基于IP技術(shù)的多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(tuán)秦皇島有限公司，河北 秦皇島 066000)

基于IP技術(shù)的多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(tuán)秦皇島有限公司，河北 秦皇島 066000)

為了更好地應(yīng)對(duì)OTT及IPTV的沖擊，建設(shè)面向多終端的互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)成為廣電運(yùn)營(yíng)商的一條可行之路。智能機(jī)頂盒的發(fā)展和廣電寬帶的不斷擴(kuò)容為基于IP技術(shù)的互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)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(jī)頂盒和智能移動(dòng)終端為載體，實(shí)現(xiàn)直播、回看、點(diǎn)播服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)踐過(guò)程。

IP技術(shù)；多屏互動(dòng)點(diǎn)播；安卓智能機(jī)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(duì)成熟，從漸進(jìn)下載(HTTP Progressive Download)到自適應(yīng)流媒體直播(HTTP Live Adaptive Streaming)，都可以用來(lái)傳遞OTT業(yè)務(wù)。尤其是自適應(yīng)碼流特性和HTTP帶來(lái)的廣泛適用性，都適應(yīng)了用戶(hù)帶寬波動(dòng)、不均勻的情況，使用戶(hù)能夠得到與當(dāng)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(yàn)。結(jié)合離線(xiàn)(實(shí)時(shí))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(shí)現(xiàn)手機(jī)、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(jī)、平板PC和機(jī)頂盒、PC之間多屏互動(dòng)變得簡(jiǎn)單(如手機(jī)遙控、甩屏等功能)。

面對(duì)OTT帶來(lái)的挑戰(zhàn)，運(yùn)營(yíng)商需要主動(dòng)擁抱OTT。運(yùn)營(yíng)商發(fā)展OTT具有獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有OTT業(yè)務(wù)缺少合理的收費(fèi)模式和良好的推廣渠道，而運(yùn)營(yíng)商完善的運(yùn)營(yíng)體系以及認(rèn)證模式，加之靈活的用戶(hù)計(jì)費(fèi)方式，可以幫助OTT快速推廣，并建立收費(fèi)渠道[2]。運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該因地制宜、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，融合現(xiàn)有視頻業(yè)務(wù)和OTT業(yè)務(wù)，促進(jìn)視頻業(yè)務(wù)的用戶(hù)規(guī)模和價(jià)值提升，為未來(lái)的發(fā)展占據(jù)更多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

河北廣電集團(tuán)秦皇島有限公司在推出安卓系統(tǒng)智能機(jī)頂盒后，利用已有編碼和內(nèi)容資源，在智能機(jī)頂盒(配置詳見(jiàn)表1)上推出了基于IP技術(shù)的互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)，并以盒端內(nèi)置WiFi為媒介，將視頻服務(wù)覆蓋到手機(jī)、平板PC等移動(dòng)終端，從而實(shí)現(xiàn)單用戶(hù)多屏幕的內(nèi)容分享。同時(shí)增加了廣告、用戶(hù)收視數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等附屬功能(見(jiàn)圖1)。

表1 安卓機(jī)頂盒軟硬件配置

軟硬件環(huán)境描 述型號(hào)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(chǔ)、1Gbyte內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)組件內(nèi)置DOCSIS20CM和無(wú)線(xiàn)路由器

圖1 多屏互動(dòng)點(diǎn)播業(yè)務(wù)示意圖

多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)是使廣電的寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)能夠通過(guò)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(biāo)，而可以為移動(dòng)終端用戶(hù)提供更多的增值應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。整個(gè)平臺(tái)的規(guī)劃，本著統(tǒng)一規(guī)劃、資源合理利用的原則逐步實(shí)施。

1.1 設(shè)計(jì)原則

1.1.1 開(kāi)放性

平臺(tái)的設(shè)計(jì)需遵循標(biāo)準(zhǔn)性和開(kāi)放性原則，交互數(shù)字電視平臺(tái)的各項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備符合國(guó)際、國(guó)內(nèi)和行業(yè)內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：整個(gè)系統(tǒng)能夠支持開(kāi)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(shí)施環(huán)節(jié)各設(shè)備皆采取了有效的措施防止來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的非法入侵。所有模塊在訪(fǎng)問(wèn)時(shí)都需要通過(guò)相應(yīng)的鑒權(quán)和認(rèn)證，關(guān)鍵模塊可配置加密訪(fǎng)問(wèn)方式，廣告發(fā)布平臺(tái)采取了防篡改措施，并設(shè)計(jì)主動(dòng)清空的補(bǔ)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(hù)等方

面著手，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

1.1.4 可擴(kuò)展性

系統(tǒng)硬件、軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，將來(lái)隨著業(yè)務(wù)種類(lèi)的增加和用戶(hù)數(shù)量的增長(zhǎng)，系統(tǒng)可以平滑升級(jí)。

1.2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的主要內(nèi)容

多屏互動(dòng)點(diǎn)播系統(tǒng)初步具備表2所示功能[3]。

表2 本地互動(dòng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要內(nèi)容

內(nèi)容說(shuō) 明電視門(mén)戶(hù)多屏互動(dòng)點(diǎn)播門(mén)戶(hù)智能電子節(jié)目指南通過(guò)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(jī)頂盒端點(diǎn)播APK實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒端的互動(dòng)點(diǎn)播業(yè)務(wù)，APK納入本地應(yīng)用商店的管理移動(dòng)終端APK用戶(hù)從蘋(píng)果商店、安卓市場(chǎng)下載APK，實(shí)現(xiàn)直播、回看功能，并與機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)內(nèi)容分享本地VOD平臺(tái)10000并發(fā)流、20Tbyte在線(xiàn)存儲(chǔ)回看平臺(tái)面向多終端提供20個(gè)頻道7×24h回看，包括1套高清頻道時(shí)移面向多終端提供20個(gè)頻道4h時(shí)移直播面向移動(dòng)終端提供20個(gè)頻道的直播嵌入式廣告平臺(tái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播、回看服務(wù)的插播，支持隨機(jī)、輪循等多策略播發(fā)其他配套組件互動(dòng)點(diǎn)播用戶(hù)行為采集、應(yīng)用商店、用戶(hù)智能社交、個(gè)人空間等

2 本地互動(dòng)平臺(tái)實(shí)施方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)總體架構(gòu)分為3個(gè)層次，自上至下依次為應(yīng)用層、平臺(tái)層、業(yè)務(wù)能力層，如圖2所示。

圖2 多屏互動(dòng)點(diǎn)播系統(tǒng)功能視圖

業(yè)務(wù)層：基于平臺(tái)層提供的技術(shù)能力，為用戶(hù)提供直播、點(diǎn)播、回看、多屏互動(dòng)、個(gè)人空間等業(yè)務(wù)，并可以進(jìn)行平滑擴(kuò)展升級(jí)。

平臺(tái)層：通過(guò)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、用戶(hù)管理、結(jié)算管理、統(tǒng)一的認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)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(yùn)營(yíng)支撐環(huán)境。通過(guò)Portal系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)展現(xiàn)。

業(yè)務(wù)能力層：平臺(tái)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(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)由內(nèi)容管理、離線(xiàn)編碼、EPG、AAA(認(rèn)證、鑒權(quán))、網(wǎng)管系統(tǒng)(平臺(tái)、終端)、運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)OSS(用戶(hù)管理、業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、CP/SP管理、報(bào)表管理、統(tǒng)計(jì)分析)、流服務(wù)系統(tǒng)等部分組成。CDN系統(tǒng)由內(nèi)容存儲(chǔ)、內(nèi)容分發(fā)、全局調(diào)度等模塊組成。平臺(tái)邏輯如圖3所示。

圖3 互動(dòng)業(yè)務(wù)平臺(tái)邏輯架構(gòu)圖

目前階段，現(xiàn)平臺(tái)具備再編碼(實(shí)時(shí)和離線(xiàn))、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(dòng)點(diǎn)播業(yè)務(wù)免費(fèi)向用戶(hù)提供。終端點(diǎn)播的請(qǐng)求流程主要包括4個(gè)環(huán)節(jié)：1)終端通過(guò)PORTAL獲取點(diǎn)播鏈接URL；2)機(jī)頂盒通過(guò)點(diǎn)播URL將點(diǎn)播請(qǐng)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(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)視頻的上載通過(guò)TV Loader和VOD Loader服務(wù)器完成，前者負(fù)責(zé)直播內(nèi)容的注入，后者負(fù)責(zé)點(diǎn)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(shí)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(xiàn)編碼采用Envivio C4服務(wù)器組，將數(shù)字電視前端平臺(tái)送來(lái)的組播信源再編碼。Envivio C4最大的優(yōu)勢(shì)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(guò)反復(fù)測(cè)試，采用H.264編碼方式將標(biāo)清節(jié)目分別壓縮至1.5 Mbit/s和700 kbit/s，分別滿(mǎn)足機(jī)頂盒回看業(yè)務(wù)和移動(dòng)終端的回看直播業(yè)務(wù)需求。TV Loader對(duì)接China EPG節(jié)目單平臺(tái)完成回看EPG的自動(dòng)更新。

點(diǎn)播的內(nèi)容注入包括多個(gè)渠道：一是來(lái)自離線(xiàn)編碼的視頻資源。VOD Loader去目標(biāo)FTP上獲取已經(jīng)完成編碼的視頻內(nèi)容，通過(guò)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(duì)接已有的媒資系統(tǒng)獲得視頻。三是通過(guò)媒資系統(tǒng)對(duì)接CNTV等主流內(nèi)容提供商。四是差異化的視頻資源，如來(lái)自集團(tuán)客戶(hù)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(lái)對(duì)接不同資源渠道。

2.4 回看入口的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的EPG瀏覽方式操作繁瑣，用戶(hù)需要從選單中逐級(jí)進(jìn)入。智能EPG簡(jiǎn)化了操作，通過(guò)在直播狀態(tài)下按“確認(rèn)”和“方向”鍵，快速實(shí)現(xiàn)了節(jié)目單的瀏覽，也提供了回看入口(見(jiàn)圖4)。智能機(jī)頂盒通過(guò)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(dòng)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(mén)戶(hù)系統(tǒng)內(nèi)容由統(tǒng)一的后臺(tái)進(jìn)行管理，為不同終端重定向或者組織生成適合的頁(yè)面和數(shù)據(jù)(見(jiàn)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(gè)域名，終端用DHCP指向的DNS來(lái)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(lèi)型、訪(fǎng)問(wèn)來(lái)源、終端號(hào)碼、用戶(hù)訂購(gòu)等信息對(duì)訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求分配Portal，還可以按照用戶(hù)屬性包括用戶(hù)自定義分組、區(qū)域、集團(tuán)客戶(hù)(酒店、社區(qū)等)定向至不同的Portal。

圖5 門(mén)戶(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.6 廣告平臺(tái)靈活配置播發(fā)策略

新廣告平臺(tái)獨(dú)立于已有的標(biāo)清機(jī)頂盒廣告平臺(tái)，重點(diǎn)關(guān)注以安卓機(jī)頂盒、手機(jī)、平板PC的多終端點(diǎn)播、回看、直播的廣告功能。結(jié)合各地市廣電運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)驗(yàn)，借鑒互聯(lián)網(wǎng)視頻廣告特點(diǎn)，新廣告平臺(tái)引入可配置播發(fā)的策略機(jī)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(jī)播發(fā)、輪循播發(fā)、抽取黃金時(shí)段)，播發(fā)策略可根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求定制增加而不影響現(xiàn)有平臺(tái)。

2.7 終端APP的管理

實(shí)現(xiàn)多屏互動(dòng)點(diǎn)播業(yè)務(wù)需要在終端上安裝相應(yīng)的“秦皇島有線(xiàn)”APP。機(jī)頂盒端APP(機(jī)頂盒出廠默認(rèn)安裝)納入到本地應(yīng)用商店管理，實(shí)現(xiàn)軟件的下載、更新[4]。移動(dòng)終端APP發(fā)布到安卓市場(chǎng)(安智市場(chǎng))和蘋(píng)果商店供用戶(hù)使用。

2.8 多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)與核心網(wǎng)絡(luò)的接入

考慮到未來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展，按照通用互動(dòng)平臺(tái)出口帶寬計(jì)算方法(用戶(hù)點(diǎn)播的平均視頻帶寬×并發(fā)率×開(kāi)通業(yè)務(wù)的終端數(shù)量)設(shè)計(jì)了多屏互動(dòng)業(yè)務(wù)平臺(tái)10 GE接入核心路由器設(shè)備，如圖6所示。

圖6 多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)與核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接

3 多屏互動(dòng)平臺(tái)的已開(kāi)展的應(yīng)用

多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)頂盒端的視頻服務(wù)，也將視頻服務(wù)推向移動(dòng)終端：

1)實(shí)時(shí)快捷的節(jié)目點(diǎn)播回看：平臺(tái)向機(jī)頂盒、手機(jī)、平板PC提供20個(gè)頻道7×24小時(shí)的自主點(diǎn)播，包括最受百姓歡迎的18個(gè)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(gè)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(tái)向機(jī)頂盒提供6 000多小時(shí)全高清視頻節(jié)目點(diǎn)播，匯聚電影、電視劇、紀(jì)錄、時(shí)尚四大板塊。開(kāi)辟專(zhuān)區(qū)，定期推出“追熱劇”等專(zhuān)題視頻。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

多屏互動(dòng)點(diǎn)播相比傳統(tǒng)的互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)，業(yè)務(wù)延伸覆蓋到移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)了跨屏視頻共享，添補(bǔ)了有線(xiàn)電視在移動(dòng)視頻領(lǐng)域的空白，這一步也是廣電運(yùn)營(yíng)商強(qiáng)化自身服務(wù)，主動(dòng)搶占互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的重要一步。基于IP的多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)建設(shè)符合公司大力發(fā)展寬帶的市場(chǎng)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(tái)支持，對(duì)移動(dòng)終端視頻服務(wù)的大面積覆蓋打下基礎(chǔ)，新增的移動(dòng)用戶(hù)收視行為數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)提供幫助。

秦皇島多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)的建設(shè)為用戶(hù)提供了優(yōu)質(zhì)、豐富、個(gè)性化服務(wù)，不僅滿(mǎn)足普通家庭、個(gè)人的收視需求，還滿(mǎn)足了黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、賓館酒店、院校等集團(tuán)客戶(hù)差異化視頻服務(wù)，同時(shí)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(xiàng)目的建成將在推進(jìn)秦皇島市信息化、創(chuàng)建“智慧城市”的進(jìn)程中起到重要作用。

[1] 魏國(guó)亮.多屏互動(dòng)技術(shù)在高清互動(dòng)平臺(tái)中的應(yīng)用[J].中國(guó)有線(xiàn)電視，2013(10)：1180-1182.

[2] 張勇.DVB+OTT有線(xiàn)電視多屏融合業(yè)務(wù)需求白皮書(shū)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(jìn)本地雙向互動(dòng)電視平臺(tái)的開(kāi)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(yùn)營(yíng)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(zhuān)題互動(dòng)電視

TN949

B

10.16280/j.videoe.2015.16.003

2015-03-02

【本文獻(xiàn)信息】李爽，朱曉松.基于IP技術(shù)的多屏互動(dòng)點(diǎn)播平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)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