三种VOD视频点播技术的简介和比较

三种VOD视频点播技术的简介和比较2009/6/3/09:53 来源：DVBCN数字电视中文网作者：小新
一、VOD
VOD(VideoOnDemand)视频点播技术，是近几年来在网络上开展的新业务热点之一(最早产生于日本,由中心电脑系统根据用户的点播需求将电影或录影节目直接传送到家庭的家庭娱乐系统.未来视频点播有望进入其他交互电视服务,包括游戏、银行业务和个人理财、购物和教育服务)。

分为TVOD（TrueVOD简称VOD）和NVOD（NearVOD）两个方式。

TVOD对于每一个点播请求，服务器都要输出一个对应的视频流，对网络的带宽要求非常大。

NVOD可支持任意多用户的点播请求，虽然解决了带宽问题，但是每个用户可能需要等待很长的时间，才能得到相应的服务。

TVOD的三个特点:
1.基于双向网络
2.即点即放
3.并发流数量有限、支持用户数有限、单位用户成本高
二、NVOD
NVOD（NearVideoOnDemand）准视频点播是单向数字电视系统增值业务之一，是利用视频服务器将一个数字电视节目在几个数字通道中延时播放。

使用户在点播该节目时可以等待一段时间后完整地观看该节目。

NVOD的五个特点：
1.NVOD播控系统软件功能特点:
图形化界面
节目编排采用直观的图形界面，以不同颜色区分不同的播放状态
简单明了的操作方式
支持鼠标拖拽选择，支持批量添加节目，添加删除简单
信道资源的自动分配
系统可根据节目长度和节目间隔自动计算并分配通道数量
信道带宽的自动检测
节目编排、播出分离
针对数据库操作。

可实现节目编排、播出分离
节目上传功能支持
可将本地硬盘的节目码流上传至视频服务器
打印功能的支持
可打印出节目编排计划，支持打印预览
节目编排过程中自动计算同一频点的所有数字通道的节目带宽之和，若超过最大值（QAM64时为38Mbps）时给出提示信息
2.NVOD节目表单生成软件功能特点：
自动从节目编排数据库中提取数据，生成NVOD节目表单
采用MPEG-2私有分段（Privatesection）进行封装传输
采用单一PID结构，可送进复用器进行复用输出
节目表单随节目编排的变化而动态刷新
TS流的生成及输出均在内存中进行，不生成任何文件，减小对硬盘的损耗并提高TS流的生成速度
节目表单数据中包含前端服务器的系统实时钟信息，用于机顶盒时钟与前端时钟的同步
3.NVOD（NearVOD）的传输网络：基于广播网络
4.NVOD优点：无用户数量限制、单位成本低
5.NVOD缺点：等待时间长（10-15分钟）
三、PUSH-VOD
PUSH-VOD简介
PUSH-VOD即视频推送业务，该系统可实现让电视节目或者科普电子书通过
卫星直接传输到各家的机顶盒，并保存在其中；让老百姓可以通过点播的方式看到这些节目和翻阅电子书。

PUSH-VOD系统的核心思想
PUSH-VOD是使用少部分的资源进行广播预推服务。

在非高峰时段把用户关
心的热点资源进行推送，用户端机顶盒之间可以存大量的东西，也能带来一定的互动的效益。

PUSH-VOD的概念不是凭空想出来的，而是仿造了很相似的概念提出的，在
互联网业务上普遍存在的现象，欧美国家存在着预推的业务。

互联网业务和有线电视点播业务也存在着短时间内大量访问的情况，这造成了极大的缓冲和连不上。

欧盟国家进行了预推，大家对这个业务感兴趣的可以提前进行点播，进行预下载和进行观看。

过去的VOD不一样，使用一部分资源以固定的时间大容量的方式进行强推。

PUSH-VOD系统在几种环境下的应用
1.PUSH_VOD系统在单向有线电视网中的应用
单向网络中能够很好的发挥其优势，因为PUSH-VOD提出的思想和推出的目的是为了使运营商不需要进行大规模投资和不需要进行双向网络改造就能获得
互动的功能获得增值业务的收益。

PUSH-VOD使它在单向网络中很好地发挥它的
优点，用户也是一样，随时可以点播自己喜欢的视频、音频、图片等内容。

也可以进行快进、快退、检索、重复播放等功能，而对运营商来讲前期的投入是非常少的。

2.PUSH-VOD系统在双向有线电视网中的应用
如果能将热点的节目推到机顶盒的内部硬盘内，将极大地减少用户点播时实际占用的专用频道和播出流资源，可以有效地提高系统运营的效果。

3.PUSH-VOD系统在专用环境中的应用。

目前有一些专用系统像党员教育系统、农村信息化平台，他们都有一些共同的特点，网络环境不一定具备双向互动的条件，特别是偏远地区，不可能进行大规模的双向改造。

而传递的内容具有信息量很大的特点，很可能是视频、大量的文字，大量的图片。

而何时观看、观看什么内容、如何观看等方面用户必须有完全的主动权。

4.PUSH-VOD系统在IPTV中的应用
真正的双向系统或者是真正的IPTV系统PUSH-VOD是真正有用的，这跟双向网络很相似，也是为了解决终端用户带宽不足的极端情况。

但是IPTV环境中的
PUSH-VOD与有线网络当中的PUSH-VOD略有不同，利用业务网络的空暇带宽把数据量一点点推到用户的终端上。

而在有线系统中使用了专用的通道进行大规模数据量的强推，一部分电影可能需要8个小时才能下载完，但是PUSH-VOD系统只用10分钟全部推下去。

四、VOD运营商遇到了那些问题
现在已经实现的VOD业务运营商都遇到了那些问题呢？第一高峰时段资源不足，在高峰时段很多的用户会集中点播一两部热点的电影，造成在短时间之内，资源大量集中，而在单向网之内我们根本无法提供VOD业务，需要进行双向化改造。

目前的运营商如何解决这些问题？高峰时段资源不足的问题现在无限制地增加发流数量，增加IPQAM的数量，这是不可能的。

在这基础之上，运营商进行了媒体服务器的前移，采用多镜像服务器方式。

在此基础上我们进行了深入的思考，我们是否能够进一步将服务器平移，进一步将资源分散。

这个时候我们想到广大的终端用户的资源，我们是否可以用终端用户的资源来实现我们的VOD业务。

我们发现，当我们把VOD业务真正推到用户的机顶盒上时，IPQAM也增加了。

这就是PUSH-VOD的思想，核心思想是在一个集中时段以广播的模式将大量的内容同时下载到所有的用户的本地终端内，从而使得在用户实际使用时系统只需要进行终端本地操作不占有网络资源，提供了个性化的服务。

五、三种VOD系统比较
将目前常见的几种有线数字电视网络服务类型进行比较，一种是最基础的广播型电视服务，一种是NVOD，还有是真正的VOD业务。

这几种业务有什么不同：广播型的业务还是像以前的电视一样，虽然是台多了，但是普遍的受众没有选择的余地，没有选择的内容，放什么看什么。

NVOD相对来说有了一定程度的可选择性，我们可以选择在不同的时段来看内容，可选择的内容是固定的，还是由运营商来确定的。

互动电视VOD业务有非常好的互动能力，强调了互动的能力，可选的业务非常多。

很显然互动电视业务是非常受欢迎的业务。

但是没有大批量地推广开来，只是在大城市做的好些，很多地区在平移，涉及到了互动电视的问题，前端需要投入大量的人力、财力、物力。

NVOD加少量的服务器和少量的资源就可以完成，但是要实现互动必须要进行双向的改造。

从实现服务所需要增加的投入来看，广播电视已经做到，NVOD非常少，互动电视业务非常多。

可以看到互动电视业务与PUSH-VOD系统是矛盾，虽然资源消耗极大，但是有非常好的优势和有很良好的互动性。

再来看看PUSH-VOD和其它的VOD的比较，看看有哪些优点和缺点。

首先做个假设，在50万个城市进行点播，假如有1万个用户需要点播的业务，我们电视台每天播出20套热门节目，每个台点播8个节目，每套节目在NVOD时平均分4节来播放。

比较一下，对于NVOD来讲需要占用的频点资源是8个频点，PUSH-VOD 需要占用10个频点。

对于VOD来讲不存在这种算法的概念，有多少个用户就需要集中多少的带宽、频点。

对PUSH-VOD来讲，绝大部分的用户都下载到了硬盘了，用的是本地资源不是带宽资源。

三种VOD的简介和比较
IPQAM的VOD低成本解决方案(附图)
2008/9/5/11:26 来源：广播与电视技术
1、前言
近年来，随着国家信息化建设的大力开展和三网融合的积极推进，广电行业加快了有线电视数字化整体转换工作的步伐。

截至2007年底，我国的数字电视用户已经达到2600万。

然而，数字电视用户数目的快速增长并没有为广电行业的发展带来实质的推动作用。

目前2600万数字电视用户可消费的业务绝大多数仍基于单向网络，并且业务仅限于数据广播、信息浏览、NVOD等缺乏互动性的
业务。

这些业务中，数据广播提供的信息量有限，信息浏览和NVOD等业务不支持用户的参与，单纯的模拟转数字带来的清晰度提高(有限)和同质的频道增加已很难满足用户日益增长的消费需求。

因此，单纯的数字化转换意义不大，运营商必须以用户为本，充分调动用户参与的积极性，不断满足用户快速增长的精神文化和信息服务需求，并努力提高相关收益。

这些就需要运营商加快双向网络的改造，大力提供丰富多彩的互动业务。

VOD业务是最基础的双向业务之一。

一方面VOD业务是用户迫切需要的业务，另一方面当前VOD业务系统的系统成本和运营成本都很高，运营商很难盈利。

如何解决这一矛盾，是运营商普遍关注的热点。

本文试图从降低系统成本的角度进行分析探索，为解决这一问题提供可行的途径。

由于文中提出的VOD低成本解决方案基于开源项目DarwinStreamingServer实现，而DarwinStreamingServer完全符合ISMA规范，所以该方案完全适用于其它基
于IP的网络环境中。

但本文的描述主要以基于IPQAM的广电网络环境为例，来说明该方案的实现过程。

2、广电行业的VOD业务现状
VOD业务即视频点播业务，是一种可以按用户需要点播节目的互动式视频业务。

它的一个重要特点就是需要很高的带宽来传送下行的媒体流。

广电的CATV 网络可以提供非常高的下行带宽，适于媒体流的传送。

因此，广电行业的VOD
业务提供多采用基于IPQAM的VOD解决方案，即利用IP网络实现流媒体的控制，通过CATV网络下发媒体流的方式。

图1就是一个简单的IPQAMVOD业务系统的逻辑图。

目前，基于IPQAM的VOD解决方案的相关规范主要有时代华纳提出的
ISA(InteractiveServicesArchitecture)和Comcast提出的
NGOD(NextGenerationOnDemand)等。

其中ISA架构的流控协议采用基于ISO／
IE CD SM-CC标准的SSP和LSCP协议，而前端服务器实体之间采用CORBA实现，实现的复杂性相对较高。

NGOD则是在RTSP协议的基础上提出，实体交互基于WebService实现，目前还很少有相关的商用产品。

在现在的国内外市场中，能提供基于IPQAM的VOD解决方案的国内厂商主要有华为，思华等。

国外厂商主要有MOTO、CISCO、Tandberg(没有自己的视频服务器)等。

国外厂商的产品都支持ISA规范，而ISA规范由于本身定义的复杂性，造成整个系统的复杂度提高，也直接导致了系统实现的成本非常昂贵。

国内产品中，虽然思华的产品不是基于ISA架构，其点播协议采用RTSP协议，但其商用产品也价格不菲。

视频服务器是VOD解决方案中的核心实体。

在基于IPOAM的VOD解决方案中，视频服务器需要支持TS流格式，并以UDP的方式传送TS流，以连接IPQAM设备。

此外，考虑到VOD业务的可运营性。

视频服务器还需要支持用户认证、计费接口以及远程管理等功能。

我们认为，降低视频服务器的开发成本，可以有效地降低整个VOD业务系统的成本。

因此，本文基于开源项目实现了一个运行于通用服务器上的纯软件视频服务器，虽然此类视频服务器目前还难以被较大的运营商接受并采用，但已可成功地应用于小区、酒店等区域的VOD系统设计。

3、基于开源项目的VOD低成本解决方案
目前，与视频服务器相关的开源项目有很多，如MPEG4IP，VLS等等。

其中live555是免费，开源的，并支持TS流，但live555的设计并不适用于商业运营；DarwinStreamingServer2具备商业运营必须的认证、计费、远程管理等特性，可以很好地支持商业运营，但是对于广电系统的应用来说，缺乏对TS流的支持。

本文基于可运营性的考虑，选取DarwinStreamingServer作为基础，通过扩展使之支持MPEG-2TS流，实现低成本的视频服务器，以支持基于IPQAM的VOD 解决方案。

3.1DarWinStreamingServer简介
DarwinStreamingServer(简称DSS)是苹果公司的开源视频服务器版本，与DSS相对应，APPLE有一个商业版本的视频服务器
QTSS(QuickTimeStreamingServer)，两者采用相同的核心设计。

DSS符合ISMA 规范，支持多种标准协议和格式，DSS的主要特性如下：
完全符合标准，支持各种标准的播放器或者机顶盒。

支持MP4、3GPP等文件格式；
支持MPEG-4、H.264等视频编解码格式；
支持RTSP流控协议，支持HTTP协议；
支持RTP流媒体传输协议；
支持单播和组播；
支持基于Web的管理；
具有完备的日志功能。

此外，该服务器版本提供了一个基于模块的扩展方法。

利用DSS提供的API 就可以很方便地编写静态或动态的模块，对DSS进行扩展，使其支持其它文件格式、协议或者功能。

本文就是利用这种方法对DSS进行扩展，使其支持采用MPEG-2TS封装格式的MPEG-2视频文件。

见图2即DSS系统的逻辑框图。

3.2 DSS模块的编写
每个DSS模块必须实现两个函数：一个是Main函数，服务器在启动时将调用这个函数进行必要的初始化。

另一个是Dispatch函数，通过实现此函数，服务器可调用DSS模块并完成特定处理。

对于编译到服务器里面的模块，其主函数的地址必须传递到服务器的模块Main函数中。

具体实现细节可参照QuickTime 流媒体服务器模块文档[2]的相关章节。

具体实现时，Main函数必须命名为MyModule_Main，其中MyModule是模块的文件名。

此函数的实现通常如下所示：
每个DSS模块都必须提供一个Dispatch函数。

服务器为了特定的目的需要使用某个模块时，是通过调用该模块的Dispatch函数来实现的，调用时必须将任务的名称及相应的参数传递给该函数。

在DSS中，使用角色(Role)这个术语来描述特定的任务。

Dispatch函数的格式如下所示：
void MyModuleDispatch(QTSS_Role inRole，QTSS_RoleParamPtr inParams)；
其中MyModuleDispatch是Dispatch函数的名称；MyModule是模块的文件名；inRole是角色的名称，只有注册了该角色的模块才会被调用；inParams则是一个结构体，可用于传递相应的参数。

3.3 DSS对MPEG-2 TS流的支持
对DSS进行扩展，以实现对MPEG-2 TS流的支持，主要涉及三个方面的问题：首先，RTSP协议需要支持MPEG-2 TS over DVB-C；其次，能够通过UDP协议直接发送TS流；最后，发送的速率需要依据PCR[1](Program ClockReference，即节目时钟参考)实现适当的调节。

下面针对这三个方面问题的解决进行简要的说明：
为了让RTSP协议能支持QAM传输，需要对标准的RTSP协议做扩展，即在SETUP阶段，终端告诉服务器需要QAM传输，服务器会为该终端分配传输资源，并告诉终端相应的参数(包括频点和节目号等)。

对于IPQAM资源，节目号与UDP 端口号是一一对应的，视频服务器可以维护一个包括UDP端口、节目号、频点以及UDP端口使用状况的列表。

当使用扩展后的RTSP协议实现一次MPEG-2 TS流点播时，与通常的RTSP
交互过程相比，在SETUP阶段有所不同。

为了实现MPEG-2TS流通过Cable下发，关键点是视频服务器能够采用UDP协议将TS流依特定速率发送到IPQAM设备。

采用UDP协议把TS包发送到IPQAM设备，实现相对比较简单，假定TS包的大小是188字节的，只要遵照一个UDP包不应大于以太网最大传输单元的原则，将7个TS包打包成一个UDP包，发送给IPQAM设备即可实现。

而依特定的速率发送则要求服务器在发送MPEG-2TS流时，必须保证发送数据的速率与媒体正常播放的速率一致性。

考虑到终端会有一个缓冲区来平滑发送数据时可能产生的波动，因此对于发送速率与正常播放速率的一致性的要求并不是绝对的。

但发送数据带来的波动要在IPQAM设备许可的范围内，否则IPQAM
无法正常处理。

本文中依特定速率发送是基于PCR来实现的。

PCR即节目时钟参考，是TS 包中的一个字段，用于同步解码器与前端编码器或者视频服务器的时钟。

在编码器进行编码的过程中，会不断读取硬件时钟并放入TS中PCR字段。

解码器在解码的过程中会参照一个本地时钟，确定解码和显示的速度。

本地时钟要根据PCR 进行修正，以避免时钟过快造成停帧或者时钟过慢造成丢帧。

我们已经在linux下面按照本文所述方法实现了支持MPEG-2TS流的视频服务器，并进行了测试。

测试环境基于千兆网环境，服务器采用Dell2950，IPQAM 设备分别采用了Scivo以及Tandberg的产品，用PC模拟若干终端，同时用天柏STB8作为点播终端。

测试结果是单个Ge口支持并发250个3.75M码流的MPEG-2电影。

从成本方面考虑，该方案中每个流的成本大约为200元人民币，而采用通用视频服务器的成本大致为每个流400元人民币以上。

根据实验结果和分析，我们认为这科VOD 低成本实现方案便于中小型运营商开展VOD业务运营，同样也可以为公司或研究机构提供一个低成本的研发环境。

本文提出方法仍有不少待完善之处，希望感兴趣的专家能共同探讨这种VOD解决方案的可行性。

4、结束语
进行双向网络改造，大力发展双向业务，是中国广电行业提高市场竞争力的必经之路。

目前中国广电运营商仍是分而治之的状态，运营机构极度分散化，缺乏电信行业运营商的统一建制。

这种情况下，一些小的广电运营商很难有财力购买现有的商用VOD业务系统，无法开展VOD这一双向基础业务，盈利模式更无从谈起。

本文主要从VOD业务系统的运营角度出发，提出了一种低成本实现的VOD 解决方案，便于VOD业务系统的快速部署，为小型运营商的发展增加一个符合实际的选择方案。

由于该方案基于符合ISMA规范的开源产品来实现，完全适用于其它基于IP的网络环境，所以对于希望降低运营成本的JPTV运营商来说，也将是一个不错的选择。