论析IPTV技术与数字家庭网络应用
发布时间：2015-07-02 14:37
论文关键词：数字电视；数字家庭网络；机顶盒
论文摘要：介绍ip1的技术内涵、实现方式、内容提供、接入系统、终端系统、数字家庭多媒体网络，使人们对ip1v以及数字家庭多媒体网络有新的认识与理解。
1什么是iptv
关于ip与tv的关系，传统的理解是iptv等于ip+tv模式，即在这种方式中，ip业务和tv业务在cable中完全独立并行，而电信行业则相反，其实现方式是基于ip的tv模式。实际上，ip1’v与传统的电视业务相比，最大的特点是能够进行个性化和实时交互的点播服务，还可以开展其他增值服务，即利用ip网络或者同时利用ip网络和dvb网络，把来源于影视机构、新闻媒体以及远程教育机构的内容，通过iptv宽带业务应用平台整合，传送到用户电脑、电视机、多媒体手机等终端，使用户享受丰富多彩的多媒体业务内容。
2iptv系统
2.1实现方式
iptv有广电网络和电信网络两种实现方式，分别对应上述的“ip+tv”模式与“tvoverip"模式，如图1所示。
在广播电视信号数字化之后，交互电视网络将拥有一个双向的交互通道和一个单项的广播电视通道，交互电视通过交互通道提供商的网络通信资源与电视内容提供商交互，实现iptv的基本功能。目前有些地区正在规划有线电视网络的双向改造，力图采用ipoverdvb的方式实现iptv，但由于投资较大，实现起来十分困难，投人和产出也有较大差距。
电信行业拥有优良的网络基础设施，在互联网业务的融合上具有丰富的运营经验，可以充分发挥网络优势，提供视频点播、网络游戏等交互性很强的业务，因此运营ip1v业务具有一定的有利条件，但网络改造也并非易事。
2.2系统组成
iptv以家用电视机或pc为显示终端，通过互联网络提供内容丰富的多媒体服务，是融合计算机、通信、多媒体和家电产品的新技术，其系统组成如图2所示。
(1)节目源提供
这部分主要完成节目的数字化，使原始的模拟节目成为能够在ip网络上传输的数字节目，其功能是直播节目的编码压缩、转换和传送。
(2)内容管理系统
内容管理系统的主要功能是对iptv的节目和内容进行管理，主要是内容管理和用户管理，其功能包括内容审核、内容发布、内容下载、用户管理以及用户认证计费等。
(3)流媒体传送系统
流媒体传送系统的主要设备是中心/边缘流媒体服务器和存储分发网络，存储分发网络可以由多个服务器组成，它们之间通过负载均衡来实现大规模组网，流媒体服务器是提供流式传输的核心设备，要求很高的稳定性，同时能支持多个并发流和直播流的应用。
(4)接人系统
接人系统主要为iptv终端提供接人功能，使stb能够顺利接人ip网络，目前常见的接人方式为xdsl和lan.
(5)iptv终端
目前的ip1v终端分为3种形式，即pc平台终端、ip一stb平台终端和手机平台终端，其中ip一stb终端是iptv用户最常见的消费终端。
(6)运营支撑系统
运营支撑系统完成营业受理、用户管理、计费管理、账务管理、资源管理、icp管理、产品管理、工单管理以及内容服务访问控制等功能，是iptv实现“可运营、可管理”的关键。
2.3内容提供
2.3.1节目制作
iptv的节目制作系统通常包括内容采集、内容制作、节目管理等部分，采集系统的节目源可以是摄像机、电视台节目、vcd光盘、卫星输人信号等，内容制作系统包含普通节目制作、直播节目制作和录播节目制作，在进行内容制作时可以实时监听后台自动直播或录像系统的管理信息，在预定的时间使用视频捕捉卡直播或录制特定频道正在播放的电视节目，节目录制后上传至流媒体文件服务器，将相应节目信息存储于数据库中。
2.3.2编码技术
为了适应互联网多媒体传输的灵活性，国际运动图像专家组于20世纪末发布mpeg一4标准，mpeg一4标准是基于音视频对象的可分级编码技术，其码率在5kbps一2mbps的范围变化，它综合数字电视、internet等技术功能，在要求高效压缩编码的同时，强调多媒体网络通信的灵活性和交互性。
h.264标准是mpeg-4的第10部分，相比于h.263和mpeg一4标准，在网络传输中可以节省50%的码率，它引人面向ip包的编码机制，在分组网络中很好地支持视频流媒体传输。
2.4接人系统
iptv视频组播、点播业务对接人网络提出了更高的带宽要求，标清iptv带宽至少需要2mbps以上，高清iptv至少需要6一8mbps以上带宽(mpeg一4视频格式)，如果一个家庭有多个ip1’v终端，考虑到各类网络互动业务如视频会议、聊天视频、网络游戏等的需求，iptv接人承载网络的上下行带宽要求将会越来越高。
fttb+lan基于以太网技术，采用光纤高速网络实现千兆到社区、百兆双绞线到楼宇、十兆到用户，这种接人方式采用二层的媒质访问控制技术，直接向用户提供基于ip业务的传送通道，开展iptv视频业务简单易用，成本较低。
gpon技术提供1~1000mbps的上下行对称高带宽，可对每个用户的带宽进行动态分配，同时在整个接人链路上保障业务质量，gpon网络覆盖范围达20km，能够消除各类铜缆接人的距离限制。
2.5终端系统
iptv的终端系统主要有3种类型:个人电脑+软件播放器、电视机+机顶盒、移动流媒体平台的多媒体手机。
2.5.1基于个人电脑的终端系统
这种终端系统利用互联网络视频形式、采用网络流媒体技术传送数据流，用户在计算机上利用相应的播放器对压缩的视音频流媒体文件解压后进行播放，这种系统具有简单、投资小、上网方便等优点，但是播放视音频流媒体文件的兼容性受到一定程度的限制，而且相对于屏幕较大的电视机，计算机显示器的观看舒适度较差。
2.5.2基于机顶盒的终端系统
这种终端系统兼有计算机和电视机的功能，具有计算机的处理能力和电视机的观看效果，因此机顶盒将会成为家庭网络/多媒体中心的最佳选择，机顶盒用户终端具备如下功能:
(1)多媒体码流解码、电视屏幕显示和数字版权管理功能;
(2)视频点播、组播和internet浏览，短消息、可视业务和网络游戏功能;
(3)支持多种宽带接人方式以及tcp/ip协议族;
(4)具有交互控制、接人甄别以及网络管理功能。
2.5.3移动终端系统
iptv的移动终端系统即3g手机，它能够处理视频流、图像、音乐等多媒体信息，可以利用无线通信网络和互联网提供网络电视、视频电话、网页浏览、电视会议等多种多媒体服务。
3数字家庭网络与iptv
家庭多媒体网络基于ip，通过有线或无线网络连接家庭内部各个终端以及与外部公网互联的系统，能够提供多媒体、数据、话音、控制管理等功能，通过家庭多媒体网络可以与internet互联、实现vod点播、提供海量存储和个性化的信息服务，能够实现影音娱乐、电信以及广播业务、控制和监视功能，数字家庭网络结构如图3所示。
数字家庭网络包含数字家庭服务网关、各种智能家电与信息终端设备等。家庭网关是一种智能的、标准化的、灵活的网络接口单元，它可以从不同的外部网络接受通信信号，通过家庭网络传递信号给某个设备，可以完成internet浏览业务、数字电视ip业务、网络娱乐业务、ip语音业务、家庭设备远程视频监控与管理等。家庭网络的多种终端、智能设备也可以通过有线或无线网络连接至机顶盒，由stb实现解码的音视频信号在电视机上显示，同时stb的对外互联接口与公网互联，提供家庭数字娱乐、通信、智能家居、网络共享等一体化解决方案。
4结束语
iptv是一个新兴领域，其实际应用面临许多问题，内容也不够丰富，运营模式不清晰，这些问题需要逐步解决，但随着技术、政策、家庭用户需求的发展与进步，数字家庭多媒体网络必将进一步完善和发展。
论文摘要：介绍ip1的技术内涵、实现方式、内容提供、接入系统、终端系统、数字家庭多媒体网络，使人们对ip1v以及数字家庭多媒体网络有新的认识与理解。
1什么是iptv
关于ip与tv的关系，传统的理解是iptv等于ip+tv模式，即在这种方式中，ip业务和tv业务在cable中完全独立并行，而电信行业则相反，其实现方式是基于ip的tv模式。实际上，ip1’v与传统的电视业务相比，最大的特点是能够进行个性化和实时交互的点播服务，还可以开展其他增值服务，即利用ip网络或者同时利用ip网络和dvb网络，把来源于影视机构、新闻媒体以及远程教育机构的内容，通过iptv宽带业务应用平台整合，传送到用户电脑、电视机、多媒体手机等终端，使用户享受丰富多彩的多媒体业务内容。
2iptv系统
2.1实现方式
iptv有广电网络和电信网络两种实现方式，分别对应上述的“ip+tv”模式与“tvoverip"模式，如图1所示。
在广播电视信号数字化之后，交互电视网络将拥有一个双向的交互通道和一个单项的广播电视通道，交互电视通过交互通道提供商的网络通信资源与电视内容提供商交互，实现iptv的基本功能。目前有些地区正在规划有线电视网络的双向改造，力图采用ipoverdvb的方式实现iptv，但由于投资较大，实现起来十分困难，投人和产出也有较大差距。
电信行业拥有优良的网络基础设施，在互联网业务的融合上具有丰富的运营经验，可以充分发挥网络优势，提供视频点播、网络游戏等交互性很强的业务，因此运营ip1v业务具有一定的有利条件，但网络改造也并非易事。
2.2系统组成
iptv以家用电视机或pc为显示终端，通过互联网络提供内容丰富的多媒体服务，是融合计算机、通信、多媒体和家电产品的新技术，其系统组成如图2所示。
(1)节目源提供
这部分主要完成节目的数字化，使原始的模拟节目成为能够在ip网络上传输的数字节目，其功能是直播节目的编码压缩、转换和传送。
(2)内容管理系统
内容管理系统的主要功能是对iptv的节目和内容进行管理，主要是内容管理和用户管理，其功能包括内容审核、内容发布、内容下载、用户管理以及用户认证计费等。
(3)流媒体传送系统
流媒体传送系统的主要设备是中心/边缘流媒体服务器和存储分发网络，存储分发网络可以由多个服务器组成，它们之间通过负载均衡来实现大规模组网，流媒体服务器是提供流式传输的核心设备，要求很高的稳定性，同时能支持多个并发流和直播流的应用。
(4)接人系统
接人系统主要为iptv终端提供接人功能，使stb能够顺利接人ip网络，目前常见的接人方式为xdsl和lan.
(5)iptv终端
目前的ip1v终端分为3种形式，即pc平台终端、ip一stb平台终端和手机平台终端，其中ip一stb终端是iptv用户最常见的消费终端。
(6)运营支撑系统
运营支撑系统完成营业受理、用户管理、计费管理、账务管理、资源管理、icp管理、产品管理、工单管理以及内容服务访问控制等功能，是iptv实现“可运营、可管理”的关键。
2.3内容提供
2.3.1节目制作
iptv的节目制作系统通常包括内容采集、内容制作、节目管理等部分，采集系统的节目源可以是摄像机、电视台节目、vcd光盘、卫星输人信号等，内容制作系统包含普通节目制作、直播节目制作和录播节目制作，在进行内容制作时可以实时监听后台自动直播或录像系统的管理信息，在预定的时间使用视频捕捉卡直播或录制特定频道正在播放的电视节目，节目录制后上传至流媒体文件服务器，将相应节目信息存储于数据库中。
2.3.2编码技术
为了适应互联网多媒体传输的灵活性，国际运动图像专家组于20世纪末发布mpeg一4标准，mpeg一4标准是基于音视频对象的可分级编码技术，其码率在5kbps一2mbps的范围变化，它综合数字电视、internet等技术功能，在要求高效压缩编码的同时，强调多媒体网络通信的灵活性和交互性。
h.264标准是mpeg-4的第10部分，相比于h.263和mpeg一4标准，在网络传输中可以节省50%的码率，它引人面向ip包的编码机制，在分组网络中很好地支持视频流媒体传输。
2.4接人系统
iptv视频组播、点播业务对接人网络提出了更高的带宽要求，标清iptv带宽至少需要2mbps以上，高清iptv至少需要6一8mbps以上带宽(mpeg一4视频格式)，如果一个家庭有多个ip1’v终端，考虑到各类网络互动业务如视频会议、聊天视频、网络游戏等的需求，iptv接人承载网络的上下行带宽要求将会越来越高。
光网络和光纤通信具有大容量、高速的特点，同时接人网交换机组播业务的支持性能日渐成熟，fttb+lan和gpon成为iptv宽带接人的有效方式。
fttb+lan基于以太网技术，采用光纤高速网络实现千兆到社区、百兆双绞线到楼宇、十兆到用户，这种接人方式采用二层的媒质访问控制技术，直接向用户提供基于ip业务的传送通道，开展iptv视频业务简单易用，成本较低。
gpon技术提供1~1000mbps的上下行对称高带宽，可对每个用户的带宽进行动态分配，同时在整个接人链路上保障业务质量，gpon网络覆盖范围达20km，能够消除各类铜缆接人的距离限制。
2.5终端系统
iptv的终端系统主要有3种类型:个人电脑+软件播放器、电视机+机顶盒、移动流媒体平台的多媒体手机。
2.5.1基于个人电脑的终端系统
这种终端系统利用互联网络视频形式、采用网络流媒体技术传送数据流，用户在计算机上利用相应的播放器对压缩的视音频流媒体文件解压后进行播放，这种系统具有简单、投资小、上网方便等优点，但是播放视音频流媒体文件的兼容性受到一定程度的限制，而且相对于屏幕较大的电视机，计算机显示器的观看舒适度较差。
2.5.2基于机顶盒的终端系统
这种终端系统兼有计算机和电视机的功能，具有计算机的处理能力和电视机的观看效果，因此机顶盒将会成为家庭网络/多媒体中心的最佳选择，机顶盒用户终端具备如下功能:
(1)多媒体码流解码、电视屏幕显示和数字版权管理功能;
(2)视频点播、组播和internet浏览，短消息、可视业务和网络游戏功能;
(3)支持多种宽带接人方式以及tcp/ip协议族;
(4)具有交互控制、接人甄别以及网络管理功能。
2.5.3移动终端系统
iptv的移动终端系统即3g手机，它能够处理视频流、图像、音乐等多媒体信息，可以利用无线通信网络和互联网提供网络电视、视频电话、网页浏览、电视会议等多种多媒体服务。
3数字家庭网络与iptv
家庭多媒体网络基于ip，通过有线或无线网络连接家庭内部各个终端以及与外部公网互联的系统，能够提供多媒体、数据、话音、控制管理等功能，通过家庭多媒体网络可以与internet互联、实现vod点播、提供海量存储和个性化的信息服务，能够实现影音娱乐、电信以及广播业务、控制和监视功能，数字家庭网络结构如图3所示。
数字家庭网络包含数字家庭服务网关、各种智能家电与信息终端设备等。家庭网关是一种智能的、标准化的、灵活的网络接口单元，它可以从不同的外部网络接受通信信号，通过家庭网络传递信号给某个设备，可以完成internet浏览业务、数字电视ip业务、网络娱乐业务、ip语音业务、家庭设备远程视频监控与管理等。家庭网络的多种终端、智能设备也可以通过有线或无线网络连接至机顶盒，由stb实现解码的音视频信号在电视机上显示，同时stb的对外互联接口与公网互联，提供家庭数字娱乐、通信、智能家居、网络共享等一体化解决方案。
4结束语
iptv是一个新兴领域，其实际应用面临许多问题，内容也不够丰富，运营模式不清晰，这些问题需要逐步解决，但随着技术、政策、家庭用户需求的发展与进步，数字家庭多媒体网络必将进一步完善和发展。