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摘要:在信息技術、通信技術持續發展的背景下,電視機頂盒的作用慢慢被削弱。廣播電視臺需要繼續積極創新,大力開展數字電視業務,以滿足新形勢下的觀眾需求。不同地區的廣播電視網絡通常是獨立的,網絡數據共享的難度很大,因此各廣播電視臺必須建立視頻平臺,來提供數字電視和云存儲服務,從而穩定用戶數量。本文基于內容分發網絡技術設計了廣播和電視的互聯網平臺系統,詳細說明了平臺網絡架構、內容分發網絡單元部署、硬件配置以及通信接口設計的方式,旨在提高廣電網絡公司的市場競爭力。
我國互聯網電視產業的發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,提高行業競爭力,減少競爭對手造成的用戶流失,降低網絡間結算費用和網絡間訪問成本,提升廣播電視服務質量[1]。本文介紹了基于內容分發網絡(ContentDeliveryNetwork,CDN)的互聯網電視平臺系統,以及如何使用中央、區域節點的兩級分層體系結構來優化互聯網電視平臺網絡體系結構。本文提出可以通過區域節點進行分發,減少CDN中心節點的負擔并增強平臺的可伸縮性,使用專業的CDN技術進行動態調度,實現負載平衡,改善用戶體驗,提高互聯網電視平臺可靠性、可擴展性。
1基于CDN的互聯網電視平臺架構
互聯網電視平臺由CDN分發系統、業務系統等部分組成,其中主要的廣播電視業務系統包括電子節目指南EPG系統、內容管理系統、內容管理系統CMS等。(1)內容管理系統CMS:負責編輯視頻內容,并管理流媒體內容。(2)電子節目指南EPG系統:互聯網電視門戶,可以管理互聯網電視節目列表、電視欄、廣告等。(3)業務管理系統:和終端用戶有關的各項業務認證服務,管理用戶、產品。CDN平臺主要包括CDN中心、CDN區域節點以及CDN調度管理,平臺功能主要有以下幾個。(1)CDN節點:進行流媒體內容的分發、存儲。(2)CDN管理系統:實時監視、管理CDN平臺、根據各區域情況進行CDN內容管理。
2CDN平臺的架構分析
2.1CDN網絡布局
(1)CDN中心節點規劃:CDN平臺布局規劃取決于當前網絡結構。中央計算機室位于網絡中心,因此被構造為CDN平臺的中心節點。(2)CDN區域節點規劃:分機房被用作CDN平臺中的區域節點,主要支持大用戶量訪問,少量用戶可以直接訪問CDN中心節點。
2.2中心節點架構設計
作為骨干級CDN,中心節點的實時查詢、內容分發功能必須強大才能支持下一級CDN的正常運行,CDN中心節點包括以下幾個模塊。(1)原始數據管理模塊:該模塊以統一的方式管理CDN中保存的媒體內容,節目的基本信息、節目內容分發狀態。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。(2)設備管理模塊:實現CDN網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CDN實時內容傳輸和多個文件廣播。(5)負載平衡模塊:調節用戶訪問路徑以提高系統效率并減少用戶延遲。
2.3CDN區域節點架構設計
CDN系統可以在實際部署中簡化區域節點的某些功能模塊,具體取決于網絡的位置和負載能力。本次研究的區域CDN節點位置在廣播電視網絡的邊緣,對接終端用戶應用程序,其架構如圖1所示。
2.4中心節點通信接口
CDN中心節點通信接口包括組件之間的通信接口、系統的內部通信接口、系統外部通信接口。2.4.1系統外部通信接口。外部通信接口包括終端網關管理平臺、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協議,主要作用是獲取節目內容以及相關參數;CDN、終端之間的接口采用HLS/RTSP/HTTP協議獲得視頻流;CDN、終端網關管理的接口采用HTTP/FTP+文件協議實現同步處理日志信息;CDN、訪問控制模塊之間的接口采用HTTP+XML協議實現密鑰與接口同步。2.4.2內部接口。本次研究的互聯網電視平臺系統各內部接口的功能描述:接口IF1位于全局調度子系統、內容中心子系統之間,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、服務節點子系統之間,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、服務節點子系統之間,實現了服務節點子系統從內容中心子系統獲取內容、如果請求未獲得響應,服務節點子系統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、全局調度子系統之間,可以實現刪除內容等操作,同時也是網絡管理接口。接口IF6位于運營管理子系統、服務節點子系統之間,運營管理子系統作為網絡管理接口可以通知內容中心子系統節點完成內容操作;服務節點子系統節點向運營管理子系統報告訪問日志和內容的視圖文件。2.4.3組件接口。中心節點內容庫、區域節點接口基于HTTP+XML協議進行上下級節點內容定位與傳輸。區域節點、邊緣節點接口采用HTTP+XML協議實現上下級節點內容定位與傳輸。CMM、CDN網元的接口采用SNMP協議,網元配置、告警等信息由NMS管理。CDN網元、網關系統之間的接口基于SNMP協議,網元的配置、告警等由NMS管理。
2.5前端系統分析
互聯網電視服務的發展依賴于原有的數字前端廣播系統,因此本文從插入節目內容和構建網絡的角度考慮與有線數字電視平臺的兼容性,并詳細介紹用于廣播網絡的現有數字電視前端系統。系統中的混合光纖同軸電纜網絡(HybridFiberCoaxial,HFC)拓撲結構多為星型,光發射機的頻率獨立且可以實現全頻帶RF輸出。現有的VOD點播設備設置在中央數據機房,視頻流通過HFC網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。在互聯網技術和通信技術持續進步的背景下,廣播電視網絡有限公司可以利用寬帶通過電纜接入用戶,構成電腦、網絡電視共同使用的模式。HFC網絡是廣播電視網絡的競爭優勢。如今稱為一種混合網絡,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環結構形成一個光纖網絡,如果單點光纖出現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,以確保網絡傳輸的質量并降低成本[3]。集團用戶可以通過專用的無線和電視網絡享受寬帶服務。面向集團大客戶的互聯網電視服務也將成為互聯網廣播和電視發展的主要方向,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數字前端播出平臺。數字電視的核心設備包括裸機恢復系統,該系統同時具有強大的MPEG/IP路由切換和流統計數據多路復用功能,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字電視前端系統。2.5.2數字信號采集模塊。數字前端信號來源主要包括衛星信號、狀態IP信號、本地電視頻道、本地運營的頻道。因此,數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的數字電視信號傳輸是主流信號傳輸模式。現階段,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,并發送到前端系統。(2)數字衛星信源:是進行主備切換的設備,有加密傳輸、未加密傳輸兩種數字衛星信源。國內的衛星電視和一些外國衛星節目信源未經加密,接收此類信源時,衛星接收器接收衛星信號,再從衛星接收器輸出的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目以加密傳輸模式傳輸,并通過專用衛星傳輸接收器+IC卡模式接收,TS流輸入到多路復用器以供使用。其關鍵設備包括數字電視媒體綜合處理平臺系統和同洲5100CI+衛星接收機。(3)本地節目信源:利用光纖收發器模塊傳輸至本地多路復用器。其核心設備包括數字編碼器、光收發器。2.5.3數字信號處理模塊。該模塊是數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、數字電視媒體綜合處理平臺系統。2.5.4數字信號傳輸模塊。數字信號傳輸模塊負責發送信號,裸機恢復系統對經過處理后的信號進行QAM調制,經前置放大器后傳送到混合光纖同軸電纜網絡。其關鍵設備包括BigBand的裸機恢復系統、飛利浦RF開關、前置放大器等。2.5.5前端網管模塊。所有數字平臺的操作和管理都依賴于網絡管理軟件,所以網絡管理平臺應該具備添加和更改頻道,節目加擾和解擾等功能。網絡管理服務器連接到該系統各環節,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。其關鍵設備包括數字電視媒體綜合處理管理平臺、裸機恢復系統管理平臺。
3結語
綜上所述,CDN技術應用于互聯網電視平臺可為用戶提供更快、更穩定的流媒體服務,這也是提高IP承載網絡中QOS服務質量并為構建互聯網電視平臺奠定基礎的有效途徑,作為三網融合的核心產品,互聯網電視平臺將在CDN技術的推動下不斷發展。
參考文獻:
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[2]陳輝.江西網絡電視IPTV平臺中CDN技術的應用[C]//新華通訊社重慶分社,重慶日報報業集團,重慶廣播電視集團(總臺),等.中國新聞技術工作者聯合會2017年學術年會論文集(學術論文篇).新華通訊社重慶分社,重慶日報報業集團,重慶廣播電視集團(總臺),等:中國新聞技術工作者聯合會,2017:5.
[3]葉麗丹.基于CDN的A省電信互聯網電視平臺研究[D].杭州:浙江工業大學,2016:12.
[4]劉國棟.廣電網絡中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:中廣有線信息網絡有限公司上虞分公司