基于终端配合的iptv频道切换改进方案

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1、基于终端配合的IPTV频道切换改进方案蒋耀宇（中国联通沈阳分公司网络优化中心110003）摘要：IPTV业务的应用随着网络技术的进步得到了极大的发展。频道切换时间作为影响直播业务QoS(QualityofService)的关键因素之一，是大规模应用IPTV服务必须要解决的问题之一。本文在总结目前主要频道切换方案的基础上，提出了一种改进的由终端设备与服务器配合的频道切换方案。本方案在媒体传输过程中使用了一个临时通道加快流媒体的传输速度，在传输终端上采用双缓冲区存储媒体数据，实现了各个频道快速切换的需求，最后

2、对本方案性能做了简要分析。关键词：IPTV；频道切换；终端配合1引言IPTV业务应用随着网络技术的飞速进步得到了逐步的推广。直播业务作为IPTV的基础业务，频道切换时延是其业务质量的重要指标之一。频道切换时间指从用户提交频道切换请求，到被请求频道的画面在电视屏幕上显示给用户所需要的时间。目前有线电视的频道切换时间在0.5秒左右，数字电视的切换时间要比有线电视稍长一些，大概在1秒左右。在对用户的调研结果显示，IPTV业务中，用户能够接受的频道切换时间上限为2秒，超过2秒用户就会有明显的滞后感。由于网络带宽的

3、限制，IPTV的直播频道服务采用组播方式，频道源仅向用户发送当前正在播放的视频源，当用户想要切换频道时，就要经过一系列的请求处理和数据传输才能切换到下一个频道。这样IPTV的频道切换时延就难以满足2秒的需求。2当前主要研究方案分析频道切换时间一般由以下几个部分构成：(1)频道信息获取时间：改时间可以通过预先下载频道对应的EPG(ElectronicProgramGuide电子节目单)文件而省略；(2)获得第1个I帧的时间(T1)：工程中编码器I帧间隔一般设为2-3秒，因此获得第1个I帧的平均时间为1-1.

4、5秒；(3)终端编码器重新初始化时间：由于其一般在几十毫秒级，且可以与接受I帧的同时进行，因此可以忽略；(4)终端缓存延时播放时间(T2)：一般为1-2秒；由此可知，影响频道切换时间的主要是T1和T2，对频道切换的改进也主要在这两个方面。当前对频道切换的研究主要集中在系统架构上。2.1基于视频典型帧提取的快速频道切换技术方案该方案的基本思路是在用户切换频道时，快速提供给用户一个简短的新频道的典型帧序列，从而改善用户对IPTV频道切换的时延感觉。需要在系统网络侧增加一个直播处理的服务器，该服务器实时接收并处

5、理所有直播频道的数据。在用户切换频道时，终端在退出正常组播的同时，向直播处理服务器发出请求。直播处理服务器则相应并快速提供给用户一个简短的新频道的典型帧序列。该典型帧序列到达终端缓冲区后，即可被解码和输出。待正常新频道的数据包到达终端缓冲区后，终端解码和输出新频道的数据。如果典型帧就是新频道当前时刻前的视频帧，或者与当前时刻的视频帧接近，那么在用户体验上就会感到切换是平滑的，改善用户的感知度。此方案在正常数据包到达终端之前，先由直播处理服务器向终端发送典型帧，此典型帧并不能保证与正常新频道的数据包保持连续

6、一致，会在终端出现画面不连续的情况；而且增加了一个直播处理服务器，增加了网络的复杂性。2.2基于重传通道的频道切换该方案在终端和流媒体服务器之间建立并保持一条常设的TCP重传通道。终端先通过重传通道从流媒体服务器的缓存中，以大于解码速度的码速得到最近或次近的I帧及后续帧序列，这样得到的码流将比组播流至少滞后一个I帧，而终端在接收到第1个I帧后，随即开始输出视频而不等待缓存。此时，由于传输速度大于解码速度，因此终端的解码缓存将逐渐被充满，且会逐渐把流媒体服务器的缓存消耗殆尽。为此，在单播流发送最新的码流数据

7、时（此时单播码流已经比组播流超前），需指示终端切换为接收组播流。由于开始接收的组播数据与原单播数据重复，因而被丢弃，直至接收到序列号新数据，这样就达到了平滑衔接。此方案终端组播流的切换需要流媒体服务器来通知，组播流与单播流是否已经重合服务器并不能确定，而且增加了流媒体服务器的负担；同时需要一条常设的TCP通道，当用户数量很大时会占用大量带宽资源。3改进的终端与流媒体服务器配合的频道切换方案以上的改进方案主要集中在网络侧，对服务器进行完善，终端上的具体播放情况服务器并不知晓，而且IPTV终端总是处于被动地位

8、。而IPTV终端（包括机顶盒）都是智能终端，有很高的性能，本文重点就是让终端在频道切换的改进上发挥主动作用。3.1总体方案综合2.1，2.2节介绍的切换方案，本文提出一种终端与媒体服务器相配合的频道切换方案，基本结构如图1所示。图1基本结构图基本思路是：每次进行频道切换时，服务器与终端之间除了建立正常的组播通道用于发送正常的直播媒体流，还要建立一条临时性的单播通道，此通道用于快速建立播放过程，是临时性的。临时通道何时释放由终端