一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FC‑AV协议的多路光纤视频切换系统，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接；该系统解决了视频显示领域多路多协议高速视频信号的远程传输问题，将高速视频无损传输的距离大大延长；实现了光纤视频在不同显示器上的快速实时切换功能，视频切换时间优于200ms，实现了视频高带宽、高可靠性、低延迟、远距离无损传输。该系统对于下一代多用途多终端显示设备实现本地画面远程传输显示和大型设施多位置显示终端显示信息的切换和共享具有重要意义。

A multi channel optical fiber video switching system based on FC-AV protocol

The invention discloses a multi-channel optical fiber and video switching system based on the FC AV protocol. The video switching system includes a video conversion module, a fiber switching module and a optical fiber video module. The video conversion module is connected to the optical fiber switching module through the optical fiber. The optical fiber switch block is connected to the optical fiber video module through the optical fiber. The optical fiber video module connects the video cable with the display control terminal. The system solves the remote transmission problem of the multi protocol high-speed video signal in the video display field, and greatly prolongs the distance of the high-speed video lossless transmission; it realizes the fast real-time switching function of the optical fiber video on different displays and the video switching time. It is superior to 200ms, which achieves high bandwidth, high reliability, low latency and long distance lossless transmission. The system is of great significance for the next generation of multi-purpose and multi terminal display devices to realize the remote transmission and display of the local picture and the switching and sharing of the display information of the multi location display terminal of large facilities.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统
本专利技术涉及图像处理与视频处理
，是一种基于FC-AV协议并结合光纤通讯技术实现将多路高清1080P视频源信号转换为光纤视频并在远端显示终端上进行显示与快速实时切换的方法。
技术介绍
随着科技的不断发展和不同领域信息化水平的进步，大型设施或系统显控平台需要的视频源种类越来越多，如雷达、红外、气象、模拟视频、高清数字视频等等。伴随显示内容的越来越复杂化，对高画质、高带宽、大流量、可交互视频信息的需求也更加迫切，传统的一对一的有线视频传输显示方式已经无法满足现实中多平台不同位置屏幕视频信息共享与视频按需及时分配、交互的需求，这就要求新一代的视频处理与显示设备具有集成化程度更高的视频综合显示与分配、切换能力。对于巨大而复杂的专用设施或系统，要实现视频信息的远距离传送，传统的视频线缆和视频通信协议已经远远无法满足要求，将视频信号转换成网络信号在千兆乃至万兆网上进行传输理论上可以解决高带宽视频信号传输距离的瓶颈，可将传输距离延长到上百米，但其传输成本非常高，信号抗干扰能力也不强。随着光纤技术的不断进步，光纤传输已经逐步走进了千家万户，逐步成为网络传输以及通信技术发展的新宠。新兴的光纤视频传输技术在光纤通信技术的基础上得到了发展，将视频信号转换成光纤通信协议在光缆上进行远程传输，为上述困难提供了很好的解决方案。光纤传输方式带宽高，受周围复杂环境影响小，传输距离可以很远而且不会出现视频信息衰减、失真、损失、丢帧等问题，因而在下一代通用视频显示领域获得了越来越多的重视。将光纤视频传输与灵活的基于光纤交换机的视频切换技术相结合可以很好的实现视频信号在远端不同位置的多个显示器之间进行无缝切换，为新一代多用途多终端显示技术的发展提供技术支持和发展动力。在此背景下，可处理多种信号视频源并可对视频进行实时处理和光纤转换的集成化视频处理方法应运而生。该方法能够满足显控系统中对视频高速、无损、远程实时显示和对显示视频进行快速切换的要求。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统。该系统能够实现多路高清1080P视频源经光纤进行远距离传输显示并可以对传输的视频信息进行实时切换的视频显示。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，三个模块均采用FPGA作为核心运算处理单元。视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接。视频转光纤模块利用专业视频处理芯片将多路不同协议的视频源信号转换为相同的RGB格式的视频信号，视频信号经过FPGA处理根据FC-AV协议对视频进行封装形成光纤视频帧，视频帧经光模块的光电转换成为光信号并通过光纤链路传输给光纤交换模块。光纤交换模块对输入的多路光纤视频光信号进行光电转换，随后进行光纤解析，转换为视频帧信号并缓存到DDR存储器中，FPGA根据接收到视频信号的目的地址对视频帧进行再次封装，之后分发到相应的光纤链路中；从新分配之后的光纤视频信号通过光纤传输给下一级的光纤转视频模块。光纤转视频模块接收光纤视频光信号并通过光电转换成为电信号，之后由FPGA进行帧解析还原为RGB格式的视频信号，RGB视频信号再经过专用芯片转换为显示器能识别的相应视频格式，最后将转换好的视频通过专用视频线缆传送给显示器，还原视频源传送的视频信息。上述方案为实现多路高速视频信息远程传输提供了可行的方法。通过在视频转光纤模块中对视频信号要发送到的目的地址进行修改可以实现视频在不同显示器上的切换功能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统解决了视频显示领域多路多协议高速视频信号的远程传输问题，将高速视频无损传输的距离大大延长；实现了光纤视频在不同显示器上的快速实时切换功能，视频切换时间优于200ms，实现了视频高带宽、高可靠性、低延迟、远距离无损传输。该系统对于下一代多用途多终端显示设备实现本地画面远程传输显示和大型设施多位置显示终端显示信息的切换和共享具有重要意义。附图说明图1为本专利技术一种实施例的总体框图。图2为本专利技术一种实施例的FPGA内部各模块间关系图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术做进一步的说明，但不应以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，三个模块均采用FPGA作为核心运算处理单元。视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接。所述视频转光纤模块将视频源信号转换成光纤视频信号。对于输入的视频信号，视频转光纤模块利用专用的视频解码芯片转码成VESA标准的数字视频信号，并将其送至FPGA内部。FPGA作为核心处理单元，利用其并行处理能力和众多可配置的I/O接口实现对多路高速数字视频信号的获取和解析。之后FPGA依据FC-AV协议将视频封装为FC-AV帧并且建立链路发送数据帧。封装时按照FC-AV协议的容器系统格式进行，添加包含辅助信息的容器头和包含有效信息的对象数据。处理完成的FC-AV视频帧通过FPGA的高速GTX通道传输给光模块。经过光模块的光电转换后，视频信息转换成了光信号，并通过光纤进行传输。所述光纤交换模块接收视频转光纤模块发送过来的多路光纤视频信号，经过光模块进行光电转换后将高速串行视频数据通过GTX传输给FPGA，FPGA将数据缓存到DDR内，并对每路光纤上携带的视频信号及其目的地址进行解析；之后FPGA根据获取的目的地址，将解析后的视频信号根据FC-AV协议重新封装成视频帧后通过FPGA的高速串行GTX模块发送给相应目的地址处的光模块。光模块对收到的高速视频帧进行转换后通过光纤发送给远端的光纤转视频模块。每个显控终端均配备一套光纤转视频模块，该模块完成对一路光纤链路上视频信号的光电转换、帧解析并将光纤视频还原成多种协议的数字视频信号输出，该模块的转换过程为视频转光纤模块的逆过程。转换后的视频可以连接到带有对应接口的显控终端上，实现对视频源视频信息的显示功能。上述的三个模块都用到了基于FPGA的光纤视频转换功能。该部分实现了链路的建立和维护，完成对链路数据的采集和提取，同时将用户定义的数据发送出去，当然最重要的是可以实现周期性和按时标的发送功能。FPGA的功能模块主要包括光模块(SFP接口)、GTX模块、字同步模块、链路建立模块、发送模块、帧解析和处理模块以及帧封装模块，主要实现FC-0、FC-1和FC-2的部分功能，各模块间关系如图2所示。其中光模块选择了158厂的四收发光模块HTA8525，实现光电转换功能，即将串行的比特流电信号转换成光信号发送出去，或者将光纤链路上的光信号转换成串行的比特流电信号；FPGA选择了Xilinx公司的K7系列高性能FPGA产品XC7K325T-2FFG900，GTX模块集成在FPGA之中主要实现串并转换、8B/10B编解码等功能，8B/10B编解码即将8个比特组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FC‑AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，三个模块均采用FPGA作为核心运算处理单元；视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接；所述视频转光纤模块将视频源信号转换成光纤视频信号；对于输入的视频信号，视频转光纤模块利用专用的视频解码芯片转码成VESA标准的数字视频信号，并将其送至FPGA内部；FPGA作为核心处理单元，利用其并行处理能力和众多可配置的I/O接口实现对多路高速数字视频信号的获取和解析；之后FPGA依据FC‑AV协议将视频封装为FC‑AV帧并且建立链路发送数据帧；封装时按照FC‑AV协议的容器系统格式进行，添加包含辅助信息的容器头和包含有效信息的对象数据；处理完成的FC‑AV视频帧通过FPGA的高速GTX通道传输给光模块；经过光模块的光电转换后，视频信息转换成了光信号，并通过光纤进行传输；所述光纤交换模块接收视频转光纤模块发送过来的多路光纤视频信号，经过光模块进行光电转换后将高速串行视频数据通过GTX传输给FPGA，FPGA将数据缓存到DDR内，并对每路光纤上携带的视频信号及其目的地址进行解析；之后FPGA根据获取的目的地址，将解析后的视频信号根据FC‑AV协议重新封装成视频帧后通过FPGA的高速串行GTX模块发送给相应目的地址处的光模块；光模块对收到的高速视频帧进行转换后通过光纤发送给远端的光纤转视频模块；每个显控终端均配备一套光纤转视频模块，该模块完成对一路光纤链路上视频信号的光电转换、帧解析并将光纤视频还原成多种协议的数字视频信号输出，该模块的转换过程为视频转光纤模块的逆过程；转换后的视频可以连接到带有对应接口的显控终端上，实现对视频源视频信息的显示功能。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，三个模块均采用FPGA作为核心运算处理单元；视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接；所述视频转光纤模块将视频源信号转换成光纤视频信号；对于输入的视频信号，视频转光纤模块利用专用的视频解码芯片转码成VESA标准的数字视频信号，并将其送至FPGA内部；FPGA作为核心处理单元，利用其并行处理能力和众多可配置的I/O接口实现对多路高速数字视频信号的获取和解析；之后FPGA依据FC-AV协议将视频封装为FC-AV帧并且建立链路发送数据帧；封装时按照FC-AV协议的容器系统格式进行，添加包含辅助信息的容器头和包含有效信息的对象数据；处理完成的FC-AV视频帧通过FPGA的高速GTX通道传输给光模块；经过光模块的光电转换后，视频信息转换成了光信号，并通过光纤进行传输；所述光纤交换模块接收视频转光纤模块发送过来的多路光纤视频信号，经过光模块进行光电转换后将高速串行视频数据通过GTX传输给FPGA，FPGA将数据缓存到DDR内，并对每路光纤上携带的视频信号及其目的地址进行解析；之后FPGA根据获取的目的地址，将解析后的视频信号根据FC-AV协议重新封装成视频帧后通过FPGA的高速串行GTX模块发送给相应目的地址处的光模块；光模块对收到的高速视频帧进行转换后通过光纤发送给远端的光纤转视频模块；每个显控终端均配备一套光纤转视频模块，该模块完成对一路光纤链路上视频信号的光电转换、帧解析并将光纤视频还原成多种协议的数字视频信号输出，该模块的转换过程为视频转光纤模块的逆过程；转换后的视频可以连接到带有对应接口的显控终端上，实现对视频源视频信息的显示功能。2.根据权利要求1所述的一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，所述FPGA的功能模块包括光模块、GTX模块、字同步模块、链路建立模块、发送模块、帧解析和处理模块以及帧封装模块，主要实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云鹏，张秀秀，刘志杨，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12