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可运营IPTV技术面面观
 
慧聪网   2005年3月25日14时14分   信息来源:《通信世界》    

    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具有非常鲜明的特点,可以实现媒体服务者和消费者互动,它能根据用户的选择提供内容广泛的多媒体服务功能,包括视频点播、网页浏览、电子邮件以及娱乐、教育及商务等功能。IPTV是计算、通信、多媒体和家电产品崭新技术的融合,它在给用户带来全新的交互式视频内容享受的同时,使ISP网络服务获得增值,步入良性循环。作为网络运营商、系统提供商、消费类电子产品厂商和ICP产业链的重要环节,ISP自然要关心推动IPTV业务发展的相关技术及其当前的应用现状,关心该技术与在营网络的关系,关心IPTV技术未来发展趋向。

  流媒体信号在IP网上的传送

  (1)IP网的播放方式

  IPTV视频流在终端用户看来有点播和广播两种接收方式;点播接收具有个性化,接收的内容和时间取决于用户喜好,具有实时交互特点;广播接收在用户看来是被动的,用户对内容选择的余地只限于所提供的频道,是非交互型的。然而,就视频流传播的有效性讲,两种方式的视频流在IP网上传送属于不同的技术范畴,广播接收方式对IP网络提出了组播功能(Multicast)要求;点播接收方式要求IP网络能有效的将视频流推送到用户接入网络(VDN/CDN)。

  组播传输:组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)一次、同时发送单一的数据包到多个接收者的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组,而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。在IPTV里,组播源往往仅有一个,即使用户数量成倍增长,主干带宽不需要随之增加,因为无论有多少个目标地址,在整个网络的任何一条主干链路上只传送单一视频流,即所谓“一次发送,组内广播”。组播提高了数据传送效率,减少了主干网出现拥塞的可能性。

  视频分发网络:VDN/CDN的基本原理是:把经过用户选择的、访问率极高的流媒体内容从初始的流媒体服务器复制、分发到最靠近终端用户的缓存服务器上,当终端用户请求某视频业务时,由最靠近请求终端的缓存服务器提供服务。显然,VDN/CDN在初始服务器和缓存服务器之间链路上,带宽占用的空间和时间远少于用户对中心流媒体服务器集中访问方式的非VDN/CDN环境,它很好地解决了访问量大,服务器分布不均对骨干网带来的拥塞,提高了用户访问流媒体内容的范围和响应速度,是视频点播业务里非常有效的组网方式。

  (2)VDN/CDN建设格局

  VDN/CDN以集中管理、分布式存储的策略性整体为特色,它包括分布式存储、负载均衡、网络请求重定向和内容管理四部分,其中内容管理和全局网络流量管理是VDN/CDN的核心所在。根据用户就近访问原则和服务器负载均衡原则,确保流媒体内容以极高效方式为用户请求提供服务。当然,在流媒体应用服务里,内容管理还包括服务认证、计费等等。

  VDN/CDN在国内已经有许多应用,系统有覆盖城域网的,也有覆盖国内广域网的。前者多出于运营商地域性业务竞争考虑,特别是对娱乐性市场份额的争夺,系统有很强的对流媒体分发业务的支持功能;后者由于覆盖地域广,考虑的不仅仅是网络畅通,更多的是注重运营商网络服务的品牌意识,以吸引更多优秀ICP加盟自己的互联网平台。因此,系统的分发内容往往是综合性的,包括Web内容和流媒体业务。

  无论作为支持IPTV业务,还是作为支持PCVOD的VDN/CDN网络,它们应具备的一般性要求是:

  1.管理中心、分发中心和缓存服务点呈层次化网络结构,多个分布式节点之间进行负载均衡和备份,方便地支持性能和功能的扩展;

  2.完整的服务认证、计费体系,包括系统管理、用户管理、配置管理、监控统计、内容管理、ICP管理和开通管理;

  3.基于应用层方案,支持基于MMS、RTSP、HTTP协议的应用层重定向,将用户导向至边缘节点,并通过远程节点的媒体服务系统最终为用户提供流媒体服务;

  4.实现跨越网络地址转换NAT部署,解决全局负载均衡不能跨越NAT转到私有网络问题;

  5.系统具有良好的伸缩性和兼容性。

  (3)组播和分发网应用趋向

  从上述组播和分发网支持流媒体特点看,二者应用具有一定的差异:首先,与传统的电视和组播接收模式比较,点播更符合人们偏爱交互性观赏节目的习惯,如果节目的内容丰富,点播接收模式会很快赢得市场认可,如此,视频分发网建设会受到ISP重视;其次,虽然单业务如IPTV或小范围的组播可以实现,但是,因组播技术涉及网络安全以及网络异构性复杂问题,大范围、综合业务的组播还是不易实现,加之组播接收模式交互性差,因此,它的发展前景并不看好;最后,分发网建设在技术上遇到的问题远没有组播那样复杂,虽然也有诸如安全性、实时性和播放器兼容性等问题,可这些都几乎和网络的二、三层设备无关,它既适合城域网也适合广域网部署。所以,分发网的业务模式和技术特点更有利于IPTV业务的开展。

  IPTV终端系统

  IPTV网络终端即IP机顶盒,功能包括三方面:首先,支持目前的LAN或DSL网络传输,接收及处理IP数据和视频流;其次,支持MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、WMV和Real等视频解码,支持视频点播、电视屏幕显示和数字版权管理;最后,支持HTML网页浏览,支持网络游戏等等。

  IPTV网络终端所有功能实现基于高性能微处理器,而嵌入式操作系统构成了对芯片实时解码和纯软件实时解码(Codec)应用的基本支撑平台。目前,因使用不同的嵌入式OS,IPTV网络终端基本上分为两类,在技术和市场应用前景上,它们各具特色。

  (1)嵌入式WinCE终端

  WinCE最大特点是其API与Win32兼容,这有利于使用Windows环境开发WinCE应用,此外,WMVx播放器还可直接运行于WinCE OS,许多现成的Windows组件稍加改造就能应用于终端上的网络管理以及视频流控制等功能,这些对DSL低带宽环境充分分享象MMS等的Windows Media优秀成果而言,不能不说是事倍功半的终端开发捷径。

  不过开发此类终端不利的是:应用源代码不公开,终端采用WinCE须向微软交纳版税;另外,WinCE代码庞大,占用很多的ROM和RAM,要求有高性能的X86微处理器支持,所有这些都制约了终端成本。

  (2)嵌入式Linux终端

  这种终端往往以专用的多媒体微处理器为核心,辅以以太接口和视频接口构成系统。多媒体微处理器本身不但具有嵌入式RISC(精简指令集CPU)去运行系统软件和应用软件,而且带有MPEG-2或MPEG-4实时解码功能芯片,在引入linuxOS和必要的视频以及各辅助接口驱动程序后,就成为一个完整的IPTV网络终端运用环境。系统优点是显而易见的:在硬件方面,由于使用了实时视频解码功能芯片,视频处理速度明显提高,配合实时编码,全程视频处理时延小,特别适合视频直播系统应用;系统配有USB、IDE、PCMCIA和以太等接口,使IPTV终端功能可扩充性增强;内存占用少,硬件结构紧凑,成本不高;在软件方面,使用Linux开发平台优点首先是:Linux源代码公开,有大量免费优秀开发工具和应用软件可用,无须为每例应用交纳许可证费;其次,有庞大的开发群体,技术交流方便,软件开发和维护成本低;最后,linux本身稳定,内核精悍,运行所需资源少,有优秀的网络功能,支持的硬件数量庞大。总之,性价比高是其最大特色。

  但是,这种系统适应低带宽能力存在一定的局限性。厂家产品发展趋向是符合ISMA1.0Profile1 ,即MPEG-4 ASP,由于采用的是硬件实时解码,解码器性能提高受制于芯片技术发展,于是就省去QPEL和GMC编解码工具,这就使得MPEG-4 ASP高清晰度性能、适合DSL低带宽网络传输的优点得不到充分发挥,某些OS基于μCLinux、解码器基于不完全MPEG-4 ASP的终端,线路工作带宽在3Mbit/s,在同样播放分辩率D1下,适合DSL网络低带宽的能力比基于WMVx的Codec终端逊色。

  总结

  IP网主干和接入带宽资源以及终端处理资源是有限的,不管是提高主干流量效率的组播、VDN技术还是改造DSL设备、改善QoS和提高接入带宽,也不论终端处理器的性能,它们的传送能力和处理能力总来自于现实网络和芯片技术,多媒体编解码技术发展日蒸完善,其流文件编码率、基于多种方法的压缩比和播发分辨率更具弹性,对应上述有限资源,总能以最小数据与带宽获得最令人满意的多媒体视、音频效果的编解码方案,因此,选择合适的编解码标准是IPTV整体方案的核心所在。对此,业界将继续关注编解码标准研究的深入,关注软、硬件编解码工程技术的实际进展。

 
 
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