论文-浅谈IPQAM在云媒体电视中的运用.doc

浅谈IPQAM在云媒体电视中的运用李安明 一、引 言随着数字技术、双向技术、互联网技术的快速发展，为有线电视实现数字化、网络化与信息化目标的提供了重要的技术跨越。IPQAM技术设备的运用为云媒体电视平台的建设提供了关键的技术手段，从根本上突破了广播电视网因网络带宽的限制，使得互动点播基础业务遭受的发展瓶颈，从而加快了三网融合的有序推进，和下一代广播电视的快速发展和建设。二、IPQAM工作流程浅述边缘调制器（IPQAM），顾名思义就是调制器的边缘化。作为互动电视业务下行通道的关键设备，IPQAM提供IP网络与CATV网络之间的边缘网关功能，它不但能够接收IP网络中传送的节目数据，还具有IP数据路由功能，能够将数据视频分开。其具体工作流程为:用户通过STB发送点播信息，通过有线电视HFC网络上的上行通道，将相关信息发送至视频点播后台服务器，服务器在验证用户信息合法后，视频点播服务器响应点播请求，将单节目传输流（SPTS）封装成UDP包，经IP视频流网络传输至IPQAM。IPQAM通过GE光口接收视频服务器IP流节目数据包后，由设备总处理器对信号进行检测，每个IP地址和UDP端口号对应无误后，然后完成相应的解包过程，将信号恢复成TS流格式，再进行系统时钟的校验，完成PCR的重定位后，信号流进入设备缓冲器，经缓冲处理后进行PSI表值的修正，再进行节目PID过滤和重映射、加扰、再重新复用到新的多业务传输流(MPTS)中、最后进行QAM调制及网络抖动处理，其形成的输出的射频信号RF直接在有线电视网上传送至STB。如图1所示，是基于IPQAM的视频点播逻辑图。图1 基于IPQAM的视频点播逻辑图三、建设初期IPQAM设备估算1网络用户数的估算以如图2所示的扬州市广播电视网络结构为例，从前端机房发送的1550有线数字光信号传输至分前端机房，在分前端机房，利用直调光发射机将来自IPQAM的视频播光信号与有线数字电视光信号，通过直调光机内部光合波器进行耦合，产生的混合信号接入20DB的1550前置光放大器，经前置放大输出后接一分四的光分路器，一分四光分路器的四个输出分别接24DB的1550光放大器，每个24DB1550光放大器的输出分别接一分十六的光分路器，每个一分十六光分路器的输出再接一分十的光分路器，最终每个一分十的光分路器的输出作为一个光结点，按照每个光节点可带大约40个有线电视用户计算，理论上一个分前端大约覆盖4161040=25600个有线电视用户。考虑到有线电视的实际入户率一般为90%左右，这样一个分前端实际可带2560090%23000个用户。2互动电视用户并发率与IPQAM并发流的估算IPQAM设备的调制方式一般采用的是64QAM，符号率则为6.875，根据DVB-C标准，视频编码格式采用MPEG-2，一个频道占 8MHz的带宽，这样每个频道的ASI码流通过QAM调制后的码流传输速率应为Log2646.875188204=38.014Mbps 。又由于每个MPEG-2编码方式的标清节目码率为3.75Mb/s，因此每QAM频道理论上可以传输10个标清电视节目。如果按照峰值点播并发率（即在同一时间有多少比例的用户在点播）为5%计算，需要同时提供230005%=1150个并发流来点播。为了确保传输过程中不会因传输速率瞬间变高而出现图像马赛克或者冻结的现象，实际运用中一般每个频点按照可传输8套标清电视节目或4套高清电视节目来实现，共需要11508144个频点。3IPQAM的频点选择IPQAM输出的节目流是在有线电视网络中传输，在开通互动电视视频点播业务之前还要对原网络频率资源的频谱进行规划，划分一部分频道资源用于IPQAM 的节目流在 HFC 网络上传输。一般每台IPQAM可有多个QAM模块，每个QAM模块可以配置16、24、32个频点。对于频率资源丰富的网络，分前端机房用户在3万以下，可选择满配48、或96个频点的方法。但由于目前有线电视网络是数字电视和互动点播并存，且数字电视占用了大量的频率资源，加上需要去除部分干扰频点，最终留给互动点播的频率资源比较紧张。在有线电视网络的互动业务发展的初期，可规划 8 到24 个频点用于互动电视节目流的传输，大部分地区采用16 个频点就能满足要求。在这16个互动频点中，有 2个频点在传输节目流的同时，还要传输配置信息流。该配置信息流包含有机顶盒点播所需的前端配置信息。为了保证冗余，这2 个频点传输的配置信息流内容是相同的。依扬州市有线电视网络为例，互动频谱共计16个频点，配置在2个射频端口上，第一个射频端口配置为227MHZ、235 MHZ、243 MHZ、251 MHZ、474 MHZ、482 MHZ、490 MHZ、498 MHZ共8个频点，第二个射频端口配置为259 MHZ、267 MHZ、275 MHZ、283 MHZ、506 MHZ、514 MHZ、522 MHZ、530 MHZ共8个频点。其中482、514是互动主频点，用于传输由江苏省网互动点播系统专用服务器下发的，机顶盒在开机过程中（中间件版本STB）或者在访问互动首页（浏览器版本STB）时，去指定的频点和节目号上获取配置流信息。配置流信息包含了后台点播服务器IP地址、机顶盒所处的服务分组号等信息。从发展趋势可以看出，随着互动电视用户的增加， 在IPQAM 设备的密度越来越大，集成度越来越高的同时，单台设备可支持的频点，也已由最早的 24 频点，发展到数千个频点。4IPQAM组网架构根据图2所示，一个分前端机房在并发率为5%的情况下，需要同时提供大约1150个并发流。解决目前用于互动点播业务频点资源紧张的有效模式是对IPQAM设备进行分组联接。以如图3所示的IPQAM调制器为例，该调制器配置了4块QAM板卡，每块板卡有3个RF输出口，每个RF输出可支持8个连续的频点。按照每个IPQAM可以分成多个组，每个组可以包含多个IPQAM，每个组频点不相同的原则，采用如图4所示分组方案。2个RF输出组成16个频点的一组,可同时支持128套标清或64套高清用户并发点播。一台IPQAM设备可同时提供6分组96个频点。这样对于需要同时提供1150个并发流，即144个频点的分前端机房可配则1.5台. 具体连接如图4所示。 随着互动电视用户的增加，为确保互动电视平台的稳定运行，还需要对所有IPQAM设备频点的流量进行采集，制作出IPQAM服务分组流量统计负荷日、周、月报。依照统计结果，对最大流量较高的IPQAM分组，需要进行资源饱和度处理：有空闲分组，或分组使用率较低的，可采用分组内调整的方法；没空闲资源的情况，需新增设备。四、影响IPQAM设备选型其它因素作为作为支撑广电行业向智能化、互动化转型的关键设备，IPQAM设备的调研选型至关重要，直接影响到前期网络的利用率，与后期网络的发展扩展度，用户的互动满意度。各个地方广电网络要根据自身特点，在选择IPQAM设备时应充分考虑如下几个重要因素：1.安全性：安全是广电的生命线。随着用户数的不断增加，设备的集成度和密度越来越高，应选择灵活方便的集中控制系统，通过该系统能够实现诸如远程控制、在线升级、设备运行参数设置监测等；选用能够提供多级的安全冗余备份方案的设备，如物理层GbE接口、网络层IP、传输层UDP端口、业务层Service节目，可靠保证播出更加安全。2稳定性：流畅的互动点播是用户满意度的根本。从技术指标上看抗网络抖动和输出码流PCR抖动，以及射频MER是关键指标；从设备功能上看，具有码流溢出保护机制的IPQAM是防止当用户频繁使用操作点播功能，避免节目流的突发溢出，从而保证系统整体可靠运行的有效措施。3经济性：从网络自身的环境和结构特点来考虑，选用不同的IPQAM,既经济，又高效。如：需要广播与互动点播并存时，可选择广播与点播兼容的设备；在频点资源紧张且频点又不连续的网络，可选择捷变频设备，从而使频点充分利用，解决邻频紧张，使设备数量降低，性价比最大化；如果频点连续性