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[摘要]IPTV是互联网与传统电视相互融合的产物。对IPTV的概念进行解释，对IPTV系统的组成结构、功能进行了描述，对实现IPTV业务的关键技术进行了讨论。
[关键词]IPTV 图像编码 流媒体 CDN
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0520011－01
一、概述
IPTV（Internet Protocol Television）又称为网络电视、宽带电视，是互联网与传统电视相互融合的产物。视频信号被数字化之后，经过高效的压缩编码，以视频流的形式传送到到IP网络上，通过位于宽带网络边缘的IP电视设备把直播电视、个人点播视频等IPTV服务传送给用户。它也能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能，包括数字电视节目、可视IP电话、DVD/VCD播放、互联网游览、电子邮件以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能。IPTV是利用宽带网络为用户提供交互式多媒体服务的业务。
IPTV能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，可以充分有效地利用网络资源，为用户提供更加方便的信息服务。TV的IP化一直是IT业和家电业的梦想，而IP能承载TV也是电信业梦寐以求的目标之一，IPTV已经成为当前广电业界和电信业界的竞争热点。
二、IPTV的系统组成
IPTV系统组成如图1所示。
（一）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、转换和传送。
（二）内容管理系统。内容管理系统主要功能是对IPTV的节目和内容进行管理，其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。
（三）流媒体传送系统。流媒体传送系统主要包括的设备是中心、边缘流媒体服务器和CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）。CDN由多个服务器组成，它们之间通过负载均衡来实现大规模组网，其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问网站响应速度慢的问题。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。
（四）接入系统。接入系统主要为IPTV终端提供接入功能，使STB（机顶盒）终端设备能够顺利接入到IP网络，目前常见的接入方式为xDSL和LAN方式。
（五）IPTV终端。目前，用户可以通过三种视频终端享受IPTV服务：普通电视机+网络机顶盒；计算机；手机。其中，普通电视机+网络机顶盒是IPTV的用户最常见的消费终端。
（六）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（互联网内容提供商）管理、产品管理以及内容服务访问控制等功能，是IPTV系统实现“可运营、可管理”的关键。
三、IPTV的关键技术
基于上述IPTV系统组成，IPTV业务得以实现的关键技术主要包括视频图像编码及流化技术、内容分发技术、以及DRM(数字版权管理)技术等等。
（一）视频图像编码及流化技术
IPTV业务提供高质量的数字音视频业务，而标准清晰度或高清晰度质量的未压缩数字视频要以几十Mbit/s左右的速率才能传送，因此，为了降低传输带宽和存储需要，视频必须以压缩形式存储和传送，这就要选取合适的视频压缩编码技术。由于视频是由连续的图像帧形成的图像序列，相邻帧之间存在很高的相关性，利用运动补偿技术结合变换编码，构成了序列图像编码技术。IPTV系统主要采用MPEG-4、WMT和H.264音视频压缩编码技术。
流媒体(Streaming Media)是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频和其它多媒体文件。流媒体技术一般是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放在流媒体服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的视频/音频传输、编解码技术。流媒体的主要技术特征就是采用流式传输，即通过网络将流媒体内容传送到客户机。
（二）内容分发技术。CDN在IPTV中的地位非常重要。利用CDN技术可以提高用户响应速度，并能减轻巨大的数据流量对骨干网的压力。IPTV对视频流有两种接收方式：广播接收和点播接收。
广播接收是非交互的，对IP网络的承载技术提出了组播(Multicast)
要求。IP组播可将IP数据包从一个源发送到多个目的地，即群组。群组的各个成员可以分布于各个独立的物理网络组播群组成员之间的关系是动态的，成员可以随时加入或退出。IP组播能够有效节省网络带宽和资源，方便网络容量的管理和控制开销，大大减轻发送服务器的负荷，减少主干网出现拥塞。点播业务是个性化服务，对带宽需求高。为避免对骨干带宽的大量消耗，同时保证服务质量，要求节目尽可能推送到网络边缘，用户尽可能就近访问。点播接收具有实时交互特点，要求IP网络承载技术能将视频流准确地推送到用户接入网络。这些服务都离不开CDN技术的支持。
（三）网络机顶盒技术。IPTV的基本构想之一就是把电视播放和互联网结合起来，使用户在收看电视的同时，能够通过网络获得信息，这项功能是通过网络机顶盒来实现的。网络机顶盒技术具有以下功能：内置操作系统，可以通过红外线遥控来操作；对加密电视信号进行解密；将数字视音频信号进行解压缩；用户身份识别和付费；可以下载运行游戏和软件；对同一频道上的不同节目进行分离；可连接互联网、收发电子邮件等功能。
（四）数字版权技术。IPTV传播的数字内容具有无损地低成本复制、存储和再传播的特点，人们可以借助数字技术和互联网免费而且没有任何质量损失地批量复制和发行节目内容，使得数字媒体业遭受严重损失。数字媒体非法复制、传播的成本极其低廉，版权很容易受到侵害。所以，如果缺乏有效的数字版权保护机制，将极大地阻碍着IPTV的发展。
四、结束语
IPTV的出现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，对促进网络融合具有积极的作用。但目前的IPTV在技术上和政策上都不十分完善，阻碍着它的进一步发展和普及。然而通过业界人士的努力钻研，精诚合作，这些都会逐步解决。IPTV可能将会逐渐取代传统电视，并且会和更多的新技术联系在一起，为用户提供更为丰富多彩的服务。
参考文献：
[1]李振国，IPTV技术及应用. 无线电工程， 2007(12): 53－55.
[2]车君，IPTV技术及标准浅析. 贵阳学院学报(自然科学版)，2007(1): 13－19.
作者简介：
苗英恺，男，汉族，河南省濮阳市人，河南省濮阳职业技术学院实训中心讲师，教育技术学硕士。
[关键词]IPTV 图像编码 流媒体 CDN
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0520011－01
一、概述
IPTV（Internet Protocol Television）又称为网络电视、宽带电视，是互联网与传统电视相互融合的产物。视频信号被数字化之后，经过高效的压缩编码，以视频流的形式传送到到IP网络上，通过位于宽带网络边缘的IP电视设备把直播电视、个人点播视频等IPTV服务传送给用户。它也能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能，包括数字电视节目、可视IP电话、DVD/VCD播放、互联网游览、电子邮件以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能。IPTV是利用宽带网络为用户提供交互式多媒体服务的业务。
IPTV能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，可以充分有效地利用网络资源，为用户提供更加方便的信息服务。TV的IP化一直是IT业和家电业的梦想，而IP能承载TV也是电信业梦寐以求的目标之一，IPTV已经成为当前广电业界和电信业界的竞争热点。
二、IPTV的系统组成
IPTV系统组成如图1所示。
（一）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、转换和传送。
（二）内容管理系统。内容管理系统主要功能是对IPTV的节目和内容进行管理，其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。
（三）流媒体传送系统。流媒体传送系统主要包括的设备是中心、边缘流媒体服务器和CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）。CDN由多个服务器组成，它们之间通过负载均衡来实现大规模组网，其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问网站响应速度慢的问题。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。
（四）接入系统。接入系统主要为IPTV终端提供接入功能，使STB（机顶盒）终端设备能够顺利接入到IP网络，目前常见的接入方式为xDSL和LAN方式。
（五）IPTV终端。目前，用户可以通过三种视频终端享受IPTV服务：普通电视机+网络机顶盒；计算机；手机。其中，普通电视机+网络机顶盒是IPTV的用户最常见的消费终端。
（六）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（互联网内容提供商）管理、产品管理以及内容服务访问控制等功能，是IPTV系统实现“可运营、可管理”的关键。
三、IPTV的关键技术
基于上述IPTV系统组成，IPTV业务得以实现的关键技术主要包括视频图像编码及流化技术、内容分发技术、以及DRM(数字版权管理)技术等等。
（一）视频图像编码及流化技术
IPTV业务提供高质量的数字音视频业务，而标准清晰度或高清晰度质量的未压缩数字视频要以几十Mbit/s左右的速率才能传送，因此，为了降低传输带宽和存储需要，视频必须以压缩形式存储和传送，这就要选取合适的视频压缩编码技术。由于视频是由连续的图像帧形成的图像序列，相邻帧之间存在很高的相关性，利用运动补偿技术结合变换编码，构成了序列图像编码技术。IPTV系统主要采用MPEG-4、WMT和H.264音视频压缩编码技术。
流媒体(Streaming Media)是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频和其它多媒体文件。流媒体技术一般是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放在流媒体服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的视频/音频传输、编解码技术。流媒体的主要技术特征就是采用流式传输，即通过网络将流媒体内容传送到客户机。
（二）内容分发技术。CDN在IPTV中的地位非常重要。利用CDN技术可以提高用户响应速度，并能减轻巨大的数据流量对骨干网的压力。IPTV对视频流有两种接收方式：广播接收和点播接收。
广播接收是非交互的，对IP网络的承载技术提出了组播(Multicast)
要求。IP组播可将IP数据包从一个源发送到多个目的地，即群组。群组的各个成员可以分布于各个独立的物理网络组播群组成员之间的关系是动态的，成员可以随时加入或退出。IP组播能够有效节省网络带宽和资源，方便网络容量的管理和控制开销，大大减轻发送服务器的负荷，减少主干网出现拥塞。点播业务是个性化服务，对带宽需求高。为避免对骨干带宽的大量消耗，同时保证服务质量，要求节目尽可能推送到网络边缘，用户尽可能就近访问。点播接收具有实时交互特点，要求IP网络承载技术能将视频流准确地推送到用户接入网络。这些服务都离不开CDN技术的支持。
（三）网络机顶盒技术。IPTV的基本构想之一就是把电视播放和互联网结合起来，使用户在收看电视的同时，能够通过网络获得信息，这项功能是通过网络机顶盒来实现的。网络机顶盒技术具有以下功能：内置操作系统，可以通过红外线遥控来操作；对加密电视信号进行解密；将数字视音频信号进行解压缩；用户身份识别和付费；可以下载运行游戏和软件；对同一频道上的不同节目进行分离；可连接互联网、收发电子邮件等功能。
（四）数字版权技术。IPTV传播的数字内容具有无损地低成本复制、存储和再传播的特点，人们可以借助数字技术和互联网免费而且没有任何质量损失地批量复制和发行节目内容，使得数字媒体业遭受严重损失。数字媒体非法复制、传播的成本极其低廉，版权很容易受到侵害。所以，如果缺乏有效的数字版权保护机制，将极大地阻碍着IPTV的发展。
四、结束语
IPTV的出现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，对促进网络融合具有积极的作用。但目前的IPTV在技术上和政策上都不十分完善，阻碍着它的进一步发展和普及。然而通过业界人士的努力钻研，精诚合作，这些都会逐步解决。IPTV可能将会逐渐取代传统电视，并且会和更多的新技术联系在一起，为用户提供更为丰富多彩的服务。
参考文献：
[1]李振国，IPTV技术及应用. 无线电工程， 2007(12): 53－55.
[2]车君，IPTV技术及标准浅析. 贵阳学院学报(自然科学版)，2007(1): 13－19.
作者简介：
苗英恺，男，汉族，河南省濮阳市人，河南省濮阳职业技术学院实训中心讲师，教育技术学硕士。