淺談IPTV的技術(shù)及其發(fā)展策略

袁濟生 陸美 2009/05/14

圖1系統框圖

2.IPTV的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 視音頻編碼

　　將視頻信號數字化是IPTV內容提供的重要環(huán)節，視頻編解碼技術(shù)是IPTV的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前數字化過(guò)程中主流的視頻編碼技術(shù)有：MPEG-2(ISO/EC13818-2)，MPEG-4Part2(ISO/IEC14496-2)，H.264/AVC(即MPEG-4Part10)，AVS，微軟的WMV-9，Real公司的視頻格式。常見(jiàn)的標準有MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS。它們有各自的特點(diǎn)。

　　MPEG-2是運動(dòng)圖象壓縮標準，主要目的是提供標準數字電視和高清晰度數字電視的編碼方案。該標準完全兼容MPEG-1標準，其處理能力可以達到廣播級水平（即720×480像素），適用于1.5～80Mb/s編碼范圍。目前人們熟知的DVD就是采用的這種格式。

　　MPEG-4（Part2）是ISO為傳輸數碼率低于64kb/s的實(shí)時(shí)圖像設計的，是一種高效的編碼標準，其編碼效率是MPEG-2的1.4。它綜合了數字電視、交互圖形學(xué)和Internet等領(lǐng)域的多種技術(shù)，在大大提高了編碼壓縮率的同時(shí)，亦提高了傳輸的靈活性和交互性。

　　H.264，或稱(chēng)之為MPEG-4AVC，是一種由ITU-T與ISO/IEC正在聯(lián)合進(jìn)行開(kāi)發(fā)的視頻編解碼方案，是我們最熟悉的MPEG-4標準的第10部分（ISOMPEG-4Part10）。它不僅能使MPEG-4節約50%的碼率，而且引入了面向IP包的編碼機制，更加有利于網(wǎng)絡(luò )中的分組傳輸。H.264還具有高的編碼效率和圖像質(zhì)量，代表了編解碼技術(shù)的發(fā)展方向。

　　AVS是我國具備自主知識產(chǎn)權的第二代信源編碼標準。它包括系統，視頻，音頻，數字版權管理等四個(gè)主要技術(shù)和一致性測試等支持標準。其編碼效率比MPEG-2高2～3倍；與AVC相當，且技術(shù)方案簡(jiǎn)潔，芯片實(shí)現復雜難度低：編碼效率和重建圖像質(zhì)量也與H.264相當，又減少了CABAC等實(shí)現難度大的技術(shù)，從而增加了可實(shí)現性。

　　2.2 數字版權管理(DRM)

　　由于缺乏有效的保護機制，IPTV發(fā)展將受到的阻礙和瓶頸，其目前的解決方法是DRM。DRM技術(shù)是保護內容提供者的私有視頻，音樂(lè )或其他視頻的版權提供的一種技術(shù)手段。它的工作原理是：媒體制作者在節目制作階段將版權信息嵌入到媒體內容之中，并通過(guò)加密方式對其加以保護。當需要驗證媒體合法性的信息時(shí)，再通過(guò)技術(shù)方法或手段從媒體之中將版權信息讀取出來(lái)，這樣就可以進(jìn)行版權信息的比對了。DRM是一個(gè)系統概念，包含數字版權信息使用、受保護的數字媒體內容的管理和分發(fā)。目前使用較廣泛的DRM是數字水印(DigitalWatermark)。它使用一定的算法，把相關(guān)版權信息寫(xiě)入內容的某些標志性信息內，來(lái)實(shí)現證明版權歸屬和跟蹤侵權行為的目的。

　　2.3 多播技術(shù)

　　IPTV根據視頻流的兩種接收方式：廣播接收和點(diǎn)播接收，不同的接收方式的承載技術(shù)不同。廣播接收是非交互式的，對IP網(wǎng)絡(luò )的承載技術(shù)提出了多播的要求；點(diǎn)播接收具有實(shí)時(shí)交互的特點(diǎn)，要求IP網(wǎng)絡(luò )承載技術(shù)能將視頻流推送到用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )。IP組播將IP數據包從一個(gè)源發(fā)送到多個(gè)目的地，即將信息的拷貝發(fā)送到一組地址的所有接收者；IP組播將IP數據包傳輸到一個(gè)構成組播群組的主機集合，組群的各個(gè)成員可以分布于各個(gè)獨立的物理網(wǎng)絡(luò )組播群組成員意見(jiàn)的關(guān)系是動(dòng)態(tài)的，成員可以隨時(shí)加入或者退出；IP組播能夠有效地節省帶寬和資源，方便網(wǎng)絡(luò )容量的管理和控制開(kāi)銷(xiāo)，大大減輕發(fā)送服務(wù)器的負荷，減少主干網(wǎng)的堵塞。

　　2.4 內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )(CDN)技術(shù)

　　CDN的全稱(chēng)是ContentDeliveryNetwork，即內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )。它是通過(guò)在現有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò )架構，其目的是通過(guò)CDN把互聯(lián)網(wǎng)視頻和網(wǎng)頁(yè)內容分發(fā)到靠近用戶(hù)端的CDN節點(diǎn)，使用戶(hù)可以就近取得所需的內容，提高用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站的響應速度。CDN技術(shù)是將多點(diǎn)負載均衡，路由或緩存技術(shù)結合起來(lái)，利用智能分配技術(shù)，將內容根據來(lái)訪(fǎng)用戶(hù)的地點(diǎn)，按就近訪(fǎng)問(wèn)的原則分配到多個(gè)節點(diǎn)。從用戶(hù)的角度講，通過(guò)CDN系統，得到響應的時(shí)間被縮短，數據傳輸的穩定性被提高，從而提高了網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的總體性能。

　　CDN網(wǎng)絡(luò )架構主要分為中心和邊緣兩大部分，中心指CDN網(wǎng)管中心和域名服務(wù)器DNS重定向解析中心，負責全局負載均衡，設備系統安裝在管理中心機房，邊緣主要指異地節點(diǎn)，CDN分發(fā)多媒體內容的載體，主要由高速緩存服務(wù)器Cache和負載均衡器等組成。實(shí)現CDN的主要技術(shù)手段是高速緩存、鏡像服務(wù)器。可工作于DNS解析或HTTP重定向兩種方式，通過(guò)Cache服務(wù)器，或異地的鏡像站點(diǎn)完成內容的傳送與同步更新。DNS方式用戶(hù)位置判斷準確率大于85%，HTTP方式準確率為99%以上；一般情況，各Cache服務(wù)器群的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)流入數據量與Cache服務(wù)器到原始網(wǎng)站取內容的數據量之比在2：1到3：1之間，即分擔50%到70%的到原始網(wǎng)站重復訪(fǎng)問(wèn)數據量（主要是圖片，流媒體文件等內容）；對于鏡像，除數據同步的流量，其余均在本地完成，不訪(fǎng)問(wèn)原始服務(wù)器。

　　CDN技術(shù)優(yōu)勢：可減少網(wǎng)絡(luò )寬帶，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延，響應時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò )性能與網(wǎng)站內容的可用性；提高網(wǎng)站資源的控制能力，智能分配內容和進(jìn)行流量管理；內容提供商可在本地決定服務(wù)內容，內容是動(dòng)態(tài)的，且發(fā)送的內容是受保護的；低成本的提供內容，提高了服務(wù)內容，服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)速度。CDN為在寬帶網(wǎng)上開(kāi)展業(yè)務(wù)、部署應用開(kāi)辟了全新的途徑，具有廣闊的市場(chǎng)前景和長(cháng)期的盈利空間。

　　2.5 機頂盒(STB)

　　IPTV機頂盒類(lèi)似于數字電視機頂盒，有軟件和硬件兩大部分組成。機頂盒的硬件分為三類(lèi)：基于專(zhuān)用芯片的構架(SOC+ASIC)；基于多媒體數字信號處理器(DSP)架構，可以很方便地實(shí)現MPEG-2/4視頻和音頻處理、H.264視頻處理，同時(shí)還支持其他用于IPTV的編解碼標準，和基于X86架構的平臺。

　　IPTV機頂盒作為用戶(hù)接收端設備，與承載網(wǎng)絡(luò )連接，將接收到的IP數據轉換成電視屏幕可以顯示的數據;在接入支持方面，STB一般需要支持目前應用較多的LAN或xDSL或WLAN等多種寬帶接入方式，未來(lái)還要提供FTTH接入支持；在協(xié)議支持方面，STB需要支持TCP/UDP/IP協(xié)議族來(lái)完成互操作信息的網(wǎng)絡(luò )傳輸，以及IP數據和視頻流媒體數據的接收和處理工作；在對接收的視頻流進(jìn)行解碼支持方面，一般需要支持的標準格式為MPEG-2MPEG-4，H.264,AVS,WMV，Real等。此外，STB還支持視頻點(diǎn)播，數字版權管理，HTML網(wǎng)頁(yè)瀏覽，內容緩存，交互控制和業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò )管理功能。

3.IPTV發(fā)展存在的問(wèn)題

　　3.1 技術(shù)問(wèn)題

　　(1)視頻編碼技術(shù):目前，IPTV業(yè)務(wù)中使用的視頻編碼技術(shù)主要有H.264、MPEG2和MPEG4,雖然這些技術(shù)已成為國際標準，但我們如果采用將會(huì )面臨交付昂貴的專(zhuān)利費問(wèn)題；AVS雖然是我國自主研發(fā)的IPTV視頻編碼技術(shù)，但還沒(méi)有被列為國際標準，有些技術(shù)還有待進(jìn)一步驗證與完善，對此許多設備制造商還在觀(guān)望。

　　(2)內容存儲技術(shù)：存儲設備的成本在整個(gè)IPTV系統中占相當大的比重。目前運營(yíng)商多利用現有的本地存儲設備來(lái)滿(mǎn)足IPTV業(yè)務(wù)的需要，但隨著(zhù)存儲內容的快速增長(cháng)會(huì )迅速消耗掉這些資源，迫切需要行之有效的解決方案。

　　(3)網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)：現有的網(wǎng)絡(luò )都是根據自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)設計的。電信運營(yíng)商的IP網(wǎng)絡(luò )適合交互型業(yè)務(wù)的開(kāi)展，但對實(shí)時(shí)和單向大流量業(yè)務(wù)的支持能力有限。廣電系統的HFC（混合光纖同軸電纜）網(wǎng)本質(zhì)上是一種單向網(wǎng)絡(luò )，要實(shí)現交互則需要雙向改造。另外，現有網(wǎng)絡(luò )的帶寬，特別是城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的帶寬也無(wú)法滿(mǎn)足多媒體業(yè)務(wù)的大規模開(kāi)展，無(wú)法承載大量的高帶寬需求的用戶(hù)，更無(wú)法提供足夠的服務(wù)質(zhì)量保證。同時(shí)，現有網(wǎng)絡(luò )的路由設備普遍缺乏對組播技術(shù)的支持，因此，在開(kāi)展IPTV業(yè)務(wù)時(shí)需要重新改造。

　　(4)多媒體終端技術(shù)：目前，IPTV終端的最終功能和結構形式還沒(méi)有最后確定，設備制造商不敢投入過(guò)多的資金和人力進(jìn)行研發(fā)，更無(wú)法形成生產(chǎn)規模。

　　(5)技術(shù)標準問(wèn)題：由于缺乏統一的技術(shù)標準，使各設備制造商提供的設備在通信協(xié)議和編碼格式等方面缺乏應有的互通性，網(wǎng)間內容難以平滑傳輸，從而會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )建設與運營(yíng)的成本。

　　3.2 非技術(shù)問(wèn)題

　　(1)在產(chǎn)業(yè)鏈方面，存在結構不清晰，內容運營(yíng)商的責任和監管權不明確，多數環(huán)節力量比較薄弱，各環(huán)節間有待磨合等問(wèn)題。

　　(2)在運營(yíng)方面，存在運營(yíng)模式不清晰，運營(yíng)主體不明確，運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )能力不強，內容不夠豐富，運營(yíng)動(dòng)力欠缺，資費政策不清晰等問(wèn)題。

　　(3)在政策方面，存在多頭監管，市場(chǎng)準入政策不明確，傳輸安全監管，設備入網(wǎng)和消費者權益保護等問(wèn)題。

4.IPTV的發(fā)展策略

　　盡管IPTV對于促進(jìn)國民經(jīng)濟與社會(huì )信息化，促進(jìn)三網(wǎng)融合，帶動(dòng)通信信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義，但是其前進(jìn)道路上依然存在許多障礙，眾所周之的就是電信與廣電分而治之的管理體制，以及廣電部門(mén)的管制權。IPTV市場(chǎng)前景廣闊，被各方看好，廣電利用政策上自己控制準入的權利，排斥電信企業(yè)，只允許廣電系統內的企業(yè)經(jīng)營(yíng)IPTV業(yè)務(wù)，顯然是為獨享巨大的經(jīng)濟利益。在這樣的管理體制下，一方面，電信企業(yè)經(jīng)過(guò)數十年，投資巨額資金建成的現代通信網(wǎng)絡(luò )得不到充分利用，而大規模的網(wǎng)絡(luò )重復建設又造成社會(huì )財富的損失；另一方面，市場(chǎng)準入的限制，扭曲了資源配置，造成新的壟斷，制約了IPTV的健康發(fā)展。這種背景下，要想推動(dòng)我國IPTV產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，有必要調整一下目前的發(fā)展政策。

　　4.1 打破部門(mén)限制，促進(jìn)三網(wǎng)融合

　　電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合被普遍視作是信息技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢，而IPTV則是實(shí)現三網(wǎng)融合的最佳契機。我國在通信業(yè)“十五”計劃中明確提出，要擴大利用互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)電信、電視、計算機三網(wǎng)融合。到如今，電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成了很好的融合架構，主要問(wèn)題在于電信網(wǎng)和廣電網(wǎng)的融合。而受全球科技浪潮的影響，三網(wǎng)融合即將迎來(lái)實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，這有賴(lài)于一個(gè)機會(huì )的降臨。

　　IPTV的出現將打破原來(lái)廣電和電信各自封閉的狀態(tài)，將電信網(wǎng)和廣電網(wǎng)的融合推動(dòng)了一大步。電信運營(yíng)商通過(guò)與電視內容提供商之間的合作，打破了原來(lái)廣電從內容制作、傳播、運營(yíng)的縱向一體化的壟斷狀態(tài)，通過(guò)各層面的競爭，必然推動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電視業(yè)務(wù)的繁榮和發(fā)展，不僅有助于豐富網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)和應用，同時(shí)也將極大地促進(jìn)對帶寬的需求，同時(shí)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟收益。

　　根據我國的實(shí)際情況，短期內可以繼續維持廣電管理影視、電視節目?jì)热莸墓芾眢w制，但由于IPTV的內容還涉及到互聯(lián)網(wǎng)內容因此，應當建立一種廣電、電信等部門(mén)之間的聯(lián)系會(huì )議制度，IPTV的管理問(wèn)題進(jìn)行充分的溝通和協(xié)調。而從長(cháng)期來(lái)看，應當建立一個(gè)三網(wǎng)融合的管制機構，將電信、廣電、互聯(lián)網(wǎng)等不同網(wǎng)絡(luò )的經(jīng)濟性管制納入一個(gè)統一的機構之內。

　　4.2 更新觀(guān)念，在文化產(chǎn)業(yè)體制、結構上創(chuàng )新，使之與IPTV產(chǎn)業(yè)融合

　　大力推進(jìn)文化建設，發(fā)展好我們的文化事業(yè)和文化產(chǎn)業(yè)是精神文明建設的重點(diǎn)任務(wù)，但是長(cháng)期以來(lái)我們過(guò)多地強調了文化的意識形態(tài)屬性和宣傳教育功能，忽視了文化的產(chǎn)業(yè)屬性和消費娛樂(lè )功能，影響了文化功能的全面發(fā)揮。在經(jīng)濟與文化日益一體化的背景下，發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)包括現代傳媒業(yè)、數字娛樂(lè )業(yè)等重要內容都是直接在現代通信網(wǎng)絡(luò )平臺上實(shí)現的，同時(shí)傳統文化的發(fā)揚光大也需要借助現代網(wǎng)絡(luò )平臺來(lái)增強吸引力和和競爭力。IPTV傳播的節目?jì)热菥哂袕娏业囊庾R形態(tài)特征，因此IPTV的發(fā)展有利于文化傳播，提高人民大眾娛樂(lè )內容質(zhì)量，在滿(mǎn)足消費者利益的同時(shí)更要維護好國家利益，為創(chuàng )建一個(gè)和諧社會(huì )提供文化保證。因此，可以說(shuō)IPTV是一項即可以盈利也可以傳播先進(jìn)文化的業(yè)務(wù)，文化產(chǎn)業(yè)和IPTV業(yè)務(wù)融合，相輔相成，可以帶來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。

　　4.3 出臺積極的鼓勵性政策，創(chuàng )造良好的外部發(fā)展環(huán)境

　　IPTV作為寬帶網(wǎng)絡(luò )與家庭普通電視機的結合產(chǎn)物，更便于操作、更人性化，這將進(jìn)一步降低互聯(lián)網(wǎng)由于終端原因帶來(lái)的技術(shù)壁壘，使更多的普通老百姓享受到網(wǎng)上信息帶來(lái)的便捷。IPTV業(yè)務(wù)的開(kāi)展擴大了網(wǎng)絡(luò )授眾范圍，很多傳統行業(yè)的經(jīng)營(yíng)可以移到網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行，使遠程醫療、遠程教學(xué)成為可能。促進(jìn)了政府上網(wǎng)電子政務(wù)的開(kāi)展，大大縮小了城鄉之間、東、西部之間、發(fā)達地區和欠發(fā)達地區之間的數字?zhù)櫆稀�IPTV很好地解決了信息化的最后接入問(wèn)題，將大大提高我國社會(huì )信息化水平。因此，各級政府應當充分認識到IPTV的重要意義，出臺積極的、正面的，鼓勵其發(fā)展的政策，創(chuàng )造一個(gè)良好的外部發(fā)展環(huán)境。

　　4.4 加強市場(chǎng)監管，促進(jìn)IPTV業(yè)務(wù)健康發(fā)展

　　加強市場(chǎng)監管，明確內容運營(yíng)商的責任和運營(yíng)模式，加強網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)能力，豐富節目?jì)热荩�同時(shí)加強對節目?jì)热莸谋O控及其傳輸安全的監管，明確資費政策，切實(shí)保護消費者的權益，促進(jìn)IPTV業(yè)務(wù)的健康有序發(fā)展。

5.結束語(yǔ)

　　IPTV是在電信網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現視頻業(yè)務(wù)及三網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)，既是電信向廣電領(lǐng)域進(jìn)行的業(yè)務(wù)擴展，也是電信業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢。IPTV作為以用戶(hù)電視類(lèi)內容需求為關(guān)注焦點(diǎn)，提供優(yōu)質(zhì)便捷服務(wù)的一種新媒體，是個(gè)性化互動(dòng)電視和網(wǎng)絡(luò )電視的總和。在“三網(wǎng)業(yè)務(wù)融合”的主趨勢下，消費者歡迎IPTV這類(lèi)互動(dòng)業(yè)務(wù)，必將推動(dòng)整個(gè)電信產(chǎn)業(yè)的整體繁榮和增長(cháng)。

中國數字電視