VOD視頻點(diǎn)播技術(shù)在XX地區(qū)的應(yīng)用

/內(nèi)容摘要當(dāng)你雙休日在家,面對(duì)眾多可選擇的電視頻道,卻找不到一個(gè)自己喜歡的電視節(jié)目;當(dāng)你心血來潮想看一部古老而經(jīng)典的優(yōu)秀影片;當(dāng)你在外出差或旅游,身居異地想看一部自己喜愛的影片來松弛一下時(shí),你是否想過如果電視里放的都是我喜歡的節(jié)目,我想看什么就能播放什么,那該多好!隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和用戶的需求增長(zhǎng),家庭電視中開展網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播服務(wù)已具備可行性和必要性，即VOD點(diǎn)播服務(wù)。本文提出了VOD視頻點(diǎn)播技術(shù)在某小區(qū)的應(yīng)用，探討了某小區(qū)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的應(yīng)用與用戶需求。關(guān)鍵詞：VOD、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、機(jī)頂盒目錄第一章VOD技術(shù)的基本理論1第二章用戶的需求分析2第三章某小區(qū)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案33.1基于IPQAM雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)33.2設(shè)備的選型43.2.1視頻服務(wù)器性能和特點(diǎn)43.2.2用戶終端機(jī)頂盒性能和特點(diǎn)53.2.3IPQAM調(diào)制器性能和特點(diǎn)53.3VOD業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)流程與其協(xié)議應(yīng)用63.4音視頻編解碼方法73.4.1ＭＰＥＧ-２音視頻編碼73.4.2ＭＰＥＧ-２音視頻解碼93.5計(jì)費(fèi)與認(rèn)證103.6信道的分配113.7流量計(jì)算123.8相關(guān)配置123.8.1一般的網(wǎng)絡(luò)流量控制方法133.8.2視頻傳輸中的流量控制方法.14第四章安全分析15第五章方案評(píng)估16參考文獻(xiàn)16某小區(qū)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一章VOD技術(shù)的基本理論VOD是VideoOnDemand的英文縮寫，即視頻點(diǎn)播技術(shù)，也稱交互式電視點(diǎn)播系統(tǒng)。它是一種可以按用戶需要點(diǎn)播節(jié)目的交互式視頻系統(tǒng)，擺脫了傳統(tǒng)電視受時(shí)空限制的束縛，解決了一個(gè)想看什么節(jié)目就看什么，想何時(shí)看就何時(shí)看的問題。線電視視頻點(diǎn)播，是指利用有線電視網(wǎng)絡(luò)，采用多媒體技術(shù)，將聲音、圖像、圖形、文字、數(shù)據(jù)等集成為一體，向特定用戶播放其指定的視聽節(jié)目的業(yè)務(wù)活動(dòng)。包括按次付費(fèi)、輪播、按需實(shí)時(shí)點(diǎn)播等服務(wù)形式。從經(jīng)營的角度來說，VOD一般包括三個(gè)部分：業(yè)務(wù)消費(fèi)者、服務(wù)提供者和節(jié)目提供者。業(yè)務(wù)消費(fèi)者涉與到用戶終端。VOD的用戶終端一般有兩種：機(jī)頂盒和計(jì)算機(jī)。服務(wù)提供者包括相關(guān)的服務(wù)器設(shè)備和業(yè)務(wù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。在VOD系統(tǒng)中服務(wù)器連接著用戶和視頻節(jié)目，在其中起著橋梁的作用。節(jié)目提供者不直接和用戶打交道，用戶需要通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器連接。用戶對(duì)視頻節(jié)目的申請(qǐng)首先發(fā)到視頻服務(wù)器，由視頻服務(wù)器的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)分析用戶的具體需求并與用戶建立會(huì)話連接，然后視頻服務(wù)器從節(jié)目提供者處調(diào)取用戶需要的節(jié)目?jī)?nèi)容，并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶。服務(wù)器必須具有傳輸網(wǎng)絡(luò)接口、連接控制功能、會(huì)話控制功能、分析和處理各種業(yè)務(wù)功能。VOD的傳輸網(wǎng)絡(luò)按照不同應(yīng)用會(huì)有所不同，較大型的網(wǎng)絡(luò)可以分為核心網(wǎng)和接入網(wǎng)兩個(gè)部分。核心網(wǎng)可采用SDH技術(shù)、ATM技術(shù)等傳輸技術(shù)。接入網(wǎng)連接著用戶和核心網(wǎng),目前主要采用的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)包括HFC、ADSL和FTTX.節(jié)目提供者主要完成視頻節(jié)目的制作和存儲(chǔ)功能，如視頻瀏覽器和各種具體應(yīng)用節(jié)目的制作（包括電影點(diǎn)播的節(jié)目，遠(yuǎn)程教育的課程和電視節(jié)目的回看等）。節(jié)目的好壞與節(jié)目數(shù)量的多少直接影響到用戶對(duì)此業(yè)務(wù)的感興趣程度。第二章用戶的需求分析VOD系統(tǒng)?！霸谙肟吹臅r(shí)候看想看的節(jié)目”，這是最適合用戶胃口的地方，也是點(diǎn)播業(yè)務(wù)最具魅力之處。用戶可以根據(jù)自己的意愿選擇收看電視節(jié)目上改變了過去被動(dòng)式收看電視的不足。例如:目前提供央視18套北京10套和其他省衛(wèi)士節(jié)目34套共計(jì)62套節(jié)目的回看節(jié)目為期一周。我們會(huì)有專業(yè)人員重新剪片安排更精確時(shí)間表和節(jié)目信息以便用戶查看點(diǎn)播。用戶不必遵守傳統(tǒng)的時(shí)間表，坐在電視機(jī)前為某個(gè)想看的電視節(jié)目苦苦等待和長(zhǎng)時(shí)間的廣告插播，打開電視機(jī)就可以直接點(diǎn)擊希望收看的節(jié)目，完全實(shí)現(xiàn)了由用戶掌握獲得信息的主動(dòng)權(quán)。用戶在使用電視回看業(yè)務(wù)就如同在自己的錄像機(jī)看節(jié)目一樣方便，不僅可以自由調(diào)用節(jié)目還可以對(duì)節(jié)目實(shí)現(xiàn)編輯與處理（如暫停/慢進(jìn)、搜索等等）。歌華交互機(jī)頂盒向用戶提供的服務(wù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，還包括文化（周刊.報(bào)紙等）、健康、旅游指南、股票交易、生活繳費(fèi)、電影院線、電視購物、游戲等其它功能。用戶可以足不出戶就可以享受歌華演播室級(jí)別的高清大片和繳納水費(fèi)電費(fèi)燃?xì)赓M(fèi)用。因此可以說，這一技術(shù)的出現(xiàn)使用戶可以按自己的需要來安排工作和娛樂時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了由用戶掌握收視主動(dòng)權(quán)，極大地提高和改善了人們的生活質(zhì)量和工作效率，對(duì)于用戶來說，這是一種新的生活方式。第三章某小區(qū)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)方案是基于IPQAM雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)IPQAM視頻點(diǎn)播系統(tǒng)是指有線運(yùn)營商通過IPQAM方式組建網(wǎng)絡(luò)提供VOD業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其主要涉與：業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(BMS)、視頻服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)與內(nèi)容管理系統(tǒng)(AMS、節(jié)目上載系統(tǒng)、業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、中間件(MW)、點(diǎn)播應(yīng)用服務(wù)器、邊緣調(diào)制器設(shè)備(IPQAM)、交互數(shù)字電視機(jī)頂盒系統(tǒng)、IP骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。很顯然，在IPQAM視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中，IPQAM設(shè)備是組網(wǎng)的核心部件，IPQAM設(shè)備將HFC網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)完美結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。某小區(qū)內(nèi)共6棟樓房約1200戶居民，如按每個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶數(shù)400戶計(jì)算，則需要3個(gè)光節(jié)點(diǎn)（3個(gè)光機(jī)）。光傳輸平臺(tái)中光發(fā)射機(jī)覆蓋3個(gè)光節(jié)點(diǎn)，那么光發(fā)射機(jī)覆蓋用戶數(shù)為1200戶。假設(shè)1200用戶同時(shí)開通了視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，則峰值點(diǎn)播率（即在同一時(shí)間有多少比例的用戶在點(diǎn)播）為5%，那么每個(gè)光發(fā)射機(jī)需要60個(gè)并發(fā)流支持點(diǎn)播，每個(gè)點(diǎn)播流為3.75M（MPEG-2的平均碼率3.75Mbps），其總帶寬為225M（60*3.75M），采用的調(diào)制方式為64QAM，視頻編碼格式為MPEG-2，這樣每個(gè)頻點(diǎn)擁有38Mbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬速率。進(jìn)一步推算出用于視頻點(diǎn)播的頻點(diǎn)數(shù)為6個(gè)（225M/38M）。假設(shè)此6個(gè)頻點(diǎn)為連續(xù)頻點(diǎn)，此時(shí)如果選用18端口6連頻的IPQAM設(shè)備，設(shè)備的頻率利用率為6/6，需要設(shè)備1臺(tái)。信源從前端（視頻服務(wù)器和系統(tǒng)管理中心）把光信號(hào)通過光（發(fā)射/接收）機(jī)到各個(gè)光節(jié)點(diǎn)，采用星型光纖干線，共建設(shè)光節(jié)點(diǎn)3個(gè)（A1.A2.A3）。每個(gè)光節(jié)點(diǎn)到用戶端之間的分配網(wǎng)采用樹形結(jié)構(gòu)的同軸電纜。每個(gè)光節(jié)點(diǎn)到用戶之間分配網(wǎng)配備2臺(tái)雙向放大器（B1-B6）保證信號(hào)質(zhì)量。分配器分支器若干(m…)，1200臺(tái)機(jī)頂盒。機(jī)房前端包括視頻服務(wù)器，系統(tǒng)管理中心和IPQAM等設(shè)備距離10公里，采用1550nm光纖傳入該小區(qū)。采用HFC網(wǎng)絡(luò)最后入戶接入機(jī)頂盒。如圖3-1所示。視頻服務(wù)器視頻服務(wù)器系統(tǒng)管理中心IPQAM調(diào)制器10公里光機(jī)交換箱A1A2A3B1B2B3B4B5B6mmmmmm樹形結(jié)構(gòu)分配若干m用戶端機(jī)頂盒圖3-1圖3-1某小區(qū)地區(qū)IPQAM雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)3.2設(shè)備的選型3.2.1視頻服務(wù)器采用思華科技高性能視頻服務(wù)器ContEx1830 產(chǎn)品構(gòu)成:ContEx1830：高密度、超高性能視頻服務(wù)器系統(tǒng)，全業(yè)務(wù)支持，單臺(tái)2U設(shè)備提供高達(dá)20Gbps的流吞吐能力和28.8T的存儲(chǔ)容量。單臺(tái)即可提供時(shí)移業(yè)務(wù)所需管理和控制的所有功能；同時(shí)支持CDN單服務(wù)節(jié)點(diǎn)管控功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源管理和內(nèi)容路由選擇?？梢院驮拼鎯?chǔ)集成，在節(jié)點(diǎn)模式下為運(yùn)營商提供大中型在線用戶的交互電視服務(wù)承載。產(chǎn)品特點(diǎn):靈活承載高標(biāo)清VOD、SDV、時(shí)移回看、nPVR等多種交互電視業(yè)務(wù)全面支持Mpeg2、Mpeg4、H263、H.264等多種編碼格式，支持TS、ISMA、FLV、MP4、3GP等多種文件封裝格式,良好適應(yīng)STB、手機(jī)、PC等多種終端類型智能適配多種終端，可根據(jù)終端能力提供不同碼率不同格式的視頻服務(wù)適應(yīng)IP網(wǎng)絡(luò)和HFC網(wǎng)絡(luò)，全面支持IPTV和HFC-VOD的混合部署設(shè)備提供高達(dá)10-20Gbps的吞吐，彰顯優(yōu)異的集成服務(wù)能力支持集群部署，可與云存儲(chǔ)無縫集成，支持超大存儲(chǔ)，超高在線用戶的大規(guī)模應(yīng)用全面兼容Harmonic、CASA、CiscoIP-QAM、Tanberg設(shè)備功能一體化，幫助運(yùn)營商快速部署業(yè)務(wù)。3.2.2用戶終端機(jī)頂盒采用同州N9201CCM-V300同州N9201CCM-V300采用高性能數(shù)字電視芯片方案，支持2D圖形加速；完全符合DVB-C標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)現(xiàn)低功耗和真待機(jī)；支持國內(nèi)各種主流CA系統(tǒng)和嵌入式瀏覽器、中間件,內(nèi)置CableModem，支持各種雙向業(yè)務(wù)；集成雙USB2.0接口，支持多種USB擴(kuò)展應(yīng)用。產(chǎn)品特點(diǎn)：支持外置紅外遙控接收頭，支持壁掛支持高清MPEG-2、MPEG-4ASP、MPEG-4AVS/H.264解碼支持IPv4支持TCP/IP,DHCP,DNS，可通過以太網(wǎng)口瀏覽網(wǎng)絡(luò)支持流媒體協(xié)議：RTP/RTCP/RTSP/SDP真待機(jī)、低功耗3.2.3IPQAM調(diào)制器采用數(shù)碼視訊IPQAM調(diào)制器10K511數(shù)碼視訊IPQAM調(diào)制器10K511是面向三網(wǎng)融合傳輸平臺(tái)的廣播級(jí)高品質(zhì)產(chǎn)品，主要應(yīng)用高密度鄰頻QAM調(diào)制技術(shù)和千兆IP傳輸技術(shù)提高調(diào)制器的集成度和工作效率。數(shù)碼視訊IPQAM調(diào)制器，通過GbE千兆以太網(wǎng)IP接口，接收來自IP網(wǎng)絡(luò)的TS流數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行IP解析、IPoverTS處理、TS路由、復(fù)用等數(shù)據(jù)處理，再進(jìn)行QAM數(shù)字調(diào)制與上變頻，輸出用于有線電視平臺(tái)傳送的RF射頻QAM信號(hào)。數(shù)碼視訊IPQAM調(diào)制器可放置于系統(tǒng)前端、分前端、小區(qū)光纖干線網(wǎng)的任意節(jié)點(diǎn)上，用于實(shí)現(xiàn)MPEGoverIP的千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接收、路由、復(fù)用、加擾、調(diào)制、上變頻等功能。應(yīng)用于前端系統(tǒng)時(shí)，能夠提供廣播級(jí)的信號(hào)質(zhì)量；應(yīng)用于以VOD點(diǎn)播為代表的互動(dòng)業(yè)務(wù)時(shí)，針對(duì)頻點(diǎn)資源緊張、分區(qū)域頻點(diǎn)規(guī)劃的發(fā)展趨勢(shì)，IPQAM能夠支持遠(yuǎn)距離分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，進(jìn)而滿足廣大終端用戶的業(yè)務(wù)需求。特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：L2/L3層網(wǎng)絡(luò)兼容性設(shè)計(jì)，方便實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速分發(fā)；完備的多級(jí)安全策略，保證三網(wǎng)融合視頻/數(shù)據(jù)的高可靠性傳輸；通用端口映射協(xié)議，多種靈活配置方式，廣泛適應(yīng)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求；智能化批量網(wǎng)管系統(tǒng)，方便實(shí)現(xiàn)大規(guī)模設(shè)備的有效管理；國際領(lǐng)先的射頻技術(shù)，保證輸出指標(biāo)優(yōu)異，性能穩(wěn)定可靠，1U設(shè)備實(shí)現(xiàn)48/96頻點(diǎn)調(diào)制輸出；超強(qiáng)的千兆數(shù)據(jù)接收與緩存能力，可滿足不同千兆IP網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)要求；特殊的碼流溢出保護(hù)機(jī)制，保證已點(diǎn)播用戶的正常收視，保證系統(tǒng)整體運(yùn)行的可靠性。3.3VOD業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)流程與其協(xié)議應(yīng)用IPQAM視頻點(diǎn)播方式中，音視頻編碼協(xié)議仍然采用MPEG-2協(xié)議，傳輸采用HFC廣播通道，業(yè)務(wù)層采用DVB協(xié)議，用戶點(diǎn)播信息通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與前端的交互；視頻服務(wù)器等相關(guān)部件放置在中心機(jī)房或分前端，數(shù)字電視信號(hào)的混頻在前端或分前端完成；交互網(wǎng)絡(luò)承載控制信令和交互頁面，廣播網(wǎng)絡(luò)承載視頻業(yè)務(wù)；前端采用DWDM方式傳輸MPEG-2視頻流，通過IPoverDWDM技術(shù)將信號(hào)傳送到分前端，分前端采用IPQAM設(shè)備接入GbE（千兆比以太網(wǎng)）接口，將信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)發(fā)射到HFC網(wǎng)絡(luò)。用戶打開機(jī)頂盒（STB）服務(wù)請(qǐng)求首先通過CMTS上行通道傳輸?shù)较到y(tǒng)管理中心服務(wù)器，系統(tǒng)管理中心服務(wù)器接到用戶的請(qǐng)求后向用戶的STB發(fā)出指令要求報(bào)告用戶身份。用戶的身份信息包括密碼與使用權(quán)限等。用戶身份一旦確認(rèn)后，就會(huì)以菜單的形式向用戶發(fā)出視頻節(jié)目清單供用戶選擇。當(dāng)用戶找到自己需要的節(jié)目后系統(tǒng)管理中心服務(wù)器向VOD服務(wù)器發(fā)出播放請(qǐng)求。VOD服務(wù)器響應(yīng)點(diǎn)播請(qǐng)求，啟動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)開始計(jì)費(fèi)同時(shí)將單節(jié)目傳輸流（SPTS）封裝成UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)包，以IP的方式（MPEG-2SPTSoverIP）經(jīng)IP骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸至邊緣IPQAM調(diào)制器，IPQAM調(diào)制器接收到IP網(wǎng)絡(luò)傳輸來的數(shù)據(jù)包后，完成UDP包的解封，解析分離出MPEG-2SPTS碼流，把點(diǎn)播請(qǐng)求的SPTS流復(fù)用成多節(jié)目傳輸流（MPTS）,MPTS流經(jīng)IPQAM調(diào)制輸出RF信號(hào)，和CMTS下行信號(hào)混頻后經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，最后進(jìn)入機(jī)頂盒。用戶可以再視頻播放過程中用遙控器對(duì)播放內(nèi)容進(jìn)行控制，如快進(jìn)，時(shí)間段和暫停等。當(dāng)視頻播放結(jié)束。系統(tǒng)管理中心服務(wù)器接到停止指令后，立即通知視頻服務(wù)器關(guān)閉信息通道。這樣的一次通信過程就完成了。如圖3-2所示圖3-2圖3-2VOD業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)流程3.4音視頻編解碼方法由于原始的數(shù)字視頻、音頻數(shù)據(jù)量十分巨大，而造成傳輸和存儲(chǔ)的困難?因此壓縮編碼和解壓縮技術(shù)成為、VOD系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)。本系統(tǒng)采用MPEG-2的編解碼方法。3.4.1音視頻編碼框圖Ｉ幀編當(dāng)輸入Ｉ幀時(shí)，開關(guān)ｓｌ和ｓ２置于上方，順序進(jìn)行，在片內(nèi)以宏塊為單位進(jìn)行編碼，置于二下方對(duì)Ｐ幀進(jìn)行編碼。編碼的第一步是對(duì)幀內(nèi)各宏塊進(jìn)行離散余弦變換（ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＣＴ）。變換的目的是將空域中的每塊８*８象素值變換到頻域，成為各種頻率系數(shù)，其中高頻系數(shù)反映圖像細(xì)節(jié)。變換后的頻率系數(shù)送到量化器，量化器在量化自適應(yīng)器的控制下對(duì)頻率系數(shù)進(jìn)行量化，量化自適應(yīng)器決定量化表和量化步長(zhǎng)，量化器根據(jù)量化表和量化步長(zhǎng)對(duì)頻率系數(shù)進(jìn)行量化?？偟脑瓌t是：對(duì)Ｉ幀采用精量化：對(duì)Ｐ幀和Ｂ幀，因其頻率系數(shù)主要是高頻成分，采用粗量化。按宏塊圖像活躍度調(diào)整量化表和量化步長(zhǎng)：按輸出碼率的高低調(diào)整量化表和量化步長(zhǎng)。因此，量化表和量化步長(zhǎng)直接影響輸出碼率，因此在決定量化表和量化步長(zhǎng)時(shí)，必須檢測(cè)圖像復(fù)用編碼器輸出的碼率。為此在圖像復(fù)用編碼器的輸出中反饋一路送到編碼統(tǒng)計(jì)處理器，對(duì)各片、各宏塊的碼率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，與時(shí)檢測(cè)與最高碼率的差距，并把此差距送入量化自適應(yīng)器，以決定最佳的量化表和量化步長(zhǎng)。這種快速自適應(yīng)量化是保證圖像質(zhì)量的關(guān)鍵。由于活動(dòng)圖像的頻率系數(shù)在不斷變化，量化不當(dāng)，重放圖像將大受影響。采用這種快速自適應(yīng)量化器，可隨時(shí)獲得最佳量化的量化表和量化步長(zhǎng)，以便充分利用系統(tǒng)的傳輸碼率（既不過剩也不浪費(fèi)），獲得該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最佳重放圖像。量化器輸出的量化頻率系數(shù)分兩路傳送：一路經(jīng)圖像復(fù)用編碼器，與各種輔助信息一起編碼后送到傳輸緩存器，作成碼流傳輸出去；另一路經(jīng)開關(guān)Ｓ３、反量化器祁離散余弦逆變換器（ＤＣＴ-1）還原變換前的Ｉ幀圖像數(shù)據(jù)，送到Ｉ幀存貯器以供后面的Ｐ幀和Ｂ幀編碼用。P幀編碼當(dāng)幀重排輸出Ｐ幀時(shí)，開關(guān)ｓｌ和ｓ２置于左邊，此時(shí)Ｐ幀宏塊輸入運(yùn)動(dòng)估計(jì)器．Ｉ幀存貯器將Ｉ幀數(shù)據(jù)也同時(shí)輸入運(yùn)動(dòng)估計(jì)器。運(yùn)動(dòng)估計(jì)器根據(jù)Ｐ幀宏塊在Ｉ幀中找到與之最相近的宏塊，以便決定宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，并用ｘ坐標(biāo)和Ｙ坐標(biāo)表示，坐標(biāo)為正，表示宏塊向右、向上運(yùn)動(dòng)；坐標(biāo)為負(fù)，表示宏塊向左、向下運(yùn)動(dòng)。估計(jì)器輸出的運(yùn)動(dòng)矢量分兩路：一路送到圖像復(fù)用編碼器等待：另一路送到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)器，存貯器中的Ｉ幀圖像也同時(shí)輸入此預(yù)測(cè)器。預(yù)測(cè)器根據(jù)Ｐ幀宏塊位置和運(yùn)動(dòng)矢量坐標(biāo)在Ｉ幀中找到與Ｐ幀宏塊最相近的匹配宏塊。該宏塊分兩路輸出：一路送到加法器：另一路送到開關(guān)ｓ２。在加法器中，匹配宏塊與輸入的Ｐ幀宏塊相減獲得預(yù)測(cè)誤差。該預(yù)測(cè)誤差經(jīng)開關(guān)ｓ１一離散余弦變換一量化。這一過程與處理Ｉ幀時(shí)一樣，只是量化步長(zhǎng)不同，由量化自適應(yīng)器控制。輸出的量化頻率系數(shù)一路供圖像復(fù)用編碼器用：另一路經(jīng)開關(guān)Ｓ３、反量化和離散余弦逆變換，還原成預(yù)測(cè)誤差數(shù)據(jù)，再進(jìn)入加法器，與從運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)器送入的Ｉ幀匹配宏塊相加，得到Ｐｌ幀宏塊，存入Ｐ幀存貯器，供后面的Ｂ幀編碼用。Ｂ幀編碼當(dāng)幀重排輸出Ｂ幀時(shí)，開關(guān)Ｓ１仍置于下方，開關(guān)Ｓ２置于上方，Ｓ３置于上芎。此時(shí)Ｂ幀宏塊輸入運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)器，存貯器中的Ｉ幀和Ｐ幀也同時(shí)輸入估計(jì)器。運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)器根據(jù)Ｂ幀宏塊位置輪換在Ｉ幀和Ｐ幀中搜索，找到與之最相近的匹配宏塊，確定運(yùn)動(dòng)矢量坐標(biāo)。該矢量坐標(biāo)分兩路輸出：一路送到圖像復(fù)用編碼器；另一路送到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)器，存貯器中的Ｉ幀和Ｐ幀也同時(shí)送到此預(yù)測(cè)器。預(yù)測(cè)器根據(jù)Ｂ幀宏塊位置和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，分別找出Ｉ幀中的匹配宏塊和Ｐ幀中的匹配宏塊，將這兩個(gè)匹配宏塊取平均值獲得幀間預(yù)測(cè)值。該預(yù)測(cè)值輸出只送到加法器（上ｓ２此時(shí)不通），與Ｂ幀宏塊相減后得到預(yù)測(cè)誤差，接著進(jìn)行離散余弦變換和量化。該過程與處理Ｐ幀時(shí)相同，只是此時(shí)量化的頻率系數(shù)直接進(jìn)入圖像復(fù)用編碼器（因開關(guān)Ｓ３不通），與其它輔助信息一起編碼后輸出。因Ｂ幀不再作反量化和逆變換存入存貯器。如圖3-3所示。圖3-3音視頻編碼框圖圖3-3音視頻編碼框圖3.4.2音視頻解碼框圖解碼是編碼的逆過程。譯碼不需要運(yùn)動(dòng)估算，也沒有那么多選擇，因此譯碼要比編碼簡(jiǎn)單得多。如圖3-4所示圖3-4音視頻解碼框圖圖3-4音視頻解碼框圖在固定率通道的應(yīng)用中，來自通道的編碼數(shù)據(jù)以恒定速率輸入到ＦＩＦ０緩存。譯碼從緩存中讀出數(shù)據(jù)，并且按照ＭＰＥＧ定義的句法去解釋數(shù)據(jù)位流中的數(shù)據(jù)。譯碼器找到編碼圖像開始點(diǎn)之后，就去辨識(shí)圖像的類型，然后依次去譯圖像中的每一宏塊。如果有運(yùn)動(dòng)矢量存在，就根據(jù)已經(jīng)在譯碼器中存放的過去和將來的圖像，用宏塊類型和運(yùn)動(dòng)矢量去構(gòu)造當(dāng)前宏塊的預(yù)測(cè)值。復(fù)合分離器分離出的系數(shù)逆量化后，對(duì)每一個(gè)８*８系數(shù)做逆離散余弦變換（ＩＤＣＴ），把變換后的數(shù)值加到預(yù)測(cè)值上。在所有宏塊都處理之后，就重構(gòu)出了原始圖像。如果重構(gòu)的圖像是Ｉ圖像或昔是Ｐ圖像，那末就用它來取代存儲(chǔ)器中老的參考圖像。在圖像顯示之前，可能需要對(duì)圖像重新排序，把譯碼次序變成圖像的顯示次序。3.5計(jì)費(fèi)與認(rèn)證

本VOD系統(tǒng)的安全認(rèn)證是通過機(jī)頂盒中的智能卡（CA），認(rèn)證考慮兩個(gè)方面：一是保護(hù)用戶的合法權(quán)益，限制非法用戶使用系統(tǒng)。二是保護(hù)系統(tǒng)資源安全。用戶的認(rèn)證包括兩個(gè)層次的認(rèn)證：1接入層認(rèn)證：判斷用戶是否是平臺(tái)的注冊(cè)用戶。2應(yīng)用層認(rèn)證：驗(yàn)證用戶視頻服務(wù)器接入的合法性以與內(nèi)容訪問的合法性。具體認(rèn)證方式：用戶在接入系統(tǒng)管理服務(wù)器同時(shí)完成接入層和應(yīng)用層的認(rèn)證。其認(rèn)證流程包括三個(gè)步驟1.用戶向數(shù)據(jù)庫提供身份識(shí)別信息2.用戶需要證明他們所給出的身份識(shí)別是否有效3.如果身份安全，系統(tǒng)管理服務(wù)器將會(huì)在基于身份識(shí)別信息的基礎(chǔ)上決定用戶所擁有的授權(quán)與所得到的權(quán)限。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)采用中國金融IC卡和CA卡相互綁定完成計(jì)費(fèi)。中國金融卡和CA卡使用機(jī)頂盒作為終端。中國金融IC卡中的電子錢包的錢被支付后，它的交易信息和錢數(shù)被收在CA的卡中，此時(shí)用戶就可以用CA里面的錢去點(diǎn)播想要看的視頻了。可按照用戶類型定義收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，提供包月制、包日制、按次（節(jié)目本身價(jià)格）、賬戶制、預(yù)付費(fèi)卡、等多種靈活計(jì)費(fèi)類型，對(duì)特定用戶和用戶群定義不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，為特殊的用戶提供特殊的計(jì)費(fèi)方式等；對(duì)欠費(fèi)用戶賬戶自動(dòng)鎖定，并在用戶充值繳費(fèi)后自動(dòng)解鎖，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的用戶計(jì)費(fèi)管理；用戶消費(fèi)之后，系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)查帳的功能；計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可按照媒體類型定義收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，支持批量地對(duì)同類節(jié)目統(tǒng)一定價(jià)，可以根據(jù)節(jié)目的級(jí)別、視頻節(jié)目來制定收費(fèi)價(jià)格；管理員可以查詢用戶消費(fèi)列表和剩余費(fèi)用，方便對(duì)用戶繳費(fèi)信息情況進(jìn)行管理和查詢；提供計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份功能；能夠靈活的生成和修改計(jì)費(fèi)規(guī)則。3.6信道的分配本設(shè)計(jì)采用YD/T1063-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻譜分配方案：YD/T1063-2000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對(duì)于1000MH帶寬的HFC網(wǎng)絡(luò)。可用于傳輸頻帶范圍是5~1000MHz。經(jīng)頻譜分配劃分為上下行兩個(gè)傳輸通道，上行通道使用5~65MHz頻段。下行通道使用使用87~1000MHz頻段，65~87MHz是上下行通道之間的過渡帶。上行通道占用60MHz寬帶用來傳輸上行業(yè)務(wù)，如用戶的點(diǎn)播請(qǐng)求等控制信息。下行通道占用913MHz帶寬，用于傳輸下行廣播業(yè)務(wù)、模擬/數(shù)字視頻業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其中87~108MHz頻段用于廣播業(yè)務(wù)，110~1000MHz頻率范圍內(nèi)傳送下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于HFC網(wǎng)絡(luò)的共享特性，每個(gè)機(jī)頂盒只能接收到來自特定的一組IPQAM端口的數(shù)據(jù)，因此需要對(duì)服務(wù)區(qū)域內(nèi)有明確的規(guī)劃和管理，通常將這樣的服務(wù)區(qū)域定義為Region(局域網(wǎng))，即預(yù)先為設(shè)定一個(gè)IPQAM通道資源規(guī)劃單元。為識(shí)別不同的Region，每一個(gè)Region都有一個(gè)唯一的ID號(hào)，即IP地址（局域網(wǎng)IP地址）。Ip地址劃分別為192.168.0.1--192.168.0.254。192.168.1.1--192.168.1.254。192.168.2.1--192.168.2.254。192.168.3.1--192.168.3.254。192.168.4.1--192.168.4.254。子網(wǎng)掩碼是255.255.248.0范圍內(nèi)總共可以容納1270個(gè)機(jī)頂盒。視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)中IP地址來進(jìn)行機(jī)頂盒用戶的定位，用戶通過機(jī)頂盒請(qǐng)求服務(wù)時(shí)需要向（系統(tǒng)管理中心）提交該信息，頭端系統(tǒng)根據(jù)此信息就可以區(qū)分是哪個(gè)區(qū)域的哪個(gè)機(jī)頂盒發(fā)出的請(qǐng)求，從而分配對(duì)應(yīng)的路由來供視頻服務(wù)器傳送視頻數(shù)據(jù)流。機(jī)頂盒通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)下載的方式獲取IP地址。IP地址信息通過IPQAM經(jīng)HFC通道下送給機(jī)頂盒，具體發(fā)送方式可以通過設(shè)置并實(shí)時(shí)廣播DVB網(wǎng)絡(luò)參數(shù)至機(jī)頂盒，機(jī)頂盒根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則解析得到IP地址。設(shè)置IP地址的相關(guān)參數(shù)采用TSID方式。TSID方式：按照系統(tǒng)的頻段規(guī)劃和部署完成對(duì)IPQAM中每個(gè)通道TSID的配置，確保IPQAM每個(gè)流的TSID在全網(wǎng)內(nèi)是唯一的，機(jī)頂盒在開機(jī)后在劃分為點(diǎn)播業(yè)務(wù)的頻段掃描獲得能夠接收到的TSID并保存。在IPQAM中設(shè)置TSID，由IPQAM通過實(shí)時(shí)廣播PAT表來下傳TSID信息。這樣機(jī)頂盒將能夠通過掃描方式，探測(cè)到能夠到達(dá)該機(jī)頂盒所有的IPQAM的TSID信息。機(jī)頂盒可能獲得屬于一個(gè)IP地址的多個(gè)TSID，機(jī)頂盒按照設(shè)定的規(guī)則解析TSID獲得IP地址。3.7流量計(jì)算本設(shè)計(jì)中的小區(qū)共分配了6個(gè)頻道供交互電視業(yè)務(wù)使用頻率范圍798-846MHz中心頻點(diǎn)：為802/810/818/826/834/842采用64QAM調(diào)制方式，符號(hào)率6.875，每個(gè)8MHzQAM頻道總碼率約為38Mb/s,每個(gè)MPEG-2編碼方式的標(biāo)清節(jié)目碼率為3.75Mb/s因此每QAM頻道能傳輸10個(gè)標(biāo)清節(jié)目，共輸出60個(gè)節(jié)目流。1200戶居民峰值點(diǎn)播率是5%正好滿足用戶的點(diǎn)播需求。每臺(tái)機(jī)頂盒都有唯一IP地址本設(shè)計(jì)共分配了1270個(gè)IP地址，完全滿足本地區(qū)的容量要求。3.8相關(guān)配置為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，將引入流量控制等相關(guān)技術(shù)它可以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)效率所采取的一系列操作，其主要作用是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和用戶以實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)性能，如信元丟失率、信元傳輸時(shí)延和信元時(shí)廷抖動(dòng)等。網(wǎng)絡(luò)流量控制是一種使得接收方實(shí)體可以調(diào)節(jié)發(fā)送方實(shí)體的協(xié)議數(shù)據(jù)單元流量的協(xié)議機(jī)制，它可以限制發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不要超過接收方能處理的速率，同時(shí)它也是為了防止網(wǎng)絡(luò)中擁擠以與死鎖的出現(xiàn)而采取的一種措施。當(dāng)發(fā)至某一接收節(jié)點(diǎn)的信息速率超出了該接收節(jié)點(diǎn)的處理能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象。如圖3-5所示.圖3-5網(wǎng)絡(luò)流量控制所起的作用圖3-5網(wǎng)絡(luò)流量控制所起的作用從圖中可以看出理想的流量控制不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成任何額外的負(fù)擔(dān)，當(dāng)輸入分組量與網(wǎng)絡(luò)能承受的最大負(fù)荷相同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量便不再增加，實(shí)際當(dāng)中的流量控制總會(huì)給網(wǎng)絡(luò)增加一些負(fù)擔(dān)，所以相同負(fù)載下的吞吐量總略低于理想曲線的對(duì)應(yīng)值。而無流量控制的網(wǎng)絡(luò)雖然在負(fù)荷很小時(shí)會(huì)略大于流量控制的網(wǎng)絡(luò)，但當(dāng)輸入分組量大于某一閾值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)迅速惡化，直到死鎖。這就是網(wǎng)絡(luò)采用流量控制的重要意義。3.8.1一般的網(wǎng)絡(luò)流量控制方法在網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域中，常用的流量控制方法有基于滑動(dòng)窗口的流量控制方式、基于速率的流量控制方式、基于憑證的流量控制方式等。（１）基于滑動(dòng)窗口的流量控制方式滑動(dòng)窗口流量控制是常用的流量控制方法之一，其主要思想是：允許發(fā)送方連續(xù)發(fā)送多個(gè)字節(jié)而接收方無須逐個(gè)地等待應(yīng)答。每個(gè)要發(fā)送字節(jié)都包含一個(gè)序號(hào)，取值范圍是從０到某個(gè)最大值，通常最大值是

2的n次方減1。在傳送過程中，同樣地循環(huán)重復(fù)使用己經(jīng)收到確認(rèn)的那些字節(jié)的序號(hào)，當(dāng)然還要加入適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)制。這種機(jī)制就是在發(fā)送端和接收端分別設(shè)置所謂的發(fā)送窗口和接收窗口。基于速率的流量控制方式基于速率的控制方式是一種端到端的流量控制機(jī)制，它以每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)為單位，先估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，然后調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，試圖使傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)帶寬需求與該連接鏈路的可用帶寬相匹配，提高帶寬的利用率，同時(shí)減少或避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生。（３）基于憑證的流量控制方式這種控制方式基本的控制機(jī)制就是要在鏈路上發(fā)送任何數(shù)據(jù)之前“源端”都需要接收定時(shí)從“目的端”傳來的憑證，在收到憑證后，“源端’’根據(jù)憑證信息才能向“目的端’’發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。3.8.2視頻傳輸中的流量控制方法從上述網(wǎng)絡(luò)流量控制方法的簡(jiǎn)單介紹可以看出，基于窗口的控制方法因?yàn)橹貍餮訒r(shí)較長(zhǎng)以與抖動(dòng)等問題而難以適用于視頻實(shí)時(shí)傳輸；基于憑證的流量控制方式實(shí)現(xiàn)起來很復(fù)雜，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重而不能與時(shí)發(fā)送憑證信息時(shí)會(huì)造成數(shù)據(jù)無法發(fā)送，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，另外，憑證信息的使用，過多地占用了網(wǎng)絡(luò)資源；而基于速率的控制機(jī)制克服了上述方法的缺點(diǎn)，適合在視頻的實(shí)時(shí)傳輸中應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)造成視頻服務(wù)器流媒體服務(wù)質(zhì)量的下降，因此系統(tǒng)使用流量控制機(jī)制來減少由于網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失和延遲是非常重要的。在流媒體服務(wù)中，速率控制是最典型的擁塞發(fā)生時(shí)的流量控制方式，它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化情況決定流媒體傳輸速率，從而減少網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性，提高服務(wù)的質(zhì)量?；谒俾实牧髁靠刂品椒煞譃榛诎l(fā)送端的流量控制和基于接收端的流量控制兩種。（１）基于發(fā)送端的速率控制對(duì)基于發(fā)送端的速率控制來說，數(shù)據(jù)的發(fā)送端負(fù)責(zé)調(diào)整視頻流的發(fā)送碼率，使視頻流的發(fā)送碼率與網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬相匹配。很明顯，基于發(fā)送端的速率控制就是發(fā)送端使用反饋機(jī)制獲取網(wǎng)絡(luò)的狀況，根據(jù)目前的可用帶寬相應(yīng)地調(diào)整發(fā)送碼率，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量控制，使視頻數(shù)據(jù)的傳輸既充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，又不發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。（２）基于接收端的速率控制基于接收端的典型速率控制機(jī)制，就是發(fā)送端采用分層視頻多播技術(shù)，接收端通過選擇加入或者退出視頻多播組來調(diào)整接收的速率?；诮邮斩说乃俾士刂茩C(jī)制可以較好地解決單視頻源點(diǎn)到多點(diǎn)多播傳輸中的異構(gòu)型問題。基于接收者的速率控制有基于探測(cè)和基于模型兩種方式?；谔綔y(cè)的基本流程如下：如果沒有檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)擁塞，那么流接收者通過增加一個(gè)通道來提高流速率，如果此時(shí)網(wǎng)絡(luò)擁塞沒有發(fā)生，說明流速率增加成功，否則接收者就要