CN101267538A - 一种切换网络电视频道的方法和系统以及缓存实体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种切换网络电视(IPTV)频道的方法和系统以及缓存实体。其中，方法为：缓存实体对生成的切换媒体流进行缓存，收到切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；切换被接受后，媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流，以此来减小网络传输过程中和信令面进行切换请求时引起的延迟。更进一步地，本发明可以引入鉴权过程，并且减小了鉴权过程中的信令交互所引起的延迟。并且，本发明不仅可以用于组播方式传输时IPTV频道的快速切换，也可以用于单播方式传输时地IPTV频道的快速切换。
Description
技术领域
本发明涉及网络电视(IPTV)业务技术，特别涉及一种切换IPTV频道的方法和系统以及缓存实体。
背景技术
随着因特网(Internet)应用的迅速发展以及IP技术的出现，IPTV业务也应运而生并快速的发展起来。该业务把传统的电视业务引入IP网络中，下面对与IPTV业务相关的技术进行简单的说明。
会话发起协议(SIP)是由因特网工程任务组(IETF)制订的多媒体通信系统框架协议之一，是用于建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与实时传输协议(RTP)/实时传输控制协议(RTCP)、会话描述协议(SDP)、实时流协议(RTSP)、或域名服务(DNS)等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商。
为了满足越来越突出的IP多媒体应用的普遍需求，第三代合作伙伴计划(3GPP)在分组承载网基础上引入的全IP业务网络架构的IP多媒体子系统(IMS)，目标是按照个性化用户数据、屏蔽用户接入方式、和控制业务能力的开放程度，从而提供多媒体的通信体验。IMS是3GPP R5阶段增加的WCDMA网络中叠加在已有分组域之上的一个子系统，采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载通道，引入SIP作为业务控制协议，通过将业务控制与承载控制分离，提供丰富的多媒体业务；IMS中主要的功能实体包括控制用户注册、会话控制等功能的呼叫会话控制实体(CSCF)、提供各种逻辑控制功能的应用服务器(AS)、集中管理用户签约数据的归属用户服务器(HSS)以及用于实现电路交换网互通的媒体网关控制功能实体(MGCF)/IP多媒体-媒体网关(IM-MGW)，媒体接收者通过当前所在地的代理CSCF(P-CSCF)接入IMS，会话和业务触发控制及与AS的业务控制交互则由其它注册地的归属域服务CSCF(S-CSCF)完成。
IP组播是以IP地址发送业务的技术，发送者利用IP组播可以同时向多个接收者发送相同的业务内容，因为相同内容只需要向指定组播地址发送一份即可，所以可以有效降低业务发送者和传输网络的负载。用户可以通过使用因特网组管理协议(IGMP)等协议加入业务组播组，来获取组播内容。
使用组播技术传送业务流，无论业务接收者有多少，业务发送者只需要发送一个数据流。组播数据在业务发送者到接收者的传送路径上的传送点之间只产生单一的数据流。
分层视频编码技术是对视频流进行不同层次的编码，可以输出多个编码层，由最主要的基本层以及其上的多个增强层组成。基本层和增强层可以分开发送，在接收端基本层可以独立解码出基本层视频，但是增强层必须依赖于基本层和/或其下面的增强层，才能解码重构出各自对应的视频。通过基本层与增强层的分别解析和相互叠加，得到最终的视频码流。使用该技术对视频流进行编码，使其数据码率相对较小，在网络中的传输延迟也较小，终端的解码速度也相对较快。
运动图像专家组(MEPG)流的组成有编码帧(I帧)、预测编码帧(P帧)和双向预测编码帧(B帧)，其中，I帧包含了一个静态画面中最全面的信息，可以独立的由解码器解码生成画面，其编解码完全由自身决定，而不需要依赖其它帧；P帧要依赖前面的I帧才能完成编解码；而B帧要依赖于当前的I帧和相关的P帧才能完成编解码。因此，I帧在MEPG流中十分重要，为减小视频流的数据码率可以从中提取关键的I帧，生成准动态的视频流，甚至可以在连续的M个I帧中提取N个，进一步对视频流大小进行精简，其中M＞N。
在传统电视技术中，所有频道内容一般是按频分的方式同时发送到媒体接收者的，如目前常用的有线电视(CableTV)，如果媒体接收者要切换频道，只需要调谐到相应频道的播放频率或频带上。对于IPTV而言，考虑传输带宽等因素的限制，是按照需要将部分媒体的内容发送到媒体接收者的，而不是同时发送所有频道的内容。此时频道切换涉及到媒体接收者和网络的信令交互过程，可能导致整个切换过程的各个环节出现延迟，从而影响终端用户的最终体验。其中，整个切换过程中出现延迟的环节一般包括以下三种：
1)接入节点处理互联网组播管理协议/组播侦听者发现协议(IGMP/MLD)时产生延迟；
2)媒体流从媒体服务器传送到接入节点产生的延迟；
3)媒体接收者解码媒体流并显示时产生的延迟。
目前对于IPTV切换频道的延迟问题，由以下几种解决方案：
其一、对于IPTV实时电视业务而言，目前基于数字用户环路(DSL)的一种技术方案如图1所示，图中实线表示媒体流的传输，虚线表示信令传输。该技术使用IP组播技术向媒体接收者传送媒体流，媒体接收者使用IGMP/MLD从接入网的接入节点请求加入频道的组播地址来接收该频道节目，在核心传输网使用组播路由技术建立组播转发路径，媒体服务器发出的组播数据包经核心传输网到达接入网并最终发送给媒体接收者。为了媒体接收者进行有效控制，在DSL接入网的接入节点上，如数字用户环路接入复用器(DSLAM)或者宽带远程接入服务器(BRAS)进行用于频道权限的控制；这里媒体接收者的频道切换请求最终体现为媒体接收者使用IGMP/MLD协议加入或者离开播放频道的组播组，一般通过检查配置到DSLAM或者BRAS上的权限列表来判断是否允许媒体接收者的此次频道切换操作。为了降低频道切换的延迟，提前将多个频道的内容发送到接入网边缘，在媒体接收者请求频道内容时直接从接入网的接入节点发送内容给媒体接收者，从而节省媒体流从媒体服务器传送到接入网的接入节点的延迟时间；当没有媒体接收者收看内容时，接入网的接入节点丢弃收到的频道内容。
对于单播方式来说，媒体接收者进行频道的切换时，必须到核心传输网从媒体服务器处获得目标频道的内容，所以该方法通过提前将频道内容发送到接入网来减小延迟的方法并不适合于单播方式时的频道切换。
其二、基于下一代网络(NGN)的发展考虑，采用控制与承载分离的思想对IPTV业务进行部署。媒体接收者在信令面进行业务请求，网络对媒体接收者进行鉴权，状态记录，计费等操作，同时获取媒体面的传输参数，再由媒体接收者在媒体面请求相关媒体资源。基本思路是：媒体接收者进行初始的频道请求时就协商好媒体接收者与媒体服务器的切换通道，在媒体接收者进行频道切换使用该通道下发比并显示低分辨率或/和准静态的切换媒体流；直至正常的切换流程结束，媒体接收者再接收到正常媒体流。该方法的结构图如图2所示，其中，上端的箭头表示低分辨率的切换媒体流，下端的箭头表示正常媒体流。切换媒体通道从媒体接收者进行初始业务请求时已经存在，并不必等到频道切换时才进行协商，媒体接收者在正常观看节目的同时，媒体服务器同时下发切换媒体流，只是媒体接收者进行丢弃；当媒体接收者切换频道时，媒体接收者才接收该切换媒体流。
这种方法可以进一步减小传输时延，但是在媒体服务器距离用户终端比较远的情况下，核心网传输延时会较长，另外，在引入鉴权过程的时候，媒体接收者发出请求到媒体服务器，必须在鉴权成功之后，媒体服务器才会下发媒体流，所以在信令面进行切换请求时也会引起较长延迟，影响用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种切换IPTV频道的方法，以便于减小切换IPTV频道的延迟。
本发明实施例的第二个目的在于提供一种切换IPTV频道的系统，以便于减小切换IPTV频道的延迟。
为了实现上述第一个目的，本发明实施例提供了一种切换IPTV频道的方法，该方法包括：缓存实体对生成的切换媒体进行缓存，收到切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；切换被接受后，媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流。
为了实现上述第二个目的，本发明实施例提供了一种切换IPTV频道的系统，该系统包括：切换流生成单元、缓存实体、媒体提供者、以及媒体接收者；
切换流生成单元，接收媒体提供者发送的正常媒体流并生成切换媒体流，发送给缓存实体；
缓存实体，将切换流生成单元发送的切换媒体流进行缓存，接收到媒体接收者或媒体提供者发送的切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；接收到媒体接收者的切换请求后，转发给媒体提供者或者不转发给媒体提供者；
媒体提供者，向切换流生成单元发送正常媒体流，切换被接受后，向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流；接收到媒体接收者发送的切换请求后，转发给缓存实体或者不转发给缓存实体；
媒体接收者，向媒体提供者或缓存实体发送切换请求，接收来自缓存实体发来的目标频道的切换媒体流，接收来自媒体提供者的目标频道的正常媒体流。
本发明实施例还提供了一种缓存实体，该缓存实体包括：缓存单元、收发单元以及判断单元；
缓存单元，用于缓存切换媒体流；
收发单元，接收切换媒体流并发送给缓存单元；接收到切换请求后，将缓存单元中的切换媒体流发送出去，接收到媒体接收者的切换请求后，转发给媒体提供者或不转发给媒体提供者。
由以上技术方案可以看出，设置缓存实体对切换媒体流进行缓存，在收到切换请求后，立刻向媒体接收者发送切换媒体流，减小了网络传输过程中造成的延迟；在媒体提供者进行切换请求的过程中，媒体接收者可以先接收到目标频道的切换媒体流，以此减小了信令面进行切换请求时引起的延迟。所以，本发明实施例所提供的方法和系统减小了IPTV频道切换过程中的延迟。
附图说明
图1为现有技术中基于xDSL的快速切换IPTV频道的系统结构图；
图2为现有技术中基于NGN的快速切换IPTV频道的系统结构图；
图3.1为本发明实施例提供的快速切换IPTV频道的系统结构图；
图3.2为本发明实施例提供的缓存实体的结构图；
图4.1为本发明实施例提供方案一的系统结构图；
图4.2为本发明实施例提供方案一的基于传统IPTV业务的系统结构图；
图4.3为本发明实施例提供方案一的基于传统IPTV业务的方法流程图；
图5.1为本发明实施例提供方案二的系统结构图；
图5.2为本发明实施例提供方案二的基于NGN分层设计的系统结构图；
图5.3为本发明实施例提供方案二的基于NGN分层设计的方法流程图；
图6.1为本发明实施例提供方案三的系统结构图；
图6.2为本发明实施例提供方案三的基于IMS网络架构的系统结构图；
图6.3为本发明实施例提供方案三的基于IMS网络架构的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、优点更加的清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细地描述。
本发明实施例提供的方法主要是：缓存实体对生成的切换媒体流进行缓存，收到切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；切换被接受后，媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流。
其中，切换媒体流的生成过程是对正常媒体流进行修改，使其在压缩率、传输比特率、分辨率等媒体参数上与正常媒体流不同，形成低分辨率和/或准静态的视频帧发送图像信息，从而可以减小传输延迟。对正常媒体流进行的修改可以是以下方式中的一种或者其中几种的组合：1)对视频内容使用分层编码和传输的方式，切换媒体流仅采用基础层编码，用于降低视频流的比特率；2)在MPEG视频编码机制中，从视频流内提取I帧，形成准动态的I帧序列，作为切换媒体流内容；3)只选取M个连续I帧中的N个作为I帧序列进行传输，其中M＞N；4)对各个I帧进行图像尺寸的压缩等。其切换媒体流的具体生成过程不是本发明的重点，所以不做详细描述。
切换媒体流的生成可以由缓存实体完成，缓存实体接收来自媒体提供者的正常流，然后形成切换媒体流直接进行缓存；也可以由媒体提供者完成，然后媒体提供者直接将生成的切换流发送给缓存实体进行缓存。切换媒体流的生成过程是不停止的，以此来保证切换媒体流的连续性。
在实施IPTV业务时，考虑到媒体传输需要的带宽开销，为了避免核心传输网络的拥塞，优化媒体传输时间，在本方法中设置了缓存实体对切换媒体流进行缓存，当收到切换请求后，向媒体接收者下发切换媒体流，以此减少媒体流在传输过程中的延迟。
缓存实体对切换媒体流进行缓存一般采用动态的缓存机制，根据业务需求对切换媒体流进行临时性的保存，并在一定老化机制下更新切换流媒体内容。其缓存的媒体流可以是应用级的媒体文件，也可以是报文级的打包媒体数据。缓存实体通过缓存最新N秒内容的方式对切换媒体流进行临时保存，其中N秒的设置由具体情况而定，N秒的设置与完成频道切换的时间有关。
缓存实体在接到切换请求时，立刻向媒体接收者下发目标频道的切换媒体流，并且在目标频道的切换媒体流的下发过程中并不停止对新的切换媒体流的缓存过程，以此来保证切换过程中切换媒体流是连续的。
其中，所述媒体提供者是网络中提供IPTV业务的实体，可以是IPTV中间件，也可以是媒体服务器等。所述媒体接收者，可以是用户终端，如机顶盒(STB)或计算机(PC)等。所述缓存实体是网络中的某个逻辑的或者物理的功能实体，可以是媒体缓存实体(Cache)。
媒体接收者在切换频道时，首先要发出切换请求，可以将切换请求直接发送给缓存实体、并发送给媒体提供者，缓存实体接到切换请求后进行目标频道的切换媒体流的下发，媒体提供者接到切换请求时，切换被接受，媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流；媒体接收者也可以将切换请求发送给媒体提供者，媒体提供者向缓存实体转发切换请求并下发目标频道的正常媒体流，缓存实体接收到切换请求后进行目标频道的切换媒体流的下发。其中，所述切换请求包括目标频道的标识，媒体接收者的位置信息等。用于单播方式时，根据媒体接收者的位置信息，媒体提供者和缓存实体可以向媒体接收者发送相应的媒体流；用于组播方式时，媒体接收者切换频道时加入相应的组播，媒体接收者和缓存实体发送相应的媒体流到该组播组。
更进一步地，在媒体提供者下发目标频道的正常媒体流后，缓存实体停止目标频道的切换媒体流下发，该过程可以是：媒体提供者在下发目标频道的正常媒体流后，通知缓存实体停止发送目标频道的切换媒体流；也可以是：媒体接收者在接收到目标频道的正常媒体流后，通知缓存实体停止发送目标频道的切换媒体流；也可以是设定一个时限，到了定时时限后，缓存实体自动停止目标频道的切换流的发送，该方法可分别与前两种停止下发切换流的方法结合使用。其中，所述设定的时限一般要大于时间T，其中T为媒体接收者发送切换请求到媒体提供者能够下发正常媒体流所用的时间。
更进一步地，该方法中可以包括鉴权过程，媒体接收者可以在发送切换请求时，在切换请求中包含用户的鉴权请求；也可以是缓存实体接收到切换请求时，向媒体提供者发送鉴权请求，该鉴权请求中包含用户的鉴权信息和/或位置信息。
媒体提供者在接收到鉴权请求后，对媒体接收者进行鉴权，鉴权成功表示切换被接受，继续执行媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流的步骤；如果鉴权失败，媒体提供者则不向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流，并通知缓存实体停止发送目标频道的切换媒体流。
另外，鉴权可以由单独的装置来完成，例如鉴权单元。可以有以下几种情况：媒体接收者将切换请求发送给缓存实体，缓存实体将所述鉴权请求发送给鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后，通知媒体提供者切换被接受；或者，媒体接收者将所述切换请求发送给缓存实体，缓存实体将所述切换请求转发给媒体提供者，媒体提供者将鉴权请求再发送给鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后，通知媒体提供者切换被接受；或者，媒体接收者同时向缓存实体和鉴权单元发送切换请求，鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后通知所述媒体提供者切换被接受。
媒体接收者向缓存实体发送切换请求时，可以使用IGMP、RTSP、SIP或者其它相关协议；在缓存实体和媒体提供者之间转发切换请求和/或鉴权请求时，可以使用RTSP、SIP、H.248或者其它相关协议；在媒体接收者向媒体提供者发送切换请求时，可以使用超文本链接协议(HTTP)、RTSP、SIP或者其它相关协议。
缓存实体向媒体接收者下发目标频道的切换媒体流，和/或媒体提供者向缓存实体下发切换媒体流或者正常媒体流时，和/或媒体提供者向媒体接收者下发目标频道的正常媒体流时，可以使用RTP/RTCP协议，传输方式可以是单播或者组播。
本发明实施例所提供的系统如图3所示，该系统包括：切换流生成单元301、缓存实体302、媒体提供者303、媒体接收者304。
切换流生成单元301，用于将媒体提供者303发送的正常媒体流生成切换媒体流，并发送给缓存实体302。
所述切换流生成单元301对接收到的正常媒体流修改，使其在压缩率、传输比特率、分辨率等媒体参数上与正常媒体流不同，形成低分辨率和/或准静态的视频帧发送图像信息，从而可以减小传输延迟。
所述切换流生成单元310可以是独立的装置，也可以设置在缓存实体302中，也可以设置在媒体提供者303中。
缓存实体302，将切换流生成单元301发送的切换媒体流进行缓存，接收到媒体接收者304的切换请求后，向媒体接收者304发送目标频道的切换媒体流。
所述缓存实体302通过缓存最新N秒内容的方式对切换媒体流进行临时保存，其中N秒由具体情况而定，N秒的设置与完成频道切换的时间有关。
所述缓存实体302可以是Cache。
媒体提供者303，向切换流生成单元发送正常媒体流；切换被接受后，向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流。
媒体提供者303可以在接收到切换请求时判定为切换被接受。
所述切换请求也可以由媒体接收者304发送给缓存实体302后，由缓存实体302发送给媒体提供者303；也可以由媒体接收者304发送给媒体提供者303，然后媒体提供者303转发给缓存实体302。
所述媒体提供者303可以是IPTV中间件，也可以是媒体服务器等能够提供IPTV业务的实体。
媒体接收者304，发送切换请求；接收来自缓存实体302的目标频道的切换媒体流，并接收来自媒体提供者303的目标频道的正常媒体流。
所述媒体提供者303也可以先将目标频道的正常媒体流发送给缓存实体302，缓存实体302再将目标频道的正常媒体流发送给媒体接收者304。
所述媒体提供者303可以是用户终端，如STB、或PC等能够接收IPTV媒体内容并对其进行处理的设备。所述处理是指显示、录制、或者其它操作。
更进一步地，媒体提供者303接收到切换请求后，向缓存实体302发送停止通知；缓存实体302，接收到停止通知后，停止对媒体接收者304发送目标频道的切换媒体流，和/或到了定时时限后，自动停止向媒体接收者304发送目标频道的切换流。其中，所述设定的时限一般要大于时间T，其中T为媒体接收者发送切换请求到媒体提供者能够下发正常媒体流所用的时间。
媒体提供者303接收到切换请求后，也可以先向媒体接收者304发送切换被接受通知，然后，媒体接收者向缓存实体302发送停止通知。
更进一步地，该系统进一步包括：鉴权单元305；
所述切换请求中包括鉴权请求；
所述鉴权单元305，接收缓存实体302或媒体提供者303或媒体接收者304发送来的鉴权请求后，进行鉴权，鉴权成功后，通知所述媒体提供者303切换被接受；
所述缓存实体302，还用于接收到媒体接收者的切换请求后，将鉴权请求发送给鉴权单元；或者，
所述媒体接收者304，还用于直接将鉴权请求发送给鉴权单元；或者，
所述媒体提供者303，还用于将所述鉴权请求发送给鉴权单元。
所述鉴权单元305可以是独立的装置、也可以包含在媒体提供者303中。
下面对缓存实体的结构进行描述，如图3.2所示，该缓存实体主要包括：缓存单元01、以及收发单元02；
缓存单元01，用于缓存切换媒体流；
收发单元02，接收切换媒体流并发送给缓存单元01；接收到切换请求后，将缓存单元01中的切换媒体流发送出去，接收到媒体接收者的切换请求后，转发给媒体提供者或不转发给媒体提供者。
所述缓存实体还可以包括：切换流生成单元03，用于将正常媒体流进行修改形成切换媒体流，并发送给所述收发单元02。
所述收发单元02，还用于切换被接受后，停止发送切换媒体流。
所述缓存实体还包括定时单元04，用于设定定时时限，定时时限到时，向收发单元02发送停止通知；
收发单元02，接收到停止通知后，停止发送切换媒体流。
下面以三种方案为例对上述系统和方法进行详细的描述，三种方案中均以切换流生成单元设置在缓存实体中，即缓存实体完成切换媒体流的生成功能为例。
方案一、其结构如图4.1所示，其中，虚线I1和I2表示信令通道，实线P1、P2和P3表示媒体通道。
在该方案中，媒体提供者303通过P2向缓存实体302发送正常媒体流，缓存实体302生成切换媒体流并进行缓存；媒体接收者304通过I1向缓存实体302发送切换请求，缓存实体302接收到切换请求后通过P1立刻向媒体接收者304发送目标频道的切换媒体流，并通过I2向媒体提供者303发送鉴权请求；媒体提供者303进行鉴权，鉴权成功后，媒体提供者303通过P3向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流，并通过I2向缓存实体302发送停止通知，缓存实体302接到停止通知后，停止发送目标频道的切换媒体流；如果鉴权失败，媒体提供者303不向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流，并通过I2向缓存实体302发送停止通知，缓存实体302接到停止通知后和/或到了一定时限，停止发送目标频道的切换媒体流。所述停止通知可以是媒体提供者303向缓存实体发送的鉴权响应。
下面以传统IP网络上的IPTV频道切换为例对方案一的系统和具体实现流程进行描述。如图4.2所示，在传统IPTV业务的频道切换系统中，媒体提供者是IPTV中间件，其功能包括：用户的鉴权、业务请求处理、IPTV内容管理以及媒体流的分发调度等；缓存实体采用Cache；媒体接收者采用STB。此时，媒体传输通道P3通过Cache，由传输通道P1和P2组合构成。
由图4.2所示系统实现快速切换IPTV频道的方法流程图如图4.3所示，其中，实线表示媒体流的传送步骤，虚线表示信令的传送步骤。该流程包括以下步骤：
步骤401：IPTV中间件通过P2向Cache发送正常媒体流；
步骤402：Cache接收正常媒体流形成切换媒体流并进行缓存；
步骤403：Cache通过P1向STB发送当前频道的正常媒体流；
步骤404：STB要切换频道时，通过I1向Cache发送切换请求；
所述切换请求中包括用户位置信息和目标频道标识，既向Cache请求目标频道的切换媒体流，也向IPTV中间件请求目标频道的正常媒体流。
步骤405：Cache接收到切换请求后，向STB下发目标频道的切换媒体流；
本步骤中，Cache根据切换请求中的目标频道标识找到目的频道的切换媒体流，并根据切换请求中的用户位置信息向STB发送。
步骤406：Cache通过I2向IPTV中间件发送鉴权请求；
步骤405与步骤406可以是同时进行的，也可以在短时间内先后进行，顺序可以是任意的。
步骤407：IPTV中间件进行鉴权；
步骤408：IPTV中间件通过I2向Cache发送鉴权响应通知鉴权失败或成功，若鉴权失败，则不进行步骤409，也不进行步骤412；鉴权成功，则执行步骤409；
步骤409：IPTV中间件通过P2向Cache发送目标频道的正常媒体流；
步骤410：IPTV中间件通过I1向STB发送切换响应通知切换被接受或不被接受；
所述步骤408和步骤409没有固定的先后顺序，也可以是同时进行的。
步骤411：Cache停止发送目标频道的切换媒体流；
步骤412：Cache通过P1向STB发送目标频道的正常媒体流。
上述方案一实施例中，鉴权单元是设置在IPTV中间件中的。
方案二、其结构如图5.1所示，其中，虚线I2和I3表示信令通道，实线P1、P2和P3表示媒体通道。
在该方案中，媒体提供者303通过P2向缓存实体302发送正常媒体流，缓存实体302生成切换媒体流并进行缓存；媒体接收者304通过I3向媒体提供者303发送切换请求，媒体提供者303再通过I2将切换请求转发给缓存实体302，缓存实体302接受到切换请求后，立刻通过P1向媒体接收者304发送目标频道的切换媒体流；媒体提供者303根据切换请求中的鉴权请求进行鉴权，鉴权成功后，媒体提供者303通过P3向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流，同时可以通过I2向缓存实体302发送停止通知，缓存实体302接到媒体提供者303的停止通知，和/或在某个定时时限后，停止发送目标频道的切换媒体流；如果鉴权失败，媒体提供者303不向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流，同时可以通过I2向缓存实体302发送停止通知，缓存实体302接到媒体提供者303的停止通知，和/或在某个定时时限后，停止发送目标频道的切换媒体流。所述停止通知可以是媒体提供者303向缓存实体发送的鉴权响应。
下面以承载与控制分离的频道切换为例对方案二的系统和具体实现流程进行描述。如图5.2所示，应用NGN网络架构的分层设计将IPTV业务的控制和鉴权功能从媒体服务器中分离出来，形成IPTV业务控制实体。此时用户的鉴权由IPTV业务控制实体完成。缓存实体采用Cache；媒体接收者采用STB。此时，媒体传输通道P3通过Cache，由传输通道P1和P2组合构成；信令通道I2和I3发生转移，并新增信令通道I4用于IPTV控制实体对媒体服务器的控制，协议可以是H.248、SIP等。
由图5.2所示系统实现快速切换IPTV频道的方法流程图如图5.3所示，其中，实线表示媒体流的传送步骤，虚线表示信令的传送步骤。该流程包括以下步骤：
步骤501：媒体服务器通过P2向Cache发送正常媒体流；
步骤502：Cache接收正常媒体流并形成切换媒体流并进行缓存；
步骤503：Cache通过P1向STB发送当前频道正常媒体流；
步骤504a：STB通过I1向Cache发送切换请求；
步骤505：Cache通过P1并根据切换请求中的目标频道标识和用户位置信息向STB发送目标频道的切换媒体流；
步骤504b：STB通过I3向IPTV业务控制实体发送鉴权请求；
所述鉴权请求中包含鉴权信息。
其中步骤504a和504b没有固定的先后顺序，也可以是同时执行的。
步骤506：IPTV业务控制实体进行鉴权，鉴权成功后，继续执行步骤507；如果鉴权失败，则执行步骤508，并不执行步骤509和511；
步骤507：IPTV业务控制实体通过I4向媒体服务器发送目标正常流请求，并收到媒体服务器发送来的响应；
步骤508：IPTV业务控制实体将鉴权响应发送至Cache。
步骤509：媒体服务器通过P2向Cache发送目标频道的正常媒体流；
步骤510：Cache停止向STB发送目标频道的切换媒体流；
步骤511：Cache通过P1向STB发送目标频道的正常媒体流。
方案二的实施例中所述的IPTV业务控制实体完成鉴权单元的功能。
方案三、其结构如图6.1所示，其中，虚线I1和I3表示信令通道，实线P1、P2和P3表示媒体通道。
该方案中，媒体提供者303通过P2向缓存实体302发送正常媒体流，缓存实体302生成切换媒体流并进行缓存；媒体接收者304通过I1向缓存实体302发送切换请求，并通过I3向媒体提供者发送鉴权请求；缓存实体302接收到切换请求后通过P1立刻向媒体接收者304发送目标频道的切换媒体流；媒体提供者303接收到鉴权请求后进行鉴权，鉴权成功后，媒体提供者303通过I3向媒体接收者304发送切换被接受通知，同时通过P3向媒体接收者304发送目标频道的正常媒体流；媒体接收者304接收到切换被接受通知后，向缓存实体302发送停止通知，缓存实体302接收到停止通知后停止发送目标频道的切换媒体流，或者，可以对缓存实体302下发切换流设置一个定时时限，到了定时时限后，缓存实体302自动停止发送目标频道的切换流，此时媒体接收者304可以不向缓存实体发送停止通知。也可以以上两种触发缓存实体302停止发送目标频道切换媒体流的方法同时使用。
下面以IMS网络架构下的频道切换为例对方案三的系统和具体实现流程进行描述。如图6.2所示，在IMS网络架构下，IMS核用于进行呼叫、路由、媒体协商等方面的控制；IPTV业务控制层负责进行鉴权、以及业务调度分发等；HSS用于存储相关鉴权数据；媒体服务器负责媒体的传输功能。在IMS网络中，媒体接收者可以为UE；媒体提供者可以为多媒体资源功能控制器(MRFC，Multimedia Resource Function Controller)/多媒体功能处理器(MRFP，Multimedia Resource Function Processor)；缓存实体可以设置在边界网关功能(BGF，Border Gateway Function)或宽带远程接入系统(BRAS，Broadband Remote Access System)或数字用户回路接入复用器(DSLAM，Digital Subscription Loop Access Multiplexer)或其它接入网络实体中。
由图6.2所示系统实现快速切换IPTV频道的方法流程图如图6.3所示，其中，实线表示媒体流的传送步骤，虚线表示信令的传送步骤。下面实施例缓存实体设置在BGF中，BGF使用定时的方式停止下发切换流。该流程包括以下步骤：
步骤601：MRFC/MRFP通过P3向UE发送当前频道正常媒体流；
步骤602：MRFC/MRFP通过P2向BGF发送正常媒体流；
步骤603：BGF接收正常媒体流形成切换媒体流并进行缓存；
步骤604a：UE通过I1向BGF发送切换请求；
步骤605：BGF通过P1向UE发送目标频道的切换媒体流，并同时启动定时器；
步骤604b：UE通过I3、I4经IMS核向IPTV业务控制层发送切换请求；
步骤604a和步骤604b没有固定的先后顺序，也可以是同时执行的；
步骤606：IPTV业务控制层通过I6到归属用户服务器(HSS)获取用户鉴权信息后，进行鉴权；鉴权成功后继续执行步骤607；如果鉴权失败，则向UE发送鉴权失败通知，然后执行步骤608，不执行步骤609；
步骤607：IPTV业务控制层通过I5向MRFC/MRFP请求目标频道正常媒体流，并收到响应；
步骤608：IPTV业务控制层通过I4和I3向UE发送切换响应；
步骤609：MRFC/MRFP通过P3向UE发送目标频道正常业务流；
所述步骤608和步骤609没有固定的先后顺序，也可以同时执行。
步骤610：定时器到时，BGF停止向UE发送目标频道的切换媒体流。
在此使用的BGF停止发送切换媒体流的方法是使用定时器。只要定时器到时，BGF就停止发送切换媒体流。该定时器的定时时限设为T，T一般大于媒体接收者发送切换请求到媒体提供者能够下发正常媒体流所用的时间。
方案三的实施例中，所述IMS核和HSS共同完成鉴权单元的功能。
由以上描述可以看出，本发明实施例提供的方法和系统，设置缓存实体对切换媒体流进行缓存，在收到切换请求后，立刻向媒体接收者发送切换媒体流，以此来减小网络传输过程中造成的延迟；在向媒体提供者进行切换请求的过程中，媒体接收者可以先接收到目标频道的切换媒体流，以此减小了信令面进行切换请求时引起的延迟。所以，本发明实施例所提供的方法和系统减小了IPTV频道切换过程中的延迟。
更进一步地，本发明实施例提供的方法和系统，可以引入鉴权过程，并在鉴权的过程中，媒体接收者可以先接收到缓存实体发送的目标频道的切换媒体流，也减小了鉴权过程中的信令交互所引起的延迟。
更进一步地，本发明实施例提供的方法和系统不仅可以用于组播方式传输时的IPTV频道快速切换，也可以用于单播方式传输时的IPTV频道快速切换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1. 一种切换网络电视IPTV频道的方法，其特征在于，该方法包括：缓存实体对生成的切换媒体进行缓存，收到切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；切换被接受后，媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换媒体流的生成过程为：所述媒体提供者将正常媒体流发送给缓存实体，缓存实体对该正常媒体流进行修改生成切换媒体流；或者，
所述媒体提供者对正常媒体流进行修改生成切换媒体流，然后发送给所述缓存实体进行缓存；或者，
所述媒体提供者将正常媒体流发送给一独立的装置，该独立的装置对该正常媒体流进行修改生成切换媒体流，然后发送给所述缓存实体进行缓存。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换请求是由所述媒体接收者直接发送给缓存实体，缓存实体再转发给所述媒体提供者的；或者是由所述媒体接收者发送给媒体提供者，媒体提供者再转发给缓存实体的；或者由所述媒体提供者直接发送给缓存实体和媒体提供者的。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换被接受为媒体提供者接收到切换请求。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换请求包含目标频道标识；
所述缓存实体根据接收到的切换请求中的目标频道标识向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；
所述媒体提供者根据接收到的切换请求中的目标频道标识向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：切换被接受后，缓存实体停止向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流，和/或到一定时限，缓存实体自动停止向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换请求中包括鉴权请求；
所述切换被接受为鉴权成功；
所述媒体接收者将所述鉴权请求发送给缓存实体，缓存实体将所述鉴权请求发送给鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后，鉴权单元通知媒体提供者切换被接受；或者，
所述媒体接收者将所述鉴权请求发送给缓存实体，缓存实体将所述鉴权请求转发给媒体提供者，所述媒体提供者将所述鉴权请求发送给鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后，鉴权单元通知媒体提供者切换被接受；或者，
所述媒体接收者直接鉴权单元发送所述鉴权请求，鉴权单元进行鉴权，鉴权成功后通知所述媒体提供者切换被接受。
8. 根据权利要求1所述的方法，所述媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流为：所述媒体提供者直接向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流，或者所述媒体提供者先向缓存实体发送目标频道的正常媒体流，再由缓存实体转发给媒体接收者。
9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在IMS网络中，所述媒体接收者为用户设备UE；所述媒体提供者为多媒体资源功能控制器MRFC/多媒体功能处理器MRFP；所述缓存实体设置在边界网关功能BGF或宽带远程接入系统BRAS或数字用户回路接入复用器DSLAM或其它接入网络实体中；
所述切换请求是由UE直接发送给缓存实体和MRFC/MRFP的。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在IMS网络中，所述媒体接收者为UE；所述媒体提供者为MRFC/MRFP；所述缓存实体设置在BGF或BRAS或DSLAM或其它接入网络实体中；所述鉴权单元包括：IPTV业务控制层和归属用户服务器HSS；
所述UE将鉴权请求发送给IPTV业务控制层，IPTV业务控制层根据鉴权请求中的用户信息从HSS中获取该用户的鉴权信息，进行鉴权，鉴权成功后，IPTV业务控制层通知MRFC/MRFP切换被接受。
11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在IMS网络中，所述媒体接收者为UE；所述媒体提供者为MRFC/MRFP；
所述媒体提供者向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流为：MRFC/MRFP接收到切换请求后，直接向UE发送目标频道的正常媒体流。
12. 一种切换IPTV频道的系统，其特征在于，该系统包括：切换流生成单元、缓存实体、媒体提供者、以及媒体接收者；
切换流生成单元，接收媒体提供者发送的正常媒体流并生成切换媒体流，发送给缓存实体；
缓存实体，将切换流生成单元发送的切换媒体流进行缓存，接收到媒体接收者或媒体提供者发送的切换请求后，向媒体接收者发送目标频道的切换媒体流；接收到媒体接收者的切换请求后，转发给媒体提供者或者不转发给媒体提供者；
媒体提供者，向切换流生成单元发送正常媒体流，切换被接受后，向媒体接收者发送目标频道的正常媒体流；接收到媒体接收者发送的切换请求后，转发给缓存实体或者不转发给缓存实体；
媒体接收者，向媒体提供者或缓存实体发送切换请求，接收来自缓存实体发来的目标频道的切换媒体流，接收来自媒体提供者的目标频道的正常媒体流。
13. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，在IMS系统中，所述缓存实体设置在BGF或BRAS或DSLAM或其它接入网络实体中；
所述媒体提供者为MRFC/MRFP；
所述媒体接收者为UE。
14. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述切换流生成单元是独立的设备，或设置在缓存实体中，或设置在媒体提供者中。
15. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述媒体提供者在切换被接受后，向缓存实体发送停止通知，或向媒体接收者发送切换被接受通知；
所述媒体接收者接收到切换被接受通知后，向缓存实体发送停止通知；
所述缓存实体接收到停止通知和/或到一定时限后，停止对媒体接收者发送目标频道的切换流。
16. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述媒体提供者在收到切换请求后判定切换被接受。
17. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：鉴权单元；
所述切换请求中包括鉴权请求；
所述鉴权单元，接收缓存实体或媒体提供者或媒体接收者发送来的鉴权请求后，进行鉴权，鉴权成功后，通知所述媒体提供者切换被接受；
所述缓存实体，还用于接收到媒体接收者的切换请求后，将鉴权请求发送给鉴权单元；或者，
所述媒体接收者，还用于直接将鉴权请求发送给鉴权单元；或者，
所述媒体提供者还用于将所述鉴权请求发送给鉴权单元。
18. 根据权利要求17所述的系统，其特征在于，在IMS网络中，所述鉴权单元包括：IPTV业务控制层和HSS；
IPTV业务控制层，接收媒体接收者发送的鉴权请求后，根据鉴权请求中的用户信息，从HSS中获取该用户的鉴权信息进行鉴权，鉴权成功后，通知媒体提供者切换被接受；
HSS，存放鉴权信息。
19. 一种缓存实体，其特征在于，该缓存实体包括：缓存单元、以及收发单元；
缓存单元，用于缓存切换媒体流；
收发单元，接收切换媒体流并发送给缓存单元；接收到切换请求后，将缓存单元中的切换媒体流发送出去，接收到媒体接收者的切换请求后，转发给媒体提供者或不转发给媒体提供者。
20. 根据权利要求19所述的缓存实体，其特征在于，所述缓存实体还包括：切换流生成单元，用于将正常媒体流进行修改形成切换媒体流，并发送给所述收发单元。
21. 根据权利要求19所述的缓存实体，其特征在于，所述收发单元，还用于切换被接受后，停止发送切换媒体流。
22. 根据权利要求19所述的缓存实体，其特征在于，所述缓存实体还包括定时单元，用于设定定时时限，定时时限到时，向收发单元发送停止通知；
收发单元，接收到停止通知后，停止发送切换媒体流。
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