浅谈IP技术在网络电视中的应用

网络电视的范围

　　目前很多业内外人士不约而同地将网络电视的“网络”默认为数字网络或IP网络，于是产生网络电视（IPTV）的说法。我们还是从不同的角度来看网络电视。

网络电视首先是数字化的产物。数字技术使得各种网络终端都具有不同程度的视频播放能力。

　　目前一个由宽带内容制作商、网上播出单位、内容整合商/分发商、宽带网络运营商和技术设备提供商构成的网络电视产业链已经基本形成。

网络电视的几种形式

　　从总体上讲，网络电视可根据终端分为三种形式，即PC平台、TV（机顶盒）平台和手机平台（移动网络）。

通过PC机收看网络电视是当前网络电视收视的主要方式，因为互联网和计算机之间的关系最为紧密。目前已经商业化运营的系统基本上属于此类。基于PC平台的系统解决方案和产品已经比较成熟，并逐步形成了部分产业标准，各厂商的产品和解决方案有较好的互通性和替代性。

　　基于TV（机顶盒）平台的网络电视以IP机顶盒为上网设备，利用电视作为显示终端。虽然电视用户大大多于PC用户，但由于电视机的分辩率低、体积大（不适宜近距离收看）等缘故，这种网络电视目前还处于推广阶段。

　　严格地说，手机电视是PC网络的子集和延伸，它通过移动网络传输视频内容。由于它可以随时随地收看，且用户基础巨大，所以可以自成一体。

　　网络电视的基本形态：视频数字化、传输IP化、播放流媒体化。

　　网络电视的承载网络：

　　（1） IP网（窄带、宽带、城域网、局域网）

　　（2） 同轴电缆网

　　（3） 移动网（第二、三代移动、无线局域网）

用于网络电视的IP技术

　　IP技术是实现语音、图像、数据等综合业务的最佳方案。

　　首先看一下通常网络电视都需要哪些技术：

　多媒体通信技术

　　1、 视频编解码技术

　　2、 通信协议（网际传输协议与控制协议TCP/IP）

　　3、 容错纠错技术

　　4、 流媒体技术

　内容分发技术（IP多播技术）

　媒体资产管理技术

　用户授权认证和管理技术

　数字版权管理

　　从以上技术可以看出，绝大部分技术是建立在IP技术基础之上的，这里仅就其中的部分技术加以介绍。

　　视频编解码技术

　　视频编码技术是网络电视发展的最初条件。只有高效的视频编码才能保证在现实的互联网环境下提供视频服务。

　　H.264或称为MPEG-4第十部分（高级视频编码部分）是由ITU-T和ISO/IEC再次联手开发的最新一代视频编码标准。由于它比以前的标准在设计结构、实现功能上作了进一步改进，使得在同等视频质量条件下，能够节省50%的码率，且提高了视频传输质量的可控性，并具有较强的差错处理能力，适用范围更广。在低码率情况下，32kbps的H.264图像质量相当于128kbps的MPEG-4图像质量。H.264可应用于网络电视、广播电视、数字影院、远程教育、会议电视等多个行业。

　　除了ITU-T和ISO/IEC两个国际标准化组织制定的视频编码标准以外，美国微软公司和Real Network公司都有自己的视频编码标准。事实上，他们也是常用的网络电视标准。

　　此外，Flash和动画技术虽然不是视频编码技术标准，但同样是网络电视中极为重要的内容制作技术。

　　流媒体技术

　　流媒体（Streaming Media）技术是采用流式传输方式使音视频（A/V）及三维（3D）动画等多媒体能在互联网上进行播放的技术。

流媒体技术的核心是将整个A/V等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户终端连续地传送，因而用户不必像下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需要经过几秒或几十秒的启动延时，即可在用户终端上利用解压缩设备（或软件），对压缩的A/V文件解压缩后进行播放和观看。多媒体文件的剩余的部分可在播放前面内容的同时，在后台的服务器内继续下载，这与单纯的下载方式相比，不仅使启动延时大幅度缩短，而且对系统的缓存容量需求也大大降低。流媒体技术的发明使得用户在互联网上获得了类似于广播和电视的体验，它是网络电视中的关键技术。

　　流媒体系统由前端的编码器和发布服务器以及客户端的播放器构成。到目前为止，流式技术的主要解决方案有三种：

　　（1） Read Networks公司的 Real System；

　　（2） 微软公司的Windows Media；

　　（3） 苹果公司的QuickTime.。2003年10月。微软公司推出了Windows Media　9（WM9），该软件平台已经能够提供高清晰度电视、更快的回放和5.1声道数字环绕立体声等高端功能。

　　内容分发技术

　　互联网最初是一种数据通信网，主要提供点对点的传递服务。基于这种模式提供电视广播服务，不仅造成服务器资源、带宽资源的大量浪费，而且使得服务质量难以控制。为此，需要在互联网中采用类似于广播的内容分发技术（CDN），来降低服务器和带宽资源的无谓消耗，提高服务品质。CDN中的关键技术包含以下几个方面；

　　（1） 内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播（Multicast）等技术，将内容发布或投递到距离用户最近的远程服务点（POP）处；

　　（2） 内容路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由器中的重定向（DNS）机制，在多个远程POP上均衡用户的请求，以使用户请求得到最近内容源的响应；

　　（3） 内容交换：它根据内容的可用性、服务器的可用性以及用户的背景，在POP的缓存服务器上，利用应用层交换、流分裂、重定向（ICP、WCCP）等技术，智能地平衡负载流量；

　　（4） 性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量内容发布的端到端性能（如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳的运行状态。

　　CDN的工作使互联网具有广播电视网的特征，从而为网络电视的发展开辟了道路。

　　媒体资产管理技术

　　总的来说，媒体资产管理系统所采用的主要技术日趋成熟，技术方案可行性已被证实。但一些应用方面的问题还需要解决，如内容索引的格式规范。

用于网络电视的IP技术

　　数字版权管理技术

　　网络电视要实现产业化发展，必须要具备类似于电视条件接收（CA）那样的技术，实现有偿服务。数字版权管理（DRM）就是类似的授权和认证技术，它可以防止视频内容的非法使用。DRM主要采用数据加密、版权保护、数字水印和签名技术。

　　（1） 数据加密：它采用一定的数字模型，对原始信息进行重新加工，使用者必须提供密码；

　　（2） 版权保护：先将可以合法使用作品内容的条款和场所进行编码，嵌入到文件中，只有当条件满足时，作品才可以被允许使用；

　　（3） 数字水印：把代表著作权人身份的特定信息、发行商的信息和使用条款嵌入到数据中。即使数据被破坏，只要破坏不严重，水印都有效，它能给作品打上水印记，防止使用者非法传播。

IP技术用于网络电视存在哪些问题

　　1、缺乏统一的编解码标准。自流媒体应用出现以来，这一直是困扰各运营商的主要问题，格式的不同给节目的生产、制作、存储、传输、管理等各个环节都产生了巨大的影响，也对投入、服务等带来了巨大的影响。

　　2、缺乏良好的网络QoS保证。网络电视的核心是流媒体传输，它要求基础IP网络具备良好的稳定性，在带宽、时延、抖动和误码等方面都有不同于以往IP业务的特殊要求；尽管目前的宽带接入发展非常迅速，但如何提高网络的QoS是一个长期的课题。

　　3、缺乏系统之间的互通性。现有的各厂商系统之间，特别是不同编码格式之间，以及PC平台和TV平台之间缺乏良好的互通性，节目内容很难平滑地跨系统传输，从而导致投入成本的增加。

网络电视借助IP技术的翅膀

　　尽管还存在不完善的地方，但技术进步对网络和终端的改善以及IP技术的不断发展，网络电视将借助IP技术的翅膀，不仅可以走进千家万户，而且可以飞到任何已经数字化、网络化且视频化的终端上。

　　1、 通过IP网络直接连接到PC客户端

　　这是目前普遍采用的播出收看方式。

　　2、 通过IP网络，IP机顶盒+电视机

　　目前这种方式技术上没有问题，能够通过IP机顶盒把电视机作为显示器收看网络电视。但由于技术标准、技术体制不同造成的不兼容，以及外接机顶盒带来的费用和麻烦，不利于普及推广。

　　3、 通过移动网络连接到手机用户

　　移动IP技术的出现，让用户可以在出行到另外一个网络中时仍然可以保持相同的IP地址，从而确保漫游的用户可以在不中断会话或者连接的情况下继续通信。尤其是在2.5G/3G/WLAN 等无线网络环境下, 移动IP技术是无线网络内部以及无线网络间的无缝切换/漫游, 用以实现不间断的网络应用的技术保证。

　　不仅仅是技术试验，真正的应用已经开始。

　　2004年11月16日，诺基亚首款支持Mobile IPv6技术手机亮相香港3G大展，利用这种技术，还能够使手机在CDMA与无线LAN等采用不同接入技术的网络之间发生转移时保持持续连通。

　　2004年4月，中国联通在全国范围内率先推出基于CDMA1X网络“视讯新干线”手机电视业务，10月又推出“神奇宝典”掌上电视业务。

网络电视的早期代表

　　网络电视作为极有发展潜力的新兴产业，其产业链已经初步形成，小型视频网站尽管为网络电视的创建做出过贡献，目前仍有100多家甚至更多，但它们却不能推动网络电视向产业化方向发展，以下，仅对网络电视“正规军”的早期代表列举一、二：

　　1、 以内容运营为背景的早期代表

　　中国网络电视（www.oktv.com）、五洲宽频等一批代表，它们分别由中国广播电影集团下属公司中广影视传输网络有限责任公司、国务院新闻办下属的五洲传播和上海美亚建立并运营。

2、 以网络运营为背景的早期代表

　　互联星空、天天在线等一批代表，它们分别由电信和网通创建。

　　3、 以技术提供为背景的早期代表

　　以此为背景发展起来的网络电视比较少，九州梦网比较典型，由宁波成功创建。但是以此为背景在手机上做网络电视的技术公司比较多。

　　今后一定还会在更多的领域出现新的网络电视的代表，网络电视将伴随IP技术的广泛应用和渗透，走遍天涯海角，如同笔者在酒店大厅、星巴克咖啡厅使用笔记本电脑，利用无线登陆WLAN享受中国网络电视多彩的影视节目和英语故事的原汁原味一样，就像一个私人随身影院和贴身英语助教。