專利名稱：基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于千兆以太網(wǎng)物理層接口的非壓縮高清視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們對現(xiàn)代化安全防范系統(tǒng)需求的不斷增長，視頻監(jiān)控因其直觀、方便、內(nèi)容豐富，受到了用戶的認(rèn)可，得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是高清視頻圖像，因其提供了更高的分辨率，在目前的安防監(jiān)控領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。高清視頻系統(tǒng)的傳輸方式分為兩種模式，IP網(wǎng)絡(luò)方式和直接傳輸方式，近年來基于IP的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，IP CAM或 Web CAM，也得到了一定程度的應(yīng)用，由于需經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸，考慮到帶寬的因素，視頻信息必須經(jīng)過壓縮，而且在IP網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延難以控制，而后端處理的解壓縮也需要時(shí)間，所以畫面的實(shí)時(shí)性難以保證。IP CAM多工作在100M網(wǎng)模式下，其物理連接方式為總線式，在加上網(wǎng)絡(luò)傳輸多為有條件的傳輸模式，所以連接和傳輸?shù)目煽啃噪y以保證，且在網(wǎng)絡(luò)流量高峰時(shí)期，信道的阻塞，可能會(huì)導(dǎo)致圖像中斷，也可能因無充足帶寬而造成數(shù)據(jù)丟失， 圖像損失也成為其無法避免的問題。而點(diǎn)對點(diǎn)傳輸非壓縮視頻是解決以上問題的最佳方式，目前有YPBPR，HDMI, HD-SDI等方法，但都由于這些方法的一些問題無法大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于千兆以太網(wǎng)物理層接口的非壓縮高清數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)充分利用千兆高速以太網(wǎng)物理層接口提供的高速雙向傳輸性能，克服其他高清視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，以優(yōu)異的性能、低廉的成本實(shí)現(xiàn)了高清無壓縮視頻，音頻和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離雙向傳輸。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為提供一種基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)由通過千兆以太網(wǎng)連接的接收端裝置和發(fā)送端裝置組成；所述發(fā)送端裝置包括若干個(gè)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，分別與發(fā)端數(shù)字邏輯單元和發(fā)端微控制單元相連接，用于采集視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)提交至發(fā)端數(shù)字邏輯單元；同時(shí)，接收來自發(fā)端數(shù)字邏輯單元發(fā)來的反向音頻和控制數(shù)據(jù)并輸出；一發(fā)端數(shù)字邏輯單元，分別與發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口和發(fā)端微控制單元相連接，用于接收發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行類型判斷，將視頻數(shù)據(jù)分段，并和音頻、控制數(shù)據(jù)混合編碼，在每個(gè)數(shù)據(jù)段前添加以太網(wǎng)幀頭組成以太幀，并將以太幀通過GMII 接口送至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口 ；同時(shí)，接收來自發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口的反向音頻和控制數(shù)據(jù)，解碼后交由發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸出；一發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口一端與收端千兆以太網(wǎng)物理層接口通過千兆以太網(wǎng)相連接，另一端通過GMII接口與發(fā)端數(shù)字邏輯單元相連；一發(fā)端微控制單元，用于協(xié)調(diào)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元、發(fā)端數(shù)字邏輯單元和發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口工作，同時(shí)處理控制數(shù)據(jù)；所述接收端裝置包括若干個(gè)收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，分別與收端數(shù)字邏輯單元和收端微控制單元相連接，用于接收來自收端數(shù)字邏輯單元的多路視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)，經(jīng)反混合解碼后輸出， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)收端音頻和控制數(shù)據(jù)的輸入，并提交給收端數(shù)字邏輯單元；一收端數(shù)字邏輯單元，分別與收端千兆以太網(wǎng)物理層接口和收端微控制單元相連接，用于對從收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收的以太幀數(shù)據(jù)去掉以太網(wǎng)幀頭，并進(jìn)行反混合解碼處理后，交由收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸出數(shù)字視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)；同時(shí)，接收收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元發(fā)來的的音頻和控制信號(hào)，并進(jìn)行混合編碼送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口 ；一收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，一端通過GMII接口與收端數(shù)字邏輯單元相連，另一端與發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口通過千兆以太網(wǎng)相連接；收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口發(fā)送的以太幀并遞交至收端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)將收端數(shù)字邏輯單元提供的音頻和控制數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口；一收端微控制單元，用于協(xié)調(diào)收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元、收端數(shù)字邏輯單元和收端千兆以太網(wǎng)物理層接口工作，同時(shí)處理控制數(shù)據(jù)。所述視頻數(shù)據(jù)來自于模擬攝像機(jī)并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換或來自各種數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的輸出；所述音頻數(shù)據(jù)來自于拾音器的A/D轉(zhuǎn)換或數(shù)字音頻設(shè)備的輸出；所述控制數(shù)據(jù)來自于各種傳感器輸出。一種基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸方法，其特征在于所述非壓縮音視頻數(shù)據(jù)傳輸方法包括步驟如下A、在發(fā)端微控制單元的控制下，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元通過音頻獲取設(shè)備、高清數(shù)字視頻獲取設(shè)備、控制設(shè)備分別獲取多路數(shù)字音頻、數(shù)字視頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元接收來自發(fā)端數(shù)字邏輯單元的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)并輸出；B、發(fā)端數(shù)字邏輯單元在接收到高清音視頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)后進(jìn)行非壓縮高清混合編碼及與成幀處理，并將封裝后的以太幀通過GMII接口提交至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，同時(shí)，發(fā)端數(shù)字邏輯單元接收來自發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)進(jìn)行反混合解碼后發(fā)送至發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元；C、發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口將以太網(wǎng)幀通過連接的千兆以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，同時(shí)，接收來自收端千兆以太網(wǎng)物理層接口的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端數(shù)字邏輯單元；D、收端千兆以太網(wǎng)物理層接口從千兆以太網(wǎng)絡(luò)接收以太網(wǎng)幀，通過GMII 接口輸出至收端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)，通過GMII接口接收來自數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口 ；E、收端數(shù)字邏輯單元在收端微控制單元的控制下對以太網(wǎng)幀進(jìn)行反混合解碼后發(fā)送至收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元分別輸出數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)，同時(shí)，收端數(shù)字邏輯單元通過與收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元連接的音頻設(shè)備和控制設(shè)備獲取多路數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)，進(jìn)行非壓縮混合編碼及與成幀處理后發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口。在步驟A中，所述發(fā)端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)數(shù)字邏輯單元和發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)發(fā)端微控制單元被設(shè)置為開啟時(shí)，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向發(fā)端數(shù)字邏輯單元發(fā)送高清音頻、視頻和控制數(shù)據(jù)。在步驟E中，所述收端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)收端數(shù)字邏輯單元和收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)收端微控制單元被設(shè)置為開啟時(shí)，收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向收端數(shù)字邏輯單元提供數(shù)字音頻和控制信號(hào)。綜上所述，在本發(fā)明所提供的基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)等由發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元進(jìn)入，由發(fā)端數(shù)字邏輯單元進(jìn)行混合處理、封裝為MAC幀后通過發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口連接的以太網(wǎng)發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，接收后再經(jīng)由收端數(shù)字邏輯單元進(jìn)行去以太幀頭部處理，并經(jīng)反混合解碼恢復(fù)為音視頻及控制數(shù)據(jù)流送至收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元進(jìn)行輸出。而由接收端到發(fā)出端的音頻和控制數(shù)據(jù)經(jīng)收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸入，經(jīng)收端數(shù)字邏輯單元做混合編碼并封 MAC幀后，交由收端千兆以太網(wǎng)物理層接口反向到發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，再經(jīng)發(fā)端數(shù)字邏輯單元去以太幀頭部，反混合解碼后交給發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸出。在本發(fā)明中，由于利用了千兆以太網(wǎng)物理層接口的全雙工的Kibps數(shù)據(jù)傳輸能力，實(shí)現(xiàn)了多路高清視頻和雙向音頻、控制數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上的遠(yuǎn)距離傳輸，克服了現(xiàn)有的多種高清視頻數(shù)據(jù)傳輸方式的缺點(diǎn)，讓高清無壓縮視頻監(jiān)控推向?qū)嶋H應(yīng)用。


圖1是基于物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)原理框圖；圖2是本發(fā)明的視頻傳輸過程流程圖；圖3是本發(fā)明的發(fā)送端數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖；圖4是本發(fā)明的接收端控制數(shù)據(jù)和數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的反向傳輸流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。本發(fā)明是一種基于千兆以太網(wǎng)物理層技術(shù)，傳輸非壓縮高清視頻，音頻和控制數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。本系統(tǒng)放棄了傳統(tǒng)的采用IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用7層協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖龇?，而采用直接封裝以太幀，利用物理層直接雙向傳輸高清非壓縮視頻，音頻和控制數(shù)據(jù)，并使用點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，以避免總線連接方式的相互干擾，同時(shí)避免傳輸時(shí)延和抖動(dòng)來保證足夠的雙向數(shù)據(jù)傳輸帶寬(雙向千兆)。所以本系統(tǒng)可以直接輸入1080P和720P的非壓縮數(shù)字視頻進(jìn)行傳輸；終端接收后，無需單獨(dú)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼或解壓縮，可直接輸出至監(jiān)視器進(jìn)行顯示和輸入數(shù)字錄像機(jī)記錄。圖1是基于物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)原理框圖。如圖所示，基于物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)包括發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元、發(fā)端數(shù)字邏輯單元、 發(fā)端微控制單元、發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口、收端千兆以太網(wǎng)物理層接口、收端微控制單元、收端數(shù)字邏輯單元和收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元。發(fā)端數(shù)字邏輯單元通過與發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元連接的高清數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備、音頻獲取設(shè)備、控制設(shè)備獲取多路數(shù)字音視頻和控制數(shù)據(jù)；發(fā)端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)數(shù)字邏輯單元和發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，當(dāng)發(fā)端微控制單元或收端被設(shè)置為開啟時(shí)，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向發(fā)端數(shù)字邏輯單元提供高清音視頻信號(hào)。發(fā)端數(shù)字邏輯單元在接收到高清音視頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)后進(jìn)行非壓縮高清混合編碼及與成幀處理，并將封裝后的以太幀通過 GMII接口提交至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口將以太網(wǎng)幀通過連接的千兆以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送。收端千兆以太網(wǎng)物理層接口負(fù)責(zé)從千兆以太網(wǎng)絡(luò)接收以太網(wǎng)幀，通過GMII接口輸出至收端數(shù)字邏輯單元，收端數(shù)字邏輯單元在對以太網(wǎng)幀進(jìn)行反混合解碼后輸出通過收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元分別輸出數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)。收端數(shù)字邏輯單元通過與收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元連接的音頻設(shè)備和控制設(shè)備獲取多路數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)；收端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)收端數(shù)字邏輯單元和收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，當(dāng)收端微控制單元或收端微控制單元被設(shè)置為開啟時(shí)，收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向收端數(shù)字邏輯單元提供數(shù)字音頻和控制信號(hào)。收端數(shù)字邏輯單元在接收到數(shù)字音頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)后進(jìn)行混合編碼及與成幀處理，并將封裝后的以太幀通過GMII接口提交至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，收端千兆以太網(wǎng)物理層接口將以太網(wǎng)幀通過連接的千兆以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送。發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口負(fù)責(zé)從千兆以太網(wǎng)絡(luò)接收以太網(wǎng)幀，通過GMII接口輸出至發(fā)端數(shù)字邏輯單元，發(fā)端數(shù)字邏輯單元在對以太網(wǎng)幀進(jìn)行反混合解碼后輸出通過發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元分別輸出數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)。圖2是本發(fā)明的高清視頻傳輸流程圖。如圖所示，高清視頻數(shù)據(jù)的傳輸流程為 Al 通過發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸入高清監(jiān)控視頻。例如，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元連接一套帶有音頻采集的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和云臺(tái)設(shè)備，負(fù)責(zé)采集音頻、視頻信號(hào)；其中采集的視頻信號(hào)可為1080P、1080I、720P、Dl等分辨率的數(shù)字視頻信號(hào)，所有采集到的數(shù)字信號(hào)輸入發(fā)端數(shù)字邏輯單元進(jìn)行處理。A2 視頻數(shù)據(jù)輸入后，發(fā)端數(shù)字邏輯單元首先根據(jù)以太網(wǎng)幀的長度， 對視頻流進(jìn)行分割，對分割后的數(shù)據(jù)添加以太網(wǎng)頭部，封裝成為以太幀。例如，接收到Al輸入的數(shù)字視頻信號(hào)分辨率為720P即1280 X 720像素，則每行的數(shù)據(jù)需分割為2 3個(gè)數(shù)據(jù)段進(jìn)行傳輸，每個(gè)分割出的數(shù)據(jù)段前加上以太網(wǎng)頭部，并加入編號(hào)機(jī)制，同控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)一起進(jìn)行混合編碼，成為一個(gè)以太幀。A3:封裝好的以太幀通過發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口進(jìn)行發(fā)送。例如，發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口在接收到A2輸入的以太幀后，直接進(jìn)行發(fā)送。A4 收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收以太幀。例如，收端千兆以太網(wǎng)物理層接口從鏈路上接收A3發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，直接送至A5進(jìn)行處理。A5 收端數(shù)字邏輯單元接收到由收端千兆以太網(wǎng)物理層接口送達(dá)的以太幀后，對其進(jìn)行反混合編碼，分離出高清視頻數(shù)據(jù)，并將其重組為視頻流，進(jìn)行輸出。例如，在接收到A4傳送的數(shù)據(jù)幀后，首先去除以太網(wǎng)頭部，進(jìn)行反混合編碼，分離出高清視頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)編號(hào)信息，恢復(fù)出720P的數(shù)字視頻信號(hào)，即進(jìn)入A6。A6 將視頻輸出至收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元。例如，A5送達(dá)720P的數(shù)字視頻信號(hào)到達(dá)后，通過收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的視頻輸出端口進(jìn)行輸出顯示，或送至數(shù)字錄像機(jī)進(jìn)行記錄。圖3是本發(fā)明的發(fā)送端數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。如圖所示，發(fā)端音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)通過發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的輸入端口輸入，其作用流程為B1 發(fā)端音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)通過發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的數(shù)據(jù)輸入端口輸入。例如，音頻信號(hào)由拾音器發(fā)出，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后連接到發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的數(shù)據(jù)輸入端口輸入，數(shù)據(jù)信息(如報(bào)警信號(hào))由于是數(shù)據(jù)信號(hào)，所以無需轉(zhuǎn)換直接輸入發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元。B2:發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元將輸入的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和和控制數(shù)據(jù)信息輸發(fā)送至發(fā)端數(shù)字邏輯單元，數(shù)據(jù)信號(hào)也可經(jīng)過發(fā)端微控制單元處理后再交給發(fā)端數(shù)字邏輯單元，在這里將視頻，音頻和數(shù)據(jù)信息混合編碼，并封成MAC幀。B3 發(fā)端數(shù)字邏輯單元將封成MAC幀的數(shù)字音視頻和數(shù)據(jù)信息交給發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，并由收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收。B4:收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，并通過GMII接口發(fā)給收端數(shù)字邏輯單元。B5:收端數(shù)字邏輯單元收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行反混合編碼。分別分離出數(shù)字視頻，音頻和數(shù)據(jù)信息，例如，拾音器的數(shù)字音頻信號(hào)，報(bào)警數(shù)據(jù)等，并交由收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元處理。B6 收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元將數(shù)字音頻數(shù)據(jù)直接輸出，可以交由D/A轉(zhuǎn)換成擬音頻信號(hào)輸出，數(shù)據(jù)信號(hào)可以直接輸出，也可以經(jīng)過收端微控制單元處理后輸出。圖4是本發(fā)明的接收端數(shù)據(jù)信息(主要為控制信號(hào))和數(shù)字音頻信號(hào)的反向傳輸流程圖。如圖4所示，收端數(shù)據(jù)信息和數(shù)字音頻信號(hào)由通過收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的數(shù)據(jù)端口輸入，其作用流程為C1 數(shù)據(jù)信號(hào)和數(shù)字音頻信號(hào)通過收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元的輸入端口直接輸入。例如，數(shù)字音頻信號(hào)可以是話筒音頻信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換而來，控制信號(hào)可以由各種控制設(shè)備發(fā)出，例如操作計(jì)算機(jī)，鍵盤等等，信號(hào)類型可以是前端設(shè)備的各種動(dòng)作，如云臺(tái)的上下左右，鏡頭的光圈和焦距控制等等。C2 收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元將接收的數(shù)字音頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信息發(fā)送到收端數(shù)字邏輯單元，收端數(shù)字邏輯單元將信號(hào)進(jìn)行混合編碼，并封成MAC幀通過GMII接口交給收端千兆以太網(wǎng)物理層接口。C3 收端千兆以太網(wǎng)物理層接口將MAC幀發(fā)送到以太網(wǎng)，發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收。C4 發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收以太網(wǎng)發(fā)過來的MAC幀，并通過GMII接口發(fā)至發(fā)端數(shù)字邏輯單元。C5 發(fā)端數(shù)字邏輯單元對MAC幀進(jìn)行去MAC頭，反混合編碼后交由發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元處理，其中控制信號(hào)也可以直接交給發(fā)端微控制單元處理后輸出。C6 發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元接收數(shù)字邏輯單元發(fā)送過來的信號(hào)，數(shù)字音頻可以經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出，控制信號(hào)可以直接輸出控制相應(yīng)的設(shè)備，例如云臺(tái)的上下左右，鏡頭的光圈和焦距控制等等。本發(fā)明也可以精簡成單路視頻傳輸系統(tǒng)，即從發(fā)端到收端只有單路視頻數(shù)據(jù)，收端到發(fā)端無數(shù)據(jù)。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)由通過千兆以太網(wǎng)連接的接收端裝置和發(fā)送端裝置組成；所述發(fā)送端裝置包括若干個(gè)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，分別與發(fā)端數(shù)字邏輯單元和發(fā)端微控制單元相連接， 用于采集視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)提交至發(fā)端數(shù)字邏輯單元；同時(shí)，接收來自發(fā)端數(shù)字邏輯單元發(fā)來的反向音頻和控制數(shù)據(jù)并輸出；一發(fā)端數(shù)字邏輯單元，分別與發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口和發(fā)端微控制單元相連接， 用于接收發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行類型判斷，將視頻數(shù)據(jù)分段，并和音頻、控制數(shù)據(jù)混合編碼，在每個(gè)數(shù)據(jù)段前添加以太網(wǎng)幀頭組成以太幀，并將以太幀通過GMII接口送至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口；同時(shí)，接收來自發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口的反向音頻和控制數(shù)據(jù)，解碼后交由發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸出；一發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口，發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口一端與收端千兆以太網(wǎng)物理層接口通過千兆以太網(wǎng)相連接，另一端通過GMII接口與發(fā)端數(shù)字邏輯單元相連；一發(fā)端微控制單元，用于協(xié)調(diào)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元、發(fā)端數(shù)字邏輯單元和發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口工作，同時(shí)處理控制數(shù)據(jù)； 所述接收端裝置包括若干個(gè)收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元，分別與收端數(shù)字邏輯單元和收端微控制單元相連接， 用于接收來自收端數(shù)字邏輯單元的多路視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)，經(jīng)反混合解碼后輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)收端音頻和控制數(shù)據(jù)的輸入，并提交給收端數(shù)字邏輯單元；一收端數(shù)字邏輯單元，分別與收端千兆以太網(wǎng)物理層接口和收端微控制單元相連接， 用于對從收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收的以太幀數(shù)據(jù)去掉以太網(wǎng)幀頭，并進(jìn)行反混合解碼處理后，交由收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元輸出數(shù)字視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)；同時(shí)，接收收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元發(fā)來的的音頻和控制信號(hào)，并進(jìn)行混合編碼送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接 Π ；一收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，一端通過GMII接口與收端數(shù)字邏輯單元相連，另一端與發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口通過千兆以太網(wǎng)相連接；收端千兆以太網(wǎng)物理層接口接收發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口發(fā)送的以太幀并遞交至收端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)將收端數(shù)字邏輯單元提供的音頻和控制數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口；一收端微控制單元，用于協(xié)調(diào)收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元、收端數(shù)字邏輯單元和收端千兆以太網(wǎng)物理層接口工作，同時(shí)處理控制數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述視頻數(shù)據(jù)來自于模擬攝像機(jī)并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換或來自各種數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的輸出；所述音頻數(shù)據(jù)來自于拾音器的A/D轉(zhuǎn)換或數(shù)字音頻設(shè)備的輸出；所述控制數(shù)據(jù)來自于各種傳感器輸出。
3.一種基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸方法，其特征在于所述非壓縮音視頻數(shù)據(jù)傳輸方法包括步驟如下Α、在發(fā)端微控制單元的控制下，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元通過音頻獲取設(shè)備、高清數(shù)字視頻獲取設(shè)備、控制設(shè)備分別獲取多路數(shù)字音頻、數(shù)字視頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元接收來自發(fā)端數(shù)字邏輯單元的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)并輸出；B、發(fā)端數(shù)字邏輯單元在接收到高清音視頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)后進(jìn)行非壓縮高清混合編碼及與成幀處理，并將封裝后的以太幀通過GMII接口提交至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口， 同時(shí)，發(fā)端數(shù)字邏輯單元接收來自發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)進(jìn)行反混合解碼后發(fā)送至發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元；C、發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口將以太網(wǎng)幀通過連接的千兆以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口，同時(shí)，接收來自收端千兆以太網(wǎng)物理層接口的數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端數(shù)字邏輯單元；D、收端千兆以太網(wǎng)物理層接口從千兆以太網(wǎng)絡(luò)接收以太網(wǎng)幀，通過GMII接口輸出至收端數(shù)字邏輯單元，同時(shí)，通過GMII接口接收來自數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)端千兆以太網(wǎng)物理層接口；E、收端數(shù)字邏輯單元在收端微控制單元的控制下對以太網(wǎng)幀進(jìn)行反混合解碼后發(fā)送至收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元分別輸出數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)，同時(shí)，收端數(shù)字邏輯單元通過與收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元連接的音頻設(shè)備和控制設(shè)備獲取多路數(shù)字音頻和控制數(shù)據(jù)，進(jìn)行非壓縮混合編碼及與成幀處理后發(fā)送至收端千兆以太網(wǎng)物理層接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸方法，其特征在于在步驟A中，所述發(fā)端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)數(shù)字邏輯單元和發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)發(fā)端微控制單元被設(shè)置為開啟時(shí)，發(fā)端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向發(fā)端數(shù)字邏輯單元發(fā)送高清音頻、視頻和控制數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮數(shù)據(jù)雙向傳輸方法，其特征在于在步驟E中，所述收端微控制單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)收端數(shù)字邏輯單元和收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)收端微控制單元被設(shè)置為開啟時(shí)，收端數(shù)據(jù)輸入輸出單元向收端數(shù)字邏輯單元提供數(shù)字音頻和控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于千兆網(wǎng)物理層接口的非壓縮音視頻和控制數(shù)據(jù)的雙向傳輸系統(tǒng)和方法，特別適用于高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用千兆以太網(wǎng)物理層接口提供的高速雙向數(shù)據(jù)傳輸性能，克服其他高清視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，以優(yōu)異的性能、低廉的成本實(shí)現(xiàn)了多路高清無壓縮視頻、音頻和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離雙向傳輸，同時(shí)復(fù)合多路音頻和控制數(shù)據(jù)，為高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種較好的解決方案。
文檔編號(hào)H04L29/10GK102170381SQ20111006889
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者李 杰 申請人:成都飛視通科技有限公司