IPTV媒体分发技术之一——代理缓存

摘要　媒体分发技术在保证IPTV业务的服务质量上具有相当关键的作用。CDN（内容分发网络）技术在Web业务上得到了较为广泛的应用，但与传统的Web业务不同，IPTV需要分发的内容是数据量相当大的视频数据，采用传统的CDN技术不能完全满足IPTV业务的需要。本文介绍应用于IPTV视频流分发的代理缓存技术。

关键词　IPTV媒体流分发　分层编码　分段缓存

1、概述

　　自有电视业务以来，人们便不满足于仅被动地接收电视节目。用户一直希望能够按自己的意愿获得所喜爱的电视节目。这也不难理解为什么20世纪80年代，人们希望使用MTV；20世纪90年代人们希望使用视频点播业务；近几年，人们希望使用Internet协议电视（IPTV）业务。事实上目前所谈的IPTV在某种意义上讲是20世纪90年代视频点播业务（VOD）的一种继续。

　　VOD出现之初。人们希望能够针对大众喜爱的电视节目内容提供时移电视，这样人们就可以在家里非常舒服地在方便的时候观看电影或电视节目。基本的思想是将内容存储在存储器中同时发展分发网络提供接入并投递这些视频内容。最初业务的推动者来自广播电视业务提供者和电影制片者。但遗憾的是由于在当时的技术条件下（当时期望的承载网络是基于ATM技术的宽带ISDN）所需要的基础设施费用相对于VOD业务的需求显得太高了一些。这样VOD在一段时间内发展缓慢，除了在一些局域网络上开放了一些VOD业务外，大多数的VOD停留在研究和试验层面。同时Web业务的出现，给人们带来了使用Web业务获得文本信息的喜悦。

　　随着数字摄像机的出现、存储系统能力的增强、网络传输带宽的增加以及移动电话终端能力的增强，对网络视频信息的传输又一次成为人们关注的热点问题之一。与20世纪90年代的VOD的不同点在于网络视频的承载网络是IP网络，而用户的显示终端也扩展到包括电视终端、计算机、移动手机等。提供视频的方式也由广播电视的纯“推”的方式扩展到包括原有电视的“推”方式和VOD的“拉”方式。用户可以根据自己的意愿获取节目信息。也就是说IPTV将以类似于Web业务向用户提供文本信息一样向用户提供视频信息。

　　虽然IPTV主要是向用户提供视频信息，但由于IPTV业务的业务形式和用户终端种类的增加，使得业务提供者不能仅采用单一的信息源同时向数量众多、终端能力各异的用户提供业务。本文将介绍IPTV业务中进行视频内容分发的一种技术——代理缓存技术。

2、IPTV业务服务质量要求

　　由于视频节目内容的信息量较大、若采用下载后播放的方式，用户在下载全部节目信息时需要花费较长的时间，为此在提供业务时不能使用下载后播放的方式而应采用类似于现有广播电视播放的方式，也就是说在下载的同时进行播放，从用户的角度看就是边下载边播放。IPTV业务主要提供媒体直播（广播）业务和媒体信息点播业务。对于直播方式要求视频流在播放时不能出现中断，同时播放时允许用户在多个节目中进行切换，切换时间要在相对短的时间范围内。而对于点播方式的业务要求用户可以找到所希望观看的节目同时可以对观看的节目进行适当的控制（包括快进、快退、暂停等），同时要求播放的视频节目信息流畅没有明显的中断。

　　就目前视频编码技术的发展现状，实现用户在线实时播放视频节目信息所需的网络传输带宽通常在每秒兆比特数量级。IPTV业务主要以提供双向不对称的视频信息为主。用户和业务提供者之间主要是客户端/服务器方式进行通信。这样若多个用户同时观看存储在一个视频存储器中的视频节目信息对存储服务器的输入输出具有较高的要求，同时通信网络的带宽要求也较高。为此，对于IPTV业务通常采用类似目前CDN的技术将视频节目信息缓存到接近用户的边缘设施，以减小主视频存储服务器和通信网络的压力。但视频信息通常比文本信息的信息量大，若将全部的视频信息均缓存到边缘存储设备中会造成存储设施的浪费，同时由于用户采用具有不同能力的终端，要求业务提供者提供传输速率不同的视频信息。这样采用代理缓存技术成为解决Internet上媒体流传输的一个重要手段。