CN102625194A - 基于ipqam的通用文件流方式vod点播方法 - Google Patents

基于ipqam的通用文件流方式vod点播方法 Download PDF

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CN102625194A CN2011100280102A CN201110028010A CN102625194A CN 102625194 A CN102625194 A CN 102625194A CN 2011100280102 A CN2011100280102 A CN 2011100280102A CN 201110028010 A CN201110028010 A CN 201110028010A CN 102625194 A CN102625194 A CN 102625194A
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贾小波
严涛
刘飞
王鹏丽
孙伟
赵宇峰
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Abstract

一种基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法，播放终端通过IP通道和VODserver交互，告知VODServer需要的点播文件，VODServer回应其即将使用的频点和节目号，播放终端锁定此频点，并通知VODServer开始传送数据；VODServer读取点播文件，将其封装成TS包以UDP方式投递给IPQAM设备，IPQAM设备进而通过CATV/HFC网络传输RF信号；播放终端由内置的有线电视信号Modem将RF信号调制解调成数字数据，然后通过解析PSI表，根据节目号取出相应的流数据，然后对流数据做正确性及完整性校验，发现数据错误或丢失，通知VodServer重传数据。

Description

基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法
技术领域
本发明涉及一种视频点播方法，具体的说是涉及一种基于IPQAM方式的文件点播系统的实现方法。
背景技术
近年来，随着国家信息化建设和三网融合的积极推进，并伴随着电信运营商发展IPTV业务对广电运营商的冲击，广电行业加快了数字电视业务的发展力度。对广电来说，从广播式的单向服务逐步转变为交互式的互动服务，已成大势所趋。VOD业务即视频点播业务，是一种可以按用户需要点播节目的互动式视频业务。它需要很高的带宽来传送下行的媒体流数据。广电的CATV网络可以提供非常高的下行带宽，适于媒体流的传送。因此广电行业的VOD业务多采用基于IPQAM的VOD解决方案。相关的实现主要是采用VOD服务器解析TS流或MP4文件等，依据流中的时间信息如PCR(Program Clock Reference即节目时钟参考)实现适当的调节。而解析过程繁琐，实施起来麻烦。
为方便阅读，本发明中用到的名词缩写列举如下：
RF：Radio Frequency，射频。
QAM：Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制转换设备。
IPQAM：IPQAM调制设备集“复用、加扰、调制、频率变换”功能为一体，它将自IP网输入的节目流重新复用在指定的多业务传输流中，再进行QAM调制和频率变换，输出RF信号。
VOD Server：ideo On Demand Server，视频点播服务器。
CRC32：Class sponsibility,and Collaboration 32位数据校验算法。
CVOD：Center Video On Demand Server，中心视频点播服务器。
EVOD：Edge Video On Demand Server，边缘视频点播服务器。
PSI表：Progame Specific Information，节目专用信息，规定了不同节目和节目的不同成分如何复用成一个统一的码流。
TS包：Transport Stream，传输流。
发明内容
本发明的目的就在于实现基于IPQAM设备实现与格式无关的文件点播。而本发明则通过下述方法实现了一种与点播节目文件格式视音频编码格式无关的，即不需要对文件内容做具体解析的通用的VOD点播系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明中，播放终端通过IP通道和VOD server交互，告知VOD Server需要的点播文件，VOD Server回应其即将使用的频点和节目号，播放终端锁定此频点，并通知VOD Server开始传送数据；VOD Server读取点播文件，将其封装成TS包以UDP方式投递给IPQAM设备，IPQAM设备进而通过CATV/HFC网络传输RF信号；播放终端由内置的有线电视信号Modem将RF信号调制解调成数字数据，然后通过解析PSI表，根据节目号取出相应的流数据，然后对流数据做正确性及完整性校验，发现数据错误或丢失，通知Vod Server重传数据。
VOD Server使用平均码流1.5倍的速率向IPQAM设备发送TS包。
播放终端与Vod Server之间进行重传数据是指：播放终端发现数据错误后，停止接收RF信号，播放终端通过IP通道发送请求重传的数据包的序号给VOD Server；VOD Server收到请求后，发送指定数据；终端读取数据，直到接收到请求重传的序号的包后，才将数据写入缓冲。
播放终端发现缓冲满后，发送暂停信号至VOD Server，VOD Server暂停数据发送；缓冲可用后，播放终端通知Vod Server继续传输数据。
采用上述技术方案的本发明，具有以下优点：
（1）播放终端将RF信号转换成文件流实现了视频点播，此系统的优点是点播文件格式不受限制、视频或音频编码格式不受限制，可以允分利用丰富的现有的节目资源，而无需经过节目转码制作；同时具有可利用带宽高、片源丰富、成本低的特点。
（2）能充分利用广电现有网络，避免大规模改造升级，降低了网络成本。
（3）VOD Server无须对多媒体文件做解析，大大节约了服务器开发成本及周期。
附图说明
图1为本发明的硬件设备架构图。
图2为本发明的工作原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的方法是指：播放终端通过IP通道和VOD server交互，告知VOD Server需要的点播文件，VOD Server回应其即将使用的频点和节目号，播放终端锁定此频点，并通知VOD Server开始传送数据；VOD Server读取点播文件，将其封装成TS包以UDP方式投递给IPQAM设备，IPQAM设备进而通过CATV/HFC网络传输RF信号；播放终端由内置的有线电视信号Modem将RF信号调制解调成数字数据，然后通过解析PSI表，根据节目号取出相应的流数据，然后对流数据做正确性及完整性校验，发现数据错误或丢失，通知Vod Server重传数据。
本发明具体描述如下：
一、系统的硬件组成如下：
VOD Server：负责和播放终端进行交互，读取点播文件，封包后投递给IPQAM地。
IPQAM：完成对UDP包的解封装，将节目映射到相应的QAM通道，经QAM调制输出RF信号；
播放终端：和VOD Server交互，使用调制解调器完成数据接收并播放。
二、VOD Server和IPQAM设备的通讯：
VOD Server在收到播放终端的播放请求后，根据请求的文件，找出空闲的节目号及频点，将文件流打包后以UDP方式投递给相应的IPQAM设备的UDP端口。
三、文件流数据的封包：
在整个系统的环境中，由于UDP传输协议的不可靠性及IPQAM设备自身的问题，有可能存在丢包和包数据错误的现象，因此对于文件流数据，采取定长分包，然后在包头为每个数据包加上对数据包的CRC32校验值，包序号，包长度。
采用ISO 13818-1文档中2.4.4.11 Private section表结构，在private_data_byte部分，写入我们的私有数据：
stream_packet_crc     4   CRC校验值
stream_packet_index   4   包序号
packet_len           2   包长度
这样，在数据发生错误或丢失时，就能检测到，进而做相应处理。
四、服务器和终端的通讯应答：
（1）终端依据点播地址如rtsp://server_ip:port/media.flv向VOD server发出OPTIONS、DESCRIBE请求，在服务器的DESCRIBE回应中发现Transport：支持QAM传输，如“Transport：MP2T/DVBC/QAM”，则发起要求QAM方式传输的SETUP请求，如“Transport: MP2T/DVBC/QAM”。
（2）服务器端存有IPQAM设备的UDP端口号-节目号-频点对应表，服务器从表中查询到尚未使用的UDP端口号-节目号-频点项，并在SETUP回应中包含节目号（program-number）、频点（frequency）等信息；为了使终端能正常接收到文件流的起始部分，此时VOD Server即应开始构造PAT、PMT包等TS流数据，开始向IPQAM投递。
（3）终端锁定该频点，启动数据接收线程后，解析出相应节目号的流的PID，发送PLAY请求。
（4）VOD Server读取文件流，打包后投递给IPQAM设备。
（5）终端接收数据，解析其中的包序号，非指定序号，则丢弃。在设定次数内未收到指定包序号的包，则向VOD Server发起发送指定包序号的请求。
（6）Vod Server 收到指定包序号的请求，则停止当前发送，读取点播文件中根据包序号计算出偏移位置的指定包数据，向IPQAM设备投递新请求的数据。
（7）在点播结束时，终端发送TEARDOWN请求，告知VOD Server，VOD Server。
五、数据发送速率的控制
由于VOD Server到IPQAM设备之间采用的单向UDP通讯，及终端和IPQAM之间采用的有线电视信号线连接，数据发送过快，必然造成终端缓冲溢出数据丢失，发送过慢，则会造成播放卡顿，因此必须有一套数据发送速率的控制机制。
为使节目能流畅播放，VOD Server使用稍高于节目码率的速率向IPQAM设备发送数据，以平均码流的1.5倍为最佳实施方式，播放终端开辟一定的缓冲区，缓冲区达到某阈值后，向VOD Server发出Pause请求，Vod Server暂停向IPQAM设备投递数据。终端播放消费掉一些数据，缓冲有可用空间时，则向VOD Server发出Resume请求，Vod Server继续向IPQAM投送数据。
六、丢包重传
VOD Server到IPQAM设备之间采用不可靠的UDP通讯、IPQAM设备的稳定性、有线电视信号线路的稳定性等诸多因素，都有可能造成终端接收到的数据流的正确性。而基于文件流的播放器，对数据的正确性有着严格要求，任何一个比特的错误，都有可能造成播放出错。实验中发现，存在一个包中的数据出错，丢失个别包，或连续丢失几十个包甚至更多的情况，必须加入丢包重传机制，才能保证数据正确无误。前文所述的“文件流数据的封包”，对数据包正确性的校验及每个包的序号标识，丢包数据的重传通过IPQAM设备重传。
重传方法：
（1）终端发现数据错误后，停止接收RF信号数据，终端通过IP通道发送要求重传的数据包的序号给VOD Server；如“Range: idx=100-",表示从第100个包开始。
（2）VOD Server收到请求后，发送指定数据，如第100包及之后的数据。
（3）终端读取数据，直到接收到要求重传的序号的包后，才将数据写入缓冲。
七、文件流数据的接收、解包、播放
终端通过内置的射频调制解调设备，在锁定的频点上，接收到指定节目号的数据流后，依据上述的封包方法对其进行解包，即可还原出原始的文件流数据，终端将接收到的文件流数据写入环形缓冲的共享内存中，调用播放器提供的接口，使播放器读取共享内存的数据并播放之。
如图2所示，本发明方法如下：在EVOD中，Rtsp协议处理软件支持RTSP协议解析，与机顶盒交互，对访问用户进行验证，防止非法用户点播，提供VCR操作；点播服务软件提供节目文件流数据的发送，提供给admin相关数据；Ipqam设备管理软件能够管理Ipqam设备，提供对Ipqam设备资源（节目号、频点）管理；它支持向Ipqam发送数据，并带有码流控制功能。而Admin程序对外提供查询点播系统状态信息。
本发明内容及上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法，其特征在于：播放终端通过IP通道和VOD server交互，告知VOD Server需要的点播文件，VOD Server回应其即将使用的频点和节目号，播放终端锁定此频点，并通知VOD Server开始传送数据；VOD Server读取点播文件，将其封装成TS包以UDP方式投递给IPQAM设备，IPQAM设备进而通过CATV/HFC网络传输RF信号；播放终端由内置的有线电视信号Modem将RF信号调制解调成数字数据，然后通过解析PSI表，根据节目号取出相应的流数据，然后对流数据做正确性及完整性校验，发现数据错误或丢失，通知Vod Server重传数据。
2.根据权利要求1所述的基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法，其特征在于：VOD Server使用平均码流1.5倍的速率向IPQAM设备发送TS包。
3.根据权利要求1所述的基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法，其特征在于，播放终端与Vod Server之间进行重传数据是指：播放终端发现数据错误后，停止接收RF信号，播放终端通过IP通道发送请求重传的数据包的序号给VOD Server；VOD Server收到请求后，发送指定数据；终端读取数据，直到接收到请求重传的序号的包后，才将数据写入缓冲。
4.根据权利要求1所述的基于IPQAM的通用文件流方式VOD点播方法，其特征在于：播放终端发现缓冲满后，发送暂停信号至VOD Server，VOD Server暂停数据发送；缓冲可用后，播放终端通知Vod Server继续传输数据。
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