IP城域網(wǎng)下構(gòu)建4K超高清融合媒體服務(wù)平臺的方法

那向東

（江蘇省廣電有線信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司連云港分公司，江蘇 連云港 222000）

1 平臺設(shè)計(jì)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)功能

此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全符合NGOD的標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)當(dāng)中有資產(chǎn)媒資管理、VOD以及時移回看錄制等軟件作為基礎(chǔ)，所制作出的節(jié)目可以在各種機(jī)頂盒以及PC等設(shè)備上播放，不僅保證了分發(fā)效率的提升，更使網(wǎng)絡(luò)推送能力得到大大增強(qiáng)。同時系統(tǒng)還能夠面對部分客戶開展Portal服務(wù)，對于媒資管控的速度和水平得到提高，同時還可以在必要時配合政府進(jìn)行部分信息的管控。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的互動性，能夠在互動頁面插入圖片、廣告以及短視頻，使市場經(jīng)營渠道變得多樣化。

系統(tǒng)融合支持RTSP、HLS等多種協(xié)議的撥發(fā)，不僅可以做到存量機(jī)頂盒點(diǎn)播，還能夠適應(yīng)多種智能終端。在對媒資CMS系統(tǒng)進(jìn)行深入改進(jìn)之后，可以使各個終端之間的文件達(dá)成統(tǒng)一，此功能使內(nèi)容編輯更加便捷高效，同時大大降低了媒資庫物理空間的使用。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

城域網(wǎng)能夠?yàn)檎麄€系統(tǒng)提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在高帶寬以及低延時的前提下，能夠?qū)?K IP的傳輸形成強(qiáng)有力的保障。在整個項(xiàng)目進(jìn)行當(dāng)中，為了使所有接入帶寬的用戶都能夠得到優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)，需要對系統(tǒng)進(jìn)行各種帶寬的測試，從而達(dá)到兼顧用戶需求的目的。如圖1所示。

圖1 IP城域網(wǎng)承載的CDN系統(tǒng)

（1）內(nèi)容分發(fā)層。在內(nèi)容管理方面，主要任務(wù)是對于CDN當(dāng)中的所有內(nèi)容的信息進(jìn)行錄入和處理，比如內(nèi)容的狀態(tài)、生命周期等；在內(nèi)容注入方面，按照上述管理器的指令對特定的內(nèi)容進(jìn)行事先處理，之后對其進(jìn)行注入，同時完成在CPM上的登記；在內(nèi)容定位方面，主要是負(fù)責(zé)接收下級的定位和請求，對所接收的CDN的內(nèi)容進(jìn)行溯源，同時在負(fù)載均衡策略的基礎(chǔ)上對特定的內(nèi)容進(jìn)行分配。

（2）媒資服務(wù)層。首先在媒體定位方面，主要是負(fù)責(zé)接收并且處理資源查詢的請求，根據(jù)請求來查詢相應(yīng)服務(wù)節(jié)點(diǎn)；其次是在媒體控制方面，主要是負(fù)責(zé)接收服務(wù)終端的請求，根據(jù)上述階段的定位結(jié)果以及當(dāng)時的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)等，完成對服務(wù)節(jié)點(diǎn)的控制，保證終端能夠接收到服務(wù)節(jié)點(diǎn)的功能，并且在某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時迅速切換到狀態(tài)良好的節(jié)點(diǎn)；最后是對所有的業(yè)務(wù)終端供應(yīng)服務(wù)。

（3）運(yùn)營功能層。在網(wǎng)絡(luò)管理方面，主要任務(wù)是對CND的每個網(wǎng)元的所有信息進(jìn)行管理；在服務(wù)統(tǒng)計(jì)方面，主要任務(wù)是完成CDN系統(tǒng)當(dāng)中所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；在負(fù)載均衡方面，主要任務(wù)是在策略的基礎(chǔ)上完成對節(jié)點(diǎn)當(dāng)中設(shè)備的負(fù)載均衡。

2 技術(shù)支持

2.1 多終端、多協(xié)議、多平臺深度融合

從下圖的基礎(chǔ)上可以看出，所謂的多終端、多協(xié)議、多平臺深度融合就是指不僅僅需要滿足在RTSP協(xié)議下播放流媒體的存量互動機(jī)頂盒的需求，還應(yīng)當(dāng)能夠支持在后續(xù)的HLS協(xié)議基礎(chǔ)上進(jìn)行流媒體播放的4K-TVOS機(jī)頂盒，從這兩種需求上可以得知，CND系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在架構(gòu)方面就滿足HLS協(xié)議，此處的HLS協(xié)議需能夠在HTTP基礎(chǔ)上進(jìn)行漸進(jìn)下載，同時還應(yīng)當(dāng)滿足RTSP這種流媒體協(xié)議，從而保證CDN在所有協(xié)議當(dāng)中都可以應(yīng)用。

基于以上分析，最先應(yīng)該處理的是內(nèi)容融合。上文中所述的RTSP以及HLS兩種媒體文件，在使用CDN系統(tǒng)時只需完成一份文件的上載和儲存，而完全不必為了滿足適配HLS的需求再將媒資重復(fù)制作以及儲存，這種做法能夠有效的做到儲存空間方面的節(jié)省；第二，應(yīng)當(dāng)對協(xié)議適配問題進(jìn)行處理，就老式的中間件機(jī)頂盒而言，VSS在利用接口推流的基礎(chǔ)上完成對RTSP協(xié)議的推送，而在智能盒子方面，ISS可以利用接口完成內(nèi)容的獲取，同時還能夠完成虛擬切片，通過這種形式來將基于HLS的流服務(wù)傳輸?shù)?K客戶端。

圖2 多終端、多協(xié)議、多平臺深度融合

2.2 HLS虛擬切片

在CDN系統(tǒng)當(dāng)中，媒資在進(jìn)行儲存的時候所展現(xiàn)出的形式為完整的文件，為了能夠滿足HLS協(xié)議推流的需要，ISS在利用接口的基礎(chǔ)上拉取內(nèi)容索引，并且對索引當(dāng)中的每一個I幀進(jìn)行解析，同時在I幀的基礎(chǔ)上采取10S間隔的形式完成對文件的虛擬切片，在切片完成之后并且返回到客戶端時，URL當(dāng)中所展示的信息為媒資ID以及切片的長度等，在用戶開始其切片操作時，ISS能夠利用接口對一些文件進(jìn)行拉流，并且基本上達(dá)成了在Nginx基礎(chǔ)上的文件緩存策略。

2.3 CDN分級分層部署架構(gòu)

從下圖當(dāng)中可以看出，CDN傳輸不僅顯示出極大的靈活性以及可拓展性，還可以將滿足包括城域網(wǎng)在內(nèi)的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營需求，在兼容當(dāng)前CDN網(wǎng)絡(luò)的同時對DVB、OTT等視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行融合。

圖3 CDN分級分層部署架構(gòu)

CDN完全在NGOD標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行部署，能夠完成與當(dāng)前市場上大多數(shù)的在NGOD基礎(chǔ)上的BO以及CDN的對接；同時CDN還可以滿足中心節(jié)點(diǎn)的集群部署等，確保整個業(yè)務(wù)不會發(fā)生單點(diǎn)故障；CDN還可以在用戶需求內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行精準(zhǔn)的推流，完成對本地儲存資源的負(fù)載均衡調(diào)度策略，而同時針對那些需要利用網(wǎng)絡(luò)拉流的節(jié)目，CDN則使用的是一致性哈希調(diào)度策略。

2.4 高效協(xié)同的CMS媒資支撐能力

首先表現(xiàn)在能夠?qū)σ曨l業(yè)務(wù)進(jìn)行多渠道的采集，可以錄制直播內(nèi)容，可以分不同時間段以及按照具體的節(jié)目單開展錄制功能，可以注入、上報(bào)以及刪除非實(shí)時節(jié)目。

其次表現(xiàn)在角色劃分、重重審核以及內(nèi)容編制方面，不僅使內(nèi)容的制作效率得到有效提升，還使所播放視頻內(nèi)容的安全性得到增強(qiáng)；同時可以接入第三方平臺，通過第三方平臺的注入來增加視頻資源，拓展業(yè)務(wù)功能，達(dá)到平臺融合生產(chǎn)的效果。

最后表現(xiàn)在內(nèi)容發(fā)布管理方面，如下圖所示，其在此方面有著較強(qiáng)的實(shí)時性和精確性，能夠自由屏蔽某個時間點(diǎn)內(nèi)或者視頻回放內(nèi)的內(nèi)容，并且可以對其進(jìn)行替換，通過這種形式來確保內(nèi)容的安全性和規(guī)范性。

圖4 內(nèi)容生產(chǎn)管理整體架構(gòu)

3 平臺應(yīng)用

3.1 平臺運(yùn)行

此平臺構(gòu)建完成后運(yùn)行狀態(tài)良好，不僅可以滿足指定區(qū)域內(nèi)高清互動機(jī)頂盒用戶的使用，還可為客戶提供定制業(yè)務(wù)，同時響應(yīng)政府號召推動智慧鄉(xiāng)鎮(zhèn)的進(jìn)行。平臺的出現(xiàn)使4K超高清逐漸進(jìn)入到尋常百姓家，不僅可以為用戶帶來超高清的畫質(zhì)及良好的互動電視體驗(yàn)，同時也能從側(cè)面推動廣電互動產(chǎn)品業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3.2 平臺效益

平臺建成之后使原有的互動機(jī)頂盒客戶的相關(guān)業(yè)務(wù)得到延續(xù)，為存量機(jī)頂盒提供了平臺支持，并且從協(xié)議規(guī)范以及流程對接等不同的方面可以完成與智能超高清終端的完美對接，為后續(xù)互動業(yè)務(wù)的開展提供了大量的基礎(chǔ)支持。此系統(tǒng)能夠?qū)V電的光纖網(wǎng)絡(luò)以及互動平臺作用發(fā)揮到最大，助力相關(guān)部門宣傳工作以及黨建工作的開展，助力應(yīng)急信息、民生信息等順利推送，在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時帶來一定的社會效益。

4 結(jié)束語

本文圍繞IP城域網(wǎng)下構(gòu)建4K超高清融合媒體服務(wù)平臺的方法進(jìn)行了系統(tǒng)平臺、技術(shù)支持

以及實(shí)際應(yīng)用三方面的分析，可以看出CDN系統(tǒng)有著一定的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能夠使用戶在當(dāng)前環(huán)境下盡可能的得到最優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)，還可以增強(qiáng)研發(fā)企業(yè)效益，為后續(xù)業(yè)務(wù)的開展鋪路。