浅析IPVT的技术及其发展策略

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1 引言     IPTV是利用IP方式传输的广播电视服务，也被称为宽带网络数字电视。利用宽带网的基础设施，以家用电视机或电脑作为主要终端设备，融合互联网、多媒体、通信等多种技术，通过互联网络协议（IP）向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务。IPTV的结构如下图1。

图1系统框图    从系统图中可以看出，IPTV业务与其它业务相似，总体上由前端业务平台、承载网络和终端用户系统构成。前端业务平台的内容有来自电视台的直播电视节目、卫星直播节目、SDH网传送的直播节目和自办节目，存储再放的时移节目，还有来处不同内容提供商提供的点播节目和信息服务。同时还有数字版权管理（DRM）系统、电子节目指南（EPG）、认证、授权、计费等运营支撑系统（BOSS），把业务内容通过流媒体系统输出至承载网络。承载网络包括IP骨干或城域网，内容分发系统（CDN）和铜线、双向HFC、无线（GSM或CDMA或WLAN）等接入网络。终端用户系统可能是TV、STB+TV、PC、CM+PC、手机等。2、IPTV的关键技术     2.1视音频编码     将视频信号数字化是IPTV内容提供的重要环节，视频编解码技术是IPTV的关键技术之一。目前数字化过程中主流的视频编码技术有：MPEG-2(ISO/EC13818-2)，MPEG-4Part2(ISO/IEC14496-2)，H.264/AVC(即MPEG-4Part10)，AVS，微软的WMV-9，Real公司的视频格式。常见的标准有MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS。它们有各自的特点。     MPEG-2是运动图象压缩标准，主要目的是提供标准数字电视和高清晰度数字电视的编码方案。该标准完全兼容MPEG-1标准，其处理能力可以达到广播级水平（即720×480像素），适用于1.5～80Mb/s编码范围。目前人们熟知的DVD就是采用的这种格式。     MPEG-4（Part2）是ISO为传输数码率低于64kb/s的实时图像设计的，是一种高效的编码标准，其编码效率是MPEG-2的1.4。它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的多种技术，在大大提高了编码压缩率的同时，亦提高了传输的灵活性和交互性。     H.264，或称之为MPEG-4AVC，是一种由ITU-T与ISO/IEC正在联合进行开发的视频编解码方案，是我们最熟悉的MPEG-4标准的第10部分（ISOMPEG-4Part10）。它不仅能使MPEG-4节约50%的码率，而且引入了面向IP包的编码机制，更加有利于网络中的分组传输。H.264还具有高的编码效率和图像质量，代表了编解码技术的发展方向。     AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。它包括系统，视频，音频，数字版权管理等四个主要技术和一致性测试等支持标准。其编码效率比MPEG-2高2～3倍；与AVC相当，且技术方案简洁，芯片实现复杂难度低：编码效率和重建图像质量也与H.264相当，又减少了CABAC等实现难度大的技术，从而增加了可实现性。     2.2数字版权管理(DRM)     由于缺乏有效的保护机制，IPTV发展将受到的阻碍和瓶颈，其目前的解决方法是DRM。DRM技术是保护内容提供者的私有视频，音乐或其他视频的版权提供的一种技术手段。它的工作原理是：媒体制作者在节目制作阶段将版权信息嵌入到媒体内容之中，并通过加密方式对其加以保护。当需要验证媒体合法性的信息时，再通过技术方法或手段从媒体之中将版权信息读取出来，这样就可以进行版权信息的比对了。DRM是一个系统概念，包含数字版权信息使用、受保护的数字媒体内容的管理和分发。目前使用较广泛的DRM是数字水印(DigitalWatermark)。它使用一定的算法，把相关版权信息写入内容的某些标志性信息内，来实现证明版权归属和跟踪侵权行为的目的。     2.3多播技术     IPTV根据视频流的两种接收方式：广播接收和点播接收，不同的接收方式的承载技术不同。广播接收是非交互式的，对IP网络的承载技术提出了多播的要求；点播接收具有实时交互的特点，要求IP网络承载技术能将视频流推送到用户接入网络。IP组播将IP数据包从一个源发送到多个目的地，即将信息的拷贝发送到一组地址的所有接收者；IP组播将IP数据包传输到一个构成组播群组的主机集合，组群的各个成员可以分布于各个独立的物理网络组播群组成员意见的关系是动态的，成员可以随时加入或者退出；IP组播能够有效地节省带宽和资源，方便网络容量的管理和控制开销，大大减轻发送服务器的负荷，减少主干网的堵塞。2.4内容分发网络(CDN)技术     CDN的全称是ContentDeliveryNetwork，即内容分发网络。它是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，其目的是通过CDN把互联网视频和网页内容分发到靠近用户端的CDN节点，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度。CDN技术是将多点负载均衡，路由或缓存技术结合起来，利用智能分配技术，将内容根据来访用户的地点，按就近访问的原则分配到多个节点。从用户的角度讲，通过CDN系统，得到响应的时间被缩短，数据传输的稳定性被提高，从而提高了网络服务的总体性能。     CDN网络架构主要分为中心和边缘两大部分，中心指CDN网管中心和域名服务器DNS重定向解析中心，负责全局负载均衡，设备系统安装在管理中心机房，边缘主要指异地节点，CDN分发多媒体内容的载体，主要由高速缓存服务器Cache和负载均衡器等组成。实现CDN的主要技术手段是高速缓存、镜像服务器。可工作于DNS解析或HTTP重定向两种方式，通过Cache服务器，或异地的镜像站点完成内容的传送与同步更新。DNS方式用户位置判断准确率大于85%，HTTP方式准确率为99%以上；一般情况，各Cache服务器群的用户访问流入数据量与Cache服务器到原始网站取内容的数据量之比在2：1到3：1之间，即分担50%到70%的到原始网站重复访问数据量（主要是图片，流媒体文件等内容）；对于镜像，除数据同步的流量，其余均在本地完成，不访问原始服务器。     CDN技术优势：可减少网络宽带，访问时延，响应时间，提高网络性能与网站内容的可用性；提高网站资源的控制能力，智能分配内容和进行流量管理；内容提供商可在本地决定服务内容，内容是动态的，且发送的内容是受保护的；低成本的提供内容，提高了服务内容，服务质量和服务速度。CDN为在宽带网上开展业务、部署应用开辟了全新的途径，具有广阔的市场前景和长期的盈利空间。 2.5机顶盒(STB)     IPTV机顶盒类似于数字电视机顶盒，有软件和硬件两大部分组成。机顶盒的硬件分为三类：基于专用芯片的构架(SOC+ASIC)；基于多媒体数字信号处理器(DSP)架构，可以很方便地实现MPEG-2/4视频和音频处理、H.264视频处理，同时还支持其他用于IPTV的编解码标准，和基于X86架构的平台。     IPTV机顶盒作为用户接收端设备，与承载网络连接，将接收到的IP数据转换成电视屏幕可以显示的数据;在接入支持方面，STB一般需要支持目前应用较多的LAN或xDSL或WLAN等多种宽带接入方式，未来还要提供FTTH接入支持；在协议支持方面，STB需要支持TCP/UDP/IP协议族来完成互操作信息的网络传输，以及IP数据和视频流媒体数据的接收和处理工作；在对接收的视频流进行解码支持方面，一般需要支持的标准格式为MPEG-2MPEG-4，H.264,AVS,WMV，Real等。此外，STB还支持视频点播，数字版权管理，HTML网页浏览，内容缓存，交互控制和业务及网络管理功能。     
                          
                       
                          
                                3、IPTV发展存在的问题     3.1技术问题：     (1)视频编码技术:目前，IPTV业务中使用的视频编码技术主要有H.264、MPEG2和MPEG4,虽然这些技术已成为国际标准，但我们如果采用将会面临交付昂贵的专利费问题；AVS虽然是我国自主研发的IPTV视频编码技术，但还没有被列为国际标准，有些技术还有待进一步验证与完善，对此许多设备制造商还在观望。 (2)内容存储技术：存储设备的成本在整个IPTV系统中占相当大的比重。目前运营商多利用现有的本地存储设备来满足IPTV业务的需要，但随着存储内容的快速增长会迅速消耗掉这些资源，迫切需要行之有效的解决方案。 (3)网络传输技术：现有的网络都是根据自身业务特点设计的。电信运营商的IP网络适合交互型业务的开展，但对实时和单向大流量业务的支持能力有限。广电系统的HFC（混合光纤同轴电缆）网本质上是一种单向网络，要实现交互则需要双向改造。另外，现有网络的带宽，特别是城域网和接入网的带宽也无法满足多媒体业务的大规模开展，无法承载大量的高带宽需求的用户，更无法提供足够的服务质量保证。同时，现有网络的路由设备普遍缺乏对组播技术的支持，因此，在开展IPTV业务时需要重新改造。(4)多媒体终端技术：目前，IPTV终端的最终功能和结构形式还没有最后确定，设备制造商不敢投入过多的资金和人力进行研发，更无法形成生产规模。 (5)技术标准问题：由于缺乏统一的技术标准，使各设备制造商提供的设备在通信协议和编码格式等方面缺乏应有的互通性，网间内容难以平滑传输，从而会增加网络建设与运营的成本。     3.2非技术问题     (1)在产业链方面，存在结构不清晰，内容运营商的责任和监管权不明确，多数环节力量比较薄弱，各环节间有待磨合等问题。 (2)在运营方面，存在运营模式不清晰，运营主体不明确，运营网络能力不强，内容不够丰富，运营动力欠缺，资费政策不清晰等问题。 (3)在政策方面，存在多头监管，市场准入政策不明确，传输安全监管，设备入网和消费者权益保护等问题。     4IPTV的发展策略     尽管IPTV对于促进国民经济与社会信息化，促进三网融合，带动通信信息产业发展具有十分重要的意义，但是其前进道路上依然存在许多障碍，众所周之的就是电信与广电分而治之的管理体制，以及广电部门的管制权。IPTV市场前景广阔，被各方看好，广电利用政策上自己控制准入的权利，排斥电信企业，只允许广电系统内的企业经营IPTV业务，显然是为独享巨大的经济利益。在这样的管理体制下，一方面，电信企业经过数十年，投资巨额资金建成的现代通信网络得不到充分利用，而大规模的网络重复建设又造成社会财富的损失；另一方面，市场准入的限制，扭曲了资源配置，造成新的垄断，制约了IPTV的健康发展。这种背景下，要想推动我国IPTV产业的进步，有必要调整一下目前的发展政策。     4.1打破部门限制，促进三网融合     电信网、计算机网和电视网的三网融合被普遍视作是信息技术未来发展的趋势，而IPTV则是实现三网融合的最佳契机。我国在通信业“十五”计划中明确提出，要扩大利用互联网，促进电信、电视、计算机三网融合。到如今，电信网和互联网已经形成了很好的融合架构，主要问题在于电信网和广电网的融合。而受全球科技浪潮的影响，三网融合即将迎来实质性的进展，这有赖于一个机会的降临。     IPTV的出现将打破原来广电和电信各自封闭的状态，将电信网和广电网的融合推动了一大步。电信运营商通过与电视内容提供商之间的合作，打破了原来广电从内容制作、传播、运营的纵向一体化的垄断状态，通过各层面的竞争，必然推动网络电视业务的繁荣和发展，不仅有助于丰富网络业务和应用，同时也将极大地促进对带宽的需求，同时带来巨大的经济收益。     根据我国的实际情况，短期内可以继续维持广电管理影视、电视节目内容的管理体制，但由于IPTV的内容还涉及到互联网内容因此，应当建立一种广电、电信等部门之间的联系会议制度，IPTV的管理问题进行充分的沟通和协调。而从长期来看，应当建立一个三网融合的管制机构，将电信、广电、互联网等不同网络的经济性管制纳入一个统一的机构之内。     4.2更新观念，在文化产业体制、结构上创新，使之与IPTV产业融合     大力推进文化建设，发展好我们的文化事业和文化产业是精神文明建设的重点任务，但是长期以来我们过多地强调了文化的意识形态属性和宣传教育功能，忽视了文化的产业属性和消费娱乐功能，影响了文化功能的全面发挥。在经济与文化日益一体化的背景下，发展文化产业包括现代传媒业、数字娱乐业等重要内容都是直接在现代通信网络平台上实现的，同时传统文化的发扬光大也需要借助现代网络平台来增强吸引力和和竞争力。IPTV传播的节目内容具有强烈的意识形态特征，因此IPTV的发展有利于文化传播，提高人民大众娱乐内容质量，在满足消费者利益的同时更要维护好国家利益，为创建一个和谐社会提供文化保证。因此，可以说IPTV是一项即可以盈利也可以传播先进文化的业务，文化产业和IPTV业务融合，相辅相成，可以带来更加广阔的发展空间。4.3出台积极的鼓励性政策，创造良好的外部发展环境     IPTV作为宽带网络与家庭普通电视机的结合产物，更便于操作、更人性化，这将进一步降低互联网由于终端原因带来的技术壁垒，使更多的普通老百姓享受到网上信息带来的便捷。IPTV业务的开展扩大了网络授众范围，很多传统行业的经营可以移到网络上进行，使远程医疗、远程教学成为可能。促进了政府上网电子政务的开展，大大缩小了城乡之间、东、西部之间、发达地区和欠发达地区之间的数字鸿沟。IPTV很好地解决了信息化的最后接入问题，将大大提高我国社会信息化水平。因此，各级政府应当充分认识到IPTV的重要意义，出台积极的、正面的，鼓励其发展的政策，创造一个良好的外部发展环境。     4.4加强市场监管，促进IPTV业务健康发展     加强市场监管，明确内容运营商的责任和运营模式，加强网络运营能力，丰富节目内容，同时加强对节目内容的监控及其传输安全的监管，明确资费政策，切实保护消费者的权益，促进IPTV业务的健康有序发展。     5结束语     IPTV是在电信网络上实现视频业务及三网融合的业务，既是电信向广电领域进行的业务扩展，也是电信业务发展的必然趋势。IPTV作为以用户电视类内容需求为关注焦点，提供优质便捷服务的一种新媒体，是个性化互动电视和网络电视的总和。在“三网业务融合”的主趋势下，消费者欢迎IPTV这类互动业务，必将推动整个电信产业的整体繁荣和增长。