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CDN网络和IPQAM技术的分布式VOD体系

（时间:2008-6-10 8:50:57 共有人次浏览）

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    1 概述
     数字化革命带来了HFC的变化，媒体和网络的双重融合在今后将改变现有广播电视系统结构和运营模式，对广电传输网络提出了新的挑战。如何构建面向未来的广电交互信息传输网络，现在已形成共识的是在主干线上采用IP技术和光纤传输技术建设宽带骨干网络。而源于互联网的内容分发网络技术（即CDN），将在广电传输网络中发挥重要的作用，另一方面IPQAM技术的迅速发展和普及使得基于HFC＋IP网络的业务模式得以全面推广。
     IPTV技术的成熟与应用，为电信行业开展视频业务提供了技术上的解决手段，但却给广电行业的传统视频业务造成巨大的冲击与威胁。应对外界的竞争压力，广电必须应用双向有线电视网开展基于IPQAM技术的互动电视业务运营，积极推进IPQAM、CDN等技术在有线电视系统中的应用，才能奠定广电在视音频交互业务方面的有利地位。
     以VOD业务为代表的交互电视是当前的发展热点，如何充分结合利用CDN网络和IPQAM技术，构建新型的大规模商用VOD体系平台，是本文讨论的重点。
    2 为什么需要CDN网络及IPQAM技术
    CDN是构建在IP网络上的一种分布式的内容分发网，主要采用“中心—边缘”的存储与服务分布方式。它的基本原理就是分布的地区或网络中部署边缘服务器，所有的节目都在中心服务器存储，而通过骨干网把用户访问相对集中的内容分发到边缘服务器，直接由边缘路由器提供用户服务。
    CDN起初只是一个互联网概念，是为了加快用户的访问速度而建立的网络。在VOD业务中，由于电视观众对视频信号的高质量及实时性要求，CDN的地位显得尤为重要，不仅承担着提高用户响应速度的重任，而且还要减轻巨大的数据流量对骨干网的压力。电信运营商一般都已经具有相当长时间的CDN网络运作经验，而广电运营商却还缺少CDN网络的运作经验。基于HFC网的分布式VOD体系结构充分利用现已有的CATV网络，可以将海量的节目迅速高效地提供给用户，为开展VOD等多媒体互动业务提供了一种合理的框架。
    IP-QAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将DVB/IP_GbE输入的节目流重新复用在指定的MPTS中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF。在使用IPQAM之后，STB和边缘视频服务器之间的控制信息和视频流分别通过不同的通路传输：STB的接入认证、EPG信息浏览等流程通过双向回传通道交互；边缘视频服务器收到用户的请求后将音视频流以恰当的封包形式输出至IPQAM设备，IPQAM将音视频流调制为RF信号后通过HFC网络传输给STB，STB对音视频流进行解调和解码。
    利用IPQAM开展视频点播业务，在美国的各大有线运营商中得到了大规模的应用,随着国内有线网络双向业务的加快，IPQAM相关技术及产业链的完善，这种点播技术会在中国有线运营商中取得较大的发展。采用IPQAM技术后，一方面可以充分利用HFC的带宽资源以及传输特性，向用户提供有QoS保障的视频服务，更适合高清业务对传输网络的高下行带宽要求；另一方面降低了视频服务对IP网络的要求，不再要求IP网络接入层提供较高的带宽，使广电运营商可以以较低的成本实现交互视频业务。
    3  如何结合利用CDN网络与IPQAM技术

技术的分布式VOD体系 src="/UploadFile/200806/20080610085057247.jpg" width=400>

    在大型的交互电视平台中，CDN将视频内容根据合适的策略推送到边缘节点，然后通过IPQAM设备将IP数据封包调制发送到HFC接入网中，典型的部署示意图如下：
    在结合IPQAM和CDN技术开展VOD业务的网络体系中，与电信IPTV和广电传统集中式VOD的传输模式都有所区别，涉及的问题主要有：
    因为HFC的网络特性，需要考虑终端用户与IPQAM端口的数据可达，并进行相关的网络规划和资源管理。
    CDN网络与IPQAM技术在数据层面的结合，包括对视频流数据封包和码率控制的要求。
    CDN网络与IPQAM技术在路由层面的结合，包括全局路由管理、负载均衡、冗余机制和QAM资源管理调度等。
    3.1资源管理调度
    基于HFC的VOD系统中，用户所点播的视频内容下行是由HFC网络承载的，通过IPQAM设备将IP数据包调制发送到cable网络中。鉴于HFC网络的共享特性，某个特定的机顶盒只能接收到来自特定的一组IPQAM端口的数据，因此需要对服务区域有明确的规划和管理，一般将这样的服务区域定义为Region。
    Region即预先定义的一组频率资源，或者为一个IPQAM通道资源规划单元。在不同节点所覆盖的服务区域，可全部或部分重复使用该网的VOD频率规划单元，对拥有相同路径的服务区域即为一个Region。为识别不同的Region，每一个Region都有一个唯一的ID号，即RegionID。VOD业务中采用RegionID来进行机顶盒用户的定位，STB请求服务时需要向VOD头端系统提交该信息，头端系统根据此信息就可以区分是哪个区域的机顶盒发出的请求，从而分配对应的路由来供视频服务器传送TS流。
    3.1.1QAM资源管理
    VOD头端系统资源管理模块SRM，需要了解每个实际部署的IPQAM的资源使用情况以完成资源的分配和回收，要求IPQAM设备提供接口供SRM完成心跳维护和状态查询，接口可以通过IPQAM的SNMP方式提供，也可以通过其他API方式提供。
    IPQAM的UDP端口和频点、节目号的映射规则应该全网统一设置，以完成对所有资源按照统一的算法调度，映射规则可以通过SNMP或者API进行设置。因为IPQAM以及相应的频点和通道资源是有限的，因此要求系统在服务过程中对上述资源进行管理。具体的资源包括：
    IPQAM：对系统中相关的IPQAM进行管理；
    QAMIP：QAM的IP支持
    QAMUDPPort：QAM的UDP端口，系统将根据用户的请求，向不同的端口发送媒体流，并通知机顶盒。
    QAM频点：不同的QAM设备具有不同数量的频点
     输入、输出PID：在一个频点内，可以分为多个PID，每个PID对应用户请求的一个流；
    通道带宽：即一个流的带宽；
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