随着媒体数位化及互动程度日益提高，同时由于档案压缩技术的进步，使得频宽需求不断降低，当今的市场正经历一场重大变革。随着消费业务日益增多，网路接入频宽已广泛普及。上述趋势与卓越电信效能及丰富媒体内容的融合，提供随选视讯业务前所未有的巨变。日益成熟的技术使得用户能够随时随地观看各种内容，因此，大家开始期望能够通过有线与移动设备无设限地获得高品质的视讯内容与各项丰富的媒体类型。例如，随选视讯(VoD)有望于2011 年，成长为收益高达270亿美元的产业。要完成以上的转换过程，各方面辅助的基础设施都必须全部落实。另一方面，VoD产业的增长必定为固网运营商带来众多挑战与机遇，例如：壅塞管理、内容定位服务、计费方式、推荐引擎、储存与及时交付。

为了实现上述变革，必须实现以下关键：高速接入与传输、可执行式伺服器解决方案、充足且广泛分布的用户与网路储存、媒体处理过程、传送路径差异、内容处理以及流量服务品质（流量与壅塞管理）。同时，用于点选内容与媒体内容的优化架构也必须确实实施且功能齐全，才能实现上述的多项变革。

VoD 的未来

随着媒体数位化及互动程度日益提高，再加上压缩技术的进步，促使频宽需求不断降低，当今产业正经历一场重大变革。由于消费业务增多，网路频宽已广泛普及。上述趋势与优异的电信效能及丰富媒体内容的融合，将使得随选视讯业务传输从基本起创造巨大的变革。技术的日益成熟使得使用户能轻易地获得内容，因此大众将期望透过有线与移动式设备，能随时随地获得高品质的视频内容与各类丰富媒体类型。此外，内容所有人亦寻求更加有效的新途径，将可广泛地传播其内容，并且尽可能获得最大利润。内容可用性、技术能力以及无所不在的高速电信基础设施所带来的“完美风暴”已经创造出大规模、高收益随选视讯快速变革。

关键因素之一：媒体

媒体、技术和电信领域正在发生的变革，可确保随选视讯在未来几年成为媒体传输领域的重要动力。我们将从媒体开始探讨各领域的影响。在最终分析中，媒体可谓是整个产业的重要关键—以丰富的设备提供各项可用内容。然而，在竞争已白热化的媒体销售市场中，此类内容是不可毫无限制。为了最终的成功，媒体布局必须协调一致、精心规划并精密分析。透过深入了解每位用户​​的购买记录、下载偏好、首选技术与交付形式便可最大化其销售潜力。此外，透过分析长期的购买活动，并将分析结果与更大市场的购买趋势进行比对，媒体拥有者可将服务交付合作伙伴，进而建立用户个人档案，再透过搜索与推荐引擎，以便更准确地对其提出适当建议并预测未来销售情况。

《图一 长尾经济学的标准模型图》

同样重要的是这些机构了解媒体产业的经济现象。与流行信条相反，内容媒体库的主要价值并不在于那些闪亮登场的精品产业。具有讽刺意味的​​是，其主要价值是隐藏在大量的资产，若能于适当时机推荐给正确用户，将会创造惊人的销售量。因此，在媒体领域创造倍增收入的关键是要具备收集租赁与偏好资料、进行整体分析，确定并提出可能建议的能力。这种分析和应对大规模综合市场需求的模型称为长尾经济学。本文对长尾经济学将不多做叙述，但是需要说明的是：长尾经济学是对80:20规律的颠覆，因为任何确定内容价值的80％存在于图一所示的黄色「长尾」，而非代表当前畅销物的集中红色区域。内容提供商将会从长尾中获得商机。

与长尾理论密切相关、同样有趣的现象称为齐普夫定律(Zipf's Law)。齐普夫定律最初使用于描述自然语言之语音在具体词汇发音频率的重复性，而现在可以用作动态市场中产品与服务寻找和购买方式的建构模式。就随选视讯而言，根据齐普夫定律认为，无论何时，小部分VoD标题会被用户点播，然而其他标题的点播频率会越来越高，其现象通常与其于“长尾理论”中的排位成反比。因此，最流行标题的点播频率大约是排名第二的标题的两倍，而后者是排名第四的标题的两倍，依此类推。就此而言，齐普夫定律具有重要意义。一方面，它可以用于创建有关租赁请求的概率模型；另一方面，它还可以用于确定具体标题储存时的压缩程度。如同长尾理论，齐普夫定律是相当有用的演算法。

在本文中，重要关键的是随选视讯开始在市场扮演相当重要的角色。过去大家认为随选视讯是媒体的敌人，因为其会分流DVD和影片磁带的销售，不过，媒体业日益体会随选视讯是媒体资料检索大战中相当可靠且长期的同盟军。此外，其将可以促进数据、语音与影像之“三合一播放服务”。三合一播放服务长期以来一直被大家看成是服务提供商努力保证其长期资料检索能力的里程碑，而三合一播放服务又将随选视讯选为其三大元素之一。预计到2011年其媒体会发展为一个收益高达270亿美元的行业，因此其显然是值得信赖的产业推动力。

关键因素之二：技术

技术在随选视讯中扮演同样重要的角色。审视其推动VoD领域不断发展的的要素—顾客及所需内容。目前，内容储存于用户端的储存设备中（大多为DVD）。而技术与市场接受度又决定VoD 能否成为美好现实，因此一场有趣的变革已经上演。过去储存于用户端的内容皆向网路转移，然后从一台或多台伺服器中提取内容并按其需求发送给用户。借此，可简化各方面的需求，例如：大容量储存阵列、对等伺服器之间复杂的交互作用、强大的分组处理能力、资料收集与计费演算法与能够传输丰富媒体内容的网路设备。

当然，如果不能及时、准确地将内容传递给用户，这一切都是空话。可测量的服务品质(QoS)亦须获得保证，同时，在网路与依靠处理器的传输环境中，流量管理成为其重要环节。此外，其传递讯息的架构必须设计和实施其符合最差情况下依然能提供有全面保证的工作区。

关键因素之三：电信

最后，电信业是整个产业蓝图的重镇。三个产业从根本上都依赖其他两个产业，电信业尤为重要。离开支持的可靠宽频基础设施，再丰富的内容、或是再复杂、功能再强大的资料收集、储存与计费模型对用户来说亦是无用。电信领域最近一系列进展已经从许多方面重塑网路角色，尤其是针对于随选内容。

其中，最大的转变是从僵化的、基于多时分工(TDM)的网路，朝向更为灵活的IP网路发展。虽然电信业的变革仍处于早期阶段，但是情势将会很快剧变。整个服务提供商的网路已经开始转向IP与多协定标签交换(MPLS)，因此能够保证透过基础于多时分工的传统公用电话网路 (PSTN) 提供供应商侦测不到的服务保证。与网路转换相辅相成的为依据IP的业务创新，这点可从网路电视台(IPTV)、网路电话(VoIP) 和IP 多媒体子系统(IMS)的成功即可清楚得知。

值得一提的是，在不久的将来IMS技术即将成为随选视讯的重心。起初，第三代合作伙伴计画(3GPP) 被视为提供行动装置内容的一种途径，现今，IMS被认定为在各种网路中，传输多媒体内容的基础技术平台。由此可见，IMS的前途无可限量：只要广泛部署，服务供应商能透过任何网路、使用任何存取方式，向全球各地使用者的设备提供任何类型的内容，此外，更可根据网路资料库中用户储存偏好的方式进行相关计费。这些优异的功能成为影音串流与随选视讯的必备条件。一个完美的厂商能够分析和利用客户偏好，并提供一致的高服务品质，同时根据用户而非服务供应商的需要提供所需内容的媒体、技术和电信基础设施。但是，提供服务的管道依然曲折多诡。在下一节将会进一步探讨随选视讯架构的发展及其实施需求。

随选视讯架构

随着VoD日益流行以及服务供应商、技术设计商与媒体拥有者不断地融合，同时传输架构也在不断地发展。目前大型网路中采用的最著名的VoD架构通常称为SHE-VHO-VSO模型。这种架构是一种层级架构：「超级头端（SHE）」汇集大范围或全国性的内容并广泛地于大范围中提供即时全国内容，通常采用 IP 作为网路层协定。视讯汇集中心（VHO）与SHE一起把本地与区域内容整合到内容中，从而确保全国与本地内容的供应。最后，视讯交换中心（VSO）把不同内容从网路映射到登入端，以便发送到用户。

《图二 传统单一服务器架构》

这样的模型在传统传输模式下运作顺畅；但是，随着大众对点选业务的兴趣持续攀高并且其在营收的比重日益增加，开始衍生出多种业务。由于所有VoD分配模型的整体目标都是最小化延迟传递、及最大化网路服务可靠性、打造出易于管理（同时也易于计费）的服务环境，以及确保可靠、可预测的媒体串流环境，因此出现了不同的架构方案。由于流量瓶颈是伺服器的网路中最常见、最棘手的问题，因此抛弃单一伺服器解决方案是一种自然而然的选择。如图二所示，传统媒体串流从一般由内容传输网路（CDN）供应商（如：Akamai）拥有的单个伺服器传递内容。在这样的环境中，对内容的请求被发送到监控整个内容传递过程的中心站点。请求得到确认后，中心站点把请求发送到网路中的代理伺服器，进而将请求内容传递给相关用户。

分散式伺服器模型

理想情况下这种模型可以运行地很顺畅。不过，由于大部分网路都非常复杂，来自单个站点的内容存在着下文所述潜在问题。为此，通常会部署一种多伺服器架构，从多台伺服器向单个用户端发送内容。基于此，故障风险将被分散到多台设备，同时消除伺服器的进出瓶颈。这种模型中的内容下载由接收器驱动，而非由发射器驱动，从而可以无需协调参与下载的各台伺服器。此外，对伺服器内容的请求在块级进行，这样可以消除对复杂、耗时的分组处理的需求。最后，在参与的伺服器群之间可以对频宽占用进行管理，一方面可以保持伺服器负载相对均衡，另一方面可以消除伺服器故障造成严重业务中断的可能性。

点对点传输

紧随分散式伺服器模型而来的是主题的变化。最终负责把内容传输给用户的伺服器常称为串流引擎。在点对点环境中–如：PPLive、PP-Stream 与 CoolStreaming，主要串流引擎与对等伺服器合作，从合作设备下载相关资料区块，用来发送给用户。这样可以使不同伺服器与路径分担传输责任，从而提高系统整体效率。

挑战

由于市场的需求，资料传输从单一伺服器模型演进到点对点模型的发展，但是即使点对点模型也面临挑战–最大的挑战是缺乏由服务提供商来管理传输。基本上，所有 VoD 架构都依赖三个因素：登入技术、网路传输以及控制内容分配的伺服器或伺服器群。

《图三 VoD 环境的登入、传输与服务器领域会出现的问题。》

图三说明可能在三个区域发生的潜在问题。宽频登入部分很少遇到问题；只要选择的登​​入技术能够提供充足的频宽就不会出现问题，除非出现物理漏洞。另一方面，在网路核心进行传输时有可能遇到物理故障，但是更可能是涉及流量管理服务影响的领域。

当网路由于设计不当、缺乏路由分集，或者由于临时情况造成不理想传输行为而出现壅塞，分组传输会出现断续，从而变得不可预测–进而造成 QoS 不可预测。网路的暂态状况会造成频宽可用性降低，进而造成封包遗失、延迟和抖动（封包间的可变延迟），这些因素都会造成较差的 QoS 与糟的用户观看体验。

上述问题的一种解决方法是先前提到的从多台伺服器同时传输内容，如图四所示。在此情况下，来自用户端的请求最终到达中心管理站点，然后同时发送到多台代理伺服器，最后通过并列资料流程把所需内容发送给用户。

《图四 多服务器情景 – 内容从多个来源发送到用户。》

能够影响到服务品质的第三个、也是最后一个方面是伺服器本身。作为一种高度专业化、稳定的个人电脑 (PC)，伺服器也会遇到与标准个人电脑相同的问题：硬碟故障、记忆体不足以及造成系统崩溃的软体错误。这三个方面任何一个的故障都会造成系统瘫痪。 VoD 商用过程中短期内发生的架构发展，表明有必要防止可能导致灾难性业务中断的简单故障。

到此已经介绍了三种不同的VoD串流方式：单一伺服器方案（SHE-VHO-VSO）、多伺服器方案以及点对点方案。它们各有优势，但都不尽完美。为了满足日渐庞大的多媒体市场，需要一种全新的方案—事实上是上述三种方案的混合。

未来操作问题

在介绍这种建议的混合影像分配方法之前，先看一下VoD市场的现实情况。一切VoD系统的核心都是伺服器阵列，其可以按需要储存、定位并分配内容。这些伺服器包含串流引擎（有时称为影像帮浦）、位于第二层的交换功能以及用于储存内容的一个或多个硬碟。这种环境需要巨大储存能力：一台VoD伺服器平常会需要能够储存 1 万小时以上点播节目的空间。它们一般与某些资产管理系统配合运行，由后者自动执行内容的收集、管理、分析与储存。

这些设备另外还具有工业级处理要求。他们必须处理视讯转码与压缩,这两项工作都要求功能强大而丰富的媒体数位讯号处理器(DSP)。

网路自身也面临挑战。与向多个用户传输相同内容的广播环境不同，VoD 环境依靠一种单向播放模式，其根据设计目的必须支援不同的控制协议，如：即时协定（RTP）和即时串流协议（RTSP）。为了确保符合QoS保证要求，网路还必须支援“特技播放”操作模式，其包括标准的VCR或DVD功能，如：暂停、快进、后退等。而且DSL等接入方式随​​着媒体需求的增长也有可能不断发展，甚至包括千兆乙太网。

VoD：混合方案

上述解决方案固然好，但同时也存在一系列严重的共同缺点。由于采用分散式伺服器架构且为​​了保证完美的QoS，它们始终需要占用远远超出实际需要的频宽，从而增加服务传递成本。另外，它们需要越来越多的代理伺服器，以防止单个伺服器故障的影响并将内容分配给每个用户。它们所依赖的代理伺服器必须具有很大的储存容量，同样会增加传递服务的成本。最终的结果是虽然品质很高，但其代价却让人无法承受。现在看一下允许VoD网路中伺服器单元共用储存和处理资源的变通方案。这种技术称为点对点辅助随选视讯（Peer-Assisted Video-on-Demand）。

点对点辅助随选视讯

点对点辅助随选视讯有时又称为多源流VoD（Multiple Source Streaming VoD），是一种用于传输单播视讯内容、功能复杂但极其高效的架构。在多源流系统中（如图五所示），原始视讯串流分为多个视频块，然后通过网路进行传输，其极其类似于消息在通过 IP 网路传输之前先分成资料包。

《图五 多源流环境中原始视频分为最终路由至用户的连续块。》

如果正确实施，其不仅可以提高容错性，消除瓶颈，显著改善可用频宽的利用，而且还可支持大幅提高的播放速度。

为了成功实施，需要部署多源流调度程式（MSS）。 MSS接收来自代理伺服器或对等伺服器等不同伺服器的流块，对视讯内容进行适当排序，然后把无缝、块速率固定的视讯串流发送到用户端设备——一般是机上盒。 MSS当然也面临自身的挑战。资料块传输的变化会造成MSS缓冲区下溢，进而造成重播饥饿和重播抖动。基于晶片的演算法多多少少有助于缓解这种问题，但是保证可预测（和可计费）的QoS需要更强的控制。

《图六 依赖代理流的典型现代VoD网络示意图》

通过实施图六所示模型即可在几乎所有网路类型中实现对QoS敏感的VoD。网路边缘的代理伺服器与一台或多台视讯伺服器通信，视讯伺服器反过来又与多源流调度程式（MSS）通信。 MSS与本地下载缓冲器相连，后者依赖本地缓冲器到用户端流传输器功能（LBCS）的服务，而 LBCS 最终连接用户端视讯播放器。 MSS、下载缓冲器以及LBCS一起构成间接本地代理流传输器（ILPS，有时称为本地代理流伺服器LPSS）。由于依靠多台伺服器向单个用户端同时发送影音串流，这种架构具有众多优势包括不仅具有高容错性，而且还能够根据需要改发服务串流，从而避免网路硬体故障或影响服务的壅塞。此外，该架构还支援高解析度视讯传输以及多个视讯串流同时会话。这种模型还允许作为故障预防措施而发送冗余数据，从而提高整体服务品质。最后，在传输资源闲置时，系统中的伺服器可以聪明地预先读取内容，以避免随后流量增加时出现延迟。

总结

随选视讯自从1990年在香港出现之后已经历漫漫长路。虽然最初只是一种新玩意儿，但今天它不仅成为大部分主流服务供应商收入方案的支柱，而且也成为了元件和系统制造商产品规划中的战略要素。媒体、技术和电信的融合有可能在整个行业刮起完美风暴，但是遥远的天际已露出一抹亮彩。点对点网路正成为IP网路中的主要视讯传播机制，而现代VoD网路逐步整合的技术要素也在降低网路和服务传播成本，提高宽频利用效率并提升QoS水准。这项技术还在致力于满足ISP的独特要求：内容处理使流量能够得到更高粒度的监控，从而可实现流量调整，以避免边界争议。上述混合方案会最终完美解决一切问题。

(作者现任 LSI 公司网路与储存产品部高级系统原型设计总监)