基于NGOD架構(gòu)的VOD流媒體服務(wù)器會(huì)話處理方案

楊 超，索妮爾，王志謙

(北京郵電大學(xué) a.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 100876;b.信息網(wǎng)絡(luò)中心，北京 100876)

隨著社會(huì)的發(fā)展和生活的進(jìn)步，近些年來(lái)，人們對(duì)于日常生活中精神文化和信息的需求快速增長(zhǎng)，對(duì)于相應(yīng)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，尤其是高清的數(shù)字電視和交互式的數(shù)字電視服務(wù)［1］現(xiàn)在已經(jīng)成為城鎮(zhèn)地區(qū)居民的消費(fèi)時(shí)尚。隨著交互式業(yè)務(wù)的推廣和業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，必然會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中推流服務(wù)器的性能和效率提出更高的要求。為此，本文提出一種基于NGOD架構(gòu)的推流服務(wù)器的會(huì)話處理方案。

1 NGOD架構(gòu)

下一代視頻點(diǎn)播架構(gòu)NGOD(Next Generation On Demand)［2－3］是由 Comcast提出的一種最新的 VOD 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。1997年，Time Warner提出一種以VOD為代表的網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)——交互服務(wù)架構(gòu)ISA。在中國(guó)，由于用戶數(shù)量眾多，加上交互業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，ISA架構(gòu)已不能滿足中國(guó)數(shù)字電視發(fā)展的需要，廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商將VOD系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)注點(diǎn)逐步移向以NGOD為代表的新一代交互式服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)，本文主要介紹其中SS系統(tǒng)及其相關(guān)模塊的功能，其他系統(tǒng)的信息在此就不再贅述了。

NGOD系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是在功能劃分方法上細(xì)化了各個(gè)模塊的功能及其之間的接口和消息交互。對(duì)于SS來(lái)說(shuō)，細(xì)化了與其相關(guān)的模塊和接口，這樣可以更好地處理用戶的請(qǐng)求和資源的管理，而且給了廣電運(yùn)營(yíng)商更多的選擇系統(tǒng)供應(yīng)商的權(quán)利，更加符合運(yùn)營(yíng)商的利益。所以，國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商更加青睞NGOD架構(gòu)，有的正在進(jìn)行ISA架構(gòu)向NGOD架構(gòu)的轉(zhuǎn)型。

2 流媒體服務(wù)器及其相關(guān)接口

2.1 流媒體服務(wù)器(SS)

SS(Streaming Server)流媒體服務(wù)器系統(tǒng)是NGOD架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)模塊。SS及其相關(guān)的模塊還有相關(guān)接口，如圖1所示。

圖1 流媒體服務(wù)器相關(guān)的模塊及相關(guān)接口

推流服務(wù)器的主要作用是，通過(guò)HFC(Hybrid Fiber－Coaxial)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸網(wǎng)絡(luò)和邊緣設(shè)備，將數(shù)字視頻流輸出到數(shù)字機(jī)頂盒(STB)。在典型的系統(tǒng)中，在容錯(cuò)能力范圍內(nèi)，常用巨大的存儲(chǔ)硬盤陣列來(lái)存儲(chǔ)MPEG－2格式的視頻內(nèi)容。典型的視頻服務(wù)器通過(guò)IP網(wǎng)，使用UDP/IP協(xié)議來(lái)輸出MPEG－2單節(jié)目傳輸流(SPTS)至邊緣設(shè)備，然后由邊緣設(shè)備廣播至客戶接收端。

一個(gè)或多個(gè)典型的推流服務(wù)器可能會(huì)跨網(wǎng)絡(luò)部署。推流服務(wù)器可以配置在一個(gè)集中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上或者是分布式的部署在相應(yīng)的內(nèi)容分配網(wǎng)(CDN)中，也有可能是兩種方式都采用。配置結(jié)構(gòu)的選擇取決于許多因素，如操作可行性、網(wǎng)絡(luò)傳輸有效性、可量測(cè)性、內(nèi)容存儲(chǔ)及傳播和總的成本。

通過(guò)允許引入新的低成本高性能的視頻服務(wù)器這樣一種方式來(lái)定義NGOD這個(gè)架構(gòu)和接口是很重要很關(guān)鍵的，可以促成未來(lái)在存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容分發(fā)技術(shù)上的革新。NGOD將使得多個(gè)廠家的推流服務(wù)器可以配置在同一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上，為相同的客戶端設(shè)備提供服務(wù)。特別是，推流服務(wù)器也能夠處理VCR類似的流控制，也就是時(shí)移/回看功能，如暫停、快進(jìn)、快退等。

對(duì)推流服務(wù)器的總的功能要求有:高并發(fā)的實(shí)時(shí)事務(wù)請(qǐng)求處理能力，多種媒體編碼格式與編碼速率的支持，高效的流媒體存儲(chǔ)、檢索算法，高性能的流媒體輸出與控制，以及可用性和可操控性。

2.2 基于NGOD架構(gòu)的流媒體服務(wù)器中的Session處理方案

NGOD里只是提出了這些處理的基本流程，并沒(méi)有描述具體的架構(gòu)，而在現(xiàn)實(shí)情況中，很可能會(huì)同時(shí)有多個(gè)用戶請(qǐng)求，這樣同時(shí)要處理的Session數(shù)可能會(huì)很多，從而需要考慮到并發(fā)處理多連接請(qǐng)求，所以本文設(shè)計(jì)了一種并發(fā)SS服務(wù)器模型，將Session的處理及推流分成兩大部分:RTSP Server模塊和推流管理進(jìn)程;另有一部分模塊是用來(lái)處理與內(nèi)部其他模塊之間的交互的HTTP模塊。

本文設(shè)計(jì)基于NGOD架構(gòu)的Stream Server的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)分為3個(gè)主要部分:1)RTSP服務(wù)模塊;2)推流管理模塊;3)HTTP消息處理模塊。

SS模塊對(duì)于每一個(gè)Session的處理流程大致是:

1)RTSP Server模塊收到ODRM通過(guò)R2接口發(fā)來(lái)的RTSP Setup消息，然后將Session ID插入一張Session表中，并且為預(yù)留分配資源，為推流做準(zhǔn)備;

2)RTSP Server模塊收到客戶端的通過(guò)C1接口發(fā)來(lái)的RTSP PLAY/PAUSE消息，然后查詢Session表中有無(wú)此Session ID，如果沒(méi)有，則返回錯(cuò)誤信息;如果有，則解析出推流所需要的參數(shù)(時(shí)間參數(shù)，視頻參數(shù)等)，然后發(fā)送給推流管理進(jìn)程，由它控制推流進(jìn)程將合適的視頻流推送給客戶端;

3)RTSP Server模塊收到ODRM通過(guò)R2接口發(fā)來(lái)的RTSP TEARDOWN消息，然后在Session表中查詢，若有，則刪除，并通知推流管理進(jìn)程結(jié)束對(duì)應(yīng)的推流;若無(wú)，則返回錯(cuò)誤代碼。

2.3 SS 主要接口

2.3.1 R2 接口及業(yè)務(wù)處理流程

NGOD架構(gòu)中，資源相關(guān)接口包括R1～R6共6個(gè)接口。各種資源管理服務(wù)器利用各自相應(yīng)的接口管理相應(yīng)的組件資源。這些資源允許資源管理服務(wù)器檢索對(duì)應(yīng)資源的配置、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、狀態(tài)和資源能力。這些資源接口之間可平行運(yùn)行，而不必考慮與會(huì)話相關(guān)接口的同步。

點(diǎn)播資源管理器ODRM與推流服務(wù)器SS之間的R2接口，主要負(fù)責(zé)管理推流服務(wù)器資源。通過(guò)此接口，ODRM可以監(jiān)控各推流服務(wù)器的配置、狀態(tài)和資源能力。此接口還被用于確認(rèn)推流服務(wù)器推送媒資的可用性并擁有足夠的帶寬資源。

R2接口用于ODRM和SS之間的關(guān)于Session建立和關(guān)閉的消息交互，此接口基于RTSP協(xié)議，應(yīng)包括Setup/Teardown/Announce/Get_Parameter消息。

ODRM建立Session時(shí)，會(huì)通過(guò)R2接口向SS發(fā)送會(huì)話建立請(qǐng)求Setup，SS會(huì)根據(jù)收到的消息，預(yù)留好推流所需的資源，然后建立Session，并發(fā)回回復(fù)消息。

會(huì)話建立后，在會(huì)話過(guò)程中，SS也會(huì)發(fā)送Announce消息給ODRM反應(yīng)客戶端的情況，比如客戶端終止了播放。

如要?jiǎng)h除已存在的Session，ODRM會(huì)發(fā)送Teardown消息給SS，以告知釋放資源，然后SS處理完畢之后發(fā)回回復(fù)消息。

2.3.2 C1 接口及業(yè)務(wù)處理流程

C1接口也是基于RTSP協(xié)議，用于SS和客戶端(STB)之間的Session消息交互接口，包括Play/Pause/Announce/Get_Parameter信令。主要是STB用來(lái)直接與SS直接進(jìn)行交換，從而控制視頻流的推送。

2.3.3 A3 接口

A3接口基于HTTP協(xié)議，用于APM和SS之間的Topology信令交互，IPQAM會(huì)通過(guò)D6接口給ERM上報(bào)RTSP地址信息及更新信息(QAM名稱、帶寬、QAM參數(shù)、IP地址、UDP表、服務(wù)狀態(tài)等)。

2.3.4 服務(wù)發(fā)現(xiàn)D接口

五是要提高狠抓落實(shí)能力。各級(jí)黨委都是上級(jí)黨委決策的執(zhí)行者，狠抓落實(shí)的能力是由決策意志向?qū)嵺`結(jié)果轉(zhuǎn)化的根本。在部署與落實(shí)的關(guān)系中，習(xí)主席說(shuō)“一分部署，九分落實(shí)”。落實(shí)能力就是執(zhí)行力，提高執(zhí)行力重在3個(gè)要點(diǎn)：其一，速度，以明確的時(shí)間表，按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)走，絕對(duì)不能拖。其二，力度，以抓鐵有痕、踏石留印的精神和態(tài)度推進(jìn)工作，下大力完成既定任務(wù)。其三，信度，改革創(chuàng)新而不離經(jīng)叛道，使最終結(jié)果與先定目標(biāo)相一致。

系統(tǒng)頭端組件之間的服務(wù)發(fā)現(xiàn)接口，即D接口，主要負(fù)責(zé)資源和服務(wù)的發(fā)現(xiàn)工作。該接口與會(huì)話和資源信號(hào)接口之間是異步運(yùn)行的。

點(diǎn)播資源管理器ODRM與推流服務(wù)器SS之間是D5接口。D接口采用的協(xié)議是通過(guò)對(duì)TRIP協(xié)議(RFC 3219)進(jìn)行擴(kuò)展而得到的VREP協(xié)議。VREP協(xié)議主體跟TRIP協(xié)議相同，其消息種類主要包括4種:OPEN消息、UPDATE消息、KEEPALIVE消息和NOTIFACATION消息。

1)OPEN消息:用于初始化通信雙方之間的TRIP會(huì)話。

2)UPDATE消息:用于一方向通信另一方報(bào)告具體的參數(shù)信息。

3)NOTIFACATION消息:用于發(fā)現(xiàn)并報(bào)告錯(cuò)誤的消息。

4)KEEPALIVE消息:用于維持通信雙方之間的連接的心跳信息。

3 結(jié)束語(yǔ)

［1］胡朋，李永濤，王志漾.數(shù)字電視互動(dòng)服務(wù)中ERM對(duì)邊緣資源的管理［J］.電視技術(shù)，2011，35(20):17 －20.

［2］李永濤，胡朋，王志謙.基于NGOD架構(gòu)的VOD系統(tǒng)邊緣資源會(huì)話管理方案［J］.電視技術(shù)，2011，35(19):1 －3.

［3］鄭鵬思.基于NGOD架構(gòu)建設(shè)SDV系統(tǒng)［J］.廣播與電視技術(shù)，2011，38(3):119－120.