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Ramin Farassat
产品营销副总裁
美国RGB 网络公司rfarassat@rgbnetworks 增强型交换式数字视频（SDV）架构 什么是有线电视环境下的交换式数字视频传输？
交换式数字视频（switched digital video /SDV）架构（也被称作交换式播放视频）是一种拓展带宽的创新方式，它提供了一种具有吸引力的节点拆分(node split)替代方式，省去了模拟层，同时可以被适时切换到一个全数字架构。在交换式数字视频（SDV）架构中，有线电视运营商选出最不受欢迎的节目频道，选择性地将它们只发送给那些正在真正收看这些特定频道的家庭，从而通过不向所有用户播放这些节目而节省网络带宽。这些节目既可以被发送到有此需要的一组家庭（被称作多点传送），也可被发送到每一特定家庭（单点传送），这就创造出了一种多点传送和单点传送兼顾的切换式数字视频架构。
交换式数字视频（SDV）所节约的额外带宽使得有线电视运营商能够提供更多类型的节目和新型服务，并能通过提供更多的节目层来增强或扩展他们的当前服务。尽管目前有线电视多系统运营商（MSO）限制将数字视频节目向收视率不高的特定网络传递，然而交换式数字视频（SDV）技术经过不断发展，还是可以覆盖多数或全部的有线电视频道。交换式数字视频（SDV）架构还为向端对端IP视频传输架构的平滑过渡提供了保障，使那些对IP、高级编码解码器（H.264、VC-1等）和DOCSIS网络感兴趣的有线电视运营商能够同时向基于IP和非基于IP的可寻址接收者提供服务。
数控分度头配置交换式数字视频的优势
尽管交换式数字视频（SDV）可以实现网络带宽的节约，但用户采用该架构的主要驱动因素还是因为其有潜力向人造卫星和电信供应商提供更具有竞争力的解决方案。通过交换式数字视频（SDV），有线电视运营商可以无需分配大量带宽就可以提供分离节目层（separate tiers of programming）和更多的频道，同时还能帮助现有内容收视率不高的网络实现最优化。向交换式数字视频（SDV）转换还使有线电视系统更接近于完全可寻址架构，这种架构可提供全面点播（everything on demand /EOD）服务。与视频点播（VOD）环境相似，用户可以通过选择特定的节目频道挑选想看的节目。最终，有线电视架构可将多数或全部的内容存储到视频服务器中，并在需要时将节目从服务器中取出回放，这使得用户能够重播或暂停节目内容，实现了真正意义上的“点播”体验。
交换式数字视频的开放式架构有何优势
环境测量尽管交换式数字视频架构最初以依赖于供应商专用信令协议（vendor-specific signaling protocols）的专用系统为基础，但有线电视运营商和技术供应商很快就认识到开放式架构的优势。这一架构能够支持建设更可靠的可扩展网络，使交换式数字视频（SDV）服务的大批量传递成为可能。开放式架构还提供了一个具有高性能和高可用度的可升级环境，所有这些对于有线电视运营商来说都成本适当。基于其专门技术，多家供应商都可以提供具有合适的功能和特点的不同组件。同时为增强架构性能，新功能可以在不干扰或最低干扰服务的情况下随时被添加到架构中。开放式架构还更容易管理、监控和操作。
开放式交换式数字视频架构的组件
图1显示了开放式交换式数字视频（SDV）网络的典型架构。如图所示，通过有线电视数据转发器（cable headend），节目内容从多种渠道被接收过来，有些通过卫星、有些通过地面信号，还有一些可以通过IP和光纤传输间接从其他地址接收进来。
在当前的有线电视架构中，节目内容必须通过汇集和加工，随后在交换式网络中传递。交换式数字视频（SDV）网络的首要组件是分级处理器（staging processor）。分级处理器本质上是一个可以进行数字视频流编排重组和视频码率转换的设备，负责接收和汇集来自多种来源的节目内容；将可变比特率(VBR)视频流转换成VBR上限或恒定比特率（CBR）流；解复用多路节目传输流（MPTS）；传递VBR上限/CBR
流；和通过UDP/IP传递单路节目传输流（SPTS）。分级处理器还能在新接收的节目内容中插入本地数字广告。此外，它还能根据需要对单路节目传输流(SPTS)流进行多点传送或单点传送。
如今大多数的统计多路复用视频处理器都支持分级处理器的各种工作任务，然而当有线电视运营商开始将更多数量的节目和更多受欢迎的频道移向交换式数字视频（SDV）时，对分级处理器更高密度（集成度）和更高处理能力的需求也就自然水涨船高。理想的分级处理器在额外处理需求增加时可以轻松实现升级，同时它还应具备完全可编程性能，以便能够支持目前和今后的视频处理应用项目。
图1：开放式架构交换式数字视频
分级处理器将其视频流（目前采用SPTS形式）发送至Gigabit以太网（GigE）转换器。得益于其独特的配置，分级处理器将需要被加密的视频流（作为单点传送流）发送至整批加密设备（bulk encryption device），与此同时，将无需加密的视频流（作为多点传送流）发送至网络。如其名称所示，基于在播放环境下同样适用于这些视频流的相同加密原则，整批加密器此后对精选的视频流进行加密。
整批加密器通过UDP/IP接收所有作为单点传送流的视频流，并通过UDP/IP将这些加密后作为多点传送流的视频流从Gigabit以太网接口发送出去。无需加密的作为多点传送流的视频流直接通过与整批加密器相连的同一转换器，被发送至网络。未来的改进可能包括在分级处理器中融入整批加密技术。如果整批加密技术被融合到分级处理器中，它将成为交换式数字视频（SDV）架构中的一项理想改进，并将使网络简化。
在当前的有线电视架构中，数字置顶盒的升级通过支持交换式数字视频网络的软件完成。安装于置顶盒中的软件使置顶盒能够与通常安装于网络中心（hub）的交换式数字视频服务器进行界面连接。置顶盒采用QPSK或DOCSIS返回频道网络，向交换式数字视频（SDV）服务器发送信号，其中包括频道变化需求的信息。交换式数字视频（SDV）服务器负责向数据转发器（headend）的会话和资源管
理（session and resource manager/SRM）服务器请求带宽和会话，从置顶盒处获取频道变化需求，并对其进行处理。
如上所述，交换式数字视频（SDV）服务器与通常位于数据转发器处的会话和资源管理服务器（SRM）进行通讯。反之，SRM为交换式数字视频（SDV）环境分配QAM资源。SRM可与不同的应用项目共享，如VOD、SDV 或网络个人视频录像机（nPVR）等，并可为这些应用项目分配带宽和资源。它还可以通过配制，收回任何应用项目目前并未使用的带宽。
例如，许多有线电视用户经常忘记关闭置顶盒，因此SRM可以通过配置，向置顶系统定期发送提示信息，要求用户确认一下他们是否还在收看某一频道。如果用户在特定时间内没有回应，SRM可以将被发送到那个特定置顶系统的频道关闭，并从而收回未使用的带宽。IP交换网络负责处理SRM和交换式数字视频（SDV）之间的通讯。最后，SRM可以生成详细的网络使用报告和历史统计数据，这些报告与数据将有助于网络架构的改进和交换式数字视频（SDV）的故障排查。
交换式数字视频（SDV）架构的最后一项重要组件是边缘QAM调制器，它主要用于家庭节目内容的调制和传输。在目前的交换式数字视频（SDV）网络中，QAM调制器专门致力于此项应用。有线电视运营商们基于交换式节目的数量和对最优化带宽的设想，设计和分配了足够多的QAM频道。交换式数字视频（SDV）QAM调制器可以通过Gigabit以太网接收基于UDP/IP的恒定比特率（CBR）和SPTS多点传送流。
当用户需要某一特定的交换式节目时，这一要求将被发送到交换式数字视频（SDV）服务器。该服务器综合多种请求，并从SRM处为所需节目寻求带宽。这种集成方式可帮助SRM服务器减轻负荷，并有助于架构升级。交换式数字视频（SDV）服务器此后可以通知QAM调制器加入到特定的多播会话（multicast session）中，以接收所需节目。一旦加入到会话后，QAM调制器将接收到节目，并为所需节目流建立新的复用，随后将这些节目发送到特定的QAM输出端口。
以下是交换式数字视频（SDV）环境下的主要组件概述：
•分级处理器–汇集节目内容，执行从VBR到CBR以及从MPTS到 SPTS的视频转换激光标记
•整批加密器 – 对大量视频流实施加密
•会话和资源管理（SRM）服务器 – 分配QAM资源，并收回未使用的带宽
•交换式数字视频（SDV）服务器–汇集频道变化需求，并将用于新会话的需求发送至SRM
•边缘QAM调制器– 支持基于会话的服务和基于RF的视频服务传输贴片三极管
然而在完整的端对端架构中还有许多其他组件。在许多情况下，这些组件可被多种服务共享。其中的例子包括用于服务转换和IP视频服务传输的转换器或路由器，以及包含交换式数字视频客户组件的升级型数字置顶系统。
红外线烤箱目前交换式数字视频（SDV）网络存在的问题和局限性
尽管与专用解决方案相比，开放式架构拥有巨大的优势，但该架构仍然存在一些特定的局限性，需要我们在配置交换式数字视频网络时加以考虑。以下是关于当前解决方案的局限性和劣势的一些例子：
•从VBR到 CBR或VBR上限流的视频转换往往会降低视频质量，减少带宽节约。通常情况下，VBR流会被转换成多种CBR率，这将导致视频质量下降，带宽浪费增
多。
•在数据转发器处进行整批加密意味着更多的视频处理将无法进行。因此边缘处的目标化广告插入或内容再利用将不能实现。
•在当前架构下，多个SRM可能会被要求控制不同的服务，如SDV、VOD和 nPVR 等。
•各种不同的服务如播放、SDV和VOD将很难或无法实现QAM共享。
本文的下一节讨论了改进当前交换式数字视频（SDV）架构的各种方法，以及实施这些改进所需的组件。新范例 -增强和改进交换式数字视频（SDV）架构
交换式数字视频（SDV）网络中的可变比特率视频传输
如前所述，要想在交换式数字视频（SDV）环境下传输视频流，运营商必须首先将视频流转换成恒定比特率流，以便可用基于CBR视频流的比特率对带宽实施可预测的分配。SRM可以向每一个QAM频道分配特定数量的视频流，并可确保可用带宽不会不足。为提供更好的视频质量，有线电视运营商和设备供应商已经同意联手支持多种CBR比特率，依靠对象是视频分辨率（video resolutions）、原始平均比特率和视频流的复杂度。有线电视运营商决定在发送复杂度低的频道时采用较低的比特率，在发送复杂度更高的频道（如运动网络）时采用更高的比特率。多种CBR率还可被用来支持高清（HD）内容的各种分辨率。
经过将视频流转换到CBR，有线电视运营商失去了最初通过对VBR视频内容进行统计多路复用而获得的视频比特率效率。交换式数字视频（SDV）的主要目的是获取额外带宽和减少带宽浪费，然而这种转换却降低了该架构效率上的整体优势。
此外，被转换的视频流被限定在最大值的视频比特率范围内，相当于CBR率值大小，这就意味着高复杂度视频流因无法超过之前设定的CBR比特率，即无法达到比特率峰值，而只能获得较低的视频质量。
最后，多种CBR比特率的混合（多种针对不同高清分辨率的高清比特率和多种针对不同视频复杂度的标清比特率）会使整个系统以及交换式数字视频（SDV）和SRM的工作变得更加复杂。由于SRM试图
将视频流安置于统一QAM频道，并将它们限定在该频道的可用带宽之内，因此这种混合还可能使同一QAM 服务中的不同视频流发生冲突。
正如在当今典型的有线电视播放环境下一样，拥有这些局限性的CBR架构的一项替代方案就是使用VBR 流。通过VBR传输，视频流质量并没有下降，而且视频流还可以在必要时达到比特率峰值，以便在复杂场景下提供最高质量的视频流。有线电视运营商无需提前对多种视频比特率做出抉择，并可以在其他节目不得不采用较低的CBR率时，为更加复杂的节目流选择更高的比特率。所有的视频流都可按它们原有的VBR率流动，并能保持原始的编码质量。
向基于VBR的交换式数字视频（SDV）架构转换需要对现有的架构进行一些变动。图2显示了基于VBR 的交换式数字视频（SDV）架构的高水平设计。
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