視頻云在有線電視網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交互運(yùn)用的定量分析

鄭 翔

（武漢廣播電視臺(tái)，湖北 武漢 430022）

1 視頻云計(jì)算

視頻云計(jì)算[1]是基于云計(jì)算技術(shù)的理念，采用視頻作為“云端”向“終端”呈現(xiàn)處理結(jié)果的一種云計(jì)算方案。視頻云計(jì)算技術(shù)就是在中央服務(wù)器端全部集中所有的計(jì)算能力（包括顯示能力），將前端應(yīng)用和聲音輸出編碼后經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給終端，然后終端進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼后顯示輸出。這里終端被“精簡(jiǎn)”為僅提供網(wǎng)絡(luò)能力、視頻解碼能力和人機(jī)交互能力。此外，終端具備雙向回傳功能，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)將操作控制信息實(shí)時(shí)傳送給云端中央服務(wù)器應(yīng)用運(yùn)行平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用控制，由于用戶控制和顯示效果的延時(shí)非常小，根本感受不到是本地操作還是遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

一般而言，視頻云具有以下幾方面特性[2-3]：

1）突破了終端性能局限，節(jié)約了終端投資成本，實(shí)現(xiàn)了終端輕量化。視頻云計(jì)算技術(shù)在云端進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，終端只需要處理最基本的網(wǎng)絡(luò)接入、視頻解碼和交互處理能力，而不需要配置昂貴的計(jì)算能力，這樣，無(wú)論是標(biāo)清機(jī)頂盒和高清機(jī)頂盒，還是智能終端和互聯(lián)網(wǎng)電視。運(yùn)營(yíng)商都不必更換已投放的機(jī)頂盒，就可以達(dá)到類似智能終端的體驗(yàn)效果。從而能夠避免頻繁更換終端的弊端，保護(hù)已有投資的價(jià)值、加速增值業(yè)務(wù)的應(yīng)用，提高覆蓋用戶的數(shù)量。

2）應(yīng)用延時(shí)非常小，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的實(shí)時(shí)性。以視頻云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)具有完全的開(kāi)放性，能夠快速兼容各種平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，用戶的操作響應(yīng)時(shí)間一般在200～300 ms[4]，支持多終端覆蓋，有效擺脫對(duì)終端的依賴，幫助運(yùn)營(yíng)商快速實(shí)現(xiàn)部署和新業(yè)務(wù)推廣應(yīng)用。

3）系統(tǒng)安全可管可控。視頻云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用和內(nèi)容統(tǒng)一部署在云計(jì)算中心，并以視頻流方式傳給用戶使用。由于客戶端沒(méi)有任何處理能力，加上在終端上不安裝和存放任何數(shù)據(jù)，用戶無(wú)法對(duì)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)制或篡改，從而使應(yīng)用的運(yùn)營(yíng)安全和版權(quán)保護(hù)變得可管可控。在保障運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)安全同時(shí)，也保護(hù)了合作伙伴的內(nèi)容版權(quán)。

4）實(shí)現(xiàn)了資源共享和多屏互動(dòng)。視頻云計(jì)算技術(shù)能夠做到真正的多終端無(wú)縫遷移與覆蓋，實(shí)現(xiàn)了跨終端間的數(shù)據(jù)同步和服務(wù)同步，從而實(shí)現(xiàn)用戶在不同位置、不同網(wǎng)絡(luò)、使用不同的終端設(shè)備訪問(wèn)相同的視頻云計(jì)算中心入口，隨時(shí)隨地獲得相同的視頻云計(jì)算在線服務(wù)。

5）促進(jìn)了新的增值業(yè)務(wù)商業(yè)模式的產(chǎn)生與發(fā)展。視頻云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)能夠覆蓋全媒體終端，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)營(yíng)。平臺(tái)能夠深入挖掘現(xiàn)有終端的價(jià)值，使運(yùn)營(yíng)商在不必更換智能終端前提下就能使現(xiàn)有的機(jī)頂盒呈現(xiàn)出智能終端的展示效果，免去了大范圍更換終端的繁瑣和巨額投資，規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)；另外，云端服務(wù)器可以根據(jù)增值業(yè)務(wù)的用戶量逐步投入，真正保證了運(yùn)營(yíng)商的收益和投資回報(bào)。

2 視頻云技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

視頻云計(jì)算平臺(tái)是一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)之上，任何一種不具備強(qiáng)大的處理能力但能夠解碼播放視頻流的電子終端，都可以通過(guò)任何網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)視頻云系統(tǒng)提供的服務(wù)，當(dāng)前只要能夠提供有保證的網(wǎng)絡(luò)帶寬和低時(shí)延特性的所有領(lǐng)域，包括電信、移動(dòng)、廣電等領(lǐng)域，都能夠應(yīng)用視頻云計(jì)算技術(shù)。當(dāng)前，雙向有線廣電網(wǎng)絡(luò)是其中最適合的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域[5-6]。

首先，雙向廣電網(wǎng)絡(luò)下行通路穩(wěn)定，單個(gè)頻點(diǎn)占用38 Mbit/s的帶寬，通過(guò)充分利用邊緣IP QAM技術(shù)，特別是如果采用1.8 Mbit/s的H.264編碼技術(shù)，可以滿足20路并發(fā)視頻流；如果采用4 Mbit/s編碼，則可以實(shí)現(xiàn)高清晰度的2D渲染。

其次，廣電網(wǎng)絡(luò)通過(guò)數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換，在大中型城市已經(jīng)普及了數(shù)字電視機(jī)頂盒。這些機(jī)頂盒基本上具備了MPEG-2解碼能力，少數(shù)具備了H.264解碼能力。在利用視頻云發(fā)展2D用戶中，可以直接將這些交互機(jī)頂盒作為視頻云計(jì)算的終端設(shè)備，一般而言，這種基礎(chǔ)的視頻云系統(tǒng)對(duì)終端硬件要求很低（可以充分利用現(xiàn)有的機(jī)頂盒平臺(tái)），對(duì)終端軟件要求也很低（不需要瀏覽器、中間件等各種軟件，省掉了移植、維護(hù)等各種環(huán)節(jié)），依托視頻云系統(tǒng)，用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)自己的統(tǒng)一服務(wù)。由此可見(jiàn)，廣電網(wǎng)絡(luò)天然具備了視頻云計(jì)算的終端、網(wǎng)絡(luò)兩大必備條件。只要增加視頻云計(jì)算的中央處理節(jié)點(diǎn)，就可以很方便地搭建一個(gè)視頻云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。

再次，視頻云系統(tǒng)有效滿足了數(shù)字電視天然對(duì)播出的高安全要求。一是云計(jì)算服務(wù)器的強(qiáng)大計(jì)算能力，能夠加強(qiáng)用戶授權(quán)的安全；二是通過(guò)云監(jiān)控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶的實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止非法用戶使用合法授權(quán)；三是對(duì)版權(quán)的集中管理，能夠有效實(shí)現(xiàn)立體的云安全防護(hù)；四是通過(guò)云平臺(tái)的實(shí)時(shí)防護(hù)措施，可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電視前端到終端、雙向鏈路、終端存儲(chǔ)的全局監(jiān)控。

最后，在廣電系統(tǒng)的內(nèi)容管理方面，云存儲(chǔ)系統(tǒng)、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)（CDN）、版權(quán)管理系統(tǒng)（DRM）、內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)、內(nèi)容計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等，是一套從存儲(chǔ)到分發(fā)、從安全到收費(fèi)的完整解決方案,可以很容易改造成媒體云，為視頻云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)提供完備視頻內(nèi)容。

在廣電網(wǎng)絡(luò)中搭建視頻云系統(tǒng)需要進(jìn)行的主要工作[7-8]包括：1）結(jié)合視頻云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行整體規(guī)劃，包括構(gòu)建雙向廣電網(wǎng)絡(luò)。包括頻點(diǎn)劃分、邊緣IP QAM劃分、回傳通道建設(shè)等，同時(shí)在臺(tái)內(nèi)建立基于“云”架構(gòu)的全臺(tái)資源整合的“私有云”，對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行綜合整合，分離用戶、部門(mén)、設(shè)備、軟件等之間的物理關(guān)系，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接口和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。2）選擇具有低延時(shí)解碼能力、雙向通信能力、連接終端外設(shè)能力等的終端機(jī)頂盒；3）利用負(fù)載均衡原則搭建支持與BOSS、CA等外圍系統(tǒng)相銜接的視頻云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，平臺(tái)包括后臺(tái)管理系統(tǒng)、應(yīng)用運(yùn)行系統(tǒng)、編碼系統(tǒng)等；4）業(yè)務(wù)融合平臺(tái)應(yīng)符合用戶需求的應(yīng)用。除了能夠滿足用戶高質(zhì)量的視頻享受，還滿足用戶為自由選擇、隨時(shí)分享、及時(shí)存儲(chǔ)的需求。

下面是基于廣電的視頻云系統(tǒng)能夠提供的一些應(yīng)用服務(wù)：

1）個(gè)人基本信息處理應(yīng)用服務(wù)。通過(guò)視頻云服務(wù)，個(gè)人可以對(duì)自己的信息（包括個(gè)人郵件、文檔等）進(jìn)行及時(shí)處理。同時(shí)，不論在何時(shí)、何地，用戶都可以訪問(wèn)到統(tǒng)一的個(gè)人信息。

2）游戲應(yīng)用服務(wù)。通常玩一些復(fù)雜游戲（尤其是2D和3D游戲、主機(jī)游戲等），都需要購(gòu)買(mǎi)處理能力強(qiáng)、帶有昂貴顯卡的PC機(jī)，或者購(gòu)買(mǎi)PS3等游戲主機(jī)。利用視頻云系統(tǒng)提供運(yùn)行這些游戲的服務(wù)器，用戶就可以通過(guò)低成本終端便捷地操控這些游戲。

3）各種增值業(yè)務(wù)。當(dāng)前普通機(jī)頂盒上運(yùn)行的各種增值業(yè)務(wù)，視頻云系統(tǒng)都可以提供，并且不受終端機(jī)頂盒性能的限制。

4）視頻的分發(fā)與管理應(yīng)用服務(wù)。特別是在三網(wǎng)融合的背景下，廣電行業(yè)需要逐步加大與互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交流。由于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)過(guò)度開(kāi)放，存在大量的木馬、病毒、電子詐騙、黑客侵入等風(fēng)險(xiǎn)，利用視頻云系統(tǒng)，可以有效地規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)加強(qiáng)了版權(quán)保護(hù)，從而更加符合廣電行業(yè)的發(fā)展需求。

3 組建支持2D/3D應(yīng)用的視頻云系統(tǒng)的投入成本分析

視頻云能夠提供按需分配接入服務(wù)，優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度，充分發(fā)揮了云端系統(tǒng)的利用效率。下面，簡(jiǎn)單分析在廣電網(wǎng)絡(luò)中組建一個(gè)支持2D/3D應(yīng)用的視頻云系統(tǒng)所需要進(jìn)行的基礎(chǔ)投資。

一般而言，視頻云的投入成本主要包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟件等。為了方便起見(jiàn)，這里按照10 000個(gè)用戶量（系統(tǒng)按扇出比10%計(jì)算，實(shí)際為1 000個(gè)并發(fā)流）來(lái)定量進(jìn)行投資分析。

3.1 2D應(yīng)用

有線電視2D應(yīng)用一般是指在交互環(huán)境下用戶進(jìn)行的一些包括Flash游戲、網(wǎng)頁(yè)游戲和休閑游戲等占用資源較小的應(yīng)用，目前，2D服務(wù)器單臺(tái)通常支持30路應(yīng)用并發(fā)，則1 000并發(fā)流需要34臺(tái)服務(wù)器，按每臺(tái)服務(wù)器單價(jià)1萬(wàn)計(jì)算，則系統(tǒng)投入成本為34萬(wàn)。同時(shí)，需要配置2臺(tái)管理服務(wù)器（其中1臺(tái)用于備份），按每臺(tái)1萬(wàn)計(jì)算，則系統(tǒng)在服務(wù)器的總投入為36萬(wàn)。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和防火墻。對(duì)36臺(tái)服務(wù)器而言，可采用3臺(tái)（考慮到冗余備份）CISCO24口企業(yè)級(jí)交換機(jī)，總價(jià)不超過(guò)2萬(wàn)元，同時(shí)配置支持1 000個(gè)用戶許可的防火墻，例如趨勢(shì)科技網(wǎng)絡(luò)病毒墻（附加用戶許可501～1 000用戶），價(jià)格也在4萬(wàn)左右。

平臺(tái)軟件為視頻云系統(tǒng)提供商提供，一般采用合作分成方式。

第三方軟件主要為服務(wù)器上安裝的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和殺毒軟件等。對(duì)操作系統(tǒng)可采用Windows Serv?er 2012標(biāo)準(zhǔn)版（目前商務(wù)價(jià)格約5 000元），總費(fèi)用約18萬(wàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)可采用免費(fèi)MYSQL，殺毒軟件采用卡巴斯基基礎(chǔ)工作空間安全解決方案（免費(fèi)）。

對(duì)IPQAM資源而言，一般2D應(yīng)用需要帶寬為4 Mbit/s，1 000 并發(fā)占用總帶寬為 4 000 Mbit/s，而一個(gè)單頻點(diǎn)IPQAM帶寬為38 Mbit/s，則需要頻點(diǎn)數(shù)量為106個(gè)，按一個(gè)單頻點(diǎn)價(jià)格1 000元計(jì)算，共需要106 000元。

對(duì)小型交互游戲而言，10 Tbyte存儲(chǔ)系統(tǒng)完全能滿足用戶需求。按1 Tbyte約1萬(wàn)元計(jì)算，存儲(chǔ)系統(tǒng)的成本大約在10萬(wàn)左右。

在機(jī)柜投入成本方面，通常采用1U機(jī)架式設(shè)備，按36臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)交換機(jī)、1個(gè)防火墻，共需要40U，按1個(gè)42U機(jī)柜價(jià)格約1萬(wàn)左右。

這樣，對(duì)10 000個(gè)用戶而言，整個(gè)視頻云開(kāi)展2D交互系統(tǒng)的投資成本約為80萬(wàn)。單個(gè)用戶成本為80元。

3.2 3D應(yīng)用

有線電視3D應(yīng)用一般是指在交互環(huán)境下用戶進(jìn)行的一些高清品質(zhì)等占用資源較大的應(yīng)用，目前，3D服務(wù)器單臺(tái)通常支持14路應(yīng)用并發(fā)，則1 000并發(fā)流需要72臺(tái)服務(wù)器，按每臺(tái)服務(wù)器單價(jià)1萬(wàn)計(jì)算，則系統(tǒng)投入成本為72萬(wàn)。同時(shí)，需要配置2臺(tái)管理服務(wù)器（其中一臺(tái)用于備份），按每臺(tái)1萬(wàn)計(jì)算，則系統(tǒng)在服務(wù)器的總投入為74萬(wàn)。

網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備對(duì)74臺(tái)服務(wù)器而言，可采用3臺(tái)（考慮到冗余備份）CISCO 48口企業(yè)級(jí)交換機(jī)，總價(jià)不超過(guò)3萬(wàn)元，同時(shí)所配置支持1 000個(gè)用戶許可趨勢(shì)科技網(wǎng)絡(luò)病毒墻(附加用戶許可 501～1 000用戶)，價(jià)格也在4萬(wàn)左右。

平臺(tái)軟件為視頻云系統(tǒng)提供商提供，一般采用合作分成方式。

第三方軟件主要為服務(wù)器上安裝的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和殺毒軟件等。對(duì)操作系統(tǒng)可采用Windows Serv?er 2012標(biāo)準(zhǔn)版，總費(fèi)用約37萬(wàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)可采用免費(fèi)MYSQL，殺毒軟件采用免費(fèi)卡巴斯基基礎(chǔ)工作空間安全解決方案。。

對(duì)IPQAM資源而言，一般3D應(yīng)用需要帶寬為6 Mbit/s，1 000并發(fā)占用總帶寬為6 000 Mbit/s，而一個(gè)單頻點(diǎn)IPQAM帶寬為38 Mbit/s，則需要頻點(diǎn)數(shù)量為158個(gè)，按一個(gè)單頻點(diǎn)價(jià)格1 000元計(jì)算，共需要158 000元。

對(duì)3D交互游戲而言，10 Tbyte存儲(chǔ)系統(tǒng)也基本可以滿足用戶需求，存儲(chǔ)系統(tǒng)的成本大約在10萬(wàn)左右。

在機(jī)柜投入成本方面，通常采用1U機(jī)架式設(shè)備，按74臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)交換機(jī)、1個(gè)防火墻，共需要78U，配2個(gè)42U機(jī)柜價(jià)格約2萬(wàn)左右。

這樣，對(duì)10 000個(gè)用戶而言，整個(gè)視頻云開(kāi)展3D交互系統(tǒng)的投資成本約為143萬(wàn)。單個(gè)用戶成本為143元。

3.3 2D/3D混合使用

在通常情況下，一般用戶使用2D應(yīng)用和3D應(yīng)用的比例為7∶3，按照上述的估算方法，1 000并發(fā)流需要投資組成為：

24臺(tái)2D服務(wù)器和22臺(tái)3D服務(wù)器，以及4個(gè)管理服務(wù)器（其中2臺(tái)用于備份），共需要48臺(tái)服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備可采用2臺(tái)（考慮到冗余備份）CISCO 48口企業(yè)級(jí)交換機(jī)和一臺(tái)24口企業(yè)級(jí)交換機(jī)；操作系統(tǒng)可采用Windows Server 2012標(biāo)準(zhǔn)版；數(shù)據(jù)庫(kù)采用免費(fèi)MYSQL，殺毒軟件采用免費(fèi)卡巴斯基基礎(chǔ)工作空間安全解決方案；需要IPQAM資源頻點(diǎn)數(shù)量122個(gè)；10 Tbyte存儲(chǔ)系統(tǒng)；配2個(gè)42U機(jī)柜。

這樣，對(duì)10 000個(gè)用戶而言，整個(gè)視頻云開(kāi)展2D和3D混合交互系統(tǒng)的投資成本約為100萬(wàn)，單個(gè)用戶成本約為100元。

從上面3種方案可以看出，采用視頻云系統(tǒng)，如果不考慮平臺(tái)軟件成本和電費(fèi)等其他開(kāi)銷的話，利用云計(jì)算技術(shù)就可以通過(guò)廉價(jià)的服務(wù)器集群實(shí)現(xiàn)低成本的2D/3D業(yè)務(wù)應(yīng)用，整個(gè)投資成本平均在80～150元左右，特別是對(duì)2D應(yīng)用而言，如果不是4 Mbit/s高碼率，而是采用1.8 Mbit/s編碼。則需要IPQAM資源單頻點(diǎn)數(shù)量會(huì)大大降低，所需要的平均費(fèi)用也會(huì)進(jìn)一步降低。

反之，如果不采用視頻云系統(tǒng)，那么要實(shí)現(xiàn)支持2D/3D業(yè)務(wù)應(yīng)用的話，除了需要建設(shè)大規(guī)模交互服務(wù)平臺(tái)外，還需要將用戶家庭的機(jī)頂盒升級(jí)換代為交互機(jī)頂盒，而且這種交互機(jī)頂盒目前主要支持2D應(yīng)用，售價(jià)也在600元左右。此外，與視頻云系統(tǒng)相比，智能終端方案還存在以下問(wèn)題：硬件設(shè)備投入上成本較高，終端設(shè)備易故障且易受病毒侵害，可能導(dǎo)致終端設(shè)備、播控網(wǎng)絡(luò)和信息數(shù)據(jù)的不安全，同時(shí)應(yīng)用也需在線升級(jí)，并且難以快速部署。由此可見(jiàn)，采用視頻云系統(tǒng)，可以有效降低廣電網(wǎng)絡(luò)的投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本，提高實(shí)時(shí)和便捷性，增強(qiáng)拓展增值服務(wù)能力。

4 總結(jié)

借助視頻云計(jì)算技術(shù)，廣電系統(tǒng)能夠有效地組建與云計(jì)算相關(guān)的云存儲(chǔ)、云媒資和云服務(wù)，并在確保安全播出與版權(quán)保護(hù)前提下能夠方便、快捷地開(kāi)展相關(guān)的增值應(yīng)用服務(wù)。同時(shí)，廣電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的下行通路和高帶寬以及數(shù)字電視機(jī)頂盒的推廣與普及，為廣電行業(yè)應(yīng)用視頻云計(jì)算技術(shù)開(kāi)展低成本2D/3D業(yè)務(wù)提供了良好的基礎(chǔ)。

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[1]視頻云平臺(tái)及功能介紹[EB/OL].[2013-02-20].http://www.boke?cc.com/serve_plat.shtml.

[2]視頻云計(jì)算增值業(yè)務(wù)平臺(tái)[EB/OL].[2013-02-20].http://www.novel-supertv.com/templates/T_yestem_products/index.aspx?node?id=62.

[3]LVCC聯(lián)想虛擬云終端系統(tǒng)[EB/OL].[2013-02-20].http://wenku.baidu.com/view/cee36320ccbff121dd36834f.htm.

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