CN1889558A - 一种iptv承载网中节目频道差异化处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，包括以下步骤：接入层设备向策略服务器发送用户组播行为信息；策略服务器根据用户组播行为信息获得节目收视率统计信息；策略服务器根据收视率统计信息确定节目优先级，并将优先级配置到接入层设备；接入层设备根据节目优先级对节目进行差异化处理。本发明通过对节目划分优先级，可以对不同节目进行差异化处理，对热门重要的节目进行优先保证，保证切换时间、丢包率等，预留带宽并推送到边缘。进一步，本发明使用收视率统计进行未来收视率预测，来确定节目的处理优先级；另外，本发明可以对自动设定的结果进行修正。

Description

一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法

技术领域

本发明涉及IP网络电视技术，尤其涉及一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法。

背景技术

现有的宽带接入网主要以承载数据业务为主，视频业务发展很慢，缺乏如电视等真正能够吸引大量用户的内容或运营模式，因此对于电信运营商来说，无论是想抢占高收益的有线电视市场，还是想通过开展具有吸引力的宽带增值业务，以吸引更多的用户使用宽带网，利用组播视频技术开展视频业务将是宽带网下一步发展的重点。

组播视频业务的基本需求是可运营可管理，即实现可控组播视频业务，包括以下功能：请求用户可识别、请求观看的节目可识别、用户观看某个节目的权限可配置管理、按照用户权限进行请求认证、用户观看节目时间和离开节目时间点可记录。

城域网中可控组播视频业务的实现系统如图1所示，包括：视频业务/用户管理设备10、策略服务器20、视频节目源30、接入层设备40、机顶盒50、电视机60和IP城域网70。可控组播业务要求接入层设备40作为组播业务控制点，实现视频节目的受控访问，可以配置每个用户的组播权限，包括是否允许接收组播节目、允许接收哪些节目和允许同时接收的节目数，该权限必须能够通过命令行或者网管接口进行实时配置。用户订购视频业务后，其权限信息会由视频业务/用户管理设备10生成，通过信令接口发送到策略服务器20，然后通过SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)下发给接入层设备40，接入层设备40保证收到该权限信息进行相应配置后即时生效。然后，接入层设备40通过IP城域网70从视频节目源30中调用相应节目通过机顶盒50发给电视机60。

当前城域网的组播性能是组播技术的一个关键性能瓶颈。城域网有上万用户，要让用户拥有类似于传统CATV(有线电视网)的性能体验，需要在1秒内完成单个用户的切换频道请求，所有用户的并发切换频道请求的处理时间不能超过1秒。从最终用户到视频节目服务器之间往往存在多级的组播复制点，正常情况下每个组播复制点处理节目的请求需要100毫秒以上，为了取得最快的频道切换时间，就需要将节目视频流推送到最接近用户的组播复制点上，即接入层设备上。在这种情况下，用户一切换频道，只需要最边缘的接入层设备处理加入节目的IGMP(Internet Group Management ProtocolInternet，组播控制协议)报告即可，基本上可以达到几百毫秒的切换时间。但是随着城域网承载的节目数量越来越来，节目的质量和码流越来越高，整个城域网的带宽无法承受将所有节目都推送到接入节点。

实际上每个节目的受欢迎程度存在很大不同，如农业、教育等专业频道因为受众较少，所以在一个接入设备可能很少用户去观看，而综艺、体育、电影等频道的收视率相对来说要高一些。而现有技术很少可以对节目进行差异化处理。虽然一篇中国专利申请(申请号：200510027928.x，申请日：2005年12月28日，名称：《基于频道切换和收视率模型的网络电视频道推送方法》)公开可一种利用用户频道切换的统计信息和节目收视率信息，对用户频道切换行为进行预测，决定最需要被推送的节目，并将其推送到用户的方法。然而，该方法需要修改机顶盒的设计，运营商无法控制修改已售出的机顶盒；另外，该技术只是为减小切换时延，并不能减小丢包率，提高服务质量，且没有对具体推送过程进行说明。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，以解决现有技术无法满足节目切换时的服务质量的缺陷。

为了实现以上目的，本发明提供了一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，包括以下步骤：

A、接入层设备向策略服务器发送用户组播行为信息；

B、所述策略服务器根据所述用户组播行为信息获得节目收视率统计信息；

C、所述策略服务器根据所述收视率统计信息确定节目优先级，并将所述优先级配置到所述接入层设备；

D、所述接入层设备根据所述节目优先级对节目进行差异化处理。步骤A之前还包括：

E、接入层设备获取用户组播行为信息。

步骤E进一步包括：

E1、用户设备向接入层设备发送节目请求信息；

E2、所述接入层设备记录所述节目请求信息，并根据所述节目请求信息确定用户组播行为信息。

所述节目请求信息包括观看节目请求信息、或离开节目请求信息；所述用户行为信息包括：用户加入时间、用户离开时间，用户编号、观看节目编号。

步骤D中所述差异化处理包括：为节目预留带宽、和/或节目静态转发到接入层设备、和/或按照802.1p信息保证节目质量、和/或为节目预留组播资源、和/或并发时优先发送IGMP协议。

所述为节目预留带宽具体包括：

判断各点上已分配带宽与待分配带宽之和是否小于最大组播带宽，如果小于，则正常处理；否则，判断该节目优先级是否在阈值以上，如果是，则利用已分配带宽传输该节目，否则，拒绝传输该组播节目。

静态转发到接入层设备后还包括：

将优先级在阈值以上的节目复制到线卡；线卡创建该节目组播表项；将用户端口加入该组播表项。

按照802.1p信息保证节目质量具体包括：

用优先级的高低顺序标记节目的802.1p高低顺序。

使用硬件组播表或访问控制列表ACL将组播节目报文进行802.1p标记。

步骤B进一步包括：

B1、策略服务器取一条记录，判断所述记录的时间范围是否包含采样时间点，如果有，则转步骤B2；

B2、确定该节目类型，并将观看该节目的用户数加1；

B3、判断该记录是否为最后一条记录，如果是，则转步骤B4，否则转步骤B1；

B4、取观看该节目的用户数与全部设备数的比值。

步骤C中对统计信息进行高次曲线拟合法、权重算术平均或最小方根处理，确定节目优先级。

步骤C所述将优先级配置到接入层设备具体包括：周期性配置或实时配置。

所述周期性配置具体为：一次配置多个时间段的节目优先级给接入设备，接入设备启动定时器，定时根据所述优先级信息刷新当前设备的优先级配置。

所述实时配置具体为：实时发送当前需要的节目优先级给指定接入设备，所述接入设备根据该优先级信息更新优先级配置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过使用收视率统计进行未来收视率预测，来确定节目的处理优先级，可以对不同节目进行差异化处理，对热门重要的节目进行优先保证，保证切换时间、丢包率等QoS(Quality of Service，服务质量)，预留带宽并推送到边缘。另外，本发明可以对自动设定的结果进行修正。

附图说明

图1是现有技术城域网中可控组播视频业务的实现系统图；

图2是本发明一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法流程图。

具体实施方式

本发明一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤s101，接入层设备向策略服务器发送用户组播行为信息文件，该信息文件包括文件头和多条用户行为信息的记录。其中，文件头包括：开始统计时间、结束统计时间和用户设备编号；所述用户行为信息包括：用户加入时间、用户离开时间，用户编号、观看节目编号。

步骤s102，所述策略服务器根据所述用户组播行为信息获得节目收视率统计信息。具体包括：策略服务器取一条记录，判断该记录的时间范围，是否包含采样时间点；如果有，则确定该节目类型，并将观看该节目的用户数加1；判断该记录是否为最后一条记录，如果是，则取观看该节目的用户数与全部设备数的比值，否则继续取下一条记录。

步骤s103，所述策略服务器根据所述收视率统计信息确定节目优先级，并将所述优先级配置到所述接入层设备。对统计信息进行高次曲线拟合法、权重算术平均或最小方根等处理，确定节目优先级。其中，将优先级配置到接入层设备具体包括：周期性配置或实时配置，所述周期性配置具体为：一次配置多个时间段的节目优先级给接入设备，接入设备启动定时器，定时根据所述优先级信息刷新当前设备的优先级配置；所述实时配置具体为：实时发送当前需要的节目优先级给指定接入设备，所述接入设备根据该优先级信息更新优先级配置。

步骤s104，所述接入层设备根据所述节目优先级对节目进行差异化处理。为节目预留带宽、和/或节目静态转发到接入层设备、和/或按照802.1p信息保证节目质量、和/或为节目预留组播资源、和/或并发时优先发送IGMP协议。所述为节目预留带宽具体包括：判断各点上已分配带宽与待分配带宽之和是否小于最大组播带宽，如果小于，则正常处理；否则，判断该节目优先级是否在阈值以上，如果是，则利用已分配带宽传输该节目，否则，拒绝传输该组播节目。静态转发到接入层设备后还包括：将优先级在阈值以上的节目复制到线卡；线卡创建该节目组播表项；将用户端口加入该组播表项。按照802.1p信息保证节目质量具体包括：用优先级的高低顺序标记节目的802.1p高低顺序，使用硬件组播表或访问控制列表ACL将组播节目报文进行802.1p标记。

步骤s101之前还包括接入层设备获取用户组播行为信息，即用户设备向接入层设备发送节目请求信息；所述接入层设备记录所述节目请求信息，并根据所述节目请求信息确定用户组播行为信息。其中，所述节目请求信息包括观看节目请求信息、离开节目请求信息。

下面结合具体实例对本发明进行详细描述。

节目可以分为多个优先级，典型分为4类，针对每一种优先级的节目设备采用不同的处理动作，每种处理动作都可以使能或者禁止使能，典型的动作如表1所示：

表1：

名称	调度队列	是否预留带宽	是否静态转发到边缘节点	标记802.1p	是否预留组播资源	并发时是否优先处理IGMP
							4	高优先级	是	是	6	是	是
3	次高优先级	否	否	5	否	否
							2	正常优先级	否	否	4	否	否
1	低优先级	否	否	3	否	否

表1中调度队列表示高优先级节目进入高的调度队列，保证可以优先发送到信道上，当出口拥塞时，高优先级节目依然可以保证优先发出，不会丢包。设备内部的3层转发表形式是{入端口、入VLAN、组播组IP、组播源IP、出口vlan+port列表、出口队列、802.1p}，可以在组播转发表中指定节目的出口队列为高优先级队列，硬件复制组播节目时会将复制的报文插入高优先级队列，向外发送报文时高优先级队列的报文将会优先发送。

是否预留带宽表示：在设备内部和网络可以为高优先级节目预留带宽，保证其它业务和低优先级节目无法抢占高优先级的带宽。设备做组播CAC(连接接入控制)时，上行口、线路板、用户端口上都会限制最大的组播带宽，每个节目的带宽可以统计或者配置得到。当新的组播节目请求增加时，要判断各个点上已分配组播带宽加待分配节目带宽是否小于最大组播带宽，如果不满足，则不允许加入新的组播节目，对于高优先级节目，可以预留带宽。

是否静态转发到边缘节点表示：高优先级节目在没有用户点播时静态的拉到最边缘的节点，保证只需要经过一次复制就可以到达用户，保证加入高优先级节目尽量快。接入设备为了提高性能，往往存在两级复制，一级复制在线卡，一级复制在网板，网板上3层组播表形式为{入端口、入VLAN、组播组IP、组播源IP、组播vlan+线卡列表、出口队列、802.1p}，对于高优先级节目可以将所有线卡固定加入这个节目，及时没有用户观看，高优先级节目也会一直复制到每个线卡。用户一旦点播这个节目，只需要线卡创建该节目组播表项并将用户端口加入线卡的组播表即可。

高优先级节目标记为高的802.1P，指示下层的设备可以依据802.1p信息保证高优先级节目的质量，可以使用硬件组播表或者ACL将组播节目报文的802.1p进行标记。

是否预留组播资源表示：一个组播节目需要使用一些组播资源，比如设备内部组播表项，组播VLAN，例如，源IP映射为组播VLAN用来支持SSM等，对于高优先级节目可以设置预留组播资源，防止低优先级节目占据后导致高优先级节目无资源可用。线卡上2级组播表形式为{组播VLAN、组播组MAC或者IP、出口pvc或者端口列表}，对于高优先级节目可以固定创建组播表项，可以固定占用组播VLAN，首先点播时就不需要再去申请资源。

设备为了保证及时处理IGMP协议消息，有可能会采用并发方式，原理是所有IGMP报文先进入缓存队列进行缓存，多个并发处理进程从队列头取IGMP报文进行处理。为了保证高优先级节目预先处理，可以在入缓存队列时进行判断，如果是高优先级节目的请求IGMP报文，则优先插入缓存队列的头部，保证可以得到优先处理。

另外，为了适应不同运营要求，每种优先级的处理动作可以进行配置。

对于设备来说，节目的优先级可以从配置界面上进行配置，可以来自于命令行、网管，也可以来自于策略服务器。从实际来讲，节目的优先级并不是一成不变的，和时间以及区域相关，比如：白天的时候都是家庭主妇或者老人看电视，购物、烹饪、综艺等频道较受欢迎，世界杯期间可能足球频道会非常热门；学生宿舍区域的电子游戏、体育频道较受欢迎，高尚社区的财经、地理、旅游等频道看得人较多。如果能够自动、准确的预测到某个区域某个时间段的节目优先级，并自动的配置到城域网的承载设备上，则会大大提高设备的自适应性和IPTV业务性能。

接入设备是最贴近用户的组播复制点，在接入设备上可以采集用户的组播行为信息，这些信息包括{用户编号、观看节目编号、开始观看时间、结束观看时间}，因为接入设备需要处理用户发送的IGMP协议报文，所以用户每次的观看请求和离开请求，设备都会感知并记录下来。接入设备会定期将这些信息组织成文件，比如2个小时生成一个本地文件，里面增加上开始统计的时间、结束统计的时间、设备编号，然后通过传输协议发送给策略服务器。

策略服务器打开文件进行这个统计时间段内该接入设备的收视率统计。收视统计表举例如表2所示：

表2

节目编号	采样时间点1观看人数	采样时间点1收视率	采样时间点2观看人数	采样时间点2收视率
					1	10	12％	....	12％
2	0	0	...	0
					3	1	1％	...	1％
...	30	36％	....	36％

累计足够的收视率统计记录后，可以进行未来的收视率预测。收视率预测首先要选取统计样本，比较合理的方法是按天为单位进行样本选取，认为前些天的某个时间段对未来的某天的同样时间段具有预测意义。这样可以在每天预测到第二天的收视率。注意区分工作日和节假日，要预测工作日则选取工作日统计做统计样本，要预测节假日则选取节假日统计作为统计样本。预测方法可以有多种，包括：高次曲线拟合法、权重算术平均、最小方根等。

下面使用权重算术平均进行举例，一些环境参数：今天是星期4，要预测明天(周5)下午2点节目A的收视率使用7个收视率统计记录作为预测样本，分别是本周3下午2点，本周2下午2点，本周1下午2点，上周5下午2点，上周4下午2点，上周3下午2点，上周2下午2点，权重分别是60，20，10，5，2，2，1。则带权重的算术平均值为：(本周3下午2点收视率)×60％+(本周2下午2点收视率)×20％+(本周1下午2点收视率)×10％+(上周5下午2点收视率)×5％+(上周4下午2点收视率)×2％+(上周3下午2点收视率)×2％+(上周2下午2点收视率)×1％。

有了这个接入设备的收视率预测后，就可以根据收视率预测确定在这个设备上节目的优先级。首先要确定节目优先级刷新的周期，由于节目的优先级频繁修改的话会造成承载网设备非常繁忙，所以不能太短，为了保证节目优先级可以比较实时的反映，也不能太长。2小时是比较合适的时间，这个周期在策略服务器上应该是可以设置的。收视率预测周期一般来说会比节目优先级刷新周期要小，采用算术平均的方法统计出刷新周期内某个节目的平均收视率预测，然后根据收视率预测确定出优先级，举例说明：

要确定周5下午2点到4点的节目优先级，假设收视率预测周期是15分钟，则可以将2点到4点之间的该节目的收视率预测进行平均，得到2点到4点该节目平均的收视率预测。按照下面的判断规则确定这个时间段这个设备该节目的优先级：收视率＞20％为最高优先级；10％-20％之间为次高优先级；2％-10％为普通优先级；＜2％为低优先级。

当然，这些规则在策略服务器上是可以进行定制修改的。策略服务器也支持人工干预修改某接入设备某时间段的节目优先级，比如明天要在某个冷门频道播放一个热门节目，则需要人工调高该时间段的节目优先级。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、接入层设备向策略服务器发送用户组播行为信息；

B、所述策略服务器根据所述用户组播行为信息获得节目收视率统计信息；

C、所述策略服务器根据所述收视率统计信息确定节目优先级，并将所述优先级配置到所述接入层设备；

D、所述接入层设备根据所述节目优先级对节目进行差异化处理。

2、如权利要求1所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤A之前还包括：

E、接入层设备获取用户组播行为信息。

3、如权利要求2所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤E进一步包括：

E1、用户设备向接入层设备发送节目请求信息；

E2、所述接入层设备记录所述节目请求信息，并根据所述节目请求信息确定用户组播行为信息。

4、如权利要求3所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，所述节目请求信息包括观看节目请求信息、或离开节目请求信息；所述用户行为信息包括：用户加入时间、用户离开时间，用户编号、观看节目编号。

5、如权利要求1所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤D中所述差异化处理包括：为节目预留带宽、和/或节目静态转发到接入层设备、和/或按照802.1p信息保证节目质量、和/或为节目预留组播资源、和/或并发时优先发送IGMP协议。

6、如权利要求5所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，所述为节目预留带宽具体包括：

判断各点上已分配带宽与待分配带宽之和是否小于最大组播带宽，如果小于，则正常处理；否则，判断该节目优先级是否在阈值以上，如果是，则利用已分配带宽传输该节目，否则，拒绝传输该组播节目。

7、如权利要求5所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，静态转发到接入层设备后还包括：

将优先级在阈值以上的节目复制到线卡；线卡创建该节目组播表项；将用户端口加入该组播表项。

8、如权利要求5所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，按照802.1p信息保证节目质量具体包括：

用优先级的高低顺序标记节目的802.1p高低顺序。

9、如权利要求8所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，使用硬件组播表或访问控制列表ACL将组播节目报文进行802.1p标记。

10、如权利要求1所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

B1、策略服务器取一条记录，判断所述记录的时间范围是否包含采样时间点，如果有，则转步骤B2；

B2、确定该节目类型，并将观看该节目的用户数加1；

B3、判断该记录是否为最后一条记录，如果是，则转步骤B4，否则转步骤B1；

B4、取观看该节目的用户数与全部用户数的比值。

11、如权利要求1所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤C中对统计信息进行高次曲线拟合法、权重算术平均或最小方根处理，确定节目优先级。

12、如权利要求1所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，步骤C所述将优先级配置到接入层设备具体包括：周期性配置或实时配置。

13、如权利要求12所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，所述周期性配置具体为：一次配置多个时间段的节目优先级给接入设备，接入设备启动定时器，定时根据所述优先级信息刷新当前设备的优先级配置。

14、如权利要求12所述IPTV承载网中节目频道差异化处理的方法，其特征在于，所述实时配置具体为：实时发送当前需要的节目优先级给指定接入设备，所述接入设备根据该优先级信息更新优先级配置。

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