组播环境下IPTV快速频道切换方法

孙伟钧

【摘要】 在网际互联协议的充分影响下，使用组播网络电视的用户日渐增多，同时在频道切换中，等待时间太长引起了用户体验网络电视中的不满。为了解决这一现状，本文提出了组播环境下快速频道切换的方法，即通过终端上传带宽向同频道的其他终端传输数据，让视频缓存快速完成，减少切换时间。通过理论研究及实践分析，发现可以用百分之20的新增带宽让视频的切换时间减少百分之15到45，大大的加快了切换时间。

【关键词】 组播 网际互联协议 频道切换 终端用户

随着网络用户的不断增多，使用新媒体软件IPTV进行视频播放的用户也不断增多，仅2009年统计，就有将近五千万个，可见其应用范围之广，然而IPTV频道切换时，所花费的时间太长，最久能达70秒，影响了用户的观看体验。因此采用P2P技术对网络体验进行改进，利用终端上传带宽，对观看此频道的其他终端输送数据，达到快速缓存视频的作用，加快视频的切换时间。

一、针对快速切换频道的相关研究

目前针对快速频道切换的方法大致有以下四类，第一类，用户同时缓存两个或者两个以上的频道，但不允许出现切换到非缓存的频道，这就容易对带宽进行浪费。第二类，就是在接受频道数据的同时，将其他频道的信息通过额外占领的带宽以压缩的形式发送过来，用户要切换时，以解码的形式进行视频播放，这中方法对视频编码技术提出了考验，且解码的时间很长，可能会使切换时间更长。第三种，用户根据个性列出自己最喜欢的节目单，以此来减少切换次数，这种方法不是快速切换频道的根本方法，而且也会导致用户对冷门节目的推荐。第四种，在终端与服务器之间建立一个单播连接，在用户发送请求后，将播放的缓存传送过来，这方法要增加设备成本，在用户增多的情况下易导致服务器死机、带宽不足等情况发生。

二、组播环境下IPTV快速频道切换方法

2.1假设和定义

本文的研究环境是在IPTV的组播环境下进行的，因此排除所有的外界干扰信息，所有路由器均只处理IPTV数据，并只有一套视频服务器，这个服务器有多个视频通道，在向终端传输数据时的速度也是相同的。必须定义一下，频道切换时间是用户发起切换指令到收取数据缓存结束可以播放的时间段。终端的稳态是频道已缓冲完可以读取视频信息的播放状态。

2.2算法步骤

第一步，终端加入视频节目组，并进入稳态模式，向视频服务器申请记录这种终端与频道之间的对应关系，当在稳态模式下，终端继续向视频服务器提出申请，申请收看其他频道终端的信息，第二步，当终端想要切换频道，收看另一个频道的视频，终端用户向边缘路由器提出更换频道申请，同时向正在收看此频道的其他终端提出要求，获取此频道的视频数据，此视频的数据将会分成几个部分，由其他终端以多种通道分部分通过带宽上传数据到申请终端，让用户终端在提出切换频道的申请后子啊短时间内缓冲完收取该视频的全部视频信息。当其他频道终端在发送视频数据信息失败后，将会自动由其他终端完成该视频信息的传输工作。此后收看的节目信息将会以传统组播的形式向边缘路由器获得。第三部，终端停止收看此频道的信息，将停止命令传达给是视频服务器，视频服务器将会终止此终端与此视频的相关信息，把该终端的数据库从这个频道的节目组中清除开来，这个终端将失去获取其他频道终端的信息的能力。

3.3最终结果

通过复杂的计算，我们可以得出这样的一条信息，即新增的带宽与视频的切换次数成正比，与播放缓存容量成正比，与总运算时间成反比。这就表明了在这种P2P技术的频道切换运行下，当终端申请切换频道的次数越多，所新增的带宽也就越多，而总运行的时间也就越少。这与其他视频切换方式相比，节省了大量的切换视频所花费的时间，与传统的视频切换模式相比，大大提高了速度，便捷了用户的收看体验。

三、仿真及结果分析

为了验证本文频道切换模式提升切换速度的有效性，我们通过试验认证。我们选取100各频道终端用户，有20各频道可供收看，在150秒的时间内切换次数为10次。通过试验我们可以得出结论，利用此方法收看视频，频道的切换时间为1秒左右。大大提高了切换速度，在仿真实验的前20秒，因为尚无可能从其他视频终端获取信息，所以都是从边缘路由器获取视频信息，当想收看的频道已经有人在收看时，频道的缓存将会自动生存，在有其他终端收看节目时，来传输给该视频终端用户。通过试验我们还可以知道，当从一个终端处获取信息，花费时间为1到1.5秒，当从两个视频终端处获取信息时，花费时间为0.6秒，当从三个终端处获取信息时，花费时间为0.4秒，而从边缘路由器获取信息时，花费时间为5秒。所以我们得出结论，当有一个视频终端用户收看该频道时，切换的时间提升了两到三倍，当增加到从两个视频终端时，视频切换时间提升两倍，当增加到三个时，频道切换时间提升百分之四十，也就是说附近有两个该频道的终端时，缓存效果最佳。如果可以共享的终端增多后，切换频道的加速度减少，而花费的带宽将会增多，考虑到效益上来，正好在附近有两个终端共享用户时，所切换的时机最好。并且通过分析，该方法所增加的带宽比传统方法所增加的带宽量减少百分之二十左右，大大增加了经济效益。

四、小结

随着IPTV的产生，其使用的用户增多，但在组播环境下的频道切换时间太慢，大大影响了用户视频体验的乐趣。针对如何加快切换频道的时间的方法上，本文在P2P技术的感染下提出了自己觉得可行的方略。终端用户不再从边缘路由器获取速度一致的缓存，而是从其他频道终端处获取视频缓存，加入将要收看的频道终端小组里，与其他终端共享频道缓存，让缓存在第一时间充满，这样一来，便使视频切换所花费的时间大大减少。而且该方法用新增的不到百分之二十的带宽让视频切换时间减少了百分之十五至四十五。大大发展了经济效益。

参 考 文 献

[1]古强，夏烨晗，邹华，杨放春. 组播环境下IPTV快速频道切换方法[J]. 北京邮电大学学报，2009，06：5-8.

[2]肖奕，罗俊海，肖志辉. ACR下的IPTV频道快速切换方法[J]. 计算机应用研究，2012，10：3757-3760+3768.

[3]马少林，李文耀. 基于服务器的IPTV快速频道切换技术[J]. 电视技术，2012，24：57-60.

[4]罗斯青. 一种改进的IPTV快速频道切换技术方案[J]. 电信科学，2007，10：22-25.

[5]于婧，贾凤根，张兴明，汪斌强. 组播技术在IPTV中的应用[J]. 电信科学，2005，05：35-38.