【文章內(nèi)容簡介】 在系統(tǒng)不支持組播的網(wǎng)段，我們可以通過單播的方式穿過這一網(wǎng)段，然后，在支持組播的網(wǎng)段內(nèi)，通過中轉(zhuǎn)服務(wù)器的方式來重新生成組播源。由于內(nèi)容編碼服務(wù)器在內(nèi)容編碼的同時(shí)還要進(jìn)行碼流的媒體分發(fā)，所以，組播技術(shù)對(duì)于它來說尤為重要，是數(shù)據(jù)承載層重點(diǎn)利用的分發(fā)技術(shù)之一。數(shù)據(jù)承載層的各種服務(wù)器協(xié)同工作，共同為用戶提供各種媒體服務(wù)，目前，主要是直播電視、時(shí)移電視和視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，并對(duì)流媒體的安全進(jìn)行控制，防止非法用戶的盜用。當(dāng)然，防止非法用戶的盜用將由各個(gè)平臺(tái)協(xié)同完成，而數(shù)據(jù)承載層主要是在媒體的源頭方面采取一些保護(hù)措施，主要方法是加密。 用戶終端層終端層是整個(gè)系統(tǒng)用于和用戶交互的平臺(tái)，也是呈現(xiàn)在用戶側(cè)的唯一設(shè)備。終端層是整個(gè)多媒體業(yè)務(wù)的最末端，典型的設(shè)備是STB和PC設(shè)備，其中包括：EPG的客戶端軟件和解碼設(shè)備（支持MPEG1/2/4，WMV，）。媒體播放器與系統(tǒng)中的服務(wù)器進(jìn)行交互，從而控制媒體服務(wù)的進(jìn)程，并且通過STB將媒體流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TV終端支持的視頻信號(hào)。終端層主要設(shè)備是機(jī)頂盒，當(dāng)然，如果是PC用戶，只需要一套支持解碼和播放技術(shù)的仿真終端軟件就可以了，我們可以認(rèn)為它是一個(gè)軟件機(jī)頂盒。機(jī)頂盒要滿足多層次的要求，需要采用不同的解決方案來實(shí)現(xiàn)。一般來說，目前主要有以下三種解決方案：1) 針對(duì)一般普通用戶這些用戶的需求相對(duì)簡單，主要是一些基本的視頻服務(wù)，注重的是價(jià)格問題，可以采用SoC（System on Chip）芯片技術(shù)來實(shí)現(xiàn)解碼，但由于處理能力上的限制，只能實(shí)現(xiàn)一些簡單的增值業(yè)務(wù)，比如簡單游戲等。由于SoC芯片是定制性質(zhì)的專用集成電路，它可以在某方面進(jìn)行比較大的優(yōu)化處理，而普通機(jī)頂盒的主要任務(wù)就是解碼，所以，SoC將主要功能放在解碼上，而在其他方面會(huì)受到比較大的限制。2)針對(duì)中級(jí)用戶這些用戶需要的服務(wù)比視頻業(yè)務(wù)更多一些，希望有視頻電話，相對(duì)復(fù)雜的游戲等擴(kuò)充功能?？梢圆捎肈SPBased的解決方案，采用一些基于數(shù)字信號(hào)處理的芯片來搭建該媒體控制平臺(tái)，除了可以實(shí)現(xiàn)SoC解決方案實(shí)現(xiàn)的良好的音/視頻解碼功能之外，還可以相對(duì)靈活地實(shí)現(xiàn)可視電話和一些相對(duì)復(fù)雜的游戲。但是，由于DSP的處理能力有限，對(duì)于那些要求處理速度較快、占用資源更多的一些功能難以實(shí)現(xiàn)。3)針對(duì)高級(jí)用戶這些用戶的要求會(huì)比較高，對(duì)于新技術(shù)、新功能的應(yīng)用有著強(qiáng)烈的要求，希望能夠在IPTV系統(tǒng)中獲取更多的服務(wù)，希望享用高質(zhì)量視頻業(yè)務(wù)，比如HDTV；希望支持高級(jí)游戲功能和無線接入功能等，機(jī)頂盒需要采用X86微型計(jì)算機(jī)的架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這樣的機(jī)頂盒的本質(zhì)是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，它幾乎可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上面實(shí)現(xiàn)的各種功能，操作系統(tǒng)使用WinCE或者Linux。當(dāng)然，由于這種高級(jí)機(jī)頂盒有著與計(jì)算機(jī)類似的強(qiáng)勁的功能，因此，比較昂貴，難免會(huì)帶來諸如成本上的劣勢；同時(shí)，在啟動(dòng)速度等方面也有很多需要優(yōu)化的地方，而且在穩(wěn)定性方面也需要開發(fā)者傾注更多精力。由于機(jī)頂盒分布在千家萬戶，分布性廣泛，維護(hù)和升級(jí)的便捷性是一個(gè)很重要的要求。一般要求它支持軟件在線下載升級(jí)，以便方便地進(jìn)行系統(tǒng)的升級(jí)，支持更多的視頻格式等。第三章 用戶業(yè)務(wù)需求分析IPTV業(yè)務(wù)主要提供廣播電視(BTV)、視頻點(diǎn)播(VOD)、時(shí)移電視(Time Shift TV)、虛擬頻道(VTV)、個(gè)人視頻錄播(PVR/NPVR)以及各類增值業(yè)務(wù)。這些視頻業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和穩(wěn)定性要求較高，與PC用戶不同的是必須保證電視用戶的良好體驗(yàn)，而不是普通的盡力而為的IP業(yè)務(wù)?；贗PTV業(yè)務(wù)的特殊性，需要承載網(wǎng)不僅能保證高帶寬而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)的QOS級(jí)別要求也較高，同時(shí)對(duì)于大規(guī)模直播業(yè)務(wù)的開展也需要承載網(wǎng)絡(luò)具有很完善的技術(shù)支持(如支持組播的大規(guī)模開展等)。IPTV業(yè)務(wù)是基于寬帶網(wǎng)絡(luò)開展的以媒體為主的業(yè)務(wù)，主要提供家庭娛樂、培訓(xùn)咨詢和日常生活信息獲取、交互方面的應(yīng)用。IPTV以ADSL、FTTB+LAN為主要接入方式，以寬帶數(shù)字機(jī)頂盒+電視機(jī)為用戶終端，向用戶提供電信級(jí)的服務(wù)和使用簡便的電視式體驗(yàn)。(1). 良好的視音頻效果，提升用戶體驗(yàn)。(2). 繼承傳統(tǒng)TV的操作模式，減少用戶學(xué)習(xí)成本。(3). 承載豐富的增值業(yè)務(wù)，吸引用戶，增加在網(wǎng)時(shí)間，擴(kuò)大收益范圍。(4). 降低寬帶放號(hào)的終端門檻，擺脫P(yáng)C操作和數(shù)量的限制。(5). 多計(jì)費(fèi)方式、多業(yè)務(wù)模式為運(yùn)營提供便利。(6). 為CP提供多渠道的業(yè)務(wù)展示平臺(tái)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈源頭的發(fā)展。(7). 內(nèi)容版權(quán)的全面控制，實(shí)現(xiàn)SP與CP的雙贏。(1)視頻類服務(wù)提供各種視頻內(nèi)容的服務(wù)類別，依據(jù)獲得視頻內(nèi)容的方式可以具體劃分為以下幾類：①直播電視服務(wù)這種服務(wù)方式和傳統(tǒng)電視服務(wù)一樣為用戶提供各電視臺(tái)的節(jié)目直播。②視頻點(diǎn)播(VOD VideoOnDemand)這是一種基本的交互式視頻服務(wù)，或稱其為真實(shí)點(diǎn)播電視，它支持即點(diǎn)即放。③準(zhǔn)視頻點(diǎn)播，也可稱其為就近式點(diǎn)播電視。這種點(diǎn)播電視的方式是：多個(gè)視頻流依次間隔一定的時(shí)間啟動(dòng)發(fā)送同樣的內(nèi)容。④時(shí)移電視(TimeShiftTV)時(shí)移電視實(shí)質(zhì)上屬于交互式點(diǎn)播電視。它比前兩種方式有很大程度上的改進(jìn)。它不僅可以支持即點(diǎn)即放，而且還可以讓用戶對(duì)視頻流進(jìn)行交互式的控制。這時(shí)，用戶就可像操作傳統(tǒng)的錄像機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)節(jié)目的播放、暫停、倒回、快進(jìn)和自動(dòng)搜索等。⑤個(gè)人視頻錄像：是針對(duì)VCR模擬時(shí)代的錄像而言的數(shù)字電視錄制服務(wù)，PVR一般將視頻以MPEG2或MPEG4等格式錄制在硬盤上，以供后續(xù)的觀看。(2)通信類服務(wù)主要指基于IP的語音服務(wù)、即時(shí)通信服務(wù)、視頻通訊、電視短信等。其中視頻通訊將逐漸發(fā)展成為主流服務(wù)。(3)信息類服務(wù)主要指現(xiàn)在通過電腦實(shí)現(xiàn)的Internet信息服務(wù)，用戶可在機(jī)頂盒的支持下使用電視機(jī)進(jìn)行網(wǎng)上沖浪。(4)增值類服務(wù)主要指遠(yuǎn)程教育、電視購物、互動(dòng)廣告、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線博彩、遠(yuǎn)程醫(yī)療等特色服務(wù)，為用戶的工作和生活提供方便等。第四章 系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)方案 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)，系統(tǒng)采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，地區(qū)中心放置核心系統(tǒng)，A城區(qū)和B城區(qū)的節(jié)點(diǎn)建立兩個(gè)邊緣分發(fā)節(jié)點(diǎn)，直接向全地區(qū)客戶提供服務(wù)，各區(qū)分公司客戶就近訪問A城區(qū)和B城區(qū)兩個(gè)分發(fā)節(jié)點(diǎn)提供VOD服務(wù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，地區(qū)核心系統(tǒng)A城區(qū)分發(fā)節(jié)點(diǎn)B城區(qū)分發(fā)節(jié)點(diǎn)A城區(qū)所轄的寬帶城域網(wǎng)B城區(qū)所轄的寬帶城域網(wǎng)客戶局域網(wǎng)客戶局域網(wǎng)機(jī)頂盒/VOD客戶機(jī)頂盒/VOD客戶組網(wǎng)方式：在全市2個(gè)中心節(jié)點(diǎn)（A城區(qū)和B城區(qū)的節(jié)點(diǎn)）建設(shè)邊緣服務(wù)節(jié)點(diǎn)(分發(fā)節(jié)點(diǎn)). 合肥地區(qū)核心節(jié)點(diǎn)將作為整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)容中心和管理中心，承擔(dān)VOD系統(tǒng)中心內(nèi)容生成管理、業(yè)務(wù)控制、內(nèi)容分發(fā)、機(jī)頂盒管理及認(rèn)證計(jì)費(fèi)等任務(wù)，而邊緣節(jié)點(diǎn)作為服務(wù)節(jié)點(diǎn)為地區(qū)用戶提供就近的流媒體服務(wù)。系統(tǒng)的重點(diǎn)在市核心系統(tǒng)，要求具有豐富的功能、能支持規(guī)模用戶量業(yè)務(wù)發(fā)展，隨著用戶量不斷擴(kuò)大，分發(fā)節(jié)點(diǎn)能夠平滑的向城域網(wǎng)或者城域網(wǎng)的匯聚層延伸。這樣規(guī)劃系統(tǒng)具有最豐富的功能、較大的擴(kuò)展性、而且投資最小、建設(shè)周期短，即適合行業(yè)性商務(wù)應(yīng)用也適合進(jìn)行業(yè)務(wù)試驗(yàn)，比較好的滿足了業(yè)務(wù)需求。 數(shù)據(jù)采集方案現(xiàn)場直播在中心控制室進(jìn)行監(jiān)控和處理，經(jīng)過屏幕流和視頻流合成，形成新的視頻流，這些數(shù)字視頻進(jìn)行視頻編碼，生成適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l碼流，根據(jù)反饋信息，估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的可用傳輸帶寬，自適應(yīng)地調(diào)整編碼器的編碼輸出速率包括信源碼率的調(diào)整與信道碼率的調(diào)整，使得視頻碼流能夠滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸可用帶寬的限制在播控室可以對(duì)屏幕流、視頻流和媒體文件進(jìn)行重構(gòu)，同時(shí)，可以對(duì)來自采集端的攝像機(jī)、攝像頭進(jìn)行控制，根據(jù)需要，現(xiàn)場直播視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)包括：目前的數(shù)字視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)的視頻獲取硬件有兩種方案。(1)使用模擬攝像機(jī)。通過視頻壓縮編碼卡把模擬攝像機(jī)獲取到的模擬視頻圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號(hào)，視頻壓縮卡的質(zhì)量和性能的好壞直接影響到整個(gè)采集監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量和性能。采用軟件來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)到監(jiān)視器的視頻矩陣切換、錄像、云臺(tái)和鏡頭的控制。這種方案能充分利用計(jì)算機(jī)的資源，使視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，并且比較適合升級(jí)改造原來的模擬視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)，如果使用這種方案，舊系統(tǒng)的模擬攝像機(jī)還可以繼續(xù)使用。(2)直接使用數(shù)字的攝像機(jī)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)獲取目標(biāo)場景的圖像信息后直接輸出經(jīng)過壓縮編碼的數(shù)字視頻圖像信號(hào)，然后通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)字化的視頻信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中。這種方案比較適合建設(shè)全新的數(shù)字采集監(jiān)控系統(tǒng)。從技術(shù)的角度來講，這種方案是未來網(wǎng)絡(luò)視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，它具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性。其一般過程為：首先通過視頻獲取模塊得到數(shù)字化的視頻信號(hào)之后，再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器可以對(duì)圖像進(jìn)行處理，然后在監(jiān)視器上顯示目標(biāo)景物的實(shí)時(shí)畫面，也可以根據(jù)實(shí)際的需要存儲(chǔ)起來數(shù)字?jǐn)z像機(jī)是傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品，除了具備一般傳統(tǒng)攝像機(jī)所有的圖像捕捉功能外，機(jī)內(nèi)還內(nèi)置了數(shù)字化壓縮控制器和基于的操作系統(tǒng)，使得視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮加密后，通過局域網(wǎng)，或無線網(wǎng)絡(luò)送至終端用戶。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用，使得圖像采集監(jiān)控技術(shù)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。第一，網(wǎng)絡(luò)的綜合布線代替了傳統(tǒng)的視頻模擬布線，實(shí)現(xiàn)了真正的三網(wǎng)音頻、視頻、數(shù)據(jù)合一，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)即插即用，工程實(shí)施簡便，系統(tǒng)擴(kuò)充方便；第二，跨區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能，特別是利用互聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控已經(jīng)沒有距離限制，而且圖像清晰，穩(wěn)定可靠；第三，圖像的存儲(chǔ)、檢索十分安全、方便、可異地存儲(chǔ)，多機(jī)備份存儲(chǔ)以及快速非線性查找等。在控制室設(shè)置一臺(tái)視頻采集監(jiān)控服務(wù)器，管理路視頻圖像的顯示、存儲(chǔ)、回放、監(jiān)控，把來自演播室的情況顯示在監(jiān)視器上，多畫面實(shí)時(shí)顯示，能夠單路調(diào)節(jié)明亮度、對(duì)比度等視頻屬性，進(jìn)行屏幕流、視頻流和媒體文件進(jìn)行重構(gòu)，形成編碼文件，存放于磁盤陣列中，或同步播出。視頻采集監(jiān)控工作站，是一款集中了當(dāng)今最高效率的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、及集成度高的嵌入式工作站，采用穩(wěn)定可靠的位嵌入式操作系統(tǒng)，并支持幾乎所有的目前最流行的視頻壓縮格式，能在的低碼率下提供的圖象質(zhì)量，純硬件壓縮，同時(shí)支持通道壓縮傳輸，并能夠保證視音頻同步。采集壓縮編碼的任務(wù)全部交給硬件來完成。從而做到高碼流、高質(zhì)量、低占用。 數(shù)據(jù)傳輸模式媒體工作站一般連接到核心節(jié)點(diǎn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中開啟組播，將節(jié)目逐跳復(fù)制到邊緣節(jié)點(diǎn)。在這種方式中，媒體工作站只需要發(fā)送一份拷貝，每個(gè)鏈路需要的帶寬是恒定的，都是節(jié)目數(shù)X節(jié)目帶寬，也是主要的工作方式。邊緣節(jié)點(diǎn)加入組播組，又有以下兩種方式：1）動(dòng)態(tài)加入組播組，即由三層交換機(jī)采用動(dòng)態(tài)組播協(xié)議建立組播路徑。邊緣節(jié)點(diǎn)在收到第一個(gè)用戶加入頻道的請(qǐng)求，即IGMP Join請(qǐng)求后，才會(huì)通過PIM協(xié)議加入城域網(wǎng)組播組，從媒體工作站獲得節(jié)目。當(dāng)最后一個(gè)用戶離開組播組后，這個(gè)設(shè)備也通過PIM協(xié)議推出城域網(wǎng)組播組。這種方式在初期用戶較少的時(shí)候使用能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，并減輕邊緣節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)壓力，但會(huì)頻繁加入/離開組播組，協(xié)議開銷較大，而且，第一個(gè)用戶在加入頻道時(shí)時(shí)延較大，用戶體驗(yàn)差。當(dāng)用戶數(shù)較大時(shí)，由于絕大多數(shù)情況下，都由用戶加入組播組，也失去了意義。2)靜態(tài)加入組播組，即根據(jù)