交互式数字电视资产的一种注入方式

王照旗，王志谦，李 青

（北京邮电大学 a.信息光子与光通信研究院；b.教育信息化办公室，北京 100876）

HFC网络双向改造以来，数字电视事业蓬勃发展，尤其是交互式视频点播系统。这种技术，使用户可以选择他们需求的媒体资源[1]。随着交互式技术的不断发展、业务的不断推广、客户群体的不断增加，服务器上固有的媒体资源已经难以满足用户的需求，通过一种方式向服务器里增加更多的媒体资源是十分必要的。因此选择一种资产注入方式显得比较重要。资产注入的方式有两种[2]，文件形式的分发和流形式的分发。

文件形式的分发，是基于传统的FTP（File Transfer Protocol）分发技术。在分发实现中，要求SS（Stream Server）流媒体服务器要具有FTP客户端的功能，可以从一个FTP服务器上获取媒体资源，又要具有FTP服务端的功能，向FTP客户端提供媒体资源服务。

流形式的分发，是基于组播技术，是将媒体资源从实时源（Real Time Source）以流的方式组播到一组或多组流媒体服务器。流形式的分发是对资产进行实时编码，分发速率和媒体加密速率相同。这种分发技术把一个资产组播到多个流媒体服务器，流分发的速率比文件编码的速率更高。

FTP是常用的文件传输协议，它分别适用于点对点的文件传输和点对多点文件传输。在针对多用户传输大文件时，会造成FTP服务器以及网络负载过重。FTP技术传输安全性高、支持断点续传，并不受IP地址限制。组播适用于点对多点传输，针对多用户传输大文件时，组播相比FTP传输具有优势，但组播没有纠错机制，丢包后难以弥补。FTP技术和组播技术各有优缺点。

本文主要介绍了NGOD2.0架构下运用组播技术进行资产注入。

1 NGOD架构

20世纪90年代后期，美国时代华纳公司制定了以VOD代表交互式服务的ISA网络架构。21世纪初，美国康卡斯特公司汲取ISA架构的经验，提出了自己的标准：下一代视频点播服务标准——NGOD（Next Generation On Demand Video Architecture）架构[3]。

美国康卡斯特公司是集多业务（广播、电视、宽带及IP电话）于一体的有线运营商，先后发布了NGOD1.0，NGOD2.0以及NGOD3.0标准和接口协议。架构中所涉及到的业务组件，可以由一个或多个不同的模块组成，组件功能划分的更细更具体，与之前的ISA架构相比，NGOD架构所规定的组件允许一个物理模块中实现一个或多个组件。

NGOD架构中，提出了控制和管理资产注入组件、RTM（Real Time Management）组件。RTM可以简单有效的方式控制对资产文件的注入和更改处理。RTM定义了2个接口：A4和A5接口。A4接口位于RTM与AMS（Asset Management System）之间用于资产元数据的发布[4]，A5接口位于RTM与RTS之间用于控制资产注入。NGOD框架中与资产注入相关的组件如图1所示。

2 RTM组件

RTM是NGOD架构中的一个组件，通过A5接口对RTS进行控制和管理。当管理员要组播一个节目时，首先会通过RTM通知相应的SS去准备接收媒体资源。RTM向RTS发送一条捕获命令的消息，RTS收到捕获命令消息后，进行组播。当第一个包组播完成后，RTS会向RTM发送媒体资源当前的状态。当完成组播后，RTS向RTM发送媒体资源组播完成的状态信息，说明整个媒体资源已经组播完成[5]。

2.1 RTM与RTS之间的socket连接方式

RTM与RTS之间的socket连接方式有两种：短连接（图2所示）和长连接（图3所示）。

在短连接中，RTM向RTS发送请求消息，RTS会根据请求的消息给出相应的响应，之后客户端就关闭连接，之后每次RTM与RTS进行通信都要事先建立连接。在长连接中，RTM向RTS发送请求消息，RTS响应之后，不会关闭连接，而是一直保持连接。如RTM和RTS之间建立了一条通道，该通道建立之后，就一直存在。

这两种连接方式各有优缺点，如RTM与RTS两个组件：RTM为客户端，RTS为服务端。

当用短连接实现客户端与服务端之间的连接时，客户端会用socket与服务端之间建立一个连接，然后发送一个请求，服务端接收到请求之后会根据客户端请求的内容返回一个响应，客户端接收到响应后，就断开这个socket连接。如果客户端发现接收到的响应消息是错误的，那么它会再建立一个socket连接，继续向服务端发送请求，直到接收到正确的响应消息。当然，如果客户端和服务端长时间进行信息来往，每次客户端发送消息的时候都要建立socket连接，这样会造成时间上的延迟和不必要的麻烦。

当用长连接实现时，客户端与服务端之间建立的socket会一直保持连接状态，比如：当客户端向服务端发送请求时，会先建立一个socket连接，这个socket是客户端与服务端唯一标识的通道。客户端发送请求，服务端收到以后响应相应的消息，客户端接收到服务端发送的请求消息响应以后，不会马上关闭socket，而是一直保持连接。当客户端再次发送请求或消息时，不用再次建立socket连接，而是用以前已建立好的socket进行通信。当然，如果在长连接中运用心跳Keep Live，则会根据客户端和服务端之间socket空闲时间长短来决定是否关闭socket，这样可以使资源得到合理的利用。

2.2 RTM的主要接口和业务处理流程[6]

2.2.1 A4接口简介

A4接口主要用于RTM和AMS之间进行资产元数据发布的信息交互。此接口基于HTTP协议，POST方法进行交互，在消息处理过程中，消息的交互是通过XML文本进行传送内容实体，请求头中必须包含请求内容类型（content-type）和请求内容长度（content-length）。

RTM要发布资产的时候，通过A4接口把媒体资源信息发布到应用服务器和资产传播服务器上，以便对媒体列表进行更新。

业务处理主要如下：

1）RTM在组播之前会通过HTTP协议发送资产的元数据信息包给AMS，AMS响应此消息。

2）RTM在组播完成之后也通过HTTP协议发送资产的内容信息给AMS，AMS响应此消息。

2.2.2 A5接口及其业务处理流程

A5接口主要用于RTM与RTS之间进行组播消息的交互。此接口也基于HTTP协议，同样使用POST方法进行交互，在组播消息的交互过程中，消息的交互是通过XML文本进行传送的，请求头中必须包含请求内容类型（content-type）、请求内容长度（content-length）和请求序列号（CSEQ）。

当SS已经准备好接收流媒体资源的情况下，RTM会向RTS发送组播请求，之后RTS开始组播。

RTM表现为HTTP客户端和服务器（具体交互方式如下）。

1）组播流程

（1）RTM向RTS发送组播消息，该消息中包括有关这个资产特有的资产ID、源ID、组播的开始时间、截止时间和组播的URL地址。

（2）当RTS收到这个组播消息时，会从这个组播消息中解析出资产ID、源ID以及组播地址等信息，根据源ID和组播地址等信息选择此源ID所对应的资产，根据组播地址将媒体资源组播。

（3）当媒体资源组播完成一个包之后，RTS向RTM发送媒体资源组播的状态消息，该消息包括该媒体的源ID、组播时间、组播的状态以及组播包的大小等信息。

（4）RTM接收到RTS发送来的状态信息后，可供客户查看媒体资源组播的状态。

（5）当媒体资源组播完后，RTS再次向RTM发送媒体资源组播完成的状态消息，说明该媒体资源组播已经完成。交互流程如图4所示。

2）取消组播请求

图4 组播交互流程

图5 取消组播交互流程

（1）当RTS接收到组播消息之后，在RTS组播开始之前，到组播结束的这段时间内，如果RTM要取消组播该资产，则会向RTS发送一条取消组播的消息，该消息包括媒体的源ID（Source ID）、组播的开始时间（Capture Start）以及原因码（Reason Code）。

（2）RTS收到取消组播的请求消息后，RTS会根据消息中媒体的源ID和组播开始时间来断定当前组播的媒体资源，并取消该媒体资源的组播，响应该媒体的状态。交互流程如图5所示。

3）更改组播信息

（1）组播参数的更改。组播参数的更改必须在RTS收到组播消息之后、准备开始组播之前。当RTM改变了组播的节目或改变组播的地址信息时，会向RTS发送更改参数的请求消息，RTS收到该消息进行相应修改后，进行组播。

（2）组播开始时间的更改。组播开始时间也必须在组播开始之前进行更改，RTM向RTS发送组播更改消息。

（3）截止时间的更改。截止时间的更改是从组播开始前到组播完成前的时间段内，如果因其他原因造成组播的延迟，则RTM会向RTS发送组播更改消息，该消息与组播消息里的内容相同，仅仅是对组播的截止时间进行了更改。RTS收到消息后，会根据组播消息的截止时间，对要组播的媒体资源进行相应的延迟。

3 存在的问题[5]

3.1 资产状态迁移

在组播过程中，流媒体服务器对接收媒体资源的状态是否反馈到RTM，以确定媒体资源是否完整的接收未做详细介绍。在RTM与RTS交互过程中，组播开始后，当RTS组播一个包后，RTS会返回一个当前媒体资源的状态信息，流媒体服务器接收到媒体文件的一个包之后，反馈该媒体资源的接收状态信息到AMS之后再反馈到RTM，以便RTM方便查看媒体资源是否完整的组播和完整的接收。在组播的过程中以及组播结束后，任何有关媒体资源状态的迁移都应该及时地反馈到RTM，以方便RTM对媒体文件的管理。

3.2 实时源RTS的选择

在资产的注入过程中可能涉及到中心地区和边缘地区之分，实时源的选择可根据地域的不同而选择，比如中心向边缘进行资产的注入过程中，可能有多个实时源，这些实时源分布在不同的位置，因此选择相应的实时源是比较重要的。可以采取中心与边缘相结合的方式进行资产注入，具有地区性的资产可采取该地区的实时源进行资产注入，具有普遍性的资产可采取中心集体注入。

4 结束语

NGOD架构中利用组播技术进行资产注入，不仅有效地减少了资产注入所占用的网络流量，而且还减轻了服务器负载，因而运用组播技术进行资产的注入是很有效的。但是运用组播技术进行资产注入也有缺点，如没有纠错机制，发生丢包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QoS加以弥补。这些缺陷理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步应用到现实网络中。

[1]吴畅渠.浅谈VOD系统[J].赤峰学院学报，2009，25（6）：25-26.

[2]Comcast Corp.ASSET architecture version 2.0[Z].[S.l.]：Comcast Corp,2006.

[3]Comcast Corp.NGOD Overall Architecture Version 2.0[Z].[S.l.]：Comcast Corp,2006.

[4]Comcast Corp.ASSET A6 AMS Version2.0[Z].[S.l.]：Comcast Corp,2006.

[5]Comcast Corp.ASSET A5 RTS Version2.0[Z].[S.l.]：Comcast Corp,2006.

[6]Comcast Corp.ASSET A4 RTM Version2.0[Z].[S.l.]：Comcast Corp,2006.