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广信天IPTV方案简要说明
发布日期:2011-03-25
一、相关预备知识
 
1. 关于视频
    
目前普通DVD的分辨率一般为720×576或者720×480, MPEG2码流一般在2Mbps~10Mbps之间; 经过编码优化后码流可降到几百Kbps! 平时所说的高清主要包括720P(分辨率1280×720)和1080i/1080P(分辨率1920×1080), 根据片源及压缩程度等因素,码流在从最低几Mbps到最高几十Mbps不定;
 
2. 关于网络
    
目前主流局域网各工作站速度仍以100Mbps为主,就这个层面上讲,可以满足一般的高清播放传输要求
   但在IPTV层次,由于要实现城域/广域网内的传输,如果是播放DVD级别的视频,目前主流的ADSL都可达到要求!但如果要播放高清影片,主流ADSL很多时候是无法满足要求的,所以需要根据具体客户群采用其它带宽更高的联网方式, 这个一般需要相关的电信运营商提供支持!( 注:目前所谓国内绝大多数所谓的高清在线播放一般都不是真正的高清影片,而只是画质相对清晰的普通影片,分辨率也只是在DVD级别)!

3. 关于节目源
   Internet中目前有大量的相关资源可提供下载测试,包括画质优秀的高清影片! 但实际在运营过程中必须面对节目版权的问题!
   在播放电视节目时需注意目前大多数电视台提供的节目都不是高清的!
 
4. 关于播放终端
   在机顶盒播放端,即使物理链路速度达到100Mbps甚至更高,但由于一般情况下机顶盒都使用嵌入式平台,在网络接收方面由于CPU及相关部件的差异,实际吞吐量都不一定能达到PC的级别, 所以在播放影片时不宜采用码流过高的影片(比如1080P比较常见的20~30Mbps码流的影片)。
 
5. 关于节目存储
    在存储设备方面,目前市面上主流的PC硬盘的读取速度一般都在80MB/s以下. 服务器级硬盘阵列的读取速度可以达到100MB/s ~ 200MB/s不等,根据片源码流的大小,相应限制了流媒体服务时的并发连接数。并且以上数值只是一个极限值的测试,实际读取时的平均速度要低于上速值。(注意,这里的单位是字节/秒,而前面提到的码流及网络速度的单位是位/秒).
 
 
二、系统结构层次

 

图1  IPTV系统架构图
由上图可看出,IPTV系统分为4个层次:运营层、内容服务层、网络传输层、用户层。其中:
1. 运营层
       1). 负责包括用户、权限、计费、数据统计在内的运营相关的管理;
       2). 以及提供给其它服务商的接口管理.
 
2. 内容服务层
       1). 视频的编码、存储和管理;
       已经存储于硬盘之上的视频文件可能需要进行格式或码流的转换才能满足用户端设备的播放需求;
        对于电视节目,需要相关设备将视频信息编码为用户端设备支持的视频流才可传输至用户端。
       2). 增值服务的管理, 增值服务包括信息发布、游戏、 天气预报等相关服务;
       3). 为用户终端提供包括点播(客户请求)式和广播(主动分发)式流媒体服务及增值服务;
       4). 为用户终端提供交互界面,面提供最终显示在用户端的界面以及负责用户层和运营相关的数据交互等。
 
3. 网络传输层
      负责传送用户端和服务端的交互,可以为多种类型的网络接入形式。
 
4. 用户层
      主要为机顶盒及相关外围音视频设备等。
 
 
 
三、网络架构
如下图所示:
 
 
 
图2  IPTV网络架构图
 
1. 远程服务器组
      对应于系统架构中的运营层和内容服务层, 其中用户直接连接的主要包括用于提供流媒体服务的服务器以及用于提供增值服务和界面服务的服务器!

2. Internet网及局域网
      对应于系统架构中的网络传输层,负责传送用户和服务器之间的视频、增值服务以及其它交互数据!
 
3. 机顶盒
      各机顶盒在局域网中通过交换机共享访问Internet或者通过ADSL等方式直接连入Internet, 与远程服务器进行交互。
 
 
四、数据流通信框架

                                        图3  IPTV数据流图

由图3可以看出,数据流通信过程中主要分为服务端、用户端及操作接口三部分!

1.   服务端
       1). 数据库服务器

            a). 存放运营服务所需的用户/权限/计费等信息;
            b). 存放内容服务所需的视频信息(不包含具体视频文件)及增值服务信息等;

       2). 运营服务器
             a). 负责通过网页等形式允许操作终端对用户信息,计费信息等进行编辑、查看 
                  等!将操作终端的终端结果最终回写至数据库。
             b). 允许操作终端查看当前的连接状态、播放内容等信息,允许对机顶盒进行相 
                  关的操作作,比如重启,停止播放等。
             c). 提供接口给其它运营商以允许第三方系统操作感兴趣的数据。(可选)
       3). 内容服务器
                 负责将数据库中的片源信息及增值服务信息等内容根据用户信息筛选后以友
            好的形交互提供给机顶盒。
                 通过一定的策略分配机顶盒播放视频所连接的流服务器,实现流服务器的负
            载均衡!
       4). 流媒体服务器组
            a). 负责视频的编码、添加、编辑、删除等,并将相关信息(不包含视频文件本
                 身)写入数据库供内容服务器及运营服务器使用;
            b). 存储视频文件;
            c). 以点播或者广播的方式提供视频数据流至机顶盒! 
            之所以采用服务器组而不是单个服务器是因为在用户端数量或者片源数量较大的
        情况需要实现多机负载.
 
     上述各部分中,运营服务器、内容服务器、流媒体服务器组理论上可以在互联网的不同位置,它们之间虽然没有直接联系,但可以通过数据库服务器进行一些交互。最终应用时,根据应用的规模等实际情况,还可以将几个服务器灵活地设置在一台或多台电脑上!
 
2.   用户端
主要为机顶盒:
     a). 对服务端提供的信息列表及操作流程等内容进行显示
     b). 播放流媒体数据
     c). 浏览网页等
 
3.  操作接口
    1). 操作终端
        通过运营服务器对运营信息、增值服务信息进行查看、编辑等操作, 还可进行信息的发布等操作。
        理论上操作终端是可以在互联网上访问到运营服务器的普通PC!提高了操作控制的的灵活性。
     2). 运营接口
              为第三方运营商提供接口,协同管理。
 
 
五、关于服务器相关选配
    在前期可使用一主流配置电脑作为简单的服务器着手进行测试!CPU在双核2.0GHz以上、 内
存2G以上、硬盘转速7200转,缓存不低于8M、容量视所要存储的视频文件量而定。在服务器放置在广域网的情况下,要保证服务器对外至少有5M的出口带宽,以满足高清影片播放测试时单客户端的连接需求。
 
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