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点播推流解决方案

 

1、广电VOD需求背景

  为满足不同层次的消费群体个性化的业务需求,广电运营商增值业务的发展立足于向用户提供更为优异、周到、多元化的服务,提供更为精彩丰富、涉猎面更为广泛的娱乐内容。因而,必然决定了增值业务的特征为集视频收看、语音播报及网络信息服务等为一体的多元化、个性化的综合性服务业务。


  广电运营商各自发展增值业务,资金投入较多,发展增值业务存在一定困难,包括网络改造等都需要大量资金投入。如何通过较少的投入,设计并实施符合广电双向网络特点的点播推流解决方案,是各地广电运营商急需解决的问题。

  为支持广电行业开展互动电视业务,广达新网提供针对行业特点的定制化解决方案,进行流媒体的分发:原有DVB广播方式不做变动;VOD/TVOD、时移节目、片花等视频业务通过IP或IPQAM通道下发至用户终端;控制信令、EPG页面、各类增值业务等非视频服务通过IP通道实现与用户的互动。

2、广达VOD推流解决方案


  广达自主研发的推流服务系统,通过有效的文件管理系统进行服务器管理,提供强大的流并发能力,可输出不同格式视频流(满足不同终端类型需求),并提供统一的对外接口,可以实现与第三方系统的标准对接。
 
  运营商在现有的双向网络平台上通过本系统的部署,可以为广大有线用户提供包括VOD、时移、录播、nPVR、增值业务在内的多种交互电视业务。并且通过内容管理、业务运营支撑、网络监控管理等运营中心系统的建设,共同架构一个可运营可管理的商用交互电视平台。

  VOD系统的选型和建设坚持以下总体原则和要求:分步实施,安全稳定,合理运营。

  VOD系统作为一个高安全性的运营平台系统要求符合以下总体技术要求:

  ● 开放性原则:广达推流解决方案提供标准开放的协议接口,使互动平台具有良好的开放性、互操作性;
  ● 标准性原则:平台软硬件设备符合有关国际和国家标准(如ISO、ITU-T、MPEG、DVB-C)等国际组织发布的标准等,作为一个未来需要大规模扩展和运营的系统,广达采用用工业标准化部件的产品,以降低未来系统扩容和售后服务风险和成本;
  ● 可靠性和稳定性原则:平台支持高可靠性和稳定性,关键系统(如数据库系统、业务管理系统等)具备数据备份能力、可靠性保护能力、容错能力、故障分析和恢复能力、远程监控等能力,平台具备完整和全面的设备运行日志和业务运行日志;
  ● 安全性原则:互动数字电视系统是一个功能强大的视频应用系统,整个系统在运行稳定的同时,有严格的安全措施,确保整个系统安全稳定运行及与其相关联的业务数据的安全;
  ● 可扩展性原则:平台具有良好升级能力和扩展性的能力,包括:
  ● 媒体可扩展:能够平滑升级到国家或广电总局规定要求的新的视音频编码格式,支持VOD系统后续业务发展需求;
  ● 功能可扩展:能够增加新的功能,同时避免对平台进行大规模的修改;
  ● 容量可扩展:能够根据用户访问量的增加,平滑扩展平台的容量。容量的扩展不影响现有的系统架构和业务开展;
  ● 业务可扩展:根据业务的需求支持新的运营模式、计费模式等,能够根据用户需求增加新的增值应用;
  ● 接入网络可扩展:能够根据接入网络的不同,支持CMTS+CM、EPON+LAN、EPON+EOC、窄带IP回传、无线网络等多种网络接入;
  ● 可运营和可管理:业务管理系统需能够支持多种灵活的计费策略,保障投资成本的有效回收。
 

2.1视频流推送系统
 

  视频推送服务器由冗余CPU矩阵处理器、大容量高速内存、视频流处理软件、RAID控制器,操作系统,冗余电源,风扇冷却系统等组成;广达推出的VDS推流服务器是组成内容分发系统(CDN)的一种模块化的、运营商级的创新视频平台,媒体视频服务器拥有无可比拟的可扩展性和可靠性,并能给予运营商在部署下一代个性化的娱乐和交互式业务上的迅捷性。

  互联的广达流媒体服务器可以协同工作,形成一个可扩展的、灵活的、具有高可用性的视频推送平台,支持运营商迅速部署类似于视频点播(VOD),时移电视,基于网络的个性化视频录制(nPVR)等增值业务。
 

2.1.1 推流服务器

 
  推流服务器实现点播流服务资源的管理功能,包括流服务能力的管理以及网络传输能力的管理,处理其他系统的流服务申请,进行流服务分配。VSS推流服务器是对外提供推流和录制基础功能的服务器,处于VOD网络的边缘,为视频点播、时移、精彩回放等业务提供服务。

  推流服务器遵循 NGOD与NGB规范,采用标准协议及接口,实现管理开放、控制开放、接口开放,可方便的与各区域平台、VOD系统、媒资AMS,BOSS及第三方CP/SP实现集成。能够与其他系统快速对接,成熟稳定,具有高并发、高可靠、标准开放、易维护、扩展性强等特点,部署方式灵活并 支持在线扩容升级,支持多码率格式流文件,支持高清与标清,支持实时注入和从CDN获取流文件,支持GUI维护管理界面,具体功能特性如下:

  ● 高可靠性与容灾:设备保证支持7×24小时连续运行,设备最大平均无故障时间不低于50000小时,系统可用性达到99.99%。可在不影响现有业务的情况下,在线扩容VSS。
  ● 高并发:可提供视频内容的存储、分发和推送服务。系统需具有较高的并发性能,单台2U的服务器支持5000以上个并发(MPEG2,3.75M码流),具有较高的性价比。
  ● 可扩展性强:系统采用具有良好升级能力和扩展性的设备,整个系统按松耦合与高内聚的模块化设计,可以进行软件升级和并发用户数扩容,支持不中断业务的平滑升级。
  ● 业务功能:可提供点播及时移业务所需管理和控制的所有功能;同时支持CDN单服务节点管控功能,实现节点内的网络资源管理和内容路由选择。设备独立部署时适用于单节点中小型并发量的交互电视时移、点播承载。支持灵活的内容分发功能(CDN),支持主动PUSH和被动PULL功能。支持即时、定时、增量的内容分发策略。支持网络自动内容调度。在播放节目过程中,支持快进、快退、暂停操作;提供2X/4X/8X倍速快进/快退可选方;根据需要,用户可以输入具体时间进行快进/快退操作,快进/快退后,快速响应时间在1S之内。
  ● 便捷管理:提供GUI用户界面,主要管理功能包括:用户管理,配置管理,系统信息查看,运营维护。支持本地和远程监控与管理能力。同时通过SNMP标准协议实现远程网络管理。
  ● 多样性:灵活承载高标清VOD、时移回看、nPVR等多种交互电视业务;可以全面支持标清和高清标准的MPEG-2,MPEG-4,H.264等编码格式,并可扩展支持AVS、WMV等其他编码格式;未来新的编码方式,可通过升级软件方式支持,无需更换或增加硬件。良好适应STB、手机、PC等多种终端类型。输出的流格式为TS over IP,因此视频服务器既能通过IPQAM设备为广电的互动电视提供服务,又能通过宽带网络设备为IPTV提供服务。
  ● 标准、开放:推流服务器的各项技术和设备接口符合国际、国内或者行业内有关成熟标准,如NGOD(R2\C1\C2\A3\V1接口),支持RTSP/RTP/HTTP/FTP等标准协议。系统提供开放的协议接口,能很好的与第三方的CDN、APM、ODRM、IPQAM与ODC等系统或设备进行无缝对接。
  ● 高安全性:完备的日志记录,方便问题定位及用户行为分析,保证系统操作有据可查。
  ● 支持多级缓存:系统支持多级缓存,能根据节目文件的热度进行分级缓存,且能动态的进行节目热度分析,动态的改变热点节目存储位置,把热点节目存储在高优先级的位置。
  ● 便捷管理:提供GUI用户界面,主要管理功能包括:用户管理,配置管理,系统信息查看,运营维护。支持本地和远程监控与管理能力。同时通过SNMP标准协议实现远程网络管理。
  ● 灵活的部署方案:可以按照客户的需求灵活的选择部署方式。对于规模较小的广电网络,可以采用推流服务器+Flash-Memory方案部署方式,单台支持3000~4000个标清MPEG2码流的推流能力,服务器自身可提供约8TB的存储空间,从而一体化提供视频内容的存储、分发和推送服务,可降低运营商的成本投入;采用服务器+磁盘阵列方案时,采用大容量,高性能的磁盘阵列,可以灵活扩展容量和性能。提供视频内容的存储、分发和推送服务。硬盘使用企业级SSD硬盘,完全胜任省级规模的广电网络,便于运营商统一运营和管理。
 


2.1.2 二级缓存系统
 

  双向互动多媒体业务平台用户分步广,需求独立、流量突发性强,大量的系统流量是下行流量,比起流量相对对称传输的互联网平台来说,CDN分发更加重要,需要建立一个完善的CDN分发体系,完成对平台、对全市各地用户业务需求的及时快速响应,提高用户满意度,实现双向互动业务的顺利运营。

  CDN是按照策略部署的分发体系,包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理四个重要组成部分,对视音频、语音、IP数据、协议数据等多种业务格式的内容进行综合分发和调度管理。CDN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服务节点上。pt;text-justify-trim:punctuation'> CDN分发更加重要,需要建立一个完善的CDN分发体系,完成对平台、对全市各地用户业务需求的及时快速响应,提高用户满意度,实现双向互动业务的顺利运营。

  在地市区域中心或边缘节点设置二级缓存,将次一级热点内容存放到本地硬盘中,使得大量的用户点播请求都能终结在本地,二级缓存系统单独来看就是装有CDN功能软件的存储设备,产品特点如下:

  支持统一管理内容分发系统所有的存储空间,支持根据磁盘空间、内容级别、内容访问情况等多种策略更新删除内容;可实时查看所有节点存储占用情况、内容分布情况,提供内容列表;可对CP/SP的存储上限进行控制;节点存储支持不同业务的优先级控制,确保时移业务的优先存储;菜单和即时时移节目100%存储、点播节目存储按需求可满足80%的访问量;存储采用多级冗余,单一设备中断不得造成业务影响;硬盘使用通用企业级SAS硬盘;系统在进行磁盘阵列读写操作时具有良好的负载均衡能力;媒体存储系统中的内容可以通过系统内的任一视频流输出单元输出;任一视频流输出单元可以输出媒体存储系统中的所有的媒体资源;媒体存储单元的硬盘损坏时,系统内所存储的视频内容不丢失;更换磁盘后,系统能自动恢复原有数据,自动从系统缺损状态恢复为正常状态,在缺损状态时不影响用户正在点播或时移内容的正常收看;整个媒体存储系统的安全保护做到实时、即时生效;系统可以通过增加视频服务器或磁盘阵列或者磁盘阵列中硬盘等方式进行媒体存储的扩容;扩容不中断业务,系统能够自动处理扩容的优先级,以保证系统正常的播出和上载能力及质量。
 

2.2典型组网及应用
 

  点播的并发越来越高是不可遏制的趋势,考虑骨干网和城域网的承载压力,现网“核心节点+区域节点”二级结构必然会逐 渐向“核心节点+区域节点+边缘节点”的三级结构发展,CDN边缘节点一旦开始建设,那么众多厂家设备的维护会成为难题,且多个厂家的设备累计采购成本也会逐渐成为压力所在;一般来说地市级CDN节点包含二级缓存、后台管理、推流服务器、业务交换机等系统,通常拥有4-5个厂商的设备,厂商设备之间接口的互联互通也较为复杂 。

  广达新网可在地市或区县提供一站式CDN边缘节点解决方案,无论是区域节点还是边缘节点,均可实现,如某省广电在中心机房已经部署了中心存储和后台管理服务器以及CMS内容管理系统,各地市通过上行交换机与省平台互通,那么广达通过提供万兆Data Center Switch,完成将中央内容管理及存储中心调度分发的CDN调度流分发至各推流服务器;搭配我司高性能视频服务器(可同时提供至少5000个标清3.75Mbps码率的MPEG-2节目流输出)。此外配置存储服务器作为CDN二级缓存使用,为本地推流服务器提供缓存服务,存放次一级的热门点播内容 。
 

  采用广达VOD推流解决方案,基本可提供二级CDN节点绝大部分核心设备(除分布式BO外),有效减少维护难度和多厂商设备互联互通问题;可灵活的提供一站式全机柜解决方案,也可无缝衔接其他厂商相关产品,对运营商来说设备购买成本降低,除能有效解决VOD平台问题,还能借助本身技术积累优化接入网,使得高清业务顺利开展。