视频云在有线电视网实现交互运用的定量分析

郑 翔

（武汉广播电视台，湖北 武汉 430022）

1 视频云计算

视频云计算[1]是基于云计算技术的理念，采用视频作为“云端”向“终端”呈现处理结果的一种云计算方案。视频云计算技术就是在中央服务器端全部集中所有的计算能力（包括显示能力），将前端应用和声音输出编码后经过网络实时传输给终端，然后终端进行实时解码后显示输出。这里终端被“精简”为仅提供网络能力、视频解码能力和人机交互能力。此外，终端具备双向回传功能，经过网络将操作控制信息实时传送给云端中央服务器应用运行平台进行应用控制，由于用户控制和显示效果的延时非常小，根本感受不到是本地操作还是远程访问。

一般而言，视频云具有以下几方面特性[2-3]：

1）突破了终端性能局限，节约了终端投资成本，实现了终端轻量化。视频云计算技术在云端进行复杂的运算，终端只需要处理最基本的网络接入、视频解码和交互处理能力，而不需要配置昂贵的计算能力，这样，无论是标清机顶盒和高清机顶盒，还是智能终端和互联网电视。运营商都不必更换已投放的机顶盒，就可以达到类似智能终端的体验效果。从而能够避免频繁更换终端的弊端，保护已有投资的价值、加速增值业务的应用，提高覆盖用户的数量。

2）应用延时非常小，实现了应用的实时性。以视频云计算技术为基础的运营平台具有完全的开放性，能够快速兼容各种平台的业务应用，用户的操作响应时间一般在200～300 ms[4]，支持多终端覆盖，有效摆脱对终端的依赖，帮助运营商快速实现部署和新业务推广应用。

3）系统安全可管可控。视频云计算服务平台的应用和内容统一部署在云计算中心，并以视频流方式传给用户使用。由于客户端没有任何处理能力，加上在终端上不安装和存放任何数据，用户无法对内容进行复制或篡改，从而使应用的运营安全和版权保护变得可管可控。在保障运营商的网络安全同时，也保护了合作伙伴的内容版权。

4）实现了资源共享和多屏互动。视频云计算技术能够做到真正的多终端无缝迁移与覆盖，实现了跨终端间的数据同步和服务同步，从而实现用户在不同位置、不同网络、使用不同的终端设备访问相同的视频云计算中心入口，随时随地获得相同的视频云计算在线服务。

5）促进了新的增值业务商业模式的产生与发展。视频云计算服务平台能够覆盖全媒体终端，实现跨平台运营。平台能够深入挖掘现有终端的价值，使运营商在不必更换智能终端前提下就能使现有的机顶盒呈现出智能终端的展示效果，免去了大范围更换终端的繁琐和巨额投资，规避投资风险；另外，云端服务器可以根据增值业务的用户量逐步投入，真正保证了运营商的收益和投资回报。

2 视频云技术在广电网络中的应用

视频云计算平台是一个基础平台。在这个平台之上，任何一种不具备强大的处理能力但能够解码播放视频流的电子终端，都可以通过任何网络访问视频云系统提供的服务，当前只要能够提供有保证的网络带宽和低时延特性的所有领域，包括电信、移动、广电等领域，都能够应用视频云计算技术。当前，双向有线广电网络是其中最适合的一个应用领域[5-6]。

首先，双向广电网络下行通路稳定，单个频点占用38 Mbit/s的带宽，通过充分利用边缘IP QAM技术，特别是如果采用1.8 Mbit/s的H.264编码技术，可以满足20路并发视频流；如果采用4 Mbit/s编码，则可以实现高清晰度的2D渲染。

其次，广电网络通过数字化整体转换，在大中型城市已经普及了数字电视机顶盒。这些机顶盒基本上具备了MPEG-2解码能力，少数具备了H.264解码能力。在利用视频云发展2D用户中，可以直接将这些交互机顶盒作为视频云计算的终端设备，一般而言，这种基础的视频云系统对终端硬件要求很低（可以充分利用现有的机顶盒平台），对终端软件要求也很低（不需要浏览器、中间件等各种软件，省掉了移植、维护等各种环节），依托视频云系统，用户可以在任何时间、任何地点访问自己的统一服务。由此可见，广电网络天然具备了视频云计算的终端、网络两大必备条件。只要增加视频云计算的中央处理节点，就可以很方便地搭建一个视频云计算服务平台。

再次，视频云系统有效满足了数字电视天然对播出的高安全要求。一是云计算服务器的强大计算能力，能够加强用户授权的安全；二是通过云监控服务器实现对终端用户的实时监控，防止非法用户使用合法授权；三是对版权的集中管理，能够有效实现立体的云安全防护；四是通过云平台的实时防护措施，可以轻松实现对数字电视前端到终端、双向链路、终端存储的全局监控。

最后，在广电系统的内容管理方面，云存储系统、内容分发系统（CDN）、版权管理系统（DRM）、内容发布系统、内容计费系统等，是一套从存储到分发、从安全到收费的完整解决方案,可以很容易改造成媒体云，为视频云计算服务平台提供完备视频内容。

在广电网络中搭建视频云系统需要进行的主要工作[7-8]包括：1）结合视频云计算技术进行整体规划，包括构建双向广电网络。包括频点划分、边缘IP QAM划分、回传通道建设等，同时在台内建立基于“云”架构的全台资源整合的“私有云”，对现有的系统进行综合整合，分离用户、部门、设备、软件等之间的物理关系，实现业务接口和技术标准的统一。2）选择具有低延时解码能力、双向通信能力、连接终端外设能力等的终端机顶盒；3）利用负载均衡原则搭建支持与BOSS、CA等外围系统相衔接的视频云计算服务平台，平台包括后台管理系统、应用运行系统、编码系统等；4）业务融合平台应符合用户需求的应用。除了能够满足用户高质量的视频享受，还满足用户为自由选择、随时分享、及时存储的需求。

下面是基于广电的视频云系统能够提供的一些应用服务：

1）个人基本信息处理应用服务。通过视频云服务，个人可以对自己的信息（包括个人邮件、文档等）进行及时处理。同时，不论在何时、何地，用户都可以访问到统一的个人信息。

2）游戏应用服务。通常玩一些复杂游戏（尤其是2D和3D游戏、主机游戏等），都需要购买处理能力强、带有昂贵显卡的PC机，或者购买PS3等游戏主机。利用视频云系统提供运行这些游戏的服务器，用户就可以通过低成本终端便捷地操控这些游戏。

3）各种增值业务。当前普通机顶盒上运行的各种增值业务，视频云系统都可以提供，并且不受终端机顶盒性能的限制。

4）视频的分发与管理应用服务。特别是在三网融合的背景下，广电行业需要逐步加大与互联网、电信网络的数据交流。由于当前互联网过度开放，存在大量的木马、病毒、电子诈骗、黑客侵入等风险，利用视频云系统，可以有效地规避这些风险，同时加强了版权保护，从而更加符合广电行业的发展需求。

3 组建支持2D/3D应用的视频云系统的投入成本分析

视频云能够提供按需分配接入服务，优化系统调度，充分发挥了云端系统的利用效率。下面，简单分析在广电网络中组建一个支持2D/3D应用的视频云系统所需要进行的基础投资。

一般而言，视频云的投入成本主要包括服务器、网络设备、软件等。为了方便起见，这里按照10 000个用户量（系统按扇出比10%计算，实际为1 000个并发流）来定量进行投资分析。

3.1 2D应用

有线电视2D应用一般是指在交互环境下用户进行的一些包括Flash游戏、网页游戏和休闲游戏等占用资源较小的应用，目前，2D服务器单台通常支持30路应用并发，则1 000并发流需要34台服务器，按每台服务器单价1万计算，则系统投入成本为34万。同时，需要配置2台管理服务器（其中1台用于备份），按每台1万计算，则系统在服务器的总投入为36万。

网络设备一般包括网络交换机和防火墙。对36台服务器而言，可采用3台（考虑到冗余备份）CISCO24口企业级交换机，总价不超过2万元，同时配置支持1 000个用户许可的防火墙，例如趋势科技网络病毒墙（附加用户许可501～1 000用户），价格也在4万左右。

平台软件为视频云系统提供商提供，一般采用合作分成方式。

第三方软件主要为服务器上安装的操作系统、数据库和杀毒软件等。对操作系统可采用Windows Serv⁃er 2012标准版（目前商务价格约5 000元），总费用约18万，数据库可采用免费MYSQL，杀毒软件采用卡巴斯基基础工作空间安全解决方案（免费）。

对IPQAM资源而言，一般2D应用需要带宽为4 Mbit/s，1 000 并发占用总带宽为 4 000 Mbit/s，而一个单频点IPQAM带宽为38 Mbit/s，则需要频点数量为106个，按一个单频点价格1 000元计算，共需要106 000元。

对小型交互游戏而言，10 Tbyte存储系统完全能满足用户需求。按1 Tbyte约1万元计算，存储系统的成本大约在10万左右。

在机柜投入成本方面，通常采用1U机架式设备，按36台服务器，3台交换机、1个防火墙，共需要40U，按1个42U机柜价格约1万左右。

这样，对10 000个用户而言，整个视频云开展2D交互系统的投资成本约为80万。单个用户成本为80元。

3.2 3D应用

有线电视3D应用一般是指在交互环境下用户进行的一些高清品质等占用资源较大的应用，目前，3D服务器单台通常支持14路应用并发，则1 000并发流需要72台服务器，按每台服务器单价1万计算，则系统投入成本为72万。同时，需要配置2台管理服务器（其中一台用于备份），按每台1万计算，则系统在服务器的总投入为74万。

网络交换设备对74台服务器而言，可采用3台（考虑到冗余备份）CISCO 48口企业级交换机，总价不超过3万元，同时所配置支持1 000个用户许可趋势科技网络病毒墙(附加用户许可 501～1 000用户)，价格也在4万左右。

平台软件为视频云系统提供商提供，一般采用合作分成方式。

第三方软件主要为服务器上安装的操作系统、数据库和杀毒软件等。对操作系统可采用Windows Serv⁃er 2012标准版，总费用约37万，数据库可采用免费MYSQL，杀毒软件采用免费卡巴斯基基础工作空间安全解决方案。。

对IPQAM资源而言，一般3D应用需要带宽为6 Mbit/s，1 000并发占用总带宽为6 000 Mbit/s，而一个单频点IPQAM带宽为38 Mbit/s，则需要频点数量为158个，按一个单频点价格1 000元计算，共需要158 000元。

对3D交互游戏而言，10 Tbyte存储系统也基本可以满足用户需求，存储系统的成本大约在10万左右。

在机柜投入成本方面，通常采用1U机架式设备，按74台服务器，3台交换机、1个防火墙，共需要78U，配2个42U机柜价格约2万左右。

这样，对10 000个用户而言，整个视频云开展3D交互系统的投资成本约为143万。单个用户成本为143元。

3.3 2D/3D混合使用

在通常情况下，一般用户使用2D应用和3D应用的比例为7∶3，按照上述的估算方法，1 000并发流需要投资组成为：

24台2D服务器和22台3D服务器，以及4个管理服务器（其中2台用于备份），共需要48台服务器；网络交换设备可采用2台（考虑到冗余备份）CISCO 48口企业级交换机和一台24口企业级交换机；操作系统可采用Windows Server 2012标准版；数据库采用免费MYSQL，杀毒软件采用免费卡巴斯基基础工作空间安全解决方案；需要IPQAM资源频点数量122个；10 Tbyte存储系统；配2个42U机柜。

这样，对10 000个用户而言，整个视频云开展2D和3D混合交互系统的投资成本约为100万，单个用户成本约为100元。

从上面3种方案可以看出，采用视频云系统，如果不考虑平台软件成本和电费等其他开销的话，利用云计算技术就可以通过廉价的服务器集群实现低成本的2D/3D业务应用，整个投资成本平均在80～150元左右，特别是对2D应用而言，如果不是4 Mbit/s高码率，而是采用1.8 Mbit/s编码。则需要IPQAM资源单频点数量会大大降低，所需要的平均费用也会进一步降低。

反之，如果不采用视频云系统，那么要实现支持2D/3D业务应用的话，除了需要建设大规模交互服务平台外，还需要将用户家庭的机顶盒升级换代为交互机顶盒，而且这种交互机顶盒目前主要支持2D应用，售价也在600元左右。此外，与视频云系统相比，智能终端方案还存在以下问题：硬件设备投入上成本较高，终端设备易故障且易受病毒侵害，可能导致终端设备、播控网络和信息数据的不安全，同时应用也需在线升级，并且难以快速部署。由此可见，采用视频云系统，可以有效降低广电网络的投资成本和运行维护成本，提高实时和便捷性，增强拓展增值服务能力。

4 总结

借助视频云计算技术，广电系统能够有效地组建与云计算相关的云存储、云媒资和云服务，并在确保安全播出与版权保护前提下能够方便、快捷地开展相关的增值应用服务。同时，广电网络稳定的下行通路和高带宽以及数字电视机顶盒的推广与普及，为广电行业应用视频云计算技术开展低成本2D/3D业务提供了良好的基础。

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[1]视频云平台及功能介绍[EB/OL].[2013-02-20].http://www.boke⁃cc.com/serve_plat.shtml.

[2]视频云计算增值业务平台[EB/OL].[2013-02-20].http://www.novel-supertv.com/templates/T_yestem_products/index.aspx?node⁃id=62.

[3]LVCC联想虚拟云终端系统[EB/OL].[2013-02-20].http://wenku.baidu.com/view/cee36320ccbff121dd36834f.htm.

[4]刘兰兰.云计算在广电网络的应用正在落地[EB/OL].[2013-02-20].http://cio.chinabyte.com/283/12435783.shtml.

[5]刘达.视频云服务:主机-客户端模式在广电网络大有可为[EB/OL].[2013-02-20].http://www.sarft.net/a/16154.aspx.

[6]张强.广电行业云计算的应用与发展前景[EB/OL].[2013-02-20].http://www.dvbcn.com/2010-11/04-65040.html.

[7]刘鹏.构建广电视频服务云[EB/OL].[2013-02-20].http://wenku.baidu.com/view/df9a85c34028915f804dc2a4.html.

[8]宫文强.云计算在广电平台上的应用与发展探究[EB/OL].[2013-02-20].http://www.gddvb.com/news/show-16295.html.