郑俊杰
广州珠江数码集团股份有限公司 510000
摘要：本文提供一种直播资源丰富、视频质量高、稳定和应用范围不受限制的广电OTT融合终端的实现方法。
关键词：广电OTT；融合终端；实现方法
引言
本发明公开了一种广电OTT融合终端及其实现方法，终端包括视频ASI信号源、DCM转码器、视频编码器、组播直播服务器、Live Smooth stream/HLS直播服务器和机顶盒。本发明的终端融合了RTP组播技术与Live Smooth stream/HLS技术，拥有广电丰富的高清直播资源，视频质量高且稳定；机顶盒能够自动判别网络环境，在广电网络内网下播放基于RTP组播的高清直播信号，在广电网络外网下自动选择播放能够自适应网络环境的Live Smooth stream/HLS码流，确保全国范围内都能享受到直播服务，应用范围不受地域的限制。本发明可广泛应用于视频领域。
一、背景技术
现在视频服务终端主流产品按技术划分为：DVB、OTT、IPTV、DVB+OTT。各类产品的特点如下：
1.DVB（数字视频广播）：传统的广播电视技术，频率资源丰富但视频内容缺乏，带宽有保证，信道质量好；通过IPQAM（调制设备的一种，集复用、加扰、调制、频率变换的功能为一体）或IP方式实现互动业务，互动性较弱；一般采用linux系统，机顶盒底层驱动+中间件的方式实现软件功能，业务扩展须针对该系统特别定制开发软件，大多通过OTA（空中下载技术）升级来完成新增业务，业务扩展性较差；应用范围受地域限制，只有广电网络范围内的用户才能享受到其提供的视频服务。
2.IPTV（交互式网络电视）：主要应用在电信运营商范围，视频质量较差且不稳定，推广受政策限制，直播资源不足；一般采用linux系统，业务扩展需要定制开发，业务扩展性较差；通过全IP方式进行传输。
3.OTT（互联网电视）：新起的互联网视频服务终端，视频内容丰富但视频质量较差，应用范围较广，且能提供用户自主的视频服务；采用Android系统，业务扩展性非常好；但因政策影响，其完全没有合法的电视直播资源服务。
4.DVB+OTT：广电运营商新兴的终端产品，结合了DVB与OTT各自的优势，能在广电网络范围内提供优质的直播、点播视频服务，同时也运用Android/TVOS系统来支撑第三方业务的扩展；其提供的DVB视频服务部分仍只有广电网络范围内的用户才能享受，应用范围受地域限制。
综上所述，目前业内的视频服务终端产品无法同时满足直播资源丰富、视频质量高、稳定和应用范围不受地域限制的要求。
二、发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种直播资源丰富、视频质量高、稳定和应用范围不受地域限制的广电OTT融合终端以及实现方法。
（1）本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种广电OTT融合终端，包括：
视频ASI信号源，用于产生ASI视频信号；
DCM转码器，用于将ASI视频信号转换为IP视频信号；
视频编码器，用于将IP视频信号转换为H.264编码格式的视频信号；
组播直播服务器，用于将H.264编码格式的视频信号发布为组播格式的视频信号；
Live Smooth stream/HLS直播服务器，用于将H.264编码格式的视频信号发布为TCP/IP Live Smooth stream/HLS格式的视频信号；
机顶盒，用于自动判别所处的网络环境，进而根据判别的结果在广电网络外网下播放自适应Live Smooth stream/HLS码流或在广电网络内网下播放基于RTP组播的高清直播信号；
所述视频ASI信号源的输出端通过DCM转码器与视频编码器的输入端连接，所述视频编码器的输出端分别与组播直播服务器的输入端和Live Smooth stream/HLS直播服务器的输入端连接，所述组播直播服务器和Live Smooth stream/HLS直播服务器均与机顶盒连接。
进一步，所述机顶盒还分别连接有内网认证服务器和外网认证服务器，所述内网认证服务器用于验证机顶盒能否与内网服务器建立通信，所述外网认证服务器用于验证机顶盒能否与外网服务器建立通信。
进一步，还包括丢包重传服务器，所述丢包重传服务器用于在网络丢包时根据机顶盒的请求返回丢失的数据包，所述丢包重传服务器的输入端与视频编码器的输出端连接，所述丢包重传服务器还与机顶盒连接。
（2）本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：
一种广电OTT融合终端的实现方法，包括：
S1、视频ASI信号源产生ASI视频信号；
S2、DCM转码器将ASI视频信号转换为IP视频信号；
S3、视频编码器将IP视频信号转换为H.264编码格式的视频信号；
S4、通过组播直播服务器将H.264编码格式的视频信号发布为组播格式的视频信号；
S5、通过Live Smooth stream/HLS直播服务器将H.264编码格式的视频信号发布为TCP/IP Live Smooth stream/HLS格式的视频信号；
S6、机顶盒自动判别所处的网络环境，进而根据判别的结果在广电网络外网下播放自适应Live Smooth stream/HLS码流或在广电网络内网下播放基于RTP组播的高清直播信号。
进一步，所述步骤S6包括：
S61、判断机顶盒能否与内网服务器建立通信，若能，则执行步骤B62，反之，则执行步骤B63；
S62、机顶盒通过RTP协议与组播直播服务器进行通信，播放基于RTP组播的高清直播信号；
S63、判断机顶盒能否与外网服务器建立通信，若能，则执行步骤B64，反之，则结束流程；
S64、机顶盒通过URL的方式与Live Smooth stream/HLS直播服务器进行通信，播放自适应Live Smooth stream/HLS码流。
进一步，所述步骤S62，其包括：
S621、机顶盒通过RTP协议向组播直播服务器发起组播直播请求；
S622、组播直播服务器根据组播直播请求向机顶盒返回相应的组播码流；
S623、机顶盒将组播码流送人播放器，经播放器解码后播放相应的高清直播信号。
进一步，所述步骤S64，其包括：
S641、机顶盒向Live Smooth stream/HLS直播服务器请求包含有自适应Live Smooth stream/HLS码流的直播URL；
S642、Live Smooth stream/HLS直播服务器根据请求返回相应的直播URL；
S643、机顶盒根据直播URL将自适应Live Smooth stream/HLS码流送人相应的播放器进行播放。
进一步，在所述步骤S6之后还设有步骤S7，所述步骤S7，其包括：
S71、机顶盒在网络丢包后向丢包服务器重新请求数据包；
S72、丢包服务器接收到机顶盒的请求后，向机顶盒返回丢失的数据包。
三、本实施例对本发明一种广电OTT融合终端以其实现方法进行介绍。
实施例一
广电OTT融合终端：
本发明一种广电OTT融合终端，可以随时切换内网/外网的网络环境，并做到自适应；在广电运营商内网环境下，直播节目接收通过机顶盒支持的RTP组播协议进行视频播放；在外网环境下，直播节目接收通过支持的Live Smooth stream/HLS协议进行视频播放。而时移、回看、点播其他视频内容，内外网通用，都通过机顶盒支持的Live Smooth stream/HLS协议进行的。本发明的融合终端主要组成部分包括：视频ASI信号源，视频ASI信号转IP信号转码设备，视频格式MPEG2转H.264编码设备,直播组播服务器，直播时移Live Smooth stream/HLS服务器，丢包重传服务器DServer，机顶盒。
实施例二
广电OTT融合终端的实现方法
（一）通过组播播发的工作方式进行广电内网直播
内网直播采用RTP协议进行组播分发，并通过光纤/同轴电缆/五类线等进行传输。当通过内网认证服务器认证的机顶盒发起直播组播请求时，如发送“rtp://*.*.*.*:*”的组播请求之后，直播组播服务器进行组播接入请求。在CMTS的网络下，直播组播服务器对Cable Modem有以下特殊要求：
（1）Cable Modem需内置lineup.xml。
lineup.xml描述的是组播地址和频点的对应关系，机顶盒有组播请求时，Cable Modem会根据这个xml锁对应频点，从而返回对应的组播流。
（2）Cable Modem需支持多tuner（调谐器），且须有一个专门负责组播的tuner。
机顶盒获取到组播流后，将组播流输入播放器，系统底层根据底层解码硬件和软件根据加密加密算法进行解码，播放器将解码后的码流播放，最终呈现给用户。
（二）广电网络外网环境的Live Smooth stream/HLS业务
外网基于Live Smooth stream/HLS直播视频业务具体过程为：
首先，通过MicroSoft的Playread协议与外网认证服务器建立认证通信。
外网认证服务器认证通过，即验证设备合法后，客户端可以向Live Smooth stream/HLS直播服务器请求包含了Live Smooth stream/HLS码流的直播URL,通过给播放器指定的url进行播放；而系统底层再根据底层解码硬件和软件根据加密加密算法进行解码，并经播放器将解码后的Live Smooth stream/HLS自适应码流进行播放，最终呈现给用户。在Live Smooth stream/HLS直播服务器中，每个频道都包含了多种码流的Live Smooth stream/HLS 码流，机顶盒可以根据当前地网速情况来自适应选择码率进行播放。
此外，Live Smooth stream/HLS码流可以在Live Smooth stream/HLS服务器内保留一定时长的缓存，用户可以通过机顶盒看若干小时前的节目，而且用户可以通过快进快退预览节目的内容，避免了快退快进时候错过了想看的节目。
（三）Live Smooth stream/HLS直播节目快进快退的实现方式
本发明也可以实现Live Smooth stream/HLS直播节目的快进快退功能，其主要通过跳跃下载来实现，即2倍数只下载每个切片的第一帧，4倍数只下载每两个切片的第一帧，以此类推。
（四）广电网络内网组播直播与广电网络外网Live Smooth stream/HLS直播的切换
如图1所示，机顶盒在开机之后会优先选择与内网认证服务器建立通信，如果能建立通讯，说明用户的机顶盒在广电的内网网络环境下，可以接受组播，则此时用户会优先获取到组播的码流。如果无法建立通讯，则采用外网认证服务器建立连接，建立连接后，机顶盒会获取到Live Smooth stream/HLS直播。如果机顶盒与内网认证服务器和外网认证服务器的通讯都无法建立，则表明机顶盒的网络有问题，无法正常进行码流获取。
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图1
与现有技术相比，本发明具有以下优点：①视频质量高。②应用范围不受地域限制③可扩展性强。
四、结束语
本发明一种广电OTT融合终端以及实现方法的有益效果是：融合了RTP组播技术与Live Smooth stream/HLS技术，拥有广电丰富的高清直播资源，视频质量高且稳定，解决了传统OTT盒子缺乏直播资源和视频质量差的问题；机顶盒能够自动判别网络环境，在广电网络内网下播放基于RTP组播的高清直播信号，在广电网络外网下自动选择播放能够自适应网络环境的Live Smooth stream/HLS码流，从而确保全国范围内都能享受到直播服务，应用范围不受地域的限制。
参考文献
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[2]基于广电网络的DVB+OTT平台研究与设计[D]. 张兵强.燕山大学2016
[3]广东IPTV播控平台的设计与实现[D]. 黄颖波.华南理工大学2016
[4]IPTV业务流程管理系统的设计与实现[D]. 张敏.东南大学2015
[5]三网融合背景下IPTV组网方案的设计与实施[D]. 朱文剑.南京邮电大学2015
[6]基于OTT平台应用商城的IPTV网管设计[D]. 邓炜.武汉邮电科学研究院2014
论文作者:郑俊杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/13
标签：机顶盒论文; 服务器论文; 广电论文; 组播论文; 终端论文; 视频论文; 网络论文; 《防护工程》2018年第24期论文;