IPTV相关标准简介

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1、引言
　　电视业务(TV)是到目前为止最受用户欢迎的远程视频通信业务，到目前为止电视业务基本上还是以广播方式向用户提供单向业务。在过去的几十年间，业界人士一直致力于研究具有交互性的视频业务。直到20世纪末期，大规模实现交互式电视业务的方式仍是利用已有的通信网络，用户希望的随时随地获得所希望得到的视频节目一直还是一个梦想。
　　随着IP网络技术、网络传输带宽、网络接入技术、视频压缩技术、版权保护技术的不断发展和相应产品的成熟人们又将实现随时随地获得视频信息的希望寄托于IP网络，并形象地将该类业务称为IPTV业务。自1999年以来全球各地组建了各种范围内，使用多种视频编码压缩技术、网络接入技术来提供多种基本和扩展业务。虽然目前全球范围内没有一个直接以IPTV命名的标准。但IPTV所采用的各种技术标准一直处于发展和完善阶段。本文将介绍IPTV相关标准的标准化组织及主要的标准内容。
2、IPTV框架结构及相关技术
　　对于不同的人，IPTV具有不同的含义，业界有希望将IPTV作为Triple-play(三重通信、语音、图像、数据通信)的雏形，也将IPTV业务扩大到VoIP，VOD。NVOD，MMS，网络游戏。借助于IPTV平台可以提供上述几种应用，但IPTV核心的业务与应用依然是VOD以及视频直播。
　　如图1所示，IPTV业务核心框架主要由内容编码器、VOD服务器、视频管理服务器、接入服务器、骨干网络、运营商中心局(DSLAM)以及用户终端组成。

图1　IPTV业务核心框架结构

　　IPTV业务的通信流程主要是用户在接入服务器(导航门户网站)的辅助下查找到其所希望获得的视频信息，视频管理服务器根据用户的请求通知VOD服务器将用户选择的内容通过网络发送到终端用户，终端用户利用播放器观看所选择的视频信息。为此，实现IPTV业务需要系统集成技术、信息处理技术(包括音频、视频信息压缩技术)、压缩信息封状技术、媒体控制技术、数字信息版权管理技术、内容分发技术、信息检索技术(元数据技术)、传输网络技术以及接入网络技术等。相关的标准包括：框架标准、视频/音频压缩标准、压缩文件封装存储标准、信息控制标准、元数据标准、数字版权管理标准等。
3、IPTV的相关标准化组织
　　3.1　数字音视频联盟(DAVIC)
　　该组织是成立于1995年结束于2000年的非赢利性组织，主要成员以欧洲的通信、媒体处理公司为主。其初始目标为制订在基于ATM技术的网络上提供数字音视频业务的相关标准。输出的标准包括DAVIC 1.0-DAVIC1.5。由于基于ATM技术的网络并没有象预期想象的那样在全球范围内大规模使用，为此，该联盟所制订的最后一版标准DAVIC 1.5是为构建在基于IP协议的可管理的Intranet之上的，最终的文件中包含有TV Anytime Any-where的思想。使人们联想到可以利用IPTV业务来实现该目标。
　　3.2　Internet流媒体联盟(ISMA)
　　该标准化联盟成立于2000年，主要成员包括Apple Computer，America Online(Aol)，France Telecom，Cisco等流媒体业务提供者、软件提供商、通信运营公司、Internet相关通信产品制造商等几十个公司。该联盟制订流媒体相关标准的准则是：利用开放性标准，致力于互操作性和互通性，具有前瞻性。到目前为止，该联盟输入的标准包括ISMA 1.O，ISMA2.0，ISMAency等，目前工作集中在制订与数字版权管理等方面的标准与一致性测试等方面的内容。
　　3.3　开放移动联盟(OMA)
　　从严格意义上讲。该联盟并非以制订IPTV相关的标准为主要工作内容，但该联盟较早地推出移动流媒体业务以及相关的数字版权管理(DRM)标准。
　　3.4　ISO/IEC
　　多年来,ISO/IEC推出了一系列音视频信息压缩编码标准，这些标准(包括MPEG1，MPEG2，MPEG4，MPEG7，MPEG21等)被广泛应用于视讯点播业务、数字电视业务、VCD、DVD等领域。其所制订的标准IPTV业务中将会起到非常重要的作用。
　　3.5　ITU-T
　　作为全球通信标准制定工作的权威标准化组织，ITU-T发布了与通信相关的各种各样的标准建议，IPTV业务作为基于IP网络上的一种业务，也是ITU-T应当关注的领域之一，ITU-T SG 16和ITU-T SG9目前已经发布了与多媒体通信、数字视频通信相关的一系列相关的标准建议，如F.700系列建议，F.740，F.750，H.261，H.262，H.263，H.264等，其中H.264标准也是被业界普遍看作是非常适合于IPTV业务的一种视频编码标准。
　　3.6　IETF
　　作为IP网络标准起草制订的权威标准化组织，IETF制订的标准几乎涵盖了与IP相关的所有领域。在IP网络上传输音视频信息一直是IETF研究的重点之一，鉴于其他标准化组织已经发布了一系列音视频信息压缩标准，为此IETF所发布的标准主要集中在如何封装利用已有的标准算法压缩后的音视频信息以适合在IP网络上传输。除此之外，还发布了一系列实时传输协议(RTP)以及实时流控协议(RTSP)等。
　　除了上面所介绍的一些标准化组织外，一些企业如Micrsoft公司、Real Networks公司等生产出了符合各自企业标准的相应产品并得到了实际应用。
4、IPTV相关标准简介
　　4.1　总体框架标准
　　(1)DAVIC 1.5 TV Anytime Anywhere的总体框架
　　在DAVIC 1.5 Anytime Anywhere文件中所规定的模型如图2所示。在该图中没有描述任何与网络相关的内容。仅规定出在客户端设备和服务器端设备中应当包含的功能模块。即：元数据服务、位置解析、版权管理和保护、本地存储控制、媒体服务。其基本思想为，在服务器端提供的所有功能。在客户端设备中应包含有相关的软件工具。在业务的具体实施过程中，客户端首先向服务器端请求帮助查找其感兴趣的媒体内容，由元数据服务器处理并返回相关信息。通过位置解析服务器来确定客户端所选择的媒体内容所在的位置；经过媒体管理和保护服务器的认可：由本地存储服务器向用户提供媒体信息同时允许客户端对媒体信息进行控制。

图2　IPTV Anytime Anywhere模型图

　　(2)ISMA 2.0规定的流媒体总体框架
　　如第二部分所介绍那样，ISMA致力于多种开放标准的集成，在2004年发布的ISMA2.0中给出了ISMA对流媒体业务的框架结构图(见图3)。从图中可以看出、，ISMA最先希望解决的是与媒体编码格式、媒体存储、媒体传输(包括载荷轮廓)相关内容。在ISMA目前的体系架构中主要希望支持采用MPEG4标准进行编码的媒体以及相应的标准存储格式以及IETF所规定的标准传输协议，这与ISMA制定标准的准则相一致。

图3　ISMA体系架构

　　4.2　OMA DRM标准介绍
　　媒体信息的数字化使得媒体信息的复制变得相当容易，若不采取有效措施，数字媒体信息的无序复制会给媒体制造者造成巨大的经济损失，同时与在全球范围内开展的版权保护精神相违背。因此研究数字媒体网上投递的同时，人们也研究数字版权管理的措施，2004年OMA发布了OMA DRM 2.0规范，目前ISMA正在研究OMA DRM2.0规范在ISMA框架中使用的可行性。
　　如图4所示，DRM系统主要负责将内容发布者发布的信息与版权发布者发布的信息组合起来将内容变为受保护的内容，由版权客体提供使用规则，用户在使用内容时需要首先从DRM代理处根据使用规则获得使用受保护内容的密钥，然后使用所获得的密钥对受保护的内容进行解码并使用。

图4　DRM功能体系架构

　　4.3　主要的视频压缩编码标准
　　由于数字化的视频图像信息通常包含有数量巨大的比特信息，为此在利用通信网络传输数字化的图像信息时必须对数字化的图像信息进行编码压缩以节省网络的传输带宽，从而使视频媒体在网络上传输成为可能。目前，全球范围内音视频编码标准主要由ITU-T和MPEG制订，已经发布的有ITU-T建议G.711，G.723，G.728，G.729，H.261，H.262，H.263，H.264以及ISO/IEC标准MPEG1，MPEG2，MPEG4等。其中，由ITU-T所制定的标准主要用于话音和视频会议等传统的电信业务，目前比较适合于流媒体系统使用的标准主要有ITU-T建议的H.264和MPEG4。
　　除了ITU-T和ISO/IEC两个国际标准化组织制定的视频编码标准以外，美国微软公司和Real Network公司都有自己的视频编码标准(VC1)。
　　我国在视频图像编码标准的制订方面也取得了一定的成绩，数字音视频编解码技术标准工作组目前已经完成了一项AVS国家标准草案，并仍在制订相关的系列标准，该标准采用与MPEG4和H.264相类似的编解码技术，期望其编解码效果优于MPEG4和H.264的编码效果。在不久的将来，遵循由我国标准工作者制订的音视频编码标准的应用将走进人们的生活。
　　4.4　主要的视频文件封装格式
　　传统的音视频图像编码后形成一个文件，在存储和使用编码后的图像将编码后的图像信息以一个大文件的形式存储和使用，其最为典型的使用方式便是图像以顺序流的方式播放。该种方式对于本地使用时可以获得连续的视频流，但在利用通信网络进行传输和使用时，通常需要将整个文件全部传送到播放点后才能使用，对于使用像基于IP协议的不能完全保证服务质量的网络，将整个文件全部传送完毕一方面会花费一定长的时间，另一方面不利于用户在接收数据的同时实时播放。为此，流媒体播放器最早的生产者微软公司、苹果公司等制定了用于图像信息以流媒体的方式传送和播放的编码后图像文件的存储格式。表1所列出的图像文件格式主要是各公司私有的文件格式。目前在ISMA组织中由Aoole公司为主并以Quicktime公司的文件格式为基础规定了用于MPEG4编码文件的MP4格式标准，正在努力将已经取得的成果向ISO推荐，期望能够作为ISO的标准规定国际标准的图像压缩编码文件格式。

表1　流文件格式列表

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公司	流媒体文件格式	媒体类型
RealNetworks	RM(Real video)	视频
	RA(Real Audio)	音频
	RP(Real Pix)	图像
	RT(Real Text)	文本
Microsoft	ASF(Advanced Stream Format)	视频
	AVI	视频
Apple	MOV(Qucktime Movie)	视频
	QT(Qucktime Movie)	视频
shdowRelm	New AVI
ISMA	MP4	视频