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[摘要]发展高清互动电视已经迫在眉睫。而实现高清互动电视的技术难点主要在于编码格式的选择、骨干网以及接入网的建设，文中的技术方案具有一定的借鉴意义。
[关键词]H.264、AVS编码、MPLS VPN专网、IPQAM、IP接入网、高清互动
随着中国三网融合宏观政策的推出以及试点城市名单的出台，高清互动电视业务开始成为广电运营商角逐三网融合、与电信运营商博弈的重要筹码。与此同时，DisplaySearch的调查也显示，高清化、数字化、大屏幕已成为电视终端行业发展的主流趋势，2007年全球销售的1.96亿台电视机中有0.83亿台是高清电视机，占42％；2011年，这一比例将快速成长至70％。市场竞争的需要以及高清电视机消费需求的增加，为高清互动电视业务的开展奠定了良好的基础。
带宽瓶颈待突破
毫无疑问，互动电视作为一种全新的媒体形式，以双向回传网络为基础，在时移、回看、点播和信息服务等方面具有一定的优势，为用户提供任意时间、自由选择所喜欢节目的“电视新看法”。其中，高清互动电视更是互动电视业务发展的重要方向，因为它除了可以实现高清直播电视业务外，还可以通过互动网络实现高清点播、高清时移、阅读高清杂志等。
然而，发展高清互动电视同样面临着诸多瓶颈，比如高清频道屈指可数、高清片源乏善可陈，然而最主要的瓶颈还是集中在带宽上。由于历史和现实的诸多原因，国内的家庭宽带的带宽还比较有限，考虑到目前各运营商的高清互动点播业务通常采用H.264编码格式，码率在7～8Mbps左右，这么高的码率对运营商的骨干网和接入网的带宽都提出了非常高的要求。为了使现有的网络能够承载高带宽的高清互动点播业务，需要对运营商的骨干网和接入网分别加以改造。
三重方案解重围
面对目前的高清互动电视业务困局，不少业内专家指出，高清互动电视的技术难点主要体现在编码格式的选择、骨干网以及接入网的建设上。其中，骨干网由于流量高度汇聚，主要侧重对QoS(服务质量)的保障；接入网则侧重于对多种业务承载方式的支持。
编码格式：选择H.264或AVS
目前，高清互动电视的直播业务通常采用MPEG2(MP@HL)编码格式，码率在20～25Mbps。为了更好地节约数字电视网络的频点资源，在进行前端建设时，建议将传统的高清MPEG2编码器直接更换为高清H.264(或AVS)编码器。这是因为H.264(或AVS)编解码技术已经相对成熟，而且码率仅有MPEG2的1/4左右，可以实现在原来承载一路高清节目的频点中传输4路高清节目，对于地面高清电视的播放尤其适用。上述方案可以结合传统有线电视前端改造同步实施，以降低改造成本，节省频点、带宽、终端芯片等投资。
另外，如果在前端利用H.264(或AVS)进行直播节目的传输，在终端就可以实现基于H.264(或AVS)芯片的高清直播和点播节目双解码。
高清互动电视的点播业务在编码格式上可以选择H.264(或AVS)。鉴于相关算法的复杂性，在转码实现上需要防止码率的大幅波动，尽量实现CBR(恒定比特率)转码，减少终端机顶盒在处理视频图像时由于码率变化太快造成图像卡顿的现象。从分辨率而言，720p的视频流比较适合网络传输，可以在较低的码率传输的前提下保证画面的质量。
骨干网：MPLS VPN专网
多协议标签交换(MPLS)，是实现高清互动电视的点播业务、时移业务承载专网的优选技术之一。其主要作用是将二层标签交换和三层路由有机结合，进而提高路由器的转发功能。
MPLS技术从优化网络的整体性能角度支持QoS，包括面向连接的IP网络服务质量QoS支持和流量工程两个方面。MPLS可以对资源进行合理配置，有效控制路南过程，使LSP能自动绕开网络故障、网络拥塞等，使网络资源得到最优利用，从而缓解资源使用问题造成的时延，有利于保证实时业务对时延和抖动的QoS要求。
因此，笔者认为，MPLS VPN专网的规划实施将大大优化传统IP网络的传输特性，进而满足高清互动电视运营的QoS要求。
接入网IPQAM或IP接入网
对高清点播和时移等业务接入网的实现，主要是考虑到基于HFC网络的IPQAM和未来IP网络的需要。
1.IPQAM接入
各地广电有线网络在“模拟电视转数字电视”完成后，空余频点很多，可以加以利用，进行海量数据传输。但是传统的HFC有线网络只支持下行传输，不具备回传功能。基于HFC网络的IPQAM下行业务的实现，是将控制信息与业务数据信息分离传送，其中的交互控制信息在IP网传送，而业务数据信息通过HFC网络传送，这样就规避了单纯的HFC网络无法回传的缺点。
相比纯粹的IP互动接入网，IPQAM方式仅需在开通业务的分前端架设设备，前期投入小，扩容方便，只需增加IPQAM设备即可提高用户并发数。回传通道只负责传输业务控制信息，信息量小、对带宽要求低；回传方式多样化，可以用以太网、CaMe Modem等多种方式实现，对于目前的广电运营商具有很强的现实价值和实际意义。
在高清互动电视业务发展的初期，用户量不是很大的时候，利用固有的HFC网络进行下行传输，可以节省大量的网络设备采购和线路敷设的费用，降低业务发展的门槛。这种网络模式下的高清互动业务，可为每个用户开通8Mbps的单独通道，相比以太网“尽力而为”的互动回传机制，网络安全性能更高、QoS更有保障。
当然，IPQAM方式也有其缺点，比如需要占用业务频点，使不同业务的频点构成“此消彼涨”的关系，即同一张网里运行直播和点播两种业务时，彼此互相竞争频点：如果直播频点多、点播频点就少，反之亦然。按每频道38Mbps计算，一个传统的模拟频道只能承载5路高清节目，利用有线数字电视整体转换后550～750M之问的25个空余频点，也只能支持125路并发节目，按10％的用户并发数计算，大概只能支持1200户左右。
为解决频点有限的问题，运营商可采用频点空分复用的方式，在多个分前端分别架设IPQAM设备，将同一频点在不同区域的IPQAM重复使用，每个频点覆盖不同区域。如果部署5～10个分前端，用户数会相应的增加5～10倍，而且并发频点数量也大为减少。
2.IP网接入
IPQAM的复用部署也有一定的限制。随着业务部署逐步进入成熟期，而原有频点资源不能得到很快释放的情况下，IPQAM的部署成本可能将超过接入网的变革成本，而且随着接入网改造技术的成熟，广电运营商可以以较低成本实明高带宽。比如，已经出炉的NGB10年规划中就明确要实现近100Mbps的每用户接入能力，除数据上网业务外，暂还没有更多消耗带宽的业务，为充分利用带宽，利用改造后的IP网传送高清直播点播视频也是一种必然。
在骨干网保证较高服务质量的基础上，接入网重点实现对多种承载接入技术的统一支持，并尽量将局端接入设备部署在靠近小区机房的地方。根据接入技术的不同，主要有两种建设方式。
(1)采用PON+LAN(Eoc)方式接入
基于PON技术进行接入网改造，可以根据业务发展的不同阶段、不同的用户规模，灵活地采用PON+LAN、PON+Eoc、ONU直连等各种不同的终端按八方式。这种改造方式下，OLT到ONU的分光器不宜超过2级。同时，为了保护原有LAN接入设备的投资，楼道设备可以采用单独的ONU搭配二层楼道交换机组网；也可以采用带有ONU接口的二层楼道交换机，但要注意交换机的端口数量和上行收敛比合理设计；或者采用多端口ONU，实现单口ONU对传统楼道交换机的替代。
(2)采用光纤入户方式接入
在高清互动业务发展到一定阶段，用户ARPU值大幅度提高，运营商的收入迅速增加后，网络敷设成本将不再是制约业务发展的关键因素。这时可以考虑采用光纤入户的方式，将ONU直接放在用户家中，实现海量带宽入户。这种方式尤其适合新建小区，目前在武汉等城市已经有了一定的实践。
总之，高清互动电视不论从节日制作、传输、接收上都是中国电视发展史上的一次飞跃。同时，高清直播、点播、时移、高清杂志等业务的出现，是对原有标清节目的延伸和丰富，增加了高端个人用户、宾馆／酒店／广告商等行业用户的消费选择，推动了包括内容商、运营商、设备商等在内的产业链的发展和繁荣，随着三网融合进程的深入以及NGB10年规划的实施必将迎来发展的契机。
[关键词]H.264、AVS编码、MPLS VPN专网、IPQAM、IP接入网、高清互动
随着中国三网融合宏观政策的推出以及试点城市名单的出台，高清互动电视业务开始成为广电运营商角逐三网融合、与电信运营商博弈的重要筹码。与此同时，DisplaySearch的调查也显示，高清化、数字化、大屏幕已成为电视终端行业发展的主流趋势，2007年全球销售的1.96亿台电视机中有0.83亿台是高清电视机，占42％；2011年，这一比例将快速成长至70％。市场竞争的需要以及高清电视机消费需求的增加，为高清互动电视业务的开展奠定了良好的基础。
带宽瓶颈待突破
毫无疑问，互动电视作为一种全新的媒体形式，以双向回传网络为基础，在时移、回看、点播和信息服务等方面具有一定的优势，为用户提供任意时间、自由选择所喜欢节目的“电视新看法”。其中，高清互动电视更是互动电视业务发展的重要方向，因为它除了可以实现高清直播电视业务外，还可以通过互动网络实现高清点播、高清时移、阅读高清杂志等。
然而，发展高清互动电视同样面临着诸多瓶颈，比如高清频道屈指可数、高清片源乏善可陈，然而最主要的瓶颈还是集中在带宽上。由于历史和现实的诸多原因，国内的家庭宽带的带宽还比较有限，考虑到目前各运营商的高清互动点播业务通常采用H.264编码格式，码率在7～8Mbps左右，这么高的码率对运营商的骨干网和接入网的带宽都提出了非常高的要求。为了使现有的网络能够承载高带宽的高清互动点播业务，需要对运营商的骨干网和接入网分别加以改造。
三重方案解重围
面对目前的高清互动电视业务困局，不少业内专家指出，高清互动电视的技术难点主要体现在编码格式的选择、骨干网以及接入网的建设上。其中，骨干网由于流量高度汇聚，主要侧重对QoS(服务质量)的保障；接入网则侧重于对多种业务承载方式的支持。
编码格式：选择H.264或AVS
目前，高清互动电视的直播业务通常采用MPEG2(MP@HL)编码格式，码率在20～25Mbps。为了更好地节约数字电视网络的频点资源，在进行前端建设时，建议将传统的高清MPEG2编码器直接更换为高清H.264(或AVS)编码器。这是因为H.264(或AVS)编解码技术已经相对成熟，而且码率仅有MPEG2的1/4左右，可以实现在原来承载一路高清节目的频点中传输4路高清节目，对于地面高清电视的播放尤其适用。上述方案可以结合传统有线电视前端改造同步实施，以降低改造成本，节省频点、带宽、终端芯片等投资。
另外，如果在前端利用H.264(或AVS)进行直播节目的传输，在终端就可以实现基于H.264(或AVS)芯片的高清直播和点播节目双解码。
高清互动电视的点播业务在编码格式上可以选择H.264(或AVS)。鉴于相关算法的复杂性，在转码实现上需要防止码率的大幅波动，尽量实现CBR(恒定比特率)转码，减少终端机顶盒在处理视频图像时由于码率变化太快造成图像卡顿的现象。从分辨率而言，720p的视频流比较适合网络传输，可以在较低的码率传输的前提下保证画面的质量。
骨干网：MPLS VPN专网
多协议标签交换(MPLS)，是实现高清互动电视的点播业务、时移业务承载专网的优选技术之一。其主要作用是将二层标签交换和三层路由有机结合，进而提高路由器的转发功能。
MPLS技术从优化网络的整体性能角度支持QoS，包括面向连接的IP网络服务质量QoS支持和流量工程两个方面。MPLS可以对资源进行合理配置，有效控制路南过程，使LSP能自动绕开网络故障、网络拥塞等，使网络资源得到最优利用，从而缓解资源使用问题造成的时延，有利于保证实时业务对时延和抖动的QoS要求。
因此，笔者认为，MPLS VPN专网的规划实施将大大优化传统IP网络的传输特性，进而满足高清互动电视运营的QoS要求。
接入网IPQAM或IP接入网
对高清点播和时移等业务接入网的实现，主要是考虑到基于HFC网络的IPQAM和未来IP网络的需要。
1.IPQAM接入
各地广电有线网络在“模拟电视转数字电视”完成后，空余频点很多，可以加以利用，进行海量数据传输。但是传统的HFC有线网络只支持下行传输，不具备回传功能。基于HFC网络的IPQAM下行业务的实现，是将控制信息与业务数据信息分离传送，其中的交互控制信息在IP网传送，而业务数据信息通过HFC网络传送，这样就规避了单纯的HFC网络无法回传的缺点。
相比纯粹的IP互动接入网，IPQAM方式仅需在开通业务的分前端架设设备，前期投入小，扩容方便，只需增加IPQAM设备即可提高用户并发数。回传通道只负责传输业务控制信息，信息量小、对带宽要求低；回传方式多样化，可以用以太网、CaMe Modem等多种方式实现，对于目前的广电运营商具有很强的现实价值和实际意义。
在高清互动电视业务发展的初期，用户量不是很大的时候，利用固有的HFC网络进行下行传输，可以节省大量的网络设备采购和线路敷设的费用，降低业务发展的门槛。这种网络模式下的高清互动业务，可为每个用户开通8Mbps的单独通道，相比以太网“尽力而为”的互动回传机制，网络安全性能更高、QoS更有保障。
当然，IPQAM方式也有其缺点，比如需要占用业务频点，使不同业务的频点构成“此消彼涨”的关系，即同一张网里运行直播和点播两种业务时，彼此互相竞争频点：如果直播频点多、点播频点就少，反之亦然。按每频道38Mbps计算，一个传统的模拟频道只能承载5路高清节目，利用有线数字电视整体转换后550～750M之问的25个空余频点，也只能支持125路并发节目，按10％的用户并发数计算，大概只能支持1200户左右。
为解决频点有限的问题，运营商可采用频点空分复用的方式，在多个分前端分别架设IPQAM设备，将同一频点在不同区域的IPQAM重复使用，每个频点覆盖不同区域。如果部署5～10个分前端，用户数会相应的增加5～10倍，而且并发频点数量也大为减少。
2.IP网接入
IPQAM的复用部署也有一定的限制。随着业务部署逐步进入成熟期，而原有频点资源不能得到很快释放的情况下，IPQAM的部署成本可能将超过接入网的变革成本，而且随着接入网改造技术的成熟，广电运营商可以以较低成本实明高带宽。比如，已经出炉的NGB10年规划中就明确要实现近100Mbps的每用户接入能力，除数据上网业务外，暂还没有更多消耗带宽的业务，为充分利用带宽，利用改造后的IP网传送高清直播点播视频也是一种必然。
在骨干网保证较高服务质量的基础上，接入网重点实现对多种承载接入技术的统一支持，并尽量将局端接入设备部署在靠近小区机房的地方。根据接入技术的不同，主要有两种建设方式。
(1)采用PON+LAN(Eoc)方式接入
基于PON技术进行接入网改造，可以根据业务发展的不同阶段、不同的用户规模，灵活地采用PON+LAN、PON+Eoc、ONU直连等各种不同的终端按八方式。这种改造方式下，OLT到ONU的分光器不宜超过2级。同时，为了保护原有LAN接入设备的投资，楼道设备可以采用单独的ONU搭配二层楼道交换机组网；也可以采用带有ONU接口的二层楼道交换机，但要注意交换机的端口数量和上行收敛比合理设计；或者采用多端口ONU，实现单口ONU对传统楼道交换机的替代。
(2)采用光纤入户方式接入
在高清互动业务发展到一定阶段，用户ARPU值大幅度提高，运营商的收入迅速增加后，网络敷设成本将不再是制约业务发展的关键因素。这时可以考虑采用光纤入户的方式，将ONU直接放在用户家中，实现海量带宽入户。这种方式尤其适合新建小区，目前在武汉等城市已经有了一定的实践。
总之，高清互动电视不论从节日制作、传输、接收上都是中国电视发展史上的一次飞跃。同时，高清直播、点播、时移、高清杂志等业务的出现，是对原有标清节目的延伸和丰富，增加了高端个人用户、宾馆／酒店／广告商等行业用户的消费选择，推动了包括内容商、运营商、设备商等在内的产业链的发展和繁荣，随着三网融合进程的深入以及NGB10年规划的实施必将迎来发展的契机。