CN101489101A - 一种ip电视频道切换处理方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种IPTV频道切换处理方法，包括：接收IGMP Leave报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道；记录IGMP Leave报文对应的用户信息；接收IGMP Report报文，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；根据上述记录的用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；识别缓存第一组播复制流量，该第一组播复制流量对应第二频道；删除对应第一频道的组播表项；采用单播方式发送第一组播复制流量；切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。本发明实施例提供的方法，可以用较低成本解决频道切换时画面出现定格、马赛克的问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种IP电视频道切换处理方法、装置和系统。
背景技术
根据ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟-电信标准部)的最新定义，IPTV(Internet Protocol Television，IP电视)就是在IP(Internet Protocol，因特网协议)网络上传送电视、视频、文本、图形和数据等，并提供QoS/QoE(Quality of Service/Quality ofExperience，服务质量/客户感知体验)保证，从而提供安全且具有交互性和可靠性的可管理的多媒体业务。
目前IPTV大多采用组播技术传送。为了获取组播流量，用户通过特定的PVC(Permanent Virtual Channel，永久虚拟通道)，采用IGMP(InternetGroup Management Protocol，因特网组管理协议)加入组播组，该组播组对应特定的频道，从而接收来自该频道的组播流量，就能收看该频道的节目。来自某一频道的组播流量从组播源沿组播转发路径传递到用户，其中，可以根据实际组网来部署组播复制点，举例来说，将边缘业务路由器部署为组播复制点。因为边缘业务路由器作为业务接入点，可以看到具体的业务和用户，方便组播业务的管理，因此，边缘业务路由器是常用的组播复制点。
在组播复制流量传送过程中，一段视频码流中常包含多个场景，每个场景根据图像接近程度，为满足视频压缩的需要，将图像差异较小的帧作为一组，称为GoP(Group Of Pictures，图像组)。通常而言，编码方式不同，一个GoP中的帧数也不同，例如，MPEG-4(Moving Pictures ExpertGroup phase 4，运动图像专家组-阶段4)编码，一个GoP中的帧数是15。
一般来说，在一个GoP中，存在如下三种类型的编码帧：
第一种是I帧(I-Frame，Intra-coded Frame，帧内编码帧)，也叫基准帧(reference frame)。I帧是一个GoP中的第一帧，编码完全独立，通常针对I帧只需要进行反熵编码、去量化和anti-DCT(anti-DiscreteCosine Transform，反离散余弦变换)，就可以完成解码，一个GoP中只有一个I帧，如果I帧丢失，则整个GoP无法显示。
第二种是P帧(P-Frame，Predicted Frame，预测编码帧)。P帧只能根据I帧重建，当需要从视频流中解码某P帧时，则需要解码其前面若干个P帧，直到前面最近的一个I帧。P帧同时作为重建B帧的基准帧之一，如果P帧丢失，那么也会造成整个GoP显示异常。
第三种是B帧(B-Frame，Bidirectional Frame，双向预测编码帧)，需要根据前后的I帧与P帧才能完成重建。
当前IPTV应用中，用户切换频道时，首先会请求离开第一频道，也就是请求离开当前收看的频道，然后申请加入第二频道，也就是申请加入新频道。这时，STB(Set Top Box，机顶盒)需要接收第二频道的组播流，而由于P帧和B帧都是不完整帧，机顶盒只有在收到I帧以后，才能开始解码播放。但是I帧之间的间隔一般是0.5秒，所以等待I帧到来的时延很有可能接近0.5秒。当对应第二频道的组播I帧到达较晚时，则会导致切换频道需较长时间才能完成，也就是说，画面未能经过完整解析，因此，频道切换过程中，画面出现马赛克、定格，导致用户感受到十分明显的切换时延。
目前，为减小切换时延，通常做法是加快I帧的获取速度，例如，在UPE(Underlayer Provider Edge，下层运营商边缘设备)或外挂服务器上针对每一频道都存放对应的I帧，当用户进行频道切换时，举例来说，从第一频道切换到第二频道时，在STB接收到对应第二频道的组播源发来的I帧之前，将UPE或外挂服务器上事先存放的对应第二频道的I帧发送给STB，这样，则可以利用事先存放的对应第二频道的I帧，来补偿对应第二频道的组播源发来I帧前的空白阶段，从而减少马赛克、定格，减小切换时延。
然而，上述技术方案中，需要对所有频道存放至少一个完整的GoP；并且，需要与频道节目同步，即，需要不断更新存放的GoP。因此，需要使用具有较大存储量的单板，也就是说，需要在单板上外挂硬盘等存储器件，使得缓存开销和管理成本大大提高；另外，因普通单板无硬盘等外挂存储器件，也就无法实现上述方案。
发明内容
基于上述分析，本发明实施例的目的是提供一种IP电视频道切换处理方法、装置和系统，用较低的成本来解决频道切换时画面出现定格、马赛克的问题，从而提高用户体验。
本发明一个实施例提供了一种IPTV频道切换处理方法，包括：接收IGMPLeave报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道；记录IGMP Leave报文对应的用户信息；接收IGMP Report报文，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；根据上述记录的用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；识别缓存第一组播复制流量，第一组播复制流量对应第二频道；删除对应第一频道的组播表项；采用单播方式发送第一组播复制流量；切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。
本发明另一个实施例还提供了一种IPTV频道切换处理装置，包括：
接收模块，用于接收IGMP Leave报文和IGMP Report报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
用户信息维护模块，用于记录IGMP Leave报文对应的用户信息；
组播表项模块，用于在接收模块接收到IGMP Report报文后，根据用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；
识别缓存模块，用于识别缓存第一组播复制流量，第一组播复制流量对应第二频道；
组播表项模块还用于删除对应第一频道的组播表项；
发送模块，用于在组播表项模块删除对应第一频道的组播表项后，采用单播方式发送第一组播复制流量，切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。
本发明又一实施例还提供了一种IPTV频道切换处理系统，包括：第一装置和第二装置；其中，第一装置用于向第二装置发送IGMP Leave报文和IGMP Report报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；第二装置用于接收到IGMP Leave报文后，记录对应的用户信息；接收到IGMP Report报文后，根据上述记录的用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；识别缓存第一组播复制流量，第一组播复制流量对应第二频道；删除对应第一频道的组播表项；采用单播方式发送第一组播复制流量；切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。
采用本发明实施例中的方案，用户切换频道时，并不立即删除对应第一频道的组播表项，因此，不会立即停止发送对应第一频道的组播流，并且，会识别并缓存第二频道对应的组播复制流量，采用单播方式发送识别缓存的组播复制流量，然后，切换为组播方式发送第二频道对应的组播复制流量。这样一来，用户进行频道切换时，不仅可以避免出现画面定格和马赛克等问题，从而提高用户体验；而且，不需要事先存储各频道的GoP，因此能够克服现有技术中需对所有频道缓存至少一个完整的GoP帧所造成的开销大的问题，并且可以节省VQE(Video Quality Experience，视频质量体验)单板的存储空间，从而减少设备内部带宽消耗与管理工作量。
附图说明
图1为本发明一个实施例中IPTV频道切换处理方法的简化流程图；
图2为本发明一个实施例中IPTV频道切换处理装置的简化示意图；
图3为本发明另一个实施例中IPTV频道切换处理装置的简化示意图；
图4为本发明一个实施例中IPTV频道切换处理系统的简化示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例展开详细说明。但需要注意，下面的这些实施例，仅为帮助理解技术方案所举的例子，并不用于限定本发明。
图1是本发明一个实施例中IPTV频道切换处理方法的简化流程图。如图1所示，该方法包括：
101、接收IGMP Leave报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道；
举例来说，用户与STB对应，用户收看第一频道的节目，VOD Center(Video On Demand Center，视频点播中心)将对应第一频道的组播流发送到UPE，UPE采用组播方式将对应第一频道的组播复制流量发送到STB。这时，UPE上存在对应第一频道的组播表项(S1+G1：用户)，其中S1表示组播源1，G1表示组播组1。此时，用户进行频道切换，例如，切换到第二频道，与用户对应的STB则向UPE发送IGMP Leave报文，请求离开第一频道。
102、记录上述IGMP Leave报文对应的用户信息；
举例来说，UPE收到上述IGMP Leave报文后，可以根据端口、VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)、源IP地址、源MAC(MediumAccess Control，媒质接入控制)等进行用户识别，识别用户后，记录对应的用户信息。举例来说，用户信息可以包括：对应第一频道的组播组、对应第一频道的组播源、对应第二频道的组播组、对应第二频道的组播源。用户信息还可以包括Key值(关键值)，例如端口、VLAN、源IP地址、源MAC等。再如，用户信息还可以包括切换时刻，也就是用户进行频道切换的时刻。
103、接收IGMP Report报文，所述IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
一般情形下，UPE设备接收到IGMP Report报文和接收到IGMP Leave报文的间隔时间通常小于1毫秒
104、根据上述用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；
举例来说，接收到IGMP Report报文后，可以查看是否已存在对应第二频道的组播流。如果UPE中不存在对应第二频道的组播流，则UPE向VODCenter发送组播协议报文。VOD Center收到该组播协议报文后，将对应第二频道的组播流发送到UPE。举例来说，组播协议报文可以是二层协议报文，例如采用IGMP Snooping(Internet Group Management Protocol Snooping，因特网组管理协议侦听)的报文，或者是三层协议报文，例如采用PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)的报文。
根据上述记录的用户信息，将用户加入对应第二频道的组播组。但是，因为此时尚未删除对应第一频道的组播表项，所以，不向STB发送对应第二频道的组播复制流量。举例来说，可以在对应第二频道的组播表项中设置标识，UPE根据该标识丢弃对应第二频道的组播复制流量，而不向STB发送。
105、识别缓存第一组播复制流量，该第一组播复制流量对应第二频道；
举例来说，可以在上述104中将用户加入对应第二频道的组播组时，同时将一个虚拟用户加入对应第二频道的组播组，利用该虚拟用户来识别缓存第一组播复制流量，也就是对应第二频道的组播复制流量。第一组播复制流量进入协处理CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)进行识别缓存。
进行识别缓存时，举例来说，可以通过DPI(Deep Packet Inspection，深度报文检测)识别出两个I帧，然后缓存一个完整GoP。对于第一个I帧之前的报文，则丢弃。这里，识别出两个I帧，缓存一个完整GoP仅为示例，也可以识别出三个及三个以上的I帧，缓存两个及两个以上的完整GoP。另外，采用DPI识别I帧同样仅为示例，也可以采用其他识别方式。
106、删除对应第一频道的组播表项；
举例来说，当缓存至少一个完整GoP后，删除对应第一频道的组播表项。
再举例来说，上述101之后，也就是接收到IGMP Leave报文后，还可以启动定时器，该定时器超时，则删除对应第一频道的组播表项；或者，当缓存至少一个完整GoP后，确认上述定时器是否超时，如果定时器未超时，则删除对应第一频道的组播表项。举例来说，该定时器的定时时长可以设定为1秒，也可以设定为其他时长。
在对应第一频道的组播表项被删除之前，因为UPE上仍然存在对应第一频道的组播表项，所以，UPE向STB发送对应第一频道的组播复制流量。当删除对应第一频道的组播表项后，则不再向STB发送对应第一频道的组播复制流量。
107、采用单播方式发送识别缓存的第一组播复制流量；
举例来说，根据记录的用户信息，采用单播方式向STB发送上述缓存的GoP。这里，组播业务有两个队列，一个是正常组播流队列，另一个是单播队列，也就是采用单播方式发送组播流的队列。UPE对这两个队列采用PQ(Priority Queuing，优先级队列)调度，单播队列的优先级高于正常组播流队列的优先级，会被优先调度。采用这种方式，针对同一频道在单播方式和组播方式之间进行切换时，采用单播方式发送的上述缓存的GoP能够先于采用组播方式发送的组播复制流量到达用户，从而可以保证画面的连续性。
108、切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，该第二组播复制流量对应第二频道；
举例来说，107中采用单播方式向STB发送至少一个完整GoP后，消除上述对应第二频道的组播表项中所设置的标识，单播方式切换为组播方式，向STB组播发送第二组播复制流量，该第二组播复制流量对应第二频道，也就是说，切换为组播方式后，UPE不再丢弃对应第二频道的组播复制流量，而是发送给STB。上述107中采用单播方式向STB发送至少一个完整GoP，可以是发送一个完整GoP，也可以是发送两个或者更多个完整GoP，发送GoP的个数较多，节目的连续性则较好。
在本发明的另一个实施例中，上述方法还可以包括：删除上述记录的用户信息。
在本发明的另一实施例中，相较于上述实施例，还可以包括：用户连续进行频道切换时，UPE将对比两次切换时间，进行切换抑制。举例来说，UPE收到第一IGMP Leave报文和第二IGMP Leave报文，对比两次切换时间，如果发现其间隔在20毫秒以内，则不处理该第二IGMP Leave报文。此处，20毫秒仅为示例，并不用于限定本发明。采用本实施例中的方案，可以防止用户频繁地切换频道。
图2是本发明一个实施例中IPTV频道切换处理装置的简化示意图。如图2所示，IPTV频道切换处理装置包括：
接收模块201，用于接收IGMP Leave报文和IGMP Report报文，其中IGMPLeave报文用于请求离开第一频道，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
用户信息维护模块202，用于记录所述IGMP Leave报文对应的用户信息；
组播表项模块203，用于在接收模块201接收到IGMP Report报文后，根据用户信息维护模块202记录的用户信息，将该用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；
识别缓存模块204，用于识别缓存第一组播复制流量，第一组播复制流量对应第二频道；
上述组播表项模块203还用于删除对应第一频道的组播表项；
发送模块205：用于在组播表项模块203删除对应第一频道的组播表项后，采用单播方式发送上述识别缓存的第一组播复制流量，切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。
举例来说，上述用户信息维护模块202还可以用于在发送模块205切换为组播方式时，删除上述记录的用户信息。
举例来说，上述组播表项模块203还可以用于在对应第二频道的组播表项中设置标识，该标识用于指示丢弃对应第二频道的组播复制流量
图3是本发明另一实施例中IPTV频道切换处理装置的简化示意图，如图3所示，该装置包括：接收模块301、用户信息维护模块302，识别缓存模块304、发送模块305、组播表项模块303和定时模块306。其中，接收模块301、用户信息维护模块302，识别缓存模块304、发送模块305分别与图2所示实施例中的接收模块201、用户信息维护模块202，识别缓存模块204、发送模块205相同，此处不再赘述。而定时器306，用于在上述接收模块301接收到IGMP Leave报文后，启动定时。组播表项模块303用于在接收模块301接收到IGMP Report报文后，根据用户信息维护模块302记录的用户信息，将该用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项。组播表项模块303还用于在定时器306超时时，删除对应第一频道的组播表项；或者，识别缓存模块304识别缓存第一组播复制流量后，确认定时器306是否超时，如果定时器306未超时，则删除对应第一频道的组播表项。
图4是本发明一个实施例中IPTV频道切换处理系统的简化示意图。如图4所示，该系统包括第一装置402和第二装置404，其中，
第一装置402用于向第二装置404发送IGMP Leave报文和IGMP Report报文，IGMP Leave报文用于请求离开第一频道，IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
第二装置404用于接收到IGMP Leave报文后，记录对应的用户信息；接收到IGMP Report报文后，根据上述记录的用户信息，将该用户加入对应第二频道的组播组，生成对应第二频道的组播表项；识别缓存第一组播复制流量，第一组播复制流量对应第二频道；删除对应第一频道的组播表项；采用单播方式发送第一组播复制流量；切换为组播方式，根据对应第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，第二组播复制流量对应第二频道。举例来说，第一装置可以是STB。又举例来说，第二装置可以是UPE。
采用本发明实施例中的方案，用户切换频道时，并不立即删除对应第一频道的组播表项，因此，不会立即停止发送对应原频道的组播流，而是识别并缓存新频道对应的组播复制流量，采用单播方式发送识别缓存的组播复制流量，然后，切换为组播方式发送新频道对应的组播复制流量。这样一来，用户进行频道切换时，不仅可以避免出现画面定格和马赛克等问题，从而提高用户体验；而且，不需要事先存储各频道的GoP，因此能够克服现有技术中需对所有频道缓存至少一个完整的GoP帧所造成的开销大的问题，并且可以节省VQE(Video Quality Experience，视频质量体验)单板的存储空间，从而减少设备内部带宽消耗与管理工作量。因此，本发明实施例提供的方案，可以在普通单板上实现。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1、一种IP电视IPTV频道切换处理方法，其特征在于，包括：
接收因特网组管理协议-离开IGMP Leave报文，所述IGMP Leave报文用于请求离开第一频道；
记录所述IGMP Leave报文对应的用户信息；
接收因特网组管理协议-报告IGMP Report报文，所述IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
根据所述用户信息，将用户加入对应所述第二频道的组播组，生成对应所述第二频道的组播表项；
识别缓存第一组播复制流量，所述第一组播复制流量对应所述第二频道；
删除对应所述第一频道的组播表项；
采用单播方式发送所述第一组播复制流量；
切换为组播方式，根据所述对应所述第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，所述第二组播复制流量对应所述第二频道。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别缓存第一组播复制流量，包括：
识别至少两个帧内编码帧，缓存至少一个完整图像组。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接收IGMP Leave报文后，所述方法还包括：启动定时器；
所述删除对应所述第一频道的组播表项，包括：
所述定时器超时，则删除所述对应所述第一频道的组播表项。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接收IGMP Leave报文后，所述方法还包括：启动定时器；
所述删除对应所述第一频道的组播表项，包括：
所述识别缓存第一组播复制流量后，确认所述定时器是否超时，如果所述定时器未超时，则删除所述对应所述第一频道的组播表项。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定时器的定时时长为1秒。
6、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述用户信息包括：对应所述第一频道的组播组、对应所述第一频道的组播源、对应所述第二频道的组播组、对应所述第二频道的组播源。
7、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将用户加入对应所述第二频道的组播组之前，所述方法还包括：
查看是否存在对应所述第二频道的组播流；
如果不存在对应所述第二频道的组播流，则向视频点播中心VODCenter发送组播协议报文；
接收来自所述VOD Center的对应所述第二频道的组播流。
8、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生成对应所述第二频道的组播表项后，所述方法还包括：
在所述对应所述第二频道的组播表项中设置标识；
根据所述标识丢弃对应所述第二频道的组播复制流量。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述切换为组播方式，包括：消除所述标识。
10、一种IP电视IPTV频道切换处理装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收因特网组管理协议-离开IGMP Leave报文和因特网组管理协议-报告IGMP Report报文，所述IGMP Leave报文用于请求离开第一频道，所述IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
用户信息维护模块，用于记录所述IGMP Leave报文对应的用户信息；
组播表项模块，用于在所述接收模块接收到所述IGMP Report报文后，根据所述用户信息，将用户加入对应所述第二频道的组播组，生成对应所述第二频道的组播表项；
识别缓存模块，用于识别缓存第一组播复制流量，所述第一组播复制流量对应所述第二频道；
所述组播表项模块还用于删除对应所述第一频道的组播表项；
发送模块，用于在所述组播表项模块删除所述对应所述第一频道的组播表项后，采用单播方式发送所述第一组播复制流量，切换为组播方式，根据所述对应所述第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，所述第二组播复制流量对应所述第二频道。
11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
定时器，用于在所述接收模块接收到所述IGMP Leave报文后，启动定时。
12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述删除所述对应第一频道的组播表项，包括：
所述定时器超时，删除所述对应所述第一频道的组播表项；或者，
识别缓存第一组播复制流量后，确认所述定时器是否超时，如果所述定时器未超时，则删除所述对应所述第一频道的组播表项。
13、如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述组播表项模块还用于在所述对应所述第二频道的组播表项中设置标识，所述标识用于指示丢弃对应所述第二频道的组播复制流量。
14、一种IP电视IPTV频道切换处理系统，其特征在于，包括：第一装置和第二装置；
所述第一装置用于向所述第二装置发送因特网组管理协议-离开IGMPLeave报文和因特网组管理协议-报告IGMP Report报文，所述IGMP Leave报文用于请求离开第一频道，所述IGMP Report报文用于请求加入第二频道；
所述第二装置用于接收到所述IGMP Leave报文后，记录对应的用户信息；接收到IGMP Report报文后，根据所述用户信息，将用户加入对应所述第二频道的组播组，生成对应所述第二频道的组播表项；识别缓存第一组播复制流量，所述第一组播复制流量对应所述第二频道；删除对应所述第一频道的组播表项；采用单播方式发送所述第一组播复制流量；切换为组播方式，根据所述对应所述第二频道的组播表项，组播发送第二组播复制流量，所述第二组播复制流量对应所述第二频道。
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