IPQAM的VOD低成本解決方案解析

1、IPQAM的VOD低成本解決方案1前言近年來(lái)，隨著國(guó)家信息化建設(shè)的大力開展和三網(wǎng)融合的積極推進(jìn)，廣電行業(yè)加快了數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換工作的步伐。截至2007年底，我國(guó)的用戶已經(jīng)達(dá)到2600萬(wàn)。然而，數(shù)字電視用戶數(shù)目的快速增長(zhǎng)并沒(méi)有為廣電行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)實(shí)質(zhì)的推動(dòng)作用。目前2600萬(wàn)數(shù)字電視用戶可消費(fèi)的業(yè)務(wù)絕大多數(shù)仍基于單向，并且業(yè)務(wù)僅限于數(shù)據(jù)廣播、信息瀏覽、NVOD等缺乏互動(dòng)性的業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)中，數(shù)據(jù)廣播提供的信息量有限，信息瀏覽和NVOD等業(yè)務(wù)不支持用戶的參與，單純的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字帶來(lái)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(zhǎng)的消費(fèi)需求。因此，單純的數(shù)字化轉(zhuǎn)換意義不大，運(yùn)營(yíng)商必須以用戶為本

2、，充分調(diào)動(dòng)用戶參與的積極性，不斷滿足用戶快速增長(zhǎng)的精神文化和信息服務(wù)需求，并努力提高相關(guān)收益。這些就需要運(yùn)營(yíng)商加快雙向網(wǎng)絡(luò)的改造，大力提供豐富多彩的互動(dòng)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)是最基礎(chǔ)的雙向業(yè)務(wù)之一。一方面VOD業(yè)務(wù)是用戶迫切需要的業(yè)務(wù)，另一方面當(dāng)前VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)成本和運(yùn)營(yíng)成本都很高，運(yùn)營(yíng)商很難盈利。如何解決這一矛盾，是運(yùn)營(yíng)商普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。本文試圖從降低系統(tǒng)成本的角度進(jìn)行分析探索，為解決這一問(wèn)題提供可行的途徑。由于文中提出的VOD低成本解決方案基于開源項(xiàng)目Darwin Streaming Server實(shí)現(xiàn)，而Darwin Streaming Server完全符合ISMA規(guī)范，所以該方案完全適用于其它

3、基于的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。但本文的描述主要以基于IPQAM的廣電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例，來(lái)說(shuō)明該方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。2廣電行業(yè)的VOD業(yè)務(wù)現(xiàn)狀VOD業(yè)務(wù)即視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，是一種可以按用戶需要點(diǎn)播節(jié)目的互動(dòng)式視頻業(yè)務(wù)。它的一個(gè)重要特點(diǎn)就是需要很高的帶寬來(lái)傳送下行的媒體流。廣電的網(wǎng)絡(luò)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(wù)提供多采用基于IPQAM的VOD解決方案，即利用IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)流媒體的控制，通過(guò)CATV網(wǎng)絡(luò)下發(fā)媒體流的方式。圖1就是一個(gè)簡(jiǎn)單的IPQAM VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邏輯圖。目前，基于IPQAM的解決方案的相關(guān)規(guī)范主要有時(shí)代華納提出的ISA(Interactive Services A

4、rchitecture)和Comcast提出的NGOD (Next Generation On Demand)等。其中ISA架構(gòu)的流控協(xié)議采用基于IEC DSM-CC標(biāo)準(zhǔn)的SSP和LSCP協(xié)議，而前端服務(wù)器實(shí)體之間采用CORBA實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性相對(duì)較高。NGOD則是在RTSP協(xié)議的基礎(chǔ)上提出，實(shí)體交互基于Web Service實(shí)現(xiàn)，目前還很少有相關(guān)的商用產(chǎn)品。在現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中，能提供基于IPQAM的VOD解決方案的國(guó)內(nèi)廠商主要有，思華等。國(guó)外廠商主要有MOTO、CISCO、Tandberg(沒(méi)有自己的視頻服務(wù)器)等。國(guó)外廠商的產(chǎn)品都支持ISA規(guī)范，而ISA規(guī)范由于本身定義的復(fù)雜性，造成整

5、個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度提高，也直接導(dǎo)致了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本非常昂貴。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品中，雖然思華的產(chǎn)品不是基于ISA架構(gòu)，其點(diǎn)播協(xié)議采用RTSP協(xié)議，但其商用產(chǎn)品也價(jià)格不菲。視頻服務(wù)器是VOD解決方案中的核心實(shí)體。在基于IPOAM的VOD解決方案中，視頻服務(wù)器需要支持TS流格式，并以UDP的方式傳送TS流，以連接IPQAM設(shè)備。此外，考慮到VOD業(yè)務(wù)的可運(yùn)營(yíng)性。視頻服務(wù)器還需要支持用戶認(rèn)證、計(jì)費(fèi)接口以及遠(yuǎn)程管理等功能。我們認(rèn)為，降低視頻服務(wù)器的開發(fā)成本，可以有效地降低整個(gè)VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)的成本。因此，本文基于開源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了一個(gè)運(yùn)行于通用服務(wù)器上的純軟件視頻服務(wù)器，雖然此類視頻服務(wù)器目前還難以被較大的運(yùn)營(yíng)商接受并采用

6、，但已可成功地應(yīng)用于小區(qū)、酒店等區(qū)域的VOD系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3基于開源項(xiàng)目的VOD低成本解決方案目前，與視頻服務(wù)器相關(guān)的開源項(xiàng)目有很多，如MPEG4IP，VLS等等。其中l(wèi)ive555是免費(fèi)，開源的，并支持TS流，但live555的設(shè)計(jì)并不適用于商業(yè)運(yùn)營(yíng)；DarwinStreaming Server2具備商業(yè)運(yùn)營(yíng)必須的認(rèn)證、計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程管理等特性，可以很好地支持商業(yè)運(yùn)營(yíng)，但是對(duì)于廣電系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，缺乏對(duì)TS流的支持。本文基于可運(yùn)營(yíng)性的考慮，選取Darwin Streaming Server作為基礎(chǔ)，通過(guò)擴(kuò)展使之支持MPEG-2TS流，實(shí)現(xiàn)低成本的視頻服務(wù)器，以支持基于IPQAM的VOD解決方案。3.

7、1 DarWin Streaming Server簡(jiǎn)介Darwin Streaming Server(簡(jiǎn)稱DSS)是蘋果公司的開源視頻服務(wù)器版本，與DSS相對(duì)應(yīng)，APPLE有一個(gè)商業(yè)版本的視頻服務(wù)器QTSS(QuickTime Streaming Server)，兩者采用相同的核心設(shè)計(jì)。DSS符合ISMA規(guī)范，支持多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和格式，DSS的主要特性如下：完全符合標(biāo)準(zhǔn)，支持各種標(biāo)準(zhǔn)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(gè)基于模塊的

8、擴(kuò)展方法。利用DSS提供的API就可以很方便地編寫靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的模塊，對(duì)DSS進(jìn)行擴(kuò)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(duì)DSS進(jìn)行擴(kuò)展，使其支持采用MPEG-2 TS封裝格式的MPEG-2視頻文件。見(jiàn)圖2即DSS系統(tǒng)的邏輯框圖。3.2 DSS模塊的編寫每個(gè)DSS模塊必須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)：一個(gè)是Main函數(shù)，在啟動(dòng)時(shí)將調(diào)用這個(gè)函數(shù)進(jìn)行必要的初始化。另一個(gè)是Dispatch函數(shù)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)此函數(shù)，服務(wù)器可調(diào)用DSS模塊并完成特定處理。對(duì)于編譯到服務(wù)器里面的模塊，其主函數(shù)的地址必須傳遞到服務(wù)器的模塊Main函數(shù)中。具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)可參照QuickTime服務(wù)器模塊文檔2的相關(guān)章節(jié)。具體

9、實(shí)現(xiàn)時(shí)，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(shí)現(xiàn)通常如下所示：每個(gè)DSS模塊都必須提供一個(gè)Dispatch函數(shù)。服務(wù)器為了特定的目的需要使用某個(gè)模塊時(shí)，是通過(guò)調(diào)用該模塊的Dispatch函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)用時(shí)必須將任務(wù)的名稱及相應(yīng)的參數(shù)傳遞給該函數(shù)。在DSS中，使用角色(Role)這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述特定的任務(wù)。Dispatch函數(shù)的格式如下所示：void MyModuleDispatch(QTSS_Role inRole，QTSS_RoleParamPtr inParams)；其中MyModuleDispatch是Dispatch函數(shù)的名稱；

10、MyModule是模塊的文件名；inRole是角色的名稱，只有注冊(cè)了該角色的模塊才會(huì)被調(diào)用；inParams則是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，可用于傳遞相應(yīng)的參數(shù)。3.3 DSS對(duì)-2 TS流的支持對(duì)DSS進(jìn)行擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)對(duì)MPEG-2 TS流的支持，主要涉及三個(gè)方面的問(wèn)題：首先，RTSP協(xié)議需要支持MPEG-2 TS over DVB-C；其次，能夠通過(guò)UDP協(xié)議直接發(fā)送TS流；最后，發(fā)送的速率需要依據(jù)PCR1(Program ClockReference，即節(jié)目時(shí)鐘參考)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。下面針對(duì)這三個(gè)方面問(wèn)題的解決進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明：為了讓RTSP協(xié)議能支持QAM傳輸，需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的RTSP協(xié)議做擴(kuò)展，即在SET

11、UP階段，終端告訴服務(wù)器需要QAM傳輸，服務(wù)器會(huì)為該終端分配傳輸資源，并告訴終端相應(yīng)的參數(shù)(包括頻點(diǎn)和節(jié)目號(hào)等)。對(duì)于IPQAM資源，節(jié)目號(hào)與UDP端口號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的，視頻服務(wù)器可以維護(hù)一個(gè)包括UDP端口、節(jié)目號(hào)、頻點(diǎn)以及UDP端口使用狀況的列表。當(dāng)使用擴(kuò)展后的RTSP協(xié)議實(shí)現(xiàn)一次MPEG-2 TS流點(diǎn)播時(shí)，與通常的RTSP交互過(guò)程相比，在SETUP階段有所不同。為了實(shí)現(xiàn)-2 TS流通過(guò)下發(fā)，關(guān)鍵點(diǎn)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(shè)備。采用UDP協(xié)議把TS包發(fā)送到IPQAM設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，假定TS包的大小是188字節(jié)的，只要遵照一個(gè)UDP包不應(yīng)大于最大傳輸單元

12、的原則，將7個(gè)TS包打包成一個(gè)UDP包，發(fā)送給IPQAM設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)。而依特定的速率發(fā)送則要求服務(wù)器在發(fā)送MPEG-2TS流時(shí)，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(huì)有一個(gè)緩沖區(qū)來(lái)平滑發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)可能產(chǎn)生的波動(dòng)，因此對(duì)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(duì)的。但發(fā)送數(shù)據(jù)帶來(lái)的波動(dòng)要在IPQAM設(shè)備許可的范圍內(nèi)，否則IPQAM無(wú)法正常處理。本文中依特定速率發(fā)送是基于PCR來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PCR即節(jié)目時(shí)鐘參考，是TS包中的一個(gè)字段，用于同步解碼器與前端編碼器或者視頻服務(wù)器的時(shí)鐘。在編碼器進(jìn)行編碼的過(guò)程中，會(huì)不斷讀取硬件時(shí)鐘并放入TS中PCR字段。解碼器在解碼的過(guò)程中會(huì)參照

13、一個(gè)本地時(shí)鐘，確定解碼和顯示的速度。本地時(shí)鐘要根據(jù)PCR進(jìn)行修正，以避免時(shí)鐘過(guò)快造成停幀或者時(shí)鐘過(guò)慢造成丟幀。我們已經(jīng)在linux下面按照本文所述方法實(shí)現(xiàn)了支持MPEG-2 TS流的視頻服務(wù)器，并進(jìn)行了。測(cè)試環(huán)境基于千兆網(wǎng)環(huán)境，服務(wù)器采用Dell 2950，IPQAM設(shè)備分別采用了Scivo以及Tandberg的產(chǎn)品，用PC模擬若干終端，同時(shí)用天柏STB8作為點(diǎn)播終端。測(cè)試結(jié)果是單個(gè)Ge口支持并發(fā)250個(gè)3.75M碼流的MPEG-2電影。從成本方面考慮，該方案中每個(gè)流的成本大約為200元人民幣，而采用通用視頻服務(wù)器的成本大致為每個(gè)流400元人民幣以上。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析，我們認(rèn)為這科低成本實(shí)現(xiàn)

14、方案便于中小型開展VOD業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，同樣也可以為公司或研究機(jī)構(gòu)提供一個(gè)低成本的研發(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(jié)束語(yǔ)進(jìn)行雙向改造，大力發(fā)展雙向業(yè)務(wù)，是中國(guó)廣電行業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必經(jīng)之路。目前中國(guó)廣電運(yùn)營(yíng)商仍是分而治之的狀態(tài)，運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)極度分散化，缺乏行業(yè)運(yùn)營(yíng)商的統(tǒng)一建制。這種情況下，一些小的廣電運(yùn)營(yíng)商很難有財(cái)力購(gòu)買現(xiàn)有的商用VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)，無(wú)法開展VOD這一雙向基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，盈利模式更無(wú)從談起。本文主要從VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，提出了一種低成本實(shí)現(xiàn)的VOD解決方案，便于VOD業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速部署，為小型運(yùn)營(yíng)商的發(fā)展增加一個(gè)符合實(shí)際

15、的選擇方案。由于該方案基于符合ISMA規(guī)范的開源產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)，完全適用于其它基于的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，所以對(duì)于希望降低運(yùn)營(yíng)成本的JPTV運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，也將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。作者：張平張劍寅辛宇   來(lái)源：廣播與電視技術(shù)*淺談視頻點(diǎn)播（VOD）在遵義的應(yīng)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?cè)诰窈蛫蕵?lè)文化方面的需求，傳統(tǒng)的有線電視是廣播方式，人們只能被動(dòng)的收看單一的電視節(jié)目。同時(shí)國(guó)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(guān)鍵詞】EPON+EOC；視頻點(diǎn)播（VOD）；CMTS+CM IPQAM 一、前言 遵義有線廣播電視起

16、步與上世紀(jì)九十年代初期，至今已有十多年的歷史。2005年12月31日成立的遵義市廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)總公司和當(dāng)日的數(shù)字電視開播，以及隨后成立的遵義市廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司，為遵義的有線電視發(fā)展掀開了嶄新的一頁(yè)。目前，有線電視用戶50萬(wàn)戶，其中數(shù)字電視用戶35萬(wàn)余戶。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模：市到各縣獨(dú)立完成了光纖聯(lián)網(wǎng)工程，網(wǎng)絡(luò)覆蓋至鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有的甚至到村，光纜總量超過(guò)6500Km，形成了兩個(gè)大的閉合環(huán)網(wǎng)（俗稱大環(huán)網(wǎng)）；市區(qū)管道超過(guò)100Km，主干光纜全部下地，設(shè)南、北兩個(gè)自愈環(huán)網(wǎng)（俗稱小環(huán)網(wǎng)），共九個(gè)分前端；網(wǎng)絡(luò)改造全部完成，設(shè)計(jì)近700個(gè)光節(jié)點(diǎn)。有了以上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模，為以后增值業(yè)務(wù)

17、如寬帶、視頻點(diǎn)播、語(yǔ)音業(yè)務(wù)的開發(fā)和數(shù)據(jù)專網(wǎng)的承建奠定了良好的基礎(chǔ)。 隨著時(shí)機(jī)和技術(shù)的成熟，遵義市廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司和當(dāng)時(shí)全國(guó)視頻點(diǎn)播發(fā)展最好的杭州華數(shù)在2006年簽定了合作關(guān)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(fù)責(zé)本地局端、接入網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)。 二、交互電視系統(tǒng)配置情況 在剛開始開展互動(dòng)電視業(yè)務(wù)的時(shí)候，出于用戶量少、好分配給各個(gè)分前端互動(dòng)信號(hào)的考慮，把IPQAM放在數(shù)字電視總前端機(jī)房?；?dòng)電視有約500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(chǎng)、湘江河靠老城一帶的近2萬(wàn)電視用戶，視頻流通過(guò)IPQAM發(fā)射到以上兩個(gè)分前端，再混合到不同

18、的光發(fā)射機(jī)，點(diǎn)播授權(quán)控制信號(hào)通過(guò)不同接入方式（EPON+EOC和CMTS）回傳數(shù)字機(jī)房服務(wù)器，短期內(nèi)兩臺(tái)IPQAM能帶360戶的并發(fā)用戶也能滿足要求。這樣既保留了原有的光1310系統(tǒng)，也能控制成本投入。 遵義現(xiàn)有ATCA節(jié)點(diǎn)一個(gè)采用思華14槽ATCA服務(wù)器，包括：一塊CSG板、1塊MSC板、一塊交換板2G的SAN存儲(chǔ)。 目前系統(tǒng)支持遵義360個(gè)并發(fā)視頻點(diǎn)播用戶。設(shè) 備 名 稱 數(shù) 量ContEx7105 1臺(tái) MSC板卡 1塊 CSG板卡 1塊 交換板卡 1塊 磁盤陣列 1套12QAM通道IPQAM設(shè)備（ARRIS） 2臺(tái)設(shè)備連接狀況描述：> ATCA服務(wù)器，華為交換機(jī)設(shè)備構(gòu)成中心節(jié)點(diǎn)，

19、部署在前端機(jī)房。> 2臺(tái)IPQAM設(shè)備部署在數(shù)字機(jī)房，通過(guò)網(wǎng)線與中心節(jié)點(diǎn)互連。> 用通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò)提供DVB，IPTV二項(xiàng)服務(wù)。 系統(tǒng)用戶數(shù)容量描述：> ATCA系統(tǒng)支持遵義300個(gè)并發(fā)視頻點(diǎn)播用戶，按照1：10的并發(fā)用戶與覆蓋用戶收斂比計(jì)算，系統(tǒng)支持3000戶數(shù)字電視用戶。> 一臺(tái)IPQAM支持并發(fā)用戶數(shù)：12×15180戶，兩IPQAM共支持360戶。遵義分配12頻點(diǎn)用于數(shù)字電視點(diǎn)播。頻點(diǎn)分布： 762MHZ 778MHZ。850MHZ 三、雙向接入網(wǎng)的建設(shè) （一）傳統(tǒng)的CMTS+CM的接入方式。由于受前期設(shè)備和技術(shù)條件的限制，對(duì)剛開始開通的片去采用了CM

20、TS+CM的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播授權(quán)控制信號(hào)的雙向傳輸。遵義廣電網(wǎng)絡(luò)下行電視采用1個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)6分路器對(duì)應(yīng)連接。根據(jù)規(guī)劃，一個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶250300戶，使用雙向放大器1113臺(tái)，濾波數(shù)據(jù)盒每戶1只。為便于CMTS的上/下行信號(hào)混合和考慮到來(lái)至網(wǎng)絡(luò)的漏斗躁聲，一個(gè)CMTS只接入12個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍的用戶。 （二）EPON+EOC的接入方式。 隨著后期設(shè)備和技術(shù)的成熟，考慮到傳統(tǒng)CMTS+CM方式調(diào)試比較復(fù)雜且不易維護(hù)，它對(duì)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(jī)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(wèn)題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種器材質(zhì)量和接頭施工工藝要求較嚴(yán)。遵義廣電采用了EPON+EOC的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播授權(quán)控