中心議題:
- 次世代IPTV技術(shù)發(fā)展經(jīng)緯
- IPTV服務(wù)概要
- 次世代IPTV播放技術(shù)
- 輕量化IP播放技術(shù)
日本NTT公司針對(duì)數(shù)字電視等家電制品,率先制定次世代IP電視(以下簡(jiǎn)稱為IPTV)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相關(guān)技術(shù)。本文要探討利用光纖到家(FiberToTheHome)技術(shù),提供影像傳送服務(wù)的IPTV技術(shù)動(dòng)向與功能。
發(fā)展經(jīng)緯
繼PC與電話之后被視為第三終端,利用寬頻IP網(wǎng)路提供影像傳送服務(wù)是IPTV主要訴求。事實(shí)上IPTV服務(wù)(service)從2002年至2004年業(yè)者才真正認(rèn)知它的播放內(nèi)容、品質(zhì)與功能。
IPTV服務(wù)的成功范例首推義大利的ISP,它是FASTWEB公司提供IPTV服務(wù),2002年10月開播以后加入者急速增加,IPTV甚至提供地表數(shù)字節(jié)目的轉(zhuǎn)播服務(wù)。
目前各公司採(cǎi)用獨(dú)自方式開發(fā)系統(tǒng)與終端提供IPTV服務(wù),隨著事業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,基于終端的經(jīng)濟(jì)化與促進(jìn)流通考量,一般認(rèn)為必需實(shí)現(xiàn)Interoperability,因此各國(guó)開始檢討規(guī)格共通化相關(guān)作業(yè)。
2006年4月美國(guó)CEA家電廠商與AT&T、Verizon、BellSouth等公司相互締結(jié)有關(guān)網(wǎng)路與終端連接的方針(Guideline)協(xié)議,試圖通過(guò)通信、播放、家電業(yè)擴(kuò)大IPTV市場(chǎng),今年4月ITU-I特別針對(duì)IPTV標(biāo)規(guī)范策略啟動(dòng)IPTVFocusGroup。
IPTV服務(wù)概要
目前IPTV提供的服務(wù)可以分成3種影像傳送服務(wù),分別如下:
①使用Multicast傳輸技術(shù)提供IP節(jié)目
②使用Unicast術(shù)提供VOD
③使用檔案發(fā)信下載電影
次世代IPTV服務(wù)針對(duì)各影像傳送服務(wù),擴(kuò)大高品質(zhì)(從SDTV一直到HDTV)與擴(kuò)大數(shù)量龐大的節(jié)目服務(wù)區(qū)(servicearea)管理,對(duì)多數(shù)加入者提供更經(jīng)濟(jì)的節(jié)目傳輸效益(圖1)。
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現(xiàn)行IPTV服務(wù)使用besteffort網(wǎng)路,與其它服務(wù)同時(shí)併用時(shí)經(jīng)常發(fā)生品質(zhì)劣化現(xiàn)象,因此次世代IPTV服務(wù)要求能夠支援各種條件影下的像像傳輸品質(zhì)。此外有關(guān)像像密碼化方式,到目前為止支援SDTV的MEPG-2(~6Mbit/s)一直是主流,不過(guò)去年開始HDTV用適用H.264,因此目前支援次世代IPTV服務(wù)的H.264HighProfile反而成為主流,它的解析度超過(guò)1440×1080Pix。
有關(guān)播放與通信具體整合,基本上它是使節(jié)目配信技術(shù)、節(jié)目導(dǎo)覽(Navigation)技術(shù)、內(nèi)容保護(hù)技術(shù)共通化。如圖2所示播放與通信利用IP,可以使服務(wù)實(shí)現(xiàn)共通化,利用IP的播放服務(wù)預(yù)定2008年開始提供Server型播放服務(wù)。
Server型播放服務(wù)隨著播放波利用通信線路,在終端下載節(jié)目服務(wù)或是從Server以VOD(VideoOnDemand)形式提供視聽(tīng)服務(wù)。此處使用的下載與VOD服務(wù),由于通信業(yè)者透過(guò)提供相同服務(wù)與共通化,因此可以產(chǎn)生各種相乘效果。例如通信業(yè)者與(節(jié)目)播放業(yè)者的服務(wù),可以輕易切換成Seamless,進(jìn)而提高使用者的便利性。
上述整合技術(shù)透過(guò)終端的共通化,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)化要求。圖3是播放與模組共通化的收訊機(jī)結(jié)構(gòu)范例;圖4是支援次世代IPTV的數(shù)字電視機(jī)的實(shí)際外觀,它不需要傳統(tǒng)STB就能夠提供IPTV服務(wù)。
今年4月召開的首次會(huì)合開始討論IPTV的定義,分析目前既有的復(fù)數(shù)系統(tǒng)差異、,進(jìn)行不同系統(tǒng)之間是否可協(xié)調(diào),同時(shí)還檢討新共通規(guī)范,全球各國(guó)總共提案46件相關(guān)文件,今后IPTV-FG分成以下6大項(xiàng)目進(jìn)行檢討,分別是:
?Architecture與要求條件
?QoS與功能
?安全與保護(hù)內(nèi)容
?網(wǎng)路與控制
?終端系統(tǒng)與Interoperability
?Middleware與application
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實(shí)現(xiàn)次世代IPTV服務(wù)必需與可作QoS控制的次世代網(wǎng)路(NGN)整合。如圖5所示NGN與次世代IPTV系統(tǒng)整合,藉此建立次世代IPTV全新服務(wù)的要件。
如上所述IP網(wǎng)路(Network)服務(wù)的寬頻化,與H.264/AVC(AdvancedVideoCoding)等密碼化技術(shù)發(fā)展背景下,業(yè)者已經(jīng)可以在IP網(wǎng)路上實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)影像播放傳輸服務(wù)。對(duì)消費(fèi)者而言,透過(guò)IP播放服務(wù)周邊設(shè)備的擴(kuò)大,可以輕易享受多頻道影像播放傳輸服務(wù),此外VOD(VideoOnDemand)等通信服務(wù),與傳輸周邊設(shè)備的共通化,即使服是務(wù)應(yīng)用的水準(zhǔn)也能夠與播放、通信進(jìn)行整合,作更具魅力的服務(wù)應(yīng)用。
2000年與2003年問(wèn)世的BS數(shù)字播放與地表波等代表性數(shù)字播放,在傳統(tǒng)模擬播放提供的影像與聲音之外,還提供BML(BroadcastMarkupLanguage)的資料播放服務(wù),以及利用EPG(ElectronicProgramGuide)的服務(wù)?;谙M(fèi)者的服務(wù)性負(fù)擔(dān)與降低收訊機(jī)供應(yīng)成本等觀點(diǎn),它能夠提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字播放方式下,作最大整合極限的節(jié)目服務(wù)。
接著具體介紹次世代IPTV的代表實(shí)例,同時(shí)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)泛用性、經(jīng)濟(jì)性IPTV播放技術(shù)。
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次世代IPTV播放技術(shù)
圖6是次世代IPTV播放系統(tǒng)架構(gòu),如圖所示IPTV播放系統(tǒng)透過(guò)送出設(shè)備的IPMulticast傳送節(jié)目,收訊機(jī)端消費(fèi)者的選臺(tái)操作,可以使該傳輸該節(jié)目的MulticastStream收訊再生。
表1是次世代IP電視播放方式的諸元,該方式以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字播放為平臺(tái),同時(shí)追加以IP網(wǎng)路傳送數(shù)字播放節(jié)目的內(nèi)容。圖7是IP播放方式的ProtocolStack,如圖所示該P(yáng)rotocolStack與數(shù)位播放一樣,可以利用TS(TransportStream)使多重化Stream收容在Multicast內(nèi)。
影像格式480i,480p,720p,1080i
影像編碼化MPEG-2Video,H.264/AVC
聲音編碼化MPEG-2ACC,MPEG-1Layer2
多重化MPEG-2Systems
SI密碼化根據(jù)ARIB-B10規(guī)范節(jié)目排列資訊
傳輸協(xié)議RTP/UDP/IPv6
選臺(tái)協(xié)議MLD
再生時(shí)序控制附TimeStampTS方式
修正錯(cuò)誤ProPEGFEC
表1次世代IP電視播放方式的諸元
IP播放方式的特征與技術(shù)方式分別如下:
?利用附TimeStampTS形式的再生時(shí)序控制
儲(chǔ)存再生用的形式是利用ARIBSTD-B24第二篇規(guī)定的附TimeStampTS形式送出Stream。所謂附TimeStampTS形式,是指每隔188byte的TSpacker賦予4byte的TimeStamp資訊(27MHz的計(jì)數(shù)值)的形式。收訊機(jī)根據(jù)該TimeStamp對(duì)解碼進(jìn)行TS的packer時(shí)序控制,同時(shí)適當(dāng)補(bǔ)正IP網(wǎng)路的傳輸延遲使影像再生。
?利用專用頻道送出SI
在數(shù)字播放有關(guān)SI的節(jié)目控制與屬性資訊,已經(jīng)被規(guī)格化廣泛應(yīng)用,因此SI與節(jié)目本身的多重化,可以應(yīng)用在收訊機(jī)控制與節(jié)目?jī)?nèi)容的提示。
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表2是次世代IP電視播放的SI內(nèi)容,表中的EIT(EventInformationTable)記述節(jié)目標(biāo)題(Title)、內(nèi)容、播放時(shí)間與其它屬性等資訊,資料量可以依照節(jié)目數(shù)量增加。類似BS數(shù)位播放利用全頻道使各頻道共通發(fā)佈時(shí),傳輸資料量會(huì)大幅增加,此時(shí)採(cǎi)取類似地表波播放,以某個(gè)頻道將播放節(jié)目的EIT在同一個(gè)頻道內(nèi)配信,某種程度可以抑制傳輸資料量。在此同時(shí)為取得全頻道的EIT,從收訊機(jī)端的MulticastJoint/Leave會(huì)有頻發(fā)與集中等問(wèn)題,因此本方式的SI針對(duì)資料量很大卻不要求與節(jié)目作嚴(yán)密同步的EIT【schedule】資訊,會(huì)在送出系統(tǒng)端集中全頻道份,當(dāng)作單一的SI專用MulticastStream送出。
資訊名稱內(nèi)容
NIT描述MulticastAddress等網(wǎng)路資訊與編輯等相關(guān)資訊
SDT描述頻道名稱、IP播放事業(yè)單位名稱等有關(guān)Service等相關(guān)資訊
BIT描述IP播放事業(yè)單位相關(guān)資訊
EIT描述節(jié)目Title、播放日期、播放內(nèi)容等節(jié)目相關(guān)資訊
與播放節(jié)目同步傳送目前節(jié)目資訊與下個(gè)節(jié)目資訊的EIT【p/f】
傳送N日份節(jié)目資訊的EIT【Schedule】
表2次世代IP電視播放的SI內(nèi)容
?網(wǎng)路選臺(tái)資訊的發(fā)布
如上所述收訊機(jī)為了再生接收選臺(tái)后的頻道,必需辨識(shí)各頻道與IPMulticastStream的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
以往數(shù)字播放與CATV的規(guī)范,是將頻率、變調(diào)方式等頻道的物理性位置、資訊描述在NIT(NetworkInformationTable),并採(cǎi)取隨著選臺(tái)使頻道復(fù)調(diào)的方式。因此本方式也比照上述方式擴(kuò)充NIT的描述內(nèi)容,描述IPMulticastStream的位置資訊,當(dāng)作網(wǎng)路選臺(tái)資訊發(fā)布,使收訊機(jī)可以充分掌握服務(wù)提供的IP播放頻道與Stream物理位置的對(duì)應(yīng)。在NIT除了Multicast位置以外,它可以記述參數(shù)資訊等IP傳輸時(shí)利用的FEC(ForwardErrorCorrection)。
輕量化IP播放技術(shù)
次世代IPTV播放方式與傳統(tǒng)數(shù)位播放方式的親和性很高,不過(guò)卻必需送出傳統(tǒng)通訊系影像配信服務(wù)未提供的以播放方式為準(zhǔn)則的Stream。利用專用硬體處理送出Stream時(shí),會(huì)面臨服務(wù)提供成本增加等問(wèn)題,為實(shí)現(xiàn)次世代IPTV播放服務(wù)低成本的要求,必需開發(fā)輕量化IP播放技術(shù),具體內(nèi)容如下:
①以泛用伺服機(jī)針對(duì)送出IP的播放處理作業(yè),進(jìn)行整合送出處理
②進(jìn)行無(wú)依存性輸入影像Stream的SI多重狀態(tài)的送出處理
藉此達(dá)成降低送出成本,提高服務(wù)運(yùn)作性。圖8是利用上述技術(shù)構(gòu)成傳送節(jié)目的Server作業(yè)流程,如圖所示它是利用:
?產(chǎn)生播放方式為準(zhǔn)則的TS多重化處理
?將Stream送出到網(wǎng)路的TTS化(附TimeStamp)
?可以收容IPpocket處理
等單一泛用伺服機(jī)進(jìn)行通訊系統(tǒng)處理。由于今后播放業(yè)者可能會(huì)以IP播放服務(wù)提供各種影像內(nèi)容,一般認(rèn)為輸入至IP播放設(shè)備的影像source,可能會(huì)與SI已經(jīng)被多重成為播放方式準(zhǔn)則物,或是還未被多重化的東西混雜。
由于輕量化IP播放技術(shù)并不會(huì)與這類輸入source資料差異有依存性,因此它能夠依照共通性次世代IP播放方式,實(shí)現(xiàn)節(jié)目送出的要求。例如輸入source內(nèi)的SI未被多重化時(shí),從外部以CSV等泛用格式輸入資訊,就可以進(jìn)行節(jié)目與多重送出,或是送出SI專用Stream。輸入source內(nèi)的SI已經(jīng)被多重化時(shí),利用該資訊自動(dòng)執(zhí)行產(chǎn)生SI專用Stream。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)是由SI送出管理伺服機(jī)、節(jié)目送出伺服機(jī)、SI專用送出伺服機(jī)構(gòu)成。SI送出管理伺服機(jī)執(zhí)行NIT、SDT、BIT、EIT的送出管理與控制。節(jié)目送出伺服機(jī)將影像、聲音、字幕構(gòu)成的節(jié)目,配合節(jié)目多重對(duì)象的SI,以IPv6Multicast送出。從節(jié)目送出伺服機(jī)與SI送出伺服機(jī)送訊的SI,則被當(dāng)作SI專用Stream再建構(gòu),接著再利用IPv6Multicast送出。
在輸入source內(nèi)存有EIT的頻道α,與輸入source內(nèi)無(wú)EIT的頻道β的送出處理。頻道α的送出處理是將EIT【schedule】以外的資料當(dāng)作IP收容送出,來(lái)自SI專用送出伺服機(jī)者,在節(jié)目送出伺服機(jī)進(jìn)行再構(gòu)成,接著再將已分離、抽出的EIT【schedule】送出。頻道β的送出處理根據(jù)從外部輸入的資訊,進(jìn)行從SI送出管理伺服機(jī)對(duì)節(jié)目送出伺服機(jī)與SI專用送出伺服機(jī)的SI送訊指示。被指示的各伺服機(jī)執(zhí)行、送出SI與節(jié)目的多重處理,或是進(jìn)行SI專用Stream的構(gòu)建。
以上介紹利用IP網(wǎng)路與利用光纖到家(FiberToTheHome)技術(shù),提供影像傳送服務(wù)的IPTV技術(shù)動(dòng)向與功能。今后基于與內(nèi)容保護(hù)、存取控制的CAS(ConditionalAccessSystem)、H.264/AVCTransCoder等外部系統(tǒng)整合的需求,必需開發(fā)安全、高品質(zhì)次世代IP播放服務(wù)相關(guān)技術(shù)。