淺談IPTV的技術及其發(fā)展策略

袁濟生 陸美 2009/05/14

圖1系統(tǒng)框圖

2.IPTV的關鍵技術

　　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(jié)，視頻編解碼技術是IPTV的關鍵技術之一。目前數字化過程中主流的視頻編碼技術有：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。常見的標準有MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS。它們有各自的特點。

　　MPEG-2是運動圖象壓縮標準，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的實時圖像設計的，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、交互圖形學和Internet等領域的多種技術，在大大提高了編碼壓縮率的同時，亦提高了傳輸的靈活性和交互性。

　　H.264，或稱之為MPEG-4AVC，是一種由ITU-T與ISO/IEC正在聯(lián)合進行開發(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(jié)約50%的碼率，而且引入了面向IP包的編碼機制，更加有利于網絡中的分組傳輸。H.264還具有高的編碼效率和圖像質量，代表了編解碼技術的發(fā)展方向。

　　AVS是我國具備自主知識產權的第二代信源編碼標準。它包括系統(tǒng)，視頻，音頻，數字版權管理等四個主要技術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，且技術方案簡潔，芯片實現復雜難度低：編碼效率和重建圖像質量也與H.264相當，又減少了CABAC等實現難度大的技術，從而增加了可實現性。

　　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技術是保護內容提供者的私有視頻，音樂或其他視頻的版權提供的一種技術手段。它的工作原理是：媒體制作者在節(jié)目制作階段將版權信息嵌入到媒體內容之中，并通過加密方式對其加以保護。當需要驗證媒體合法性的信息時，再通過技術方法或手段從媒體之中將版權信息讀取出來，這樣就可以進行版權信息的比對了。DRM是一個系統(tǒng)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，把相關版權信息寫入內容的某些標志性信息內，來實現證明版權歸屬和跟蹤侵權行為的目的。

　　2.3 多播技術

　　IPTV根據視頻流的兩種接收方式：廣播接收和點播接收，不同的接收方式的承載技術不同。廣播接收是非交互式的，對IP網絡的承載技術提出了多播的要求；點播接收具有實時交互的特點，要求IP網絡承載技術能將視頻流推送到用戶接入網絡。IP組播將IP數據包從一個源發(fā)送到多個目的地，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數據包傳輸到一個構成組播群組的主機集合，組群的各個成員可以分布于各個獨立的物理網絡組播群組成員意見的關系是動態(tài)的，成員可以隨時加入或者退出；IP組播能夠有效地節(jié)省帶寬和資源，方便網絡容量的管理和控制開銷，大大減輕發(fā)送服務器的負荷，減少主干網的堵塞。

　　2.4 內容分發(fā)網絡(CDN)技術

　　CDN的全稱是ContentDeliveryNetwork，即內容分發(fā)網絡。它是通過在現有的Internet中增加一層新的網絡架構，其目的是通過CDN把互聯(lián)網視頻和網頁內容分發(fā)到靠近用戶端的CDN節(jié)點，使用戶可以就近取得所需的內容，提高用戶訪問網站的響應速度。CDN技術是將多點負載均衡，路由或緩存技術結合起來，利用智能分配技術，將內容根據來訪用戶的地點，按就近訪問的原則分配到多個節(jié)點。從用戶的角度講，通過CDN系統(tǒng)，得到響應的時間被縮短，數據傳輸的穩(wěn)定性被提高，從而提高了網絡服務的總體性能。

　　CDN網絡架構主要分為中心和邊緣兩大部分，中心指CDN網管中心和域名服務器DNS重定向解析中心，負責全局負載均衡，設備系統(tǒng)安裝在管理中心機房，邊緣主要指異地節(jié)點，CDN分發(fā)多媒體內容的載體，主要由高速緩存服務器Cache和負載均衡器等組成。實現CDN的主要技術手段是高速緩存、鏡像服務器。可工作于DNS解析或HTTP重定向兩種方式，通過Cache服務器，或異地的鏡像站點完成內容的傳送與同步更新。DNS方式用戶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服務器群的用戶訪問流入數據量與Cache服務器到原始網站取內容的數據量之比在2：1到3：1之間，即分擔50%到70%的到原始網站重復訪問數據量（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，不訪問原始服務器。

　　CDN技術優(yōu)勢：可減少網絡寬帶，訪問時延，響應時間，提高網絡性能與網站內容的可用性；提高網站資源的控制能力，智能分配內容和進行流量管理；內容提供商可在本地決定服務內容，內容是動態(tài)的，且發(fā)送的內容是受保護的；低成本的提供內容，提高了服務內容，服務質量和服務速度。CDN為在寬帶網上開展業(yè)務、部署應用開辟了全新的途徑，具有廣闊的市場前景和長期的盈利空間。

　　2.5 機頂盒(STB)

　　IPTV機頂盒類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：基于專用芯片的構架(SOC+ASIC)；基于多媒體數字信號處理器(DSP)架構，可以很方便地實現MPEG-2/4視頻和音頻處理、H.264視頻處理，同時還支持其他用于IPTV的編解碼標準，和基于X86架構的平臺。

　　IPTV機頂盒作為用戶接收端設備，與承載網絡連接，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)議族來完成互操作信息的網絡傳輸，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還支持視頻點播，數字版權管理，HTML網頁瀏覽，內容緩存，交互控制和業(yè)務及網絡管理功能。

3.IPTV發(fā)展存在的問題

　　3.1 技術問題

　　(1)視頻編碼技術:目前，IPTV業(yè)務中使用的視頻編碼技術主要有H.264、MPEG2和MPEG4,雖然這些技術已成為國際標準，但我們如果采用將會面臨交付昂貴的專利費問題；AVS雖然是我國自主研發(fā)的IPTV視頻編碼技術，但還沒有被列為國際標準，有些技術還有待進一步驗證與完善，對此許多設備制造商還在觀望。

　　(2)內容存儲技術：存儲設備的成本在整個IPTV系統(tǒng)中占相當大的比重。目前運營商多利用現有的本地存儲設備來滿足IPTV業(yè)務的需要，但隨著存儲內容的快速增長會迅速消耗掉這些資源，迫切需要行之有效的解決方案。

　　(3)網絡傳輸技術：現有的網絡都是根據自身業(yè)務特點設計的。電信運營商的IP網絡適合交互型業(yè)務的開展，但對實時和單向大流量業(yè)務的支持能力有限。廣電系統(tǒng)的HFC（混合光纖同軸電纜）網本質上是一種單向網絡，要實現交互則需要雙向改造。另外，現有網絡的帶寬，特別是城域網和接入網的帶寬也無法滿足多媒體業(yè)務的大規(guī)模開展，無法承載大量的高帶寬需求的用戶，更無法提供足夠的服務質量保證。同時，現有網絡的路由設備普遍缺乏對組播技術的支持，因此，在開展IPTV業(yè)務時需要重新改造。

　　(4)多媒體終端技術：目前，IPTV終端的最終功能和結構形式還沒有最后確定，設備制造商不敢投入過多的資金和人力進行研發(fā)，更無法形成生產規(guī)模。

　　(5)技術標準問題：由于缺乏統(tǒng)一的技術標準，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，網間內容難以平滑傳輸，從而會增加網絡建設與運營的成本。

　　3.2 非技術問題

　　(1)在產業(yè)鏈方面，存在結構不清晰，內容運營商的責任和監(jiān)管權不明確，多數環(huán)節(jié)力量比較薄弱，各環(huán)節(jié)間有待磨合等問題。

　　(2)在運營方面，存在運營模式不清晰，運營主體不明確，運營網絡能力不強，內容不夠豐富，運營動力欠缺，資費政策不清晰等問題。

　　(3)在政策方面，存在多頭監(jiān)管，市場準入政策不明確，傳輸安全監(jiān)管，設備入網和消費者權益保護等問題。

4.IPTV的發(fā)展策略

　　盡管IPTV對于促進國民經濟與社會信息化，促進三網融合，帶動通信信息產業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義，但是其前進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，以及廣電部門的管制權。IPTV市場前景廣闊，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(tǒng)內的企業(yè)經營IPTV業(yè)務，顯然是為獨享巨大的經濟利益。在這樣的管理體制下，一方面，電信企業(yè)經過數十年，投資巨額資金建成的現代通信網絡得不到充分利用，而大規(guī)模的網絡重復建設又造成社會財富的損失；另一方面，市場準入的限制，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，要想推動我國IPTV產業(yè)的進步，有必要調整一下目前的發(fā)展政策。

　　4.1 打破部門限制，促進三網融合

　　電信網、計算機網和電視網的三網融合被普遍視作是信息技術未來發(fā)展的趨勢，而IPTV則是實現三網融合的最佳契機。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，促進電信、電視、計算機三網融合。到如今，電信網和互聯(lián)網已經形成了很好的融合架構，主要問題在于電信網和廣電網的融合。而受全球科技浪潮的影響，三網融合即將迎來實質性的進展，這有賴于一個機會的降臨。

　　IPTV的出現將打破原來廣電和電信各自封閉的狀態(tài)，將電信網和廣電網的融合推動了一大步。電信運營商通過與電視內容提供商之間的合作，打破了原來廣電從內容制作、傳播、運營的縱向一體化的壟斷狀態(tài)，通過各層面的競爭，必然推動網絡電視業(yè)務的繁榮和發(fā)展，不僅有助于豐富網絡業(yè)務和應用，同時也將極大地促進對帶寬的需求，同時帶來巨大的經濟收益。

　　根據我國的實際情況，短期內可以繼續(xù)維持廣電管理影視、電視節(jié)目內容的管理體制，但由于IPTV的內容還涉及到互聯(lián)網內容因此，應當建立一種廣電、電信等部門之間的聯(lián)系會議制度，IPTV的管理問題進行充分的溝通和協(xié)調。而從長期來看，應當建立一個三網融合的管制機構，將電信、廣電、互聯(lián)網等不同網絡的經濟性管制納入一個統(tǒng)一的機構之內。

　　4.2 更新觀念，在文化產業(yè)體制、結構上創(chuàng)新，使之與IPTV產業(yè)融合

　　大力推進文化建設，發(fā)展好我們的文化事業(yè)和文化產業(yè)是精神文明建設的重點任務，但是長期以來我們過多地強調了文化的意識形態(tài)屬性和宣傳教育功能，忽視了文化的產業(yè)屬性和消費娛樂功能，影響了文化功能的全面發(fā)揮。在經濟與文化日益一體化的背景下，發(fā)展文化產業(yè)包括現代傳媒業(yè)、數字娛樂業(yè)等重要內容都是直接在現代通信網絡平臺上實現的，同時傳統(tǒng)文化的發(fā)揚光大也需要借助現代網絡平臺來增強吸引力和和競爭力。IPTV傳播的節(jié)目內容具有強烈的意識形態(tài)特征，因此IPTV的發(fā)展有利于文化傳播，提高人民大眾娛樂內容質量，在滿足消費者利益的同時更要維護好國家利益，為創(chuàng)建一個和諧社會提供文化保證。因此，可以說IPTV是一項即可以盈利也可以傳播先進文化的業(yè)務，文化產業(yè)和IPTV業(yè)務融合，相輔相成，可以帶來更加廣闊的發(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作為寬帶網絡與家庭普通電視機的結合產物，更便于操作、更人性化，這將進一步降低互聯(lián)網由于終端原因帶來的技術壁壘，使更多的普通老百姓享受到網上信息帶來的便捷。IPTV業(yè)務的開展擴大了網絡授眾范圍，很多傳統(tǒng)行業(yè)的經營可以移到網絡上進行，使遠程醫(yī)療、遠程教學成為可能。促進了政府上網電子政務的開展，大大縮小了城鄉(xiāng)之間、東、西部之間、發(fā)達地區(qū)和欠發(fā)達地區(qū)之間的數字鴻溝。IPTV很好地解決了信息化的最后接入問題，將大大提高我國社會信息化水平。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)造一個良好的外部發(fā)展環(huán)境。

　　4.4 加強市場監(jiān)管，促進IPTV業(yè)務健康發(fā)展

　　加強市場監(jiān)管，明確內容運營商的責任和運營模式，加強網絡運營能力，豐富節(jié)目內容，同時加強對節(jié)目內容的監(jiān)控及其傳輸安全的監(jiān)管，明確資費政策，切實保護消費者的權益，促進IPTV業(yè)務的健康有序發(fā)展。

5.結束語

　　IPTV是在電信網絡上實現視頻業(yè)務及三網融合的業(yè)務，既是電信向廣電領域進行的業(yè)務擴展，也是電信業(yè)務發(fā)展的必然趨勢。IPTV作為以用戶電視類內容需求為關注焦點，提供優(yōu)質便捷服務的一種新媒體，是個性化互動電視和網絡電視的總和。在“三網業(yè)務融合”的主趨勢下，消費者歡迎IPTV這類互動業(yè)務，必將推動整個電信產業(yè)的整體繁榮和增長。

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