隨著媒體數位化及互動程度日益提高，同時由於檔案壓縮技術的進步，使得頻寬需求不斷降低，當今的市場正經歷一場重大變革。隨著消費業務日益增多，網路接入頻寬已廣泛普及。上述趨勢與卓越電信效能及豐富媒體內容的融合，提供隨選視訊業務前所未有的巨變。日益成熟的技術使得用戶能夠隨時隨地觀看各種內容，因此，大家開始期望能夠通過有線與移動設備無設限地獲得高品質的視訊內容與各項豐富的媒體類型。例如，隨選視訊(VoD)有望於2011 年，成長為收益高達270億美元的產業。要完成以上的轉換過程，各方面輔助的基礎設施都必須全部落實。另一方面，VoD產業的增長必定為固網運營商帶來眾多挑戰與機遇，例如：壅塞管理、內容定位服務、計費方式、推薦引擎、儲存與及時交付。

為了實現上述變革，必須實現以下關鍵：高速接入與傳輸、可執行式伺服器解決方案、充足且廣泛分佈的用戶與網路儲存、媒體處理過程、傳送路徑差異、內容處理以及流量服務品質（流量與壅塞管理）。同時，用於點選內容與媒體內容的優化架構也必須確實實施且功能齊全，才能實現上述的多項變革。

VoD 的未來

隨著媒體數位化及互動程度日益提高，再加上壓縮技術的進步，促使頻寬需求不斷降低，當今產業正經歷一場重大變革。由於消費業務增多，網路頻寬已廣泛普及。上述趨勢與優異的電信效能及豐富媒體內容的融合，將使得隨選視訊業務傳輸從基本起創造巨大的變革。技術的日益成熟使得使用戶能輕易地獲得內容，因此大眾將期望透過有線與移動式設備，能隨時隨地獲得高品質的視頻內容與各類豐富媒體類型。此外，內容所有人亦尋求更加有效的新途徑，將可廣泛地傳播其內容，並且盡可能獲得最大利潤。內容可用性、技術能力以及無所不在的高速電信基礎設施所帶來的“完美風暴”已經創造出大規模、高收益隨選視訊快速變革。

關鍵因素之一：媒體

媒體、技術和電信領域正在發生的變革，可確保隨選視訊在未來幾年成為媒體傳輸領域的重要動力。我們將從媒體開始探討各領域的影響。在最終分析中，媒體可謂是整個產業的重要關鍵—以豐富的設備提供各項可用內容。然而，在競爭已白熱化的媒體銷售市場中，此類內容是不可毫無限制。為了最終的成功，媒體佈局必須協調一致、精心規劃並精密分析。透過深入瞭解每位用戶的購買記錄、下載偏好、首選技術與交付形式便可最大化其銷售潛力。此外，透過分析長期的購買活動，並將分析結果與更大市場的購買趨勢進行比對，媒體擁有者可將服務交付合作夥伴，進而建立用戶個人檔案，再透過搜索與推薦引擎，以便更準確地對其提出適當建議並預測未來銷售情況。

《圖一 長尾經濟學的標準模型圖》

同樣重要的是這些機構瞭解媒體產業的經濟現象。與流行信條相反，內容媒體庫的主要價值並不在於那些閃亮登場的精品產業。具有諷刺意味的是，其主要價值是隱藏在大量的資產，若能於適當時機推薦給正確用戶，將會創造驚人的銷售量。因此，在媒體領域創造倍增收入的關鍵是要具備收集租賃與偏好資料、進行整體分析，確定並提出可能建議的能力。這種分析和應對大規模綜合市場需求的模型稱為長尾經濟學。本文對長尾經濟學將不多做敘述，但是需要說明的是：長尾經濟學是對80:20規律的顛覆，因為任何確定內容價值的80％存在於圖一所示的黃色「長尾」，而非代表當前暢銷物的集中紅色區域。內容提供商將會從長尾中獲得商機。

與長尾理論密切相關、同樣有趣的現象稱為齊普夫定律(Zipf's Law)。齊普夫定律最初使用於描述自然語言之語音在具體詞彙發音頻率的重複性，而現在可以用作動態市場中產品與服務尋找和購買方式的建構模式。就隨選視訊而言，根據齊普夫定律認為，無論何時，小部分VoD標題會被用戶點播，然而其他標題的點播頻率會越來越高，其現象通常與其於“長尾理論”中的排位成反比。因此，最流行標題的點播頻率大約是排名第二的標題的兩倍，而後者是排名第四的標題的兩倍，依此類推。就此而言，齊普夫定律具有重要意義。一方面，它可以用於創建有關租賃請求的概率模型；另一方面，它還可以用於確定具體標題儲存時的壓縮程度。如同長尾理論，齊普夫定律是相當有用的演算法。

在本文中，重要關鍵的是隨選視訊開始在市場扮演相當重要的角色。過去大家認為隨選視訊是媒體的敵人，因為其會分流DVD和影片磁帶的銷售，不過，媒體業日益體會隨選視訊是媒體資料檢索大戰中相當可靠且長期的同盟軍。此外，其將可以促進數據、語音與影像之“三合一播放服務”。三合一播放服務長期以來一直被大家看成是服務提供商努力保證其長期資料檢索能力的里程碑，而三合一播放服務又將隨選視訊選為其三大元素之一。預計到2011年其媒體會發展為一個收益高達270億美元的行業，因此其顯然是值得信賴的產業推動力。

關鍵因素之二：技術

技術在隨選視訊中扮演同樣重要的角色。審視其推動VoD領域不斷發展的的要素—顧客及所需內容。目前，內容儲存於用戶端的儲存設備中（大多為DVD）。而技術與市場接受度又決定VoD 能否成為美好現實，因此一場有趣的變革已經上演。過去儲存於用戶端的內容皆向網路轉移，然後從一台或多台伺服器中提取內容並按其需求發送給用戶。藉此，可簡化各方面的需求，例如：大容量儲存陣列、對等伺服器之間複雜的交互作用、強大的分組處理能力、資料收集與計費演算法與能夠傳輸豐富媒體內容的網路設備。

　　當然，如果不能及時、準確地將內容傳遞給用戶，這一切都是空話。可測量的服務品質(QoS)亦須獲得保證，同時，在網路與依靠處理器的傳輸環境中，流量管理成為其重要環節。此外，其傳遞訊息的架構必須設計和實施其符合最差情況下依然能提供有全面保證的工作區。

關鍵因素之三：電信

最後，電信業是整個產業藍圖的重鎮。三個產業從根本上都依賴其他兩個產業，電信業尤為重要。離開支持的可靠寬頻基礎設施，再豐富的內容、或是再複雜、功能再強大的資料收集、儲存與計費模型對用戶來說亦是無用。電信領域最近一系列進展已經從許多方面重塑網路角色，尤其是針對於隨選內容。

　　其中，最大的轉變是從僵化的、基於多時分工(TDM)的網路，朝向更為靈活的IP網路發展。雖然電信業的變革仍處於早期階段，但是情勢將會很快劇變。整個服務提供商的網路已經開始轉向IP與多協定標籤交換(MPLS)，因此能夠保證透過基礎於多時分工的傳統公用電話網路 (PSTN) 提供供應商偵測不到的服務保證。與網路轉換相輔相成的為依據IP的業務創新，這點可從網路電視台(IPTV)、網路電話(VoIP) 和IP 多媒體子系統(IMS)的成功即可清楚得知。

　　值得一提的是，在不久的將來IMS技術即將成為隨選視訊的重心。起初，第三代合作夥伴計畫(3GPP) 被視為提供行動裝置內容的一種途徑，現今，IMS被認定為在各種網路中，傳輸多媒體內容的基礎技術平臺。由此可見，IMS的前途無可限量：只要廣泛部署，服務供應商能透過任何網路、使用任何存取方式，向全球各地使用者的設備提供任何類型的內容，此外，更可根據網路資料庫中用戶儲存偏好的方式進行相關計費。這些優異的功能成為影音串流與隨選視訊的必備條件。一個完美的廠商能夠分析和利用客戶偏好，並提供一致的高服務品質，同時根據用戶而非服務供應商的需要提供所需內容的媒體、技術和電信基礎設施。但是，提供服務的管道依然曲折多詭。在下一節將會進一步探討隨選視訊架構的發展及其實施需求。

隨選視訊架構

隨著VoD日益流行以及服務供應商、技術設計商與媒體擁有者不斷地融合，同時傳輸架構也在不斷地發展。目前大型網路中採用的最著名的VoD架構通常稱為SHE-VHO-VSO模型。這種架構是一種層級架構：「超級頭端（SHE）」彙集大範圍或全國性的內容並廣泛地於大範圍中提供即時全國內容，通常採用 IP 作為網路層協定。視訊匯集中心（VHO）與SHE一起把本地與區域內容整合到內容中，從而確保全國與本地內容的供應。最後，視訊交換中心（VSO）把不同內容從網路映射到登入端，以便發送到用戶。

《圖二 傳統單一伺服器架構》

這樣的模型在傳統傳輸模式下運作順暢；但是，隨著大眾對點選業務的興趣持續攀高並且其在營收的比重日益增加，開始衍生出多種業務。由於所有VoD分配模型的整體目標都是最小化延遲傳遞、及最大化網路服務可靠性、打造出易於管理（同時也易於計費）的服務環境，以及確保可靠、可預測的媒體串流環境，因此出現了不同的架構方案。由於流量瓶頸是伺服器的網路中最常見、最棘手的問題，因此拋棄單一伺服器解決方案是一種自然而然的選擇。如圖二所示，傳統媒體串流從一般由內容傳輸網路（CDN）供應商（如：Akamai）擁有的單個伺服器傳遞內容。在這樣的環境中，對內容的請求被發送到監控整個內容傳遞過程的中心站點。請求得到確認後，中心站點把請求發送到網路中的代理伺服器，進而將請求內容傳遞給相關用戶。

分散式伺服器模型

理想情況下這種模型可以運行地很順暢。不過，由於大部分網路都非常複雜，來自單個站點的內容存在著下文所述潛在問題。為此，通常會部署一種多伺服器架構，從多台伺服器向單個用戶端發送內容。基於此，故障風險將被分散到多台設備，同時消除伺服器的進出瓶頸。這種模型中的內容下載由接收器驅動，而非由發射器驅動，從而可以無需協調參與下載的各台伺服器。此外，對伺服器內容的請求在塊級進行，這樣可以消除對複雜、耗時的分組處理的需求。最後，在參與的伺服器群之間可以對頻寬佔用進行管理，一方面可以保持伺服器負載相對均衡，另一方面可以消除伺服器故障造成嚴重業務中斷的可能性。

點對點傳輸

緊隨分散式伺服器模型而來的是主題的變化。最終負責把內容傳輸給用戶的伺服器常稱為串流引擎。在點對點環境中–如：PPLive、PP-Stream 與 CoolStreaming，主要串流引擎與對等伺服器合作，從合作設備下載相關資料區塊，用來發送給用戶。這樣可以使不同伺服器與路徑分擔傳輸責任，從而提高系統整體效率。

挑戰

由於市場的需求，資料傳輸從單一伺服器模型演進到點對點模型的發展，但是即使點對點模型也面臨挑戰–最大的挑戰是缺乏由服務提供商來管理傳輸。基本上，所有 VoD 架構都依賴三個因素：登入技術、網路傳輸以及控制內容分配的伺服器或伺服器群。

《圖三 VoD 環境的登入、傳輸與伺服器領域會出現的問題。》

圖三說明可能在三個區域發生的潛在問題。寬頻登入部分很少遇到問題；只要選擇的登入技術能夠提供充足的頻寬就不會出現問題，除非出現物理漏洞。另一方面，在網路核心進行傳輸時有可能遇到物理故障，但是更可能是涉及流量管理服務影響的領域。

當網路由於設計不當、缺乏路由分集，或者由於臨時情況造成不理想傳輸行為而出現壅塞，分組傳輸會出現斷續，從而變得不可預測–進而造成 QoS 不可預測。網路的暫態狀況會造成頻寬可用性降低，進而造成封包遺失、延遲和抖動（封包間的可變延遲），這些因素都會造成較差的 QoS 與糟的用戶觀看體驗。

　　上述問題的一種解決方法是先前提到的從多台伺服器同時傳輸內容，如圖四所示。在此情況下，來自用戶端的請求最終到達中心管理站點，然後同時發送到多台代理伺服器，最後通過並列資料流程把所需內容發送給用戶。

《圖四 多伺服器情景 – 內容從多個來源發送到用戶。》

能夠影響到服務品質的第三個、也是最後一個方面是伺服器本身。作為一種高度專業化、穩定的個人電腦 (PC)，伺服器也會遇到與標準個人電腦相同的問題：硬碟故障、記憶體不足以及造成系統崩潰的軟體錯誤。這三個方面任何一個的故障都會造成系統癱瘓。VoD 商用過程中短期內發生的架構發展，表明有必要防止可能導致災難性業務中斷的簡單故障。

到此已經介紹了三種不同的VoD串流方式：單一伺服器方案（SHE-VHO-VSO）、多伺服器方案以及點對點方案。它們各有優勢，但都不盡完美。為了滿足日漸龐大的多媒體市場，需要一種全新的方案—事實上是上述三種方案的混合。

未來操作問題

在介紹這種建議的混合影像分配方法之前，先看一下VoD市場的現實情況。一切VoD系統的核心都是伺服器陣列，其可以按需要儲存、定位並分配內容。這些伺服器包含串流引擎（有時稱為影像幫浦）、位於第二層的交換功能以及用於儲存內容的一個或多個硬碟。這種環境需要巨大儲存能力：一台VoD伺服器平常會需要能夠儲存 1 萬小時以上點播節目的空間。它們一般與某些資產管理系統配合運行，由後者自動執行內容的收集、管理、分析與儲存。

這些設備另外還具有工業級處理要求。它們必須處理視訊轉碼與壓縮，這兩項工作都要求功能強大而豐富的媒體數位訊號處理器（DSP）。

網路自身也面臨挑戰。與向多個用戶傳輸相同內容的廣播環境不同，VoD 環境依靠一種單向播放模式，其根據設計目的必須支援不同的控制協議，如：即時協定（RTP）和即時串流協議（RTSP）。為了確保符合QoS保證要求，網路還必須支援“特技播放”操作模式，其包括標準的VCR或DVD功能，如：暫停、快進、後退等。而且DSL等接入方式隨著媒體需求的增長也有可能不斷發展，甚至包括千兆乙太網。

VoD：混合方案

上述解決方案固然好，但同時也存在一系列嚴重的共同缺點。由於採用分散式伺服器架構且為了保證完美的QoS，它們始終需要佔用遠遠超出實際需要的頻寬，從而增加服務傳遞成本。另外，它們需要越來越多的代理伺服器，以防止單個伺服器故障的影響並將內容分配給每個用戶。它們所依賴的代理伺服器必須具有很大的儲存容量，同樣會增加傳遞服務的成本。最終的結果是雖然品質很高，但其代價卻讓人無法承受。現在看一下允許VoD網路中伺服器單元共用儲存和處理資源的變通方案。這種技術稱為點對點輔助隨選視訊（Peer-Assisted Video-on-Demand）。

點對點輔助隨選視訊

點對點輔助隨選視訊有時又稱為多源流VoD（Multiple Source Streaming VoD），是一種用於傳輸單播視訊內容、功能複雜但極其高效的架構。在多源流系統中（如圖五所示），原始視訊串流分為多個視頻塊，然後通過網路進行傳輸，其極其類似於消息在通過 IP 網路傳輸之前先分成資料包。

《圖五 多源流環境中原始視頻分為最終路由至用戶的連續塊。》

如果正確實施，其不僅可以提高容錯性，消除瓶頸，顯著改善可用頻寬的利用，而且還可支持大幅提高的播放速度。

為了成功實施，需要部署多源流調度程式（MSS）。MSS接收來自代理伺服器或對等伺服器等不同伺服器的流塊，對視訊內容進行適當排序，然後把無縫、塊速率固定的視訊串流發送到用戶端設備——一般是機上盒。MSS當然也面臨自身的挑戰。資料塊傳輸的變化會造成MSS緩衝區下溢，進而造成重播饑餓和重播抖動。基於晶片的演算法多多少少有助於緩解這種問題，但是保證可預測（和可計費）的QoS需要更強的控制。

《圖六 依賴代理流的典型現代VoD網路示意圖》

通過實施圖六所示模型即可在幾乎所有網路類型中實現對QoS敏感的VoD。網路邊緣的代理伺服器與一台或多台視訊伺服器通信，視訊伺服器反過來又與多源流調度程式（MSS）通信。MSS與本地下載緩衝器相連，後者依賴本地緩衝器到用戶端流傳輸器功能（LBCS）的服務，而 LBCS 最終連接用戶端視訊播放器。MSS、下載緩衝器以及LBCS一起構成間接本地代理流傳輸器（ILPS，有時稱為本地代理流伺服器LPSS）。由於依靠多台伺服器向單個用戶端同時發送影音串流，這種架構具有眾多優勢包括不僅具有高容錯性，而且還能夠根據需要改發服務串流，從而避免網路硬體故障或影響服務的壅塞。此外，該架構還支援高解析度視訊傳輸以及多個視訊串流同時會話。這種模型還允許作為故障預防措施而發送冗餘數據，從而提高整體服務品質。最後，在傳輸資源閒置時，系統中的伺服器可以聰明地預先讀取內容，以避免隨後流量增加時出現延遲。

總結

隨選視訊自從1990年在香港出現之後已經歷漫漫長路。雖然最初只是一種新玩意兒，但今天它不僅成為大部分主流服務供應商收入方案的支柱，而且也成為了元件和系統製造商產品規劃中的戰略要素。媒體、技術和電信的融合有可能在整個行業刮起完美風暴，但是遙遠的天際已露出一抹亮彩。點對點網路正成為IP網路中的主要視訊傳播機制，而現代VoD網路逐步整合的技術要素也在降低網路和服務傳播成本，提高寬頻利用效率並提升QoS水準。這項技術還在致力於滿足ISP的獨特要求：內容處理使流量能夠得到更高粒度的監控，從而可實現流量調整，以避免邊界爭議。上述混合方案會最終完美解決一切問題。

　　(作者現任 LSI 公司網路與儲存產品部高級系統原型設計總監)