0 引言

本文介紹的設計方案基于Altera 公司的NiosII IP 核(知識產權功能模塊)， 實現了MPEG2-TS 格式數據和基于以太網的IP 網絡的橋接。可以通過多個輸入端口接收TS 格式的數據并打包進行以太網傳輸。使用的是工業標準的用戶數據報協議(UDP)/IP 網絡數據格式打包，并帶有可選的實時傳輸協議(RTP)格式打包作為可選選項。所支持的網絡設備硬件包括100Mbps(全雙工)模式和1Gbps 以太網連接并且可以處理多達256 個獨立的數據流。通過硬件打包的方式，可以實現千兆以太網性能的低延遲傳輸的線路速率。

1 相關網絡協議及工作原理

按照連接方式， 網絡協議可以分為面向連接和無面向連接兩大類，分別以傳輸控制協議(TCP)和用戶數據報協議(UDP) 為代表，而webserver 所使用的HTTP 協議就是以TCP 協議為基礎的。TCP 通過三次握手建立連接之后才可以進行數據傳遞。整個過程是一個主從應答方式。如果超過一定時間一方無響應，那么這個連接就會失效，被服務器斷開。這種協議有這可靠的連接驗證機制，適合做客戶機-服務器之間的對話操作，比如webserver，對網絡延遲要求嚴格程度較高。相對應的UDP 協議常常是發送數據的一方對著某個目標地址無腦發數據，只要一開始尋找到目標網段中存在這個目標網絡設備，那么數據發送就會開始。其間不會在意目標地址是否真正接收到了所發送出的數據。因此此類協議適合做實時的大碼率的信號傳送，對網絡延遲延遲無要求，數據源和目的設備之間的通信隨時可以斷開，也可以隨時恢復。

2 MPEG2-TS 數據在以太網中的傳輸

2.1 MPEG2-TS 結構介紹

圖1 頻率合成器的硬件原理圖

MPEG2-TS,TS 即Transport Stream的縮寫。它是分包發送的，每一個包長為188 字節。包的結構為，包頭為4 個字節，負載為184 個字節。在TS 流里可以填入很多類型的數據，如視頻、音頻、自定義信息等。MPEG2-TS 主要應用于實時傳送的節目，比如實時廣播的電視節目。MPEG2-TS 格式的特點就是要求從視頻流的任一片段開始都是可以獨立解碼的。簡單地說， 將DVD 上的VOB 文件的前面一截cut 掉（或者是數據損壞數據）就會導致整個文件無法解碼，而電視節目是任何時候打開電視機都能解碼收看的。TS 是一個非常常見的實時數字信號傳輸方式。TS 流的數據格式如圖1 所示。

2.2 以太網幀結構

以太網幀結構有好幾種類型，比較典型的由以下各部分組成：前序字段、幀起始定界符字段、目的地址字段、源地址字段、類型字段、長度字段、數據字段、校驗序列字段。其中有幾個特性非常重要：
（1）類型字段規定了該網絡幀所用到的網絡協議，擁有固定的標志位可以作為特征對比的依據，也可以修改這個標志位，人為地重新指定所用的網絡協議。（2）一個網絡幀只使用一個網絡協議。（3）TS 流數據也有著特有的標志位，可以用來數據識別。