CATV數據廣播的智能解決方案

2019-11-03 09:51:19

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CATV數據廣播的智能解決方案【摘要】提出了用數據廣播的智能解決方案來實現有線網與互聯網的功能結合。在本系統中，數據廣播服務器可以為用戶提供有效的熱點信息；客戶端應用程序主動收聽用戶感興趣的信息，并且在PC上實現將單向數據廣播與已有的雙向因特網連接無縫地結合起來，給用戶提供一個虛擬的因特網環境，使用戶可以方便快捷地訪問網上信息。【關建詞】數據廣播有線電視；因特網；收聽代理1簡介經過20多年的巨大發展，因特網已經成為世界上覆蓋面最廣、規模最大、信息資源最豐富的計算機信息網絡。但是因特網在快速發展的同時，也帶來了不少問題。現有的因特網主干速率較低，尤其是各國的國際出口，更是顯得車水馬龍、擁擠不堪；現有的因特網路由器工作方式和吞吐量無法滿足因特網日益增長的需求；各ISP之間和其內部網絡嚴重擁擠，忙時分組丟失非常嚴重，極大地影響網絡傳輸的效率；現有因特網沒有帶寬控制和流量控制功能，服務質量QoS沒有保證。絕大部分用戶以電路交換方式經由PSTN低速接入因特網。由于對電路的長期占用，造成交換機負荷的增加，同時還影響普通電話用戶的業務。目前這種惡化還在加劇。如果對這個問題沒有一個系統的解決辦法，對網絡的訪問將會變得更加緩慢，同時ISP和企業在網絡帶寬上的花費將會不成比例地增長。面對因特網如此爆炸性的發展以及發展中出現的問題，國際上的ISP、網絡通信設備公司以及各種標準化組織紛紛研究各種因特網技術（如骨干網技術、接入網技術等）以及因特網與現有電信網、有線電視網互通的協議和標準，并取得了積極的成果。現重點介紹利用有線電視網對WWW網絡資源進行數據廣播的智能解決方案。在本智能系統中，WWW網絡資源將會被針對性地收集并在有線電視網中進行循環廣播，用戶可以在家庭和辦公室利用電視機或個人電腦收聽信息。本系統的客戶端平臺利用收聽代理技術智能地理解用戶需求，給用戶創造一個模擬的因特網信息空間。如果計算機用戶還通過普通方式（如通過Modem撥號上網）與因特網相連，則系統將會把有線電視網的廣播收聽與因特網的信息交互有機地結合起來，實現有線電視網與因特網在客戶端的無縫連接。本系統在實施上不需要對現有的有線電視網進行線路改造，電視用戶僅僅需要購買機頂盒，個人電腦用戶僅僅需要購買一塊專用網卡井安裝相應軟件即可。和傳統的數據廣播系統相比，智能系統會給用戶帶來更方便快捷的網絡信息服務，給有線電視服務提供商更大的市場，并且能夠在很大程度上緩解因特網上的交互服務質量。2背景分析在因特網中，普通用戶對WWW資源的訪問占據了網絡流量的大部分。作者對CERNET內的1200個WWW站點進行了日均訪問次數統計，WWW資源中用戶訪問最多的是那些熱門站點。用戶對熱點信息和最新信息的索取是用戶上網的一個主要目的。但是大量用戶對熱門站點的頻繁訪問造成了熱門站點Web服務器的超載和其所在網絡的擁擠。同時，大量相同信息在網絡中的頻繁充分傳輸造成了網絡效率的下降。在這個意義上可以說，因特網更像一個低效率的信息單向冗余廣播系統。在有限的網絡帶寬不應該做大量的重復工作，而應該做更有效率的數據傳輸。在因特網蓬勃發展的同時，有線電視網也在市場中崛起。現在，全國各地已經建立起了龐大的有線系統，再加上覆蓋全國的衛星接收系統，這些都可以利用起來。電視網是一個與因特網完全不同的網絡體系，由于它的單向廣播性和硬件結構，它的帶寬很大，采取最新的分頻技術，一個頻道的碼率（帶寬）可以達到56Mbps。對每個用戶來說，它所傳播的信息量是相同的，每個用戶都可以平等地享受這個帶寬。現在的電視節目往往只使用了有線電纜的一部分帶寬和一部分時段，還遠遠沒有把有線電視系統的巨大帶寬資源加以充分的利用。所以，如果可以利用這部分帶寬來廣播傳輸因特網上熱門站點的信息，則可以將因特網上的重復傳輸大量縮減。兩個網絡在實現優勢互補后，可以大大地提高兩者的效率。況且，在系統建設成熟后，可以給廣大的信息服務商提供一個廣闊的舞臺。這一信息傳播空間的開拓必將大大促進我國信息產業的建設。對用戶來說，由于有線電視網的用戶對等性，他在任何有線網存在的地方都可以方便地得到相同的信息，而且，在索取信息時不需要經歷漫長的等待。同時，他也可以利用因特網來索取他需要的其它非熱點信息。這時的因特網在去掉大量重復訪問后，網絡帶寬得到充分的舒解，會更有效地服務用戶。對Web站點來說，它可以大大地減少服務器花費在網絡傳輸上的系統資源，使Web服務器更有效地完成其它工作。對有線電視服務公司，它可以在投資很少的情況下，利用現有的廣播網絡，提供新型的服務，滿足用戶需求，增加企業效益。3智能方案設計系統分為客戶端和服務器端兩大部分。服務器端包括一臺數據廣播服務器，它負責從因特網收集熱點資源。服務器將收集來的信息經過打包、壓縮和加密過程后將數字信息傳送給前端發送設備。前端發送設備將其封裝成一定的幀格式，然后把信號調制到合適的頻率，并通過射頻接口發送到有線電視網絡上。客戶端的機頂盒和接收卡根據用戶設定的頻率從有線電視網絡上接收信號并從中分離出所需子信道的信號，再經過解調、幀格式轉換等一系列的處理，最后把原始數據提取出來。機項盒中有專用程序負責處理數字信息和用戶命令，然后將信息輸出到電視機上顯示。接收卡直接將數字信號通過標準網卡傳遞給用戶計算機，用戶在安裝了相應軟件后可以通過標準瀏覽器來瀏覽廣播信息和普通因特網信息資源。數據廣播平臺采用對上層應用透明的底層數據傳輸模使用戶的計算機好似直接連接在前端的局域網中。這樣的硬件系統結構為軟件的調試與開發提供了極大的方便，表現為以下三點：第一、由于軟件層只與標準網卡發生關聯，避免單獨為用戶卡和前端開發復雜的驅動程序；第二、標準網卡支持的網絡協議十分豐富，便于選擇適于單向數據廣播的網絡協議；第三、便于在以太網上實現而不必要在實際系統中編寫和調試大部分軟件模塊，提高軟件生產率。3.1數據廣播服務器數據廣播服務器從硬件上來說和普通服務器沒有不同，但是它可以將信息向有線電視網廣播。服務器完成的主要任務包括得到當前流行趨勢、從Web站點收集熱點信息和自適應智能廣播。流行趨勢的分析由訪問統計模塊來實現，統計數據的來源有兩種方式。第一種方式由Web服務器定時地將用戶對本站點的訪問統計數據通過因特網傳向數據廣播服務器。在第二種方式下，Web服務器對其主頁做一定的改進，使以普通方式（如利用電話線和 Modem上網）與因特網相連的用戶對本站點的訪問都將此訪問發向數據廣播服務器。這種方式下的訪問數據是由用戶傳遞給數據廣播服務器的。顯然，第一種方式效率較高，但是要對WWW服務應用程序作相應的改進或添加嵌入塊，這需要對不同的操作系統的不同的WWW服務應用程序作改進，工作量較大。后一種方式不需改進WWW服務應用程序，僅僅由主頁維護人員在原始主頁中添加少量的javaScript代碼即可，但是每個用戶的每次訪問都需要額外與數據廣播服務器連接，效率較低。統計模塊在完成對站點訪問的統計后，將生成一個站點的訪問流行度列表。信息收集模塊根據系統最大傳播數據量來確定最終需要收集的網頁，并從各個站點收集來主頁。信息發送模塊將各個網頁打包、壓縮并加密，并且根據用戶對網頁的訪問序列確定各個網頁的廣播次序。在廣播次序和廣播內容確定之后，信息發送模塊將循環向有線電視網重復廣播網頁列表和網頁信息。用戶在家庭或辦公室里就可以通過電視或個人電腦來訪問廣播信息。如果用戶除了可以收聽廣播之外，還與因特網直接相連，則用戶對廣播信息的訪問將會自動反饋給數據廣播服務器。訪問反饋模塊將根據用戶對廣播內容的收聽情況來調整信息收集和信息廣播策略。3.2數據廣播客戶端數據廣播客戶端可以運行在機項盒平臺或個人電腦操作系統上。機項金主要包括解調器、收聽代理、顯示驅動和交互控制四大部分。解調器完成對廣播信息的解調，解密和解壓過程；顯示驅動將包括文本和圖像的數字信息轉換為視頻信號輸入給電視機；交互控制負責接收用戶的輸入命令。基于普通微機的客戶端需要額外安裝一塊廣播信息接收卡，它的功能與機項盒中的解調器類似，不同的是它安裝在計算機主板上。用戶可以同時安裝接收卡和普通網絡連接設備，比如Modem等。利用普通網絡連接設備，用戶可以交互訪問因特網。客戶端軟件主要包括智能接口和收聽代理兩大部分。收聽代理是客戶端的關鍵部分，它負責幫助用戶收聽信息。收聽代理不僅可以處理用戶的命令，也可以智能地學習用戶的需求并預測用戶的訪問。它可以持續地監聽廣播并下載儲存特定信息，當用戶使用系統洲覽信息時，收聽代理可以從存儲中直接讀取信息，這樣避免了用戶對信息的等待。用戶廣播信息的訪問有兩種方式，第一種是從廣播的資源列表中選擇他需要的信息，等候收聽代理任務完成；第二種是收聽代理經過長期學習后，預測到用戶可能的訪問，將一些網頁預先下載，則用戶可以不用從列表中預定，直接瀏覽信息。如果用戶瀏覽的信息沒有被收聽代理預先下載，則用戶要等待一段時間。如果學習的時間足夠長，用戶的每個請求都被收聽代理預測到，則用戶會得到迅速的服務。這樣的話，收聽代理實際上在功能上為用戶提供了一個模擬的WWW世界。收聽代理將用戶對廣播的被動收聽變為主動收聽，提高了用戶的工作效率。為了實現這個功能，收聽代理要完成信息過濾、訪問預測和信息存儲功能。用戶對信息的請求將被預測器監聽，預測器根據當前用戶狀態預測出用戶最近可能訪問的網頁。過濾器根據預測器預測的列表從網頁信息流提取出相應信息并存儲在存儲器中。基于計算機平臺的客戶端軟件中一個重要部分是智能接口，它直接服務于WWW瀏覽器。瀏覽器對網絡資源的請求被智能接口監聽，智能接口會將請求發給收聽代理，如果收聽代理已經將此網負下載，則智能接口直接將網負返回給瀏覽器；否則智能接口命令收聽代理收聽此網頁，如果預測的收聽等待時間較長，則智能接口直接通過普通網絡連接設備向因特網發送請求。利用智能接口可以使用戶對網絡資源的交互訪問和廣播收聽合二為一。用戶所得到的只是信息，究竟信息是通過廣播收聽到的還是交互訪問的對用戶是透明的。用戶對廣播信息的定制也是通過瀏覽器實現的，這個統一用戶界面對系統的適用度很為重要。智能接口的另外一個任務是將用戶對廣播數據的收聽情況反饋給數據廣播服務器。3.3系統特點利用有線電視網進行傳統數據廣播的一個主要缺點就是用戶是被動的，用戶只能快速測覽預定信息，如果要想瀏覽新信息，則平均需要等待半個廣播周期才能得到服務響應。智能解決方案能夠利用收聽代理將用戶的被動收聽變為有目的的主動收聽，提高用戶的瀏覽效率。智能數據廣播的廣播內容是當前最熱門的信息，數據廣播服務器統計出各個站點的訪問情況，并可以由用戶對廣播的真正收聽情況對統計算法作出調整。廣播收聽率的統計是自動完成的，這比傳統的廣播節目收聽率統計方法要科學和有效。有線電視信息服務提供商可以對節目的效果有一個全面的了解，這對廣告商也有很大的好處。客戶端的智能接口在功能上實現了有線電視網和因特網的無縫結合，使兩大網絡達到優勢互補。有線電視網可以充分利用現有的硬件線路通過新型服務，提高線路利用率，增加企業效益。因特網可以將很大一部分的重復傳輸任務分配給有線網，從而減少流量，緩解線路繁忙的局面，提高用戶交互服務質量。4應用展望實際上，系統有效地實現了一個在 CATV上發布信息的平臺。除了WWW信息外，基于此平臺可以發布更多的信息。傳統的信息發布渠道如報紙、廣播和電視等在信息傳播方式上都是廣播式的。在交互服務發達的今天，它們的作用仍然不可低估。如果能夠利用智能數據廣播平臺來發布報紙期刊信息，則能夠從根本上實現期刊上網。與現有的期刊上網相比，利用有線電視網的數據廣播更加快捷和方便，而且沒有了網絡管理和布線費用。而且對用戶來說，良好的界面和虛擬的交互比傳統方式要好得多。在有線電視覆蓋全球的今天，任何人在任何地方都能迅速得到最新的全球消息。這么大的一個用戶群從商業上來說是可喜的。交互式信息訪問的一個優點是高度的自由性，但給政府管理部門帶來的問題是信息不易控制，網上不健康信息對社會的侵害是顯而易見的。如果用戶所接收的大部分信息來自數據廣播，則管理部門可以對信息的傳播加以控制，凈化信息資源。這對一個社會健康發展是必要的。

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