曹萬國

肥城礦業(yè)集團公司科技信息中心，山東肥城 271608

利用CDN網(wǎng)絡(luò)和IPQAM技術(shù)在企業(yè)實現(xiàn)VOD方案的初探

曹萬國

肥城礦業(yè)集團公司科技信息中心，山東肥城 271608

隨著三網(wǎng)融合進程的加速，企業(yè)有線電視經(jīng)過數(shù)字電視平移后，有更多的資源用來開展增值業(yè)務(wù)，視頻點播VOD就是其中之一。

CND；IPQAM；企業(yè)VOD

隨著三網(wǎng)融合的加快，人們對視頻節(jié)目服務(wù)提出了更高的要求，希望改傳統(tǒng)的被動觀看為主動，能實現(xiàn)對視頻節(jié)目的內(nèi)容、播放時間和播放進度等諸多方面進行有選擇和控制，視頻點播VOD就是為了滿足人們這種需求而產(chǎn)生的一種服務(wù)方式。一個企業(yè)怎樣低成本建立自己的視頻點播系統(tǒng)，又能獲得多姿多彩的點播節(jié)目，CND網(wǎng)絡(luò)和IPQAM技術(shù)在企業(yè)HFC電視傳輸網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用使這一問題得到解決，使得基于HFC＋IP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式得以全面推廣并發(fā)揮重要的作用。本文主要是描述CDN網(wǎng)絡(luò)和IPQAM技術(shù)在有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建企業(yè)VOD系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)過程。

1 CDN和IPQAM技術(shù)簡介

1.1 CDN簡介

CDN是構(gòu)建在IP網(wǎng)絡(luò)上的一種分布式的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)，主要采用“中心—邊緣”的存儲與服務(wù)分布方式。它的基本原理就是在分布的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中部署邊緣服務(wù)器，所有的節(jié)目都在中心服務(wù)器存儲，而通過骨干網(wǎng)把用戶訪問相對集中的內(nèi)容分發(fā)到邊緣服務(wù)器，直接由邊緣路由器提供用戶服務(wù)。一個CDN包含的基本組件有：1）CDN集中式的認證接口，位于CDN中心節(jié)點，將分布式的MSC、第三方Cache有機的與流媒體后臺建立紐帶，實現(xiàn)認證、計費、日志中繼功能，作為集中的接口組件，支持分布式的認證計費業(yè)務(wù)，實現(xiàn)對認證計費信息的透明轉(zhuǎn)發(fā)；2）內(nèi)容路由導向器CRD (Content Routing Director)，負責全局負載均衡。根據(jù)一組設(shè)定的導向策略（用戶靜態(tài)就近性、動態(tài)就近性、各節(jié)點權(quán)重等），將用戶的流媒體內(nèi)容請求通過重定向命令導向到最佳子節(jié)點，實現(xiàn)分布式、全網(wǎng)智能化負載均衡；與各子節(jié)點保持通信，檢查各子節(jié)點的健康狀態(tài)；作為用戶請求的入口處，當用戶請求到達時，通過一組設(shè)定的導向策略，將用戶的內(nèi)容請求導向到最佳的訪問節(jié)點；動態(tài)檢測離用戶最近的子節(jié)點以便于就近分配；監(jiān)控設(shè)備和應(yīng)用狀況，統(tǒng)計訪問規(guī)則和應(yīng)用訪問情況；支持個性化分配策略設(shè)置；3）內(nèi)容服務(wù)網(wǎng)關(guān)CSG (Content Service Gateway)位于分布式內(nèi)容服務(wù)邊緣點，負責本地負載和本地流量控制，通過缺省或自定義導向策略將用戶內(nèi)容請求導向到最佳的內(nèi)容引擎，實現(xiàn)本地智能化負載均衡；負責檢查內(nèi)容是否存在，并指導其控制的內(nèi)容引擎MSC下載；動態(tài)維護本節(jié)點內(nèi)容映像表；當用戶請求導向到CSG時，按照內(nèi)容映像表檢查，如果存在該內(nèi)容，將用戶的內(nèi)容請求導向到最佳的內(nèi)容引擎；如果沒有該內(nèi)容，則發(fā)送請求到啟用代理功能的MSC或第三方策略，同時通知一臺MSC到預(yù)設(shè)原始內(nèi)容服務(wù)器抓取內(nèi)容與其控制的內(nèi)容引擎進行流量信息交流以及內(nèi)容狀況同步，檢查其健康狀態(tài)；指導其控制的內(nèi)容引擎進行內(nèi)容操作：內(nèi)容下載/刪除、內(nèi)容更新；直播支持；監(jiān)控設(shè)備和應(yīng)用狀況，統(tǒng)計訪問規(guī)則和應(yīng)用訪問情況；4）媒體服務(wù)控制器MSC (Media Service Controller)位于分布式內(nèi)容服務(wù)邊緣點 ，控制流媒體服務(wù)，為最終用戶提供實際流媒體邊緣服務(wù)---根據(jù)預(yù)定策略（包括并發(fā)用戶數(shù)、并發(fā)流量和對存貯的占用空間的控制）對訪問內(nèi)容服務(wù)引擎進行控制；支持當前用戶訪問的查詢；同本節(jié)點內(nèi)容服務(wù)網(wǎng)關(guān)CSG保持通訊，提供流量信息；接受本節(jié)點CSG指導，對本節(jié)點緩存內(nèi)容進行操作，包括取得、刪除、更新，以及到就近的映像內(nèi)容服務(wù)器或原始內(nèi)容服務(wù)器抓取內(nèi)容；監(jiān)控設(shè)備、應(yīng)用和在線用戶狀況，統(tǒng)計訪問規(guī)則和應(yīng)用訪問情況；支持靈活的廣告和直播功能；支持認證中繼，與后臺認證管理系統(tǒng)建立認證聯(lián)系。

2 IPQAM簡介

IPQAM調(diào)制設(shè)備集“復用、加擾、調(diào)制、頻率變換”功能為一體，它將DVB/IP自IP骨干網(wǎng)輸入的節(jié)目流重新復用在指定的多業(yè)務(wù)傳輸流中，再進行QAM調(diào)制和頻率變換，輸出RF。在使用IPQAM之后，STB和CDN邊緣視頻服務(wù)器之間的控制信息和視頻流分別通過不同的通路傳輸：STB的接入認證、EPG信息瀏覽等流程通過雙向回傳通道交互；CDN邊緣視頻服務(wù)器收到用戶的請求后將音視頻流以恰當?shù)姆獍问捷敵鲋罥PQAM設(shè)備，IPQAM將音視頻流調(diào)制為RF信號后通過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸給STB，STB對音視頻流進行解調(diào)和解碼。在HFC的視頻點播系統(tǒng)中，用戶所點播的視頻內(nèi)容下行是由HFC網(wǎng)絡(luò)承載的，通過IPQAM設(shè)備將IP數(shù)據(jù)包調(diào)制發(fā)送到HFC網(wǎng)絡(luò)中。由于HFC網(wǎng)絡(luò)的共享特性，某個特定的機頂盒只能接收到來自特定的一組IPQAM端口的數(shù)據(jù)，因此需要對服務(wù)區(qū)域有明確的規(guī)劃和管理，通常將這樣的服務(wù)區(qū)域定義為Region，即預(yù)先定義的一組頻率資源，或者為一個IPQAM通道資源規(guī)劃單元。在不同物理節(jié)點所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，可全部或部分重復使用該網(wǎng)的VOD頻率規(guī)劃單元，對擁有相同路徑的服務(wù)區(qū)域即為一個Region。為識別不同的Region，每一個Region都有一個唯一的ID號，即RegionID。視頻點播業(yè)務(wù)中采用RegionID來進行機頂盒用戶的定位，STB請求服務(wù)時需要向CDN提交該信息，頭端系統(tǒng)根據(jù)此信息就可以區(qū)分是哪個區(qū)域的哪個機頂盒發(fā)出的請求，從而分配對應(yīng)的路由來供視頻服務(wù)器傳送視頻數(shù)據(jù)流。機頂盒可以通過固定分配或網(wǎng)絡(luò)自動下載的方式獲取RegionID，固定分配的方式實施較為簡單，但當機頂盒在跨區(qū)域漫游或者頭端網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整時需要重新綁定RegionID。RegionID信息通過IPQAM經(jīng)HFC通道下送給機頂盒，具體發(fā)送方式可以通過設(shè)置并實時廣播DVB網(wǎng)絡(luò)參數(shù)至機頂盒，機頂盒根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則解析得到RegionID。設(shè)置RegionID的相關(guān)參數(shù)可以有TSID方式或NID方式。

3 基于CDN網(wǎng)絡(luò)和IPQAM技術(shù)的分布式VOD架構(gòu)

由于企業(yè)接入數(shù)字電視信號一般是通過地區(qū)級廣電網(wǎng)絡(luò)公司接入，而且地區(qū)級廣電網(wǎng)絡(luò)公司目前基本都已建成自己的大型數(shù)字視頻節(jié)目庫或者是接入省視頻數(shù)據(jù)庫，因此企業(yè)為了減少設(shè)備投入又能實現(xiàn)企業(yè)自己的視頻點播VOD業(yè)務(wù)，企業(yè)可采用CDN技術(shù)與所接入的廣電視頻數(shù)據(jù)庫鏈接，作為它的一個邊緣分前端，用較低的成本開展自己VOD業(yè)務(wù)。原理是在地區(qū)級廣電網(wǎng)絡(luò)公司的交互電視平臺中，通過CDN技術(shù)將視頻內(nèi)容根據(jù)合適的策略推送到邊緣節(jié)點企業(yè)視頻服務(wù)器上，然后通過IPQAM設(shè)備將IP數(shù)據(jù)封包調(diào)制發(fā)送到HFC接入網(wǎng)中。如下圖示意 ：

4 企業(yè)交互電視VOD設(shè)備組成

VOD視頻點播系統(tǒng)包括6個主要部分：節(jié)目制作中心、專業(yè)視頻服務(wù)器、IPQAM調(diào)制器、視頻節(jié)目庫、VOD管理服務(wù)器、客戶端播放設(shè)備。

1）節(jié)目制作中心一般含節(jié)目采集壓縮系統(tǒng)兼網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)。節(jié)目采集壓縮系統(tǒng)（兼網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)）：VCD/DVD/錄像帶上的音視頻素材可通過節(jié)目采集壓縮系統(tǒng)壓縮成MPEG-Ⅰ、MPEG-Ⅱ、MPEG-4、RM等視頻格式。它由PC機、視頻壓縮卡和壓縮軟件組成。同時，可兼網(wǎng)絡(luò)廣播服務(wù)器，即把音視頻信號進行廣播。

2）專業(yè)視頻服務(wù)器是VOD系統(tǒng)的核心，由專門的硬件和軟件組成，它充分利用實時技術(shù)向客戶端播放設(shè)備傳輸數(shù)字視頻節(jié)目。專業(yè)視頻服務(wù)器是開放的多處理器系統(tǒng)，能夠存儲和傳輸多個視頻節(jié)目流。服務(wù)器基于LINUX操作系統(tǒng)（也可采用SUN的Solaris或IBM的AIX操作系統(tǒng)），其主要目的是存儲和管理并調(diào)度視頻節(jié)目的文件，它包括添加、刪除、標記日期和記錄視頻文件日志等功能。另外，還可以記錄每個視頻節(jié)目文件的點播次數(shù)，記錄和保持每個文件的計費信息，監(jiān)視和管理專業(yè)視頻服務(wù)器進程及系統(tǒng)資源等，在點播的同時可進行節(jié)目的裝載、刪除操作。系統(tǒng)支持文件、FTP等多種節(jié)目裝載機制?？梢孕蜗蟮卣f，它就像是一個數(shù)字式視頻播放器，向網(wǎng)絡(luò)中的終端傳送精彩的、高質(zhì)量的音、視頻節(jié)目，并且是高效、低耗、按需播放。

3）IPQAM調(diào)制設(shè)備集“復用、加擾、調(diào)制、頻率變換”功能為一體，它將DVB/IP_GbE輸入的節(jié)目流重新復用在指定的MPTS中，再進行QAM調(diào)制和頻率變換，輸出RF。

一般一個IPQAM可以配置16、24、32頻點的模塊，所以一臺IPQAM采用MPEG-2一般可同時160、240、320路同時點播，數(shù)字平移后空閑16～20個頻點，當用戶太多了可用2臺以上IPQAM，所帶用戶可以成倍增加。一臺IPQAM可同時播放168路節(jié)目，每臺IPQAM 大約需20萬元。

4）視頻節(jié)目庫是帶RAID功能的大磁盤組，用于存儲節(jié)目。它可以是一個獨立的磁盤陣列，也可以是由專業(yè)視頻服務(wù)器直接管理的一個磁盤組（在并發(fā)流量較小的情況下）。

5）VOD管理服務(wù)器是終端計算機進入視頻點播系統(tǒng)訪問的中轉(zhuǎn)站，它以瀏覽器方式為終端提供用戶登錄并根據(jù)用戶級別提供各類信息，如節(jié)目欄目，電影節(jié)目名稱、節(jié)目介紹及收費信息，該服務(wù)器在認定用戶權(quán)限后，響應(yīng)用戶要求，并調(diào)度專業(yè)視頻服務(wù)器向用戶發(fā)送所需的視頻節(jié)目。若系統(tǒng)支持用戶并發(fā)數(shù)不是很大，可把管理服務(wù)器和視頻服務(wù)器合二為一。

6）客戶端播放設(shè)備 電視機加機頂盒（SET-TOP-BOX）

5 結(jié)論

通過對CDN網(wǎng)絡(luò)和IPQAM技術(shù)的合理結(jié)合利用，企業(yè)內(nèi)部電視系統(tǒng)將可以汲取IP網(wǎng)絡(luò)先進技術(shù)的同時，充分發(fā)揮HFC網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢特點，打造低成本高效率的VOD轉(zhuǎn)輸和服務(wù)平臺，提升企業(yè)自身核心競爭力，并為企業(yè)內(nèi)部電視用戶提供更便捷的交互電視服務(wù)。

TN948.64

A

1674-6708（2010）22-0190-02