现阶段我国IPTV技术的应用情况.docx

现阶段我国IPTV技术的应用情况1.IPTV概述IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体；向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。用户在家中可以有两种方式享受IPTV服务：(1)计算机，(2)网络机顶盒+普通电视机)。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点；尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式的改变，而没有触及媒体内容的传播方式。IPTV是利用计算机或机顶盒+电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。它采用高效的视频压缩技术，使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近DVD的收视效果(通常DVD的视频流传输带宽需要3Mb/s)，对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远距离真视频点播、节目源制作等来讲，有很强的优势，是一个全新的技术概念。传统电视播放存在的问题：传统的电视是单向广播方式，它极大地限制了电视观众与电视服务提供商之间的互动，也限制了节目的个性化和即时化。11 IPTV的广义定义IPTV是一种宽带网络业务，涉及多媒体、视频业务范畴，它可利用各种宽网络基础设施，其主要网络终端可为网络机顶盒加电视机，或计算机，亦可为手机及其它各类相应电子设备；它集互联网、多媒体、通信、广播电视及下一代网络等基本技术于一体，通过有利于多业务增值的IP协议，提供包括视频节目在内的各种数字媒体交互型业务，实现宽带IP多媒体信息服务。 12 IPTV实质内涵 a.IPTV借助IP协议，从而其基础协议与NGN发展要求相沟通，具有多业务增值能力，包括有利可赢利商业模式创新。 b.IPTV属视像业务范畴，并为数字媒体交互式运作，不但能按用户个体或个性愿望点播与实时接收广播电视信号，并能真正实现实时互动视像化生存新时代，技术层面看，扩展流媒体技术是其重要现实支撑。由于运用IP协议，可方便实现与NGI、NGTN、NGMN等NGN网络相沟通，借助NGN的新技术，实现语音、数据、视像三重播放服务，将电视节目服务与互联网浏览、电子邮件收发、视频电话以及多种在线信息咨询、网络游戏、在线音乐、娱乐、教育及商务等各种功能有机综合在一起，从而激发起互联网业务提供商、电信网业务运营商、广电网络业务提供商及设备制造商和内容集成商和/或内容提供商等的巨大兴趣与参与合作与竞争的动力。 c.网络支持可为各类双向宽带网，诸如宽带公众电信网、互联网、宽带专用通信网、移动通信网、固定通信网、微波通信网、有线电视网、卫星通信网，其它各类广域、城域及局域、个人与个体域宽带网等。 d.如上所述，IPTV属宽带高级综合业务范畴，尤其应重视其市场细分、全面创新及合作共赢产业链等问题；由于涉及视像业务的内容创新、集成与提供，就其产业链而言亦更为复杂，将涉及最终直接用户、驻地与宽带接入商、业务运营商、网络运营商、内容创新第三方、内容集成商、内商提供商、电视机和/或计算机配套机顶盒、内容分发网络CDN、数字版权保护管理DRM、应用与安全等中间件Middleware，高效率、低成本音视频数字压缩编译码，等等，因此就技术、业务、应用层面看，对IPTV而言，打造复杂而成功的共赢合作产业链乃至产业生态环境显得尤为重要。 e.由于IPTV涉及语音、数据、视像三类业务以及电信网、互联网、广播电视网三类不同网络的业务与网络的互补、集成与汇聚、融合，其监管与规则政策管理更有挑战性、更为复杂，尤其在中国，虽然信息产业部成立后，电信与计算机及互联网和信息电信运营与电子信息通信设备软、硬件制造已有较好融合，但电信、广电长期历史背景决定的不同管理模式，开放性差距，以及涉及内容的意识形态问题、安全性与商业市场运作实际需求等问题的妥善、合理处理均需努力探索、思考与创新，否则将可能对IPIV的积极、稳妥、健康、有序发展产生严重负面影响；当然，从长远来看，NGN是历史的必然选择，明智的决策者一定会顺应历史潮流，积极、有效地从业务与网络层面推进IPTV及“三网”融合演进，否则在开放、创新、融合的市场经济大潮冲刷中，其监管作用必然会被逐步淡化，甚至被新的更有效的监管模式所取代。2.IPTV网络组成及结构 2.1 IPTV网络的构成及工作原理 IPTV是利用UDP协议，采用IP多播技术，通过局域网或互联网将数字视频节目向用户广播，用户通过PC机配合媒体播放软件或IP机顶盒即可实时接受播放，它可以实现现场直播。（见图2-1） 图2-1IPTV网络构成IPTV系统主要由IPTV服务器、IPTV管理系统、传输网络以及IPTV客户端四部分组成。 IPTV服务器是在网络进行视频信号广播的专用设备，可用于卫星电视节目广播、实况播送等。 IPTV管理系统是具有管理IPTV所需的各项功能，如：可按照运营商所需的运营模式而设置的预定管理、频道管理、视频加密管理、用户认证管理和影视资产管理等。 IPTV客户端，可以采用IP机顶盒或者PC机配合媒体播放软件接收IPTV。 2.2IPTV网络环境需求 IPTV服务的特点是，有一个IPTV服务器在发布信息，而接收端数量很大，可能有成千上万个而且具体数目不固定。在这种方式下，我们可以使用传统的客户服务器（C/S）模型解决，按照下面的思路： 1.在IPTV服务器上启动媒体流播放进程，作为服务器； 2.客户端每当想接受某个IPTV服务器的数据的时候，通过给出该IPTV服务器的IP地址，来跟该IPTV服务器建立连接（比如，TCP连接等）； 3.IPTV服务器维护一个客户列表，采用轮循的方式向每个客户发送媒体流。 不难看出，这样的解决方案有两个缺陷： 1.客户数目很大的时候，IPTV服务器就有可能承受不了，因为这种媒体流跟传统的窄带业务（比如HTTP等）不同，它需要很高的带宽来传输，而且服务器还必须维护每个客户的信息； 2.严重浪费网络资源，相同的数据可能在网上传播了很多次，在一些带宽较低的链路上，可能引起严重的通信瓶径。 在这个时候，我们自然而然的想起了IP组播。这种技术最适合上面的这些新型业务。因为IP组播通信有下列优点： 1.IPTV服务器不必知道某个客户端的存在，它只管把媒体流以组播地址播放出去即可，而且仅仅播放一份； 2.媒体流数据在网上仅仅传送一份即可，即使有成千上万个客户端； 3.客户端不必向IPTV服务器注册，如果想接收某个媒体流服务器的数据，仅仅加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组即可。 2.2.1IP组播技术在视频传输中的优势 IPTV业务特性就是单点发送多点接收，因为广播服务器必须为每一个接收者提供一个相同内容的IP报文拷贝，同时网络上也重复地传输相同内容的报文，占用了大量资源，如图所示。虽然IP广播允许一个主机把一个IP报文发送给同一个网络的所有主机，但是由于不是所有的主机都需要这些报文，因而浪费了网络资源。在这种情况下组播（multicast）应运而生，它的出现解决了一个主机向特定的多个接收者发送消息的方法。1989年，IETF通过RFC1112，定义了Internet上的组播方式。（见图2-2） 图2-2IP组播技术在视频数据传输方面具有很大的优势，当某个IP站点向网络中的多个IP站点发送同一视频数据时，IP组播技术可以减少不必要的重叠发送，与多次点对点的单播（Unicast）相比，减轻了系统和网络的负担，提高了CPU资源和网络带宽的利用率，极大地改善了视频数据传输的实时性。参与通信的各主机不论是源站点还是目的站点均使用同一程序，无客户机和服务器之分，从而具有对等性。 2.2.2成熟的IP组播组网 1.主机和组播路由器之间的组播技术 IGMP是惟一可选的协议，路由器通过使用该协议与主机进行通信，以了解局域网上的组播组，主机通过向路由器发送消息告诉路由器它希望“听”到哪个组的报文。目前，成熟的版本为2，IETF工作组正在开发版本3。 2.路由协议 对于大型的IP组播网，第三层的IP路由协议一般要分为域内组播协议和域间组播协议。域内由运营商或企业自行管理，域间通过共同的约定域间组播协议实现域间的组播。 （1）域内组播路由协议 包括DVMRP、PIM-DM、PIM-SM、MOSPF和CBT。 随着技术的进步和市场的选择，其中的PIM-SM协议脱颖而出，成为广泛支持的组播协议。该协议的“显示加入”特性只会向需要组播报文的网络传播报文，同时组播源到接收者的网络延迟小，正是这两点因素使之成为域内组播协议的首选。另外，占有市场份额最大的Cisco仅支持PIM-SM和PIM-DM，而PIM-DM由于其带有“广播”的特点，不适合大型网络，因此Cisco也推荐使用该协议作为域内组播协议。 （2）域间路由协议 MBGP对BGP进行了一些扩展使之适合于多种协议的路由交换，但目前主要用于组播。该协议增加了路由信息的状态，每一条路由可以标记为是单播的还是组播的路由。这样就可以为组播维护其路由信息和状态，解决域间的组播路由问题。 要完成域间组播，除了要使用MBGP解决路由问题，对于PIM-SM域互联还要辅助使用MSDP，该协议如其名字一样主要用于解决不同域之间的组播源的发现问题。通过组播源的发现，域之间可以互相知道存在的每一个域内的组播源，从而建立从组播源到组播接收者的组播分发树。 3.对以太网交换机的要求 组播技术的出现对以太网交换机也提出了一定的要求。在堆叠以太网交换机时，如果仅仅把组播报文当作广播报文进行泛洪式传播的话，势必造成局域网中不必要的流量。解决这个问题有两种成熟技术可供选择：IGMP窃听和CGMP。它们都是为了解决老式交换机无法知道组播组成员分布的问题。IGMP窃听是使交换机具有第三层意识，窃听主机和路由器之间发送的IGMP消息，从而确定组成员所在的位置。CGMP则是通过路由器和交换机之间的协议交互而使交换机了解组成员分布，但CGMP是Cisco的专有协议。 2.3 IPTV的特点1)它采用高效的视频压缩技术，用户可以得到高质量(DVD水平)的数字媒体服务。 2)用户可有极为广泛的自由度，随意选择宽带IP网上各网站提供的视频节目。 3)实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。IPTV能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能，包括数字电视节目、可视IP电话、DVD/VCD播放、互联网浏览、电子邮件，以及多种在线信息咨询、游戏、娱乐、教育及商务功能等。 IPTV的出现能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源，对促进网络融合具有积极的作用。而从IPTV的特点不难看出其对于网络质量的需求是非常高的，至少按目前的宽带主流技术ADSL的实际表现水平，尚不能很好地将这一业务带到终端用户2.4方案选型 目前根据国内各省城域网的建设情况，提出两种建议方案：集中式IPTV系统（省级）和分布式IPTV系统（省级）。 方案一：采用集中式IPTV系统 采用集中式IPTV系统的方式，对于系统管理来说可以大大减少系统的维护工作量，全省视频广播节目由省业务中心进行编码压缩，同时在中心统一进行节目单系统的维护。 省业务中心负责： 1.视频源的管理：由省中心统一负责视频源的组织，并统一对这些视频源进行编码压缩，向所有的宽带用户提供IPTV服务。 2.管理系统维护：由省中心统一负责节目单的制作与维护，视频信号的加密转发。 方案二：采用分布式IPTV系统 采用分布式IPTV系统的方式，各地市可以自己组织节目源，可以极大的丰富省级通信公司的IPTV内容。 省中心和各地市分别负责各自视频源的组织及相应节目单系统的维护，各地市可以将自己的节目单信息上传到省中心，由省中心统一发布也可以自己独立发布用户。 据易观国际统计，北京奥运会为IPTV深入用户开展体验式营销提供发展机遇，二季度中国IPTV累计用户数达到1708万户，环比增长302。据赛迪顾问预测，到2012年，网络电视用户可望达到3500万。IPTV的蛋糕刚刚开始烘烤，利益分配的难题已摆在眼前。由于中国广电采取了牌照制度的方式来对其进行限制性监管，IPTV的推广仍困难重重。3.IPTV技术实现 3.1IPTV技术原理 IPTV其工作原理和基于互联网的电话服务VoIP相似，它把呼叫分为数据包，通过互联网发送，然后在另一端进行复原。其实与大多数的数据传输过程大致一样。首先是编码，即把原始的电视信号数据进行编码，转化成适合INTERNET传输的数据形式，然后通过互联网传送，最后解码，通过电脑或是电视播放。 3.2IPTV涉及的技术 IPTV涉及的主要技术包括：视频编解码、流媒体、数字版权管理、CDN、组播、电子节目单和中间件技术等；视频编解码技术是IPTV的关键技术之一，国际上主流的视频编解码标准有WMV、MPEG-2、MPEG-4、H.264等。目前对IPTV业务而言，最佳的编解码标准是MPEG-4，随着H.264技术的进一步成熟将来逐步过渡到H.264。 3.3IPTV用户的认证方式 IPTV用户的认证方式有PPPOE和DHCP+web两种。 3.3.1PPPOE认证方式 PPPoE类似于传统的拨号方式，用户端采用一个拨号软件，发起PPP连接请求，通过以太网交换机或者xDSL设备，终结在接入网关(BRAS)设备上。接入网关设备负责终结PPP连接，并与RADIUS服务器配合实现用户管理和策略控制。 目前PPPoE认证技术在以太网接入和ADSL接入方式中已广泛应用，采用该认证方式可充分利用网上现有BRAS设备的管理功能实现IPTV用户的管理，对BRAS以下的接入层设备不要求支持组播，缺点是用户端和宽带接入服务器之间为点对点的通道，开展组播必须由BRAS作为组播复制点，BRAS到接入层及用户之间为单播，大大消耗了BRAS到接入层设备的带宽资源。 3.3.2DHCP+web认证方式 DHCP即动态主机配置协议，基于client-server方式。需要DHCP server配合进行认证和地址分配。IPTV机顶盒(STB)作为DHCP的Client向DHCP Server发送认证请求，DHCP Server可以由具备DHCP功能的BRAS来承担，也可采用旁挂专用的DHCP Server。 采用该认证方式的优点是用户主机和DHCP Server之间没有点到点的限制，可启用组播协议来开展组播，利用组播的作用来减轻网络的带宽压力，但要求BRAS以下的接入层设备要支持组播，同时DHCP技术本身存在安全问题。 3.4播出与传输 IPTV视频流在终端用户看来不外乎两种接收方式：点播和广播。点播和广播这两种方式属于不同的技术范畴，广播方式采用多播(Multicast)技术；点播方式采用视频分发(VDN/CDN)技术。 多播(又称组播)传输允许同时发送单一的数据包到多个接收者的网络技术。在IPTV里，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条主干链路上只传送单一视频流，减少了主干网出现拥塞的可能性。 视频分发技术：视频分发把经过用户选择的、访问率极高的流媒体内容从初始的流媒体服务器复制、分发到最靠近终端用户的缓存服务器上，当终端用户请求某视频业务时，由最靠近请求终端的缓存服务器提供服务，目前视频分发技术在电信运营商的网络中已得到广泛应用。 3.5接收终端 IPTV接收终端，即IPTV机顶盒，主要功能包括： 支持LAN或xDSL网络传输，接收及处理IP数据和视频流； 支持MPEG-4、WMV和Real等视频解码； 支持电视屏幕显示； 支持相应CA技术； 支持HTML网页浏览，支持网络游戏等。 从内嵌操作系统来看，IPTV机顶盒有WinCE和Linux两种。 WinCE最大的特点是其API与Win32兼容，有利于在Windows环境开发WinCE应用，缺点是应用源代码不公开，代码庞大，占用很多的ROM和RAM，求有高性能的微处理器支持。 Linux机顶盒以专用的多媒体微处理器为核心，辅以其它接口构成系统。多媒体微处理器本身不但具有嵌入式RISC去运行系统软件和应用软件，而且带有MPEG-2或MPEG-4实时解码功能芯片，这类机顶盒的优点是源代码公开，系统运行所需资源少；缺点是适应低带宽能力弱。 4.IPTV产业全球发展分析 4.1IPTV在国外和香港的发展 部署IPTV业务的运营商主要集中在欧美地区、亚太部分国家和地区。电信运营商通常采用高速DSL或FTTX技术为用户提供IPTV业务。到2004年年底，全球IPTV用户数最多的两大运营商分别是意大利的FastWeb和中国香港的电讯盈科，这两家公司的IPTV用户数占据了全球近70%的市场份额。 宽带的发展大大促进了IPTV在亚太地区的部署，许多电信运营商纷纷进入了IPTV市场。其中开展较好的运营商是中国香港的电讯盈科及日本的Yahoo!BB。自2003年初Yahoo!BB的多频道广播电视及视频点播业务在东京开通以来，Yahoo!BB的电视业务与原有的电话及宽带业务逐渐融合，使用电视业务的DSL用户数量也呈现出较快的增长趋势。中国香港电讯盈科在2003年9月推出了基于DSL的数字电视业务，到2004年11月签约用户达到了36.7万户。 推动IPTV发展的主要力量来自于技术的进步、运营商盈利需求和用户需求的增强。IPTV关键技术之一视频压缩技术的进步使得视频节目能够以较低的码流达到较高的画面质量；运营商大力发展宽带网络却没有从中得到足够的收益，赢利方式仅局限在接入费用的收取上，运营商急需寻找新的盈利手段；因此从20世纪90年代末以来，电信运营商对IPTV的兴趣越来越浓厚，越来越多的运营商开始进入这一市场。 4.2IPTV在国内的发展 2005年5月，广电总局发给了上海文广中国第一块IPTV牌照。而由央视联台多家企业组建的中视网络迅速圈地，有望获得第二张牌照。2005年5月27日，“央视网络电视”在河北省宽带门户网站“燕赵新天地”落地推广。此时，电广传媒、赛迪传媒、东方明珠、歌华有线、上海贝岭、广电网络等八大上市的广电运营企业都在蓄势待发。 在电信方面，广东电信正在推广网络电视业务，目前用户增长迅速，安装模式也比较灵活，如“星空影院”等。已安装ADSL宽带业务的消费者只需再交纳100元初装费和800元的“视频MODEM”的“押金”，以及每月交纳50元的收视费即可，前三个月均免费试看。虽然广电总局在节目播放上有审批权，但在实际市场操作中电信方面实际上是走到了前面。中国网通在黑龙江、辽宁也开通了IPTV的商用测试系统。 中国的彩电巨头们也一直努力把握未来的电视产业方向，以摆脱利润低薄的现状，在竞争中获得优势。彩电企业在选择发展数字电视与网络电视时表现出都不放弃的思路。对于IPTV，2005年初，长虹与中国电信签订战略合作备忘录，明确了双方在视讯、IPTV和互联星空等领域的合作意向，展开从终端到渠道的全方位合作，终端层面的合作主要涉及可视电话终端解决方案及IPTV终端解决方案等。 盛大网络寄希望于借助IPTV在更大范围内推广它的网游相关产品，并且与长虹就IPTV开展了合作。UT斯达康等也对IPTV雄心勃勃，它于2001年底开始对IPTV市场进行跟踪与技术研发，是商用IPTV系统和终端的全面供应商，产品在全球都有使用。 5电信运营商建设IPTV系统面临的问题 5.1组播的开展 组播的开展通常存在以下三种方式： 由接入层设备(DSLAM或接入交换机)实现组播分发、组播数据不经过BRAS(旁路)。 由接入层设备(DSLAM或接入交换机)实现组播分发、组播数据经过BRAS。 由BRAS实现组播分发。 第1、2种方式都由接入层设备进行组播分发，可节省城域网汇聚层到接入层的带宽，但要求接入层设备(DSLAM或接入交换机)支持组播。目前传统运营商网络上的接入层设备对组播支持能力较差，有的设备不支持组播，有的设备支撑组播但需要进行软件及硬件升级。因此，采用上述两种方式规模开展IPTV业务时必须进行接入层设备的改造。 第3种方式，由BRAS实现组播分发，优点是不要求接入层设备支持组播，但会大量占用BRAS和接入层设备之间的带宽。 5.2视频分发网络的建设 点播业务采用视频分发(VDN/CDN)技术来实现，电信运营商目前大多都建立了VDN/CDN网络，但是针对PC终端的业务应用、采用适合PC终端的编码技术、开展IPTV业务、支持针对IPTV终端的编码技术，同样需要新建或改造现有的视频分发(VDN/CDN)网络。 总之，电信运营商在建设IPTV系统时，将会面临巨大的网络改造问题。 5.3IPTV的牌照问题 2004年10月，国家广电总局颁布互联网等信息网络传播视听节目管理办法，其中明确规定电信企业只能开展PC端的IPTV业务，限制其经营“机顶盒+电视机”的业务。 2005年5月，广电总局发给了上海文广中国第一块IPTV牌照，广电总局在IPTV牌照发放文件上的具体表述是：“上海文广新闻传媒集团下属上海电视台正式获得国家广电总局批准开办以电视机、手机设备为接收终端的视听节目传播业务。”其中，并没有把基于PC的IPTV业务作为许可的范围，那么也就限制了电信运营商的介入。 从广电总局的牌照方法问题上可充分看出其在电信、广电互相进入对方领域的态度，从全球的角度来看，IPTV虽然是一个链条很长的产业，但是基本上都是以电信运营商为主导力量推动，没有电信广大宽带市场的介入，IPTV的成长之门很难由广电运营商单独开启，而电信运营商要想真正进入IPTV领域，前提是必须跟有IPTV牌照的内容商合作。6 总结61 IPTV设备厂商举步维艰IPTV市场目前还在培育期，并未能大规模商用，IPTV试验阶段也基本上都是设备商自己投入。由于政策管制、盈利模式和内容提供等种种原因，目前国内除上海和江苏两个地区进行了IPTV的规模性推广外，湖南、云南、浙江、广西、广东、福建等地的IPTV还处于试验期，导致IPTV设备商投入大，产出少，基本都处于不盈利状况。UT斯达康