IPQAM的VOD低成本解決方案解析

HYPERLINKIPQAM的VOD低本錢解決方案1前言近年來，隨著國家信息化建設的大力開展和三網(wǎng)融合的積極推進，廣電行業(yè)加快了數(shù)字化整體轉換工作的步伐。截至2007年底，我國的用戶已經(jīng)到達2600萬。然而，數(shù)字電視用戶數(shù)目的快速增長并沒有為廣電行業(yè)的開展帶來實質(zhì)的推動作用。目前2600萬數(shù)字電視用戶可消費的業(yè)務絕大多數(shù)仍基于單向，并且業(yè)務僅限于數(shù)據(jù)播送、信息瀏覽、NVOD等缺乏互動性的業(yè)務。這些業(yè)務中，數(shù)據(jù)播送提供的信息量有限，信息瀏覽和NVOD等業(yè)務不支持用戶的參與，單純的模擬轉數(shù)字帶來的清晰度提高(有限)和同質(zhì)的頻道增加已很難滿足用戶日益增長的消費需求。因此，單純的數(shù)字化轉換意義不大，運營商必須以用戶為本，充分調(diào)動用戶參與的積極性，不斷滿足用戶快速增長的精神文化和信息效勞需求，并努力提高相關收益。這些就需要運營商加快雙向網(wǎng)絡的改造，大力提供豐富多彩的互動業(yè)務。業(yè)務是最根底的雙向業(yè)務之一。一方面VOD業(yè)務是用戶迫切需要的業(yè)務，另一方面當前VOD業(yè)務系統(tǒng)的系統(tǒng)本錢和運營本錢都很高，運營商很難盈利。如何解決這一矛盾，是運營商普遍關注的熱點。本文試圖從降低系統(tǒng)本錢的角度進行分析探索，為解決這一問題提供可行的途徑。由于文中提出的VOD低本錢解決方案基于開源工程DarwinStreamingServer實現(xiàn)，而DarwinStreamingServer完全符合ISMA標準，所以該方案完全適用于其它基于的網(wǎng)絡環(huán)境中。但本文的描述主要以基于IPQAM的廣電網(wǎng)絡環(huán)境為例，來說明該方案的實現(xiàn)過程。2廣電行業(yè)的VOD業(yè)務現(xiàn)狀VOD業(yè)務即視頻點播業(yè)務，是一種可以按用戶需要點播節(jié)目的互動式視頻業(yè)務。它的一個重要特點就是需要很高的帶寬來傳送下行的媒體流。廣電的網(wǎng)絡可以提供非常高的下行帶寬，適于媒體流的傳送。因此，廣電行業(yè)的VOD業(yè)務提供多采用基于IPQAM的VOD解決方案，即利用IP網(wǎng)絡實現(xiàn)流媒體的控制，通過CATV網(wǎng)絡下發(fā)媒體流的方式。圖1就是一個簡單的IPQAMVOD業(yè)務系統(tǒng)的邏輯圖。目前，基于IPQAM的解決方案的相關標準主要有時代華納提出的ISA(InteractiveServicesArchitecture)和Comcast提出的NGOD(NextGenerationOnDemand)等。其中ISA架構的流控協(xié)議采用基于／IECDSM-CC標準的SSP和LSCP協(xié)議，而前端效勞器實體之間采用CORBA實現(xiàn)，實現(xiàn)的復雜性相對較高。NGOD那么是在RTSP協(xié)議的根底上提出，實體交互基于WebService實現(xiàn)，目前還很少有相關的商用產(chǎn)品。在現(xiàn)在的國內(nèi)外市場中，能提供基于IPQAM的VOD解決方案的國內(nèi)廠商主要有，思華等。國外廠商主要有MOTO、CISCO、Tandberg(沒有自己的視頻效勞器)等。國外廠商的產(chǎn)品都支持ISA標準，而ISA標準由于本身定義的復雜性，造成整個系統(tǒng)的復雜度提高，也直接導致了系統(tǒng)實現(xiàn)的本錢非常昂貴。國內(nèi)產(chǎn)品中，雖然思華的產(chǎn)品不是基于ISA架構，其點播協(xié)議采用RTSP協(xié)議，但其商用產(chǎn)品也價格不菲。視頻效勞器是VOD解決方案中的核心實體。在基于IPOAM的VOD解決方案中，視頻效勞器需要支持TS流格式，并以UDP的方式傳送TS流，以連接IPQAM設備。此外，考慮到VOD業(yè)務的可運營性。視頻效勞器還需要支持用戶認證、計費接口以及遠程管理等功能。我們認為，降低視頻效勞器的開發(fā)本錢，可以有效地降低整個VOD業(yè)務系統(tǒng)的本錢。因此，本文基于開源工程實現(xiàn)了一個運行于通用效勞器上的純軟件視頻效勞器，雖然此類視頻效勞器目前還難以被較大的運營商接受并采用，但已可成功地應用于小區(qū)、酒店等區(qū)域的VOD系統(tǒng)設計。3基于開源工程的VOD低本錢解決方案目前，與視頻效勞器相關的開源工程有很多，如MPEG4IP，VLS等等。其中l(wèi)ive555是免費，開源的，并支持TS流，但live555的設計并不適用于商業(yè)運營；DarwinStreamingServer2具備商業(yè)運營必須的認證、計費、遠程管理等特性，可以很好地支持商業(yè)運營，但是對于廣電系統(tǒng)的應用來說，缺乏對TS流的支持。本文基于可運營性的考慮，選取DarwinStreamingServer作為根底，通過擴展使之支持MPEG-2TS流，實現(xiàn)低本錢的視頻效勞器，以支持基于IPQAM的VOD解決方案。3.1DarWinStreamingServer簡介DarwinStreamingServer(簡稱DSS)是蘋果公司的開源視頻效勞器版本，與DSS相對應，APPLE有一個商業(yè)版本的視頻效勞器QTSS(QuickTimeStreamingServer)，兩者采用相同的核心設計。DSS符合ISMA標準，支持多種標準協(xié)議和格式，DSS的主要特性如下：完全符合標準，支持各種標準的播放器或者。支持MP4、等文件格式；支持-4、等視頻編解碼格式；支持RTSP流控協(xié)議，支持HTTP協(xié)議；支持RTP傳輸協(xié)議；支持單播和組播；支持基于Web的管理；具有完備的日志功能。此外，該版本提供了一個基于模塊的擴展方法。利用DSS提供的API就可以很方便地編寫靜態(tài)或動態(tài)的模塊，對DSS進行擴展，使其支持其它文件格式、協(xié)議或者功能。本文就是利用這種方法對DSS進行擴展，使其支持采用MPEG-2TS封裝格式的MPEG-2視頻文件。見圖2即DSS系統(tǒng)的邏輯框圖。3.2DSS模塊的編寫每個DSS模塊必須實現(xiàn)兩個函數(shù)：一個是Main函數(shù)，在啟動時將調(diào)用這個函數(shù)進行必要的初始化。另一個是Dispatch函數(shù)，通過實現(xiàn)此函數(shù)，效勞器可調(diào)用DSS模塊并完成特定處理。對于編譯到效勞器里面的模塊，其主函數(shù)的地址必須傳遞到效勞器的模塊Main函數(shù)中。具體實現(xiàn)細節(jié)可參照QuickTime效勞器模塊文檔[2]的相關章節(jié)。具體實現(xiàn)時，Main函數(shù)必須命名為MyModule_Main，其中MyModule是模塊的文件名。此函數(shù)的實現(xiàn)通常如下所示：每個DSS模塊都必須提供一個Dispatch函數(shù)。效勞器為了特定的目的需要使用某個模塊時，是通過調(diào)用該模塊的Dispatch函數(shù)來實現(xiàn)的，調(diào)用時必須將任務的名稱及相應的參數(shù)傳遞給該函數(shù)。在DSS中，使用角色(Role)這個術語來描述特定的任務。Dispatch函數(shù)的格式如下所示：voidMyModuleDispatch(QTSS_RoleinRole，QTSS_RoleParamPtrinParams)；其中MyModuleDispatch是Dispatch函數(shù)的名稱；MyModule是模塊的文件名；inRole是角色的名稱，只有注冊了該角色的模塊才會被調(diào)用；inParams那么是一個結構體，可用于傳遞相應的參數(shù)。3.3DSS對-2TS流的支持對DSS進行擴展，以實現(xiàn)對MPEG-2TS流的支持，主要涉及三個方面的問題：首先，RTSP協(xié)議需要支持MPEG-2TSoverDVB-C；其次，能夠通過UDP協(xié)議直接發(fā)送TS流；最后，發(fā)送的速率需要依據(jù)PCR[1](ProgramClockReference，即節(jié)目時鐘參考)實現(xiàn)適當?shù)恼{(diào)節(jié)。下面針對這三個方面問題的解決進行簡要的說明：為了讓RTSP協(xié)議能支持QAM傳輸，需要對標準的RTSP協(xié)議做擴展，即在SETUP階段，終端告訴效勞器需要QAM傳輸，效勞器會為該終端分配傳輸資源，并告訴終端相應的參數(shù)(包括頻點和節(jié)目號等)。對于IPQAM資源，節(jié)目號與UDP端口號是一一對應的，視頻效勞器可以維護一個包括UDP端口、節(jié)目號、頻點以及UDP端口使用狀況的列表。當使用擴展后的RTSP協(xié)議實現(xiàn)一次MPEG-2TS流點播時，與通常的RTSP交互過程相比，在SETUP階段有所不同。為了實現(xiàn)-2TS流通過下發(fā)，關鍵點是視頻能夠采用UDP協(xié)議將TS流依特定速率發(fā)送到IPQAM設備。采用UDP協(xié)議把TS包發(fā)送到IPQAM設備，實現(xiàn)相比照擬簡單，假定TS包的大小是188字節(jié)的，只要遵照一個UDP包不應大于最大傳輸單元的原那么，將7個TS包打包成一個UDP包，發(fā)送給IPQAM設備即可實現(xiàn)。而依特定的速率發(fā)送那么要求效勞器在發(fā)送MPEG-2TS流時，必須保證發(fā)送數(shù)據(jù)的速率與媒體正常播放的速率一致性?？紤]到終端會有一個緩沖區(qū)來平滑發(fā)送數(shù)據(jù)時可能產(chǎn)生的波動，因此對于發(fā)送速率與正常播放速率的一致性的要求并不是絕對的。但發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的波動要在IPQAM設備許可的范圍內(nèi)，否那么IPQAM無法正常處理。本文中依特定速率發(fā)送是基于PCR來實現(xiàn)的。PCR即節(jié)目時鐘參考，是TS包中的一個字段，用于同步解碼器與前端編碼器或者視頻效勞器的時鐘。在編碼器進行編碼的過程中，會不斷讀取硬件時鐘并放入TS中PCR字段。解碼器在解碼的過程中會參照一個本地時鐘，確定解碼和顯示的速度。本地時鐘要根據(jù)PCR進行修正，以防止時鐘過快造成停幀或者時鐘過慢造成丟幀。我們已經(jīng)在linux下面按照本文所述方法實現(xiàn)了支持MPEG-2TS流的視頻效勞器，并進行了。測試環(huán)境基于千兆網(wǎng)環(huán)境，效勞器采用Dell2950，IPQAM設備分別采用了Scivo以及Tandberg的產(chǎn)品，用PC模擬假設干終端，同時用天柏STB8作為點播終端。測試結果是單個Ge口支持并發(fā)250個3.75M碼流的MPEG-2電影。從本錢方面考慮，該方案中每個流的本錢大約為200元人民幣，而采用通用視頻效勞器的本錢大致為每個流400元人民幣以上。根據(jù)實驗結果和分析，我們認為這科低本錢實現(xiàn)方案便于中小型開展VOD業(yè)務運營，同樣也可以為公司或研究機構提供一個低本錢的研發(fā)環(huán)境。本文提出方法仍有不少待完善之處，希望感興趣的專家能共同探討這種VOD解決方案的可行性。4結束語進行雙向改造，大力開展雙向業(yè)務，是中國廣電行業(yè)提高市場競爭力的必經(jīng)之路。目前中國廣電運營商仍是分而治之的狀態(tài)，運營機構極度分散化，缺乏行業(yè)運營商的統(tǒng)一建制。這種情況下，一些小的廣電運營商很難有財力購置現(xiàn)有的商用VOD業(yè)務系統(tǒng)，無法開展VOD這一雙向根底業(yè)務，盈利模式更無從談起。本文主要從VOD業(yè)務系統(tǒng)的運營角度出發(fā)，提出了一種低本錢實現(xiàn)的VOD解決方案，便于VOD業(yè)務系統(tǒng)的快速部署，為小型運營商的開展增加一個符合實際的選擇方案。由于該方案基于符合ISMA標準的開源產(chǎn)品來實現(xiàn)，完全適用于其它基于的網(wǎng)絡環(huán)境，所以對于希望降低運營本錢的JPTV運營商來說，也將是一個不錯的選擇。張平張劍寅辛宇

來源：播送與電視技術**************************************************************************淺談視頻點播〔VOD〕在遵義的應用余暢，趙興海【摘要】隨著物質(zhì)生活水平的提高，傳統(tǒng)有線電視已不能滿足人們在精神和娛樂文化方面的需求，傳統(tǒng)的有線電視是播送方式，人們只能被動的收看單一的電視節(jié)目。同時國家提出“三網(wǎng)融合〞的要求，使得廣電面臨前所未有的壓力。【關鍵詞】EPON+EOC；視頻點播〔VOD〕；CMTS+CMIPQAM一、前言遵義有線播送電視起步與上世紀九十年代初期，至今已有十多年的歷史。2005年12月31日成立的遵義市播送電視信息網(wǎng)絡總公司和當日的數(shù)字電視開播，以及隨后成立的遵義市播送電視信息網(wǎng)絡有限責任公司，為遵義的有線電視開展掀開了嶄新的一頁。目前，有線電視用戶50萬戶，其中數(shù)字電視用戶35萬余戶。經(jīng)過這些年的開展，網(wǎng)絡已初具規(guī)模：市到各縣獨立完成了光纖聯(lián)網(wǎng)工程，網(wǎng)絡覆蓋至鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有的甚至到村，光纜總量超過6500Km，形成了兩個大的閉合環(huán)網(wǎng)〔俗稱大環(huán)網(wǎng)〕；市區(qū)管道超過100Km，主干光纜全部下地，設南、北兩個自愈環(huán)網(wǎng)〔俗稱小環(huán)網(wǎng)〕，共九個分前端；網(wǎng)絡改造全部完成，設計近700個光節(jié)點。有了以上的網(wǎng)絡結構和規(guī)模，為以后增值業(yè)務如寬帶、視頻點播、語音業(yè)務的開發(fā)和數(shù)據(jù)專網(wǎng)的承建奠定了良好的根底。隨著時機和技術的成熟，遵義市播送電視信息網(wǎng)絡有限責任公司和當時全國視頻點播開展最好的杭州華數(shù)在2006年簽定了合作關系。由杭州華數(shù)提供節(jié)目源，遵義廣電根據(jù)自己具體條件負責本地局端、接入網(wǎng)的建設和維護。二、交互電視系統(tǒng)配置情況在剛開始開展互動電視業(yè)務的時候，出于用戶量少、好分配給各個分前端互動信號的考慮，把IPQAM放在數(shù)字電視總前端機房?；与娨曈屑s500戶，都集中在老城分前端和政府分前端的政府一區(qū)、政府二區(qū)、南京路留馨花園、天利廣場、湘江河靠老城一帶的近2萬電視用戶，視頻流通過IPQAM發(fā)射到以上兩個分前端，再混合到不同的光發(fā)射機，點播授權控制信號通過不同接入方式〔EPON+EOC和CMTS〕回傳數(shù)字機房效勞器，短期內(nèi)兩臺IPQAM能帶360戶的并發(fā)用戶也能滿足要求。這樣既保存了原有的光1310系統(tǒng)，也能控制本錢投入。①遵義現(xiàn)有ATCA節(jié)點一個采用思華14槽ATCA效勞器，包括：一塊CSG板、1塊MSC板、一塊交換板2G的SAN存儲。②目前系統(tǒng)支持遵義360個并發(fā)視頻點播用戶。設備名稱數(shù)量ContEx71051臺MSC板卡1塊CSG板卡1塊交換板卡1塊磁盤陣列1套12－QAM通道IPQAM設備〔ARRIS〕2臺設備連接狀況描述：>ATCA效勞器，華為交換機設備構成中心節(jié)點，部署在前端機房。>2臺IPQAM設備部署在數(shù)字機房，通過網(wǎng)線與中心節(jié)點互連。>用通過HFC網(wǎng)絡提供DVB，IPTV二項效勞。系統(tǒng)用戶數(shù)容量描述：>ATCA系統(tǒng)支持遵義300個并發(fā)視頻點播用戶，按照1：10的并發(fā)用戶與覆蓋用戶收斂比計算，系統(tǒng)支持3000戶數(shù)字電視用戶。>一臺IPQAM支持并發(fā)用戶數(shù)：12×15＝180戶，兩IPQAM共支持360戶。遵義分配12頻點用于數(shù)字電視點播。頻點分布：762MHZ778MHZ。。。850MHZ三、雙向接入網(wǎng)的建設〔一〕傳統(tǒng)的CMTS+CM的接入方式。由于受前期設備和技術條件的限制，對剛開始開通的片去采用了CMTS+CM的方式來實現(xiàn)點播授權控制信號的雙向傳輸。遵義廣電網(wǎng)絡下行電視采用1個發(fā)射機和一個6分路器對應連接。根據(jù)規(guī)劃，一個光節(jié)點覆蓋用戶250—300戶，使用雙向放大器11—13臺，濾波數(shù)據(jù)盒每戶1只。為便于CMTS的上/下行信號混合和考慮到來至網(wǎng)絡的漏斗躁聲，一個CMTS只接入12個光節(jié)點覆蓋范圍的用戶。〔二〕EPON+EOC的接入方式。隨著后期設備和技術的成熟，考慮到傳統(tǒng)CMTS+CM方式調(diào)試比擬復雜且不易維護，它對放大器和光站的回傳輸入電平要求較高：即必須保證光接收機到用戶家的總衰減要符合要求外，還必須以放大器為界分段調(diào)試。最重要的是，采用CMTS+CM方式要充分考慮到外部環(huán)境的躁聲侵入問題，對網(wǎng)絡中的各種器材質(zhì)量和接頭施工工藝要求較嚴。遵義廣電采用了EPON+