IPQAM的VOD低成本解决方案

1、IPQAM的VOD低成本解决方案1前言近年来，随着国家信息化建设的大力开展和三网融合的积极推进，广电行业加快了有线电视数字化整体转换工作的步伐。截至2007年底，我国的数字电视用户已经达到2600万。然而，数字电视用户数目的快速增长并没有为广电行业的发展带来实质的推动作用。目前2600万数字电视用户可消费的业务绝大多数仍基于单向网络，并且业务仅限于数据广播、信息浏览、NVOD等缺乏互动性的业务。这些业务中，数据广播提供的信息量有限，信息浏览和NVOD等业务不支持用户的参与，单纯的模拟转数字带来的清晰度提高(有限)和同质的频道增加已很难满足用户日益增长的消费需求。因此，单纯的数字化转换意义不大，

2、运营商必须以用户为本，充分调动用户参与的积极性，不断满足用户快速增长的精神文化和信息服务需求，并努力提高相关收益。这些就需要运营商加快双向网络的改造，大力提供丰富多彩的互动业务。 VOD业务是最基础的双向业务之一。一方面VOD业务是用户迫切需要的业务，另一方面当前VOD业务系统的系统成本和运营成本都很高，运营商很难盈利。如何解决这一矛盾，是运营商普遍关注的热点。本文试图从降低系统成本的角度进行分析探索，为解决这一问题提供可行的途径。由于文中提出的VOD低成本解决方案基于开源项目Darwin Streaming Server实现，而Darwin Streaming Server完全符合ISMA规

3、范，所以该方案完全适用于其它基于IP的网络环境中。但本文的描述主要以基于IPQAM的广电网络环境为例，来说明该方案的实现过程。2广电行业的VOD业务现状VOD业务即视频点播业务，是一种可以按用户需要点播节目的互动式视频业务。它的一个重要特点就是需要很高的带宽来传送下行的媒体流。广电的CATV网络可以提供非常高的下行带宽，适于媒体流的传送。因此，广电行业的VOD业务提供多采用基于IPQAM的VOD解决方案，即利用IP网络实现流媒体的控制，通过CATV网络下发媒体流的方式。图1就是一个简单的IPQAM VOD业务系统的逻辑图。目前，基于IPQAM的VOD解决方案的相关规范主要有时代华纳提出的ISA

4、(Interactive Services Architecture)和Comcast提出的NGOD (Next Generation On Demand)等。其中ISA架构的流控协议采用基于ISOIEC DSM-CC标准的SSP和LSCP协议，而前端服务器实体之间采用CORBA实现，实现的复杂性相对较高。NGOD则是在RTSP协议的基础上提出，实体交互基于Web Service实现，目前还很少有相关的商用产品。在现在的国内外市场中，能提供基于IPQAM的VOD解决方案的国内厂商主要有华为，思华等。国外厂商主要有MOTO、CISCO、Tandberg(没有自己的视频服务器)等。国外厂商的产品都

5、支持ISA规范，而ISA规范由于本身定义的复杂性，造成整个系统的复杂度提高，也直接导致了系统实现的成本非常昂贵。国内产品中，虽然思华的产品不是基于ISA架构，其点播协议采用RTSP协议，但其商用产品也价格不菲。视频服务器是VOD解决方案中的核心实体。在基于IPOAM的VOD解决方案中，视频服务器需要支持TS流格式，并以UDP的方式传送TS流，以连接IPQAM设备。此外，考虑到VOD业务的可运营性。视频服务器还需要支持用户认证、计费接口以及远程管理等功能。我们认为，降低视频服务器的开发成本，可以有效地降低整个VOD业务系统的成本。因此，本文基于开源项目实现了一个运行于通用服务器上的纯软件视频服务

6、器，虽然此类视频服务器目前还难以被较大的运营商接受并采用，但已可成功地应用于小区、酒店等区域的VOD系统设计。3基于开源项目的VOD低成本解决方案目前，与视频服务器相关的开源项目有很多，如MPEG4IP，VLS等等。其中live555是免费，开源的，并支持TS流，但live555的设计并不适用于商业运营；DarwinStreaming Server2具备商业运营必须的认证、计费、远程管理等特性，可以很好地支持商业运营，但是对于广电系统的应用来说，缺乏对TS流的支持。本文基于可运营性的考虑，选取Darwin Streaming Server作为基础，通过扩展使之支持MPEG-2TS流，实现低成本

7、的视频服务器，以支持基于IPQAM的VOD解决方案。3.1 DarWin Streaming Server简介Darwin Streaming Server(简称DSS)是苹果公司的开源视频服务器版本，与DSS相对应，APPLE有一个商业版本的视频服务器QTSS(QuickTime Streaming Server)，两者采用相同的核心设计。DSS符合ISMA规范，支持多种标准协议和格式，DSS的主要特性如下：完全符合标准，支持各种标准的播放器或者机顶盒。支持MP4、3GPP等文件格式；支持MPEG-4、H.264等视频编解码格式；支持RTSP流控协议，支持HTTP协议；支持RTP流媒体传输协

8、议；支持单播和组播；支持基于Web的管理；具有完备的日志功能。此外，该服务器版本提供了一个基于模块的扩展方法。利用DSS提供的API就可以很方便地编写静态或动态的模块，对DSS进行扩展，使其支持其它文件格式、协议或者功能。本文就是利用这种方法对DSS进行扩展，使其支持采用MPEG-2 TS封装格式的MPEG-2视频文件。见图2即DSS系统的逻辑框图。3.2 DSS模块的编写每个DSS模块必须实现两个函数：一个是Main函数，服务器在启动时将调用这个函数进行必要的初始化。另一个是Dispatch函数，通过实现此函数，服务器可调用DSS模块并完成特定处理。对于编译到服务器里面的模块，其主函数的地址

9、必须传递到服务器的模块Main函数中。具体实现细节可参照QuickTime流媒体服务器模块文档2的相关章节。具体实现时，Main函数必须命名为MyModule_Main，其中MyModule是模块的文件名。此函数的实现通常如下所示：每个DSS模块都必须提供一个Dispatch函数。服务器为了特定的目的需要使用某个模块时，是通过调用该模块的Dispatch函数来实现的，调用时必须将任务的名称及相应的参数传递给该函数。在DSS中，使用角色(Role)这个术语来描述特定的任务。Dispatch函数的格式如下所示：void MyModuleDispatch(QTSS_Role inRole，QTSS_

10、RoleParamPtr inParams)；其中MyModuleDispatch是Dispatch函数的名称；MyModule是模块的文件名；inRole是角色的名称，只有注册了该角色的模块才会被调用；inParams则是一个结构体，可用于传递相应的参数。3.3 DSS对MPEG-2 TS流的支持对DSS进行扩展，以实现对MPEG-2 TS流的支持，主要涉及三个方面的问题：首先，RTSP协议需要支持MPEG-2 TS over DVB-C；其次，能够通过UDP协议直接发送TS流；最后，发送的速率需要依据PCR1(Program ClockReference，即节目时钟参考)实现适当的调节。下

11、面针对这三个方面问题的解决进行简要的说明：为了让RTSP协议能支持QAM传输，需要对标准的RTSP协议做扩展，即在SETUP阶段，终端告诉服务器需要QAM传输，服务器会为该终端分配传输资源，并告诉终端相应的参数(包括频点和节目号等)。对于IPQAM资源，节目号与UDP端口号是一一对应的，视频服务器可以维护一个包括UDP端口、节目号、频点以及UDP端口使用状况的列表。当使用扩展后的RTSP协议实现一次MPEG-2 TS流点播时，与通常的RTSP交互过程相比，在SETUP阶段有所不同。为了实现MPEG-2 TS流通过Cable下发，关键点是视频服务器能够采用UDP协议将TS流依特定速率发送到IPQ

12、AM设备。采用UDP协议把TS包发送到IPQAM设备，实现相对比较简单，假定TS包的大小是188字节的，只要遵照一个UDP包不应大于以太网最大传输单元的原则，将7个TS包打包成一个UDP包，发送给IPQAM设备即可实现。而依特定的速率发送则要求服务器在发送MPEG-2TS流时，必须保证发送数据的速率与媒体正常播放的速率一致性。考虑到终端会有一个缓冲区来平滑发送数据时可能产生的波动，因此对于发送速率与正常播放速率的一致性的要求并不是绝对的。但发送数据带来的波动要在IPQAM设备许可的范围内，否则IPQAM无法正常处理。本文中依特定速率发送是基于PCR来实现的。PCR即节目时钟参考，是TS包中的一

13、个字段，用于同步解码器与前端编码器或者视频服务器的时钟。在编码器进行编码的过程中，会不断读取硬件时钟并放入TS中PCR字段。解码器在解码的过程中会参照一个本地时钟，确定解码和显示的速度。本地时钟要根据PCR进行修正，以避免时钟过快造成停帧或者时钟过慢造成丢帧。我们已经在linux下面按照本文所述方法实现了支持MPEG-2 TS流的视频服务器，并进行了测试。测试环境基于千兆网环境，服务器采用Dell 2950，IPQAM设备分别采用了Scivo以及Tandberg的产品，用PC模拟若干终端，同时用天柏STB8作为点播终端。测试结果是单个Ge口支持并发250个3.75M码流的MPEG-2电影。从成

14、本方面考虑，该方案中每个流的成本大约为200元人民币，而采用通用视频服务器的成本大致为每个流400元人民币以上。根据实验结果和分析，我们认为这科VOD低成本实现方案便于中小型运营商开展VOD业务运营，同样也可以为公司或研究机构提供一个低成本的研发环境。本文提出方法仍有不少待完善之处，希望感兴趣的专家能共同探讨这种VOD解决方案的可行性。4结束语进行双向网络改造，大力发展双向业务，是中国广电行业提高市场竞争力的必经之路。目前中国广电运营商仍是分而治之的状态，运营机构极度分散化，缺乏电信行业运营商的统一建制。这种情况下，一些小的广电运营商很难有财力购买现有的商用VOD业务系统，无法开展VOD这一双

15、向基础业务，盈利模式更无从谈起。本文主要从VOD业务系统的运营角度出发，提出了一种低成本实现的VOD解决方案，便于VOD业务系统的快速部署，为小型运营商的发展增加一个符合实际的选择方案。由于该方案基于符合ISMA规范的开源产品来实现，完全适用于其它基于IP的网络环境，所以对于希望降低运营成本的JPTV运营商来说，也将是一个不错的选择。作者：张平张剑寅辛宇   来源：广播与电视技术*浅谈视频点播（VOD）在遵义的应用 余 畅，赵兴海 【摘要】随着物质生活水平的提高，传统有线电视已不能满足人们在精神和娱乐文化方面的需求，传统的有线电视是广播方式，人们只能被动的收看单一

16、的电视节目。同时国家提出“三网融合”的要求，使得广电面临前所未有的压力。 【关键词】EPON+EOC；视频点播（VOD）；CMTS+CM IPQAM 一、前言 遵义有线广播电视起步与上世纪九十年代初期，至今已有十多年的历史。2005年12月31日成立的遵义市广播电视信息网络总公司和当日的数字电视开播，以及随后成立的遵义市广播电视信息网络有限责任公司，为遵义的有线电视发展掀开了崭新的一页。目前，有线电视用户50万户，其中数字电视用户35万余户。经过这些年的发展，网络已初具规模：市到各县独立完成了光纤联网工程，网络覆盖至乡镇，有的甚至到村，光缆总量超过6500Km，形成了两个大的闭合环网（俗称大环

17、网）；市区管道超过100Km，主干光缆全部下地，设南、北两个自愈环网（俗称小环网），共九个分前端；网络改造全部完成，设计近700个光节点。有了以上的网络结构和规模，为以后增值业务如宽带、视频点播、语音业务的开发和数据专网的承建奠定了良好的基础。 随着时机和技术的成熟，遵义市广播电视信息网络有限责任公司和当时全国视频点播发展最好的杭州华数在2006年签定了合作关系。由杭州华数提供节目源，遵义广电根据自己具体条件负责本地局端、接入网的建设和维护。 二、交互电视系统配置情况 在刚开始开展互动电视业务的时候，出于用户量少、好分配给各个分前端互动信号的考虑，把IPQAM放在数字电视总前端机房。互动电视有

18、约500户，都集中在老城分前端和政府分前端的政府一区、政府二区、南京路留馨花园、天利广场、湘江河靠老城一带的近2万电视用户，视频流通过IPQAM发射到以上两个分前端，再混合到不同的光发射机，点播授权控制信号通过不同接入方式（EPON+EOC和CMTS）回传数字机房服务器，短期内两台IPQAM能带360户的并发用户也能满足要求。这样既保留了原有的光1310系统，也能控制成本投入。 遵义现有ATCA节点一个采用思华14槽ATCA服务器，包括：一块CSG板、1块MSC板、一块交换板2G的SAN存储。 目前系统支持遵义360个并发视频点播用户。设 备 名 称 数 量ContEx7105 1台 MSC板

19、卡 1块 CSG板卡 1块 交换板卡 1块 磁盘阵列 1套12QAM通道IPQAM设备（ARRIS） 2台设备连接状况描述：> ATCA服务器，华为交换机设备构成中心节点，部署在前端机房。> 2台IPQAM设备部署在数字机房，通过网线与中心节点互连。> 用通过HFC网络提供DVB，IPTV二项服务。 系统用户数容量描述：> ATCA系统支持遵义300个并发视频点播用户，按照1：10的并发用户与覆盖用户收敛比计算，系统支持3000户数字电视用户。> 一台IPQAM支持并发用户数：12×15180户，两IPQAM共支持360户。遵义分配12频点用于数字电视点

20、播。频点分布： 762MHZ 778MHZ。850MHZ 三、双向接入网的建设 （一）传统的CMTS+CM的接入方式。由于受前期设备和技术条件的限制，对刚开始开通的片去采用了CMTS+CM的方式来实现点播授权控制信号的双向传输。遵义广电网络下行电视采用1个发射机和一个6分路器对应连接。根据规划，一个光节点覆盖用户250300户，使用双向放大器1113台，滤波数据盒每户1只。为便于CMTS的上/下行信号混合和考虑到来至网络的漏斗躁声，一个CMTS只接入12个光节点覆盖范围的用户。 （二）EPON+EOC的接入方式。 随着后期设备和技术的成熟，考虑到传统CMTS+CM方式调试比较复杂且不易维护，它对放大器和光站的回传输入电平要求较高：即必须保证光接收机到用户家的总衰减要符合要求外，还必须以放大器为界分段调试。最重要的是，采用CMTS+CM方式要充分考虑到外部环境的躁声侵入问题，对网络中的各种器材质量和接头施工工艺要求较严。遵义广电采用了EPON+EOC的方