高速信號接收與多路解復用的集成系統以及數據處理方法與流程

本發明涉及光纖通信以及三網融合領域，尤其涉及一種高速信號接收與多路解復用的集成系統以及數據處理方法。

背景技術：

近年來，廣電和電信運營商都在使用光纖入戶的方式進行三網融合業務的推廣。光纖入戶的最高帶寬從雙絞線時代的10M到100M逐步向光纖時代的1G\2.5G\10G方向發展。在目前的三網融合業務中，所有語音、數據、視頻信號都以IP方式承載，隨著高清、3D、4K、VR等視頻業務的興起，視頻業務將占越來越大的帶寬，2.5G/10G及以上帶寬入戶將逐漸成為現實。

在用戶家庭中，目前絕大部分的家庭內部網絡只支持百兆帶寬， 同時，所有的家庭終端的視頻解碼芯片只能支持1G及以下帶寬輸入，對于總輸入帶寬超過1G以上的視頻IP數據包，需要通過常規的高性能交換/路由芯片進行IP包的選擇、過濾，或通過專用的、支持高速輸入ASIC進行IP包的過濾，使其輸出小于1G或100M帶寬，才能送到家庭終端解碼芯片進行視頻解碼或通過家庭網絡送到多個終端進行解碼。

在現有技術實現方式中，使用常規的高性能交換/路由芯片，存在成本太高的問題；使用現有的支持高速輸入的ASIC處理芯片，解決了成本問題，但與傳統交換/路由芯片一樣，都只能實現在IP數據包層面的過濾處理，都不具備對IP包內的TS流進行解復用的能力，而家庭終端中絕大部分的移動智能終端支持IP形式的TS輸入，但又不支持復用形式的TS流解復用功能，因此，無法對接收下來的復用的TS流進行解碼和收看。

同時在現有的技術方案中，由于無法在高速IP輸入流上直接進行解復用，這樣針對MPTS形式的TS OVER IP流，其過濾出來的IP包仍然含有大量不必要的冗余內容，輸出帶寬也會數倍超出實際需求，對家庭多終端、復雜組網環境，特別是無線WIFI網絡，帶來巨大網絡流量的壓力，甚至造成擁塞。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種高速信號接收與多路解復用的集成系統以及數據處理方法，解決現有技術中成本太高以及無法在高速IP輸入流上直接進行解復用的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：設計、制造了一種高速信號接收與多路解復用的集成系統，包括第一網絡處理模塊、TS數據包提取模塊、TS數據包緩存模塊、封裝模塊、第二網絡處理模塊、控制模塊以及接口模塊；所述第一網絡處理模塊發送網絡數據包至所述TS數據包提取模塊；所述TS數據包提取模塊根據所述控制模塊的指令將網絡數據包中的TS數據包提取出來，并送給TS數據包緩存模塊；所述封裝模塊接收TS數據包緩存模塊的TS數據包并進行封裝到對應的IP數據包中；所述第二網絡處理模塊接收封裝模塊的數據發送出去；所述接口模塊與外部裝置連接通訊，將接收的數據發送給控制模塊。

作為本發明的進一步改進：所述第一網絡處理模塊接收2.5G/10G以太網的串行數據，將串行數據轉換成并行數據，并根據以太網數據包格式識別出包頭和包尾，通過并行總線送給TS數據包提取模塊。

作為本發明的進一步改進：所述TS數據包提取模塊根據以太網數據包的MAC地址、IP地址或UDP端口號以及用戶數據的TS包的PID兩個特征提取相應的TS數據包，提取出來的TS數據包分成一路或者多路并通過標示ID對每一路數據進行標示，提取出來的TS數據包以及標示ID發送給TS數據包緩存模塊。

作為本發明的進一步改進：所述TS數據包緩存模塊為存儲器；所述TS數據包緩存模塊存儲TS數據包以及TS數據包對應的存儲地址，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲。

作為本發明的進一步改進：所述第二網絡處理模塊為100/1G以太網處理模塊，其接收封裝模塊的數據，將該數據封裝為100M/1G以太網數據包，通過100M/1G以太網接口或并行接口發送出去；所述第二網絡處理模塊接收100M/1G以太網數據包，并將以太網數據包提取出來送給控制模塊，控制模塊分析數據，發出相應指令。

本發明同時提供了一種高速信號接收與多路解復用的數據處理方法，包括如下步驟：（A）TS數據包提取模塊接收第一網絡處理模塊的數據包并通過TS數據包緩存模塊進行緩存；（B）封裝模塊將TS數據包進行封裝；（C）控制模塊接收數據包并進行指令分發。

作為本發明的進一步改進：所述步驟（A）中，第一網絡處理模塊用于接收2.5G/10G以太網的串行數據，將串行數據轉換成并行數據，并根據以太網數據包格式識別出包頭和包尾，通過并行總線送給TS數據包提取模塊，所述TS數據包提取模塊根據以太網數據包的MAC地址、IP地址或UDP端口號以及用戶數據的TS包的PID兩個特征提取相應的TS數據包，提取出來的TS數據包分成一路或者多路并通過標示ID對每一路數據進行標示，提取出來的TS數據包以及標示ID發送給TS數據包緩存模塊；所述TS數據包緩存模塊為存儲器；所述TS數據包緩存模塊存儲TS數據包以及TS數據包對應的存儲地址，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲；所述TS數據包緩存模塊按照TS數據包輸出邏輯通道的不同而用不同的速率輸出TS數據包到封裝模塊。

作為本發明的進一步改進： TS數據包進行緩存和輸出，其具體為：將TS數據包存儲到存儲器中，同時將該TS數據包的存儲地址記錄下來，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲，輸出TS數據包時根據TS數據包的存儲地址讀出TS數據包。

作為本發明的進一步改進： TS數據包進行緩存和輸出，其具體為：TS數據包寫入模塊將TS數據包存儲到存儲器對應邏輯通道的存儲空間，并將該邏輯通道存儲的TS數據包的存儲狀態更新，將存儲狀態輸出給TS數據包讀出模塊，TS數據包讀出模塊根據存儲狀態，決定在哪個存儲地址讀出一個或者多個TS數據包。

作為本發明的進一步改進：所述控制模塊從第二網絡處理模塊或者接口模塊接收數據，向TS數據包提取模塊發出指令，提取TS數據包送給TS數據包緩存模塊；指示TS數據包緩存模塊將接收的TS數據包按照N個通道分別讀取出來，將TS數據包和標示ID同時送給封裝模塊；指示封裝模塊每個通道的TS數據包封裝成IP數據包時該通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口號；控制模塊接收第二網絡處理模塊發來的數據，并對接收到的數據進行處理。

本發明的有益效果是：既能夠實現10G高速IP數據的接收，又能夠實現高速IP數據中，針對特定多節目復用TS流進行解復用，使其輸出帶寬顯著降低，方便在家庭IP網絡中傳輸；同時，本發明對輸出IP流進行了解復用，解決了目前大部分移動智能終端不支持MPTS多節目傳輸流的解碼的問題，方便多屏設備對音視頻碼流的接收和解碼；本發明還具有到簡化家庭網絡，降低終端成本的作用。

簡化現有網絡中廣播節目中骨干網的網絡復雜度，大大降低廣播節目的傳輸延時以及節目切換延時，以及大大降低三網融合的改造成本。骨干網采用傳統的光纖點到多點的分發網絡，接入網及用戶端本地網絡同樣采用傳統的有線或者無線局域網，傳統的網絡部署方案不能將廣播節目碼流傳送給用戶端本地的局域網，采用本發明提出的方法后，可以將這兩種網絡有效的連接起來，在用戶端本地網絡實現了三網融合。

骨干網廣播的節目數據很多為多節目復用傳輸流（MPTS），而本地網絡的單個終端同一時間只需要一路單節目傳輸流（SPTS），或者骨干網的SPTS可能需要送給多個終端，傳統的方法或造成網絡帶寬的擁擠，容易出現數據丟失情況。該方法直接將骨干網的IP數據包中的TS數據包提出出來，按照指令將指定的TS數據包重新封裝成IP數據包進行分發。可以顯著降低網絡帶寬要求，顯著減少數據丟失情況，同時能支持多終端同時接收指定的數據。

【附圖說明】

圖1為本發明高速信號接收與多路解復用的集成系統結構示意圖圖；

圖2為第一網絡處理模塊的數據包格式示意圖；

圖3為TS數據包緩存模塊工作原理示意圖；

圖4為UDP報文所封裝的TS數據的解復用示意圖；

圖5為TS數據包的緩存和輸出方法一實施例示意圖；

圖6為TS數據包的緩存和輸出方法又一實施例示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖說明及具體實施方式對本發明進一步說明。

一種高速信號接收與多路解復用的集成系統，包括第一網絡處理模塊、TS數據包提取模塊、TS數據包緩存模塊、封裝模塊、第二網絡處理模塊、控制模塊以及接口模塊；所述第一網絡處理模塊發送網絡數據包至所述TS數據包提取模塊；所述TS數據包提取模塊根據所述控制模塊的指令將網絡數據包中的TS數據包提取出來，并送給TS數據包緩存模塊；所述封裝模塊接收TS數據包緩存模塊的TS數據包并進行封裝到對應的IP數據包中；所述第二網絡處理模塊接收封裝模塊的數據發送出去；所述接口模塊與外部裝置連接通訊，將接收的數據發送給控制模塊。

所述第一網絡處理模塊接收2.5G/10G以太網的串行數據，將串行數據轉換成并行數據，并根據以太網數據包格式識別出包頭和包尾，通過并行總線送給TS數據包提取模塊。

所述TS數據包提取模塊根據以太網數據包的MAC地址、IP地址或UDP端口號以及用戶數據的TS包的PID兩個特征提取相應的TS數據包，提取出來的TS數據包分成一路或者多路并通過標示ID對每一路數據進行標示，提取出來的TS數據包以及標示ID發送給TS數據包緩存模塊。

所述TS數據包緩存模塊為存儲器；所述TS數據包緩存模塊存儲TS數據包以及TS數據包對應的存儲地址，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲。

所述第二網絡處理模塊為100/1G以太網處理模塊，其接收封裝模塊的數據，將該數據封裝為100M/1G以太網數據包，通過100M/1G以太網接口或并行接口發送出去；所述第二網絡處理模塊接收100M/1G以太網數據包，并將以太網數據包提取出來送給控制模塊，控制模塊分析數據，發出相應指令。

本發明同時提供了一種高速信號接收與多路解復用的數據處理方法，包括如下步驟：（A）TS數據包提取模塊接收第一網絡處理模塊的數據包并通過TS數據包緩存模塊進行緩存；（B）封裝模塊將TS數據包進行封裝；（C）控制模塊接收數據包并進行指令分發。

所述步驟（A）中，第一網絡處理模塊用于接收2.5G/10G以太網的串行數據，將串行數據轉換成并行數據，并根據以太網數據包格式識別出包頭和包尾，通過并行總線送給TS數據包提取模塊，所述TS數據包提取模塊根據以太網數據包的MAC地址、IP地址或UDP端口號以及用戶數據的TS包的PID兩個特征提取相應的TS數據包，提取出來的TS數據包分成一路或者多路并通過標示ID對每一路數據進行標示，提取出來的TS數據包以及標示ID發送給TS數據包緩存模塊；所述TS數據包緩存模塊為存儲器；所述TS數據包緩存模塊存儲TS數據包以及TS數據包對應的存儲地址，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲；所述TS數據包緩存模塊按照TS數據包輸出邏輯通道的不同而用不同的速率輸出TS數據包到封裝模塊。

TS數據包進行緩存和輸出，其具體為：將TS數據包存儲到存儲器中，同時將該TS數據包的存儲地址記錄下來，根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲，輸出TS數據包時根據TS數據包的存儲地址讀出TS數據包。

TS數據包進行緩存和輸出，其具體為：TS數據包寫入模塊將TS數據包存儲到存儲器對應邏輯通道的存儲空間，并將該邏輯通道存儲的TS數據包的存儲狀態更新，將存儲狀態輸出給TS數據包讀出模塊，TS數據包讀出模塊根據存儲狀態，決定在哪個存儲地址讀出一個或者多個TS數據包。

所述控制模塊從第二網絡處理模塊或者接口模塊接收數據，向TS數據包提取模塊發出指令，提取TS數據包送給TS數據包緩存模塊；指示TS數據包緩存模塊將接收的TS數據包按照N個通道分別讀取出來，將TS數據包和標示ID同時送給封裝模塊；指示封裝模塊每個通道的TS數據包封裝成IP數據包時該通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口號；控制模塊接收第二網絡處理模塊發來的數據，并對接收到的數據進行處理。

在一實施例中，如圖1，一種高速信號接收與多路解復用的集成系統，由第一網絡處理模塊11、TS數據包提取模塊12、TS數據包緩存模塊13、封裝模塊14、第二網絡處理模塊15、控制模塊16以及接口模塊17組成。

第一網絡處理模塊11為2.5G/10G以太網處理模塊，用于接收2.5G/10G以太網的串行數據，將串行數據轉換成并行數據，并根據以太網數據包格式識別出包頭和包尾，通過并行總線送給TS數據包提取模塊。以太網數據包格式如圖2所示，不管是SPTS還是MPTS，組成的TS包長度都是固定的188字節，包括“TS包頭”和“有效載荷”，前4個字節是TS包頭（TS header），包含了這個TS包的同步、ID等信息。

一實施例中，TS數據包提取模塊12，該模塊根據控制模塊的指令將以太網數據包中特定的TS數據包提取出來，送給TS數據包緩存模塊。控制模塊發出的提取指令包括兩個特征，一個特征為以太網數據包的MAC地址或者IP地址或者UDP端口號，另一個特征為用戶數據的TS包的PID。根據這兩類特征即可將需要的TS數據包提取出來。根據控制模塊的指令可以將提取出來的TS數據包分成一路或者N路，用標示ID標識出當前TS數據包是哪一路數據。然后將提出的TS數據包以及TS數據包的標識ID送給TS數據包緩存模塊。

TS數據包緩存模塊13，如圖3，該模塊根據實際需要設計一定容量的存儲器，存儲器可以是芯片內部的SRAM，也可以是芯片外部擴展的SRAM/DDR2/DDR3等。該模塊從TS數據包提取模塊接收TS數據包，將TS數據包存儲到存儲器，同時將該TS數據包的存儲地址記錄下來，然后根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲。該模塊輸出TS數據包時根據TS數據包的存儲地址讀出TS數據包。TS數據包緩存模塊可以按照TS數據包輸出邏輯通道的不同而用不同的速率輸出TS數據包給TS數據包到IP數據包封裝模塊，該速率的設定是通過控制模塊的指令來完成。該速率的設置可以有效的保證輸出的某個MAC地址或者IP地址或者UDP端口號的以太網數據不會超出某個數值，從而保證后面的接收設備不會因為短時間的速率過大而導致數據丟失。

模塊14為TS數據包到IP數據包封裝，該模塊接收TS數據包緩存模塊的TS數據包，將接收到的相同標識ID的TS數據包封裝到相同的MAC地址或者IP地址或者UDP端口號IP數據包中。一個IP數據包可以封裝1~7個中任意數量的TS數據包，同一種標示ID的TS數據包也可能封裝到不同MAC地址或者IP地址或者UDP端口號的IP數據包中。

模塊15為100M/1G以太網處理模塊，該模塊接收TS數據包到IP數據包封裝模塊的數據，將該數據封裝為100M/1G以太網數據包，通過100M/1G以太網接口（可以是100M/1G的串行以太網接口，也可以MII或者GMII并行接口）發送出去。同時該模塊也接收100M/1G以太網數據包，將發送給本裝置的數據包提取出來送給控制模塊，控制模塊分析數據，發出指令。

模塊16為控制模塊，該模塊從100M/1G以太網控制模塊或者IIC/UART等接口模塊接收數據，分析后TS數據包提取模塊發出指令，指示提取怎樣的TS數據包送給TS數據包緩存模塊。同時指示TS數據包緩存模塊將接收的TS數據包按照N個通道分別讀取出來，將TS數據包和標示ID同時送給TS數據包到IP數據包封裝模塊，同時指示TS數據包緩存模塊按照每個通道以不超過某個速率讀取數據。該模塊也指示TS數據包到IP數據包封裝模塊每個通道的TS數據包封裝成IP數據包時該通道的目的MAC地址和目的IP地址以及UDP端口號分別是多少。控制模塊也接收100M/1G以太網處理模塊發來的數據，也可以對接收到的數據進行回復響應。

模塊17為IIC/UART等接口模塊，該模塊通過IIC或者UART或者USB等標準對外接口跟外部裝置連接通訊，將接收的數據送給控制模塊，控制模塊分析收到的數據對其他模塊發出指令。該模塊也可以向IIC/UART等接口模塊發送數據以響應接收到的數據。

在一實施例中，如圖4，TS over IP數據傳輸中IP數據路由的同時完成TS數據的解復用。現有TS over IP數據傳輸方案中，IP數據僅通過廣播方式或者路由方式傳送到終端；本發明在完成IP數據路由的同時，實現了對UDP報文所封裝的TS數據的解復用，本發明高速TS OVER IP信號接收與多路解復用的集成系統和對應的接收終端通訊，接收終端將需要的TS數據信息通過網絡送給該電路的控制模塊，電路根據指令生成新的路由信息，并根據指令修改輸出IP數據的格式，同時根據終端指令將IP數據中需要的TS數據包提取出來，將其他不需要的TS數據包過濾去掉，實現傳輸給接收終端的TS數據就是接受終端請求的數據，該方法可以支持提取一路單節目碼流，也可以支持同時提取多路單節目碼流；可以支持一個接收終端，也可以同時支持多個接收終端。

TS數據包通過一路或多路邏輯通道進行緩存和輸出，在一實施例中，如圖5，將TS數據包存儲到存儲器，同時將該TS數據包的存儲地址記錄下來，然后根據該TS數據包的標識ID將該TS數據包的存儲地址送到對應的輸出邏輯通道的地址存儲器存儲，輸出TS數據包時根據TS數據包的存儲地址讀出TS數據包。在又一實施例中，如圖6，TS數據包寫入模塊將TS數據包存儲到存儲器對應邏輯通道的存儲空間，并將該邏輯通道存儲的TS數據包的存儲狀態更新，將存儲狀態輸出給TS數據包讀出模塊，TS數據包讀出模塊根據存儲狀態，決定在哪個存儲地址讀出一個或者多個TS數據包。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。