利用CDN网络和IPQAM技术在企业实现VOD方案的初探

2010-01-09曹万国

科技传播 2010年13期

关键词：视频点播机顶盒服务器

曹万国

肥城矿业集团公司科技信息中心，山东肥城 271608

利用CDN网络和IPQAM技术在企业实现VOD方案的初探

曹万国

肥城矿业集团公司科技信息中心，山东肥城 271608

随着三网融合进程的加速，企业有线电视经过数字电视平移后，有更多的资源用来开展增值业务，视频点播VOD就是其中之一。

CND；IPQAM；企业VOD

随着三网融合的加快，人们对视频节目服务提出了更高的要求，希望改传统的被动观看为主动，能实现对视频节目的内容、播放时间和播放进度等诸多方面进行有选择和控制，视频点播VOD就是为了满足人们这种需求而产生的一种服务方式。一个企业怎样低成本建立自己的视频点播系统，又能获得多姿多彩的点播节目，CND网络和IPQAM技术在企业HFC电视传输网络中应用使这一问题得到解决，使得基于HFC＋IP网络的业务模式得以全面推广并发挥重要的作用。本文主要是描述CDN网络和IPQAM技术在有线电视HFC网络上构建企业VOD系统平台的实现过程。

1 CDN和IPQAM技术简介

1.1 CDN简介

CDN是构建在IP网络上的一种分布式的内容分发网，主要采用“中心—边缘”的存储与服务分布方式。它的基本原理就是在分布的地区或网络中部署边缘服务器，所有的节目都在中心服务器存储，而通过骨干网把用户访问相对集中的内容分发到边缘服务器，直接由边缘路由器提供用户服务。一个CDN包含的基本组件有：1）CDN集中式的认证接口，位于CDN中心节点，将分布式的MSC、第三方Cache有机的与流媒体后台建立纽带，实现认证、计费、日志中继功能，作为集中的接口组件，支持分布式的认证计费业务，实现对认证计费信息的透明转发；2）内容路由导向器CRD (Content Routing Director)，负责全局负载均衡。根据一组设定的导向策略（用户静态就近性、动态就近性、各节点权重等），将用户的流媒体内容请求通过重定向命令导向到最佳子节点，实现分布式、全网智能化负载均衡；与各子节点保持通信，检查各子节点的健康状态；作为用户请求的入口处，当用户请求到达时，通过一组设定的导向策略，将用户的内容请求导向到最佳的访问节点；动态检测离用户最近的子节点以便于就近分配；监控设备和应用状况，统计访问规则和应用访问情况；支持个性化分配策略设置；3）内容服务网关CSG (Content Service Gateway)位于分布式内容服务边缘点，负责本地负载和本地流量控制，通过缺省或自定义导向策略将用户内容请求导向到最佳的内容引擎，实现本地智能化负载均衡；负责检查内容是否存在，并指导其控制的内容引擎MSC下载；动态维护本节点内容映像表；当用户请求导向到CSG时，按照内容映像表检查，如果存在该内容，将用户的内容请求导向到最佳的内容引擎；如果没有该内容，则发送请求到启用代理功能的MSC或第三方策略，同时通知一台MSC到预设原始内容服务器抓取内容与其控制的内容引擎进行流量信息交流以及内容状况同步，检查其健康状态；指导其控制的内容引擎进行内容操作：内容下载/删除、内容更新；直播支持；监控设备和应用状况，统计访问规则和应用访问情况；4）媒体服务控制器MSC (Media Service Controller)位于分布式内容服务边缘点，控制流媒体服务，为最终用户提供实际流媒体边缘服务---根据预定策略（包括并发用户数、并发流量和对存贮的占用空间的控制）对访问内容服务引擎进行控制；支持当前用户访问的查询；同本节点内容服务网关CSG保持通讯，提供流量信息；接受本节点CSG指导，对本节点缓存内容进行操作，包括取得、删除、更新，以及到就近的映像内容服务器或原始内容服务器抓取内容；监控设备、应用和在线用户状况，统计访问规则和应用访问情况；支持灵活的广告和直播功能；支持认证中继，与后台认证管理系统建立认证联系。

2 IPQAM简介

IPQAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将DVB/IP自IP骨干网输入的节目流重新复用在指定的多业务传输流中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF。在使用IPQAM之后，STB和CDN边缘视频服务器之间的控制信息和视频流分别通过不同的通路传输：STB的接入认证、EPG信息浏览等流程通过双向回传通道交互；CDN边缘视频服务器收到用户的请求后将音视频流以恰当的封包形式输出至IPQAM设备，IPQAM将音视频流调制为RF信号后通过HFC网络传输给STB，STB对音视频流进行解调和解码。在HFC的视频点播系统中，用户所点播的视频内容下行是由HFC网络承载的，通过IPQAM设备将IP数据包调制发送到HFC网络中。由于HFC网络的共享特性，某个特定的机顶盒只能接收到来自特定的一组IPQAM端口的数据，因此需要对服务区域有明确的规划和管理，通常将这样的服务区域定义为Region，即预先定义的一组频率资源，或者为一个IPQAM通道资源规划单元。在不同物理节点所覆盖的服务区域，可全部或部分重复使用该网的VOD频率规划单元，对拥有相同路径的服务区域即为一个Region。为识别不同的Region，每一个Region都有一个唯一的ID号，即RegionID。视频点播业务中采用RegionID来进行机顶盒用户的定位，STB请求服务时需要向CDN提交该信息，头端系统根据此信息就可以区分是哪个区域的哪个机顶盒发出的请求，从而分配对应的路由来供视频服务器传送视频数据流。机顶盒可以通过固定分配或网络自动下载的方式获取RegionID，固定分配的方式实施较为简单，但当机顶盒在跨区域漫游或者头端网络结构调整时需要重新绑定RegionID。RegionID信息通过IPQAM经HFC通道下送给机顶盒，具体发送方式可以通过设置并实时广播DVB网络参数至机顶盒，机顶盒根据预设的规则解析得到RegionID。设置RegionID的相关参数可以有TSID方式或NID方式。

3 基于CDN网络和IPQAM技术的分布式VOD架构

由于企业接入数字电视信号一般是通过地区级广电网络公司接入，而且地区级广电网络公司目前基本都已建成自己的大型数字视频节目库或者是接入省视频数据库，因此企业为了减少设备投入又能实现企业自己的视频点播VOD业务，企业可采用CDN技术与所接入的广电视频数据库链接，作为它的一个边缘分前端，用较低的成本开展自己VOD业务。原理是在地区级广电网络公司的交互电视平台中，通过CDN技术将视频内容根据合适的策略推送到边缘节点企业视频服务器上，然后通过IPQAM设备将IP数据封包调制发送到HFC接入网中。如下图示意：

4 企业交互电视VOD设备组成

VOD视频点播系统包括6个主要部分：节目制作中心、专业视频服务器、IPQAM调制器、视频节目库、VOD管理服务器、客户端播放设备。

1）节目制作中心一般含节目采集压缩系统兼网络广播系统。节目采集压缩系统（兼网络广播系统）：VCD/DVD/录像带上的音视频素材可通过节目采集压缩系统压缩成MPEG-Ⅰ、MPEG-Ⅱ、MPEG-4、RM等视频格式。它由PC机、视频压缩卡和压缩软件组成。同时，可兼网络广播服务器，即把音视频信号进行广播。

2）专业视频服务器是VOD系统的核心，由专门的硬件和软件组成，它充分利用实时技术向客户端播放设备传输数字视频节目。专业视频服务器是开放的多处理器系统，能够存储和传输多个视频节目流。服务器基于LINUX操作系统（也可采用SUN的Solaris或IBM的AIX操作系统），其主要目的是存储和管理并调度视频节目的文件，它包括添加、删除、标记日期和记录视频文件日志等功能。另外，还可以记录每个视频节目文件的点播次数，记录和保持每个文件的计费信息，监视和管理专业视频服务器进程及系统资源等，在点播的同时可进行节目的装载、删除操作。系统支持文件、FTP等多种节目装载机制。可以形象地说，它就像是一个数字式视频播放器，向网络中的终端传送精彩的、高质量的音、视频节目，并且是高效、低耗、按需播放。

3）IPQAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将DVB/IP_GbE输入的节目流重新复用在指定的MPTS中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF。

一般一个IPQAM可以配置16、24、32频点的模块，所以一台IPQAM采用MPEG-2一般可同时160、240、320路同时点播，数字平移后空闲16～20个频点，当用户太多了可用2台以上IPQAM，所带用户可以成倍增加。一台IPQAM可同时播放168路节目，每台IPQAM 大约需20万元。

4）视频节目库是带RAID功能的大磁盘组，用于存储节目。它可以是一个独立的磁盘阵列，也可以是由专业视频服务器直接管理的一个磁盘组（在并发流量较小的情况下）。

5）VOD管理服务器是终端计算机进入视频点播系统访问的中转站，它以浏览器方式为终端提供用户登录并根据用户级别提供各类信息，如节目栏目，电影节目名称、节目介绍及收费信息，该服务器在认定用户权限后，响应用户要求，并调度专业视频服务器向用户发送所需的视频节目。若系统支持用户并发数不是很大，可把管理服务器和视频服务器合二为一。

6）客户端播放设备电视机加机顶盒（SET-TOP-BOX）