浅谈有线电视网络VOD系统方案的选择

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摘要：随着有线电视网络双向改造和数字电视整体转换的完成，VOD互动视频点播业务逐渐成为有线电视运营商面对市场竞争，开拓新业务增长点的来源。本文主要介绍了VOD互动视频点播业务的特点与传输技术需求，并将基于两种传输协议和网络的VOD系统建设方案进行了分析比较，提出了较适合有线电视运营商的系统建设方案。
【关键词】：VOD有线电视网络 HFC+CM IPTV
　　中图分类号：TN943.  文献标识码：A 文章编号：1001-941 (2011)12-0248-02
　　
　　进入21世纪，随着计算机技术、通信技术、网络技术和多媒体技术的飞速发展，网络媒体对传统媒体产生了强烈冲击，有线电视运营商也感受到了巨大压力。同时，有线电视技术的发展也为有线电视运营商开发并提供新产品提供了技术基础。为了提升竞争力，拓展市场，满足用户日益增长的个性化需求，有线电视运营商积极开发符合市场需求的新业务，VOD就是一种技术成熟，被广泛推广的一项新业务。
　　VOD(Video on Demand),是视频点播的英文缩写，是视频压缩技术、数据传输技术和视频播放技术发展的成果，它改变了以往用户只能被动收看电视节目，无法按自己的意愿主动收看节目的状况。VOD实际上是一种受用户控制的视频分配业务,它使得用户可以交互的访问远端服务器所存储的丰富的节目资源。它的实质是信息的使用者根据自己的需要和意愿主动获得多媒体信息,用户可根据个人需求选择视频节目,并指定该节目的起始时间和播放速度。从这一点来说,视频点播也可以称为交互式视频点播，这与传统广播方式只能被动接收前端信息有本质的区别，这也是VOD的诱人之处，它符合现代网络社会中个人用户需求的发展趋势。随着三网融合的发展，传统有线电视正面临IPTV、移动电视等新兴传播技术的冲击，如何开展增值业务，提高平均用户价值是当前各地有线电视运营商着重思考的问题。而VOD视频点播系统技术成熟，系统风险小，在用户体验上完全可以与IPTV等新兴传播模式相抗衡，是广电运营商的发展重点。
　　2、VOD视频点播业务的特点
　　2.1 上下行通道数据流量的不对称性
　　在视频点播业务进行过程中，上行通道只是传送一些用户操作指令和控制信息，数据量小，而且持续时间短。下行通道不但数据流量大，要求传输速度快，而且持续时间很长，往往要一个小时（一部普通电影90分钟）甚至是多个小时（点播连续剧）。这就使得下行通道数据流量远远大于上行通道。
　　2.2 视频点播时间的不均匀性
　　由于视频点播用户群体的作息习惯和收视时间相对集中，导致网络中节目流传输并不平均，时常出现节目流突然增多的情况。这就要求视频点播系统具有良好流量控制和负载均衡能力。
　　2.3 音视频节目流即时性和同步性
　　为了使视频点播用户获得良好的视频点播体验，VOD视频点播系统对音视频节目流的发送以及终端播放的即时性与同步性的要求都要高于其它普通的信息检索发布系统。尤其是在点播过程中，必须保证音频节目流于视频节目流的内部自同步和播放同步, 这对视频点播系统的抗抖动特性与网络传输延时特性均提出了较高要求。
　　3、VOD视频点播系统的技术要求
　　3.1 要求承载网络具有较高的数据传输能力
　　虽然经过了前期视频压缩处理，但视频节目在传输过程中依旧具有很大的数据量。经过MPEG-2压缩处理的标清节目需要传输带宽3.15M,而高清节目在经过H.2 4压缩处理后需要传输带宽1.5M，千兆以太网以1G的传输速率也只能支持不到300个并发流，如果是传输高清节目，则只能支持100 多个并发流。为了保证用户点播的视频节目流能即时流畅的传输，视频点播系统的前端系统及承载网络必须具备足够的带宽传输能力，才能满足多个并发用户的点播需求。
　　3.2 要求视频点播系统具有高可靠性
　　由于视频点播业务的特性，点播用户对网络抖动、传输延时等传输特性较为敏感。为了使点播用户能够获得较好的点播体验，视频点播系统需要具有高可靠性。
　　3.3 要求具备较高的存储性能和存储容量
　　VOD视频点播系统需要存储大量的音视频文件, 需要大容量的存储空间。由于视频点播业务是即时性较强的业务，需要存储设备在接收到控制信息后，能够在指定的时间内读取指定的数据,存储设备如果反应缓慢，读取超时或者读取速度不稳定，将会导致节目播放出现抖动或停滞等现象。
　　3.4 要求接收终端具备较高性能
　　VOD视频点播系统要求接收终端具备较高的即时解码能力,；具备一定的运算处理能力，以便进行系统要求的条件接收的处理；具备网络回传功能，以便满足视频点播系统的双向业务需求。
　　4、VOD系统实现方案的选择
　　4.1 IPTV 的解决方案
　　IPTV(Internet Protocol TV或InteractivePersonal TV) 也叫交互式网络电视,是基于IP传输协议与宽带网络,以家用电视机或计算机作为主要终端播放设备,向用户提供信息服务、视频服务、数字电视广播、电子商务、互动休闲娱乐和互动社区等多媒体与网络交互业务。IPTV的系统结构主要包括节目采编、大容量文件存储、流媒体服务器和计费认证系统等，它具有即时性和交互性的特点，集通信、互联网和多媒体等多种技术于一体,通过IP网络，向终端用户传输各类流媒体文件，既可以采用Modem+PC模式，也可以采用IP机顶盒+电视机
　　4.1.1 IPTV 的优势
　　在用户体验方面，IPTV可以提供通信类业务（即时通信服务和IP语音业务）、广播电视类（主要有个人视频录制、视频点播和广播电视等）业务、网络接入业务（网络游戏、互联网接入等）和其他多种增值业务（主要有互动广告和电视购物等）。业务种类丰富，尤其是IPTV基于IP互联网，在互动性方面有良好表现。当采用Modem+PC模式时，受益于个人计算机的强大输入（鼠标+键盘）功能，可以发送更丰富的指令，获得更多的体验。所以从内容体验来讲，Modem+PC模式的IPTV比IP机顶盒+电视机模式更有优势，但是电视机终端要比PC终端获得更好的影音享受和收视舒适性。
　　在系统建设方面，IPTV得益于多年来互联网产业的蓬勃发展，产品丰富，供应商实力强大，在具体搭建系统的时候，可以提出多种解决方案。
　　4.1.2 IPTV 存在的问题
　　IPTV基于IP宽带网络，各类协议和技术最初都是以IP网络为目标进行设计开发的，有线电视运营商无论是新建IP网络还是将原有网络进行局部改造以适应IPTV系统运行，都需要花费巨大力量和时间。而且，IPTV的主要优势是在“互动性”方面，而“互动性”只有在计算机平台上才能得到充分发挥。用户在选择IPTV业务时，更多的是希望通过IPTV系统获得良好的音视频流媒体文件的视听感受，因此，IPTV在用户体验方面，相较于基于HFC网络的视频点播业务并不占优势，尤其是高清节目的播放方面。
　　4.2 HFC+CM
　　基于HFC网的视频点播系统有多种回传通道可以选择，但电话线和ADSL都不适合现阶段的广电运营商，因此只讨论以CM作为回传通道的组网模式。
　　视频点播业务的特点决定了上下行通道数据传输的不平衡，下行数据量大，带宽要求高，持续时间长。HFC+CM的方案借助HFC网下行通道稳定，可靠性高，传输能力强的优势，结合DOCSIS标准，构建了基于HFC网络的视频点播系统。基于HFC网络的视频点播系统，通常会在机房加装IPQAM调制器，将前端视频服务器发送过来的IP包转换为射频流通过HFC网络发送到用户终端；而视频点播的管控信息，电子节目菜单浏览等都是通过有线电视宽带通道，由CMTS进行发送的。因此HFC+CM模式有时也被称为IPQAM+CMTS模式。这种组网模式相较于IPTV具有以下优点：
　　(1)可以充分利用现有网络资源，以较少的投入和较短的建设周期，形成稳定可靠的业务提供能力，投资回报比能够被有线电视运营商接收。有线电视运营商是充分参与市场竞争的企业，系统建设的资金投入规模是否能够承受，投资回报比是否合适，都是广电运营商投资建设视频点播系统首要考虑的问题，在这方面，HFC+CM具有先天优势。
　　(2)充分发挥了HFC网络的传输特性和带宽资源, 向用户提供有QoS 保障的VOD视频点播服务。HFC网络本身就是为进行电视广播而建设的，具有可靠稳定的传输特性和带宽优势，尤其是在用户终端接入方面，HFC网络具有明显的带宽优势，使其在传输视频节目流，尤其是高清视频节目流时，具有明显优势，使用户可以获得IPTV无法提供的视觉享受。
　　(3)IPQAM的使用，使得视频点播系统不需要IP网络接入层提供较高的带宽，降低了系统对IP网络的要求；另外，IPQAM设备成本相对较低，而且组网灵活，扩容方便。
　　但是，由于HFC网络的树形分配网结构，导致网络接头和有源设备相对较多，容易出现网络故障影响信号传输。尤其是在反向传输时，收到汇聚效应的影响，网络较容易出现噪声干扰，影响视频点播业务。这也是部分有线电视运营商对HFC+CM模式犹豫不定的一个原因。可见，建立一套科学有效的网络管理规范和一支技术可靠的维护队伍是有线电视运营商提高竞争力的重要工作。
　　通过上述分析比较，对于拥有经过双向化改造的可靠的HFC网络，具有一定发展程度和规模的有线电视宽带网络系统的有线电视运营商来说，技术较成熟，投入较少，建设周期较短、风险较低的基于HFC+CM结构模式的VOD视频点播系统比IPTV更适合建设与发展。
　　参考文献
　　[1]王曜.《视频点播》.北京:北京邮电大学出版社,2002.
　　[2]范寿嗣,朱延年.《现代有线电视宽带网络技术实用手册》.北京:中国广播电视出版社,2005.
　　[3]易培林.《有线电视技术》.北京:机械工业出版社,2009.
            
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