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(shù)字化是IPTV內(nèi)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(shù)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(shù)字電視和高清晰度數(shù)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(shù)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(shù)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?shù)撵`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(wǎng)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(chǎn)權的第二代信源編碼標準。它包括系統(tǒng)，視頻，音頻，數(shù)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(xiàn)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(xiàn)難度大的技術，從而增加了可實現(xiàn)性。

　　2.2 數(shù)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(nèi)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(nèi)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(shù)字版權信息使用、受保護的數(shù)字媒體內(nèi)容的管理和分發(fā)。目前使用較廣泛的DRM是數(shù)字水印(DigitalWatermark)。它使用一定的算法，把相關版權信息寫入內(nèi)容的某些標志性信息內(nèi)，來實現(xiàn)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(jù)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(wǎng)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(wǎng)絡承載技術能將視頻流推送到用戶接入網(wǎng)絡。IP組播將IP數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包傳輸?shù)揭粋�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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)的堵塞。

　　2.4 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(CDN)技術

　　CDN的全稱是ContentDeliveryNetwork，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡。它是通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡架構，其目的是通過CDN把互聯(lián)網(wǎng)視頻和網(wǎng)頁內(nèi)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(nèi)容，提高用戶訪問網(wǎng)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(nèi)容根據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性被提高，從而提高了網(wǎng)絡服務的總體性能。

　　CDN網(wǎng)絡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(nèi)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(xiàn)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(nèi)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(shù)據(jù)量與Cache服務器到原始網(wǎng)站取內(nèi)容的數(shù)據(jù)量之比在2：1到3：1之間，即分擔50%到70%的到原始網(wǎng)站重復訪問數(shù)據(jù)量（主要是圖片，流媒體文件等內(nèi)容）；對于鏡像，除數(shù)據(jù)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(wǎng)絡寬帶，訪問時延，響應時間，提高網(wǎng)絡性能與網(wǎng)站內(nèi)容的可用性；提高網(wǎng)站資源的控制能力，智能分配內(nèi)容和進行流量管理；內(nèi)容提供商可在本地決定服務內(nèi)容，內(nèi)容是動態(tài)的，且發(fā)送的內(nèi)容是受保護的；低成本的提供內(nèi)容，提高了服務內(nèi)容，服務質量和服務速度。CDN為在寬帶網(wǎng)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(shù)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(shù)字信號處理器(DSP)架構，可以很方便地實現(xiàn)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(wǎng)絡連接，將接收到的IP數(shù)據(jù)轉換成電視屏幕可以顯示的數(shù)據(jù);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(wǎng)絡傳輸，以及IP數(shù)據(jù)和視頻流媒體數(shù)據(jù)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(shù)字版權管理，HTML網(wǎng)頁瀏覽，內(nèi)容緩存，交互控制和業(yè)務及網(wǎng)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?nèi)绻�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(nèi)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(xiàn)有的本地存儲設備來滿足IPTV業(yè)務的需要，但隨著存儲內(nèi)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(wǎng)絡傳輸技術：現(xiàn)有的網(wǎng)絡都是根據(jù)自身業(yè)務特點設計的。電信運營商的IP網(wǎng)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(wǎng)本質上是一種單向網(wǎng)絡，要實現(xiàn)交互則需要雙向改造。另外，現(xiàn)有網(wǎng)絡的帶寬，特別是城域網(wǎng)和接入網(wǎng)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(xiàn)有網(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)間內(nèi)容難以平滑傳輸，從而會增加網(wǎng)絡建設與運營的成本。

　　3.2 非技術問題

　　(1)在產(chǎn)業(yè)鏈方面，存在結構不清晰，內(nèi)容運營商的責任和監(jiān)管權不明確，多數(shù)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(wǎng)絡能力不強，內(nèi)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(wǎng)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(jīng)濟與社會信息化，促進三網(wǎng)融合，帶動通信信息產(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(nèi)的企業(yè)經(jīng)營IPTV業(yè)務，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)過數(shù)十年，投資巨額資金建成的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡得不到充分利用，而大規(guī)模的網(wǎng)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(chǎn)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(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未來發(fā)展的趨勢，而IPTV則是實現(xiàn)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)融合即將迎來實質性的進展，這有賴于一個機會的降臨。

　　IPTV的出現(xiàn)將打破原來廣電和電信各自封閉的狀態(tài)，將電信網(wǎng)和廣電網(wǎng)的融合推動了一大步。電信運營商通過與電視內(nèi)容提供商之間的合作，打破了原來廣電從內(nèi)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(wǎng)絡電視業(yè)務的繁榮和發(fā)展，不僅有助于豐富網(wǎng)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(jīng)濟收益。

　　根據(jù)我國的實際情況，短期內(nèi)可以繼續(xù)維持廣電管理影視、電視節(jié)目內(nèi)容的管理體制，但由于IPTV的內(nèi)容還涉及到互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)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(wǎng)融合的管制機構，將電信、廣電、互聯(lián)網(wǎng)等不同網(wǎng)絡的經(jīng)濟性管制納入一個統(tǒng)一的機構之內(nèi)。

　　4.2 更新觀念，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(chǎn)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(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(xiàn)代傳媒業(yè)、數(shù)字娛樂業(yè)等重要內(nèi)容都是直接在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡平臺上實現(xiàn)的，同時傳統(tǒng)文化的發(fā)揚光大也需要借助現(xiàn)代網(wǎng)絡平臺來增強吸引力和和競爭力。IPTV傳播的節(jié)目內(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(wǎng)絡與家庭普通電視機的結合產(chǎn)物，更便于操作、更人性化，這將進一步降低互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)上信息帶來的便捷。IPTV業(yè)務的開展擴大了網(wǎng)絡授眾范圍，很多傳統(tǒng)行業(yè)的經(jīng)營可以移到網(wǎng)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(wǎng)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(shù)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(nèi)容運營商的責任和運營模式，加強網(wǎng)絡運營能力，豐富節(jié)目內(nèi)容，同時加強對節(jié)目內(nèi)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(wǎng)絡上實現(xiàn)視頻業(yè)務及三網(wǎng)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(nèi)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(wǎng)絡電視的總和。在“三網(wǎng)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(chǎn)業(yè)的整體繁榮和增長。

中國數(shù)字電視