专利名称：在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法
技术领域：
本发明涉及在广播电视领域中数据流的传送技术，尤其涉及一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法。
背景技术：
随着数字、计算机和网络技术广泛深入地应用于广播电视领域，广播电视发生着深刻的变化，并孕育着新的内涵，广播的本质正在变化。广播的传播优势是时效性强、覆盖面广、但它有其自身的弱点，如稍纵即逝、顺序收听收看，而因特网的传播优势则是时效性强、全球传播、形态多样、自由和交互，它改变了广播线性传播、转瞬即失、被动收听、不能图文并茂的弱点，但因特网目前也有不少弱点，如计算机价格较高，普及程度低，不如电视机在多数情况下已为全民所拥有；网络传输受带宽制约速率低，声音传输仍有秒差、停顿等。因而电视广播网已成为信息的传播的重要手段之一，适时的节目点播也成为目前发展的时尚。现有电视传输网大多是单向广播方式，其传输的信息是有限的，要在单向广播网上实现互动随选点播的可以说是难以想象，因而为实现象因特网的一些功能，实现互动随选点播功能，一般的方法就是改造网络。把单向广播网改为双向广播网，或利用电话的回传信道将用户的选择传送回节目中心。
目前信息视频服务方式有单点播放、组播、广播三种1、单点播放方式(unicast)在这种方式下，用户单独占有一个节目通道，并对节目拥有完全的VCR(录像机)控制，即能随时播放、快进、快退、暂停、慢放。但由于网络带宽有限，所能响应的用户有限(只能几十到数百)。
2、组播方式(Multicast)，在这种方式下，几个用户共同拥有一个节目通道，但节目只能线性播放，即从头到尾地播，用户不能进行控制，相当预约播放方式。
3、广播方式(Broadcast)在这种方式下，节目通道相当于一个有线电视节目频道，由运营商提供节目安排和时间，所有装有STB的用户都可以接收节目，这种服务方式，只是广播没有交互性。
上述方式视频流的结构是如图1所示，由188个字节构成，包括首部部分和有效负载部分；每个首部部分由同步字节、传送错误指示器、有效负载起始指示器、传送优先级、节目标识(pid)、传送加密控制、适应字段控制、连续计数器和适应字段构成。其传输时的结构如图2所示。
因此，若要使用户能实现互动随选点播，需要增加大量的网络设施和诸多的服务器、双向互动点播机顶盒，这使成本加大，设备复杂，因而城域网的互动点播系统很难实现。
发明内容
本发明的目的就是为克服上述缺点而提供一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，使系统成本降低，传输速率快，实现视频随选点播容易，可随着广播电视网的覆盖面扩大而无限扩容。用现有广播网或已改造的双向广播网都可实现节目随选点播。
实现本发明目的的技术方案是一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特点是，包括以下步骤a、首先在服务器数据库的磁盘阵列上存储节目源文件；b、由服务器中的分段模块将每个节目源文件的标准视频流按节目时间长短或内容大小均匀分成若干个大小相等的数据段；c、按序给每段冠以段号，重新排列；d、建立码流识别信息包，添加在每段前面，生成一个含前端码流识别信息包的专用视频流经封装后发送出去。
上述方法，其中，步骤d所述的专用视频流的发送是指把该专用视频流以正常播放视音频流的速率的n倍发送。
上述方法，其中，2＜n＜30。
上述方法，其中，所述的含前端码流识别信息包中包括从缓存器中取出数据向显存发送数据的发送参数时钟PTR。
上述方法，其中，所述的发送参数时钟PTR由两个程序时钟参考(PCR)间隔得出，作为内部视频流传送参数速率。
上述在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其中，所述的d步骤中含前端码流识别信息包的专用视频流封装方法是先打开某件节目源文件，取出该文件中所有的程序时钟参考(PCR)值，并把这分段处程序时钟参考(PCR)值顺序保存到程序时钟参考(PCR)数组中，同时把各个程序时钟参考在文件中的位置(地址)顺序保存到程序时钟参考位置地址数组中，然后依次根据要求封装每一段，至打包结束。
上述在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其中，所述的每一段的封装过程如下先确定是某段，然后找到该段在文件中的位置，是否处在两个相邻的程序时钟参考(PCR)数组之间，如果是，则把源文件的这一段数据读到缓冲，并添加识别信息包，把数据整理到传输流中，写入目标文件完成，上述在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其中，所述的前端码流识别信息包由188个字节构成，其中前4个字节是首部部分，后184个字节是适应字段部分；每个首部部分由同步字节、传送错误指示器、有效负载起始指示器、传送优先级、节目标识、传送加密控制、适应字段控制、连续计数器；所述的适应字段包括适应字段长度、非连续指示器、随机访问指示器、原始流优先级指示器、标志、可选字段和填充字节。
上述视频流传输方法，其中，所述的可选字段包括程序时钟参考(PCR)、可选的程序时钟参考(OPCR)、拼接递减计数、传送识别数据长度、传送识别数据、适应字段长度、标志和可选字段。
上述视频流传输方法，其中，所述的识别信息包也可设在每个数据段的中段或结束处。
由于本发明采用了以上的技术方案，在前端对TS流进行重新定义打包，形成一种特殊码流，以使其实现在单向网上节目互动随选点播。
本发明的具体特征性能由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是现有技术一个视频传输流的结构示意图。
图2是现有技术的视频传输流时的示意图(一部分)。
图3是本发明带识别信息包的一个视频传输流的结构示意图。
图4是本发明带识别信息包视频流传输时的结构示意图(一部分)。
图5是本发明视频流封装方法流程图。
具体实施例方式
本发明一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特点是，包括以下步骤a、首先在服务器数据库的磁盘阵列上存储节目源文件；b、由服务器中的分段模块将每个节目源文件的标准视频流按节目时间长短或内容大小均匀分成若干个大小相等的数据段；c、按序给每段冠以段号，重新排列；d、建立码流识别信息包，添加在每段前面，生成一个含前端码流识别信息包的专用视频流经封装后以正常播放视音频流的速率的n倍发送出去。其中2＜n＜30。
下面结合一实施例进一步描述本发明本发明码流的组合法是，1)把正常播放视音频流的速率(如1.5Mbps)提高n倍下载(2＜n＜30)2)把视音频流分成若干段，然后排列。例如以40分钟影片，分成20段，平均点播延时时间≤30秒为例的码流表分段排列如下
上表中，阴影部分为时间序号，其余为段号。播放时时间序号为1从左到右，然后接2从左到右，接3从左到右，接4从左到右……，走5遍，20段放完为一个大循环周期。
每段下载时间为15秒，每一段播放时间为15秒×8＝120秒，即收一格时间播8小格时间。
在播放1小格时，可以接收另外4段，接收段号≤播放段号+4段存入STB(机顶盒)缓冲存储器中。
3)确定缓冲段数已知运动图象压缩编码标准(MPEG)(这里的例子用运动图象压缩编码标准1(MPEG1)1.5Mbps，本发明含盖运动图象压缩编码标准2(MPEG2)、运动图象压缩编码标准4(MPEG4)等其它)下载速率＝1.5Mbps×n，n是可变量，这里假设为8。缓冲大小也是可变的，这里设128MB；片长L；分段数为K。则每段缓冲时间L/K＝Lm每段下载时间Lm下＝Lm/nX＝[128MB÷1.5Mb/秒×8/8]Lm/n4)在设计允许等待时间，这里平均＜30秒，可以把段分细，缓存存放段数也增加。这样等待时间可以达到＜6秒。
5)这个码流表在收完0段以后，即开始放0段，保证收到1段，并可共收入5段，接收当前段号＜播放段+4。放完0段，从缓存中取出1段播放，顺序播放，存5段放1段，将保证调控成顺序播放，直到把一个节目播完。
这里的发送流是12Mbps，一个物理频道用64QAM，可以达到38.5Mbps，12Mbps×3＝36Mbps。可以实现三路点播。随着编码技术及结合其它方法，播放路数可以提高。
在广播网上实现视频点播的方法是把正常的传输流(TS流)，转换成一种符合素质电视广播DVB-C标准的特殊码流，把这个特殊码流在服务器中将几路特殊码流进行复用，复用后符合DVB-C的特殊码流经过一个高速发送卡(＞50Mbps)，把复合符合DVB-C的特殊码流用调制技术，把特殊码流送到广播网上。
在接收端把特殊复合码流，经调频、解调后，把特殊码流经过机顶盒(STB)缓冲，把算法码流用一个特殊芯片对其调控复原。
本发明所有携带识别VOD信息的TS包，都必须是单独额外添加的TS包，即识别VOD信息包。该包没有有效负荷，只有适应字段，适应字段以填充字节添满184字节。
如图3所示，本发明发送方法的视频传输流由188个字节构成，包括首部部分和适应字段部分；每个首部部分由同步字节、传送错误指示器、有效负载起始指示器、传送优先级、节目标识(pid)、传送加密控制、适应字段控制、连续计数器和适应字段构成；所述的适应字段包括适应字段长度、非连续指示器、随机访问指示器、原始流优先级指示器、标志、可选字段和填充字节。所述的可选字段包括PCR、OPCR、拼接递减计数、传送识别数据长度、传送识别数据、适应字段长度、标志和可选字段。
本发明识别信息包设在每个数据段的前端，也可设在每个数据段的中段或结束处，如图4所示，图4是本发明带识别信息包的视频流传输时的结构示意图。
图5是本发明视频流封装方法流程图。该封装方法是建立某件节目源文件，取出该文件中所有的程序时钟参考值，按照程序时钟参考对文件进行等时间分段，并把这分段处程序时钟参考值顺序保存到程序时钟参考数组中，同时把各个程序时钟参考在文件中的位置(地址)顺序保存到程序时钟参考位置(地址)数组中，然后进行打包。设文件开头的一段(I)为0段(首段)，当某一段(I)小于总段数时，把此时程序时钟参考在文件中所指位置处的源文件取出，同时段号加1，读源文件到缓冲，在此添加码流识别信息包，将源数据加到TS包(传输包)中，写入目标文件，此时源文件当前的位置是否大于源文件下一段地址，如果小于，则表示还在此段中需继续读源文件到缓冲，添加码流识别信息包，将数据继续加到TS包(传输包)中，写入目标文件。若大于源文件下一段地址，则对下一段源文件重复进行添加码流识别信息包的工作，直至段号大于总段数整个打包过程结束。
接收端接收到(TS)传输流，首先根据同步字节同步，然后根据节目标识(PID)判断该节目标识是否为所需要的节目标识，如果是，则继续判断是否为适应字段，如果是，则判断是否为传送该节目的识别信息如果是，则表明该包为识别信息包。根据程序时钟参考的程序标识(PCR_PID)判断是否为第0段(首段)，如果是，从(视频点播)VOD识别信息包中读出要进行视频点播接收方需提供的内存的大小、需接收到段号为多少，每段需多大的内存空间，若需提供的内存大小大于接收方提供内存大小，则放弃，即不能进行视频点播。否则，根据接收方内存大小及每段所需内存大小对内存分段。然后，存储所需要的段，丢弃已播放的段，并按照从小到大的段号顺序连续把各段播放。为了减少接收端在分段的交接处进行的处理，必须保证切割后的传输流(TS)的每个分段开始处都有程序时钟参考(PCR)字段。
本发明具有如下优点1、既有单点播放的个性化，又有组播的技术特点，又有广播方式的本质，实现了广播中的视频点播。
2、可以在有限的节目中(由营运商决定)不管是信息、股票、视频节目，都可无时空制约的随选点播，并即时响应。
3、加上外交互(或内交互)，可以实现证券交易、电子商务，可发电子邮件Email上因特网Internet。
4、节目所占有广播网络带宽比常规NVOD所用带宽要少，而且不像NVOD要十几分钟等待，而是即时响应。
权利要求
1.一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特征在于，包括以下步骤a、首先在服务器数据库的磁盘阵列上存储节目源文件；b、由服务器中的分段模块将每个节目源文件的标准视频流按节目时间长短或内容大小均匀分成若干个大小相等的数据段；c、按序给每段冠以段号，重新排列；d、建立码流识别信息包，添加在每段前面，生成一个含前端码流识别信息包的专用视频流经封装后发送出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d所述的专用视频流的发送是指把该专用视频流以正常播放视音频流的速率的n倍发送。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，2＜n＜30。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含前端码流识别信息包中包括从缓存器中取出数据向显存发送数据的发送参数时钟PTR。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的发送参数时钟由两个程序时钟参考间隔得出，作为内部视频流传送参数速率。
6.根据权利要求1所述的在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特征在于，所述的d步骤中含码流识别信息包的专用视频流封装方法是先打开某件节目源文件，取出该文件中所有的程序时钟参考值，并把这分段处程序时钟参考值顺序保存到程序时钟参考数组中，同时把各个程序时钟参考在文件中的位置地址顺序保存到程序时钟参考位置地址数组中，然后依次根据要求封装每一段，至打包结束。
7.根据权利要求6所述的在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特征在于，所述的每一段的封装过程如下先确定是某段，然后找到该段在文件中的位置，是否处在两个相邻的程序时钟参考数组之间，如果是，则把源文件的这一段数据读到缓冲，并添加识别信息包，把数据整理到传输流中，写入目标文件完成，
8.根据权利要求1所述的在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特征在于，所述的前端码流识别信息包由188个字节构成，其中前4个字节是首部部分，后184个字节是适应字段部分；每个首部部分由同步字节、传送错误指示器、有效负载起始指示器、传送优先级、节目标识、传送加密控制、适应字段控制、连续计数器；所述的适应字段包括适应字段长度、非连续指示器、随机访问指示器、原始流优先级指示器、标志、可选字段和填充字节。
9.根据权利要求9所述的视频流传输方法，其特征在于，所述的可选字段包括程序时钟参考、可选的程序时钟参考、拼接递减计数、传送识别数据长度、传送识别数据、适应字段长度、标志和可选字段。
10.根据权利要求1所述的视频流传输方法，其特征在于，所述的识别信息包也可设在每个数据段的中段或结束处。
全文摘要
本发明一种在广播网的单向同轴电缆上实现视频点播的视频流发送方法，其特征在于，包括以下步骤a.首先在服务器数据库的磁盘阵列上存储节目源文件；b.由服务器中的分段模块将每个节目源文件的标准视频流按节目时间长短或内容大小均匀分段；c.按序给每段冠以段号，重新排列；d.建立一个前端码流识别信息包，添加在每段前面，生成一个含前端码流的专用视频流经封装后发送出去。由于本发明采用了以上的技术方案，在前端对TS流进行重新定义打包，形成一种特殊码流，以使其实现在单向网上节目互动随选点播。
文档编号H04N7/10GK1437403SQ02110809
公开日2003年8月20日 申请日期2002年2月8日 优先权日2002年2月8日
发明者许乃锋, 徐仲权, 朱爱玺 申请人:华庆国阳信息科技(上海)有限公司