CN102630044A - 一种基于hfc服务器缓存的时移电视系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统。该系统包括DVB-C双向多媒体终端STB、TVS服务器系统、会话资源管理(SRM)系统、IPQAM、CMTS等。其中，TVS服务器系统有TVS-Manager和TVS-TV服务器两部分组成，分别提供业务管理和时移服务功能。SRM管理和分配双向HFC网络的带宽资源和边缘IP-QAM等设备的频道资源。IPQAM是一个连接IP骨干网和HFC接入网的数字多媒体转换设备。通过该系统纯软件的实现方法使得时移业务非常方便的集成到各种不同类型的终端中，并能够通过软件升级的方式兼容已部署网络终端；有效的降低业务部署的成本，适合于业务的大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及数字电视技术领域，尤其涉及一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统。
背景技术
有线电视网络是我国广播电视传输的重要基础设施，最初是用于广大家庭用户的模拟电视信号接收。经过20多年的建设与发展，我国的HFC(Hybrid FiberCoax)网络己成为世界上用户规模最大的有线电视网络。HFC网络的视频传输经历了模拟电视、数字电视到目前的交互电视。数字电视系统是指电视节目产生、发射、传输、电视机接收全部采用数字信号的信息服务平台。与模拟电视相比，数字电视具有更好清晰度和抗干扰能力，更充分利用网络带宽资源、传输更多的电视节目，便于网络互联和多功能业务的开展等优势。全球范围内，自法国于1996年4月推出第一个数字电视商业广播后，全世界的数字电视广播飞速发展。我国拟定于2015年完全实现数字转换工作，目前正处于从模拟技术向数字技术全面转换的关键时期。
HFC终端以其强大的媒体功能和网络功能，已成为家庭的娱乐中心和媒体网络的核心。各种交互视频业务和即时通信业务，如联网游戏、在线聊天室、用户在线服务、电视购物等越来越多的业务集成进入终端系统中。系统中的多业务调度与相互切换技术成为多业务终端的核心技术之一。HFC终端作为一个嵌入式系统，越来越多的交互业务都是运行在内存极为有限的硬件平台上，因而如何利用有限的内存资源去开展更多业务是系统的另一个技术难点。
交互业务终端的嵌入式实现问题。交互终端必须在一个资源有限的硬件平台上运行，以降低系统的部署成本。终端的多业务支撑能力也是一个关键，终端软件必须具备很好的层次和结构性，以易于多业务的集成，这样交互业务的软件实现技术将显得尤为重要。
目前，大多数时移电视业务实现都是基于本地硬盘的PVR技术。该技术能够实现对节目的录制和回放及VCR控制，但基于硬件的本地录制在增加系统部署成本的同时，无法兼容已部署的机顶盒。
HFC网络终端是有线电视交互业务的最终展现平台。目前许多嵌入式终端实现都以业务为导向，针对运营商不同业务的需求，选择不同的终端进行研发，这非常不利于大规模网络的部署和各系统的互连。如何设计与实现低成本的多业务终端是HFC网络交互业务大规模开展的一个核心问题。
HFC网络交互业务系统在设计和实现时面临着不同于单向业务的两个关键性的技术难点。首先，交互业务要求终端是可寻址的，这样前端媒体服务器才能沿正确的网络路径把媒体流传送到请求的交互终端。其次，交互视频业务的核心是用户可以实现节目的VCR控制，这需要交互终端能够正确定位当前的节目流时间。如何设计和实现一种适合于HFC网络，易扩展的交互终端寻址机制是其中的技术难点。
HFC网络的核心交互业务是时移直播电视TVS和视频点播VOD。最初的时移电视(Time-shift TV)是通过多频道切换来实现的，在节目播出服务端把一个节目分成若干时间段，每个时间段在一个频道上播放。通过频道的切换，实现用户跳转到节目的不同时间点观看，这是直播电视的NVOD业务。
现有技术的缺点：
1、直播电视的NVOD业务的实现方式中用户对节目的控制非常有限，因为一个节目只能分割成若干个时间片，各占一个频道播出，用户只能在这若干个频道中切换，无法体验对节目的VCR控制(包括暂停，快进快退和回跳)。NVOD只是时移电视的一种近似实现，并不是真正的时移直播电视。
2、PVR技术能够实现对节目的录制和回放及VCR控制，但基于硬件的本地录制在增加系统部署成本的同时，无法兼容己部署的机顶盒。
3、HFC网络终端是有线电视交互业务的最终展现平台。目前许多嵌入式终端实现都以业务为导向，针对运营商不同业务的需求，选择不同的终端进行研发，这非常不利于大规模网络的部署和各系统的互连。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统，通过该系统纯软件的实现方法使得时移业务非常方便的集成到各种不同类型的终端中，并能够通过软件升级的方式兼容已部署网络终端；有效的降低业务部署的成本，适合于业务的大规模推广。
一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统，包括DVB-C双向多媒体终端STB、TVS服务器系统、会话资源管理系统SRM、IPQAM、电缆调制解调器终端系统CMTS；其中，DVB-C双向多媒体终端STB具有有线数字电视接收机功能，以电视作为显示设备，实现有线数字电视节目的收看，友好的人机交互界面，基于双向HFC网络的Cable Modem功能，支持DOCSIS1.1协议，支持CA功能，内嵌浏览器，以电视作为显示设备，通过Cable Modem，扩展支持基于双向信道的业务，包括VOD和TVS业务，内置可选的本地硬盘，实现本地PVR，软件自动升级的Loader功能；TVS服务器系统有TVS-Manager和TVS-TV服务器两部分组成，分别提供业务管理和时移服务功能；会话资源管理系统SRM管理和分配双向HFC网络的带宽资源和边缘IP-QAM等设备的频道资源，为TVS媒体服务器的视频下发至多媒体终端STB提供IPQAM的IP地址和UDP端口号，最终提供具有QoS保证的TVS服务；IPQAM是一个连接IP骨干网和HFC接入网的数字多媒体转换设备；电缆调制解调器终端系统CMTS，包括辅助的DHCP服务器、TFTP服务器和ToD服务器。
TVS-Manager负责配置TVS具体服务节目号，具体服务的参数，内容管理；根据管理TVS当前服务的节目号和具体的负载状况分配服务新请求客户端的具体TVS-TV服务器；负责TVS服务子系统与管理模块之间的通讯，如节目的添加删除、服务参数配置等；客户端请求业务处理；广播/点播转换通知。
TVS-TV服务器负责服务节目内容管理、数据解析与同步、数据录制与文件生成、文件定位与播放、VCR操作、单组播切换判断与通知。
IPQAM接收时移服务器从IP网传来的点播视频流，并将其复用、调制成射频信号，通过HFC网传送给机顶盒；其下行数据流程：TVS服务器响应用户点播请求，将单节目传输流SPTS封装成UDP包经IP网络传输至IPQAM，IPQAM解封装并将多个SPTS流复用成多节目传输流MPTS，MPTS流经IPQAM调制输出RF信号经HFC网络传输到机顶盒；上行信令流程：物理网络是双向HFC网络；STB端集成CM模块，完成DOCSIS协议，实现回传信道，同时STB集成相应的流媒体协议RTP/RTCP/RTSP通过上行回传信道完成与前端媒体服务器之间的交互。
DHCP服务器为CM和CPE动态的分配IP地址，支持IP地址的循环使用；TOD(Time of Day)时间服务器为CM提供时间基准；TFTP文件服务器为CM提供动态的可配置文件；在本文实现的双向HFC网络系统中，CMTS采用CadantC3；CMTS中包括网络接口、调制器和解调器；CMTS的网络接口用于系统和IP网互联和通信，CMTS的调制器完成数据的调制发送CM，CMT的解调器完成CM发送过来的信号的解调；CM(Cable Modem)和CPE(Customer premise Equipment)相连，完成与CMTS通信信号的调制与解调。
TVS系统的业务流程分为机顶盒上线、资源申请和释放、媒体点播和控制、机顶盒下线。
STB点播过程中，其上线流程：时移电视业务中，每个用户需要对直播节目完全控制，时移服务器为每个STB播出一路单独的流，这需要STB是可寻址的；STB的寻址是通过向管理系统注册来实现的，不同的时移系统有不同的STB自发现技术和注册协议；时移业务中STB的注册是在STB加电初始化过程中完成的，它向管理系统反馈自身所在的位置，并向管理系统获取时移服务器的地址；STB下线流程：为了便于SRM对机顶盒的管理，对应STB的上线流程，增加STB的下线流程；机顶盒在加电时，注册上线并定时发送心跳；在关电时，SRM侦知心跳的丢失而得知机顶盒下线的信息；心跳由STB通过UDP包定时发送，SRM在需要时进行接收，具体时间间隔由SRM根据负载量在注册时通知STB，以确保SRM不会出现心跳风暴；STB定时发送个SRM的心跳包，传输层使用UDP协议，应用层使用私有的报文协议。
STB自愿申请与释放：STB资源申请涉及到STB和SRM，SRM和TVS-M之间的消息交互；时移电视业务的带宽管理采用SRM系统，在用户开始点播的时候由STB向SRM进行资源申请，在用户结束点播时由TV-M通知SRM进行资源回收；为了保持TVS的平移性，TVS的资源自身进行管理；在STB点播开始时，向SRM请求资源成功后，STB向TVS-M请求资源，并在媒体点播成功后通知SRM点播成功；若STB点播失败，STB不再向SRM发送响应消息，由TVS-M通知SRM回收资源。
本发明技术方案带来的有益效果：本发明提供了一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统。针对业务需求的多样化，提出业务的模块化实现和独立运行机制。重点提供了基于服务端缓存的时移直播电视的软件实现方式，纯软件的实现方法使得时移业务非常方便的集成到各种不同类型的终端中，并能够通过软件升级的方式兼容已部署网络终端；有效的降低业务部署的成本，适合于业务的大规模推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明中HFC网络交互业务系统结构图；
图2是本发明中视频点播控制信令和视频点播流的传输示意图；
图3是本发明中TVS系统设计图；
图4是本发明中DOCSIS系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本文提出一种基于服务器缓存的时移直播电视系统。系统的模块化和纯软件实现方式使得时移业务非常方便的集成到各种不同类型的端中，并能够通过软件升级的方式兼容已部署网络终端，有效降低了业务部的成本，适合于业务的大规模推广。
目前HFC网络的支撑业务正朝着多业务化、交互式个性化服务的方向发展。以直播电视的时移TVS业务、家庭影院的视频点播VOD业务为典型的交互视频业务近年来成为国内外研究和部署的重点。
时移电视的真正实现是PVR技术的使用。用户购买带本地硬盘的机顶盒，在观看直播节目的同时，机顶盒以文件的形式实时地把节目录制在硬盘中。当用户对直播电视进行VCR控制时，机顶盒自动切换到播放已录制的节目，通过对已录制文件的操作，实现对节目的时移。由于PVR技术是以文件形式在本地硬盘存储直播节目，用户需要购买相应的硬件设备即大容量硬盘才能使用时移功能，同时只能时移已录制的节目，并且受硬盘大小的限制，能时移节目的数量和回放的节目长度也有限制。
随着网络融合和IP技术的发展，以IPQAM连接IP骨干网和HFC接入网进行下行视频传输，主导实际网络传输带宽的交互视频业务架构的研究也成为目前的一个研究热点。综合上述，基于IPQAM技术的交互电视系统及相关终端的设计与实现技术是目前交互电视业务的发展方向。该实现符合现有广电系统的业务特点，运营上具有高效准确的和路由体控制系，终端上完全兼容现有的数字电视机顶盒，并符合现有广大数字电视用户的使用习惯。
目前，基于IP网的IPTV业务由于受网络带宽瓶颈的影响，严重阻碍了其迅速发展。由于有线数字电视的DVB广播信道具有50Mhz-1000Mhz的高下行带宽，如果能利用其广播信道来取代IPTV下行数据分发通道，那么将会突破网络带宽瓶颈的影响，实现许多有吸引力的个性化交互业务，使得有线电视网络的优势得到充分发挥。本发明实现的基于服务端缓存的TVS系统正是利用这一点进行系统设计。系统在前端部署视频服务器，实时采集和存储直播电视节目，用户可以通过正常的DVB-C广播信道来接收直播节目。如图1所示，当终端用户进行视频时移请求时，由视频服务器代替广播数据源，通过本地高速局域网把己存储的节目发送给IPQAM调制器，IPQAM对所有请求的各单节目流进行复用、调制和上变频后在RF端口以多节目码流输出，通过HFC网络传输给请求的终端机顶盒。机顶盒利用自身的回传信道，通过对视频服务器播出流的控制达到对节目的VCR控制。回传信道可以是双向HFC网络DOCSIS回传或者带外的IP网回传，任何具备双向通信能力的终端都可以接入本系统使用TVS和VOD业务。
视频点播系统的工作过程为：在客户端，用户点播请求通过HFC网络的回传信道发送到视频点播管理系统，视频点播管理系统检索到所需节目后，通知视频服务器，将其被选中的视频内容通过HFC视频传输网络发送给用户的机顶盒。在播放过程中，用户通过回传信道发送VCR控制指令给视频服务器，视频服务器实现相应节目流的快进快退、暂停等功能。图2是视频点播控制信令和视频点播流的传输示意图。
与视频点播VOD业务不同的是，TVS时移电视业务点播的节目源是正常的数字广播节目，将数字广播节目进行采集存储到TVS服务器上，用户就可以通过双向HFC终端向时移服务器请求已广播过的任何频道的广播节目。它的优点在于节目源充足，不像其它的视频系统那样会受到影片源的限制。本发明首先对时移直播电视TVS业务的实现技术进行了研究，回传信道采用DOCSISl.1标准，资源管理系统已完成的SRM系统。
如图3所示是基于服务器缓存的时移电视系统框图。
系统主要包括以下几个部分：
DVB-C双向多媒体终端STB
(1)有线数字电视接收机功能，以电视作为显示设备，实现有线数字电视节目的收看，友好的人机交互界面；
(2)基于双向HFC网络的Cable Modem功能，支持DOCSIS1.1协议；
(3)支持CA功能，采用北京永新同方的CA系统；
(4)内嵌浏览器，以电视作为显示设备，通过Cable Modem，扩展支持基于双向信道的业务，包括VOD和TVS业务；
(5)内置可选的本地硬盘，实现本地PVR；
(6)软件自动升级的Loader功能。
TVS服务器系统
TVS服务器实现实时直播节目的采集和存储，然后利用DVB-C的下行通道将存储的内容以点播方式提供给用户。功能包括存储实时电视节目、实时流化播放节目内容、媒体服务记录等功能。TVS服务器系统有TVS-Manager和TVS-TV服务器两部分组成，分别提供业务管理和时移服务功能。
TVS-Manager管理功能包括：
(1)TVS媒体资源管理：配置TVS具体服务节目号，具体服务的参数，内容管理等；
(2)负载均衡：根据管理TVS当前服务的节目号和具体的负载状况分配服务新请求客户端的具体TVS-TV服务器；
(3)节目计费信息：根据客户端在TVS上的播放状况记录客户端计费所需的所有必要信息，并可通过相关协议与计费系统交互；
(4)节目管理接口：负责TVS服务子系统与管理模块之间的通讯，如节目的添加删除、服务参数配置等；
(5)客户端请求业务处理：当客户端进行播放请求时，Manager将根据当前请求的影片和用户时间信息，对用户的请求进行详细的记录；
(6)广播/点播转换通知：当用户需要在单组播之间进行切换时，由具体服务的TVS通知Manager，再由Manager通知客户端，因为在TVS中TVS-TV无法主动向客户端发送命令。
TVS-TV的时移功能包括：
(1)服务节目内容管理：单台TVS可服务多套TV节目流，而每套节目都要自己的媒体文件，对这些内容进行统一的管理；
(2)数据解析与同步：从接收到的媒体格式数据中解析出文件生成所需要的全部信息，并将解析后的数据进行时间同步；
(3)数据录制与文件生成：将解析后的数据根据指定的格式按时间生成文件进行持久化存储；
(4)文件定位与播放：当用户请求时，首先定位用来服务的数据文件，然后组成RTP包对用户进行播放；
(5)VCR操作：TVS支持多种操作，如：播放、暂停、快进、快退、慢进、前跳、后跳、终止等；
(6)单组播切换判断与通知：当用户操作需要进行单组播切换时，由TVS发起并通知相应的Manager。
会话资源管理(SRM)系统
管理和分配双向HFC网络的带宽资源和边缘IP-QAM等设备的频道资源，为TVS媒体服务器的视频下发至多媒体终端(STB)提供IPQAM的IP地址和UDP端口号，最终提供具有QoS保证的TVS服务。
IPQAM
IPQAM是一个连接IP骨干网和HFC接入网的数字多媒体转换设备。IPQAM接收时移服务器从IP网传来的点播视频流，并将其复用、调制成射频信号，通过HFC网传送给机顶盒。一般的IPQAM设备支持16-24个频点，以24频点IPQAM设备为例，在64QAM调制方式下，单台IPQAM可以支持192个4.5Mbps的SDTV MPEG2并发流。
下行数据流程：TVS服务器响应用户点播请求，将单节目传输流SPTS封装成UDP包经IP网络传输至IPQAM，IPQAM解封装并将多个SPTS流复用成多节目传输流MPTS，MPTS流经IPQAM调制输出RF信号经HFC网络传输到机顶盒。
上行信令流程：物理网络是双向HFC网络。STB端集成CM模块，完成DOCSIS协议，实现回传信道。同时STB集成相应的流媒体协议RTP/RTCP/RTSP通过上行回传信道完成与前端媒体服务器之间的交互。
国内经过近几年的有线网络改造，一般大中型的有线网络均形成了主前端到各个分前端的750Mhz分布式结构，甚至部分网络已达到双向，主前端与各分前端之间都有光缆环网，这种网络结构比较适合开展IPQAM点播。前端设备技术的进步，一般主流设备，除了ASI输出以外，都有GEIP输出，通过骨干IP传输网络，可以很方便地将前端视音频节目送到分前端的IPQAM。用IP骨干网代替传统SDH传输ASI(TS流)信号效率高、成本低。IPQAM设备将IP骨干网与传统有线HFC网络完美结合，解决了用传统CMTS下行频道扩容开展视频点播成本高、带宽不足的问题。随着数字电视整体转换的推进，HFC传输网络中模拟信号的减少，在频谱规划中可以将550Mhz-750Mhz中的25个频道用于基于IPQAM的交互视频点播业务。相比较以太网的视频点播业务，该技术方式主要有以下优点：
(1)点播数据源采用SDTV的MPEG2-TS流，图像质量大大高于采用MPEG4编码的IP网的视频点播。
(2)前端利用原有DVB平台的MPEG-2数据源，无需进行MPEG-2至MPEG-4的转码。相比全城全网进行IP网络升级，更换支持IP组播的交换机，IPQAM方式只在需要开通业务的分前端架设设备，前期投入小。随着业务的增加，扩容相当方便，只需在分前端增加IPQAM设备。
(3)STB为符合DVB标准的通用产品，无需采用目前尚不是很稳定且价格较高的双模STB。点播时为每个用户分配一路独占的视频通道，相比IP网“尽力而为”的数据包传送机制，QoS有保证。
CMTS和DOCSIS协议
DOCSIS全称是在线缆上提供数据业务的接口规范Data-Over-Cable ServiceInterface Specifications。
DOCSIS系统由前端系统、具有双向功能的CATV传输网和用户端子系统三部分组成。前端系统的主要设备是电缆调制解调器终端系统CMTS(cable ModemTerminal System)，包括辅助的DHCP服务器、TFTP服务器和ToD服务器。DHCP服务器为CM和CPE动态的分配IP地址，支持IP地址的循环使用。TOD(Timeof Day)时间服务器为CM提供时间基准。TFTP文件服务器为CM提供动态的可配置文件。在本文实现的双向HFC网络系统中，CMTS采用CadantC3。CMTS中包括网络接口、调制器和解调器。CMTS的网络接口用于系统和IP网互联和通信，CMTS的调制器完成数据的调制发送CM，CMT的解调器完成CM发送过来的信号的解调。CM(Cable Modem)和CPE(Customer premise Equipment)相连，完成与CMTS通信信号的调制与解调。DOCSIS系统如图4所示：
DOCSIS标准的意义在于制定适于在CATV系统上传送双向综合业务的标准，包括传送数据、语音和视频业务的标准，特别是制定了Cable Modem的访问控制子层和物理层标准。随着全球数据业务市场兴起并急剧增长对网络带宽的要求DOCSIS标准为通过有线电视网络的高速数据通信奠定了基础。
TVS系统的业务流程分为机顶盒上线、自愿申请和释放、媒体点播和控制、机顶盒下线。
STB上线流程：时移电视业务中，每个用户需要对直播节目完全控制，时移服务器为每个STB播出一路单独的流，这需要STB是可寻址的。STB的寻址是通过向管理系统注册来实现的，不同的时移系统有不同的STB自发现技术和注册协议。时移业务中STB的注册是在STB加电初始化过程中完成的，它向管理系统反馈自身所在的位置，并向管理系统获取时移服务器的地址。
STB自愿申请与释放：STB资源申请涉及到STB和SRM，SRM和TVS-M之间的消息交互。时移电视业务的带宽管理采用SRM系统，在用户开始点播的时候由STB向SRM进行资源申请，在用户结束点播时由TV-M通知SRM进行资源回收。为了保持TVS的平移性，TVS的资源自身进行管理。在STB点播开始时，向SRM请求资源成功后，STB向TVS-M请求资源，并在媒体点播成功后通知SRM点播成功。若STB点播失败，STB不再向SRM发送响应消息，由TVS-M通知SRM回收资源。资源的申请由STB在开始点播时发起，根据STB上线时轮播包中得到的SRM<IP，Port>向SRM发起资源请求包，成功的流程如下：
(1)STB向SRM<IP，Port>发起请求包，包中含有自身的标识<STBID>、点播的节目标识<ProgramID>；
(2)SRM查询数据库是否有资源；有资源时SRM将IPQAM的接收端参数<IP，Port>和下行参数<Frequency，symbolRate，ModulationType，ProgramNumber>反馈给STB，同时分配唯一的点播会话标识SessionID；
(3)STB收到SRM的资源申请成功报文后，开始向TVS-M发送点播请求，点播成功后，向SRM给出确认；点播失败，不再向SRM给出确认。资源的释放由TVS-TV发起，TVS-TV通过RTSP协议的STOP命令和RTCP的监控来确认STB的点播结束。在点播结束时，由TVS-M通知SRM进行资源回收。SRM在检测到STB异常下线的情况下，会要求主动回收资源；在回收资源之前，会向TVS；M进行查询，在得知资源己经不在使用的情况下，进行资源回收。
STB点播流程：
STB点播流程涉及到全部的STB、TVS-M、TVS-TV和SRM之间的消息交互，具体的点播成功流程如下：
(1)STB向TVS-M发起点播请求包，目标端口<IP，Port>在SRM的轮播报文中获取，请求报文中包含有STB所属IPQAM的流接收端<IP，Port>；
(2)TVS-M向STB发送响应包，确认目前是否有资源，如果有则给出TVS-TV的地址RTSP：IP地址//ContentID/ObjID_string；
(3)STB在收到TVS-M的响应包后发送URL请求，和TVS-TV建立RTSP会话；
(4)STB使用标准RTSP协议，进行点播控制，同时在指定的频点进行TS流接收和播放。点播结束由TVS-M发起，由TVS-M侦知点播的正常或异常结束后，通知SRM进行资源回收。TVS-TV收到RTSP的STOP命令或者STB快进到了广播点。TVS-M给SRM发送资源回收消息。SRM给出确认，并进行资源回收。
播放流程与VCR控制：STB和TVS-TV之间采用标准的RSTP协议进行交互，完成流的请求和时移控制，RTSP的消息格式为：〔消息名〕RTSP：//主机名：[端口号][目录][文件名][版本][包序列号][倍数][会话号]
其中消息名标识STB请求的命令，包括DESCRIBE、PLAY、PAUSE等。倍数表示时移时快进快退的倍数。机顶盒发送RTSP消息，TVS服务器接收和解析RTSP消息，并执行消息的内容。
如下为RTSP的基本操作：
STB下线流程：为了便于SRM对机顶盒的管理，对应STB的上线流程，增加STB的下线流程。机顶盒在加电时，注册上线并定时发送心跳。在关电时，SRM侦知心跳的丢失而得知机顶盒下线的信息。心跳由STB通过UDP包定时发送，SRM在需要时进行接收，具体时间间隔由SRM根据负载量在注册时通知STB，以确保SRM不会出现心跳风暴。STB定时发送个SRM的心跳包，传输层使用UDP协议，应用层使用私有的报文协议。私有报文的格式统一采用的消息格式。消息参数如下：
(1)STBID和IP：机顶盒标识；
(2)Sequence Number：心跳计数，每次增1，到最大之后从零开始计数。
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明提供了一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统。针对业务需求的多样化，提出业务的模块化实现和独立运行机制。重点提供了基于服务端缓存的时移直播电视的软件实现方式，纯软件的实现方法使得时移业务非常方便的集成到各种不同类型的终端中，并能够通过软件升级的方式兼容已部署网络终端；有效的降低业务部署的成本，适合于业务的大规模推广。
以上对本发明实施例所提供的一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种基于HFC服务器缓存的时移电视系统，其特征在于，该系统包括DVB-C双向多媒体终端STB、TVS服务器系统、会话资源管理系统SRM、IPQAM、电缆调制解调器终端系统CMTS；其中，DVB-C双向多媒体终端STB具有有线数字电视接收机功能，以电视作为显示设备，实现有线数字电视节目的收看，友好的人机交互界面，基于双向HFC网络的Cable Modem功能，支持DOCSIS1.1协议，支持CA功能，内嵌浏览器，以电视作为显示设备，通过Cable Modem，扩展支持基于双向信道的业务，包括VOD和TVS业务，内置可选的本地硬盘，实现本地PVR，软件自动升级的Loader功能；TVS服务器系统有TVS-Manager和TVS-TV服务器两部分组成，分别提供业务管理和时移服务功能；会话资源管理系统SRM管理和分配双向HFC网络的带宽资源和边缘IP-QAM等设备的频道资源，为TVS媒体服务器的视频下发至多媒体终端STB提供IPQAM的IP地址和UDP端口号，最终提供具有QoS保证的TVS服务；IPQAM是一个连接IP骨干网和HFC接入网的数字多媒体转换设备；电缆调制解调器终端系统CMTS，包括辅助的DHCP服务器、TFTP服务器和ToD服务器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，TVS-Manager负责配置TVS具体服务节目号，具体服务的参数，内容管理；根据管理TVS当前服务的节目号和具体的负载状况分配服务新请求客户端的具体TVS-TV服务器；负责TVS服务子系统与管理模块之间的通讯，如节目的添加删除、服务参数配置等；客户端请求业务处理；广播/点播转换通知。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，TVS-TV服务器负责服务节目内容管理、数据解析与同步、数据录制与文件生成、文件定位与播放、VCR操作、单组播切换判断与通知。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，IPQAM接收时移服务器从IP网传来的点播视频流，并将其复用、调制成射频信号，通过HFC网传送给机顶盒；其下行数据流程：TVS服务器响应用户点播请求，将单节目传输流SPTS封装成UDP包经IP网络传输至IPQAM，IPQAM解封装并将多个SPTS流复用成多节目传输流MPTS，MPTS流经IPQAM调制输出RF信号经HFC网络传输到机顶盒；上行信令流程：物理网络是双向HFC网络；STB端集成CM模块，完成DOCSIS协议，实现回传信道，同时STB集成相应的流媒体协议RTP/RTCP/RTSP通过上行回传信道完成与前端媒体服务器之间的交互。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，DHCP服务器为CM和CPE动态的分配IP地址，支持IP地址的循环使用；TOD(Time of Day)时间服务器为CM提供时间基准；TFTP文件服务器为CM提供动态的可配置文件；在本文实现的双向HFC网络系统中，CMTS采用CadantC3；CMTS中包括网络接口、调制器和解调器；CMTS的网络接口用于系统和IP网互联和通信，CMTS的调制器完成数据的调制发送CM，CMT的解调器完成CM发送过来的信号的解调；CM(Cable Modem)和CPE(Customer premise Equipment)相连，完成与CMTS通信信号的调制与解调。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，TVS系统的业务流程分为机顶盒上线、资源申请和释放、媒体点播和控制、机顶盒下线。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，STB点播过程中，其上线流程：时移电视业务中，每个用户需要对直播节目完全控制，时移服务器为每个STB播出一路单独的流，这需要STB是可寻址的；STB的寻址是通过向管理系统注册来实现的，不同的时移系统有不同的STB自发现技术和注册协议；时移业务中STB的注册是在STB加电初始化过程中完成的，它向管理系统反馈自身所在的位置，并向管理系统获取时移服务器的地址；STB下线流程：为了便于SRM对机顶盒的管理，对应STB的上线流程，增加STB的下线流程；机顶盒在加电时，注册上线并定时发送心跳；在关电时，SRM侦知心跳的丢失而得知机顶盒下线的信息；心跳由STB通过UDP包定时发送，SRM在需要时进行接收，具体时间间隔由SRM根据负载量在注册时通知STB，以确保SRM不会出现心跳风暴；STB定时发送个SRM的心跳包，传输层使用UDP协议，应用层使用私有的报文协议。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，STB自愿申请与释放：STB资源申请涉及到STB和SRM，SRM和TVS-M之间的消息交互；时移电视业务的带宽管理采用SRM系统，在用户开始点播的时候由STB向SRM进行资源申请，在用户结束点播时由TV-M通知SRM进行资源回收；为了保持TVS的平移性，TVS的资源自身进行管理；在STB点播开始时，向SRM请求资源成功后，STB向TVS-M请求资源，并在媒体点播成功后通知SRM点播成功；若STB点播失败，STB不再向SRM发送响应消息，由TVS-M通知SRM回收资源。
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