摘要：简要介绍了VOD系统的主要功能，分析了VOD系统的原理，从VOD视频服务器、管理服务器、网络连接、终端等主要方面研究了VOD系统的设计与实现，研究了VOD在国内外的发展现状及未来发展趋势。
关键词：视频点播；MPEG；电缆解调器；机顶盒
中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)05-11332-02
1 引言
VOD（Video On Demand)即视频点播系统，是一种受用户控制的视频分配业务，它向用户提供交互式的、更直观、更形象的信息服务。它使分布在不同地理位置上的用户可以交互式地访问远端服务器存储的节目，用户可根据自己的喜好选择系统提供的热门影片、视频节目、游戏和各种信息。它所提供的丰富的节目源和高质量的图像是家用录像机无法比拟的。视频点播系统中用户可以实时地启动节目的播放，在收看过程中可以控制节目的快进、快退、暂停等。除点播精彩影片外，VOD系统还可提供图文资料、进行信息查询、电视购物等多项服务，它变传统的被动收看为主动选择交互式点播，而且操作简便、信息直观、界面友好。
视频点播按其交互性程度可分为真视频点播TVOD(True Video On Demand)和准视频点播NVOD（Near Video On Demand)。真视频点播系统中用户可以实时地启动节目的播放，在收看过程中可以控制节目的快进、快退、暂停等。其实现难度较大，系统价格昂贵。准视频点播系统中用户发出点播信号后，需等待几分钟才能看到所点播的节目。由于引入了一定的延迟时间，提高了系统资源的共享程度，从而降低了系统的造价，同时也降低了系统技术实现的难度。
除点播精彩影片外，VOD系统还可提供图文资料、进行信息查询、电视购物等多项服务，它变传统的被动收看为主动选择交互式点播，而且操作简便、信息直观、界面友好。
2 国内外研究现状、发展动态
目前国内许多公司如中兴、思华科技、深圳迪瑞等结合国内具体应用开发出了一系列符合中国国情的VOD系统。目前VOD系统主要有两种:即基于Internet的VOD系统和基于HFC网络的系统。
2.1 基于Internet的流式服务
基于Internet的VOD系统通常又称作流媒体系统，服务器也叫流式服务器。流式服务器采用基于Internet的技术，将媒体数据在观看时才传输给用户，因而流媒体是一种持续的连接，而不是“无状态”的数据连接。和大多数Internet服务一样，在流式服务中，用户通过联网的个人电脑接入相关网站，并点击所需要观看的视频文件，然后就可以看到所需要的影片了。流式服务器将固定质量的影像文件流通过互联网传输，其观看质量取决于服务器和浏览器可用的通道大小。对于互联网，通道大小随时间会发生变化，因而会出现掉帧、痉挛或质量下降的现象。要获得盒式录像的质量，需要750kbps的在线传播速度，但大多数厂商还达不到这个速度。即便是最大的宽带供应商，其速度也大约只有450kbps。流的优势在于快速访问电影。然而，这样只能看到低质量的影像，不能对流进行编辑或其它操作。在流式VOD系统中，网络传输的数据流多是MPEG-4标准格式。
2.2 基于HFC的VOD系统
以H FC 网络为基础，传输MPEG-2标准视频流的VOD系统还比较少见。思华科技的基于HFC的VOD方案成功的在杭州实施，而且得到了业内广大人士的认可。基于HFC的VOD系统，机顶盒发出的用户的点播请求、点播终止等上行信息经过CABLE MODEM 调制由HFC 网络上传，在服务器端由CMTS(Cable Modem Termination System)电缆调制解调器终端系统把HFC 网络的上行信息解调经IP网络传给视频服务器，视频服务器中的音频视频流经过IPQAM调制经HFC 网络传给机顶盒，然后机顶盒进行音、视频解码和数模转换，最后把模拟的音、视频信号传给电视机。
3 VOD系统原理
图1 VOD系统图
用户只需在电视机前端增加一个带遥控器的机顶盒就可以点播系统所提供的节目。用户通过遥控器发出点播需求，点播信息经过CABLE MODEM调制由HFC网络上传，在服务器端由CMTS(Cable Modem Termination System)电缆调制解调器终端系统把HFC 网络的上行信息解调经IP网络传给视频服务器 。系统的视频服务器中存放了多部节目的MPEG-2传输流，它接收到用户的点播需求后，一方面把被点播节目的传输流从硬盘阵列中提取出来，与其它节目的传输流作复用后以标准的DVB/ASI(Asynchronous Serial Interface)格式输出给QAM. QAM调制器把数据流调制到一个带宽为8MHz的PAL制频道内，在有线电视网(CATV)上传输;另一方面，视频服务器要通过MODEM发给用户端的机顶盒STB一个回传信号，告诉STB点播的节目所在的频道及音、视频PID，使之能在相应频道内接收到所点播节目的传输流。当视频服务器与STB建立起会话联系后，用户点播的节目就可通过有限电视传输网络实时传给机顶盒，机顶盒对复用的后的MPEG-2流进行解复用提取出自己所需要的节目流并进行解码和数模转换然后在电视上播放出来。
4 VOD系统结构
VOD系统主要包括有VOD服务器系统、VOD用户管理系统、VOD网络连接、VOD终端。
4.1 VOD视频服务器
VOD视频服务器系统是VOD系统的核心部分它主要包括VOD播出服务器（VBS）、VOD页面目录服务器（VDS）、VOD播控服务器（VBC）。VBC主要用来执行处理用户的视频点播请求，并提供响应数据。VBC是VOD业务的核心，VOD点播的数据查询，播出文件准备，播出控制命令的下发等，全由它来协调处理。VBS主要用来执行VBC的点播命令，包括点播信息的分配（VPID，APID等），点播文件的调度，播出文件的控制等。VDS处理用户的页面目录浏览请求，并把页面数据传给请求的用户。
4.2 VOD管理系统
VOD用户管理系统负责该点播用户的授权、用户点播的计费及费用明细查询。其主要功能如下:(1)用户信息管理；(2)用户数据库索引；(3)视频节目源管理；(4)用户认证；(5)服务器监测。
4.3 VOD网络连接和数据回传
网络连接包括从服务器到交换机的网络连接和从交换机到个人家庭的网络连接。从服务器到交换机的网络连接一般使用宽带网络，传送IP数据；从交换机到个人家庭的网络连接一般采用HFC 网络，由IPQAM把IP数据调制然后传给HFC网络，另外传统的HFC 网络是单向的，数据只能从光节点传给用户，而用户无法回传信息这就需要对原有的HFC 网络进行改造。这里要用到两个设备，一个是Cable Modem,一个是IPQAM. Cable Modem与以往的Modem在原理上都是一样的，都是将数据进行调制然后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输，接收时进行解调。其传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视的某个传输频带进行调制解调的。IPQAM完成对UDP解封装并将多个单节目传输流(SPTS)流复用成多节目传输流（MPTS）,MPTS流经IPQAM调制输出RF信号经HFC传输到STB。
4.4 VOD终端
VOD系统的终端设备可以是数字电视一体机也可以是专用机顶盒＋电视机。所谓机顶盒(Set Top Box，简称STB)是用来增强或扩展电视机功能的一种信息设备。由于人们通常将它放在电视机上边，所以称为机顶盒。具有视频点播的机顶盒需要实现以下功能：
(1)显示VOD页面数据（主要是VOD节目菜单和节目费用）；
(2)传送VOD上行信息（点播请求、终止等）；
(3)将来自HFC的下行码流解调；
(4)将数字信号转为模拟信号提供给电视机；
(5)MPEG-2解码功能；
5 VOD点播流程
图2 点播流程图
主要流程：(1)机顶盒(STB)将用户的点播请求数据上传给上行数据传输服务器(ULS)；(2)ULS首先将收到的数据转换为网络数据，然后将其发送给网络处理器(GW)；(3)GW根据上行业务类型，将其分发给VOD的业务网关(AGW)，AGW根据请求类型，将点播请求数据发送给VOD播控服务器(VBC)；(4)VBC在收到点播请求后，首先向片源计费服务器(FFS)发送请求，得到用户所请求影片的信息（包括，路径，费率，逻辑频点等信息）；(5)FFS处理来自VBC的请求，返回查询结果；(6)VBC得到影片信息后，向计费网关(FGW)发送请求，得到当前点播用户的信息（包括，用户当前的余额，优惠率，用户类型，本地点播授权等信息）；(7)FGW处理请求后，返回查询结果；(8)VBC得到用户信息后，根据授权情况来决定该用户的本次点播是否有效。如果有效，则通知VBS准备播放数据，同时发送播放参数给VBS；如果无效，则直接下发用户点播失败消息（转到[10]）；(9)VBS根据VBC发送的播放参数，调度播放资源（准备播放文件，分配播放的物理通道等），准备完毕后，将当前状态参数发送给VBC，同时等待VBC下发播放指令；(10)VBC下发点播响应数据；(11)GW将收到的下行数据继续下发给下行数据传输服务器(DLS)；(12)DLS将下行数据打包后，通过HFC网络下发给STB，完成本次点播请求。
6 结束语
VOD系统以其拥有的巨大潜在市场和深远的发展前景，日益受到人们的关注。有线电视网以其丰富的带宽资源而成为实现VOD的最佳载体。这几年随着各大城市有限电视从模拟向数字的整体平移,VOD得到了前所未有的发展,相信在未来几年会有更大的辉煌.
参考文献：
[1]金纯,IPTV及其解决方案[M].国防工业出版社,2006.9.
[2]许永明.IPTV--技术与应用实践/现代通信网实用丛书[M].电子工业出版社,2006.1.
[3]张琦.电视数字播控技术[M].中国广播电视出版社,2005.3.
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