廣播電視單向網(wǎng)絡下互動點播的實現(xiàn)方法研究和設計

鄭慶剛

（北方聯(lián)合廣播電視網(wǎng)絡股份有限公司，遼寧 沈陽 110011）

0 引言

廣播電視網(wǎng)絡在初期建設的過程中，雙向業(yè)務需求較少，同時也為了節(jié)約成本，基本都以建設 HFC單向網(wǎng)絡為主。隨著互動點播業(yè)務需求的增多，廣電網(wǎng)絡公司普遍采用的解決方法是對單向網(wǎng)絡進行雙向改造，由于網(wǎng)絡噪聲的存在，改造及運維成本相對比較高。本文則提出了一種在廣播電視單向網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)互動點播[1]的方法。從互動點播的實現(xiàn)原理入手，將雙向傳輸控制信令和單向傳輸視頻節(jié)目流進行網(wǎng)絡分離，借助手機雙向網(wǎng)絡環(huán)境實現(xiàn)信令交互，通過數(shù)字電視單向網(wǎng)絡的下行通道下發(fā)機頂盒鎖頻信息，實現(xiàn)機頂盒的視頻流鎖頻和播放，滿足用戶在廣電單向網(wǎng)絡環(huán)境下的互動點播需求。

1 需求背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和各類網(wǎng)絡視頻的流行，用戶已經(jīng)習慣于交互式，即對各類業(yè)務的需求從早期被動接收方式，逐漸變化為主動交互式選擇的使用方式，廣播電視網(wǎng)絡的單向被動傳輸方式已無法滿足用戶的交互體驗需求，從而造成廣電網(wǎng)絡用戶逐漸流失。為了緩解用戶流失，廣電運營商需要順應用戶需求進行互動點播業(yè)務系統(tǒng)的建設。

互動點播業(yè)務應用的環(huán)境需要雙向網(wǎng)絡來支撐控制信令的交互和視頻節(jié)目的下發(fā)，雖然視頻節(jié)目的下發(fā)可以通過 IPQAM單向推流來實現(xiàn)單向網(wǎng)絡環(huán)境下的傳輸，但是卻無法實現(xiàn)控制信令的交互，為此，廣電運營商普遍采取的方式是進行雙向網(wǎng)改，由于數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡中固有噪聲的存在使得雙向網(wǎng)絡改造難度增大，同時也增加了改造成本。

對于已經(jīng)完成雙向網(wǎng)改的廣電，在巨大建設成本投入的情況下，仍然存在成本回收困難的情況，為了解決少量用戶的互動點播需求，投入巨大的網(wǎng)改費用，將造成投入和回收失衡，這點一直困擾著眾多的廣電網(wǎng)絡公司。對于無法承擔雙向網(wǎng)改的巨大費用，但仍然想開展互動點播業(yè)務的廣電運營商來說，尋找一種在低成本或無成本投入的情況下，實現(xiàn)用戶互動點播業(yè)務的方法，成為一種迫切的需求，本方法就是在這樣的環(huán)境下被提出的。

2 系統(tǒng)目標

單向網(wǎng)絡下實現(xiàn)互動點播的方式，是充分借助智能手機的開放性平臺和廣播電視的單向網(wǎng)絡高帶寬的優(yōu)勢進行設計，其建設的目標如下：

（1）通過智能手機掃描機頂盒傳輸至電視屏幕上的互動點播二維碼，來實現(xiàn)互動點播業(yè)務的發(fā)起和鑒權操作。

（2）通過智能手機完成互動點播控制信令的交互。

（3）通過單向網(wǎng)絡下發(fā)視頻節(jié)目流的鎖頻信息，并在機頂盒接收到鎖頻信息后，進行視頻節(jié)目流的鎖頻和視頻解碼。

3 系統(tǒng)設計

本方法的設計思想是利用手機移動通信網(wǎng)絡替代數(shù)字電視廣播網(wǎng)中的雙向 IP網(wǎng)絡，與單向廣播[4]網(wǎng)絡結合來實現(xiàn)互動點播功能。

3.1 系統(tǒng)設計的三大功能點

為了完成互動點播業(yè)務控制信令的交互、鎖頻信息下發(fā)和視頻節(jié)目流的鎖頻解碼功能，需要手機端、互動點播系統(tǒng)、機頂盒端進行相應的功能配合，具體功能點如下：

（1）手機端應該為智能 Android或iOS平臺的手機，主要作用是為了下載、安裝并運行互動點播的控制 APP。

（2）互動點播系統(tǒng)在主頻點上按指定規(guī)則下發(fā)含有智能卡號的鎖頻信息，其中包含智能卡號、頻點、serviceID（節(jié)目號）等信息，主要作用是機頂盒獲取互動點播推流鎖頻信息的數(shù)據(jù)。

（3）機頂盒端增加一個互動點播二維碼顯示界面，二維碼共包含兩類：一類是供手機下載的APP信息；另外一類是互動點播的鑒權所需信息，主要作用是供手機下載互動點播 APP，并在手機使用下載 APP過程中獲取互動點播鑒權信息。

3.2 系統(tǒng)交互的主要流程

圖1 手機與機頂盒掃碼互動的示意圖

系統(tǒng)交互的主要流程如圖1所示。在整個操作過程中，充分考慮到了用戶使用手機和機頂盒的習慣，用掃碼的方式來代替手動的字符輸入，同時用機頂盒二維碼顯示的方式代替了字符的顯示方式，讓用戶更便捷、更快速，具體操作的過程如下：

（1）打開廣電網(wǎng)絡機頂盒的互動點播功能，界面上會顯示出手機 APP下載和點播信息顯示的二維碼；使用智能手機下載安裝 APP軟件并掃電視屏幕點播信息二維碼，獲取互動點播需要的 IPQAM組號、智能卡號等信息并發(fā)送至互動點播系統(tǒng)，在鑒權成功后，就可以點播收看相應節(jié)目。

（2）當選擇好要播放的節(jié)目，在即將播放前將在手機上顯示“點擊播放”的提示。

（3）在互動點播系統(tǒng)收到手機發(fā)過來的待播放信令后，會將智能卡號、頻點、serviceID（節(jié)目號）等信息寫入特定視頻流中供數(shù)字電視機頂盒獲取的軟件程序，機頂盒在獲取到屬于當前智能卡的鎖頻信息后就會顯示出“與手機同步成功，請點播”的字樣。

（4）在手機點擊播放按鈕后，電視將會播放相應的視頻節(jié)目。

3.3 系統(tǒng)核心業(yè)務流程

圖2 通過手機實現(xiàn)互動點播功能的業(yè)務流程圖

系統(tǒng)核心業(yè)務流程如圖2所示。

（1）互動點播系統(tǒng)建設完成后，會在數(shù)字電視單向HFC網(wǎng)絡中選定一個固定的頻點（例如666 MHz）以固定 serviceID（例如41）進行互動點播的標識或參數(shù)信息的播發(fā)，機頂盒進入互動點播功能后，會自動鎖定該固定頻點，并從中獲取當前機頂盒所在的 IPQAM組號，同時根據(jù)自身讀取的智能卡號等信息后，自動生成帶有相應信息的二維碼并呈現(xiàn)在電視屏幕上，用手機上的互動點播 APP軟件掃電視屏幕二維碼獲取機頂盒 IPQAM組號、智能卡號，并攜帶 IPQAM組號、智能卡號信息向互動點播系統(tǒng)發(fā)起 IPQAM推流點播請求。

（2）互動點播系統(tǒng)按照手機的點播請求向ERM（IPQAM資源管理）[2]系統(tǒng)申請頻點資源，ERM系統(tǒng)向互動點播系統(tǒng)返回頻點、serviceID等信息，互動點播系統(tǒng)將頻點、serviceID與智能卡號等信息按照指定的規(guī)則寫入固定頻點（例如 666 MHz）、固定 serviceID（例如41）的TS流中，機頂盒從該固定 TS流中讀取到這些信息數(shù)據(jù)，并與自己的智能卡號進行匹配，從而獲取到屬于自己的頻點、serviceID等信息，獲取信息后在電視屏幕顯示出手機同步成功，點擊手機界面播放標識，由手機向互動點播系統(tǒng)發(fā)送視頻文件推送請求。

（3）互動點播系統(tǒng)讀取節(jié)目對應的視頻文件后，將視頻文件按照標準的方式生成視頻節(jié)目流送至IPQAM Server，IPQAM Server按照HFC廣播網(wǎng)絡的標準輸出帶有頻點、serviceID標識的TS流。機頂盒按照從固定頻點的視頻流中所獲得的頻點、serviceID等信息，調(diào)用機頂盒內(nèi)部的視頻解碼芯片解碼來自IPQAM Server的TS流，并在電視屏上呈現(xiàn)相應的視頻節(jié)目內(nèi)容。

（4）電視屏幕播出視頻內(nèi)容后，手機的 APP軟件會與互動點播系統(tǒng)保持會話，以獲取到當前視頻節(jié)目的播放進度，當視頻節(jié)目播放完成后，由手機通知互動點播系統(tǒng)視頻播放完成，互動點播系統(tǒng)收到播放完的指令后向 ERM系統(tǒng)發(fā)送頻點資源釋放的指令，由 ERM系統(tǒng)將當前占用的頻點資源進行釋放，讓頻點資源可以重復利用，以提高頻點資源的利用率。

4 結束語

本文的方法是在充分分析廣電行業(yè)現(xiàn)有成熟的互動點播系統(tǒng)控制信令和視頻節(jié)目播放業(yè)務邏輯的基礎上提出的，只需要在機頂盒端和手機端按照互動點播系統(tǒng)接口開發(fā)相應的擴展軟件就可以實現(xiàn)，軟件設計的功能比較簡單，故開發(fā)成本較低。同時，智能手機的全面普及和移動通信網(wǎng)絡流量費用的下降更使得該方法具備廣泛推廣的基礎，該方法向已經(jīng)擁有互動點播系統(tǒng)但未進行雙向網(wǎng)改的廣電網(wǎng)絡公司提供了一種創(chuàng)新的解決方案，使得單向數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡也可以實現(xiàn)互動點播業(yè)務成為可能，對提升廣電運營能力，增強客戶體驗具有積極促進作用。