广电利用云计算发展混合电视技术探索1215（5-8）

1、.广电利用云计算实现混合电视的技术探索武汉市广播影视局 王飞 郑翔王飞，武汉市广播影视局副局长；郑翔，博士后，武汉市广播影视局总工办副主任。一、前言早在互联网在全世界范围还不够普及的20世纪90年代，微软就提出了维纳斯计划【1】，试图通过内置windowsce操作系统的互联网设备连接在电视上以提供互联网服务，其中就包括WebTV服务，这应该是最早的OTT【2】概念。随着21世纪全世界宽带接入技术的成熟，互联网逐渐开始深入人们的生活，OTT服务也开始重新浮出水面，Skype公司提供的语音服务在欧美拥有了数量可观的用户，2011年全球在线用户达到3000万，中国腾讯公司的微信业务在通信双方带宽足够

2、的前提下，已经实现了部分语音通信功能。现在苹果公司的盈利热点，除了高品质的硬件产品，就是苹果所创造的独特的OTT (over-the-top)业务环境，其iTUNES业务成功的救活了受共享技术困恼的欧美唱片业，所以当苹果推出下一代iTV机顶盒这一典型“OTT TV”业务时，全世界都开始关注“OTT TV”【3】。“OTT TV”只是“OTT”业务的一种，服务提供商不需要有自己的专用网络，其视频业务运行在互联网服务提供商（ISP）的网络之上，只要到达用户终端（可以是智能手机、平板、PC、OTT TV机顶盒）的带宽及QoS能够得到保证，任何连接到互联网的终端都可以享受到OTT TV的服务。全世界范

3、围高速互联网的日渐普及，就是OTT业务兴起的重要背景之一。目前，国内的OTT TV在所参与的各方阵营中有着不一样的受重视程度。对OTT TV最为热心的是互联网内容提供商，包括7个持牌商。其次是互联网接入商，包括中国移动、中国电信和中国联通这3大移动运营商，它们为抢占屏幕资源，对于 OTT TV的发展也相当积极。而以各地方有线电视网络为主的广电阵营则相对保守，为了保护既有的利益和对于“可管可控”的担心，它们对于OTT TV的发展一直持观望态度。事实上，随着互联网技术与网络宽带的不断发展、将基于PC屏观看视频的方式切换到电视屏的时机已经成熟，“电视”与“互联网”之间的融合成为不可阻挡的趋势,混合电

4、视业务【4】开始应运而生。混合电视业务是指既能够通过传统的广播电视网络接收到广播电视信号又能够通过宽带网络获取互联网内容的宽带电视业务。与国内的OTT TV相比，对多数广电单位而言，参与发展混合电视的积极性也许更高些。目前，混合电视业务已经具备了快速发展的基础。首先，多媒体视频业务通过多种渠道不断涌现；其次，消费终端已经变得很先进；再次，许多广播电视公司已开始在其网站上提供“Catch-up TV”和实况流媒体业务；再次，基于互联网的宽带媒体也变得越来越可靠；最后是各国宽带市场上不断增加的IPTV业务以及开放互联网中不断普及的“网络电视”服务正在改变媒体交付的领域。虽然在不同的国家发展的速度不

5、同，但是采取共同的方法以促进服务之间和设备之间的互联互通已经成为共识。因此，把通过电脑屏幕上观看宽带媒体的方式切换到电视机屏幕的时机已经成熟。文献【5】在分析比较欧洲HbbTV和GoogleTV体系结构基础上，提出了在广电发展混合电视中，在体系上应倾向选择 HbbTV、在技术上应支持发展高清和3D等、在传输上应实现交互性，与无线宽带结合、在终端上应选择多屏融合，以及应建立新型台网联动机制等思路。下面，我们利用云计算技术来探讨性提出广电发展混合电视的具体实现途径。二、利用云计算技术发展混合电视的实现策略探讨1、云计算技术介绍云计算是分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理

6、程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。运营商站在自己的视角，提出了云计算的定义，即云计算是一种新的计算方法和它通过虚拟化等技术按照“即插即用”的方式，自助管理运算、存储等资源能力形成高效资源池， 以按需分配的服务形式提供计算能力，并且可通过公众通信网络整合IT资源和业务，向用户提供新型的业务产品和新的交付模式。云计算典型特征是：资源共享、按需分配、弹性调度、服务可扩展。云计算可以类似于水电等基础设施行业，

7、提供公共计算能力，能够充分利用闲置的资源，通过共享方式进行服务。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要公共云混合云私有云云计算提供 “服务”SaaS侧重于以软件方式提供服务,如CRM,ERP,OA等PaaS侧重于以应用服务器或开发环境提供服务IaaS注重计算资源的共享,消费者通过Internet可以获得虚拟的服务器,存储和网络图1 云计算服务类型 一般划分云计算有三种服务类型（如图1所示）【6】： IaaS(Intrastructure as a Service)、PaaS(Platform as a Service)、SaaS(Software as a Service)。其

8、中，IaaS以服务的形式提供虚拟硬件资源，如虚拟主机/存储/网络/数据库管理等资源。PaaS是指云计算服务商把公有的能力进行提取，以开放的接口，提供给个人及第三方进行开发及使用。SaaS是一种通过Internet提供软件的模式，厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己实际需求，通过互联网向厂商定购所需的应用软件服务，按定购的服务多少和时间长短向厂商支付费用，并通过互联网获得厂商提供的服务。（1） 利用IaaS构建基础设施平台 混合电视系统是一个分级分域的系统。这种设计与用户数量庞大、网络通信流量巨大相联系。分域后物理设施分别服务不同区域的用户，相应的网络环境以城域网为主，用户业

9、务实现按地域而分离降低了服务系统压力。以往这种设计针对IPTV业务还比较有效，但随着混合电视内涵的变化，特别是海量存储与多途径多用户访问，简单的分级分域模式难以应付复杂的应用场景的变化。采用云计算构架，将基础设施虚拟化，通过云管理的集群管理、任务调度、虚拟管理、负载均衡和存储管理等管理模块，将基础设施的资源统一管理起来。硬件设施通过虚拟化的处理，使得资源和物理位置关系得以解耦方便了资源的使用和管理。这样，云计算能够将硬件设施从分区部署的场景中集中起来，形成可管理的、可调度的、可按需使用的能力集。基于IaaS架构，建立起动态的负载支撑能力。将资源分配给计算繁忙的业务使用。同时，基于IaaS架构布

10、局，更易于建立起应用服务冗余机制，杜绝单点故障造成业务系统的服务中断 对于存储来说，由于有统一的网络环境和存储空间，不同的业务系统可以使用相同的内容，对内容进行有效的复用，避免了重复建设带来的巨大浪费。由上分析，IaaS架构非常适合混合电视平台的建设。（2）利用云存储应对大规模数据压力 混合电视中，多媒体数据的存储需求会比较突出。云存储通过对大量小文件采用压缩和封装处理，同时采用冗余策略，提高文件存储效率和可靠性。云存储还通过分布式数据库的使用，提高结构化数据的读写性能和容量。云存储能够提供对存储资源的统一管理能力，实现建立统一的资源库，适应融合业务的开展，避免重复资源占用。云存储还可以配置资

11、源的使用策略，根据不同的存储场景，使用不同的存储介质和网络来存储内容。（3）构建智能云应对终端的多样性需求智能云就是为了系统平台能够自动响应不同的终端设备访问，根据终端的硬件和软件环境，反馈不同格式的内容。智能云具备云计算的海量处理能力，利用平台强大的计算能力，能够形成对各种终端服务内容的匹配。智能云后端是混合电视的内容服务平台，通过对视频、音乐、资讯和用户相关信息等数据的规整和适配， 提供给不同类型终端一致的服务。智能云通过发布应用程序接口的方式，支持终端的应用开发。 终端的多样性近年来愈演愈烈，除了手机终端主流的操作系统平台品种增多，更有平板电脑、游戏厂商推出的各种游戏机、电子书等等，都加

12、入到混合电视的业务场景中。而且终端性能提升很快，用户体验不断提高。因此，应用平台需要应对各种类型终端的访问，基于同一套内容，能够支持各种终端。 2、利用云计算实现 HbbTV在HBBTV的 实现上，首先建议参考云计算体系架构的模型建立起HBBTV框架结构（图2），基础平台采用IaaS模式，集中打造，按需取用，通过云管理平台对资源进行管理和调度。业务平台层参照PaaS模式建设，各平台能力以服务的形式来向外提供。应用服务层可采用SaaS模式建设，可基于底层的PaaS层服务和IaaS层能力，聚焦用户服务，构建起与合作伙伴或独立开发者共同参与的创新模式；利用云并行计算能力，提高数据压缩处理能力，实现实

13、时编码能力；利用云存储分散读写操作，实现网络IO和存储器IO的读写均衡；利用灵活扩展能力，用最少的投资来满足现状，而当企业的业务增长到需要增加服务的时候，可以根据自己情况对服务进行选择性增加，满足业务爆炸增长需求；利用虚拟IDC业务，简化硬件的数量，消除组织网络和计算机操作系统配置步骤，减少企业对IT维护人员数量需求，快速部署系统，提高资源利用，也节省了空间；其次是利用集中管理模式，构建自主可控云计算产业链，使企业数据安全得到最大保证。DVB/IPTV业务互联网视频业务手机电视及移动互联网业务多屏互动业务应用服务层视频监控服务其他增值服务家庭传感网络服务个人数据存储服务融合可视电话服务业务平台

14、层基础设施层云管理层节目源存储服务可控流媒体服务CDV服务VDC服务云计算管理实时编码服务终端适配服务云储存管理流接入服务集群管理负载均衡虚拟管理任务调度分布式计算计算虚拟化文件存储管理虚拟管理结构化海量数据管理分布式文件系统存储虚拟化主机集群网络磁盘阵列图2：基于云计算的混合电视平台体系结构3、利用云计算发展高清、3D等电视高清3D化带来的大量数据造成了计算能力和存储能力两方面的压力。而云计算技术实现集约化的制作和存储，正好解决这些问题。云计算通过集约化的系统架构，将所有原先分散在各单机中的计算能力集中到一个“计算池”中，统筹调度计算资源，按照不同需求智能、灵活、动态地进行分配，大大增加单点

15、制作能力，并减少设备的空闲率，提高综合使用效率。对海量的高清/3D节目内容管理主要用到“云媒资”技术（图3）【7】，即把云计算应用于广播电视台的媒资系统。云媒资具有传统媒资所不具备的诸多优点，是媒资发展的重要趋势之一。云架构部署的媒资存储中心不仅能将原来分散零散的存储系统进行集中整合和统一管理，缩减大量重复不必要的数据迁移、转码、保存等环节所占用的时间，还有利于数据异地灾备和节能减排在传统的媒资系统之中，转码系统、编目系统等需要各自的专用硬件平台，但在私有云扩展方式之下，在云媒资系统中，则可充分共享硬件平台。另外，云媒资系统也可以提供无限的访问：比如远程无差异化访问、用1个终端即可访问各种应用

16、。而且，“虚拟资源池”的特点使得云媒资系统可以快速部署。云媒资也可以提供可度量的服务，比如可以按照计算能力、存储空间、网络性能、租用时间来选择虚拟资源。所以，总的说来媒资是比较适合采用云计算技术的广电业务系统。提供系统变为提供服务云计算平台媒资系统快速弹性能力可度量的服务共享的。海量，随时可访问内容个性化的媒资按需的自服务全媒体的支持无所不在的访问云媒资图3 云媒资的优势目前而言，云媒资共有3种建设模式：面向广电媒体的私有云媒资、面向集团应用的云媒资、面向公众与企业的云媒资。面向广电媒体的私有云媒资架构如图4所示。上线导入编辑检索技审审核系统管理配置管理服务配置管理服务配置管理服务配置管理服务

17、云服务资源管理云服务任务管理云服务用户管理虚拟设施服务云服务安全管理云媒资应用编目/审核技审/检索ESB/EMB虚拟主机虚拟存储虚拟交换终端接入层物力资源层虚拟资源层管理中间层私有云媒资图4 面向广电媒体的私有云媒资架构此外，广大电视观众已经不再满足于传统的广播电视服务模式，随着混合电视推进以及新媒体技术的不断发展，电视台的运营模式也将随之进行调整，带来的最大改变就是新业务的不断上线。每开展一个新兴业务模式，必将带来新系统的部署、配置和运维，这往往需要较长时间，使新业务无法快速灵活的开展，对电视台的长远发展非常不利。而如果在未来的广电业务系统内构建一个统一的云计算平台，各种业务都运行在这个平台

18、上，那么传统系统所面临的问题将找到解决方案，广电系统将更加灵活、更加富有弹性，运营也更加轻松。4、利用云虚拟化技术增强传输系统交互功能虚拟化技术【8】是云计算一个非常重要的组成。桌面虚拟化是通过一个云终端连接到后台服务器上，云终端可以替代PC，利用这种小盒子实现PC的替代功能，虚拟PC云服务主要的宗旨是这样，首先在运营商这端机房里假设虚拟化服务器，在用户端假设虚拟桌面，通过一个特有的技术采集下来，然后传送给虚拟专用云终端，把画面实时的呈现出来，专有终端可以同时把用户的操作，比如鼠标、键盘、遥控实时的传递到云端主机上来，它的好处就是终端不需要任何的处理能力，利用视频的方式天然的降低终端的成本，正

19、好也契合了广电HFC这个下行宽带非常充裕的网络。有线电视双向交互性是广电发展增值业务的基础，但在发展中面临终端机顶盒不断升级问题，通过这种技术，可以在数字电视家庭终端机顶盒配置相当低廉的情况下开发多种交互应用。随着网络带宽的逐步提高，面向终端用户的云应用将变得可能而且必要。未来混合电视用户的个人终端将呈逐渐“瘦化”和“多元化”的趋势。也就是说用户的终端不需要很高的硬件配置，而只需要通过高速网络与云服务中心进行数据交换，由云提供各类服务。同时，用户的终端可以是多种形式、互相融合的。既可以是电脑、电视，也可以是手机、PAD或者其他设备，而且用户在不同终端中的数据信息是同步更新的（因为数据储存在云中

20、）。可以预见，未来人们只需要一个“身份认证”，就可以在任何时间、任何地点，使用任意一个终端，来做“任何事”。基于云架构的混合电视将给生活带来革命性的变化。5、利用云计算实现多屏融合  在多屏服务实现上，运用云计算可以将用户、终端、网络和运营商不断的融合，也逐渐从单屏走向多屏，只要是屏幕都可以成为视频内容的终端。因为云计算是在云端进行渲染、编码，云计算的前端只要接收到下发终端的指令，就能够将码流发送到指定的终端，与传统的一元多屏解决办法不同，更重要的是能够统一各类型终端上的应用，使得在不同终端上的应用都可以随意嵌入和覆盖。当前，云平台+多屏融合【9】的发展模式成为众多厂商的布局新手段。

21、借助云计算搭建的平台，媒体内容可以在不同屏幕间分发，多屏将实现无缝地连接，并且让管理更高效、成本更低，同时云计算平台还能支撑持续不断地云服务和云应用扩展。6、利用“云挖掘”实现新型台网联动机制“云挖掘”是以实时的数据或数据流作为分析挖掘的对象，其训练数据集不再固定，支持动态模型，可供实时决策与反馈。 “云挖掘”技术架构如图5所示。数据源云端资源云端资源云端资源云端资源云挖掘服务平台云监控引擎云发布引擎分布式云挖掘引擎数据云云数据成品数据传统展示主流数据源 个性化接口协同工作的智能分析挖掘工作单元云管理引擎实体数据集市虚拟数据集市图5“云挖掘”技术架构从广电发展的角度看，混合电视将有线电视网与互联网有效结合在一起，未来基于细分需求的付费视频服务将成