IPTV网络电视.docx
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IPTV网络电视
网络电视IPTV
1.网络电视IPTV概述
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。
网络电视的基本形态:
视频数字化、传输IP化、播放流媒体化。
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。
下面我们主要对IPTV这个概念进行讲述。
IPTV（InteractivePersonalityTV）又称为交互式网络电视，是利用宽带网的基础设施，以电视机、个人电脑、手机等智能设备作为主要终端设备，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，通过互联网络协议（IP）向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的技术。
对于IP与TV的关系，传统的广播电视行业通常将其理解为IPTV=IP+TV的模式，即在这种实现方式中，IP业务和TV业务在CABLE中是完全独立并行的。
传统的电信行业则相反，实现的方式是“IPTV=TVoverIP模式。
即包括TV在内的所有业务都承载在IP上。
IPTV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特点的点播服务，还可以开展类似于传统电信业务和互联网业务的其他增值服务。
概括的讲，IPTV业务利用IP网络（或者同时利用IP网络和DVB网络）。
把来源于有电视传媒、影视制片公司、新闻媒体机构、远程教育机构等各类内容提供商的内容，通过IPTV宽带业务应用平台（该平台往往不仅支IPTV，也支持其他业务）整合，传送到用户个人电脑、机顶盒+电视机、多媒体手机（用于移动IPTV）等终端，使得用户享受IPTV所带来的丰富多彩的宽带多媒体业务内容。
在目前的商用宽带网络中，用户在家中可以通过两种方式享受IPTV服务。
其一是个人电脑（PC），用户通过电脑上网的同时，可以收听广播节目或欣赏音乐，也可以直接在电脑上收看电视或电影等视频节目；其二是电视机+IP机顶盒（STB），用户家里增置机顶盒，由机顶盒直接和普通电视机相连，用户通过控制机顶盒选择收看宽带网络电视节目。
它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。
再有，IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。
因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点。
尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式的改变，而没有触及媒体内容的传播方式。
IPTV已将媒体内容承载在IP网络之上，真正实现了电视产业媒体传播方式的改变。
1.1.网络电视的发展
早在2000初，北京大学就已经开始在学生宿合试用IPTV了。
从2003年开始，我国的IPTV产业开始起步，产业链上各层面的设备提供商都在积极备战，与此同时，我国两大基础电信运营商中国电信和中国网通也开始进入IPTV的运营领域。
2004年是电信运营商与设备厂商探讨和准备期，而进入2005年，自上海文广拿到广电总局颁发的“信息网络传播视听节目许可证”之后，中国电信和中国网通分别与上海文广进行合作，开始在一些城市进行试验，推广IPTV业务。
5月份上海文广与网通合作以哈尔滨为试点，进行IPTV业务的商用试验。
中国电信也经过了多次测试，在上海开通了IPTV的商用试验。
至2005年9月底，中国电信跟上海文广的IPTV试点范围已经由原先17个城市扩大到了23个城市，而中国网通与上海文广合作的试点城市也扩至20个左右。
电信设备商也在积极备战IPTV，在十月份的通信展中，国内多数设备制造企业均推出了IPTV的解决方案，以高姿态亮相通信展。
与此同时，相关科研机构也开始了IPTV标准规范的研究和制定。
在中国，2006年是IPTV合作模式日渐清晰，从规模试验走向正式商用、正式开启中国IPTV时代的一年。
2006年，在标准和技术领域，有关IPTV技术的研究取得了阶段性成果；在解决方案领域，支持IPTV业务的端到端解决方案，普遍具有面向未来演进的特征，在实施层面发挥了三网融合切入点和突破口的作用；在产业合作领域，IPTV架起了广电行业与电信行业合作的桥梁，初步构建了双方均认可的合作模式，迈出了三网融合的关键一步。
2.IPTV关键技术与应用原理
2.1.IPTV技术特点
IPTV技术是一项系统技术，它能使音视频内容节目或信号以IP包的方式，在不同物理网络中，被安全、有效且保质地传送或分发给不同用户。
它包括音视频编解码技术、内容分发网络（CDN）技术、宽带接入网络技术、IP组播技术、IP机顶盒与EPG技术、数字版权管理（DRM）技术等。
IPTV系统的组成可分为三个部分：
前端系统、传输系统和终端接收系统。
IPTV前端一般具有完成节目采集与存储和服务的功能。
IPTV系统的节目传送功能是由IP骨干网、IP城域网、有线电视前端或电信中心站以及相应的宽带接入网络完成的。
IPTV用户终端系统被用来接收、存储和播放及转发IP视音频流媒体节目。
每个部分都由一些关键设备组成，完成相应的功能，以保证IPTV业务的顺利运营。
IPTV主要特点表现在：
1）承载在IP网络上，能够为用户提供高质量的数字媒体信息服务。
2）实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。
在传统的广播方式里，所有的观众只能被动地接收，无法与节目内容互动，但IPTV与这种一点对多点的传播方式不同，可提供建立在通信网络上的互动性视频服务，用户可以互动点播自己喜欢的内容。
3）IPTV能够提供实时和非实时的业务，IP技术和个性化的按需服务，使得用户可按需获取宽带IP网提供的实时、非实时的媒体节目。
4）用户可以随意选择宽带IP网上各网站提供的视频节目。
2.2.IPTV系统组成
IPTV是种以家用电视机或PC为显示终端，通过联网，提供包括电视节目在内的内容丰富的多媒体服务业务。
IPTV是计算通信多媒体和家电产崭新技术的融台。
其关键技术是利用计算机或“机顶盒+电视”完成接收视频点播节目视频广播及网上冲浪等功能。
2.2.1.节目提供系统
该部分主要完成节目的数字化，使原始节目成为能够在IP网络上传输的数字节目，其主要功能是直播节目的编码压缩、转换及传送。
2.2.2.内容管理系统
内容管理系统主要功能是对IPTV节目和内容进行管理，主要是内容管理和用户管理。
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。
2.2.3.流媒体传送系统
流媒体传送系统主要包括设备是中心/边缘流媒体服务器和存储分发网络。
存储分发网络可以有多种服务器组成。
他们之间通过负载均衡来实现大规模组网，如CDN。
流媒体服务器是提供流式传输的核心设备，要求有很高的稳定性。
同时能满足支持多个并发流和直播流的应用需求。
2.2.4.接入系统
接入系统主要为IPTV终端提供接入功能，使STB能够顺利接入到IP网络．目前常见的接入方式为xDLS和LAN方式。
2.2.5.IPTV终端
目前的IPTV可根据终端分为三种形式，即PC平台终端、IP-STB平台终端和手机平台（移动网络）终端其中，IP-STB终端是IPTV的用户最常见的消费终端。
2.2.6.运营支撑系统
运营支撑系统完成IPTV的营业受理、用户管理计费管理、帐务管理、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功能，是IPTV系统实现“可运营、可管理”的关键。
2.3.视频标准——音视频编码技术
20世纪90年代以来，随着视频编码技术的成熟，国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）相继推出了一系列视频压缩编码的国际标准，已经发布的有：
H.261，H.262，H.263，H.264以及MPEG1、MPEG2、MPEG4等。
目前，认为比较适合于流媒体系统中使用的标准主要有H.264和MPEG4。
2.3.1.MPEG-4
为适应在互联网上多媒体的灵活传输，国际运动图像专家组（MPEG）于20世纪90年代末又发布了MPEG-4标准草案，MPEG-4是基于音视频对象的可分级编码技术，其码率可从5Kbps-2mbps的范围变化，它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的技术功能。
它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。
2.3.2.H.264
目前，由ITU-T和ISO两个国际标准化组织的视频编码联台专家组JVT制订新
的视频压缩编码标准H.264标准，称为AVC（AdvancedVideoCoding）标准。
H.264对网络传输具有更好的支持功能。
它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。
H.264具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输。
H264支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。
H.264的优点在于，由于采用更复杂的运算并提高运算效率，也提高了压缩比，体积占用远远小于MPEG-2。
H.264基于块的变换和运动补偿预测编码，使用了多参考帧和不同尺寸的运动补偿，完善了帧内预测，将新的4×4整数变换、1/4像素精密运动补偿、环路滤波器和先进的熵编码综合应用，最终使得H.264的数据压缩率为MPEG-2的2倍以上、MPEG-4的1.5倍以上。
从理论上来说，在相同画质、相同容量的情况下，可比目前的DVD光盘多保存2倍以上时间的影像。
在IPTV环境中，传送同样质量的图像，理论上只需使用MPEG-2一半的网络带宽即可。
更大的优势是，在体积减小的同时，画质不但没有损失，某些细节反而更好。
2.3.3.AVS
AVS是中国自行开发、具有自主知识产权的新一代编码方式。
目前中国正在进行AVS的规格制定工作，不过其目标不仅限于中国，还准备作为国际标准规格对外推广。
AVS是以取代MPEG-2规格为目标的高效编码方式之一，相当于H.264和WindowsMedia9。
当前．AVS视频主要面向高清晰度电视、高密度光存储媒体等应用中的视频压缩。
2.4.流媒体技术
流媒体（StreamingMedia）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。
2.5.nIPTV内容的存储分发
2.5.1.存储分发要求
IPTV系统对存储网络的存储分发要求：
•根据用户的地理位置和连接带宽，让用户连接到最近的服务器上去，访问速度快，减少用户访问的延迟和响应时间，减少消耗的网络带宽。
•全局负载平衡，提高存储资源的利用率，提高分发服务的性能与质量。
•提高资源存储和内容分发的管理控制能力，智能分配路由和进行流量管理。
•对用户提供鉴权、认证机制，发送的内容受到保护，未授权的用户不能分发。
•具有高可靠、可用性，具有良好伸缩性和兼容性，能容错且很容易扩展。
2.5.2.组网方式
1）CDN模式
IPTV系统对于用户的服务质量有很高的要求，而且要保证播放的流畅。
在广域网内，从用户的客户端到流媒体服务器之间经过了一个很复杂的路由以后，就很难保证播放的流畅了。
为了克服网络复杂路线带来的制约，在IPTV中必须通过边缘服务来实现最终用户的点播服务，所以要把内容从中心服务器有效地分发到边缘服务器，实现把内容从中心存储服务器分发到边缘服务器的这样一个网络体系，称为内容分发网络（ContentDeliveryNetwork，CDN）。
图1CDN模式
CDN的核心思想是将内容从中心推到靠近用户的边缘，使用户可以就近取得所需的内容，这样，不但有效提高了用户访问内容的性能，而且有效减轻了中心设备和骨干网络的压力。
通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，CDN可以将内容分发从原来的单一中心结构变为分布式的结构，提高用户访问网站的响应速度。
因而，CDN可以提高网络中信息流动的效率．从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题，提高用户访问网站的响应速度。
2）P2P模式
P2P技术是一种用于不同PC用户之间、不经过中继设备直接交换数据或服务的技术，是PeertoPeer（对等网络）的简写。
它打破了传统的Client/Server模式，在对等网络中，每个节点的地位帮是相同的，具备客户端和服务器双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。
由于P2P技术的飞速发展，互联网的存储模式将由目前的“内容位于中心”模式转变为“内容位于边缘”模式，改变互联网现在的以大网站为中心的状态，重返“非中心化”，将权力交还给用户。
图2P2P网络通信方式
特性
P2P
C/S
易管理性
差
好
安全性
差
好
容错性
好
差
可扩展性
好
差
数据发布
好
差
数据接收
中
好
数据互动型
好
差
数据即时性（传输速度）
好
差
数据更新
好
差
数据质量（价值）
中
好
数据涵盖率和数量（价值）
差
好
抗干预性
好
差
成本控制
好
差
表1P2P模式与C/S模式的性能比较
由以上分析可以看出，P2P模式是基于互联网的对等架构，它会大大改善内容的流量分布，从而解决IPTV在网络带宽方面的瓶颈问题，也极大程度地缓解了内容存储服务器的压力，相比C/S模式，它具有无可比拟的优势。
2.5.3.流媒体传送技术
IPTV的核心业务是数字音视频流业务，流媒体传送技术相当重要，如果传送技术高效可靠，不仅可以节约系统带宽，还可以减轻系统负担，使系统得到优化。
通常，IPTV系统中流媒体的传送方式随用户接收方式不同而不同。
从终端用户看主要有以下2种接收方式：
1）点播接收方式下流媒体传送
点播连接是客户端与服务器之问的主动连接，在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接，用户可以开始、停止、后退、快进或暂停。
接收具有个性化，接收的内容和时问取决于用户喜好，具有实时交互特点。
同时，点播业务对网络带宽的需求也很大，为了避免大量消耗骨干带宽，同时保证服务质量，要求IP网络能有效地将视频流推送到用户接入网络，使用户尽可能就近访问。
2）广播接收方式下流媒体传送
广播接收在用户看来是被动的，是用户被动地接收流，在广播过程中，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，客户端接收流，但不能控制流。
由于收看广播的用户收看的是相同的内容，为了减少网络带宽浪费，广播接收方式对IP网络提出了IP多播路由功能要求。
IP多播路由技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传输，可以有效地节约网络带宽、降低网络负载。
多播是一种允许1个或多个发送者（多播源）同时发送相同的数据包给多个接受者的一种网络技术，是一种能够不增加骨干网负载的情况下成倍增加业务用户数量的有效方案，因此成为当前大流量视频业务的首选方案。
在IPTV的应用中，利用IP多播路由技术，可以有效地分发媒体流，减少网络流量。
2.6.IPTV的接入系统
随着IPTV视频组播、点播业务的全面展开，对接入网络提出了更高的带宽需求，标清IPTV带宽至少需要2Mbps以上带宽，高清IPTV带宽至少需要6~8Mbps以上带宽（MPEG-4视频格式）。
如果一个家庭拥有多个IPTV终端，这时需要的带宽将成倍增加。
考虑到各类网络互动业务，如视频会议、视频聊天、网络游戏、BBS贴图等需求，接入网的上行带宽需求也会不断增长。
因此IPTV接八承载网络的上下行带宽要求将会越来越高。
2.6.1.宽带接入网络技术
1）FTTx+LAN
随着网络的迅猛发展，光网络和光纤通信由于其具有的大容量、高速的特点，逐渐成为网络基础建设中的主角。
同时接网交换机对组播业务的支持性能日趋成熟稳定，价格不断下降。
FTTX+LAN是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区（大楼）中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达10Mbps，网络可扩展性强，投资规模小。
2）xDSL
目前，xDSL技术中常用的技术有ADSL和VDSL。
ADSL是上下行传输速率不相等的xDSL技术，在一对双纹线上提供下行速率为1.5Mbit/S～8Mbit/S、上行速率为640kbit/S～16Mbit/S。
目前普通家庭用户ADSL速率通常在下行约1Mbit/s，而IPTV需要约3Mbit/s的下行带宽。
ITU-T又分别在2002年6月和2003年1月推出了两个新一代ADSL标准：
ADSL2+（G.992.3）和ADSL2+（G.992.5）。
ADSL2支持的最大上下行速率1.3Mbit/S~15Mbit/S，而ADSL2+支持的最大上下行速率可达1.3Mbit/S~24Mbit/S。
VDSL在一对双绞线上提供的下行速率为3Mbit/S~52Mbit/S，上行速率1.5Mbit/S~2.3Mbit/S，因此，VDSL会更好的支持IPTV业务。
2.7.IPTV的终端系统
目前．电信网上所用的IPTV终端主要三种类型：
个人电脑+软件播放器、电视机+机顶盒，以及用于移动流媒体平台的多媒体手机而“电视机+机顶盒”方式最为普遍认可。
2.7.1.基于PC的终端系统
基于PC的终端系统是沿用的互联网视频的应用形式，利用网络流媒体技术传送某种格式的数据流，用户可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。
这种形式的终端硬件比较简单．只需要一台具有以太网卡的PC机安装相应的播放器应用软件就可以播放音视频节目和上网浏览。
基于PC的终端系统的优点是简单、投资小、上网方便等。
缺点首先是每种播放器软件都局限于厂商私有的文件格式，通用性差。
2.7.2.基于STB的终端系统
基于STB的终端系统是兼顾PC和电视机的功能，既具有PC的处理能力，又具有电视机的观看效果。
同时，STB极有可能作为家庭网络/媒体中心出现在下一代家庭网络中。
因此，IPTV终端更看好电视机+机顶盒方式，将成为IPTV业务终端的主流。
基于STB的终端系统以电视机作为显示器，利用专用的IP-STB对网络音视频媒体数据接收和解压．转换为电视信号格式输送给TV播放。
2.7.3.移动终端系统
提到用于IPTV的移动终端系统人们自然会想到3G手机．它能够处理图像音乐视频流等多媒体，并利用无线通信网络和互联网相结合提供网络电视、视频电话、网页浏览．电视会议．电子商务等多种媒体服务。
3.网络电视应用于教育
3.1.网络教育应用现状调查
目前，可应用于教育的网络电视主要存在以下机构中：
公共电视台开办的网站中的教育频道，教育电视台开办的网站、广播电视大学和网络教育学院开办的网站等。
公共电视台开办的网站中存在多个频道，这些所谓的频道其实是由一些网页组成的小型网站，所有的小型网站，即频道又共同组成央视国际这个总网站。
教育频道的网络电视节目大多是属于社会文化普及型的社会教育节目，以大教育观为依托，以各个频道共同使用的网络电视为平台，在传播者与接受者之间进行多方位的交互。
教育电视台开办的网站、广播电视大学和网络教育学院开办的网站，其上的网络电视节目则是以达到某种教育教学目标，完成某种教学任务为目的，以远程教育观为依托，利用网络电视在教育者和受教育者之间进行多方面的交互。
上述各个机构开办的网站在网络电视内容资源、网络电视服务、参与者的数量以及网站的规模都有很大的不同。
相比而言，公共电视台开办的网站中的教育频道，如央视国际，其拥有的可用于社会教育的网络电视内容资源海量丰富，提供的服务种类多，世界范围内的人群都可以参与，规模也大；而教育电视台（中国教育电视台除外）、广播电视大学和网络教育学院开办的网站则处于相对弱小的地位，但它们的针对性更强，有自己的特长。
统观网络电视依托的网站，就目前而言，无论是公共电视台开办的网站中的教育频道，还是教育电视台开办的网站、广播电视大学和网络教育学院开办的网站，视频部分占的比重还不是很大。
有的网站中文字和图片部分占的比重还相当大。
网络电视教育主要是以网络电视视频节目为主要媒介形式来开展学习者的自主化学习或者学习者与指导者帮助者的交互活动。
内容链接网络电视节目播放方式能够在网络电视教育中大有作为。
所谓内容链接即视频就是一切，如一名观众正在通过网络电视收看新闻直播节目，当他看到某国领导讲话时，由于不清楚这个国家历史背景及领导人背景，随即用遥控器（或鼠标）在画面上点出菜单。
出现的菜单中不仅可以选择继续看新闻直播，选择看这个国家历史资料或领导人资料，甚至可以选择看相关新闻。
如同网页上众多的链接一样，观众在观看一个节目时，可以全面了解与节目相关的任何内容。
它既区别于传统电视的被动——几乎完全被动地接收电视频道放映的节目，选择极其有限，又区别于互联网的主动——完全主动地寻找信息。
3.2．网络电视应用于远程教育
3.2.1.网络电视对远程教育的影响
IPTV与远程教育的融合对教学方式、学习方式和信息传递的模式产生了巨大影响，有着广阔的发展前景。
这种影响主要体现在以下五个方面：
1．教学方式
传统的远程教育主要采取广播电视授课模式，电视台按时间表播放教学内容，学习者在指定时间、指定频道进行收视学习。
这种模式的最大特点是教师、学习者异地分离，学习者的学习是以电视、文字教材为主要媒体，辅以录音、录像，教学信息的传递基本是单向的，是点对面的。
学习者无法对其进行控制，因而给学习带来极大的不便。
而网络电视改变了传统广播电视的授课模式，学习者可以通过两种方式收视教学内容：
一是学习者通过网络电视按时收视教学内容的同时，遇到难以理解的问题，可以通过网络电视的画中画功能上网向辅导教师请教；学习者要更深入地了解教学内容时，点击电视屏幕上相应的小图标，就可获得该教学内容的相关文字教材及出处等说明。
二是利用网络电视直接上网学习。
这种模式最主要的特点在于教学活动可以在24小时内随意进行。
学习者可根据自己的实际情况确定学习的时间、内容和进度，充分利用了网络电视的交互功能。
2．学习方式
传统的广播电视远程教育模式是以教师为中心的教学模式，教师在教学过程中始终处于“主宰”地位，学习者则被动地接受教师所传授的知识。
由于生源在学习能力上的差异，不同层次的学习者采用步调一致的教学方式很难满足每个学习者的需求，利用网络电视开展网络教育，有利于建立以学习者为中心的教学模式学习者可以根据自己的实际情况、实际需要，选择适合自己的学习时间、地点、内容、进度和方式进行个别化学习。
在学习过程中，可以查询自己所需的资料，遇到难题可以向教师请教，还可以与其他学习者进行讨论，交换意见。
由于该方式中学习者始终处于主动地位，从而增强了学习者的学习自主性。
3．信息传递模式
传统的广播电视教学模式缺乏交互性，主要表现在：
一是教师与学习者不是面对面地在一起，师生之间无法直接沟通；二是学习者之间缺乏经常交流的机会；三是缺乏集体学习的氛围；四是不可能进入人机交互。
网络电视的出现为解决上述问题提供了可能。
由于网络电视实现了交互的信息传播，作为一种双向的信息传递模式，教师
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