本篇论文目录导航：
【题目】
新型数字视频业务方案探究
【第一章】
基于新媒体技术的数字视频业务发展探析绪论
【第二章】
数字视频编码与新媒体技术基础
【3.1 - 3.3】
DVB架构的技术特点和原理
【3.4】
本文提出的DVB视频交互平台解决方案
【第四章】融合互联网技术的视频解决方案
【结语/参考文献】
数字视频业务构建研究结语与参考文献
第四章融合互联网技术的视频解决方案
在上个世纪90年代，互联网技术快速普及，到了本世纪初，由于智能手机的推广，移动互联网技术也进入了高速发展的阶段。随着网络技术的飞速发展，基于互联网的各类应用不断涌现，信源编码技术和网络带宽的提升推动了基于互联网技术的视频业务应用的快速增长，为应对各类视频业务需求和网络技术的革新，本章将讨论融合互联网技术的视频解决方案。
4.1互联网技术特点和趋势
国际互联网（Internet）始于1969年的美国，又称因特网，是全球性的网络，是一种公用信息的载体，是大众传媒的一种。具有快捷性、普及性，是现今最流行、最受欢迎的传媒之一。这种大众传媒比以往的任何一种通讯媒体都要快。互联网是由一些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的网络，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网受欢迎的根本原因在于它的使用成本低，使用的信息价值超高，其特点包括以下几方面：（1）。能够不受空间限制来进行信息交换；（2）。信息交换具有时域性（更新速度快）；（3）。交换信息具有互动性（人与人，人与信息之间可以互动交流）；（4）。信息交换的使用成本低（通过信息交换，代替实物交换）；（5）。信息交换趋向于个性化发展（容易满足每个人的个性化需求）；（6）。使用者众多；（7）。有价值的信息被资源整合，信息存储量大，高效快捷；（8）。信息交换能以多种形式存在（视频、图片、文章等等）；（9）。网络差异性：各种不同的接入技术和接入网络使得互联网呈现出异构性；（10）。设备差异性：不同的终端接入设备，如PAD、PC机等，在视频解码的处理性能以及显示设备能够支持的图像分辨率上都有较大的差异。
本文主要关注最后两个特点，也就是通常所说的异构性，因为这两个特点将影响到我们针对互联网技术，包括移动互联网技术之上解决数字视频传输具有现实意义。互联网现在的主要商业模式有以下三种：第一种是大而全的商业模式，ISP提供广泛的互联网业务。比如，在上世纪九十年代，雅虎是这种方式的代表。第二种是专注于主营业务的模式。比如，腾讯专注于即时通信业务；在Nasdaq上市的“如家”公司是一家专门从事酒店业的ISP.第三种是综合经营型的商业模式。比如，新浪这类大门户，在主营新闻信息服务的同时，经营网络游戏、提供网络广告服务等多种互联网业务，并从这些非主营业务中获利。
但是，随着移动互联网的兴起和数字视频业务的蓬勃发展，许多互联网企业已经开始不满足仅作为一个单一业务提供商或者门户网站，开始将业务的触角不断向数字视频和OTT业务延伸，以期望在新兴业务领域取得更多的利润增长空间。互联网的发展彻底开启了一次新的产业变革，是计算机技术、通信技术、网络技术得到了完美的结合，迸发出几何增长的产业规模，从门户网站、搜索引擎、即时通讯、视频网站、网络电视、OTT应用等，每一次都催生了行业的旗舰级公司，带动了大量新兴技术的应用和推广，并且不断的从社会生活的每一个层面改变着人们的生活、工作、学习、娱乐等。对于未来的发展，互联网行业需要关注两个问题的解决。首先是网络安全问题，因为时至今日互联网已经深入社会生活的每个角落，无论是网络银行、通信软件、网络购物、视频观看等，如果没有一个安全的网络做保证，必然无法确保每个网络用户的个人隐私和信息安全，因此网络安全将是互联网未来面对的最大挑战。[55]
其次，对于互联网而言同各类新技术的融合是决定互联网未来发展方向的重要问题，因为互联网的每次新业务都是由于全新技术的普及而蓬勃发展的，比较典型的例子就是智能手机，在苹果手机出现之前，手机的主要功能就是语音电话和短消息，由于智能手机的出现和移动互联网技术的成熟，造成手机已经成为一部个人移动终端，可以浏览网页、移动社交、网络购物、视频点播等诸多功能。随着新技术的不断出现，通过手机完成真正意义上的个人健康助理、远程医疗检查、3D影响传输等功能已经不是梦想，包括谷歌眼镜、微软新一代XBOX都已经开始部分应用和功能测试。[21][36][32]
4.2如何解决数字视频在互联网传输
互联网技术应用的初期，数字视频的传输是很困难的，在上个世纪90年代，任何一种具有观看价值的数字视频节目，按照当时的技术标准至少在接近4Mbps的码流，当时个人用户的接入带宽一般只有不到1Mbps,根本无法满足视频高质量传输的要求，当时的互联网视频主要是通过网络下载和非实时的传输完成视频的观看。随着网络接入技术的发展和数字视频压缩编码技术的更新，网络视频的大规模应用和传播才成为可能。现在中国电信在大中城市已经只提供基于至少4Mbps的个人宽带接入服务，对于网络视频而言，这样的网络接入带宽已经完全可以满足基于H.264编码标清数字视频信号的传输。
但是对于互联网而言，仅仅具有足够的带宽并不能够确保大规模的开展基于数字视频的业务，开展数字视频业务还需要网络技术、计算机技术等相关技术的支持。
1）组播技术。是单个信息发送者对应多个信息接收者的一种网络交换通信技术。在组播技术中，通过向多个接收方传送相同单信息流的方式，可以大幅度减少具有多个接收方同时收听或查看相同内容或者信息资源情况下的网络通信流量。对于n方视频通信系统，可以减少使用a（n-1）倍的带宽，“组播”中较为典型的是采用IP地址组播。IPv6网络协议支持三种类型的网络通信协议模式，包括单播（Unicast）、组播（Multicast）以及任意播（Anycast），IPv6协议中没有关于广播（Broadcast）的具体定义和划分，将广播作为一个典型的组播类型。组播技术是基于“组”这样一个概念而得来的，属于信息或内容接收方的专有组，主要接收相同内容的数据流，该接收方组可以分配在英特网的任意地方。组播技术主要是在视频直播时减少由于大量用户收看相同内容造成的网络带宽占用，无论多少用户收看同一套直播视频节目，只要用户在这个组播组内，就不会再占用更多的网络带宽资源。
2）CDN技术。CDN的全称是Content Delivery Network,就是指内容分发网络。CDN技术的基本思路是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的环节，从而更快、更稳定的传输内容。通过在多个网络节点放置节点服务器构成在现有互联网基础上的一个智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的有服务质量保障的服务器节点上访问。使用户可就近取得所需要的内容，解决互联网带宽拥挤的状况，提高用户访问响应速度。[37,39]
3）分布式系统：分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。内聚性是指每一个数据库分布节点高度自治，有本地的数据库管理系统。透明性是指每一个数据库分布节点对用户的应用来说都是透明的，看不出是本地还是远程。在分布式数据库系统中，用户感觉不到数据是分布的，即用户不须知道关系是否分割、有无副本、数据存于哪个站点以及事务在哪个站点上执行等。其实CDN技术就是基于分布式系统技术建立和完善起来的。
4）高性能压缩编码技术。虽然现在的H.264编码技术已经普遍应用，可以满足现在基于高清的网络视频传输和业务应用，而且更高效率的H.265编码也已经开始在4k视频分发业务上应用，但是这些业务应用仅是最近十年的互联网视频业务发展历程，未来将出现的更高清晰度视频、裸眼3D业务等对网络接入带宽和编码技术提出了更高的技术要求，因此视频压缩编码技术将面临更多新兴业务需求的技术压力。
5）高性能网络交换设备。网络技术从最初的几十K接入，到10Mbps、100Mbps、GE、10GE,基本上在最近二十年，每次不超过5年接入带宽和骨干网络接口就会增长一个数量级的需求，那么在如此复杂的网络环境下就必须依赖高性能的网络交换设备来确保视频业务的传输服务质量。[34,35,38]
4.3融合互联网技术的视频交互平台解决方案
基于互联网技术的视频交互平台方案是基于新媒体集成播控平台的业务需求设计的技术解决方案。新媒体集成播控平台主要是服务于IPTV、手机电视、OTT电视等新媒体视频业务，是广电领域向网络运营商提供数字视频交互服务的播出控制平台，整个平台采用一次规划，分期实施的原则进行，现阶段主要是服务于陕西电信的IPTV业务，陕西电信的IPTV业务现已经发展近200万终端用户。
4.3.1设计目标
按照中央的要求，同时为了自身业务发展，应对市场，拟建设一个能够实现不同内容服务、增值业务的集成接入，对不同存储分发系统、接入网络、用户终端实现端到端的管理控制的集成播控系统平台。
建成后的集成播控平台将能够实现节目从播出端到用户端进行管理播控。向上可以对接中央集成播控平台和内容服务平台的所有节目内容，同时还可以接入互联网视频内容及其他综合类视频业务内容。向下可以对电信IPTV、广电高清互动电视的CDN系统提供直播、时移回看、视频、增值业务等，还可以为手机电视用户、互联网电视用户、移动多媒体终端等提供各种直播、视频、通信类的增值业务。在三网融合的形势下，实现电视频道、节目、内容的集成播控。集成播控平台应具备三个层面的系统平台管控能力：第一个层面是对内容的安全管控，包括采用数字版权管理（DRM）功能模块对直播、点播内容加密授权管理，在点播内容发布过程中，设置多层次的强制性人工审核，确保内容安全、合法、可管、可控，符合国家对内容安全的管理要求；第二个层面是对运营的安全管控，主要是对内容提供商的资质及合法性审核、上下级平台的认证与授权，对内容服务平台的接入认证，对内容、产品、业务、资费、EPG等运营环节的信息进行审核，对各业务网的用户进行AAA（认证、鉴权、计费）管控，在播出的过程中对播出内容进行监看等；第三个层面是对系统和网络的安全管控。在系统服务器之间，以及和终端之间的通讯都要通过安全认证；任何终端只有经过安全认证才可以接入系统，确保终端用户的接入安全；网络管理平台可以对网络安全事件进行多种方式告警；通过多种技术手段确保服务器、网络设备的访问和运行安全；采用强大的数据库管理技术以及先进的数据备份技术确保核心数据安全；系统支持建立完善地访问控制、安全维护程序，确保系统安全运行。[34-35]
按照三网融合试点方案原则，中国网络电视台（CNTV）及中国网络电视台与地方电视台将组合成联合体，将按照统一品牌、统一呼号、统一规划、统一洽谈、分级运营的原则与电信企业进行合作。统一播出呼号为“中国广电IPTV”.
4.3.2设计原则
新媒体集成播控平台的设计旨在建设一个融合多内容，通过多种传输方式向广大用户提供多元化的视频、应用的播出控制平台。在平台建设方面应遵循以下原则：1、实用性与易用性：系统设计重实用，各类业务应做到功能提示明确，操作简单方便，适应不同类型、不同层次的用户消费需求。2、先进性与成熟性：采用先进的设计和开放的结构；采用广电、网络、信息、通信等领域的主流先进技术；选用市场覆盖率高和技术运用成熟的产品。3、可靠性与安全性：系统和业务具有容错功能和灾难备份能力，能满足现有的环境条件要求，抗干扰能力强。能处理多种类型数据，满足不同的使用条件。操作异常情况下系统恢复能力强。确保传输节目内容的安全性。确保网络和系统设备在设计和选择上的安全性。采用多类型的安全控制手段，建立完善的安全防控管理体系。4、可管控性、可扩展性与可维护性：系统能够根据未来业务需求更改相应的系统模块、增加新的功能，要易于扩展；系统结构、资源存储结构和设备选型，在充分考虑其合理、规范的基础上，要便于维护；为了保证播出内容的合法，需要确保集成播控平台可对内容从制作到用户接收的整个过程中的任何环节进行有效监管。5、经济性、资源整合与共享：在满足系统需求的情况下选用性能价格比高的设备，以科学合理的系统造价完成项目设计、项目实施，确保系统的可持续发展和升级扩容。充分利用和整合现有基础设施和网络资源，确保合理使用各类资源。
4.3.3系统建设规划
新媒体集成播控平台的整体规划以统一规划，分期建设，兼顾现状为原则。同时，为保证系统建设的同步性，网上营业厅业务应用规划与硬件构架规划同步制定，分阶段实施。在深入分析集成播控平台的建设背景、目标、业务需求的基础上，集成播控平台的业务应用规划为以下3个阶段：第一阶段：以业务支撑为中心阶段：集成播控平台建设初期主要为电信IPTV,广电互动电视用户提供基本视频服务为主，完成集成播控平台的媒资管理，内容制作及注入，内容及平台监控，EPG及用户管理等功能；第二阶段：以业务拓展为中心阶段：此阶段集成播控平台主要以视频用户为基础，实现广告、增值业务等业务的开展；实现用户可以进行统一支付；实现用户分析，产品分析等经营分析功能；第三阶段：以多业务融合，综合视频服务为中心阶段：此阶段集成播控平台将根据市场需求及技术发展，逐步建设手机集成播控子系统，互联网电视集成播控子系统。同时完善用户管理系统，为用户提供多途径的综合内容服务。各阶段的项目建设目标见表4.1所列出内容：
4.3.4集控平台系统构架
集控平台架构说明：陕西集成播控平台作为广电在陕西本地唯一合法的内容集成及运营平台，以陕西本地平台为核心，建立内容管理、运营支撑、业务管理、统一监控等功能子系统。开发外部内容和业务接入的各种接口，可以有效地对接除中央CNTV、百视通和各类中央CP/SP提供的所有节目内容，还可以接入和集成陕西省、市、县各级电视台的所有直播频道和栏目的视频节目内容，同时对外部的可为多种终端服务的CP/SP开放对接接口，将陕西集成播控平台建设成一个可以实现全媒体业务的核心播控管理平台。陕西集成播控平台完成多种业务类型接入后，可以为全省各运营商得各个地市提供IPTV服务、高清互动服务、移动多媒体服务、手机电视服务、互联网电视服务等。图4.1给出了集控平台的总体架构图，图4.2给出了集控平台内部各模块功能及架构关系。
1）内容管理系统：1、内容编辑：对各来源节目原始内容进行集中采集，并对相关内容进行剪辑、编辑。通过采集编辑模块与节目商、节目录制系统等进行对接，并对所接收节目内容进行预处理（包括相关审核），为后续工作提供片源基础；2、内容导入：CP/SP和业务系统如果有内容需要上传给集成播控平台，可以按照系统规定的格式要求把内容文件（包含元数据及相应的实体文件）上传到集成播控平台上为该CP或业务系统分配的空间，集成播控平台会定期进行该区域的内容扫描和导入；3、内容审核：CP/SP将内容通过导入、录入或接口方式上传到内容管理平台后，可以查询到已上传的内容列表，在内容列表中可以选择需要送审的内容，进行送审操作；4、内容发布：内容采集注入模块系统将通过发布审核的内容的元数据信息分发给集成运营平台，以便其进行业务绑定和展现，发布信息包括内容ID和URL对应关系，以便其与门户配合向用户提供服务；5、内容管理：对根据内容类型、关联对内容进行归类、分组。以便内容的检索、管理与调用。（形成规范合理的内容目录树）。
2）运营支撑系统：1、用户管理：进行终端用户的开户、销户、产品套餐的转换、订购、退订、产品状态变更等管理。提供操作界面和SOAP接口两种方式，可与BOSS/CRM系统对接；2、产品管理：定义内容的产品打包、定价策略；3、AAA鉴权：提供用户终端的认证和业务鉴权功能，并接收处理来自EPG侧的用户订购和业务请求，可生成订购话单。支持分布式部署，可平滑扩展支持大规模用户，支持高可靠性部署；4、统计分析：按统一的规范格式接收和存储不同终端用户、不同业务系统的系统用户运营数据，如订购记录、浏览记录、观看记录、开机记录等。提供基础的运营数据统计分析功能，并可扩展定制满足各种统计分析需求；5、计费结算：主要完成集成播控平台与IPTV运营商及服务提供商（SP）之间的收益清算理，在结算时间内汇总服务商的帐单（或详单），然后按照结算规则计算出需要结算给服务提供商的费用，发送结算结果给运营商相关财务部门，作为支付服务提供商费用的依据。除计算结算费用外，同时生成统计报表，以了解收益情况。
3）业务管理系统：1、增值业务管理：提供增值业务的内容管理、产品定价管理；2、终端管理：管理接入集成播控平台的终端以及终端能力、类型、业务等适配；3、EPG Portal门户系统：EPG服务系统直接为终端用户提供EPG浏览、交互服务。支持分布式部署，可平滑扩展支持大规模用户，支持高可靠性部署。
4）监控系统：1、内容监控：通过对播出的节目进行验证，来判断节目的合法性。从端到端保障播出内容的导向正确，确保国家信息安全与社会政治稳定；2、业务监控：实时监控各项业务系统以及承载这些业务的各种网络设备、服务器、应用等。真实准确的反映实际物理链接、逻辑链接、业务系统及其各个下属资源健康度、平均CPU利用率、内存利用率及ICMP响应时间等运行情况；3、网络监控：主要负责集成播控平台内所有网元设备的运维管理工作，为集成播控平台的所有网元提供包括配置管理、告警管理、性能统计等网管和监控功能。
5）CP/SP自助服务系统：通过该系统，向集成播控平台合作的CP/SP打包提供相应系统功能权限，使其可以自主完成相关内容或服务的制作、上传等功能。
4.3.5集控平台接口规划
1）X系列接口：中央播控平台与陕西播控平台的接口，中央平台向陕西平台分发内容、产品、EPG信息，并收集陕西平台的运营数据。X系列接口为中央集控平台私有接口，无标准化，X系列接口的具体功能描述见表4.2.
2）A系列接口：陕西播控平台与电信运营商或当地广电的CDN系统之间的接口，主要实现内容文件注入和直播流注入功能，CDN向播控平台输出用户观看记录。如果采用IPQAM的话，广电CDN还需要通过该接口请求QAM资源。A系列接口的具体功能描述见表4.3.
3）B系列接口：陕西播控平台与电信运营商或当地广电的BOSS系统之间的接口，用于实现运营支撑。
4）C系列接口：用户终端与陕西运营平台的接口，包括EPG访问接口（HTTP）和从AAA认证接口。此系列接口遵从电信2.2标准，以便于多厂商机顶盒的引入。对于IPQAM模式的机顶盒，该接口需要进行一定改动。
5）D系列接口：用户终端与CDN之间的流播放接口（RTSP/RTP）。
6）E系列接口：监控系统用以监控运营商CDN内容播出情况，并向外部监控平台回传相应所属监控内容接口
7）F系列接口：集成播控平台与内容/服务提供商平台之间建立的内容及服务导入接口，供内容/服务平台导入内容，此接口可按需求定制开发。
4.3.6集成播控平台部署方案
根据总平台和陕西分平台两级架构的模式，通过2台核心路由交换设备，实现本地各子系统汇聚交换机的上联，同时实现陕西分平台和中央总平台的路由交换。由于该平台对安全性要求很高，陕西分平台又和中央总平台、各运营商直接对接，为了有效地防止黑客等对陕西分平台的攻击，配置了2台防火墙作入侵检测防范。各服务器之间通过2台三层核心交换设备汇聚所有设备。各运营商通过专用链路直接上联陕西集成播控平台分平台的核心路由设备。
1）陕西分平台建设的网络拓扑如图4.4所示。
2）陕西分平台建设硬件配置
该系统硬件投资为第一阶段完成中央要求的几个功能部分的硬件配置，没有涉及第二阶段陕西本地节目接入、自主系统功能需求的软硬件投资，在后面的项目投资预算中将提到，以下列出的设备投资为集成播控分平台建设所需的基本设备，没有涉及到线缆辅材等；完成中央要求功能的基础设备需求清单如表4.5.
4.4本章小结
现在陕西广电新媒体集成播控平台一期建设已经接近尾声，2013年已经完成和陕西电信IPTV业务平台的对接测试，主要是C1、C2接口的测试和联调工作，正式系统对接和用户割接工作将于2014年完成，平台正式开始服务用户后将为陕西境内近200万IPTV用户提供直播、点播、应用三大类服务。随着新媒体集成播控平台的分期建设和不断功能完善，将为陕西境内各大运营商提供包括IPTV在内的各类新媒体数字视频服务，包括手机电视、OTT电视、移动电视等。在省、市通管局的监管下，陕西广电将开展国家三网融合试点方案批准的增值电信业务、比照增值电信业务管理的基础电信业务、基于有线电视网络提供的互联网接入业务、互联网数据传输增值业务、国内和国际IP电话业务，并做好与基础电信企业网络的连接，确保网络和信息安全。
