标题: IPTV 增值业务平台架构研究与实现
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发表于 2007-1-31 23:08  资料  个人空间  短消息  加为好友 
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IPTV 增值业务平台架构研究与实现

通信世界网

    中国电信股份有限公司北京研究院 徐向辉 中国科学院声学研究所 嵇智辉

    一、IPTV增值业务概述

    IPTV主要提供包括视频点播(VOD)、直播电视(TV)、时移电视(TVOD)等在内的基础业务以及视频通信、信息浏览、互动娱乐和游戏等互动性的增值业务。它彻底改变了传统电视单向广播的特点和人们观看电视的模式,不但能让用户享受到传统的电视直播节目,而且通过网络交互,赋予用户更多的自由性和主动性。

    IPTV基础业务是对传统电视直播的继承和改进,能够让运营商获得原有广大电视用户的支持。因此,在运营初期,基础业务将是IPTV的主要业务和盈利点,同时起着提高用户认知度和扩大用户规模的作用。在形成一定规模用户群后,互动性增值业务会逐渐增加,这与移动增值业务的发展是十分类似的。

    IPTV增值业务发展的关键是要提高用户的核心地位,增强用户的参与程度,满足用户的个性化、便捷化、交互式的需求。增值业务将成为IPTV业务发展成熟期的主要业务增长点和盈利点,为运营商带来丰厚的运营收入。增值业务发展的成败将会决定运营商在整个行业中的竞争地位。

    二、IPTV增值业务的特点及分类

    IPTV增值业务包括视频通信、视频监控、信息浏览、互动娱乐、电子商务、远程教育、游戏等在内的多种业务,是构建家庭信息服务和互动娱乐的主体。从用户需求角度出发,IPTV增值业务可以分为如下几类。

    1.视音频通信类业务

    视音频通信类业务是指用户可以通过IPTV增值业务系统,实现机顶盒用户之间,或者机顶盒用户与固定电话用户、手机用户、PC用户之间的视频会话服务。不同终端之间的互通,需要遵循相同的通信协议,目前主要是会话初始化协议(SIP)。这类业务主要是指基本的视音频通信业务,包括视频聊天、视频会议、视频监控等。

    2.内容提供类业务

    内容提供类业务主要是指用户通过免费或者付费订购,享受到视频新闻、视频短片、视频广告、音乐以及传统的文本类网页浏览等在内的服务。这类业务增加了视音频等多媒体类内容,通过电视代替个人电脑提供相关的服务。

    3.信息服务类业务

    信息服务类业务是指用户通过IPTV增值业务系统远程获得相关信息的业务。这类业务主要是将传统的信息服务,基于音视频通信包装,提供给远程的IPTV用户,满足用户对信息实时性、真实性的需求,主要包括网上医疗、远程教育、网上商城、网上银行等。

    4.互动娱乐类业务

    互动娱乐类业务是指用户可以实时与IPTV增值业务系统交互,参加交互娱乐类节目。这类业务可以再分为三类:第一类是与直播电视节目紧密相关,对电视节目内容进行投票或者竞猜(如通过电视遥控器进行超级女生投票,足球比赛竞猜比分,或者实时回答电视节目相关问题等);第二类是与非实时视频内容相关,对内容进行投票或者发表观点(如新闻短片评论,视频产品喜好度投票等);第三类是单纯的互动娱乐(如专门的投票网站,朋友之间的远程卡拉OK互动等)。

    5.游戏类业务

    游戏类业务主要是由机顶盒终端提供游戏页面的动态显示实时完成与后台服务器之间的信息交互。这类业务对机顶盒的处理能力和页面显示的清晰度要求很高。目前的机顶盒远远达不到PC的处理能力,画面显示能力也远不及PC,因此只能开发一些简单的交互类游戏,如五子棋、象棋等棋类对战游戏。类似CS或者星际争霸类的大型游戏需要机顶盒能力的进一步提高,增加键盘操作等功能后才能实现。

    IPTV未来发展的理念是要实现网络与电视的完全融合,使IPTV成为交互性最强的新媒体运营平台。因此,会有越来越多的新业务不断涌现,以进一步丰富人们的生活。

    三、IPTV增值业务平台架构

    IPTV是一个新兴的业务,正处于发展阶段,增值业务多种多样,并且将随着市场需求不断变化。其运营、管理和收费模式也远比传统电信业务类型和封闭式运营管理模式复杂得多。为支持运营商迅速开展新业务,同时支持多种终端设备接入,支持网络规模、业务能力、业务容量的扩展,并且对用户、业务、内容提供商和服务提供商提供统一的管理功能,必须建立统一、灵活和开放的增值业务管理平台。

    增值业务平台的作用是向用户提供可运营、可管理、方便使用的各类增值业务。运营商可以利用该平台轻松实现包括视频通信、信息浏览、互动娱乐等在内的多种增值业务的应用和运营,并为运营和管理提供全面的支持。同时,利用该平台,用户不管采用何种终端,不论在任何地方,都可以采用多渠道传输接入方式,享受丰富多彩的增值业务,实现实时和方便的沟通。

    为实现上述功能,IPTV增值业务平台需要包含前端处理中间件、增值业务门户、交互引擎、增值业务处理子系统、增值业务接入网关、运营支撑子系统、内容存储子系统以及其它相关子系统组成。平台整体架构如图1所示。




    1.前端处理中间件

    中间件是位于平台(硬件和操作系统)和业务应用之间的软件适配层,向下有针对不同操作系统和硬件的接口,向上可提供与操作系统无关的支持各种上层业务应用的应用程序接口。

    IPTV业务大规模发展后,会引入多种类型的机顶盒和其它类型的终端。不同的终端,采用的底层硬件和操作系统不同,对增值业务的开发技术会有不同要求。如果不采用中间件,同一个增值业务应用就需要为不同的终端准备不同的软件版本,成本会大幅度提高。因此需要引入增值业务中间件,屏蔽硬件和操作系统的差异性。增值业务应用只需要面对中间件,不必面对终端。

    2.增值业务门户

    增值业务门户在前端处理中间件之后,为终端用户提供业务展现,引导用户使用增值业务,是用户选择增值业务的入口。用户通过门户,登陆SP的增值业务,业务门户的友好性程度将决定用户使用增值业务的方便性。

    3.交互引擎

    交互引擎处理负责接收来自终端的请求命令,转发给业务处理子系统进行处理,同时根据业务处理子系统的处理结果,向相应的终端发送指令或者返回处理结果。为提高处理性能,平台对外发送命令和内部不同子系统之间的命令转发,都采用异步实现,由消息队列负责具体发送。

    4.增值业务处理子系统

    增值业务处理子系统负责对业务进行处理。它接收交互引擎转发过来的指令或增值业务接入网关的方法调用,按照业务规则进行处理,并将处理结果返回给交互引擎或者增值业务接入网关。

    业务处理系统不针对具体应用,而是对每类业务有一套专门的模块进行处理,如视音频通信类业务,将需要会话初始化功能模块、会话管理功能模块等。

    5.增值业务接入网关

    增值业务接入网关是实现SP业务接入的功能实体,提供对SP业务的接入控制以及与增值业务处理系统的适配。业务接入网关的最终目标是实现业务的统一融合,使标准接口能够适配所有类型的增值业务。但是这种情况很难实现,一般情况是,接入网关由多个模块组成,每个模块有各自的对外通用接口,负责一类业务的适配。

    6.运营支撑子系统

    运营支撑平台负责实现对业务的综合运营及管理功能。主要由计费管理、帐务管理、系统管理、用户管理、终端管理、SP管理、业务管理、认证授权和统计分析这些部分组成,还要保留与原电信运营支撑系统的接口。

    7.内容管理子系统

    增值业务的媒体内容要由平台统一进行存储,采用CDN分发到用户小区级存储实体。这样可以有效地降低骨干网的流量,提高带宽利用率。内容管理子系统包括对媒体内容采集、发布、分发与管理部分。

    8.辅助功能子系统

    SP需要业务注册,还要发布媒体内容。平台需要提供SP业务发布管理,进行业务注册和绑定,并调用内容管理子系统对媒体内容进行采集、发布与分发。平台还需要提供性能监控模块,使其能接受业务网管的管理。

    四、平台实现中的关键技术

    基于上文描述的总体架构,在实现及部署业务平台的过程中,采用了如下一些关键技术。

    1.CDN(内容分发网络)

    内容分发网络(以下简称CDN),是通过在网络中增加一层新的网络架构,将内容发布到最接近用户的网络边缘,在网络边缘缓存媒体内容,将广域传输转为本地或就近访问,使用户可以就近取得所需的内容,解决网络拥塞状况,有效减少广域带宽的消耗,提高用户访问的响应速度。CDN是一个策略性部署的整体系统,包括分布式存储、负载均衡、网络请求重定向和内容管理四个部分,内容管理和全局的网络流量管理是其核心。

    平台的实现采用了CDN技术,在用户规模增加的情况下仍然能够保证网络的服务品质和访问速度。平台负责对SP增值业务的媒体内容进行统一管理,有利于媒体内容的审核和网络流量的控制。媒体内容存储在中央媒体内容服务器(CS)和用户小区部署边缘服务器(镜像服务器或者高速缓存服务器),边缘服务器定时与媒体内容服务器进行内容同步。用户访问媒体内容由平台负责重定向到用户所在的边缘服务器,这样减轻了中央内容服务器的负载,减少了骨干网络的流量,提升了平台的整体性能。

    2.媒体内容流化技术

    用户访问边缘服务器中的媒体内容,可以采用NFS、FTP等标准协议。采用FTP将媒体内容缓存到本地,需要在终端增加磁盘及磁盘管理程序,会提高成本;采用NFS,在保证视频效果(速率1Mbit/s以上)的情况下,并发访问数量在150左右,这也是目前市场上提供成型产品保证的最佳性能,不能满足大用户量并发请求。

    在平台的实现中,采用媒体内容流化技术,由边缘服务器负责将其存储的媒体内容按照标准的MPEG-4格式流化,发送给终端直接可以处理的视频流。经过测试,在1Mbit/s的情况下,并发访问数量能够达到400以上,能极大地提高平台的整体性能。

    3.集群技术

    集群技术主要应用在大型的企业级系统中,能实现系统可扩展性和高可用性,满足不可预测的并发用户增长和海量数据增长需求,增加系统的容错性能,同时解决单个服务器的容量限制。集群主要包括负载均衡和差错恢复两个方面。在IPTV业务的发展过程中,随着用户规模的扩大和SP数量的增加,必须采用集群技术。

    平台里面需要集群的部分主要是门户Web服务器和交互引擎服务器。在具体的实现过程中,平台前端采用DNS轮询,中间使用硬件负载均衡器或者采用LVS技术,按照指定策略分发请求,后端每个节点上做应用服务器垂直群集。会话Session保存在分布式缓存,如memcached,由分布式缓存实现服务器之间的Session复制,Session复制可以采用成对节点或者多节点复制的方式。

    这样的集群部署方案能保证系统的整体性能和可扩展性。

    五、增值业务的开发与部署

    基于此增值业务平台,SP和运营商可以迅速地开发、部署和发布新业务。

    为开发新业务,SP首先要与运营商签署开发协议,获得开发规范,开发规范包括页面规范,交互引擎命令规范与接入网关对外标准接口。SP根据规范进行业务开发。

    业务开发完成,由运营商对业务审核。审核通过的业务,运营商负责业务注册、绑定与部署。业务部署完成后进行业务发布。经过发布的业务,用户可以订购并使用。

    SP可以随时上传和更新已发布增值业务的媒体内容,新上传的媒体内容必须经过内容审核,审核通过后,由内容管理系统进行采集、发布和存储,用户才能够观看。

    六、总结

    IPTV是未来运营商将要开展的重要业务,国内对IPTV增值业务的研究已进入试验阶段,但目前提供的增值业务仅仅是将在PC上实现的互联网业务照搬到机顶盒上实现,如网上医疗,远程教育等,可以看作是互联网模式在IPTV中的简单再现,并没有真正体现出IPTV技术的特点和三网融合特性。

    同时,目前没有形成完善的IPTV增值业务系统,没有对业务的开发和运营进行系统和统一的管理。为此,有必要打造系统的IPTV增值业务平台,并随着增值业务的发展不断促进平台的完善。(火王编辑)





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