廣播電視節(jié)目點(diǎn)播化原理及應(yīng)用前景
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摘要：隨著針對(duì)直播節(jié)目?jī)?nèi)容的點(diǎn)播需求日益增長(zhǎng)，產(chǎn)生了將直播內(nèi)容錄制下來(lái)，提供給用戶(hù)隨時(shí)進(jìn)行點(diǎn)播的回看點(diǎn)播化功能。本文闡述了該功能的具體內(nèi)容、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展形勢(shì)和主要技術(shù)理論。
關(guān)鍵詞：回看點(diǎn)播化廣電網(wǎng)絡(luò)NGOD內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)
1引言
傳統(tǒng)電視直播節(jié)目是單向傳輸模式，用戶(hù)只能在固定的時(shí)間觀看固定的節(jié)目，只有對(duì)頻道的選擇權(quán)，沒(méi)有對(duì)節(jié)目的播放控制權(quán)，交互性差。隨著人們精神文化需求的日益增長(zhǎng)，針對(duì)直播節(jié)目?jī)?nèi)容的點(diǎn)播需求也越來(lái)越多，回看點(diǎn)播化功能應(yīng)運(yùn)而生?；乜袋c(diǎn)播化是電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)直播節(jié)目進(jìn)行錄制和編輯后，傳送到相關(guān)的服務(wù)器上，并把節(jié)目單展現(xiàn)給用戶(hù)，讓用戶(hù)以視頻點(diǎn)播的方式觀看已經(jīng)播出過(guò)的直播節(jié)目?jī)?nèi)容的功能。直播回溯點(diǎn)播是電視直播業(yè)務(wù)與視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)融合形成的功能模式，讓用戶(hù)可以在節(jié)目完整播出后的任意時(shí)間，使用直播回溯點(diǎn)播功能，根據(jù)需求選擇對(duì)應(yīng)的視頻節(jié)目，并可以控制視頻節(jié)目的播放、暫停，指針的前進(jìn)、后退[1]。與直播回溯點(diǎn)播相似的功能模式還有時(shí)移功能。時(shí)移是在直播節(jié)目正在播放的同時(shí)進(jìn)行暫停和后退等操作的功能。直播回溯點(diǎn)播功能與時(shí)移功能的共同點(diǎn)是都對(duì)直播源進(jìn)行了實(shí)時(shí)錄制和存儲(chǔ)，最終用戶(hù)都能對(duì)直播節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行播放、暫停和回退的操作，都可以在不同程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)直播節(jié)目的點(diǎn)播功能。二者的差異有以下幾個(gè)方面。第一，最終呈現(xiàn)給用戶(hù)的展示效果不同。直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)在錄制和存儲(chǔ)直播源信息后，會(huì)對(duì)節(jié)目信息進(jìn)行編排處理再展示給用戶(hù)，有多層次屬性分類(lèi)和多種門(mén)戶(hù)功能的交互點(diǎn)播界面；而時(shí)移業(yè)務(wù)只能通過(guò)簡(jiǎn)單的時(shí)間排序查找已經(jīng)播過(guò)的用戶(hù)節(jié)目。第二，節(jié)目單信息準(zhǔn)確度不同。直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)是在直播節(jié)目完整播出后，生成節(jié)目單信息，并且根據(jù)節(jié)目單信息對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行編排和展示；而時(shí)移業(yè)務(wù)是預(yù)設(shè)的節(jié)目單，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況對(duì)節(jié)目單進(jìn)行調(diào)整，對(duì)節(jié)目時(shí)間變動(dòng)的容錯(cuò)率較小。第三，直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)是在節(jié)目完整播出后，進(jìn)入點(diǎn)播界面進(jìn)行操作；而時(shí)移業(yè)務(wù)只能在直播界面進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。綜上所述，直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)交互體驗(yàn)效果更好，適合用戶(hù)在節(jié)目播放后按照自己的時(shí)間安排完整觀看節(jié)目?jī)?nèi)容；而時(shí)移業(yè)務(wù)只適合于正在觀看直播節(jié)目的同時(shí)對(duì)已經(jīng)播出的片段進(jìn)行回看。二者所針對(duì)的用戶(hù)需求是不同的。
2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀分析
直播回溯功能起源于20世紀(jì)初美國(guó)時(shí)代華納有線公司（TimeWarnerCable）在MystroTV項(xiàng)目中取得的成果[2]。在此之前，用戶(hù)能點(diǎn)播的視頻內(nèi)容，都是由內(nèi)容提供商通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到各電視運(yùn)營(yíng)商的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)后，才能進(jìn)行點(diǎn)播操作。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)多個(gè)地市的有線電視臺(tái)（廣電網(wǎng)絡(luò)的前身）出現(xiàn)了點(diǎn)播頻道，很受電視觀眾歡迎。這些頻道對(duì)直播內(nèi)容點(diǎn)播功能的實(shí)現(xiàn)采用了單向點(diǎn)播模式，即用戶(hù)通過(guò)電話、短信、網(wǎng)站等渠道與點(diǎn)播系統(tǒng)頭端交互，獲取即時(shí)點(diǎn)播服務(wù)。單向點(diǎn)播模式不需要網(wǎng)絡(luò)和機(jī)頂盒支持雙向功能，投資較少且實(shí)施簡(jiǎn)單，符合當(dāng)時(shí)的中國(guó)國(guó)情和廣電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，是國(guó)內(nèi)直播回溯點(diǎn)播功能的雛形。2000年左右，上海東方有線作為國(guó)內(nèi)最大的有線電視運(yùn)營(yíng)商之一，在國(guó)內(nèi)較早地開(kāi)始建設(shè)互動(dòng)電視平臺(tái)，發(fā)展了互動(dòng)電視點(diǎn)播業(yè)務(wù)。2006年，依托該平臺(tái)建成了面向互動(dòng)機(jī)頂盒的直播回溯點(diǎn)播系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于50個(gè)直播頻道的錄制和回溯點(diǎn)播功能，采用了兩路服務(wù)器同時(shí)錄制的備份保障模式。但是在業(yè)務(wù)開(kāi)展的過(guò)程中，系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳、故障排查困難，阻礙了直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)2009年和2010年兩次擴(kuò)容，該平臺(tái)目前支持超過(guò)70000并發(fā)的點(diǎn)播業(yè)務(wù)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的直播回溯點(diǎn)播系統(tǒng)如雨后春筍般出現(xiàn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，行業(yè)內(nèi)的軟件產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，相關(guān)的技術(shù)要求也不盡完善。運(yùn)營(yíng)商雖然已經(jīng)意識(shí)到了直播回溯點(diǎn)播功能良好的市場(chǎng)發(fā)展前景，但是只有重視對(duì)軟件系統(tǒng)本身的研發(fā)，才能促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。在5G時(shí)代嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下，廣電網(wǎng)絡(luò)如何更好地滿(mǎn)足用戶(hù)需求，利用直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)打破市場(chǎng)的不利局面，對(duì)廣電來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。
3相關(guān)技術(shù)理論
3.1NGOD架構(gòu)
直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)是視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的一種。目前，全球?qū)c(diǎn)播業(yè)務(wù)架構(gòu)沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比較有影響力的是NGOD架構(gòu)。NGOD（NextGenerationOnDemandVideoArchitecture）是由北美最大的通信運(yùn)營(yíng)商Comcast公司提出的視頻點(diǎn)播服務(wù)基本架構(gòu)。在NGOD架構(gòu)中，每個(gè)業(yè)務(wù)功能由一個(gè)到多個(gè)具體的模塊組件實(shí)現(xiàn)，允許不同的模塊組成大體系，體系內(nèi)各功能模塊接口必須按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。NGOD的特點(diǎn)是：架構(gòu)中的組件和接口符合高內(nèi)聚、松耦合的要求；系統(tǒng)中的模塊可以由多個(gè)廠商提供；共同接口的模塊組件可被引入到系統(tǒng)的其他工作體系中[3]?；贜GOD架構(gòu)的特點(diǎn)可以得知：該架構(gòu)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以支持多種功能的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展；組件和接口的定義非常明確，安全性和可靠性強(qiáng)；支持流服務(wù)功能，適合作為直播回溯點(diǎn)播業(yè)務(wù)的視頻架構(gòu)[4]。
3.2內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)（CDN）
CDN（ContentDeliveryNetwork），是NGOD架構(gòu)中的主要模塊，是架構(gòu)在IP基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上的疊加網(wǎng)絡(luò)。該模塊通過(guò)將內(nèi)容按策略到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的分布式就近服務(wù)。CDN的工作原理是在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)放置內(nèi)容緩存服務(wù)器，由中心控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶(hù)的距離等信息，將用戶(hù)的請(qǐng)求導(dǎo)向到最佳的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上?；贜GOD架構(gòu)的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)（CDN）將在線內(nèi)容統(tǒng)一地注入到存儲(chǔ)中并保存，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)NGOD接口（A3），可連接任意內(nèi)容管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)（BO），對(duì)內(nèi)容管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)（BO）的多種類(lèi)型內(nèi)容統(tǒng)一注入管理；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)NGOD接口（C2），可以連接任意的VSS服務(wù)器系統(tǒng)，讓VSS服務(wù)器共享內(nèi)容存儲(chǔ)，展現(xiàn)了統(tǒng)一存儲(chǔ)的架構(gòu)[5]。CDN從根本上區(qū)別于傳統(tǒng)的內(nèi)容模式，它的提出突破了傳統(tǒng)的技術(shù)瓶頸，強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)容中的重要性和承載作用。通過(guò)引入主動(dòng)的內(nèi)容管理層和全局負(fù)載均衡，并結(jié)合內(nèi)容緩存等技術(shù)，CDN構(gòu)建了一個(gè)在現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上為寬帶業(yè)務(wù)支撐而優(yōu)化的中間層，使用戶(hù)能以最快的速度，從最接近用戶(hù)的地方——網(wǎng)絡(luò)邊緣獲得所需的內(nèi)容信息，徹底解決了網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高了響應(yīng)速度和服務(wù)質(zhì)量[6]。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，CDN系統(tǒng)縮短了用戶(hù)請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，從而提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的總體性能。
3.3FTP協(xié)議
FTP（FileTransferProtocol）文件傳輸協(xié)議是用于在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行文件傳輸?shù)囊惶讟?biāo)準(zhǔn)協(xié)議，允許用戶(hù)以文件操作的方式（文件的增、刪、改、查、傳送等）與另一主機(jī)相互通信。在操作時(shí)，用戶(hù)并不真正登錄到自己想要存取的計(jì)算機(jī)上成為完全用戶(hù)。FTP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是即使雙方計(jì)算機(jī)可能配有不同的操作系統(tǒng)和文件存儲(chǔ)方式，也可用FTP程序訪問(wèn)遠(yuǎn)程資源，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)往返傳輸文件、目錄管理以及訪問(wèn)電子郵件等操作[7]。
3.4視頻服務(wù)器UCE
視頻服務(wù)器UCE是基于Linux平臺(tái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一款產(chǎn)品，能夠同時(shí)支持流業(yè)務(wù)、下載業(yè)務(wù)，并且具備良好的性能與資源控制能力，同時(shí)支持對(duì)每個(gè)用戶(hù)連接進(jìn)行資源限制。UCE是一個(gè)高效的引擎，所有模塊都使用線程方式調(diào)用，避免調(diào)用阻塞，并通過(guò)多種機(jī)制保證高并發(fā)的服務(wù)能力，其主要優(yōu)勢(shì)如下。第一，多協(xié)議處理。各協(xié)議在UCE中邏輯上作為一個(gè)組件存在，相似的協(xié)議之間實(shí)現(xiàn)代碼共享。支持在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)確定是否需要啟動(dòng)相應(yīng)的協(xié)議。業(yè)務(wù)控制上，由CDN系統(tǒng)決定是否開(kāi)啟該協(xié)議的服務(wù)。第二，磁盤(pán)I/O優(yōu)化。采用異步FileI/O和預(yù)讀取機(jī)制的磁盤(pán)I/O優(yōu)化解決方案，使系統(tǒng)性能提高50%以上[8]。第三，采用epoll內(nèi)核的Socket接口。epoll內(nèi)核的Socket接口具有支持一個(gè)進(jìn)程打開(kāi)大數(shù)目的Socket描述符（FD）、IO效率不隨FD數(shù)目增加而線性下降、用mmap加速內(nèi)核空間與用戶(hù)空間的消息傳遞等明顯的優(yōu)點(diǎn)。第四，具備支持動(dòng)態(tài)碼流自適應(yīng)技術(shù)。第五，采用NPTL的線程管理。該線程管理具有以下功能特點(diǎn)：采用NPTL的線程管理可以解決僵尸進(jìn)程的問(wèn)題和避免使用信號(hào)對(duì)線程進(jìn)行同步；可以在基于NPTL的應(yīng)用程序上更好地利用調(diào)試器；實(shí)現(xiàn)了與LinuxThreads的向后兼容性；在NUMA和SMP系統(tǒng)上具有更好的可伸縮性和同步機(jī)制。第六，優(yōu)化的Streaming。通過(guò)對(duì)Streaming的優(yōu)化可以減少用戶(hù)緩沖的時(shí)間，提高用戶(hù)體驗(yàn)。優(yōu)化的特性如下：快速啟動(dòng)，即在剛開(kāi)始播放時(shí)，將適當(dāng)?shù)靥岣甙l(fā)送帶寬，使客戶(hù)端可以盡快啟動(dòng)開(kāi)始播放；快速緩存，類(lèi)似于快速啟動(dòng)，用于Seek操作后的播放；Pre-buffer，客戶(hù)端保存一定量的buffer，使網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)不至于影響播放效果。第七，帶寬控制。帶寬的控制可以分成兩種類(lèi)型，一種是要求特定碼率（按照特定的碼率進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送），另一種是盡可能服務(wù)（據(jù)當(dāng)前服務(wù)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整碼率）。固定帶寬是以固定的速率向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，適用于流媒體業(yè)務(wù)；動(dòng)態(tài)適配是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況，盡可能的以高帶寬來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，適用于下載業(yè)務(wù)。外部控制是由LCM/CCM根據(jù)頻道的帶寬占用情況來(lái)分配帶寬。UCE能夠提供高并發(fā)的服務(wù)，通過(guò)帶寬控制功能保證服務(wù)引擎的服務(wù)能力和用戶(hù)最終服務(wù)質(zhì)量，能夠同時(shí)提供流媒體服務(wù)以及下載服務(wù)，避免了在組網(wǎng)中為實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)支持而分別部署不同服務(wù)引擎的尷尬，提高了資源的利用率。各業(yè)務(wù)可以實(shí)時(shí)根據(jù)服務(wù)狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整各自的資源，達(dá)到資源利用最大化。
4市場(chǎng)前景
視頻點(diǎn)播網(wǎng)站的興起，以及新的休閑娛樂(lè)方式的出現(xiàn)讓電視直播業(yè)務(wù)的用戶(hù)越來(lái)越少。如何更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，保住老用戶(hù)、發(fā)展新用戶(hù)，爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，是各大電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的重要思路。直播回溯點(diǎn)播除視頻點(diǎn)播功能外，在交互點(diǎn)播界面上能夠集成多種應(yīng)用（業(yè)務(wù)推送、廣告、游戲等）。通過(guò)向用戶(hù)提供直播回溯點(diǎn)播功能，除了能夠直接帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益之外，還能夠帶動(dòng)其他業(yè)務(wù)的發(fā)展。對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，這意味著巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。某些建有寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商向?qū)拵в脩?hù)提供PC上的直播回溯點(diǎn)播功能，但是在PC上收看電視不符合人們的娛樂(lè)消費(fèi)習(xí)慣。在移動(dòng)、電信、聯(lián)通、廣電這幾大運(yùn)營(yíng)商里，廣電憑借最廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施、多年的直播運(yùn)營(yíng)、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一直在國(guó)內(nèi)的電視直播市場(chǎng)里占有重要的一席。而依托于直播的回溯點(diǎn)播功能，是廣電網(wǎng)絡(luò)電視業(yè)務(wù)的重要特色之一：結(jié)合廣電特有的穩(wěn)定高清直播源，能實(shí)現(xiàn)對(duì)觀眾需求較多的電視直播內(nèi)容的直播回溯，如體育比賽高清直播、重大節(jié)日電視節(jié)目高清直播、重大事件電視節(jié)目高清直播等?？梢哉f(shuō)，直播回溯點(diǎn)播功能是廣電在5G時(shí)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展增值業(yè)務(wù)的亮點(diǎn)。
5結(jié)語(yǔ)
回看點(diǎn)播化功能是一個(gè)較為成熟的技術(shù)，如何使用該功能不斷地發(fā)展相關(guān)技術(shù)，與其他功能平臺(tái)互相融合，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，是廣電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
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作者：丁璐 王鵬 單位：河北廣電信息網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)股份有限公司秦皇島有限公司
