OTT 的快速频道切换（FCC）

news2024/9/24 7:16:05

     FCC（Fast Channel Change）快速频道切换是一种由FCC服务器下发特制的以I帧为起始的单播节目流来提升频道切换时间的方法, 通过在网络中部署FCC服务，可以回避等待I帧时间与IGMP交互时间，提升I帧传输时间，从而提高频道切换速度。

     整个互联网电视频道切换时间可概括为以下几个组成部分：

  1. 红外等待时间：遥控器发出红外信号到STB发出IGMP LEAVE之间的时间。
  2. IGMP过程：发出IGMP LEAVE到收到第一个组播UDP包的时间。取决于组播频道离开、加入时延，以及机顶盒在离开、加入操作间等待的时间。
  3. 等待I帧时间：从第一个组播包到第一个包含I帧的组播包。
  4. I帧传输时间：第一个完整的I帧传输完成的时间。
  5. 解码时间：包括Buffer缓存时间以及解码出第一帧图像的时间

基于FCC的频道切换过程可大致分为三个阶段:

1.FCC服务端加入到每个频道的组播组中，缓存从头端通过组播方式发送下来的每个频道的视频信息。

2.当STB发起频道切换时，首先向FCC服务端发送请求信息，FCC服务端将缓存的最新的频道信息以单播方式1.3倍快速推送给STB。快推的单播流直接以I帧为起始，不需要机顶盒等待I帧。

3.STB加入到新频道的组播组中，FCC服务端停止单播推送

 sh加入频道流程：

  1. 用户通过遥控器发起频道切换红外请求后，STB发送IGMP LEAVE消息；
  2. STB向FCC Server以RTCP消息的形式发起FCC请求消息；
  3. FCC Server向STB回FCC请求响应消息；
  4. FCC Server从Cache中的某个I帧开始向STB以快发速率发单播流；
  5. FCC Server判断组播和单播已经同步，发送同步通知消息，通知STB加入组播；
  6. STB加入组播，当收到第一个组播包时，通知FCC Server已经收到组播流，发送结束消息，并告知第一个组播包序号；
  7. FCC Server继续发单播流，直到到达STB收到的第一个组播包序号

 离开频道流程

  1. 在接收完最后一个单播UDP包（即已经完全过度到组播）之后离开频道。此时，按普通非FCC的频道切换流程，直接向接入设备发IGMP LEAVE，离开组播即可。
  2. 已经发出IGMP JOIN且单播尚未结束之时，离开频道。此时，机顶盒须向FCC服务端发结束消息结束单播，并向接入设备发IGMP LEAVE离开组播。
  3. 在收到同步消息之前，离开频道。此时，机顶盒须向FCC服务端发结束消息结束单播

FCC服务端有两种不同的发流方式

  1. 开始时以1.3倍速率快发单播流，与组播同步后变为线速转发（1倍）所收到的组播流；这种方式下，单播流与组播流共存时间段内存在短时间内超过用户物理带宽。共存时间长短与组播加入时延有关，如果共存时间过长会造成丢包。
  2. 开始时以1.3倍速率快发单播流，与组播同步后降速为0.N倍速率发组播流；这种方式下，不会超出物理带宽，FCC单播流服务时间较长。另外，如果组播加入时延较长，会造成单播流与组播流无法平滑衔接过渡。

消息格式定义

业务交互过程中涉及的RTCP消息格式依照RFC 4585定义，具体如下：

    0                   1                   2                   3

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

   |V=2|P|   FMT   |       PT      |          length               |

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

   |                  SSRC of packet sender                        |

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

   |                  SSRC of media source                         |

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

   :            Feedback Control Information (FCI)                 :

   :                                                               :

其中，各个字段的意义和规范要求如下：

  1. V=2（2bits，RTP版本）
  2. P=0（1bit，padding）
  3. FMT（5bits，Feedback message type反馈消息类型）=2、3、4、5

0:    unassigned

1:    Generic NACK

2-30:  unassigned

31:   reserved

  1. PT=205（8bits，Payload type 负载类型，205：传输层反馈消息）
  2. Length（16bits 长度）
  3. SSRC of packet sender（32bits发包者的SSRC）填0
  4. SSRC of media source（32bits媒体源的SSRC）填请求频道的组播IP地址

FCI：不定长，根据不同的消息具体定义

FCC请求消息

方向：STB—〉FCC服务端

FMT=2

FCI定义：

 0                   1                   2                   3

 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |   Version    |                  Reserved                       |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |       FCC Client Port        |      Multicast Port             |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |                  Multicast  Address                            |  

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |                                                                |

 |                            STBID                               |

 |                                                                |

 |                                                                |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

  1. Version：8bits，版本号，初始版本全0；
  2. Reserved:24bits，保留字段；
  3. Multicast Address：32bits，目标频道的组播地址；
  4. MulticastPort:16bits，目标频道的组播端口；
  5. FCC Client Port：16bits，接受FCC单播流的客户端UDP端口号； 不填则服务端默认接收流的端口为本RTCP消息使用的端口号-1；

STB ID：128bits，32位16进制数的机顶盒ID。（统计管理用途）

FCC请求响应消息

方向： FCC服务端—〉STB

FMT=3

FCI定义：

 0                   1                   2                   3

 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |  Result      |     Type      |       FCC Signal Port           |   

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |        FCC Media Port        |           Reserved              |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |                       FCC IP Address                           |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |                      Valid Time                                | 

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |                         Speed                                  | 

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |            Speed After Synchronization (SAS)                   | 

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

  1. R esult：8bits，表示FCC请求处理的结果：0成功，其他服务端因各种原因无法正常处理该请求导致失败。
  2. Type： 8bits，当Result取值为0时，Type表示成功类型。
    1. 当此字段取值为1时，表明服务端要求机顶盒立即加入组播，走普通切换；
    2. 当此字段取值为2时，表明机顶盒要等待FCC Server通知它加入组播（通过下文中的同步通知消息），走正常FCC切换；
    3. 当此字段取值为3时，表示重定向：STB需要根据消息中携带的新的FCC Server地址，再次发送FCC请求消息。（新的FCC Server的地址填写在响应中的FCC IP Address字段、FCC Signal Port字段）；

当Result取值非0时，Type表示失败类型；如字段取值为1表示频道不存在；

  1. Speed：32bits，表示初始的发流速率，单位bps；
  2. Speed After Synchronization（SAS）：32bits，表示同步后的发流速率，单位bps；
  3. FCC IP Address：32bits，发送FCC单播流的IP地址；Result取值为0且Reason-type取值为3时，表示新的FCC服务器的信令IP地址；
  4. FCC Signal Port：16bits，Result取值为0且Reason-type取值为2时，表示本次会话后续信令消息的服务端RTCP接收端口号，不填表示与请求消息的接收端口相同；Result取值为0且Reason-type取值为3时，表示新的FCC服务器的RTCP信令接收端口号；
  5. FCC Media Port：16bits，Result取值为0且Reason-type取值为2时，表示发送FCC单播流的服务端UDP端口号；
  6. Valid Time：仅当Reason-type取值为3时有效；FCC Server有效时长，相对时间，单位为秒，表示在该时间段内FCC Server可用，过期后需要重新请求重定向。填0表示不会过期；

FCC同步通知消息

方向： FCC服务端—〉STB

FMT=4

FCI定义：FCI为空

FCC结束消息

方向：STB—〉FCC服务端

FMT=5

FCI定义：

 0                   1                   2                   3

 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

 |    Stop      |  Reserved   |            FMPS                 |

 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

  1. Stop：8bit，终止服务标志；0：正常；1：终止服务；
  2. Reserved：8 bits，保留位，可填全0；
  3. First Multicast Packet Sequence（FMPS）：16bits，收到的第一个组播包的RTP序号；当Stop为1时，此字段无意义。 

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