基于宽带多媒体网关的流媒体业务的设计与实现

论文摘要

在宽带网络发展的推动下,电信网、计算机网和广播电视网三个原来分工明确的网络逐渐融合和汇聚,而三网融合的汇聚点就是新一代高性能宽带信息网络。新一代信息网的发展,不仅使网络传输性能得到提高,同时也丰富了网络业务的形式,音视频数据业务将成为发展的主流。本文介绍了作者参与中国科学院声学研究所网络和数字信号处理技术研究中心承担的国家863项目“宽带信息网运营支撑环境及接入系统的研制”的宽带媒体家庭网关（BMG）的研制工作。BMG是宽带信息网的终端接入设备,它位于家庭内部,连接家庭网络和小区驻地网,BMG对各种新兴的宽带流媒体业务提供强大的支持,具有网络直播电视、视频点播、网页浏览、IP电话等功能,不仅是家庭的联网中心,也是家庭的媒体中心。本人在两年的研发过程中,主要完成了基于宽带多媒体网关的流媒体业务—网络直播电视业务（Internet TV）的设计与实现。文章先介绍了BMG研制的项目和技术背景,Internet TV的关键技术及相关标准和协议,之后详细阐述了Internet TV的整个研发过程。主要内容包括:（1）IPv4和IPv6下的受控组播协议的设计和实现,该协议增加了组播组成员加入组播的认证管理功能,满足终端用户可管理、业务可计费可运营的要求;（2）多CPU构架芯片上的三层快速组播转发模块的实现;（3）网络直播电视的MPEG-2 TS流媒体播放器的设计与开发,实现了传输流的软件解复用,优化了嵌入式系统的网络数据接收和处理过程,完成了模块划分、接口设计、模块之间私有协议定义等工作;（4）BMG性能和故障管理的设计实现,包括SNMP TRAP发送模块的实现和私有MIB库的设计。全球互联网的迅猛发展导致了IP地址的紧张,语音、数据、视频的融合对网络的性能、安全性和移动性都提出了更高的要求。IPv6作为下一代网络的核心技术,已经被很多操作系统厂商、网络设备厂商的产品所支持,但缺少IPv6的创新应用是阻碍IPv6发展的重要因素。作为下一代宽带智能网运营环境的用户终端设备,BMG将支持IPv6。因此,文章还专门对BMG系统的IPv6支持技术进行了探讨,介绍了本系统的底层IPv6协议栈支持方法和RTP协议的IPv6实现方法。文章最后是工作总结并提出了进一步的研究方向。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 论文的选题和意义
• 1.2 论文的背景
• 1.3 论文内容和结构安排
• 第二章 BMG 中网络直播电视的相关技术及标准
• 2.1 宽带媒体家庭网关BMG
• 2.2 BMG 中网络直播电视的关键技术及发展
• 2.2.1 组播技术
• 2.2.2 IPv6 技术
• 2.2.3 条件接收技术
• 2.2.4 宽带数字电视和中间件技术
• 2.2.5 服务质量技术
• 2.3 相关标准和协议
• 2.3.1 DVB 标准
• 2.3.2 MPEG 标准
• 2.3.3 流媒体协议
• 2.3.4 网络管理协议
• 第三章 3TNET 的受控组播
• 3.1 受控组播技术的提出
• 3.1.1 组播技术的特点
• 3.1.2 传统组播技术的缺点
• 3.1.3 受控组播协议的提出
• 3.2 受控组播协议
• 3.2.1 IPv4 下的CMP 协议
• 3.2.2 IPv6 下的CMP 协议—CMPv6
• 3.3 3TNET 的受控组播协议应用
• 3.3.1 实现中涉及的实体
• 3.3.2 受控组播时序图
• 3.3.3 CMP 在BMG 中的实现
• 3.4 协议的改进
• 3.5 小结
• 第四章 BMG 硬件系统
• 4.1 硬件系统总体构架
• 4.1.1 核心芯片
• 4.1.2 总体构架
• 4.2 网络核心模块
• 4.3 媒体处理模块
• 4.4 其他模块
• 4.4.1 网络接口模块
• 4.4.2 条件接收模块
• 第五章 BMG 软件系统
• 5.1 软件系统总体构架
• 5.2 启动代码
• 5.3 硬件驱动
• 5.4 操作系统和网络协议栈
• 5.4.1 MontaVista Linux
• 5.4.2 PTD2773 多处理器芯片的网络数据传输
• 5.4.3 uClinux
• 5.5 软件开发流程和环境
• 5.5.1 MontaVista Linux 嵌入式系统的软件开发
• 5.5.2 uClinux 嵌入式系统的软件开发
• 第六章 BMG 网络直播电视业务模块的设计与实现
• 6.1 网络直播电视业务提出
• 6.2 网络直播电视业务描述
• 6.2.1 DVB over IP 概述
• 6.2.2 本系统中的DVB over IP 方案
• 6.2.3 本系统中DVB over IP 流程
• 6.3 TS 流的软件解复用技术
• 6.3.1 TS 流概述
• 6.3.2 PES 数据及节目相关信息表
• 6.3.3 节目的音视频数据提取流程
• 6.4 网络处理 CPU 的组播转发模块的设计与实现
• 6.4.1 M2U 概述
• 6.4.2 M2U 的设计目标和前提条件
• 6.4.3 设计描述
• 6.4.4 M2U 性能测试
• 6.5 INTERNET TV 详细设计
• 6.5.1 Internet TV 功能模块划分
• 6.5.2 总体流程
• 6.5.3 消息通信
• 6.5.4 2773-TV 模块
• 6.5.5 8620-TV 模块
• 6.5.6 BMG 和BVT 私有通信协议
• 6.5.7 M2U 对CMP 包的特殊处理
• 6.6 INTERNET TV 加密保护技术
• 6.7 小结
• 第七章 IPV4/V6 双协议栈支持
• 7.1 面向IPV6 的宽带视频终端的开发需求
• 7.2 面向IPV6 的系统软件方案
• 7.3 小结
• 第八章 BMG 性能管理和故障管理的设计与实现
• 8.1 BMG 中 SNMP TRAP 的发送机制
• 8.2 BMG 私有 MIB 库的设计
• 8.3 TRAP 发送模块的实现
• 8.4 小结
• 第九章 总结
• 发表文章目录
• 致谢
• 参考文献
• 图表索引