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摘 要重点讨论IPTV中的网络、计算机、图像处理等技术。以及如何在高校实际教学过程中应用IPTV技术,促进教学的进一步信息化目的。
关键词IPTV;流媒体;视频会议;在线直播;学生宿舍网
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)101-0031-01
IPTV即交互式网络电视,是一种利用宽带有线电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体;向家庭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。用户在家中可以有两种方式享受IPTV服务:①计算机;②网络机顶盒+普通电视机。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。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。鉴于学校多媒体资料的大量应用,直播教学的需求,利用IPTV技术可实现校电视台节目,视频会议内容等的实时播放。
1IPTV的主要技术
IPTV系统的中心任务是如何为用户提供高质量的流媒体服务。因此,IPTV 的主要技术也是以流媒体为重点。它的主要技术有:流媒体编解码、流媒体传输、组播技术、媒体内容存储与分发、数字版权及电子节目菜单等。
1.1流媒体编解码技术
视频编解码目前的趋势,是使用更加适合于流媒体系统的H.264/MPEG-4。MPEG-4将一个场景的视频、音频对象综合考虑,对不同的主体采用不同的编码方式,再在解码端重新组合。它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的多种技术,在大大提高编码压缩率的同时,提高了傳输的灵活性和交互性。H.264是MPEG-4的第10部分,它不仅能使MPEG-4节约50%的码率,而且引入了面向IP包的编码机制,更加有利于网络中的分组传输。IPTV采用高效的视频压缩技术,使视频流传输带宽800kb/s时可以有接近DVD的收视效果,对开展视频类业务。
如因特网上视频直播、远距离视频点播、节目源制作等来讲,有很明显的优势。
1.2流媒体传输技术
IPTV视频流的传播方式有广播和点播两种。其中广播方式提供不同的内容供用户选择,具体表现为不同的频道;点播方式为用户提供了更具个性化的选择,具有实时交互的特点。支持IP网络实现广播和点播功能的技术是截然不同的:广播方式对IP网络提出了组播功能(Multicast)要求;点播方式要求IP网络能有效地将视频流传送到用户接入网络(VDN/CDN)。IPTV的TV类节目是最适合利用组播技术传输的,因为所有用户收看的都是同一个内容。
1.3媒体内容存储与分发技术
CDN(内容分发网络)是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。IPTV通过CDN把视频内容分发到靠近用户端的CDN节点,很好地解决了访问量大、服务器分布不均而造成的骨干网拥塞问题,可以在一定程度上保证端到端的服务质量,扩大用户访问流媒体内容的范围,减轻IPTV业务对骨干网络的冲击,提高用户的响应速度。这是视频点播业务非常有效的组网方式。由于CDN系统主要还是面向PC设计的,建设规模和应用数量成比例增长,网络的可扩性比较差,平均用户的建设成本较大,并且提供的是VOD业务,不是真正意义上广播型的TV业务。所以CDN网络只适用于VOD业务,而不适合IPTV广播业务的承载技术;只适用于小规模的试验网络和过渡方案,大规模的IPTV业务则依赖于可控组播技术的积极研究和应用。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大等问题。
1.4数字内容保护
数字版权保护系统在数字多媒体内容的知识产权描述、标识、交易保护、监视、跟踪方面扮演着非常关键的角色。加密技术早已被广泛应用于防止数字内容的非法访问。然而,加密技术仅能用于数字多媒体内容的传输过程的保护,加密的内容如果被解密后完全呈现给用户时,加密技术带来的保护已经不存在了,已经不能阻止合法用户非法复制已经完全解密的媒体内容。这时,人们对于一种信息隐藏技术进行了研究,希望它能作为对加密技术的补充,来保护数字版权。这就产生了数字水印技术。数字水印技术是一项用于标识所有权、跟踪使用、保证合法授权访问、阻止非法复制和对内容进行认证的关键技术,它是数字版权保护的“最后一道防线”!
2IPTV技术在高校中的应用
我校现有校级电视台一家,若干间视频会议室,为了实现各类视频类节目及时,直接传送给学生,利用IPTV技术进行尝试。
IPTV校级系统网络图如下:
其中媒体制作内容包括校电视台转,直播节目以及会议视频等内容。用户为广大校园网用户,和部分外网用户。
具体运行功能流程:
内容制作→内容加密存储→内容发放→内容播出。
内容制作主要由校电视台,各视频会议直播间等单位提供。通过网络中心的存储设备,其中应用了超媒体文件系统HMFS(Hyper Media File System)它是针对流媒体内容海量存储开发的一种文件存储技术,克服了直接文件拷贝带来的种种弊端,创造性采用了片段(Segment)技术,HMFS 以流广播形式传送新拷贝的片段,到终端用户处的总延迟在50ms以内。然后通过采用PUSH和PULL的分发技术通过网络的构建减小IP骨干网络的传输压力,将连接到IP网络上的内容信息更迅速的分发到IP网络上的用户终端上。
3结语
通过上述技术研究和实际应用,发现IPTV在现代教学中应用前景广大,实际效果也很突出,为高校信息化建设重要的组成部分。同时我们也要留意到IPTV对网络运行的严重依赖。较之传统的电视网络有其不稳定的一面。希望通过IP网络技术的发展来弥补不足。IPTV对三网融合提出了新的研究方向,值得广大高校留意和研究。
参考文献
[1]许永明,谢质文,欧阳春.IPTV技术于应用实践[M].北京电子工业出版社.2006.
[2]谢质文,许永明,杨滔.IPTV产品、运营与案例[M].北京电子工业出版社.2008
作者简介
王清水(1978—),男,浙江省杭州市人,助理工程师,主要研究方向为计算机网络。
关键词IPTV;流媒体;视频会议;在线直播;学生宿舍网
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)101-0031-01
IPTV即交互式网络电视,是一种利用宽带有线电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体;向家庭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。用户在家中可以有两种方式享受IPTV服务:①计算机;②网络机顶盒+普通电视机。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。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。鉴于学校多媒体资料的大量应用,直播教学的需求,利用IPTV技术可实现校电视台节目,视频会议内容等的实时播放。
1IPTV的主要技术
IPTV系统的中心任务是如何为用户提供高质量的流媒体服务。因此,IPTV 的主要技术也是以流媒体为重点。它的主要技术有:流媒体编解码、流媒体传输、组播技术、媒体内容存储与分发、数字版权及电子节目菜单等。
1.1流媒体编解码技术
视频编解码目前的趋势,是使用更加适合于流媒体系统的H.264/MPEG-4。MPEG-4将一个场景的视频、音频对象综合考虑,对不同的主体采用不同的编码方式,再在解码端重新组合。它综合了数字电视、交互图形学和Internet等领域的多种技术,在大大提高编码压缩率的同时,提高了傳输的灵活性和交互性。H.264是MPEG-4的第10部分,它不仅能使MPEG-4节约50%的码率,而且引入了面向IP包的编码机制,更加有利于网络中的分组传输。IPTV采用高效的视频压缩技术,使视频流传输带宽800kb/s时可以有接近DVD的收视效果,对开展视频类业务。
如因特网上视频直播、远距离视频点播、节目源制作等来讲,有很明显的优势。
1.2流媒体传输技术
IPTV视频流的传播方式有广播和点播两种。其中广播方式提供不同的内容供用户选择,具体表现为不同的频道;点播方式为用户提供了更具个性化的选择,具有实时交互的特点。支持IP网络实现广播和点播功能的技术是截然不同的:广播方式对IP网络提出了组播功能(Multicast)要求;点播方式要求IP网络能有效地将视频流传送到用户接入网络(VDN/CDN)。IPTV的TV类节目是最适合利用组播技术传输的,因为所有用户收看的都是同一个内容。
1.3媒体内容存储与分发技术
CDN(内容分发网络)是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。IPTV通过CDN把视频内容分发到靠近用户端的CDN节点,很好地解决了访问量大、服务器分布不均而造成的骨干网拥塞问题,可以在一定程度上保证端到端的服务质量,扩大用户访问流媒体内容的范围,减轻IPTV业务对骨干网络的冲击,提高用户的响应速度。这是视频点播业务非常有效的组网方式。由于CDN系统主要还是面向PC设计的,建设规模和应用数量成比例增长,网络的可扩性比较差,平均用户的建设成本较大,并且提供的是VOD业务,不是真正意义上广播型的TV业务。所以CDN网络只适用于VOD业务,而不适合IPTV广播业务的承载技术;只适用于小规模的试验网络和过渡方案,大规模的IPTV业务则依赖于可控组播技术的积极研究和应用。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大等问题。
1.4数字内容保护
数字版权保护系统在数字多媒体内容的知识产权描述、标识、交易保护、监视、跟踪方面扮演着非常关键的角色。加密技术早已被广泛应用于防止数字内容的非法访问。然而,加密技术仅能用于数字多媒体内容的传输过程的保护,加密的内容如果被解密后完全呈现给用户时,加密技术带来的保护已经不存在了,已经不能阻止合法用户非法复制已经完全解密的媒体内容。这时,人们对于一种信息隐藏技术进行了研究,希望它能作为对加密技术的补充,来保护数字版权。这就产生了数字水印技术。数字水印技术是一项用于标识所有权、跟踪使用、保证合法授权访问、阻止非法复制和对内容进行认证的关键技术,它是数字版权保护的“最后一道防线”!
2IPTV技术在高校中的应用
我校现有校级电视台一家,若干间视频会议室,为了实现各类视频类节目及时,直接传送给学生,利用IPTV技术进行尝试。
IPTV校级系统网络图如下:
其中媒体制作内容包括校电视台转,直播节目以及会议视频等内容。用户为广大校园网用户,和部分外网用户。
具体运行功能流程:
内容制作→内容加密存储→内容发放→内容播出。
内容制作主要由校电视台,各视频会议直播间等单位提供。通过网络中心的存储设备,其中应用了超媒体文件系统HMFS(Hyper Media File System)它是针对流媒体内容海量存储开发的一种文件存储技术,克服了直接文件拷贝带来的种种弊端,创造性采用了片段(Segment)技术,HMFS 以流广播形式传送新拷贝的片段,到终端用户处的总延迟在50ms以内。然后通过采用PUSH和PULL的分发技术通过网络的构建减小IP骨干网络的传输压力,将连接到IP网络上的内容信息更迅速的分发到IP网络上的用户终端上。
3结语
通过上述技术研究和实际应用,发现IPTV在现代教学中应用前景广大,实际效果也很突出,为高校信息化建设重要的组成部分。同时我们也要留意到IPTV对网络运行的严重依赖。较之传统的电视网络有其不稳定的一面。希望通过IP网络技术的发展来弥补不足。IPTV对三网融合提出了新的研究方向,值得广大高校留意和研究。
参考文献
[1]许永明,谢质文,欧阳春.IPTV技术于应用实践[M].北京电子工业出版社.2006.
[2]谢质文,许永明,杨滔.IPTV产品、运营与案例[M].北京电子工业出版社.2008
作者简介
王清水(1978—),男,浙江省杭州市人,助理工程师,主要研究方向为计算机网络。