CN104869473A - 一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络*** - Google Patents

一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***。属于互联网视频技术领域以及广电数字电视技术领域。其实现了综合使用互联网视频技术和广电边缘IPQAM窄播技术，通过互联网进行视频分发交互，通过广电网内的边缘IPQAM进行有QoS保障的多码率自适应视频流分发，在老百姓家里采用融合视频CPE设备将广电边缘IPQAM窄播的视频流进行DVB/IP协议转换并通过以太网或无线Wi-Fi转发给手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端。广电运营商可以利用本发明***开展全新的覆盖多终端的视频直播和点播业务。互联网视频运营商可以与广电合作使用本发明***，减少互联网带宽占用，提高视频服务质量。

Description

一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***
技术领域
本发明涉及一种视频分发网络***，尤其涉及一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***。属于互联网视频技术领域与广电数字电视技术领域。
背景技术
近年来，互联网视频技术和广电数字电视技术都在快速发展。基于互联网的视频分发由于采用IP传输技术、H.264等先进视频编码技术和HTTP Live Streaming(缩写是HLS)等码率自适应流媒体协议，能够适应各种不同特性和解码能力的终端，可以让老百姓使用如手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端方便收看互联网视频，满足老百姓个性化需求。但由于互联网是一种尽力转发的网络，在网络拥塞时无论是直播还是点播常常会出现卡顿和不流畅。目前基于广电网的数字电视直播采用数字广播技术，带宽有保证，节目稳定流畅。但必须采用专用接收终端(如数字电视机顶盒)进行解调解密解码才能收看，无法在手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等终端上收看。另外数字电视广播由于必须兼容在用的专用接收终端(如数字电视机顶盒)，很难完全切换到如H.264、AVS+和H.265等先进的视频编码技术。目前基于广电网的视频点播主要采用IPQAM技术窄播用户点播的视频流。广电IPQAM窄播技术采用空分复用原理，将广电HFC网络分割成多个区域，实现相同频率资源的再利用。基于广电IPQAM技术的广电视频点播有QoS保障，节目稳定流畅。但也必须采用专用接收终端(如交互数字电视机顶盒)进行解调解码才能收看，无法在手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等终端上收看。
综合使用互联网视频技术和广电IPQAM窄播技术，通过互联网进行视频分发交互，通过广电网内的IPQAM进行视频分发，在老百姓家里采用专用视频分发CPE设备将广电IPQAM窄播的视频流进行DVB/IP协议转换并通过以太网或无线Wi-Fi转发。这种方式既可以为老百姓提供有QoS保障和稳定流畅的视频服务，也可以让老百姓在家用手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端方便收看。
发明内容
本发明给出了一种结合互联网与广电网的融合视频分发网络***，可以实现为老百姓家里的手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端提供有QoS保障的视频直播和点播服务。
下面详细说明本发明的技术方案。
本发明***至少包括融合视频Portal服务器、融合视频EPG服务器、融合视频ACS网管服务器、融合视频用户接入服务器、融合视频DRM服务器、融合视频直播服务器、融合视频点播服务器、融合视频CPE设备、融合视频直播客户端和融合视频点播客户端。
本发明***通过互联网进行融合视频分发交互，通过广电网内的边缘IPQAM窄播进行直播和点播视频流分发。融合视频CPE设备将边缘IPQAM窄播的视频流进行DVB/IP协议转换并通过以太网或无线Wi-Fi转发给手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端。
本发明***首先由融合视频CPE设备连接融合视频Portal服务器完成接入认证并获取融合视频分发网络参数，选择本地广电网络并保存相关信息。扫描广电网主频点获取广电网服务区域信息。启动IPQAM窄播视频的MPEG-2 TS流到HTTP协议转换。如果发现视频MPEG-2 TS流是符合ETSI 301 192标准中DVB同步data streaming规范(流类型为0x06，stream_id为0xBD)的，需要将DVB同步data streaming的PES中承载的视频数据提取出来再按HTTP协议封装成IP包。如果不符合DVB同步data streaming规范，直接将视频MPEG-2 TS流中的TS包按HTTP协议封装成IP包。融合视频CPE终端也可以支持IP组播到HTTP协议转换。融合视频CPE终端最后启动uPnP协议向外通告融合视频协议转换服务的IP地址信息。融合视频CPE设备可选启动TR069网管协议，连接融合视频ACS网管服务器。
本发明***在融合视频直播时由手机等终端中的融合视频直播客户端连接融合视频CPE设备获取融合视频分发网络参数和本地广电网络信息。融合视频直播客户端连接本地用户接入服务器进行认证。认证成功后融合视频直播客户端连接融合视频EPG服务器获取直播频道列表和EPG信息。选择频道后融合视频直播客户端向本地融合视频直播服务器请求频道的HLSM3U8文件，并从M3U8文件中选择合适码率的直播流。融合视频直播客户端向融合视频用户接入服务器请求分配窄播直播流的边缘IPQAM资源。成功后融合视频直播客户端请求融合视频CPE设备接收转发视频数据，并向融合视频直播服务器请求直播流HLS切片文件。融合视频直播服务器采用RTP或UDP协议向边缘IPQAM资源的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步datastreaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。融合视频CPE设备接收转发广电边缘IPQAM资源窄播的视频数据。融合视频直播客户端接收CPE转发的视频数据进行解密解码播放。当广电网边缘资源是全IP设备时，边缘资源不是IPQAM而是IP组播地址和端口号。
本发明***的融合视频直播节目源可采用DRM进行实时加密以便对用户进行有条件收看控制和收费运营，加密密钥等相关信息安全保存在融合视频DRM服务器中。融合视频直播客户端在播放融合视频直播时如果发现视频被DRM加密，应向融合视频DRM服务器请求解密密钥。
本发明***在融合视频点播时由手机等终端中的融合视频点播客户端连接融合视频CPE设备获取融合视频分发网络参数和本地广电网络信息。融合视频点播客户端连接本地用户接入服务器进行认证。认证成功后融合视频点播客户端连接互联网视频平台获取节目Portal。选择点播节目后融合视频点播客户端向互联网视频平台在广电网内本地CDN节点请求点播节目的HLS M3U8文件，并从M3U8文件中选择合适码率的点播流。融合视频点播客户端向融合视频用户接入服务器请求分配窄播点播流的边缘IPQAM资源。成功后融合视频点播客户端请求融合视频CPE设备接收转发视频数据，并向融合视频点播服务器请求直播流HLS切片文件。融合视频直播服务器采用RTP或UDP协议向边缘IPQAM资源的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步data streaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。融合视频CPE设备接收转发边缘IPQAM资源窄播的视频数据。融合视频点播客户端接收CPE转发的视频数据进行解密解码播放。当广电网边缘资源是全IP设备时，边缘资源不是IPQAM而是IP组播地址和端口号。
本发明***的融合视频点播节目源可采用DRM加密进行预加密以便对用户进行有条件收看控制和收费运营，加密密钥等相关信息安全保存在融合视频DRM服务器中。融合视频点播客户端在播放融合视频点播时如果发现视频被DRM加密，应向融合视频DRM服务器请求解密密钥。
本发明***也可以采用其他如MPEG-DASH码率自适应流媒体协议。
本发明***的融合视频点播可用于实现直播频道的时移功能。
本发明***也可用于互联网与IPTV结合的融合视频分发网络***。与IPTV结合时，边缘资源不是IPQAM而是IP组播地址和端口号。
本发明***具有以下有益效果：
(1)互联网和广电网结合可以让老百姓在用手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端收看有QoS保障和稳定流畅的视频服务。
(2)实现了利用广电边缘IPQAM窄播传输直播视频流。
(3)利用广电边缘IPQAM窄播技术实现了多码率自适应视频服务。
(4)实现了广电网宽带下行资源的充分使用。
(5)广电运营商可以利用本发明***开展全新的覆盖多终端的视频直播和点播业务。
(6)互联网视频运营商可以与广电合作使用本发明***，减少互联网带宽占用，提高视频服务质量。
附图说明
附图1是本发明***的总体***示意图。
附图2是本发明***中融合视频CPE设备的工作流程示意图。
附图3是本发明***中融合视频直播业务的工作流程示意图。
附图4是本发明***中融合视频点播业务的工作流程示意图。
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式
如图1所示，本发明给出的互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，有融合视频Portal服务器(A1)、融合视频EPG服务器(A2)、融合视频ACS网管服务器(A3)、融合视频用户接入服务器(A4)、融合视频DRM服务器(A5)、融合视频直播服务器(A6)、融合视频点播服务器(A7)、融合视频CPE设备(A8)、融合视频直播客户端(A9)和融合视频点播客户端(A10)，还包括支撑融合视频分发网络***的互联网视频平台(B1)、互联网(B2)、移动或电信或广电等宽带接入网(B3)、互联网视频CDN节点(B4)、广电IP骨干网(C1)、广电数字电视平台(C2)、广电边缘资源管理(C3)、广电AAA及BOSS***(C4)、广电边缘IPQAM(C5)、广电有线电缆分配网(C6)等。
融合视频Portal服务器(A1)：为融合视频CPE设备(A8)提供连接和认证服务。为融合视频CPE设备(A8)提供融合视频分发网络参数、广电网络列表以及广电网络信息。
融合视频EPG服务器(A2)：为用户终端提供频道和EPG信息服务。
融合视频ACS网管服务器(A3)：为融合视频CPE设备(A8)提供基于TR069协议的网管服务。
融合视频用户接入服务器(A4)：为用户终端提供接入认证服务。协助用户终端向广电边缘资源管理(C3)申请边缘资源。
融合视频DRM服务器(A5)：为融合视频网络***提供视频加密、认证授权和解密密钥分发服务。
融合视频直播服务器(A6)：接收处理用来自用户终端的融合视频直播请求，将直播节目流进行封装并通过RTP或UDP协议推送给广电边缘IPQAM(C5)。
融合视频点播服务器(A7)：收处理用来自用户终端的融合视频点播请求，将来自互联网视频CDN节点(B4)等处的点播节目流进行封装并通过RTP或UDP协议推送给广电边缘IPQAM(C5)。
融合视频CPE设备(A8)：既通过WAN接口连接互联网，也同时接收广电边缘IPQAM(C5)窄播的直播视频流或点播视频流，进行协议转换，采用HTTP协议转发给请求的用户终端。融合视频CPE设备(A8)也可接收IP组播的直播视频流或点播视频流并转发。
融合视频直播客户端(A9)：向融合视频EPG服务器(A2)请求频道列表和EPG信息。向融合视频直播服务器(A6)请求直播流。向融合视频CPE设备(A8)请求转发直播流视频数据。向融合视频DRM服务器(A5)请求加密直播流的解密密钥。
融合视频点播客户端(A10)：向互联网视频平台(B1)请求节目Portal。互联网视频CDN节点(B4)请求点播节目。向融合视频点播服务器(A6)请求点播节目流。向融合视频CPE设备(A8)请求转发点播节目流视频数据。向融合视频DRM服务器(A5)请求加密点播节目的解密密钥。
互联网视频平台(B1)：既为互联网用户直接提供视频服务，也为融合视频分发网络用户提供节目Portal服务。
互联网(B2)：采用全IP协议为用户提供通讯、数据、语音和视频等多媒体服务。
移动或电信或广电等宽带接入网(B3)：让用户终端提供接入互联网服务。
互联网视频CDN节点(B4)：高速缓存来自互联网视频平台(B1)的视频，为本地用户提供就近视频服务。
广电IP骨干网(C1)：连接广电头端网络设备和分前端边缘网络设备。高速传输融合视频直播服务器(A6)和融合视频点播服务器(A7)向广电边缘IPQAM(C5)推送的视频流。
广电边缘资源管理(C3)：负责广电边缘IPQAM(C5)等边缘资源管理。
广电数字电视平台(C2)：负责广电原有业务播出，与本发明网络***没有接口。
广电AAA及BOSS***(C4)：负责广电原有业务和本发明网络***业务的计费认证鉴权。
广电边缘IPQAM(C5)：通过IP协议接收视频流进行复用调制播出，并经过广电有线电缆分配网(C6)窄播给融合视频CPE设备(A8)。
广电有线电缆分配网(C6)：将广电射频信号进行广播分发。
如图2所示，本发明***中融合视频CPE设备(A8)具体工作步骤如下所述。
第一步：融合视频CPE设备(A8)开机。
第二步：在融合视频CPE设备(A8)上配置融合视频Portal服务器(A1)地址和账户。这一步不是每次都需要。
第三步：融合视频CPE设备(A8)连接融合视频Portal服务器(A1)进行接入认证。
第四步：如果认证成功，融合视频CPE设备(A8)从融合视频Portal服务器(A1)获取融合视频分发网络参数以及广电网络列表。
第五步：选择本地广电网络并保存所选广电网络相关信息。这一步不是每次都需要。
第六步：判断广电网络的边缘传输资源是IP Profile还是DVBC Profile。如果是DVBCProfile，需要扫描广电网络的主频点获取服务区域信息，如NGB ServiceGroup参数。
第七步：启动IP组播(IP Profile时)或IPQAM窄播(DVBC Profile时)视频到HTTP协议转换服务。
第八步：启动uPnP向外通告视频传输协议转换服务。
第九步：可选启动TR069协议，连接融合视频ACS网管服务器(A3)。
如图3所示，本发明***中融合视频直播具体工作步骤如下所述。
第一步：用户终端上的融合视频直播客户端(A9)发现并连接融合视频CPE设备(A8)。
第二步：融合视频直播客户端(A9)从融合视频CPE设备(A8)获取融合视频分发网络参数及本地广电网络信息。
第三步：融合视频直播客户端(A9)连接融合视频用户接入服务器(A4)进行接入认证。
第四步：如果认证成功，融合视频直播客户端(A9)连接融合视频EPG服务器(A2)并获取直播频道列表和EPG信息。
第五步：融合视频直播客户端(A9)选择频道并向融合视频直播服务器(A6)请求频道的HLS M3U8文件。
第六步：融合视频直播客户端(A9)根据用户终端的能力选择合适码率的直播流。
第七步：如果还没有分配边缘资源，融合视频直播客户端(A9)向融合视频用户接入服务器(A4)请求分配指定服务区域和要求带宽的边缘资源。融合视频用户接入服务器(A4)请求广电边缘资源管理(C3)分配边缘IPQAM资源。
第八步：如果分配成功，融合视频直播客户端(A9)向融合视频CPE设备(A8)请求接收并转发来自边缘IPQAM资源窄播的视频数据。
第九步：融合视频直播客户端(A9)向融合视频直播服务器(A6)请求直播流HLS切片文件。
第十步：融合视频直播服务器(A6)采用RTP或UDP协议向广电边缘IPQAM(C5)的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步data streaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。
第十一步：融合视频CPE设备(A8)接收转发广电边缘IPQAM(C5)窄播的视频数据。
第十二步：融合视频直播客户端(A9)接收融合视频CPE设备(A8)转发的视频数据进行解密解码播放。
如图4所示，本发明***中融合视频点播具体工作步骤如下所述。
第一步：用户终端上的融合视频点播客户端(A10)发现并连接融合视频CPE设备(A8)。
第二步：融合视频点播客户端(A10)从融合视频CPE设备(A8)获取融合视频分发网络参数及本地广电网络信息。
第三步：融合视频点播客户端(A10)连接融合视频用户接入服务器(A4)进行接入认证。
第四步：如果认证成功，融合视频点播客户端(A9)连接互联网视频平台(B1)并获取节目Portal。
第五步：融合视频点播客户端(A10)选择点播节目并向互联网视频CDN节点(B4)请求点播节目的HLS M3U8文件。
第六步：融合视频点播客户端(A10)根据用户终端的能力选择合适码率的直播流。
第七步：融合视频点播客户端(A10)向融合视频用户接入服务器(A4)请求分配指定服务区域和要求带宽的边缘资源。融合视频用户接入服务器(A4)请求广电边缘资源管理(C3)分配边缘IPQAM资源。
第八步：如果分配成功，融合视频点播客户端(A10)向融合视频CPE设备(A8)请求接收并转发来自边缘IPQAM资源窄播的视频数据。
第九步：融合视频点播客户端(A10)向融合视频点播服务器(A7)请求直播流HLS切片文件。
第十步：融合视频点播服务器(A7)采用RTP或UDP协议向广电边缘IPQAM(C5)的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步data streaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。
第十一步：融合视频CPE设备(A8)接收转发广电边缘IPQAM(C5)窄播的视频数据
第十二步：融合视频直播客户端(A9)接收融合视频CPE设备(A8)转发的视频数据进行解密解码播放。
综上所述，本发明给出的互联网与广电网结合的融合视频分发网络***实现了综合使用互联网视频技术和广电边缘IPQAM窄播技术，通过互联网进行视频分发交互，通过广电网内的边缘IPQAM进行有QoS保障的多码率自适应视频流分发，在老百姓家里采用融合视频CPE设备将广电边缘IPQAM窄播的视频流进行DVB/IP协议转换并通过以太网或无线Wi-Fi转发给手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端。

Claims (10)

1.一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，有融合视频Portal服务器(A1)、融合视频EPG服务器(A2)、融合视频ACS网管服务器(A3)、融合视频用户接入服务器(A4)、融合视频DRM服务器(A5)、融合视频直播服务器(A6)、融合视频点播服务器(A7)、融合视频CPE设备(A8)、融合视频直播客户端(A9)和融合视频点播客户端(A10)，还包括支撑融合视频分发网络***的互联网视频平台(B1)、互联网(B2)、移动或电信或广电等宽带接入网(B3)、互联网视频CDN节点(B4)、广电IP骨干网(C1)、广电数字电视平台(C2)、广电边缘资源管理(C3)、广电AAA及BOSS***(C4)、广电边缘IPQAM(C5)、广电有线电缆分配网(C6)。实现了综合使用互联网(B2)和广电边缘IPQAM(C5)，通过互联网进行视频分发交互，通过广电网内的广电边缘IPQAM(C5)进行有QoS保障的多码率自适应视频流分发，在老百姓家里通过融合视频CPE设备(A8)将广电边缘IPQAM(C5)窄播的视频流进行DVB/IP协议转换并通过以太网或无线Wi-Fi转发给手机、PAD、互联网电视机顶盒、互联网电视机等多种终端。
2.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：融合视频CPE设备(A8)从融合视频Portal服务器(A1)获取融合视频分发网络参数以及广电网络列表。选择本地广电网络并保存所选广电网络相关信息。判断广电网络的边缘传输资源是IP Profile还是DVBC Profile。如果是DVBC Profile，需要扫描广电网络的主频点获取服务区域信息，如NGB ServiceGroup参数。在IP Profile时接收IP组播视频流并用HTTP协议向终端分发。在DVB Profile时接收IPQAM窄播视频流并用HTTP协议向终端分发。
3.根据权利要求2所述，其特征在于：融合视频CPE设备(A8)如果发现接收的视频TS流是符合ETSI 301 192标准中DVB同步data streaming规范(流类型为Ox06，stream_id为OxBD)的，需要将DVB同步data streaming的PES中承载的视频数据提取出来再按HTTP协议封装成IP包。如果不符合DVB同步data streaming规范，直接将视频节目TS流中的TS包封装成HTTP协议IP包。
4.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：视频直播时，用户终端上的融合视频直播客户端(A9)发现并连接融合视频CPE设备(A8)。从融合视频CPE设备(A8)获取融合视频分发网络参数及本地广电网络信息。连接融合视频用户接入服务器(A4)进行接入认证。连接融合视频EPG服务器(A2)并获取直播频道列表和EPG信息。选择频道并向融合视频直播服务器(A6)请求频道的HLS M3U8文件。根据用户终端的能力选择合适码率的直播流。向融合视频用户接入服务器(A4)请求分配指定服务区域和要求带宽的边缘资源。融合视频用户接入服务器(A4)请求广电边缘资源管理(C3)分配边缘IPQAM资源。向融合视频CPE设备(A8)请求接收并转发来自边缘IPQAM资源窄播的视频数据。向融合视频直播服务器(A6)请求直播流HLS切片文件。融合视频直播服务器(A6)采用RTP或UDP协议向广电边缘IPQAM(C5)的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。融合视频CPE设备(A8)接收转发广电边缘IPQAM(C5)窄播的视频数据。融合视频直播客户端(A9)接收融合视频CPE设备(A8)转发的视频数据进行解密解码播放。
5.根据权利要求3所述，其特征在于：融合视频直播服务器(A6)采用RTP或UDP协议推送HLS切片文件时，HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步data streaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。
6.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：视频点播时，用户终端上的融合视频点播客户端(A10)发现并连接融合视频CPE设备(A8)。从融合视频CPE设备(A8)获取融合视频分发网络参数及本地广电网络信息。连接融合视频用户接入服务器(A4)进行接入认证。连接互联网视频平台(B1)并获取节目Portal。选择点播节目并向互联网视频CDN节点(B4)请求点播节目的HLS M3U8文件。根据用户终端的能力选择合适码率的直播流。向融合视频用户接入服务器(A4)请求分配指定服务区域和要求带宽的边缘资源。融合视频用户接入服务器(A4)请求广电边缘资源管理(C3)分配边缘IPQAM资源。向融合视频CPE设备(A8)请求接收并转发来自边缘IPQAM资源窄播的视频数据。向融合视频点播服务器(A7)请求直播流HLS切片文件。融合视频点播服务器(A7)采用RTP或UDP协议向广电边缘IPQAM(C5)的IP地址和端口推送直播流HLS切片文件。融合视频CPE设备(A8)接收转发广电边缘IPQAM(C5)窄播的视频数据进行解密解码播放。
7.根据权利要求3所述，其特征在于：融合视频点播服务器(A7)采用RTP或UDP协议推送HLS切片文件时，HLS切片文件可以直接封装在RTP或UDP报文中，也可以选择先封装在DVB同步data streaming的PES中，再封装成RTP或UDP报文。
8.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：当广电网边缘资源是全IP设备时，边缘资源不是IPQAM而是IP组播地址和端口号。此时融合视频CPE设备(A8)工作在IP Profile，接受IP组播视频流。
9.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：本发明***也可用于互联网与IPTV结合。与与IPTV时，边缘资源不是IPQAM而是IP组播地址和端口号。
10.根据权利要求1所述的一种互联网与广电网结合的融合视频分发网络***，其特征在于：本发明***也可以采用其他如MPEG-DASH码率自适应流媒体协议。
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