一种可视电话系统 【技术领域】
本发明涉及一种可同时传送声音和图像的通信系统，即一种可视电话系统。
背景技术
可视电话由于在通话时能同时看到对方影像，因而不仅适用于家庭生活，而且还可以广泛应用于各项商务活动、远程教学、保密监控、医院护理、医疗诊断、科学考察等不同行业的多种领域，因而有着极为广阔的市场前景。
现有的可视电话系统大致可分为公用电话网(PSTN)型、综合业务数字网(ISDN)型、因特网型三大类：
公用电话网(PSTN)型可视电话系统在通讯时，发送端将数字信号通过调制解调器转换成模拟信号进行传输，接收端再将接收到的模拟信号重新转换成数字信号；其图像帧速率一般为10～15帧/秒，这一速率只能用来传输静态图像，一旦传输动态图像，则图像边界就会出现模糊和马赛克现象；另外，目前成品化的PSTN可视电话由于需要配备专用的设备，而市场尚未做大，因而许多专用器件的价格未降下来，导致产品的成本价普遍偏高，普通市民难以接收；
综合业务数字网(ISDN)型可视电话系统，基于ISDN网，一般采用2B1Q技术，在现有模拟线路上进行2B+D的数据传输，其中B信道为64Kbit/s速率的承载信道，D信道为16kbit/s速率的信令信道，其中地话音和图像可在1个B信道中传送，也可在2个B信道中传送；其图像显示帧速率可达15帧/秒以上，可以用来传输清晰的图像和话音，但其价格比普通PSTN可视电话还要昂贵，因而也迟迟无法普及推广；
因特网可视电话系统，它以个人电脑为依托，通过拨号上网，用户只需支付上网费用，应用IP协议和标准实现实时的音频及视频业务；其通信费用相对较低，但由于需要购买电脑，还需配置摄像机或小型摄像头、麦克风和扬声器等输入输出设备，操作又需要一定的电脑知识，且每次必须在开机状态下使用，这从很大程度上限制了它的推广应用。
因此，目前尚无一个性能价格比能被市场所接受的可视电话系统。
另外，现有的各种可视电话系统还有一个共同特点，即每一种可视电话系统都是在单一的通信平台上实现的，比如，PSTN可视电话系统的信号传输无论是上行还是下行都在PSTN网上实现的，其信号的传输模式和编解码都相同；ISDN可视电话系统的信号传输无论是上行还是下行都在ISDN网上实现的，其信号的传输模式和编解码都相同样；因特网可视电话系统的信号传输无论是上行还是下行都在因特网上实现，其信号的传输模式和编解码都相同；这就带来各种不同制式可视电话之间互通性差的缺陷，不同模式、不同类型、不同厂商的可视电话由于采用独自特有的传输和编解码导致用户终端难于互联。
同时，数字视频广播(DVB)作为一种新型的电视广播系统已经日益成熟，它提供了一套完整的、适用于不同媒介数字电视广播的标准系统，该标准选定MPEG-2作为音频及视频的编码压缩方式，对信号源编码进行统一，经压缩后的MPEG-2码流再打包形成传输流(TS)，进行多个传输流复用，最后通过卫星、有线电视及开路电视等不同媒介传输，其传输数据率高，误码率低，在HFC中采用64QAM调制方式，一个标准的8M电视频道传数据率可达40Mbps。DVB技术采用数字压缩技术，可以清除传输过程中产生的重影和″雪花″干扰，大大提高了电视节目的传输效率、品质和收看效果，还可以将图像、语音、文字及各种数据信息综合到一起播出。数字视频广播在接收端一般通过数字机顶盒来解码，每个数字机顶盒都有惟一的用户识别码，有线电视运营商能够通过特定的条件接收系统(Conditional Access，简称CA)系统对每个用户进行管理，然而，数字视频广播毕竟属于一种广播系统，其信号传输是单向地朝用户端传输，因而无法直接用来实现需要双向传输的可视电话系统。
另一方面，目前的基于有线电视网络接入技术的光纤/同轴电缆混合网(HYBRIDFIBRE COAXIAL，简称HFC)技术也日益成熟，其采用光纤作为主干通信介质，而在进入用户的″最后一公里″采用同轴电缆，它比较合理有效的利用当前的先进成熟技术，融数字和模拟传输于一体，能提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视，还能提供交互式的数字视频电视。HFC网络可以通过电缆调制解调器(Cable Modem)实现回传从而实现双向传输，近而提供网管系统和其他功能；目前通常的模式是回传的信号通过有线电视用户同轴电缆分配网进入最近的光节点，光节点里的回传模块将用户回传的信号以光的形式传回上一级节点或直接进入电缆调制解调器终端系统(CableModem Termination System，简称CMTS)进行处理，另外下行信号经过调制后混合在电视射频信号中通过HFC网络传到普通用户，从而完成整个双向过程。
但是，直接用光纤/同轴电缆混合网(HFC)及数字视频广播(DVB)技术来实现可视电话系统存在技术障碍，首先是用户终端的投资比较大，因为需要增设Cable Modem专门的语音图像接收、发送模块，而且要一台电脑，并且电脑要开机的情况下，但最主要的是还是HFC网络本身的特性造成其实际应用上的困难：因为可视电视的信号流量是很大的，而HFC又是广播的模式进行的，也就是说同一个CMTS下的用户都能收到这个CMTS发出的所有信号，只是由于CA系统的原因Cable Modem并不将不属于自己的其他用户的信号解码而已，事实上Cable Modem是把这些信号都接收下来并判断的，这个造成了当大量用户同时在通话时急剧增加的数据量会时用户Cable Modem由于无法处理而造成整个网络瘫痪。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种以光纤/同轴电缆混合网作为平台、利用数字视频广播的模式实现点对点图像和语音双向传输的可视电话系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该可视电话系统包括多个用户单元和传输网络，其特征在于还包括有联网的视频服务器组；
其中，用户单元由内置识别码的普通数字机顶盒再增设语音图像采集模块、压缩模块及信号回传模块构成；
传输网络包括上行通道和下行通道，其中下行通道采用光纤/同轴电缆混合网(HFC)；
由视频服务器组建立分别传输至主叫用户单元和被叫用户单元的下行通道，并将由主叫用户单元或被叫用户单元经上行通道传送来的信号转换成符合数字视频广播标准的制式和编码，通过已建立的下行通道以数字视频广播方式发送给用户单元，主叫用户单元或被叫用户单元按其自身的识别码从接收到的信号中解调出对方用户的语音图像信号并输出。
所述的视频服务器组分别传输至主叫用户单元和被叫用户单元的下行通道的建立过程为：
首先，主叫用户单元将拨号信号通过传输网络的上行通道传输至对应的主叫视频服务器，主叫视频服务器将主叫用户单元的识别码、以及被叫用户的拨号所对应的被叫用户单元的识别码组合后转发给被叫用户单元对应的被叫视频服务器，被叫视频服务器在确认其下行传输通道有空余且被叫用户单元空闲的情况下，建立传输至被叫用户单元的下行通道，并返回应答信号给主叫视频服务器，主叫视频服务器在接收到该应答信号后即建立传输至主叫用户单元的下行通道。
而所述的传输网络之上行通道可以直接采用所述的光纤/同轴电缆混合网中的回传通道，也可以采用用于计算机的共享局域网，或采用ISDN、ADSL等电信数据网络。
与现有技术相比，本发明利用视频广播标准来传输可视电话信号，把每一路可视电话都作为一个数字电视节目的形式调制后，向用户发送，通过利用数字机顶盒的CA系统用户可以安全地接收信号，由于直接利用电视机就能收到语音图像信号，因此可以节省一套专门的语音图像接收模块及设备，带宽利用率上又充分使用了有线电视的网络，使HFC网络的宽带得到体现；而且用户只要在专门的机顶盒上就能像拨打普通电话那样进行可视通话，不需要专门的电脑知识，也不需要配备其他专用设备，因而使用十分方便；另一方面，本发明通过视频服务器还可以将其他制式的可视电话信号转换成为可以在HFC网络上传输的信号，从而可轻易地实现与不同制式的可视电话进行互通的功能；再一方面，数字视频广播的标准一旦确认后是很少会再改变的，所以也避免了用户终端频繁的更新换代。
【附图说明】
图1为本发明实施例一的原理图。
图2为依据图1所示的原理而实现的一个具体实例。
图3为本发明实施例二的原理图。
图4为本发明实施例三的原理图。
【具体实施方式】
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，为本发明的实施例一，它包括多个用户单元和传输网络，以及联网的视频服务器组；
其中，用户单元由内置识别码的普通数字机顶盒再增设语音图像采集模块、压缩模块及信号回传模块构成；
传输网络包括上行通道和下行通道，其中下行通道和上行通道均采用现有的用来传输有线电视信号的光纤/同轴电缆混合网(HFC)；
由视频服务器组建立分别传输至主叫用户单元A和被叫用户单元B的下行通道，并将由主叫用户单元A或被叫用户单元B经上行通道传送来的信号转换成符合数字视频广播标准的制式和编码，由光纤/同轴电缆混合网(HFC)中的混合器将该编码与普通电视信号混合以后，再通过已建立的下行通道以数字视频广播方式发送给用户单元，主叫用户单元A或被叫用户单元B按其自身的识别码从接收到的信号中解调出对方用户的语音图像信号并输出。
所述的视频服务器组分别传输至主叫用户单元A和被叫用户单元B的下行通道的建立过程为：
首先，主叫用户单元A将拨号信号通过传输网络的上行通道传输至对应的主叫视频服务器A，主叫视频服务器A将主叫用户单元A的识别码、以及被叫用户B的拨号所对应的被叫用户单元B的识别码组合后转发给被叫用户单元B对应的被叫视频服务器B，被叫视频服务器B在确认其下行传输通道有空余且被叫用户单元B空闲的情况下，建立传输至被叫用户单元B的下行通道，并返回应答信号给主叫视频服务器A，主叫视频服务器A在接收到该应答信号后即建立传输至主叫用户单元A的下行通道。
在具体实现时，需要在用户端增加话筒、摄像头和图像输出设备，可以做成一个整体的可视电话机，也可以利用现有的话筒、数码摄像头和电视机，如图2所示，在这一具体应用实例中，其通话过程为：
当主叫用户A准备向被叫用户B拨打电话时，首先打开电视机、Cable Modem、话筒、摄像头之类的设备，然后Cable Modem向所在主叫视频服务器A发送拨号请求。这个过程和普通打电话是一样的。之后主叫视频服务器A在收到请求后先由CA系统确认用户信息，用户信息包括了这个拨打电话的用户是否合法、能否使用此项功能，主叫视频服务器A然后判断是否还有空余的通道可以给主叫用户A使用，并返回信号，如果都正常，通道也有空闲，主叫用户A就被允许拨打对方号码，主叫视频服务器A收到拨号的号码后根据号码地址查询数据库，找到此号码所属哪个视频服务器管理的，然后向其发送要求通讯信息。被叫视频服务器B收到信号后也同样先确认用户信息，判断是否还有空闲的通道让被叫用户B通信，接着向主叫服务器A返回信号。如果主叫服务器A和被叫服务器B都确认通信没有问题后两个用户间的传输通道就建立好了，主叫用户A的Cable Modem就会将话筒和摄像头采集到的图像发送到所属的主叫服务器A上，通过主叫服务器A和被叫服务器B间的中转，主叫用户A的信号就到了被叫服务器B中，然后被叫服务器B把这个信号流进行加扰、加密、复用等处理进入QAM调制模块，调制成RF信号，并通过混合器与普通的电视节目信号混合，混合器输出最终的信号通过HFC网络以广播模式向被叫用户B发送，被叫用户B的用户单元在收到的有线电视信号，在CA系统的控制下自动确认来至主叫用户A的信号是合法后，对主叫用户A传来的信号进行解码输出，这样被叫用户B就能在电视机上收看用户B发送过来的图像和语音信号。同样主叫用户A的接收被叫用户B的信号过程也是这样进行的。
如图3所示，为本发明的实施例二，与实施例一不同的是，下行通道和上行通道所采用的均为专用的光纤/同轴电缆混合网(HFC)，这样，信号传输过程中就无需将其与普通电视信号混合了。
如图4所示，为本发明的实施例三，与实施例一不同的是，所述的传输网络之上行通道采用的是用于计算机的共享局域网，或采用ISDN、ADSL等电信数据网络。