数字互动电视业务平台综述

1、数字互动电视业务平台综述数字互动电视业务平台综述一、前言一、前言 数字电视的整体转换遭遇到来自资本市场、市场环境、业务运营等方面的困境，还没有找到一种长期的、稳定的、持续的、可盈利的商业模式。哪种业务模式是广电“后平移”时代的赢利业务呢？答案是：互动应用是互动应用是“整体平整体平移移”后的唯一盈利途径。后的唯一盈利途径。 互动电视业务是利用宽带网络和广电HFC网络，以家用电视机+机顶盒作为主要收视终端，通过互联网络协议来提供包括电视节目在内的多种互动式数字媒体服务。它能够向用户提供高质量数字媒体服务、选择节目的自由、与运营商的实质性互动以及丰富的应用内容。除视频类业务外，在互动平台上能够集成多

2、种互动类视频和数据有机结合的应用(如时移电视（TimeShift），网络录像机（nPVR）、卡拉OK、虚拟电视、电视邮箱、教育类、游戏类、个人信息等)。对广电网络来说，这意味这巨大的市场机会。通过向用户提供互动电视业务，除了能够直接带来经济效益之外，还能够带动数字电视平移和宽带接入业务的发展。 广电网络发展互动电视业务的优势： 互动电视是一项极具市场前景的增值应用。广电网络在发展互动电视业务上具有先天优势，首先广电网络拥有大量的潜在消费群体电视用户；其次，广电网络一般都建有有线电视网络和宽带IP网络，能够通过发挥HFC和IP网络的特点，以最低的成本向用户提供最完善的视频服务；广电网络还具有丰富

3、的节目资源且没有政策上的束缚。总之，发展互动电视能够充分利用广电网络现有网络资源，以增值运营带动宽带接入，将可以为广电网络带来丰厚的利润回报。 在项目基本要求的前提下，系统建设方案设计中，确定系统的开放性体系结构、业务网络传输方式、信源编码方式、并发流和存储方案、以及互动机顶盒、客户端方式的优选对整个项目的成功与否是至关重要的。 下面分几个方面对数字互动电视业务平台进行简要的介绍。1 1、数字互动电视业务平台开放性的重要性、数字互动电视业务平台开放性的重要性2 2、数字互动电视系统框架结构分析、数字互动电视系统框架结构分析3 3、传输信道的选择、传输信道的选择4 4、信源编码标准选择、信源编码

4、标准选择5 5、平台规模分析及规划设计、平台规模分析及规划设计6 6、互动式机顶盒及客户端方式分析、互动式机顶盒及客户端方式分析7 7、SMSSMS客户管理及计费系统客户管理及计费系统8 8、与、与CACA条件接收系统的集成条件接收系统的集成二、数字互动电视业务平台开放性的重要性二、数字互动电视业务平台开放性的重要性 2.1 2.1 互动电视业务平台的开放性是广电网络互动业务的基础互动电视业务平台的开放性是广电网络互动业务的基础 除VOD视频点播业务外，在互动平台上还能够集成多种互动类视频和数据有机结合的应用，未来预知的业务如： 时移电视（时移电视（TimeShiftTimeShift）网络录

5、像（网络录像（nPVRnPVR）卡拉卡拉OKOK虚拟电视虚拟电视电视邮箱电视邮箱教育类教育类游戏类游戏类支付系统等。支付系统等。 二、数字互动电视业务平台开放性的重要性二、数字互动电视业务平台开放性的重要性 在建设VOD业务系统时，往往会把自己的思路绑定在具体的业务上面，其实广电网络现在最缺的就是一个开放的增值业务互动平台开放的增值业务互动平台，一旦有了这么一个平台，想开发什么样的增值业务都可以，每个业务的开发和推出不需要改动平台原有的任何部分，只需要在前端增加调度新的业务即可。 反之，如果把宝押在一个一个的单独业务上面，今天全力开发A业务，明天全力提供B业务，为了一个业务要做一系列的工作，成

6、功不成功还另说，这种做法很不可取。 硬件发展与软件发展互不约束；硬件发展与软件发展互不约束； 新新业务的开发不受系统平台的制约；业务的开发不受系统平台的制约； 系统各模块之间接口开放、系统各模块之间接口开放、符合相关符合相关标准标准 。 2.2 VOD2.2 VOD系统架构选择系统架构选择-Cable VOD-Cable VOD技术发展历程技术发展历程 2.3 2.3 平台的开放性主要体现在：平台的开放性主要体现在： 音视频支持侧； 流媒体传输侧； 运营支持系统侧； 网络管理系统侧； 机顶盒终端侧。 2.4 VOD2.4 VOD架构的选择架构的选择-采用开放架构的优势采用开放架构的优势 开放性

7、的具体要求：开放性的具体要求：符合国际、国内和行业内有关标准：整个系统符合ISA架构，采用支持HTTP、RTSP和DSM-CC控制协议。提供标准开放的协议接口。良好的互操作性：使关键部件松耦合，从而满足系统中不同设备供应商之间的设备互动，不被任何设备供应商所制约，不被任何系统供应商所忽悠。良好的扩容能力：采用面向业务的互动接口，不关注如何实现业务的具体技术。良好的组网适应性：支持集中、分布式及混合组网，适应不同的组网需求。采用灵活开放、稳定可靠、扩容扩展性强、具有多业务支持能力的互动电视系统是广电网络互动平台建设的基础和关键。2.5 ISA2.5 ISA交互服务架构交互服务架构交互服务架构IS

8、A（Interactive Services Architecture）是美国有线运营商时代华纳从1997年为以VOD为代表交互式服务提出的网络框架结构。通过几年多业务平台的试运营，时代华纳意识软件是网络和后台管理灵活性的关键。所以通过定义一系列开放的软件接口标准，使多个软硬件的供应商可以基于统一的接口标准开发产品，大大减小了业务推出的时间。ISA的成功应用更进一步证实了开放接口和TCP/IP服务器/用户端技术的强大产业化力量。ISA架构中定义的主要模块是业务管理系统BMS和会话及资源管理系统SRM。BMS在不同的软硬件产品间建立了一个通用的、开放的连接。它在交互应用、内容管理、VOD信息和计

9、费系统、系统资源管理SRM之间建立联系，保证了供应商的中立性和接口的开放性。SRM负责业务提供所需的资源管理及分配。ISA架构给系统中每个模块的扩展和升级留有空间，如计费系统可以由现在的单向业务收费为主逐步升级为支持交互业务和实时计费的系统，而无需改变其在ISA框架下与其他模块的接口。三、互动数字电视系统框架结构分析三、互动数字电视系统框架结构分析 互动数字电视系统的组成互动数字电视系统的组成u视频服务器系统、uVOD业务管理系统、u前端数字电视调制和网络传输系统u互动信息回传系统、u节目内容采集编辑系统、u客户管理/计费系统SMS、uEPG信息处理系统、u条件接收系统、u互动式机顶盒系统组成

10、。 硬件组成硬件组成 系统关键：系统关键：下行码流传输方案、视频服务器/存储体方案（经济、安全、扩容、可靠性）、频点规划、IPQAM扩容/管理、核心交换网络设备选型等四、传输信道的选择四、传输信道的选择 4.1 4.1 系统包含两个传输通道：广播通道和数系统包含两个传输通道：广播通道和数据通道据通道 4.1.1 4.1.1 广播通道广播通道 用于音/视频节目传输，保证节目传输的质量，要有较高是QOS保证，确保节目的质量和适时性。 传输成本要低。 4.1.2 4.1.2 数据通道数据通道 用于用户服务请求信息、节目导航服务信息（i -EPG）数据传输。可以是HFC内互动网络（CMTS双向网络），

11、也可以采用以太网络、ADSL等外互动网络通道。 4.24.2广播通道分析（媒体流传输）（广播通道分析（媒体流传输）（IP or CableIP or Cable）IP解决方案-IPTV；Cable解决方案-HFC VOD 。 IP解决方案 Cable解决方案 HFC VODHFC VOD与与IPTVIPTV的比较的比较 HFC VODHFC VOD的优点的优点1. 点播码流采用3.75M的MPEG-2TS流，图象质量远高于MPEG-4的传统以太网IP点播。2. 前端可利用原DVB平台的MPEG-2信源，无需进行MPEG-2至MPEG-4的转码。3. 相比全城全网进行网络升级，更换支持IP组播的

12、交换机，IPQAM方式只需在需要开通业务的分前端架设设备，前期投入小，随着业务的增加，扩容相当方便，只需在分前端增加IPQAM设备。4. STB为符合DVB标准的通用产品，无需采用目前价格较高的双模STB。5. 点播时为每个用户开通3.75M的单独通道，相比以太网“尽力而为”的点播机制，QoS有保证。6. HFC专网点播，网络安全性能高。 与与IPIP数据网络相比，数据网络相比，HFCHFC对于大量下行传输具有先天的优势对于大量下行传输具有先天的优势（特别是（特别是IPQAMIPQAM产品逐渐成熟），所以说，产品逐渐成熟），所以说，CableCable解决方案解决方案-HFC -HFC VOD

13、VOD，是广电网络在是广电网络在HFCHFC网络实现互动电视下行媒体流传输的最佳网络实现互动电视下行媒体流传输的最佳方案。方案。HFC-VODHFC-VOD下行信号流程： VOD-server响应点播请求，将单节目传输流（SPTS）封装成UDP包经IP骨干网络传输至IP-QAM，IP-QAM完成解封装并将多个SPTS流复用成多节目传输流（MPTS）,MPTS流经IP-QAM调制输出RF信号经HFC传输到STB。 关键设备：关键设备： IP-QAM设备通常采用分布式部署的方式，根据支持用户数需求在分前端机房部署相应数量的IP-QAM设备。一台IP-QAM设备支持16、24、32、64 个QAM通

14、道（品牌、型号不同、QAM通道不同），以32个QAM通道IP-QAM设备来讲，在64QAM调制方式下，单台IP-QAM可以支持320个3.75M的MPEG2并发流。以高峰期，10%的用户点播计算，单台IP-QAM可为3200户数字电视用户提供VOD点播服务。 IP-QAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将DVB/IP_GbE输入的节目流重新复用在指定的MPTS中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF。4.3 4.3 数据通道分析数据通道分析 在HFC VOD互动点播系统中，上行控制信息和下行视频流分别通过不同的通路传输，上行的点播请求信息量极小，可以根据实际情况采用任何的

15、IP网络实现互动数据上行到前端。现在HFC平台上双向改造技术已经很成熟，通常都采用CMTS系统作为整体搭建的带外OOB双向通道。在HFC平台上基于CMTS系统的技术，开展实时互动视频点播业务非常有利。（当然，也可以采用其它方式） 图图 VODVOD系统系统CMTSCMTS双向回传通道示意图双向回传通道示意图 五、信源编码标准选择五、信源编码标准选择 为什么采用为什么采用MPEG-2MPEG-2格式？格式？ 国家标准，技术成熟，风险小；国家标准，技术成熟，风险小； 节目资源丰富，业务易开展；节目资源丰富，业务易开展； 设备技术成熟，系统价格低廉；设备技术成熟，系统价格低廉； IP-QAMIP-Q

16、AM的大量采用，解决了网络带宽瓶颈问题。的大量采用，解决了网络带宽瓶颈问题。 使用现有的准双向数字电视机顶盒，发展用户的门槛较低，便于大规模发展使用现有的准双向数字电视机顶盒，发展用户的门槛较低，便于大规模发展用户。用户。 为什么不采用为什么不采用MPEG-4MPEG-4格式？格式？ 节目编码质量不如节目编码质量不如MPEG-2MPEG-2； 节目资源匮乏；节目资源匮乏； 终端设备价格高昂（比终端设备价格高昂（比MPEG-2MPEG-2机顶盒高很多）；机顶盒高很多）； 专利费用高昂，运营成本高，欧美各国采用较少。专利费用高昂，运营成本高，欧美各国采用较少。 六、平台规模分析及规划设计六、平台规

17、模分析及规划设计6.16.1视频服务器总并发流输出能力需求分析视频服务器总并发流输出能力需求分析 （1）点播率分析及并发码流规划 视频服务器的总并发流输出能力直接和整个互动数字电视系统服务的规模有关。一般情况下，可根据互动点播的总用户数10%的来测算用户并发点播率的，系统在运行初期还有可能会超过10%，如系统规模定为支持2万户互动点播用户，则须建设2000个并发码流的系统。 （2）码流格式和速率选择 MPEG-2 MPML的传输码流是目前数字电视普遍采用的节目格式，常用的节目速率一般选择为3.75Mbps（使用CBR）。随着高清电视节目的出现，点播节目的码流速率也会在一定程度上有所提高。（3）

18、基本模块输出带宽 目前世界主流视频服务器都采用GE或者多口DVB-ASI（例如2x4口）的输出。通常情况下，一个基本输出模块的能力为： GE: 900Mbps 2x4Port-DVB-ASI 1200Mbps 因此，高性价比的并发流数目选择可以根据基本输出模块的能力向上堆叠增长。例如：当采用GE为视频流输出模式、3.75Mbps单码流速率时，一个模块的最低并发流能力为240个。 6.2 6.2 存储容量计算存储容量及存储安全冗余需求分析存储容量计算存储容量及存储安全冗余需求分析（1 1）基本存储容量计算）基本存储容量计算 目前视频服务器的存储能力都是以目前视频服务器的存储能力都是以TBTB为基

19、本单位的。以为基本单位的。以3.75Mbps3.75Mbps的的码流为例，一个码流为例，一个TBTB的容量存储节目的计算如下：的容量存储节目的计算如下： 一个小时的一个小时的3.75Mbps3.75Mbps的码流存储为：的码流存储为：36003600秒秒3.75Mbps/8 =1.6875GB3.75Mbps/8 =1.6875GB 一个一个TBTB的存储能够容纳（不考虑其它开销）：的存储能够容纳（不考虑其它开销）：1000GB/1.6875GB=5931000GB/1.6875GB=593小时小时 当考虑快进、快退等索引播放需求，考虑节目数据存储的冗余备当考虑快进、快退等索引播放需求，考虑节

20、目数据存储的冗余备份的开销，份的开销，一个一个TBTB的存储大约能够容纳的存储大约能够容纳400400小时的节目小时的节目。 （2 2）媒体媒体存储存储体体的冗余安全性的冗余安全性 媒体存储单元必须支持冗余备份能力， 媒体存储单元应具备恒定的输出带宽，此输出带宽不应该受到网络交换机故障及某磁盘损坏故障的影响。 媒体存储单元必须无单一崩溃点。 媒体存储单元在点播的同时，须可以容忍单一硬盘失效，而点播不受影响。（3 3）存储子系统结构选择）存储子系统结构选择 视频点播系统是针对城市级别应用的庞大系统。针对这样的系统，视频服务器群组必须采用模块式可伸缩结构模块式可伸缩结构。视频服务器单元视频服务器单

21、元和存储单元必须物理上独立和存储单元必须物理上独立，以便可灵活根据视频单元或者存储单元扩容。视频单元硬件故障必须不会影响到存储单元正常工作。 七、互动式机顶盒及客户端方式分析七、互动式机顶盒及客户端方式分析 7.1 7.1 互动式机顶盒互动式机顶盒 1、整体转换所提供的机顶盒都是单向机顶盒，不支持互动业务。用户需要互动业务时，换发双向机顶盒。这样，如何处理用户已有的单向机顶盒、保护投资，将成为广电网络必须考虑的问题。 2、整体转换时为用户直接提供具备双向（有回传通道，RJ-45以太口、USB端口等）的机顶盒，且对不同的回传方式前端接收有很好的解决方案，待VOD系统建成投入商用前，根据VOD前端

22、系统的需求进行机顶盒软件的空中升级（LODER）。 在配置相同的情况下，有回传通道的双向机顶盒机比单向机顶盒成本高在配置相同的情况下，有回传通道的双向机顶盒机比单向机顶盒成本高10-2510-25元元（STBSTB套片套片不同、成本也略有不同），但成本的提高，完全可以在大批量的采购招标中不同、成本也略有不同），但成本的提高，完全可以在大批量的采购招标中由生产商消化。给整体转换中的资金投入不会造成大的影响由生产商消化。给整体转换中的资金投入不会造成大的影响。所以建议，经济条件较所以建议，经济条件较好的地市，整体转换时为用户直接提供具备双向机顶盒。好的地市，整体转换时为用户直接提供具备双向机顶盒。

23、七、互动式机顶盒及客户端方式分析七、互动式机顶盒及客户端方式分析 7.2 VOD7.2 VOD点播客户端引导页架构分析点播客户端引导页架构分析 引导页下发机制指的是VOD的客户端是通过什么方式去使用下行通道来提供视频点播系统的引导页菜单。 与接收单向的数字电视广播以及NVOD系统不同，在互动的视频点播应用中，对于节目菜单引导，并没有一个类似的EPG标准供大家所采用。视频点播服务系统制造商在各自的点播客户端采用了多种不同的菜单引导方式。 目前目前VODVOD系统的引导页下发机制大致上可以分为三种：系统的引导页下发机制大致上可以分为三种： 1 1、“广播方式广播方式” 2 2、“单帧方式单帧方式”

24、 3 3、“浏览器方式浏览器方式” 1、“广播方式”：利用带外OOB（非连接的高速通道）通道把相关的点播引导页的信息数据循环播放让客户端接收，这和EPG的做法类似。 “广播方式”相对简单，缺点也很明显，引导页更新不容易，客户端启动时要接收所有引导页信息，时间较长，引导页信息在本地也要进行处理，对机顶盒性能也要求较高。 2、“单帧方式”，所有点播引导页在后台会处理成单帧的MPEG流，只有在客户端请求时才将所需要的引导页的MPEG流往机顶盒发送； 这种方式对机顶盒要求最低，只需要对单帧的MPEG引导页进行解码就可以了。这种单帧流一般都在100K以下，因此占用带宽也不大。由于引导页已被编成MPEG格

25、式并通过MPEG节目播放通道下发，机顶盒并不需要有任何特别的配置，最基本的MPEG数字码流解码便可用以显示点播菜单。带外OOB下行通道只是用来传送少量的信令信息，跟OOB上行回传的流量差不多。这样的安排有利于大幅降低机顶盒成本和避免OOB下行通道拥挤而影响到互动的实时性。 3、“浏览器方式”： 机顶盒采取HTTP浏览器技术，让客户端进入视频点播模式时登入门户网页，引导页信息图片等在客户端请求时按次通过带外OOB下行通道发送或直接走IP通道。 浏览器方式是比较好的方式，和IPTV中的EPG点播客户端相同。是当今互联网的核心标准，要在机顶盒上运行比较好的双向浏览器对机顶盒的性能有较高的要求。目前一些VOD系统供应商是提供的瘦客户端（简化的HTTP浏览器），这也是一种比较好的过渡方案，随着机顶盒芯片的发展和国家中间件标准的出台，该问题也会得到很好的解决。 总体来说，以上几种客户端引导页架构是各有优劣，一般单一供总体来说，以上几种客户端引导页架构是各有优劣，一般单一供应商也未必提供所有不同架构供广电网络选择，所以这方面是必须作应商也未必提供所有不同架构供广电网络选择，所以这方面是必须作出一些取舍，挑选比较符合初期运营现况和预期成本效益的方案。出一