IPTV關(guān)鍵技術(shù)概述

1、2008年8月寬帶技術(shù)交流小報iptv關(guān)鍵技術(shù)概述一、引言iptv，基工作原理和基于互聯(lián)網(wǎng)的電話服務(wù)voip相似，它把呼叫分為數(shù)據(jù)包，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送，然后在另一端進行復原。其實也是跟大多數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸過程大概一樣。 首先是編碼，即把原始的電視信號數(shù)據(jù)進行編碼，轉(zhuǎn)化成適合internet傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式。然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送最后解碼，通過電腦或是電視播放。只是由于是要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是視頻和同步的聲音。如果效果要達到普通的電視效果每秒24貞甚至是dvd效果大家可以想象到要求的傳輸速度是非常高的。所以它采用的編碼和壓縮技術(shù)是最新的高效視頻壓縮技術(shù)，iptv對帶寬的要求也比較苛刻。帶寬至少達到500k700k

2、即可收看iptv。768k的能達到dvd的效果，2m就非常清楚了。但是現(xiàn)在的adsl寬帶很少能提供2m的帶寬。下面給出了iptv的網(wǎng)絡(luò)圖，并指出幾項關(guān)鍵技術(shù)。二、iptv關(guān)鍵技術(shù)1、 視頻編碼技術(shù)編碼技術(shù)是多媒體通信中使用的基本技術(shù)之一。多媒體通信的一個顯著特點就是要傳輸?shù)男畔⒘糠浅４?，尤其是視頻數(shù)據(jù)，其編碼技術(shù)甚至會在較大程度上影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，因此視頻編碼技術(shù)在iptv中的地位非常重要。隨著人們對視頻編碼技術(shù)研究的不斷深入，一些視頻編碼技術(shù)成果相繼誕生，有的甚至已經(jīng)被國際電信聯(lián)盟(itu)和國際標準化組織(iso)接受為國際標準。其中，已經(jīng)發(fā)布的有：h.261，h.262，h.263，h.26

3、4以及mpeg-1，mpeg-2，mpeg-4等。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開展的iptv業(yè)務(wù)基本上都是使用mpeg-2編碼方式。mpeg-2主要目的是提供標準數(shù)字電視和高清晰度電視的編碼方案，目前人們所熟知的dvd就是采用的這種格式。mpeg-2在編碼時對圖像和聲音的處理是分別進行的，將圖像看成是一個矩形像素陣列的序列來處理，將音頻看成是一個多聲道或單聲道的聲音來處理。這種處理方式壓縮效率較低，而且不利于傳輸。目前的趨勢是，使用更加適合于流媒體系統(tǒng)的h.264/mpeg-4。mpeg-4將一個場景的視頻、音頻對象綜合考慮，對不同的主體采用不同的編碼方式，再在解碼端進行重新組合。它綜合了數(shù)字電視、交互圖

4、形學和internet等領(lǐng)域的多種技術(shù)，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是mpeg-4的第10部分，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(luò)中的分組傳輸。avs是我國自行開發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代編碼方式。目前，我國正在進行avs的規(guī)格制訂工作，avs視頻主要面向高清晰度電視、高密度光存儲媒體等應(yīng)用中的視頻壓縮。除了視頻編碼技術(shù)之外，目前互聯(lián)網(wǎng)使用較多的流媒體格式主要是美國real networks公司的realmedia，apple公司的quicktime，微軟公司的windows media以及macr

5、omedia的shockwave f1ash。2、 數(shù)字版權(quán)管理(drm)技術(shù)隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展及數(shù)字化技術(shù)的不斷成熟，人們可以通過cd-rom和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)非常方便地進行多媒體內(nèi)容(包括音樂、歌曲、照片和影視作品等)的存儲、復制和傳播。由于網(wǎng)絡(luò)的開放性和互聯(lián)性，這種傳送方式不受時間和空間的限制，而且根本不需要物流傳送，因此非常方便快捷。不僅如此，由于計算機知識的普及，也使得普通大眾對多媒體內(nèi)容進行任意編輯和修改成為了可能。這樣一來，人們在方便快捷地盡情享受視聽愉悅的同時，也不禁對媒體內(nèi)容的安全性和真實性產(chǎn)生懷疑；媒體原創(chuàng)者在享受媒體介質(zhì)傳送的快捷性的同時，也承受著盜版問題帶來的經(jīng)濟損

6、失和版權(quán)紛爭問題帶來的困擾。數(shù)據(jù)數(shù)字版權(quán)管理(digital rights management，簡稱drm)技術(shù)為內(nèi)容提供者保護他們的私有視頻、音樂或其他數(shù)據(jù)的版權(quán)提供了一種技術(shù)手段，也為這些問題的解決帶來了希望。drm技術(shù)的工作原理是，媒體制作者在節(jié)目制作階段將版權(quán)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(shù)方法或手段從媒體之中將版權(quán)信息讀取出來，這樣就可以進行版權(quán)信息的比對了。目前，使用最為普遍的數(shù)字版權(quán)技術(shù)是數(shù)字水印(digital watermark)。它使用一定的算法，在被保護的數(shù)字格式的音樂、歌曲、圖片或影片中嵌入某些標志性信息(稱

7、為數(shù)字水印)，來達到證明版權(quán)歸屬和跟蹤侵權(quán)行為的目的。數(shù)字水印信息一般包括作者的序列號、公司標志以及一些有特殊意義的文本信息。雖然這些數(shù)字水印一般很難被清除掉，但它們并不影響原內(nèi)容的價值和使用，而且為了不影響用戶觀看正常節(jié)目內(nèi)容，也常常不易被人的感知系統(tǒng)所察覺出來。數(shù)字多媒體內(nèi)容是iptv中最為關(guān)鍵的節(jié)目來源。有了drm技術(shù)，可使各個平臺(無論是因特網(wǎng)、流媒體還是交互數(shù)字電視)的內(nèi)容提供商們放心地提供更多的內(nèi)容，采取更靈活的節(jié)目銷售方式，同時有效地保護知識產(chǎn)權(quán)。3、 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(cdn)技術(shù)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(cdn)起初只是一個為了加快用戶的互聯(lián)網(wǎng)訪問速度而建立的網(wǎng)絡(luò)，一般由各類網(wǎng)站自己建立。其

8、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，在一定程度上保證端到端的服務(wù)質(zhì)量，提高用戶的響應(yīng)速度。在互聯(lián)網(wǎng)中，cdn所承載的數(shù)據(jù)存儲量和流量都不大，主要傳送的流媒體文件格式為rm和wmv等。然而，對于iptv業(yè)務(wù)，如果直接使用原來互聯(lián)網(wǎng)中所使用的cdn，就無法承載完整的iptv業(yè)務(wù)，因為電視觀眾對視頻信號的高質(zhì)量及實時性要求遠比其對互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的要求高得多。這就對所提供的cdn提出了更高的要求，諸如需要存儲海量數(shù)據(jù)，提供支持流媒體能力，支持急劇擴大的客戶數(shù)據(jù)流量，以及提供更高的服務(wù)質(zhì)量等。此時，cdn網(wǎng)絡(luò)除了提高用戶響應(yīng)速度之外，還有一個更為重要的作用，就是要減輕巨大的

9、數(shù)據(jù)流量對骨干網(wǎng)的壓力。因此，cdn網(wǎng)絡(luò)的地位越來越重要，甚至已經(jīng)出現(xiàn)了單獨的cdn網(wǎng)絡(luò)運營商。相對于為互聯(lián)網(wǎng)建立的cdn網(wǎng)絡(luò)來講，為iptv業(yè)務(wù)服務(wù)的cdn網(wǎng)絡(luò)需要針對iptv業(yè)務(wù)的特點，引入先進技術(shù)來進行建設(shè)和管理。例如，針對iptv需要存儲海量數(shù)據(jù)的特點，可以利用刀片式服務(wù)器、nas、san等以先進的存儲裝備配置、先進的存儲技術(shù)和先進的存儲管理方式來對cdn網(wǎng)絡(luò)進行改造。針對iptv實時性和高質(zhì)量的要求，可采用將原來依靠internet的網(wǎng)絡(luò)傳輸改為通過專線傳輸和將文件進行切片并利用p2p機制傳輸來解決。對于cdn網(wǎng)絡(luò)管理，可以制定一個合理的內(nèi)容管理方案來提高cdn網(wǎng)絡(luò)的效率，變被動管理

10、為主動管理。例如，可將媒體內(nèi)容分為直播內(nèi)容、點播內(nèi)容來分別處理，再根據(jù)點播率將點播內(nèi)容分為冷/熱片來分別對待。4、 光纖到戶(ftth)技術(shù)接入帶寬問題一直是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸所在，雖然近年來已經(jīng)有了很大進步，從窄帶isdn到寬帶adsl及vdsl等技術(shù)，每一次新技術(shù)的飛躍都大大推進了寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展。但是，由于dsl技術(shù)固有的傳輸速率低、出線率不高、傳輸距離短等缺陷，效果一直不甚令人滿意。雖然，作為一種實現(xiàn)低端用戶普遍服務(wù)的寬帶接入方式，dsl在近幾年內(nèi)還會大行其道。不過，作為iptv業(yè)務(wù)的接入方式，似乎還很勉強，很難達到hfc網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量。因此，這“最后一公里”的重任就責無旁貸地落在了f

11、tth技術(shù)的身上。ftth是將光纖作為物理媒介實現(xiàn)用戶和運營商之間網(wǎng)絡(luò)連接的一種技術(shù)，因其利用了光網(wǎng)絡(luò)和光纖通信所固有的大容量、高速率的特點而倍受青睞。現(xiàn)在，日本和韓國的ftth業(yè)務(wù)發(fā)展得非?？臁?002年7月開始，日本就已經(jīng)有9家公司提供ftth業(yè)務(wù)。韓國通信于2003年11月開始進行實地試驗，為2006年內(nèi)開通ftth商用服務(wù)進行準備，并計劃在2010年使ftth的家庭普及率超過70%。我國運營商也已開始使用部分ftth產(chǎn)品進行試點工程的建設(shè)。在諸多ftth技術(shù)中，近年來興起的無源光網(wǎng)絡(luò)(pon)接入技術(shù)尤其引人注目。千兆無源光網(wǎng)絡(luò)(gpon)的帶寬下載速度將達到2.4gbit/s，上傳

12、速率達到1.2gbit/s，可支持長達20km的傳輸距離，消除了各類銅纜接入的距離限制。應(yīng)該說，gpon技術(shù)已經(jīng)成為一種理想的iptv寬帶接入技術(shù)。5、 電子節(jié)目指南(epg)技術(shù)電子節(jié)目指南(epg)也就是電視節(jié)目導航系統(tǒng)，主要用來描述提供給電視觀眾的所有節(jié)目的信息，它是構(gòu)成交互電視的重要技術(shù)之一。在iptv業(yè)務(wù)中，用戶可通過epg來了解電視節(jié)目的名稱、播放時間和內(nèi)容梗概等相關(guān)信息，并實現(xiàn)對節(jié)目的快速檢索和訪問，進行頻道選擇或視頻點播等操作。除了電視節(jié)目的導航之外，還可通過電子節(jié)目指南向用戶提供由文字、圖形和圖像組成的人機交互界面來實現(xiàn)各種增值業(yè)務(wù)的導航。一般來講，一個epg系統(tǒng)包含兩個主要

13、部分，即發(fā)生器子系統(tǒng)和解碼器子系統(tǒng)。發(fā)生器子系統(tǒng)負責產(chǎn)生iptv業(yè)務(wù)信息(service information，si)，一般由平臺運營商提供。解碼器子系統(tǒng)負責對業(yè)務(wù)信息進行解析并生成電子節(jié)目菜單，一般在接收端機頂盒的綜合接收解碼器(ird)中實現(xiàn)。這就要求發(fā)生器子系統(tǒng)產(chǎn)生的信息，必須能保證被解碼器子系統(tǒng)正確解析。為保護廣大收視觀眾的利益，多平臺運營商并存肯定是不可避免的。因此，為保證iptv業(yè)務(wù)的順利開展，必須進行業(yè)務(wù)信息的標準化。雖然平臺運營商和機頂盒制造商都可以自由選擇epg生成和顯示方式，但必須保證基本信息的標準性。gy/z 174-2001數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范中明確規(guī)定，epg基

14、本信息必須使用si傳送，以保證ird獲取epg基本信息的兼容性，對于個性化epg所需的額外信息，用戶可根據(jù)具體情況通過專用數(shù)據(jù)傳送。因此，可將epg信息分成基本epg信息和擴展epg信息兩部分。對于基本epg信息，在相同的epg標準下，只要發(fā)生器子系統(tǒng)發(fā)送的是標準si信息，那么不同廠家生產(chǎn)的機頂盒即可按照同樣的標準對si信息進行解析。對于擴展epg信息，各平臺運營商和機頂盒制造商可用來提供自己的特色功能。6、 機頂盒stb技術(shù)iptv終端有三種基本類型，分別是計算機、手機和電視機。計算機配備相應(yīng)的軟件，即可直接用作iptv的終端；用于移動流媒體平臺的多媒體手機也可以直接使用；但對于電視機來講，

15、情況就不同了。由于電視機本身并沒有存儲功能，不支持軟件安裝，也無法像手機那樣加裝流媒體支持功能，因而無法實現(xiàn)ip的支持功能，必須加裝一個將ip數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成電視機可以接受的信號的機頂盒設(shè)備作為中介才能收看iptv節(jié)目。這樣，作為普及面最廣的接收終端電視機，為它制作機頂盒就成為開展iptv業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。就目前的發(fā)展情況來看，作為用戶接收端設(shè)備，stb需要具備包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接入支持、協(xié)議支持、業(yè)務(wù)支持、解碼支持等在內(nèi)的多種功能。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是stb最基本的功能，就是要將接收到的ip數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(yīng)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(luò)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。在業(yè)務(wù)支持方面，stb一般需要支持目前較為流行的視頻點播、組播，internet瀏覽、短消息、可視業(yè)務(wù)和 網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù)。在解碼支持方面，stb需要支持對多媒體碼流的解碼能力，一般需要支持現(xiàn)行的國際標準格式(如mpeg-2，mpeg-4等)以及國產(chǎn)標準格式avs。除了上述這些