ＩＰＴＶ技术浅议

王　昆　李晓峰　王洪祥

济南 250101；3.济南卷烟厂，山东 济南 250104)

摘要：介绍了IPTV的基本概念，特征，组成，并按照形态划分来介绍IPTV和它的业务内容，着重综述了IPTV涉及的关键技术，同时对比了国外和国内IPTV发展的历史和现状，分析了我国IPTV发展遇到的难点问题，最后对其发展作出了展望。

关键词：IPTV；视频点播；数字版权管理；内容分发网络；电子节目指南

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)18-2pppp-0c

Overview of IPTV Techonlogy

WANG Kun1,LI Xiao-feng2,WANG Hong-xiang3

(1.School of Information Science and Technology,Shandong Institute of Light Industry,Jinan 250353,China;2.School of Computer Science and Technology,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101;3.Jinan Cigarette Factory,Jinan 250104,China)

Abstract:Basic concept,characters,constructions of IPTV are introduced as well as its forms and business contents,key technologies refer to IPTV are presented highlightly.At the same time,the history and current situation of IPTV between overseas and domestic are compared,the confronting difficulties in development of our country's IPTV are analysed,at the end,the prospect of IPTV is proposed.

Key words:IPTV;VOD;DRM;CDN;EPG

1 IPTV的概念

IPTV[1],Internet Protocol Television(互联网协议电视)的简称，是IP与TV结合的产物，是将电视，视频节目

源流化为IP信元，运用IP的存储、交换技术,通过双向网络，依照命令进行即时的内容选择，用户可以任意选择节目的起点和终点，控制播放进程和时序。

IPTV的简要网络结构如图：

图1 IPTV网络结构简图

从图1可以看出，IPTV是个双向的网络，这是与传统的广播电视最大不同的地方。传统广播电视是按照预先设置的节目时间表进行播放，用户只能被动接受，播放过程也不能实现倒退、暂停等功能。而IPTV保证用户指令和系统命令总是处于实时的交互中，节目的选择、播放和控制都是由用户来操控的。

2 IPTV的特征

(1)用户可有极为广泛的自由度选择各网站提供的视频节目。

(2)IPTV可根据用户的选择配置多媒体服务，包括数字电视节目，游戏，浏览网页等多种在线咨询、娱乐、教育及商务功能。

(3)用户可以得到接近DVD水平的数字媒体服务。

3 IPTV的组成

IPTV系统总体上可分成三个部分：发送部分，传输部分和接收部分。各个部分都有相应的设备构成，完成具体的功能。

发送部分完成电视节目的录制，编辑，存储，检索和发送等功能，并将传统的视音频文件处理转换成为能在网络上传输的数字信号。主要设备有编码器，存储器等。

传输部分主要是把第一步转换成的数字节目传输到目的用户。主要的设备是IP视频服务器，路由器，交换机，以TCP/IP为主要协议的宽带骨干网，城域网和接入网等。

接收部分负责接收和识别传送来的内容，并将它们转换成人们能够直接识别的信息。

4 IPTV的基本形态

IPTV承载网络分别有IP网，同轴电缆网，移动网络三种。根据IPTV的终端，分为PC平台，TV+机顶盒[2]和手机平台。目前PC平台和TV+机顶盒的方式比较普遍。

4.1 以PC为终端的IPTV

通过PC收看网络电视是当前的主要方式，基于PC平台的解决方案和产品也比较成熟和兼容。从节目内容的来源看，主要来自广电媒体和门户网站：

(1)广电媒体的视频播放网站：传统的广电媒体将自身的音视频资源与网络传播结合起来，建立视频播放的网站,但这种方式需要进行视频压缩，画面质量必然有所下降。

(2)网站经营的IPTV：综合网站为了拓展业务，丰富宽带内容，也开辟网络电视的板块，包括电视剧，电影，音乐等节目，在遇到重要活动时，网站也会进行视频直播。

4.2 以TV+机顶盒为终端的IPTV

TV本身并没有存储功能，不支持软件安装，也无法像手机那样加装流媒体支持功能，所以必须加装一个将IP数据流转换成TV可以接受的信号的机顶盒作中介才能收看IPTV节目。这种方式以IP机顶盒为联网设备，以TV为显示终端，有大量的用户群。

5 IPTV的业务内容

5.1 电视类业务:比如广播电视，点播电视。广播电视节目是原来所有电视收费频道的节目，点播电视一般说来就是VOD(video on demand，视频点播)[3]服务，用户可以通过IPTV业务进行视频节目的点播，可在线观看也可以下载到本地收看。

5.2 通信类业务:主要是基于语音业务、即时通信服务、电视短信等。语音业务基本是语音聊天的语音服务。电视短信服务能够接受来自手机、机顶盒、电子邮件、网站等各种消息源数据，以图文方式发送给指定的机顶盒用户。

5.3增值类业务:指电视购物、互动广告、在线游戏等。电视购物就是用户在线购买网站推荐的商品。互动广告包括所有形式的网络广告、无线广告和交互电视广告。在线游戏包括现在的网络游戏等能进行网络连接的游戏。

6 IPTV的关键技术

6.1 视频编码技术

因IPTV带宽有限，如何使得在有限带宽上传输的节目接近或达到DVD的水平，使IPTV达到标准清晰度的标准就成为很重要的问题，此外广电节目普遍采用MPEG2[4]格式，为方便格式转换，必须要求编码能对MPEG2进行压缩，这样与MPEG2的对比也成为衡量视频编码解码技术的主要参数。

(1)MPEG4[5]标准简介：

MPEG4是动态图像专家组的缩写。适于交互AV服务以及远程监控。目前主要被用于三个领域：数字电视、交互式的图形应用、交互式多媒体领域等。总体说MPEG4有几方面的优势。首先，作为一个国际化的标准具有很好的兼容性；其次，MPEG4在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小，且传输速率不高。

(2)H.264[6]标准简介：

H.264是ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC活动图像编码专家组(MPEG)的联合视频组(JVT)开发的一个新的数字视频编码标准。相比传统的MPEG4，H.264压缩率更高，可达到MPEG4的2倍，但相对的是压缩时间也更长，大约是1.5倍。

(3) AVS[7]标准简介：

AVS标准是“数字音视频编码技术标准”的简称，其核心是把数字视频和音频数据压缩为原来的几十分之一以下，AVS包括系统、视频、音频等三个主要标准和一致性测试等支撑标准，这是我国自主制定的开放标准。AVS具有以下优点：(1)性能高，编码效率是MPEG2的2倍以上，与H.264的编码效率处于同一水平;(2)复杂度低，算法复杂度比H.264明显低,软硬件实现成本都低于H.264；(3)我国掌握主要知识产权，专利授权模式简单，费用低。

6.2 数字版权管理(DRM)[8]技术

通过网络进行多媒体内容的传播非常容易，随之版权问题备受重视。数据数字版权管理(Digital Rights Management，简称DRM)技术为内容提供者保护他们的数据版权提供了一种手段。DRM技术通过对数字内容进行加密和附加使用规则对数字内容进行保护，其中使用规则可以断定用户是否符合播放数字内容的条件，它一般可以防止内容被复制或者限制内容的播放次数。DRM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，这样就能进行版权信息的比对了。

6.3 内容分发网络（Content Distribution Network，CDN）[10]技术

内容分发网络是建立在内容分发技术上的网络架构和整体系统，是在流量管理、负载均衡和分布式技术基础上发展的一种分发缓存技术，采用将缓存服务器放置于Internet的边缘节点处，通过负载均衡等算法实现资源的就近分配和就近访问原则，把视频和网页内容分发到靠近用户端的CDN节点．

因为电视观众对视频信号的质量及实时性要求远比其对互联网内容高得多，而原架构的网络又无法承载完整的IPTV业务，这就对CDN提出了更高的要求，诸如需要存储海量数据，提供支持流媒体能力，支持急剧扩大的客户数据流量，以及提供更高的服务质量等。此时CDN网络除了提高用户响应速度之外，还要减轻巨大的数据流量对骨干网的压力。

6.4 电子节目指南(Electronic Program Guide，EPG，电子节目菜单)技术

EPG是 IPTV的一个门户系统，界面与Web页面类似，提供各类菜单、链接等可供用户直接选择。用户通过EPG了解节目的名称、播放时间等信息，并实现对节目的检索和访问。

6.5 机顶盒技术

IPTV机顶盒相当于嵌入式系统的计算机，并接入宽带网络，将接收到的数据流解压，转换成模拟视音频信号输出至电视机，实现视频点播等功能。

IPTV机顶盒的主要功能：(1)接收并处理流媒体数据；(2)视音频解码功能：支持WMV,Real,MPEG-4,H.264或AVS等数字视音频文件的解压缩和解码；(3)支持用户认证功能，数字版权管理，计费等功能；(4)支持用EPG浏览节目及频道列表；(5)支持交互式应用：用户通过机顶盒内置客户端软件，交互实现节目的播放，停止，可实现时移电视，视频点播等功能。

7 IPTV的发展状态

7.1 国外IPTV业务发展状况

自英国Video Networks公司在1999年推出IPTV业务以来，国外许多电信运营商相继进入IPTV，主因在于技术进步和市场需求的扩大：(1)视频压缩技术的进步，使得视频节目能够以较低码率提供较好的画质；(2)全球宽带网络的发展，为IPTV业务的传输提供了稳定通路；(3)电信运营商在大力发展宽带的同时却没有从中得到足够的收益，宽带的盈利方式还是局限在接入费用的收取上；(4)用户对综合信息服务要求越来越高。

7.2 运营模式

在北美和欧洲部分国家，政府放松了对有线电视业和电信运营业相互进入的管制，彼此开始渗透。有线电视运营商进入电信市场的一般路线是先为用户提供互联网接入，随后渗透到IP电话领域。针对有线电视运营商的竞争，欧美许多电信运营商也开始部署以电视为主的视频业务，同样推出了融合IPTV和宽带接入以及电话业务的电信领域的triple-play（语音、数据、视频三合一）的业务模式，以期在竞争中保持有利地位。

7.3 国内IPTV的发展状态及问题

IPTV在我国的发展尚处起步阶段，在政策体制、技术手段、业务模式等方面均不成熟，存在一些制约我国网络电视发展的问题。

7.3.1 政策方面

政策与监管是IPTV发展的关键因素。目前我国IPTV发展的最大障碍是相关政策不明朗、监管滞后，这使IPTV从试验阶段推进到商用阶段仍有较大风险。IPTV的出现要求广电和电信两大行业必须进行相应的合作。但国家规定凡是视频内容，由广电部门进行管理，具有内容发布权。而从电信的角度看，IPTV是互联网内容和技术的延伸，也属于信息产业部的管理范围，认为IPTV是政策的一个灰色地带。

7.3.2 技术方面

目前我国大多数宽带用户的接入方式采用ADSL（非对称数字用户线路），尽管ADSL可以传送IPTV节目，但用收看IPTV仍面临以下几个问题。

（1）速率问题：目前1M的ADSL网速很慢，很大原因是个别Web服务器繁忙或上网软件和操作系统之间的兼容问题而导致网速很慢。而IPTV的带宽以6－8M接入为限，因此ADSL用户还较难高质量地在线收看IPTV。

（2）传输距离问题：ADSL业务从局端到用户端设备的线路距离越长，衰减越大，当ADSL传输距离超过规定后，将直接导致线路速率下降，误码率和丢包率提高、甚至“掉线”或无法激活。

（3）网络技术的兼容性问题

目前网络骨干网的大规模改造进度不一，中国电信（大规模地配置高性能骨干节点路由器）下一代网络“CN2”已进入建设阶段（同时覆盖省市地二级网也在进行），但对中国网通而言，网络改造已经落后于中国电信，此外网通传输带宽和业务质量控制能力虽然做好了准备，但入网的改造却还存在很多争执。

8 结束语

由于在政策，技术和标准上还存在诸多限制，IPTV在国内的发展还需要一段时间的准备期。同时高昂的网络建设和改造成本也需要运营商寻求更好的盈利模式来弥补介入收入的不足。随着三网（电视网，电信网，互联网）合一时代的到来，业务的融合不可避免，虽然当前IPTV只处于初级阶段，但IPTV作为可靠的可管理的多媒体业务在未来必将大放异彩。

参考文献：

[1]许永明,谢质文,欧阳春.IPTV技术与应用实践[M].北京:电子工业出版社,2006年.1-30.

[2]王艳荣.数字电视机顶盒技术综述[J].广播电视信息,2003:43-46.

[3]S.Sheu,K.Hua,W.Tavanapong,"Chaining:A Generalized Batching Technique for Video-on-Demand Systems"[S].in IEEE ICMCS 1997:1-12.

[4]D.Hoffman,G. Fernando,V. Goyal,M. Civanlar. RTP Format for MPEG1/MPEG2 Video[S].IETF RFC 2250. January 1998.

[5]Y.Kikuchi,T.Nomura,Y. Matsui,H. Kimata. RTP Payload Format for MPEG-4 Audio/Visual Streams[S].IETF RFC 3016.November,2000.

[6]S.Wenger,M.M. Hannuksela,T.Stockhammer,M.Westerlund,D.Singer.RTP Payload Format for H.264 Video[S].IETF RFC 3984.February 2005.

[7]梁凡.AVS视频标准的技术特点[J].电视技术,2005第7期:8-12.

[8]Davis D.M.Impact of digital rights management on access and distribution of intellectual property in libraries and information centers[J].Technicalities,2000,20(4):2-7.

[10]宋家友,桑红涛.CDN技术的发展及应用[J].电视技术,2005（6）:75-77.

收稿日期：2008-03-11

作者简介：王昆（1983-），男，山东济南市人，硕士研究生，山东轻工业学院信息科学与技术学院，研究方向：计算机应用技术。