CN1976444A - 一种数字媒体频道切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字媒体频道切换方法及一种数字媒体频道切换系统，用以解决现有技术中存在用户频道切换时间过长的问题。本发明方法包括：在用户端接入设备设置组播复制点，并对组播数据进行缓存处理，当频道切换时，将所述缓存处理的组播数据发送给终端。本发明将终端进行的抖动缓存处理转放于用户端接入设备完成，使得组播数据在用户端接入设备上即进行了去除抖动处理，由于用户端接入设备是最靠近终端的系统设备，所以可以在终端降低去除抖动处理的要求，终端缓存低水线可以设置较低，这样可以减少用户切换过程中T1的时长，从而减少频道切换时间。

Description

一种数字媒体频道切换方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数字媒体频道切换方法及一种数字媒体频道切换系统。

背景技术

IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带网，集互联网、多媒体、通讯等技术于一体，向家庭用户提供包括清晰流畅的视频节目在内的多种交互式服务的技术。该技术由电信运营商为主体提供，视频业务可方便和电信运营商提供的语音、数据及移动游牧等多种业务进行业务捆绑和集成，形成以用户为中心的融合业务系统，显示出很大的市场潜力。IPTV技术系统架构分为头端业务系统、承载传送网络及终端等几部分，分别完成不同的功能。

如图1所示，是常见的IPTV网络架构示意图，主要划分为头端业务系统、承载网络、用户端接入设备和终端。其中头端业务系统提供内容服务与管理，承载网络完成业务传送，用户端接入设备提供用户的接入并发送业务内容，终端提供业务内容的播放。其中终端部分包括电视、个人计算机(PC)和机顶盒(STB)等，目前采用STB+电视的终端应用较多。其中STB主要作为数字视频信号的接收和处理设备，与网络进行交互控制，实现IPTV业务功能，电视机完成数字视频的显示工作。

IPTV业务主要有VOD/NVOD(视频点播/准视频点播)、BTV(直播电视)、Time-shift TV(时移电视)、PVR/nPVR(个人视频存储/个人网络视频存储等主要业务，其中BTV也俗称直播电视，是同一频道的节目发送给所有收看这一频道的用户，头端业务系统通过承载网采用组播技术向选择该频道的全部用户同时推送相同的频道节目(媒体流)。

在BTV业务采用组播技术进行频道节目推送中，需要解决两个关键问题：组播控制点选择和组播复制点选择。

组播控制点完成用户频道权限的判断，通常在用户端接入设备上实现，当用户选择了某个频道后，终端设备(机顶盒设备等)通过发送互联网组管理协议(IGMP)请求加入频道对应的组播组，组播控制点接受请求后根据用户定购信息判断用户是否有权收看该频道节目。

组播复制点依据端口是否有组播接收请求和相应用户权利向端口复制组播数据流。组播复制点以下通过单播方式向用户传送直播节目，因此组播复制点越靠近用户设备则越节省网络带宽。通常组播复制点设置在用户端接入设备上(如数字用户线接入复用器(DSLAM)或宽带接入服务器(BRAS)等)，组播复制点以上的设备支持组播，用户端接入设备需支持互联网组管理协议侦听(IGMP snooping)、互联网组管理协议代理(IGMP proxy)等协议实现组播数据的可控转发。

用户在接收BTV节目的过程中，存在改换频道的需求。而从一个频道改换到另一个频道的过程中，不可避免地存在着改换频道造成的时延问题。如图2所示，是用户改换频道的一个流程示意图，从图中可见，用户改换频道需要经过以下几个步骤：

步骤201、用户向DSLAM发送频道切换请求，请求离开当前频道；

步骤202、DSLAM停止正在播放的视频流的信令控制，离开组播组；

步骤203、用户向DSLAM发送加入新的频道请求；

步骤204、DSLAM向终端发送新的频道内容，用户改换到该新的频道上接收组播数据流；

步骤205、终端缓存到达低水线后调度数据流到解码缓存，解码器等待第一个重要帧(I帧)后输出视频码流，完成频道改换，正常接收新的频道发送内容。

从上述流程中可知，造成频道切换过程中时延的主要因素有如下两点：

1、终端抖动缓存到达低水线后调度数据流到解码缓存所用的时间T1；

2、终端解码器获得第一个I帧后解码输出视频码流所用的时间T2。

上述时间T1和T2可以通过一些方案来控制。

抖动缓存是为了补偿网络抖动造成的影响而设置在终端的缓冲区，用于在转发数据包之前先缓存一段时间的数据包以平滑数据包的传输，补偿包抖动、丢失、延时及其它情况造成的不利影响。可以通过调整终端上抖动缓存的设置来降低T1值，通过抖动缓存的高水线(high-watermark)和低水线(low-watermark)的设置，可以在一定程度上降低T1值。然而调整抖动缓存低水线和高水线带来不利的一面是会连代带来其他影响。由于抖动缓存的大小一般是预计数据包的到达时间的整数倍，缓存区设置的过小，不一定能够克服网络的丢包和抖动的影响，降低服务的质量；如果设置的过大就会产生过大的时延，同样会给用户造成不好的体验。

现有技术中为减少用户改换频道时的延时，组播复制点可以选择静态加入组播组，即对于某一个频道，无论是否有终端加入组播组，组播复制点均事先加入组播组，如果有用户，直接将组播数据发送给用户，而如果没有用户，则丢弃该频道的组播数据。静态加入组播组主要是为了加快用户加入组播组的速度，不会因为请求频道切换的用户是该新切换到频道的第一个用户而等待较长时间，从而保证BTV业务流的延迟和切换时间问题，实际上是以带宽换时间，加快了频道切换速度，省去节目由直播源到组播复制点的传输时延。

另外，频道切换时通过对IGMP协议的优化(即通过实现组播快速离开)进一步加速了频道切换过程。

经过上述优化后的频道切换过程仍然有2～3s的切换传输时延，主要的瓶颈在于终端中应对网络抖动的缓存设置和终端中寻找I帧所用的时间过多，对BTV用户来讲，仍然是不可忍受的。

发明内容

本发明实施例提供一种数字媒体频道切换方法及一种数字媒体频道切换系统，用以解决现有技术中存在用户频道切换时间过长的问题。

一种数字媒体频道切换方法，包括：

在用户端接入设备设置组播复制点；

用户端接入设备经承载网络接收头端业务系统发送的组播数据后，对组播数据进行缓存处理；

当频道切换时，将所述缓存处理的组播数据发送给终端。

一种数字媒体频道切换系统，包括提供业务源的头端业务系统，为终端提供接入的用户侧接入设备，所述用户端接入设备设置组播复制点，所述用户端接入设备还设置有：

缓存单元，对组播数据进行缓存处理，去除网络抖动；

当终端发送频道切换请求时，所述用户端接入设备将所述缓存单元存储的组播数据发送给终端。

本发明实施例将终端进行的抖动缓存处理转放于用户端接入设备完成，使得组播数据在用户端接入设备上即进行了去除抖动处理，由于用户端接入设备是最靠近终端的系统设备，所以可以在终端降低去除抖动处理的要求，终端缓存低水线可以设置较低，这样可以减少用户切换过程中T1的时长，从而减少终端切换时间。

附图说明

图1为现有技术中IPTV网络架构示意图；

图2为现有技术中用户改换频道的流程示意图；

图3为本发明实施例一数字媒体频道切换系统结构示意图；

图4为本发明实施例二数字媒体频道切换系统结构示意图；

图5为本发明实施例一用户改换频道的流程示意图；

图6为本发明实施例二用户改换频道的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明具体实施方式。

本发明实施例将原位于终端的抖动缓存放置于用户端接入设备上，使得组播数据在用户端接入设备上即进行了去除抖动处理，由于用户端接入设备是最靠近终端的系统设备，所以可以在终端降低去除抖动处理的要求，终端缓存低水线可以设置较低，这样可以减少用户切换过程中T1值，从而减少终端切换时间。

在此基础上，本发明实施例还在用户端接入设备上预先获取缓存的组播数据的I帧信息，从而减少用户切换过程中T2值。

实施例一：

如图3所示，是本发明实施例一中数字媒体频道切换结构示意图，在该图中，DSLAM为用户端接入设备，为终端提供接入服务。在DSLAM上设置组播复制点，并将所述组播复制点采取静态加入方式加入组播组。该系统中从头端系统至DSLAM为组播传输，在DSLAM处进行组播数据的复制与分发，DSLAM至终端为单播传送，实施例一以STB为终端进行说明，对于PC等其他终端同样适用，实施例一以DSLAM作为用户端接入设备，对于其他的BRAS等用户端接入设备也同样适用。

从图3中可见，实施例一在用户端接入设备DSLAM上，设置有第一缓存单元，通过第一缓存单元对组播数据进行缓存处理。

DSLAM设置的第一缓存单元对组播数据进行缓存以去除网络抖动，第一缓存单元可以存储1～2s的组播数据帧，以应对网络抖动对组播数据流的影响，由于DSLAM上的组播复制点已经静态加入组播组，第一缓存单元在用户申请组播服务时已经充满频道节目的组播数据，因为DSLAM中已经增加第一缓存单元以抗网络抖动，而DSLAM已经是最接近用户的运营商设备，所以相应的在STB中可以对去除网络抖动的要求降低，STB的缓存低水线可以设置的比较小，比如几帧即可，由此可以大大减少T1值。

在上述方案基础上，可以进一步设置一个重要帧信息确定单元，用于确定I帧信息。在第一缓存单元缓存组播数据时，由该重要帧信息确定单元确定I帧信息，以便于在将第一缓存单元缓存的组播数据发送给终端时，可以快速寻找到I帧，具体方案可以在第一缓存单元的入端口进行I帧起始检测，并存储所述I帧地址指针，当有用户申请进行频道切换，DSLAM启动发送新频道数据流到终端时，第一缓存单元直接从该指针处开始读取缓存处理的组播数据并通过单播方式传送到终端，因为是从I帧起始传送的，终端接收传送来的数据时就可以确定I帧信息，所以节省了终端寻找I帧的时间，从而加快了频道切换，可以大大减少T2值。

如图4所示，是实施例一方案对应的流程示意图，从图中可见，主要包括：

步骤401、组播复制点静态加入组播组，对组播数据进行缓存处理；

位于用户端接入设备的组播复制点采取静态加入方式加入组播组，即时复制缓存网络发送的组播数据，如果有开通权限的用户请求该组播数据，则将缓存的组播数据发送给该用户，否则即时丢弃缓存的组播数据。

步骤402、确定I帧信息；

DSLAM经承载网络接收头端业务系统发送的组播数据，在DSLAM设备缓存组播数据时，确定I帧信息，该步骤可以在缓存的组播数据进入第一缓存单元之前进行，在第一缓存单元入口处进行I帧信息检测，并根据检测结果，存储I帧地址指针。该方案便于在将第一缓存单元缓存的组播数据发送给终端时，可以快速寻找I帧。

403、用户发起频道切换请求；

当用户希望进行频道切换时，向DSLAM发送频道切换请求，激活相应的流程，由DSLAM停止发送向该用户正在播放的组播数据，控制用户组播组离开和重新加入过程。

404、用户发送新的频道请求；

所述用户向DSLAM发送新的频道请求，请求接收新的频道中发送的组播数据。

405、根据所述I帧信息将缓存的组播数据发送给STB；

当用户申请新的频道内容，DSLAM启动发送新频道组播数据到终端时，根据第一缓存单元缓存的组播数据，可以直接从该缓存中I帧指针处开始读取缓存处理的组播数据并传送到终端，因为是从I帧起始传送的，终端接收到数据时，首帧即是I帧，因此可以节省终端寻找I帧的时间，从而加快了频道切换。

406、调度数据流到解码缓存，解码缓存输出视频码流。

终端对根据接收到的首帧为I帧的新频道的数据流经很小的缓存后解码输出到电视进行节目播放。

实施例一中，在用户端接入设备上进行第一缓存处理，进行组播数据的缓存去除抖动处理，使得组播数据在用户端接入设备上即进行了去除抖动处理，由于用户端接入设备是最靠近终端的系统设备，所以可以在终端降低去除抖动处理的要求，而终端缓存低水线可以设置较低，这样可以减少用户切换过程中T1值，从而减少终端切换时间。

实施例二

如图5所示，是本发明实施例二中数字媒体频道切换系统结构示意图，在该图中，DSLAM为用户端接入设备，为终端提供接入服务。在DSLAM设置组播复制点，并静态加入组播组。该系统中从头端系统至DSLAM为组播传输，在DSLAM处进行组播数据的复制与分发，DSLAM至终端为单播传送，实施例二以STB为终端进行说明，对于PC等其他终端同样适用，实施例一以DSLAM作为用户端接入设备，对于其他的BRAS等用户端接入设备也同样适用。

从图5中可见，实施例二在用户端接入设备DSLAM上，设置有第一缓存单元和第二缓存单元，通过第一缓存单元对组播数据进行缓存，进行抖动去除处理，通过第二缓存单元对第一缓存单元缓存处理后的组播数据进行I帧信息处理。

在实施例二的方案中，DSLAM设置的第一缓存单元对组播数据进行缓存处理，在第一缓存单元可以存储1～2s的组播数据帧，以应对网络抖动对组播数据流的影响，而且由于DSLAM已经静态加入组播组，第一缓存单元在用户申请组播服务时已经充满频道节目媒体流数据。因为DSLAM中已经增加第一缓存单元以抗网络抖动，而DSLAM已经是最接近用户的运营商设备，所以相应的在STB中抖动处理的要求可以相应降低，STB缓存低水线可以设置的比较小，比如几帧即可，由此可以大大减少T1值。

实施例二方案中，还设置了一个第二缓存单元，用于频道切换时快速寻找I帧，第二缓存单元缓存的组播数据可以是第一缓存单元缓存的组播数据的复制的拷贝。

在第二缓存单元的入口端，设置一个重要帧起始检测单元，用于检测第二缓存单元缓存处理的组播数据I帧。通过该重要帧起始检测单元可以在第二缓存单元的入端口进行I帧起始检测，获取I帧信息，并存储I帧地址指针，当有用户申请进行频道切换，DSLAM启动发送新频道数据流到STB时，第二缓存单元直接从该指针处开始读取频道节目数据并传送到STB，因为是从I帧起始传送的，STB在接收到相关数据后，首帧即是I帧，所以节省了STB寻找I帧的时间，从而加快了频道切换。

第二缓存单元还可以根据系统要求进行细化设置，可以设置成多个相互独立的存储单元来缓存处理数据，这样，当有多个用户同时发起频道切换请求时，每个存储单元可以针对不同发起切换请求的用户进行处理，这样可以避免多个用户同时发起切换请求时，系统资源不足所带来的问题。存储单元1～n是支持多个用户并发切换频道时快速寻找I帧的，可以是第一缓存单元缓存的组播数据复制多份得到，可选择几帧容量，以保证总有有效指针可用。存储单元的数量根据系统需求而定，如果设置得太多，会造成系统资源的浪费，而如果设置太少，又无法满足用户切换需求。

如图6所示，是实施例二方案对应的流程示意图，从图中可见，主要包括：

步骤601、组播复制点静态加入组播组，第一缓存单元对组播数据进行缓存处理；

位于用户端接入设备的组播复制点采取静态加入组播组，DSLAM经承载网络接收头端业务系统发送的组播数据，第一缓存单元即时缓存网络发送的组播数据，如果有开通权限的用户请求该组播数据，则将其发送给该用户，否则即时丢弃缓存的组播数据。

步骤602、第二缓存单元对第一缓存单元缓存的组播数据进行缓存处理，并确定I帧信息；

第二缓存单元将第一缓存单元缓存的组播数据再次进行缓存处理，同时确定I帧信息，

该步骤可以在缓存的组播数据进入第二缓存单元的各个存储单元之前进行，在存储单元入口处进行I帧信息检测，以便于在将存储单元缓存的组播数据发送给终端时，可以快速寻找I帧。

该步骤中还要根据检测结果，存储I帧地址指针。

603、用户发起频道切换请求；

当用户希望进行频道切换时，向DSLAM发送频道切换请求，激活相应的流程，由DSLAM停止向该用户正在播放的组播数据，控制进行组播组离开和重新加入过程。

604、用户发送新的频道请求；

所述用户向DSLAM发送新的频道请求，请求接收新的频道中发送的组播数据。

605、第二缓存单元根据所述I帧信息将缓存的组播数据发送给STB；

当用户申请新的频道内容，DSLAM启动发送新频道数据流到终端时，根据第二缓存单元中各存储单元缓存的组播数据，可以直接从该缓存I帧指针处开始读取缓存处理的组播数据并传送到终端，因为是从I帧起始传送的，在数据传送到STB时，STB已经知道了I帧信息，故节省了终端寻找I帧的时间，从而加快了频道切换。

该步骤中，如果有多个STB并行发送频道请求，则第二缓存单元中的存储单元1——存储单元n可以并行处理，分别将缓存的数据发送到对应的STB，每个存储单元可以对应一个用户，这样可以节省频道切换时间。

606、调度数据流到解码缓存，解码缓存输出视频码流。

终端对根据接收到的首帧为I帧的新频道的数据流经很小的缓存后解码输出到电视进行节目播放。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1、一种数字媒体频道切换方法，其特征在于，

在用户端接入设备设置组播复制点；

用户端接入设备经承载网络接收头端业务系统发送的组播数据后，对组播数据进行缓存处理；

当频道切换时，将所述缓存处理的组播数据发送给终端。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，对组播数据进行缓存处理步骤，还包括确定重要帧信息步骤。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对组播数据进行缓存处理步骤，进一步包括：

在用户端接入设备对组播数据进行第一缓存处理，去除网络抖动；

在用户端接入设备对组播数据进行第二缓存处理，获取缓存数据的重要帧信息。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二缓存处理，并行产生多个第二缓存处理组播数据。

5、如权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，还包括重要帧起始检测的步骤。

6、如权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，所述的重要帧信息为重要帧地址指针。

7、如权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述组播复制点采取静态加入方式加入组播组。

8、一种数字媒体频道切换系统，包括提供业务源的头端业务系统，为终端提供接入的用户端接入设备，所述用户端接入设备设置组播复制点，其特征在于，所述用户端接入设备还设置有：

缓存单元，对组播数据进行缓存处理；

当终端发送频道切换请求时，所述用户端接入设备将所述缓存单元存储的组播数据发送给终端。

9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述用户端接入设备还包括：

重要帧信息确定单元，用于确定缓存单元缓存的组播数据重要帧信息。

10、如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述缓存单元进一步包括：

第一缓存单元，用于对组播数据进行第一缓存处理，以去除网络抖动；

第二缓存单元，用于对第一缓存单元缓存处理的组播数据进行第二缓存处理，并获取缓存数据的重要帧信息。

11、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二缓存单元，包括多个存储单元，用于并行产生多个缓存处理组播数据。

12、如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述第二缓存单元还设置有：

重要帧起始检测单元，用于检测第二缓存单元缓存处理的组播数据重要帧。

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