造成系统总线崩溃。而星型配置互连的以太网单节点错误不会影响其他节点总线。

  2.3.2 IPTV网关的系统结构

功能模块分配:
1.PICMG2.16标准作为系统内部控制信息和电视节目数据的交换通路;
2.PICMG2.9 标准作为系统内部收集管理机箱资源的通路;
3.PICMG2.1 标准作为系统内部插卡热插拔物理连接和保护配置;
4.PICMG2.0(不包括PCI部分)标准作为系统内部电源和接插件分配。

系统构成如下:
1.电源:配置成N+1冗余结构;
2.AMC板(Alarm Manage Control Board),配置成PICMG2.9 标准IPMI(Intelligent Platform Management Interface)总线;
3.交换板:可配置成冗余的星型PICMG2.16以太网交换总线,如:PX-6928;
4.主控板:通过PICMG2.16总线对系统提供管理,运行HA系统软件。如:MIC-3369;
5.业务处理板(Paylaod Board):每块业务处理板处理6个电视节目(其中2个电视节目可以进行转码)的业务模式转换和协议转换,通过PICMG2.16总线经过交换板送出;
6.背部传输板(Rear TM):提供数字电视ASI输入;
7.加密系统(IPCAS):提供对选定节目流的加密处理;
8.运营支撑(0SS)刀片服务系统:提供包括媒体管理、用户管理、内容管理、用户自助服务、计费和网管系统等。

 

  2.3.3 板卡简介

  PX6928是一款高密度全千兆的PICMG2.16交换板,支持L2转发,L3路由,完善的L3/L4内容过滤与负载均衡。PX6928支持24个千兆电口和4个千兆光口(SFP)。MIC-3369采用 Pentium -M处理器和优化的Intel*E7501芯片组,具有400MHz系统总线,提供了3.2GB/s的带宽,性能具有极佳的竞争力。MIC-3369在设计上支持PICMG2.16规范,兼容PICMG 2.9规范,能够与远程管理系统平台协同工作。

 

    三、总结

采用本文介绍的IPTV网关体系结构,能够在一个开放的模块化的平台上迅速实现高密度高可靠性的系统。它具有:
1. 符合电信NEBS标准;
2.系统配置灵活和方便;
3.低 MTTR,高可用性;
4. 克服带宽不一致,改善时延抖动,丢包等一系列问题等优点。为迅速开展TV Over IP 业务,实施系统定制服务提供了先进的低成本的手段;
5. 可在基于CPCI平台上实现自己的专用标准。就成本而言,PCI外设支持芯片比其它标准更具价格优势。

 
作者:俞晓仲 
 
 
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