數(shù)字接入技術(shù)在IPTV系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

摘要：數(shù)字接入技術(shù)是IPTV系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文對IPTV系統(tǒng)的常見接入方式進行分析和比較，指出各種方式的優(yōu)缺點，并明確IPTV系統(tǒng)接入技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：IPTV系統(tǒng)；數(shù)字接入；應(yīng)用

1、IPTV技術(shù)綜述

1.1 IPTV系統(tǒng)組成

（1）實時節(jié)目收集系統(tǒng)。實時節(jié)目主要包括：衛(wèi)星傳輸節(jié)目、閉路電視傳輸節(jié)目以及實時采編節(jié)目。通過衛(wèi)星接收機接受衛(wèi)星節(jié)目、網(wǎng)絡(luò)適配器接收閉路電視節(jié)目并輸出MPEG的Ts流，將衛(wèi)星接收機和閉路電視輸出的MPEG標準TS流，輸入轉(zhuǎn)碼設(shè)備轉(zhuǎn)換為MPEG標準的壓縮碼流，再播出。實時采編的節(jié)目，則通過符合MPEG標準的IP編碼器輸入流媒體服務(wù)器完成節(jié)目的播出。

（2）VOD存儲播出系統(tǒng)。VOD視頻點播是IPTV系統(tǒng)的主要亮點，IPTV可以與目前比較成熟的rOD視頻點播系統(tǒng)進行連接，同時IPTV也可以利用存儲播出系統(tǒng)將采集的實時節(jié)目進行存儲，以便于那些不方便及時收看節(jié)目的觀眾可以擇時收看節(jié)目。

（3）用戶收視系統(tǒng)。用戶可以通過使用聯(lián)網(wǎng)的計算機和帶IP機頂盒的電視機就可以完成節(jié)目的收看。

（4）節(jié)目輸出系統(tǒng)。節(jié)目的傳輸，可使用節(jié)省寬帶的IP多點發(fā)送方法即“組播”方式通過各級交換機采取“一發(fā)多收”方式發(fā)送節(jié)目，即為每個節(jié)目發(fā)送與用戶數(shù)目無關(guān)的數(shù)據(jù)流，并不增加寬帶的負載。

1.2 IPTV系統(tǒng)的特點

（1）遵循IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括UDP和TCP上的RTP、RTSP、RTCP等。（2）統(tǒng)一集中的系統(tǒng)管理平臺，真正實現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)之間的無縫結(jié)合。（3）支持多種軟硬件平臺、多種流媒體格式和多種終端的接收、播放。（4）大容量，高并發(fā)性能，可實現(xiàn)并發(fā)流瞬時切換功能。（5）實時網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，完善的網(wǎng)絡(luò)IP點播與網(wǎng)絡(luò)IP廣播功能。（6）靈活智能的內(nèi)容分發(fā)與調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率高，并可充分滿足大規(guī)模用戶的應(yīng)用擴展需要。（7）具有良好的擴展性、靈活性和可靠性。

1.3 IPTV系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

（1）流媒體技術(shù)。流媒體（Streaming Media，也稱流式視頻Streaming vide0）技術(shù)，是一種在互聯(lián)網(wǎng)上以實時的、無需下載等待的方式播放音、視頻等多媒體的技術(shù)。支持采用流式傳輸及流式播放的媒體格式是流媒體的文件格式。將視頻、音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成多個壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶computer連續(xù)、實時傳送的方式是流式傳輸方式。

（2）組播技術(shù)。組播是一種允許一個或多個發(fā)送人發(fā)送單獨的數(shù)據(jù)包到多個接收人的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。組播能使一個或多個數(shù)據(jù)源把數(shù)據(jù)包送到特定的組播網(wǎng)，能接收到數(shù)據(jù)包的主機必須加入該組播網(wǎng)。在IPTV里，運用組播技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)帶寬并不隨著用戶數(shù)量成倍的增加而增加，由于無論目的地址總共有多少個，整個網(wǎng)絡(luò)都只傳送單一的數(shù)據(jù)包到任何一條鏈路上，即所謂“一次發(fā)送，組內(nèi)廣播”。數(shù)據(jù)傳送效率被組播技術(shù)提高了，主干網(wǎng)降低了擁塞的可能性。

（3）視頻編碼技術(shù)。多媒體通信的信息量非常大，尤其是vido數(shù)據(jù)，其編碼技術(shù)會非常影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，因此是多媒體的一個重要特點。應(yīng)用于帶伴音的數(shù)字活動圖像的壓縮編碼是MPEG-1，MPEG-1通常用于VCD，碼率為1.5Mbps；應(yīng)用于專業(yè)級的壓縮編碼標準是MPEG-2，其碼率一般從3Mbps-80Mbps，適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送的是MPEG-2。MPEG于1990年代末又發(fā)布了MPEG-4標準草案，為適應(yīng)靈活傳輸?shù)木W(wǎng)上媒體，MPEG-4是基于音、視頻對象的可分級編碼技術(shù)，其碼率可從5Kbps-2Mbps的范圍變化，它的技術(shù)功能綜合了數(shù)字電視、交互圖形學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

2、數(shù)字接入技術(shù)在IPTV系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

目前四種較為主流的接入方案是：數(shù)字用戶線（DigitalSubscriber Line，DsL）、光纖同軸電纜混合網(wǎng)（Hybrid ofFiber and Coax，HFC）、千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit EthernetPassive Optical Network，GEPON）和無線接入方案。

2.1 數(shù)字用戶環(huán)路接入方案

數(shù)字用戶環(huán)路是基于普通電話線的寬帶接入技術(shù)，在同一對銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號，數(shù)據(jù)信號并不通過電話交換設(shè)備，從而減輕了電話交換機的負擔(dān)。數(shù)字用戶環(huán)路系統(tǒng)主要由局端設(shè)備和用戶端設(shè)備組成數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)中主要包括非對稱數(shù)字用戶線（ADsL）、高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）、甚高速數(shù)字用戶線（vDSL）等多種，主要區(qū)別在于上下行鏈路的對稱性以及傳輸速率和有效距離有所不同，其中ADSL2+的接入范圍為6.5km以內(nèi)，理論最大下行速率24Mbps，上行1Mbps；VDSL的接入范圍為800m以內(nèi)，其傳輸速率也取決于傳輸線長度，理論最大下行速率為52Mbps，上行2.3Mbps；HDSL的接入范圍為4km以內(nèi)，其最大上傳和下載速率為2.3Mbps，最小上傳和下載速率為1.544Mbps。

2.2 光纖同軸電纜混合接入方案

光纖同軸電纜混合接入技術(shù)是以現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用模擬頻分復(fù)用技術(shù)，綜合應(yīng)用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)、射頻技術(shù)和計算機技術(shù)所產(chǎn)生的一種寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。同軸電纜不是星型結(jié)構(gòu)，而是采用樹型結(jié)構(gòu)，通過分支器連接到終端用戶。

2.3 千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)接入方案

在多種網(wǎng)絡(luò)電視寬帶接入方案中，千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)是將以太網(wǎng)與無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起形成的能夠很好適應(yīng)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入方式。千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)支持多種速率等級以及不對稱速率，能在無源光網(wǎng)絡(luò)上傳送高速以太數(shù)據(jù)，視頻和時分復(fù)用業(yè)務(wù)，同時具有相對較好的性能。

2.4 WMiAx無線接入方案

網(wǎng)絡(luò)電視網(wǎng)絡(luò)的終端除了個人計算機（PC）終端還包括移動終端，其中WMiAx技術(shù)能夠提供2Mbps左右的寬帶以滿足網(wǎng)絡(luò)電視的接入要求。同時，WMiAX支持一定速度下（120km/h）接入的移動WMiAX（802.16e）目前也開始逐步受到關(guān)注。移動WMiAx終端形式趨向多樣化，包括固定式、便攜式和手持式終端，用戶可以支持達120km/h的移動速度下接入。

3、IPTV數(shù)字接入技術(shù)比較

為了能夠根據(jù)不同的環(huán)境選擇合理的接入方式，下面對上面四種接入方案中的各種性能進行簡單的比較，其中包括上行帶寬、下行帶寬、理論最高速率、傳輸方式、傳輸技術(shù)、穩(wěn)定性等。從多個方面比較，我們可以看出這些方案都存在各自的優(yōu)缺點，這樣我們在進行接入方式選擇的時候，需要根據(jù)自身的要求以及環(huán)境進行綜合考慮，合理的選擇接入方式。

對于數(shù)字用戶環(huán)路方案來說，雖然受到傳輸距離、干擾以及單點失效等多個方面的約束，但是由于其采用了星型的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，使得采用這種方式接入網(wǎng)絡(luò)電視的用戶能夠獲得比較好的安全性，同時由于數(shù)字用戶環(huán)路是目前用戶普及率最高的接入手段，所以數(shù)字用戶環(huán)路方式將是大多數(shù)家庭用戶的選擇。

對于光纖同軸電纜混合接入方案來說，雖然接入網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)需要對用戶線路的改造投資非常小、抗干擾能力強，同時理論上、下行接入速率比較高，但是由于光纖同軸電纜方案采用了共享結(jié)構(gòu)，當用戶數(shù)量上升之后，接入的速率會隨之下降，此外這種方案在安全性能以及管理等方面依然存在缺陷，這樣光纖同軸電纜方案并不適用于用戶數(shù)量大、對保密性要求高的場合。

千兆以太無源光網(wǎng)絡(luò)方案的各方面性能都比較優(yōu)越，但是其投資成本比較大，從一定程度上限制了這種接入方案的發(fā)展。但是隨著器件價格的不斷下降，這種方案的優(yōu)勢將會越來越明顯。

WMiAX作為無線接入方式的典型代表其特點非常明顯，相比于有線網(wǎng)絡(luò)，無線接入的靈活性更高，并且在wMiAX協(xié)議中，組播以及服務(wù)質(zhì)量等相關(guān)的性能也都得到了明顯的改善，使得這種終端能夠滿足網(wǎng)絡(luò)電視接入的要求，作為除了個人計算機之外的另外一種網(wǎng)絡(luò)電視終端系統(tǒng)，WMiAX將起到很好的補充作用。

4、結(jié)論

隨著IPTV系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸發(fā)展，各種需要實時雙向交互的業(yè)務(wù)將不斷出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的瓶頸將主要出現(xiàn)在用戶的接入端。本文在分析IPIV系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對四種常見的在上下行速率、覆蓋范圍、可靠性以及穩(wěn)定性等多個方面對當前常用的接入方式進行了比較。在IPTV系統(tǒng)發(fā)展的初期，將采用光纖傳輸作為主要傳輸方式，同時將其他各種接入方式，例如局域網(wǎng)等，與光纖傳輸進行融合來滿足用戶的接入帶寬；從長期來看，基于光纖的接入方式將占有主導(dǎo)地位，而同時無線接入以及其他各種接入方式將作為非常重要并且有效的補充方式。