CN1284817A

CN1284817A - 网站视频点播的传输系统和方法

Info

Publication number: CN1284817A
Application number: CN 00114263
Authority: CN
Inventors: 叶学忠; 李光明
Original assignee: TIANSHENG COMPUTER CO Ltd SHENZHEN
Current assignee: TIANSHENG COMPUTER CO Ltd SHENZHEN
Priority date: 2000-05-13
Filing date: 2000-05-13
Publication date: 2001-02-21

Abstract

本发明公开了一种网站视频点播的传输系统和方法,由用户通过上行网络Internet14,访问WEB服务器13点播节目,WEB服务器13通过Internet14发出信号到点播控制服务器12,点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2,视频服务器2并发多路视频流,经下行网络复用3和QAM调制4到HFC网络11,通过用户接收卡15在PC终端显现。本发明根据视频点播数据传输(上,下行)的不对称性,充分利用有线电视网(HFC)和INTERNET的传输能力和特点,以及个人电脑的终端处理能力,实现网站视频点播,达到对用户提供个性化服务的目的。

Description

网站视频点播的传输系统和方法

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及有线电视、数字广播技术和VOD技术、视频传输技术、电脑技术和Internet领域。

实现真正的视频点播(VOD)是一个很复杂的技术问题，目前有多种方案，但还不能在我们现有的有线电视网上应用。因为真正的VOD对前端、网络及终端都有严格的条件限制。

如：为保证足够多的频道的数量和传送的质量，必须采用数字压缩方式传送

电视节目。其次，网络中的要求是双向数字传输。同时，在终端加装机顶盒，解

决数字信号的还原以及调制回传信号。

上述的功能只是实现VOD的部分条件，无论从技术角度还是经济角度，目前都难以实现。所以世界上还没有一家电视台实现真正的VOD。但VOD的理念

已被广泛接受，所以各国、各地区利用这一理念提出并实现了各种不同VOD。目前统称为准视频点播(NVOD)。

准视频点播关键是解决了用户主动收看电视节目的问题，同时电视台能够对用户所收看的节目进行计费。

准视频点播的观念已对电视事业的发展起到了促进作用，已被试用过的方法有：

(1)在某一个频道中循环播放节目，当观众收看此频道时，通过一个计数器对观众收看进行时间统计，计数器一般采用机顶盒的方式加在用户终端，当用户收看收费频道时，计数器开始计量，用户可以按照计费结果付费。

(2)开通多个电视频道，按一定时间间隔播放同一部节目。用户可以随时从头收看节目。这实际是利用了频道资源。

以上几种都只在一定程度上方便观众。对VOD从理论到实践做出了尝试，但适用范围小，不能被普及，亦不能满足个性化的服务要求。

为了能在目前的有线电视网中实现VOD，许多国家和地区都提出了新的准VOD理论和技术，并有可能在近期实现。但这些理论都是依据本国的特点而制定。不可能在世界范围内推广。

本发明的目的是提供一种网站视频点播的传输系统和方法，根据视频点播数据传输(上、下行)的不对称性，充分利用有线电视网(HFC)和INTERNET的传输能力和特点，以及个人电脑的终端处理能力，使个人能通过电脑上网从网站上点播节目，然后通过有线电视网将点播节目传输到电脑上播出，从而实现网站视频点播，所以这种传输系统和方法可达到对用户提供个性化服务的目的。

具有系统设计巧妙、实施容易、充分利用现有资源、成本低、使用方便、适应性广的优点。特别适应于中小城市有线电视台、校园、社区及住宅小区等单位使用。同时通过软件开发可实现电子商务方面的功能：电子购物、电子图书馆、远程教育等。随着个人电脑越来越多地进入家庭，本发明所开发的应用系统将被越来越广地使用。

本发明(网站视频点播系统)是基于数字广播技术和INTERNET的设计思想，提供互动视频点播业务。系统符合国际DVB-C，DVB-S，ISO/IEC13818，ISO/IEC13818-1等标准，提供MPEG-I，MPEG-II数字影像。网站视频点播系统主要由前端机房服务器群、WEB服务器、上下行网络和用户接收卡构成。首先由用户通过上行网络(INTERNET 14)，访问WEB服务器13点播节目，WEB服务器13通过INTERNET 14发出信号到点播控制服务器12，点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2，视频服务器2并发多路视频流，经下行网络复用3和QAM调制4到HFC网络11，通过用户接收卡15在PC终端显现。

其简化实现方法可由用户通过电信网络72(PSTN)，直接拨号访问到本地有线电视台的点播控制服务器12点播节目，点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2，视频服务器2并发多路视频流，经下行网络复用3和QAM调制4到HFC网络11，通过用户接收卡15在PC终端显现。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本项发明的系统结构示意图

图2是本项发明数据传输的上、下行网络图

图3是有线电视台前端系统和混合方案示意图

图4是本项发明用户接收卡的硬件原理图

图5是本项发明交互式传输流程图

图6是本项发明的系统结构(本地拨号点播)示意图

根据系统设计的实用性、可靠性、先进性及标准化原则，系统方案设计采用了下列几个特点：

●所有视频信号存贮及播放均采用MPEG-Ⅰ，MPEG-Ⅱ标准。

●节目传输采用数字压缩方式，提高HFC网频道利用率。

●用户接收卡终端。

●点播软件及管理软件系统自行开发。

●上行网络与下行网络分离，充分利用上下行不对称特点和优越性。1.系统结构

网站视频点播系统由前端机房设备、WEB服务器、上行网络、下行网络、用户接收卡五部分组成。系统结构如图1。其中前端机房设备包括视像库磁盘阵列1、视像服务器2、多路复用器3、QAM调制器4、混合器6、网络管理工作站7、交换机8、视像编码工作站9、视像输入设备10、播控服务器12；上行网络为INTEMET网络14；下行网络为有线电视网络(HFC)11。所述用户接收卡15，通过HFC网络11与混合器6相联接，并通过分别与播控服务器12及WEB服务器13相联接；所述交换机8通过线路分别与视像服务器2、网络管理工作站7、视像编码工作站9及视播控服务器12相联接；所述的视像服务器2还分别与视像库磁盘阵列1和多路复用器3相联接；所述多路复用器3通过QAM调制器4与混合器6相联接；所述的视像输入设备10与视像编码工作站9相联接。前端机房设备(1)播控系统(播控服务器12)

播控系统采取一定的控制算法接受或拒绝用户的点播请求，当用户的请求被接受时，该系统向视频服务器的码流检索与输出系统发出相应的操作指令，如控制相应图像信号是否加扰、对点播用户进行解扰授权等。(2)视频服务器(视像库磁盘阵列1、视像服务器2)

接收播控系统发过来的命令控制节目播出；连接录入工作站，更新和维护影视库。(3)视频调制系统(多路复用器3、QAM调制器4、混合器6)

完成视频压缩数据到模拟视频信号的调制转换。(4)节目录入、图文编辑系统(视像编码工作站9、视像输入设备10)

录入影视节目，可将各种片源(磁带、LD、VCD等)经实时数字压缩后存储到影视节目库中，供用户点播。

丰富的字幕、特技功能，可编辑、制作图文画面及音、视频节目。(5)用户管理信息系统(网络管理工作站7、播控服务器12)

完成如用户开户、点播授权、点播计费、收费结算、统计报表等。(6)视频加扰设备(播控服务器12)

采用“随机视频倒相”加扰方式，对收费频道图像进行加扰处理并进行数据编码处理，传送可寻址授权信息。WEB服务器

提供点播对话界面，包括节目单、节目介绍、节目播放时间表、信道占用情况等信息，方便每一个用户通过Internet访问此站点，并向播控系统发出点播请求。上下行网络部分

下行网络使用有线电视网HFC11，上行网络通过INTERNET 14。用户部分

每台PC配备1个用户接收卡15，用户可通过INTERNET 14线路联通系统S设备，完成视频点播，并通过有线电视系统11实现视频播放和接收。用户接收卡15除具有870MHZ机上变换器全部功能外，可实现对非加扰正常视频信号直通，并核对授权，对加扰电视信号进行解扰。2.前端机房主要设备

前端机房主要设备有视频服务器2、播控服务器12、节目采编工作站9和管理工作站7等。播控服务器12：系统的信息中心和控制中心

UNIX操作系统

Sybase for UNIX数据库

管理系统与WEB服务器互连

通过TCP/IP网络与视频服务器互连

功能：

●接收WEB服务器传来的点播数据。

●将用户的点播信息根据当前频道的占有情况，选择一个空闲频道。

●将用户播放节目的频道、时间和用户号传送给视频服务器。

●将用户的点播信息写入流水数据库。视频服务器2：根据播控服务器的播控指令播放节目。

DEC Alpha主机

MPEG-Ⅰ视频解压卡(多路)

高速磁盘阵列

通过TCP/IP网络与播控服务器互连

通过TCP/IP网络与采编工作站互连节目采编工作站9：将节目源压缩成MPEG文件并将它传送到视频服务器中并将

节目录制信息输入到播控服务器的数据库中：平时也可以做管理工作站用，

完成营业信息的统计，打印营业统计报表。管理工作站7，对VOD进行管理，主要有以下功能：

●收集各用户的流水数据，完成用户各信息的统计和打印。

●对用户的信息管理

●对用户进行授权管理

●对用户点播计费和结算3.WEB服务器13

系统的点播对话界面

●提供系统的使用指南、系统功能介绍

●提供节目单、节目介绍、出版商介绍

●提供公共信息和公共节目的播放时间表

●接收用户点播请求

●向播控系统发出用户点播请求

●接收播控系统发出信道占用情况等

●提供关于点播的说明及收费等4.上、下行网络上、下行网络结构

如图1、2所示

上行网络通过INTERNET 14，下行网络使用有线电视网HFC 11。

用户通过上行网络(14)，访问WEB服务器13点播节目，WEB服务器13通过网络14发出信号到点播控制服务器12，点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2，视频服务器2并发多路视频流，经下行网络复用器3和QAM调制4到HFC网络11，通过用户接收卡15在PC终端显现。

一台WEB服务器13可支持多个有线电视台21，且无地区限制，用户点播时只需指定所属有线电视台21，所有用户通过INTERNET网络14访问WEB服务器13，WEB服务器13通过INTERNET网络14发出信号到有线电视台21的点播控制服务器12。

视频节目存放于有线电视台21的视像服务器2中，节目单及节目简介、出版商简介存放于WEB服务器13。数字传输系统

中心服务器输出的MPEG码流，以多路复接3到一个物理频道上。通过64QAM调制4混合到HFC网络11。用户点播节目在前端混合方式如图3所示，可选择方案一38或方案二39。方案一38：在混合器36中混合。方案二39：在光发射机40之前混合。

流量统计

HFC网络可提供550-750M的可用传输带宽。将这200M的带宽分割成25个频道，每个频道采用QAM调制时，最大可支持24个1.5Mbps的信息码流，即每个频道最大可传输24套数字节目。

以方案一混合方式(如图3所示)为例，假设：

(1)某有线电视台HFC网络用户为20，000户；

(2)拥有电脑的用户为10％(全部申请视像VOD服务)；

(3)用户每天VOD视像点播与公共广播节目点播的比率为1∶4；

(4)通过价格调节等手段，使每天点播高峰时间的用户碰撞率为20％；则：可支持HFC网络视像服务VOD用户数为：d₀=20000^*10％=2000VOD节目数为：d₁=2000^*20％^*20％=80只需要占用4个物理频道流量限制的解决方案(1)增加使用物理频道，可成比例增加VOD用户；(2)混合方式选择方案二(如图3所示)，可增加VOD用户5-10倍；(3)通过价格调节等手段增加共享式点播的用户。5.用户接收卡15硬件结构

用户接收卡设计上采用了独立的模块化结构设计，如图4所示，包括相互间以线路联接的下行数字解调模块45、视频解码模块46、视频处理模块47和计算机通信模块48，对HFC网络11视频信号解码并与PC接口。软件结构

软件主要由系统控制软件、数据处理软件、客户终端软件等构成。6.点播系统的数据流图及业务处理流程

网站视频点播系统的数据流图如图5所示VOD视像点播

VOD视像点播服务是以用户独占资源为代价，在传输网络上实现即点即播的视像服务。其工作过程如下：

用户连接INTERNET 14，查看WEB服务器13的VOD点播节目单51。

播控服务器检查当前可用频道资源54，将有无频道可用信息通过INTERNET发送给WEB服务器。

WEB服务器将有无频道可用信息通知用户，以便用户选择视像点播方式。

信道空闲53则系统可提供VOD视像点播服务。

用户选定视像节目56，WEB服务器13通过INTERNET 14将用户的点播请求发送给播控服务器12。

播控服务器接12收到用户的点播请求后，则为用户的请求分配播放频道，并将频道分配信息通知视频服务器2，视频服务器2播放用户点播的视像节目59，经下行数据传输通道(HFC网络)11，传输到用户接收卡15，同时由用户管理工作站7登记点播信息。

在节目播放过程中，用户可通过网络的上行数据传输通道14，实时控制节目的播放，如快进、快退、暂停、终止观看等。

系统可以为每个影片设置限制等级，用户只能选择收看符合其收看等级的影片。公共广播节目

公共广播节目服务是利用HFC网络的广播传输能力，以开环方式实现的点播服务。采用此方式，可以减轻HFC网络的传输负荷，增加用户。

其实现方式如下：

用户连接INTERNET 14，查看WEB服务器13的VOD点播节目单和节目介绍51。

播控服务器12检查当前可用频道资源，将信道已满55信息通知用户。用户可选择公共广播节目服务57，用户查看WEB服务器13的正在播放节目的节目单和播放时间，选定视像节目57，WEB服务器13将用户的点播请求发送给播控服务器12。

播控服务器12接收到用户的点播请求后，将用户信息通知视频服务器2，视频服务器2播放用户点播的视像节目59，经下行数据传输通道(HFC网络)11，传输到用户用户接收卡15，同时由用户管理工作站7登记播放记载。预约点播

预约点播服务是在HFC网络信道已满、VOD视像实时点播服务不能提供的状态下采取的服务，其实现方式如下：

用户连接INTERNET 14，查看WEB服务器13的VOD点播节目单和节目介绍51。播控服务器检查当前可用频道资源54，将信道已满55信息通知用户。

用户选择等待信道58，播控服务器12传送即将空闲信道的数量和时间60，用户预约点播的节目和时间62。7.其他业务

按照上述系统结构构造的系统，还可以实现如下类型的信息服务：远程教育

是指带有广播电视特色的社会服务。开办大、中、小学幼儿园教育，职业培训等各种各样的远程教育。它是为社会某一专业或某一群体的特定用户的定向业务，业务量比较小，专业性比较强，在技术上一般采用加扰解传输方式。这种业务不仅照顾到社会效益，同时也注重适当的经济效益。公众信息业务

提供因特网(Internet)和内联网(Intranet)公众信息业务，包括交通信息、气象信息、影视信息、新闻信息等公共信息服务。传送因特网多媒体信息，是数据广播技术与因特网结合的一种新形式，充分发挥了有线电视的资源优势，较电信网传输大大加快了传输速率，且收费远低于电信网接入，使因特网进入寻常百姓家庭成为可能。据有关资料介绍，有线电视网即使每天传送约100MB左右的Internet信息，也是用电话线上网3小时所能获取信息量的10倍，而用电话线上网的用户至少需付300元的费用，有线电视网每月只收取服务费30-50元。也就是说，有线电视网用电话网十分之一的价格可获取电话网十倍以上的数据量。可以说，有线电视传输网是信息革命和网络革命的主力军。数据广播业务

开展多方面的专业信息服务，如证券期货交易等，用户利用个人电脑坐在家中采集有线电视网上股票交易信息，并可直接操盘，委托下单。个人信息服务

通过对个人标识码的识别和过滤实现个人信息服务，包括个人文件下载、个人专用信息等。8.简化实现方法

视频点播系统简化实现方法如图6，主要是系统中上行网络(INTERNET)14访问部分简化为由用户通过电信网络(PSTN)72，直接拨号访问到本地有线电视台的点播控制服务器12点播节目，点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2，视频服务器2并发多路视频流，经下行网络复用3和QAM调制4到HFC网络11，通过用户接收卡15在PC终端显现。下面进一步说明本发明的优点：1．提供个性化服务

本发明是根据视频点播数据传输(上、下行)的不对称性，充分利用有线电视网(HFC)和INTERNET的传输能力和特点，以及个人电脑的终端处理能力，使个人能通过电脑上网从网站上点播节目，然后通过有线电视网将点播节目传输到电脑上播出。这种网站视频点播传输系统和方法使用户随时上网点播自己喜欢的视频节目，从而实现了为用户提供个性化服务的目的。2．充分利用现行网络资源

本发明用有线电视台的HFC网所具有的宽带传输能力，传送视频信号，但其缺乏双向交换的传输功能，则通过Internet网访问网站并点播节目，实现的视频点播功能。在现行网络资源条件下，无论是有线电视网还是Internet网，都无法在单一的网络资源环境下开展视频点播业务。因此，本发明既利用了有线电视网的优点，又利用了Internet网的优点，充分利用现行网络资源，充分发挥其用途和效益。3．实现视频资源共享

充分利用Internet广泛连接，随时随地可满足用户访问站点web服务器，只要集中建好web服务器的ICP功能，就可让用户查阅浏览大量的节目单、节目介绍及出版商介绍等。有线电视台的服务器群与Internet的连接，用户通过web服务器上的点播操作就可以对应地将有线台的视频服务器中的视频节目内容播放给用户。4．易于保护视频版权

由于本发明采用视频节目单、节目介绍及出版商介绍与视频版本内容分开在

不同的服务器中存放，因此视频版权保护的可靠性较高。5．易于公众访问和查询

由于Internet广泛连接的畅通性，公众可随时上网访问web服务器，并查询web服务器上的节目单、节目介绍、出版商介绍等。6．满足持续发展的需要

系统采用开放型结构，视频服务器的节目资源可以任意地加减，服务项目可以任意地增删，流量限制可通过增加使用物理频道成比例增加用户，或者选择混合方式方案二增加用户。7．易于推广应用

由于个人电脑日益进入家庭，在家庭住宅中，电视线路、电话线路早在80年代就已畅通。本发明利用有线网的宽带功能和单向性、电信网的Internet连接广泛和畅通性以及个人电脑的终端处理能力，实现网站视频点播，8．提高经济效益

本发明开发了有线电视网的功能和用途，并开发了Internet的Web网站的ICP功能，将为有线台及Internet网络商带来良好的经济效益。9．提高社会效益

本发明进一步开发了个人电脑的用途和功能，更好地为人们的学习和娱乐带来了丰富的内容，这将进一步开发了个人电脑的个性化服务，从而满足IT时代日益展现人们的个性化需求。

Claims

1．一种网站视频点播的传输系统，其特征在于，包括视像库磁盘阵列1、视像服务器2、多路复用器3、QAM调制器4、混合器6、网络管理工作站7、交换机8、视像编码工作站9、视像输入设备10、HFC网络11、播控服务器12、WEB服务器13、INTERNET网络14和用户接收卡15；所述用户接收卡15通过HFC网络11与混合器6相联接，并通过INTERNET网络14分别与播控服务器12及WEB服务器13相联接；所述交换机8通过线路分别与视像服务器2、网络管理工作站7、视像编码工作站9及播控服务器12相联接；所述的视像服务器2还分别与视像库磁盘阵列1和多路复用器3相联接；所述多路复用器3通过QAM调制器4与混合器6相联接；所述的视像输入设备10与视像编码工作站9相联接。

2．一种网站视频点播的传输系统，其特征在于，包括视像库磁盘阵列1、视像服务器2、多路复用器3、QAM调制器4、混合器6、网络管理工作站7、交换机8、视像编码工作站9、视像输入设备10、HFC网络11、播控服务器12、电信网络(PSTN)72和用户接收卡15；所述用户接收卡15通过HFC网络11与混合器6相联接，并通过电信网络72与播控服务器12相联接；所述交换机8通过线路分别与视像服务器2、网络管理工作站7、视像编码工作站9及播控服务器12相联接；所述的视像服务器2还分别与视像库磁盘阵列1和多路复用器3相联接；所述多路复用器3通过QAM调制器4与混合器6相联接；所述的视像输入设备10与视像编码工作站9相联接。

3．一种网站视频点播的传输方法，其特征在于：用户通过上行网络14，访问WEB服务器13点播节目，WEB服务器13通过INTERNET网络14发出信号到点播控制服务器12，点播控制服务器12进行动态分配信道后将点播信令传输到视频服务器2，视频服务器2并发多路视频流，经下行网络复用器3和QAM调制4到HFC网络11，通过用户接收卡15在PC终端显现。

4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，一台WEB服务器13支持多个有线电视台21，且无地区限制，用户点播时只需指定所属有线电视台，所有用户通过INTERNET网络14访问WEB服务器13，WEB服务器13通过INTERNET网络14发出信号到点播控制服务器12。

5．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，视频节目内容存放于有线电视台21的视像服务器2中，节目单及节目简介、出版商简介存放于WEB服务器13。

6．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用户点播节目在前端混合到HFC网络的方式为在混合器36中混合。

7．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用户点播节目在前端混合到HFC网络的方式为在光发射机40之前混合。

8．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的用户接收卡15包括相互间以线路联接的下行数字解调模块45、视频解码模块46、视频处理模块47和计算机通信模块48，对HFC网络11视频信号解码并与PC接口。