專利名稱：一種gpon網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信和寬帶接入網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法和 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
GPON(Gigabit-Capable PON)技術(shù)是基于ITU-TG. 984. χ標準的無源光綜合接入 標準?；贕PON技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)由局端的OLT (光線路終端)、用戶端的0NT/0NU (光 網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光網(wǎng)絡(luò)單元)、連接這兩種設(shè)備的0DN(光分配網(wǎng)絡(luò))以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。GPON的主要技術(shù)特點是采用全新的傳輸匯聚層協(xié)議“通用成幀協(xié)議”(GEM =GPON Encapsulation Method)，GEM 源于 GFP (Generic Framing Protocol，通用成幀規(guī)程)，能將 任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)進行原有格式封裝后經(jīng)由PON系統(tǒng)進行傳輸。因此，GPON具有 覆蓋任何可能出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)的適配能力，包括數(shù)字視頻、存儲網(wǎng)絡(luò)(SAN)、電子商務(wù)等。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控是IT、安防與電信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，經(jīng)歷過“9. 11”恐怖襲擊事件 后，安全問題被各國政府提上重要日程，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)、設(shè)備快速發(fā)展。在我國，近年來 “平安城市”、“平安校園”以及機場、地鐵等視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)開始在全國范圍內(nèi)服務(wù)。國內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控兩個主要階段，而接入網(wǎng)提供視頻 業(yè)務(wù)接入的兩種方式均有不足之處，下面將結(jié)合附圖進行說明。如圖1所示，模擬視頻監(jiān)控的接入網(wǎng)絡(luò)從模擬矩陣到前端設(shè)備之間采用光纖直連 的方式，每個視頻設(shè)備占用一根光纖，對光纖資源占用較大，規(guī)模部署難度大，同時，難以滿 足日益提高的全省、甚至全國范圍的聯(lián)網(wǎng)需求。數(shù)字視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)通過視頻終端進行業(yè)務(wù)流IP化并壓縮，如果利用現(xiàn)有的GPON 網(wǎng)絡(luò)承載，則如圖2所示。但是，這種方案對視頻終端要求高(成本高、壓縮質(zhì)量難以保證)， 而且數(shù)字視頻終端硬件(如CPU)性能較差，對比較復(fù)雜的編碼處理較慢，前端傳到后臺有 較大的延遲，難以滿足一些重要客戶如公安視頻監(jiān)控的高質(zhì)量要求。因此，從客觀需求出發(fā)，采用模擬_數(shù)字視頻監(jiān)控混合的解決方案反而是目前高 質(zhì)量視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的主要方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種利用可能在接入網(wǎng)大量部署的GPON網(wǎng)絡(luò)，提供高質(zhì)量視頻監(jiān)控 業(yè)務(wù)接入承載方案。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種GPON網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法，通過光網(wǎng) 絡(luò)單元和光線路終端完成音視頻信號編碼，并發(fā)送給視頻監(jiān)控平臺，其中，在光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè) 執(zhí)行的操作，包括以下步驟通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信 號進行采集、量化成數(shù)字信號；對數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼后，形成64B/65B碼塊；將 64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中，并發(fā)送給光線路終端；在光線路終端側(cè) 執(zhí)行的操作，包括以下步驟接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀，對GEM幀進行去映射，并提取GEM幀中的64B/65B碼塊；將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)；對多路解碼后的采 樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，并將編碼后的音視頻信號發(fā)送到視頻監(jiān)控平臺。
進一步，將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中的操作，包括以下步 驟在GEM幀中定義PTI值，標示該GEM幀用于透明傳輸數(shù)據(jù)。進一步，將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中的操作，包括以下步 驟將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀中PTI編碼的預(yù)留字段。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出一種GPON網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)系統(tǒng)，其 中，光網(wǎng)絡(luò)單元，包括視頻采集模塊，通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信 號，對該信號進行采集、量化成數(shù)字信號；線路編碼模塊，將數(shù)字信號進行8B/10B線路編 碼；數(shù)據(jù)碼塊形成模塊，將線路編碼模塊編碼后的數(shù)字信號形成64B/65B碼塊；映射模塊， 將64B/65B碼塊映射到GEM幀的有效負載區(qū)域；第一媒體接入控制模塊，向光線路終端發(fā)送 GEM幀；光線路終端，包括第二媒體接入控制模塊，接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀；去映射 模塊，對GEM幀進行去映射，提取GEM幀中的64B/65B碼塊；數(shù)據(jù)碼塊解碼模塊，對64B/65B 碼塊進行解碼；線路解碼模塊，將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)；視頻編碼模塊， 將多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，將編碼后的音視頻信號發(fā)送到視頻監(jiān)控平臺。進一步，映射模塊在GEM幀中定義PTI值，標示該GEM幀用于透明傳輸數(shù)據(jù)。進一步，映射模塊將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀中PTI編碼的預(yù)留字段。本申請相對現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下的優(yōu)點和效果。與模擬視頻監(jiān)控相比模擬視頻監(jiān)控的接入網(wǎng)絡(luò)從模擬矩陣到前端設(shè)備之間的采用光纖直連的方式，每 個視頻設(shè)備占用一根光纖，對光纖資源占用較大。如圖1所示，每個光端機到多路編碼器都 需要占用1根光纖。而本方法可以利用PON網(wǎng)絡(luò)的特點，節(jié)省主干光纖資源。如圖3所示， 采用PON設(shè)備可以在光纜網(wǎng)匯接的地方放置一臺無源光分路器，無源光分路器到OLT設(shè)備 僅需1根光纖，從而節(jié)省了主干光纖資源。與數(shù)字視頻監(jiān)控相比傳統(tǒng)的數(shù)字視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)在視頻終端實現(xiàn)業(yè)務(wù)流IP化并壓縮，對視頻終端要求 高(成本高、壓縮質(zhì)量難以保證)，而且數(shù)字視頻終端硬件(如CPU)性能較差，對比較復(fù)雜 的編碼處理較慢，前端傳到后臺有較大的延遲。本方法在ONU將接收到的模擬音視頻信號 僅進行采集，實現(xiàn)從模擬到數(shù)字的處理，并將數(shù)字化信號實時進行透明封裝處理，壓縮編碼 等工作在OLT端集中處理，這樣既可以簡化前端設(shè)備的復(fù)雜度又可以降低時延保證視頻的 質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中模擬視頻監(jiān)控接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字視頻監(jiān)控接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明GPON承載視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明ONU結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)中GEM的幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)G. 984. 3定義的PTI編碼含義。
圖7是本發(fā)明定義的PTI編碼含義。圖8是本發(fā)明OLT結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種高質(zhì)量視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)在GPON中的傳輸方法，主要包含兩個重要 方面一是采用GEM幀透明承載實時視頻信號的方法；二是將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流 封裝到GEM幀傳送，并在OLT實現(xiàn)集中壓縮編碼的視頻業(yè)務(wù)承載方法。為了實現(xiàn)高質(zhì)量視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的接入，本發(fā)明首先明確系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如 圖3所示。圖4為本發(fā)明提出的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU結(jié)構(gòu)示意圖。光網(wǎng)絡(luò)單元包括視頻采集模塊，通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信號進 行采集、量化成數(shù)字信號。線路編碼模塊，將數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼。數(shù)據(jù)碼塊形成模塊，將線路編碼模塊編碼后的數(shù)字信號形成64B/65B碼塊。映射模塊，將64B/65B碼塊映射到GEM幀的有效負載區(qū)域，并在PTI域中按照圖7 所定義的編碼寫入PTI值。其中，映射模塊將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀中預(yù)留字段 直接封裝進行承載以傳輸數(shù)據(jù)。定義PTI值主要是為了指示該GEM幀不是普通的GEM幀， 而是本方法定義的承載透明傳輸數(shù)據(jù)的幀。第一媒體接入控制模塊，向光線路終端發(fā)送GEM幀。下面將結(jié)合附圖具體說明對GEM幀中預(yù)留字段進行透明傳輸數(shù)據(jù)的定義方式。GPON系統(tǒng)中采用GEM為TC層適配協(xié)議，考慮到PON網(wǎng)絡(luò)多0NU、多端口復(fù)用的情 況，引入了 Port ID。本發(fā)明利用G. 984. 3預(yù)留的控制字節(jié)，直接承載視頻流，實現(xiàn)視頻監(jiān)控 業(yè)務(wù)高質(zhì)量傳輸。下面對GEM承載透明數(shù)據(jù)的方式進行定義。圖5為現(xiàn)有技術(shù)G. 984. 3定義的GEM的幀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，GEM幀包括 有效負載幀長度標識符(PLI)占用12個比特，端口標識符(Port-ID)占用12個比特，有效 負載類型指示(PTI)占用3個比特，檢測字段(HEC)占用13個比特和有效負載(Payload) 占用L個字節(jié)，L的值由PLI指示。其中，PTI域用于指示段凈荷的內(nèi)容類型和相應(yīng)的處理方式。編碼含義見圖6。本發(fā)明利用G. 984. 3預(yù)留的PTI部分字節(jié)，實現(xiàn)透明傳輸數(shù)據(jù)的標識，定義的新的 編碼見圖7。圖8為本發(fā)明提出的光線路終端OLT結(jié)構(gòu)示意圖。光線路終端包括第二媒體接入控制模塊，接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀。去映射模塊，對GEM幀進行去映射，提取GEM幀中的64B/65B碼塊。數(shù)據(jù)碼塊解碼模塊，對64B/65B碼塊進行解碼。線路解碼模塊，將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)。視頻編碼模塊，將多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，將編碼后的音視頻信號 發(fā)送到視頻監(jiān)控平臺。本發(fā)明不需要在前端的終端設(shè)備上進行壓縮編碼，僅需實現(xiàn)模擬到數(shù)字的采樣，復(fù)雜的編碼處理集中在處理能力較高的OLT端實現(xiàn)，從而有效提高視頻的壓縮質(zhì)量及降低 傳輸時延。本發(fā)明相對于模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以有效節(jié)省光纖資源，有效保證視 頻的質(zhì)量，并可利用規(guī)模建設(shè)的GPON網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的聯(lián)網(wǎng)。圖9是本發(fā)明視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法流程圖。通過光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端完 成音視頻信號編碼，并發(fā)送給視頻監(jiān)控平臺。該方法包括以下步驟在光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)(ONU)執(zhí)行的操作，包括以下步驟在步驟901，通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信號進行 采集、量化成數(shù)字信號?，F(xiàn)有的ONU中提供的AV接口，主要用來傳送CATV模擬電視業(yè)務(wù)。光網(wǎng)絡(luò)單元 (ONU)設(shè)備直接提供AV接口來接收信號，并在其中內(nèi)置視頻采集模塊，對通過AV接口接收 來的模擬視頻信號不進行壓縮編碼，而是直接對該信號進行采集、量化成數(shù)字信號。在步驟902，對數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼后，形成64B/65B碼塊。在步驟903，將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中，并發(fā)送給光線 路終端。其中，將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀中預(yù)留字段直接封裝進行承載以傳輸數(shù) 據(jù)。GEM幀中預(yù)留的用于透明傳輸數(shù)據(jù)的定義如圖7所示。定義PTI值主要是為了指示該 GEM幀不是普通的GEM幀，而是本方法定義的承載透明傳輸數(shù)據(jù)的幀。在光線路終端側(cè)(OLT)執(zhí)行的操作，包括以下步驟在步驟904，接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀，對GEM幀進行去映射，并提取GEM幀中 的64B/65B碼塊。在步驟905，將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)。在步驟906，對多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，并將編碼后的音視頻信號發(fā) 送到視頻監(jiān)控平臺。在光線路終端內(nèi)置視頻編碼模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對多路解碼后的采 樣數(shù)據(jù)進行集中編碼。本發(fā)明通過在ONU將接收到的模擬音視頻信號進行采集，實現(xiàn)從模擬到數(shù)字的處 理，并將數(shù)字化信號實時進行透明封裝處理，然后在OLT端進行解封裝后，再將數(shù)字信號統(tǒng) 一處理，進行集中壓縮編碼。本發(fā)明保證視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量的同時，充分利用了寬帶接入網(wǎng)資源，在GPON 接入網(wǎng)中高效、高質(zhì)量的提供高清視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)接入，是“平安城市”、“平安校園”等高質(zhì)量 視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的最有效的技術(shù)方案之一。
權(quán)利要求
1.一種GPON網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法，通過光網(wǎng)絡(luò)單元和光線路終端完成音 視頻信號編碼，并發(fā)送給視頻監(jiān)控平臺，其中在光網(wǎng)絡(luò)單元側(cè)執(zhí)行的操作，包括以下步驟通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信號進行采集、量化成數(shù)字 信號；對數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼后，形成64B/65B碼塊； 將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中，并發(fā)送給光線路終端； 在光線路終端側(cè)執(zhí)行的操作，包括以下步驟接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀，對GEM幀進行去映射，并提取GEM幀中的64B/65B碼塊；將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)；對多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，并將編碼后的音視頻信號發(fā)送到視頻監(jiān)控平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法，其中，將64B/65B碼塊透明映射到 GEM幀的有效負載區(qū)域中的操作，包括以下步驟在GEM幀中定義PTI值，標示該GEM幀用 于透明傳輸數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法，其中，將64B/65B碼塊透明映 射到GEM幀的有效負載區(qū)域中的操作，包括以下步驟將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀中 PTI編碼的預(yù)留字段。
4.一種GPON網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中 光網(wǎng)絡(luò)單元，包括視頻采集模塊，通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信號進行采 集、量化成數(shù)字信號；線路編碼模塊，將數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼；數(shù)據(jù)碼塊形成模塊，將線路編碼模塊編碼后的數(shù)字信號形成64B/65B碼塊；映射模塊，將64B/65B碼塊映射到GEM幀的有效負載區(qū)域；第一媒體接入控制模塊，向光線路終端發(fā)送GEM幀；光線路終端，包括第二媒體接入控制模塊，接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀； 去映射模塊，對GEM幀進行去映射，提取GEM幀中的64B/65B碼塊； 數(shù)據(jù)碼塊解碼模塊，對64B/65B碼塊進行解碼； 線路解碼模塊，將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)；視頻編碼模塊，將多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，將編碼后的音視頻信號發(fā)送 到視頻監(jiān)控平臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，映射模塊在GEM幀中定義PTI 值，標示該GEM幀用于透明傳輸數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，映射模塊將64B/65B碼塊 透明映射到GEM幀中PTI編碼的預(yù)留字段。
全文摘要
本發(fā)明提出一種GPON網(wǎng)絡(luò)中視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方法和系統(tǒng)。通過AV接口收到監(jiān)控攝像頭發(fā)送的模擬音視頻信號，對該信號進行采集、量化成數(shù)字信號；對數(shù)字信號進行8B/10B線路編碼后，形成64B/65B碼塊；將64B/65B碼塊透明映射到GEM幀的有效負載區(qū)域中，并發(fā)送給光線路終端；在光線路終端側(cè)執(zhí)行的操作，包括以下步驟接收光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的GEM幀，對GEM幀進行去映射，并提取GEM幀中的64B/65B碼塊；將64B/65B碼塊解碼為8B/10B的采樣數(shù)據(jù)；對多路解碼后的采樣數(shù)據(jù)進行集中編碼，并將編碼后的音視頻信號發(fā)送到視頻監(jiān)控平臺。本發(fā)明提供高質(zhì)量視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)接入承載方案。
文檔編號H04N7/26GK102006454SQ20091017003
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者任艷, 蘭潮, 葉何亮, 吳偉, 左建, 廖莎, 彭莉, 毛宇, 王作強, 王波, 袁海濤 申請人:中國電信股份有限公司