1 有关传输设备与技术的综述 1
1.1 ATM在视频中的应用 1
1.2 高速xDSL冲过“最后一公里” 2
1.3 视频传输技术 4
2 VOD技术综述 5
2.1 有线电视网 5
2.2 多媒体技术与电视的结合──交互式电视 9
2.3 以太网环境下的VOD技术 10
2.4 双向ITV网是实现信息高速公路的捷径 12
2.5 媒体服务器解决方案 14
2.6 视频服务器和点播电视系统 16
2.7 视频服务器的体系结构 17
1有关传输设备与技术的综述
1.1ATM在视频中的应用
视频应用大致可以分为三类：
1．网络视频会议（VideoConferencing）
2．网络视频点播（VideoOnDemand）
3．网络视频广播（VideoBroadcasting）
所有这些视频应用成功与否的关键在于视频的质量。
与传统的IP网络相比，ATM有三个显著的特征：
第一，IP网络的交换方式是“数据包交换”方式，而数据包的大小不一，这使得IP网络上长短不一的数据包交换只能以软件的方式来进行，而且传送的时延不可预测。ATM网络的交换方式是“信元交换方式”，这使得ATM交换机可以采用高速的硬件电路来实现交换，从而极大地提高了交换速度。同时，由于信元长度一致，相应的传输时延统一且易于控制。
第二，IP网络站点间的通信是“非面向连接”的，好比寄信。这种传送方式适合非实时性的业务，而不适合于实时性要求高的业务，如传递语音、视频等。
ATM网络站点间的通信是“面向连接”的。通信的两点之间必须先成功地建立起一条通道，然后才能开始通信，好比打电话。这种传递方式适合于传递实时性要求高的业务。
第三，ATM网络上提供“服务质量”保障（QoS），从而使得各种性质不同的业务能很好地共存，并且可以得到各自不同要求的服务质量。
ATM的特点保障了数据、语音、视频等多种业务在同一个网络中能很好地共存。在ATM网络上能保障稳定连续的视频应用服务，使得ATM成为视频应用的网络基础，得以广泛应用。
1.2高速xDSL冲过“最后一公里”
xDSL为何物？
xDSL服务是点到点的公共网络访问技术，它允许在网络服务提供商（NSP）和客户之间的局域环路中通过双铰铜线传送多种形式的数据、音频和视频。由于xDSL可以支持高速Internet／Intranet访问、在线服务、视频点播、TV信号传输、交互式娱乐和话音传输等，这项技术在未来两三年内将会对业界造成重要的影响和冲击。xDSL技术最大的特点就是它们能够在现有的铜质电话线路上传输大量的信息，这主要是因为xDSL modem利用了在模拟线路中插入或抽取更多的数字数据的信号处理技术，其关键是在调制阶段。
现在ADSL主要使用两种不同的调制技术：CAP（Carrierless Amplitude Modulation）调制和DMT（Discrete Multitone）调制。CAP和DMT虽然都属于QAM技术，但应用它的具体方式不同。CAP的优势在于：它现在已经可以以T1的速度提供使用，但它不是ANSI和ETSI的标准，而且只能提供较低的ADSL性能。由于它使用了单一信道，因此人们还怀疑它会受到干扰。而DMT的优势在于：它是ANSI和ETSI的标准，它的性能在下行通信中是CAP的4倍，在上行通信中是CAP的10倍，而且较少受到躁音的干扰。但是DMT也有自己的缺陷：它技术上非常复杂，成本也比CAP昂贵，现在还未能投入商业应用。至于这两种调制技术，哪一种将会得到更大的发展，现在还很难断言。
细述xDSL
xDSL中的“x”表示各种数据用户线技术，包括ADSL、R－ADSL、HDSL、SDSL和VDSL等。它们最大的区别就体现在信号传输速度和距离的不同以及上行通过和下行通过的对称性的不同这两个方面。
●不对称用户数字线（ADSL）
ADSL技术是一种不对称的技术，从网络服务商（NSP）到客户的下行通信速度比从用户到NSP的上行通信速度要快得多，这使ADSL成为用于Internet／Intranet冲浪、视频点播（VOD）、远程局域网络（LAN）访问的理想技术，因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息要多得多。对于下行通信，ADSL可以支持的速度为1．5M到8Mbps，而ADSL能够支持的上行通信的速度只能达到16k到0kbps。
●速率自适应用户数字线（R－ADSL）
R－ADSL能够提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可以根据双绞铜线质量的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度。有了R－ADSL，用户就有可能以不同的速度将不同的线路连接起来。
●高比特率用户数字线（HDSL）
HDSL技术是对称的，为上行通信和下行通信提供同样的带宽。HDSL是各种xDSL技术中最成熟的一种，现在它已经在一些电话公司和大学校园里使用。尽管HDSL的有效传输距离只有15000英尺(4572M)，但电信公司可以通过安装信号转发器来扩展它的传输距离。由于HDSL技术使用两对或三对双绞铜线，因而它很适用于连接PBX系统、数字局域环路、Internet服务商和大学校园网等。
●单线路数字用户线（SDSL）
同HDSL一样，SDSL也支持对称的T1／E1传输，但它有两个显著的不同。SDSL只使用一对铜线，其最大有效传输距离为10000英尺(3048M)。
在这个范围内，SDSL将能够支持各种要求上行通信的速度与下行通信的速度一样快的应用。用于SDSL的标准目前还处于发展中，未能最后敲定。
ADSL技术的发展现状
在各种xDSL技术中，ADSL技术现在是最引人注目的，估计到1998年底1999年初ADSL将会得到大规模的商业部署。
为了实现高速度，ADSL使用频分多址复用（FDM）和回波抵消两种办法来将一个电话线路可用的带宽划分成多个信道。不管是FDM还是回波抵消，均有一个滤波器从ADSL线路中分出4KHz?的带宽用于普通老式电话服务（POTS），其余的带宽则用于数据通信。这意味着POTS和ADSL可以在同一条电话线路上同时使用，而不必为POTS单独分配一个线路来用于话音通信。
ADSL技术的开发和试验现在主要集中在北美和太平洋一带的国家。ADSLmodem已经被30多家电话公司成功的试验过，现在在北美和欧洲有数以千记的线路供试验用。现在公司和厂商进行的ADSL试验主要集中在将商业应用和消费者应用混合在一起。从这些试验我们便不难看ADSL技术未来的应用领域。
xDSL的发展趋势
xDSL是一种具有广阔应用前景的技术，它现谝话惚?BR>用于各种数据传输、视频传输和PBX交互连接应用。但在将来，xDSL将会越来越多的面向数据应用发展。
虽然xDSL技术有许多好处，在它们得到大规模的商业应用前还有许多重要的问题有待解决。最重要的就是要形成一个开放的标准，这将成为影响xDSL技术发展的最重要的因素。其它影响xDSL技术的因素还有交互操作性、安全性、干扰等。网络服务提供商（NSP）能否成功地从现有的技术转换到xDSL技术也是影响xDSL的一个非技术的然而却十分重要的因素。
在未来五到十年内，xDSL技术将有可能用于在现在?BR>电话线路上将ATM传输扩展到家庭。为了实现这一美好的梦想，ANSI、ETSI、ADSL论坛（ADSLForum）、ATM论坛（ATMForum）和DAVIC等组织正在联合制定这方面的有关标准。这的确是一个良好的开端，然而在这些组织能够正式制定出一套允许xDSL在普通的电话线上进行廉价的端到端的ATM传输的标准前还有很长的路要走。
1.3视频传输技术
视频传输的基本特点
通常,我们传输MPEG1电视质量的视频数据要求120Kbps～140Kbps的速率,如果要传送和VHS质量相当的图像(8色、352×288、每秒30帧), 那就要采用MPEG2标准。对于传输量大的远程视频应用系统,大约要求网络具备500Kbps的速度才能使图像达到SVHS一样的效果。
为了让用户能够享受到更多的多媒体服务, 未来的网络就必须以相同的速度来双向(全双工模式)传送视频数据, 这大概要求4Mbps～6Mbps的传输速度。另外,视频数据要求以连续、实时的方式进行传送, 如果有个别的信息延迟或相关的声音没有和画面同步, 都会令人无法接受。因此视频数据不仅对网络的速率要求很高, 而且还要求网络有很好的稳定性和可伸缩性。
共享式连接通常不适合于实时的视频应用系统。
专线价格虽然昂贵,但是专用的连接享有独占线路使用权的优势,因此,专用线路非常适宜于传输大量的视频数据。不过由于专线并未与外部的网络相连,它不能将视频数据传输给专线用户以外的其他用户,这大大了专线的应用范围。
MPEG压缩数据还有一个致命的缺点就是不稳定,不同的编码形式产生的压缩效果差别很大。当画面没有很大的变化时,压缩的比率还不错。当有很多变化的画面连续出现时,压缩的比率就会比较小,所需的带宽也就相应变大。在同一个视频文件中,压缩比大约在1:50到1:200之间。因此,压缩技术要求传输视频数据的网络具有很大的灵活性和可伸缩性。
虽然现在的网络还远没有稳定到能够传送实时视频的程度,但近年来出现的几种新的网络技术为人们进行视频数据传输带来了新的希望。
2VOD技术综述
2.1有线电视网
广播电视网、公用电信网和计算机网是国家信息网络的三大业务网。在这三大网中，广播电视网有其独特的优势。其一是覆盖面广、普及率高。至1997年底，广播和电视的人口覆盖率分别达到83.7％和86.1％，以市、县行政区域为覆盖范围的有线电视网络2000多个，有线电视光缆干线总长超过10万公里，电缆总长超过150万公里，入网户数达到7000万户，且每年以1000万户的速度递增。有线电视网络成为入户率最高的信息网络。有线电视网的另一个优势是入户频带宽，适合于提供宽带功能业务，其数据传输速率是现在公共电话网的百倍以上。
基于双绞线入户的宽带接入方案有两个，一个是窄带ISDN。窄带ISDN业务速率可达128Kbps，但仍满足不了宽带接入的要求；另一个方案则是采用ADSL，这类技术可以拓宽双绞线的传输带宽，使之在几公里范围内速率达到几Mbps，但每条用户线必须在用户端和交换局分别装一个适配器，价格昂贵，且大量用户连结到交换局后如何交换仍然是个问题。
日益增多的多媒体业务，要求用户接入网必须满足动态视频图像的传递需求。这意味着用户接入网的速率应较电话调制解调器高两个数量级以上。从技术价格和性能上看，现有的双铰线入户网显然不能满足要求。基于HFC结构的有线电视网，正好可以解决这一问题。
我国的有线电视网是在完全空白的基础上建立起来的，它起步较晚，但发展十分迅速。它有以下几个特点：
网络频谱不断拓宽。从最早的全频道系统发展到邻频系统，提高了频谱利用效率，邻域系统则由300MHz过渡到450MHz，发展到今天普遍采用的550MHz，光纤干线已到750MHz；1GHz的系统也在试验中。与之相对应的是传送电视频道容量的扩大，从300MHz系统的27套(PALD)制式，扩展到450MHz系统的46套，到550MHz系统的59套。
网络结构多样化。除全同轴电缆网(即干线和分配网络均采用同轴电缆)仍在中小规模网络中采用外，光纤同轴电缆(HFC)网成为网络发展的主流。光纤衰耗小，长距离传送无需中继，在大规模网络建成及网络互联(市县联网，县乡、乡村联网)中得到广泛应用，优势凸现。微波多频道多点分配系统(MMDS)也有了很大的发展。
网络规模不断扩大，区域联网成为趋势。全国最大(也是全世界最大)的上海有线电视网络用户数已超过200万，全乡(镇)联网、全县联网、全地区(市)联网乃至于全省联网发展很快，全国联网正在筹划实施中。
网络的多功能开发广受重视，实验网在全国各地许多地方建立，网络由单向网向双向网发展。
宏图在望
当今世界通信业正处在一个巨大的变革之中。信息技术的发展加快了通信与信息业的相互融合，逐步形成全球一体化的信息通信网络。面对这样的形势，世界各国的有线电视运营商都在积极地利用自己现有的网络资源和客户资源优势，采用包括ATM、HFC、xDSL在内的各种技术，对现有网络进行更新或升级。
为具体实现这些业务，ITUT也正式将ATM推荐为BISDN的信息转移模式。一般而言，有线电视的升级倾向选择两类业务：一类是有竞争力的现行通信网络业务，这类业务包括局域和广域的租用线业务、特定区域的电话业务、传统的数据业务(如X.25/LAN互连等)以及广播电视业务；另一类是有市场潜力的宽带业务，如高速Internet接入，交互式多媒体或数字式广播等。
信息产业和各通信公司均看好宽带交互式业务。宽带交互式业务分为两类：一是宽带在线业务，如高速Internet接入等；二是交互式数字广播业务，如NVOD、网上购物和网上银行等。
交互式业务市场的极具潜力，有线电视网络的更新升级引人注目。有线电视运营者从事电视业务已有许多年，如果电话和电视业务交叉，那么他们可以从每个用户处获得更多的收入，并有望在未来成为Internet接入的主渠道。因此，许多有线电视公司都在寻求在同轴电缆上从事多任务的运营方式，在一些国家，如加拿大和英国，已经有一些公司开始通过同轴电缆来提供电话业务，甚至有些地区的有线电视运营商拥有的电话用户数比其电视用户数还要多。
中国广播电视网经过40多年的发展，已经基本形成一个比较完整的广播电视专用网络，而且正准备更新升级到宽带多媒体综合业务网络上。我国有线电视网络的发展方向如下：
采用高新技术，加速联网。
目前我国有线电视台和网络系统数量很多，但各台网之间互相离散，整体效益不高。为此，从1996年开始，在全国范围内开始了统一规划，统一标准，分级建设，传输干线采用光缆和数字技术，用户接入网采用HFC网的联网热潮。到目前为止，山东、浙江、江苏等省的全省光缆干线网已建成投入使用，广东省已完成珠江三角洲地区的省级光缆干线网，福建、江西、安徽等省光缆干线网已动工，贵州、河北、河南、湖北、湖南、云南等省的省网规划和工程技术方案已通过论证；吉林、陕西等省的数字微波网已建成或正在建设中。
全国广播电视专用干线网也在抓紧建成中。全国网南北向一侧，沿京广线从北京经河北、河南、湖北、湖南直到广州，另一侧沿京沪线经天津、河北、山东、安徽、江苏到达上海后，再由杭州、温州，沿海岸线进入福州，然后经福州、泉州、夏门、漳州，从绍安出闽进入广东到汕头，与京广线形成大环路。沿浙赣线及安徽另建东西方向两条通道，从而形成"目"字形的全国广电专用光缆干线网。现在此全国干线网已在建设中，1999年底可全部投入使用。
全国干线网和省干线网的传输手段均采用SDH及ATM方式交换。
市(地区)到县，县到乡镇的联网的工作也在建设中。山东东南部12个地市，江苏全省13个地市，浙江9个地市，福建的福州、泉州等地市与县的光缆联网工程都已基本完工。地市到县联网方式有的采用SDH环网，有的则采用1550nm模拟光端机方式。
县到乡，乡到村的联网也迅速铺开。可以预见，全国联成一个大网的有线电视网在未来的国家信息高速公路建设中将起到举足轻重的作用。
开发式功能业务。
有线电视的业务可分为三个部分，即基本业务、扩展业务和增值业务。
基本业务是指现有的广播式宣传业务。
扩展业务是指公共广播电视业务的扩展部分，如广播式的服务，如图文电视、电视会议、数据信息广播、加密电视、视频点播(VOD、NVOD)等。
增值业务是指充分利用广播电视网的大容量、宽频带双向和智能化，向社会提供信息社会，如开展计算机联网、电子邮件、数据通信和多媒体信息服务。这是有线电视网络的潜力所在，也是国家信息化基础设施信息高速公路的重要组成部分。
围绕以上三种业务，近年来，深圳、上海、大连、南京、广东等有线台进行了多功能业务先导网的试验。现已实验开通的业务有高速Internet接入、计算机联网、视频点播、音频点播、网上商场、电话、可视电话、电视电话会议等内容。实验验证了有线电视网关键技术，如回传噪声的克服、电缆调制解调器(CableModem)应用等的可行性，为多功能业务的全面铺开积累了经验。
传输数据化。
数字电视的发展，要求前端信号节目源数字化，MPEG2压缩，使得有线电视频道资源进一步得以拓展；SDH传输技术、ATM交换技术都将加快有线电视传输的数字化。
但是也要看到，要建设我国的有线电视网络，使之真正成为信息高速公路的"最后一公里"，还有许多问题有待解决。其中有技术问题，也有管理、上的问题。有线电视网是"突如一夜春风来，千树万树梨花开"的状态下发展起来的，规划管理不规范，网络建设质量也有天壤之别，网络可靠性也较电信网差许多，广电系统的管理更是束缚了网络的健康发展。现在，广电系统也开始意识到了这些问题，并着手改进。相信有线电视网在不远的将来会成为联系千家万户的真正的信息网络。
21世纪重要的信息媒介
有线电视网是指以电缆、光纤为主要传输媒介，向用户传送本地、远地及自办节目的电视广播系统。这是一个集节目组织、节目传送及分配于一体的区域性网络，并向综合信息传播媒介的方向发展。
有线电视网的最大特点和优点就是在于光纤和电缆传输，带宽可达1GHz。这是传输多种媒体信息的关键之一，可传输高质量的数字电视、高保真的数字电话及高速率的数据。有线电视网的另一特点是有广泛的市场和广阔的发展前景。目前世界范围内已有大约1.5亿个家庭订购使用有线电视，并且在将来的10年内还会加倍。有线电视在21世纪将成为重要的社会信息媒介。
目前，国内上海、苏州在有线电视上大作文章，开辟先例建成同轴光纤混合网(HFC)。经探索表明：HFC是现在和将来的宽带业务最经济可行的接入网方案，是信息高速公路"最后一公里"的最佳选择。HFC是同轴光纤混合网，如果利用邮电通信的光纤为干线，可建成省时省力省钱的混合HFC网。每个光节点覆盖的户数以500户以下为宜。当前随着国家信息化建设的不断发展，连接Internet的需求不断增加，有线电视网应该不失时机地创造条件开发数据传输业务，甚至电话业务，以有线电视网为基础实现"三网合一"。
目前，我国有线电视网已经初步形成了集约规模。据国家广播电影电视总局报道，到今年8月底，除个别省市外，中国有线电视将实现全国联网，届时家庭电视的频道资源将更加丰富，频道数目可达200个频道以上。世界上任何一个大国都没有一个贯通全国的有线电视网，而中国就将拥有这样一个网。如何充分利用好这样一个网，又将是一个重要问题。
毋庸置疑，作为信息传递和交流的主渠道有线电视网，将在我国信息化建设中发挥主导作用。
2.2多媒体技术与电视的结合──交互式电视
交互式电视系统的构成
一个能提供交互式电视服务的系统至少要包括以下五个部分：
(一)电视节目源；(二)视频服务器；(三)宽带传输网络；(四)家庭用户终端；(五)管理、收费系统。下面分别介绍这几个主要部分：
1、视频服务器
视频服务器是交互式电视系统中的关键设备，虽然它不直接与用户接触，但它的性能好坏对于实现视频点播(VOD)和扩大电视的应用范围有着重要的作用。
视频服务器实际上就是一个存储和检索视频节目信息的服务系统。因此必须具备大容量低成本存储、迅速准确响应和安全可靠等特性。目前流行的视频服务器大致有三种：
1)以HP公司为代表的采用专用视频处理硬件的类型。它不是用通用服务器中的CPU来进行取出视频信号形成视频流的工作，而是用专门设计的硬件来完成。
2)以SGI、IBM等公司为代表的侧重存储技术的类型，它利用的是通用型服务器。
3)以CUBE公司为代表的采用大规模并行计算机的类型。这种系统可以提供多达数以万计的视频流。
2、宽带传输网络
视频流从视频服务器到家庭用户是通过传输网络进行的。传输网络包括主干网和用户分配网。目前主干网比较统一，基本上是利用ATM网络。但是用户分配网则因提供交互式电视业务的行业不同而分为三类：
1)电视行业采用的是有线电视网，一般是光纤到路边，同轴电缆进户，多采用750MHz系统。其中的50～550MHz为CATV模拟信号通道，550～750MHz频段为数字信号通道，每个6MHz的频道可以供一个以上的经MPEG压缩后的视频流通过，是比较理想的传输用网路。
2)电信行业采用的是以非对称数字客户线路为特点的公众电话网。如果使用MPEG1编码，可以用双绞线提供一个1.5MB的下行通路来传输视频流，1个16KB的上行通路，用来传输用户发出的控制信息。采用这种方式的优势是电话用户比有线电视用户多，易于普及，不过由于带宽不够只能采用MPEG1方式，且用户离交换中心不能超过6公里。
3)计算机公司采用局域网(LAN)来为用户服务。LAN的带宽在10MB以上，可以满足需要。但是其传输距离不远，只能用于用户密集的区域，如机关大楼，酒店等。
3.家庭用户终端
用户终端是和广大用户打交道的，因此特别重要。这可以分为两种，一是用多媒体计算机，二是用电视机加置顶盒的方式。多媒体计算机自然具有不能比拟的优点，但价格太贵，对于广大已有电视机的家庭，增添一个置顶盒是最佳的选择。置顶盒是用户用来选择节目，遥控节目运行的设备，同时还是保证用户终端正常运行的控制器，主要功能有收发信号、调制解调、解压等。可以预见，置顶盒将有一个和电视机同样大的市场。
交互式电视在国外的发展状况
在国外，为了抢占交互式电视服务这一大市场，电视公司，电话公司以及计算机网络公司纷纷投入设备开发研制和开通交互式电视业务的试运营网。最早是SGI、AT&T和TimeWarner(时代华纳)公司在美国奥兰多建立的全业务交互式视频网络，采用的是以有线电视网进行传输的方式，提供电视点播、家庭购物、交互式视频游戏等功能。
Bell(贝尔)公司则采用CUBE公司的大规模并行处理机，使用现有电话线路在莱斯通市建立了交互式电视的试运营网，提供电视点播在内的各种业务。
欧洲、日本、韩国的多家公司也在尝试提供交互式电视的试验和业务，有用电话双绞线的，也有用有线网路的，很快就将商业化。
2.3以太网环境下的VOD技术
VOD的基本要求
节目点播系统VOD(VideoonDemand)是伴随着视频、音频处理及计算机网络技术的发展而迅速兴起的一门综合性技术。
网络结构中的多媒体数据以实时数据流的形式传输,与传统的文件数据不同,多媒体数据流一旦开始传输,就必须以稳定的速率传送到桌面电脑上,以保证其平滑地回放,视频、音频数据流都不能有停滞和间断;网络拥堵、CPU争用或磁盘的I/O瓶颈都可能导致传送的延迟,引起数据流传输阻塞。VOD必须满足如下要求:
·音频、视频数据流平滑、无停顿和抖动;
·综合各种文字、图片、声音、视频信息;
·查询方法简便、快捷;
·具有快速的响应速度;
·多媒体信息展示的界面简洁、明了、切合需要。
VOD的技术原理
VOD是综合技术,主要包括多媒体数据压缩技术、多媒体网络传输技术、多媒体数据库技术等。这里仅对多媒体网络传输技术和多媒体数据库技术做详细的介绍。
1.多媒体数据压缩技术
多媒体技术的核心不是媒体的展示技术而是多媒体数据的压缩技术。
多媒体数据压缩技术研究的主要问题包括:数据压缩比、压缩/解压缩速度以及简捷的算法。
数字化视频中一般伴随有音频信号,所以视频的数据压缩方法尤其受到重视。
主要的视频压缩标准有H.261、JPEG和MPEG等。MPEG标准是一种在高压缩比的情况下,仍能保证高质量画面的压缩算法,最适于视频VOD的存储、点播和网上传输。MPEG已经不单是一种技术,它已经成为一种工业标准,促进了多媒体有关技术的发展,对于VOD这样的应用系统的产生和发展具有重要作用。
2.多媒体网络技术
为使网络的多媒体性能达到用户的要求,必须从多媒体网络环境和多媒体网络带宽资源控制技术两个方面入手,提高网络的速率、带宽资源的管理能力及可靠性。
(1)多媒体网络环境
用户的网络环境包括ATM网、ATM/Ethernet混合网、Ethernet网,目前VOD应用主要集中于局域网。
(2)多媒体网络带宽资源控制技术
多媒体网络协议不同于ISO制定的开放系统互联参考模型(OSIRM)。开放系统互联参考模型是一种分层模型,强调有组织地在网络上传输数据,给计算机提供了一种有组织的逻辑通信方法,可以保证传输数据于系统平台。而多媒体网络协议则在OSIRM的基础上进行了改进以适应多媒体数据的操作、存取和网上传输。
3.多媒体数据库技术
VOD系统的结构设计直接影响着整体性能,必须采用优化结构,数字图书馆技术就是典型的优化结构。其基本原理是把媒体存储部分与系统管理、检索等信息处理部分在逻辑上分开实现,以提供清晰的逻辑框架。其优点首先是易于用户理解、操作和使用;其次,便于系统设计、规划和实现;同时便于系统维护和管理,而且可以在构建系统时,选择不同的配置以实现系统的高性能,提高多用户并发访问的效率。
VOD系统对多媒体数据的基本要求如下:
·灵活的查询方式:关键字、逻辑查询(组合查询)、基于内容的查询、层次检索、自然语言查询等;
·清晰、简洁的查询界面;
·时限内的查询和并发访问时间;
·在授权的条件下,用户能方便地更新数据库;
·服务器硬件平台和网络平台的性。
对数据库的性能要求如下:
·系统的综合性能:对多媒体数据的管理方式是否灵活、数据库引擎的处理能力、数据库服务器的I/O通道、网络带宽等;
·易用性:客户端浏览器和数据库数据更新部分的使用简便程度还与多媒体数据库的结构有关;
·可伸缩性:包括数据库服务器硬件的可伸缩性、网络环境变化的适应能力;
·可移植性:软件的平立性、对异构数据库的存取能力;
·可靠性:对实时应用和24×7(每天24小时、每周7天)应用等关键任务,必须采用双机备份的技术,以提高可靠性。集群技术正在发展中,但目前成本较高。
VOD的应用领域
VOD具有广阔的应用领域,可以广泛应用于局域网、广域网、宽带综合接入网(利用FTTX光纤基带网、XDSL双绞线通信网和改造后的双向HFC有线电视网等),具体包括以下领域:
·电视台、广播电台——数字化制作播出管理系统、节目查询、节目制作;
·出版社、图书馆——多媒体网上出版、多媒体信息服务;
·音像公司——音像产品制作;
·展览馆、博物馆——信息查询、信息发布;
·各类人力资源部门——人事档案管理;
·娱乐——饭店闭路电视点播、卡拉OK、家庭节目点播等;
·交互式教学——学校、电大、夜校等在职教育、企业内部培训;
·其他——商业商品信息管理、库存物品查询、异地医疗诊治。
2.4双向ITV网是实现信息高速公路的捷径
一、从CATV到ITV
有线电视（CATV)网是近年来发展十分迅速的广播电视传输网络。有关数据显示，1996年底上海有线电视的用户数已达180多万户，预计到2000年，这一数字将达到380万。目前，全国已有有线电视台1052个，有超过2亿人观看有线电视。通过有线电视把多媒体信息送到千家万户是目前人们普遍看好的一个途径。
双向交互式有线电视网（Two way Interactive CATV Network，简称双向ITV网）就是通过改造现有的有线电视网，使之具备交换能力，搭载电话功能，最终完成宽带入户网。这项新兴技术的出现为信息高速公路的发展提供了一个全新的天地。
CATV网是目前唯一的宽带入户网，采用光纤电缆混合网(Hybrid Fiber/Coax Network，简称HFC网)的模式，光纤作为主干网，同轴电缆作为接入网。整个网络的带宽上限为860MHz～1000MHz。目前的有线电视节目传输所占用的带宽一般在50～550MHz范围内，有很多的频带资源没有得到有效利用。双向ITV网的改造是在现有CATV网络结构基础上，利用原先闲置的频带资源，建立从用户到前端和从前端到用户的的双向数字信道，进而提供各种交互式数字服务。通常，我们称从用户到前端的数字信道为上行信道（Upstream Channel）,又称反传信道；而称从前端到用户的数字信道为下行信道（Down stream Channel）。
二、双向ITV网的优点
双向ITV网络在三个方面有着其他系统无法比拟的优点：
1.带宽
由于视频、音频是一种连续的大流量信息流，对实时性要求较高。例如，MPEG－I格式图像信号的传送就需要1.5Mbps的网络带宽，MPEG－II格式图像信号需要6Mbps的网络带宽，传送100套节目，就需要600Mbps。假定采用QPSK数字调制技术，就需要300MHz的频带，目前尚无其他网络能够承受。而CATV网在低频段5－50MHz，高频段550－850MHz间的闲置频率资源可以用来提供这项业务。
2.兼容性
现有的通信网络、计算机网络与现行广播电视的模拟标准不能兼容。目前我国电视机的绝对拥有量为2.7亿台，电视的人口覆盖率为83％，电视已经成为人们生活不可缺少的一部分。完全以数字/模拟转换来模仿传统的电视广播面临着用户和经营者大量投入的问题，是不现实的。而CATV网的发展原来就是基于传送高质量的电视信号，双向ITV网是在现有CATV网的基础上发展的，兼容性好。从技术发展上来看，双向ITV网将形成一个开放的网络平台，能为计算机通信、交互式视频传输和语音电话等提供实现的条件。这方面的工作在技术上和实践上都已经证明是可行的、有效的。
3.投资少
建设者、经营者和最终用户最关心的是花费问题。在现有CATV网的基础上进行改造，不需要铺设新的线路，节省了大量的投资，而且速度快，现有的CATV用户能马上成为新型先进业务的使用者。
三、双向ITV网的关键技术
首先应该是提高现有有线网络的可靠性。模拟电视对传输信号的要求相对较低，而用它作为未来的信息高速公路一部分则需把网络的传输损耗、噪音、误码、供电稳定性等指标都作相应提高，对网络设备和维护也提出了更高的要求。
其次需要把局部有线网联成城市环网，同时在有线电视网前端增加视频服务器、频率控制设备和用户管理与控制设备，用户端加设先进的终端设备，以提供模拟电视、电话、数字视频广播、计算机通信及回传视频声频接口，在全网提供全新的多媒体通信服务。在发展过程中，必须着重考虑以下几项关键技术。
1.网络技术
目前，在局域网领域中比较成熟的高速网络技术主要有：FDDI、快速以太网、交换以太网和155MATM网等。
2.视频服务器
数字视频服务器主要用于有线电视前端，供用户选择交互式视频节目。一般说来，1分钟的数字视频节目大概要占用10MB的存储容量，1.5小时的电影节目约需900MB的存储空间。因此，视频服务器通常需要数十GB甚至上GB的磁盘空间才能提供较为丰富的节目。
3.用户终端
目前，双向ITV网的用户终端主要有机顶盒（SettopBox)和电缆调制解调器（CableModem）两种，分别针对不同的用户需求和使用目的。
（1）机顶盒(SettopBox)
(2)电缆调制解调器
2.5媒体服务器解决方案
具有巨大市场潜力的交互多媒体
近年来，信息高速路已成为最受关注的焦点。数据通信的飞速发展对全球的方方面面产生了深刻的影响。一夜间改变我们通信和生活的巨变还没有发生，但是一系列连续的小变化正孕育着IMM（Interactive Multi media简称IMM）的巨大市场机会。
1、IMM不只是MOD（MoviesOnDemand）
一提到交互多媒体，宣传媒体主要关注于视频点播（VOD），而且常常偏颇的解释为影视点播(Movieondemand)，实际VOD只是交互多媒体(IMM)的一个部分。IMM具有对音频、视频信息的管理和传输能力。这些信息可能是影视图象，更可能是用于公共领域与个人领域中的一些含有新应用、新服务的信息。一旦拥有IMM，就能将内容、服务、传输结合为一体，满足最终客户的需要。
2、IMM定义
IMM包括交互式商场、交互式购物、数字图书馆、数字编辑部、广告与广告插页、培训点播、电子游戏、视频邮件等等。用确切术语定义，IMM就是指通过网络传输丰富的电子内容，它将视频数据和音频数据传输到客户设备（如桌面计算机、电视机、机顶盒、网络设备），它的一个特征就是具有用户可控交互作用。通过这种应用，用户能够在他们的屏幕上进行逆转、快速前转、暂停、播放影象等操作。同样，用户在剪切和粘贴各种段落时，需要将文件与视频片段快速连接起来，这也要用到IMM。
理想的媒体服务器结构
IMM媒体服务器的作用对系统硬件及软件提出了一套新的需求，这些硬、软件与通用的数据处理系统、数据网络服务器或工作站有很大区别。在IMM中，数据处理、磁盘存取、内部互联以及I/O操作等在比例及类型上均不同于传统的系统。所以，理想的结构也与大型机、超级小型机或工作站有很大的区别。事实上，一些大型机和某些新的系统也在加入了一些媒体服务器的功能，但从其效果来看，不过是对传统结构的修补，不可能满足IMM的真正需求。
不同的需求需要不同的解决方案，媒体服务器硬件一定要满足IMM内容提供和管理的独特需求。而且在这种独特的环境中，解决方案必须采用开放的技术和标准，如SCSI、ATM、DSM－CC接口、MPEG等等。
1、灵活的存贮内容
在IMM环境中，不同内容和应用的存取频度不同，某些内容及应用频繁地被使用，另一些不太常用，还有一些几乎不用。存取频度系列通常应由一个存贮系列支持，这一系列既有高速、快存取存贮设备，也有低速、慢存取、低成本存贮设备。根据特定需求，可以联机或脱机存贮。无论是何种系列，媒体服务器硬、软件应该能够协调存贮设施，获得最佳的存取吞吐量和内容。
2、可扩展的处理及I/O能力
IMM环境对媒体服务器而言是一个不断变化的目标。勿庸置疑，一个成功的IMM服务将使内容和最终用户不断增长。吸取大型机系统的教训，没人愿意用更换整个系统的方法来满足增长的要求。市场需要的是能在不断地扩展的同时保持磁盘、I/O内部互联及处理能力等方面间的平衡，然而传统的计算机和工作站不具有这种能力。
3、平衡的处理及I/O性能
为克服扩展的问题，需要一种可以在不断加入处理、I/O及内部互联能力的过程中保持它们之间平衡的结构。随着系统需求的不断增长，购买可满足当前需要的资源即可。把适当数量的处理及I/O单元做成模块,以便系统要求扩展数字内容的传送及管理能力时，可方便地插入适当的模块进行扩展，从而使达到系统资源平衡。
4、高度可靠及可用性
IMM最终用户要求随时可存取IMM的应用及服务。网络及服务的操作员十分清楚，要满足最终用户的期望，必须提供可用的方案及系统。媒体服务器厂商则必须提供媒体服务器的基础架构，使它具有可靠性、可服务性及可用性。
5、价格合理
评估任何系统的真正成本必须考虑该系统从购买到使用整个生命周期的成本。理想的媒体服务器结构在建立时就比大部分其它系统省钱，在整个使用周期内会更省钱。
6、开放结构
大型机及小型机的另一个弊端是它们被锁定在某个厂商的专用平台及I/O构架上的成本。开放系统的概念不是要求指令及二进制级的一致，而是要求系统采用开放应用程序接口（APIs）及工业标准I/O接口。理想的媒体服务器应提供开放的APIs及工业标准I/O接口。
7、标准的ATM接口
ATM已成为专用及公用LAN及WAN的传输技术选择。电话公司正在制定的宽带ISDN标准也定义ATM作为传输技术。IMM媒体服务器的应用可选结构必须要支持标准的ATM接口。
2.6视频服务器和点播电视系统
按照点播电视系统服务的规模，可以将点播电视系统划分为以下三类：
1.小型点播电视系统
这种服务器的应用领域是50点以内的小型网络。利用小型点播电视系统可以构造多媒体教室，学生在这样的教室中，能点播视频教学节目、观看辅助教学的录像等。小型点播电视系统还可以用来在公司内建构培训系统，公司职员可以通过内部的Intranet来收看有关培训内容的视频节目。另外，还可以用作视频信息查询系统，如在车站、银行、邮电旅游等服务行业，它可以取代人工问讯机构，提供直观的视频信息服务。
2.中型点播电视系统
这种系统的用户数目在50～1000之间，特别适合于饭店、歌厅等处所的娱乐点播系统。用户可以在饭店的房间内点播并收看电影、电视和新闻节目，也可以通过该系统点播卡拉OK节目。
3.大型点播电视系统
该系统可服务的用户数目至少在1000以上。大型点播电视系统是未来城市有线电视的发展方向，未来的有线电视在兼容现有的广播模式电视节目的同时将支持用户对特定节目的点播需要。这种有线电视系统是现有广播电视、视频节目出租、信息查询等多种功能的综合体。通过这个网络，用户甚至可以浏览商店的货架、进行网上购物、点播交互式游戏、连接成千上万的用户参与大规模的游戏等。
点播电视系统的组成
通用的点播电视系统主要由以下四个部分组成。
1．视频服务器
2．编码器和网络路由单元
3．用户请求和记账计算机
4．电视机机顶盒
2.7视频服务器的体系结构
不同的视频服务器在设计思想、应用领域和实现基础上有着不同的着眼点，但是，它们要解决的基本问题是相同的。提高视频数据存储量、增加数据传输能力是视频服务器所面临的共同问题。为了解决这些问题，研究机构和制造厂家对视频服务器设计了不同的体系结构。在视频服务器发展的不同阶段内，人们对视频服务器的理解是不同的，各厂商对其产品在经济上和技术上的综合考虑也是不同的；同时，产品应用领域的差异对其体系结构的影响也很显著。
基于通用计算机的服务器
这类服务器采用PC系列通用计算机作为主机，以硬盘为主要存储介质，面向小型网络用户，其性能一般可支持50点MPEG 1视频点播的要求。由于服务用户数目和服务质量有限，点播电视系统要解决的核心是网络传输和管理问题，视频服务器则需解决视频数据的存储和I/O吞吐效率问题。
以支持50点MPEG 1服务为例，50部常规影片的存储要求是50GB，而同时播放50个视频流对I/O接口的要求是75Mbps，这种要求是一般计算机很难达到的。目前解决这一问题比较成熟的技术是基于RAID阵列盘和SCSI高速接口的存储体系。从系统软件上看，这种服务器的功能比较简单，一般仅作基本的流调度处理。以这种服务器为核心的点播电视系统的关键是要实现视频流在网络上的高速和有QoS保障的传输。
从点播电视系统考虑，不论视频服务器的结构如何，网络传输都是一个很关键的问题，而在这种对服务器的性能要求不高、基于低端计算机的点播电视系统中，网络传输问题就显得更加重要。Starlight的StarWorks视频服务器方案中最核心的技术是其网络协议MTP(MultimediaTransmitProtocol)，正是基于这个考虑而制订的。
更简化的视频服务器方案甚至完全依赖于通用计算机的性能。Xing公司的点播电视方案称作StreamWorks，它主要是一个软件系统。Xing公司在MPEG系列的视频和音频应用中积累了很多经验，StreamWorks是在其原有解码软件的基础上将基于文件的视频改为基于流的视频，同时增加了网络接口和基于流的解码器，所以，可以说StreamWorks的视频服务器仅仅是一个视频流转换系统软件。
由上述例子可以看出，基于通用计算机的视频服务器都很简单。从发展的角度看，它们都是视频服务器发展初期的简化产品。由于硬件水平有限，服务器功能结构又过于简单，所以，它们能同时服务的用户数目很少，对真点播电视和交互式点播电视的支持能力也较差。但是，由于其价格很低，目前在小型应用领域仍有一定的市场。
基于高级工作站的服务器
基于高级工作站是大型计算机公司的典型设计思路。计算机硬件技术的高速发展使新型的微处理器能力已经达到或超过典型的小型机，而且随着军用市场的萎缩，生产大型计算机的厂商要为其大中型计算机寻找新的市场，因此，视频服务器就成为理所当然的新的应用。这种类型的服务器往往是继承原有技术，在高性能计算机的基础上增加支持视频数据访问的有关硬件，再将系统进行一定的优化，以达到一般视频服务器的功能。
基于高级工作站的视频服务器，其设计思路非常简单，它充分利用已有的计算机结构，以及高性能计算机的硬件性能。这种体系结构是大型计算机生产厂商在视频服务器发展过程中进行的探索和试验。基于高级工作站的视频服务器的服务能力可以支持中等规模或小型网络的需求，其缺点是价格昂贵。SGI、DEC等公司均生产这种服务器。
基于专用硬件平台的服务器
从功能上看，基于专用硬件平台的服务器和基于高级工作站的服务器是相似的。它们在体系结构上所存在的差异是因为其设计生产厂商的生产基础不同。计算机系统厂商的设计方案继承了原有的计算机体系结构，硬件厂商则偏向于从硬件单元解决问题。在视频服务器的发展初期，实现视频点播的核心问题是存储及I/O问题，而硬件厂商将大容量存储设备和高速I/O设备结合在一起，就形成了基于专用硬件平台的服务器。
基于高级工作站和专用硬件平台的视频服务器是面向高端用户的。随着技术的不断提高，以这样的服务器作为今后城域级视频服务点播网络的节点是必然趋势。但目前在面向中小规模网络需求的市场中，由于价格和通用性问题，这样的服务器并没有很大优势。
分布式层次结构服务器
分布式系统的设计思想是将视频服务器的功能分布到网络中去。这样，对于在单机型的视频服务器设计中可能出现的瓶颈，如I/O的负载和存储能力问题，就可以分布到整个网络中进行解决。即使使用低端计算机作为服务器网络的节点，也能达到很高的服务水平，并为小型甚至中型网络提供服务，而且价格也很有竞争力。
采用分布式视频服务器结构时，每个视频文件服务器的性能要求不是很高，因此，可以将大量廉价的服务器结合起来，通过合理的控制与调度，以达到一个高性能服务器的功能。所以，分布式视频服务器具有良好的性能价格比，而且很容易进行扩展。
简单的两级层次的视频服务器体系可以应用到像旅店、企业等中型网络中，而多层次的思想就可以设计大型的乃至城域结构的视频服务器。每个居民住宅楼内设置一个视频文件服务器，数个或者数十个住宅楼形成的小区设置一级档案服务器，在数个小区之上再设置更高级的档案服务器。多级层次的建立形成了巨大的网络体系，在这个网络体系中能够存储的数据就是海量的了。下载本文
