本篇論文目錄導航：
【題目】新型數字視頻業務方案探究
【第一章】基于新媒體技術的數字視頻業務發展探析緒論
【第二章】數字視頻編碼與新媒體技術基礎
【3.1 - 3.3】DVB架構的技術特點和原理
【3.4】本文提出的DVB視頻交互平臺解決方案
【第四章】融合互聯網技術的視頻解決方案
【結語/參考文獻】數字視頻業務構建研究結語與參考文獻
第三章基于 DVB-C/C2 架構的視頻業務解決方案
隨著新媒體技術的發展，高品質的視頻節目是用戶的必然選擇，因此支持高清晰度視頻是廣電視頻業務的必然選擇。由于用戶需求的多樣化和個性化，造成了電視由一起的被動觀看直播，到現在的按需點播視頻和業務，所以交互性業務也是廣播電視業務的必備功能。靈活的接入方式將滿足用戶不同終端的要求，因此未來的視頻業務必須能夠滿足多樣化的用戶網絡接入需求。尤其是高清、交互電視則是數字電視發展的總趨勢和大方向，其互動式點播模式有效實現了數字電視的跨越式發展。因此，高清互動是數字電視發展的總趨勢和大方向，它將改變傳統電視的單向、廣播、標清的模式，進入雙向、交互、高清的模式，使觀眾從“你播-我看”的被動接收轉變成“我點-你播”的自主選擇，從而實現從“看電視”到“用電視”的飛躍。有線數字廣播電視的主要技術標準是基于歐廣聯的DVB-C/C2,因此有線數字電視高清交互平臺是在DVB-C/C2標準的框架下進行設計和實施的。視頻編碼標準在直播視頻主要標清內容采用的MPEG-2標準，高清直播采用的是H.264標準，點播視頻編碼采用的是MPEG-2和H.264標準共用的方式。
本文所提方案將針對目前我國有線廣播電視網絡的業務需求和網絡狀況進行的分析和設計。鑒于目前大多數網絡已經完成了在單向直播情況下基于DVB-C技術的有線電視數字網絡改造工作，同時已經開始在現有的HFC接入網絡和骨干傳輸網絡的基礎上進行用戶的雙向化接入網絡改造（采用PON+EOC技術模式為主，LAN接入為輔的方式進行），主要接入方式為PON+EOC和LAN接入兩種方式。建設一個具備層次化管理、系統開放的高清有線數字電視互動平臺，實現多種用戶交互業務，同時支持未來業務應用的靈活擴展，必須滿足以下三點要求：
1、統一技術體系：將支持各類增值業務的應用管理功能統一的定義和處理，采用標準接口的方式將業務內容提供給上層的處理單元，確保系統統一標準的接口定義和視頻編碼格式。2、網絡互聯互通、前端分級管理、資源合理共享：在網絡內系統共享使用增值業務平臺，互通互聯，各地結合實際靈活設置前端系統，系統平臺的內容共享、分級運營、頻道資源實現統一管理。3、交互業務和全業務的支持：系統高標清等數字電視業務；包括視頻點播、時移電視、游戲、證券等交互業務；可以允許外部的CP/SP接入服務。同時還可以支持在線電子支付、終端應用下載、用戶自助服務、語音通信、視頻通信、家庭娛樂、智能家居等多種增值和互動應用。，實現全業務的支持。
3.1 DVB架構的技術特點和原理
有線DVB-C/C2標準的主要特點是：采用MPEG-2壓縮編碼的傳輸流，由于傳輸介質采用的是同軸電纜，與衛星傳輸相比抗外界干擾能力強，信號強度相對較高。調制方式有16、32、64、128、256QAM等方式，對于QAM調制而言，傳輸信息速率越高，抗干擾能力越低。DVB-C2標準在DVB-C的基礎上對信源編碼和信道編碼給出了更高效的技術解決方案，其中可以支持的信源編碼不僅僅是MPEG-2標準，還包括H.264和未來符合TS封裝的數字視頻編碼方案（例如H.265和AVS的新標準等。而傳輸方式更是提供了1024和4096QAM兩種更加高效的信道傳輸方式，能夠大幅提升原有帶寬下的信道傳輸性能，4096QAM的最大頻率利用率可以超過10bps/Hz,也就是說在8MHz的有線電視頻道帶寬上至少可以使用超過80Mbps的有效傳輸碼率，如果采用H.264編碼的高清節目計算，至少可以在一個頻道帶寬內傳輸超過10套以上的高清數字電視節目。當然，也支持DVBOVER IP的方式進行業務分發，其中直播視頻內容主要是通過組播方式進行傳輸，點播視頻內容通過單播方式傳輸到用戶。[8][9][13][14]
DVB-C標準主要包括加擾、編碼、交織等幾個方面，可以通過以下的框圖（圖3.1.1）來簡要說明。我們對其中采用的一些關鍵技術及其目的簡要分析。
輸入系統的數據信息是基于MPEG-2 TS格式的視頻編碼，固定數據包長度為188.我們知道，避免連“0”或連“1”碼是確保數字基帶信號位定時同步恢復質量的關鍵問題。采用擾碼技術可以控制“0”或連“1”碼的長度，從更加深入的角度而言，通過擾碼技術可以使數字傳輸系統對數字信息具有透明性。這比較是因為擾碼避免了位定時恢復的錯誤，而且還可以使信號頻譜彌散而保持穩恒，從而改善幀同步和自適應均衡等子系統的系統性能。為了確保同衛星系統相兼容的同時，保證比特時鐘的正確恢復，先對數據進行預處理，包括同步字節翻轉和數據隨機化處理。偽隨機序列發生器的多項式為：
數數據隨機化處理以8個TS包為基本周期，當每8個TS包的數據完成隨機化 處 理 后 , 偽 隨 機 序 列 發 生 器 將 重 新 進 行 初 始 化 , 初 始 化 序 列 是100101010000000.為了提供一個標識確保順利解碼，將第一個TS數據包的同步字節按位取反，即由47H變換為B8H.偽隨機序列發生器完成初始化后，輸出的第一個比特數據將作用于已翻轉的數據同步字節后的第一個比特位。為了確保其他同步功能的實現，后續的7個傳送流TS包中，每個同步字節不參與隨機化處理，偽隨機序列發生器在傳送同步字節的過程中繼續工作，不輸出產生的偽隨機序列，所以偽隨機序列周期為1503個字節。當沒有碼流進入到調制器或者不是MPEG-2格式的碼流輸入時，該過程仍然繼續進行，這樣調制器就不會發射未經調制的載波。[15][16][17]
隨機化處理完成后，為了提高系統的抗干擾能力，通過RS糾錯編碼對每個包進行處理（204,188），可以糾正一個TS包內小于8個字節的誤碼。因為16個校驗數據是根據包括同步字節（47H/B8H）在內的完整TS包的數據產生的，也就是說RS編碼的保護包括同步字節。
編碼的具體過程如下所述：在碼流數據進入（255,239）的標準RS編碼器前，每一組188字節的數據包添加51個字節數據，這51個字節全置為“0”后進行RS編碼，RS編碼完成后去掉這51個為0的字節就實現了截短的RS編碼。[10][18][29][52]
糾錯編碼后的TS包，為了避免由于其他突發等原因造成的連續錯誤，還需要卷積交織深度為I=12的處理過程。由重疊的誤碼保護數據包組成已交織的幀，同步字節可以界定，有12個支路構成交織處理，由輸入開關輪換向各支路輸入包數據。每一個支路都有一個FIFO的移位寄存器，寄存器的單元數是Mj,每個單元是一個字節，輸入輸出的工作必須同步。為了實現同步，將同步字節放在第0條支路上傳送。卷織交織完成后，進行字節到符號的精確映射，該映射主要是取決于調制系統使用的字節邊界，無論何種情況，符號的最高有效位和字節的最高有效位相對應。為了確保獲得π2/旋轉不變的 QAM 調制星座圖，在 QAM 調制前須對每個 m 位符號的兩個最高有效位進行差分編碼。差分編碼規則如下：
調制時通過變換兩個最高有效位和旋轉 q 個最低有效位，就可以將第一象限的星座點變換到第二、三、四象限的。在調制前進行基帶成型處理，對 I、Q 信號使用平方根升余弦滾降濾波器進行濾波，基帶濾波器的有幾個設計要求，考慮了數字濾波器的設計限定，以及系統模擬部分時如 D/A 轉換、模擬濾波器等因素的影響，滾降系數選用0.15,其理論頻響函數為：
其中 f N 為 Nyquist 頻率，其值為 1/2 符號率。[7][19][20]
3.2有線數字電視交互平臺設計原則與技術需求
作為一個能夠支撐未來業務，面向“三網融合”的有線數字電視高清交互平臺，在設計之初應當遵照以下原則：
1、標準性和開放性原則：高清互動平臺解決方案中的各類設備和技術均遵照國際、國內和內相關行業標準，整個系統采用開放的系統架構，支持業務組件的可拆卸性和可替換性。系統提供開放的標準協議接口，使得整個系統平臺解決方案具有良好的交互操作性。2、先進性和實用性：系統設計采用先進而科學的理念、成熟的技術和方法，確保系統平臺的穩定性、流暢性達到行業的一流水平。系統可以支持多種先進的主流視音頻編碼格式。3、可靠性和安全性：系統設計需要從系統結構、設備性能、技術措施、系統管理及后期維護等方面重點保證系統運行的可靠性和穩定性。通過日常例行故障檢查、告警和處理機制，保證系統平臺數據的丟失和損壞；采用靈活的任務調度機制實現負載均衡，達到最大的平均無故障時間。在系統出現故障時，可以做到主備設備或系統的無縫切換。4、靈活性和擴展性：系統軟硬件采用模塊化結構設計，將來業務種類的增加和用戶數量的增長后，系統可以根據實際情況平滑升級。5、可運營和可管理性：系統具有先進完善的運行管理和監控功能，通過網管系統提供設備性能檢測、記錄、告警，具備故障自動診斷和恢復的能力，不影響正常業務的進行。
綜合考慮技術、市場、投資等因素，將業務分成項目一期需要實現的業務和未來規劃實現的業務，共兩個階段業務需求進行規劃，同時考慮后期的功能擴展，以方便支持未來的新興業務需求。兩個階段的具體業務需求規劃詳見表3.1和表3.2所列出的內容。
通過上述表格可見主要的業務需求包括各類點播業務、時移電視業務、音樂點播業務（包含網絡卡拉OK等）、廣告點播、交互教育業務、在線購物業務、交互信息業務、本地節目和信息業務、政府陽光政務業務?？紤]節目源初期主要采用MPEG-2@3.75Mbps的編碼方式存儲，設計首期建設存儲容量為2.5-3萬個小時，每小時的MPEG-2節目存儲需要 1.4-1.7GB 的空間，2.5-3 萬小時的節目共需要45TB左右的存儲空間?？紤]在初期建設部分H.264 信源編碼標準的節目，實現不同編碼格式的信源接入。不同信源編碼方式的實現主要通過提供的業務類型加以區分，MPEG-2 信源實現標清業務、H.264 信源實現高清業務。在前端通過高清、標清不同的 EPG portal 頁面，實現不同信源的節目索引；在終端通過標清、高清的不同類型機頂盒終端，寫入不同的 URL,找到相應的業務連接；通過后臺管理系統（BO）實現高清、標清節目內容的分發、調度。
交互業務平臺分步驟、分階段逐步實施。初期建設3000個并發流（系統支持5000流），覆蓋4個試點城市，達到3萬交互用戶的覆蓋規模。使用MPEG-2的編碼方式后，經過IPQAM調制后的每個有線電視頻點可以傳輸十個并發流，3000個并發流占用300個頻點（不同地市之間和同一城市內采用空分復用的方式解決頻點資源不足的問題），使用 1:10 的用戶覆蓋率來計算，3000 個并發流可以實現3 萬用戶的用戶覆蓋。后期隨著交互業務和用戶的發展可以增加播發服務器和邊緣節點 IPQAM 的方式平滑升級擴容，最終達到300 萬用戶覆蓋的用戶規模，實現有線電視用戶的交互業務全覆蓋。[54][55]
3.3 DVB架構中視頻交互問題的討論
本本節將根據以上設計原則和業務需求情況，針對現有情況進行分析匯總，給出以下方案建設原則。高清互動平臺的建設是在實現高清交互業務，同時將有線電視網絡和寬帶網絡及網絡上承載的數字電視和寬帶接入等業務相融合，在終端機頂盒上實現多個類型的業務，并支持擴展增值應用的全業務模式，從業務層面上實現三網融合。在高清互動系統建設上遵循以下原則：（1）實用性與可靠性。系統設計中交互點播業務應當功能提示明確，操作簡單方便，適應不同類型和層次用戶的消費需求。系統和業務具有容錯功能和災難備份能力，抗干擾能力強。處理多種類型數據。在操作或運行異常時，系統具備較強的恢復能力。（2）先進性、可擴展性與可維護性。采用先進的設計思想和開放的體系結構；采用相關專業技術領域的主流先進應用技術；選用市場覆蓋率高和技術成熟的設備和產品；系統可以根據未來業務的需要通過修改相應的系統模塊、增加新的功能，系統要易于擴展；系統結構、資源存儲結構和設備選型，在性能和功能滿足的情況下，要便于維護。（3）安全性。確保傳輸信號、節目內容的政治安全和質量安全。確保網絡架構、系統設備在安全運行。采用多層次的安全控制手段，建立完善的安全管理維護體系。（4）經濟性。在滿足系統功能和性能要求的同時，選用高性價比的設備，以經濟的系統造價完成平臺項目的設計、實施，確保系統平臺的可持續發展；充分利用已有基礎網絡和設施資源，合理規劃、共享使用。
綜合考慮現有網絡資源和實際情況，還要遵循以下原則：（1）、標準開放的體系架構：早期的交互平臺解決方案多采用私有協議對接通信，大大減弱了系統平臺的后續業務擴展和系統擴容能力、與第三方廠商的互聯互通能力。高清交互平臺各個功能部件間必須采用行業通用的標準協議和接口模式，保證平臺擴展的靈活性，降低公司的投資風險，可以快速地與第三方業務系統進行互聯互通。（2）、多種媒體內容格式：支持多種媒體文件格式的生成和存儲。方便不同廠家不同格式之間共享存儲空間，降低媒體資源存儲成本。當系統平臺大規模部署，發展多種類型媒體業務和增值業務時，內容將需要海量存儲，支持多種不同的媒體內容格式（標清 MPEG-2、高清 H.264），將顯得尤為重要。（3）、負載均衡和關鍵設備冗余：對于高清交互系統平臺，能否實現未來海量用戶下多種業務的可靠運營，全局策略和設備安全性是非常關鍵的。平臺主要系統部件采用雙機備份負載均擔、由保護技術，避免單點故障，提高關鍵設備的可用性。骨干網基于全路由保護的IP 寬帶網和環網保護的 SDH 傳輸網。全局均衡策略負責全網用戶的訪問請求響應，將用戶的請求定向到合適的服務節點。（4）、分布式存儲分發和分布式結構、混合組網、多級管理：高清交互平臺采用分布式 CDN 部署，支持多種類型的媒體分發策略，包括主動 PUSH、被動 PULL、組播分發等技術模式，能夠有效地節省運營商的骨干帶寬；交互平臺采用分布式結構，支持省、市、縣三級管理模式，采用集中+邊緣的組網方式。部署平臺中心節點、分中心節點和服務節點。統一資源調度，統一平臺門戶，服務節點盡量靠近用戶，部署分布式 EPG 服務器系統、存儲系統、IP-QAM 系統等，有效實現用戶高效、大并發量訪問交互平臺系統，可以輕松保證多用戶并發訪問不會造成系統整體性能的下降，提高了系統的穩定性，保證了系統的整體性能。同時還可以支持個性化 EPG 方案，可以針對不同客戶群提供不同的 EPG 界面展示。[38, 39, 54]
【題目】新型數字視頻業務方案探究
【第一章】基于新媒體技術的數字視頻業務發展探析緒論
【第二章】數字視頻編碼與新媒體技術基礎
【3.1 - 3.3】DVB架構的技術特點和原理
【3.4】本文提出的DVB視頻交互平臺解決方案
【第四章】融合互聯網技術的視頻解決方案
【結語/參考文獻】數字視頻業務構建研究結語與參考文獻
第三章基于 DVB-C/C2 架構的視頻業務解決方案
隨著新媒體技術的發展，高品質的視頻節目是用戶的必然選擇，因此支持高清晰度視頻是廣電視頻業務的必然選擇。由于用戶需求的多樣化和個性化，造成了電視由一起的被動觀看直播，到現在的按需點播視頻和業務，所以交互性業務也是廣播電視業務的必備功能。靈活的接入方式將滿足用戶不同終端的要求，因此未來的視頻業務必須能夠滿足多樣化的用戶網絡接入需求。尤其是高清、交互電視則是數字電視發展的總趨勢和大方向，其互動式點播模式有效實現了數字電視的跨越式發展。因此，高清互動是數字電視發展的總趨勢和大方向，它將改變傳統電視的單向、廣播、標清的模式，進入雙向、交互、高清的模式，使觀眾從“你播-我看”的被動接收轉變成“我點-你播”的自主選擇，從而實現從“看電視”到“用電視”的飛躍。有線數字廣播電視的主要技術標準是基于歐廣聯的DVB-C/C2,因此有線數字電視高清交互平臺是在DVB-C/C2標準的框架下進行設計和實施的。視頻編碼標準在直播視頻主要標清內容采用的MPEG-2標準，高清直播采用的是H.264標準，點播視頻編碼采用的是MPEG-2和H.264標準共用的方式。
本文所提方案將針對目前我國有線廣播電視網絡的業務需求和網絡狀況進行的分析和設計。鑒于目前大多數網絡已經完成了在單向直播情況下基于DVB-C技術的有線電視數字網絡改造工作，同時已經開始在現有的HFC接入網絡和骨干傳輸網絡的基礎上進行用戶的雙向化接入網絡改造（采用PON+EOC技術模式為主，LAN接入為輔的方式進行），主要接入方式為PON+EOC和LAN接入兩種方式。建設一個具備層次化管理、系統開放的高清有線數字電視互動平臺，實現多種用戶交互業務，同時支持未來業務應用的靈活擴展，必須滿足以下三點要求：
1、統一技術體系：將支持各類增值業務的應用管理功能統一的定義和處理，采用標準接口的方式將業務內容提供給上層的處理單元，確保系統統一標準的接口定義和視頻編碼格式。2、網絡互聯互通、前端分級管理、資源合理共享：在網絡內系統共享使用增值業務平臺，互通互聯，各地結合實際靈活設置前端系統，系統平臺的內容共享、分級運營、頻道資源實現統一管理。3、交互業務和全業務的支持：系統高標清等數字電視業務；包括視頻點播、時移電視、游戲、證券等交互業務；可以允許外部的CP/SP接入服務。同時還可以支持在線電子支付、終端應用下載、用戶自助服務、語音通信、視頻通信、家庭娛樂、智能家居等多種增值和互動應用。，實現全業務的支持。
3.1 DVB架構的技術特點和原理
有線DVB-C/C2標準的主要特點是：采用MPEG-2壓縮編碼的傳輸流，由于傳輸介質采用的是同軸電纜，與衛星傳輸相比抗外界干擾能力強，信號強度相對較高。調制方式有16、32、64、128、256QAM等方式，對于QAM調制而言，傳輸信息速率越高，抗干擾能力越低。DVB-C2標準在DVB-C的基礎上對信源編碼和信道編碼給出了更高效的技術解決方案，其中可以支持的信源編碼不僅僅是MPEG-2標準，還包括H.264和未來符合TS封裝的數字視頻編碼方案（例如H.265和AVS的新標準等。而傳輸方式更是提供了1024和4096QAM兩種更加高效的信道傳輸方式，能夠大幅提升原有帶寬下的信道傳輸性能，4096QAM的最大頻率利用率可以超過10bps/Hz,也就是說在8MHz的有線電視頻道帶寬上至少可以使用超過80Mbps的有效傳輸碼率，如果采用H.264編碼的高清節目計算，至少可以在一個頻道帶寬內傳輸超過10套以上的高清數字電視節目。當然，也支持DVBOVER IP的方式進行業務分發，其中直播視頻內容主要是通過組播方式進行傳輸，點播視頻內容通過單播方式傳輸到用戶。[8][9][13][14]
DVB-C標準主要包括加擾、編碼、交織等幾個方面，可以通過以下的框圖（圖3.1.1）來簡要說明。我們對其中采用的一些關鍵技術及其目的簡要分析。
輸入系統的數據信息是基于MPEG-2 TS格式的視頻編碼，固定數據包長度為188.我們知道，避免連“0”或連“1”碼是確保數字基帶信號位定時同步恢復質量的關鍵問題。采用擾碼技術可以控制“0”或連“1”碼的長度，從更加深入的角度而言，通過擾碼技術可以使數字傳輸系統對數字信息具有透明性。這比較是因為擾碼避免了位定時恢復的錯誤，而且還可以使信號頻譜彌散而保持穩恒，從而改善幀同步和自適應均衡等子系統的系統性能。為了確保同衛星系統相兼容的同時，保證比特時鐘的正確恢復，先對數據進行預處理，包括同步字節翻轉和數據隨機化處理。偽隨機序列發生器的多項式為：
數數據隨機化處理以8個TS包為基本周期，當每8個TS包的數據完成隨機化 處 理 后 , 偽 隨 機 序 列 發 生 器 將 重 新 進 行 初 始 化 , 初 始 化 序 列 是100101010000000.為了提供一個標識確保順利解碼，將第一個TS數據包的同步字節按位取反，即由47H變換為B8H.偽隨機序列發生器完成初始化后，輸出的第一個比特數據將作用于已翻轉的數據同步字節后的第一個比特位。為了確保其他同步功能的實現，后續的7個傳送流TS包中，每個同步字節不參與隨機化處理，偽隨機序列發生器在傳送同步字節的過程中繼續工作，不輸出產生的偽隨機序列，所以偽隨機序列周期為1503個字節。當沒有碼流進入到調制器或者不是MPEG-2格式的碼流輸入時，該過程仍然繼續進行，這樣調制器就不會發射未經調制的載波。[15][16][17]
隨機化處理完成后，為了提高系統的抗干擾能力，通過RS糾錯編碼對每個包進行處理（204,188），可以糾正一個TS包內小于8個字節的誤碼。因為16個校驗數據是根據包括同步字節（47H/B8H）在內的完整TS包的數據產生的，也就是說RS編碼的保護包括同步字節。
編碼的具體過程如下所述：在碼流數據進入（255,239）的標準RS編碼器前，每一組188字節的數據包添加51個字節數據，這51個字節全置為“0”后進行RS編碼，RS編碼完成后去掉這51個為0的字節就實現了截短的RS編碼。[10][18][29][52]
糾錯編碼后的TS包，為了避免由于其他突發等原因造成的連續錯誤，還需要卷積交織深度為I=12的處理過程。由重疊的誤碼保護數據包組成已交織的幀，同步字節可以界定，有12個支路構成交織處理，由輸入開關輪換向各支路輸入包數據。每一個支路都有一個FIFO的移位寄存器，寄存器的單元數是Mj,每個單元是一個字節，輸入輸出的工作必須同步。為了實現同步，將同步字節放在第0條支路上傳送。卷織交織完成后，進行字節到符號的精確映射，該映射主要是取決于調制系統使用的字節邊界，無論何種情況，符號的最高有效位和字節的最高有效位相對應。為了確保獲得π2/旋轉不變的 QAM 調制星座圖，在 QAM 調制前須對每個 m 位符號的兩個最高有效位進行差分編碼。差分編碼規則如下：
調制時通過變換兩個最高有效位和旋轉 q 個最低有效位，就可以將第一象限的星座點變換到第二、三、四象限的。在調制前進行基帶成型處理，對 I、Q 信號使用平方根升余弦滾降濾波器進行濾波，基帶濾波器的有幾個設計要求，考慮了數字濾波器的設計限定，以及系統模擬部分時如 D/A 轉換、模擬濾波器等因素的影響，滾降系數選用0.15,其理論頻響函數為：
其中 f N 為 Nyquist 頻率，其值為 1/2 符號率。[7][19][20]
3.2有線數字電視交互平臺設計原則與技術需求
作為一個能夠支撐未來業務，面向“三網融合”的有線數字電視高清交互平臺，在設計之初應當遵照以下原則：
1、標準性和開放性原則：高清互動平臺解決方案中的各類設備和技術均遵照國際、國內和內相關行業標準，整個系統采用開放的系統架構，支持業務組件的可拆卸性和可替換性。系統提供開放的標準協議接口，使得整個系統平臺解決方案具有良好的交互操作性。2、先進性和實用性：系統設計采用先進而科學的理念、成熟的技術和方法，確保系統平臺的穩定性、流暢性達到行業的一流水平。系統可以支持多種先進的主流視音頻編碼格式。3、可靠性和安全性：系統設計需要從系統結構、設備性能、技術措施、系統管理及后期維護等方面重點保證系統運行的可靠性和穩定性。通過日常例行故障檢查、告警和處理機制，保證系統平臺數據的丟失和損壞；采用靈活的任務調度機制實現負載均衡，達到最大的平均無故障時間。在系統出現故障時，可以做到主備設備或系統的無縫切換。4、靈活性和擴展性：系統軟硬件采用模塊化結構設計，將來業務種類的增加和用戶數量的增長后，系統可以根據實際情況平滑升級。5、可運營和可管理性：系統具有先進完善的運行管理和監控功能，通過網管系統提供設備性能檢測、記錄、告警，具備故障自動診斷和恢復的能力，不影響正常業務的進行。
綜合考慮技術、市場、投資等因素，將業務分成項目一期需要實現的業務和未來規劃實現的業務，共兩個階段業務需求進行規劃，同時考慮后期的功能擴展，以方便支持未來的新興業務需求。兩個階段的具體業務需求規劃詳見表3.1和表3.2所列出的內容。
通過上述表格可見主要的業務需求包括各類點播業務、時移電視業務、音樂點播業務（包含網絡卡拉OK等）、廣告點播、交互教育業務、在線購物業務、交互信息業務、本地節目和信息業務、政府陽光政務業務?？紤]節目源初期主要采用MPEG-2@3.75Mbps的編碼方式存儲，設計首期建設存儲容量為2.5-3萬個小時，每小時的MPEG-2節目存儲需要 1.4-1.7GB 的空間，2.5-3 萬小時的節目共需要45TB左右的存儲空間?？紤]在初期建設部分H.264 信源編碼標準的節目，實現不同編碼格式的信源接入。不同信源編碼方式的實現主要通過提供的業務類型加以區分，MPEG-2 信源實現標清業務、H.264 信源實現高清業務。在前端通過高清、標清不同的 EPG portal 頁面，實現不同信源的節目索引；在終端通過標清、高清的不同類型機頂盒終端，寫入不同的 URL,找到相應的業務連接；通過后臺管理系統（BO）實現高清、標清節目內容的分發、調度。
交互業務平臺分步驟、分階段逐步實施。初期建設3000個并發流（系統支持5000流），覆蓋4個試點城市，達到3萬交互用戶的覆蓋規模。使用MPEG-2的編碼方式后，經過IPQAM調制后的每個有線電視頻點可以傳輸十個并發流，3000個并發流占用300個頻點（不同地市之間和同一城市內采用空分復用的方式解決頻點資源不足的問題），使用 1:10 的用戶覆蓋率來計算，3000 個并發流可以實現3 萬用戶的用戶覆蓋。后期隨著交互業務和用戶的發展可以增加播發服務器和邊緣節點 IPQAM 的方式平滑升級擴容，最終達到300 萬用戶覆蓋的用戶規模，實現有線電視用戶的交互業務全覆蓋。[54][55]
3.3 DVB架構中視頻交互問題的討論
本本節將根據以上設計原則和業務需求情況，針對現有情況進行分析匯總，給出以下方案建設原則。高清互動平臺的建設是在實現高清交互業務，同時將有線電視網絡和寬帶網絡及網絡上承載的數字電視和寬帶接入等業務相融合，在終端機頂盒上實現多個類型的業務，并支持擴展增值應用的全業務模式，從業務層面上實現三網融合。在高清互動系統建設上遵循以下原則：（1）實用性與可靠性。系統設計中交互點播業務應當功能提示明確，操作簡單方便，適應不同類型和層次用戶的消費需求。系統和業務具有容錯功能和災難備份能力，抗干擾能力強。處理多種類型數據。在操作或運行異常時，系統具備較強的恢復能力。（2）先進性、可擴展性與可維護性。采用先進的設計思想和開放的體系結構；采用相關專業技術領域的主流先進應用技術；選用市場覆蓋率高和技術成熟的設備和產品；系統可以根據未來業務的需要通過修改相應的系統模塊、增加新的功能，系統要易于擴展；系統結構、資源存儲結構和設備選型，在性能和功能滿足的情況下，要便于維護。（3）安全性。確保傳輸信號、節目內容的政治安全和質量安全。確保網絡架構、系統設備在安全運行。采用多層次的安全控制手段，建立完善的安全管理維護體系。（4）經濟性。在滿足系統功能和性能要求的同時，選用高性價比的設備，以經濟的系統造價完成平臺項目的設計、實施，確保系統平臺的可持續發展；充分利用已有基礎網絡和設施資源，合理規劃、共享使用。
綜合考慮現有網絡資源和實際情況，還要遵循以下原則：（1）、標準開放的體系架構：早期的交互平臺解決方案多采用私有協議對接通信，大大減弱了系統平臺的后續業務擴展和系統擴容能力、與第三方廠商的互聯互通能力。高清交互平臺各個功能部件間必須采用行業通用的標準協議和接口模式，保證平臺擴展的靈活性，降低公司的投資風險，可以快速地與第三方業務系統進行互聯互通。（2）、多種媒體內容格式：支持多種媒體文件格式的生成和存儲。方便不同廠家不同格式之間共享存儲空間，降低媒體資源存儲成本。當系統平臺大規模部署，發展多種類型媒體業務和增值業務時，內容將需要海量存儲，支持多種不同的媒體內容格式（標清 MPEG-2、高清 H.264），將顯得尤為重要。（3）、負載均衡和關鍵設備冗余：對于高清交互系統平臺，能否實現未來海量用戶下多種業務的可靠運營，全局策略和設備安全性是非常關鍵的。平臺主要系統部件采用雙機備份負載均擔、由保護技術，避免單點故障，提高關鍵設備的可用性。骨干網基于全路由保護的IP 寬帶網和環網保護的 SDH 傳輸網。全局均衡策略負責全網用戶的訪問請求響應，將用戶的請求定向到合適的服務節點。（4）、分布式存儲分發和分布式結構、混合組網、多級管理：高清交互平臺采用分布式 CDN 部署，支持多種類型的媒體分發策略，包括主動 PUSH、被動 PULL、組播分發等技術模式，能夠有效地節省運營商的骨干帶寬；交互平臺采用分布式結構，支持省、市、縣三級管理模式，采用集中+邊緣的組網方式。部署平臺中心節點、分中心節點和服務節點。統一資源調度，統一平臺門戶，服務節點盡量靠近用戶，部署分布式 EPG 服務器系統、存儲系統、IP-QAM 系統等，有效實現用戶高效、大并發量訪問交互平臺系統，可以輕松保證多用戶并發訪問不會造成系統整體性能的下降，提高了系統的穩定性，保證了系統的整體性能。同時還可以支持個性化 EPG 方案，可以針對不同客戶群提供不同的 EPG 界面展示。[38, 39, 54]
