CATV數(shù)據(jù)廣播的智能解決方案

CATV數(shù)據(jù)廣播的智能解決方案
    【摘要】提出了用數(shù)據(jù)廣播的智能解決方案來實現(xiàn)有線網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的功能結(jié)合。
在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器可以為用戶提供有效的熱點信息；客戶端應(yīng)用程序主
動收聽用戶感興趣的信息，并且在PC上實現(xiàn)將單向數(shù)據(jù)廣播與已有的雙向因特網(wǎng)連
接無縫地結(jié)合起來，給用戶提供一個虛擬的因特網(wǎng)環(huán)境，使用戶可以方便快捷地訪
問網(wǎng)上信息。
    【關(guān)建詞】數(shù)據(jù)廣播有線電視；因特網(wǎng)；收聽代理
1簡介
    經(jīng)過20多年的巨大發(fā)展，因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上覆蓋面最廣、規(guī)模最大、信息
資源最豐富的計算機信息網(wǎng)絡(luò)。但是因特網(wǎng)在快速發(fā)展的同時，也帶來了不少問題。
現(xiàn)有的因特網(wǎng)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(xiàn)有的因特網(wǎng)路由器工作方式和吞吐量無法滿足因特網(wǎng)日益增長的需求；各IS
P之間和其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)嚴重擁擠，忙時分組丟失非常嚴重，極大地影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?br />率；現(xiàn)有因特網(wǎng)沒有帶寬控制和流量控制功能，服務(wù)質(zhì)量QoS沒有保證。絕大部分
用戶以電路交換方式經(jīng)由PSTN低速接入因特網(wǎng)。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(yè)務(wù)。目前這種惡化還在加劇。
    如果對這個問題沒有一個系統(tǒng)的解決辦法，對網(wǎng)絡(luò)的訪問將會變得更加緩慢，
同時ISP和企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)帶寬上的花費將會不成比例地增長。面對因特網(wǎng)如此爆炸性
的發(fā)展以及發(fā)展中出現(xiàn)的問題，國際上的ISP、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備公司以及各種標準化
組織紛紛研究各種因特網(wǎng)技術(shù)（如骨干網(wǎng)技術(shù)、接入網(wǎng)技術(shù)等）以及因特網(wǎng)與現(xiàn)有
電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)互通的協(xié)議和標準，并取得了積極的成果。
    現(xiàn)重點介紹利用有線電視網(wǎng)對WWW網(wǎng)絡(luò)資源進行數(shù)據(jù)廣播的智能解決方案。在
本智能系統(tǒng)中，WWW網(wǎng)絡(luò)資源將會被針對性地收集并在有線電視網(wǎng)中進行循環(huán)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(tǒng)的客戶端平臺利
用收聽代理技術(shù)智能地理解用戶需求，給用戶創(chuàng)造一個模擬的因特網(wǎng)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(wǎng)）與因特網(wǎng)相連，則系統(tǒng)將
會把有線電視網(wǎng)的廣播收聽與因特網(wǎng)的信息交互有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)有線電視網(wǎng)
與因特網(wǎng)在客戶端的無縫連接。本系統(tǒng)在實施上不需要對現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)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(wǎng)卡
井安裝相應(yīng)軟件即可。和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)相比，智能系統(tǒng)會給用戶帶來更方便
快捷的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，給有線電視服務(wù)提供商更大的市場，并且能夠在很大程度上
緩解因特網(wǎng)上的交互服務(wù)質(zhì)量。
2背景分析
    在因特網(wǎng)中，普通用戶對WWW資源的訪問占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)流量的大部分。作者對CER
NET內(nèi)的1200個WWW站點進行了日均訪問次數(shù)統(tǒng)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(wǎng)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(wù)器的超載和其所在網(wǎng)絡(luò)的擁擠。
同時，大量相同信息在網(wǎng)絡(luò)中的頻繁充分傳輸造成了網(wǎng)絡(luò)效率的下降。在這個意義
上可以說，因特網(wǎng)更像一個低效率的信息單向冗余廣播系統(tǒng)。在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬不
應(yīng)該做大量的重復(fù)工作，而應(yīng)該做更有效率的數(shù)據(jù)傳輸。
    在因特網(wǎng)蓬勃發(fā)展的同時，有線電視網(wǎng)也在市場中崛起�，F(xiàn)在，全國各地已經(jīng)
建立起了龐大的有線系統(tǒng)，再加上覆蓋全國的衛(wèi)星接收系統(tǒng)，這些都可以利用起來。
電視網(wǎng)是一個與因特網(wǎng)完全不同的網(wǎng)絡(luò)體系，由于它的單向廣播性和硬件結(jié)構(gòu)，它
的帶寬很大，采取最新的分頻技術(shù)，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(xiàn)在的電視節(jié)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(tǒng)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(wǎng)上熱門站點的信息，則可以將因特網(wǎng)上的重復(fù)傳輸大量縮減。兩個
網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)優(yōu)勢互補后，可以大大地提高兩者的效率。況且，在系統(tǒng)建設(shè)成熟后，
可以給廣大的信息服務(wù)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(chǎn)業(yè)的建設(shè)。
    對用戶來說，由于有線電視網(wǎng)的用戶對等性，他在任何有線網(wǎng)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(jīng)歷漫長的等待。同時，他
也可以利用因特網(wǎng)來索取他需要的其它非熱點信息。這時的因特網(wǎng)在去掉大量重復(fù)
訪問后，網(wǎng)絡(luò)帶寬得到充分的舒解，會更有效地服務(wù)用戶。對Web站點來說，它可以
大大地減少服務(wù)器花費在網(wǎng)絡(luò)傳輸上的系統(tǒng)資源，使Web服務(wù)器更有效地完成其它工
作。對有線電視服務(wù)公司，它可以在投資很少的情況下，利用現(xiàn)有的廣播網(wǎng)絡(luò)，提
供新型的服務(wù)，滿足用戶需求，增加企業(yè)效益。
3智能方案設(shè)計
      系統(tǒng)分為客戶端和服務(wù)器端兩大部分。服務(wù)器端包括一臺數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器，
它負責從因特網(wǎng)收集熱點資源。服務(wù)器將收集來的信息經(jīng)過打包、壓縮和加密過程
后將數(shù)字信息傳送給前端發(fā)送設(shè)備。前端發(fā)送設(shè)備將其封裝成一定的幀格式，
然后把信號調(diào)制到合適的頻率，并通過射頻接口發(fā)送到有線電視網(wǎng)絡(luò)上。客戶端的
機頂盒和接收卡根據(jù)用戶設(shè)定的頻率從有線電視網(wǎng)絡(luò)上接收信號并從中分離出所需
子信道的信號，再經(jīng)過解調(diào)、幀格式轉(zhuǎn)換等一系列的處理，最后把原始數(shù)據(jù)提取出
來。機項盒中有專用程序負責處理數(shù)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(shù)字信號通過標準網(wǎng)卡傳遞給用戶計算機，用戶在安裝了相
應(yīng)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(wǎng)信息資源。
    數(shù)據(jù)廣播平臺采用對上層應(yīng)用透明的底層數(shù)據(jù)傳輸模使用戶的計算機好似直接
連接在前端的局域網(wǎng)中。這樣的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為軟件的調(diào)試與開發(fā)提供了極大的方
便，表現(xiàn)為以下三點：第一、由于軟件層只與標準網(wǎng)卡發(fā)生關(guān)聯(lián)，避免單獨為用戶
卡和前端開發(fā)復(fù)雜的驅(qū)動程序；第二、標準網(wǎng)卡支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議十分豐富，便于選
擇適于單向數(shù)據(jù)廣播的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；第三、便于在以太網(wǎng)上實現(xiàn)而不必要在實際系統(tǒng)
中編寫和調(diào)試大部分軟件模塊，提高軟件生產(chǎn)率。
3.1數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器
    數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器從硬件上來說和普通服務(wù)器沒有不同，但是它可以將信息向有
線電視網(wǎng)廣播。服務(wù)器完成的主要任務(wù)包括得到當前流行趨勢、從Web站點收集熱點
信息和自適應(yīng)智能廣播。流行趨勢的分析由訪問統(tǒng)計模塊來實現(xiàn)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的來源
有兩種方式。第一種方式由Web服務(wù)器定時地將用戶對本站點的訪問統(tǒng)計數(shù)據(jù)通過因
特網(wǎng)傳向數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器。在第二種方式下，Web服務(wù)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(wǎng)）與因特網(wǎng)相連的用戶對本站點的訪問都
將此訪問發(fā)向數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器。這種方式下的訪問數(shù)據(jù)是由用戶傳遞給數(shù)據(jù)廣播服
務(wù)器的。顯然，第一種方式效率較高，但是要對WWW服務(wù)應(yīng)用程序作相應(yīng)的改進或添
加嵌入塊，這需要對不同的操作系統(tǒng)的不同的WWW服務(wù)應(yīng)用程序作改進，工作量較大。
后一種方式不需改進WWW服務(wù)應(yīng)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(shù)據(jù)廣播服務(wù)器連
接，效率較低。
    統(tǒng)計模塊在完成對站點訪問的統(tǒng)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(jù)系統(tǒng)最大傳播數(shù)據(jù)量來確定最終需要收集的網(wǎng)頁，并從各個站點收集來
主頁。信息發(fā)送模塊將各個網(wǎng)頁打包、壓縮并加密，并且根據(jù)用戶對網(wǎng)頁的訪問序列
確定各個網(wǎng)頁的廣播次序。在廣播次序和廣播內(nèi)容確定之后，信息發(fā)送模塊將循環(huán)向
有線電視網(wǎng)重復(fù)廣播網(wǎng)頁列表和網(wǎng)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(wǎng)直接相連，則用戶對廣播信息的訪問將會自動反饋
給數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器。訪問反饋模塊將根據(jù)用戶對廣播內(nèi)容的收聽情況來調(diào)整信息收集
和信息廣播策略。
3.2數(shù)據(jù)廣播客戶端
    數(shù)據(jù)廣播客戶端可以運行在機項盒平臺或個人電腦操作系統(tǒng)上。
    機項金主要包括解調(diào)器、收聽代理、顯示驅(qū)動和交互控制四大部分。解調(diào)器完成
對廣播信息的解調(diào)，解密和解壓過程；顯示驅(qū)動將包括文本和圖像的數(shù)字信息轉(zhuǎn)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(diào)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(wǎng)
絡(luò)連接設(shè)備，比如Modem等。利用普通網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，用戶可以交互訪問因特網(wǎng)�？�
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(guān)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(yù)測用戶的訪問。它可以持續(xù)地監(jiān)聽
廣播并下載儲存特定信息，當用戶使用系統(tǒng)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(wù)完成；第二種是收聽代理經(jīng)過長期學習后，預(yù)測到用戶可能的
訪問，將一些網(wǎng)頁預(yù)先下載，則用戶可以不用從列表中預(yù)定，直接瀏覽信息。如果用
戶瀏覽的信息沒有被收聽代理預(yù)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(yù)測到，則用戶會得到迅速的服務(wù)。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?yōu)橹鲃邮章�，提高了用戶的工作效率。為�?br />實現(xiàn)這個功能，收聽代理要完成信息過濾、訪問預(yù)測和信息存儲功能。用戶對信息的
請求將被預(yù)測器監(jiān)聽，預(yù)測器根據(jù)當前用戶狀態(tài)預(yù)測出用戶最近可能訪問的網(wǎng)頁。過
濾器根據(jù)預(yù)測器預(yù)測的列表從網(wǎng)頁信息流提取出相應(yīng)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(wù)于WWW瀏覽
器。瀏覽器對網(wǎng)絡(luò)資源的請求被智能接口監(jiān)聽，智能接口會將請求發(fā)給收聽代理，如
果收聽代理已經(jīng)將此網(wǎng)負下載，則智能接口直接將網(wǎng)負返回給瀏覽器；否則智能接口
命令收聽代理收聽此網(wǎng)頁，如果預(yù)測的收聽等待時間較長，則智能接口直接通過普通
網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備向因特網(wǎng)發(fā)送請求。
    利用智能接口可以使用戶對網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)的，這個統(tǒng)一用戶界面對系統(tǒng)的適用度很為重
要。智能接口的另外一個任務(wù)是將用戶對廣播數(shù)據(jù)的收聽情況反饋給數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器。
3.3系統(tǒng)特點
    利用有線電視網(wǎng)進行傳統(tǒng)數(shù)據(jù)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(yù)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(wù)響應(yīng)。智能解決方案能夠利用收聽代理將用戶的被動收聽變?yōu)橛心康牡闹鲃邮章牐?br />提高用戶的瀏覽效率。
    智能數(shù)據(jù)廣播的廣播內(nèi)容是當前最熱門的信息，數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器統(tǒng)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(tǒng)計算法作出調(diào)整。廣播收聽率
的統(tǒng)計是自動完成的，這比傳統(tǒng)的廣播節(jié)目收聽率統(tǒng)計方法要科學和有效。有線電視
信息服務(wù)提供商可以對節(jié)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(xiàn)了有線電視網(wǎng)和因特網(wǎng)的無縫結(jié)合，使兩大網(wǎng)絡(luò)
達到優(yōu)勢互補。有線電視網(wǎng)可以充分利用現(xiàn)有的硬件線路通過新型服務(wù)，提高線路利
用率，增加企業(yè)效益。因特網(wǎng)可以將很大一部分的重復(fù)傳輸任務(wù)分配給有線網(wǎng)，從而
減少流量，緩解線路繁忙的局面，提高用戶交互服務(wù)質(zhì)量。
4應(yīng)用展望
    實際上，系統(tǒng)有效地實現(xiàn)了一個在 CATV上發(fā)布信息的平臺。除了WWW信息外，基
于此平臺可以發(fā)布更多的信息。傳統(tǒng)的信息發(fā)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(wù)發(fā)達的今天，它們的作用仍然不可低估。如果能
夠利用智能數(shù)據(jù)廣播平臺來發(fā)布報紙期刊信息，則能夠從根本上實現(xiàn)期刊上網(wǎng)。與現(xiàn)
有的期刊上網(wǎng)相比，利用有線電視網(wǎng)的數(shù)據(jù)廣播更加快捷和方便，而且沒有了網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)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(yè)上來說是可喜的。
    交互式信息訪問的一個優(yōu)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(wǎng)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(shù)據(jù)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(fā)展是必要的。