IPQAM:概況,網路簡介,基本定義,基本組件,調製簡介,定義,設定,TSID方式

利用CDN和IPQAM技術在HFC網路上實現視頻點播，數位化革命帶來了HFC的變化，媒體和網路的雙重融合在今後將徹底改變現有廣播電視系統結構和運營模式，對廣電傳輸網路提出了新的挑戰。

基本介紹

中文名：IPQAM
實現：視頻點播
改變：現有廣播電視系統結構
採用：IP技術和光纖傳輸技術

概況,網路簡介,基本定義,基本組件,調製簡介,定義,設定,TSID方式,NID方式,封包控制,相關流程,

概況

已形成共識的是在主幹線上採用IP技術和光纖傳輸技術建設廣電寬頻骨幹網路。內容分發網路CDN是在現有的廣電寬頻骨幹網路中增加一層新的網路架構，專門服務於套用內容，把套用內容發布到離用戶僅有“一跳”之遙的網路“邊緣”，從而提高套用內容的服務質量和用戶體驗，緩解網路頻寬緊張和網路出口擁塞，進而擴大網路套用內容供應商的客戶群體。另一方面IPQAM技術的迅速發展和普及使得基於HFC+IP網路的業務模式得以全面推廣。

網路簡介

基本定義

CDN是構建在IP網路上的一種分散式的內容分發網，主要採用“中心—邊緣”的存儲與服務分布方式。它的基本原理就是在分布的地區或網路中部署邊緣伺服器，所有的節目都在中心伺服器存儲，而通過骨幹網把用戶訪問相對集中的內容分發到邊緣伺服器，直接由邊緣伺服器提供用戶服務。

基本組件

一個CDN包含的基本組件有（1）CDN集中式的認證接口，位於CDN中心節點，將分散式的MSC、第三方Cache有機的與流媒體後台建立紐帶，實現認證、計費、日誌中繼功能，作為集中的接口組件，支持分散式的認證計費業務，實現對認證計費信息的透明轉發。（2）內容路由導向器CRD (Content Routing Director)負責全局負載均衡根據一組設定的導向策略（用戶靜態就近性、動態就近性、各節點權重等），將用戶的流媒體內容請求通過重定向命令導向到最佳子節點，實現分散式、全網智慧型化負載均衡；與各子節點保持通信，檢查各子節點的健康狀態；作為用戶請求的入口處，當用戶請求到達時，通過一組設定的導向策略，將用戶的內容請求導向到最佳的訪問節點；動態檢測離用戶最近的子節點以便於就近分配；監控設備和套用狀況，統計訪問規則和套用訪問情況；支持個性化分配策略設定。（3）內容服務網關CSG (Content Service Gateway)位於分散式內容服務邊緣點，負責本地負載和本地流量控制，通過預設或自定義導向策略將用戶內容請求導向到最佳的內容引擎，實現本地智慧型化負載均衡；負責檢查內容是否存在，並指導其控制的內容引擎MSC下載；動態維護本節點內容映像表；當用戶請求導向到CSG時，按照內容映像表檢查，如果存在該內容，將用戶的內容請求導向到最佳的內容引擎；如果沒有該內容，則傳送請求到啟用代理功能的MSC或第三方策略，同時通知一台MSC到預設原始內容伺服器抓取內容與其控制的內容引擎進行流量信息交流以及內容狀況同步，檢查其健康狀態；指導其控制的內容引擎進行內容操作：內容下載/刪除、內容更新；直播支持；監控設備和套用狀況，統計訪問規則和套用訪問情況。（4）媒體服務控制器MSC (Media Service Controller)位於分散式內容服務邊緣點，控制流媒體服務，為最終用戶提供實際流媒體邊緣服務---根據預定策略（包括並發用戶數、並發流量和對存貯的占用空間的控制）對訪問內容服務引擎進行控制；支持當前用戶訪問的查詢；同本節點內容服務網關CSG保持通訊，提供流量信息；接受本節點CSG指導，對本節點快取內容進行操作，包括取得、刪除、更新，以及到就近的映像內容伺服器或原始內容伺服器抓取內容；監控設備、套用和線上用戶狀況，統計訪問規則和套用訪問情況；支持靈活的廣告和直播功能；支持認證中繼，與後台認證管理系統建立認證聯繫。

調製簡介

定義

IPQAM調製設備集“復用、加擾、調製、頻率變換”功能為一體，它將DVB/IP自IP骨幹網輸入的節目流重新復用在指定的多業務傳輸流中，再進行QAM調製和頻率變換，輸出RF。在使用IPQAM之後，STB和CDN邊緣視頻伺服器之間的控制信息和視頻流分別通過不同的通路傳輸：STB的接入認證、EPG信息瀏覽等流程通過雙向回傳通道互動；CDN邊緣視頻伺服器收到用戶的請求後將音視頻流以恰當的封包形式輸出至IPQAM設備，IPQAM將音視頻流調製為RF信號後通過HFC網路傳輸給STB，STB對音視頻流進行解調和解碼。在HFC的視頻點播系統中，用戶所點播的視頻內容下行是由HFC網路承載的，通過IPQAM設備將IP數據包調製傳送到HFC網路中。

設定

由於HFC網路的共享特性，某個特定的機頂盒只能接收到來自特定的一組IPQAM連線埠的數據，因此需要對服務區域有明確的規劃和管理，通常將這樣的服務區域定義為Region，即預先定義的一組頻率資源，或者為一個IPQAM通道資源規劃單元。在不同物理節點所覆蓋的服務區域，可全部或部分重複使用該網的VOD頻率規劃單元，對擁有相同路徑的服務區域即為一個Region。為識別不同的Region，每一個Region都有一個唯一的ID號，即RegionID。視頻點播業務中採用RegionID來進行機頂盒用戶的定位，STB請求服務時需要向CDN提交該信息，頭端系統根據此信息就可以區分是哪個區域的哪個機頂盒發出的請求，從而分配對應的路由來供視頻伺服器傳送視頻數據流。機頂盒可以通過固定分配或網路自動下載的方式獲取RegionID，固定分配的方式實施較為簡單，但當機頂盒在跨區域漫遊或者頭端網路結構調整時需要重新綁定RegionID。RegionID信息通過IPQAM經HFC通道下送給機頂盒，具體傳送方式可以通過設定並實時廣播DVB網路參數至機頂盒，機頂盒根據預設的規則解析得到RegionID。設定RegionID的相關參數可以有TSID方式或NID方式。

TSID方式

TSID方式：按照系統的頻段規劃和部署完成對IPQAM中每個通道TSID的配置，確保IPQAM每個流的TSID在全網內是唯一的，機頂盒在開機後在劃分為點播業務的頻段掃描獲得能夠接收到的TSID並保存。在所有的IPQAM中設定TSID，由IPQAM通過實時廣播PAT表來下傳TSID信息。這樣機頂盒將能夠通過掃描方式，探測到能夠到達該機頂盒所有的IPQAM的TSID信息。機頂盒可能獲得屬於一個Region的多個TSID，機頂盒按照設定的規則解析TSID獲得RegionID。

NID方式

NID方式：在每個非點播頻點的NIT表格插入服務入口描述符，STB通過該描述符獲得點播主頻點信息，然後機頂盒根據點播主頻點上的NIT信息，獲取到的NetworkID信息即為RegionID。當無法讀到描述符中的點播主頻點信息或RegionID信息時，採用機頂盒存儲的信息。

封包控制

數據封包和碼率控制

經過路由選擇和資源分配後，CDN的邊緣視頻伺服器將向IPQAM以UDP封裝方式輸出視頻流數據，IPQAM解封裝後將多個單節目傳輸流復用成多節目傳輸流，通過HFC網路傳輸到STB根據IPQAM設備的傳輸特性，需要考慮合適的數據封包和碼率控制。主流的視頻編碼格式有MPEG-2、MPEG-4、H.264。MPEG2檔案播放的封包解包流程如下：（1）檔案以MPEG2的檔案格式存放（2）視頻伺服器讀取檔案數據封裝成TS包方式，加上TCP/IP包頭，通過IP網路傳送給IPQAM設備；（3）IPQAM將TS數據取出調製成RF信號通過HFC網路傳輸；（4）STB接收到TS數據後對其進行解碼播放。MPEG4/H264封包流程基於實時流傳輸協定RTSP傳輸的MPEG4/H264檔案播放封包解包流程如下：（1）檔案以MPEG4/H264檔案格式存放; （2）視頻伺服器讀取檔案，先封裝成RTP格式，然後加上TS的包頭，再加上TCP/IP包頭，通過IP網路傳送給IPQAM； (3)IPQAM將TS數據取出調製成RF信號通過HFC網路傳輸； (4)DVB解碼晶片接收到TS數據後，將TS包頭數據去掉，將TS的Payload信息也就是RTP數據傳遞給MPEG4/H.264 解碼器 (5) MPEG4/H.264解碼器對RTP數據信息處理，對音視頻數據進行解碼播放。

IPQAM