從IPTV看數字電視網絡的發展
伴隨著數字電視的轟轟烈烈，IPTV在近幾年成為電信和廣電行業最熱門的話題。電信、廣電業內的專家學者、運營商，生產廠家和最終用戶，更是以各自的方式，高度關注著IPTV的發展。通過對照IPTV和數字電視的發展，本文將探討有線運營商在網絡設計和前端建設方面的新思路新技術。
IPTV和DTV（數字電視）
本文無意探討IPTV和DTV深層的技術及定義等問題，只是從認識的角度，來分析一下這兩個既有聯系又有區別的事物。
首先，IPTV的強調的重點是“TV”，即電視服務，其實質是IP互聯網技術的一個增值應用和業務。這一點，從歷年的“互聯網增值業務”的研討會標題及可看出。如《互聯網增值業務—IPTV專題報告2005》。2月份召開的‘2006 IPTV 發展論壇’，把IPTV稱作是互聯網多媒體服務業務的一種具體表現和延伸。IPTV業務是實時、交互、多種媒體形式的信息通信方式的一個代表。
IPTV，簡單地講，是借IP技術傳播視頻內容到傳統的視頻顯示器—電視機 (TV)上的一項業務。那么，它的著眼點就是電視（TV）服務。技術手段就是借助IP傳輸電視節目到終端（而不是傳統電視采用的模擬技術，或者是數字電視采用的QAM技術）。接收終端還是電視機。
目前，電信運營商確實是IPTV的主要鼓吹者和實踐者。電信運營商憑借互聯網業務提供商(ISP)的優勢，和相對廣泛的寬帶接入的優勢，利用IPTV模式，把互動的，視頻內容—電視節目，推送到最終用戶的電視接收終端上，也進入了廣電的傳統服務領域。
IPTV背后的技術是IP互聯網技術。由于IP技術的先天雙向性，IPTV業務非常容易做到互動和個性化。
此外，IPTV背后的互聯網擁有的更多非電視節目內容，也構成了IPTV的一個潛在的優勢。如游戲，相冊業務，可視電話等。
IPTV的IP接入寬帶要足夠寬。電信運營商的主要寬帶接入方式是ADSL。我們知道，ADSL接入帶寬并不充分，IPTV的圖像質量差強人意，這構成了IPTV的一個瓶頸。
當然，IPTV的接入方式是多種多樣的，如以太網接入，CM接入也是可以的。
DTV（數字電視）強調的的重點是“D”，即數字化。數字電視是廣播電視領域的一項新技術。它的著眼點是：增加同等傳輸帶寬下的節目頻道數；改善傳輸性能；做到用戶可尋址，提升個性化；傳送高清電視等。手段是數字化節目源、節目處理、節目傳輸、節目接收等；增加條件接入管理。接收終端也是電視機。
數字電視技術，依賴的接入網是HFC。廣電運營商就成為數字電視的主導者。HFC網絡就是為傳送電視而生。數字電視技術可提升電視圖像質量，更可方便地傳送高清電視。
數字電視技術對傳送節目頻道數的擴充，可以說從根本上解決了最終用戶接入的帶寬限制，為用戶個性化服務打好了堅實的基礎。
數字電視技術本身有互動性不足的弱點。首先雙向網絡建設發展不充分，DVB-C本身沒有雙向的要求，需其他的雙向系統的配合。
那么，數字電視支撐的業務有：
--高質量電視畫面；
--節目的多樣化，用戶更多的選擇；
--用戶節目包訂制服務；
--數據信息廣播；
--高清電視；
。。。
如果HFC網絡雙向改造完成，并有CMTS/CM系統的建立，則，數字電視技術也可支持互動性業務。如：
節目點播；
VOD;
多種可視信息查詢、訂制，游戲，可視電話等。
最終，數字電視技術可支持完善的智能家庭終端，為信息化家庭終端鋪平道路。
用戶電視服務消費分析
我們來看電視用戶要看什么樣的電視？首先，所有的用戶都希望看到質量越來越高的電視畫面。那么數字化標清電視和數字化高清電視正好滿足了這個需求。這部分用戶占總用戶的90%以上，其消費能力在20~30元/月。
其次，對中高端用戶，對廣播電視的收看，有時間上和內容上的個性化要求。比如，用戶的對特定節目的收看時間趕不上播出時間，則希望能在自己方便的時候重看等。那么，運營商就需要大量的系統頻道，和豐富多樣的內容來滿足用戶這方面的要求。這部分用戶占用戶總數的20%~30%，消費能力在60元/月左右）
對高端用戶，它可能還希望的內容如： 上網；互動游戲；生活資訊搜索；視頻短信；可視電話等豐富的互動資訊。這部分用戶占用戶總數的10%左右，消費能力在100元/月左右。
對照電視消費市場，再來看IPTV和DTV。IPTV和數字電視業務，在相同的市場上競技。并且各有特點。DTV和IPTV的客戶市場，在高端的互動個性化電視服務市場方面是相同的，或者說二者是競爭的。
不同的運營商，基于自己的網絡，客戶，運營等特點，可能有不同的選擇。對于廣電運營商而言，可能開展數字電視業務優勢更多一點。主要是廣電運營商擁有普遍覆蓋的HFC接入網絡，城域骨干網和雙向HFC接入網也進行到相當的程度。部分城市還建有以太網接入的部分。所以廣電運營商利用數字電視技術提供用戶高質量圖像方面，有無可比擬的優勢。同時，由于HFC的接入帶寬優勢，雙向互動業務的開展也有了一個很好的基礎。因此，廣電運營商要發揮自己所長，下決心做好數字電視的建設和發展，提供高質量的普遍服務（標清電視/高清電視）給最終用戶。同時，廣電運營商要做足互動電視的功課，以補己之短。
建設數字化有線電視綜合業務網絡的新技術
互動電視服務的互動性可能涉及到幾個方面，互動內容的建設，數字電視前端功能，城域骨干網結構，接入網改造，用戶家庭終端。本文就廣電運營商的網絡結構，數字電視前端功能，網絡邊緣設備等方面的新技術做一點分析介紹，看如何來更好地支持互動業務。同時，也會考慮到傳送互動內容到PC終端的一些新技術。當然，接入網的雙向改造是開展一切互動業務的前提。
1． 城域骨干網的架構—接入邊緣化
從典型的互動業務，VOD和CM上網數據業務，分前端越靠近用戶，也即接入點約靠近邊緣，越有利于下行帶寬的利用和上行信道性能及用戶覆蓋。參見下圖。
圖1： 有線電視綜合業務前端及多業務的邊緣接入
在上述方案中，模擬電視和數字電視廣播都通過模擬光纖骨干網分發下去。模擬電視逐步轉換為數字電視。
接入邊緣化后，分前端的規模，綜合各業務的接入率，分前端設備常規容量，典型的服務水準等確定。下面的一些參數可以參考：
A. 以不超過2000戶為一個服務組（4個廣節點）；
B. 一個服務組回傳到一個CMTS的上行口；
C. 分前端規模在2萬戶左右；
D. 雙向用戶接入率(CM)第一期按10%考慮；
E. VOD用戶占雙向用戶的10%。
2． 城域骨干網的融合—深度數字化
目前，國內廣電網絡的建設進度參差不齊。有的地方已建成A平臺，B平臺；有的地方B平臺沒有建立，A平臺也沒有建立骨干環網。對于A平臺環網環沒有建立的廣電網絡，可以直接建立B平臺，把數字電視節目也通過B平臺傳送，省卻了A平臺建立的費用。
IP技術是三網融合的最佳手段。無論是廣電的三網融合，或者電信的三網融合，都是借助IP手段來完成。具體地講，電信的方案是：話音+數據（ADSL）+IPTV；廣電的方案是數字電視 + 數據(CM) + VoIP。因此，支持IP技術的城域骨干網，就成了是必然的發展方向。換句話說，從三網融合的角度看，數字電視或IPTV在骨干網傳輸上的沒有實質區別，所不同的只是接入網的不同。
圖2： 有線電視綜合業務骨干網的融合
在融合的IP骨干網的支持下，VOD系統可通過IP骨干網組成分布式內容網絡，在邊緣進行分發；數據業務從各個邊緣接入點（分前端）通過IP網匯集到互聯網上；數字電視也可播發到邊緣接入點，通過邊緣QAM設備送達用戶。不同分前端之間的頻率再利用，可有效地成倍地提高接入網的帶寬。
3． 邊緣設備之一：高密度邊緣QAM調制器
高密度邊緣QAM調制器主要是服務于VOD的QAM傳送。由于用戶并發流的特點，VOD服務器都以千兆的數率(GbE)下發。一個GbE可同時下發200+個用戶并發流，需要20個邊緣QAM設備支持到用戶的分發。
基本功能要求是：GbE信號輸入；大于20個QAM調制輸出；n+1冗余；遠程登陸管理；針對視頻傳輸的去毛刺（de-jitter）功能。
4． 邊緣設備之二：模塊化CMTS
CMTS/CM技術是在雙向有線同軸網絡上開展IP業務的技術手段。可以開展PC上網以及互聯網的各種應用。對于視頻流媒體到PC的應用也是互聯網的一大應用。
普通的CMTS上下行端口比例為4:1(典型值)。在實際應用中，僅開展上網等常規互聯網業務時，一個下行可支持1000個左右的CM用戶。在開展照片下載、視頻流媒體業務，或者把電視節目送到PC上的業務時，CM的下行帶寬要求就會很高。提高下行帶寬的最直接的手段就是增加下行信道，比如把CMTS的上下行端口的比例提高到4:4，則問題會有極大的改善。M-CMTS應用而生。
圖3：M-CMTS方案
5． 基于CMTS的流媒體應用—PCMM
圖4：PCMM解決方案
在CMTS環境下開展有服務質量要求的業務時，如視頻流媒體業務，動態地分配帶寬給用戶的應用，是既能保證服務質量，又能有效利用上下行帶寬的手段。PCMM(PacketCable Multi-Media)就是解決這個問題的標準。他要求CMTS支持相應的標準，并要有政策服務器的支持。一個典型的應用是：當CM用戶在欣賞流媒體電影時，系統就為他提供所需的下行帶寬（比如2Mbps），而在瀏覽網頁時，系統只要提供512K或更少就可以啦。
6． 數字電視前端新技術
MPEG over IP
在上述介紹的深度數字化方案中，對數字電視前端設備也提出了相應的要求。首先，數字電視前端如直接輸出IP信號到骨干網，就可減少轉換的成本和麻煩；其次，信源節目的采集后，要存儲到服務器中供電播或重播使用。節目采集的輸出以IP的方式是最直接的。因此，在數字電視前端設備中構建MPEG over IP（基于IP的MPEG）的結構，就是必然的方向。
采用MPEG over IP后，借助IP的技術，可以很靈活地做到節目的備份交換，節目的多路輸出，IP傳輸，與節目采集服務器、條件接入系統、數據服務器、EPG、NVOD等的接口也更為方便等（均采用IP接口）。
集成式運營級平臺
在數字電視時代，廣電運營商不再是簡單的提供公共免費服務的單位。消費者對付費節目以及互動電視的使用，對服務水平的要求隨收費水平的提高也相應提高了。運營商需要采用運營級平臺來保證服務水平。
集成式運營平臺，可帶來如下一些好處：
1． 克服分離式搭積木式平臺的復線復雜，維護難的缺點；
2． 克服頻道分割造成的系統僵化的缺點，頻道資源共享；
3． 操作簡單；
4． 重新編排頻道節目，無需中斷其他節目，無需改動硬件連接；
5． 方便地增減節目，增加新業務；
6． 容易實現冗余備份，節目備份；
7． 網管相對統一；
傳統系統在業務擴展過程中需要不斷地增加接口或轉換設備，而且往往是第三方設備。造成設備管理的混亂和復雜。網管統一帶來運營的成本的下降和運營的安全。
8． 節約機房空間。
碼流重組優化（Grooming）
圖5：標清及高清電視的碼率修整
電視節目數字化后經過MPEG-2編碼，已大大地壓縮了信源帶寬。在傳統的DVB數字前端系統中，一個QAM信道內最多安排6個數字節目流。如何進一步提高一個QAM信道的帶寬資源使用效率？由于實際圖像節目流的比特率是持續變化的(VBR)，數字電視前端系統在碼流重組進行多路統計復用時，利用碼率修整（Rateshaping）技術調整MPEG視頻流的比特率，使得每個QAM內安排8~12套節目，從而提高頻道的使用率。此外，前端對每個節目都是直接處理變比特率信號，有效地克服了所謂的“碼流溢出”，極大地消除了圖像方塊效應，改善了圖像質量。
播出節目的采集
在數字電視前端內容建設時，要考慮到對節目觀看的時間偏移，這是數字電視個性化服務的一大方面。這就涉及到播出節目的采集-存儲-重播/點播。節目的采集由數字電視前端來完成。參見圖1。
總之，有線運營商擁有一塊很好的優質資源—HFC用戶接入網。業界提供了充分的、基于這一網絡的新技術。充分發掘和利用這一塊資源，抓住數字電視崛起的機遇，有線電視行業大有可為，前景無限。
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