從(cóng)IPTV看數字電視網絡的發展
伴隨著數字電視的轟轟烈烈,IPTV在近幾年成為電信和廣(guǎng)電行業最熱門的話題。電信、廣電業內的專家學者、運營商,生產廠家(jiā)和最終用(yòng)戶,更是以各自(zì)的方式,高度關注著IPTV的(de)發展。通過對照IPTV和數字(zì)電視的發展,本文將探討有線運營商在(zài)網絡設計和前(qián)端建設(shè)方麵的新思路新技術。
IPTV和DTV(數字電(diàn)視)
本文無意探討IPTV和DTV深層的技術及定義(yì)等問題,隻是從認識的(de)角度,來分(fèn)析一(yī)下這兩個既有聯係又有區別的事物。
首先,IPTV的(de)強調的重點是“TV”,即電視服(fú)務,其(qí)實質是IP互聯網技術的一個(gè)增值應用(yòng)和業務。這一點,從曆年的“互聯網增值業務”的研討會標題及(jí)可(kě)看出。如《互聯網增值業務—IPTV專題報告2005》。2月份召開的‘2006 IPTV 發展論壇’,把IPTV稱作是互聯網多媒體服務業務的一(yī)種具體表現和(hé)延(yán)伸。IPTV業務是實時、交互、多種(zhǒng)媒體形式的信息通信方式的一個代表。
IPTV,簡單地講,是借IP技術傳播視(shì)頻內容(róng)到傳統的(de)視頻顯示器—電視機 (TV)上的一項業務。那麽,它的(de)著眼點就是電視(TV)服務。技術手段就是借助IP傳輸(shū)電視節目到終端(duān)(而不是傳(chuán)統電(diàn)視采用的(de)模擬技術,或者是數字電視采用的QAM技術)。接收終端還是(shì)電視機。
目前,電信運營商確實是IPTV的主要鼓吹者和實踐者(zhě)。電信運(yùn)營商(shāng)憑(píng)借互聯(lián)網業務提供商(ISP)的優(yōu)勢,和相對廣泛的寬帶接入的優勢,利用IPTV模式,把互動的,視頻內(nèi)容—電視節目,推送到最終用戶的電視接收終端上,也進入了廣電的(de)傳統(tǒng)服務領域(yù)。
IPTV背後(hòu)的技(jì)術是(shì)IP互聯網技(jì)術。由於IP技術的先天雙向性(xìng),IPTV業務(wù)非常容易做到互(hù)動和個性化。
此外,IPTV背後的互聯(lián)網擁有的更多非電視節目內容,也構成了IPTV的一個潛在的優勢。如遊戲,相冊業務,可視電話等。
IPTV的IP接入(rù)寬(kuān)帶要足夠(gòu)寬。電信(xìn)運營(yíng)商的主要寬帶接(jiē)入方式是ADSL。我們知道(dào),ADSL接入帶寬並不充分,IPTV的(de)圖像質量差強人意(yì),這構成了IPTV的一個瓶頸。
當然,IPTV的(de)接入方式是多種多樣的,如以太網接入,CM接入也是可以的。
DTV(數字電視)強調的的重點是“D”,即數字化。數字電視是廣播電視領域的一項新技術。它的著眼點是(shì):增加同等傳輸帶寬下(xià)的節目頻道數;改善傳輸性能;做到用戶可尋址,提升個性化;傳送高清電視等。手段是數字化節目源、節目處理、節目傳輸(shū)、節目(mù)接收等;增加(jiā)條件接入(rù)管(guǎn)理。接收(shōu)終(zhōng)端也(yě)是電視機。
數字電視技術,依(yī)賴的接入網是HFC。廣電運營商就成為數字電視的主導者。HFC網絡就是為傳送電視而生。數字電視技術可提升電視圖像質量,更(gèng)可(kě)方便地傳送高清(qīng)電視。
數字電視技術對傳送節目頻道數的(de)擴充,可以說從根本上解決了最(zuì)終用戶接入的帶寬限製,為用戶個性化服務打好了堅實的基礎。
數(shù)字電視技(jì)術本身有互動性不足的弱點。首先雙向網絡建設(shè)發展不充分,DVB-C本身沒有(yǒu)雙向的要求,需其他的雙向係統的配合。
那麽,數字電視支撐的(de)業務有:
--高質量電視畫麵;
--節目(mù)的多樣化,用戶更多的選擇(zé);
--用戶節目包訂製服務;
--數據信息廣播;
--高清電視;
。。。
如果HFC網絡(luò)雙向改(gǎi)造完成,並有CMTS/CM係統的建立,則(zé),數(shù)字電視技術也可支持互動性業(yè)務。如:
節目(mù)點播;
VOD;
多種可視信息查詢、訂製,遊戲,可視電話等。
最終,數字電視(shì)技(jì)術可支持完(wán)善的智(zhì)能家庭終端,為(wéi)信息化家庭終端鋪(pù)平道路。
用戶電視服務消費分析
我們來看電視用戶要看什麽樣(yàng)的電視?首先,所有的(de)用戶都希望看到質量越(yuè)來越高的電視(shì)畫麵。那麽數字化標(biāo)清電視和數(shù)字化高清電視正好(hǎo)滿足了這個需求。這部分用戶占總用戶的90%以上,其(qí)消費能力在(zài)20~30元/月。
其(qí)次,對中高端用戶,對廣播電視的收(shōu)看,有時間上和內容上的個性化要求。比如,用戶的對特定節(jiē)目的收看時間趕不上播出時間,則希望能在自(zì)己方便的時候重看等。那麽,運營商就需要大量的係(xì)統頻道,和豐富多樣的內容來滿足用戶這(zhè)方麵的要求。這部分用戶占用戶總數的20%~30%,消費能力在60元/月左右)
對(duì)高端用戶,它可能還希望的內容如: 上網;互動遊戲;生活(huó)資訊搜索;視頻短信(xìn);可視電話等豐富的互動資訊。這部分用戶占(zhàn)用戶總數的10%左右,消費能力在100元/月左右。
對(duì)照電視消費市場,再來看(kàn)IPTV和(hé)DTV。IPTV和數字電視業(yè)務,在相(xiàng)同的市場上競技(jì)。並且各有特點。DTV和IPTV的客戶市(shì)場,在高端的互動個性化(huà)電(diàn)視服務市場方麵是相同的(de),或(huò)者說二(èr)者是競爭(zhēng)的(de)。
不同的運營商,基於自己的網(wǎng)絡,客戶,運營等特點,可能有不同的選擇。對於廣電運營(yíng)商而言,可(kě)能開展數字(zì)電(diàn)視業務優勢(shì)更多(duō)一點。主要是廣電運營商擁有普遍覆蓋的HFC接入(rù)網絡,城(chéng)域骨幹網(wǎng)和雙向HFC接入(rù)網(wǎng)也進行到相當的程度。部分城市還建(jiàn)有以太網接入的(de)部分。所以廣電運營商利用數字(zì)電視技術提供用戶高質量圖像方麵,有無可比擬的優勢。同時,由於HFC的接入(rù)帶寬優勢,雙向互動業務的開展也有(yǒu)了一個很好的基礎。因此,廣電運營商要(yào)發揮自己所長,下決(jué)心做好數(shù)字電視的建設和發展,提供高質量的普遍服務(標清電視/高清(qīng)電視)給最終用戶。同時,廣電運營商要做(zuò)足互動電視的功課,以補己之短。
建設數字化有線電視綜(zōng)合業務網絡(luò)的新技術
互動電視服務的互動(dòng)性(xìng)可能涉及到幾個方麵,互(hù)動內容的建(jiàn)設(shè),數字電視前端功能,城域骨幹網結構,接入網改造,用戶家庭終端。本文(wén)就廣(guǎng)電運營商的網絡結構,數字電視(shì)前端功能,網絡邊緣設備(bèi)等方麵的新技術做一點分析介紹,看如(rú)何來更好地支持互動業務(wù)。同(tóng)時,也會考慮到傳送互動內容到PC終端的一些(xiē)新技術。當然,接入網(wǎng)的雙向改造是開(kāi)展一切互動業務的(de)前提。
1. 城域骨幹網的架(jià)構—接入邊緣化
從典型的互動業務,VOD和CM上網數據業務,分(fèn)前(qián)端越靠近用(yòng)戶(hù),也(yě)即接(jiē)入點約靠近邊(biān)緣,越有利於下行(háng)帶寬的利用和上行信道性能及用戶覆(fù)蓋。參見下圖。
圖1: 有線電視綜合(hé)業務前端及多業務的邊緣接入
在上(shàng)述方案中(zhōng),模(mó)擬電視和數字電視廣播都通過模擬光纖骨幹網分(fèn)發下去。模擬電視逐步轉換為數字電視。
接入邊緣化後,分前端的規模,綜合各業務的接(jiē)入率,分前端設備常規容(róng)量,典型的服務水準等(děng)確定。下麵的一些參數可以參考:
A. 以不超過2000戶為一個服務組(4個廣(guǎng)節點);
B. 一個服務組回傳到一個CMTS的(de)上(shàng)行口;
C. 分前端規模在2萬戶左右;
D. 雙向用戶接入率(CM)第一期按10%考慮;
E. VOD用戶占雙向用戶的10%。
2. 城域骨幹網(wǎng)的融合(hé)—深度數字化
目前,國內廣(guǎng)電網絡的建設進度參差不齊。有(yǒu)的地方已建成A平台,B平台;有的(de)地方B平台沒(méi)有建立,A平台也沒有建(jiàn)立骨幹環網。對於A平台環網環沒有建立(lì)的廣電網絡,可以直接建立B平台,把數字電視節目(mù)也通過B平台傳(chuán)送,省卻了A平台建立的費用。
IP技術是三網融合的最(zuì)佳手段。無論是廣電的三(sān)網融合,或(huò)者電信的三網融合,都是借助IP手段來完成。具體地講,電信的(de)方案是:話音(yīn)+數據(ADSL)+IPTV;廣電的方案是數字(zì)電(diàn)視 + 數據(CM) + VoIP。因此,支持IP技術的城域骨幹網,就成了是必然的發展方向。換句話說,從三網融(róng)合的角度看,數(shù)字電視或IPTV在骨(gǔ)幹網傳輸上的沒有實質區(qū)別,所不同的隻是接入網的不同。
圖2: 有線電視綜合業務骨幹網的(de)融合
在融合的IP骨幹(gàn)網的支持下,VOD係(xì)統可通過IP骨幹網組成分布式內容網絡,在邊緣進行分發;數據業務從各個邊緣接入點(分前端)通過IP網匯集到互(hù)聯網上(shàng);數字(zì)電視也可播發(fā)到邊緣接入點,通過邊緣QAM設備送達用戶。不同分前端之間的頻率再利用,可有效地成倍地提高接入(rù)網的帶寬。
3. 邊緣設備之一:高密度邊緣QAM調製器
高密(mì)度邊緣QAM調製器主要是服務於VOD的QAM傳送。由於用戶並(bìng)發流的特點,VOD服務器都以千兆的數率(lǜ)(GbE)下發。一個GbE可同時下(xià)發(fā)200+個用戶並(bìng)發流,需要20個邊緣QAM設備支(zhī)持到用戶的分發。
基(jī)本功能要求是(shì):GbE信號輸入;大(dà)於20個QAM調製輸(shū)出;n+1冗餘;遠程登陸(lù)管理;針對(duì)視頻傳輸的去毛刺(de-jitter)功能。
4. 邊緣設備之二:模塊化CMTS
CMTS/CM技術是在雙(shuāng)向有線同軸網絡上開展IP業務的技術手段。可以開展PC上網(wǎng)以及互聯網的各種(zhǒng)應用。對於視頻流媒體到PC的應用也是互(hù)聯網的一(yī)大應用。
普通的CMTS上下行端口比例為4:1(典型值)。在實際應(yīng)用中,僅開展上(shàng)網(wǎng)等常規互聯網業務時,一個下(xià)行可支持1000個左(zuǒ)右的(de)CM用戶。在開展(zhǎn)照片下載、視頻(pín)流媒體(tǐ)業務,或者把電視(shì)節目送到PC上的業務時,CM的下行帶寬要(yào)求就會(huì)很高。提高下行帶寬(kuān)的最直(zhí)接的手段就是增加下行信道,比如把CMTS的上下行端口(kǒu)的比例提高到4:4,則問題(tí)會有極大的改善。M-CMTS應(yīng)用而生。
圖3:M-CMTS方(fāng)案
5. 基於CMTS的流媒體應用—PCMM
圖4:PCMM解決方案
在CMTS環境下開展有服務質量要求的業務時,如視頻流媒體業務,動態地分配帶寬給用戶的應用,是既(jì)能保證服務質量(liàng),又能有(yǒu)效利用上下行(háng)帶寬的手段。PCMM(PacketCable Multi-Media)就是(shì)解決這個(gè)問題的標準。他要求CMTS支持(chí)相應的標準,並(bìng)要有政策服務器的支持(chí)。一個典(diǎn)型的應用是:當CM用戶在欣賞流媒體電影時,係統就為他提供所需的下行帶寬(比如2Mbps),而在瀏覽網頁時,係統隻要提供512K或更少就可以啦。
6. 數字電視前端新(xīn)技術
MPEG over IP
在上述介紹的深度(dù)數字化方案中,對數字電視前端設備也提出了相應的要求。首先,數字電視前端如直接輸出IP信號到(dào)骨幹網(wǎng),就(jiù)可減少轉換的成(chéng)本和麻煩;其次,信源節目的(de)采集後,要存儲到服務器中供電播或重播使用。節目采集的輸出以IP的方式是最直接的。因此,在數字電視前端設備中(zhōng)構建(jiàn)MPEG over IP(基於IP的MPEG)的結(jié)構,就是必然的方向。
采用MPEG over IP後,借助IP的技術(shù),可以很靈活地做到節目的(de)備份交換,節目的多路輸出,IP傳輸,與節(jiē)目采集服務器、條(tiáo)件接入係統、數(shù)據服務器、EPG、NVOD等的接口也(yě)更為方便(biàn)等(均采用IP接口)。
集成式運營級平台
在數(shù)字電視時代,廣電運營商不再是簡(jiǎn)單的提供公共免費服務的單位。消費者對付費節目以(yǐ)及互動電視的使用,對服務水(shuǐ)平的要求隨收費水平的(de)提高也相應提高了。運營商需要采用運營級平台來保證服務水平。
集成式運營平台,可帶來如下一些好處(chù):
1. 克服分離式搭積木式平台的複線複雜,維護(hù)難的缺點(diǎn);
2. 克服頻道分割造成的係統僵化的(de)缺點,頻道資源共(gòng)享;
3. 操作簡單;
4. 重新編排頻道節目(mù),無需中(zhōng)斷其他節目(mù),無需改動硬件連接;
5. 方便地增減節目,增(zēng)加新業務(wù);
6. 容易實現冗餘(yú)備份,節目備份;
7. 網管相對統一;
傳(chuán)統係統在業務擴展過程中需要不斷地增加接口或轉換設備,而(ér)且往往是第三方設備。造成設備管理的混亂(luàn)和複雜。網管統一帶來運營的成本的下降和運營的安全。
8. 節約機房空間。
碼流重組優化(Grooming)
圖5:標清及高清電視的碼率修整
電視節(jiē)目數字化後經過MPEG-2編碼,已大大地壓縮了信源帶寬。在傳統的DVB數字(zì)前端係統中,一個QAM信道內最多安排6個數字節目流。如何進一步提高一(yī)個QAM信道的帶寬資源使用效率?由於實際圖像節目流的比特(tè)率(lǜ)是持續變化的(VBR),數字電視(shì)前端係統(tǒng)在碼流(liú)重組進行多路統計複用時,利用碼率修整(Rateshaping)技術調整(zhěng)MPEG視頻流的比特率,使得每個QAM內安排8~12套節目,從而提(tí)高頻道的使用率(lǜ)。此外,前(qián)端對每(měi)個節目都是直接處理變比特率信號,有效地克服了所謂的“碼流溢出”,極大地消除了圖像方塊效(xiào)應,改善了圖像質量。
播出節目的采集
在(zài)數字電視前端內容建設(shè)時,要考慮到對節目觀看的時間偏移,這是(shì)數字電視個性(xìng)化服務的一大方麵。這就涉及到播(bō)出節(jiē)目的采集-存儲-重播/點播。節目的采集由數字電視前端來完成。參見圖1。
總之,有線運營商擁有一塊很好的優質資源—HFC用戶接入網。業界提供了(le)充分的、基於這一網絡的新技術。充分發掘和利用這一(yī)塊資源,抓住數字電視崛起的機遇,有線電視行業大有可為,前景無限。
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