HFC网络交互业务支撑关键技术研究

论文摘要

HFC网络是我国广播电视传输的重要基础设施,在网络业务日趋融合的发展趋势下,利用HFC网络进行多媒体和数据的宽带传输、开展个性化双向交互业务已经成为广播电视领域的迫切需求。国家广电总局部署了专门的科技攻关项目,进行HFC网络交互业务支撑技术的研究,并开展交互业务的示范。本文以“海南双向HFC网络交互业务示范网及其终端的研制”课题为依托,开展了HFC网络交互业务系统支撑关键技术的研究,主要工作及创新点如下:（1）提出了一种基于Erlang B拒绝模型的HFC网络交互视频单业务的流量分析模型。采用该模型,可以准确计算出交互业务实际需要的带宽数,用以指导网络的设计和经济部署。（2）采用多维状态空间来描述多业务流边缘汇聚时的网络流量,并利用Kaufman-Roberts递归算法计算出多业务共享带宽模式下的业务阻塞率,用以支持交互业务的新部署。理论分析表明,多业务共享边缘带宽能够提高10%的带宽利用率。（3）提出了一种结合组播和单播技术的统一带宽分配模型。基于该模型,以网络当前点播强度和节目流行度为参数,提出了一种控制单播和组播带宽的分配算法。仿真结果表明,该模型及算法能够在带宽利用率和业务的交互性能之间达到平衡,在点播高峰期,组播带宽提高了系统的吞吐量;在点播低峰期,单播带宽实现了用户的交互性。（4）提出了一种基于服务端定向流的交互终端寻址方法,用于解决HFC网络大规模交互终端的双向寻址问题。通过结合HFC网络MPEG2协议和IP网RTP协议,提出了一种基于MPEG2私有表结构的节目流时间戳的下发机制,用于解决基于实时流时间的VCR跳转问题。（5）提出了一种时移电视业务系统终端的软件实现方法。在现有MPEG2解码器的基础上,采用纯软件的实现方式,降低了机顶盒的硬件成本、方便于集成到各种不同类型的机顶盒中并通过软件升级的方式兼容已部署的机顶盒。完成了终端软件模块和Broadcom、Philips双模机顶盒的集成。上述方法及机制（1）、（2）、（4）、（5）已应用并部署于海南双向HFC网络交互业务示范网中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语
• 目录
• 图表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 HFC网络交互业务系统及业务支撑关键技术
• 1.2.1 HFC网络交互业务系统
• 1.2.2 交互业务关键支撑关键技术与难点
• 1.3 HFC网络交互业务支撑关键技术的研究现状
• 1.3.1 交互视频业务的流量分析和网络设计
• 1.3.2 交互业务带宽的动态管理和组播技术
• 1.3.3 交互业务系统和交互终端的实现技术
• 1.4 本文主要研究内容与创新点
• 1.5 本文结构
• 第二章 基于请求的交互业务支撑关键技术
• 2.1 基于业务请求的HFC网络内容分发
• 2.2 交互业务系统的流量分析和网络设计
• 2.3 基于业务请求的动态带宽管理
• 2.4 单播与组播相结合的统一带宽分配模型
• 2.5 交互业务系统的实现技术
• 2.6 交互业务终端的寻址与实现技术
• 2.7 本章小结
• 第三章 交互视频业务的流量分析与网络设计
• 3.1 交互视频业务的系统结构
• 3.2 单业务的流量分析
• 3.2.1 用户点播数和强度
• 3.2.2 点播会话特征
• 3.2.3 频点带宽和节目码率
• 3.2.4 Erlang模型
• 3.2.5 交互视频业务的服务性能指标
• 3.3 时移直播电视业务的网络设计
• 3.3.1 时移频道数
• 3.3.2 时移电视业务性能指标
• 3.3.3 时移电视业务的网络设计
• 3.3.4 实验及结果
• 3.4 视频点播业务的网络设计
• 3.4.1 用户兴趣和流行度
• 3.4.2 视频点播业务的网络设计
• 3.5 交互视频多业务的流量分析和网络设计
• 3.5.1 多业务共享RF的流量分析
• 3.5.2 多业务共享RF的网络设计
• 3.5.3 实验及结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于业务请求的动态带宽管理机制
• 4.1 多业务的带宽管理
• 4.1.1 多业务的边缘汇聚
• 4.1.2 边缘汇聚的体系结构
• 4.1.3 边缘资源管理ERM
• 4.2 带宽管理控制策略
• 4.2.1 完全共享CS
• 4.2.2 完全分割CP
• 4.2.3 部分共享PS
• 4.3 SRM的实现
• 4.3.1 资源的分配策略
• 4.3.2 资源的回收策略
• 4.3.3 实验及结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 单播与组播相结合的统一带宽分配模型
• 5.1 HFC网络单播与组播简介
• 5.2 HFC网络的组播技术
• 5.3 单播与组播相结合的系统模型
• 5.4 带宽分配算法
• 5.5 实验及结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 基于定向流的终端寻址与节目流时间戳下发
• 6.1 终端寻址问题简介
• 6.2 基于定向流的寻址技术
• 6.2.1 基于节点组的寻址架构
• 6.2.2 基于定向流的寻址流程
• 6.2.3 技术实现及性能
• 6.3 基于DVB网络标识的寻址技术
• 6.3.1 DVB网络标识寻址介绍
• 6.3.2 基于网络标识的寻址流程
• 6.3.3 设计及实现中的优化
• 6.4 节目流时间戳的下发机制
• 6.4.1 节目流时间
• 6.4.2 节目时间戳的下发流程
• 6.4.3 技术实现及性能
• 6.5 本章小结
• 第七章 基于服务端缓存的时移电视系统设计
• 7.1 交互业务系统概述
• 7.2 服务端缓存的时移电视系统设计
• 7.2.1 时移系统设计
• 7.2.2 通信协议和数据格式定义
• 7.2.3 业务流程设计
• 7.3 基于数字电视内容的双向触发业务系统
• 7.3.1 双向触发业务概述
• 7.3.2 双向触发业务的系统设计
• 7.3.3 节目相关网页应用
• 7.3.4 节目相关聊天室
• 7.4 本章小结
• 第八章 时移电视系统终端的软件实现方法
• 8.1 HFC网络交互业务终端系统设计
• 8.1.1 终端系统简介
• 8.1.2 硬件系统介绍
• 8.1.3 软件系统介绍
• 8.2 时移电视系统终端的软件实现
• 8.2.1 TVS终端的软件设计
• 8.2.2 多业务终端内存管理技术
• 8.2.3 多业务融合终端调度技术
• 8.3 本章小结
• 第九章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文和取得的研究成果