一種電纜調制解調器終端系統以及報文傳輸方法與流程

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種電纜調制解調器終端系統以及報文傳輸方法。

背景技術：

CM(Cable Modem，電纜調制解調器)是一種通過有線電視網絡進行數據高速接入的設備，能夠在兩個不同的方向上發送和接收數據，用不同的調制方式把上、下行的數字信號調制在雙向有線電視網的某一個6MHZ/8MHZ帶寬的電視頻道上。CM把上行的數字信號轉換成模擬射頻信號，通過有線電視網傳送，并在接收到下行的數字信號時，將下行的數字信號轉換為用戶計算機能夠識別的數字信號，并發送給用戶計算機。系統前端的CMTS(Cable Modem Terminal Systems，電纜調制解調器終端系統)能和所有的CM通訊，CM只能和CMTS進行通訊，如果兩個CM間需要進行通訊，必須由CMTS進行轉發。

CMTS通常具有兩種模式：2層模式和3層模式，在2層模式下，CMTS將屬于各個家庭的CM承載的家庭流量2層轉發到NSI(Network Side Interface，網絡側接口)，上述家庭流量由位于NSI之上的BRAS(Broadband Remote Access Server，寬帶遠程接入服務器)終結在家庭網絡的3層。3層模式是在CMTS內終結家庭網絡3層，NSI使用3層路由轉發到網絡側。

在2層模式下，如果不在家庭側使用家庭網關或路由器來終結家庭網絡，網絡側很難分清不同的家庭數據，由于網絡側和CMTS采用2層交換，在網絡側(NSI上聯方向)，一個交換域內存在多個家庭，造成同一交換域內的多個家庭都能收到廣播和組播等報文。因此，在2層模式下，需要在家庭側使用家庭網關/路由器設備來終結一個家庭的本地網絡，并使用NAT(Network Address Translation，網絡地址轉換)技術來減少家庭CPE(Customer Premise Equipment，客戶終端設備)使用IP地址的數量，便于管理每個家庭數據轉發，且有利于解決IPV4網絡中的IP地址短缺問題。

在3層模式下，雖然CMTS和網絡側有能力區分不同的IP地址和對應的不同家庭，但是，CMTS并不提供NAT轉換能力，如果不采用家庭網關/路由器，一個家庭網絡內的多個CPE對應的多個IP地址會穿透到NSI之上的網絡側，由于上述IP地址是采用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)動態分配的，會造成IP地址和家庭之間的對應關系的混亂，并嚴重浪費IP地址。

綜上所述，在現有技術中，運營商不得不為每個家庭配備家庭網關或路由器，提高了網絡管理成本，并需要深入到每個家庭進行維護，消耗了大量的管理資源。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提出一種電纜調制解調器終端系統以及報文傳輸方法，旨在解決現有技術的網絡管理成本較高的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供的一種報文傳輸方法，包括：

電纜調制解調器終端系統接收來自電纜調制解調器的上行報文，將所述上行報文轉發給位于云端的家庭服務器；

所述電纜調制解調器終端系統接收來自所述家庭服務器的下行報文，將所述下行報文轉發給所述電纜調制解調器。

此外，為實現上述目的，本發明還提出一種電纜調制解調器終端系統，包括：

第一接收模塊，用于接收來自電纜調制解調器的上行報文；

第一發送模塊，用于將所述上行報文轉發給位于云端的家庭服務器；

第二接收模塊，用于接收來自所述家庭服務器的下行報文；

第二發送模塊，用于將所述下行報文轉發給所述電纜調制解調器。

本發明提出的電纜調制解調器終端系統以及報文傳輸方法中，CM通過CMTS與位于云端的家庭服務器進行報文傳輸，只需將CPE接入CM即可獲取到服務，無需為家庭配備家庭路由器或者具備路由功能的網絡設備，能夠有效節省網絡管理成本。

附圖說明

圖1為現有技術中的一種報文傳輸系統的結構示意圖；

圖2為實現本發明各個實施例的一種報文傳輸系統的結構示意圖；

圖3為實現本發明各個實施例的另一種報文傳輸系統的結構示意圖；

圖4為實現本發明各個實施例的又一種報文傳輸系統的結構示意圖；

圖5為實現本發明各個實施例的再一種報文傳輸系統的結構示意圖；

圖6為本發明第一實施例提出的一種報文傳輸方法流程圖；

圖7為本發明第二實施例提出的一種報文傳輸方法流程圖；

圖8為本發明第三實施例提出的一種報文傳輸方法流程圖；

圖9為本發明第四實施例提出的一種CMTS的結構示意圖；

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

現在將參考附圖描述實現本發明各個實施例的報文傳輸系統，包括家庭服務器、CMTS和CM。

傳統的Cable(電纜)網絡為給每個家庭提供3網融合服務，需要為每個家庭配備CM和Gateway(網關)，CM主要解決2層傳輸問題，而Gateway主要解決3層以上的業務相關問題。Cable網絡提供商和業務服務商不得不為上述設備提供定制管理，如圖1所示。

其中，對Cable網絡進行管理配置的設備群統稱為前端系統，一方面，前端系統需要管理層一層二的設備，包括與Cable網絡強相關的設備，例如，管理CMTS、CM的一層和二層通道；另一方面，前端系統需要管理與家庭網絡相關的3層通道設備，包括與Cable網絡強相關的設備，例如，管理CMTS和家庭側的Gateway設備。最后，對于家庭網絡的服務，還需要管理家庭側的gateway，對提供的服務進行各種配置，相當復雜。

為解決上述問題，本發明實施例提出一種云化家庭網絡，如圖2所示，將家庭云擴展到CMTS之上，對家庭服務的管理和家庭網絡的3層管理都設置在CMTS之上，省掉了家庭側的Gateway，從而縮短網關的路徑，節省了大量的設備投資，只需要進行一層、二層的管理，簡化了對CMTS和CM的管理。同時，由于云服務的集群布設，對于三層以及三層以上的包括業務層的管理，都轉化為對云服務的管理，管理集中，便于自動化和智能管理。另外，由于采用云技術，更有利于資源共享，提高服務可靠性。

在本發明實施例中的另一種報文傳輸系統中，CMTS是帶虛擬局域網和云服務接口的3層CMTS，如圖3所示。

其中，CMTS通過虛擬局域網交換機與云端的家庭服務器連接，通過NAT設備或交換機與業務網連接，并具有端口A、端口B和端口C。端口A通過電纜下聯線路連接CM，端口B通過家庭云端上聯線路連接位于云端的家庭服務器，端口C通過業務網上聯線路接入到Internet和電話服務等。

此外，一個家庭擁有一個CM作為接入設備，CM上聯到CMTS，CM的下聯口可直接提供1到2個接口接入CPE，如果CM下聯接口不夠，可用HUB進行擴展。

在本發明實施例中的又一種報文傳輸系統中，CMTS是在現有的2層CMTS的基礎上結合新增模塊后得到的具有云服務能力的設備，如圖4所示。

其中，CMTS通過虛擬局域網交換機與云端的家庭服務器連接，通過NAT設備或交換機與業務網連接，并具有端口A、端口B、端口C、端口D和端口E。端口A通過電纜下聯線路連接CM，端口B為NSI，用于上聯網絡側；端口C為新增的3層虛擬局域網交換機接口，端口D通過家庭云端上聯線路連接位于云端的家庭服務器，端口E通過業務網上聯線路接入到Internet和電話服務等。

在本發明實施例中的再一種報文傳輸系統中，CMTS提供云計算能力，家庭服務器布設于CMTS提供的虛擬設備內，如圖5所示，例如，可以為每個家庭布設虛擬的家庭服務器。

此外，通過CMTS提供的家庭網絡3層終結點，將位于CMTS內的云計算單元和網絡側云計算單元和管理互通。CMTS到網絡的上行接口合并為一個，原先的家庭虛擬局域網的上行Trunk接口下降到CMTS內部，家庭云上行鏈路通過3層IP互通。當屬于特定家庭的CM上線時，核心BCC、其他全局DHCP或IP地址分配單元為CMTS的上層終結點分配IP地址，家庭服務器的本地IP由CMTS負責分配。每個家庭的虛擬服務器和家庭服務按需啟動，當家庭CM上線時，CMTS內的云服務為該家庭啟動家庭服務器，家庭服務器具有可持續特性，CPE感覺不到家庭服務器的重新啟動，被家庭用戶設置的或者被家庭云以及核心管理者設置的屬性會保留下來，被使用過的服務有持續的狀態。通過將家庭云部署在CMTS上，使得CMTS可以作為一個聚合家庭云的獨立設備，直接部署CMTS和標準CM，便可使標準CPE能夠使用服務。

基于上述報文傳輸系統，提出本發明方法各個實施例。

如圖6所示，本發明第一實施例提出一種報文傳輸方法，包括：

步驟101，CMTS接收來自CM的上行報文，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

具體地，CMTS接收來自CM的上行報文，通過虛擬局域網交換機，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

其中，家庭服務器可以布設于CMTS提供的虛擬設備內。

步驟102，CMTS接收來自家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

具體地，CMTS通過虛擬局域網交換機，接收所述家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

本發明第一實施例中的CM通過CMTS與位于云端的家庭服務器進行報文傳輸，只需將CPE接入CM即可獲取到服務，無需為家庭配備家庭路由器或者具備路由功能的網絡設備，能夠有效節省網絡管理成本。

進一步地，具備以上報文轉發行為的家庭網絡可以將每個家庭的可管理服務放在家庭云端的家庭服務器內，其中，家庭服務器可由云計算技術提供的虛擬機組成，對虛擬機的管理可直接沿用云計算管理。家庭服務器部署有即插即用業務平臺，例如，可選用OSGI技術，將每個家庭服務做成不同的OSGI插件，可通過增加和減少插件實現增加和減少服務的目的。每個家庭服務器的插件都具有可持續的、可管理的、差異化的配置，通過上述差異化管理，可以實現對家庭服務的管理。

此外，可以在家庭服務器上使用TR069或netconf來配置管理OSGI上的不同插件行為，管理信息包含插件具體服務的信息，例如，服務發布協議、服務發布接口地址、服務的協議、服務的接口地址和服務接入控制詳細信息等，上述家庭服務可被運營商管理。每個插件向家庭網絡提供upnp服務以及TR064服務，家庭用戶可以進行家庭服務的自我管理。通過采用云計算技術提供家庭服務，將對每個家庭的管理轉化為對云計算虛擬機內的管理，無需深入到每個家庭去進行維護，能夠有效地降低網絡管理成本。

如圖7所示，本發明第一實施例提出一種報文傳輸方法，包括：

步驟201，將CM的上聯方向配置為帶虛擬局域網的通道，將家庭網絡的所有流量封裝在同一個虛擬局域網中。

本實施例中，通過將家庭網絡的所有流量封裝在同一個虛擬局域網中，可以使家庭云內的家庭服務器和家庭內部的CPE處于同一個虛擬局域網中。

需要說明的是，在本發明的其他實施方式中，還可以通過CM的標志來區分不同的家庭網絡，將屬于各自家庭的數據報文轉發到對應的家庭服務器上。例如，利用CM的DHCP snooping技術，給每個家庭的設備分配各自的網段，使家庭的包括家庭服務器在內的所有設備處在自己的網段中，通過該子網構成一個家庭網絡。

步驟202，在家庭網絡中，為子網配置一個缺省路由。

本實施例中，通過在家庭網絡中為子網配置一個缺省路由，可以將該缺省路由作為家庭網絡的NAT，將CPE匯聚到一個IP地址，以節省IP地址資源。

步驟203，CMTS接收來自CM的上行報文，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

具體地，CMTS接收來自CM的上行報文，通過虛擬局域網交換機，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

其中，家庭服務器可以布設于CMTS提供的虛擬設備內。

步驟204，CMTS接收來自家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

具體地，CMTS通過虛擬局域網交換機，接收所述家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

本發明第二實施例中的CM通過CMTS與位于云端的家庭服務器進行報文傳輸，只需將CPE接入CM即可獲取到服務，無需為家庭配備家庭路由器或者具備路由功能的網絡設備，能夠有效節省網絡管理成本。此外，通過為子網配置一個缺省路由，不同的家庭有獨立的家庭網絡，可以用VLAN分割，或者用3層子網分割，家庭內部的CPE和家庭服務器之間處于一個虛擬局域網中，組播、廣播協議無障礙。家庭業務可以由CPE從家庭網絡內部發現，可采用upnp協議或DSN-SD技術進行發現，家庭服務器還可用upnp組播主動公告自己提供的服務，方便各類服務的動態提供，且不在相同子網的數據流量還是需要經過路由到達，不同家庭之間的互通可根據運營策略設置相應的路由交換點。

如圖8所示，本發明第三實施例提出一種報文傳輸方法，包括：

步驟301，CMTS接收來自CM的上行報文，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

具體地，CMTS接收來自CM的上行報文，通過虛擬局域網交換機，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

其中，家庭服務器可以布設于CMTS提供的虛擬設備內。

步驟302，CMTS接收來自家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

具體地，CMTS通過虛擬局域網交換機，接收所述家庭服務器的下行報文，將下行報文轉發給CM。

步驟303，CMTS通過CM接收來自CPE的組播申請，將組播申請轉發給家庭服務器。

步驟304，CMTS接收來自家庭服務器的組播數據，通過CM將組播數據轉發給CPE。

本實施例中，CPE可以通過向家庭服務器發送組播申請，將直播業務和點播業務轉變為本地組播。CPE通過upnp服務公告獲知家庭服務器具備直播業務或點播業務的服務能力，并獲取CDS的節目列表和組播地址，或者HTTP URL的詳細信息。CMTS通過CM接收來自CPE的組播申請，將組播申請轉發給家庭服務器。家庭服務器接收組播申請后，通過CMTS和CM將組播數據發送給CPE，其中，組播數據可以是組播流或HTTP流。

進一步地，家庭服務器對所有的直播流設置緩沖區，用于緩存當前時間以前幾秒鐘的流數據，當家庭網絡的CPE切到新的視頻流服務時，緩沖的流數據會迅速地下載到播放器的緩存區里，使得播放器能夠立刻開始新的頻道播放，產生快速切臺的效果。

本發明第三實施例中的CM通過CMTS與位于云端的家庭服務器進行報文傳輸，只需將CPE接入CM即可獲取到服務，無需為家庭配備家庭路由器或者具備路由功能的網絡設備，能夠有效節省網絡管理成本。此外，通過將直播業務和點播業務轉變為本地組播，能夠提高處理直播業務和點播業務的效率，無需配備DVB解碼器或有對應功能的網絡設備。

本發明進一步提供一種CMTS。

參照圖9，圖9為本發明第四實施例提出的一種CMTS，包括：

第一接收模塊410，用于接收來自CM的上行報文。

第一發送模塊420，用于將所述上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

具體地，上述第一發送模塊420，具體用于通過虛擬局域網交換機，將上行報文轉發給位于云端的家庭服務器。

其中，家庭服務器可以布設于CMTS提供的虛擬設備內。

第二接收模塊430，用于接收來自所述家庭服務器的下行報文。

具體地，上述第二接收模塊430，具體用于通過虛擬局域網交換機，接收來自所述家庭服務器的下行報文。

第二發送模塊440，用于將所述下行報文轉發給所述CM。

進一步地，上述第一接收模塊410，還用于通過CM接收來自客戶終端設備的組播申請；

相應地，上述第一發送模塊420，還用于將組播申請轉發給家庭服務器；

上述第二接收模塊430，還用于接收來自家庭服務器的組播數據；

上述第二發送模塊440，還用于通過CM，將組播數據轉發給客戶端終端設備。

本發明第四實施例中的CM通過CMTS與位于云端的家庭服務器進行報文傳輸，只需將CPE接入CM即可獲取到服務，無需為家庭配備家庭路由器或者具備路由功能的網絡設備，能夠有效節省網絡管理成本。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到上述實施例方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質(如ROM/RAM、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺終端設備(可以是手機，計算機，服務器，空調器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。

以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。