大規模IPTV點播系統解決方案

前言

Internet技術、網絡和業務的發展從各方面改變了人們的學習、工作和生活方式，給人們帶來了巨大的便利，Internet已經成為人們生活中不可缺少的一部分。如果說移動電話解放了空間對人們的限制，那么IPTV恰恰解放了時間對人們的限制。通過IPTV，使“大家的電視”變成了“我的電視”，把“你播我看”的方式變成了“我選我看”的方式。簡單地說，IPTV是一種利用寬帶網絡為用戶提供交互式多媒體服務的業務，其主要特點在于交互性和實時性，通過IPTV業務，用戶可以得到高質量的數字媒體服務，可以自由地選擇寬帶IP網的視頻節目，還可以非常容易地將電視服務和互聯網瀏覽、電子郵件收發以及多種在線信息咨詢、娛樂、教育及商務功能結合在一起。這是一個顛覆性的技術，將給電信市場帶來革命性的變化，它的寬帶服務模式將形成一個極具前景的產業。可以說，IPTV將成為在寬帶發展的殺手級應用，是最具潛力的增值業務之一。

從全球范圍來看，截至2004年9月，全球已有50多家電信運營商推出IPTV業務。直至2004年底，全球的IPTV用戶已經超過700萬。

世界著名市場分析機構StrategyAnalytics對IPTV市場總體收入和用戶數進行了預測，預計2006年IPTV全球業務收入將達到80億美元，用戶數將達到800萬以上。StrategyAnalytics對全球IPTV業務的預測結果表明，用戶數從2004年持續增長，預計市場大規模啟動將在2006年，2008年將達到2000萬以上。

在全球范圍內將IPTV業務看作是IP網絡上具有很好的前途的一種業務的情況下，我國在IPTV業務的試驗也開始起步。中國兩家最大的商業IP網絡運營者中國電信和中國網絡通信公司也在不同的地點進行IPTV的試驗或試運行。

IPTV業務的發展得益于信息處理技術和內容分發技術的發展。主要包括視頻圖像編碼技術、流化技術（包括MPEG-4/H.264編碼技術，MPEG-7、MPEG-21）、DRM(數字版權管理)技術、數據存儲及訪問技術等等……

下面我們主要針對IPTV系統中核心的數據存儲及數據訪問方面的應用進行分析與比較，力圖為廣大用戶的IPTV系統建設起到積極地參考作用。

IPTV系統應用特性分析

IPTV系統通常為用戶提供兩類使用方式：

1.直播：將各類視頻信號轉換為流模式，用戶可實現類似于電視的收視方式；

2.點播：將直播信號以流媒體文件的方式存儲在磁盤設備上，用戶可選擇自己感興趣的節目進行播放；

在前文中已經提到過，對最終用戶而言，IPTV的最大優勢就在于可以通過點播的方式訪問自己感興趣的節目。而點播方式無疑是實現這一重要功能的必然結果，因此，在IPTV系統中如何使最終用戶得到良好的點播效果，尤其是大量用戶同時訪問時的點播效果，則是IPTV系統的重中之重。

1.1傳統IPTV點播系統的技術局限性

傳統的視頻點播系統，由于受限于當時的IT技術以及出于對成本的考慮，大多采用多個服務器+SCSI存儲設備或者多個服務器+ 服務器內部硬盤的方式構成，其基本結構如下圖所示：



傳統IPTV點播系統基本結構圖

隨著各地寬帶用戶數量的不斷增長，這類點播系統結構上的不足，已嚴重影響與制約了點播業務自身地發展。其缺陷主要表現在如下幾個方面。

1.點播系統最大并發訪問用戶數量，尤其是對熱點數據的并發訪問受到極大限制

當IPTV系統推出當前熱門數據后，必然會產大量的用戶集中訪問。假設一臺點播服務器能夠支持的并發訪問用戶數為N，一旦用戶數超過上限，該服務器上所有用戶的視頻點播質量都會受到影響–出現頻繁的緩沖、用戶無法得到流暢的播放效果。也就是說，即便是系統總體能承載點播服務器個數x N的理論并發量，但實際上承載能力僅為一臺服務器所能承受的最大限度N，因為在傳統的點播系統中，特定數據只能由一臺服務器提供對外的點播服務。

2.無數據冗余能力

傳統的點播系統，采用DAS結構的數據存儲系統，各個服務器所管理的數據相互獨立，一旦出現某臺服務器故障，導致的必然結果就是該服務器所有的文件全部無法訪問甚至損壞，無論是業務恢復還是重建片源庫，都會造成服務的長時間中斷。

3.數據管理性差

由于每個服務器及相關的存儲設備各自為政，彼此之間的數據、存儲空間無法實現靈活的調配、管理，使得存儲空間無法得到充分的利用。同時，也加大的系統的后期維護量--系統規模越大，管理性越低、管理難度越大。

4.無法實現各服務器之間真正的負載均衡

由于每臺服務器上的數據各自獨立，無法通過負載均衡類軟件對系統負載進行自動的分配。為解決負載問題，需要網絡管理員手工修改WEB服務器與流媒體文件的對應關系，在大規模的點播系統中，媒體文件數量數以千計，實際執行起來，工作量巨大，而且對系統負載的所謂平衡具有很大的隨意性與不確定性，無法實現真正意義上的負載均勻分布。

1.2用戶需要什么樣的IPTV點播系統?

大型的IPTV點播系統，究竟需要提供一些什么樣的功能特性呢？通過我們與大量用戶的交流與研討，我們發現，用戶所關心的焦點問題集中在如下幾個方面：

1．足夠的數據訪問穩定性

2．點播服務器群的負載均衡

3．高擴展性

4．易于管理

5．系統性價比

為了實現大規模點播應用，必須從系統結構上對點播系統進行改進，以滿足上述的多種功能需求。