基于CDN和IPQAM構建分布式VOD平臺討論

標簽：CDN IPQAM 分布式VOD

數字化革命帶來(lái)了HFC的變化，媒體和網(wǎng)絡(luò )的雙重融合將在今后改變廣播電視系統的結構和運營(yíng)模式，對傳統廣電傳輸網(wǎng)絡(luò )提出了新的挑戰。對于如何構建面向未來(lái)的廣電交互信息傳輸網(wǎng)絡(luò )，現在已形成共識的是采用IP技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)建設寬帶骨干傳輸網(wǎng)絡(luò )，接入網(wǎng)部分的數據下行仍通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò )傳輸至用戶(hù)端。源于互聯(lián)網(wǎng)的內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(ContentDeliveryNetworks，即CDN)，將在廣電骨干傳輸網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮重要的作用;另一方面IPQAM技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,使得基于HFC+IP網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)模式得以全面推廣。IPTV技術(shù)的成熟與應用，為電信行業(yè)開(kāi)展視頻業(yè)務(wù)提供了技術(shù)上的解決手段，也給廣電行業(yè)的傳統視頻業(yè)務(wù)造成了巨大的沖擊與威脅。要應對外界的競爭壓力，廣電必須充分應用雙向有線(xiàn)電視網(wǎng)開(kāi)展基于IPQAM技術(shù)的互動(dòng)電視業(yè)務(wù)運營(yíng)，積極推進(jìn)IPQAM、CDN等技術(shù)在有線(xiàn)電視系統中的應用，才能穩固廣電在視音頻交互業(yè)務(wù)方面的優(yōu)勢。以VOD業(yè)務(wù)為代表的交互電視是當前的發(fā)展熱點(diǎn)，如何充分結合CDN網(wǎng)絡(luò )和IPQAM技術(shù)，構建新型的大規模商用VOD體系平臺，是本文討論的重點(diǎn)。

初識CDN與IPQAM

CDN是構建在IP網(wǎng)絡(luò )上的一種分布式的內容分發(fā)網(wǎng)，主要采用“中心—邊緣”的存儲與服務(wù)分布方式。它的基本原理就是在分布的地區或網(wǎng)絡(luò )中部署邊緣服務(wù)器，首先將所有的節目都在中心服務(wù)器存儲，再通過(guò)骨干網(wǎng)把用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)相對集中的內容分發(fā)到邊緣服務(wù)器，直接由邊緣路由器提供用戶(hù)服務(wù)。

在VOD業(yè)務(wù)中，由于電視觀(guān)眾對視頻信號的高質(zhì)量及實(shí)時(shí)性要求，CDN的地位顯得尤為重要，不僅承擔著(zhù)提高用戶(hù)響應速度的重任，而且還可以減輕海量數據流量對骨干網(wǎng)造成的巨大壓力。

基于HFC網(wǎng)的分布式VOD體系結構充分利用現有的CATV網(wǎng)絡(luò )，可以將海量的節目迅速高效地提供給用戶(hù)，為開(kāi)展VOD等多媒體互動(dòng)業(yè)務(wù)提供了一種合理的框架。這種框架的核心設備IPQAM調制設備集“復用、加擾、調制、頻率變換”功能為一體，可以將DVB/IP_GbE輸入的節目流重新復用在指定的MPTS中，再進(jìn)行

QAM調制和頻率變換，輸出至RF。在使用IPQAM之后，機頂盒和邊緣視頻服務(wù)器之間的控制信息和視頻流將分別通過(guò)不同的通路傳輸：機頂盒的接入認證、EPG信息瀏覽等流程通過(guò)雙向回傳通道進(jìn)行交互;邊緣視頻服務(wù)器收到用戶(hù)的請求后將音視頻流以恰當的封包形式輸出至IPQAM設備，IPQAM將音視頻流調制為RF信號后通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò )傳輸給機頂盒，機頂盒對音視頻流進(jìn)行解調和解碼。

采用IPQAM技術(shù)后，一方面可以充分利用HFC的帶寬資源以及傳輸特性，向用戶(hù)提供有QoS保障的視頻服務(wù)，更適合高清業(yè)務(wù)對傳輸網(wǎng)絡(luò )的高下行帶寬要求;另一方面降低了視頻服務(wù)對IP網(wǎng)絡(luò )的要求，不再要求IP網(wǎng)絡(luò )接入層提供較高的帶寬，使廣電運營(yíng)商可以以較低的成本實(shí)現交互視頻業(yè)務(wù)。

結合利用CDN與IPQAM

在大型的交互電視平臺中，CDN將視頻內容根據合適的策略推送到邊緣節點(diǎn)，然后通過(guò)IPQAM設備將IP數據封包調制發(fā)送到HFC接入網(wǎng)中，典型的部署。

在結合IPQAM和CDN技術(shù)開(kāi)展VOD業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )體系中，與電信IPTV和廣電傳統集中式VOD的傳輸模式都有所區別，涉及的主要問(wèn)題有：

★因為HFC的網(wǎng)絡(luò )特性，需要考慮終端用戶(hù)與IPQAM端口的數據可達，并進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )規劃和資源管理;

★CDN與IPQAM技術(shù)在數據層面的結合，包括對視頻流數據封包和碼率控制的要求;

★CDN與IPQAM技術(shù)在路由層面的結合，包括全局路由管理、負載均衡、冗余機制和QAM資源管理調度等。

1.資源管理調度

基于HFC的VOD系統中，用戶(hù)所點(diǎn)播的視頻內容的下行是由HFC網(wǎng)絡(luò )承載的，通過(guò)IPQAM設備將IP數據包調制發(fā)送到有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中。鑒于HFC網(wǎng)絡(luò )的共享特性，某個(gè)特定的機頂盒只能接收到來(lái)自特定的一組IPQAM頻點(diǎn)的數據，因此需要對服務(wù)區域有明確的規劃和管理，一般將這樣的服務(wù)區域定義為Region。

Region即預先定義的一組頻率資源，或者為一個(gè)IPQAM通道資源規劃單元。

在不同節點(diǎn)所覆蓋的服務(wù)區域，可全部或部分重復使用該網(wǎng)的VOD頻率規劃單元，對擁有相同路徑的服務(wù)區域即為一個(gè)Region。為識別不同的Region，每一個(gè)Region都有一個(gè)唯一的ID號，即RegionID。VOD業(yè)務(wù)中采用RegionID來(lái)進(jìn)行機頂盒用戶(hù)的定位，機頂盒請求服務(wù)時(shí)需要向VOD頭端系統提交該信息，頭端系統根據此信息就可以區分是哪個(gè)區域的機頂盒發(fā)出的請求，從而分配對應的路由來(lái)供視頻服務(wù)器傳送TS流。

(1)QAM資源管理

VOD頭端系統資源管理模塊SRM(SessionResourceManager)，需要了解每個(gè)實(shí)際部署的IPQAM的資源使用情況以完成資源的分配和回收，要求IPQAM設備提供接口供SRM完成心跳維護和狀態(tài)查詢(xún)，接口可以通過(guò)IPQAM的SNMP方式提供，也可以通過(guò)其他API方式提供。

IPQAM的UDP端口和頻點(diǎn)、節目號的映射規則應該全網(wǎng)統一設置，以對所有資源按照統一的算法調度，映射規則可以通過(guò)SNMP或者API進(jìn)行設置。因為IPQAM以及相應的頻點(diǎn)和通道資源是有限的，因此要求系統在服務(wù)過(guò)程中對上述資源進(jìn)行管理。

(2)RegionID管理

機頂盒可以通過(guò)固定分配或網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)下載的方式獲取RegionID。固定分配的方式實(shí)施較為簡(jiǎn)單，但有機頂盒在跨區域漫游或者頭端網(wǎng)絡(luò )結構調整時(shí)需要重新綁定RegionID的缺點(diǎn);而采用通過(guò)頭端實(shí)時(shí)下發(fā)RegionID，機頂盒可以動(dòng)態(tài)更新，更為靈活，是運營(yíng)商普遍的業(yè)務(wù)需求方式。

在實(shí)時(shí)下發(fā)方式下，RegionID信息是通過(guò)IPQAM經(jīng)HFC通道下發(fā)給機頂盒的，具體發(fā)送方式可以通過(guò)設置并實(shí)時(shí)廣播DVB網(wǎng)絡(luò )參數至機頂盒，機頂盒根據預設的規則解析得到RegionID。具體設置RegionID的相關(guān)參數可以采用TSID或NID兩種方式。

TSID方式：按照系統的頻段規劃和部署完成對IPQAM中每個(gè)通道TSID的配置，確保IPQAM每個(gè)流的TSID在全網(wǎng)內是唯一的，機頂盒開(kāi)機后在劃分為點(diǎn)播業(yè)務(wù)的頻段掃描獲得能夠接收到的TSID并保存。

在所有的IPQAM中設置TSID，由IPQAM通過(guò)實(shí)時(shí)廣播PAT表來(lái)下傳TSID信息。這樣機頂盒將能夠通過(guò)掃描方式，探測到能夠到達該機頂盒所有的IPQAM的TSID信息。機頂盒可能獲得屬于一個(gè)Region的多個(gè)TSID，機頂盒按照設定的規則解析TSID，獲得RegionID。