基于終端配合的iptv頻道切換改進方案

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1、基于終端配合的IPTV頻道切換改進方案蔣耀宇（中國聯(lián)通沈陽分公司網(wǎng)絡優(yōu)化中心110003）摘要：IPTV業(yè)務的應用隨著網(wǎng)絡技術的進步得到了極大的發(fā)展。頻道切換時間作為影響直播業(yè)務QoS(QualityofService)的關鍵因素之一，是大規(guī)模應用IPTV服務必須要解決的問題之一。本文在總結目前主要頻道切換方案的基礎上，提出了一種改進的由終端設備與服務器配合的頻道切換方案。本方案在媒體傳輸過程中使用了一個臨時通道加快流媒體的傳輸速度，在傳輸終端上采用雙緩沖區(qū)存儲媒體數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了各個頻道快速切換的需求，最后

2、對本方案性能做了簡要分析。關鍵詞：IPTV；頻道切換；終端配合1引言IPTV業(yè)務應用隨著網(wǎng)絡技術的飛速進步得到了逐步的推廣。直播業(yè)務作為IPTV的基礎業(yè)務，頻道切換時延是其業(yè)務質(zhì)量的重要指標之一。頻道切換時間指從用戶提交頻道切換請求，到被請求頻道的畫面在電視屏幕上顯示給用戶所需要的時間。目前有線電視的頻道切換時間在0.5秒左右，數(shù)字電視的切換時間要比有線電視稍長一些，大概在1秒左右。在對用戶的調(diào)研結果顯示，IPTV業(yè)務中，用戶能夠接受的頻道切換時間上限為2秒，超過2秒用戶就會有明顯的滯后感。由于網(wǎng)絡帶寬的

3、限制，IPTV的直播頻道服務采用組播方式，頻道源僅向用戶發(fā)送當前正在播放的視頻源，當用戶想要切換頻道時，就要經(jīng)過一系列的請求處理和數(shù)據(jù)傳輸才能切換到下一個頻道。這樣IPTV的頻道切換時延就難以滿足2秒的需求。2當前主要研究方案分析頻道切換時間一般由以下幾個部分構成：(1)頻道信息獲取時間：改時間可以通過預先下載頻道對應的EPG(ElectronicProgramGuide電子節(jié)目單)文件而省略；(2)獲得第1個I幀的時間(T1)：工程中編碼器I幀間隔一般設為2-3秒，因此獲得第1個I幀的平均時間為1-1.

4、5秒；(3)終端編碼器重新初始化時間：由于其一般在幾十毫秒級，且可以與接受I幀的同時進行，因此可以忽略；(4)終端緩存延時播放時間(T2)：一般為1-2秒；由此可知，影響頻道切換時間的主要是T1和T2，對頻道切換的改進也主要在這兩個方面。當前對頻道切換的研究主要集中在系統(tǒng)架構上。2.1基于視頻典型幀提取的快速頻道切換技術方案該方案的基本思路是在用戶切換頻道時，快速提供給用戶一個簡短的新頻道的典型幀序列，從而改善用戶對IPTV頻道切換的時延感覺。需要在系統(tǒng)網(wǎng)絡側增加一個直播處理的服務器，該服務器實時接收并處

5、理所有直播頻道的數(shù)據(jù)。在用戶切換頻道時，終端在退出正常組播的同時，向直播處理服務器發(fā)出請求。直播處理服務器則相應并快速提供給用戶一個簡短的新頻道的典型幀序列。該典型幀序列到達終端緩沖區(qū)后，即可被解碼和輸出。待正常新頻道的數(shù)據(jù)包到達終端緩沖區(qū)后，終端解碼和輸出新頻道的數(shù)據(jù)。如果典型幀就是新頻道當前時刻前的視頻幀，或者與當前時刻的視頻幀接近，那么在用戶體驗上就會感到切換是平滑的，改善用戶的感知度。此方案在正常數(shù)據(jù)包到達終端之前，先由直播處理服務器向終端發(fā)送典型幀，此典型幀并不能保證與正常新頻道的數(shù)據(jù)包保持連續(xù)

6、一致，會在終端出現(xiàn)畫面不連續(xù)的情況；而且增加了一個直播處理服務器，增加了網(wǎng)絡的復雜性。2.2基于重傳通道的頻道切換該方案在終端和流媒體服務器之間建立并保持一條常設的TCP重傳通道。終端先通過重傳通道從流媒體服務器的緩存中，以大于解碼速度的碼速得到最近或次近的I幀及后續(xù)幀序列，這樣得到的碼流將比組播流至少滯后一個I幀，而終端在接收到第1個I幀后，隨即開始輸出視頻而不等待緩存。此時，由于傳輸速度大于解碼速度，因此終端的解碼緩存將逐漸被充滿，且會逐漸把流媒體服務器的緩存消耗殆盡。為此，在單播流發(fā)送最新的碼流數(shù)據(jù)

7、時（此時單播碼流已經(jīng)比組播流超前），需指示終端切換為接收組播流。由于開始接收的組播數(shù)據(jù)與原單播數(shù)據(jù)重復，因而被丟棄，直至接收到序列號新數(shù)據(jù)，這樣就達到了平滑銜接。此方案終端組播流的切換需要流媒體服務器來通知，組播流與單播流是否已經(jīng)重合服務器并不能確定，而且增加了流媒體服務器的負擔；同時需要一條常設的TCP通道，當用戶數(shù)量很大時會占用大量帶寬資源。3改進的終端與流媒體服務器配合的頻道切換方案以上的改進方案主要集中在網(wǎng)絡側，對服務器進行完善，終端上的具體播放情況服務器并不知曉，而且IPTV終端總是處于被動地位

8、。而IPTV終端（包括機頂盒）都是智能終端，有很高的性能，本文重點就是讓終端在頻道切換的改進上發(fā)揮主動作用。3.1總體方案綜合2.1，2.2節(jié)介紹的切換方案，本文提出一種終端與媒體服務器相配合的頻道切換方案，基本結構如圖1所示。圖1基本結構圖基本思路是：每次進行頻道切換時，服務器與終端之間除了建立正常的組播通道用于發(fā)送正常的直播媒體流，還要建立一條臨時性的單播通道，此通道用于快速建立播放過程，是臨時性的。臨時通道何時釋放由終端