1、HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 1 页 共 8 页绍兴市广播电视科技进步奖申报表名 称HFC 单向网络数据广播性能分析和优化类别数字电视主要完成人 章荣工作起止时间 2003 年 7 月 1 日至今单位推荐理由：随着数据广播内容的增加，处于单向网络下的数据广播页面的显示速度也越来越慢，已不能满足运营商的要求。本文旨在通过分析基于 OC（对象轮）方式的数据广播播发原理和优化策略，对现有数据广播实现优化。从而使得数据广播的应用和最终客户的体验，都提升了一个档次。（盖章）2007 年 9 月 13 日县（市）文广局初审意见（盖章）2007 年 月 日评比结果 等奖市文广局审批
2、意见（盖章）2007 年 月 日注：类别选择广播、电视、网络、数字电视、软件、网站、技术管理中的一项填写。HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 2 页 共 8 页HFC 单向网络数据广播性能分析和优化技术部 章荣摘要：随着数据广播内容的增加，处于单向网络下的数据广播 页面的显示速度也越来越慢，已不能满足运营商的要求。本文旨在通 过分析基于 OC（对 象轮）方式的数据广播播发原理和优化策略，对现有数据广播实现优 化。从而使得数据广播的应用和最终客户的体验，都提升了一个档次。关键词：优化 轮播时间 实际显示时间一. 技术背景本案的播出系统采用对象轮（MHP-OC）技术体系，以对象
3、轮协议作为数据传输层标准，同时辅之以 AIT 表实现应用的状态表述、关联控制等。播发前，服务器先把要播出的内容按照事先定义好的策略进行分割打包，然后对这些数据包进行轮播，即当播完一轮时，再重头播出，播出指针始终在包头和包尾间顺序遍历。机顶盒通过茁壮浏览器接收，当机顶盒需要接收某个页面时，先通过 URL 定位到某个频点，通过机顶盒 QAM 接收后，再定位到某个 TS、某个 Service，然后等待 OC 对象轮播，当捕获所有的轮播对象后，机顶盒接收显示。请注意，笔者所描述的语言，这里指的是“所有” ，而不是从对象列表中获取所需要的对象，这一点很关键，为我们实现优化具备了可能性，所有的优化工作都是
4、通过尽量减少对象轮的大小来减少机顶盒的等待时间。 分析机顶盒的等待时间取决于所需文件在对象轮中的位置（A）与当前对象轮的播发位置（B ）的关系，于是可以分两种情况来讨论机顶盒的等待时间：（1）第一种情况：A 在 B1 之后（如下图）当前的播发位置对象轮的播发方向机顶盒所需文件在对象轮中的位置某一个 OC 对象轮AB1 B2轮首 轮尾HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 3 页 共 8 页那么机顶盒需要等待对象轮从 B1 位置播发到 A 位置的时间 T1（2）第二种情况：A 在 B1 之前（如下图）当前的播发位置对象轮的播发方向机顶盒所需文件在对象轮中的位置某一个 OC 对象轮
5、AB1 B2轮首 轮尾那么必须等待对象轮播完这一轮，再重头开始，然后再等待轮首到 A 位置的时间，总共需要时间 T2 结论假设播发一轮的时间为 T，那么根据以上的分析，可以得出结论 0T1T2T二. 优化依据在描述优化依据之前，首先要说明两个概念，就是播发服务器的轮播时间和机顶盒实际接收时间。由于受到机顶盒性能、网络质量等客观因素的影响最终用户端的接收时间和服务器的轮播时间必然存在一定的延迟，但我们可以通过实验来比较这个延迟的变化，我们的目的就是尽量缩短延迟，并使这个延迟发生在我们能掌控的范围内。数据广播能够得以优化，主要来自两个依据：1. 目录中文件的数量同样 2M 大小的内容，如果分别由
6、10 个和 1000 个文件组成，那么机顶盒在显示页面时，速度是否一样呢？答案是：数量少的比较快。根据实验数据，我们得到了以下的图示。经历 T 秒后的播发位置HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 4 页 共 8 页文件数量图为：播出同样大小的内容所需时间随文件数量的变化趋势O时间实际显示时间轮播时间1 阀值由于内容大小和播出码率不变，所以轮播时间不变。代表实际显示时间的曲线，前一段变化比较缓慢，说明文件数量的变化对轮播所需时间影响不大，但高于某一个阀值之后，曲线上升的很快，这时说明文件数量已经成为瓶颈。原因在于，机顶盒在打开页面前，需要先在对象轮中先找到所需文件，如果文件太多
7、，机顶盒消耗在寻找的时间就长，毕竟机顶盒芯片的计算能力还没有台式机那样强。因此我们选择了把一块大的内容，分割成若干份分别播放，使得机顶盒能尽快的搜索到页面，从而达到缩短页面显示时间的效果。2. 文件容量的大小对于固定大小的内容，当码率扩大 10 倍的时候，机顶盒在显示页面时，速度是否能提高 10 倍呢？答案是否定的。根据实验数据，我们得到了以下的图示。码率 kbps图为：播出同样大小的内容所需时间随设置码率的变化趋势O时间实际显示时间轮播时间阀值HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 5 页 共 8 页随着设置码率的增加，轮播速度越来越快，当码率无限大的时候，只要在服务器和播发
8、软件的负荷之内，轮播时间理论上可以无限接近 0。然而实际显示速度却跟不上轮播速度的变化，播发码率与机顶盒接收码率不成正比。由于机顶盒芯片和服务器存在硬件差距，机顶盒性能成为双方通行的瓶颈，再加上网络传播延迟等因素的影响，我们不能寄希望于无限提高码率来加快页面的显示速度。当超过某个边际值时，码率的提高将不能影响页面的打开速度，甚至会因为码率过大而造成网络异常，从而导致机顶盒接收页面出错。实验数据证明，一般将一个流（32M）分成 6-8 个 Service，即每个 Service 4-5M 左右，是一个比较合适值。3. 2.0 版本浏览器的出现2.0 版本浏览器最大的特点就是支持跨 Service
9、 调用业务。这样一来，我们可以把原先“臃肿的”单个 Service，分解成若干“苗条的”Service，尽量符合以上两条标准，从而使得优化得以实现。三. 主要优化措施1. 升级浏览器版本，由 1.0 升级至 2.0；2. 更新播发服软件版本，使其更快更稳定的播发数据广播；3. 将原来的单个业务分割成多个业务，不同业务之间通过跨 Service 调用技术相互调用；4. 根据业务的重要性对各项业务进行流量分配，以确保重要业务的显示速度；5. 精简代码，提高机顶盒打开浏览器的速度。四. 优化前后的变化下面将以数据广播为例，结合试验数据，来说明实施优化前后的变化。1. 优化前播发系统情况：数据广播占用
10、了 1 个 TS 流， 4 个业务（Service） ，其中最大的业务容量超过50Mb，分配的码率达到 15Mbps。浏览器版本：优化前机顶盒的浏览器版本为茁壮 iPanel 1.0，此版本在数据接收方面稍慢。机顶盒实际接收情况：以公众信息为例：公众信息内容总量为 54149kb，播出码率为 15000kbps，轮播时HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 6 页 共 8 页间大概为 3.6 秒，实际打开时间要远远大于这个数字，在 20 秒左右。导致两者差距的原因，主要是因为前面提到的目录结构复杂、单个 Service 容量太大，再加上消耗在信号调制、传输、解调，机顶盒打开浏览
11、器、搜索、解析的过程，也是导致打开时间过久的原因。根据互联网的 8 秒原则，用户在打开首页的时候就会觉得不耐烦，超过 8秒一半的用户就会放弃，所以优化前的数据广播接收情况是不尽人意的。2. 优化后：大洋 OC 播出系统情况：将原来 4 个 Service 的业务，分割成 16 个 Service 播出，这样可以针对不同业务进行优化，压缩部分内容，保证首页和重要业务的显示速度。浏览器版本：优化后机顶盒浏览器版本升级为 2.0，此版本对跨业务、跨频点调用以及视音频嵌入、数据接收都有很大优化。机顶盒实际接收情况：在数据广播的内容总量基本不变的情况下，通过 Service 拆分，保证重要业务的带宽和速
12、度。优化后，电视网站的首页将单独作为一个 Service，容量仅为 472kb，在分配了1Mbps 带宽后，轮播时间不到 0.5 秒，加上消耗在信号调制、传输、解调，机顶盒打开浏览器、搜索、解析的时间，用户端实际显示时间在 3 秒左右。对于其他业务，由于进行了拆分，并根据业务的重要性分配带宽，平均每个业务的实际显示时间也在 3-8 秒之间，符合了一般用户的网络浏览习惯。五. 数据对比表以下为数据广播优化前后的播发业务清单：注：这里的设计设置码率指的是，内容容量/总计内容容量*32000，即根据当前业务容量在总容量中所占的比例，从一个流里分配到的带宽。从设计码率和实际码率的变化中可以看出对应业务
13、的重要性。业务名称设计设置码率 单位：kbps实际设置码率单位： kbps内容容量（估计值）单位： kb轮拨周期 单位：秒显示速度（估计值） 单位：秒阳光政务 3811 7000 10240 1.46 12公众信息 20153 15000 54149 3.61 28HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 7 页 共 8 页商务信息 7744 7000 20808 2.97 23商务电视 291 3000 782 0.26 2平均 21494.75 2.08总计 32000 85979电视网站首页 214 1000 472 0.472 3业务订购 322 500 712 1.42
14、4 3游乐地带 4116 4000 9096 2.274 6商务电视 304 500 672 1.344 3801 阳光政务 5093 5000 11256 2.251 5802 天气预报 315 500 696 1.392 3803 健康向导 4300 4200 9504 2.263 5804 安居职业 6762 6400 14944 2.335 5805 生活服务 2081 1900 4600 2.421 5806 教育广场 550 500 1216 2.432 5807 人在职场 507 500 1120 2.240 5808 投资理财 2132 2000 4712 2.356 5809
15、 购物促销 2834 2700 6264 2.320 5810 食事快报 865 700 1912 2.731 5811 相约游乐 1281 1100 2832 2.575 5812 商务商情 322 500 712 1.424 4平均 4420 2.016总计 32000 32000 70720以上数据采集日：2007-6-26六. 优化结论：优化前后，在不大量减少数据广播内容，不增加设备投入，所占网络带宽不变的前提下，大幅度提高了业务的访问速度，实现了对业务进行优先级别可控制。从客户反馈情况HFC 单向网络数据广播性能分析和优化 技术部 章荣第 8 页 共 8 页来看，目前收看数据广播的客户明显增加，说明优化还是起到了一定效果的。
