基于CDN和IPQAM構(gòu)建分布式VOD平臺

CDN是構(gòu)建在IP網(wǎng)絡(luò)上的一種分布式的內(nèi)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(qū)或網(wǎng)絡(luò)中部署邊緣服務(wù)器，首先將所有的節(jié)目都在中心服務(wù)器存儲，再通過骨干網(wǎng)把用戶訪問相對集中的內(nèi)容分發(fā)到邊緣服務(wù)器，直接由邊緣路由器提供用戶服務(wù)。

　　在VOD業(yè)務(wù)中，由于電視觀眾對視頻信號的高質(zhì)量及實(shí)時性要求，CDN的地位顯得尤為重要，不僅承擔(dān)著提高用戶響應(yīng)速度的重任，而且還可以減輕海量數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)充分利用現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)，可以將海量的節(jié)目迅速高效地提供給用戶，為開展VOD等多媒體互動業(yè)務(wù)提供了一種合理的框架。這種框架的核心設(shè)備IPQAM調(diào)制設(shè)備集“復(fù)用、加擾、調(diào)制、頻率變換”功能為一體，可以將DVB/IP_GbE輸入的節(jié)目流重新復(fù)用在指定的MPTS中，再進(jìn)行

　　QAM調(diào)制和頻率變換，輸出至RF。在使用IPQAM之后，機(jī)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不同的通路傳輸：機(jī)頂盒的接入認(rèn)證、EPG信息瀏覽等流程通過雙向回傳通道進(jìn)行交互;邊緣視頻服務(wù)器收到用戶的請求后將音視頻流以恰當(dāng)?shù)姆獍问捷敵鲋?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/IPQAM">IPQAM設(shè)備，IPQAM將音視頻流調(diào)制為RF信號后通過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸給機(jī)頂盒，機(jī)頂盒對音視頻流進(jìn)行解調(diào)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(yùn)營商可以以較低的成本實(shí)現(xiàn)交互視頻業(yè)務(wù)。

　　結(jié)合利用CDN與IPQAM

　　在大型的交互電視平臺中，CDN將視頻內(nèi)容根據(jù)合適的策略推送到邊緣節(jié)點(diǎn)，然后通過IPQAM設(shè)備將IP數(shù)據(jù)封包調(diào)制發(fā)送到HFC接入網(wǎng)中，典型的部署。

　　在結(jié)合IPQAM和CDN技術(shù)開展VOD業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系中，與電信IPTV和廣電傳統(tǒng)集中式VOD的傳輸模式都有所區(qū)別，涉及的主要問題有：

　　★因?yàn)镠FC的網(wǎng)絡(luò)特性，需要考慮終端用戶與IPQAM端口的數(shù)據(jù)可達(dá)，并進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和資源管理;

　　★CDN與IPQAM技術(shù)在數(shù)據(jù)層面的結(jié)合，包括對視頻流數(shù)據(jù)封包和碼率控制的要求;

　　★CDN與IPQAM技術(shù)在路由層面的結(jié)合，包括全局路由管理、負(fù)載均衡、冗余機(jī)制和QAM資源管理調(diào)度等。

　　1.資源管理調(diào)度

　　基于HFC的VOD系統(tǒng)中，用戶所點(diǎn)播的視頻內(nèi)容的下行是由HFC網(wǎng)絡(luò)承載的，通過IPQAM設(shè)備將IP數(shù)據(jù)包調(diào)制發(fā)送到有線網(wǎng)絡(luò)中。鑒于HFC網(wǎng)絡(luò)的共享特性，某個特定的機(jī)頂盒只能接收到來自特定的一組IPQAM頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)，因此需要對服務(wù)區(qū)域有明確的規(guī)劃和管理，一般將這樣的服務(wù)區(qū)域定義為Region。

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

　　在不同節(jié)點(diǎn)所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，可全部或部分重復(fù)使用該網(wǎng)的VOD頻率規(guī)劃單元，對擁有相同路徑的服務(wù)區(qū)域即為一個Region。為識別不同的Region，每一個Region都有一個唯一的ID號，即RegionID。VOD業(yè)務(wù)中采用RegionID來進(jìn)行機(jī)頂盒用戶的定位，機(jī)頂盒請求服務(wù)時需要向VOD頭端系統(tǒng)提交該信息，頭端系統(tǒng)根據(jù)此信息就可以區(qū)分是哪個區(qū)域的機(jī)頂盒發(fā)出的請求，從而分配對應(yīng)的路由來供視頻服務(wù)器傳送TS流。

　　(1)QAM資源管理

　　VOD頭端系統(tǒng)資源管理模塊SRM(SessionResourceManager)，需要了解每個實(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(shè)備提供接口供SRM完成心跳維護(hù)和狀態(tài)查詢，接口可以通過IPQAM的SNMP方式提供，也可以通過其他API方式提供。

　　IPQAM的UDP端口和頻點(diǎn)、節(jié)目號的映射規(guī)則應(yīng)該全網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)置，以對所有資源按照統(tǒng)一的算法調(diào)度，映射規(guī)則可以通過SNMP或者API進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)镮PQAM以及相應(yīng)的頻點(diǎn)和通道資源是有限的，因此要求系統(tǒng)在服務(wù)過程中對上述資源進(jìn)行管理。

　　(2)RegionID管理

　　機(jī)頂盒可以通過固定分配或網(wǎng)絡(luò)自動下載的方式獲取RegionID。固定分配的方式實(shí)施較為簡單，但有機(jī)頂盒在跨區(qū)域漫游或者頭端網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整時需要重新綁定RegionID的缺點(diǎn);而采用通過頭端實(shí)時下發(fā)RegionID，機(jī)頂盒可以動態(tài)更新，更為靈活，是運(yùn)營商普遍的業(yè)務(wù)需求方式。

　　在實(shí)時下發(fā)方式下，RegionID信息是通過IPQAM經(jīng)HFC通道下發(fā)給機(jī)頂盒的，具體發(fā)送方式可以通過設(shè)置并實(shí)時廣播DVB網(wǎng)絡(luò)參數(shù)至機(jī)頂盒，機(jī)頂盒根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則解析得到RegionID。具體設(shè)置RegionID的相關(guān)參數(shù)可以采用TSID或NID兩種方式。

　　TSID方式：按照系統(tǒng)的頻段規(guī)劃和部署完成對IPQAM中每個通道TSID的配置，確保IPQAM每個流的TSID在全網(wǎng)內(nèi)是唯一的，機(jī)頂盒開機(jī)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(shè)置TSID，由IPQAM通過實(shí)時廣播PAT表來下傳TSID信息。這樣機(jī)頂盒將能夠通過掃描方式，探測到能夠到達(dá)該機(jī)頂盒所有的IPQAM的TSID信息。機(jī)頂盒可能獲得屬于一個Region的多個TSID，機(jī)頂盒按照設(shè)定的規(guī)則解析TSID，獲得RegionID。

　　NID方式：在每個非點(diǎn)播頻點(diǎn)的NIT表格插入服務(wù)入口描述符，機(jī)頂盒通過該描述符獲得點(diǎn)播主頻點(diǎn)信息，然后機(jī)頂盒根據(jù)點(diǎn)播主頻點(diǎn)上的NIT信息，獲取到的NetworkID信息即為RegionID。當(dāng)無法讀到描述符中的點(diǎn)播主頻點(diǎn)信息或RegionID信息時，采用機(jī)頂盒存儲的信息。

　　2.數(shù)據(jù)層面的結(jié)合

　　經(jīng)過路由選擇和資源分配后，CDN的邊緣視頻服務(wù)器將向IPQAM輸出視頻流數(shù)據(jù)。根據(jù)IPQAM設(shè)備的傳輸特性，需要考慮合適的數(shù)據(jù)封包和碼率控制方式。(1)數(shù)據(jù)封包

　　運(yùn)營商目前普遍選擇的視頻編碼格式為MEPG2TS或MPEG4/H.264ISMA，這兩類格式采用不同的封包流程：