金伟
摘要 从宽带视讯点播应用的角度，分析了宽带视讯点播应用平台的体系架构，对系统每个模块进行了全面的介绍和分析，提出了宽带网络环境下新的运营关系，分析了网络中不同角色的作用。
关键词 视讯点播 网络存储 片源订购 边缘缓存与分发 运营支撑
一、引言
视频点播(VOD)起源于上世纪70年代，最初用于宾馆、饭店等娱乐场所的卡拉OK点歌，当时点播要靠操作员操作控制中心的磁带机完成。随着计算机和电信技术的发展，VOD在窄带ISDN和ATM都有了应用，但由于当时网络环境和技术水平所限，用户要经过漫长的等待，将点播的内容全部下载到本地后，再播放。1995年，世界上首次推出了互联网视频播放器，使用流媒体技术改变了传统先下载再播放的方式，利用流的编码格式实时传送媒体数据，用户只需在播放前下载一小段前缀内容，就可以开始播放，后续内容边下载边播放。采用流媒体技术可以大量节省缓存空间和内容下载时的等候时间。但是，由于窄带网络环境的制约，仍存在下载速度慢、图像失真跳格、内容贫乏等缺陷，使VOD业务没有广泛发展起来。
随着信息高速路的建设，ADSL宽带接人技术的广泛应用，宽带互联网蓬勃发展，人们期待宽带网络不仅是Web浏览，而是能在网上看到高质量的图像、电视，能够在网上选购货物，能够进行教学活动和医疗咨询等丰富多彩的媒体内容。
本文所讨论的基于宽带网络的视讯点播平台从更有利于宽带应用的角度出发，利用现有的宽带网络环境和IP技术在用户、电信运营商和内容提供商之间搭建一个桥梁，构成由宽带业务应用提供商、内容提供商和最终用户共同参与的宽带业务运营价值链，形成三方多赢的运营模式。
二、宽带视讯点播平台需要解决的几个问题
我们可以把宽带视频点播平台看成一个音像超市，超市要进行诸如货物的采购、仓储、配送和经营管理、账务结算等一系列环节，才能将成批的货物分售给顾客。宽带视讯点播平台的提供者也同样有类似问题，如视频内容来源、视频数据存储、点播内容分发、针对内容提供商的管理和针对最终用户的管理等。在研究体系结构之前，首先考虑以下问题：
1.片源采购的电子商务模型
宽带视讯点播平台的点播内容主要来源于网上众多内容提供商，采用怎样的采购方式，怎样保护片源的数字版权是宽带视讯点播平台吸引内容提供商的前提。根据点播情况，大致可分为点播较频繁和不常点播两类内容。针对这两种情况，点播平台和内容提供商之间可采用网下协议约定方式和网上即时采购方式。图1是将点播平台与内容提供商之间的内容采购过程视为简化的电子商务B-B方式。宽带点播业务提供商向内容提供商提出订购请求，通过第三方权威认证，内容提供商向点播平台推送节目拷贝。
图1 片源采购的电子商务模型
在每次商务活动中，点播平台向内容提供商购买或预定批量或单个内容的批量或单个放映许可证(密钥)，点播平台向用户每发放一次，许可证就向内容提供者发送加一计数，既解决了片源版权保护问题，又利于内容提供者掌握发售盈利情况。采用这种片源订购方式会更加激发内容提供商主动推送内容的积极性。
2.存储区域网概念
在宽带视讯点播体系架构中，视频数据存储和检索访存是非常重要的部分，根据点播系统所覆盖范围的大小，需要设置多个存储设备和多个流媒体服务器，而存储区域网可以使服务器无盲点地访问到所有存储设备。 存储区域网采用交换式网络连接，利用纤维通道技术将所有服务器通过一台交换机与所有存储设备连接起来，构成存储区域网络，这种网络结构具有很强的升级能力和高速通信能力(见图2)。
图2 存储区域网络结构
纤维通道是一种高速串行连接技术，适用于服务器和共享存储设备之间的连接。纤维通道能支持最大10km的连接，最大带宽为4Gbit/s，单向传输速度为100Mbit/s。纤维通道的缺点在于，必须转换数据包的网络协议，使之适宜纤维通道格式，其解决办法是在纤维通道上提供对IP数据包的支持。
3.内容分发网络
内容分发网络是建立在最接近用户的网络边缘，利用内容缓存和分发高效传递视音频等媒体信息，提高网络业务的响应速度。
宽带视讯点播平台与客户端的视频流传输采用流媒体技术。流媒体技术具有连续性、时序性和实时性的特点。流媒体发布平台的数据量非常大，用户访问频繁。为使宽带视频点播平台能真正满足用户的需求，在本体系架构中利用内容分发网络，解决网络数据流量对骨干网带宽的消耗，克服高峰期网络瓶颈，达到对内容的主动管理和全局负载均衡。需结合内容缓存技术，使用户能以最快的速度，在最接近用户的地方，获得最需要的内容信息。使用内容分发网络可以解决网络拥塞，提高响应速度和服务质量。 4.运营支撑
任何网络的运行都离不开一系列运营支撑系统的支持，宽带视频点播平台也不例外。宽带视频点播的业务特性决定了网络要具有高可靠性和高安全性，特别是视频流媒体可以支持多种媒体格式和不同码率，可以在传输中根据网络条件自适应调整码率。这对实时流量计费带来困难，对在宽带环境下的用户管理和计费方式提出新的挑战。 宽带视讯点播体系架构中认证计费系统对客户资源、业务扩展、计费营账和网络运行进行管理。它能提供客户管理、身份认证、账户管理、计费、统计、营业、业务等方面的管理功能，提供网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理，网络拓扑、自动发现等机制。在运营支撑环节中包括与内容提供商之间的营账结算。
三、宽带视讯点播体系架构的网络模型
宽带视讯点播体系利用先进的视音频编码压缩技术、大信息量检索技术、大容量网络缓存技术、高速服务器、流媒体技术、内容分发和实时传送等一系列现代技术，将网上的丰富内容提供到最靠近用户端所实现的网络多媒体业务系统。它构建在IP承载网上，利用现有宽带传输网络和视讯流媒体技术提供宽带业务应用，系统结构应以地区或城域范围为基础构建本地视讯点播平台，提供统一认证、统一收费，实现就近检索和播放控制等功能。
1.宽带视讯点播体系构成
宽带视讯点播体系(图3)由信息源近端存储系统、信息内容分发系统、视讯客户端系统、认证计费账务系统、网络支撑系统、片源订购管理系统和信息源搜索系统7个子系统组成。每个子系统提供2～3个功能。每个子系统的功能可以由单个设备完成，电可以由多个设备共同完成。
图3 宽带视讯点播业务平台网络模型
宽带视讯点播平台需要实时检索网上众多信息，最大可能地存放在本地存储系统中，以音视频编码压缩文件方式传送到边缘缓存。在最靠近用户端设置缓存、流化机制，形成两级存储网络结构，以平台的存储能力和优化缓存策略，决定存储内容。
2. 用户点播节目时出现的情况
用户在点播节目时会出现三种情况：命中，部分命中，未命中。
命中情况是点播内容全部存储在本边缘缓存中。部分命中是前缀存储在边缘缓存中，后续内容在本地存储中。未命中是点播内容在本业务平台中只提供索引，全部内容都在内容提供商或其它点播业务平台处存储。点播业务提供商为响应用户的个别点播内容，可以向内容提供商要求单次或小批量购买播映权，这种购买方式可用数字签名引入商务第三方的电子商务模式。如果点播内容是在其他点播业务平台中，允许用户穿越本平台到其它平台获取内容，或由各平台之间互取内容提供给自己的用户。这两种方式均要考虑网络间的互联互通和分账结算。
四、宽带视讯点播体系中各子系统的功能
1.信息源本地存储系统
模块中包括信息源存储介质和媒体服务器，它要将远端信息源的内容尽量存储到本地，要有巨大的存储能力，能满足成百上千小时的流媒体数据的存储需求；要具有大规模并发处理能力，响应成千上万用户点播请求；能向网管支撑系统提供本服务区的负载量。媒体服务器要根据一定的优化策略经常更新本地存储的内容。本地存储模块在点播平台中应设置若干个，要根据本地区人口情况和可能的业务量来设计它的需要量(个数)
2.认证计费系统
认证计费系统包括用户身份认证、授权和计费、账务管理功能。系统中应能保存各类用户的信息做为认证、计费依据，应能对各类用户信息随时进行管理和更新。
认证系统应能针对各类用户(宽带账号用户、注册用户、预付卡用户)的身份认证。计费账务系统应能对后付费用户，根据使用时间、流量和内容进行计费管理；对预付卡用户应能根据计算账面余额定出可用时长和流量。计费系统对片源订购管理系统的采购、订购账单进行结算分账。
3.门户导航系统
门户导航系统的主要功能有：
(1)用户接入门户导航，提供节目的目录、内容简介；
(2)提供用户点播操作按钮；
(3)提供用户注册登记认证人口；
(4)受理新用户登记注册，并能将新用户的注册信息及时发往认证计费模块。
4.边缘缓存分发系统
边缘缓存分发模块包括媒体代理服务器和CDN功能，具有部分缓存功能，提供用户点播时前缀内容的下载，完成向媒体服务器申请下发后续内容要求；将媒体服务器发来的用户点播内容发送到用户端，并将用户的操作过程转发到媒体服务器；边缘缓存分发系统应具有处理大流量的能力。边缘缓存模块根据用户的点播频度和信息源的数据量来决策缓存、更新存储内容，采取相应缓存策略。
边缘缓存分发系统应具有统计功能，对用户的每一次操作包括播放、暂停、换节目、停止的时长和内容都能够统计记录，提供给计费系统。
5.网络支撑系统
(1)网络支撑模块负责对本区域内网络存储资源调配，进行负载均衡管理，在多个本地存储模块系统之问进行负载均衡，保障用户能够访问距离自己最近最佳的服务器。
(2)网络支撑模块向边缘缓存分发模块实时提供各/本地存储模块的负载量，可用资源的信息，包括信息源目录、信息源存储位置、信息源是否可用、数据量、片长等信息。
(3)网络支撑模块向门户导航模块提供电子节目单，包括名称、作者、年代、格式等信息，供用户查询。
6.片源订购管理系统
片源订购管理模块提供点播业务平台与片商之间的数字版权保护安全认证和片源订购功能。订购可采用两种模式：
(1)点播平台向内容提供商一次订购批量放映证书，每放映一次减一，用完后再批量订购。这种方式用于点播相对集中的内容。采用这种模式，供需双方通过合同或协议方式约定。
(2)对于点播内容在边缘缓存中未命中，本地存储中未存储的情况，点播平台要向内容提供商临时单次或小批量申请放映内容，这种情况可采用电子商务的方式，通过第三方机构代发证书，保证供需双方的利益
7.信息源搜索系统
信息源搜索模块提供对点播业务平台内部和广域网范围的视讯资源搜索引擎，将搜索到的内容存储在片源索引库中，并以电子节目单的形式推送到本地网管支撑系统。
五、结束语
未来的宽带视讯点播平台应该是一个开放式网络，视讯内容的多样性已使网络运营商不再具备将业务和内容全部由其一家提供的能力。采用开放模式使宽带业务提供商通过与内容提供商的共同合作，为最终用户提供完整的服务。宽带视讯点播平台正是这样为网上广大内容提供商提供了一条顺畅的内容发行渠道，也为网上广大用户提供了丰富多彩视音频媒体内容。随着下一代网络的建设，人们可以随时随地从网上获得想要的信息、点播想看的内容。宽带视讯点播平台将会是网络经营者的新的业务增长点。
摘自 泰尔网
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