網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)電視平臺建設探究

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摘要：在信息技術、通信技術持續(xù)發(fā)展的背景下，電視機頂盒的作用慢慢被削弱。廣播電視臺需要繼續(xù)積極創(chuàng)新，大力開展數(shù)字電視業(yè)務，以滿足新形勢下的觀眾需求。不同地區(qū)的廣播電視網(wǎng)絡通常是獨立的，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享的難度很大，因此各廣播電視臺必須建立視頻平臺，來提供數(shù)字電視和云存儲服務，從而穩(wěn)定用戶數(shù)量。本文基于內容分發(fā)網(wǎng)絡技術設計了廣播和電視的互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)，詳細說明了平臺網(wǎng)絡架構、內容分發(fā)網(wǎng)絡單元部署、硬件配置以及通信接口設計的方式，旨在提高廣電網(wǎng)絡公司的市場競爭力。

關鍵詞：內容分發(fā)網(wǎng)絡；互聯(lián)網(wǎng)電視；平臺建設

我國互聯(lián)網(wǎng)電視產業(yè)的發(fā)展需要充分利用電信運營商在客戶服務、市場運營、終端維護、內容存儲等方面的強大資源。電信運營商可以在家庭寬帶服務中，增強用戶黏性，提高行業(yè)競爭力，減少競爭對手造成的用戶流失，降低網(wǎng)絡間結算費用和網(wǎng)絡間訪問成本，提升廣播電視服務質量[1]。本文介紹了基于內容分發(fā)網(wǎng)絡（ContentDeliveryNetwork，CDN）的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺系統(tǒng)，以及如何使用中央、區(qū)域節(jié)點的兩級分層體系結構來優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)電視平臺網(wǎng)絡體系結構。本文提出可以通過區(qū)域節(jié)點進行分發(fā)，減少CDN中心節(jié)點的負擔并增強平臺的可伸縮性，使用專業(yè)的CDN技術進行動態(tài)調度，實現(xiàn)負載平衡，改善用戶體驗，提高互聯(lián)網(wǎng)電視平臺可靠性、可擴展性。

1基于CDN的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺架構

互聯(lián)網(wǎng)電視平臺由CDN分發(fā)系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)等部分組成，其中主要的廣播電視業(yè)務系統(tǒng)包括電子節(jié)目指南EPG系統(tǒng)、內容管理系統(tǒng)、內容管理系統(tǒng)CMS等。（1）內容管理系統(tǒng)CMS：負責編輯視頻內容，并管理流媒體內容。（2）電子節(jié)目指南EPG系統(tǒng)：互聯(lián)網(wǎng)電視門戶，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)務管理系統(tǒng)：和終端用戶有關的各項業(yè)務認證服務，管理用戶、產品。CDN平臺主要包括CDN中心、CDN區(qū)域節(jié)點以及CDN調度管理，平臺功能主要有以下幾個。（1）CDN節(jié)點：進行流媒體內容的分發(fā)、存儲。（2）CDN管理系統(tǒng)：實時監(jiān)視、管理CDN平臺、根據(jù)各區(qū)域情況進行CDN內容管理。

2CDN平臺的架構分析

2.1CDN網(wǎng)絡布局

（1）CDN中心節(jié)點規(guī)劃：CDN平臺布局規(guī)劃取決于當前網(wǎng)絡結構。中央計算機室位于網(wǎng)絡中心，因此被構造為CDN平臺的中心節(jié)點。（2）CDN區(qū)域節(jié)點規(guī)劃：分機房被用作CDN平臺中的區(qū)域節(jié)點，主要支持大用戶量訪問，少量用戶可以直接訪問CDN中心節(jié)點。

2.2中心節(jié)點架構設計

作為骨干級CDN，中心節(jié)點的實時查詢、內容分發(fā)功能必須強大才能支持下一級CDN的正常運行,CDN中心節(jié)點包括以下幾個模塊。（1）原始數(shù)據(jù)管理模塊：該模塊以統(tǒng)一的方式管理CDN中保存的媒體內容，節(jié)目的基本信息、節(jié)目內容分發(fā)狀態(tài)。同時可以制定和編輯內容交付策略，并通過電信標準接口連接到CMS系統(tǒng)。（2）設備管理模塊：實現(xiàn)CDN網(wǎng)絡設備端口和服務器配置、性能管理。（3）流媒體服務模塊：此模塊用于內容的存儲、路由等。（4）內容注入模塊：生成CDN點播內容文件，然后注入流媒體服務模塊。實現(xiàn)CDN實時內容傳輸和多個文件廣播。（5）負載平衡模塊：調節(jié)用戶訪問路徑以提高系統(tǒng)效率并減少用戶延遲。

2.3CDN區(qū)域節(jié)點架構設計

CDN系統(tǒng)可以在實際部署中簡化區(qū)域節(jié)點的某些功能模塊，具體取決于網(wǎng)絡的位置和負載能力。本次研究的區(qū)域CDN節(jié)點位置在廣播電視網(wǎng)絡的邊緣，對接終端用戶應用程序，其架構如圖1所示。

2.4中心節(jié)點通信接口

CDN中心節(jié)點通信接口包括組件之間的通信接口、系統(tǒng)的內部通信接口、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)關管理平臺、CDN之間的通信接口；播控平臺、CDN之間的通信接口；終端、CDN之間的通信接口；訪問控制模塊、CDN之間的接口。接口主要采用HTTP+XML的方式完成消息交互，CDN、播控平臺間的通信接口基于HTTP+XML/FTP協(xié)議，主要作用是獲取節(jié)目內容以及相關參數(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)關管理的接口采用HTTP/FTP+文件協(xié)議實現(xiàn)同步處理日志信息；CDN、訪問控制模塊之間的接口采用HTTP+XML協(xié)議實現(xiàn)密鑰與接口同步。2.4.2內部接口。本次研究的互聯(lián)網(wǎng)電視平臺系統(tǒng)各內部接口的功能描述：接口IF1位于全局調度子系統(tǒng)、內容中心子系統(tǒng)之間，主要作用是報告、檢測、查詢負載。接口IF2位于全局調度子系統(tǒng)、服務節(jié)點子系統(tǒng)之間，主要作用是報告、檢測、查詢負載。接口IF3位于內容中心子系統(tǒng)、服務節(jié)點子系統(tǒng)之間，實現(xiàn)了服務節(jié)點子系統(tǒng)從內容中心子系統(tǒng)獲取內容、如果請求未獲得響應，服務節(jié)點子系統(tǒng)則基于回源方式獲取指定的內容。接口IF4位于運營管理子系統(tǒng)、全局調度子系統(tǒng)之間，可以實現(xiàn)刪除內容等操作，同時也是網(wǎng)絡管理接口。接口IF6位于運營管理子系統(tǒng)、服務節(jié)點子系統(tǒng)之間，運營管理子系統(tǒng)作為網(wǎng)絡管理接口可以通知內容中心子系統(tǒng)節(jié)點完成內容操作；服務節(jié)點子系統(tǒng)節(jié)點向運營管理子系統(tǒng)報告訪問日志和內容的視圖文件。2.4.3組件接口。中心節(jié)點內容庫、區(qū)域節(jié)點接口基于HTTP+XML協(xié)議進行上下級節(jié)點內容定位與傳輸。區(qū)域節(jié)點、邊緣節(jié)點接口采用HTTP+XML協(xié)議實現(xiàn)上下級節(jié)點內容定位與傳輸。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)電視服務的發(fā)展依賴于原有的數(shù)字前端廣播系統(tǒng)，因此本文從插入節(jié)目內容和構建網(wǎng)絡的角度考慮與有線數(shù)字電視平臺的兼容性，并詳細介紹用于廣播網(wǎng)絡的現(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（HybridFiberCoaxial，HFC）拓撲結構多為星型，光發(fā)射機的頻率獨立且可以實現(xiàn)全頻帶RF輸出?，F(xiàn)有的VOD點播設備設置在中央數(shù)據(jù)機房，視頻流通過HFC網(wǎng)絡傳輸至終端機頂盒，為用戶提供相應的增值服務，如點播VOD。在互聯(lián)網(wǎng)技術和通信技術持續(xù)進步的背景下，廣播電視網(wǎng)絡有限公司可以利用寬帶通過電纜接入用戶，構成電腦、網(wǎng)絡電視共同使用的模式。HFC網(wǎng)絡是廣播電視網(wǎng)絡的競爭優(yōu)勢。如今稱為一種混合網(wǎng)絡，具有最低的應用程序成本、最少的維護成本[2]。混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡采用多種光纖傳輸方法，骨干傳輸均采用光纖傳輸，其建筑結構以中央計算機房為中心，并采用4環(huán)結構形成一個光纖網(wǎng)絡，如果單點光纖出現(xiàn)故障也不會導致信號傳輸終端。終端大樓之間的信號傳輸使用混合光電傳輸模式，以確保網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量并降低成本[3]。集團用戶可以通過專用的無線和電視網(wǎng)絡享受寬帶服務。面向集團大客戶的互聯(lián)網(wǎng)電視服務也將成為互聯(lián)網(wǎng)廣播和電視發(fā)展的主要方向，集團客戶也將成為增值廣播電視服務的潛在消費群體。2.5.1數(shù)字前端播出平臺。數(shù)字電視的核心設備包括裸機恢復系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時具有強大的MPEG/IP路由切換和流統(tǒng)計數(shù)據(jù)多路復用功能，同時還具有混合多種服務的能力，集成的功能更適合于高質量的數(shù)字電視前端系統(tǒng)。2.5.2數(shù)字信號采集模塊。數(shù)字前端信號來源主要包括衛(wèi)星信號、狀態(tài)IP信號、本地電視頻道、本地運營的頻道。因此，數(shù)字信號采集部分應包括多個接收設備的使用信號來源和設備包括：（1）IP信源：基于IP的數(shù)字電視信號傳輸是主流信號傳輸模式?，F(xiàn)階段，大部分高清電視頻道（本地和標準分辨率頻道）都是通過IP進行傳輸，信號從國有公司的計算機室本地傳輸，通過波分復用平臺轉換為IP信號，并發(fā)送到前端系統(tǒng)。（2）數(shù)字衛(wèi)星信源：是進行主備切換的設備，有加密傳輸、未加密傳輸兩種數(shù)字衛(wèi)星信源。國內的衛(wèi)星電視和一些外國衛(wèi)星節(jié)目信源未經(jīng)加密，接收此類信源時，衛(wèi)星接收器接收衛(wèi)星信號，再從衛(wèi)星接收器輸出的TS流被輸出到復用器的ASI端口以進行復用[4]。大部分國內高清電視節(jié)目以加密傳輸模式傳輸，并通過專用衛(wèi)星傳輸接收器+IC卡模式接收，TS流輸入到多路復用器以供使用。其關鍵設備包括數(shù)字電視媒體綜合處理平臺系統(tǒng)和同洲5100CI+衛(wèi)星接收機。（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用器。其核心設備包括數(shù)字編碼器、光收發(fā)器。2.5.3數(shù)字信號處理模塊。該模塊是數(shù)字前端播出平臺的核心部分，主要包含核心比特流的處理，如TS流解擾處理、信號輸入\輸出切換。關鍵設備包括BigBand的裸機恢復系統(tǒng)、數(shù)字電視媒體綜合處理平臺系統(tǒng)。2.5.4數(shù)字信號傳輸模塊。數(shù)字信號傳輸模塊負責發(fā)送信號，裸機恢復系統(tǒng)對經(jīng)過處理后的信號進行QAM調制，經(jīng)前置放大器后傳送到混合光纖同軸電纜網(wǎng)絡。其關鍵設備包括BigBand的裸機恢復系統(tǒng)、飛利浦RF開關、前置放大器等。2.5.5前端網(wǎng)管模塊。所有數(shù)字平臺的操作和管理都依賴于網(wǎng)絡管理軟件，所以網(wǎng)絡管理平臺應該具備添加和更改頻道，節(jié)目加擾和解擾等功能。網(wǎng)絡管理服務器連接到該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，在實際操作中只需輸入相應設備的IP地址即可管理整個系統(tǒng)。其關鍵設備包括數(shù)字電視媒體綜合處理管理平臺、裸機恢復系統(tǒng)管理平臺。

3結語

綜上所述，CDN技術應用于互聯(lián)網(wǎng)電視平臺可為用戶提供更快、更穩(wěn)定的流媒體服務，這也是提高IP承載網(wǎng)絡中QOS服務質量并為構建互聯(lián)網(wǎng)電視平臺奠定基礎的有效途徑，作為三網(wǎng)融合的核心產品，互聯(lián)網(wǎng)電視平臺將在CDN技術的推動下不斷發(fā)展。

參考文獻：

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[3]葉麗丹.基于CDN的A省電信互聯(lián)網(wǎng)電視平臺研究[D].杭州:浙江工業(yè)大學,2016:12.

[4]劉國棟.廣電網(wǎng)絡中CDN技術分析與運用探討[J].電視技術,2019,43(4):18-21.

作者:秦維維 單位:中廣有線信息網(wǎng)絡有限公司上虞分公司