张天民 闫红军
近年来，由于光纤传输技术、计算机技术和数字技术的迅猛发展及其在电视领域中的应用，使CATV系统不但更好地发挥了传输广播电视主功能作用，而且不断地开发出了各种增值业务，视频点播就是其中的一种。视频点播（VOD，VIDEO ON DEMAND）是一种受用户控制的视频分配业务，它使得每一个用户可以交互地访问远端服务器所储存的丰富节目源，也就是说，在家里即可随时点播自己想看的有线电视台服务器储存的电影及各种文艺节目，实现人与电视系统的直接对话，选择电视节目的过程像在饭馆里点菜一样简单、方便它还可以提供图文信息和综合服务也可以对各种播出节目进行控制和收费。
这种按需付费的VOD系统，按其交互性的程度分为真视频点播（TVOD）和准视频点播（NVOD）。
1 TVOD系统
TVOD系统具有双向对称的传输容量，人们能够完全实现独立收视，可实时地控制节目播放，并在收视过程中像使用录像机那样控制节目的快进、快退、暂停等。但它对前端、网络及终端都有严格要求。为了保证足够的频道数和传输质量，必须采用数字压缩方式传输节目，网络要有双向传输功能，在终端要加机顶盒以解决数字信号的还原及用户指令的回传等问题。由于其技术难度大、价格昂贵，TVOD系统目前尚未进入商业化运营。但是随着数字电视时代的来临，有线电视台一定能够向用户提供丰富的VOD节目。中国有1 000多家有线电视台，目前已有20多家在搞VOD实验，VOD在中国一定能大行其道。在中国开展VOD业务的基础网络和相关技术已经具备。目前，国内外各大公司都看好中国的VOD市场，能否取得成功的关键一是中文平台，二是价格。ZILOG公司年初已有中文平台产品问世，业内人士认为中国的VOD机顶盒市场将在近一两年内启动。
1．1 系统构成
VOD系统是由信源、信道及信宿组成的，它们分别对应于CATV系统的前端机房、传输网络和用户终端，其构成如图1所示。
图1 VOD系统组成
用户根据电视机屏幕上的选单提示，利用机顶盒选择出自己所喜爱的节目，并向前端发出点播请求指令。在具有双向传输功能的CATV系统中，利用频率分割方式将用户点播的请求信息通过系统的上行通道传输到前端子系统的控制系统。控制系统将点播的节目和主系统的电视信号混合后，由CATV系统的下行通道传输到用户终端，经机顶盒解调后观看。
1．2 工作方式
VOD常采用切换方式来实现，切换式VOD是通过播控开关，使用户随时点播到有线电视台能够提供的任何节目。播控开关是依据节目库容许的节目总数而设计的，节目总数是根据向用户总数的百分之几提供VOD服务而计算得来的。但能被同时传送的节目总数受到系统设计结构和高峰容量指标的限制。就是说用户在同一时刻点播节目是有限的，如果在同一时刻点播的用户数多于系统高峰容许的最大值，则播控开关将锁住额外的点播指令，这些用户将不能立即得到他们点播的节目，如同电话系统过载一样，此时它会给用户重拨的提示或忙音。
1．3 前端VOD子系统的组成
人们常把CATV前端形成公益电视信号的设备称为主系统，其它多功能设备，例如VOD设备等称为子系统。前端为模拟信号的VOD子系统的组成如图2所示，各组成部分功能如下：
图2 前端VOD子系统构成
（1）节目录入工作站
录制各种影视节目，它可以把磁带、LD，VCD等片源的A，V信号实时数字压缩，储存到影视库里供用户点播。
（2）图文编辑系统
根据图文编辑系统丰富的字幕和特技功能，编辑制作各种图文画面及视、音频节目。
（3）视频服务器
根据播控系统的指令控制节目的播出，连接录入工作站，补充和更新影像库。
视频服务器是节目分配中响应用户请求。自动播出点播节目的核心设备，它是由软硬件设备构成的一个复杂组合体，不但能储存数量巨大的节目信息，而且能在秒级时间内对一部指令影片的请求作出瞬时反应，并能响应更多用户的请求。视频服务器不但容量要大，而且视频数据流要连续实时，其传输速率至少为1．5 Mb／s。
（4）视频解压系统
完成图像信号由数字到模拟信号的转换。
（5）播控系统
接收或拒绝用户点播请求。当用户请求被接受时，向视频服务器的码流检索并给输出系统发出相应的操作指令，如是否给图像信号加扰，对点播用户是否进行解扰授权等。
（6）计费系统
完成用户开户、点播授权、点播结算、报表统计等。
（7）视频加扰设备
对收费频道图像进行加扰处理，数据编码处理，传送寻址授权信息等。
（8）调制器
把用户点播的影视信号调制到指定频道上供其收视。
（9）交换系统
接受和发出各种指令。
以上为传输模拟电视节目的子系统，若为数字电视节目则需增加MPEG－2压缩和QAM调制器等。
1．4 VOD系统带宽的确定
VOD系统的带宽是提供影视点播数量的限制因素，保证其带宽是十分必要的。
VOD系统点播数量的估算是确定带宽的基础，目前，国外VOD运营实验结果显示：平均月点播率为25％，即平均每月每户点播2．5部影视片。在国内，现以平均月点播率为10％计，平均天点播率约为3‰。若该系统有10万用户，则每天的点播量约为300部影视片（每次点播按一部影视片计）。
每天24小时，点播量的分布是不均匀的，点播量的高峰期为每天的晚8时至10时。在晚8时至10时期间的点播量约占全天点播量的1／4，即300×1／4＝75（部影视片）。即在点播高峰期需要有75个频道才能满足VOD运营需要。这是在所有点播用户点播不同节目时得出的频道数，实际上有不少用户点播的节目都相同，特别是那些当时很流行的节目会同时被许多用户点播。因此，实际上所需要的频道数要比估算的少得多。为了在有限的带宽内传输更多的节目，通常采用数字压缩技术。
2 NVOD系统
NVOD是一种非对称的双工传输系统，它解决了用户主动收看电视节目的问题，同时也解决了有线电视台向收看点播节目的用户进行收费的问题。它对前端设备及网络系统没有严格的要求，用户对节目也没有任何控制权。
2．1 NVOD采用的几种方式
为了能够在CATV系统中实现NVOD，各国都提出过不少方法，已被试用过的方法有以下三种。
（1）在某一频道循环播放节目，用户收看此频道时，通过一个计数器进行时间统计。计数器采用机顶盒的方式放在用户终端，当用户收看收费频道时，计数器开始计时，按收看时间付费。
（2）充分利用频道资源，采用多次重放方式，即在多个频道中，按一定时间间隔（例如每隔10 min）播放同一个节目，用户可以随时从头收看节目。图3表示利用9个频道，每隔10 min重新播放一部1．5 h影片时进度情况。
图3 利用9个频道敏隔10分钟重播一部1.5h影片时的进度示意图
（3）利用计算机网络实现NVOD
在计算机网络中，终端用户可以在网络数据库中提取信息。根据这一原理，可以把节目存放在服务器中，利用CATV网开通计算机服务，终端用户可以通过网络从服务器中提取所需要的节目进行观看，其构成如图4所示。
图4 利用计算机实现NVOD示意图
以上几种实现NVOD的方法虽然方便了观众，但其实用范围较小，多用于星级饭店等，不便普及。
2．2 适合我国目前情况的一种NVOD
我国人民群众的物质文化生活水平虽然有了很大的提高，但是，其经济能力还达不到自己付费看电视节目的程度。有线电视台也花不起巨额资金购买满足VOD播出要求的设备。与此相反，目前，我国各级电视台都普遍开展观众点播节目，而且很受欢迎，根据这一思路提出了如图5所示的方法，并取得了良好效果。
图5 利用电话网络实现NVOD系统示意图
由图5可见，这一系统对有线电视台的前端、传输网络和用户终端不需要增加任何设备即可实现点播。用户点播是通过用户电话由电信局的电话网传输到有线电视台机房的VOD设备来实现的。利用现用的市话网比利用现有的CATV网解决双向传输问题要节省大量的技术和物质投入。随着CATV事业的发展，上行信号会在CATV网内解决，而不再通过电话网，通过电话网只是一种过渡办法。
点播信号的下传是和有线电视信号混合后由CATV网传输到终端用户接收机的。点播节目的播出可以单独使用一个频道，也可以某一频道的一定时间段播放，视情况而定。
前端机房的VOD点播设备可以是一套完善的独立设备，也可以和有线电视台的制作和播出系统兼容。若兼容，则不再增加任何设备即可实现点播任务的播出，完成从观从打电话到视频信号播出的全过程。若为相对独立的系统，其构成如图6所示。它是由点播中心、播控中心、辅助制作中心、数模转换系统、视频节目库五大部分组成。各部分之间由网络进行连接，也可以独立操作，其功能如下：
图6 点播设备组成方框图
（1）点播中心
用于接收用户打入的电话并对其点播的节目进行自动编辑。它可同时接入多部用户打入的电话，按其要求自动安排播出时间，并对用户的语音进行检查、修改、决定是否播出。同时，还可以在节目播出时加字幕、照片等。
（2）播控中心
主要用于自动播出节目。它把点播中心制作的节目、留言、字幕按要求及时准确地播出。
（3）辅助制作中心
主要用于字幕、歌单、广告、图文页等制作，以便在用户点播时间播出。
（4）数模转换系统
用于将数字电视信号转换成模拟电视信号，并对各种节目源及视频文件进行录制，存放于视频节目库中，供播出使用。
（5）视频节目库
用于视频节目的存放。
人们企盼数字化已久，但真正实现谈何容易。业内人士指出，美国实现数字化需要8年到2006年，我国需要大约15年。在这样漫长的过渡期内，采用机顶盒是一种公认的行之有效的方法。如前所述，这也是VOD发展的必由之路。目前所采用的各种NVOD系统也都是一种过渡时期产品，终究要被数字化系统所代替。
作者单位：张天民（山西省运城行署广播电视局 邮编：044000）
闫红军（山西省运城市禹都市场城市信用社）
