一种提供全球天地一体卫星广播服务的方法与流程

本发明涉及一种卫星广播网，具体地说是一种提供全球天地一体卫星广播服务的方法，属于卫星广播网领域。
背景技术：
：近年来，世界传媒格局发生深刻变革，出现剧烈竞争、深度整合、局部洗牌之势，新闻信息传播方式不断更新，传播速度不断加快、传播范围不断拓展，传统媒体与新媒体将在竞争与融合的基础上实现多元化的共同发展，跨媒介、跨产业融合的全球传播新格局正在形成。面对这种新形势、新变化带来的严峻挑战和难得机遇，企业需积极应对，向拥有跨媒介采编发能力的全媒体集团转型，进一步加强视频报道，努力实现视频新闻报道从数量、内容质量到传播效率等各方面的新突破。目前，加强国际传播能力已经被确立为增强国家综合实力的重要战略任务，成为整个国家发展战略的有机组成部分。为了能够更好地将目前互相孤立、无法协同工作的各种发布渠道进行多层次、多维度整合和整体提升，形成下一代技术体系中发挥重要作用的全球统一发布体系，以满足新形势下新闻信息服务的要求，满足新形势下阵地前移的要求，在较大程度提升企业的国际传播能力，提高核心竞争力。技术实现要素：本发明的目的在于，设计了一种全球天地一体卫星广播服务的方法，通过提供全球天地一体卫星广播服务，提高了数据速率，为传统供稿、视频供稿、新兴媒体等多种业务提供支持，实现了卫星用户端多媒体稿件自动化可靠接收和天地一体化供稿，全面提高了企业在全球多媒体新闻信息传播、覆盖的影响力和竞争力，增强了国际传播能力和影响力，同时优化了管理和运维流程。本发明的技术方案为：全球天地一体卫星广播服务，包括以下内容：卫星通信软件将对传统的文字、图片以及新兴媒体传输需求提供支持，该平台承载的用户除传统的报社、电台、电视台、通讯社以外，还包括屏媒发布系统用户、财经机构用户等，满足上述不同行业用户的用稿需求。卫星通信软件实现以ip数据广播方式对文字、图片、音视频文件、报版文件，以及新兴的屏媒发布等传输业务提供技术支撑。该软件服务对象分为五类。一类是平面媒体和少量电台媒体用户，主要接收文字图片稿件；第二类是电视台，主要接收高码率视频文件；第三类是新兴媒体用户，主要接收中低码率视频文件；第四类是机构类非媒体用户，包括政府、企业等高端用户，主要接收采写的经济信息稿件，包括文字、图片和视频稿件；第五类是分布在国内和海外的各级分支机构，接收的稿件包括文字、图片和视音频稿件。从逻辑结构上看，整个平台分成了自下而上由基础支撑到应用表现的多级平台体系，并且通过soa结构规范将其衔接，实现各个层次之间的信息共享和交流。应用这样的设计结构，使得技术平台不仅能够层次清晰地被快速实现，同时也会为用户带来创新而易用的体验方式。该结构还易于扩展，只要拥有二次开发能力的开放式系统通过协议一致化改造，即可快速改造成本平台所能应用的“插件”系统，很快成为平台的一个部件。系统包括核心的终端管理与服务开通、服务关系查询和接口调用等功能以及辅助的会话管理、心跳组件和系统管理等功能；如附图1所示，所有业务系统通过应用插件系统通过标准应用接口协议交流并通过其实现数据与信息的流向沟通；用户直接在这个层次与平台进行交互，并且将平台看作一个“统一系统”来对待，所有业务系统的内部关系以及相互之间的信息流动的复杂细节对用户全部屏蔽，这样便可以大大降低对用户的要求，对用户提供的服务甚至是傻瓜化的。具体包括以下内容：一、卫星播发端子系统1.1数据预处理模块：数据预处理主要是指将上游系统提供的在存储介质上的音视图文，通过文件格式，作为业务流程的数据源文件，平台的入口还支持所有格式数据文件进入平台进行播发处理；轮询从上游系统查找所有新播发任务；人为干预选择或撤销某些任务；动迁移新的播发任务至卫星播发端子系统；向数据库中标记该任务状态：处理状态；1.2发卡管理模块：发卡本着一站一卡的原则，但由于特殊原因系统也支持一站双卡，但只支持同时一卡接收；利用定制开发的密钥导入程序，实现发卡功能；如果出现卡片丢失，持卡人可以申请办理新卡，同时主站停止该站点接收；注销接收站点同时注销卡片；卡片如果出现丢失或损坏，为不影响小站接收，可以将数据先保存在接收计算机上，但无法解密，卡片办理好后将卡片插入，就可以解密保存的数据；制作初始化卡：初始化卡可以对接收端的所有参数恢复到出厂值；1.3文件播发模块：文件播发模块主要是处理所有播发需求任务，将文件播发服务器指定目录下的所有文件进行处理并通过卫星网络进行分发，根据软件需求，文件播发模块主要需要实现以下需求：文件播发模块需要能适应兼容和处理各种大小的文件处理与广播分发任务，文件最小需要到几个字节，最大需要到2gb左右。文件播发模块在处理任务时，需要保证文件的完整性和准确性，确保可进行文件的无差错传输，当播发完成后，远端站点接收到的文件与源文件一致且完整。文件播发模块对任务的处理与广播播发时，应可适应各种传输速率，最高能支持30mbps的传输速率。文件播发模块应该支持紧急插播功能，能具备相应的优先级设置与控制功能，用以保证文件播发时效性要求，及时将文件送达用户端。当有新到文件插入到当前播发文件队列中时，高优先级文件应等待正在播发的文件播发完毕后，进行插播，优先实现高优先级文件的播发工作。文件播发模块应支持在首次播发后几分钟内重复播发的功能，同时应需具备重复播发的策略设置功能，用以防止卫星信道瞬断造成稿件接收延误，从而提高接收成功率。文件播发模块应一直处于自动播发任务的状态，同时，对相应的文件，可以进行定时播发功能，以满足各业务频道相对应的播发需求。文件播发模块应具备按优先级不同、频道不同、播发业务不同等因素实现卫星中带宽的流量控制，提高卫星带宽利用率，保证卫星播发可靠性。丢包数据补发当文件播发模块接收到回传信息处理子系统提供的丢包信息时，应该可以根据该信息及时补发用户端丢失的数据包。通知发送文件播发模块应该支持主站对用户发送通知的功能，同时，通知接收用户可自行设置或调整，可对所有用户发送通知，也可按组、按用户发送。文件紧急插播提供在当前播发文件队列中插入新到文件，优先播发的功能，满足后到的高优先级文件先行播发的需求。新发文件需等待正在播发的文件播发完毕后再行插播；1.4主站端回传信息处理模块：回传信息处理系统需要部署在企业对外网络，负责对小站端程序通过外交互线路回传的信息进行解密，并处理；回传信息处理系统可以自动识别和判定所回传的信息内容，自动回传的信息应包括丢包补传信息、卫星接收端电脑状态信息以及卫星接收机状态信息。若为丢包补传信息，则传送至播发模块；若为接收端卫星接收机状态信息，则传送至监控管理系统。回传信息处理系统还应支持对用户端回传的反馈信息进行自动识别和判定处理。监控到有用户端回传的反馈信息时，若为技术系统相关问题反馈，回传信息处理系统将直接将反馈信息存入本地磁盘指定路径并以企业所要求的指定方式展示；若为新闻业务相关问题反馈，回传信息处理系统将通过指定接口传送至编辑加工平台，方便编辑加工平台进行相关处理。回传信息处理系统对回传的各种信息均需识别后按类写入数据库，提供统计分析功能，供系统管理人员进行查询、分析各类回传信息；1.5用户及授权管理模块：用户和授权信息存储在部署在外网的数据库中，任何对用户管理或授权信息的更新在存入数据库的同时，需在文件系统中保存，传送至内网播发系统加载使用，此外，需按要求预留向新媒体产品多元化开发加工与集成服务系统和灾备系统的传送接口，实现用户统一管理与授权以及用户数据汇聚；可对用户进行增加、删除、权限设置和修改等操作。可对用户授权的更改提供批量操作功能。二、卫星接收端子系统2.1卫星信道状态模块：卫星接收端根据卫星信道状态提供不同颜色闪烁的功能，便于用户观察接收状态。不同颜色代表不同的信号接收状态，信号接收状态具体包括信道中断、数据接收中断而控制信息可达、数据接收和控制信息均接收正常；2.2文件接收模块：文件接收模块需要能接收到主站发送的任务文件。当出现接收丢包未收全整个任务文件时，可接收到主站发送的补包文件，且不需要再次接收其他已经收齐的文件。文件接收模块可记录未收全文件信息，同时对外预留接口，为未来具备自动补调文件功能做准备。文件接收模块应可向主站端回传丢包信息，回传的丢包信息应已进行过加密处理，以防传输过程中被破解。三、加密狗：频道密钥可设置更新周期，小站使用加密狗解密出频道密钥后，缓存频道密钥和密钥生存期以备后用，当频道密钥失效后（生存期到期后）再重新调用加密狗从授权信息中解密频道密钥。在播发业务管理子系统设置小站的延时接收时间，以此时间作为小站频道密钥的更新周期，当用户端加密狗损坏后，小站可根据前面解密的频道密钥进行解密，实现延时接收功能，而且延时长短可设定，超过延时期限后小站中断接收。本发明的优点在于：通过提供一种全球天地一体卫星广播服务方法，提高了数据速率，为传统供稿、视频供稿、新兴媒体等多种业务提供支持，实现了卫星用户端多媒体稿件自动化可靠接收和天地一体化供稿，全面提高了企业在全球多媒体新闻信息传播、覆盖的影响力和竞争力，增强了国际传播能力和影响力，同时优化了管理和运维流程。下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。附图说明图1系统逻辑架构图图2协议栈分层结构图图3数据流转结构图图4三层加密机制结构图图5数据校验机制逻辑图图6卫星带宽复用逻辑图。具体实施方式以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1如图1-6所示，全球天地一体卫星广播服务，包括以下内容：一、卫星播发基于tlv可变长编码的、可扩展的统一封装格式播发系统的协议栈分为五层，自底而上依次为物理层（卫星）、信道编码和调制、多路复用、ip数据包、应用层。其中ip数据包可以为udp单播或ip组播。应用层分为主要分为四类数据：分块（segment）、元数据（metadata）、控制数据、授权信息。其中文字、图片、视频文件、视频流、其他文件通过分块转换为统一的分块和元数据信息。其中元数据信息包括文件标识、文件名、文件长度、文件完整性信息、文件加密信息等。其他文件包括播发文件列表、播控文件、升级文件等。应用层的四类数据采用tlv编码，定义如下：其中tag一个字节、length两个字节主站将文字、图片、视频文件、其他文件按照文件从前到后一次切成分块文件，将视频流的udp包或rtp包当做一个分片；再将分块、元数据、控制信息、授权信息统一按照tlv格式封装打包；然后将tlv数据封装到udp包或ip组播包中；接着讲ip数据（udp单播或ip组播）按照dvb数据广播标准封装到mpe，将mpe封装生成基于udp的mpeg2ts流；将mpeg2tsoverudp流发送给复用和调制器；主站数据通过卫星中继广播分发到小站。小站解调解复用调制信号生成mpe封装；解封装后，将ip数据发到局域网；然后通过解析tlv封装获得分块、元数据、控制信息、授权信息；进一步分块和元数据通过合并分块生成文字、图片、视频文件、视频流和其他文件。基于分块、频道、用户的三层加密文件元数据用户描述当前播发文件的基本信息包括文件标识、文件长度、文件名称、文件描述、完整性信息、文件加密控制字等。其中完整性信息可以采用md5摘要。基于播发文件、频道、用户的三层加密机制阐述如下：主站端：第一层加密：随机产生文件加密控制字kw1，使用文件加密控制字kw1对播发的文件进行加密，加密算法可选des、3des、aes等。第二层加密：采用频道密钥kw2对文件加密控制字kw1进行加密，生成文件加密控制字f(kw1)，加密算法可选des、3des、aes等。第三层加密：针对存在用户授权的播发文件，按照小站用户的密钥kw3对频道密钥kw2进行加密，生成个性化的授权信息；针对不存在用户授权的播发文件，不予授权。其中加密算法可选des、3des、aes等。上述加密算法可由主站配置，并通过授权信息发送给小站。小站端：第一层解密：小站接收到授权信息通过加密狗计算得到频道密钥kw2。第二层解密：使用频道密钥kw2对文件加密控制字f(kw1)进行解密，生成kw1。第三层解密：使用文件解密控制字kw1对文件密文进行解密，生成明文文件file。二、文件播发模块基于文件分块的传输播发文件类型包括文字、图片、音视频文件、报版文件，以及新兴的屏媒等。文件大小从几十字节到几g字节文件。本方法中，主站将文件file按照最大分块长度（msl，maxsegmentlength）进行分块，末尾不足最大分块长度msl的按照实际大小进行分块，主站的文件被分为多个可变长度分块segment序列，主站发送同一文件按偏移小大优先发送。分块头部包括文件标识、分块在文件中的偏移、分块长度，分块segment尾部包括crc校验码。为了支持扩展4g字节以上文件，偏移采用5个字节。校验码用于判断分块是否完整，计算方法如下：在分块segment写入文件标识、偏移、分块长度、分块载荷，效验码填充0，采用同dsm-cccrc算法计算效验码。dsm-cccrc参数如下：crc_polynomial(0x04c11db7);crc_iv(0xffffffff);crc_byte(buf);crc_iv(result);小站接收到segment后，计算校验码，验证完整性后写入到对应文件偏移中，检查文件接收到最大偏移前所有未接收的起止位置，回传所有未接收的起止位置。主站接收到回传信息后，将小站未接收的起止位置重新生成分块，将分块数据插入到逻辑频道发送队头，优先发送。基于前向纠错的实时流传输视频流要求的时效性和实时性，在播发过程中的丢失或出错问题，采用回传补发的方式，由于存在较大延时，容易出现卡顿的现象，本方法采用前向纠错提高视频流的播发实时性。fec通过产生一定的冗余数据来检测和纠正数据错误，虽然fec会浪费一定的网络带宽，但是延迟短，所以fec更适合于网络上的实时媒体传输。fec根据编码方式分为媒体相关fec、媒体无关fec。媒体相关fec根据传输的媒体编码格式（如mpeg2）生成冗余数据包，计算量更大。媒体无关fec采用常规方式生成冗余包，对媒体编码格式透明。本方法采用媒体无关的fec格式，编码处理流程如下：1、等待接收m个媒体数据包；2、采用fec编码格式生成r个冗余数据包，冗余度记为r/m；3、将m+r个数据包封装在tlv数据结构中发送。解码处理流程如下：1、等待编号接收编号[k(m+r),(k+1)(m+r)-1]数据包；2、如果前m个包不完整，则先恢复丢失的数据包；否则冗余包丢弃。编解码处理延迟估算，以标清节目4mbps码率，冗余度1/10为例。从源到目的，总的延迟等于编码前接包等待时间+编码计算延迟+传输延迟+解码计算延迟，接包等待时间，编码解码时间根据计算量确定应该也是毫秒级。即从源端到目的端，直播节目总体延迟增加几十毫秒。三、带宽控制基于多优先级队列和双令牌桶动态调度保证各逻辑频道的最小带宽、最大带宽及优先级本方法充分考虑大文件和小文件播发特点，提供了完善的卫星带宽复用策略。卫星通信中播发子系统按频道播发，每个频道可设定最小带宽、最大带宽和优先级，播发程序根据卫星总带宽的利用情况和播发频道的优先级，实现对卫星总带宽的流量控制，从而提高卫星带宽利用率，并保证卫星播发的可靠性。每个逻辑频道设定最小带宽、最大带宽及优先级。其中最小带宽指此逻辑频道的保证速率。在保证速率的基础上，若系统有空闲的带宽，则按照各通道的优先级高低，在不高于最大带宽的原则上动态分配带宽。优先级意味着剩余卫星带宽分配的顺序，剩余卫星带宽总是先分配给优先级高的播出节目。如新稿得到最大带宽，旧稿得到保证带宽。本方法为每个逻辑频道设置独立的最小带宽令牌桶和最大带宽令牌桶，在发送优先级队列不满的条件下，调度器每个调度周期进行两轮调度：第一轮调度：按照逻辑通道的优先级，再按照逻辑通道对应最小带宽令牌桶的令牌数取出相应的分块segment，按照分块的优先级插入到发送优先级队列中；第二轮调度：按照逻辑通道的优先级，再按照逻辑通道对应最大带宽令牌桶的令牌数取出相应的分块segment，按照分块的优先级插入到发送优先级队列中。同时，同一优先级的逻辑频道按照对应的最大带宽的加权比例分配剩余卫星带宽。逻辑频道优先级共分为5级，系统优先保证优先级高的先发送。优先级实时最高高普高普通编号01234可在当前播发文件队列中插入新到文件，实现优先播发。如对于紧急插播的内容，设置高优先级，并且插入到高优先级的逻辑频道中，实现优先播发。基于优先级队列和令牌桶保证卫星可用带宽的高效利用本方法通过最小带宽令牌桶保证了逻辑频道的最小带宽，通过最大带宽令牌桶限制了逻辑频道的最大带宽，通过逻辑频道优先级调度保证了各通道的优先级。发送优先级队列和发送令牌桶充分利用了卫星总带宽，并且保证了所有业务的输出带宽不超过卫星的可用带宽，提高了带宽利用效率，避免不可知的丢包现象。基于优先级队列保证业务数据流的优先级本方法中，文字、图片、视频文件、视频流、控制信息等业务数据按照优先级插入到不同的逻辑频道优先级队列中，在业务层面保证了播发的优先级。四、主站端回传信息处理模块卫星通信软件内部通信机制apacheactivemq是java平台上面向消息中间件(mom)，它便于消息系统中的java应用程序进行消息交换，并且通过提供标准的产生、发送、接收消息的接口简化企业应用的开发，支持点对点（point-to-point）、发布/订阅（publish/subscribe）消息，可有效解耦合各子系统。监控管理子系统、播发子系统、回传信息处理子系统、播发业务管理子系统之间的消息交换采用发布/订阅消息的机制，其中：监控管理子系统订阅监控消息、补传信息、卫星接收端电脑状态信息、卫星接收机状态信息；播发子系统订阅播发任务消息、补传信息，发送监控消息；回传信息处理子系统发送补传信息，发送卫星接收端电脑状态信息，发送卫星接收机状态信息；播发业务管理子系统发送播发任务消息。当前第1页12