IPTV技术及应用（精选八篇）
IPTV技术及应用 篇1
关键词：IPTV技术,特点,应用
在信息网络的发展推动下, IPTV技术已得到了广泛的应用。并且随着宽带用户的增加, 接入技术的提升, IPTV技术将带来新的发展机遇。根据目前IPTV技术的使用情况来看, 在电视与互联网技术的结合上有突出的作用。而基于宽带网络的建设, 可以将个人电脑、电视、手机等设备进行连接作为终端设备, 将多媒体技术、通信网络技术、互联网技术进行综合的应用, 从而通过互联网协议为用户提供多种交互式数字媒体服务。
1 IPTV技术特点分析
IPTV技术的特点主要包含在其组成部分之间, IPTV系统包含了前端、传输网和接收端, 不同的部分又包含了一些特定的设备系统, 从而完成管理、编码、播放、接收、传输等功能, 使得IPTV业务能高效运行。
1.1前端
IPTV系统的前端主要是用作节目的采集与存储, 并提供各项服务。其中主要包含四个子部分分别是流媒体系统、存储设备、编码器和用户管理系统。流媒体系统是一种将音频、视频等多媒体用流式传输的方式在互联网上播放的技术。这种技术的优越性在于用户只需在系统启动延时后便可使用解压设备对压缩的文件进行解压处理观看;因为这种技术可以将音频、视频等文件进行压缩从而将这些媒体信息分解成具体的压缩包, 并通过视频播放器向用户终端进行连续的传送;从而用户不必对这些媒体文件进行完整的下载后才能观看, 而在用户播放前一部分媒体信息时, 后台会对剩余的文件进行下载, 从而为用户提供便利。这种下载方式不仅能缩短启动延时的时间还能转变系统的缓存播放方式, 使得用户能更快地观看相应的媒体文件。存储设备主要的功能是存储经过数字化后可以点播的媒体文件以及各项的管理信息。这种存储形式具有安全性高、容量大的特点, 所以能存储大量的媒体文件, 方便媒体文件的存储与管理。其次是编码器, 编码器的作用主要是对视频信号进行数字化的转化, 从而能将各种媒体文件按照需要的格式进行转换, 因此不同格式的文件在解码转换下都能进行播放, 此外IPTV技术还包含了信源编码, 能有效地提高画质, 提升用户的观影效果。用户管理系统是对用户提供服务的系统, 能对网络电视用户进行计费, 并进行授权和认证, 为用户正常使用IPTV提供保障。
1.2传输网络
IPTV主要使用TCP/IP协议网, 其中包括了骨干/城域网、内容分发网以及宽带接入网。骨干/城域网的作用主要是保障视频流能在城市之间以及城市范围内进行传送, 并且城域网以使用千兆/万兆以太网为主, 而长距离的骨干网主要是用DWDM和SDH做IP业务网络。内容分发网络的主要作用是使用干线网将前端的视频内容高速分布存放在网络的边缘, 从而减轻视频流对骨干/城域网络造成的传输压力, 提升服务的品质。这种以IP网络为基础的内容分布网络使用的是核心-边缘服务器的分布网络, 但发展的过程中存在的问题是随着用户数量的增加, 将要运用更多的边缘服务器, 因而会相应的增加管理成本。宽带接入网能将用户与城域网相连接, 目前使用较为广泛的宽带接入网有LAN、WLAN等。IPTV网络的使用能大大地增加信息量, 为用户提供更多的媒体信息。
1.3接收端
IPTV接收端主要是电视机、计算机以及手机等智能设备, IPTV系统主要有广播和点播两种视频流接收方式, 而用户可以根据自己的需要进行点播, 方便用户的使用。
1.4基于IPTV系统的特点总结
IPTV的各项技术主要是实现了电视业务与互联网应用的结合, 使得用户可以选择更多的频道节目, 改变了定时、单向的节目播放特点;使电视的输出更符合用户的需求, 将宽带网络上的信息与互联网进行连接, 提供更多的信息网络内容;并且这种IPTV主要依靠网络技术的发展, 所以在信息量上有传统的模拟电视或数字电视无可比拟的优越性;并且就目前宽带用户来看, IPTV技术的运用将有巨大的发展前景, 存在大量的潜在客户群;最后IPTV采用的数字编码技术能大大地提升视频编码技术的效率, 从而提升视频质量, 有效地节省网络带宽。
2当前IPTV技术的主要应用
IPTV技术能有效地发挥交互性的特点, 从而为用户提供多种的增值服务, 并且在宽带业务不断发展的当下, 宽带业务将逐步实现多媒体化、互动化、人性化和个性化, 提升用户的体验, 满足不同用户的需求。
2.1直播电视的应用
直播电视可以具备广播电视、卫星电视和有线电视所能提供的服务, 从而增加直播电视的服务范围, 并且作为宽带服务与传统电视运营商服务不同的一项功能, 其能通过组播的方式达到直播的功能, 为用户提供更加快速的视频网络信息。
2.2时移电视
通过时移电视, 用户不仅能观看实时的电视节目, 还能将昨天的节目进行储存, 观看过去播放过的节目。这种基于网络个人存储技术发展而来的应用, 能让用户拥有更好的观看体验, 不用再担心错过节目, 随时都可以将节目调出进行观看;并且在观看的过程中还能对节目进行暂停、后退、快进等操作, 方便用户对节目进行操作, 实现互动化。
2.3视频点播
IPTV中的视频点播是实质意义上的VOD服务, 使得用户随时随地都能观看系统提供的节目, 而不是只能按照节目播出的时间进行观看。基于这种运用, 用户只要使用遥控器进行操作就能观看系统中的任何节目, 使得用户不用再为观看的时间而担忧, 只要是系统中的拥有的节目, 随时随地都可以观看。
2.4准视频点播
准视频点播主要是服务供应商利用组播技术使得相同的视频内容能利用时间交错的方式在一组虚拟的频道上实现转视频点播的功能。并且通过增加组播频道, 用户还能在电子节目单中进行统一内容不同组播频道的选择, 观看用户想看的节目。
2.5网络游戏服务
网络游戏服务主要是将服务器与客户端进行连接, 在用户安装客户端软件后, 缴纳一定费用后在服务器进行登录, 便能使用网络游戏的服务。因为网络游戏是一种基于网络的服务, 所以不是免费的服务, 必须在缴纳一定费用后才能使用。
2.6电视上网业务
在个人电脑广泛使用的当下, 人们也需要电视机有上网的功能, 以便于日常的使用。而IPTV技术能使人们的这一需要得以实现, 使用机顶盒上的无线键或者遥控器便能在电视机上享受相应的互联网服务, 实现普通的上网需要, 提供基本的信息网络功能。
2.7远程教育的应用
远程教育主要是利用计算机、多媒体技术与远程通信网络技术, 将课程通过网络进行远程的交流与传输。而IPTV所具有的点播功能正适应了远程教育发展的需要, 用户能对远程教育的课件进行点播, 为用户提供便利。此外利用IPTV流媒体实现远程教育的需要具有以下几点的优势, 首先能做到资源共享, 将视频或音频的流媒体进行存储, 在使用的时候只要知道流媒体服务器的URL路径以及目录的存储结构, 就能通过网络随时随地从流媒体服务器上取得相应的视频或音频文件, 而不需要对这些文件进行保存, 更不需要携带这些文件资料。其次还具有下载时间短, 交互性强的特点, 因为相关的视频、音频文件并不需要下载就可以进行播放, 使得延时时间短, 并且播放只与流媒体服务器、客户机、网络的性能相关, 和文件的大小却没有关系, 所以即使较大的文件也能保证使用。而这种形式并不局限于单方面的使用, 用户可以进行相应的暂停、快进、后退等操作, 不用局限于单方面的服务。最后这种基于流媒体视频点播远程教学非常便利, 只需一台多媒体电脑就可以操作, 便于用户进行操作使用。
3结束语
综上, IPTV未来的发展前景是无可估量的, 基于现今网络技术的发展, IPTV将与更多的业务相结合, 从而为用户提供更优质的服务。但IPTV是一项新兴的领域, 涉及到宽带接入、组播、编码等方面, 所以, 要将其发展为一个产业链的业务, 尚且需要新技术的开发与应用。
参考文献
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[2]曲玲玲.IPTV技术特点及其应用[J].中国新通信, 2013, (23) :360-361.
IPTV技术及应用 篇2
1、IPTV业务简介
IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带IP网络，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，以电视机或PC机作为接收终端，向用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。IPTV利用ADSL或以太网或者有线电视网络等接入宽带网，通过互联网协议(IP协议)来传送电视信号，是互联网和传统电视相融合的结果。IPTV的主要特点在于它的交互性和实时性，目前能够提供的业务不仅有传统的电视业务即BTV业务，还有时移电视业务(Time-shift TV)、VOD视频点播业务、传统互联网业务及互联网的增值业务。
2、IPTV的网络架构
IPTV网络大致可分家庭网络、内容承载及分发网络、内容制作及管理中心三个部分，下面分别就三个部分进行阐述。
2.1 家庭网络
由电视机、PC机、STB(机顶盒)、DSLModem、家庭网关等组成。DSL Modem通常工作于桥接方式，提供多个接口分别连接PC、STB等终端。也可以使用单口的Modem，再通过HUB连接终端。
2.2 内容承载及分发网络
包括IP骨干网、城域网、宽带接入网络、内容分发网络等几个部分。内容承载及分发网络主要实现内容从节目源到用户层的分发，以实现IPTV的各类点播及广播业务。
2.3 内容制作及管理平台
实现视频业务管理、用户管理、EPG发布、视频编码、数字版权管理等功能。
3、IPTV技术实现
3.1 IPTV技术原理
IPTV其工作原理和基于互联网的电话服务VoIP相似，它把呼叫分为数据包，通过互联网发送，然后在另一端进行复原。其实与大多数的数据传输过程大致一样。首先是编码，即把原始的电视信号数据进行编码，转化成适合INTERNET传输的数据形式，然后通过互联网传送，最后解码，通过电脑或是电视播放。
3.2 IPTV涉及的技术
IPTV涉及的主要技术包括：视频编解码、流媒体、数字版权管理、CDN、组播、电子节目单和中间件技术等；视频编解码技术是IPTV的关键技术之一，国际上主流的视频编解码标准有WMV、MPEG-
2、MPEG-
4、H.264等。目前对IPTV业务而言，最佳的编解码标准是MPEG-4，随着H.264技术的进一步成熟将来逐步过渡到H.264。
3.3 IPTV用户的认证方式
IPTV用户的认证方式有PPPOE和DHCP+web两种。
3.3.1 PPPOE认证方式
PPPoE类似于传统的拨号方式，用户端采用一个拨号软件，发起PPP连接请求，通过以太网交换机或者xDSL设备，终结在接入网关(BRAS)设备上。接入网关设备负责终结PPP连接，并与RADIUS服务器配合实现用户管理和策略控制。
目前PPPoE认证技术在以太网接入和ADSL接入方式中已广泛应用，采用该认证方式可充分利用网上现有BRAS设备的管理功能实现IPTV用户的管理，对BRAS以下的接入层设备不要求支持组播，缺点是用户端和宽带接入服务器之间为点对点的通道，开展组播必须由BRAS作为组播复制点，BRAS到接入层及用户之间为单播，大大消耗了BRAS到接入层设备的带宽资源。
3.3.2 DHCP+web认证方式
DHCP即动态主机配置协议，基于client-server方式。需要DHCP server配合进行认证和地址分配。IPTV机顶盒(STB)作为DHCP的Client向DHCP Server发送认证请求，DHCP Server可以由具备DHCP功能的BRAS来承担，也可采用旁挂专用的DHCP Server。采用该认证方式的优点是用户主机和DHCP Server之间没有点到点的限制，可启用组播协议来开展组播，利用组播的作用来减轻网络的带宽压力，但要求BRAS以下的接入层设备要支持组播，同时DHCP技术本身存在安全问题。
3.4 播出与传输
IPTV视频流在终端用户看来不外乎两种接收方式：点播和广播。点播和广播这两种方式属于不同的技术范畴，广播方式采用多播(MultiCAst)技术；点播方式采用视频分发(VDN/CDN)技术。
多播(又称组播)传输允许同时发送单一的数据包到多个接收者的网络技术。在IPTV里，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条主干链路上只传送单一视频流，减少了主干网出现拥塞的可能性。视频分发技术：视频分发把经过用户选择的、访问率极高的流媒体内容从初始的流媒体服务器复制、分发到最靠近终端用户的缓存服务器上，当终端用户请求某视频业务时，由最靠近请求终端的缓存服务器提供服务，目前视频分发技术在电信运营商的网络中已得到广泛应用。
3.5 接收终端
IPTV接收终端，即IPTV机顶盒，主要功能包括：
●支持LAN或xDSL网络传输，接收及处理IP数据和视频流；
●支持MPEG-
4、WMV和Real等视频解码；
●支持电视屏幕显示；
●支持相应CA技术；
●支持HTML网页浏览，支持网络游戏等。
从内嵌操作系统来看，IPTV机顶盒有WinCE和Linux两种。
WinCE最大的特点是其API与Win32兼容，有利于在Windows环境开发WinCE应用，缺点是应用源代码不公开，代码庞大，占用很多的ROM和RAM，求有高性能的微处理器支持。
Linux机顶盒以专用的多媒体微处理器为核心，辅以其它接口构成系统。多媒体微处理器本身不但具有嵌入式RISC去运行系统软件和应用软件，而且带有MPEG-2或MPEG-
4实时解码功能芯片，这类机顶盒的优点是源代码公开，系统运行所需资源少；缺点是适应低带宽能力弱。
4、IPTV产业全球发展分析
4.1 IPTV在国外和香港的发展
部署IPTV业务的运营商主要集中在欧美地区、亚太部分国家和地区。电信运营商通常采用高速DSL或FTTX技术为用户提供IPTV业务。到2004年年底，全球IPTV用户数最多的两大运营商分别是意大利的FastWeb和中国香港的电讯盈科，这两家公司的IPTV用户数占据了全球近70%的市场份额。
宽带的发展大大促进了IPTV在亚太地区的部署，许多电信运营商纷纷进入了IPTV市场。其中开展较好的运营商是中国香港的电讯盈科及日本的Yahoo!BB。自2003年初
Yahoo!BB的多频道广播电视及视频点播业务在东京开通以来，Yahoo!BB的电视业务与原有的电话及宽带业务逐渐融合，使用电视业务的DSL用户数量也呈现出较快的增长趋势。中国香港电讯盈科在2003年9月推出了基于DSL的数字电视业务，到2004年11月签约用户达到了36.7万户。
推动IPTV发展的主要力量来自于技术的进步、运营商盈利需求和用户需求的增强。IPTV关键技术之一视频压缩技术的进步使得视频节目能够以较低的码流达到较高的画面质量；运营商大力发展宽带网络却没有从中得到足够的收益，赢利方式仅局限在接入费用的收取上，运营商急需寻找新的盈利手段；因此从20世纪90年代末以来，电信运营商对IPTV的兴趣越来越浓厚，越来越多的运营商开始进入这一市场。
4.2 IPTV在国内的发展
2005年5月，广电总局发给了上海文广中国第一块IPTV牌照。而由央视联台多家企业组建的中视网络迅速圈地，有望获得第二张牌照。2005年5月27日，“央视网络电视”在河北省宽带门户网站——“燕赵新天地”落地推广。此时，电广传媒、赛迪传媒、东方明珠、歌华有线、上海贝岭、广电网络等八大上市的广电运营企业都在蓄势待发。在电信方面，广东电信正在推广网络电视业务，目前用户增长迅速，安装模式也比较灵活，如“星空影院”等。已安装ADSL宽带业务的消费者只需再交纳100元初装费和800元的“视频MODEM”的“押金”，以及每月交纳50元的收视费即可，前三个月均免费试
看。虽然广电总局在节目播放上有审批权，但在实际市场操作中电信方面实际上是走到了前面。中国网通在黑龙江、辽宁也开通了IPTV的商用测试系统。
中国的彩电巨头们也一直努力把握未来的电视产业方向，以摆脱利润低薄的现状，在竞争中获得优势。彩电企业在选择发展数字电视与网络电视时表现出都不放弃的思路。对于IPTV，2005年初，长虹与中国电信签订战略合作备忘录，明确了双方在视讯、IPTV和互联星空等领域的合作意向，展开从终端到渠道的全方位合作，终端层面的合作主要涉及可视电话终端解决方案及IPTV终端解决方案等。
盛大网络寄希望于借助IPTV在更大范围内推广它的网游相关产品，并且与长虹就IPTV开展了合作。UT斯达康等也对IPTV雄心勃勃，它于2001年底开始对?端的全面供应商，产品在全球都有使用。
5、电信运营商建设IPTV系统面临的问题
5.1 组播的开展
组播的开展通常存在以下三种方式：
●由接入层设备(DSLAM或接入交换机)实现组播分发、组播数据不经过BRAS(旁路)。●由接入层设备(DSLAM或接入交换机)实现组播分发、组播数据经过BRAS。●由BRAS实现组播分发。
第1、2种方式都由接入层设备进行组播分发，可节省城域网汇聚层到接入层的带宽，但要求接入层设备(DSLAM或接入交换机)支持组播。目前传统运营商网络上的接入层设备对组播支持能力较差，有的设备不支持组播，有的设备支撑组播但需要进行软件及硬件升级。因此，采用上述两种方式规模开展IPTV业务时必须进行接入层设备的改造。第3种方式，由BRAS实现组播分发，优点是不要求接入层设备支持组播，但会大量占用BRAS和接入层设备之间的带宽。
5.2 视频分发网络的建设
点播业务采用视频分发(VDN/CDN)技术来实现，电信运营商目前大多都建立了VDN/CDN网络，但是针对PC终端的业务应用、采用适合PC终端的编码技术、开展IPTV业务、支持针对IPTV终端的编码技术，同样需要新建或改造现有的视频分发(VDN/CDN)网络。
总之，电信运营商在建设IPTV系统时，将会面临巨大的网络改造问题。
5.3 IPTV的牌照问题
2004年10月，国家广电总局颁布《互联网等信息网络传播视听节目管理办法》，其中明确规定电信企业只能开展PC端的IPTV业务，限制其经营“机顶盒+电视机”的业务。2005年5月，广电总局发给了上海文广中国第一块IPTV牌照，广电总局在IPTV牌照发放文件上的具体表述是：“上海文广新闻传媒集团下属上海电视台正式获得国家广电总局批准开办以电视机、手机设备为接收终端的视听节目传播业务。”其中，并没有把基于PC的IPTV业务作为许可的范围，那么也就限制了电信运营商的介入。
IPTV技术特点及其应用 篇3
IPTV即交互式网络电视,是传统电视业务和互联网业务结合起来产生的新业务。它利用了宽带网的基础设施,以个人电脑、电视机和手机等设备作为主要的终端设备,集合了多媒体、通信、互联网等多种技术,通过互联网协议向家庭提供多种交互式数字媒体服务。
一、IPTV技术特点
IPTV技术是一项系统技术,能够使音视频内容节目以IP包的形式,在不同的物理网络环境中,有效、安全地分发给不同用户。IPTV系统主要可以划分为三个部分:前端、传输网、接收端。每个部分由一些特定的设备组成,完成管理、编码、播出、接收和传输等基本功能,以保证IPTV业务的安全运输和运营。
1.1前端
IPTV前端具有完成节目采集、储存和服务的功能。主要包括了流媒体系统、存储设备、编码器和用户管理系统等。在IPTV系统的前端部分中非实时性视频节目或实时性视频信号,经过信号接收系统之后进入到编码器部分,再被分别送到点播服务器和广播流服务器。可供点播的节目存储在存储设备中,流媒体服务器在用户管理的控制下以视频的方式把视频文件传输到网络中。
(1)流媒体系统:流媒体技术是一种采用流式传输方式使音频、视频等多媒体在互联网进行播放的技术。流媒体技术的核心在于它能够将整个音频、视频文件经过特殊的压缩方式分解成一个个压缩包,通过视频播放器向用户终端进行连续的传送,因此用户不必像下载方式一样必须等到整个文件下载完毕才能观看,而是仅需要经过几秒至几十秒的启动延时,便可以在用户终端上借用解压缩设备,对压缩的文件解压缩后进行播放与观看。多媒体文件剩余部分可以在播放前面内容的同时,在后台服务器内进行下载。这种下载方式与单纯的下载方式相比,不但使启动延时大幅度地缩短,同时对系统缓存容量的需求也大大降低了。(2)存储设备:存储设备主要用于存储经过数字化后可供点播的视频内容和各种管理信息,它必须兼顾安全和容量等特性,以保证其能够存储各类重要的信息及大量的视频文件。(3)编码器:在节目的采集系统中,很重要的一点是挑选合适的视频编解码技术。编码器按照一定的码率和格式要求实现视频信号的数字化,使用高效视频压缩编码。IPTV的核心技术是信源编码,它直接影响到IPTV的画面质量。(4)用户管理系统:用户管理系统具有对网络电视用户计费、授权和认证等功能,使用户能够得到具有一定Qo S和安全合理的服务。
1.2网络
IPTV使用的是以TCP/IP协议为主的网络,包括了骨干/城域网络、内容分发网络和宽带接入网络等。
(1)骨干/城域网络:主要负责完成视频流在城市之间和城市范围内的传送,目前大部分的城域网络使用千兆/万兆以太网,长距离的骨干网则以DWDM或SDH作为IP业务的承载网络。(2)内容分发网络:内容分发网络是网络电视的关键技术,它是建立在IP网络上的内容发布网络,采用的是“核心-边缘”服务器分布结构,目的在于通过干线网将位于前端的视频内容高速分布存放到网络边缘,减少视频流对骨干/城域网络带来的传输压力,提供对用户的就近服务,使用户得到更高质量的服务。但是存在着一个问题,随着用户量的逐渐增大,边缘服务器将越来越多,管理成本也会随之上升。(3)宽带接入网络:宽带接入网络实现用户到城域网的连接,当前较为常见的宽带接入网络包括LAN、WLAN、x DSL和双向HFC等,但是均存在使用费过高或宽度不够等问题。
1.3接收端
IPTV的接收端包括了电视、计算机、手机及其他智能显示终端设备。网络电视系统视频流的接收方式有广播或点播。点播接受的时间、内容取决于用户个人的喜好,具有实时交互等特点。
1.4运营支撑系统
网络电视具有传统电视和媒体所不具备的优势,能否成为主流媒体,关键取决于它是否能够建立一个完整的运营环境和良性循环。对于运营商来说,完整的节目管理、用户管理、系统管理、计费管理和客户服务等服务体系必不可少。只有建立安全、完整的服务体系,才能够为用户带来更多个性化的服务,才能够有效地实现运营目标,使IPTV成为真正的主流媒体。
二、IPTV的应用现状
IPTV是计算机技术、数字技术及消费家电品密切结合形成的产物,顺应了通信业务发展的趋势,能够提供高质量、人性化和个性化的通信服务,是一个具有广阔前景的全球性产业。在国际上,日本、美国等电信基础设施十分发达的国家较早便开始运营IPTV业务。下面对全球IPTV应用的现状进行详细的分析。
(1)全套电视业务模式
运营商利用IPTV技术提供全套电视业务,这种业务模式既提供了频道化的IPTV节目,又提供了IPTV VOD业务。它所提供的IPTV业务涵盖了有线电视的VOD节目业务和广播式节目频道业务的所有功能,对有线电视业务形成了直接而全面的竞争。此外,网络运营商还把IPTV业务与其所提供的宽带数据和语音业务进行捆绑销售,用已有的宽带数据业务和语音业务为新的IPTV提供价格支持和补贴。收费方式一般是:IPTV VOD业务按照片和收看的次数或时间长短收费,而“广播式”节目则按月进行收费。
这类的运营商主要是由一些大的电话公司组成,大部分基于已有的DSL网络,使用IP组播和IP单播相结合的方式提供IPTV业务。此外,一部分新兴网络运营商和大的电话公司也在利用无源千兆光网络和IPTV系统技术向用户提供宽带数据、VOIP电话、视频三合一业务,如美国的FTTH Communications公司和VERIZON电话公司分别在MINNESOTA州的Minne-apolis城和TEXAS州的Kellers城以这种方式提供IPTV业务。
(2)IPTV VOD业务模式
第三方利用网络电视系统技术,以“over-the-top”方式向宽带用户提供的IPTV VOD业务。所谓“over-the-top”方式是指第三方在不同的宽带接入网络如光以太网、DSL网上,为宽带用户提供IPTV业务。这种第三方必须建立在自身的IPTV前端,并且将IPTV前端连接到因特网上,或与网络运营商的网络相连,向IPTV前端下载和点播节目,然后在电视上或PC机上收看点播的IPTV节目。具有硬盘DVR功能的IP STB可以根据用户自身的喜好,请求下载IPTV节目以供用户点播收看。此外IPTV前端也能根据用户的喜好,自动向用户提供IPTV节目。目前已出现的第三方包括两种不同类型的公司。一种是拥有IP STB技术并且提供IP STB盒的新兴公司,如美国的Akimbo公司。这类公司可以按月或片进行收费,但大部分以靠卖IP STB为主,它们除了向用户收取一定的IP STB费用外,还向用户提供收取费用的点播节目,用户可以在节目的寿命期内任意收看IPTV节目。另一种是节目制造商或其关联公司,如美国的Cinema NOW和Movielink等。这类公司一般是按月或按片进行收费。
三、IPTV技术存在的问题
IPTV在是网络应用技术发展的重要的方向,但是其目前仍然存在着一些问题。
(1)市场。在视频和音频市场,当前的免费电视节目,尤其是数字电视将成为IPTV是否能够实现收费经营的重点所在。网络提供商虽然拥有大量的网络用户,拥有更多的经营优势,但是其能否成功还得取决于节目供应商。只有具备大量能够满足用户需求的节目,发挥IPTV的技术优势,实现节目互动,满足用户个性化的需求,才能够为节目供应商、用户和网络运营商带来共赢的局面。(2)标准。技术标准在技术的转化和产业化发展中有着十分重要的作用。当前IPTV面临着编码标准问题,编码关系到解码,解码又影响到机顶盒。目前还没有任何一个厂家大规模地生产IP机顶盒,其中一个很重要的原因是缺乏明确的标准支持。还有一个问题是IPTV系统内各个功能模块间的接口标准问题。接口的标准关系到系统的开放程度,只有建立起相关的技术标准,才能够打破产品和技术的垄断局面,推动系统进一步完善和发展。(3)管理。当前网络上存在的一些违法或不健康视频已引起了相关部门的重视,国家有关部门对网络视频和音频的管理愈加严格。在开展网上音频、视频广播业务上已实行了许可证制度,并采取了更加严格的技术监管措施,然而依然无法清除网上有害信息的传播。网络媒体监控一直存在着很大的困难,其根本原因在于网络媒体是一个开放的平台,任何人都可以通过网络上传和下载视频。但这恰恰是其优势所在,只要对网络媒体实行有效地监控,完善网上法律制度,便能够保证网络媒体朝着健康正常的方向发展。
四、结束语
新兴的IPTV技术不仅超越了传统电信运营商业务覆盖的范围,同时也超出了广电运营商业务涉及的范围。IPTV业务是广电网、互联网和电信网三者融合在一起的业务,其产业链的的各个环节充分整合了这三者的资源。为了实现IPTV产业运营的目标,除了必须拥有先进的软硬件技术、赢利的运营模式、丰富的节目内容和积极的产业政策外,IPTV产业链各个环节的相互合作也十分重要。总之,IPTV作为新兴的全球性业务,其发展前景广阔。在具体的实施过程中,会涉及到众多的非技术和技术问题,必须依靠整个产业链的不断完善和发展才能够得以解决。只有让最合适的环节去完成最合适的事,才能够促进IPTV产业的健康、快速发展。
参考文献
[1]魏元敏.浅谈IPTV技术及应用[J].《天津电大学报》.2007
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[3]孙波,王军文,贾文.IPTV的组网及关键技术分析[J].《中国有线电视》.2006
浅析IPTV技术及发展趋势 篇4
关键词：IPTV,数据传输,三网合一
IPTV (Internet Protocol TV OR Interactive Personal TV) 也叫交互式网络电视, 是利用宽带网的基础设施, 以家用电视机或计算机作为主要终端设备, 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崭新技术。IPTV能用来提供将视音频流媒体节目, 如IP电视节目, 从节目中心 (first mile) 播出, 并通过骨干网、城域网和宽带接入网 (lastmile) 传输, 直到被用户接收之端到端的完整技术解决方案。
1. 技术介绍
1.1 音视频编解码技术
IPTV音视频编解码技术在整个系统中处于重要地位, IPTV作为IP网络上的视频应用, 对音视频编解码有很高的要求。首先, 编码要有高的压缩效率和好的图像质量, 压缩效率越高, 传输占用带宽越小;图像质量越高, 用户体验则越好。其次, IPTV平台应能兼容不同编码标准的媒体文件, 以适应今后业务的发展。
目前主流的视频编码格式有以下几种:MPEG-2 (ISO/EC13818-2) 、MPEG-4Part2 (ISO/IEC14496-2) 、H.264/AVC (即MPEG-4 Part10) 、微软的WMV-9、Real公司的视频格式, 前三者为公开的国际标准, 后两者为企业的私有标准。
H.264具有高的编码效率和图像质量, 代表了编解码技术的发展方向。同时, 由于标准的开放性以及获得了3GPP、DVD-Forum的支持, H.264已被大多数运营商和产业界看好, 它将成为IPTV乃至互联网上其他视频业务的编码标准。
1.2 流媒体传送技术
1.2.1 点播接收方式下流媒体传送
点播接收具有个性化, 接收的内容和时间取决于用户喜好, 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。
1.2.2 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, 用户对内容选择只限于所提供的频道, 是非交互型的。由于广播的用户收看的是相同内容, 为了减少网络带宽浪费, 广播接收方式对IP网络提出了组播功能要求。
1.3 宽带接入网络技术
IPTV接入可以充分利用现有宽带接入技术, 主要有xDSL、FTTx+LAN、等两种。
1.3.1 xDSL
目前, xDSL技术中最常用的技术有ADSL和VDSL。ADSL是上下行传输速率不相等的DSL技术, 它在一对双绞线上提供的下行速率为1.5Mbit/s~8Mbit/s, 上行速率为16Mbit/s~640kbit/s。VDSL在一对双绞线提供的下行速率3Mbit/s-52Mbit/s, 上行速率为1.5Mbit/s-2.3Mbit/s。因此, VDSL可以更好地支持IPTV业务。
1.3.2 FTTx+LAN
FTTx技术是光纤到x的简称, 它可以是光纤到户 (FTTH) 、光纤到局 (FTTE) 、光纤到配线盒/路边 (FTTC) 、光纤到大楼/办公室 (FTTB/O) 。
光纤具有很宽的带宽, 可以说, 光纤到户技术非常有利于开展IPTV业务。
2. IPTV发展趋势
2.1 IPTV的特点和优势
首先, IPTV能够提供多种形式的内容服务。数字电视依赖广播电视网向用户提供电视节目, 用户可根据自己的需要点播节目制作公司预先提供的电视节目, 实现个性化收看。而对于IPTV来说, 电视节目只是它其中的一小部分内容。
其次, IPTV真正实现了互动。数字电视优于模拟电视, 在于它弥补了电视线性传播的劣势, 使受众在收看电视节目时能根据自己的个人喜好进行选择, 部分地实现了互动。数字电视对于模拟电视的许多技术革新, 只是信号形式的改变, 而没有触及媒体内容的传播方式。虽然数字电视通过设置一定的菜单供用户挑选, 可以实现用户简单的互动, 但不能实现真正意义上的多种交互式服务。
最后, IPTV解决了传输的灵活性问题。数字电视应用电路交换的形式, 通过一个固定的通道, 把视频内容传过去, 还属于原有的广电传输模式。而IPTV是在传输的过程中把视频内容按IP协议封装成数据包来传, 如此一来就可以根据用户的不同需要, 动态适应不同的需求, 灵活解决网络传输的问题。
2.2 IPTV面临的主要问题
首先, IPTV最致命的弱点就是网络带宽不足所引发的传输内容质量难以很好保障的问题。IPTV在节目图像画面的质量上明显要逊色于数字电视, 同时, 在节目传输的连续性上, IPTV也存在着不足。
其次, “最后一公里”的接入问题。广电网是由有线、无线、卫星等综合组成的, 以有线电视网络为主。有线电视网络是除电信外, 唯一拥有用户接入的网络。有线电视网络因传输视频图像的要求, 传输媒质可承载的带宽本来就比电信网要大很多。因此, 网络干线到用户接入这“最后一公里”成了制约数字电视发展的“瓶颈”。
第三, 内容的匮乏和商业用户的不足。数字电视在摄像、处理、发射、传输、接收、显示等方面都已基本达到数字化处理, 技术要相对成熟。而IPTV业务最能够吸引客户的地方在于内容, 但内容的匮乏一直是困扰IPTV的一个棘手问题。
3. 结束语
IPTV技术在广电系统中的应用 篇5
1 IPTV技术概述
IPTV系统主要包括相关软件系统、用户终端设备、节目传送、服务和存储、节目采集等部件, 通过宽带接入网、城域网和骨干网来传输音频视频流媒体。按照不同终端设备情况, 网络电视主要包括手机移动电视、TV机顶盒和PC平台。
手机移动电视主要通过移动网、同轴电缆网和IP网来传输各种视频资料, 手机用户数量较大, 可以随时随地进行收看;TV机顶盒网络电视主要利用IP上网设备, 可用于电视机;PC平台网络电视是当前的主流, 且这种网络电视比较成熟, 已经形成了相关产业标准, 不同生产厂商的解决方案和产品具有良好替代性和互通性。
2 广电系统中IPTV技术的应用
2.1 在数字电视业务中的应用
IPTV技术提供了DVR数字电视业务, 有线电视运营商可以通过这种业务在硬盘STB中采集一些视频节目, 方便用户可以随时观看, 也可以及时录存即将播放或者正在播放的节目, 这种DVR业务具有较高的安全性。根据传输层加密条件, 这种技术在DVR业务应用中灵活性和便捷性较差, 因此广电系统的DVR业务应采用具有加密功能的DRM技术, 在视频节目推送之前, 通过DRM技术进行存储和加密打包。同时, IPTV技术在有线数据电视业务中的应用, 还可向用户提供多样化的服务类型, 例如, 运用IPTV技术的DRM, 用户可通过电视机随时观看STB视频节目, 还可在DVD碟或者PC机上拷贝各种视频节目, 为用户提供便利。
2.2 在广电系统增值业务中的应用
IPTV技术的应用涉及了计费认证、组播和IP单播、DRM数字版权管理、CDN节目分发以及视音频编解码等多种技术, 其基于多种宽带接入网络技术, 通过数字电视平台提供了多种增值业务, 如高清视频、数据广播、NUDD和付费频道等。通过运用IPTV技术, 应用交换式广播视频业务, 其基于IP组播方式, 利用以太网将电视节目传送到分前端或者前端的有线电视千兆交换机中, 利用QAM调制解调器和千兆交换机进行连接, 将相关业务组电视节目广播给所有电视用户, 有线电视运营商也可以在骨干网上设置第三方IPTV业务, 增加广电系统业务费用, 构建IP音频视频节目网, 扩大有线宽带业务, 降低广电系统的运营成本。
3 IPTV技术在网络电视中的应用优势
当前, IPTV网络电视快速发展, 它集通讯、多媒体和互联网等技术为一体, 用户终端可以为计算机、普通电视机或者互联网机顶盒, 可以为用户提供教育娱乐、3D游戏、手机互动、视频点播和节目直播等多种服务功能。IPTV网络电视和传统数字电视相比, 其提供了很多交互式体验功能, 为人们的日常生活提供了便利。
这种IPTV网络电视和传统的数字电视不同, 数字电视在实际应用中只能单向、定时地进行节目广播, 服务提供商和电视用户之间没有互动, 电视节目的即时化和个性化受到制约。而IPTV网络电视利用了对称交互型IP网络的优势, 在网络内电视节目可以通过单播、组播、广播等方式进行发布, 实现了节目编排、计费管理、实时快进、节目预约、电视互动、时移电视、数字电视等多种应用功能。同时, 基于互联网技术, IPTV网络电视还发展了电子理财、电子邮件和网络游戏等业务, 获得我国广电总局颁发的IPTV牌照, 保障了所有电视节目的正版性和合法性, 极大地提高了广电系统资源的利用率。
但是, IPTV中VOD的一些简单应用可通过小区边缘服务器和CDN网络进行解决, 大规模IPTV应用必须进行可控组播, 电信运营商需要从接入层、分布层到核心层, 全面升级和改造整个网络, 因此在未来发展过程中, 应加大对IPTV的分析和研究, 促进全网的升级改造, 充分发挥IPTV的应用优势。
4 结语
在“三网融合”背景下, 基于互联网中TCP/IP的开放性, 通过应用IPTV技术, 可以实现电子商务、点播电视、时移电视, 互动游戏、付费电视等增值业务, 可提供个性化、开放和多项业务融合的信息服务, 为广电发展带来新的机遇。
摘要：IPTV技术是集通讯、多媒体和互联网等为一体的新型交互式服务技术, 其包括数据、图形、文本、音频和视频等多种多媒体业务, 在广电系统中应用IPTV技术, 极大地提高了广电系统的数字媒体服务质量。简要介绍IPTV技术, 分析广电系统中IPTV技术的应用, 供同行参考。
关键词：IPTV技术,广电系统,网络电视
参考文献
[1]张光利.IPTV在广电系统中的应用[J].中国有线电视, 2013 (5) .
[2]盛志凡.机遇与挑战:浅谈IPTV系统技术及其在广电的应用[J].广播电视信息, 2012 (2) .
IPTV技术及应用 篇6
一、IPTV技术概述
IPTV系统技术就是用来提供完整的、把视频和音频流媒体 (例如IP电视) 节目从节目中心传出, 并经由一些网络如骨干网、城域网及宽带网传输给用户的、并被用户接收的端到端的技术方案。一个完整的端到端的IPTV技术通常具备节目采集、节目存储、节目服务、节目传送及用户终端设备及软件等五个功能。从整体而言, IPTV系统技术可以按照不同的终端分成三种形式, 即PC平台、电视机顶盒平台及手机移动网络平台。
IPTV技术应用的系统可划分成四部分:即前端、传输网络、接收端及运营支撑系统。这些系统都是由特定的设备构成, 用以实现编码、管理、传输及接收等功能, 以完成IPTV技术的优质传输和安全运营。
其中IPTV系统的前端主要有分为流媒体、用户管理、存储设备仪器、编码器及信源接收等设备和系统等;IPTV所使用的传输网络是TCP和IP协议网络, 主要包含骨干网、城域网、宽带接入网及内容分发网等;IPTV系统的接收端主要包含计算机、电视、手机和其他终端设备;IPTV视频流接收方式就要有交互点播与广播;IPTV技术的运营系统以建立完整、安全的服务体系为基点, 提供用户个性化服务。
二、IPTV技术在广电运行中的应用
IPTV技术的发展主要依赖于电信运营商的支持, 并且电信运营商把IPTV技术和有线电视及数字电视等放在一起互相竞争。IPTV系统技术在广电系统运行中的应用表现在如下几方面:
1、IPTV技术应用于有线电视VOD业务中
我国在千兆光以太网相关技术未能成到成熟前, 有线电视VOD业务所产生的VOD视频流主要的传送路径是视频服务器→边沿视频服务器→边沿QAM调制解调器, 这一过程一定要使用SDH网络或是SONET网络。这样的传送方式费用大且无法满足VOD业务对于带宽增长的相应需求。而IPTV技术在成熟以后, 有线电视的VOD业务就可以使用千兆光以太网把VOD视频流用IP方式实现视频服务器直接传送至边沿QAM调制解调器, 大幅度减少了VOD视频流的传输成本, 提升系统的扩展性和商用性。目前, 很多地区的有线电视运营商开始大力推进有线电视VOD业务, 并深受广大用户的喜爱。
2、IPTV技术应用于交换广播视频业务
随着数字电视的普及及专业性的有线电视频道的不断推出, IPTV技术可以把全部的几百套频道的节目一次性传送至所有数字电视的用户, 从而实现了即不占用大量频谱资源, 又节省了网络传送资源, 这就是交换式的广播视频IPTV业务技术。
交换式的广播视频业务的工作原理是把一些有线电视节目中的部分定义为交换式广播视频节目, 通过IPTV技术把这些节目不直接传送至全部的有线电视用户终端, 而只是传送到有线电视前端及分前端, 这样如果有某个有线电视用户选用了某个交换式的广播视频业务节目, 则这个节目才会继续传送至所在的有线电视用户业务组的用户。
3、IPTV技术的第三方运营商
IPTV技术在用于骨干网的视频与音频节目传送中的应用伴随着IPTV技术的不断推广和IPTV业务的日渐普及, 有越来越多的第三方运营商, 尤其是一些有能力制作节目的机构和企业, 第三方借助于IPTV系统技术, 以“over-the-top”方式针对用户提供IPTV业务服务。“over-the-top”方式就是第三方在不同的宽带接入网络上向用户提供服务。
三、IPTV技术在广电运行的未来发展
对我国广电业而言, IPTV技术无疑产生了对数字电视业务发展的巨大冲击, 但也没有像有些媒体夸张的那样, 会对广电运行造成致命打击。因为两种网络技术的设计和运行机理和实现技术有差别, 应用领域及目标用户群也各有不同, 所以短期内两种业务会互有交叉但不完全替代, 即在相当长的时间内两个技术会共同存在和共谋发展。
流媒体业务是网络发展中必须解决的重要问题, 也是网络运营业务中增值潜力最高的业务, 而IPTV作为流媒体业务的重要组成, 也必然带动网络新业务实现高增长。IPTV技术是能够预见的在未来有异大发展潜力, 主要是要解决好目前IPTV技术中的一些在其编码标准、日常管理及市场方面的技术问题, 才能促进IPTV技术的大力发展。
IPTV技术及应用 篇7
1 组播技术的概念及特征
组播是一种主机之间“一对一组”的通讯模式, 也就是说任何用户主机 (或其他接收设备) , 加入一个组播组, 就成为了该组成员, 可以识别并接收以该IP组播地址为目的地址的IP报文, 并且可以接收到此组内的所有数据, 网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。
通过组播技术的概念, 我们知道组播技术是一种允许一台或多台主机发送单一数据包到多台主机的网络技术。也就是说, 只要你加入该组播组的主机就能接收到组播组传输的各类信息。组播技术吸收单播、点播和广播的优点, 克服了他们的弊端, 发展起来的网络传输技术。组播所使用的路由协议是目前使用最广泛的PIM协议。使用该协议具有开销小、节约带宽等优点。
2 IPTV的概念
IPTV又称网络电视、宽带电视, 是指利用互联网等基础设施, 以家用电视机作为主要终端, 通过互联网技术为用户提供包括电视节目在内的交互式多媒体服务及增值服务的一种业务。如, 电视点播业务等。IPTV所提供的业务服务主要有以下几种:电视直播业务、视频点播业务、时移电视业务、基于机顶盒的网络浏览业务。
3 IPTV的业务分析及组播模型的选择
3.1 IPTV的业务分析
当前IPTV在视频业务种类上, 大体可以分为以下几种:第一, 基本的普通电视节目, 如各省级卫视;第二, 付费的电视频道, 如, 围棋频道、钓鱼频道等等;第三, 一些实时的视频点播;如点播电视剧、电影、综艺节目等。目前, IPTV业务和有线电视业务相比还不具有一定的优势, 既没有有线电视低廉的收费又没有好的体制机制促进其发展, 但是从IPTV的特性来看, IPTV想要发展自己其他的增值业务, 基本的视频业务是必须有的。
3.2 IPTV组播模型的选择
IPTV常见的PIM SM模型包括两个方面:组播路由收敛和组播数据转发。不管是单播还是组播路由器, 基本功能就是寻址和转发。寻址就是查找路由表, 明确下一条, 形成数据转发表;转发就是依照转发表项进行数据投递。所有的前提就是“有表可查”, 这就是组播路由表的收敛。
PIM-SM假设网络中的组成员分布非常稀疏, 基于这一假设, PIM-SM的设计思路是:在网络中维护一台重要的PIM路由器:汇聚点RP, 网络中所有PIM路由器都知道RP的位置, 而RP不需要知道PIM路由器的位置。当网络中出现组成员 (用户主机通过IGMP加入某组播组G) 时, 最后一条路由器向RP发送Join消息, 逐跳创建 (*, G) 表项, 生成以一棵以RP为根的RPT。当网络中出现活跃的组播源 (信源向某组播组G发送第一个组播数据) 时, 第一跳路由器将组播数据封装在Register消息中单播发往RP, 在RP上创建 (S, G) 表项, 注册源信息。当网络中同时出现组成员和向该组发送数据的组播源时, 以RP为中转站:组播数据先被封装在Register消息中发往RP, 再沿RPT到达组成员。
4 IPTV中组播技术应用的关键问题
4.1 IPTV的组网方式
IPTV组网方式的问题主要是为解决电视频道切换的时间问题。根据调查显示, 受众可接受的电视频道切换时间为1秒, 而我们现在的IPTV频道切换的时间还达不到此标准, 但是有线电视网的频道切换时间就非常快, 为了保证IPTV的用户在频道切换性能上合普通电视接近, 必须考虑IPTV的组网方式问题。
4.2 IPTV频道快速切换
IPTV用花在进行频道浏览时, 可能会在短时间内浏览多个频道, 在浏览过程中进行选择收看哪个频道, 在这个期间由于浏览过频道的数据流仍存在用户和组播复制点之间, 这样势必会造成这两者之间的通道带宽通常不能满足同时传输多个视频流的要求, 从而可能导致极度的拥塞。解决这样问题, 一般有两种方式:用路由器探测该组是否还有其它成员的等待定时器的尽量缩短, 且保证收看该组节目的用户在这段时间内发送回应, 这样就能够尽量减少不必要的频道占用宽带的时间, 减低阻塞。路由器接收到IGMP离开消息时, 立即修改转发表, 使发往该端口的组播流量被切断, 这样也可以避免发生阻塞。
4.3 IPTV的安全控制
虽然目前组播技术发展已经十分成熟, 但是结合网络的组网特点以及组播技术应用的实际情况, IPTV应用还存在一些安全问题, 如信源安全性、用户认证和流量扩散。随着网络技术的进一步发展, IPTV必将成为IP网络应用的主打业务。为了更好的为IPTV业务服务, 组播技术也应该时时更新。
参考文献
[1]董宾.IPTV网络规划及其保障系统的研究与应用.北京邮电大学, 2012-05-20.[1]董宾.IPTV网络规划及其保障系统的研究与应用.北京邮电大学, 2012-05-20.
IPTV技术及应用 篇8
WiMAX即全球微波接入互操作性,是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术,也是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。作为一种新的无线宽带接入标准,WiMAX采用了如OFDM/OFDMA、HARQ、AMC、MIMO等先进技术,因此它具有如下优势:带宽高(WiMAX工作频段可从2 GHz～66 GHz,信道带宽可在1.5 MHz～20MHz范围内灵活调整),容量大(WiMAX基站可以提供最高每扇区75 Mb/s的吞吐量),传输距离远(每个基站的覆盖范围最大可达50 km,典型的基站覆盖范围为6 km～10 km)[3,4]。而且在MAC层具有完善的QoS保障机制,可满足多种业务的QoS要求。
由IPTV对接入网的要求和WiMAX接入技术的优势可以看到,WiMAX技术应用于IPTV系统是一个发展趋势。
1 系统模型及流程分析
根据WiMAX接入方式和IPTV的业务部署[5,6,7],本文提出如图1所示的WiMAX应用于IPTV的系统模型。
从图1中可以看到,整个系统可分为IPTV前端系统、IPTV主干网、IPTV接入网和IPTV用户终端系统四部分。首先,通信卫星的直播节目和储存在视频点播服务器中的节目经IPTV视音频编码器编码后送到IP主干网中进行传播,通过位于主干网边缘的WiMAX基站,经WiMAX用户站,最终到达IPTV终端,终端一般为计算机或带机顶盒的数字电视。
根据系统模型,下面具体分析视频流从IPTV前端设备到用户终端所使用的视频编码及网络协议,如图2所示。
音频/视频节目首先进行压缩编码,一般用MPEG-2编码压缩格式,然后封装成RTP数据包,RTP数据包可以用UDP或TCP来传输,接着UDP/TCP数据包又被封装成IP数据包,然后把IP数据包封装成Ethernet802.3和10/100/1 G Bass-T格式的数据流在主干网中传送。位于主干网边缘的WiMAX BS接收802.3数据包,BS MAC层解封Ethernet数据包头部,把IP数据包封装成802.16 MAC PDUs,最后封装成PHY PDUs。通过FEC,信号映射和OFDM编码模式,802.16 PHY把PDUs转化成可在无线链路中传输的信号,无线电收发器通过天线把这些信号发射到蜂窝单元中的SS和MS。接收的过程和上面所述过程相反,最后A/V节目到达IPTV的终端STB或计算机。
2 下行链路调度框架
2.1 MAC层QoS机制
IEEE 802.16 MAC层实现QoS的核心原理是将MAC层传输的数据包与业务流对应起来,从而使该连接获得QoS支持。业务流由连接标识符(CID)标识,CID中包含了业务类型和其他QoS参数。
IEEE 802.16定义了4种调度业务类型:UGS支持周期性的、包大小固定的实时业务(如VoIP或T1/E1业务);rtPS主要用于周期性、数据包大小变化的业务(如MPEG视频流);nrtPS用于数据大小可变的非实时业务(如FTP业务);BE为尽力而为的业务提供有效服务[3]。
2.2 下行链路调度框架
WiMAX定义QoS的主要目的是确定最终在无线空中接口进行数据传输的顺序和调度规则,因此MAC层的调度机制是实现QoS的关键。而在IPTV系统应用中,用户很少发送大的数据量,因此上行链路方向数据量比较小,而在下行方向主要是数据量比较大的视频业务,BS接收到数据包后要及时转发出去,以免造成缓冲区的溢出或者延迟的增加。
BS的高层服务产生的多种数据流进入MAC层后,首先由分类器对数据流进行分类,分类的过程就是把数据包映射到某一连接上,从而使数据包与某一特定的连接相关联,同时,映射的过程也是将数据包与连接所承载服务流的特征建立起对应关系。具体过程如图3所示。
3 下行链路调度算法
3.1 算法设计
常用的WiMAX下行链路调度方法——轮叫调度(Round Robin)按SS进行数据包的调度,即对属于同一个SS但属于不同服务类型的数据包进行统一调度。调度完一个SS的所有数据包后,再去调度下一个SS,如图4所示。这样的调度方式实现简单,适合实时性要求不高的业务,但对于IPTV业务,后调度的SS实时业务的时延得不到保证。
本文的调度方法——下行链路实时调度(DLRTS)算法主要以业务类型来进行数据包的调度,而不考虑数据包的目的地(发往哪个SS),把所有属于同一业务类型的服务流作为一类进行调度,不同业务类型按优先级顺序调度。例如,调度完所有属于UGS类型的服务后再去调度rtPS服务。如图5所示,实时性要求高的业务将全部优先得到调度,从而降低了实时业务的时延。
3.2 算法描述
本文的下行链路调度分两步进行,第一步调度主要满足各个服务流的最小QoS要求,对于rtPS业务还要满足其时延要求;第二步调度把剩下的时隙按比例分给各个服务流,以提高系统的吞吐量。
第一步调度对UGS、rtPS和nrtPS服务流进行时隙分配。
(1) UGS服务流实时性要求最高,因此优先进行调度。设UGS服务流中第i个服务流的最小保留速率为Rmin_UGS_i,帧时间为Tf,则当前帧时间内此服务流的数据量BUGS_i=Rmin_UGS_j×Tf,然后根据此UGS服务流对应的SS的调制编码方式可计算出BUGS_i所需时隙数为SLUGS_i,则USG服务流所需总的时隙数,其中NUGS为USG服务流总个数。因USG服务流的最大保持速率等于最小保留速率,所以USG服务流只需要进行第一步的调度。
(2)对rtPS服务流的调度要考虑数据包的最大时延。对于第i个rtPS服务流,设最大保持速率为Rmax_rtPS_i,最小保留速率为Rmin_rtPS_i,队列中将要在当前帧时间内过期的数据量为Bdelay_i,上次调度完此服务流的时间为ti当前时间为tc,记,其中Ti=tc-ti,则两次调度间隔内需要发送的数据量为max{Bdelay_i,BrtPS_i)和Rmax_rtPS_i×Ti两者的最小值,进而确定其所需时隙数SLrtPS_i。
(3)对于nrtPS服务流,设Rmin_nrPS_i为第i个服务流的最小保留速率,则此服务流要发送的数据量为,其中Ti为两次发送时间间隔,进而确定其所分配的时隙数。
第二步把当前帧剩余的时隙按比例分给rtPS和nrtPS服务流,比例由服务流的平均到达速率确定。
(1)计算第i个服务流的平均到达速率。用{rtPS,nrtPS}表示所有属于rtPS和nrtPS的服务流的集合,则i∈{rtPS,nrtPS}。设当前帧为此服务流开始发送数据的第k帧,Qj、Sj分别表示第j帧开始时队列中的比特数、第j帧时间内实际发送的比特数,则可得到第j帧时间内到达的比特数为Aj=Q(j+1)-Qj+Sj,进而服务流i的平均到达速率AARi可表示为。
(2)计算第i个服务流的权重。因在相同时间内到达的比特数与其平均到达速率成正比,所以服务流i的平均到达速率AARi可作为衡量其权值的标准,则第i个服务流的权重Wi=AARi/∑iAARi。
(3)计算第i个服务流分配的时隙。设第一步调度后剩余时隙数为Nrem,此服务流应分得的时隙数Ni=Nrem×Wi,因时隙数为整数,计算结果向下取整。
(4)时隙分配。先分配rtPS业务,再分配nrtPS业务,最后是BE业务,这样既保证了rtPS业务的时延又可保证nrtPS吞吐量。在调度同种业务类型时,按前面计算所得的权重大小依次调度。因在计算时隙数时结果是向下取整,最后会有时隙的剩余,把剩余时隙分给BE业务。
3.3 仿真结果分析
本文使用的仿真平台是ns-allinone-2.29,其中导入了长庚大学的WiMAX_module(2.28)模块,加入了Round Robin算法和本文的算法。仿真所需要的主要参数如表1所示。
图6、图7为UGS和rtPS在两种算法下的平均时延,图8为实时业务的吞吐量(节点单位时间内发送UGS和rtPS业务的比特数)。从图6中可以看到,由于非实时业务的突发性,Round Robin算法中出现了一个较大时延5.234 2 ms,用本文算法降到0.410 6 ms。图7中的rtPS业务在RR算法下出现了两个较大延迟4.508 6 ms和4.946 4 ms,而在本文算法下都降到了1 ms以下。从图8中可以看出,发送实时业务的吞吐量也有明显的提高。
本文在WiMAX技术应用于IPTV系统的背景下,针对IPTV业务实时性要求高的特点,提出了能够降低实时业务时延的下行链路调度算法。
本文研究的重点是WiMAX的MAC层调度,下一步工作的重点是配合OFDMA物理层,将MAC层数据调度与物理层数据映射结合起来考虑,以提高系统吞吐量。另外,无线链路状态、上下行子帧比例的自适应调整也是考虑的重点。
摘要：在分析IPTV接入网的要求和WiMAX技术优势的基础上,提出了WiMAX应用于IPTV的系统模型,并具体分析了系统流程;针对IPTV业务下行数据量比较大的特点,提出了适合IPTV业务特点的下行链路实时调度(DLRTS)算法,该算法的主要目的在于降低实时业务的时延,从而保证IPTV的服务质量(QoS)。仿真结果表明,与常用的轮叫调度(Round R0bin)算法相比,本文算法在实时业务的时延和吞吐量两方面的性能都有明显提高,可很好地支持IPTV业务。
关键词：IPTV,WiMAX,吞吐量
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