基于IP技術(shù)的多屏互動點播平臺的設(shè)計與實踐

李 爽，朱曉松

(1.河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 秦皇島 066000; 2.河北廣電網(wǎng)絡(luò)集團秦皇島有限公司，河北 秦皇島 066000)

基于IP技術(shù)的多屏互動點播平臺的設(shè)計與實踐

李 爽1，朱曉松2

(1.河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 秦皇島 066000; 2.河北廣電網(wǎng)絡(luò)集團秦皇島有限公司，河北 秦皇島 066000)

為了更好地應(yīng)對OTT及IPTV的沖擊，建設(shè)面向多終端的互動點播平臺成為廣電運營商的一條可行之路。智能機頂盒的發(fā)展和廣電寬帶的不斷擴容為基于IP技術(shù)的互動點播平臺建設(shè)和運營提供保障。以河北廣電網(wǎng)絡(luò)秦皇島有限公司為例，描述了以安卓機頂盒和智能移動終端為載體，實現(xiàn)直播、回看、點播服務(wù)設(shè)計與實踐過程。

IP技術(shù)；多屏互動點播；安卓智能機頂盒

1 遵循的原則和主要內(nèi)容

隨著全球互聯(lián)網(wǎng)電視(OTT)產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)有的支持OTT業(yè)務(wù)的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，從漸進下載(HTTP Progressive Download)到自適應(yīng)流媒體直播(HTTP Live Adaptive Streaming)，都可以用來傳遞OTT業(yè)務(wù)。尤其是自適應(yīng)碼流特性和HTTP帶來的廣泛適用性，都適應(yīng)了用戶帶寬波動、不均勻的情況，使用戶能夠得到與當前帶寬相適應(yīng)的碼率的節(jié)目流，從而獲得良好的觀看體驗。結(jié)合離線(實時)轉(zhuǎn)碼技術(shù)將原始視頻文件(流)轉(zhuǎn)換成多分辨率、多碼率視頻格式，OTT內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)可以輕松實現(xiàn)手機、平板PC等多屏智能終端的視頻流傳輸，而DLNA、WiFi Display、Airplay[1]等技術(shù)使手機、平板PC和機頂盒、PC之間多屏互動變得簡單(如手機遙控、甩屏等功能)。

面對OTT帶來的挑戰(zhàn)，運營商需要主動擁抱OTT。運營商發(fā)展OTT具有獨有的優(yōu)勢，國內(nèi)現(xiàn)有OTT業(yè)務(wù)缺少合理的收費模式和良好的推廣渠道，而運營商完善的運營體系以及認證模式，加之靈活的用戶計費方式，可以幫助OTT快速推廣，并建立收費渠道[2]。運營商應(yīng)該因地制宜、優(yōu)勢互補，融合現(xiàn)有視頻業(yè)務(wù)和OTT業(yè)務(wù)，促進視頻業(yè)務(wù)的用戶規(guī)模和價值提升，為未來的發(fā)展占據(jù)更多的話語權(quán)。

河北廣電集團秦皇島有限公司在推出安卓系統(tǒng)智能機頂盒后，利用已有編碼和內(nèi)容資源，在智能機頂盒(配置詳見表1)上推出了基于IP技術(shù)的互動點播平臺，并以盒端內(nèi)置WiFi為媒介，將視頻服務(wù)覆蓋到手機、平板PC等移動終端，從而實現(xiàn)單用戶多屏幕的內(nèi)容分享。同時增加了廣告、用戶收視數(shù)據(jù)統(tǒng)計等附屬功能(見圖1)。

表1 安卓機頂盒軟硬件配置

軟硬件環(huán)境描 述型號創(chuàng)維HC2800操作系統(tǒng)安卓42基本硬件配置主芯片海思Hi3716CV200、4Gbyte存儲、1Gbyte內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)組件內(nèi)置DOCSIS20CM和無線路由器

圖1 多屏互動點播業(yè)務(wù)示意圖

多屏互動點播平臺的建設(shè)目標是使廣電的寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶能夠通過家庭或公共區(qū)域的WiFi網(wǎng)絡(luò)(視頻服務(wù)由內(nèi)網(wǎng)覆蓋逐漸到內(nèi)外網(wǎng)全覆蓋)享受到多屏視頻服務(wù)，使廣電寬帶網(wǎng)絡(luò)不再只以電視服務(wù)為目標，而可以為移動終端用戶提供更多的增值應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。整個平臺的規(guī)劃，本著統(tǒng)一規(guī)劃、資源合理利用的原則逐步實施。

1.1 設(shè)計原則

1.1.1 開放性

平臺的設(shè)計需遵循標準性和開放性原則，交互數(shù)字電視平臺的各項技術(shù)和設(shè)備符合國際、國內(nèi)和行業(yè)內(nèi)有關(guān)標準：整個系統(tǒng)能夠支持開放架構(gòu)，采用基于HTTP、SOAP、HLS等協(xié)議的通信規(guī)范。

1.1.2 安全性

安全播出是廣電網(wǎng)絡(luò)的頭等大事。本方案各分子系統(tǒng)充分考慮了軟件安全，在實施環(huán)節(jié)各設(shè)備皆采取了有效的措施防止來自網(wǎng)絡(luò)的非法入侵。所有模塊在訪問時都需要通過相應(yīng)的鑒權(quán)和認證，關(guān)鍵模塊可配置加密訪問方式，廣告發(fā)布平臺采取了防篡改措施，并設(shè)計主動清空的補救措施。

1.1.3 可靠性

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)管理及維護等方

面著手，確保系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

1.1.4 可擴展性

系統(tǒng)硬件、軟件采用模塊化設(shè)計，將來隨著業(yè)務(wù)種類的增加和用戶數(shù)量的增長，系統(tǒng)可以平滑升級。

1.2 平臺實現(xiàn)的主要內(nèi)容

多屏互動點播系統(tǒng)初步具備表2所示功能[3]。

表2 本地互動平臺開發(fā)主要內(nèi)容

內(nèi)容說 明電視門戶多屏互動點播門戶智能電子節(jié)目指南通過IP下發(fā)電子節(jié)目單，優(yōu)化節(jié)目單瀏覽方式，并作為回看的入口機頂盒端點播APK實現(xiàn)機頂盒端的互動點播業(yè)務(wù)，APK納入本地應(yīng)用商店的管理移動終端APK用戶從蘋果商店、安卓市場下載APK，實現(xiàn)直播、回看功能，并與機頂盒實現(xiàn)內(nèi)容分享本地VOD平臺10000并發(fā)流、20Tbyte在線存儲回看平臺面向多終端提供20個頻道7×24h回看，包括1套高清頻道時移面向多終端提供20個頻道4h時移直播面向移動終端提供20個頻道的直播嵌入式廣告平臺實現(xiàn)點播、回看服務(wù)的插播，支持隨機、輪循等多策略播發(fā)其他配套組件互動點播用戶行為采集、應(yīng)用商店、用戶智能社交、個人空間等

2 本地互動平臺實施方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

多屏互動點播平臺總體架構(gòu)分為3個層次，自上至下依次為應(yīng)用層、平臺層、業(yè)務(wù)能力層，如圖2所示。

圖2 多屏互動點播系統(tǒng)功能視圖

業(yè)務(wù)層：基于平臺層提供的技術(shù)能力，為用戶提供直播、點播、回看、多屏互動、個人空間等業(yè)務(wù)，并可以進行平滑擴展升級。

平臺層：通過統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、用戶管理、結(jié)算管理、統(tǒng)一的認證、鑒權(quán)、計費等功能模塊，為第三方合作伙伴(CP/SP)提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)運營支撐環(huán)境。通過Portal系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)展現(xiàn)。

業(yè)務(wù)能力層：平臺具備的基本能力系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

完成的多屏互動點播平臺由內(nèi)容管理、離線編碼、EPG、AAA(認證、鑒權(quán))、網(wǎng)管系統(tǒng)(平臺、終端)、運營支撐系統(tǒng)OSS(用戶管理、業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、CP/SP管理、報表管理、統(tǒng)計分析)、流服務(wù)系統(tǒng)等部分組成。CDN系統(tǒng)由內(nèi)容存儲、內(nèi)容分發(fā)、全局調(diào)度等模塊組成。平臺邏輯如圖3所示。

圖3 互動業(yè)務(wù)平臺邏輯架構(gòu)圖

目前階段，現(xiàn)平臺具備再編碼(實時和離線)、內(nèi)容管理、智能EPG、統(tǒng)一Portal、流服務(wù)等基本組件。多屏互動點播業(yè)務(wù)免費向用戶提供。終端點播的請求流程主要包括4個環(huán)節(jié)：1)終端通過PORTAL獲取點播鏈接URL；2)機頂盒通過點播URL將點播請求發(fā)送到相應(yīng)的視頻服務(wù)器；3)視頻服務(wù)器推送符合HLS協(xié)議的HTTP節(jié)目流；4)終端播放器解析.m3u8索引文件，下載ts并播放。

2.3 內(nèi)容的上載

多屏互動點播平臺視頻的上載通過TV Loader和VOD Loader服務(wù)器完成，前者負責(zé)直播內(nèi)容的注入，后者負責(zé)點播內(nèi)容的注入。考慮到IP方式的網(wǎng)絡(luò)傳輸成本較高，現(xiàn)有的高清視頻資源需要二次編碼，將碼率從MPEG-2編碼方式的18 Mbit/s或H.264編碼方式的8 Mbit/s節(jié)目壓縮到H.264編碼的4 Mbit/s，同時保證再編碼后的高清節(jié)目質(zhì)量不低于互聯(lián)網(wǎng)主流OTT視頻清晰度(720p)。

直播視頻在線編碼采用Envivio C4服務(wù)器組，將數(shù)字電視前端平臺送來的組播信源再編碼。Envivio C4最大的優(yōu)勢是將一路信源再編碼成不同分辨率、不同碼率的視頻格式從而適應(yīng)不同的屏幕。經(jīng)過反復(fù)測試，采用H.264編碼方式將標清節(jié)目分別壓縮至1.5 Mbit/s和700 kbit/s，分別滿足機頂盒回看業(yè)務(wù)和移動終端的回看直播業(yè)務(wù)需求。TV Loader對接China EPG節(jié)目單平臺完成回看EPG的自動更新。

點播的內(nèi)容注入包括多個渠道：一是來自離線編碼的視頻資源。VOD Loader去目標FTP上獲取已經(jīng)完成編碼的視頻內(nèi)容，通過上載*.xml格式的視頻資源元數(shù)據(jù)，完成內(nèi)容上載。二是VOD Loader對接已有的媒資系統(tǒng)獲得視頻。三是通過媒資系統(tǒng)對接CNTV等主流內(nèi)容提供商。四是差異化的視頻資源，如來自集團客戶的自辦頻道、視頻、監(jiān)控視頻等多形式的內(nèi)容資源。VOD Loader采用分布式部署來對接不同資源渠道。

2.4 回看入口的設(shè)計

傳統(tǒng)的EPG瀏覽方式操作繁瑣，用戶需要從選單中逐級進入。智能EPG簡化了操作，通過在直播狀態(tài)下按“確認”和“方向”鍵，快速實現(xiàn)了節(jié)目單的瀏覽，也提供了回看入口(見圖4)。智能機頂盒通過雙向網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)端獲取頻道信息及節(jié)目信息，服務(wù)端則動態(tài)向終端更新信息。

圖4 智能EPG界面(截圖)

2.5 統(tǒng)一Portal系統(tǒng)

門戶系統(tǒng)內(nèi)容由統(tǒng)一的后臺進行管理，為不同終端重定向或者組織生成適合的頁面和數(shù)據(jù)(見圖5)，并確保數(shù)據(jù)發(fā)布同步。統(tǒng)一Portal系統(tǒng)向多終端提供同一個域名，終端用DHCP指向的DNS來解析固化在APP中的域名，獲得Portal的IP地址。系統(tǒng)根據(jù)終端類型、訪問來源、終端號碼、用戶訂購等信息對訪問請求分配Portal，還可以按照用戶屬性包括用戶自定義分組、區(qū)域、集團客戶(酒店、社區(qū)等)定向至不同的Portal。

圖5 門戶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.6 廣告平臺靈活配置播發(fā)策略

新廣告平臺獨立于已有的標清機頂盒廣告平臺，重點關(guān)注以安卓機頂盒、手機、平板PC的多終端點播、回看、直播的廣告功能。結(jié)合各地市廣電運營商的經(jīng)驗，借鑒互聯(lián)網(wǎng)視頻廣告特點，新廣告平臺引入可配置播發(fā)的策略機制，相同的廣告位自由分組，各分組播發(fā)策略可靈活配置(人工排期、隨機播發(fā)、輪循播發(fā)、抽取黃金時段)，播發(fā)策略可根據(jù)運營需求定制增加而不影響現(xiàn)有平臺。

2.7 終端APP的管理

實現(xiàn)多屏互動點播業(yè)務(wù)需要在終端上安裝相應(yīng)的“秦皇島有線”APP。機頂盒端APP(機頂盒出廠默認安裝)納入到本地應(yīng)用商店管理，實現(xiàn)軟件的下載、更新[4]。移動終端APP發(fā)布到安卓市場(安智市場)和蘋果商店供用戶使用。

2.8 多屏互動點播平臺與核心網(wǎng)絡(luò)的接入

考慮到未來業(yè)務(wù)的發(fā)展，按照通用互動平臺出口帶寬計算方法(用戶點播的平均視頻帶寬×并發(fā)率×開通業(yè)務(wù)的終端數(shù)量)設(shè)計了多屏互動業(yè)務(wù)平臺10 GE接入核心路由器設(shè)備，如圖6所示。

圖6 多屏互動點播平臺與核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接

3 多屏互動平臺的已開展的應(yīng)用

多屏互動點播平臺不僅實現(xiàn)了機頂盒端的視頻服務(wù)，也將視頻服務(wù)推向移動終端：

1)實時快捷的節(jié)目點播回看：平臺向機頂盒、手機、平板PC提供20個頻道7×24小時的自主點播，包括最受百姓歡迎的18個中央及衛(wèi)視頻道(根據(jù)歌華大樣本數(shù)據(jù)收視率排名，除了北京地方頻道以外最靠前的18個節(jié)目)和1套地方頻道、1套高清頻道，所有節(jié)目全部采用H.264編碼。

2)全高清視頻資源：平臺向機頂盒提供6 000多小時全高清視頻節(jié)目點播，匯聚電影、電視劇、紀錄、時尚四大板塊。開辟專區(qū)，定期推出“追熱劇”等專題視頻。

3)多屏內(nèi)容分享：在同一個WLAN下，在機頂盒或移動終端播放的點播回看內(nèi)容相互切換，播放進度也保留同步。

4 結(jié)束語

多屏互動點播相比傳統(tǒng)的互動點播平臺，業(yè)務(wù)延伸覆蓋到移動終端，實現(xiàn)了跨屏視頻共享，添補了有線電視在移動視頻領(lǐng)域的空白，這一步也是廣電運營商強化自身服務(wù)，主動搶占互聯(lián)網(wǎng)市場的重要一步?；贗P的多屏互動點播平臺建設(shè)符合公司大力發(fā)展寬帶的市場策略和技術(shù)架構(gòu)，豐富多樣的內(nèi)容接收能力為定制的視頻服務(wù)發(fā)展提供了平臺支持，對移動終端視頻服務(wù)的大面積覆蓋打下基礎(chǔ)，新增的移動用戶收視行為數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)提供幫助。

秦皇島多屏互動點播平臺的建設(shè)為用戶提供了優(yōu)質(zhì)、豐富、個性化服務(wù)，不僅滿足普通家庭、個人的收視需求，還滿足了黨政機關(guān)、企事業(yè)單位、賓館酒店、院校等集團客戶差異化視頻服務(wù)，同時為安防、教育、智慧城市等監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。該項目的建成將在推進秦皇島市信息化、創(chuàng)建“智慧城市”的進程中起到重要作用。

[1] 魏國亮.多屏互動技術(shù)在高清互動平臺中的應(yīng)用[J].中國有線電視，2013(10)：1180-1182.

[2] 張勇.DVB+OTT有線電視多屏融合業(yè)務(wù)需求白皮書V0.3[EB/OL].[2015-02-15].http://www.sarft.net/a/82712.aspx.

[3] 王豐華，周立新，陸毅，等.武進本地雙向互動電視平臺的開發(fā)與應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2014，38(16)：46-60.

[4] 鄧水森，王立軍.OTT智能終端典型功能及運營模式探析[J].電視技術(shù)，2013，37(6)：17-20.

Design and Practice of Multi-screen Interactive Video on Demand Based on IP Technology

LI Shuang1,ZHU Xiaosong2

(1.HebeiVocational&TechnicalCollegeofBuildingMaterials,HebeiQinhuangdao066000,China； 2.QinhuangdaoBranchofHebeiRadio&TVNetworkGroupCo.,Ltd.,HebeiQinhuangdao066000,China)

In order to better cope with the impact of OTT and IPTV, interactive on-demand for multi-terminal platform becomes feasible way for radio and television operators. Intelligent set-top box development and continuous expansion of radio and television networks also provide protection for IP-based interactive on-demand platform for construction and operation. In this paper, Qinhuangdao Branch of Hebei Radio & TV Network Group Co.,Ltd., for example, describes a set-top box and smart mobile terminal for the carrier to live, looking back, time shift TV design and practice.

IP technology;multi-screen interactive on-demand;Android smart set-top box

專題互動電視

TN949

B

10.16280/j.videoe.2015.16.003

2015-03-02

【本文獻信息】李爽，朱曉松.基于IP技術(shù)的多屏互動點播平臺的設(shè)計與實踐[J].電視技術(shù),2015，39(16).

李 爽(1982— )，女，講師，從事新媒體傳播教學(xué)和研究；

朱曉松(1982— )，工程師，從事廣播電視技術(shù)工作。

責(zé)任編輯：許 盈