1、交互电视技术,唐明光 中广协会技术工作委员会,一、交互电视基本概念,1、交互电视系统定义所谓交互电视系统是指从电视台到家庭电视接收机是一个交互型的系统.通过该系统观众可以获得许多信息：新闻、电视节目、广告、财经、商品信息和商品买卖行情等。交互式电视点播系统的组成：由三大部分组成,即视频点播、管理设备、信号传输通道(单向或双向)和用户信号接收设备。,2、交互式有线电视系统 交互式有线电视系统，是在原有的有线电视广播网络上建立的，国外称之为有线电视网上的双向数据传输系统，或简称电缆数据传输系统（DOCSIS）。其目的是使有线电视网络能适应急剧增长的交互式数据业务传输的需要，使之有能力开发现有用户的
2、潜在数据业务市场，并参与未来数据业务市场的竞争，以改善社会信息化的网络环境。,有线电视网络，无论是全同轴电缆构成的局域分配网，还是用光纤同轴-电缆混合（HFC）结构组建的城域网，均可视为点对多点的、树枝型结构的模拟电视传输系统。即是一个共享介质的电视多节目实时广播系统。因而，要适应交互式数据业务的传输，必须对网络进行升级改造。这一升级改造过程是一个有线电视网络的变革过程，变革体现在三个方面： *使网络由模拟向数字技术体制过渡； *使网络由单向广播向以向交互传输方式转变； *使网络由单一业务向多业务功能拓展。,3、交互电视的特点及在有线网络上的实现方式 交互电视是数字电视技术和数字信息技术相结合
3、的产物，它把电视传播方式与信息技术集于一身。其具有的特点是：1）交互电视最大的特点是改变了以往传统模拟电视“你播我看”的收视方式，给予用户选择的权利，提供个性化的、综合视音频和数据信息的多媒体服务。2）与传统电视不同，交互电视平台除了有宽带的下行广播通道外，还需要有信息回传通道，以便返回用户的定制和点播信息。,根据不同的网络平台，交互电视有不同技术实现方式:1）有线网络平台：交互电视一般采用CABLE下行、CABLE上行或PSTN上行的物理连接方式，具体采用的技术标准为DVB-C下行，DOCSIS回传。2）宽带数据网平台：基于IP的交互电视系统。,4、在有线网络上建立交互电视平台的优势 对于已
4、经完成了有线网络的大规模双向860MHz改造，以及对数字电视及交互电视的软硬件进行了投资开发的网络，就为交互电视的播放平台打下了基础。它具有以下几大优势： a）充分发挥现有有线网络的宽带资源优势，利用先进数字压缩编码技术以及相关的数字信道调制技术，可大大提高模拟频道的带宽利用率，在一个模拟频道中容纳约6套数字电视信道，视频节目容量将大大增加，提高了用户端接收到的电视节目图像质量，标准清晰度可达DVD质量，同时利用数字调制和传输方式，可大大提高传送的数据信息量。,b）融合视频、音频、数据、话音等各类表现方式的多媒体信息服务。可提供：高质量的标准清晰度数字电视节目，面向电视机用户实现利用机顶盒上网
5、浏览功能，将大量互联网网页信息进行转换发送，提供如电视商务、电子邮局、远程教育等综合以上各类表现形式的多媒体服务。,c）充分利用已建的数字交换网络平台和DOCSIS标准的CMTS-CM平台，作为用户端交互式信息传送需要的回传数据信道，这样可与基于CM的宽带数据业务共用同一网络平台，只需在此数字交换网络平台上增加部分服务设备，可充分提高现有网络的利用率和降低投资费用。,d）采用内置DOCSIS标准的机顶盒，扩大了面向的用户群范围。该机顶盒不仅可作为数据通信信道服务于计算机用户，同时也可面向普通的电视机用户，利用机顶盒外接电视机作为显示终端，进行诸如电视机上网浏览、收发电子邮件、电视购物、远程教育
6、等应用。,e）增强了对用户使用权限的控制采用CA有条件访问控制技术，可利用机顶盒端的智能卡，增强对用户使用权限的控制以及按内容进行收费，可以按用户需要进行信息内容的定向播送，可按播送的视频、音频节目内容分级别向用户收取费用。f）可以将用户的使用习惯、喜好兴趣和各节目收视率等统计数据收集起来，记录到智能卡中以定期反馈到总前端，便于充实用户资料库，了解用户的喜好，收集到有商业价值的信息。,5、交互电视(ITV)平台相关技术 iTV技术平台和业务中必不可少的重要环节 由于交互电视平台不同于基于CM的宽带数据业务，它仅仅是一种信道服务。交互电视平台的复杂程度与需要支撑的业务种类和功能密切相关，为此涉及
7、多方的密切配合和合作，是一个集成的平台。可分别按业务和技术平台分为不同的内容。,1）iTV业务涉及的各个方面 a）iTV业务涉及内容提供商、应用提供商、网络运营商、服务提供商的密切合作，缺一不可。开展业务之前，需根据国外类似有线网络运营经验和本地实际情况，明确各方的任务范围。 b）内容提供商主要负责制作和提供视频和音频节目内容、电视节目指南数据信息、各类转发节目内容的许可授权、节目内容审核和节目质量审核。,c）应用提供商主要提供交互/准交互应用软件，包括各类数据应用服务如电视杂志、气象预报、小游戏、航班动态、彩票信息等。 d）网络运营商主要负责有线网络的技术平台建设、保证节目内容的正常传输、对
8、收费节目进行加密处理、统一网络SI服务信息、统一网络服务界面、融合视音频和交互应用数据、规范入网STB并认证测试等。 e）服务提供商主要负责面向用户提供服务，包括服务的开通和变更等、STB的销售和维修、用户付费和账务管理等。,2）iTV技术平台组成要素 iTV平台的建设涉及：视频节目播控系统硬件平台(包括卫星接收设备、视频编码设备、复用器设备)交互应用中间件平台SI信息服务系统有条件访问CA加密系统用户管理服务系统网络监测管理系统等各个子系统的复杂集成工作,3）iTV技术平台建设中的工作重点 对于有线网络公司而言，一般情况下主要承担网络运营商和服务提供商的任务，为此主要有以下各工作重点: 提供
9、网络传输平台，保障数字电视信号传输; 建立加密计费平台，提供各类付费电视业务; 建立交互电视软件应用平台，提供增值数据信息服务; 建立用户管理服务平台，面向最终用户提供服务; 确定网络STB规范，提供STB入网测试认证; 建立统一的SI信息服务系统; 建立iTV网络监测管理系统，保证业务正常运行。,a）传输平台采用IP技术和光纤传输技术建设宽带骨干网络。源于互联网的内容分发网络技术（即CDN），将在广电传输网络中发挥重要的作用，IPQAM技术的迅速发展和普及使得基于HFCIP网络的业务模式得以全面推广。,为什么需要CDN网络及IPQAM技术CDN是构建在IP网络上的一种分布式的内容分发网，主要
10、采用“中心边缘”的存储与服务分布方式。它的基本原理就是在分布的地区或网络中部署边缘服务器，所有的节目都在中心服务器存储，通过IP骨干网把用户访问相对集中的内容分发到边缘服务器，直接由边缘路由器提供用户服务。,CDN起初只是一个互联网概念，是为了加快用户的访问速度而建立的网络。在VOD业务中，由于电视观众对视频信号的高质量及实时性要求，CDN的作用有二，承担提高用户响应速度，减轻巨大的视频数据流量对骨干网的压力。基于HFC网的分布式VOD体系结构，可以充分利用现已有的CATV网络，将海量的节目迅速高效地提供给用户，为开展VOD等多媒体互动业务提供了一种合理的框架。,IP-QAM设备集“复用、加扰
11、、调制、频率变换”功能为一体，其作用是：1)将DVB/IP_GbE输入的节目流重新复用在指定的MPTS中，2)进行QAM调制和频率变换，输出频分复用的RF信号。3)使用IPQAM之后，STB和边缘视频服务器之间的控制信息和视频流分别通过不同的通路传输：4)STB的接入认证、EPG信息浏览等流程通过双向回传通道交互；5)边缘视频服务器收到用户的请求后将音视频流以恰当的封包形式输出至IPQAM设备，IPQAM将音视频流调制为RF信号后通过HFC网络传输给STB，STB对音视频流进行解调和解码。,利用CDN网络与IPQAM技术 实现iTV业务交互电视平台中，CDN将视频内容根据合适的策略推送到边缘节
12、点，然后通过IPQAM设备将IP数据封包调制发送到HFC接入网中，典型的部署示意图如下：,采用CDN和IP-QAM的交互电视平台示意图,采用IPQAM技术的优势：可以充分利用HFC的带宽资源以及传输特性，向用户提供有QoS保障的视频服务，更适合高清业务对传输网络的高下行带宽要求；降低了视频服务对IP网络的要求，不再要求IP网络接入层提供较高的带宽，使广电运营商可以以较低的成本实现交互视频业务。,二、交互电视实施步骤,（1） 根据要求实现的业务功能的内容量，规划和确定整体系统的信道容量 （a）视频类节目的信道数量和带宽，表现形式是否是NVODl或仅仅是CHANNEL，收费方式是PAYPERCHA
13、NNEL还是PPV。 （b）视频类节目的来源方式，是卫星节目转发，还是本地直播节目，或是定时排程由本地播出的。 （c）数据类应用的信息量和信道占用带宽，需明确此类涉及中间件的应用为纯数据类还是与 视频混合类，以及数据信息的提供方式和用户选择方式。,（2） 按整体信息的信道占用规划，确定需要的硬件设备类型、数量和连接形式，同时考虑关键设备的备份切换 （a）确定视频节目播出需要的视频服务器、卫星接收机、本地实时编码器的数量和连接方式。 （b）确定数据和应用需要的中间件应用服务器和中间件广播服务器的数量和连接方式。 （c）根据各信道服务的关联情况，同时考虑设备备份设计整体硬件集成方案。,（3） 根据
14、要求实现的业务功能，明确详细的中间件应用雳求和开发计划，并列出对用户端机顶盒的规范要求 （a）由于业务需要实现的交互功能需要利用中间件软件实现，如EPG、电视杂志、小游戏、电视邮件等，为此要明确各个应用的详细功能和需求，并据此确定开发计划。 （b）根据明确的应用功能要求，细化对用户端机顶盒的规范要求。,（4） 进行技术平台的联调和集成 （a）根据信道规划进行硬件设备的互联调试，包括视频节目类和数据应用类的潘出服务器和应用服务器，用机顶盒测试基本视音频节目接收和SI信息的接收。 （b）调试测试CA加密功能，利用机顶盒测试有条件接收功能，以及前端用户管理功能的集成测试。 （c）将各中间件应用软件加
15、载到系统服务平台上，与机顶盒进行应用层互联，若涉及双向交互业务，则需测试CM的回传信道，如电视邮件服务和电视机上网功能。,（5）逐步增强各答理系统的功能 （a）根据实际播出的要求，完善视频节目排程和播控系统，增加对内容的管理和审核功能。 （b）建立用户管理系统的基本功能，完成与CA系统的互联调试，还需根据网络运营情况做调整。 （c）增加系统平台网络管理功能，建立硬件设备故障报警、码流监测和故障报警、系统故障排错和流程监控等系统，保证系统稳定运行。,三、广电时移电视解决方案,数字电视面临的困难：我国全力推进数字电视已有几年，但是由于绝大多数地方仅仅把模拟信号变为数字信号，业务模式单一，无法带给观
16、众全新的体验，数字电视缺乏吸引力，发展遇到了很多困难。同时，也因为业务单一，造成广电运营商收入的单一，无力投资进行网络改造和开展新业务。因此，寻找新的业务突破口促成整体运作的良性循环成了许多地方广电运营商的当务之急。,有线时移电视（TSoC）：指观众在观看DVB数字电视节目时，可以选择几天前的电视节目。TSoC彻底颠覆了原有看电视的方式，给观众带来全新的收视体验；也使得数字电视成为真正的“我的电视”，摆脱了时间的束缚，顺应现代人越来越快的生活节奏。该业务具有投入小、见效快、受众广、运营简单、长期有效提高用户ARPU值的特点，是广电运营商改变业务模式，提高收入，并借以切入其他交互电视业务的首选。
17、,方案总体结构时移电视解决方案由四个主要部分组成：采集编码系统、时移服务器、IPQAM设备、回传设备。如下图所示：,采集编码系统：用于对时移频道的DVB信号源进行实时采集编码，转换成可供用户使用的视频流。时移服务器：将采集编码系统提供的视频流进行录制，并响应用户请求提供所需的时移视频流。IP QAM：将时移服务器提供的视频流进行调制，通过HFC网络进行传输。回传设备：如CMTS、OLT、交换机等。,支持的时移功能用户使用时移业务的操作非常简单，只要通过遥控器上的“” 、“”、“确认/OK/播放”、“退出”等按钮即可完成。用户可以选择的时移操作包括：暂停(Pause)-在观看电视频道时，用户按遥
18、控器暂停键，节目暂停一段时间后，用户按播放键，可以从暂停处继续播放，此时可以进行节目快进，直到播放本频道实时的电视节目定位（Seek）-在观看电视频道时，按遥控器定位键，可以选择前N分钟或某个绝对时间，并从选择的时间开始观看以前的电视节目快退（Trickplay）-在观看电视频道时，按遥控器快退键，节目快退，按播放键，从选择的位置开始观看以前的电视节目快进（Trickplay）-用户观看以前的节目，按遥控器快进键，节目快进，直到播放本频道实时的电视节目,关键设备与系统（以思华科技系统为例）（1）时移服务器时移服务器是基于先进的ATCA硬件架构的高性能视频服务器。具有99.999%的高可靠性，全
19、冗余热插拔，无阻塞的IP交换和FC交换背板；采用优化的linux操作系统，防止攻击；单块板卡可同时支持多种格式(MP2/MP4/H.264/WMV/REAL)。它包含了视频服务MSC、录制TSB、时移导航TSG、用户自服务SSG、资源管理CSG等多个功能组件。,单台时移服务器可以提供6Gbps的服务能力，相当于1300多个4.5M的MPEG2并发视频流。以高峰期，10%的用户同时使用时移电视业务计算，单台服务器能够同时为13000户数字电视用户提供时移服务。根据系统容量和用户规模，时移服务器可集中部署在总前端，向全网用户提供时移电视服务。当用户规模扩大时，可将时移服务器分布式部署于各分前端，就
20、近向用户提供服务。,（2）采集编码系统采集编码系统将DVB信号实时转码成所需的格式与码流，并发送给时移服务器进行录制。系统支持MPEG2、MPEG4、H.264、WMV等所有主流编码格式。采集编码服务器支持N+1冗余备份的方式，当一台服务器故障时，可自动切换到备份服务器接替工作。,（3）IPQAMIPQAM设备接收时移服务器提供的时移视频流，并将其调制成射频信号，通过HFC网传送给机顶盒。思华时移电视解决方案全部采用国际标准与协议，可与任何标准的IP QAM设备对接。思华方案目前已完成包括SA，Harmonic， Tandberg在内的多家主流IP QAM厂家的IP QAM设备集成。一般的IP
21、QAM设备支持1624个频点，以24频点IPQAM设备为例，在64QAM调制方式下，单台IPQAM可以支持192个4.5M的MPEG2并发流。以高峰期，10%的用户同时使用时移电视业务计算，单台IPQAM可为1920户数字电视用户提供时移服务。,方案特点业务层面：改变了用户的收视习惯，是一种全新的用户体验创新，是广电过渡到交互服务的必由之路。在系统建设初期以非常有限的投资，快速的部署获得较高的市场回报，大幅提升广电用户的ARPU值，提高用户的忠诚度。技术层面：基于国内首创的符合广电业务特点的时移解决方案，采用控制信令和视频传输分离的方式，高效准确的控制和路由体系。整个系统安装调试简便，运行后人
22、工干预小，对运维人员要求低，维护成本低。系统后期的扩展性好，可以支持多种媒体格式和业务类型，可以实现平滑升级，以支持其他交互类业务整合优势：方案中思华选择广电领域的知名厂商作为合作伙伴，在网络方面联手CISCO/SA作为设备提供商充分保证系统技术领先性，以整合方案降低方案投资，并保证整套方案的无缝集成与协同合作。,广电行业正面临着前所未有的数字化大发展的历史机遇，电视正朝着高清、多业务、互动的时代迈进。但是，围绕着电视机的竞争也必将越来越激烈。能否顺应潮流、抓住机遇，推出满足用户需求的新业务，对广电运营商来说意义重大。时移电视可以在很大程度上改变用户收视习惯，满足个性化需求。同时业务实现简单，
23、可以快速部署、快速开展业务、长期获得收益。时移电视系统还可以平滑升级支持VOD点播、录播等其他业务，为构建多业务交互数字电视平台奠定坚实的基础。,IPTV解决方案的功能架构,方案的特点：完整的端到端解决方案，覆盖了IPTV业务开展所需要的所有环节灵活的、高度可伸缩的系统架构，支持集中及分布式的部署方式方案领先成熟：率先在国内经过大规模商业运营检验，项目实施风险低。自主知识产权：具备根据电信运营商业务发展及时进行客户化定制的能力。优质的用户体验，促进运营商业务的推广和发展多级认证体系：具有网络接入、机顶盒、用户认证等多级认证体系。技术领先的基于ATCA架构的ContEx7000系列电信级视频服务
24、器系统、支持灵活的分发/缓存/播放策略、多格式支持、多业务集中承载系统具有电信级的可管理性和可运营性，降低运维压力，融入运营商业务管理体系支持多站点和多EPG管理，实现业务的灵活运营多合作伙伴支持，支持多种合作运营模式能够集成更多的增值应用，帮助运营商实现大规模的IPTV增值业务运营,四、交互电视解决方案案例,a、杭州华数交互电视解决方案 杭州华数传媒的“杭州模式”是广电领域最早全面商用、业界影响深远的数字电视、交互电视综合解决方案的商业模式。 到2005年年底，杭州市已经完成整体的数字电视平移工作，其中:交互电视用户占数字电视总用户数的20%，到2006年底已达到40%，杭州交互电视的签约酒
25、店也超过110家。单个家庭用户的平均ARPU值大大超过广播式数字电视的用户ARPU值，达到55元，酒店用户的ARPU值更高。,杭州数字交互电视目前开展的业务有： DVB数字电视直播、VOD互动点播、电视购物、社区服务、网络教育、 电子政务、市民邮箱、游戏、音乐、体育、娱乐、财经等。涵盖百姓生活的方方面面，已经成为百姓家庭的综合信息平台，创造了巨大的商业价值和社会价值，并成为数字化杭州的重要载体。,b、深圳天威视讯的交互电视深圳市有线数字电视整体转换工作自2005年7月启动以来，仅用8个月即已全面完成。目前深圳市特区内数字电视用户达60.97万户，数字电视终端达68.52万个，整体转换率超过95
26、.71%；深圳基于双向HFC网络的有线数字电视综合信息网在技术上实现了数字电视、宽带数据接入和语音业务的“三网融合”，宽带数据接入用户比例超过20%。由天威公司负责搭建的深圳有线交互数字电视系统也通过了国家广电总局专家组的技术鉴定。已于2006年8月开始试播运行（4000个并发流）。为深圳市民提供实时点播、电视银行、数据广播、网络电话(VOIP)、电视游戏及语音等增值应用。,基于HFC网络的互动电视解决方案,方案的技术特点：充分利用HFC的带宽资源以及传输特性，向用户提供有QoS保障的视频服务，适应HDTV业务对传输网络要求；可以通过HFC骨干网将内容推送到边缘，将流服务器和IPQAM设备置于
27、骨干网边缘，完成全网的负载均衡，并节省骨干网的带宽；降低了STB的要求，使基本交互型的机顶盒用户也能够使用 互动视频业务；降低了视频服务对IP网络的要求，不再要求IP网络接入层提供较高的带宽； 支持MPEG2/MPEG4/H.264等编码格式；提供从几秒到几天的时移电视；基于HFC网的互动电视的技术实现，打破了接入网的瓶颈，使得广电运营商能充分发挥其优势，充满信心的应对手机电视、IPTV等新媒体的挑战。,交互电视系统方框图,五、IPTV技术概要,1、什么是IPTV 从字面上讲，IPTV就是利用IP方式传输普通的电视节目（因此有时也被称为网络电视）。IPTV为什么是“TV” ？与TV相关的方面主
28、要体现在两个方面：1）IPTV为用户提供的节目是社会广泛熟悉的TV节目，因此是“TV”；2）通过IP网络传播来的信息，经过机顶盒（STB）做处理后，利用普通或高清晰的电视机（TV）做显示终端，因此是“TV”。,“IP”与“TV”的关系：传统的广播电视行业通常将其理解为“IPTV=IP+TV”模式，即在这种实现方式中，IP业务和TV业务在CABLE中是完全独立并行的；传统的电信行业则相反，实现的方式是“IPTV=TV over IP”模式，即包括TV在内的所有业务都承载在IP之上。,IPTV与传统的电视业务相比，最大的特点是能够进行个性化和实时交互特点的点播服务，还可以开展类似于传统电信业务和互
29、联网业务的其他增值服务。概括的讲，IPTV业务利用IP网络（或者同时利用IP网络和DVB网络），把来源于电视传媒、影视制片公司、新闻媒体机构、远程教育机构等各类内容提供商的内容，通过IPTV宽带业务应用平台（该平台往往不仅支持TV，也支持其他业务）整合，传送到用户个人电脑、机顶盒+电视机、多媒体手机（用于移动IPTV）等终端，使得用户享受IPTV所带来的丰富多彩的宽带多媒体业务内容。,2、IPTV的实现方式下图简单示意IPTV在广电和电信网络中实现方式，分别对应上面所说的“IP+TV”和“TV over IP”方式。,当广播电视数字化以后，广播电视领域的交互电视网络将拥有一个双向的交互通道和一
30、个单项的广播电视通道，如图1中所示，交互电视需要通过交互通道提供方（即ISP）的网络通信资源，来与电视内容提供商交互，实现一些IPTV的基本功能。目前，广电部门在部分地区斥巨资积极进行网络的双向改造试验，力图采用IP over DVB的方式实现IPTV。但是由于广播电视网络的固有特性，从技术和经费上都需要巨大投入，实现起来十分困难，而投入和产出又会有相当大的差距。,3、IPTV的系统组成IPTV是一种以家用电视机或PC为显示终端，通过互联网，提供包括电视节目在内的内容丰富的多媒体服务业务，IPTV是计算、通信、多媒体和家电产品崭新技术的融合，其关键技术是利用计算机或“机顶盒+电视”完成接收视频
31、点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。,IPTV实际系统组成如图所示：,1）节目提供系统该部分主要完成节目的数字化，使原始节目成为能够在IP网络上传输的数字节目。其主要功能是直播节目的编码压缩、转换和传送。2）内容管理系统内容管理系统主要功能是对IPTV的节目和内容进行管理，其主要是内容管理和用户管理，功能包括：内容审核、内容发布、内容下载、用户管理以及用户认证计费等。,3）流媒体传送系统流媒体传送系统主要包括的设备是中心边缘流媒体服务器和存储分发网络。存储分发网络可以由多个服务器组成，它们之间通过负载均衡来实现大规模组网，如CDN。流媒体服务器是提供流式传输的核心设备。要求有很高的稳定性，同时
32、能满足支持多个并发流和直播流的应用需求。4）接入系统接入系统主要为IPTV终端提供接入功能，使STB能够顺利接入到IP网络，目前常见的接入方式为xDSL和LAN方式。,5）IPTV终端目前的IPTV可根据终端分为三种形式，即PC平台终端、IP-STB平台终端和手机平台（移动网络）终端。其中，IP-STB终端是IPTV的用户最常见的消费终端。6）运营支撑系统运营支撑系统完成IPTV的营业受理、用户管理、计费管理、帐务管理、资源管理、ICP管理、产品管理、工单管理以及内容服务访问控制等功能，是IPTV系统实现“可运营、可管理”的关键。,4、IPTV的内容提供1）节目制作IPTV的节目制作系统通常包
33、括内容采集、内容制作（包括编码与转码）、节目管理等组成部分。内容采集系统的节目源可以是摄像机、电视台节目、VCD光盘、卫星输入信号等等。内容制作系统提供普通节目制作、直播节目制作和录播节目制作等等。同时，内容制作系统可以实时监听后台自动直播（录播）系统的管理信息，自动在预先设定好的时间使用视频捕捉卡直播（录制）特定频道正在播放的电视节目；当节目录制完成后，可以自动上传到流媒体文件服务器，并将节目相应信息存储于数据库中。制作系统支持将VCD、DVD、WAV、AVI、MPG和MP3等文件转换格式为ASF、WMV、WMA、RM、MP4等流媒体格式，支持各种带宽大小的码流格式，同时支持将视频捕捉卡等设
34、备得到的视频、音频数据（电视、录像带、摄像机等）转换为流媒体系统支持的文件的功能。,2）编码技术20世纪90年代以来，随着视频编码技术的成熟，国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）相继推出了一系列视频压缩编码的国际标准，已经发布的有：H.261，H.262，H.263，H.264以及MPEG1，MPEG2，MPEG4等。目前，认为比较适合于流媒体系统中使用的标准主要有H.264和MPEG4。a）MPEG-1应用于带伴音的数字活动图像的压缩编码，码率为1.5Mbps，一般家用VCD便是MPEG-1的一种应用；b）MPEG-2是一种应用于专业级的压缩编码标准，针对标准数字电视和高清晰度电
35、视在各种应用下的压缩方案和系统层有详细规定，其码率具有从3Mbps-80Mbps的可分级性，MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。,c） MPEG-4标准为适应在互联网上多媒体的灵活传输，国际运动图像专家组（MPEG）于20世纪90年代末又发布了MPEG-4标准草案。MPEG-4是基于音视频对象的可分级编码技术，其码率可从5Kbps-2Mbps的范围变化，它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的技术功能。它在要求高效压缩编码的同时，强调多媒体网络通信的灵活性和交互性。,d）H.264标准由ITU-T和ISO两个国际标准化组织的视
36、频编码联合专家组JVT制订新的视频压缩编码标准H.264标准，称为AVC（Advanced Video Coding）标准，是MPEG-4的第10部分。H.264不仅比H.263和MPEG-4节约了50%的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。H.264具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输。H.264支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264能适应于不同网络中的视频传输，网络亲和性好。H.264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，在较低带宽上提
37、供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。,e）AVS标准AVS是中国自行开发、具有自主知识产权的新一代编码方式。AVS是以取代MPEG-2规格为目标的高效编码方式之一，相当于H.264和Windows Media 9。当前，AVS视频主要面向高清晰度电视、高密度光存储媒体等应用中的视频压缩。f）其它除了以上视频编码技术之外，目前互联网使用较多的流媒体格式主要是美国Real Networks公司的ReaMedia、Apple公司的QuickTime和微软公司的Windows Media。主要的编码方式包括：ASF、nAVI、AVI、DIVx、QuickTime、RealAudio、Real V
38、ideo及Real Flash等。,3）内容管理系统a）内容管理系统的主要功能：）对IPTV的节目和内容进行管理。媒体节目经过制作后，手工或者自动入库到流媒体节目管理系统中，然后在内容管理系统中经过频道组织和内容编排，通过EPG展现给用户。）内容管理系统需要与IPTV支撑运营系统（BOSS）接口，通过用户接入门户，对用户身份进行认证（即完成机顶盒的访问认证），对用户服务获得授权，支持机顶盒检索节目内容和访问媒体内容的重定向，同时完成计费数据采集功能，并且对用户的账户进行扣费。,）内容管理系统需要监视流媒体服务器或CDN的入口可用状况，当入口地址由多台服务器提供的时候，内容管理系统能够为这些服务
39、器提供负载均衡。）内容管理系统需要对节目进行版权管理，为了防止用户采用虚拟播放器非法下载并传播流媒体文件；同时，为了提供可控流媒体文件下载观看服务，需要通过DRM版权管理进行控制。,b）内容管理系统中最主要的技术：EPG菜单和数字版权管理（DRM）。）EPG菜单电子节目指南（EPG）用于给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。EPG是指在符合MPEG-2（13818.1）的TS传输流中插入DVB标准定义的业务信息（Service Information，SI），使机顶盒的综合接收解码器可以从TS流
40、中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目。利用机顶盒收看数字电视节目，用户通过EPG不仅能够接收普通的电视节目、广播节目或图文电视节目，而且，还可以查看感兴趣的信息，比如：按节目分类（如音乐节目、体育节目、电影等）检索节目、按节目提供者检索节目、查看未来一段时间内节目播出表以及视频网络中节目播出情况等信息。,）数字版权管理（DRM）数字版权管理（Digital Rights Management，简称DRM）是一项涉及到技术、法律和商业各个层面的系统工程。它为数字媒体的商业运作提供了一套完整的实现手段。DRM是保护多媒
41、体内容免受未经授权的播放和复制的一种方法。DRM技术的出现，使得版权所有者不用再耗费大量时间和精力与客户进行谈判，来确保数字媒体内容能够被合法的使用。DRM将使各个平台的内容提供商们，无论是因特网、流媒体还是交互数字电视，提供更多的内容，采取更灵活的节目销售方式，同时有效地保护知识产权。DRM技术的工作原理是：建立数字节目授权中心，编码压缩后的数字节目内容，利用密钥（Key）可以被加密保护（lock），加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密（unlock），节目方可播
42、放。需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。,5、IPTV内容的存储分发1）存储分发要求IPTV系统中对存储网络的存储分发要求：根据用户的地理位置和连接带宽，让用户连接到最近的服务器上去，访问速度快，减少用户访问的延迟和响应时间，减少消耗的网络带宽；全局负载平衡，提高存储资源的利用率，提高分发服务的性能与质量；提高资源存储和内容分发的管理控制能力，智能分配路由和进行流量管理；对用户提供鉴权、认证机制，发送的内容受到保护，未授权的用户不能分发；具有高可靠、可用性，具有良好伸缩性和兼容性，能容错且很容易扩展。,2）组网方式
43、a）CDN模式IPTV系统对于用户的服务质量有很高的要求，而且要保证播放的流畅。在广域网内，从用户的客户端到流媒体服务器之间经过了一个很复杂的路由以后，就很难保证播放的流畅了。为了克服网络复杂路线带来的制约，在IPTV中必须通过边缘服务来实现最终用户的点播服务，所以要把内容从中心服务器有效地分发到边缘服务器，实现把内容从中心存储服务器分发到边缘服务器的这样一个网络体系，称为内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）。,CDN的核心思想是将内容从中心推到靠近用户的边缘，使用户可以就近取得所需的内容，这样，不但有效提高了用户访问内容的性能，而且有效减轻了中心设备和骨干
44、网络的压力。通过CDN，可以将内容分发从原来的单一中心结构变为分布式的结构，提高用户访问网站的响应速度。因而，CDN可以提高网络中信息流动的效率，从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题，提高用户访问网站的响应速度。,在一个CDN网络中，包含内容缓存设备、内容交换机、内容路由器、CDN内容管理等几个重要元素。典型的CDN组成如图所示：CDN模式的网络组成示意图,）内容缓存设备是CDN的业务提供点，是面向最终用户的内容提供设备，可缓存静态的Web内容和流媒体内容，实现内容的边缘传播和存储，以便最终用户的就近访问，因此一般部署于集中的用户接入点，完成内容边缘存储的设备通常都
45、采用Cache技术来实现。）内容交换机处于用户接入集中点和POP点，可对内容进行缓存负载平衡及访问控制。在很多设备情况下，和内容缓存集中在一个设备上。内容交换机可以均衡单点多个内容缓存设备的负载，它基于最终用户会话和特定的内容请求提供内容服务。内容交换机是CDN的可选部件之一，对于较大型的用户接入点，内容交换机可以提高站点的可用性。,）内容路由器负责将用户的请求调度到适当的设备上，内容路由通常通过负载均衡系统来实现，负载均衡系统是实现CDN的内容路由功能。其作用是动态均衡各个内容缓存站点的负荷分配，为用户的请求选择最佳的访问站点，同时提高网站的可用性。内容路由根据网络拓扑结构、网络延时、服务器
46、负荷与规则等策略设定，指定最优站点向特定的内容请求提供服务。内容路由器可根据多种因素制定路由，包括站点与用户的临近度、内容的可用性、网络负载、设备状况等。负载均衡系统是整个CDN的核心，负载均衡的准确性和效率直接决定了整个CDN的效率和性能。,）内容管理系统主要负责整个CDN系统的管理，是CDN的可选部件，它的作用是进行内容管理，如内容的注入和发布、内容的分发、内容的审核、内容的服务等，并能够让网络内容分布和传输服务的用户或者服务供应商可以根据需要监视、管理或者控制网络内容的分布、设备状态等。但是，目前基于流媒体系统建设的CDN系统主要还是面向PC设计，只能在一定程度上满足部分IPTV业务，它
47、与IPTV系统存在很大的差异，完全依靠流媒体的CDN系统来发展IPTV是无法满足IPTV业务需求的。,b）P2P模式P2P技术是一种用于不同PC用户之间、不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。它打破了传统的Client/Server模式，在对等网络中，每个节点的地位都是相同的，具备客户端和服务器双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。由于P2P技术的飞速发展，互联网的存储模式将由目前的“内容位于中心”模式转变为“内容位于边缘”模式，改变互联网现在的以大网站为中心的状态，重返“非中心化”，将权力交还给用户。,P2P模式的网络组成变化经历了集中式、分布式和混合式3个阶段。）集中式P2P模式
48、由一个中心服务器来负责记录共享信息以及反馈对这些信息的查询；每一个对等实体要对它所需共享的信息以及进行的通信负责，根据需要下载它所需要的其他对等实体上的信息。集中式P2P模式则是所有网上提供的资料都存放在提供该资料的客户机上，服务器上只保留索引信息，此外服务器与对等实体以及对等实体之间都具有交互能力。集中式P2P有利于网络资源的快速检索，并且只要服务器能力足够强大就可以无限扩展，但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击。,）分布式P2P模式在分布式P2P中，对等机通过与相邻对等机之间的连接遍历整个网络体系。每个对等机在功能上都是相似的，并没有专门的服务器，而对等机必须依靠它们所在的分布网络来查找文
49、件和定位其他对等机。分布式P2P解决了抗攻击问题，但是又缺乏快速搜索和可扩展性。,）混合式P2P模式混合式P2P在分布式模式的基础上，将用户节点按能力进行分类，使某些节点担任特殊的任务。这些节点共分为3种：用户节点、搜索节点和索引节点。一个节点可以既是搜索节点又是索引节点。混合式P2P结合了集中式和分布式P2P的优点，在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化。,6、IPTV的接入系统随着IPTV视频组播、点播业务的全面展开，对接入网络提出了更高的带宽需求，标清IPTV带宽至少需要2Mbps以上带宽，高清IPTV带宽至少需要6-8Mbps以上带宽（MPEG4视频格式）。如果一个家庭拥有多个IPTV终端，这时需要的带宽将成倍增加。此外，各类网络互动业务，如视频会议、视频聊天、网络游戏、BBS贴图等需求，接入网的上行带宽需求也会不断增长，因此IPTV接入承载网络的上下行带宽要求将会越来越高。,随着网络的迅猛发展，光网络和光纤通信由于其具有的大容量、高速的特点，已成为网络基础建设中的主角。同时接入网交换机对组播业务的支持性能日趋成熟、稳定，价格不断下降。FTTB+LAN和EPON都是基于以太网技术的光纤接入手段。因以太网技术的成熟和简单，且都采用廉价稳定高速的光纤作为传输介质，这两种方式已经成为IPTV宽带接入的有效技术方案。,
