视频点播技术解析

随着媒体服务的数字化及互动程度日益提高，压缩技术的进步促使带宽要求不断降低，当今的市场正经历一场重大变革。随着消费业务日益增多，网络接入带宽得到了广泛普及。上述趋势与卓越的电信性能及丰富的媒体内容的融合正给视频点播业务传输带来翻天覆地的变化。技术的日益成熟使得用户能够轻而易举地访问内容，因此大家开始期望能够通过有线与移动设备随时随地体验超高质量的视频与其他的丰富的媒体类型。此外，内容拥有者也在寻求更加有效的新途径，以便更广泛地传播其内容并且以尽可能多的方式从中获利。内容可用性、技术能力以及无所不在的高速电信基础设施所带来的"完美风暴"已经吹开了向大规模、高收益视频点播快速转变的大门。

但是VOD的迅猛增长必定会给固网运营商带来众多挑战与机遇，如：拥塞管理、内容定位服务、计费、推荐引擎、存储以及及时交付。要想让美梦成真，各方面辅助的基础设施都必须全部落实到位且必须实现以下要素：高速接入与传输、可行的服务器解决方案、充足而又广泛分布的用户与网络存储、媒体处理、交付路由分集、内容处理以及QoS（流量与拥塞管理）。同时，用于点播内容与媒体内容交付的优化架构也必须得到实施并且功能齐全。

关键因素之一：媒体

媒体、技术和电信领域正在发生的变革，可以确保视频点播在未来几年成为媒体传输领域的重要动力。其中媒体作为整个行业的关键将为尽可能丰富的设备提供各种可用内容。当然，在竞争已经白热化的媒体销售市场中，媒体布局必须协调一致、精心规划并细致分析。通过深入了解每位用户的购买历史记录、下载偏好以及首选技术与交付方式便可以最大化未来销售潜力。同样重要和关键的是，视频点播开始在市场中扮演日益重要的角色。媒体业现在日益认识到视频点播是媒体资料检索能力大战中可靠而长期的同盟军。另外，它还可以促进语音、视频与数据"三重播放业务"的交付。

关键因素之二：技术

技术在视频点播交付中扮演同样重要的角色。目前，内容存储于用户手中的存储设备（通常是DVD）中。而技术与市场接受度又决定VOD能否成为美好现实，因此一场有趣的变革已经上演。过去存储于客户端的内容正在向网络移植，然后从一台或多台服务器中提取内容并按需发送给用户。这样就可以简化各方面的需求，如大容量存储阵列、对等服务器之间复杂的交互、强大的分组处理能力、数据收集与计费算法以及能够传输日益增多的富媒体内容的网络。当然，如果不能及时、准确地把内容交付到用户手中，这一切都是空话。可量度的服务质量（QoS）必须得到保证，同时，在网络与依赖处理器的传输环境中，流量管理至关重要。必须设计和实施能够在最差情况下为其提供有全面保证的工作区的交付架构。

关键因素之三：电信

电信业则是整个交付蓝图的重中之重。三个产业从根本上都依赖其他两个产业，电信业尤为重要。离开支持它们的可靠宽带基础设施，再丰富的内容，再复杂功能再强大的数据收集、存储与计费模型，对用户来说也是水中月、镜中花。电信领域最近的一系列进展已经从许多方面重塑了网络的角色，尤其对于点播内容。

当然，最大的转变是从僵化的、基于TDM的网络向更为灵活的IP网络不可逆转的发展。虽然电信业的变革仍然处于早期阶段，但是形势会很快转变，整个服务提供商网络已经开始向IP与MPLS转变。值得一提的是IMS，因为它在不远的将来会成为点播视频的重心。3GPP最初把IMS看成向移动设备提供内容的一种途径，它现在更多地被视为在各种网络中传输多媒体内容的支柱技术平台。IMS前途无量：只要得到普遍部署，服务供应商就能够通过任何网络、使用任何接入方式，向全球任何地方任何用户的任何设备提供任何内容，而且可以根据网络数据库中保存的用户首选方式进行计费。这种不可思议的功能抓住了流视频与VOD作为业务必备条件的要旨。能够分析和利用客户偏好、始终如一地保证高QoS，并且能够根据用户而非服务供应商的需要提供内容的媒体、技术和电信基础设施可以称得上尽善尽美。但是，服务交付前进的道路依然曲折。

当前的VOD架构

随着VOD日益流行以及服务供应商、技术设计商与媒体拥有者不断融合，交付架构也在不断发展。目前大型网络中采用的最著名的VOD架构通常称为SHE-VHO-VSO模型。

SHE-VHO-VSO模型——这种架构是一种层级架构："超级头端"(SHE)汇集大范围内或全国的内容并且在大范围内提供实时全国内容，通常采用IP作为网络层协议。"视频中心局"（VHO）与SHE一起把本地与区域内容整合到内容组合中，从而确保全国与本地内容的供应。最后，"视频交换局"（VSO）把不同内容从网络映射到接入域，以便发送给用户。

这种模型很适应传统内容交付；但是，随着大家对点播业务的兴趣不断提高并且其在收入流中的比重日益加大，开始出现多种业务问题。由于所有VOD分配模型的整体目标都是最小化交付延迟、最大化网络服务可靠性、创建易于管理（因此也易于计费）的业务环境，以及确保可靠、可预测的媒体流环境，因此出现了不同的架构方案。由于流量瓶颈是基于服务器的网络中最常见、最棘手的问题，因此抛弃单一服务器解决方案是一种自然而然的选择。

分布式服务器模型——理想情况下这种模型可以很好地运行。不过，由于大部分网络都非常复杂，来自单个站点的内容存在一些潜在问题。为此，通常会部署一种多服务器架构，从多台服务器向单个客户端发送内容。这样可以把故障风险分散到多台设备，同时消除服务器的进出瓶颈。这种模型中的内容下载由接收器驱动，而非由发射器驱动，从而可以无需协调参与下载的各台服务器。此外，对服务器内容的请求在块级进行，这样可以消除对复杂、耗时的分组处理的需求。最后，在参与的服务器群之间可以对带宽占用进行自适应管理，这样一方面可以保持服务器负载相对均衡，另一方面也可以消除服务器故障造成严重业务中断的可能性。

点对点传输——紧随分布式服务器模型而来的是主题的变化。最终负责把内容传输给用户的服务器常称为流引擎。在点对点环境中，主要流引擎与对等服务器合作，从合作设备下载相关数据块，用于发送给用户，这样可以使不同服务器与路径分担传输责任，从而提高系统整体效率。

未来的VOD：混合方案

从单一服务器模型向点对点模型的发展与市场需求相伴而生，但是即使点对点模型也面临挑战，而最大的挑战是缺乏由服务提供商管理的交付，网络自身也面临挑战。为此，我们需要一种全新的方案——事实上是上述三种方案的混合。这就是允许VOD网络中服务器单元共享存储和处理资源的变通方案。这种技术被称为点对点辅助视频点播（Peer-Assisted Video-on-Demand）。

点对点辅助视频点播有时又称为多源流VOD（Multiple Source Streaming VOD），是一种用于传输单播视频内容、功能复杂但极其高效的架构。在多源流系统中，原始视频流分为多个视频块，然后通过网络进行传输，类似于消息在通过IP网络传输之前先分成数据包。如果正确实施，其不仅可以提高容错性、消除瓶颈、显著改善可用带宽的利用，而且还可支持大幅提高的播放速度。为了成功实施，需要部署多源流调度程序（MSS）。MSS接收来自代理服务器或对等服务器等不同服务器的流块，对视频块进行适当排序，然后把无缝、块速率恒定的视频流发送到客户端设备。MSS当然也面临自身的挑战。数据块传输的变化会造成MSS缓冲区下溢，进而造成回放饥饿和回放抖动。基于芯片的算法多多少少有助于缓解这种问题，但是保证可预测（和可计费）的QoS需要更强的控制。由于依靠多台服务器向单个客户端同时发送视频流，这种架构具有众多优势，其不仅具有高容错性，而且还能够根据需要改发业务流，从而避免网络硬件故障或影响业务的拥塞。此外，该架构还支持高分辨率视频传输以及多个视频流同时会话。这种模型还允许作为故障预防措施而发送冗余数据，从而提高整体服务质量。

总之，视频点播是20世纪90年代发展起来的，随着全球IPTV设备的普及、可播放电影内容的不断丰富、具备IP连接功能的电子产品持续更新以及手机TV市场的持续增长，视频点播也将迎来高速增长期。2008年奥运会推动了P2P视频播放平台的快速增长。点对点网络正成为IP网络中的主要视频分配机制，而现代VOD网络逐步整合的技术要素也在降低网络和服务交付成本，提高带宽利用效率并提升QoS水平。面对着视频点播这一广大市场，无论是设备供应商还是对于服务提供商来讲，都将是一个机遇与挑战并存的时代。