移动电视中业务层实现技术的专利分析

赵梅芳，奚惠宁，陈荣华

（国家知识产权局 专利审查协作北京中心，北京 100190）

移动电视是指通过公交、列车、手机、导航仪、上网本、手提电脑、MP4、MP5、GPS、PDA等移动接收终端收看广播电视接收信息[1-5]。移动电视是新技术发展的产物，2004年3月，日本和韩国联合成功发射多媒体通信卫星MBSat(Mobile Broadcasting Satellite)，这是世界上第一个针对个人用户应用的卫星多媒体广播系统。2005年12月1日，韩国开通地面数字多媒体广播，即T-DMB（Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting），标志着一个较为成熟的移动电视时代的开始。

1 移动电视业务层实现技术介绍

移动电视属于技术密集型产业，概括起来主要包括下行传输技术、上行交互技术和业务层实现技术这3方面关键技术。移动电视可以根据下行传输技术的不同大致分为3种实现模式，即基于移动通信网、卫星网络和数字地面广播网。业务层实现技术主要包括多媒体编解码技术、网络带宽适配技术、差错控制机制和内容分发网络技术。对于多媒体编解码技术，多媒体数据压缩的主要技术指标有压缩比、压缩算法的复杂程度或执行速度以及重现信息的精度。国际上音视频编解码标准有两大系列：ISO／IECJTC1（国际标准化组织／国际电工委员会第一联合技术委员会）制定的MPEG系列标准，数字电视采用的是MPEG系列标准；ITU针对多媒体通信制定的H.26x系列视频编码标准和G.7系列音频编码标准。中国数字音视频编解码技术标准工作组制定了数字音视频编码标准AVS。网络带宽适配技术涉及编码器、流媒体服务器和媒体播放器。其中编码器用于生成3GPP的多码流文件，流媒体服务器判断用户当前的网络带宽，向用户终端发送不同码流的内容。差错控制机制包括以下几项：前向纠错（FEC），通过在传输的码流中加入用于纠错的冗余信息，发生丢包时，利用冗余信息恢复丢失的信息；差错抑制，根据前后帧的相关性重构丢失帧；容错编码，丢包的影响包括两方面，一个是丢失了视频流的同步信息；二是导致独立编码帧错误，错误扩散到依赖它的帧的解码。内容分发网络提供一种新的媒体传输平台，实现端到端的媒体传输以及网间的媒体业务，是实现向大规模移动用户提供流媒体服务的基础。

2 移动电视业务层实现技术的专利分析

2.1 样本构成

本文的专利数据库采用德温特世界专利索引数据库DWPI，DWPI收集了1948年至今的约47个国家和组织的专利文献。主要采用关键词对移动电视业务层实现技术进行检索，选用了移动电视、手机电视、手持电视、便携电视、编码、解码、编解码、网络、带宽、拥塞、堵塞、差错、错误、纠错、丢包、内容、分发、CDN、P2P、点到点、点对点等关键词。移动电视相关技术发展相对较晚，所以将检索时间限定为2001年至2011年。

2.2 历年专利申请情况及分析

图1显示了2001年以来以移动电视业务层实现技术为主题的各年专利申请量的变化趋势，以及期间中国申请量的变化情况。从图1中可以看出，移动电视业务层实现技术的专利申请量总体呈现逐年上升的趋势。在2004年以前，专利申请量并不大，这主要与当时移动电视还处于起步阶段有关。例如，我国公交移动电视于2003年1月1日才在上海正式推出，而针对个人用户的移动电视，则较日韩等国稍迟。但2004年至2006年之间全球申请量逐步上升，因为全球一些大移动运营商已相继推出了各种较初级的手机电视服务。美国Sprint在2003年初宣布推出MobiTV，从2004年开始，英国、德国、法国、美国、意大利等国家也都基于不同的技术开展各种形式的试验和测试活动。韩国已于2005年5月1日正式开通基于卫星方式（S—DMB）的手机电视业务，并于同年12月开始基于地面无线广播方式的T-DMB的手机电视业务。在欧洲，意大利的“3 Italia”公司首先于2006年6月开通第一个DVB-H商用网络。在国内，中国移动及中国联通亦于2004年试水手机电视业务。中国的申请量在2006年后基本与全球申请量增长趋势一致，特别是在2008年之后出现了一个申请量的小高峰，而在这一年，我国个人便携移动电视的应用标志是中国移动数字多媒体广播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB），于 2008年 6月，也就是北京奥运前，在全国37个城市开通网络信号试播。此后移动电视真正开始为大众所了解，移动电视的相关技术相应的专利申请也开始显著增多。

2.3 技术原创国专利申请情况及分析

图2和图3分别为全球专利申请中技术原创国申请量分布和技术原创国历年专利申请分布。从图2和3可以看出，专利申请的申请人分别属于日本、韩国、美国、中国、韩国、欧洲等。目前日本、美国申请人在移动电视业务层实现技术方面的专利申请量占据了领先地位，其次分别是中国、韩国、欧洲，而其他的国家和地区的专利申请量相对较少。众所周知，日本和美国在电视领域始终走在世界前列。日本和美国从2001年至2004年就已经陆续开始进行移动电视业务层实现技术方面的持续的专利申请，并且在之后的若干年中专利申请数量都稳定处于高位。中国在移动电视方面起步比较晚，2001年至2004年专利数量非常少，2004年面对手机增值业务的爆发式增长和3G手机视听节目的巨大市场前景：专门为手机提供移动流媒体内容和服务的上海东方龙移动信息有限公司宣布成立；2005年开始中国移动和中国联通先后推出基于蜂窝移动网络的手机电视业务，此后广电系统也开始发展此项业务；2006年国家广电总局颁布CMMB标准。由此2005至2007年专利数量逐渐开始增多，2008年开始快速增长，2009年达到最大值。韩国和欧洲虽然2001年就已有移动电视业务层实现技术方面的专利申请，但此后几年都未见申请。韩国的地面数字多媒体广播T-DMB从2005年开始使用，2006年用户达230万，同年韩国专利申请量达到最大值，但之后几年韩国专利申请量也下滑较大，至2011年才基本恢复。在欧洲，意大利的“3 Italia”公司首先于2006年6月开通第一个DVB-H商用网络，但欧洲的相关专利申请并未有很大增长，而是维持低位，至2009年最大数量仅为12件。目前整体来看，移动电视业务层实现技术正处于上升发展期，可以预见到不久的将来，日本、美国等电视研发强国在世界范围内的相关专利申请量还会大大增加。

图2 技术原创国申请量分布

图3 技术原创国历年专利申请分布

2.4 4种移动电视业务层实现技术的专利申请情况

在上述DWPI中统计的全球移动电视业务层实现技术相关的906件专利申请中，涉及多媒体编解码技术的为642件，涉及网络带宽适配技术的为112件，涉及差错控制机制的为158件，涉及内容分发网络技术的为100件。图4示出了上述4种技术的申请情况示意图，可以看出，在目前的全球专利申请中，多媒体编解码技术比重相对较大，在阅读专利文献中发现，音视频的编解码技术是电视领域一贯研究的重点，而对于移动网络，多媒体的编解码也是网络传输的基本技术，而移动电视，特别是手机电视，作为移动终端和电视的结合体，多媒体数据的转换、压缩对移动电视的呈现效果起到至关重要的作用，因此长期以来，多媒体编解码技术始终是移动电视领域研究的重点。差错控制机制与多媒体的传输密切相关，对传输中码流的丢包、错误需要进行有效的控制，因此其相应的专利申请数量也较多。网络带宽适配技术和内容分发网络技术实现向大规模移动用户提供流媒体服务，属于移动电视的移动通信网络技术模式中需要采用的解决服务器带宽、内容分发问题的核心技术，而移动通信网络技术模式只是移动电视所采用的实现模式之一，因此网络带宽适配技术和内容分发网络技术的专利申请数量有限，但随着移动网络、3G网络的不断发展，网络带宽适配技术和内容分发网络技术的专利申请也处于上升趋势。

图4 4种移动电视业务层实现技术的专利申请情况

3 移动电视业务层实现技术主要专利申请人的专利特点

在全球的移动电视业务层实现技术相关的906件专利申请中，排名在前4位的主要申请人分别是日本的松下电器产业株式会社(MATU)、索尼公司(SONY)、诺基亚公司(OYNO)以及韩国的LG株式会社(GLDS)，如图5所示。图6给出了4位主要申请人的历年专利申请量。下面通过分析上述4家公司近年来的相关专利申请情况，探寻该4家公司的专利申请特点。

图5 主要专利申请人情况

图6 主要专利申请人历年申请量

3.1 松下电器产业株式会社

如前所述，日本的电视技术研究始终处于世界领先水平，作为日本电视技术领跑者的松下电器产业株式会社在全球申请的移动电视业务层实现技术相关的专利申请为57件，其中涉及多媒体编解码技术的为45件，涉及差错控制机制的为13件，涉及网络带宽适配技术的为1件，涉及内容分发网络技术的为2件。从图6可以看出，松下电器产业株式会社公司的全球专利申请与图3中日本历年专利申请分布基本保持一致，相关技术的研究起步较早，申请量稳步上升至2006年达到最大值，之后基本持续发展。松下电器产业株式会社一向积极从事基础技术、商品技术到新生产技术的研究开发，在世界家电市场占有重要地位，所以在音视频编解码、码流差错控制方面专利申请投入较多，而在带宽适配、内容分发等互联网相关技术方面呈现弱势，相关专利申请屈指可数。

3.2 索尼公司

同为日本公司的索尼公司是全球知名的电子产品制造商，它在音乐、影视和计算机娱乐运营业务方面的成就使其成为全球最大的综合娱乐公司之一。虽然索尼公司在全球申请的移动电视业务层实现技术相关的专利申请为52件，仅次于松下电器产业株式会社，但从图6可以看出，索尼公司在2008年之前虽然有专利申请，但数量非常少，2005年为4件，2006年仅1件，与日本2006年移动电视专利申请的蓬勃发展不太符合，而2009年的17件，2010年的15件，呈现出了大跨步发展的势头，这与索尼公司2011年才联手杭州华数传媒进军移动电视的情况相符，2011年开始，除了坚持高画质和3D外，索尼公司将移动电视列入战略进军方向。与松下电器产业株式会社相似，索尼公司在音视频编解码、码流差错控制方面专利申请投入较多，而在带宽适配、内容分发等互联网相关技术方面的专利申请很少。但是，索尼的大部分专利申请都具有美国、中国、欧洲等同族申请，在专利战略方面重视全球专利部署。

3.3 诺基亚公司

诺基亚公司在全球申请的移动电视业务层实现技术相关的专利申请为42件，其中涉及多媒体编解码技术的为28件，涉及差错控制机制的为6件，涉及网络带宽适配技术的为6件，涉及内容分发网络技术的为5件。从图6可以看出，诺基亚公司的全球专利申请也是在2006年达到最大值13件，之后较稳定发展。诺基亚公司1998年生产出第1亿部移动电话，成为世界最大的移动电话生产商，1992年转型为世界性电信公司，砍掉了拥有欧洲最大电视机生产厂之一的电视生产业务，专注于移动通信相关产品的研发与制造。所以诺基亚公司在移动通信方面具有较大优势，从而在带宽适配、内容分发等互联网相关技术方面专利申请量较其他3家主要专利申请人的都要多，而由于开始专注移动通信，所以在音视频编解码、码流差错控制方面专利申请量较其他3家主要专利申请人都要少。而基于移动通信技术模式的移动电视，消费者难以承受移动电视业务带来的费用上升，所以诺基亚公司在互联网相关技术方面的投入也有限，2006年力推的手持数字视频广播系统DVB-H，整合数字电视和移动电话，通过微波数字电视接收模块直接获得数字电视信号，可以看出，作为电信公司的诺基亚公司也深知，广播网络与移动通信网络相结合的方式，在移动电视特别是手机电视的实现模式中，优势更大。另外，诺基亚公司的大部分申请都为PCT申请或者具有美国、欧洲、中国等同族，重视全球重要市场的专利部署。

3.4 LG公司

韩国LG公司是全球第二大电视公司和第三大手机公司，韩国在2005年就开始推出数字多媒体广播DMB，LG公司还推出DMB芯片使得手机可以连续4个小时观看电视，所以从图6也可看出LG公司在2004年至2005年专利申请量非常可观，但韩国并未占据主导地位，2005年在移动电视市场占统治地位的技术是诺基亚公司开发的手持数字视频广播系统DVB-H技术，而韩国的地面数字多媒体广播系统T-DMB主要依靠广告，亏损十分严重，由此2005年之后LG公司的相关专利申请量锐减，而LG虽然加大了能观看电视的智能手机的投入，但更换智能手机的成本较高，消费者一般难以接受，可能这也是LG公司难以在相关专利方面进行大量投入和部署的原因之一。不过，LG公司延续其一贯战略，比较重视其已有专利申请的同族在全球的部署。

4 小结

通过上述分析可以看出，目前在全球申请的移动电视业务层实现技术相关的专利申请呈现出以下特征：

1）在全球范围内专利申请量处于上升趋势。日本、美国占据主导地位，中国相关技术起步较晚，虽然相比日本、美国还存在较大差距，但近几年中国的专利申请量已有大幅度增长趋势。不过在全球主要申请人排名中，中国申请人排名还比较靠后，例如中兴通讯股份有限公司排在第8位，而国外公司的全球专利部署战略，也值得国内申请人借鉴。

2）移动电视业务层实现技术中4种技术比重相差较悬殊。多媒体编解码技术作为移动电视的最基本的关键技术，相关的申请量占据绝对主导地位；差错控制机制对传输的码流进行控制，涉及范围较小，相关申请量也有限；网络带宽适配技术和内容分发网络技术与互联网中流媒体的传输和服务密切相关，一般在移动通信研究中具有优势的公司或申请人才会投入较大，所以相关的申请量在不同的申请人之间相差有些大，总体申请量也比较有限。

3）移动电视实现模式的统一和内容建设是我国今后的发展方向。移动电视的实现模式根据下行传输技术区分为3种模式，不同的实现模式势必影响相关的业务层实现技术的专利投入，例如不同的音视频编码标准分散了研究的着重点，移动通信运营商是单独运营还是与广电网络运营商合作，对网络通信相关技术的专利投入影响很大。另外，移动电视的内容具有片段化、分散化、零散性的特点，只有从内容建设上抓住了消费者，移动电视领域才能持续发展，才能谈得上移动电视相关技术的研究和发展。

[1]钟达彬.中国车载移动电视发展浅析[J].科技信息，2011（9）：517.

[2]黄伟.浅谈车载数字移动电视的传播模式及发展趋势[J].科技信息，2010（21）：823.

[3]刘亚峰，王坚.分析移动电视的技术优势与突破[J].科技传播，2011（4）：12.

[4]倪兴，杜娟，李民详，等.手机电视技术分析与比较[J].电视技术，2006，3（5）：25-29.

[5]齐晓燕.手机电视在广电行业的技术实现与运营探讨[J].电视技术，2012，36（4）：48-50.