IPTV技術(shù)及應用

專(zhuān)題技術(shù)與工程應用IPTV技術(shù)及應用李振國(中國電子科技集團公司第五十四研究所,河北石家莊050081)摘要從節目采集、存儲和播送服務(wù)、管理、傳輸網(wǎng)絡(luò )以及接收終端5個(gè)方面對v系統組成技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述分析了視頻編解碼、組播和流媒體等關(guān)鍵技術(shù)在mPIV系統的應用,在此基礎上對mTⅣ系統與傳統電視系統進(jìn)行了對比。最后給出了IPTV技術(shù)的一種典型應用。關(guān)鍵詞mIv;視頻編解碼;組播;流媒體中圖分類(lèi)號T949.291文獻標識碼A文章編號1003-3106(2007)12-0053-03ITPV Technology and Its ApplicationLI Zhen-guoThe 54th Research Institute of CETC, Shijiazhuang Hebei 050081, China)Abstract The paper describes composition and technical characteristics of IPTV system from such five aspects as program collect,storageand broadcast service, management, transmission network and receive terminal. It analyzes the key technique such as video codec, multicaststreaming media. The advantages and disadvantages between IPTV system and traditional TV system are compared Finally, a typical applicationKey words IPTV; video codec; multicast; streaming media視、有線(xiàn)電視等)或非實(shí)時(shí)性的視頻節目(如DvD、0引言錄像帶等)經(jīng)過(guò)接收系統后進(jìn)入編碼器部分,完成信現在社會(huì ),信息主要從電視和互聯(lián)網(wǎng)獲得。電號的采集、編碼、格式轉換,輸出的數字化文件按照視信息以直觀(guān)畫(huà)面為主,互聯(lián)網(wǎng)信息以文字內容為實(shí)時(shí)廣播或點(diǎn)播的要求分別被傳送到廣播流服務(wù)器主,二者承載于2個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò )之上。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技和點(diǎn)播服務(wù)器,供點(diǎn)播的節目需要存儲在存儲設備術(shù)的不斷發(fā)展,二者融合出現了一種嶄新技術(shù):中流媒體服務(wù)器在用戶(hù)管理系統的控制下把視頻IPV。文件以視頻流的方式推送到網(wǎng)絡(luò )中去。IPTV,從字面上看,可以是個(gè)人交互式電視在節目采集系統很重要的一點(diǎn)是選擇合適的數( Interactive Personal TV),也可以是互聯(lián)網(wǎng)電視字視頻編解碼技術(shù)。數字視頻編解碼技術(shù)是Irv( Internet Protocol Tv)。二者叫法不同,但表達了同發(fā)展的基本條件,只有選擇合適的高效的視頻編解樣的意思,都是指基于P協(xié)議的交互式電視,也稱(chēng)碼技術(shù)標準,同時(shí)要考慮到視頻編解碼技術(shù)標準對網(wǎng)絡(luò )電視。IYv(網(wǎng)絡(luò )電視)技術(shù)是利用互聯(lián)網(wǎng)設施流媒體數字版權管理和內容分發(fā)網(wǎng)的影響,才能保和MPEG-4、H264等視頻壓縮技術(shù),通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)P證在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下提供ⅣⅤ視頻服務(wù)。目前適用協(xié)議互動(dòng)地向用戶(hù)提供數字電視廣播、視頻點(diǎn)播于mvy的編解碼標準有MPEc-4、H.254等。(VOD)、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和亞可視電話(huà)等交互式多媒體MPEG-4是BsO/C的MPEG(運動(dòng)圖像專(zhuān)家組)制信息服務(wù)的新技術(shù)。IN系統主要以mNV機頂盒定的標準,目前應用的是MPEG-4的第2部分或電腦為接收設備、以電視機或電腦顯示器為顯示H264是mU-T的vCEG(視頻編碼專(zhuān)家組)和設備、以PP寬帶網(wǎng)為傳輸網(wǎng)絡(luò )提供交互式多媒體信ISO/EC的MPEG共同成立的JT(聯(lián)合視頻工作組)息服務(wù)。聯(lián)合開(kāi)發(fā)的視頻編解碼標準,它既是rU-T的1mPr系統組成H是r/TFC的MpF-4的AvC(高級視頻編碼中國煤化工提高視頻圖像的1.1節目采集系統傳輸CNMH(量的畫(huà)面2個(gè)目節目采集系統中實(shí)時(shí)性的視頻信號(如衛星電收稿日期:2005272007旱死實(shí)電工翟幕37第12期53專(zhuān)題披術(shù)與工貍應用標結合起來(lái),在與MPEG4同等視頻圖像質(zhì)量條件動(dòng)以保證ITV的收視(聽(tīng))質(zhì)量。抖動(dòng)和丟包問(wèn)題下,H264可將編碼壓縮效率和容錯能力提高1倍,會(huì )造成用戶(hù)接收端畫(huà)面出現馬賽克甚至停滯的現象且提高了視頻傳輸質(zhì)量的可控性。H264可以應用抖動(dòng)是指網(wǎng)絡(luò )時(shí)延的變化,可理解為同向傳輸的相鄰于IPrV、廣播電視和會(huì )議電視等領(lǐng)域。數據包之間的時(shí)間差。造成抖動(dòng)的原因有網(wǎng)絡(luò )拓撲變化造成的傳播時(shí)延變化數據包處理要求不同帶來(lái)1.2節目存儲與播送服務(wù)系統的交換時(shí)延變化、隊列的空和滿(mǎn)引起的調度處理時(shí)延節目存儲與播送服務(wù)系統負責完成節目采集系變化。丟包是指從網(wǎng)絡(luò )中入點(diǎn)到出點(diǎn)之間發(fā)生丟失統處理后的節目的存儲、播送和傳輸等功能。節目存數據包的現象。儲系統存儲用于點(diǎn)播的各類(lèi)流媒體節目源和管理信15用戶(hù)終端接收系統息,它必須要兼顧海量與安全可靠的要求。ⅢPⅣ節目播送服務(wù)系統實(shí)現對用戶(hù)點(diǎn)播的流媒體數據播送PTV用戶(hù)終端接收系統負責接收、存儲和播放與傳輸的功能流媒體數據播送與傳輸的實(shí)現方式主或轉發(fā)IV節目流媒體數據、電子節目指南等信息。要有支持P協(xié)議的流媒體廣播、組播和單播等方式。網(wǎng)絡(luò )電視用戶(hù)終端接收系統可根據終端分為3種形式1.3管理系統①PC平臺:通過(guò)PC機收看網(wǎng)絡(luò )電視是當前網(wǎng)IPTV管理系統包括用戶(hù)管理、節目管理、信息管絡(luò )電視收視的主要方式理、運行管理和數據安全等。用戶(hù)管理包括用戶(hù)開(kāi)通②T+機頂盒平臺:基于Tv(機頂盒)平臺的網(wǎng)服務(wù)、用戶(hù)權限設定和用戶(hù)I設定和用戶(hù)注銷(xiāo)等。絡(luò )電視以P機頂盒為上網(wǎng)設備,利用電視作為顯示節目管理包括節目錄人、節目權限、節目審核、節目分終端,這種網(wǎng)絡(luò )電視目前還正在推廣階段類(lèi)、直播節目頻道管理和節目刪除等。信息管理包括③手機平臺(移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )):手機電視是通過(guò)移動(dòng)短信息、留言和公告發(fā)布等。運行管理包括任務(wù)監網(wǎng)絡(luò )傳輸視頻內容,是PC網(wǎng)絡(luò )的子集和延伸。由于控遠程服務(wù)(遠端控制用戶(hù)收看行為)和數據統計它可以隨時(shí)隨地收看,且用戶(hù)基礎巨大,所以可以自等。數據安全包括數據備份和數據恢復等。成一體。14傳輸網(wǎng)絡(luò )2mTv的技術(shù)要點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò )是由核心設備、節點(diǎn)設備以及核心設備由上面的論述可知,Pv使用視頻編解碼技術(shù),與節點(diǎn)設備之間、節點(diǎn)設備與用戶(hù)接收終端之間的傳將視頻數字化,采用P廣播和組播技術(shù)、流媒體技術(shù)輸線(xiàn)組成的,為保證信號傳輸質(zhì)量和帶寬要求,核心在P網(wǎng)(或移動(dòng)網(wǎng))上傳輸,可以把網(wǎng)絡(luò )電視描述為:設備與節點(diǎn)設備之間使用光纖線(xiàn)路,節點(diǎn)設備與用戶(hù)視頻數字化、傳輸PP化和播放流媒體化。接收終端之間使用超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)IPTv應用了下面幾種關(guān)鍵技術(shù):視頻編解碼技為了保證所傳送的v節目的實(shí)時(shí)收看質(zhì)量與術(shù)、組播技術(shù)流媒體技術(shù)和PQS技術(shù)。視頻編解廣電模擬電視節目收看質(zhì)量相當,PrV傳輸網(wǎng)絡(luò )性碼技術(shù)前面已有介紹,下面介紹組播技術(shù)和流媒體能要從下面幾方面考慮:①帶寬:采用MEG-4或技術(shù)。H264壓縮編碼時(shí),要求每個(gè)PT用戶(hù)接入帶寬大于2,1組播技術(shù)15Mb。一般的互聯(lián)網(wǎng)采用超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn),超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)在100m傳輸距離內,可傳輸高達百兆P數據,所組播( Multicas,也稱(chēng)多播)是一種允許一個(gè)或多以一般傳輸網(wǎng)絡(luò )帶寬都能夠滿(mǎn)足mPv傳輸要求;個(gè)發(fā)送者(組播源)一次或同時(shí)發(fā)送單一數據包到多②頻道切換時(shí)延:廣電模擬電視的頻道切換非?？?接收者的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。組播技術(shù)是采用一次發(fā)送,組內IT也應盡量減少切換時(shí)延;③傳輸時(shí)延:傳輸時(shí)延廣播組內一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)可以接收同一個(gè)組播流數是指指數據包從網(wǎng)絡(luò )入點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò )出點(diǎn)的單向花費時(shí)據,組播源只需發(fā)送一份數據。組播源把數據包發(fā)送間,時(shí)延會(huì )造成用戶(hù)接收端出現畫(huà)面不流暢的現象。到特定組播組,只有屬于該組播組地址的用戶(hù)才能接造成時(shí)延的來(lái)源有物理介質(zhì)所造成的信號傳播時(shí)延、收到數據包組播可以大大地節省網(wǎng)絡(luò )帶寬及服務(wù)網(wǎng)絡(luò )設備本身收發(fā)數據包的時(shí)延數據包在調度(排器資中國煤化工網(wǎng)絡(luò )流量結構,提隊)處理時(shí)引起的時(shí)延和信號時(shí)鐘引起的串行時(shí)延;高數CNMHG現擁塞的可能性,④網(wǎng)絡(luò )QS:P寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò )應盡可能減少丟包和抖減輕網(wǎng)絡(luò )傳輸的壓力。mv的廣播類(lèi)節目最適合利54 2007 Radio Engineering Vol37 No12專(zhuān)題技術(shù)與工程應用用組播技術(shù)傳輸,因為廣播類(lèi)節目的所有用戶(hù)收看的是同一個(gè)內容。22流媒體技術(shù)有線(xiàn)終蛐電視}-流服間助電節節流媒體( Streaming Media)技術(shù)是采用流式傳輸方務(wù)器式使音視頻等多媒體能在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行播放的技術(shù)終端流媒體技術(shù)的核心是將整個(gè)音視頻等多媒體文件經(jīng)過(guò)特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶(hù)終端連續地傳送,因而用戶(hù)不必像下載方式那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢,而是只需要經(jīng)過(guò)幾秒幫等點(diǎn)流務(wù)或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí),即可在用戶(hù)終端上利用解壓縮設備(或軟件),對壓縮的AV文件解壓縮后進(jìn)行播放和觀(guān)看。多媒體文件的剩余的部分可在播放前面圖1Iv的典型應用內容的同時(shí),在后臺的服務(wù)器內繼續下載,這與單純傳輸網(wǎng)絡(luò )由核心設備和LAN網(wǎng)組成。核心設的下載方式相比,不僅使啟動(dòng)延時(shí)大幅度縮短,而且備是一臺核心網(wǎng)絡(luò )交換機,使用千兆網(wǎng)絡(luò )與LAN網(wǎng)對系統的緩存容量需求也大大降低。中的節點(diǎn)設備(交換機)的干線(xiàn)口連接,各節點(diǎn)交換機與用戶(hù)終端連接構成傳輸網(wǎng)絡(luò )。23IrV與傳統電視的比較用戶(hù)終端可以選用計算機或機頂盒+電視機針對不同的用戶(hù)終端,在管理系統中進(jìn)行相應配置與傳統的電視收視相比,IPv系統具有優(yōu)勢使用戶(hù)可以實(shí)現計算機收看,或通過(guò)機頂盒用遙控①采用視頻壓縮技術(shù),大大節省了視頻傳輸帶寬;器進(jìn)行點(diǎn)播收看。②為用戶(hù)提供交互式服務(wù),使用戶(hù)收看方式變被動(dòng)通過(guò)系統擴展,將互聯(lián)網(wǎng)與該IPV系統聯(lián)接,為主動(dòng);③依托互聯(lián)網(wǎng)信息來(lái)源非常豐富;④收視可以實(shí)現電視網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,可以使電視機用(聽(tīng))終端多樣化可以是電腦、電視機,也可以是手戶(hù)利用機頂盒實(shí)現網(wǎng)面瀏覽和網(wǎng)絡(luò )游戲功能。機。但mrV系統也有明顯的不足:①目前ITV還沒(méi)有統一的標準這就為mV節目制作、生產(chǎn)、存儲和4結束語(yǔ)傳輸等各個(gè)環(huán)節帶來(lái)不利,也使可廠(chǎng)商系統之間、不IPV是利用計算機或機頂盒+電視機完成接同編解碼格式之間、PC平臺和電視平臺之間缺乏好收視頻點(diǎn)播節目、視頻廣播及網(wǎng)上沖浪等功能因而的互通性;②mPV業(yè)務(wù)數據量大突發(fā)性強對網(wǎng)絡(luò )仍然可以把V看成是一種數字電視傳輸技術(shù)要求更高很難有高的網(wǎng)絡(luò )QS保證;③mPrv電視機IV為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)和普通電視用戶(hù)提供了更加廣頂盒成熟度不夠、價(jià)格較高、不利推廣。闊的視聽(tīng)平臺,使廣大互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)用PC電腦就能欣賞到高質(zhì)量的精彩紛呈的電視節目;使廣大電視3ITV的應用機用戶(hù)借助網(wǎng)絡(luò )機頂盒,變被動(dòng)接收為自由選擇自現在上海等城市正依托互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)勢,大力已感興趣的節目逐步走向集互聯(lián)網(wǎng)內容網(wǎng)絡(luò )游發(fā)展PV業(yè)務(wù)。其實(shí)IIV不僅在公眾開(kāi)放領(lǐng)域,戲、電視節目和視頻點(diǎn)播等為一體的豐富多彩的多在一些相對獨立的場(chǎng)所如酒店、游輪等也有其應用媒體互動(dòng)娛樂(lè )生活c參考文獻空間。某酒店的IV典型應用框圖如圖1所示。[]徐儉』V技術(shù)簡(jiǎn)介[門(mén)有線(xiàn)電視技術(shù),(2):57-62在該應用中,衛星電視節目由天線(xiàn)接收后送衛[2]金國鉤HC和mr釋疑[門(mén)]有線(xiàn)電視技術(shù),x6(1):1-4星電視接收機,輸出模擬AV信號。有線(xiàn)電視節目[3]朱哲淺談網(wǎng)絡(luò )電視[J]多媒體電視與寬帶多媒體,經(jīng)有線(xiàn)電視解調器解調,輸出模擬AV信號,自辦2006(5):48-49電視節目包括電影播放或自己制作的宣傳片等,這[4]孫波,王軍寧賈文,PV的組網(wǎng)及關(guān)鍵技術(shù)分析門(mén)中些節目分別送入廣播流服務(wù)器,廣播流服務(wù)器對它們進(jìn)行編碼和壓縮以流媒體的方式播送到傳輸網(wǎng)5張建飛,航天測量船數字廣播電視系統的設計構想絡(luò )。點(diǎn)播流服務(wù)器兼做管理系統和海量存儲器,將中國煤化工DVD、錄像帶等的節目轉碼、存儲,根據點(diǎn)播需求,將CNMH丑公司第五十四研究所用戶(hù)點(diǎn)播的節目以流媒體方式播送到傳輸網(wǎng)絡(luò )。工程師。主要研究方向:衛星通信與廣播電視2007旱元線(xiàn)電二翟第37第12期55