廣播電視單向網絡下互動點播的實現方法研究和設計

鄭慶剛

（北方聯合廣播電視網絡股份有限公司，遼寧 沈陽 110011）

0 引言

廣播電視網絡在初期建設的過程中，雙向業務需求較少，同時也為了節約成本，基本都以建設 HFC單向網絡為主。隨著互動點播業務需求的增多，廣電網絡公司普遍采用的解決方法是對單向網絡進行雙向改造，由于網絡噪聲的存在，改造及運維成本相對比較高。本文則提出了一種在廣播電視單向網絡環境下實現互動點播[1]的方法。從互動點播的實現原理入手，將雙向傳輸控制信令和單向傳輸視頻節目流進行網絡分離，借助手機雙向網絡環境實現信令交互，通過數字電視單向網絡的下行通道下發機頂盒鎖頻信息，實現機頂盒的視頻流鎖頻和播放，滿足用戶在廣電單向網絡環境下的互動點播需求。

1 需求背景

隨著互聯網的普及和各類網絡視頻的流行，用戶已經習慣于交互式，即對各類業務的需求從早期被動接收方式，逐漸變化為主動交互式選擇的使用方式，廣播電視網絡的單向被動傳輸方式已無法滿足用戶的交互體驗需求，從而造成廣電網絡用戶逐漸流失。為了緩解用戶流失，廣電運營商需要順應用戶需求進行互動點播業務系統的建設。

互動點播業務應用的環境需要雙向網絡來支撐控制信令的交互和視頻節目的下發，雖然視頻節目的下發可以通過 IPQAM單向推流來實現單向網絡環境下的傳輸，但是卻無法實現控制信令的交互，為此，廣電運營商普遍采取的方式是進行雙向網改，由于數字電視廣播網絡中固有噪聲的存在使得雙向網絡改造難度增大，同時也增加了改造成本。

對于已經完成雙向網改的廣電，在巨大建設成本投入的情況下，仍然存在成本回收困難的情況，為了解決少量用戶的互動點播需求，投入巨大的網改費用，將造成投入和回收失衡，這點一直困擾著眾多的廣電網絡公司。對于無法承擔雙向網改的巨大費用，但仍然想開展互動點播業務的廣電運營商來說，尋找一種在低成本或無成本投入的情況下，實現用戶互動點播業務的方法，成為一種迫切的需求，本方法就是在這樣的環境下被提出的。

2 系統目標

單向網絡下實現互動點播的方式，是充分借助智能手機的開放性平臺和廣播電視的單向網絡高帶寬的優勢進行設計，其建設的目標如下：

（1）通過智能手機掃描機頂盒傳輸至電視屏幕上的互動點播二維碼，來實現互動點播業務的發起和鑒權操作。

（2）通過智能手機完成互動點播控制信令的交互。

（3）通過單向網絡下發視頻節目流的鎖頻信息，并在機頂盒接收到鎖頻信息后，進行視頻節目流的鎖頻和視頻解碼。

3 系統設計

本方法的設計思想是利用手機移動通信網絡替代數字電視廣播網中的雙向 IP網絡，與單向廣播[4]網絡結合來實現互動點播功能。

3.1 系統設計的三大功能點

為了完成互動點播業務控制信令的交互、鎖頻信息下發和視頻節目流的鎖頻解碼功能，需要手機端、互動點播系統、機頂盒端進行相應的功能配合，具體功能點如下：

（1）手機端應該為智能 Android或iOS平臺的手機，主要作用是為了下載、安裝并運行互動點播的控制 APP。

（2）互動點播系統在主頻點上按指定規則下發含有智能卡號的鎖頻信息，其中包含智能卡號、頻點、serviceID（節目號）等信息，主要作用是機頂盒獲取互動點播推流鎖頻信息的數據。

（3）機頂盒端增加一個互動點播二維碼顯示界面，二維碼共包含兩類：一類是供手機下載的APP信息；另外一類是互動點播的鑒權所需信息，主要作用是供手機下載互動點播 APP，并在手機使用下載 APP過程中獲取互動點播鑒權信息。

3.2 系統交互的主要流程

圖1 手機與機頂盒掃碼互動的示意圖

系統交互的主要流程如圖1所示。在整個操作過程中，充分考慮到了用戶使用手機和機頂盒的習慣，用掃碼的方式來代替手動的字符輸入，同時用機頂盒二維碼顯示的方式代替了字符的顯示方式，讓用戶更便捷、更快速，具體操作的過程如下：

（1）打開廣電網絡機頂盒的互動點播功能，界面上會顯示出手機 APP下載和點播信息顯示的二維碼；使用智能手機下載安裝 APP軟件并掃電視屏幕點播信息二維碼，獲取互動點播需要的 IPQAM組號、智能卡號等信息并發送至互動點播系統，在鑒權成功后，就可以點播收看相應節目。

（2）當選擇好要播放的節目，在即將播放前將在手機上顯示“點擊播放”的提示。

（3）在互動點播系統收到手機發過來的待播放信令后，會將智能卡號、頻點、serviceID（節目號）等信息寫入特定視頻流中供數字電視機頂盒獲取的軟件程序，機頂盒在獲取到屬于當前智能卡的鎖頻信息后就會顯示出“與手機同步成功，請點播”的字樣。

（4）在手機點擊播放按鈕后，電視將會播放相應的視頻節目。

3.3 系統核心業務流程

圖2 通過手機實現互動點播功能的業務流程圖

系統核心業務流程如圖2所示。

（1）互動點播系統建設完成后，會在數字電視單向HFC網絡中選定一個固定的頻點（例如666 MHz）以固定 serviceID（例如41）進行互動點播的標識或參數信息的播發，機頂盒進入互動點播功能后，會自動鎖定該固定頻點，并從中獲取當前機頂盒所在的 IPQAM組號，同時根據自身讀取的智能卡號等信息后，自動生成帶有相應信息的二維碼并呈現在電視屏幕上，用手機上的互動點播 APP軟件掃電視屏幕二維碼獲取機頂盒 IPQAM組號、智能卡號，并攜帶 IPQAM組號、智能卡號信息向互動點播系統發起 IPQAM推流點播請求。

（2）互動點播系統按照手機的點播請求向ERM（IPQAM資源管理）[2]系統申請頻點資源，ERM系統向互動點播系統返回頻點、serviceID等信息，互動點播系統將頻點、serviceID與智能卡號等信息按照指定的規則寫入固定頻點（例如 666 MHz）、固定 serviceID（例如41）的TS流中，機頂盒從該固定 TS流中讀取到這些信息數據，并與自己的智能卡號進行匹配，從而獲取到屬于自己的頻點、serviceID等信息，獲取信息后在電視屏幕顯示出手機同步成功，點擊手機界面播放標識，由手機向互動點播系統發送視頻文件推送請求。

（3）互動點播系統讀取節目對應的視頻文件后，將視頻文件按照標準的方式生成視頻節目流送至IPQAM Server，IPQAM Server按照HFC廣播網絡的標準輸出帶有頻點、serviceID標識的TS流。機頂盒按照從固定頻點的視頻流中所獲得的頻點、serviceID等信息，調用機頂盒內部的視頻解碼芯片解碼來自IPQAM Server的TS流，并在電視屏上呈現相應的視頻節目內容。

（4）電視屏幕播出視頻內容后，手機的 APP軟件會與互動點播系統保持會話，以獲取到當前視頻節目的播放進度，當視頻節目播放完成后，由手機通知互動點播系統視頻播放完成，互動點播系統收到播放完的指令后向 ERM系統發送頻點資源釋放的指令，由 ERM系統將當前占用的頻點資源進行釋放，讓頻點資源可以重復利用，以提高頻點資源的利用率。

4 結束語

本文的方法是在充分分析廣電行業現有成熟的互動點播系統控制信令和視頻節目播放業務邏輯的基礎上提出的，只需要在機頂盒端和手機端按照互動點播系統接口開發相應的擴展軟件就可以實現，軟件設計的功能比較簡單，故開發成本較低。同時，智能手機的全面普及和移動通信網絡流量費用的下降更使得該方法具備廣泛推廣的基礎，該方法向已經擁有互動點播系統但未進行雙向網改的廣電網絡公司提供了一種創新的解決方案，使得單向數字電視廣播網絡也可以實現互動點播業務成為可能，對提升廣電運營能力，增強客戶體驗具有積極促進作用。