CN105847089A - 基于广电ipqam的网络自适应智能加速***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***及方法，采用智能加速云平台和智能加速模块，通过智能加速模块中的网络质量探针对网络质量进行判断，能够自适应网络质量状况，合理调度IP及IPQAM资源，针对部分业务有选择性地进行加速，在满足优先业务流量需求的同时，避免了全网范围内大面积启动智能通道加速功能，缓解现有IPQAM资源压力，真正做到按需分配，利用有限的资源为用户提供优质的服务；从而解决了OTT视频点播业务及大流量数据业务在广电行业发展中暴露出的问题，显著地提升了行业服务能力及竞争优势。

Description

基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***及方法
技术领域
本发明属于广电网络技术领域，具体涉及基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***及方法。
背景技术
随着互联网+概念的提出，基于网络新媒体与传统旧媒体进行融合的进程逐步加快，其中传统广电行业融合互联网产业内容是新旧媒体融合的典型代表。业内就三网融合时期下的广电行业新旧媒体融合纷纷做了相关研究和项目建设。广电行业在充分利用自身优势的同时，融入互联网行业丰富的内容资源，开展基于广电内网的OTT视频点播业务，为用户提供高质量的内容服务。
OTT视频点播业务及其他大流量数据业务对网络质量要求很高，特别是在黄金时间段，可能会瞬间产生极大的网络流量。但目前，由于区域限制，广电网络接入质量参差不齐，现有网络质量通常无法达到点播业务和其他大流量数据业务的流量峰值要求。这就导致目前在大范围内大规模推广OTT视频点播业务，更无法面对未来开展高码率4K视频业务所带来的挑战。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***及基于该***实现的方法，利用双向数字电视网络的下行IPQAM通道，搭建智能加速云平台，能够结合智能加速网关及下行带宽质量实时检测探针，通过网络质量评估结果及业务白名单设置，对部分广电内网的OTT视频点播业务及大流量数据业务进行端到端的IP数据智能加速。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，包括如下步骤：
步骤A，将需要进行加速的业务请求根据策略配置入业务加速白名单；
步骤B，当用户在机顶盒端发起业务请求时，网络质量探针服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，网络质量探针客户端收到测试报文之后返回给服务端，服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息，当网络质量不佳时，执行步骤C，当网络质量好时，执行步骤F；
步骤C，选择ipqam提供业务服务，智能代理单元在预先配置的白名单中匹配用户发起的业务请求，当匹配命中时，智能代理单元对该请求进行截获并转发至智能网关，执行加速步骤D，否则跳转至步骤F；
步骤D，选取一定数量的空闲频点用于开展智能加速业务，根据当前业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，在加速过程中实时监控用户侧智能接入设备流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，增加频点分配，增加业务推送速率；
步骤E，接收IPQAM流推送并转换成IP数据向用户提供服务；
步骤F，通过业务服务器经ip通道下行提供业务服务，根据当前带宽及网速选择相匹配规格码流提供业务服务。
进一步的，所述步骤C由 ipqam提供业务服务的过程包括：终端加速设备接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，对单次业务请求所绑定的所有频点进行锁频，并将解码出来的RF信号进行数据重组、校验、转换，转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元，智能代理单元接收IP信号数据后传输至机顶盒中进行播放。
进一步的，所述步骤D中频点无邻频要求。
进一步的，所述频点数量为8个、16个或24个。
基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***，包括智能加速云平台和智能加速模块，所述智能加速云平台部署在广电内网前端，所述智能加速模块部署在用户家庭端；
所述智能加速云平台包括智能网关、资源管理模块、流服务模块，所述智能网关用于智能加速云平台网关服务，接收智能加速模块中智能代理单元转发的业务数据加速请求，处理后将请求发送至资源管理模块，所述资源管理模块用于智能加速云平台资源管理服务，对接和管理广电现有业务***资源，管理IPQAM资源及流服务模块服务器资源，资源管理模块接收来自智能网关的加速数据请求，根据请求需求，分配频点、IPQAM资源及流服务的服务器资源，并向流服务模块发送业务数据推流指令；所述流服务模块用于接收资源管理模块推流请求指令，初始化通道推送，向业务***获取内容资源，并将其推送至边缘IPQAM；所述加速通过如下方式进行：选取一定数量的空闲频点分组用于加速，根据每次业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，在加速过程中实时监控用户侧智能接入设备流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，增加频点分配，增加业务推送速率；
所述智能加速模块包括智能代理单元、网络质量探针和终端加速设备，所述智能代理单元用于配置白名单，将机顶盒的业务请求与白名单进行筛选，一旦网络质量不高且匹配命中则截获该业务请求，并代理机顶盒与智能加速云平台交互，将加速请求转发给智能网关，还能接收终端加速设备通过USB接口传输过来的IP信号数据；所述网络质量探针用于检测当前ip网络链路质量，网络质量探针包括客户端和服务端，所述服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，所述客户端收到测试报文之后返回给服务端，所述服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息；所述终端加速设备用于接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，并将其转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元。终端加速设备一端使用有线电视线与家庭有线电视接口连接，一端使用USB线与智能路由器、家庭网关、智能机顶盒等用户侧智能接入设备连接。
进一步的，所述智能代理单元和网络质量探针的客户端设置在用户侧智能接入设备中。
进一步的，所述用户侧智能接入设备包括智能网关、智能路由器、智能机顶盒中的至少一种。
进一步的，所述网络质量探针的服务端设置在业务服务器上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明能够自适应网络质量状况，合理调度IP及IPQAM资源，针对部分业务有选择性地进行加速，在满足优先业务流量需求的同时，避免了全网范围内大面积启动智能通道加速功能，缓解现有IPQAM资源压力，真正做到按需分配，利用有限的资源为用户提供优质的服务；从而解决了OTT视频点播业务及大流量数据业务在广电行业发展中暴露出的问题，显著地提升了行业服务能力及竞争优势。
附图说明
图1为本发明***架构图。
图2为智能加速模块家庭端三种部署方案结构框图。
图3为本发明实现流程图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明***架构图如图1所示，包括智能加速云平台、智能加速模块。其中，智能加速云平台部署在广电内网前端，而智能加速模块部署在用户家庭端。本发明实现环境还包括广电周边***和用户家庭端，其中广电周边***包括业务服务器、AMSP***（认证鉴权***）、ERM***、广电内网CDN/CACHE、IPQAM等等，部署在广电内网的OTT视频点播业务平台的CDN***及CACHE***、数据业务***，为智能加速云平台提供业务数据的来源；用户家庭端可能有三种类型的结构：智能网关+机顶盒、智能路由+机顶盒、智能机顶盒。本发明中将智能网关、智能路由器和智能机顶盒统称为用户侧智能接入设备。
智能加速云平台采用了NGOD成熟技术体系架构，使用IPQAM通道实现多频点绑定的IP Over TS的数据传输。智能加速云平台包括依次连接的智能网关、资源管理模块、流服务模块三大功能模块。其中，智能网关与智能加速模块连接，用于智能加速云平台网关服务，接收智能加速模块中智能代理单元转发的业务数据加速请求，将请求发送至资源管理模块，由资源管理模块向业务***和IPQAM申请相关资源。而资源管理模块用于智能加速云平台资源管理服务，对接和管理广电现有业务***资源（如BOSS***和ERM***等等），管理IPQAM资源及流服务服务器资源；资源管理模块接收来自智能网关的加速数据请求，根据请求需求，分配频点、IPQAM资源及流服务的服务器资源，并向流服务模块发送业务数据推流指令。流服务模块用于接收资源管理模块推流请求指令，初始化通道推送，向OTT视频点播业务***获取内容资源，并将其推送至边缘IPQAM。
智能加速模块能够通过软件探针检测当前ip网络链路质量，根据判断结果选择是否进行业务加速，能够根据策略配置加速业务白名单，截获机顶盒的业务请求，代理机顶盒与加速云平台交互，同时接收IPQAM流推送并通过终端加速设备转换成IP数据向多终端设备提供服务。具体的说，智能加速模块包括智能代理单元、网络质量探针和终端加速设备。智能代理单元可根据加速策略配置白名单，（加速策略可以根据需要配置，例如针对某些特定用户或特定业务进行加速。白名单中设置的内容可以包括请求类型、后缀名、域名、资源标示符、参数、语言、日期、主机、cookie中的一种或几种信息）将机顶盒的业务请求与白名单进行筛选，一旦网络质量不高且匹配命中则启动加速流程，截获该业务请求，并代理机顶盒与智能加速云平台交互，将请求转发给智能网关，接收终端加速设备通过USB接口传输过来的IP信号数据。智能代理单元可以部署在用户端的用户侧智能接入设备中，用户侧智能接入设备与智能网关相连。网络质量探针用于检测当前ip网络链路质量，网络质量探针包括客户端和服务端，其客户端部署在用户家庭端，其服务端部署在广电周边***中的业务服务器上。网络质量探针的客户端可部署在用户侧智能接入设备上。图为智能加速模块的三种部署方式：第一种为智能网关+终端加速设备+普通机顶盒模式，此时，智能代理单元和网络质量探针部署于智能网关中；第二种为智能路由器+终端加速设备+普通机顶盒模式，代理服务和网络质量探测部署于智能路由器中；第三种为智能机顶盒+终端加速设备模式。终端加速设备为硬件设备，用于接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，对单次业务请求所绑定的所有频点进行锁频，并将解码出来的RF信号进行数据重组、校验、转换，转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元。终端加速设备一端使用有线电视线与家庭有线电视接口连接，一端使用USB线与智能路由器、家庭网关、智能机顶盒等用户侧智能接入设备连接。
网络质量探针通过以下方式测试网络质量：其服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，客户端收到测试报文之后返回给服务端，服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息。网络质量探针对用户侧下行带宽速率是否符合高质量视频业务推送的要求进行实时智能甄别，一旦检测到当前请求服务的终端下行带宽不理想（实际下行带宽低于阈值），无法开展大流量数据业务，则选择ipqam提供业务服务，此时针对白名单匹配命中的业务启动通道加速，为用户提供优质的接入带宽服务。***中资源管理模块选取一定数量的空闲频点用于开展智能加速业务，根据网络的频点资源情况及业务的发展规模，可自由选择8个、16个或24个不同频点分组，且无邻频要求。资源管理模块根据每次业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，目前单次业务请求的最大绑定频点数量为4个，其最高可达到150Mbps的下行传输速率。在加速过程中，智能加速云平台中的智能网关能够实时监控用户侧智能接入设备（智能路由器、智能网关、智能机顶盒）流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，***会自动减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，***会自动增加频点分配，增加业务推送速率，以达到速率动态控制的功能。如网络质量理想，则进一步判断当前带宽及网速选择何种规格码流提供业务服务，选择与当前带宽及网速相匹配的码流提供服务，并能在提供服务过程中根据网络质量动态调整接入码流。通过网络质量探针技术，可避免全网范围内大面积启动智能通道加速功能，缓解现有IPQAM资源压力，真正做到按需分配，利用有限的资源为用户提供优质的服务。
本发明还提供了基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，包括如下步骤：
步骤A，将需要进行加速的业务请求根据策略配置入业务加速白名单；
步骤B，当用户在机顶盒端发起业务请求时，网络质量探针服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，网络质量探针客户端收到测试报文之后返回给服务端，服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息，当网络质量不佳时，执行步骤C，当网络质量好时，执行步骤F；
步骤C，选择ipqam提供业务服务，智能代理单元在预先配置的白名单中匹配用户发起的业务请求，当匹配命中时，智能代理单元对该请求进行截获并转发至智能网关，执行加速步骤D，否则跳转至步骤F；
上述通过ipqam提供业务服务的过程包括：终端加速设备接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，对单次业务请求所绑定的所有频点进行锁频，并将解码出来的RF信号进行数据重组、校验、转换，转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元，智能代理单元接收IP信号数据后传输至机顶盒中进行播放。
步骤D，选取一定数量的空闲频点用于开展智能加速业务，根据当前业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，在加速过程中实时监控用户侧智能接入设备流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，增加频点分配，增加业务推送速率；
步骤E，接收IPQAM流推送并转换成IP数据向用户提供服务；
步骤F，通过业务服务器经ip通道下行提供业务服务，根据当前带宽及网速选择相匹配规格码流提供业务服务。
通过以上步骤，将OTT视频点播请求根据策略配置进入业务加速白名单，当用户在机顶盒端发起OTT视频点播请求时，智能代理单元根据预先配置好的白名单，对该请求进行截获并转发至智能网关，由智能加速云平台相关模块向OTT业务***及ERM申请内容和IPQAM资源，完成点播内容推送。基于本***各设备的具体实现流程如图所示，具有以下步骤：
（1）.智能代理单元将终端加速设备设备初始化请求发送给智能网关；
（2）.智能网关向资源管理模块查询可用资源情况；
（3）.资源管理模块向ERM获取IPQAM资源情况；
（4）.ERM返回可用资源情况，并经一定时间间隔向资源管理模块查询资源使用情况，同时在IPQAM资源变更的时候通知给资源管理模块；
（5）.资源管理模块将可用资源通过智能网关返回至智能代理单元，同时资源管理模块还根据负载均衡策略和超时响应机制对通道使用进行调整和回收；
（6）.机顶盒发送业务使用请求；
（7）.网络质量探针对网络状况进行监测；
（8）.智能代理单元根据当前网络质量及预先配置的白名单将该请求进行匹配；
（9）.网络质量不佳同时匹配成功，启动加速流程，向智能网关转发业务请求；
（10）.智能网关向资源管理模块发送业务请求；
（11）.资源管理模块向流服务模块发送推流请求；
（12）.流服务模块向OTT前端业务平台或数据业务平台请求内容资源；
（13）.流服务模块将流推送至IPQAM下行通道；
（14）.RF信号下行推送至终端加速设备；
（15）.终端加速设备将接收到RF信号转换成数据IP信号，通过USB接口转发至智能代理单元；
（16）.智能代理单元将业务数据内容反馈至机顶盒端播放；
（17）.网络质量理想或者没有匹配白名单，不启用加速流程，转发业务资源请求；
（18）.业务资源经ip通道下行推送至智能代理单元；
（19）.智能代理单元将业务数据内容反馈至机顶盒端播放；
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A，将需要进行加速的业务请求根据策略配置入业务加速白名单；
步骤B，当用户在机顶盒端发起业务请求时，网络质量探针服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，网络质量探针客户端收到测试报文之后返回给服务端，服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息，当网络质量不佳时，执行步骤C，当网络质量好时，执行步骤F；
步骤C，选择ipqam提供业务服务，智能代理单元在预先配置的白名单中匹配用户发起的业务请求，当匹配命中时，智能代理单元对该请求进行截获并转发至智能网关，执行加速步骤D，否则跳转至步骤F；
步骤D，选取一定数量的空闲频点用于开展智能加速业务，根据当前业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，在加速过程中实时监控用户侧智能接入设备流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，增加频点分配，增加业务推送速率；
步骤E，接收IPQAM流推送并转换成IP数据向用户提供服务；
步骤F，通过业务服务器经ip通道下行提供业务服务，根据当前带宽及网速选择相匹配规格码流提供业务服务。
2.根据权利要求1所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，其特征在于，所述步骤C由 ipqam提供业务服务的过程包括：终端加速设备接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，对单次业务请求所绑定的所有频点进行锁频，并将解码出来的RF信号进行数据重组、校验、转换，转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元，智能代理单元接收IP信号数据后传输至机顶盒中进行播放。
3.根据权利要求1所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，其特征在于，所述步骤D中频点无邻频要求。
4.根据权利要求1或3所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速方法，其特征在于，所述频点数量为8个、16个或24个。
5.基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***，其特征在于：包括智能加速云平台和智能加速模块，所述智能加速云平台部署在广电内网前端，所述智能加速模块部署在用户家庭端；
所述智能加速云平台包括智能网关、资源管理模块、流服务模块，所述智能网关用于智能加速云平台网关服务，接收智能加速模块中智能代理单元转发的业务数据加速请求，处理后将请求发送至资源管理模块，所述资源管理模块用于智能加速云平台资源管理服务，对接和管理广电现有业务***资源，管理IPQAM资源及流服务模块服务器资源，资源管理模块接收来自智能网关的加速数据请求，根据请求需求，分配频点、IPQAM资源及流服务的服务器资源，并向流服务模块发送业务数据推流指令；所述流服务模块用于接收资源管理模块推流请求指令，初始化通道推送，向业务***获取内容资源，并将其推送至边缘IPQAM；所述加速通过如下方式进行：选取一定数量的空闲频点分组用于加速，根据每次业务请求的实际带宽需求，在已划分的频点分组中动态分配传输频点数量，并进行业务绑定，在加速过程中实时监控用户侧智能接入设备流入及流出流量，当流入流量大于流出流量达到一定阈值，减少频点分配，降低业务推送速率；当流出流量大于流入流量达到一定阈值，增加频点分配，增加业务推送速率；
所述智能加速模块包括智能代理单元、网络质量探针和终端加速设备，所述智能代理单元用于配置白名单，将机顶盒的业务请求与白名单进行筛选，一旦网络质量不高且匹配命中则截获该业务请求，并代理机顶盒与智能加速云平台交互，将加速请求转发给智能网关，还能接收终端加速设备通过USB接口传输过来的IP信号数据；所述网络质量探针用于检测当前ip网络链路质量，网络质量探针包括客户端和服务端，所述服务端用于发送测试报文给网络质量探针客户端，所述客户端收到测试报文之后返回给服务端，所述服务端计算返回的报文网络参数从而获得网络质量信息；所述终端加速设备用于接收前端平台IPQAM下行推送的RF信号，并将其转换为IP数据信号经由USB接口传输给智能代理单元。终端加速设备一端使用有线电视线与家庭有线电视接口连接，一端使用USB线与智能路由器、家庭网关、智能机顶盒等用户侧智能接入设备连接。
6.根据权利要求5所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***，其特征在于：所述智能代理单元和网络质量探针的客户端设置在用户侧智能接入设备中。
7.根据权利要求6所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***，其特征在于：所述用户侧智能接入设备包括智能网关、智能路由器、智能机顶盒中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的基于广电IPQAM的网络自适应智能加速***，其特征在于：所述网络质量探针的服务端设置在业务服务器上。
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