CN106973315A - 基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统及方法，系统包括用户端、智能调度端、以及终端，方法是智能调度端根据HFC网络三个通道的资源闲置情况，使用算法进行调度，综合分析用户请求的类型、内容的各项指标、各个通道的使用情况来决策应该使用相应通道来传输该内容，然后向相关联的终端推送数据或下发指令，终端获取内容后将内容推送给用户端。本发明的系统和方法充分利用了HFC网络三个通道的资源，相互协调分配带宽资源，减少通道拥堵，保证数据传输顺畅。

Description

基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统及方法
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统及方法。
背景技术
在典型的广电网络HFC分配网中，入户的同轴电缆频带为0～860MHz，除去受干扰的频段，按每个频点8MHz计算，约有100个频点可用。目前广播电视网络运营商面向公众的主要业务为直播电视、视频点播和宽带上网，这些业务通常按照不同的频点进行划分。
直播电视包括中央电视台、各省卫视、地方电视台以及专业付费频道等节目。各地广电网络公司普遍采用全网广播的方式，传输一百多套数字电视直播节目。这些直播节目占用固定的广播通道，二十四小时不间断的进行广播。
视频点播是由用户主动发起实时点播行为，从广电网络公司的媒资库中选择要看的视频立即观看。在常见的广电网络视频点播技术中，会专门划分若干频点，使用IPQAM设备进行点播内容的推流。
宽带上网业务形态与其他运营商类似，技术有所不同。基于同轴电缆开展宽带业务的广电网络公司，通常也会专门划分若干频点用于上网。
以上三种主要业务均占用不同的频点，各行其道，下文简称为广播通道、点播通道和宽带通道。这种业务隔离使用通道的方式，对应前端系统相对分离，对于用户的某种需求必须提前固定好某个通道。对于通道的使用，没有相互协调分配资源的机制。终端机顶盒虽然集成了这三个通道的数据接收功能，但只是简单的功能相加，没有与前端协商通道的机制，这种模式存在通道利用率低和用户体验差等问题。例如，在机顶盒上看某直播电视频道，即使当时看的用户寥寥无几，也必须使用广播通道全网推送，非常浪费优质通道资源；在机顶盒上点播视频，无论点播通道是否拥挤，仍然只能等待可用的点播通道；在手机上看视频，如果宽带上网拥挤，只能牺牲品质或忍受卡顿画面。
综上所述，有必要对目前的广电网络数据传输方式进行改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统，该系统合理调配HFC网络的三个通道进行数据传输，提高传输效率。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统，包括用户端、智能调度端、以及位于用户端和智能调度端之间的终端；所述用户端接入HFC网络，并通过HFC网络的IP通道或广域互联网访问媒资系统和发送用户需求指令；所述智能调度端用于根据用户需求从媒资系统中获取资源并下发、以及从网管系统中获取HFC网络三个通道的动态占用情况并作出内容分发的路由决策；所述终端接入HFC网络，根据路由决策的结果指令通过相应通道获取资源，并将资源转发给用户端或者在本地保存后供用户端下载。
本发明还提供如下附属技术方案：
优选地，终端包括硬件层，驱动层，以及应用层；所述硬件层包括高频头，线缆调制解调器，以及存储器；所述驱动层包括射频解调驱动模块，网络驱动模块，以及存储驱动模块；所述应用层包括用于与认证系统进行认证操作的认证模块、用于对各类任务进行处理以及维护下载队列和播放队列的任务处理模块、用于对存储文件进行增删改查操作的文件操作模块、用于对数据进行加密或者解密的加解密模块、用于对流媒体文件进行流式推送的流媒体模块、以及用于对任务模块的任务进行底层模块调用的调度模块。
相比于现有技术，本发明的传输系统的优势在于：其包括用户端、智能调度端和终端；其中用户端用于提供用户需求和接收数据，智能调度端用于从媒资系统中获取资源并下发，以及实时监测HFC网络三个通道(广播通道、点播通道、IP通道)的动态占用情况并生成路由决策，终端用于切换通道下载数据，然后将数据转发或本地保存。本发明的传输系统充分利用了HFC网络三个通道的资源，相互协调分配带宽资源，减少通道拥堵，保证数据传输顺畅。
本发明还提供一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输方法，首先对终端进行系统认证；用户端发现并接入终端后，访问媒资系统查找所需内容，当确定内容后用户端向智能调度端发送用户需求指令，用户需求包括立即下载和预约下载；智能调度端接收用户需求，同时检测HFC网络动态占用情况，再作出内容分发的路由决策，协调终端到广播通道、点播通道或IP通道下载数据；之后终端将数据以流媒体形式转发或者保存在本地。
优选地，终端系统认证包括如下步骤：1)终端开机后，使用唯一识别编号到认证系统进行认证；2)认证系统通过该唯一识别编号确认终端的服务有效期等信息，使用HFC网络向分域IPQAM*播发与识别编号相关的认证加密串；3)认证系统指示终端去相应的频点获取认证加密串；4)终端调用高频头锁定该频点，解调解复用后获取认证加密串，同时获取分域IPQAM的区域码，再送回认证系统；5)认证系统经过认证后，确保该为合法的请求，通知智能调度端记录该终端唯一识别编号、所在的分域以及终端的IP地址等信息。
优选地，用户端通过广播信令和应答的方式发现并接入终端，并获取终端的唯一识别编号；所述用户端通过IP通道或广域互联网访问媒资系统并查看可使用的内容；所述用户端还向智能调度端发送与其相关联的终端的唯一识别编号。
优选地，路由决策包括：当用户需求是立即下载且下载的内容是广播通道正在传输的内容时，智能调度端直接协调终端将信道调谐至广播通道接收数据，并调用IP通道补充下载缺失的数据；终端将数据以流媒体方式转发至用户端。
优选地，路由决策包括：当用户需求是立即下载且下载的内容并非广播通道正在传输的内容时，智能调度端检查点播通道资源是否充足，如果点播通道资源充足，通知对应识别编号的终端将信道调谐至点播通道接收数据；所述终端以流媒体转发至用户端。
优选地，如果点播通道资源不充足，通知对应唯一识别编号的终端将信道调谐至IP通道接收数据；终端将数据以流媒体转发至用户端。
优选地，路由决策包括：当用户需求是预约下载，智能调度端再根据下载内容的相应指标判断是否为热点内容；如果预约下载的为热点内容，智能调度端将内容插入广播通道的传输列表中，同时通知所有有预约需求的对应唯一识别编号的终端调整预约状态，在调整后该内容的直播的时间将信道调谐至广播通道，接收数据；所述终端将数据保存在本地存储器并供用户端下载。
优选地，如果预约下载的不是热点内容，则根据点播通道或IP通道的资源情况，通知内容推送系统，将内容在相应通道内传输，同时协调终端将信道调谐至点播通道或IP通道下载内容。
相比于现有技术，本发明的传输方法的优势在于：智能调度端根据HFC网络三个通道的资源闲置情况，使用算法进行调度，综合分析用户请求的类型、内容的各项指标、各个通道的使用情况来决策应该使用哪个通道来传输该内容，然后向相关联的终端推送数据或下发指令，终端获取内容后将内容推送给用户端；体现了相互协调分配带宽资源，减少通道拥堵，保证数据传输顺畅。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的智能调度传输系统的结构框图。
图2是本发明较佳实施例的终端的结构框图。
图3是本发明较佳实施例的用户订购和下载流程图
图4是本发明较佳实施例的智能终端的调度流程图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
见图1，基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统包括用户端、智能调度端、以及位于用户端和智能调度端之间的终端。用户端和终端接入HFC网络，并且用户端可通过IP通道或广域互联网访问媒资系统、及向智能调度系统发送用户需求指令，智能调度端根据用户需求从媒资系统中获取资源，从网管系统中获取HFC网络三个通道的动态占用情况，并按照相应算法条件作出内容分发的路由决策，终端根据路由决策切换相应通道接收资源，然后将资源转发或者本地保存。HFC网络包括广播通道、点播通道和IP通道。
用户端可以是基于Android、IOS或Windows平台开发的第三方应用端，也可以是集成在机顶盒等终端里的应用系统。用户端访问媒资系统中可用的内容资源，可以选择立即观看或预约下载这两种不同的系统响应方式。
智能调度端从媒资系统中获取所有可用内容资源的容量大小、时长、码率等信息，同时，又从网管系统中获取三个通道(广播通道、点播通道、IP通道)的动态占用情况，并且掌握使用三个通道传输数据的接口方法，利用所有掌握的信息，根据一定的算法条件，做出内容分发的路由决策，该路由决策可以直接向终端推送，或通知终端主动获取。
见图2，终端包括硬件层，驱动层，以及应用层，可从三个通道任意切换获取内容。硬件层包括高频头，线缆调制解调器，以及存储器；驱动层包括解调解复用模块，网络驱动模块，以及存储驱动模块；应用层包括认证模块，任务处理模块，文件操作模块，加解密模块，流媒体模块，以及调度模块，其中，认证模块用于与认证系统进行认证操作，任务处理模块用于对各类任务进行处理以及维护下载队列和播放队列，文件操作模块用于对存储文件进行增删改查操作，调用加解密模块和存储器，加解密模块用于与后台的加解密系统和用户端进行交互，获取密钥和解密，流媒体模块用于对流媒体文件进行流式推送，调度模块用于对任务模块的任务进行底层模块的调用。终端根据智能调度端的路由决策，在指定的通道立即获取内容或者在预定的时间下载内容，获取内容后，以流媒体方式将内容推送至用户端，或者保存在本地存储器，供用户端下载。
见图3和图4，本实施例的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输方法，包括如下步骤：
1、启动终端，进行系统认证，认证过程为：1)终端开机后，使用唯一识别编号，到认证系统进行认证；2)认证系统确认该终端在服务有效期内后，使用HFC网络向分域IPQAM*播发与识别编号相关的认证加密串；3)认证系统告诉终端去相应的频点获取认证加密串；4)终端调用高频头锁定该频点，解调解复用后获取认证加密串，同时获取分域IPQAM的区域码，再送回认证系统；5)认证系统经过认证后，确保该为合法的请求，通知智能调度端该终端所在的分域以及终端的IP地址。
2、用户端通过广播信令和应答的方式，发现并接入终端，并获取终端的识别编号。用户端和终端处于同一局域网内。接入终端后，用户端再通过IP通道或广域互联网，访问媒资系统并查看可使用的内容，然后向智能调度端发送用户需求指令以及与其相关联的终端的唯一识别编号，用户需求包括立即下载或预约下载。
3、智能调度端接收用户需求，同时检测HFC网络动态占用情况，然后作出内容分发的路由决策，协调终端到广播通道、点播通道或IP通道下载数据，之后终端将数据以流媒体形式转发或者保存在本地。具体地，
当用户需求是立即下载且下载的内容是广播通道正在传输的内容时，智能调度端直接协调终端将信道调谐至广播通道接收数据，然后以流媒体方式转发至用户端，用户端可以根据流媒体的内容，选择观看或接收保存。由于广播式接收数据经常出现丢包，因此为了保证数据完整，缺失的部份数据包由IP通道补缺下载。
当用户需求是立即下载且下载的内容并非广播通道正在传输的内容时，智能调度端检查点播通道资源是否充足；如果充足，智能调度端通知对应识别编号的终端将信道调谐至点播通道接收数据，然后以流媒体转发至用户端；如果不充足，智能调度端通知对应识别编号的终端将信道调谐至IP通道接收数据，然后以流媒体转发至用户端。
当用户需求是预约下载，智能调度端根据下载内容的相应指标判断是否为热点内容；如果是热点内容，智能调度端将内容插入广播通道的传输列表中，同时通知所有有预约需求的对应唯一识别编号的终端调整预约状态，在调整后该内容的直播的时间将信道调谐至广播通道，终端接收数据并保存在本地存储器并供用户端下载；如果不是热点内容，根据点播通道或IP通道的资源情况，通知内容推送系统将内容在相应通道内传输，同时协调终端将信道调谐至点播通道或IP通道下载内容。
综上所述，本实施例的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输大致有以下功能：
一、被动收看广播节目；用户端获取节目表，选择播放当前节目(直播)，用户需求指令通过局域网发送给终端，终端根据要求将信道调谐至广播通道接收数据，再以流媒体方式提供给用户端播放；如果不是流媒体，则下载后再供给用户端。
二、实时点播视频节目；用户端获取节目表，选择播放点播节目后，智能调度端检查点播通道的资源占用情况和IP通道宽带资源的占用情况，根据结果按照算法进行调度，同时通知终端进行相应传输方式更改的动作，比如点播通道较为空闲，则告诉终端调用高频头，到某个频点获取某个内容，如果IP通道较为空闲，则调用线缆调制解调器，使用IP的方式获取点播资源。
三、从广播节目中预约下载；用户端可在任何时候从媒资系统获取广播节目若干天内的节目表，用户端可以根据节目表预约该节目，当节目开始播放时，智能调度端通过指令通知终端，由终端根据调度结果，到相应的广播通道获取节目并进行存储，后续用户端可以下载播放存储在终端上资源。
本发明的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统及方法，利用智能调度端根据HFC网络三个通道的资源闲置情况，使用算法进行调度，简单来说，智能调度端根据用户的预约量和资源的命中率(点播的次数)进行分析，将热点资源和预约的资源，按照用户的预约时间进行广播通道节目编排，预约量大和点击量大的往前排，后续用户如果有订购或播放的用户，则引导用户进行收看或预约下载，当用户的订购不在广播通道的清单内，智能调度端则获取点播通道和宽带通道的资源，哪个通道闲置资源多的，则使用哪个通道进行内容推送。当广播通道资源紧张的时候，也会调用点播通道和宽带通道进行推送，用户需求急迫的请求，使用点播通道或宽带通道进行推送，满足用户立即获取资源的需求，用户端在发起对内容的需求后，智能调度端会根据一定的算法，综合分析用户请求的类型、内容的各项指标、各个通道的使用情况来决策应该使用哪个通道来传输该内容，然后向相关联的终端推送数据或下发指令，终端获取内容后将内容推送给用户端。充分利用了HFC网络三个通道的资源，相互协调分配带宽资源，减少通道拥堵，保证数据传输顺畅。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统，其特征在于：包括用户端、智能调度端、以及位于用户端和智能调度端之间的终端；所述用户端接入HFC网络，并通过HFC网络的IP通道或广域互联网访问媒资系统和发送用户需求指令；所述智能调度端用于根据用户需求从媒资系统中获取资源并下发、以及从网管系统中获取HFC网络三个通道的动态占用情况并作出内容分发的路由决策；所述终端接入HFC网络，根据路由决策的结果指令通过相应通道获取资源，并将资源转发给用户端或者在本地保存后供用户端下载。
2.根据权利要求1所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统，其特征在于：所述终端包括硬件层，驱动层，以及应用层；所述硬件层包括高频头，线缆调制解调器，以及存储器；所述驱动层包括射频解调驱动模块，网络驱动模块，以及存储驱动模块；所述应用层包括用于与认证系统进行认证操作的认证模块、用于对各类任务进行处理以及维护下载队列和播放队列的任务处理模块、用于对存储文件进行增删改查操作的文件操作模块、用于对数据进行加密或者解密的加解密模块、用于对流媒体文件进行流式推送的流媒体模块、以及用于对任务模块的任务进行底层模块调用的调度模块。
3.根据权利要求1所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于：首先对终端进行系统认证；用户端发现并接入终端后，访问媒资系统查找所需内容，当确定内容后用户端向智能调度端发送用户需求指令，用户需求包括立即下载和预约下载；智能调度端接收用户需求，同时检测HFC网络动态占用情况，再作出内容分发的路由决策，协调终端到广播通道、点播通道或IP通道下载数据；之后终端将数据以流媒体形式转发或者保存在本地。
4.根据权利要求3所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，所述终端系统认证包括如下步骤：
1)终端开机后，使用唯一识别编号到认证系统进行认证；
2)认证系统通过该唯一识别编号确认终端的服务有效期等信息，使用HFC网络向分域IPQAM*播发与识别编号相关的认证加密串；
3)认证系统指示终端去相应的频点获取认证加密串；
4)终端调用高频头锁定该频点，解调解复用后获取认证加密串，同时获取分域IPQAM的区域码，再送回认证系统；
5)认证系统经过认证后，确保该为合法的请求，通知智能调度端记录该终端唯一识别编号、所在的分域以及终端的IP地址等信息。
5.根据权利要求3所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，所述用户端接入终端，访问媒资系统，向智能调度端发送用户需求指令，包括：
所述用户端通过广播信令和应答的方式发现并接入终端，并获取终端的唯一识别编号；所述用户端通过IP通道或广域互联网访问媒资系统并查看可使用的内容；所述用户端还向智能调度端发送与其相关联的终端的唯一识别编号。
6.根据权利要求3所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，所述路由决策，包括：
当用户需求是立即下载且下载的内容是广播通道正在传输的内容时，智能调度端直接协调终端将信道调谐至广播通道接收数据，并调用IP通道补充下载缺失的数据；
所述终端将数据以流媒体方式转发至用户端。
7.根据权利要求3所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，所述路由决策，包括：
当用户需求是立即下载且下载的内容并非广播通道正在传输的内容时，智能调度端检查点播通道资源是否充足，
如果点播通道资源充足，通知对应识别编号的终端将信道调谐至点播通道接收数据；
所述终端以流媒体转发至用户端。
8.根据权利要求7所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于：如果点播通道资源不充足，通知对应唯一识别编号的终端将信道调谐至IP通道接收数据；
所述终端将数据以流媒体转发至用户端。
9.根据权利要求3所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，所述路由决策，包括：
当用户需求是预约下载，智能调度端再根据下载内容的相应指标判断是否为热点内容；
如果预约下载的为热点内容，智能调度端将内容插入广播通道的传输列表中，同时通知所有有预约需求的对应唯一识别编号的终端调整预约状态，在调整后该内容的直播的时间将信道调谐至广播通道，接收数据；
所述终端将数据保存在本地存储器并供用户端下载。
10.根据权利要求9所述的基于用户需求的广电网络多通道智能调度传输系统的传输方法，其特征在于，如果预约下载的不是热点内容，则根据点播通道或IP通道的资源情况，通知内容推送系统将内容在相应通道内传输，同时协调终端将信道调谐至点播通道或IP通道下载内容。
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