数字电视交互系统的设计与实现毕业论文.doc

摘 要近年来，国家广电总局大力推动广播影视数字化发展，各地也加快推进数字电视整体转换工作。今年数字电视“整体转换”将全面开花。视频点播是数字电视增值业务中最重要的增值服务之一。vod 系统中需要构建一个与用户进行信息交流的平台用户接入系统1。如果对所有发出点播请求的用户都进行“一对一”的分配，那么整个网络的频道资源将被很快消耗完，不利于点播业务的大规模开展。通过汇聚管理对点播请求进行处理，以满足服务用户多，而频道数量又有限的具体情况。通过播出子系统来响应用户点播请求，完成节目的播放和机顶盒对频道的切换。 本文通过分析数字电视点播业务的发展态势及相关的技术背景，结合目前广播电视网络的特点，分析一套用于数字电视城域点播的用户接入系统的设计思想及其实现方式。该系统利用 pstn 网络作为上行点播信号的传输信道，以 cti技术为基础，依靠语音卡硬件为用户提供了电话接入方式2。通过使用系统，数字电视用户可以拨打电话的方式与点播系统进行交互，从而享受高效、安全、快捷的点播服务。汇聚管理部分主要根据频道资源有限的具体情况，提高了整个系统服务质量。并从呼叫中心接口设计、数据库设计、客户端界面实现等方面进行了介绍。在用户点播成功之后，为了视频服务器响应用户的点播要求、播放用户点播的节目，下发控制指令让机顶盒接收点播的相应内容，设计和实现了播出子系统。 【关键词】数字电视 视频点播 通用对象请求代理结构 计算机电话集成 hfc abstractthe development of digital broadcast video has been energetically impulsed by the nbta (national broadcast television association) recently. at the same time, the whole conversion of dtv (digital tv) in broadcast region has also been improved. the vod (video-on-demand) is one of the most important accessorial operations in dtv.in vod system，users access system is a platform communicated with subscribers. it is easily to run out of channel resources if reply every user who sends request, it is bad for the development of the vod in large scale .to solve problems above mentioned, converging system is a optimal choose and broadcasting system can reply requests from users. the paper propose a users access system can be applied in vod by analyzing trend of vod and relative technology and associating with broadcast television networks. the project adopts pstn network as uploading transmission channel, bases on cti technology, and provides phone access for users making use of speech board. using the users access system,the dtv users can enjoy efficient,safe and quick vod services by calling phones to communicate with vod system. converging system is not only achieve all functions successfully integrated with call center, database design and client interface, but also advance quality of service well. at last, in order to let video server apply the demand and broadcast the programs and let the stb receive the command of switching channel, design and realize the broadcasting system. 【key words】dtv vod corba cti hfc目 录前 言1第一章 数字电视技术的概念2第一节 数字电视的概念2第二节 数字电视的发展6第三节 本章小结7第二章 数字电视交互播出系统的整体设计8第一节 数字电视城域点播系统概述8一、系统的总体规划8二、系统操作平台与开发工具10第二节 数字电视交互播出系统功能10一、数字电视交互播出系统概述10二、数字电视交互播出系统功能11第三节 数字电视交互播出系统设计12一、系统结构选择12二、数字电视交互播出系统软件体系结构选择14第四节 本章小结16第三章 接入服务器子系统的设计与实现16第一节 接入系统设计目标16第二节 数据库设计19一、相关表之间的关系19二、相关表的内容20第三节 接入服务器与呼叫中心的接口设计与实现21一、接入服务器与呼叫中心 corba 接口设计21二、接入服务器与呼叫中心 corba 接口设计21第四节 本章小结21第四章 汇聚管理子系统的设计与实现22第一节 系统资源分配及点播命令处理策略研究22一、信道分配策略22二、点播命令处理策略的实现方案22第二节 汇聚管理子系统设计23一、数据库的设计23二、汇聚管理服务器与呼叫中心的接口设计25第三节 汇聚管理客户端的设计26第四节 本章小结27第五章 出子系统的设计与实现27第一节 呼叫中心与视频服务器的通信27一、呼叫中心与视频服务器接口的设计27二、呼叫中心与视频服务器接口的实现28第三节 本章小结30结 论31致 谢32参考文献33前 言在最近几年里，数字化、网络化、多功能化和产业化成为了我国广播电视发展的方向。怎么能够充分的利用hfc现有的网络资源，有利的实现各种业务的发展，这成为了现代数字电视的热点问题。伴随着通讯技术以及各种硬件存储技术的发展，有线数字电视成为了人们的首选，因为这种数字电视可以提高高清晰的画面，况且在增值业务方面也能够很好的扩充，并且在用户体验方面方便可靠。随着国民经济的发展，人们的生活水平也越来越高，人们对于现代的影视节目的需求越来越广泛，在这种状况下，vod（video on demand）视频点播技术诞生了，这一技术的诞生，解决了很多问题，在一定程度上克服了很多传统电视的弊端问题，实现了及时点播，广大的观看者可以随便看自己喜欢的节目。视频点播技术在实质上是需求者可以按照自己的各种需求来选取对自己有用的对媒体信息。这是一种典型的数字电视交互系统业务。在vod业务得到了发展，因为其具有很大的点播随意性、表现形式的主观性，它已经发展成为数字电视中的各大业务的重中之重，该业务现在在市场中占有很大的比重。第一章 数字电视技术的概念随着时代的进步，电子技术也运用于各类行业和生活用品中，人们对生活的需求也越来越高，尤其是与人们日常生活息息相关家电类用品，比如电视。如今的电视技术已经发展到了数字化时代，数字电视技术的应运而生给人们的生活带来了前所未有的改变，而数字电视也已经走进到各家各户中，数字电视的技术优势必然会取代模拟电视，数字技术的应用会使电视技术开辟一个新天地。当然模拟技术在局部小范围的电视技术上也会占有一定市场。数字电视为电子信息产业提供了一个难得机遇。从模拟电视广播向数字电视广播的过渡，将带来上万亿元的市场，它必将成为我国新的经济增长点。数字电视已不仅仅是传统意义上的电视，而是能提供包括图像、数据、语音等全方位的服务，是3c融合的一个典范，是计算机、传输平台、消费电子三个环节的聚焦点。这样的数字电视明确的显示着人们生活水平的不断提高。第一节 数字电视的概念一、数字电视的概念数字电视是指从节目的采集、录制到发射、传输、接收等所有环节中，都使用数字电视信号或对数字电视信号采用数字处理和调制的方法，是一种全新电视系统。它由信源、信道与信宿三部分组成，其组成方框图如图1-1所示：信源编码mpeg-2信道编码dvb信道信道解码dvb信道解码mpeg-2数字电视按信号的传输途径可分为三种：数字卫星电视（dvb-s）、数字有线电视（dvb-c）和地面无线传输数字电视（dvb-t）。数字电视按其传输视频比（图像清晰度）可分为三类：数字高清晰度电视（hdtv）、数字标准清晰度电视（sdtv）和数字普通清晰度电视（ldtv）。按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为4:3和16:9幅型比两种类型。按照产品类型结构分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视机等。数字电视的优点：1）传输图像质量高，传送距离远2）频道资源得到了充分利用3）提供了全新业务，易于实现有条件接收4）可降低发送功率，扩大覆盖范围数字电视与模拟电视的技术比较模拟电视数字电视描述采用模拟信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号采用数字信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号信源编解码因为信号数据量不大。所以不存在信息编码压缩问题电视信号数字化后，其信号的数据传输率很高。须具有良好的数据编码压缩技术复用无夏用器，视频、音频信号分别传输将编码后的视频、音频、辅助数据信号分别打包后复合成单路串行的比特流，使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性、与网络的互通性信道编解码调制解调图像信号按行、场排列，并具有行、场同步信号、前后均衡脉冲等，并对视频信号有补偿处理。调制方式一般采用调频或调幅有压缩及复用，传送时的信号不再有模拟电视场、行标志及概念。通过纠错、均衡来提高信号抗干扰能力，调铡采用qam、cofdm等新方法。且随着调制方法技术的改进。传输效率会进一步提高二、数字电视的标准数字电视标准是指数字电视采用的视音频采样、压缩格式、传输方式和服务信息格式等的规定。目前投入使用的有三种：美国的atsc(先进电视系统委员会)；欧洲的dvb(数字视频广播)；日本的isdb(综合服务数字广播)。每一种标准对于信源的处理、画面格式及传输方式等方面均有一些差别。每一种数字电视标准又可分为卫星传输、电缆传输和地面传输方式。美国atsc标准atsc标准由四个层级组成，最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如hdtv或sdtv；还确定atsc标准支持的具体图像格式。另外，atsc还开发并通过了可为采用50hz帧频的国家使用的另行标准。atsc成员30个，其中有美国国内成员20个、来自阿根廷、法国、韩国等7个国家的成员10个，中国的广播科学研究院也参加了atsc组织。 atsc标准定义的画面格式格式画面分辨率画面幅型比图像帧频率扫描力式hdtv1920x108016：960hz隔行30hz逐行24hz1280x72060hz30hz24hzsdtv704x48016：9或4060hz隔行30hz逐行24hz640x4804：360hz隔行30hz逐行24hz2）欧洲dvb标准 支持室内接收、移动接收等需求，包括4个系统。dvb传输系统：涉及卫星、有线电视、地面、smatv、mmds等所有传输媒体。dvb-s数字卫星广播系统标准：卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。dvb-c数字有线电视广播系统标准：系统前端可从卫星和地面发射获得信号。paw-t数字地面电视广播系统标准：本地区覆盖最好。传输质量高，但接收费用也高。dvb-smatv是数字卫星共用天线电视(smatv)广播系统标准。dvb-ms高于10ghz的数字广播mmds分配系统标准。dvb-mc低于10ghz的数字广播mmds分配系统标准。dvb基带附加信息系统：可传送接收ird调谐、节目指南及图文、字幕、图标等信息。dvb-si数字广播业务信息系统标准。dvb-txt数字图文广播系统标准，用于固定格式图文电视的传送。dvb-sub为数字广播字幕系统标准，用于字幕及图标的传送。dvb标准定义的画面格式画面分辨率画面幅型比图像帧频率扫描方式1920x108016：925hz30hz隔行720x57616：9或4：350hz逐行544x57625hz隔行/逐行480x576352x576日本isdb标准日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用qpsk调制。并在1999年发布了数字电视的标准-isdb。isdb是日本的dibeg(数字广播专家组)制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。isdb具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。isdb筹划指导委员会委员17个，其他成员23个，其成员均为日本国内电子公司和广播isdb标准定义的画面格式三种数字电视标准对比机构。水平分辨率垂直分辨宰叠面幅型比图像帧频率扫描方式1920108016：930hz隔行14407204801280运行720运行隔行544隔行4804：3三国标准的对比美国标准atsc欧洲标准dvb日本标准isdb地面卫星有线地面卫星有线地面卫星有线调制方式8vsb16vsbqbkqam2k8kcofdmqpskqam分段cofdmqpskqam视频编码mpeg-2mpeg-2mpeg-2音频编码ac-3复用mpeg-2mpeg第二节 数字电视的发展一、数子电视的历史广播电视数字化的发展经历了大约三个阶段：第一个阶段从20世纪70年代开始，主要是针对当时模拟彩电制式的一些缺陷，如隔行扫描造成电视图像闪烁、亮度与色度之间互相串扰引起水平分解力降低等进行改进，当时电视数字化能力较低，仅能对节目源制作处理以及接收控制部分数字化：第二阶段从20世纪80年代开始，由于电视数字化技术越来越成熟，演播室已开始全面数字化，并对广播电视数字化制定了一系列标准；第三阶段从20世纪90年代开始，卫星、有线、地面对数字电视从发送到接收已全面实现数字化。在这个阶段中，日本、美国及欧洲各国都制订了各自的开发计划。日本目前已基本完成了网络改造，采用有线、地面传输方式，实现广播电视数字化。美国的有线数字已基本覆盖全国，有线网络实现了光纤化和数字化双向改造。数字电视平台不仅提供数字电视节目，还可以开展信息服务等多种增值服务。美国计划于2009年停播模拟电视节目。英国于1998年久启动了数字电视广播和互动电视平台，经过对传输网络进行光纤化、数字化的改造，于2000年已成为全球发展较好的数字电视市场，并计划于2010年停播模拟电视。法国的数字电视业发展得比较快，并计划于2011年全部停止模拟电视信号的播出。俄罗斯于2007年夜启动了数字电视发展计划，并于2015年，利用8年时间实现广播电视数字化。二、数字电视的发展趋势我国数字电视发展很快，自从国家科技部于1995年批准实施中国高清晰度电视重大科技产业工程项目以来，我国的数字电视发展取得了举世瞩目的成绩。中央电视台于1996年1月开始，通过卫星传播数字化编码压缩的cctv电视节目。接着，各省市也纷纷通过卫星转播各自的数字节目。从1997年元旦开始，我国卫星数字广播系统采用了dvb-s标准。2000年以来，国家又设立了多项数字电视研发及产业化专项，重点是研究和制定自主知识产权的国家电视标准，进行数字电视产业化和应用推广试验，并把北京、上海、深圳作为试验区域。我国数字电视发展纳入了国家“十五”计划高新技术的几个重大专项之列，数字电视研究工作取得很大进展。目前全国已有49个城市成为开展有线数字电视整体转换的试点，还有一批城市也在积极尝试开展有线数字电视新业务。国家广电局对我国的数字电视发展作了全面规划，整个规划按应用区域分为四个阶段：第一阶段：2005年前，直辖市、东部地区（市）以上城市、中部地区省会和不封地级城市、西部地区部分省会城市的有线电视基本完成向数字化过渡。第二个阶段：2008年前。东部地区县以上城市、中部地区地级城市和大部分县级城市、西部地区部分地级市以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。第三阶段：2010年前，中部地区县级城市、西部地区大部分县以上城市的有线电视基本上完成向数字化过渡。第四阶段：2015年前，西部地区县级以上城市的有线电视基本完成向数字化过渡。第三节 本章小结本章首先介绍了数字电视的基本概念，然后介绍了国内外视频点播的标准对比以及数字电视的发展历史，最后简述了我国数字电视的发展趋势和已经取得成果，为本文以后的内容奠定了基础。 第二章 数字电视交互播出系统的整体设计第一节 数字电视城域点播系统概述 一、系统的总体规划（一）接入方式 vod的用户对接入系统的要求是很高的，要求能够快速准确的解析用户的指令，下一步要进行的就是点播操作，在这个过程结束之后，还要把该系统所执行的结果反映到用户界面。我们根据在点播信号信道上的不同点，把接入的方式分为两种，第一类，基于双向 hfc 线路实现双向通信的点播；第二类则是利用 pstn电话网络或是 gsm/cdm 网络作为上行点播信号传输信道，下行继续利用原有模拟电视 hfc 线路作为下行视频传输的技术方案3。下面对这两种方案进行分析比较。1.基于双向 hfc 线路实现双向通信的点播方案 虽然目前的 h fc 网络在网络的光纤和同轴部分以模拟格式传输视频信号，但是本质上在网络的设计中却没有对数字格式传输的信号进行任何限制。事实上，只要调制后的信号符合线缆系统传输的带宽和功率限制要求，今天的线缆网络就.可以不加修改的传送数字信号。只要数字信号包含在自己的 6mhz 频带内，数字通信就可以和模拟电视信号共存。该方案最主要的优点是：上行与下行业务都使用 hfc 网络进行传输，上行与下行线路互不干扰，可以提供足够的上行带宽，它能够传输用大量的用户点播信息，从而为多样化点播业务的开展提供了便利的网络环境，保证交互式业务的顺利开展。尽管双线双向宽带接入是一种理想的接入方案，然而，也有其自身的缺点：采取这种方案必须对原有线电视(catv)网络进行大规模升级改造使投入成本显著增加。线路施工投资巨大，需要增设或修改相应的各级分路(分接)器为有源双向多路分接/复接器，还需对机顶盒进行双向改造，这是一笔不小的投资。2.catv 线路下行视频传输+电话线路上行点播方案该方案是初始最常用的方案，也是投资最少，组建系统最快的方案。由于下行视频传输的数字电视信号是单向传输的经过射频调制后的信号，因此原模拟电视的 catv 线路可以不加修改地直接利用。用户通过拨打电话的方式进行节目点播，点播信息及系统反馈信息均通过 pstn 电话网络传输，而被点播节目的音视频数据则通过 catv 下行信道传输给用户。 本系统接入方案的选择 vod 系统一般都要求有线电视用户的终端设备能通过专用的信道来传递用户的点播请求，这一方面要求终端设备(如 stb)本身具有上行信号处理模块，另一方面要求传输网络分配一定的带宽来承载上行信号4。目前我国的有线电视网仍然以单向的 hfc 网络结构为主，对 hfc 的双向改造仅仅在少数几个大城市中展开，要想实现 hfc 的双向传输，必须要对现有的 hfc 网络作很大的改造。并且对 hfc 进行大规模的双向改造仍是一项耗时耗费均相当巨大的上程。基于设备成本、用户入网量、技术标准等原因，国内外很多双向交互信息网络建成后并没有获得良好的经济效益。因此，对单向 hfc 升级改造应该是有计划，循序渐进的过程。 （二）信息告知 对于目前在城市中的用户来说，与交互系统进行的通信的手段有打电话和发短信，其实这样的费用并不高，能够被广大的vod用户所接收。但是该系统还有另一个很大的问题要解决，就是怎么能够使用户所接收的信息更为广泛。用以上的手段来点播用户自己喜欢的节目时，严重影响了效率，这种手段现在看来会影响用户的体验。但是，epg的出现还有电视网站的出现及时的解决了这个问题。1.epg epg(electronic program guide)是一种数字电视的电子节目指南技术，由节目的供应方在提供节目的时候提供mpeg编码，在psi信息中能够添加观众所点播的节目信息，通过传输来传输到电视终端，这样观众也能够接受的自己所喜欢的节目喜欢。在通常情况下，epg会通过电视的机顶盒来下载到本地，用户要是在点播自己喜欢的节目的时候，先浏览epg，然后通过打电话、发短信的方式来进行点播，这样，这种技术实现了节目的及时点拨，极大情况下方便了用户。2.电视网站电视网站上提高的服务也很多，能够以字幕的新式提供给用户各种信息，对用户也是极为方便的一种信息。这种技术与epg技术相比较，他提供的信息更为广泛，更加全面。电视网站同样以电视字幕形式提供给用户更多、内容更丰富的节目单导航信息和公共信息。与 ep 相比，电视网站所能发部的信息更丰富、更全面。网站设计好之后，可用专门的工具，将电视网站已经制作好的所有 xml 文件打包成电视网站前端 ts 流文件，然后通过前端播出软件播放出来，用户在电视机屏幕上可以看到节目的详细信息。 二、系统操作平台与开发工具windows 2000提供了强大的支持，在安全性和可靠性方面，有很大的稳定性，而且在配置还增加了群服务功能，确保了系统的不间断正常工作，这个平台是开发大规模程序的最优平台5。所以，在这个基础上，用windows 2000这个很好的平台开发了数字电视城域点播系统。有一个软件，在速度、兼容和可视化方面都有这良好的环境，它是有borland公司开发的一种面对对象的可视化软件delphi。在这个软件中，集中了大量的能够很好兼容的控件，大大方便了程序员们的设计。而且还能够支持强大的数据库，这样可以为开发者们节省大量的时间。所以在设计的时候我们就选用delphi 语言6。能够很好的适应上层程序。支持各种应用，是一个良好的开发环境。第二节 数字电视交互播出系统功能一、数字电视交互播出系统概述 数字电视的点播系统是一种基于catv网络的系统。它通过网络技术、视频技术、数据库以及压缩技术，在电视前端系统中进行点播的系统，用户只需要用电话还有机顶盒就能够点播和收看自己喜欢的电视节目。在点播节目的时候，用户首先要根据自己的机顶盒上的网络信息浏览可供自己点播的项目，在相关点播信息的提示下，可以用电话输入相应的点播内容。这时候通过点播中心，对所点播的内容进行分析，获得用户的信息，这时候视频服务器就会发送所点播的视频节目给前端设备的调制解调器，经过调制后的节目又送入catv网络，此时已经反馈到用户那儿，然后通过切换频道就可以看到自己想看的节目。该系统的结果逻辑图如图一所示，它由互播出系统、呼叫服务中心、业务支撑平台、vod 点播服务器群、客户终端机顶盒这五个部分组成7。如图1.1所示：图1.1 数字电视城域 vod 系统逻辑结构图二、数字电视交互播出系统功能（一）用户接入服务器的功能用户接入系统是为了满足用户与数字电视城域点播系统进行信息交互的需求而设计的。作为用户与点播系统交互的平台，它必须能自动进行来电接听和语音应答，必须迅速而准确地从用户输入按键信息中解析出用户名，并向上提交给点播服务器，经呼叫中心进行身份验证，合法用户将被允许输入想要点播的节目 id，服务器再将接收到的节目 id 提交给呼叫中心进行 id 验证，向呼叫中心发点播请求，由呼叫中心统一处理9。 由于本接入系统是用于城域 vod 系统当中的，因此，接入系统还需要有同时处理较大数量用户的点播请求的能力。另外，由于本系统一般应用在长期无人执守的场合，因此，还需要系统具有较好的容错性，能自动处理各种异常情况，保证系统的长期稳定运行。（二）汇聚管理子系统的功能 汇聚管理子系统就是根据 catv 网络的特性，负责对所有的点播请求按照某种规定进行归类，解决了在系统资源受到客观条件制约下，如何尽可能多的满足用户的请求的问题10。 （三）播出管理子系统的功能视频服务器是 vod 系统的信息源，它保存着大量经 mpfg 压缩的图像节目，并能通过网络为用户提供所需的节目内容。视频服务器的组成主要包括高速大容量磁盘阵列、高性能处理器、高速总线以及高速通信卡等部分。一个功能较强的视频服务器通常具有以下 7 个方面的功能：一是点播实时性：能够实时处理终端用户的即时点播要求；二是视频并发性：具有较大的视频并发处理能力；三是输出宽带化：针对用户的并发点播，具有较高的视频输出带宽；四是应用环境多样性：用户环境的多样性，决定了视频服务器的视频输出方式的多样性；五是大容量存储：为了给用户有充分地选择余地，要求具有先进、高效的大容量存储磁盘管理能力；六是灵活扩展性：必须具有灵活的扩展性和平滑的系统升级能力，以保护用户的投资；七是高性能价格比：必须遵循价值工程规律，在价格合理的前提下尽量提高性能和增加功能11。 在数字电视城域点播系统中，每台视频服务器能够提供 24 个通道的 mpeg2标准的节目（6m 码率），通过架设多台视频服务器组成视频服务器集群，能够很好的满足用户的点播需求。机顶盒是网络终端设备，每个 vod 用户都必须要安装机顶盒，实现信号的接收、解调、解码、视频信号格式转换等功能。它使到用户住宅的信号最终可以在用户电视机上显示。经过接入服务器接入用户点播的命令请求后，经过汇聚服务器处理，将点播相同的节目的用户进行分组，得到用户的列表和要收看的节目内容，呼叫中心需要建立与视频服务器的通信，以便得到节目的播出通道，和通知视频服务进行节目准备和播放。 视频服务器一方面通过下行信道发送数字节目流信息，负责点播节目复用和推送。一方面向机顶盒发送切换指令，以便让机顶盒做好流控操作的准备，视频服务器从存储子系统取出节目内容合成一个个视像数据流，通过高速传输网传送到客户端机顶盒在电视机上播放，用户就可以看到自己点播的节目。 第三节 数字电视交互播出系统设计一、系统结构选择 （一）c/s 模式和 b/s 模式 c/s模式即就是客户/服务器(client/server)的模式，该模式通过把整个应用划分成两部分：前端客户端以及后端服务器端。通常而言，客户端的应用程序的作用是通过设置好使用界面让使用者进行输入操作，同时通过一些验证方法就可以检测用户输入的数据是否可用，另外会进行查询然后展示查询的情况12。在这样的情况下客户端的程序一般不会立刻对后端数据库中的数据进行操作处理，任何的请求一定要经过网络协议和数据库网络接口才能转发到数据库的服务器中对其处理，一般数据库重的服务器程序会对客户权限进行验证，确认是不是具有对数据库进行访问的权限，之后依据用户要求检索的数据，一系列操作完成再把最后的结果展示给客户。b/s 系统即就是浏览器/服务器(browser/ server)，它是包括浏览器以及服务器两部分构成。该系统的客户端使用的是常规的浏览器，服务器端使用的是标准的web服务器，用来协助应用端对浏览器的要求进行响应。所有的数据以及程序都存储在服务器中，浏览器的作用是经过下载端的服务器中的程序来进行动态扩展，服务器结构复杂有很多层，在b/s系统中所有的数据类别都能进行动态扩展。b/s系统的需要维护的地方都在服务器中，不需要对客户端进行运维操作，使用格调都很一致，如果有浏览器的权限客户就可以非常方便地运用浏览器，这样就达到了原本要用很繁琐的软件才能解决问题的目的，同时可以节省研发经费。（二）两层c/s模式和三层c/s模式 两层c/s系统的一端是客户端，另外一端是服务器，对客户端来说，其最重要的目的是对服务器进行请求，同时接收反馈结果；对服务器来说，其最重要的目是接受请求，然后进行计算，最后把计算结果反馈到客户端13。两层c/s结构在结构方面存在很多的问题，例如：如客户端的数目突然增加很多的时候，服务器端就会由于负担过大而导致效率大幅度下降；如果客户端的要求更改时，整个c/s系统的程序都必须进行修改，安装和调试过程会比较麻烦，使得系统的维护和改进非常困难。 三层c/s系统的应用端包括：客户端、控制服务器端以及数据服务器端。其中，客户端的作用是实现客户使用的界面，数据服务器端的作用是存储所有的服务数据。一般来说，用户不可以直接对数据服务器进行访问，只有经过控制服务器才能实现访问的目的。（三）三层c/s模式结构 c/s和b/s系统选择是按照以下原则进行的：对于数据查询比较灵活的地方，在特定的小区域中可以采用c/s系统；对于安全性能比较低和交互性不强，地点灵活的大区域内可以采用b/s系统。对于数字电视城域点播系统来说，它属于一种比较复杂的管理系统，需要对很多的数据进行处理，并且系统在小范围内运行即可，所以在这里我们采用三层c/s的系统。该系统框架如图 2.3 所示：图1.2 数字电视交互播出系统结构二、数字电视交互播出系统软件体系结构选择 数字电视城域点播系统属于能够扩展的分布式 vod 系统，该系统能够在全城的范围内进行服务，可以给客户带来非常可靠、使用便捷、并且画质效果非常好的vod服务。数字电视城域点播系统是通过电话来进行上传的，客户使用电话就可以体验点播节目的服务，同时把有线电视网络即就是hfc当作进行下传的方式，这样客户就能够使用机顶盒和一般的电视来欣赏通过点播实现的各种频道的节目。数字电视vod 城域点播系统采用的是三层c/s的系统模式、是按照corba 技术模式的分布式 vod 系统。通过采用corba 软件总线机制办法来达到目的，这样就能够非常有效的处理很多系统漏洞，因此该系统就会实现可靠性非常强、高度集成、方便维护和管理简单的目的14。根据以上内容所述，对于数字电视交互播出系统的软件部分，其整体的设计可以分成如图1.3所示的几个模块： 图1.3 数字电视交互播出系统软件体系结构1. 客户端 在客户端中，客户接入模块的作用是：实现客户和该系统的交互，客户采用电话进行点播节目，在点播的过程中，客户按照所给的声音指示来执行操作，接入服务器按照 corba 的模式和呼叫中心交换信息，这样就可以获取客户的所有信息，然后经过呼叫中心把验证码传送至机顶盒里。 2. 数据库服务器 根据sql server 2000所设计的数字电视城域点播系统的数据库是voddatabase，该数据库具有能够缩放、性能非常强的特点，是一种关系数据库管理系统，采用了以web标准为基础的扩展数据库编程功能。系统中所采用的xml更新程序可以非常方便地对所有数据进行处理。按照呼叫服务中心访问数据库的机制，可以设立一个能够对数据库进行访问的共用单元vodbase.dll，通过ado的连接形式对数据库进行访问15。在corba服务器中，任何部件都能够实现共享数据库的连接，这样就可以极大的提高系统的工作效率。 3. 呼叫中心 呼叫控制中心的服务器设计在城域vod点播系统中心的机房中，其作用非常重要，是整个系统呼叫处理的中枢。基于 vpn 网络的安全访问和互联，呼叫控制中心向上连接系统数据库和视频服务器，向下连接用户接入服务器和各种管理站16。其处理内容包括用户呼叫和节目、用户、运营、系统等等业务。在性能要求方面，若有 1.5 万个用户，则在 45 分钟（1 集电视剧）内的平均呼叫数为每秒 6 个，因此采用高档的 pc 服务器即满足需要。考虑到今后可能出现的用户人数增加，呼叫控制中心具备可伸性，通过集群技术架设多台呼叫中心服务器便可满足其性能要求。4.视频服务器（vod servers）播放的方式有两种：点播和轮播。点播及通过 epg、点播网站方式广播节目预告，实现点播内容告知；与呼叫中心建立状态查询等相互通信，接受和应答呼叫中心的指令；根据呼叫中心的指令启动点播服务，向点播用户发送点播节目内容；轮播充分利用了数字电视传输容量大的特点，可以播放一些观众欢迎的影视作品、热播栏目和节目等，以轮播方式进行数字电视节目播放。一个电视节目在多个频道中同时播出，在每个频道中，节目播出起始点相差一定的时间间隔，观众只要等待很短的时间就可以从头观看这个节目，初步实现电视节目的点播功能。视频服务器和呼叫中心的通信采用两种方式基于 corba 的方式和基于 sorket 的方式17。基于 corba 的方式主要是向视频服务器发送与机顶盒相关的一些指令，如发送校验码、倒计时、切换指令。基于 sorket 的方式主要是向视频服务器发送播放和准备播放指令。 第四节 本章小结本章简单对数字电视城域点播系统进行了概述，同时分析了数字电视交互播出系统，并进行了简单概述，最后详细讲了数字电视交互播出系统设计思路，以及系统结构、模式等的选择。第三章 接入服务器子系统的设计与实现第一节 接入系统设计目标1. 设计一套功能完善的用户接入系统，采用电话作为接入方式。支持多路电话呼入，并可根据需要增加通道数（增加语音卡）。 2. 能准确接收用户通过拨打电话发送的请求信号，并从中解析出点播信息再向上提交给呼叫中心，此外，系统亦能够将点播操作执行结果通过电话及时回传给用户。完善的用户身份验证、节目 id 验证和用户帐户验证机制。 3. 合理的点播服务工作流程，响应时间快，有较高的点播效率，能同时处理较大数量的用户点播请求。 4. 提供工作流程提示音重新录音功能，考虑各种意外情况(如通话不正常断线、用户未按正确步骤操作等)并做出相应的处理，保证系统的稳定性。 5. 适用于无人执守的环境，7*24 小时稳定运行。 6. 记录并显示点播日志、通道状态及用户当前动作显示，便于工作人员进行系统监控。图2.1 描述了用于电话语音接入的外线通道工作流程。 图2.1 电话接入外线的工作流程图具体点播流程描述如下： (1) 通过播打电话，输入智能卡号，接入服务器接收用户点播信息，对用户及点播命令的合法性进行检查。 (2) 输入验证码。 (3) 在机顶盒上显示点播节目的节目单上查找自己喜爱的视频节目节目编号，并按提示音输入编号。 (4) 接入服务器通过呼叫中心对系统资源进行查询，判断是否有空闲的信道来满足新的用户点播请求。 (5) 对于所有点播服务的用户，服务器记录其相关信息并予以反馈。 (6) 如果有空闲频道，则向机顶盒发送倒计时指令。 第二节 数据库设计一、相关表之间的关系 结合2.1的需求分析，我们可提炼出以下的实体：素材类型、素材子类型、模拟频道、数字频道、媒体文件。由于设计到多个数据库实体，为了给用户提供完善、周到的点播服务，以及便于系统的运营和管理，vod 系统需要设计一套完整的用于记录系统各个方面的信息的数据库系统，并由呼叫中心进行统一管理18。由于数据库信息量大，本文并不进行详细介绍，仅对接入部分涉及到的数据库内容作简要说明，图2.2描述了呼叫中心接入部分的数据表及其相互关系。 图2.2 表之间的关系二、相关表的内容1. 素材相关 matllibtbl 表：记录素材基本信息 matltypetbl 表：记录媒体文件的主类型 matlsubtypetbl 表：记录主类型下的媒体文件子类型 mediafiletbl 表格：记录分布于不同模拟通道上的媒体文件信息 2. 视频服务器相关 vodservertbl 表：记录视频服务器信息，详细字段如表 3-1 analogchanneltbl：记录视频服务器的模拟通道信息 playchanneltbl：记录视频服务器下的模拟通道复用的数字通道信息，记录的信息包括：数字频道本身信息，生成点播单的规则信息，播放状态(正常播出、播放中断)信息，汇聚播出信息，垫片信息，轮播信息，点播日志信息等。 第三节 接入服务器与呼叫中心的接口设计与实现 一、接入服务器与呼叫中心 corba 接口设计 如第一章所介绍，数字电视城域点播系统总体是 c/s 的结构，corba 技术开发的分布式系统，呼叫中心是 corba 的服务器端，客户端所需要的用户、频道、节目等信息都是通过与呼叫中心建立通信，呼叫中心处理得到相应的信息之后再返回给客户端19。corba 接口层将设计大量的接口供客户端调用，在接口功能层我们将按照2.1功能需求，按照面向对象的设计方法独立封装成单独的动态库实现。二、接入服务器与呼叫中心 corba 接口设计 espnapp 通过调用customermanager 接口与呼叫中心通信，通过customermanager_inner中customer_getinfobycatvcustid函数的实现得到用户的合法 信 息 。 如果stbcommandmanager与呼叫中心通 信 ，通过sendvodconfirmcommand 给机顶盒发送确认码。用户输入节目 id 之后，通过mediamanager 中的 onlinemedia_getinfo 查询到该节目的信息。如果节目存在，通过 playchannelmanager 中的 playchannel_getfree 得到空闲频道的信息。如果有空闲频道则通过 predemondmanager 中的 predemond_demond 提交点播请求，并通过stbcommandmanager中的sendvodcountdowncommand向机顶盒发送倒计时命令。如果没有空闲频道，则通过 playchannel_getnextfree 得到即将有空闲的频道的时间。 第四节 本章小结本章主要讲述了接入服务器子系统的设计使如何实现的，其中包括：接入系统设计目标、数据库设计、接入服务器与呼叫中心的接口设计与实现，都进行了详细地讲述。 第四章 汇聚管理子系统的设计与实现第一节 系统资源分配及点播命令处理策略研究 一、信道分配策略理系统中将传输数据流的资源称为逻辑信道，目前我国有线电视网络是共享型的，从服务端发出来的视频流实际上将在整个网络上传输，对于视频点播来说，即使只是单个用户点播的节目，其数据也将进入其他所有用户的终端设备，只是由于数据被加密，没有得到授权的用户将无法对数据进行解码。因此，如果对所有发出点播请求的用户都进行“一对一”的分配，那么整个网络的资源将被很快消耗完，不利于点播业务的大规模开展。针对服务用户多，而信道数量又有限的具体情况，可采用批处理的方法来减少逻辑信道数，从而达到为更多用户服务的目的。 一般情况下，如果用户得到保证在一个确定的较短时间内能被服务，那么用户大多愿意等待到视频播放。但如果等待时间过长，他们可能会不耐烦，而取消服务申请。正是基于这一点，提出了批处理方式。 二、点播命令处理策略的实现方案 具体实现过程如下： 1、该策略具体实现是按设定的时间间隔执行汇聚的推送，在同一时间段中打进电话的用户，都属于同一汇聚队列。 2、每次汇聚推送前将当前未执行的汇聚队列置为已执行，并创建新的队列来容纳以后提交的新的点播任务。这样可以保证在分析统计汇聚对列时候，新的点播任务不会添加到正在分析的队列任务中。 3、统计分析过程：查询这个批号下最多的素材做为要播出的素材，对应的用户为将要为之处理点播请求的用户。通过这样的处理得到了用户及其要看的节目内容。接下来通过呼叫中心查找节目是否存在及是否有空闲频道，如果有空闲频道则提交汇聚任务，并向机顶盒发送倒计时指令。如果有没有空闲频道则告知用户下一次有空闲频道的时间。汇聚流程图如图4.1所示：图4.1汇聚流程图第二节 汇聚管理子系统设计一、数据库的设计 为了记录用户的信息和点播执行的信息，我们设计了两个表来存储相关的数据信息，这两个表分别是 predemondcarrayouttbl 表和 predemondcustomtbl 表predemondcarrayouttbl 在汇聚时间内用户的点播批号是相同的，是系统的汇聚推送表。在接入服务器部分，提交了用户的点播请求时，进行了写表的操作，将predemondcustomtbl 中