網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)建設(shè)探究

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摘要：在信息技術(shù)、通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，電視機(jī)頂盒的作用慢慢被削弱。廣播電視臺(tái)需要繼續(xù)積極創(chuàng)新，大力開(kāi)展數(shù)字電視業(yè)務(wù)，以滿(mǎn)足新形勢(shì)下的觀眾需求。不同地區(qū)的廣播電視網(wǎng)絡(luò)通常是獨(dú)立的，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的難度很大，因此各廣播電視臺(tái)必須建立視頻平臺(tái)，來(lái)提供數(shù)字電視和云存儲(chǔ)服務(wù)，從而穩(wěn)定用戶(hù)數(shù)量。本文基于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了廣播和電視的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)，詳細(xì)說(shuō)明了平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)單元部署、硬件配置以及通信接口設(shè)計(jì)的方式，旨在提高廣電網(wǎng)絡(luò)公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)；互聯(lián)網(wǎng)電視；平臺(tái)建設(shè)

我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要充分利用電信運(yùn)營(yíng)商在客戶(hù)服務(wù)、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、終端維護(hù)、內(nèi)容存儲(chǔ)等方面的強(qiáng)大資源。電信運(yùn)營(yíng)商可以在家庭寬帶服務(wù)中，增強(qiáng)用戶(hù)黏性，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，減少競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手造成的用戶(hù)流失，降低網(wǎng)絡(luò)間結(jié)算費(fèi)用和網(wǎng)絡(luò)間訪問(wèn)成本，提升廣播電視服務(wù)質(zhì)量[1]。本文介紹了基于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（ContentDeliveryNetwork，CDN）的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)系統(tǒng)，以及如何使用中央、區(qū)域節(jié)點(diǎn)的兩級(jí)分層體系結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。本文提出可以通過(guò)區(qū)域節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分發(fā)，減少CDN中心節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)并增強(qiáng)平臺(tái)的可伸縮性，使用專(zhuān)業(yè)的CDN技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，改善用戶(hù)體驗(yàn)，提高互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)可靠性、可擴(kuò)展性。

1基于CDN的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)架構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)由CDN分發(fā)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等部分組成，其中主要的廣播電視業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括電子節(jié)目指南EPG系統(tǒng)、內(nèi)容管理系統(tǒng)、內(nèi)容管理系統(tǒng)CMS等。（1）內(nèi)容管理系統(tǒng)CMS：負(fù)責(zé)編輯視頻內(nèi)容，并管理流媒體內(nèi)容。（2）電子節(jié)目指南EPG系統(tǒng)：互聯(lián)網(wǎng)電視門(mén)戶(hù)，可以管理互聯(lián)網(wǎng)電視節(jié)目列表、電視欄、廣告等。（3）業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)：和終端用戶(hù)有關(guān)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)認(rèn)證服務(wù)，管理用戶(hù)、產(chǎn)品。CDN平臺(tái)主要包括CDN中心、CDN區(qū)域節(jié)點(diǎn)以及CDN調(diào)度管理，平臺(tái)功能主要有以下幾個(gè)。（1）CDN節(jié)點(diǎn)：進(jìn)行流媒體內(nèi)容的分發(fā)、存儲(chǔ)。（2）CDN管理系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)視、管理CDN平臺(tái)、根據(jù)各區(qū)域情況進(jìn)行CDN內(nèi)容管理。

2CDN平臺(tái)的架構(gòu)分析

2.1CDN網(wǎng)絡(luò)布局

（1）CDN中心節(jié)點(diǎn)規(guī)劃：CDN平臺(tái)布局規(guī)劃取決于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。中央計(jì)算機(jī)室位于網(wǎng)絡(luò)中心，因此被構(gòu)造為CDN平臺(tái)的中心節(jié)點(diǎn)。（2）CDN區(qū)域節(jié)點(diǎn)規(guī)劃：分機(jī)房被用作CDN平臺(tái)中的區(qū)域節(jié)點(diǎn)，主要支持大用戶(hù)量訪問(wèn)，少量用戶(hù)可以直接訪問(wèn)CDN中心節(jié)點(diǎn)。

2.2中心節(jié)點(diǎn)架構(gòu)設(shè)計(jì)

作為骨干級(jí)CDN，中心節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)查詢(xún)、內(nèi)容分發(fā)功能必須強(qiáng)大才能支持下一級(jí)CDN的正常運(yùn)行,CDN中心節(jié)點(diǎn)包括以下幾個(gè)模塊。（1）原始數(shù)據(jù)管理模塊：該模塊以統(tǒng)一的方式管理CDN中保存的媒體內(nèi)容，節(jié)目的基本信息、節(jié)目?jī)?nèi)容分發(fā)狀態(tài)。同時(shí)可以制定和編輯內(nèi)容交付策略，并通過(guò)電信標(biāo)準(zhǔn)接口連接到CMS系統(tǒng)。（2）設(shè)備管理模塊：實(shí)現(xiàn)CDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口和服務(wù)器配置、性能管理。（3）流媒體服務(wù)模塊：此模塊用于內(nèi)容的存儲(chǔ)、路由等。（4）內(nèi)容注入模塊：生成CDN點(diǎn)播內(nèi)容文件，然后注入流媒體服務(wù)模塊。實(shí)現(xiàn)CDN實(shí)時(shí)內(nèi)容傳輸和多個(gè)文件廣播。（5）負(fù)載平衡模塊：調(diào)節(jié)用戶(hù)訪問(wèn)路徑以提高系統(tǒng)效率并減少用戶(hù)延遲。

2.3CDN區(qū)域節(jié)點(diǎn)架構(gòu)設(shè)計(jì)

CDN系統(tǒng)可以在實(shí)際部署中簡(jiǎn)化區(qū)域節(jié)點(diǎn)的某些功能模塊，具體取決于網(wǎng)絡(luò)的位置和負(fù)載能力。本次研究的區(qū)域CDN節(jié)點(diǎn)位置在廣播電視網(wǎng)絡(luò)的邊緣，對(duì)接終端用戶(hù)應(yīng)用程序，其架構(gòu)如圖1所示。

2.4中心節(jié)點(diǎn)通信接口

CDN中心節(jié)點(diǎn)通信接口包括組件之間的通信接口、系統(tǒng)的內(nèi)部通信接口、系統(tǒng)外部通信接口。2.4.1系統(tǒng)外部通信接口。外部通信接口包括終端網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)、CDN之間的通信接口；播控平臺(tái)、CDN之間的通信接口；終端、CDN之間的通信接口；訪問(wèn)控制模塊、CDN之間的接口。接口主要采用HTTP+XML的方式完成消息交互，CDN、播控平臺(tái)間的通信接口基于HTTP+XML/FTP協(xié)議，主要作用是獲取節(jié)目?jī)?nèi)容以及相關(guān)參數(shù)；CDN、終端之間的接口采用HLS/RTSP/HTTP協(xié)議獲得視頻流；CDN、終端網(wǎng)關(guān)管理的接口采用HTTP/FTP+文件協(xié)議實(shí)現(xiàn)同步處理日志信息；CDN、訪問(wèn)控制模塊之間的接口采用HTTP+XML協(xié)議實(shí)現(xiàn)密鑰與接口同步。2.4.2內(nèi)部接口。本次研究的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)系統(tǒng)各內(nèi)部接口的功能描述：接口IF1位于全局調(diào)度子系統(tǒng)、內(nèi)容中心子系統(tǒng)之間，主要作用是報(bào)告、檢測(cè)、查詢(xún)負(fù)載。接口IF2位于全局調(diào)度子系統(tǒng)、服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)之間，主要作用是報(bào)告、檢測(cè)、查詢(xún)負(fù)載。接口IF3位于內(nèi)容中心子系統(tǒng)、服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)之間，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)從內(nèi)容中心子系統(tǒng)獲取內(nèi)容、如果請(qǐng)求未獲得響應(yīng)，服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)則基于回源方式獲取指定的內(nèi)容。接口IF4位于運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)、全局調(diào)度子系統(tǒng)之間，可以實(shí)現(xiàn)刪除內(nèi)容等操作，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)管理接口。接口IF6位于運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)、服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)之間，運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)管理接口可以通知內(nèi)容中心子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)完成內(nèi)容操作；服務(wù)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)向運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)報(bào)告訪問(wèn)日志和內(nèi)容的視圖文件。2.4.3組件接口。中心節(jié)點(diǎn)內(nèi)容庫(kù)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)接口基于HTTP+XML協(xié)議進(jìn)行上下級(jí)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容定位與傳輸。區(qū)域節(jié)點(diǎn)、邊緣節(jié)點(diǎn)接口采用HTTP+XML協(xié)議實(shí)現(xiàn)上下級(jí)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容定位與傳輸。CMM、CDN網(wǎng)元的接口采用SNMP協(xié)議，網(wǎng)元配置、告警等信息由NMS管理。CDN網(wǎng)元、網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)之間的接口基于SNMP協(xié)議，網(wǎng)元的配置、告警等由NMS管理。

2.5前端系統(tǒng)分析

互聯(lián)網(wǎng)電視服務(wù)的發(fā)展依賴(lài)于原有的數(shù)字前端廣播系統(tǒng)，因此本文從插入節(jié)目?jī)?nèi)容和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的角度考慮與有線數(shù)字電視平臺(tái)的兼容性，并詳細(xì)介紹用于廣播網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有數(shù)字電視前端系統(tǒng)。系統(tǒng)中的混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡(luò)（HybridFiberCoaxial，HFC）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多為星型，光發(fā)射機(jī)的頻率獨(dú)立且可以實(shí)現(xiàn)全頻帶RF輸出?，F(xiàn)有的VOD點(diǎn)播設(shè)備設(shè)置在中央數(shù)據(jù)機(jī)房，視頻流通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸至終端機(jī)頂盒，為用戶(hù)提供相應(yīng)的增值服務(wù)，如點(diǎn)播VOD。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的背景下，廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司可以利用寬帶通過(guò)電纜接入用戶(hù)，構(gòu)成電腦、網(wǎng)絡(luò)電視共同使用的模式。HFC網(wǎng)絡(luò)是廣播電視網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如今稱(chēng)為一種混合網(wǎng)絡(luò)，具有最低的應(yīng)用程序成本、最少的維護(hù)成本[2]?；旌瞎饫w同軸電纜網(wǎng)絡(luò)采用多種光纖傳輸方法，骨干傳輸均采用光纖傳輸，其建筑結(jié)構(gòu)以中央計(jì)算機(jī)房為中心，并采用4環(huán)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)，如果單點(diǎn)光纖出現(xiàn)故障也不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸終端。終端大樓之間的信號(hào)傳輸使用混合光電傳輸模式，以確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量并降低成本[3]。集團(tuán)用戶(hù)可以通過(guò)專(zhuān)用的無(wú)線和電視網(wǎng)絡(luò)享受寬帶服務(wù)。面向集團(tuán)大客戶(hù)的互聯(lián)網(wǎng)電視服務(wù)也將成為互聯(lián)網(wǎng)廣播和電視發(fā)展的主要方向，集團(tuán)客戶(hù)也將成為增值廣播電視服務(wù)的潛在消費(fèi)群體。2.5.1數(shù)字前端播出平臺(tái)。數(shù)字電視的核心設(shè)備包括裸機(jī)恢復(fù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)具有強(qiáng)大的MPEG/IP路由切換和流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路復(fù)用功能，同時(shí)還具有混合多種服務(wù)的能力，集成的功能更適合于高質(zhì)量的數(shù)字電視前端系統(tǒng)。2.5.2數(shù)字信號(hào)采集模塊。數(shù)字前端信號(hào)來(lái)源主要包括衛(wèi)星信號(hào)、狀態(tài)IP信號(hào)、本地電視頻道、本地運(yùn)營(yíng)的頻道。因此，數(shù)字信號(hào)采集部分應(yīng)包括多個(gè)接收設(shè)備的使用信號(hào)來(lái)源和設(shè)備包括：（1）IP信源：基于IP的數(shù)字電視信號(hào)傳輸是主流信號(hào)傳輸模式。現(xiàn)階段，大部分高清電視頻道（本地和標(biāo)準(zhǔn)分辨率頻道）都是通過(guò)IP進(jìn)行傳輸，信號(hào)從國(guó)有公司的計(jì)算機(jī)室本地傳輸，通過(guò)波分復(fù)用平臺(tái)轉(zhuǎn)換為IP信號(hào)，并發(fā)送到前端系統(tǒng)。（2）數(shù)字衛(wèi)星信源：是進(jìn)行主備切換的設(shè)備，有加密傳輸、未加密傳輸兩種數(shù)字衛(wèi)星信源。國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星電視和一些外國(guó)衛(wèi)星節(jié)目信源未經(jīng)加密，接收此類(lèi)信源時(shí)，衛(wèi)星接收器接收衛(wèi)星信號(hào)，再?gòu)男l(wèi)星接收器輸出的TS流被輸出到復(fù)用器的ASI端口以進(jìn)行復(fù)用[4]。大部分國(guó)內(nèi)高清電視節(jié)目以加密傳輸模式傳輸，并通過(guò)專(zhuān)用衛(wèi)星傳輸接收器+IC卡模式接收，TS流輸入到多路復(fù)用器以供使用。其關(guān)鍵設(shè)備包括數(shù)字電視媒體綜合處理平臺(tái)系統(tǒng)和同洲5100CI+衛(wèi)星接收機(jī)。（3）本地節(jié)目信源：利用光纖收發(fā)器模塊傳輸至本地多路復(fù)用器。其核心設(shè)備包括數(shù)字編碼器、光收發(fā)器。2.5.3數(shù)字信號(hào)處理模塊。該模塊是數(shù)字前端播出平臺(tái)的核心部分，主要包含核心比特流的處理，如TS流解擾處理、信號(hào)輸入\輸出切換。關(guān)鍵設(shè)備包括BigBand的裸機(jī)恢復(fù)系統(tǒng)、數(shù)字電視媒體綜合處理平臺(tái)系統(tǒng)。2.5.4數(shù)字信號(hào)傳輸模塊。數(shù)字信號(hào)傳輸模塊負(fù)責(zé)發(fā)送信號(hào)，裸機(jī)恢復(fù)系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)進(jìn)行QAM調(diào)制，經(jīng)前置放大器后傳送到混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵設(shè)備包括BigBand的裸機(jī)恢復(fù)系統(tǒng)、飛利浦RF開(kāi)關(guān)、前置放大器等。2.5.5前端網(wǎng)管模塊。所有數(shù)字平臺(tái)的操作和管理都依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)管理軟件，所以網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)應(yīng)該具備添加和更改頻道，節(jié)目加擾和解擾等功能。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器連接到該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，在實(shí)際操作中只需輸入相應(yīng)設(shè)備的IP地址即可管理整個(gè)系統(tǒng)。其關(guān)鍵設(shè)備包括數(shù)字電視媒體綜合處理管理平臺(tái)、裸機(jī)恢復(fù)系統(tǒng)管理平臺(tái)。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CDN技術(shù)應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)可為用戶(hù)提供更快、更穩(wěn)定的流媒體服務(wù)，這也是提高IP承載網(wǎng)絡(luò)中QOS服務(wù)質(zhì)量并為構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)奠定基礎(chǔ)的有效途徑，作為三網(wǎng)融合的核心產(chǎn)品，互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)將在CDN技術(shù)的推動(dòng)下不斷發(fā)展。

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作者:秦維維 單位:中廣有線信息網(wǎng)絡(luò)有限公司上虞分公司