广播电视单向网络下互动点播的实现方法研究和设计

郑庆刚

（北方联合广播电视网络股份有限公司，辽宁 沈阳 110011）

0 引言

广播电视网络在初期建设的过程中，双向业务需求较少，同时也为了节约成本，基本都以建设 HFC单向网络为主。随着互动点播业务需求的增多，广电网络公司普遍采用的解决方法是对单向网络进行双向改造，由于网络噪声的存在，改造及运维成本相对比较高。本文则提出了一种在广播电视单向网络环境下实现互动点播[1]的方法。从互动点播的实现原理入手，将双向传输控制信令和单向传输视频节目流进行网络分离，借助手机双向网络环境实现信令交互，通过数字电视单向网络的下行通道下发机顶盒锁频信息，实现机顶盒的视频流锁频和播放，满足用户在广电单向网络环境下的互动点播需求。

1 需求背景

随着互联网的普及和各类网络视频的流行，用户已经习惯于交互式，即对各类业务的需求从早期被动接收方式，逐渐变化为主动交互式选择的使用方式，广播电视网络的单向被动传输方式已无法满足用户的交互体验需求，从而造成广电网络用户逐渐流失。为了缓解用户流失，广电运营商需要顺应用户需求进行互动点播业务系统的建设。

互动点播业务应用的环境需要双向网络来支撑控制信令的交互和视频节目的下发，虽然视频节目的下发可以通过 IPQAM单向推流来实现单向网络环境下的传输，但是却无法实现控制信令的交互，为此，广电运营商普遍采取的方式是进行双向网改，由于数字电视广播网络中固有噪声的存在使得双向网络改造难度增大，同时也增加了改造成本。

对于已经完成双向网改的广电，在巨大建设成本投入的情况下，仍然存在成本回收困难的情况，为了解决少量用户的互动点播需求，投入巨大的网改费用，将造成投入和回收失衡，这点一直困扰着众多的广电网络公司。对于无法承担双向网改的巨大费用，但仍然想开展互动点播业务的广电运营商来说，寻找一种在低成本或无成本投入的情况下，实现用户互动点播业务的方法，成为一种迫切的需求，本方法就是在这样的环境下被提出的。

2 系统目标

单向网络下实现互动点播的方式，是充分借助智能手机的开放性平台和广播电视的单向网络高带宽的优势进行设计，其建设的目标如下：

（1）通过智能手机扫描机顶盒传输至电视屏幕上的互动点播二维码，来实现互动点播业务的发起和鉴权操作。

（2）通过智能手机完成互动点播控制信令的交互。

（3）通过单向网络下发视频节目流的锁频信息，并在机顶盒接收到锁频信息后，进行视频节目流的锁频和视频解码。

3 系统设计

本方法的设计思想是利用手机移动通信网络替代数字电视广播网中的双向 IP网络，与单向广播[4]网络结合来实现互动点播功能。

3.1 系统设计的三大功能点

为了完成互动点播业务控制信令的交互、锁频信息下发和视频节目流的锁频解码功能，需要手机端、互动点播系统、机顶盒端进行相应的功能配合，具体功能点如下：

（1）手机端应该为智能 Android或iOS平台的手机，主要作用是为了下载、安装并运行互动点播的控制 APP。

（2）互动点播系统在主频点上按指定规则下发含有智能卡号的锁频信息，其中包含智能卡号、频点、serviceID（节目号）等信息，主要作用是机顶盒获取互动点播推流锁频信息的数据。

（3）机顶盒端增加一个互动点播二维码显示界面，二维码共包含两类：一类是供手机下载的APP信息；另外一类是互动点播的鉴权所需信息，主要作用是供手机下载互动点播 APP，并在手机使用下载 APP过程中获取互动点播鉴权信息。

3.2 系统交互的主要流程

图1 手机与机顶盒扫码互动的示意图

系统交互的主要流程如图1所示。在整个操作过程中，充分考虑到了用户使用手机和机顶盒的习惯，用扫码的方式来代替手动的字符输入，同时用机顶盒二维码显示的方式代替了字符的显示方式，让用户更便捷、更快速，具体操作的过程如下：

（1）打开广电网络机顶盒的互动点播功能，界面上会显示出手机 APP下载和点播信息显示的二维码；使用智能手机下载安装 APP软件并扫电视屏幕点播信息二维码，获取互动点播需要的 IPQAM组号、智能卡号等信息并发送至互动点播系统，在鉴权成功后，就可以点播收看相应节目。

（2）当选择好要播放的节目，在即将播放前将在手机上显示“点击播放”的提示。

（3）在互动点播系统收到手机发过来的待播放信令后，会将智能卡号、频点、serviceID（节目号）等信息写入特定视频流中供数字电视机顶盒获取的软件程序，机顶盒在获取到属于当前智能卡的锁频信息后就会显示出“与手机同步成功，请点播”的字样。

（4）在手机点击播放按钮后，电视将会播放相应的视频节目。

3.3 系统核心业务流程

图2 通过手机实现互动点播功能的业务流程图

系统核心业务流程如图2所示。

（1）互动点播系统建设完成后，会在数字电视单向HFC网络中选定一个固定的频点（例如666 MHz）以固定 serviceID（例如41）进行互动点播的标识或参数信息的播发，机顶盒进入互动点播功能后，会自动锁定该固定频点，并从中获取当前机顶盒所在的 IPQAM组号，同时根据自身读取的智能卡号等信息后，自动生成带有相应信息的二维码并呈现在电视屏幕上，用手机上的互动点播 APP软件扫电视屏幕二维码获取机顶盒 IPQAM组号、智能卡号，并携带 IPQAM组号、智能卡号信息向互动点播系统发起 IPQAM推流点播请求。

（2）互动点播系统按照手机的点播请求向ERM（IPQAM资源管理）[2]系统申请频点资源，ERM系统向互动点播系统返回频点、serviceID等信息，互动点播系统将频点、serviceID与智能卡号等信息按照指定的规则写入固定频点（例如 666 MHz）、固定 serviceID（例如41）的TS流中，机顶盒从该固定 TS流中读取到这些信息数据，并与自己的智能卡号进行匹配，从而获取到属于自己的频点、serviceID等信息，获取信息后在电视屏幕显示出手机同步成功，点击手机界面播放标识，由手机向互动点播系统发送视频文件推送请求。

（3）互动点播系统读取节目对应的视频文件后，将视频文件按照标准的方式生成视频节目流送至IPQAM Server，IPQAM Server按照HFC广播网络的标准输出带有频点、serviceID标识的TS流。机顶盒按照从固定频点的视频流中所获得的频点、serviceID等信息，调用机顶盒内部的视频解码芯片解码来自IPQAM Server的TS流，并在电视屏上呈现相应的视频节目内容。

（4）电视屏幕播出视频内容后，手机的 APP软件会与互动点播系统保持会话，以获取到当前视频节目的播放进度，当视频节目播放完成后，由手机通知互动点播系统视频播放完成，互动点播系统收到播放完的指令后向 ERM系统发送频点资源释放的指令，由 ERM系统将当前占用的频点资源进行释放，让频点资源可以重复利用，以提高频点资源的利用率。

4 结束语

本文的方法是在充分分析广电行业现有成熟的互动点播系统控制信令和视频节目播放业务逻辑的基础上提出的，只需要在机顶盒端和手机端按照互动点播系统接口开发相应的扩展软件就可以实现，软件设计的功能比较简单，故开发成本较低。同时，智能手机的全面普及和移动通信网络流量费用的下降更使得该方法具备广泛推广的基础，该方法向已经拥有互动点播系统但未进行双向网改的广电网络公司提供了一种创新的解决方案，使得单向数字电视广播网络也可以实现互动点播业务成为可能，对提升广电运营能力，增强客户体验具有积极促进作用。