VOD在有线电视网的实现

 
【摘要】本文从视频点播系统的结构及组成和在有线电视网络中VOD系统的结构模式与应用两个方面，具体地阐述了如何利用有线电视网络实现视频点播。

　　随着有线电视宽带技术的发展，各种基于宽带技术应用的服务日益被人们所熟悉和关注，视频点播（VOD）便是其中颇具特色的应用之一。

　　VOD的全称为Video On Demand,即视频点播技术，也称交互式电视点播系统，意即按需要的视频流播放。"在想看的时候看想看的节目"，这是最适合用户胃口的地方，也是点播业务最具魅力之处。用户可以根据自己的意愿选择收看电视节目，从根本上改变了过去被动式收看电视的不足。

　　用户不必遵守传统的时间表，不必坐在电视机前为某个想看的电视节目苦苦等待，打开电视机就可以直接点击希望收看的节目，同时不受广告干扰，完全实现了由用户把握获得信息的主动权。形象地说，使用视频点播业务就如同在自己的录像机或影碟机上看节目一样方便，用户不仅可以自由调用节目，还可以对节目实现编辑与处理（如暂停、快/慢进、搜索等等），获得与节目相关的具体信息，系统甚至可以通过记忆和存储用户选择来向用户推荐节目。

　　VOD向用户提供的服务还远远不止这些，还可以实现Internet、收发电子邮件、家庭购物、旅游指南、订票预约、股票交易等其他功能。因此可以说，这一技术的出现使用户可以按自己的需要来安排工作和娱乐时间，真正实现了由用户把握收视主动权，极大地提高和改善了人们的生活质量和工作效率，对于用户来说，这是一种新的尝试。

　　视频点播是九十年代末在国外发展起来的，是一项随着娱乐业的发展而兴起的技术。它综合采用计算机、通信、电视等技术，利用了网络和视频技术的优势，彻底改变了过去收看节目的被动方式，实现了节目的按需收看和任意播放，集动态影视图像、静态图片、声音、文字等信息为一体，为用户提供实时、交互、按需点播服务的系统。视频点播技术的出现，从某种意义上讲，是视频信息技术领域的一场革命，也是对传统收视方式的一个挑战，因此引起了有线电视界和通信界的高度重视。

　　视频点播是多媒体数字双向自动互传的系统，是基于计算机主机上进行工作的，是集数字电视、数字视频压缩编码、视频服务器、数据库、多媒体计算机等技术融为一体的自动点播交互电视。在VOD系统中，有线电视用户要在电视机输入端上安装一台数字机顶盒（STB），把PC机接入STB上网，即可随意点播收视各种电视节目。同时进行股票交易、购物、教育、电子商务、收发电子邮件等各种信息活动，视频点播是双向HFC分配网的最佳选择。


一、视频点播系统的结构及组成

VOD系统由前端系统、网络系统及客户系统三部分组成：

　　1、 前端系统

　　前端系统一般由视频服务器、各种档案治理服务器以及控制网络部分的设备组成。各种档案服务器主要完成一些用户信息治理和计费工作，以及影视材料的治理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。视频服务器主要有存储系统和建立其上的各种控制器治理系统组成，其目标是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同，需要解决许多问题，来支持各种新功能。同时，它的高速数据传输能力保证了用户对大量影片、视频节目、游戏、商务信息以及其它服务的近乎即时访问。它的最大特点是可以实现多人从不同起点观看同一节目，从而避免了出色节目被一个用户独占。

　　2、网络系统

　　网络系统包含主干网络和本地网络系统两部分，是影响连续媒体网络服务系统性能的要害部分。当前用于建立这种服务系统的网络物理介质主要有：CATV的同轴电缆、光纤、双绞线和无线网。在广电部门一般采用HFC技术，在CATV系统中播出节目。

　　3、客户端系统

　　只有利用终端系统,使用者才能与某种服务或服务提供者进行互操作。实际上，在计算机系统中，它是由带有显示设备的PC终端完成：在电视系统中，它是有电视机加机顶盒（set top box）完成。在客户端系统中，除了处理硬件问题外，还需要处理与之相关的各种软件问题。如：为了满足用户的多媒体交互需求，客户系统界面必须加以改造。此外，在进行连续媒体演播时，媒体流量的缓冲治理、声频与视频同步、网络中断与演播中断的协调等问题都需要进行充分的考虑。


　　视频点播系统的工过程为：用户在客户端启动播放请求，通过网络发出通信呼叫，经上行通路（有线电视网）向视频服务器发出请求。到达并被服务器的网卡接收，传动给服务器。经过请求验收后，服务器把存储子系统中可访问的节目名预备好，并在用户屏幕上显示点播单。用户选择节目后，服务器从存储子系统取出节目内容合成一个个视像数据流。通过高速传输网传送到客户端播放，用户端设备除多媒体计算机或电视机外，还需配备一个机顶盒和一个视频点播遥控器。

二．有线电视视频点播系统的结构模式与应用

　　有线电视的VOD就是在有线电视网络数模双向前端中增设VOD系统（或者利用原有视频服务器）、数字压缩编码器、QAM调制器，利用前端下行光发和上行光收部分，利用数模双向传输系统及数字终端为载体，用户方便地在家庭利用计算机发出的指令进行交互访问、点播VOD系统视频服务器中所存储的丰富节目源，由用户数字机顶盒负责用户指令回传压缩编码与下行数字信号解调、解密、提供用户收视，VOD系统自动对各种播出节目进行控制和收费。视频点播系统的应用模式分为两种：即数模双向传输系统中VOD的应用模式和全数字双向传输系统中VOD的应用模式。

　　1） 数模双向传输系统中VOD的应用模式

　　它是基于总前端的综合信息双向高速数据平台，数模数据平台中具有宽带ATM交换机和高速ip协议交换之功能，同时也是基于双向数据高速综合业务的传输网。

　　其模式为：总前端数模数据平台+双向HFC分配网+多功能数字机顶盒（客户端设备之一）。

　　其简要工作过程为：用户点播的上行回传信号指令，由计算机输出至多功能数字机顶盒，多功能数字机顶盒其中有上下行信号调制、编码、解调、智能卡等功能，由多功能数字机顶盒输出，进入5-65MHz(或5-200MHz或800-1000MHz)上行信道至HFC光节点光收发工作站，再由回传光发射机输出接入光纤光缆传送至前端数模数据平台的回传光接收机，经光电转换后，由交换机接入视频服务器，视频服务器输出的数字信号，利用总前端数模数据平台及双向HFC分配网传送至用户数字终端，完成VOD上下行信号的传输，从而实现视频点播。

　　在数模双向传输系统中还有一种VOD的应用模式，与总前端数模数据平台又分开又结合的应用模式，双向数模传输与VOD传输是共用的传输通道至数字终端。

　　其模式为：总前端数模数据平台+VOD系统+数字压缩编码器+双向HFC分配网+多功能机数字顶盒（客户端设备之一）。

　　其简要工作过程为：用户上行信号指令由计算机输出至数字机顶盒，由数字机顶盒输出信号进入上行信道至光收发工作站，再由回传光发射机输出接入光纤光缆传送至总前端数模数据平台的回传光接收机，回传光接收机输出经数字压缩编码至ATM，经ATM交换传送至VOD系统的数字点播系统，数字点播系统根据用户指令，从VOD视频服务器进行调度自动编辑，编辑后的电视节目传送至数字播控中心系统，由数字播控中心执行数字点播系统所传送来的节目、字幕、播出时间等。经数字压缩编码后，传送给数字前端进行处理、交换、QAM-64调制器输出，传送给总前端数模公用部分，进行混合、下行光发、光分器、路由器输出，接入双向HFC分配网至光节点光收发工作站，光电转换后输出四路高电平106dBuv进入双向FTTC或双向FTLA用户分配网，由双向分支器BR输出接入75-5电缆至用户多功能数字机顶盒。

　　它有多路输出接口，其中一路接电视机，二路接计算机，三路接IP电话，采用频分复用的方式，在数模双向传输网络中，下行信道和上行回传信道与用户进行信息交换，实现视频点播双向传输。
　　用于数字终端的多功能数字机顶盒应具备如下功能：具有双向控制通道、模拟视频通道、数字视频通道的前提下，它的功能有数字调谐器、QPSK/QAM解调、微处理器（CPU）、MPEG-2传输器、视音频解调、交互控制功能（包括上行数字调制编码）、接入因特尔网、IP地址、红外遥控、打印、智能卡、多媒体合成模块等功能。这种双向HFC分配网中下行电视频道按200MHz-750 MHz设计，就可以由模拟向数字传输过渡，最终实现家庭VOD和其它数字化功能。

　　2） 全数字双向传输公用网络中的VOD应用模式

　　当有线电视网络是一个数字化、网络化、自动化的双向数字传输公用网络传输系统时，其VOD应用模式为：双向数字前端平台+双向数字传输公用网络+全数字机顶盒。其工作过程为：数字前端平台的各种信源（其中包括自办节目，经数字化采集、非编、录制、存储、检索输出的视音频数字信号，进入数字前端的输入端）经数字前端输入部分解调、压缩、编码、各类服务器，进入中心网络中心处理器进行处理（监视、节目选择、条件接收、加扰、网管）和ATM全数字平台交换，输出部分进行QAM-64调制后混合输出下行信道的数字信号流，经下行光发射机输出的光数字信号流，经路由器输出，进入全数字双向传输公用网络至光收发工作平台（其中有网管等），经光电转换输出数字信号流，进入双向FTTC或双向FTLA结构的同轴电缆传输网至数字终端（全数字多功能机顶盒），供用户收视等。用户的上行信号（IP电话、计算机主机数据通信、或信令或VOD指令），经全数字多功能机顶盒中调制、编码、交换输出的数字信号，各自分别通过上行信道至光收发工作平台汇集混合输出后，经光电转换，接入数字前端输入部分和全数字ATM平台，数据信号、VOD指令、IP电话、因特尔网由交换机进行交换，分别进入各自的服务器，从而完成双向数字传输功能。

　　在全数字双向传输公用网络中，必须采用频分、时分复用方式，才能完成双向传输信道的传输使命。信道频率范围划分原则是：数字化后双向数字传输公用网络中上行信号的频率范围按本地区的规模大小、传输信息的实际要求而定。按频分法，上行数字信道频率低端低分割为5-65MHz；低端高分割为5-200MHz；高端高分割为800-1000MHz的数据信道。下行数字信道频率范围为200-750MHz。时分复用方式就是，根据不同速率的数字信号，采用时分复用组成一组数字信号流，经调制后，分别传送上行、下行数字信号流。在双向数字传输网络中，根据实际需要，频分和时分复用方式相结合应用，选出最佳方案，应用于双向数字传输公用网络中。从而使有线电视全方位数字综合信息网更加完善，进入现代数字家庭，实现信息高速公路的宏伟理想。

三、VOD在我国有线电视网的应用

　　2000年8月14日，中国数字有线电视节目在深圳首播成功，2000年全国24个省、自治区、直辖市有线电视联网，2001年实现全国联网。中国广播电视宽带网的整体优势必将推动我国广电事业产业化改造和数字有线电视的发展进程。从同轴电缆升级改造为HFC分配网；从HFC分配网升级改造成双向HFC分配网。全国有300多个有线电视网络公司在双向HFC分配网上进行综合业务试点，为数字有线电视多功能开发架起了桥梁。在HFC网改造成双向HFC网中，许多有线电视网络公司在开展广播电视、数据传输、因特网接入、视频点播等综合业务试点上取得了成功经验。现在，有线电视网络开展多功能业务中，视频点播系统和数字机顶盒日趋成熟，进入了实用化、商品化，已成为近期热点。


四、VOD建设的前景

　　相对于许多发达国家和地区来说，我国目前VOD建设还处在发展初期，尽管在我国一些城市小范围内已有实验性的视频点播系统，但大多数应用仍以高档酒店、大型写字楼、高档生活小区等局域网内应用为主。这主要是由于VOD系统对网络要求较高，对于有线电视台的VOD，它要在双向网络上才能实现，由于绝大多数的有线电视网络都是单向的，这样就要面临双向网改造的问题，需要耗费巨大的人力物力，但从长远来看，视频点播具有巨大的潜在市场和深远的发展前景，因为从深层次来看，VOD不仅仅是视频节目点播的问题，它代表未来全功能网络化和数字交互式信息的应用发展趋势，是一种从内容、形式上更深层次上的互动，也是数字影院、交互视频新闻/广告等新应用的基础，具有广阔的发展潜力。

　　总之VOD是未来信息高速公路构架的重要组成部分，是未来信息服务中宽带业务的灵魂。可以肯定，随着信息化进程的加快，VOD也会同其它信息服务一样，走进我们的生活。