时移电视点播系统交互技术研究

朱凌

摘要：互联网技术的快速发展，通信网络及有线电视网络均向传统的单向电视广播、用户被动收看的被动模式中进行转变，大力发展的时移电视等增值业务，为用户提供更优质的服务。

关键词：时移电视；点播系统；交互技术

传统的电视广播网经历的主要发展过程是无线传输到有线传输。传输信号主要经历了模拟信号和数字信号两阶段。近年来，在电视技术快速发展的背景下，比如液晶电视、离子电视的出现，导致模拟信号也出现一些比较文明的问题，比如清晰度不高、噪声累计严重等，无法满足用户观看电视的需求。但是，在数字电视的作用下，这些问题均得到有效的解决。

一、时移电视的概述

时移电视指的是在向用户提供电视直播服务的基础上，还为用户提供VCR操作功能，比如快退、快进、跳转及暂停等，方便用户观看。传统模式下，电视节目使用的是以广播为形式的播放，并基于固定时间以及频道向用户播放，用户处于被动地位。同时，用户必须按规定时间观看、不然就会错过观看的机会。这是说明传统的电视服务束缚于时间框架下，存在一定程度的局限性。时移电视就很好地解决传统电视服务受限于时间框架的问题。基于用户层面分析，用户能够对电视节目的播出进行一定程度的掌控，使电视节目的播出时间轴不再固定，能够根据用户的要求进行移动。显然时移电视业务的产生对于电视广播及互联网的发展是具备积极意义的，且进一步推动了交互式电视时代的发展。

随着网络带宽与计算机能力的发展以及用户需求的不断提升，毫无疑问IVOD是VOD发展的趋势，其实是向用户提供完全的交互式能力才是VOD发展的方向。时移电视结合了传统电视的播出技术与VOD的流媒体的技术，。因此无论互联网运营商开展的IPTV还是广电运营商开展的数字电视双向改造中使用的时移电视技术从本质上是一样的。

二、时移电视点播系统交互技术研究

（一）用户交互式技术

在时移电视系统中，交互式技术是最关键的技术。在交互式技术的作用下，时移电视才能将节目的控制权交给用户，进而使交互式电视成为现实。交互式技术主要体现在快进、快退、定位、跳转及暂停等方面。其中，定位指的就是用户能够精确获得某个时间点的播出节目。通常应用定位技术有两类：一是时间定位方式；二是回看方式。时间定位方式用户可以以机顶盒为途径，通过机顶盒所提供的信息对前端系统所录制节目继续查找，获得准确的内容，在机顶盒上进行时间暂停后可以通过输入固定时间或拖动时间轴来对节目进行检索，这样就可以能够收看某一频道的电视节目了，回看的方式指的是以Web界面为途径，进而基于电视向用户供应频道指南，用户利用遥控器，并在界面上选择自己喜爱的节目进行收看，是暂停、快进、快退及挑战联合起来的称呼。

（二）单组播切换技术

时移电视系统中，用戶的观看过程具备两个过程：一是单播状态；二是组播状态。用户在观看电视时，可以组播或广播倍道对数据流进行接收，基于该情况下用户所收看的电视节目就是最新内容。同时，该过程仅仅存在一路节目流，用户可利用广播技术对此信道进行共享。但是，在用户对某些交互操作选择后进而以继续的方式进行节目的播放时，用户和时移电视服务器交互信令，使时移电视服务器为用户提供过期的数据。用户的客户端要与服务器端进行配合，才能使播放器以平滑的形式过度至单播状态。目前，单组播切换技术在时移系统当中还是一个比较难的问题。

（三）码率平滑技术

码率平滑技术能使传输过程变得简单，并提高网络带宽的利用率。码率平滑算法所使用的方法主要有两类：一是在线平滑；二是离线平滑。其中，在线平滑算法是基于媒体数据包发送的情况下，以实时的对和用户端之间的网络进行测量为依据，进一步对数据的发送加以决定，具有代表性的有MTFC。该算法无需媒体数据的预先知识，以客户端的缓冲为途径，进而对若干个临界区进行划分。当客户端基于缓冲区的数据跨过，某一个缓冲区的情况下，便能够向服务器端对自身的缓冲区水平进行有效的反馈，最终使客户不会出现上溢会下溢等现象，进一步使发送码率的波动得到有效的控制。离线平滑算法的VID影片的帧信息是能够提前得到的，且可以引进一定的播放延时，所以能够对这方面的想信息进行有效的利用，进一步对码流的平滑度进行优先发送。

三、对于时移电视服务器需要解决的问题

（一）服务模型研究

时移电视服务方式有别于数字电视广播流推送的服务方式，它采用用户点播某一栏目或时间点的方式，并由时移电视媒体服务以单播的方式流化相应的电视节目流，其实就是单播数字电视流是通过用户点播后产生的拉的作用来完成的。因此，在服务形式上，可以有多种方式：（1）按栏目划分节目，点播后只收看该栏目的内容，栏目结束后点播结束；（2）按栏目划分节目，点播后从栏目开始处连续收看；（3）按时间划分节目，其实就是电视节目按是时间分割，播放时按时间段收看；（4）按时间划分节目，播放后从点播处连续收看；那么直播状态下用户通过回退方式进行入点播方式，提供电视服务的VCR操作功能，支持多种服务模型是时移电视服务器的实现的难点之一。

（二）存储系统

磁盘性能的发展远远落后于CPU、内存和网络，到了2000年他们的差距已经达到了六个数量级，特别是随着并行结构的采用，系统计算性能越来越强，IO成为了计算机系统的主要瓶颈。因此无论在时移电视系统中还是在VOD系统中存储系统均被认为是系统的瓶颈。时移电视系统一方面由于其时移深度、码率、频道数量等的影响肯能对存储系统有海量的要求，另一方面由于其时性的特点，要求存储系统能够提高及其高的数据读取带宽以满足实时性要求以及VCR等交互式请求。与VOD等系统所不同的是除了以上所说的共同需求之外，由于时移电视服务器需要实时的将电视流录制并持久化的保存与存储系统中，要求存储系统能够提供比较高的写入速度。

（三）可用性

电信级时移电视服务器的可用性一直是一个重要的研究课题，作为双向数字电视或者是IPTV的一部分，时移电视服务器必须能够提供7X24小时不间断的服务能力。通常对服务器的这种要求使用RAS指标来描述，RAS是可靠性、可用性和可维护下的统称。

可靠性是指系统稳定运行的能力，可靠性指标通常平均无故障时间表示，可维性是指系统出现故障时采取维修手段快速恢复系统的能力，可维性指标可用故障的平均修复时间表示。可用性是用户最关心的，是RAS指标向用户的直观展现，用于衡量对象向用户提供的平均可使用时间。

四、时移电视系统框架研究

PVR其实是一种利用数字机顶盒的存储能力，将节目存储在机顶盒的硬盘上，从而可以向用户提供已经存储节目的时移功能，但是由于机顶盒的存储能力一般比较小，并且其接入带宽比较小，因此只能向用户提供有限频道的时移服务，但是用户的兴趣是随着频道播出的节目内容快速变化的，因此很难做到任何用户需要时移电视功能时，此频道恰好被录制在了机顶盒上。因此在本质上技術把所设计好的时移电视系统要求向所有用户提供统一的时移电视功能，其实就是时移电视服务不是针对个人的，而是作为频道的一部分，其过去的一段时间的节目总是作为一个服务向所有用户提供的，从而可以让用户感受到每个频道都是可以自己控制的。

（一）时移电视服务器软件架构

针对时移电视所需求的功能要求，提出了以下的解决方法。

从功能上主要分为量大模块：流化录制模块和流服务模块。流化录制模块负责接收TV数据的组播流，并对其内容进行解析、封帧以及MP4文件的录制功能，同时向流化服务模块提供数据获取接口。流化服务模块提供具体的流化服务，包括请求处理、操作切换响应、媒体内容流化发包等。流化服务内容从文件管理模块获取，对服务器来说此模块只有一个，各节目的文件模块对它是均等的，并不进行特别的区分。

（二）时移电视系统交互技术

交互式技术是时移电视的最大亮点之一，也是本文的重点研究对象，在本文中，交互操作主要指：定位、暂停、快进、快退等。那么需要将交互式操作分为定位和VCR两类，VCR包括暂停、快进、快退等。之所以将定位与VCR分开是因为传统丧VCR在VOD系统内被广泛的研究，并且其技术与方法很多均适用于时移电视系统，但是定位是一种时移电视特有的方法。这个已经在上述中描述出来。因为这在本质上就是为了提供一种方便用户操作的方法。

五、小结

以上所述，认识到时移电视点播系统所存在的交互技术，比如用户交互式技术、单组播切换技术及码率平滑技术等。在时移电视点播系统交互技术日益完善下，需要对其应用进行考虑，但由于该技术对资源有着比较高的要求，所以在实际应用过程中会遭遇到很大的阻碍。鉴于此，目前，要想使交互式电视时代更具发展空间，就需要在完善技术的基础上制定有效的应用策略，以期促进数字电视行业的发展。

参考文献：

[1]许书彬.时移电视点播系统交互技术研究[D].中国科学技术大学，2012

[2]陈利军.时移电视点播系统交互技术研究[J]. 西部广播电视，2014（21）：184

[3]许书彬，王子磊，奚宏生，李自勉.一种MPEG2-TS时移电视系统的流定位方法[J].小型微型计算机系统，2016