基于廣電ipqam的網絡自適應智能加速系統及方法
【專利摘要】本發明提供了基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統及方法，采用智能加速云平臺和智能加速模塊，通過智能加速模塊中的網絡質量探針對網絡質量進行判斷，能夠自適應網絡質量狀況，合理調度IP及IPQAM資源，針對部分業務有選擇性地進行加速，在滿足優先業務流量需求的同時，避免了全網范圍內大面積啟動智能通道加速功能，緩解現有IPQAM資源壓力，真正做到按需分配，利用有限的資源為用戶提供優質的服務；從而解決了OTT視頻點播業務及大流量數據業務在廣電行業發展中暴露出的問題，顯著地提升了行業服務能力及競爭優勢。
【專利說明】
基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統及方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于廣電網絡技術領域，具體涉及基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著互聯網+概念的提出，基于網絡新媒體與傳統舊媒體進行融合的進程逐步加快，其中傳統廣電行業融合互聯網產業內容是新舊媒體融合的典型代表。業內就三網融合時期下的廣電行業新舊媒體融合紛紛做了相關研究和項目建設。廣電行業在充分利用自身優勢的同時，融入互聯網行業豐富的內容資源，開展基于廣電內網的OTT視頻點播業務，為用戶提供高質量的內容服務。
[0003]OTT視頻點播業務及其他大流量數據業務對網絡質量要求很高，特別是在黃金時間段，可能會瞬間產生極大的網絡流量。但目前，由于區域限制，廣電網絡接入質量參差不齊，現有網絡質量通常無法達到點播業務和其他大流量數據業務的流量峰值要求。這就導致目前在大范圍內大規模推廣OTT視頻點播業務，更無法面對未來開展高碼率4K視頻業務所帶來的挑戰。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明提供了一種基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統及基于該系統實現的方法，利用雙向數字電視網絡的下行IPQAM通道，搭建智能加速云平臺，能夠結合智能加速網關及下行帶寬質量實時檢測探針，通過網絡質量評估結果及業務白名單設置，對部分廣電內網的OTT視頻點播業務及大流量數據業務進行端到端的IP數據智能加速。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，包括如下步驟:
步驟A，將需要進行加速的業務請求根據策略配置入業務加速白名單；
步驟B，當用戶在機頂盒端發起業務請求時，網絡質量探針服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，網絡質量探針客戶端收到測試報文之后返回給服務端，服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息，當網絡質量不佳時，執行步驟C，當網絡質量好時，執行步驟F;
步驟C，選擇ipqam提供業務服務，智能代理單元在預先配置的白名單中匹配用戶發起的業務請求，當匹配命中時，智能代理單元對該請求進行截獲并轉發至智能網關，執行加速步驟D，否則跳轉至步驟F;
步驟D，選取一定數量的空閑頻點用于開展智能加速業務，根據當前業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，在加速過程中實時監控用戶側智能接入設備流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，減少頻點分配，降低業務推送速率；當流出流量大于流入流量達到一定閾值，增加頻點分配，增加業務推送速率；
步驟E，接收IPQAM流推送并轉換成IP數據向用戶提供服務；
步驟F，通過業務服務器經ip通道下行提供業務服務，根據當前帶寬及網速選擇相匹配規格碼流提供業務服務。
[0006]進一步的，所述步驟C由ipqam提供業務服務的過程包括:終端加速設備接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，對單次業務請求所綁定的所有頻點進行鎖頻，并將解碼出來的RF信號進行數據重組、校驗、轉換，轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元，智能代理單元接收IP信號數據后傳輸至機頂盒中進行播放。
[0007]進一步的，所述步驟D中頻點無鄰頻要求。
[0008]進一步的，所述頻點數量為8個、16個或24個。
[0009]基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統，包括智能加速云平臺和智能加速模塊，所述智能加速云平臺部署在廣電內網前端，所述智能加速模塊部署在用戶家庭端；
所述智能加速云平臺包括智能網關、資源管理模塊、流服務模塊，所述智能網關用于智能加速云平臺網關服務，接收智能加速模塊中智能代理單元轉發的業務數據加速請求，處理后將請求發送至資源管理模塊，所述資源管理模塊用于智能加速云平臺資源管理服務，對接和管理廣電現有業務系統資源，管理IPQAM資源及流服務模塊服務器資源，資源管理模塊接收來自智能網關的加速數據請求，根據請求需求，分配頻點、IPQAM資源及流服務的服務器資源，并向流服務模塊發送業務數據推流指令;所述流服務模塊用于接收資源管理模塊推流請求指令，初始化通道推送，向業務系統獲取內容資源，并將其推送至邊緣IPQAM;所述加速通過如下方式進行:選取一定數量的空閑頻點分組用于加速，根據每次業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，在加速過程中實時監控用戶側智能接入設備流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，減少頻點分配，降低業務推送速率；當流出流量大于流入流量達到一定閾值，增加頻點分配，增加業務推送速率；
所述智能加速模塊包括智能代理單元、網絡質量探針和終端加速設備，所述智能代理單元用于配置白名單，將機頂盒的業務請求與白名單進行篩選，一旦網絡質量不高且匹配命中則截獲該業務請求，并代理機頂盒與智能加速云平臺交互，將加速請求轉發給智能網關，還能接收終端加速設備通過USB接口傳輸過來的IP信號數據;所述網絡質量探針用于檢測當前ip網絡鏈路質量，網絡質量探針包括客戶端和服務端，所述服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，所述客戶端收到測試報文之后返回給服務端，所述服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息;所述終端加速設備用于接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，并將其轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元。終端加速設備一端使用有線電視線與家庭有線電視接口連接，一端使用USB線與智能路由器、家庭網關、智能機頂盒等用戶側智能接入設備連接。
[0010]進一步的，所述智能代理單元和網絡質量探針的客戶端設置在用戶側智能接入設備中。
[0011]進一步的，所述用戶側智能接入設備包括智能網關、智能路由器、智能機頂盒中的至少一種。
[0012]進一步的，所述網絡質量探針的服務端設置在業務服務器上。
[0013]與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果:
本發明能夠自適應網絡質量狀況，合理調度IP及IPQAM資源，針對部分業務有選擇性地進行加速，在滿足優先業務流量需求的同時，避免了全網范圍內大面積啟動智能通道加速功能，緩解現有IPQAM資源壓力，真正做到按需分配，利用有限的資源為用戶提供優質的服務;從而解決了 OTT視頻點播業務及大流量數據業務在廣電行業發展中暴露出的問題，顯著地提升了行業服務能力及競爭優勢。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明系統架構圖。
[0015]圖2為智能加速模塊家庭端三種部署方案結構框圖。
[0016]圖3為本發明實現流程圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0018]本發明系統架構圖如圖1所示，包括智能加速云平臺、智能加速模塊。其中，智能加速云平臺部署在廣電內網前端，而智能加速模塊部署在用戶家庭端。本發明實現環境還包括廣電周邊系統和用戶家庭端，其中廣電周邊系統包括業務服務器、AMSP系統(認證鑒權系統)、ERM系統、廣電內網⑶N/CACHE、IPQAM等等，部署在廣電內網的OTT視頻點播業務平臺的CDN系統及CACHE系統、數據業務系統，為智能加速云平臺提供業務數據的來源;用戶家庭端可能有三種類型的結構:智能網關+機頂盒、智能路由+機頂盒、智能機頂盒。本發明中將智能網關、智能路由器和智能機頂盒統稱為用戶側智能接入設備。
[0019]智能加速云平臺采用了NGOD成熟技術體系架構，使用IPQAM通道實現多頻點綁定的IP Over TS的數據傳輸。智能加速云平臺包括依次連接的智能網關、資源管理模塊、流服務模塊三大功能模塊。其中，智能網關與智能加速模塊連接，用于智能加速云平臺網關服務，接收智能加速模塊中智能代理單元轉發的業務數據加速請求，將請求發送至資源管理模塊，由資源管理模塊向業務系統和IPQAM申請相關資源。而資源管理模塊用于智能加速云平臺資源管理服務，對接和管理廣電現有業務系統資源(如BOSS系統和ERM系統等等)，管理IPQAM資源及流服務服務器資源;資源管理模塊接收來自智能網關的加速數據請求，根據請求需求，分配頻點、IPQAM資源及流服務的服務器資源，并向流服務模塊發送業務數據推流指令。流服務模塊用于接收資源管理模塊推流請求指令，初始化通道推送，向OTT視頻點播業務系統獲取內容資源，并將其推送至邊緣IPQAM。
[0020]智能加速模塊能夠通過軟件探針檢測當前ip網絡鏈路質量，根據判斷結果選擇是否進行業務加速，能夠根據策略配置加速業務白名單，截獲機頂盒的業務請求，代理機頂盒與加速云平臺交互，同時接收IPQAM流推送并通過終端加速設備轉換成IP數據向多終端設備提供服務。具體的說，智能加速模塊包括智能代理單元、網絡質量探針和終端加速設備。智能代理單元可根據加速策略配置白名單，(加速策略可以根據需要配置，例如針對某些特定用戶或特定業務進行加速。白名單中設置的內容可以包括請求類型、后綴名、域名、資源標示符、參數、語言、日期、主機、cookie中的一種或幾種信息)將機頂盒的業務請求與白名單進行篩選，一旦網絡質量不高且匹配命中則啟動加速流程，截獲該業務請求，并代理機頂盒與智能加速云平臺交互，將請求轉發給智能網關，接收終端加速設備通過USB接口傳輸過來的IP信號數據。智能代理單元可以部署在用戶端的用戶側智能接入設備中，用戶側智能接入設備與智能網關相連。網絡質量探針用于檢測當前ip網絡鏈路質量，網絡質量探針包括客戶端和服務端，其客戶端部署在用戶家庭端，其服務端部署在廣電周邊系統中的業務服務器上。網絡質量探針的客戶端可部署在用戶側智能接入設備上。圖為智能加速模塊的三種部署方式:第一種為智能網關+終端加速設備+普通機頂盒模式，此時，智能代理單元和網絡質量探針部署于智能網關中；第二種為智能路由器+終端加速設備+普通機頂盒模式，代理服務和網絡質量探測部署于智能路由器中；第三種為智能機頂盒+終端加速設備模式。終端加速設備為硬件設備，用于接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，對單次業務請求所綁定的所有頻點進行鎖頻，并將解碼出來的RF信號進行數據重組、校驗、轉換，轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元。終端加速設備一端使用有線電視線與家庭有線電視接口連接，一端使用USB線與智能路由器、家庭網關、智能機頂盒等用戶側智能接入設備連接。
[0021]網絡質量探針通過以下方式測試網絡質量:其服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，客戶端收到測試報文之后返回給服務端，服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息。網絡質量探針對用戶側下行帶寬速率是否符合高質量視頻業務推送的要求進行實時智能甄別，一旦檢測到當前請求服務的終端下行帶寬不理想(實際下行帶寬低于閾值)，無法開展大流量數據業務，則選擇ipqam提供業務服務，此時針對白名單匹配命中的業務啟動通道加速，為用戶提供優質的接入帶寬服務。系統中資源管理模塊選取一定數量的空閑頻點用于開展智能加速業務，根據網絡的頻點資源情況及業務的發展規模，可自由選擇8個、16個或24個不同頻點分組，且無鄰頻要求。資源管理模塊根據每次業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，目前單次業務請求的最大綁定頻點數量為4個，其最高可達到150Mbps的下行傳輸速率。在加速過程中，智能加速云平臺中的智能網關能夠實時監控用戶側智能接入設備(智能路由器、智能網關、智能機頂盒)流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，系統會自動減少頻點分配，降低業務推送速率;當流出流量大于流入流量達到一定閾值，系統會自動增加頻點分配，增加業務推送速率，以達到速率動態控制的功能。如網絡質量理想，則進一步判斷當前帶寬及網速選擇何種規格碼流提供業務服務，選擇與當前帶寬及網速相匹配的碼流提供服務，并能在提供服務過程中根據網絡質量動態調整接入碼流。通過網絡質量探針技術，可避免全網范圍內大面積啟動智能通道加速功能，緩解現有IPQAM資源壓力，真正做到按需分配，利用有限的資源為用戶提供優質的服務。
[0022 ]本發明還提供了基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，包括如下步驟:
步驟A，將需要進行加速的業務請求根據策略配置入業務加速白名單；
步驟B，當用戶在機頂盒端發起業務請求時，網絡質量探針服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，網絡質量探針客戶端收到測試報文之后返回給服務端，服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息，當網絡質量不佳時，執行步驟C，當網絡質量好時，執行步驟F;
步驟C，選擇ipqam提供業務服務，智能代理單元在預先配置的白名單中匹配用戶發起的業務請求，當匹配命中時，智能代理單元對該請求進行截獲并轉發至智能網關，執行加速步驟D，否則跳轉至步驟F;
上述通過ipqam提供業務服務的過程包括:終端加速設備接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，對單次業務請求所綁定的所有頻點進行鎖頻，并將解碼出來的RF信號進行數據重組、校驗、轉換，轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元，智能代理單元接收IP信號數據后傳輸至機頂盒中進行播放。
[0023]步驟D，選取一定數量的空閑頻點用于開展智能加速業務，根據當前業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，在加速過程中實時監控用戶側智能接入設備流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，減少頻點分配，降低業務推送速率；當流出流量大于流入流量達到一定閾值，增加頻點分配，增加業務推送速率；
步驟E，接收IPQAM流推送并轉換成IP數據向用戶提供服務；
步驟F，通過業務服務器經ip通道下行提供業務服務，根據當前帶寬及網速選擇相匹配規格碼流提供業務服務。
[0024]通過以上步驟，將OTT視頻點播請求根據策略配置進入業務加速白名單，當用戶在機頂盒端發起OTT視頻點播請求時，智能代理單元根據預先配置好的白名單，對該請求進行截獲并轉發至智能網關，由智能加速云平臺相關模塊向OTT業務系統及ERM申請內容和IPQAM資源，完成點播內容推送。基于本系統各設備的具體實現流程如圖所示，具有以下步驟:
(1).智能代理單元將終端加速設備設備初始化請求發送給智能網關；
(2).智能網關向資源管理模塊查詢可用資源情況；
(3).資源管理模塊向ERM獲取IPQAM資源情況；
(4).ERM返回可用資源情況，并經一定時間間隔向資源管理模塊查詢資源使用情況，同時在IPQAM資源變更的時候通知給資源管理模塊；
(5).資源管理模塊將可用資源通過智能網關返回至智能代理單元，同時資源管理模塊還根據負載均衡策略和超時響應機制對通道使用進行調整和回收；
(6).機頂盒發送業務使用請求；
(7).網絡質量探針對網絡狀況進行監測；
(8).智能代理單元根據當前網絡質量及預先配置的白名單將該請求進行匹配；
(9).網絡質量不佳同時匹配成功，啟動加速流程，向智能網關轉發業務請求；
(10).智能網關向資源管理模塊發送業務請求；
(11).資源管理模塊向流服務模塊發送推流請求；
(12).流服務模塊向OTT前端業務平臺或數據業務平臺請求內容資源；
(13).流服務模塊將流推送至IPQAM下行通道；
(14).RF信號下行推送至終端加速設備；
(15).終端加速設備將接收到RF信號轉換成數據IP信號，通過USB接口轉發至智能代理單元；
(16).智能代理單元將業務數據內容反饋至機頂盒端播放；
(17).網絡質量理想或者沒有匹配白名單，不啟用加速流程，轉發業務資源請求； (18).業務資源經ip通道下行推送至智能代理單元；
(19).智能代理單元將業務數據內容反饋至機頂盒端播放；
本發明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，將需要進行加速的業務請求根據策略配置入業務加速白名單； 步驟B，當用戶在機頂盒端發起業務請求時，網絡質量探針服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，網絡質量探針客戶端收到測試報文之后返回給服務端，服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息，當網絡質量不佳時，執行步驟C，當網絡質量好時，執行步驟F; 步驟C，選擇ipqam提供業務服務，智能代理單元在預先配置的白名單中匹配用戶發起的業務請求，當匹配命中時，智能代理單元對該請求進行截獲并轉發至智能網關，執行加速步驟D，否則跳轉至步驟F; 步驟D，選取一定數量的空閑頻點用于開展智能加速業務，根據當前業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，在加速過程中實時監控用戶側智能接入設備流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，減少頻點分配，降低業務推送速率；當流出流量大于流入流量達到一定閾值，增加頻點分配，增加業務推送速率； 步驟E，接收IPQAM流推送并轉換成IP數據向用戶提供服務； 步驟F，通過業務服務器經ip通道下行提供業務服務，根據當前帶寬及網速選擇相匹配規格碼流提供業務服務。2.根據權利要求1所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，其特征在于，所述步驟C由ipqam提供業務服務的過程包括:終端加速設備接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，對單次業務請求所綁定的所有頻點進行鎖頻，并將解碼出來的RF信號進行數據重組、校驗、轉換，轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元，智能代理單元接收IP信號數據后傳輸至機頂盒中進行播放。3.根據權利要求1所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，其特征在于，所述步驟D中頻點無鄰頻要求。4.根據權利要求1或3所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速方法，其特征在于，所述頻點數量為8個、16個或24個。5.基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統，其特征在于:包括智能加速云平臺和智能加速模塊，所述智能加速云平臺部署在廣電內網前端，所述智能加速模塊部署在用戶家庭端； 所述智能加速云平臺包括智能網關、資源管理模塊、流服務模塊，所述智能網關用于智能加速云平臺網關服務，接收智能加速模塊中智能代理單元轉發的業務數據加速請求，處理后將請求發送至資源管理模塊，所述資源管理模塊用于智能加速云平臺資源管理服務，對接和管理廣電現有業務系統資源，管理IPQAM資源及流服務模塊服務器資源，資源管理模塊接收來自智能網關的加速數據請求，根據請求需求，分配頻點、IPQAM資源及流服務的服務器資源，并向流服務模塊發送業務數據推流指令;所述流服務模塊用于接收資源管理模塊推流請求指令，初始化通道推送，向業務系統獲取內容資源，并將其推送至邊緣IPQAM;所述加速通過如下方式進行:選取一定數量的空閑頻點分組用于加速，根據每次業務請求的實際帶寬需求，在已劃分的頻點分組中動態分配傳輸頻點數量，并進行業務綁定，在加速過程中實時監控用戶側智能接入設備流入及流出流量，當流入流量大于流出流量達到一定閾值，減少頻點分配，降低業務推送速率；當流出流量大于流入流量達到一定閾值，增加頻點分配，增加業務推送速率； 所述智能加速模塊包括智能代理單元、網絡質量探針和終端加速設備，所述智能代理單元用于配置白名單，將機頂盒的業務請求與白名單進行篩選，一旦網絡質量不高且匹配命中則截獲該業務請求，并代理機頂盒與智能加速云平臺交互，將加速請求轉發給智能網關，還能接收終端加速設備通過USB接口傳輸過來的IP信號數據;所述網絡質量探針用于檢測當前ip網絡鏈路質量，網絡質量探針包括客戶端和服務端，所述服務端用于發送測試報文給網絡質量探針客戶端，所述客戶端收到測試報文之后返回給服務端，所述服務端計算返回的報文網絡參數從而獲得網絡質量信息;所述終端加速設備用于接收前端平臺IPQAM下行推送的RF信號，并將其轉換為IP數據信號經由USB接口傳輸給智能代理單元。終端加速設備一端使用有線電視線與家庭有線電視接口連接，一端使用USB線與智能路由器、家庭網關、智能機頂盒等用戶側智能接入設備連接。6.根據權利要求5所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統，其特征在于:所述智能代理單元和網絡質量探針的客戶端設置在用戶側智能接入設備中。7.根據權利要求6所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統，其特征在于:所述用戶側智能接入設備包括智能網關、智能路由器、智能機頂盒中的至少一種。8.根據權利要求5所述的基于廣電IPQAM的網絡自適應智能加速系統，其特征在于:所述網絡質量探針的服務端設置在業務服務器上。
【文檔編號】H04L29/08GK105847089SQ201610348985
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】楊晨, 林寶成, 李鑫, 錢文軒, 李蓓佳, 胡俊, 陳起, 陳益, 冒海波, 張文超, 王世祥
【申請人】江蘇有線技術研究院有限公司