IPTV技术分析及与数字电视的比较

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摘要　在介绍IPTV的主要技术特点的基础上，对IPTV与数字电视进行比较。
1、概述
　　在业内就“三网融合”沸沸扬扬地讨论了多年之后，最近党中央在“十一五”规划中明确提出，要加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础建设，推进“三网融合”。而IPTV结合了电信、电视、互联网各自的优势，既是电信业的新业务应用，也是数字电视的解决方案之一，从而将成为实现三网融合的良好模式。IPTV涉及到电信和电视两大产业，电信业一直在积极推动IPTV发展，但从电视媒介的角度来看IPTV，就会发现，IPTV对电视媒介的理论实践、传受关系、经营运作都具有革命性的影响，并最终威胁到电视媒介在价值链中的主导权地位。
2、IPTV技术分析
　　2.1　IPTV简介
　　IPTV即网络电视，又称宽带电视，就是通过宽带网向家庭用户传输电视节目或者提供其它交互性业务。IPTV主要有电播业务（VOD）和直播两种业务类型。点播业务有个性化服务的特点，由观众自己点播自己喜爱的电影、电视剧及其他类型的视频节目；而直播业务有节目主导者与节目受众双向互动的特点，例如观众与节目主持人语音互动的谈话类节目。IPTV系统主要由节目源、网络电视播出前端、互联网媒介和用户终端四大部分构成。播出前端包括网络电视台门户网页、流媒体平台和用户管理平台，其中流媒体平台包含视频服务器系统、MAM（媒体资产管理）系统、MPM（媒体生产管理）系统、DRM（数字版权管理）系统、CDN（内容发布网络）系统、NEM（网络设备管理）系统等。IPTV的媒介必须是宽带网络，所以视频信息的传输要较大的带宽，且可靠性要求较高。用户终端一般有3种方式：PC、IP机顶盒+电视机、手机以及其他可以接入IP网络的终端设备。目前，主要是PC，但就我国电视机的普及率而言，IP机顶盒+电视机的发展潜力更大。今后，3G的手机和其他可接入IP网络的信息化终端都可观看IPTV。
　　2.2　IPTV关键技术
　　（1）信源编码转码技术
　　目前，我国电视节目大多采用MPEG-1、MPEG-2格式存在，其中MPEG-2为DVD和数字电视的压缩标准。如果需承载更高码率的IPTV节目，每个用户的接入带宽有限，而且在大规模用户的情况下，也没有足够高输出带宽的服务器，因此视频压缩编码的压缩比应该尽量高。视频编码标准现有的MPEG-2、MPEG-4、H.264等，其中H.264（MPEG-4的第10部分，又名AVC）是最近国家通过的IPTV标准，算法复杂但播放同样质量的视频占用的带宽更少（800 kbit/s的速率可以达到接近DVD视频的质量）。同时，由于新编码的复杂度比较高，导致需要大规模的设备更新。为了避免这种情况的出现，同时向不同接入用户提供现有内容服务，需要用转码器来完成码率、空间分辨率、时间分辨率、码流格式转换。所以智能转码技术是IPTV与现有媒体资源相关联的核心技术。
　　（2）流媒体技术
　　流媒体技术是IPTV的平台技术，是指流媒体服务器采用流式传输技术在网络上播放连续音视频媒体格式文件的技术。流媒体在播放前不需要在互联网上下载整个文件，而是经过几秒或几十秒的启动延时，先把文件开始部分的内容读入客户机内存中，然后利用解压设备对压缩的文件解压后进行播放，而文件剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与传统互联网观看方式比较，流媒体方式不仅使启动延时大幅缩短，而且对系统缓存容量的需求大大降低。
　　（3）CDN技术
　　CDN是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。CDN的作用是采用流媒体服务器集群技术，克服单机系统输出带宽及并发能力不足的缺点，可极大提升系统支持的并发流数目，减少或避免单点失效带来的不良影响。CDN利用全局负载均衡技术将用户的访问指向离用户最近的工作正常的流媒体服务器上，由流媒体服务器直接响应用户的请求。服务器中如果没有用户要访问的内容，会根据配置自动从原服务器抓取相应的内容并提供给用户。IPTV可利用CDN为用户提供VOD业务，通过CDN把视频内容分发到靠近用户端的CDN节点后，可以在一定程度上保证端到端的服务质量。
　　（4）DRM技术
　　也就是通常所说的数字版权保护技术，在充分利用现有网络资源使网络运营商获利和用户享受IPTV的优势时，保障内容提供商的利益也是迫切需要考虑和解决的问题。DRM可将原始音视频文件打包成加密的流媒体格式，用户播放时系统自动请求发放许可证，如果满足条件即可在线播放。如用户离线播放，则设置离线播放策略，支持各种媒体的访问权，确保用户在自选的付费方式和数字版权所有者规定的范围浏览及播放数字内容。
　　（5）机顶盒
　　机顶盒STB（Set-top-box）顾名思义是放在电视机上的盒子，源于数字电视。它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。在数字电视应用中主要根据传输网络不同有3类数字电视机顶盒：用于有线电视网的数字电视机顶盒STB-C、用于卫星电视网的数字电视机顶盒STB-S和用于地面广播网的数字电视机顶盒STB-T，目前满足IP协议的机顶盒也以出现。随着IPTV的发展，使这种产品获得了极大的发展动力。因为IP机顶盒不仅可以提供与大多数有线或卫星电视机顶盒相同的功能，而且还可以使用当前低成本的互联网和基于IP的网络设施。　另外，立足于双向的IP网络还可以本能地支持一系列的应用和交互式服务。
　　基于STB的终端系统是兼顾PC和电视机的功能，既具有PC的处理能力，又具有电视机的观看效果。同时，STB极有可能作为家庭网络/媒体中心出现在下一代家庭网络中。因此，IPTV终端更看好电视机+机顶盒方式，将成为IPTV业务终端的主流。基于STB的终端系统以电视机作为显示器，利用专用的IP-STB对网络音视频媒体数据接收和解压，转换为电视信号格式输送给TV播放。
　　（6）手机终端
　　手机终端也就是电视手机，即将电视机的功能集成到手机中，通过手机收播电视信号。提到用于IPTV的移动终端系统人们自然会联想到3G手机，它能够处理图像、音乐、视频流等多媒体，并利用无线通信网络和互联网相结合提供IPTV、网页浏览、电视会议等多种媒体服务。
　　IPTV的移动终端在应用中还有很多需要解决的问题。首先管制问题，因为我国的广电领域和通讯领域有不同的政策，对相应的企业也有严格的限制。目前，广电总局对手机电视尚无政策出台，具体操作无法可依。此外，广电与移动通信的技术标准也需要统一；其次，在技术成熟度上，IPTV的移动终端还需要解决一系列问题，例如传输速率低，IPTV节目播放会受到网络速度的制约，很难达到像电视一样实时传输的平滑效果。虽然目前利用手机观看网络视频的效果还不错，但随着IPTV业务的发展和普及，移动运营商的网络带宽将会成为一个瓶颈；最后，就是目前手机电源技术无法与IPTV移动终端的强大功能相匹配，手机的待机时间太短，而IPTV业务消耗电量十分惊人，现有技术难以满足业务需求，这对于IPTV业务来说无疑是个很大的障碍。
3、IPTV与数字电视的差异
　　3.1　数字电视简介
　　数字电视是指在有线电视网中利用数字电视技术进行电视节目的传送。我国现有数字电视标准基本为DVB-C，信源编码为MPEG-2。在数字电视中，音频、视频及数据先以MPEG-2格式进行压缩，然后加入业务信息（SI）对节目进行描述，之后复用成TS流。传输时信道编码采用RS前向纠错编码和卷积交织，调制采用16、32、64、256QAM等多种方式中的一种。用户管理采用有条件接收技术进行解密。数字电视的业务类型主要有免费基本数字电视业务、按频道付费数字电视业务、数据广播业务以及在双向HFC网中开展互动式的电视业务等。
　　DVB-C的构成包括前端系统、有线电视网络HFC和用户终端3部分。前端系统通常划分为信源处理、信息处理和传输处理3部分，完成节目的数字化、加扰、授权和认证等功能。通过有线电视网络传送到用户终端，回传可采用HFC回传通道、PSTN和其他网络。用户终端系统采用机顶盒（STB）加电视机或者电视卡加计算机收看数字电视节目或者实现交互式功能，如收看付费电视、实现Internet浏览、远程教育等。
　　3.2　IPTV与数字电视的比较
　　（1）网络体系
　　IPTV采用IP宽带网，通常要在边缘设置内容分配服务节点，配置流媒体服务及存储设备，存储及传送的内容是以MPEG-4为编码核心的流媒体文件；数字电视以HFC为网络体系，与传统有线电视结构基本一致，主要存储及传送的内容是MPEG-2流，采用IP over DWDM技术，基于DVD IP光纤网传输。
　　（2）个性化服务
　　使用点播业务，用户可根据兴趣点播自己喜好的电视节目，不受时间限制，可以通过拖曳等方式来观看节目内容。
　　（3）互动性能
　　有线数字电视的网络介质大部分是单向HFC网，只有少部分为双向网，互动性不强。而IPTV的媒介是互联网，开放型和双向性是互联网的根本特征，因此，IPTV具有与生俱来的超强的互动性。
　　（4）观众分布范围
　　IPTV通过互联网向全国乃至全世界传播，观众遍布全球。而数字电视被局限在各个本地有线电视网内。
　　（5）主要服务对象
　　IPTV需求面较窄，面向高端用户。由于IPTV以收费节目为主，所以主要服务对象为那些支付能力较强的高端用户。数字电视对现有电视网改变较小，以广大普通观众为服务对象
　　（6）技术改进难度
　　在互联网上开展IPTV业务，带宽、频道切换时延、QoS等还差强人意，组播技术离满足IPTV的高要求还有很大距离，CDN（内容分发网络）技术还不十分成熟，技术改进难度较大，短期难以完成。同时，为了获得更多的用户，还必须提高IPTV的出口速率以及收视用户的接入速率。数字电视在原有系统体系不变的情况下，实现双向网络和数字化流程更为简单。
4、IPTV市场前景展望
　　IPTV目前在我国还停留在市场宣传和培育阶段，除了唯一拥有IPTV牌照的上海文广进行了几次不太成功的尝试外，其余是一些小型的、局部的试点。目前，传统模拟电视存在节目雷同、质量不高以及市场没有细分等问题，数字电视没有按广电总局预想的顺利的规模化，加上中国有着庞大的电视用户群，宽带用户也在持续增长，IPTV赖以生存的土壤非常良好，发展潜力巨大。但这并不意味IPTV会一帆风顺地在中国推广开，IPTV产业最主要的驱动力——电信运营商就面临重重障碍。首先是政策因素，电信运营商有足够能力在IPTV上大有作为，但苦于政策瓶颈，只能采取与IPTV牌照持有者合作来实现业务落地，扮演一个纯粹网络提供商角色；其次，广电拥有海量的内容，可提供丰富多彩的内容，但是电信运营商就缺少这部分内容，需要花费大量资金购买；最后，IPTV对带宽和传输距离的要求对电信运营商的ADSL网络提出了较高的要求。通过大规模的网络升级和改造可以一定程度上解决基于ADSL网上开展IPTV的问题，这需要大量资金投入，但电信运营商还有一个期盼以久的3G同样需要大量资金。即使IPTV产业存在这样那样的问题，但是我们依旧有足够的理由乐观地看待IPTV的明天。