基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用探究

李亮

摘要：IPTV又稱交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是一種借助寬帶有線電視網(wǎng)絡(luò)，集現(xiàn)代化信息技術(shù)為一體，從而向大眾提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的新型技術(shù)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代化技術(shù)手段發(fā)展進(jìn)度的不斷加快，IPTV技術(shù)的發(fā)展也受到了一定的限制。本文在闡述IPTV技術(shù)的特點(diǎn)、物理結(jié)構(gòu)，以及IPTV的業(yè)務(wù)服務(wù)類型及其對網(wǎng)絡(luò)承載性要求的基礎(chǔ)上，對IP網(wǎng)絡(luò)下的IPTV技術(shù)應(yīng)用困境進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際，提出當(dāng)前基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用探究思路，旨在進(jìn)一步推進(jìn)IPTV技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：IP網(wǎng)絡(luò);IPTV技術(shù);技術(shù)應(yīng)用

引言：2021年9月，國家廣播電視總局辦公廳發(fā)布《國家廣播電視總局辦公廳關(guān)于各省IPTV集成播控分平臺(tái)2020年度內(nèi)容安全檢查結(jié)果的通知》，對各省IPTV集成播控分平臺(tái)內(nèi)容達(dá)標(biāo)的上海等20個(gè)省市予以公布。由此可見國家對IPTV建設(shè)管理水平的重視，以及對IPTV高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)注程度。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人民群眾越來越依賴對各式各樣網(wǎng)絡(luò)支持下的應(yīng)用軟件的使用。同時(shí)，隨時(shí)數(shù)字信息技術(shù)的進(jìn)步，IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字信息技術(shù)不斷創(chuàng)新與融合，從而創(chuàng)生出更加新型、更符合當(dāng)下民眾需求的服務(wù)形式，即當(dāng)前較為大眾所使用的IPTV交互式網(wǎng)絡(luò)電視的模式。IPTV系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)前端、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備三個(gè)環(huán)節(jié)組成，具有傳播效率高等特點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)交互式點(diǎn)播的趣味功能。對當(dāng)前基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用的困境進(jìn)行探究，進(jìn)而提出當(dāng)前基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用探究思路，是一項(xiàng)建設(shè)性的研究課題。

1.IPTV的特點(diǎn)和物理結(jié)構(gòu)

1.1.IPTV的特點(diǎn)

IPTV是一種借助寬帶網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)體電視機(jī)或?qū)嶓w電腦為終端傳輸設(shè)備的交互式網(wǎng)絡(luò)電視。當(dāng)前對IPTV的概念進(jìn)行闡述的觀點(diǎn)有兩種。第一種認(rèn)為IPTV=IP+TV，即在實(shí)現(xiàn)IPTV的技術(shù)過程中IP業(yè)務(wù)和TV業(yè)務(wù)在有線電視電纜中是互不干擾的。第二種認(rèn)為IPTV=TV over IP，即IPTV的所有技術(shù)活動(dòng)及執(zhí)行，包括IP業(yè)務(wù)在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)都必須建立在IP技術(shù)的支持之上。但不論是哪種觀點(diǎn)，IPTV技術(shù)與IP網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用都是分不開的[1]。

IPTV的主要特點(diǎn)有以下幾方面，首先，IPTV的技術(shù)運(yùn)用要借助在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，從而為電視網(wǎng)絡(luò)用戶提供更有質(zhì)量的信息服務(wù)。其次，IPTV的互動(dòng)性非常強(qiáng)，電視網(wǎng)絡(luò)用戶可以自主選擇喜歡的內(nèi)容。再而，IPTV能夠?yàn)殡娨暰W(wǎng)絡(luò)用戶提供實(shí)時(shí)性及非實(shí)時(shí)性的業(yè)務(wù)，豐富電視網(wǎng)絡(luò)用戶的選擇。

1.2.IPTV的物理結(jié)構(gòu)

從物理結(jié)構(gòu)的角度對IPTV系統(tǒng)進(jìn)行分析，其主要可以分為三個(gè)板塊，分別是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)端系統(tǒng)以及用戶端系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)又被稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)IPTV前端部分的業(yè)務(wù)處理。服務(wù)端系統(tǒng)包括節(jié)目內(nèi)容以及對內(nèi)容進(jìn)行編輯的業(yè)務(wù)平臺(tái)，主要負(fù)責(zé)向IPTV用戶提供豐富多彩的節(jié)目內(nèi)容。用戶端系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的工作內(nèi)容是對服務(wù)端傳送來的節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行接收和處理，從而為用戶終端提供更有質(zhì)量的節(jié)目內(nèi)容。當(dāng)前IPTV系統(tǒng)終端主要有電腦、收集、機(jī)頂盒+電視三種形式。

2.IPTV的主要技術(shù)及其業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)承載性能的要求

2.1 IPTV的主要技術(shù)

IPTV技術(shù)所需的硬件設(shè)備，與傳統(tǒng)電視技術(shù)所需的設(shè)備有所不同。IPTV技術(shù)的使用需要搭建一個(gè)機(jī)頂盒，用以承接網(wǎng)絡(luò)與終端設(shè)備的連接。同時(shí)，IPTV技術(shù)要實(shí)現(xiàn)與廣電網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)的連接，需要多種技術(shù)的支持，主要包括寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音視頻編解碼技術(shù)、IP單組播技術(shù)、IP QoS技術(shù)等。首先，在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上，對IPTV系統(tǒng)進(jìn)行接入時(shí)，可以將現(xiàn)有的x數(shù)字用戶線、光纖+局域網(wǎng)、電纜調(diào)制解調(diào)器等寬帶接入技術(shù)進(jìn)行充分利用。在這三種寬帶接入技術(shù)中，x數(shù)字用戶線技術(shù)中使用頻率最高的技術(shù)是非對稱數(shù)字用戶線路和甚/超高速數(shù)字用戶線路[2]。其次，在音視頻編解碼技術(shù)中，因IPTV技術(shù)是IP網(wǎng)絡(luò)下的主流視頻應(yīng)用，因此IPTV對音視頻編解碼技術(shù)有著較高的要求。IPTV當(dāng)前采用的是國際范圍上使用較為廣泛的H.264。其與H.263以及MPEC-4、MPEC-2相比較而言，可以節(jié)約50%的取樣率。再而，在IP單組播技術(shù)上，單播主要負(fù)責(zé)單一數(shù)據(jù)的傳播任務(wù)，并且在傳播時(shí)，要注意在接發(fā)方中間建立一條傳送通道。當(dāng)前在單播中使用較多的TCP的分組交換形式進(jìn)行傳送工作。

2.2 IPTV主要業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)承載性能的要求

網(wǎng)絡(luò)電視在當(dāng)前的使用中，主要面向大眾提供機(jī)時(shí)移電視（Time-shifted TV）、直播電視（（Live TV））、視頻點(diǎn)播（VOD）等主流業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)類型對其網(wǎng)絡(luò)傳送質(zhì)量以及承載性都有著不同的要求。

首先，時(shí)移電視（Time-shifted TV）業(yè)務(wù)具有觀看時(shí)間靈活、觀看內(nèi)容豐富等特別，并且大眾在觀看Time-shifted TV時(shí)，可以根據(jù)時(shí)間安排自由選擇內(nèi)容前進(jìn)、內(nèi)容后退、內(nèi)容暫停等功能。相比于傳統(tǒng)電視觀影時(shí)間死板、觀影內(nèi)容單一等不足，Time-shifted TV的出現(xiàn)極大地提升了大眾的觀影質(zhì)量。并且IPTV在發(fā)展前期的主要核心優(yōu)勢便是Time-shifted TV。同時(shí)，Time-shifted TV也對網(wǎng)絡(luò)的承載性能提出了一定的要求，其業(yè)務(wù)的實(shí)施需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大流量投入，并且加上并發(fā)能力、儲(chǔ)存能力等技術(shù)支撐，同時(shí)需要一定數(shù)量的后端電視節(jié)目執(zhí)行團(tuán)隊(duì)的服務(wù)支持。其次，直播電視業(yè)務(wù)是IPTV系統(tǒng)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。直播電視對實(shí)時(shí)產(chǎn)生的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮轉(zhuǎn)化，生成為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而借助直播的傳輸形式對每一個(gè)發(fā)送請求需求的客戶端進(jìn)行傳送。再而，視頻點(diǎn)播主要是根據(jù)觀影群眾的喜好進(jìn)行節(jié)目內(nèi)容播放的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)以及數(shù)字壓縮技術(shù)等多元技術(shù)為一體的多元素結(jié)合產(chǎn)物，同時(shí)也是近幾年在國際范圍內(nèi)，使用熱度最高的新型現(xiàn)代化技術(shù)項(xiàng)目之一[3]。

3.基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用困境

3.1網(wǎng)絡(luò)環(huán)境缺乏保障

IPTV交互式網(wǎng)絡(luò)電視的具有實(shí)時(shí)互動(dòng)性的特點(diǎn)，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量的好壞又會(huì)直接影響著網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，從而影響IPTV實(shí)時(shí)互動(dòng)功能的質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)，會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的波動(dòng)而產(chǎn)生丟包現(xiàn)象，直接影響用戶觀影的清晰度。據(jù)相關(guān)資料顯示，當(dāng)前我國網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)已取得一定的進(jìn)展和成效，但相比于國際上發(fā)達(dá)國家而言，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的整體水平又相對落后。但隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的建設(shè)也越來越引起相關(guān)人士的高度重視，國家也加大了對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)資金投入的比例。

3.2信息穩(wěn)定性較差

據(jù)相關(guān)調(diào)查報(bào)告顯示，隨著光纖接入速率的快速增大，促使視頻通話、家庭式智能網(wǎng)關(guān)以及IPTV等新興服務(wù)技術(shù)也加快了發(fā)展腳步。同時(shí)，因2020年國內(nèi)新冠疫情爆發(fā)，民眾自覺居家隔離，導(dǎo)致IPTV用戶數(shù)量在此期間得到了迅速增長，IPTV的業(yè)務(wù)收入也到了一定的提升。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道，2020年IPTV業(yè)務(wù)的收入增至335億元，相比于2019年，IPTV業(yè)務(wù)收入增加13.%。至2021年8月，IPTV的使用人數(shù)也達(dá)到了3.4億，相比于2020年末已增加2469萬使用量。因此，面對當(dāng)前用戶量逐年遞增的發(fā)展趨勢，部分網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商以及電視廠商沒有及時(shí)做好對應(yīng)策略，導(dǎo)致在周末或者晚上等IPTV使用高峰期，發(fā)生視頻卡頓、視頻畫面分辨率較差模糊不清等情況，嚴(yán)重影響用戶的觀影質(zhì)量[4]。

3.3缺少統(tǒng)一化編解碼標(biāo)準(zhǔn)

編解碼標(biāo)準(zhǔn)是IPTV中最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，編碼的質(zhì)量直接影響到解碼的效率與進(jìn)程，并且會(huì)影響到機(jī)頂盒的使用。當(dāng)前IPTV編解碼標(biāo)準(zhǔn)有很多種，例如MPEG-4、H.264，以及中國提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)AVS。這些編解碼標(biāo)準(zhǔn)雖然各有優(yōu)勢，但從嚴(yán)格意義上而言，指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一。因此，若編解碼標(biāo)準(zhǔn)沒有得到統(tǒng)一，會(huì)直接導(dǎo)致信息傳輸、信息制作等各方面信息不匹配，從而產(chǎn)生資源浪費(fèi)的情況。當(dāng)前缺少大規(guī)模生產(chǎn)機(jī)頂盒的廠家，也正是因?yàn)椋瑥S家若沒有統(tǒng)一的編解碼標(biāo)準(zhǔn)的支持，需要承擔(dān)大量的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。因此IPTV技術(shù)相關(guān)人員，應(yīng)重視對統(tǒng)一化編解碼標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，從而推進(jìn)IPTV進(jìn)一步普及。

3.4系統(tǒng)互通性欠佳

IPTV目前已經(jīng)投入使用在電視客戶端、手機(jī)客戶端、以及電腦客戶端上，但因使用的平臺(tái)不同，導(dǎo)致其使用的傳輸路徑不一致，進(jìn)而導(dǎo)致IPTV所使用的信號(hào)源有較大的差異。并且，手機(jī)、電腦、電視等不同的終端生產(chǎn)商，其所使用的編碼方式也有所區(qū)別，這也在另一程度加重了IPTV的推進(jìn)難度。

4.基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV技術(shù)應(yīng)用探究

4.1純電路網(wǎng)絡(luò)

純電路網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類似于典型的科層制，管理層次較為清晰。并且，純電路網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)級別間所進(jìn)行的業(yè)務(wù)服務(wù)也比較完善。純電路網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理同科層制也有相似之處，不同層級所需的投入金額也有所不同，使用級別越高，其所需的投入金額也相對更高。因此對于各視頻運(yùn)營商而言，可以依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的使用選擇。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，租賃形式的出現(xiàn)更是充分地利用了純電路網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征。

4.2 DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）

音頻傳輸工作者在對多種IPTV技術(shù)使用的過程中，對DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）技術(shù)的相對而言是比較高的。DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）技術(shù)在使用過程中具有傳輸速度快、傳輸時(shí)間短、傳輸安全性較高，并且傳輸信息穩(wěn)定程度較高等優(yōu)勢，同時(shí)DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）技術(shù)在使用過程中，所需的維護(hù)程度相對較低，因此，DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）技術(shù)得到了眾多廠商及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的認(rèn)可。

4.3 GE/L3SW

GE/L3SW技術(shù)在大型局域網(wǎng)中使用時(shí)，需要投入較大的管理費(fèi)用以及設(shè)備費(fèi)用，因此相對而言性價(jià)比較低。但在小型局域網(wǎng)使用中，GE/L3SW卻擁有投資費(fèi)用小。維護(hù)成本低等優(yōu)勢，具有較高的性價(jià)比。因此，GE/L3SW適合在小型局域網(wǎng)中使用，例如小區(qū)以及公司等場地。

4.4封裝協(xié)議

當(dāng)前在IPTV技術(shù)中常用的封裝協(xié)議有GSE、ULE、MPE等。其中ULE封裝協(xié)議在運(yùn)行過程中可以將NPA靈活調(diào)控，將其設(shè)置為自選字段。GSE封裝協(xié)議的最大封裝長度較低，并且對硬件的支持程度較弱，因此推廣范圍較小。MPE封裝協(xié)議是通過48位的硬件地址來進(jìn)行單組傳播，但因MPE封裝協(xié)議頭部較大，因此整體運(yùn)行時(shí)靈活性較弱。

結(jié)語

總之，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，信息技術(shù)的不斷發(fā)展，IPTV等新型觀影形式因其現(xiàn)代化優(yōu)勢而逐漸獲得越來越多人的青睞。IPTV具有更豐富的視頻內(nèi)容以及更快速地更新速度，同時(shí)也具有較高的性價(jià)比和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。本文基于對IPTV技術(shù)的特點(diǎn)及其物理結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)服務(wù)類型以及網(wǎng)絡(luò)承載性要求等維度進(jìn)行分析，進(jìn)而對基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPTV的服務(wù)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中純電路網(wǎng)絡(luò)、DPT（RFC 2892）/RPR（802.17）、GE/L3SW、封裝協(xié)議、MPEG-2TS over IP等技術(shù)進(jìn)行探究，從而更好地促進(jìn)IPTV技術(shù)的發(fā)展與革新。

參考文獻(xiàn)

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