基于全IP化架构的有线电视云平台方案设计研究_范晔.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期67CATV 有线网络 传输覆盖基于全IP化架构的有线电视云平台 方案设计研究【摘 要】本文从基础云平台、视音频融合服务平台、智慧广电应用平台等三方面介绍了有线全IP化平台整体设计思路，可为高清内容整合、个性化用户服务提供强有力的平台支撑。【关键词】智慧广电，全IP，云平台【中图分类号】TN94 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230001013【本文献信息】范晔，葛样.基于全IP化架构的有线电视云平台方案设计研究J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Research on Design of CATV Cloud Platform Based on All-IP ArchitectureFan Ye,Ge Yang(Taiyuan Cable Television Network Co.,Ltd.,Shanxi 030024,China)Abstract This paper describes the overall design idea of Taiyuan CATV All-IP platform from three aspects:the basic cloud platform,the video and audio integration service platform,and smart radio and television application platform.This project will bring a very strong platform support for high-definition content integration and personalized user services.Keywords Intelligent radio and television,All-IP,Cloud platform范晔，葛样(太原有线电视网络有限公司，山西 030024)0 引言在以 IP 化、宽带化、智能化为重要技术方向的有线电视网络升级改造过程中，综合利用云计算、大数据、人工智能等技术，构建一套全 IP 开放能力融合业务云平台已成大势所趋。鉴于太原有线全 IP 化交互电视体系尚未建立，在光纤化网络改造过程中，存在接入技术较为复杂、个性化业务难以实现等问题，故结合“智慧广电”推进需求，选择启动全 IP化平台作为项目核心，引领全网快速升级改造建设。1 设计思路原则标准性：项目建设遵循国内外技术标准和规范，包括行业标准、主流技术规范，对于目前尚无可参照标准的部分，将在相关标准出台后升级以符合新标准。开放性：采用开放式设计，不仅能够与运营支持系统、DVB 前端等系统对接，还可以提供标准的业务接口和能力接口与终端软硬件系统、推流系统、各类应用系统等第三方系统对接，充分考虑有利于新业务的快速开发和上线，重点满足集客业务支持。可扩展性：系统预留有充分的扩展空间，可随频道数、点播内容量、用户量的增长，逐步增加硬件设备和软件系统，扩展过程须简单易行、平滑无缝，且不影响系统正常 播出。可靠性：项目建设考虑足够的稳定性和容错性设计，支持充分的冗余备份机制，确保无单一崩溃点，实现长期稳定、不间断运行。即使单台设备出现故障，也可以迅速更换，不妨碍其它系统软硬件的正常运行。安全性：秉承广电“可管可控”的原则，确保内容安全、网络安全、设备安全，具有完备的防病毒能力、防远程攻击能力、防盗链能力，确保不留任何控制、限制或其它不利于运营的设置。广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期68有线网络 CATV传输覆盖可管理性：具备健全的网管功能，可对网络、设备、系统进行实时的逐级监测；可对业务、配置进行方便快捷的查询、管理和控制。系统应易于维护和升级，可对业务、用户进行方便快捷的查询和管理。先进性：项目建设采用成熟的技术，兼顾互联网、有线数字电视网络技术的发展方向，保证平台在较长时间内不落后，所选设备在其领域内须具备先进性。实用性：系统设计、设备选型应符合现网情况，充分考虑有线电视发展的需要和市场情况，设计性能价格比最佳的系统。经济性：系统设计的经济性应当考虑设备系统在整个生命周期的投入和产出，综合考虑经济效益。2 总体设计架构全 IP 化平台基于云平台架构搭建，如图 1 所示，分为基础资源层、能力平台层、业务应用层和用户终端层，实现端到端的 IP 化综合业务运营平台，面向双向智能机顶盒用户、手机终端用户、集客类用户提供优质服务，满足多样化的业务运营需求。其中，基础资源层作为太原有线的专有云资源池，为整个平台提供计算、存储、网络等基础资源，各能力系统、业务系统可基于资源池进行部署，在提供稳定可靠的业务运行之外，便于统一管理，大幅度提升业务系统的扩容、维护及迭代更新的效率。能力平台层提供各项业务能力，包括业务能力平台、CDN、内容生产、AI 及大数据。业务应用层提供后台管理业务及各类应用服务，包括 CMS 统一内容管理、统一门户及终端界面管理、AAA 计费认证鉴权、智能广告、应用商店，提供包括直播时移回看、点播应用服务、各类增值业务等视听业务，智慧社区、智慧酒店、智慧养老、乡村振兴等智慧酒店业务。用户终端层包含太原有线电视门户及各类终端应用，实现太原有线各类业务在机顶盒、移动终端等方面的落地。3 规模和承载业务分析3.1 建设规模概算根据太原有线电视网络实际状况，规划如下：1.用户规模全 IP 化平台能够覆盖 50 万用户终端，并发率按照总终端的 10%计算，即 5 万用户终端。2.频道规模支持频道数：190 路频道（其中 86 路标清频道，100路高清频道，4 路超清频道），多码率注入点播节目时长为25000 小时。其中直播频道支持 20 套标清节目，80 套高清节目的时移回看能力，实现 724 小时的录制存储。3.智慧广电建设智慧广电业务，包含智慧社区、智慧酒店、智慧养老和乡村振兴等，总量不小于 200 个。图1 平台整体架构图基础资源层能力平台层业务应用层用户终端层专有云资源池IP专用网络计算存储SLB接入城域骨干业务能力平台融合CDN源站分发OpenAPIInfrastructure内容生产AI人工智能CMS统一内容管理统一门户及终端界面管理AAA计费认证鉴权大数据广告应用商店转码存储编目太原有线电视门户（Launcher）直播时移回看点播增值业务集客业务机顶盒移动终端智慧社区智慧酒店智慧养老乡村振兴广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期69CATV 有线网络 传输覆盖3.2 承载业务分析1.融合视听业务向 IP 接入用户开展视频业务，播出的内容包括广播电视节目频道直播，新闻、影视剧、综艺、娱乐、体育、科技、财经、教育等专业节目点播，业务包括各种应用等。全 IP 化平台汇聚第三方 CP/SP 丰富的视听内容，实现直播、点播、时移、回看等基本电视业务，形成本地特色的民生、政务业务，以及应用等增值业务，向用户提供具备可管可控、安全可靠的端到端互动多媒体服务。视听业务面向机顶盒等大屏终端和微信公众号、微信小程序和 APP 等移动终端，实现大屏、小屏双端的交互体验，提供大屏小屏业务协同等融合服务。大屏端提供集正向舆论宣传引导、全国广电影视剧新品发布、传播弘扬中国传统文化、关怀青少年健康成长及丰富老年群体业余生活等综合服务属性于一身的视听 业务。小屏端辅助大屏业务，为用户提供精准信息推荐，可实现“一键投屏”和社群分享功能，以及满足用户“随时随地”视频娱乐需求，提升用户黏性和活性。用户可通过大屏二维码扫码进入或手机应用商店下载移动端，在移动端首页可观看热门推荐内容，用户可选择观看短视频（节目花絮、海报等信息）或投屏到电视端观看完整 视频。2.智慧广电业务智慧广电业务可借助生态合作，打造全面、智能的智慧广电业务生态圈，主要涉及智慧社区、智慧酒店、智慧养老、乡村振兴等领域。具体业务需求和功能可以根据实际情况进行调整。1）智慧社区通过 PC+TV+微信服务方式，为小区提供了物业缴费、数据管理、门禁管理、消息通知、便民服务等智慧社区完整解决方案，在提升住户满意度的同时，更为物业企业提供全新的管理运营模式。小区业主可以通过微信、电视等多渠道了解物业服务信息、在线报修、投诉建议，实现在线缴费、门禁管理等操作。管理者可以通过平台提升住户服务满意度，创建和谐包容的智慧小区。2）智慧酒店建立智慧酒店业务，打造基于广电资源的一体化智慧酒店解决方案，为酒店提供智能客房、运营管理和服务管理，为客人提供互动交互功能和影音娱乐服务，为酒店创造更智慧的营销、服务和管理。主要包括智慧客房、酒店管理、客房 IOT 控制、大屏管理等。3）智慧养老智慧养老系统面向当前居家和社区养老场景，打造智慧社区居家养老服务平台，整合政府、养老运营方、商家、老人等多方资源和需求，实现养老服务和产品的供给对接、流程管理和后台评估等。通过电视互动大小屏端和自助语音终端等多种方式进行实时的、动态的服务互动。4）乡村振兴以数字化赋能乡村振兴工作，通过数字化全面提升乡村产业、乡村生态、乡村治理、乡村服务等，夯实乡村振兴的数字化支撑。基于现有云平台，接入公有云 IoT、大数据、AI 分析、GIS 服务，为平台提供业务能力。基于智慧乡村平台，构建应用服务，包括农业、农村、农民等不同领域的应用服务，为乡村振兴的业务提供服务支撑。4 平台设计4.1 内容汇聚全 IP 化平台通过不同的渠道汇聚视听内容资源，经过汇聚、加工、转码处理后，审核合法合规的内容由统一内容管理系统进行内容资源调度、业务的整合打包、统一运营。融合视频 CDN 为终端用户提供超高清视频分发服务；大数据系统为内容生产和运营提供数据支撑；终端界面管理系统实现终端界面的可视化配置；AAA 系统实现统一业务的账户认证、业务鉴权、消费记账功能；人工智能服务提供对视频、图片、音频、文本等媒体的智能分析处理；统一门户系统是业务最终展现的出口，是平台提供的各种业务面向多终端用户的呈现界面；监控系统对平台性能、安全等进行监控，并管理终端的底层和应用升级。完成 190 套（其中 86 套标清节目，100 套高清节目，4套超清节目）的直播节目收录，支持 UDP/RTMP/RTSP/HLS等直播流收录；完成每天不小于 50 小时的 CP/SP 节目导入；支持对接 CP/SP 资源、直播信源以及其他多种类型的多媒体资源；可实现图片、预告片、音频、表单、标准 ADI 信息等录入系统。借助用户标签管理和策略配置，利用大数据能力对海量视频、图片、文字、用户信息等元数据和标签进行高效处理，丰富传媒数据，完善用户画像，提高资源应用，为智能上下架、智能推荐、智能搜索和千人千面提供数据服务能力，可根据当前节目属性、分类进行智能推荐。系统实现智能终端用户以及节目商（CP/SP）客户统一业广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期70有线网络 CATV传输覆盖务的账户认证、业务鉴权、消费记账功能。系统汇总视频类业务包、应用服务类业务信息和客户/用户使用记录等数据，并将数据同步给 BOSS 系统，在 BOSS 系统中进行批价和计费动作。4.2 融合视频CDN1.直播信号190 路频道（86 路标清、100 路高清、4 路超清）直播信号的全协议（SRT、RTMP、HLS 和 UDP TS）的接收和实时HLS/LLHLS 切片处理能力，提供直播管控 API。2.交互电视支持 190 路频道 4 小时时移和 7 天回看；点播支持 25000小时的多码率节目管控，日更新量为 50 小时，提供点播管控API 接口；内容中心存储量不小于 454TB。分发播出能力：按照 50 万用户终端，并发用户 5 万计算，节目并发带宽=平均码率 并发数=6Mbps5 万=300Gbps，则需要 300Gbps 的点播、直播、时移和回看的分发播出能力。3.直播注入播出同时支持基于 UDP TS、RTMP、SRT 和 HLS 的直播信源的接收；支持将接收到的直播信源进行 H