1、互动视频点播系统建设及 DWDM 技术组网方案中国有线电视)2009(10)CHINADIGITALCABIJETV?数字电视?中图分类号:TN949.291 文献标识码:B 文章编号:10077022(2009)10 102806互动视频点播系统建设及DWDM 技术组网方案口章华平(马鞍山市电视台,安徽马鞍山 243011)摘要:通过互动视频点播系统工程建设实例,介绍了互动视频点播系统的各部分组成,并提出了相关系统选型方面的建议.针对扩大双向用户规模提供了应用 DWDM 技术进行跨区域组网技术方案,对国内广电单位下一步组建互动视频点播系统有重要参考意义.关键词:VOD;IP+QAM;DWDM
2、ConstructionofVODSystemandNetworkDeploymentwithDWDMTechnology口 ZHANGHuaping(MaanshanTVStation,AnhuiMaanshan243011,China)Abstract:ThispaperdescribestheorganizationsofVODsystemwithanexample.Italsomakessomesuggestionsaboutthesystemselection.ThispapergivesanetworkdeploymentschemewithDWDMtechnology,which
3、willbeagoodreferencetotheVODsystemconstructioninfuture.Keywords:VOD;IP+QAM;DWDM马鞍山广电于 2007 年开始启动数字电视整体转换工程,同步推出互动视频点播业务(VOD),该项业务在整转过程中让用户真切地体验到数字电视的优越性,从而得到了广泛的认可,互动视频点播业务的推出,对提升数字电视品牌,增强广电竞争力有着极其重要的意义.1 互动视频点播系统组成1.1 互动电视平台的总体技术要求互动电视平台建设的总体原则是总体规划,分步实施,安全稳定,合理运营.互动电视平台作为一个高安全性的运营平台系统,同时也是一个集成门户视频
4、系统平台,为了保证其满足实际业务运营的需要,互动电视平台的总体技术要求如下:(1)核心技术包括终端机顶盒,传输协议和编码规范,要求尽可能遵循现有的(或通用的)国际,国内,行业内的技术标准.(2)提供完整的视频节目制作管理功能:媒资系统不仅能够处理 MPEG 一 2 节目源,今后要能够支持MPEG 一 4,H.264,VC 一 1 等编码格式的节目制作.管理系统对不同的内容可以按照不同要求进行管理,能够管理广告,并可以对广告进行插播.(3)统一认证和实现对服务器,终端的综合管理:后台管理系统对所有的 VOD 服务器进行统一管理,监控,及时发现服务器中存在的问题,同时对终端用户进行在线监控,包括软
5、件升级,内容接收等.终端用户必须与系统进行统一认证,系统拒绝非法用户和重复登录,从而保证了用户的合法性和唯一性.最终为用户提供个性化的 EPG,用户可以有选择,有目标地观看作者简介:章华平(1974 一),男,工程师,主要从事电视传输系统规划及维护工作,Email:285302584qq.corn.1028中国有线电视)2009 年第 10 期章华平:互动视频点播系统建设及 DWDM 技术组网方案付费视频节目.(4)构建功能强大的内容分发网络,采用集中式向分布式过渡的策略,视用户的发展规模逐步增加分节点个数,建成一个可以实现局部负载平衡与全局负载平衡的分布式互动电视平台.(5)总体软件系统结构
6、可以无缝平滑地扩容升级,不会因为设置新的服务分节点或调整有关的硬件设备配置而修改软件的核心结构,而只要调整有关的配置参数即可.(6)系统安全性:对整个系统的网络安全,网站安全,服务安全性提供必要的保护,并能基本解决目前流行的网络攻击,保证整个系统的安全性.整个系统应具有完善的系统备份手段,确保系统安全稳定运行.EPON+EoC,用户通过点播界面将指令回传到管理系统,管理系统指定该用户机顶盒接收点播 QAM 信道节目完成点播.骨干的交互视频流在媒体资产管理中心,主前端和分前端之间通过宽带 IP 网络传输,系统拓扑图如图 1 所示.一分前端 24 口 IPQAM(7)支持灵活的服务方式:系统支持收
7、费的服务模式,但必须同时提供免费的服务模式以及灵活的收费规则,以适应市场的变化及灵活改变经营策略.同时,系统能够提供可以与其他运营支撑系统合作接人,提供多方的合作经营,共同盈利的功能.(8)提供标准化协议的 API 接口(如 XML 与SOAP 等),运营商将来可自主开发新的应用业务系统,或与其他业务系统(如 SMS 和计费系统) 进行数据通信以及整合.系统具有较好的伸缩性和扩展性,便于将来对新业务的承载和进一步的升级与扩容.1.2IP+QAM 模式下的互动电视系统拓扑目前,实现互动电视的技术路线主要有两种形式:一种是以杭州广电为代表的广播数字电视业务通过单向有线电视网传输,互动电视业务完全通
8、过宽带 IP 网络开展的 1V+单向 DVB 模式 ;另一种是广播数字电视业务和互动电视视频流在边缘网络经过 QAM 调制后均通过双向有线电视网传输,交互信息通过 CM系统或者 17IrLan 回传的 IP+QAM 模式.早在 2004 年,马鞍山广电就在各前端部署 CMTS建设双向 HFC 网络,短期内再大规模建设 FTYLan,EPON 等网络都需要投入大量的人力,物力和财力,而且五类线人户难也是一直困扰广电运营商的一个问题,因此难以在全城采用 IP11V+DVB 模式开展互动电视业务.另外为了有效利用前期的双向 HFC 网络资源,最终选择采用 IP+QAM 模式发展互动视频点播业务,在分
9、前端部署若干台边缘 IPQAM 设备,接收视频服务器发出的点播视频流,经过 64QAM 调制后信号向下传输到用户终端.交互通道利用 CM 系统或分前端 24EIIPQAMI 回传通道 lIlCA双向机顶盒图 1 互动视频点播系统拓扑该模式使用 CM 系统传输信令以及非实时或窄带的交互式业务,采用 QAM 调制广播通道传输宽带视频节目.用户利用 CM(或 EPON+EoC)回传点播信息到综合管理计费系统,由综合管理系统进行总调度,认证和计费操作,用户确认后,则直接由所在区域流媒体服务器将片源信息流输出,经过 QAM 调制,复用器复用后,再通过 HFC 网络传送至用户终端.该模式下,对交互视频业务
10、流与交互控制信息流的承载进行了分离,这样有利于简化网络设计,降低了业务对交互通道的带宽与服务质量的要求.1.3 互动电视平台的系统组成互动电视平台主要包括视频点播系统,业务门户系统,业务运行管理系统,业务内容管理系统,IPQAM 传输系统以及相应的网络设计(骨干流传输网络,信令交互网络和内部管理网络).1.3.1 视频点播系统视频管理系统包括:SRM(sessionresourcemanage)管理服务器,视频服务器和节目存储系统 .(1)SRM 管理服务器: 主要负责协调视频服务器 ,客户端 STB 和 IPQAM 以及相应的业务门户系统,业务运行管理系统共同完成用户的点播过程,由相应的软件
11、和硬件设备组成.SRM 管理服务器在设备配置上采用冗余配置,两台服务器,确保在一台服务器出故障情况下另一台服务器可以正常接替工作而不会影响系统工作.不仅对 SRM 服务器有最大并发量的要求,同时在某一时刻对并发处理有较高要求,且将来易于扩容.1029磊一系=一 A=一囹章华平:互动视频点播系统建设及 DWDM 技术组网方案中国有线电视20o9 年第 1O 期(2)视频服务器:主要为用户提供视频节目流 ,目前主要视音频传输码流为 MPEG 一 2 格式 3.75Mbps,按照每千兆输出带宽 900Mbps 计算,则每千兆口可支持 240 个并发流,可根据用户的多少,增减视频服务器千兆口数量.视频
12、服务器支持分布或集中部署,互动电视平台中视频服务系统可以采用集中部署和分布部署两种方式,在初期支持并发流不多,一般采用集中部署方式,即将视频服务系统集中放置在总前端,通过千兆骨干路由交换机,光纤直连或 xWDM 将下行点播视频流传输至各分前端 IPQAM,其优点是:便于对系统进行集中管理和控制.便于实施负载均衡策略和冗余策略.当某个IPQAM 下实际并发需求超出 IPQAM 最大支持并发量,且总体实际并发需求仍低于视频服务系统的最大并发支持,此时只需要增加 IPQAM 的数量,而不需要增加视频服务器的数量;如某个视频服务器宕机 ,可以方便地切换到其他视频服务器.可以根据用户发展需要增加 IPQ
13、AM 与视频服务器,扩展系统的总体负载平衡能力.对存储系统的构建没有限制.可根据需要选择采用集中式存储系统或分布式存储系统,初期可选择投资较少的集中式存储系统.便于将各种 EPG,数据广播与授权信息等插入到 IPQAM 的传输流中.集中部署的投资规模可控.其缺点是:由于是通过光纤直连或 xWDM 构成视频骨干传输网络,随着 IPQAM 数量的增加,需要占用较多的光纤通道.从 1999 年开始有线运营商就采用硬盘视频服务器为用户提供电影点播(MOD)和视频点播业务,对于当时电影点播及视频点播节目库中仅有的 200300个节目且并发率保持在 3%左右而言,此种服务器足以应对.当有线运营商扩展时移电
14、视等业务时,用户并发点播率将大幅提高,对于新业务而言,用户并发流将比按需点播不断增长的需求高一个数量级.为支持包括时移电视,互动点播电视,SVOD 和 MOD 等混合型业务,有线运营商需要一个可同时支持 2000040000 个并发流的系统.大多数早期的硬盘系统只能支持 500 个并发流,显然不能应对挑战.为支持 40000 个并发流,有线运营商必须配置大约 80 个交互数字电视硬盘服务器.同时,为了支持快进,暂停和快退的特殊功能,文件会产生大量的头开销,一般需要增加 30%的存储容量.1030而基于内存结构的视频服务器,在处理实时需求时比硬盘服务器效率更高.其一,视频服务器有足够的内存容量从
15、 DRAM 直接处理所有的内容.其二,DRAM 简化了对特别播放文件,预编码以及读,写操作等流媒体处理过程.基于内存的视频服务器不采用特别播放方式文件(trickfiles),特别是在预编码的情况下,极大地降低了头开销率和复杂性,从而使得头开销从硬盘服务器的 30%降低至不足 1%.1.3.2 业务门户系统业务门户系统主要为 STB 客户端提供交互 EPG,包括节目导航,在线交易等,该系统由相应的应用服务器和软件实现.节目导航:为用户提供交互界面,展现节目信息,供用户进行节目浏览,选择.主要功能:实现服务端处理并回应客户端的导航请求(如列表,搜索,分类);支持的数据包括产品数据(如优惠价格),
16、节目数据(如电影标题),用户权限数据(如有效优惠)和交易数据(如购买时间等); 根据客户要求与后端 OSS 协同工作以获取相应权限来批准数据请求;与相关的数据库接口,如产品数据库(用以传送交易规则定义)和用户权限数据库(用以核查用户对产品的权限),来获取,组织和显示所请求的信息;与交易规则执行引擎接口以查询产品数据,如实时优惠价格.节目导航展现方式可以是 STB 内置浏览器,系统端建 WEB 服务器方式,通过 H1TrP 协议来实现数据传送;也可以在 STB 内置 Library 库,通过解析根据用户请求实时产生的动态数据(如 XML 文件)来展现.在线交易主要包括:产品购买以及产品“消费“.
17、根据客户要求,与后台产品营销协同工作,动态地计算每项产品的价格,实现个人化的交易.1.3.3 业务运行管理系统以用户的实际业务流程为目标,通过各个子模块对用户业务流程中的各个环节进行控制,管理,包括产品营销管理子系统,用户权限管理子系统,计费子系统,统计子系统,网管子系统.(1)产品营销管理子系统主要根据市场不同需求制定相应的营销策略:节目导航服务对本地媒体按照不同的市场策略进行定价或折扣信息的整理,打包并提供给不同用户;管理员可根据多种营销方式将不同的影片进行归类,以打包的方式提供给用户,供用户浏览,选择;可提供多种不同的产品营销模式,并对产品进行打包:免费,包月等多种模式,并提供多种模式的
18、多样化管理.中国有线电视)2009 年第 l0 期童堡;互动视频点播系统建设及 DWDM 技术组网方案(2)系统管理子系统通过定义“系统角色 ,系统功能及功能与角色的对应关系“完成对操作权限的控制,进而达到对以角色为主的操作员的权限进行分级管理的目标.功能管理:将整个系统根据需要划分成若干个功能,提供对系统功能模块的维护,即对功能模块进行增加,删除,修改操作,便于实现对操作员权限的控制.角色管理:对角色进行增加,删除,修改操作,定义操作权限的集合,将不同的功能赋给不同的角色.操作员管理:创建,删除操作员,或修改操作员的基本信息,一个操作员可以同时对应多个角色.可以增加不同级别的管理员,对不同级
19、别的管理员分别指定特定的权限,保证每个管理员只能对自己管辖范围内的内容进行管理;提供对低级别的管理员的账号锁定功能.(3)计费子系统提供互动电视增值业务计费功能,同时通过开放的计费接口,可以将互动电视业务计费系统同综合业务计费系统对接,实现统一计费.系统可支持下列计费方式:按次,包月和免费等.初期提供与 SMS 接口,采用指定的格式把 VOD用户资料(如 STBID,业务授权等)以批处理方式汇人VOD 系统数据库.初期提供与计费系统的接口,由VOD 系统将逐次收费的点播纪录(如 STBID,节目ID,购买时间,购买价钱等)写成指定格式的文件以批处理方式送人计费系统.(4)统计子系统提供统计分析
20、功能,可以通过统计表或者统计图直观准确地把握业务运营状况,适当调整运营策略,使互动电视增值业务长期良性运行.系统提供的统计分析功能包括:分时段统计最高收视率:统计给定的一段业务期间每天 24 小时中每个小时的最高点播次数;分用户组统计每月节目点播次数;按月统计节目点播率等.(5)网管子系统配置管理:对每个被管理的设备,可以给出详细的配置信息;故障管理:包括告警实时监视,故障信息处理,告警定位,告警过滤和模板;性能管理:服务器运行状态监控,在运行设备的实时性能监测,包括 CPU,内存,硬盘,网络的使用情况,每个设备的进程及跟踪,跟踪流的播放状态并进行控制;权限管理:分权分域管理,根据地理域或者业
21、务域划分管理域,分权可以细分到用户的操作权限和具体应用;日志管理:完善的日志存储和查询功能.(6)机顶盒管理子系统主要功能是为机顶盒接人进行支持和控制,提供机顶盒软件升级服务,包括网络接人控制,认证及分发管理服务器,升级服务器等模块.为了防止非法的机顶盒接人,需要对机顶盒进行验证:机顶盒在与机顶盒管理系统通信时,需要将机顶盒唯一标识(STBID),用户名/密码,IP 地址传送给机顶盒管理模块,验证 STBID 与用户名是否匹配,用户名与用户密码是否匹配,验证的过程中需要与外部系统交互(用户开户时 STBID,Usemame,Password 被保存在外部系统中,如 SMS 系统),如果验证不成功,则
