ＩＰＴＶ——三網融合的開端

摘要：IPTV與目前的3個運營網(有線電視網、Internet和電信網)及其業務直接相關，但不同運營商對IPTV業務有不同定位。電信運營商認為IPTV業務體現于電視節目在IP網中的組織和傳送形式，有線電視網絡運營商認為IPTV業務是利用有線電視網來提供數字電視節目和電視節目以外的信息服務。由于IPTV業務分為廣播業務和交互型業務兩大類，支撐這兩類業務的承載網也相應地分別采用單向廣播網和雙向交互網，因而在承載網層很難融合。融合工作將在業務層發生，即充分利用已經存在的兩個承載網來經濟、高效地發展業務。IPTV中既擁有廣播型業務，又擁有組播型業務，還擁有交互型業務，將是三網融合的開端。

關鍵詞：多媒體業務；IPTV業務；網絡融合

Abstract: IPTV is directly related to three operation networks (the cable TV network， Internet and telecom network) and the services they offer. However， different network operators have varying expectations for IPTV services. For telecom operators， IPTV services organize and transport TV programs over IP networks; while for cable TV operators， IPTV services provide digital TV programs and other information services through cable TV networks. IPTV services are broadly categorized into broadcast and interactive services， which are supported by unidirectional broadcast networks and bidirectional interactive networks respectively. Therefore， convergence of the bearer networks is hard to be implemented. Instead， the convergence will occur on the service layer， that is， to make full use of two existing bearer networks to develop services in an economical and efficient way. IPTV is capable of delivering broadcast， multicast as well as interactive services. It is expected to be a beginning of triple play.

Key words: multimedia service; IPTV service; network convergence

IPTV是目前國內外熱炒的業務之一。從IPTV的字面意義來看，它既與IP有關，即與IP網及IP業務有關；又與TV有關，當然也涉及TV網絡及業務。顯見，它與目前的3個運營網(有線電視網、Internet和電信網)及其業務直接相關，因此IPTV將會成為三網融合的開端。

對IPTV的解釋是與運營商的立場緊密相關的。從電信運營商和Internet網絡運營商的角度出發，IPTV是TV節目用IP網來進行傳送，它是電信及Internet的一種業務，是以電視節目作為信息源的一種信息服務；從有線電視網運營商的角度出發來考慮，IPTV是用有線電視網來傳送電視節目，也將用于提供IP信息業務。可以看出，一方面由于運營商的立場不同其解釋不同，反映了思維上的差異；另一方面，不同的定位很顯然代表各自期望進入對方業務領域的愿望。因而從這個意義上說，IPTV也將可能成為三網融合的開端。

本文從3個方面來分析IPTV，其一是IPTV的業務能力，其二是IPTV的網絡能力，其三是IPTV與三網融合。一般來說，業務能力與網絡能力相適配，則業務就能發展，隨之又能促進網絡的發展，否則只能是一種炒作。因此對上述3個方面進行科學分析十分重要。

1 IPTV的業務能力

對IPTV的業務，不同運營商有不同定位。

從電信運營商的角度來看，IPTV業務體現于電視節目在IP網中的組織和傳送形式。在這里IPTV有4種業務形式，即直播電視、時移電視、付費數字電視和電視節目循環播放。

直播電視是將目前的電視節目從廣播電視網中轉移過來，用交互型雙向通信網(IP網)來完成直播電視的傳送。

時移電視是用戶在某一個時間段內(如48 h內)，可以隨意選看某一個頻道的某一個節目。在這種場合，電視節目不再以頻道形式連續播放(當然也可以)，更多的是以節目的形式存在。用戶以節目為單元來選取和觀看，電視頻道與電視節目唯一有聯系的地方在電視節目單上反映出來(為了用戶選看方便，電視節目單按頻道順序來排列)。從技術實現來說，時移電視與電視已經沒有多大的關系，它更接近視頻點播(VoD)業務。

介于直播電視、時移電視之間的一種業務形式是電視節目循環播放業務，電視節目循環播放業務一般是每隔一段時間(如5 min)將節目重新廣播一次，它可以是一個節目，也可以是一個頻道。這種工作方式的優點是用戶只要等有限的時間就可以看到他想看的節目，共享的用戶越多，系統的效率就越高。

從有線電視網絡運營商的角度出發來看，IPTV則是利用有線電視網來提供數字電視節目和電視節目以外的信息服務。由于目前的信息服務已完全IP化，因此IPTV就是利用有線電視網來提供IP信息服務。對有線電視運營商來說，這是很自然的要求，因為對網絡運營商來說，拓展業務永遠是他們的企盼，數字技術突飛猛進地發展，特別是有線電視網的數字化，使得有線電視網的數據傳送能力大大增加。數字電視固然是有線電視網的主要業務，但這種業務因為商業模型有缺點和目前用戶的實際經濟承受力有限，限制了商業應用，也限制了網絡資源的利用。IP信息業務自然成了有線電視運營商想優先發展的業務。

雖然不同的網絡運營商對IPTV的看法有所不同，但他們的共同之處是都看到了通過IPTV能進入對方領域的機會。綜合來看，IPTV的確為兩類網絡運營商提供了機會，這是網絡融合的基礎。

2 IPTV的網絡能力

對于IPTV的網絡，主要入手點在用戶線上，即期望用一條用戶線來解決電話、電視和數據信息服務(即電話網、Internet、電視)的接入問題。由于有線電視用戶線的寬帶特性，經過雙向改造和數字化后，可以在用戶線上實現三網業務在傳輸過程中的融合(主要是廣播電視需要很高的并發帶寬，其他網絡接入技術難以做到)，因此三網融合的起始熱點是混合光纖/同軸電纜(HFC)。當然，HFC的雙向改造不是容易的事，反向噪聲的匯聚使得匯接點以內連接的用戶數限于500戶以內，而且它解決的只是用戶接入的最后一段，也就是最后一公里的用戶接入。HFC是以總線方式工作的，用戶之間的下行信息是不隔離的，為了保障用戶信息的私密性和形成良性的商業模型，還需要解決用戶下行信息的隔離問題，技術難度也非常大。

隨著時間的推移和技術的發展，對于最后一公里的寬帶用戶接入目前有多種技術可以實現。千兆以太網用戶線、單纖雙波(一個無源光網絡光波加一個廣播波用的光波)等都有能力在一條物理線路上解決最后一公里的電話、電視和數據信息服務3種業務的接入。雖然看起來可用的技術多了，但仔細分析可以發現，在完全數字化后業務可以分為廣播業務和交互型信息服務兩個大類。

一大類是廣播業務，這類業務的特點是在同一個瞬間有大量并發媒體流下傳，其代表業務為直播數字電視。這類業務從信息的源端到信息的目的端需要很寬的帶寬，而且信道所需帶寬自始至終是相同的。為了頻道切換的方便和簡化業務網的復雜度，頻道切換在用戶終端處實現，因此每一個用戶所接收的信息(不是可解讀的信息)是相同的。對于這樣的業務，廣播網是最方便的和有效的。廣播網采用多源樹的網絡結構，工作于單向廣播方式。

另一類業務是交互型信息服務，這類業務的特點是信息只有通過交互才能獲得，且在同一個瞬間一般只有一個媒體流下行。對于這類業務，源端發出的信息往往供一個用戶獨享，每一個用戶接收到的信息是不相同的。很顯然對于這類業務，采用雙向交互網絡是合適的。

兩類不同的業務用它們各自適配的網絡去承載比較合適，當然，實在要用其他網絡來替代也不是完全不可以，但可能會是“殺雞采用牛刀”。例如：用一個雙向交互網絡去實現一個廣播網絡的功能，肯定是可以的，但它的建設成本將大大地大于建設一個廣播網的成本，而且大量的網絡能力被閑置，因而是相當不合理的選擇；換過來，用一個單向廣播網去完成雙向交互網的能力，問題就更大了，要實現雙向通信，用戶接入線首先要進行雙向改造，但只是解決了“最后一公里的問題”，要實現雙向信息通信，還需要在原來的單向廣播網上，重疊建設一個交互網，以實現雙向交互的能力。

從上面的分析可以看出，由于業務從本質上來講可以分為兩大類：一類是廣播業務，另一類是交互型業務，因而支撐這兩類業務的承載網也應該是兩類：一類是單向的廣播網，另一類是雙向交互網。由于這是兩類性質完全不同的承載網，從這個意義上說，網絡(有線電視網和交互網)是很難融合的，主干網根本不可能，唯一可能的是“最后一公里”的用戶接入線的融合。在眾多的用戶接入線技術中，目前看來只有兩種技術可用，一種是光纖用戶接入線，采用單纖雙波技術，即采用波分復用技術，用兩個波分別用來承載兩種接入業務；另一種技術是HFC(是經過雙向改造和數字化后的HFC)技術，這種技術本質上是采用頻分復用技術，一部分頻段用于雙向交互業務的接入，另一部分頻段用于廣播業務的接入。再仔細分析一下，發現這兩種用戶接入技術有一個共同的特點，即從邏輯上看，它是兩種完全獨立的、互不影響的技術，用一個物理載體來承載。用戶接入線邏輯通路如圖1所示，承載廣播業務和交互型業務的IPTV承載網如圖2所示。

將圖1和圖2合到一起(如圖3所示)，就可以有趣地發現兩個網是不融合的，從表面看用戶接入段是合一了，但從本質上看，用戶接入段只是用復用技術將兩種邏輯上分離、性能完全不同的接入技術表面上合一了。經過上述分析不難看出將廣播網和雙向交互網融合為一，只能是一個美麗的想象，在現實生活中不可能也沒有必要將兩個網融合為一個網絡。兩網共存，各自運營各自最為適配的業務，兩網協調發展實際上是最好的

選擇。

3 三網融合的基礎

三網融合，特別是有線電視網和電信網如何融合是一個很值得探討的問題。從承載網層面來看兩者很難融合。將兩個邏輯上分離、性能完全不同的網絡合一，即將它們放在一個物理設備中去是可能的，典形的例子是采用HFC或單纖雙波技術。但從本質上來看，兩個網在邏輯上仍然是獨立的，并沒有實現真正的融合，只是用波分或頻分技術將兩個網表面上合一了。

那么網絡還要不要融合，融合應該在那個層面上實現。問題的答案是網絡要進行融合，但融合工作將在業務層上發生。客觀地說，在業務層上實現網絡的融合條件是具備的。因為所有的業務均已數字化，大部分業務將表現出兩種通信特征，即既具有信息廣播的特征，又具有雙向交互的特征，這就為融合奠定了良好的物質基礎。業務融合的含義是充分利用已經存在的兩個承載網，來經濟、高效地發展業務，使兩網能實現共存互贏。

應該清楚地看到，寬帶數字廣播業務，其中包括數字視頻廣播業務、數字音頻廣播業務和數據廣播業務，是有線電視網的業務，這一點是絕無問題的，業務特性和網絡特性是完全匹配的。但是如果要用數字化的有線電視網去承載交互型通信業務，問題就來了。用戶線的雙向改造，可以使用戶接入的“最后一公里”具有一定的雙向通信能力(非對稱的雙向通信能力)，要具備全網的雙向通信能力，除非骨干網增加雙向交互通信網的重疊網外，別無他法。交互型通信業務，其中包括會話型通信業務，檢索型通信業務、消息業務等，是交互型通信網的業務，用雙向交互通信網去承載是最適配也是最合理的。但如果要用交互型通信網去承載廣播業務，網絡設備中的很多功能將用不上，由于全網帶寬并不相同，因此網絡也要改造，特別是用戶接入網。因此如果用一種網可以單獨提供良好的服務，原則上還是用最為適配的網最好。只有用一種網支持不了的業務，才考慮用兩個網配合起來支持。

IPTV恰恰是這樣的一種業務。因而可以這樣說，IPTV是引發三網融合的開導性業務。盡管目前對IPTV沒有一致的說法，但從已經實現的IPTV系統來說，它的主要業務(基本業務)是數字直播電視和數字時移電視。因此可以首先從實際系統出發來考慮IPTV是如何引發網絡中的業務融合問題。先來看看IPTV中的數字直播電視業務，數字直播電視是以IP分組來封裝電視節目的媒體流，將它們從電視臺傳送到用戶家中，向用戶提供沒有時延的、不作修改的電視節目。從技術本質上說，IPTV的數字直播電視與目前正在改造中的數字電視沒有本質上的區別，目前的數字電視主要是用MPEG2來進行編解碼，用傳輸流(TS)包來進行封裝傳送。而IPTV的編解碼方式可以不是MPEG2，而封裝是采用IP包。從表面上看兩者的主要差別在于封裝，但實際上在封裝上的差別不大，因此兩者在本質上并無差別。再來看看數字直播電視的業務特點及它所需的資源。數字直播電視的業務特點是電視節目從電視臺發出后將不作修改地發向用戶，頻道數量大，占用帶寬寬，由于電視頻道切換最簡單和有效的方法是在用戶終端處完成，因而要求從電視臺到用戶處是一條基本上相同帶寬的數據傳輸通道。顯然廣播網(有線電視網)與之很適配，只要在現有的有線電視網(目前是模擬網)上增加數字化的信道編碼器即可。因此直播電視與交互網絡是沒有直接關聯的，廣播網絡是最佳網絡。再來看看時移電視，從技術本質上講，數字時移電視與數字直播電視是完全不同的，最大的不同點是，使用時移電視的用戶是每人獨占一個流，傳輸中的每一個流只能為每一個用戶服務，是不能共享的。直播電視的每一個流均是被共享的，只要這些用戶是觀看同一個頻道的同一個節目。在時移電視中頻道已經沒有實際意義，只是在節目單中還有意義，在生成節目單時為了便于用戶的查找，頻道將會是節目單目錄索引的一部分。在節目點播時，節目才是存儲、傳輸和計費的基本單元。從承載網和用戶的角度考慮，由于在時移電視中，每一個用戶將獨占一個流，即使兩個用戶是觀看同一個節目，其間相隔1 s，他們也是各占一個流，而無法共享。有線電視數字網是一種總線結構的網，所有的在網用戶共享網絡資源。由于一個有線電視網最大廣播帶寬為3 GHz～5 GHz，最多只能提供1 000個流(標清數字電視流)，如果用于時移電視的話，一個有線電視網只能提供1 000用戶的時移電視服務，很顯然對于一個有線電視網(即使是一個很小的城市的有線電視網)，平均到一個用戶，其運行費用還是太高了。所以，即使是一個小城市的骨干網，也是很難用于開放時移電視業務的。再來看看有線電視網的用戶接入部分，目前有線電視網采用HFC的結構，是一種總線結構的廣播網，在一個光節點以下，用戶共享網絡的傳輸資源。以一個光節點下掛500～1 000個用戶為例，每一個用戶也僅能分到1～2個流(標清數字電視流)的傳輸資源，因而從這點上看它的能力是相當有限的。用于開放時移電視，即使是用戶接入線，也有些力不從心，甚至還沒有通信網的接入線傳輸能力強(如無源光網絡可以為每一個用戶提供30 Mb/s的傳輸能力)。綜合起來看，數字化的有線電視網實際上很難用于開展數字時移電視業務。

需要提及的是，數字時移電視一般僅提供上百個頻道和每個頻道48 h的電視節目，其節目數量相當有限。因此它與VOD有很大區別，不可同日而語。由于節目數量有限，系統的復雜度也相應要低得多，因而它僅是VOD的一種初級形式。

上述是兩類IPTV的基本業務，介于兩種基本業務之間，還有兩類業務也可以納入IPTV的業務范疇，一類是付費數字電視(Pay TV)，另一類是循環播放視頻節目(NVOD)。付費數字電視是數字直播電視的另一種形式，用戶收看這類電視節目是要收費的，收費可以按頻道收費，也可以按節目收費。為了使付費電視以一種高效、經濟的運行模式工作，付費數字電視一般采用廣播的形式，將節目播出去，所有的用戶都可以收到節目的數據信息，但只有付費的用戶可以解讀付費電視信息，需要用到電視信息的加密技術，只有擁有解密密鑰的用戶可以觀看。要獲得解密密鑰就需要雙向通信網來支持，當然按月付費的用戶可以以帶外的方式去付費和獲得密鑰，也可以通過雙向通信網的交互獲得，但按節目付費的付費數字電視，則必須用雙向通信網的交互獲得密鑰。對于付費電視，單一的廣播網已無法來完成整個通信過程，要實現付費電視必須要有一個雙向通信信道，這個信道盡管傳送的信息量及其有限，但是是必須的，通常有線電視網絡運行商不可能為此而去建一個通信網，而是通過現有的通信網來提供雙向交互通信服務，兩個網配合來完成付費電視的服務。從上面的討論可以看出，付費電視具有兩網共存互贏的特征。NVOD是一類特殊的付費電視，它通過多個頻道播放同一個節目，以保證用戶能在規定的時間內(一般為5 min)能夠看到他所選取的節目。這一工作形式一般用于播放熱門電影大片，大量的用戶期望在最短的時間內看到該熱門電影大片，但又希望付較少的費用。以一個2 h的電影為例，用戶可以在選擇節目后最大等待時間為5 min，2×60/5=24即對于要在廣播網中實現一部電影的播放，需要24個頻道的傳輸資源。一個有線網在完成數字化后大概可以支持1 000個標清質量的電視頻道傳輸能力，如果用一半電視頻道傳輸能力來支持NVOD，大約可以支持20部電影的播放，再多就支持不了了。除了廣播信道外，還需要交互信道來支持用戶與系統的交互，用戶與節目源的交互量比起付費電視來說雖然大多了，但仍然是比較小的。對于NVOD來說，雙向交互信息(特別是上行信息)可以用現有的通信網來實現，下行信息主要可以用現有的廣播信道來解決。從上面對IPTV基本業務的分析可以看出，對于IPTV業務單用一個網絡(無論是廣播網或交互網)來承載是困難的，但如果很好地將兩個網結合起來，將會使系統總建設成本和運行費用大為下降。當然這是從電信運行商的角度出發來看IPTV的。

下面再從另一個角度來看IPTV，即從有線電視網絡運營商的角度出發來看IPTV，也就是說用有線電視網來承載IP業務。初看起來，似乎這是毫無問題的，有5 GHz的帶寬，一直從電視臺到用戶，什么IP業務不能承載，可以充分利用有線電視數字網來承載一切IP業務數據，以使費用最低化，但認真和仔細分析后，發現問題沒那么簡單。因為從全程全網的角度來看，有線電視數字網實際上是一個從有線電視臺起到用戶止的總帶寬約為5 GHz的傳輸通路，是一種以總線方式工作的網絡，在該網絡中所有的用戶共用這5 GHz帶寬。如果將這個網絡用來傳輸交互業務，那么為了保證業務的服務質量，網絡中用戶使用的總帶寬就不能超過5 GHz，如果網絡上有5 000用戶，那每個用戶可獲1 Mb/s(單向)的平均帶寬，如果網上有50 000用戶，每個用戶可獲0.1 Mb/s(單向)的平均帶寬，50 000用戶的網是一個很小的網，因此在一個城市里這樣的網很難用來提供交互型數據服務(即使是純下行的服務)。如果將這樣的網絡用來提供廣播數據服務，情況就大不相同了，廣播網絡的特點本來就是網上的全部用戶可以接收到網絡廣播的全部數據。由于這是一個廣播網，用它來提供廣播數據服務，所廣播的數據可以提供給所有的用戶，網絡上的全部用戶可以收到數據，但不能解讀數據，根據用戶授權的不同，可以讀取他已獲得授權的那部分數據。由于廣播數據業務也是大量存在的，如網絡報紙、網絡雜志、網絡小說、網絡視頻廣播、網絡音頻廣播等，廣播業務的最佳適配網絡是廣播網，廣播業務如果要用交互網來提供，如用交互網的組播技術來提供，無論從系統的復雜度、系統的投資和運維都是不合算的。很顯然廣播網適用于傳輸廣播型數據，即適合于多用戶共享一個數據流的場合，共享的用戶越多，用廣播網越合算，但它不適用于傳送一人一流的場合，即使是非高速數據的場合，它都很難支持。即使從有線電視運營商的角度出發，有線電視網來承載IP業務也是不現實的，但是承載廣播型IP業務則是對的，因而這將是有線電視運營者的業務方向。

分析到這里問題已經變得很清楚了，現實世界存在兩大類業務，一類業務是交互型業務，這種業務的特點是一人一個流，數據流不能共享，因而它需要交互型雙向交換網絡來支持；另一類業務是廣播型的數據業務，它的特點是所有的用戶共享一個數據流，它是與數據廣播網適配的業務，理應由有線電視數據網來承載。當然在現實生活中，數據廣播很難有良好的商業模型，不贏利的業務是很難持續發展的。因而，在現實生活中往往用數據組播來替代數據廣播，以構建良好的商業模型。在廣播網中實現組播的最佳方法是終端阻塞法，即采用合適的網絡技術，使得網絡中的全部用戶都能收到數據信息，但只有一部分用戶可以解讀數據信息，廣播網的數據業務要走的就是這一條路。

IPTV中既擁有大量的廣播型業務，又擁有大量組播型業務，還擁有大量交互型業務，因而IPTV將是三網融合的開端。在IPTV以后，這兩個網將會結合得越來越緊密，最后將走向融合。

4 結束語

長期以來有線電視網和交互網一直分別運營，各自運行各自網絡所最佳適配的業務，廣播網運營廣播業務，交互網運行交互型通信業務。因此在相當長的一段時間內兩網相安無事，各自獨立發展。從MPEG2提出后，電視圖像的數字化問題得到了很好的解決，有線電視網開始向數字網轉換。由于各自對自己擁有的網絡能力估計過高，對于進入對方業務過于渴望，引發了不顧自身能力和可能付出的代價，去爭奪對方領域業務的沖動，但做法是否合適值得各運營商深入思考^[1-2]。

5 參考文獻

[1] 蔣林濤. 下一代互聯網的標準研究[J]. 中興通訊技術， 2005，11(3):25-29.

[2] 韋樂平， 徐建鋒. 下一代互聯網的發展趨勢與CN2的設計思路[J]. 中興通訊技術， 2005，11(3):1-5.

收稿日期：2006-03-27

作者簡介

蔣林濤，信息產業部電信研究院總工程師，IP與多媒體標準技術工作委員會主席，ITU-T SG13副主席，國家“863”通信主題多媒體專業專家組一、二、三屆成員，長期從事多媒體、數據通信、IP技術的研究開發和標準制訂工作。1970年畢業于清華大學無線電系，1982年獲清華大學電子工程系數據通信專業工學碩士學位，1992年獲國務院頒發的政府特殊津貼，1996年獲“中華人民共和國有突出貢獻的中青年科學技術專家”稱號。