519020-信息学院-IPTV内容与质量监管演示系统设计与.doc

1、附件 1：云南省大学生创新创业训练计划项目立项申请表推 荐 学 校： 云南大学项 目 名 称： IPTV 内容与质量监管演示系统设计与实现项目 申报 类别： 电子信息类所属一级学科名称：信息与通信工程 申 请 人： 陆旭所在学院及年级： 信息学院 2011 级指 导 教 师： 丁洪伟单 位 和 职 称： 云南大学信息学院副教授填 表 日 期： 2013 年 5 月 8 日 云南省教育厅制2012 年 2 月填 表 说 明1.申报书各项内容，必须实事求是，表达要明确严谨，并要求打印或用钢笔填写。页面不够时可加页，不得破坏后面表格的完整和美观。对于填写不合要求、内容含糊不清、字迹潦草者，不予受理。

2、2. 该 申报书 为 A4 纸，各单位或个人可以从云南省教育厅高等教育处网站自行下载或翻印，但格式、内容、大小应与原件相同。一、项目申请人情况 姓 名 陆旭 性别 男 民族 汉族 出生日期1993 年 1 月 5 日所在学院 信息学院 专业、班级 通信工程（武警国防）2011 级项目名称IPTV 内容与质量监管演示系统设计与实现申请人 通讯地址 云南大学信息学院 电话项目类别 创新训练 创业训练 创业实践项目周期2 年所属学科专业 通信工程申请人参加科研的经历自何年月 至何年月 参加的项目 担任的工作项目组其他成员（不超过 5 人，不包括申请人和指导教师）姓 名 性别 年级 所在学院 专 业

3、分 工 签 名翟然 男 2010级 信息学院 通信工程（武警国 防） 系统方案设 计 翟然刘龙海 男 2011级 信息学院 通信工程（武警国 防） IPTV 内容监管功能实现 刘龙海程海杰 男 2011级 信息学院 通信工程（武警国 防） IPTV 质量监管功能实现 程海杰陈鑫 男 2012级 信息学院 通信工程（武警国 防） 系统性能分 析 陈鑫二、拟申报项目情况（一）项目介绍1、研究目标IPTV(Internet Protocol Television)监管平台的研究和建设已经成为三网融合试点地区（城市）的重要内容，经过近三年时间建设，第一批试点地区（城市）的 IPTV 监管平台初步建成，

4、第二批试点地区（城市）的监管平台正在建设当中，由于当前 IPTV 监管平台建设方案并不成熟。因此分析研究 IPTV 监管平台相关技术，改进已有的监管技术方案，搭建仿真平台实现IPTV 的全面监管对第二批试点城市及未来开展 IPTV 业务的城市具有十分重要的借鉴和指导意义。通过分析首批试点地区（城市）的 IPTV 监管平台技术实现，从内容监管和质量监管两个方面对平台建设进行研究。根据流媒体传输方式又可分为实时流（RTP 流）和顺序流（HTTP 流）传输。当前国内监管平台建设都以 RTP 流传输为主，由于 HTTP 流传输容量小，安全性低，因此较少采用。本项目综合二者的优点，设计、实现基于 HTT

5、P 流传输的 IPTV 内容和质量监管系统。设计思路是：首先实现 IPTV 节目内容实时监看，达到了监管用户端和内容监管的初步目的，接着实现基于 HTTP 流的安全传输。本文主要采用散列函数算法，对数据库中的节目标本（节目源）与手机终端播出节目内容分别进行散列运算，并对所得散列运算结果进行比较，判断散列运算结果是否一致，一致则表明节目来源合法，否则用户不能收看此视频节目，并过滤非法节目。从而实现了手机电视节目源的合法性监测，防止了非法节目插播和节目源篡改，保证了IPTV 用户接收到的是合法内容。最后通过软件编程设计了一种具有管理界面和用户界面融合、跨平台、可靠地安全性、安全的视频文件存储、支持

6、多语言、支持“三屏融合”技术、且具有安全的第三方播放器开放接口的基于 SSH 架构的 IPTV 监管平台，实现监管方案中的内容和质量监管功能。2、研究背景及现状国外的 IPTV 发展较早，英国于 1999 年在全球率先推出 IPTV 业务，随后其他发达国家纷纷跟进，我国 IPTV 真正起步时间是 2004 年 5 月，截止到 2012 年，我国的 IPTV 用户数已达 2300万，全球手机电视用户数已达 1.2 亿。作为跨产业的新兴业务，尤其是在三网融合提出后，IPTV 给服务提供商和运营商带来的巨大商机和广阔市场机遇主要体现在以下三方面：（1）广播范围扩大：相比传统广播电视，IPTV 是基于

7、 IP 协议传输的，因此对于 IP 传输透明的媒体和网络都可以传输 IPTV 节目。传输方式的多样化，使潜在客户大大增加。（2）电子商务机会：IPTV 具备的交互功能将为电子商务提供新平台，甚至超过互联网成为电子商务主要的交易平台。（3）推动数字电视产业的发展：通过 IP 传输将使得数字电视节目的交换更具有流动性，IPTV 能轻松实现图文电视已实现的数据广播功能，提高数字电视产业发展速度。然而当前对于 IPTV 的监管（监管体制和监管技术）成为亟需解决的难题，在监管体制上，由于我国监管主导权不明晰阻碍了 IPTV 的发展。参考国外情况，美国由联邦通信委员会、韩国由放送通信委员会、英国由 OFC

8、OM 等监管机构负责监管，监管权明确，对 IPTV 的发展起到了促进作用。而香港实行电信和广电双重监管，并在政策上实行对等准入、融合发展，IPTV 发展都比较顺利。因此在监管体制上确定监管机构的主导权，并通过融合和明确分工是保证 IPTV 发展的前提。监管技术当前面临的挑战主要体现在以下几方面：（1）业务融合导致信息量激增，多媒体的信息传播更加便利，从而加大了监管工作的难度。（2）新媒体形态制作的关键软硬件产品，核心技术，宽带网络设备等开放性更强，过去攻击者需要通过卫星信道、有线电视线路上插播等专业手段进行攻击，现在由于网络交互性增强以及多技术的实现方式，攻击者只需插入节点即可，手段更加隐蔽，

9、成本更低。（3）网络终端多样性和承载业务量增多：三网融合后网络终端可以是手机、PC、TV 等，而且单一网络需要承载多种业务，多终端融合多业务以及对特定业务的管控将加大管理难度。广播电视监管不仅是衡量其发展水平的一个重要标志，更是广播电视节目安全播出的可靠保障。而传统监管方式缺乏退出机制，采取的诸于事前引导、直接干预，事后监督、间接调控等方法，都满足不了当前 IPTV 交互性强的特点。因此在新形势下，为适应新技术的发展，通过有效的技术监管，改善 IPTV 传输和播出质量，检验最终播出效果，建立可以保证信息内容和文化安全的全国 IPTV 监管平台，确保监管工作覆盖三网，全程监控，全业务监管，最终实

10、现 IPTV产业的健康发展和国家信息安全具有非常深远的意义。3、工作原理和方案设想依据国家广电总局制定的全国 IPTV 监管平台技术方案 ，IPTV 监管系统实行中央和地方两级监管体系架构。具体方案如下：在中央集成播控总平台（一级） 、省级集成播控分平台（二级） 、电信传输核心节点（三级） 、电信传输汇聚节点（四级） 、电信传输边缘节点（五级）和用户终端（六级）分别部署相应的监管前端、对 EPG 信息、节目内容码流、运行数据等信息进行采集后回传到中央和地方 IPTV 监管平台，通过各级监管平台对 IPTV 节目的监管数据进行分析和处理。中央和地方监管平台通过专线连接。监管系统具体建设分工为：监

11、管系统在国家广电国干网和省级广电网络上构建监管网络。中央负责建设一、二、六级监管前端，试点地区负责电信传输节点监管前端建设。图 1 是 IPTV监管系统总体架构。电信传输分发网络用户终端用户终端监管前端电信传输边缘节点监管前端电信传输汇聚节点监管前端电信传输核心节点监管前端集成播控分平台监管前端试点地区监管平台全国 I P T V 监管专网广电集成播控平台集成播控分平台集成播控总平台电信传输核心节点电信传输汇聚节点电信传输边缘节点试点地区 I P T V 监管专网中央监管平台集成播控总平台监管前端图 1 全国 IPTV 监管系统总体架构1）基于实时流传输的标记嵌入和检验模块设计原理(1) 发送

12、端标识嵌入第一步：为了保证视频内容在传输过程中的安全性，根据 DES 的特点，首先我 们用 DES对传输视频进行加密。加密后的视频 内容我们称为密文。第二步：由于 DES 密钥使用公共密钥，且密 钥较短，容易被破解，因此为了提高 DES 密钥安全性，我们使用 RSA 私钥对 DES 密钥进行加密，将加密后的密钥与第一步的密文一起传输给接收端。第三步：为了提高数字签名的有效性。我 们还必须使用 MD5 算法，先 对视频内容进行 MD5 运算，得到的散列值 M1。与通过第一步加密的 视频内容和第二步 签名了的 DES 密钥一同传输给接收端。(2) 接收端标识检验第一步：接收端先通过发送方的 RSA

13、 公钥对 DES 密钥进行验证，得到 DES 密钥。第二步：将 DES 密钥对接收到的视频内容进行解密，得到 视频 内容。第三步：将所接收到的视频内容进行 MD5 运算，得到散列 值 M2。并将 M1 与M2进行比较，若一致说明视频 源来自于发送端。且是合法视频。若节目遭到篡改则运算结果不一致。内容标记的实现流程如图 2 所示。发送方私有密钥R S A 数字签名视频包 D E S 加密D E S 密钥M D 5密文视频包发送方公共密钥R S A 验证签名D E S 密钥密文M D 5M 1 M 2传输链路图 2 内容标记的实现流程2）质量监管方案IPTV 质量监管主要是指对出现静帧、黑场、音视

14、频丢失等异常情况进行监测。质量监管方案是：在内容监管的基础上，从业务质量层面对传输质量、内容质量和用户体验质量等进行监管。质量监管方案图如图 3 所示。地区 I P T V 监管专网地区 I P T V 监管专网全国 I P T V 监管专网全国 I P T V 监管专网I P T V 监管系统中央监管平台地区监管平台I P T V 监测终端（ 模拟机顶盒功能 ， 了解 I P T V 所有业务 ）多画面监测系统（ 对用户终端和集成播控分平台节目进行实时监看 ， 并进行内容比对和 E P G 信息比对 ）I PI P T V 多业务监管前端（ 对播控平台播出节目及用户终端节目的节目内容质量 、

15、 用户体验质量和传输质量进行监测 ）入户路由I P T V 服务器机顶盒终端I P T V 传输链路I PT V播控平台I P图 3 质量监管方案图具体思路是在 IPTV 集成播控平台前端部署多业务监管前端，对 IPTV 播出节目信息、内容和质量指标等监管数据进行采集后，将采集数据上传到中央平台并通过多画面监测报警系统进行多画面显示，实现对传输质量和信号的监测。质量监管方案核心设备是集成播控分平台监管前端。它由相应的软件功能模块、与 IPTV 监管平台消息与控制接口、与播控平台之间的接口，EPG 信息采集服务器、运行数据采集服务器、多通道码流监测卡等组成。主要包括监测功能、采集功能和数据交换功

16、能。 （1）监测功能监测功能是实现质量监管方案的核心和关键，质量监测主要是指对出现如静帧、黑场、音量高低、音视频丢失等异常情况的直观监测。（2）采集功能采集功能主要负责对数据的采集，主要包括：IPTV 节目单信息、节目内容码流、运行数据等。一是节目单信息：主要通过模拟机顶盒终端访问 EPG 页面，通过深度广度有限算法，获取EPG 页面内容，并回传至 IPTV 监管平台。二是节目内容码流：包括直播节目码流和点播节目码流。三是运行数据：主要包括对集成播控分平台相关播出节目的变更情况、用户数目发展情况和用户收视行为统计等相关运营信息进行采集。（3）数据交换功能形成监管数据接口标准，包括内容数据接口、

17、用户数据接口、机构数据接口等，通过各类接口实现集成播控平台与监管平台的数据交换。质量监管方案是一种较为完备的监管方案，不仅实现了内容的实时监看这一主观上的监管，同时通过采集运营商业务管理系统的数据、传输质量监测指标，用户体验指标等数据，为监管中心平台汇总和分析视频质量提供了全面而准确的信息，实现了从节目源到节目终端的质量指标等客观数据的监管。4、计划进度安排（1）2013 年 5 月12 月：参考国内外文献及专著资料，完成标记嵌入和检验功能模块的设计，使用 MD5 算法，先对节目播出端的视频文件进行 MD5 运算，得到的散列值 M1。然后，在节目传输通道上的 IPTV 监控平台将所接收到的视频

18、内容进行 MD5 运算，得到散列值 M2。并将 M1 与 M2 进行比较，若一致说明视频源来自于已经被认证的发送端，且是合法视频。否则，判定为非法节目，并给出告警信息。（2）2014 年 1 月2014 年 6 月：实现 IPTV 直播、点播和高清播出信号的监测功能。监管人员可以根据视频质量的报告来调整相应的视频检测任务配置和监测参数门限设置，判别播出信号中断和视音频、马赛克、静场、黑屏、视频断流、色彩丢失、亮度异常等各类故障。实时将视频质量告警上报至 IPTV 监测监管系统，同时通知 IPTV 播出控制平台，播出控制平台根据故障类型实施相应的播出控制策略，保证播出质量。发表高水平论文 1 篇

19、。（3）2014 年 7 月2015 年 1 月：搭建一个能够检验 IPTV 节目的合法性，并且能够判别视频传输质量故障的监管平台演示系统。发表高水平论文 1 篇。（4）2015 年 2 月2015 年 5 月：完善 IPTV 监管平台演示系统功能，整理结题报告，做好结题准备。发表高水平论文 1-2 篇，申请软件著作权 1 项。（二）项目自我评价1、创新点新媒体以可复制、传播快、携带方便、网络无边界为特点，用户从简单照搬到参与互动，每个人都成为节目源的发布者。有共同话题和共同兴趣的人关联在一起。IPTV 作为一种新媒体，如何实现 IPTV 的内容监管和质量监管是值得认真研究的问题。因此，本项目

20、的创新点主要有：（1） 实现在 IPTV 播出控制平台插入散列值，以及在 IPTV 监控平台使用 MD5 算法对包内容做散列运算，通过比较判断节目内容的合法性，确保 IPTV 节目的合法播出，实现基于内容标记的监管。（2）模拟码流监测卡对传输质量进行监测的功能，监测静帧、黑场、音视频丢失等异常情况，并将监测结果传回监管平台用于分析和判断。监管平台根据分析、判断的结果通知 IPTV 播出控制平台，以便播出控制平台能够及时确定出现质量问题的原因，明确出现问题的环节，并实施相应的播出控制策略，保证播出质量。2、实现的可能性与可操作性指导教师指导我院本科生完成了“手机电视监管平台研发”作品，并参加了 2012 年 6 月举行的云南省计算机作品大赛，荣获一等奖。手机电视监控平台的功能研发为实现 IPTV 监管平台的功能实现提供了可借鉴的样板和很好的研究基础。2012 年 6 月通过激烈的竞标，我院获得了云南省广播电视局横向合作项目“IPTV 、手机电视监管平台研发” ，该项目具体由指导教师主持进行研发，现在已经实现部分功能，奠定了一个良好的研究基础。在“手机电视监管平台研发”中使用 J2EE 的 MVC 框架开发，该应用系统分为四层：表示层、控制层、业务逻辑层、数据库操作层。如图 4 所示。