1、广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期64有线网络 CATV传输覆盖基于广电网络的移动智能终端定向传输 互动电视服务系统的设计与实现【摘 要】随着三网融合的推进，广播电视网络逐步实现光纤化和IP化，同时也建立了基于纯IP的互动电视系统，为智能机顶盒提供互动电视服务。如何为移动智能终端提供互动电视服务一直是广播电视网络运营商希望突破的方向。本文设计了一种基于广播电视网络，通过将智能机顶盒作为代理，为移动智能终端提供定向传输互动电视服务的系统，该系统既保障了广播电视互动电视服务的安全性，也能够为互联网移动智能终端提供稳定的服务。【关键词】三网融合，广播电视网络，互动电视【中图分类号】TP38
2、【文献标识码】B【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230002011【本文献信息】范晔，高海营，房兰涛，韩昭瑞，胡芳林.基于广电网络的移动智能终端定向传输互动电视服务系统的设计与实现J.广播与电视技术，2023,Vol.50(2).Design and Implementation of Directional Transmission Interactive TV Service System for Mobile Intelligent Terminal Based on Radio and Television NetworkFan Y e1,Gao Haiying2,
3、Fang Lantao2,Han Zhaorui2,Hu Fanglin2(Taiyuan Cable Television Network Co.,Ltd.,Shanxi 030000,China)1(Shandong Inspur UHD Video Industry Co.,Ltd.,Shandong 250101,China)2Abstract With the advancement of tri-networks integration,the radio and television network has gradually realized the fiber-optic a
4、nd IP-based.At the same time,an interactive TV system based on pure IP has been established to provide interactive TV services for intelligent STBs.How to provide interactive TV services for mobile intelligent terminals has always been the direction that radio and television network operators hope t
5、o break through.A system based on radio and television network is designed to provide directional transmission interactive TV services for mobile intelligent terminals by using intelligent STBs as agents.The system not only ensures the security of radio and television interactive TV services,but als
6、o provides stable services for Internet mobile intelligent terminals.Keywords Tri-networks integration,Radio and television network,Interactive TV范晔1，高海营2，房兰涛2，韩昭瑞2，胡芳林2(太原有线电视网络有限公司，山西 030000)1(山东浪潮超高清视频产业有限公司，山东 250101)20 引言互动电视业务运营商在互动电视业务专用网络内运营互动电视业务，随着移动互联网技术的发展和用户行为习惯的变化，通过移动网络在移动智能终端上开展互动电视业
7、务成为必然的趋势，如果在互联网搭建服务系统将面临巨大的投资压力，政策上也不允许。本文提出一种基于广播电视网络为移动智能终端提供定向传输互动电视服务系统的设计与实现，无需互动电视运营商额外搭建针对移动智能终端的服务系统，就可以通过互动电视机顶盒为移动智能终端提供定向传输的互动电视服务，让移动智能终端用户在任何地方、任何网络环境下都可以使用互动电视业务服务，对互动电视运营商而言既节省了资源又扩展了移动用户。互动电视服务的内容包含频道广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期65CATV 有线网络 传输覆盖直播、时移、回看、点播、广告、购物、应用等互动电视 业务。通过互动电视机顶盒为移动智能终端提
8、供的定向传输互动电视服务不仅可以提供互动电视服务还能够建立移动智能终端与智能家居的链接，使得移动终端用户随时随地遥控智能家居。移动智能终端用户可以通过互动电视机顶盒提供的定向传输服务享受互动电视服务，也可以通过互动电视机顶盒提供的定向传输服务实现智能家居的 控制。互动电视是基于流媒体技术，以宽带网络为承载网、以IP 为传送技术、以交互式音视频服务为主体，集互联网、多媒体、通讯多种技术为一体的业务集合体，向 TV 等多种终端形式的用户提供丰富多彩的综合信息化服务。互动电视能实现电视用户与电视内容的互动，即与普通广播式单向电视对应的互动式双向电视，观众可以通过电视终端实现个性化节目回看、点播、购物
9、等。1 整体架构设计如图 1 所示，系统整体架构包含三种类型的网络、两个服务系统、两个核心终端设备，其中三种类型的网络分别是广电网络、家庭网络、运营商网络，两个服务系统分别是电视业务服务系统和调度服务系统，两个核心终端设备分别是机顶盒终端和手机、平板等移动终端。为了在广播电视网络内运营全 IP 的互动电视业务，广播电视网络运营商会在广播电视网络内搭建全 IP 视频服务平台，为智能 IP 机顶盒提供直播、点播等电视服务。有线电视网络运营商通过双向网络或是有线电视宽带网络为智能IP 机顶盒提供电视服务。智能 IP 机顶盒通过广播电视网络接收全 IP 视频服务平台提供的门户服务、视频内容服务，将La
10、uncher 界面和节目内容呈现给用户。为了给智能移动终端提供定向传输的互动电视服务，智能 IP 机顶盒具备两个网口，一个接入广播电视网络，一个接入宽带运营商（广电、移动、联通、电信）提供的宽带网络。智能 IP 机顶盒作为代理为移动智能终端代理互动电视 服务。有线电视网络全 IP 视频服务平台在广播电视网络内部，为了满足安全需求，全 IP 视频服务平台不能直接为互联网移动智能终端提供互动电视服务。要给互联网移动智能终端提图1 整体架构广 电网络IDC 中心机 房地市节 点运营商 网 络机顶盒电 视广 电 双 向 网 络/宽 带家庭网络路 由 器手机调 度服 务 器电 视 业 务服 务 器调 度
11、 命 令WI-FI 或 有 线 网 络广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期66有线网络 CATV传输覆盖供服务，需要使用调度服务器为用户提供路由功能，将移动智能终端请求地址指向同用户账号绑定的机顶盒，从而在移动智能终端上实现互动电视业务。1.1 全IP视频服务平台如图 2 所示，全 IP 视频服务平台提供媒体资源整合、媒体内容分发，实现媒体运营的整体解决方案。聚合直播节目、本地视音频内容、互联网媒体资源，承载海量第三方增值业务，基于大数据的分析决策与精准推荐，通过广播电视网络为智能 IP 机顶盒提供互动电视服务。全 IP 视频服务平台具备的性能如下：1.可靠性广播电视技术平台首先必须保
12、证所有系统的稳定性，关键系统如数据系统、数字版权管理系统等，应需要具备可靠性保护能力、容错能力、故障恢复能力、远程备份能力。2.安全性互联网电视技术系统应保证平台端到端的安全性，包括：内容的安全性、管理系统的安全性、播出控制的安全性、传输的安全性、客户端的安全性等系统应具有的防病毒能力、抗攻击能力、安全报警能力。3.管控性互联网电视技术系统平台管理的集中性和统一性，强调用户数据统一管理，内容播控科学统一管理。4.可维护性平台易于维护，应提供统一的维护界面，能够通过统一的维护界面对远程设备进行管理和维护，包括实时监控、远程重启等。平台易于分析和测试，易于发现和定位故障，并通过良好的系统设计保证故
13、障的隔离。平台应对电视一体机客户端具有一定的管理能力，便于对客户端的 维护。5.灵活性平台应该具有灵活性，能够根据业务的需求实现灵活的业务配置和部署，能够根据客户和业务需求实现业务管理的灵活性。6.可扩展性平台具备良好可扩展能力。1）媒体可扩展：能够支持新的视音频编码格式。2）功能可扩展：能够增加新的功能，同时避免对平台进行大规模的修改。3）容量可扩展：能够根据用户访问量的增加，扩展容量。容量的扩展不影响现有的系统架构和业务开展。4）业务可扩展：根据业务的需求支持新的运营模式、计费模式等，能够根据用户需求增加新的增值应用。图2 全IP视频服务平台统一内容管理系 统 终 端 界面管理系统直播源点
14、播源大数据统计分析 系 统 认 证 鉴权计费系统统一门户系统 升级系统转码 CDN DRMBOSS系统终 端直 播 频 道、电 子 节 目 单直 播 源媒 资 内 容转 码 调 度内 容 注 入运 营、管 理 内 容 运 营、管 理 界 面账 号、产 品、套 餐鉴 权广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期67CATV 有线网络 传输覆盖7.易用性平台具有良好的易用性，应易于安装和使用，为系统提供良好的帮助功能。平台应提供友好的统一的管理操作界面。平台应提供友好的风格一致的自服务界面。平台支持集成的管理功能，可通过管理平台直接配置、管理、监控设备。机顶盒应提供简单、友好、美观的操作界面，方
15、便 使用。1.2 智能IP机顶盒宽带网络提供同移动智能终端的链接线路，网络接口接入运营商网络的路由器。在互动电视机顶盒上使用 UPnP 技术实现 NAT 穿透，并且配置端口映射以将来自 NAT 外部端口的数据包转发到互动电视机顶盒的端口上，这一切都是自动完成的，无需用户手动端口映射或者进行其它工作。在互动电视机顶盒上搭建代理服务器，并将其服务端口设置为 NAT 内部端口，使得通过运营商提供的 IP 地址能够访问互动电视机顶盒上的代理服务器。在互动电视机顶盒上搭建的代理服务器能够将向互动电视机顶盒请求的链接重定向到互动电视服务器。互动电视机顶盒通过互动电视网络向调度服务器注册并上报状态。移动智能
16、终端上安装互动电视 APP，用户使用互动电视业务运营商提供的账号登录互动电视 APP，该账号同互动电视机顶盒绑定，用户在互动电视 APP 登录后可查看互动电视机顶盒的状态，如果互动电视机顶盒在线，可以创建链接并通过互动电视机顶盒使用互动电视业务。1.3 调度服务器调度服务器位于广播电视网络 IDC 机房的隔离区（DMZ，Demilitarized Zone），调度服务器具有互联网出口地址，通过公网地址为移动智能终端提供接口服务，调度服务器通过广播电视网络收集机顶盒信息和用户账号信息，移动智能终端通过调度服务器提供的互联网地址访问接口服务。2 业务流程如图 3 所示，整体业务流程描述如下：第一步
17、：互动电视机顶盒开机后向调度中心发起注册/更新设备列表请求，调度中心将机顶盒状态进行更新，机顶盒同调度中心之间保持心跳，若机顶盒长时间不发送心跳信息，调度中心将机顶盒状态修改为离线状态；第二步：移动智能终端访问调度中心提供的互联网接口服务登录并获取同账号绑定的机顶盒设备；第三步：移动智能终端通过机顶盒提供的代理服务访问广播电视网络；第四步：全 IP 视频服务平台以 HTTP 协议为终端提供数据服务，机顶盒通过 HTTP 代理为移动智能终端提供定向互动电视服务。3 关键技术本文提供的系统中涉及了 NAT 穿透技术、UPnP 技 术、HTTP 代理技术。3.1 NAT穿透技术NAT 穿越技术允许网
18、络应用程序对它们是否位于一个具有 UPnP 能力的 NAT 设备进行检测。然后，这些程序将获得共享的全球可路由 IP 地址，并且配置端口映射以将来自 NAT外部端口的数据包转发到应用程序使用的内部端口上，所有这一切都是自动完成的，无需用户手动映射端口或者进行其它工作。NAT 穿越技术允许网络设备或者点对点应用程序通过动态开启和闭合与外部服务之间的通信端口穿过 NAT 网关与外界通信。3.2 UPnP技术使用常见的 NAT 穿透方法比如 UDP 打洞，或者 STUN协议，但是这些方法都需要另一个已知的部署在公网环境下的服务器。UPnP 的一大优势就是不会像 UDP 打洞那样，内网接口不需要先向外
19、部接口发送 UDP 包把绑定的公网接口告诉 NAT，而且对于对称 NAT，UDP 打洞是无效的。而 UPnP一旦设置成功后，内网接口完全以绑定的公网接口暴露在公网中。3.3 HTTP代理HTTP 代理就是介于客户端和 Web 服务器之间的设备，连接代理后，客户端不再直接向 Web 服务器取回数据，而是向代理服务器发出 request 信号，代理服务器再向 Web 服务器发出请求，收到 Web 服务器返回的数据后再反馈给 客户端。4 方案优势1.成本低，充分利用现有资源，无需重新建设业务服务系统。2.规避政策风险，定向传输的方式是被许可的，本发明正是通过互动电视机顶盒为移动智能终端提供定向传输来
20、实现在移动智能终端上开展互动电视业务。3.安全性，互动电视业务服务系统不对互联网开放，仍处于封闭的内部网络，安全性高。广播与电视技术 2023年 第50卷 第2期68有线网络 CATV传输覆盖5 结束语通过互动电视机顶盒为移动智能终端提供的定向传输互动电视服务不仅可以提供互动电视服务还能够建立移动智能终端与智能家居的链接，使得移动终端用户随时随地遥控智能家居。移动智能终端用户可以通过互动电视机顶盒提供的定向传输服务享受互动电视服务，也可以通过互动电视机顶盒提供的定向传输服务实现智能家居的控制。参考文献：1 赵志峰,杨永康,仇佩亮.UPnP在多媒体通信穿越FW/NAT中的应用J.电信科学,2004,20(6):5.2 陈凯.多媒体通信技术专题NAT穿越技术在NGN中的应用J.电信网技术,2005(8):2.第一作者简介：高海营（1987），男，副高级工程师。主要从事广播电视、音视频技术、系统架构方面的研究。图3 业务流程移 动 智 能 终 端 调 度 中 心 互 动 电 视 机 顶 盒 互 动 电 视 业 务 服 务1 开机设备注册更新设备列表2 开启客户端获取设备状态获取设备状态返回设备状态连接设备3 业务操作更新设备状态创建连接返回状态信息数据请求请求代理数据请求返回数据返回数据更新界面
