基于ＷｉＭＡＸ的ＩＰＴＶ應(yīng)用分析

羅宇曉

摘要:隨著WIMAX網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)IPTV在WIMAX網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用需求迅速增加。本文介紹了IPTV技術(shù)的工作原理和基本特點(diǎn)和它對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的要求,分析基于WIMAX技術(shù)的IPTV網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:WIMAX;IPTV

交互式網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)是一種利用寬帶有線電視網(wǎng),集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體,向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。

2008年1月,《國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委等部門關(guān)于鼓勵(lì)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》出臺(tái),為IPTV的發(fā)展提供了政策基調(diào)。首先對(duì)于廣電,它可以進(jìn)入電信增值業(yè)務(wù),而電信也可以參與建設(shè)廣電接入網(wǎng)絡(luò),“三網(wǎng)融合”的時(shí)機(jī)正在走向成熟,隨著中國(guó)大部制改革的推行,“三網(wǎng)融合”將迎來良好的發(fā)展機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”穩(wěn)步發(fā)展。

2008年,中國(guó)IPTV業(yè)務(wù)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng),在政策環(huán)境逐步明朗的環(huán)境下,用戶數(shù)保持了100%的同比增長(zhǎng)。中國(guó)電信在上海、江蘇、浙江、福建、安徽等地區(qū)的IPTV業(yè)務(wù)與用戶數(shù)實(shí)現(xiàn)了較大程度的增長(zhǎng),其中上海IPTV用戶數(shù)增長(zhǎng)最為迅猛。

目前,IPTV最后一公里的接入普遍使用DSL有線接入方式,受帶寬等因素影響,IPTV在與普通電視的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì),加上有線接入方式建設(shè)的成本高、周期長(zhǎng),于是,解決IPTV的最好一公里接入問題迫在眉睫。

WiMAX(Worldwide Interoper-ability for Microwave Access)是以IEEE802.16系列協(xié)議為基礎(chǔ)的寬帶無線接入技術(shù),已成為城域?qū)拵o線技術(shù)新的發(fā)展熱點(diǎn)。它可以替代現(xiàn)有的DSL和有線連接方式,提供“最后一公里”的無線寬帶接人。

1 IPTV技術(shù)及WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

1.1 IPTV技術(shù)概述

IPTV技術(shù)的定義:IPTV是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送包含電視、視頻、文本、圖形和數(shù)據(jù)等,提供QoS/QoE、安全、交互性和可靠性的可管理的多媒體業(yè)務(wù)。

IPTV系統(tǒng)共由三個(gè)部分組成:前端、網(wǎng)絡(luò)和接收端。IPTV的前端部分主要包括了流媒體系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備、編碼器、信源轉(zhuǎn)換設(shè)備等。IPTV目前所使用的網(wǎng)絡(luò)均以TCP/IP協(xié)議為主,包括骨干/城域網(wǎng)絡(luò)、寬帶接人網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)等。IPTV的接收端包括計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)和其他智能終端設(shè)備。

IPTV的工作原理和基本特點(diǎn)

IPTV先將原始的電視信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,轉(zhuǎn)化成適合互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式,然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送,最后進(jìn)行解碼,通過電腦或電視播放。

IPTV兩個(gè)基本特點(diǎn):首先,它是基于IP技術(shù)和個(gè)性化的按需服務(wù),與傳統(tǒng)電視相比其最大特點(diǎn)是交互性和實(shí)時(shí)性,用戶可按需獲取寬帶IP網(wǎng)提供的媒體節(jié)目,實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性互動(dòng)。其次,IPTV借助先進(jìn)高效的視頻壓縮技術(shù)(MPEG一4、H.264等),為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)字媒體信息服務(wù)。此外,IPTV還可以為用戶提供包括數(shù)字電視節(jié)目、可視電話、VOD、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)上購(gòu)物和遠(yuǎn)程教育等在內(nèi)的交互式多媒體信息服務(wù)。

接入網(wǎng)絡(luò)的要求

為能使IPTV的收看質(zhì)量能夠與有線電視網(wǎng)相媲美,接入網(wǎng)必須要在帶寬、頻道切換時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)QoS等方面提供保證。

1.2 WIMAX技術(shù)特點(diǎn)

WiMAX 的全稱是全球微波互操作性(worldwide interoperability for micowave access),它是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù),可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式,采用無線方式提供“最后一公里”的無線寬帶接人。

基于WiMAX的接入網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

基于WiMAX的IPTV接入網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)包括:用戶基站SS、基站BS、接力站RS、用戶終端設(shè)備TE和網(wǎng)管。

基站(Bs):基站提供用戶基站與IP網(wǎng)絡(luò)和CDN(用戶分組網(wǎng))間的連接,通常采用扇形/定向或全向天線,可提供靈活的子信道部署與配置功能,并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級(jí)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

用戶基站(SS):基站的一種,提供基站與用戶終端間的中繼連接,通常采用固定天線安裝在小區(qū)的屋頂上。基站與用戶基站之間采用動(dòng)態(tài)適應(yīng)性信號(hào)調(diào)制模式。

接力站(RS):在點(diǎn)到多點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)中,接力站通常用于提高基站的覆蓋能力,即充當(dāng)一個(gè)基站和若干個(gè)用戶基站或終端間信息的中繼站。

用戶終端設(shè)備(TE):WiMAX系統(tǒng)定義用戶終端設(shè)備與用戶基站間的連接接口,提供用戶終端設(shè)備的接人。

網(wǎng)管系統(tǒng):用于監(jiān)視和控制網(wǎng)內(nèi)所有的基站和用戶基站,提供查詢、狀態(tài)監(jiān)控、系統(tǒng)參數(shù)配置等功能。

WIMAX的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以概括如下:

傳輸距離遠(yuǎn)、接入速度高:WiMAX采用OFDM技術(shù),能有效對(duì)抗多徑干擾;同時(shí)采用自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和自適應(yīng)功率控制技術(shù)。使其具有更大的覆蓋范圍和更高的接入速率。

無“最后一公里”瓶頸限制、系統(tǒng)容量大:作為一種寬帶無線接入技術(shù),WiMAX 接入靈活、系統(tǒng)容量大,支持固定無線終端和便攜式移動(dòng)終端,適應(yīng)城區(qū)、郊區(qū)以及農(nóng)村等各種地形環(huán)境。

提供廣泛的多媒體通信服務(wù):WiMAX可以提供面向連接的、具有完善QoS保障的電信級(jí)服務(wù),滿足用戶的各種應(yīng)用需要。

提供安全保證:WiMAX系統(tǒng)安全性較好,在MAC層增加了私密子層,不僅可以避免非法用戶接入,保證合法用戶順利接入,而且提供加密功能,充分保護(hù)用戶隱私。

2 WiMAX與ADSL技術(shù)比較

IPTV 系統(tǒng)接入方案中,目前使用最廣泛的是ADSL技術(shù)。ADSL可以在一對(duì)用戶線上進(jìn)行上行達(dá)640Kb/s,下行達(dá)1.5Mb/s一8Mb/s速率的傳輸。雖然ADSL采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、編碼調(diào)制技術(shù)和糾錯(cuò)技術(shù),但是用戶線路的許多特性,包括線路上的背景噪聲、脈沖噪聲、線路的插入損耗、線路間的串?dāng)_、線徑的變化、線路的橋接抽頭和線路接頭等因素都將影響其高速率傳輸業(yè)務(wù)的性能。相比而言,WiMAX技術(shù)比ADSL有一定的優(yōu)勢(shì)。在使用環(huán)境上,WiMAX 屬于無線接入,在組網(wǎng)中具有更強(qiáng)的靈活性;在傳輸速率上,WiMAX 技術(shù)的最高速率可以達(dá)到308Mb/s,ADSL技術(shù)雖然理論最高速率可以達(dá)到588Mb/s,但是較易受到用戶線路特性的影響,實(shí)際速率會(huì)下降很多;從覆蓋范圍來看,WiMAX最遠(yuǎn)可以達(dá)到6英里,而ADSL最遠(yuǎn)只能覆蓋2.2英里左右。

WiMAX作為IPTV接入策略研究

以下討論WiMAX寬帶無線接入技術(shù)作為IPTV系統(tǒng)接入策略的可行性和實(shí)用價(jià)值。結(jié)合IPTV對(duì)承載網(wǎng)的要求及WiMAX技術(shù)本身的特點(diǎn),主要從如下幾個(gè)方面加以分析:

帶寬。WiMAX是一種頻譜利用率非常高的無線通信技術(shù),以目前WiMAX設(shè)備廠家(Redline)發(fā)布的802.16d商用基站和終端為例,基站單載波可提供198Mb/s(7MHz信道帶寬)以太網(wǎng)平均傳輸速率,終端可提供188Mb/s(7MHz信道帶寬)以太網(wǎng)平均傳輸速率,可滿足IPTV業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的要求。

服務(wù)質(zhì)量。IEEE802.16-2004將所有的業(yè)務(wù)分成4類:UGS,rtPS,nrtPS和BE業(yè)務(wù)。其中,rtPS業(yè)務(wù)用來支持由周期性產(chǎn)生的可變長(zhǎng)度數(shù)據(jù)包組成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流,特別適合MPEG Video,另外協(xié)議在MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制,可以滿足IPTV業(yè)務(wù)對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求。

無線時(shí)延。無線系統(tǒng)和有線最大的區(qū)別在于,數(shù)據(jù)的傳輸通過空口,存在一定的時(shí)延,從目前相對(duì)成熟的802.16d設(shè)備來看,空口往返時(shí)延都在50ms以內(nèi),而IPTV的視頻直播和視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)一般對(duì)時(shí)延的容忍度都在1 000ms左右,因此,空口造成的時(shí)延,不會(huì)對(duì)上述業(yè)務(wù)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。

建設(shè)成本低。由于WiMAX設(shè)備采用的是無線覆蓋方式,和有線相比,具有建設(shè)速度快,施工簡(jiǎn)單,建設(shè)成本低等不可替代的優(yōu)勢(shì)。特別對(duì)于全新建設(shè)的IPTV 接入網(wǎng)絡(luò),具有很大的成本優(yōu)勢(shì)。

3總結(jié)

WiMAX作為IPTV建網(wǎng)過程中的接入方案在技術(shù)上是可行的,通過實(shí)測(cè)結(jié)果分析,表明在實(shí)際使用過程中,可提供與有線接入類似的IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量。但是由于WiMAX技術(shù)和設(shè)備都不夠成熟,因此在方案的可實(shí)施性方面,存在著與IPTV現(xiàn)有系統(tǒng)融合方面的問題。如何真正實(shí)現(xiàn)這兩種技術(shù)完美結(jié)合,提供完整的解決方案,隨著WiMAX技術(shù)和設(shè)備不斷的發(fā)展和成熟,業(yè)界在不久的將來必將給出完滿的答案。

目前IPTV發(fā)展還處于初級(jí)規(guī)模化的階段,面臨著許多問題,伴隨著大環(huán)境的變化,進(jìn)一步的深化整合,合縱連橫成為業(yè)界的共識(shí)與一致行動(dòng)。內(nèi)容和服務(wù)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備供應(yīng)商的牽手合作,必將圍繞著政策的更加明確而進(jìn)一步的深入。

參考文獻(xiàn)

[1]季偉. IPTV關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 [M]. 北京 機(jī)械工業(yè)出版社2007.

[2] 金純. IPTV及其解決方案 [M].北京 國(guó)防工業(yè)出版社 2006.

[3] 彭木根,王文博.下一代寬帶無線通信系統(tǒng) [M]. 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007.

[4] 董曉魯.WiMAX技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用 [M]. 北京 人民郵電出版社 2007.