【摘要】 本文主要讨论了IPTV发展的方向，对IPTV系统中使用的一些关键技术进行了介绍和分析，最后指出IPTV是网络技术发展的必然结果，广电行业必须面对这种新技术的挑战。
【关键词】 IPTV CDN 组播 DRM
一. IPTV发展趋势
IPTV又称为交互式网络电视，是利用宽带网的基础设施，以家用电视机（TV＋STB）、计算机（pc）、手机等智能设备作为主要终端设备，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，通过互联网络协议（IP）向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的崭新技术。IPTV能非常灵活地根据用户的选择提供内容广泛的多媒体服务；IPTV可实现信息选择的超时空性，“黄金时间等于任何时间”；服务具有个性化特点，网络电视节目的增多以及专业化的播放，为用户提供了多种选择，个性化信息服务提高信息的利用效率；IPTV具有超强的交互性，在节目和内容的传播过程中，用户不仅能定制或选择个人喜爱的内容，还可以陈述自己的观点或要求。
从上世纪90年代，交互式网络电视IPTV（Interactive Personal TV）受到关注。目前，IPTV业务成功开展的实例已经屡见不鲜：在北美电信运营商的IPTV市场中，加拿大传统电信公司走在了前列，曼尼托巴电信（MTS）和萨斯喀萨温电信（SaskTel）已经在VDSL和ADSL网络中开通了IPTV业务，Telus和加拿大贝尔已在2005年进入这一市场：美国IPTV市场的发展进程较为稳定，美国大型电信公司SBC和Quest初期都选择了和卫星电视公司合作，以转售卫星广播电视业务的形式来提供IPTV业务，美国众多的独立本地运营商也积极地在其领地上开展DSL网络和光纤网络上的IPTV业务；欧洲的许多电信运营商对IPTV业务的态度也很积极，特别是意大利FastWeb公司在IPTV业务上取得的成功改变了许多运营商原先持有的观望态度，法国电信已经在里昂开通业务，并在2005年3月份在巴黎开通业务，比利时电信、荷兰电信、奥地利电信和挪威电信都在进行IPTV的商用实验；我国第一家网络电视台也在北京成立，中视网络公司已经在京、沪苏落地，付费用户达到22000户。到目前为止，IPTV用户数最多的两大运营商分别是意大利的FastWeb和中国香港的电讯盈科（PCCW），这两家公司的电视用户数占据了接近70%的用户市场份额。在今年CCBN上，IPTV成为了业界关注的焦点，中国电信、中国网通以及众多增值业务运营商都展示了各自的IPTV业务，作为中国三大门户网站之一的搜狐也以CCBN独家官方网站的身份，在展会现场首次尝试“网络电视台”的播报模式。根据多家专业公司的预测IPTV用户数将从2004年的73.4万增长到2007年底的1350万；业务收入将达102亿美元，年复合增长率125%。估计到2008年，亚洲和欧洲将占据全球IPTV业务的83%。国内外宽带网络发展迅猛，IP多媒体技术日渐成熟，数字技术、计算机技术日益与消费家电产品相结合，融合多媒体内容平台、宽带网络平台、数字IPTV终端平台的全新的宽带服务模式即将成为全球下一个极具前景的产业。从全球发展状况来看，首先是电信运营商积极推动着IPTV业务的发展，但电信运营商与广电运营商之间的合作无处不在。其次运营商IPTV业务往往采取捆绑服务的模式，充分发挥了互联网的拓展性与交互性。在我国多达上亿的电视机用户和接近一亿的网络用户就说明IPTV产业有着巨大的发展潜力。显然，IPTV必将成为拉动宽带网络市场再次高速发展的一项关键应用。
二. IPTV关键技术
IPTV应用系统主要包括四个部分：内容制作系统；IPG（互动节目指南）系统；机顶盒客户端系统（STB）；业务管理系统。实现这些子系统功能主要包括音视频编解码技术、音视频服务器和存储阵列技术、IP单播(unicast)和组播(multicast)技术、IP QoS技术、IP信令技术（如SIP技术）、内容分送网络(CDN)技术、数字版权管理(DRM)技术、IP机顶盒与EPG技术、用户管理和收费系统技术等。它还涉及各种不同的宽带接入网络技术，如Cable Modem网络技术、以太网络技术和ADSL网络技术等等。IPTV系统的相关技术提供将视音频流媒体节目，如IP电视节目，从节目中心（first mile）播出，并通过骨干网、城域网和宽带接入网（last mile）传输，直到被用户接收之端到端的完整技术解决方案。系统结构如下图所示：
1.编码技术
信源编码技术是IPTV实现的核心，在IPTV系统中使用的视频编码方式主要有MPEG-2、微软的windows media technology、MPEG-4和H.264等。MPEG-2是直接将TS流封装在IP包里，直接到网络进行传输。这种方式主要在广电行业使用，要达到DVD的质量，至少需要4-6兆Mb/s的速率，这对网络带宽提出了很高的要求，目前在我国只能通过广播方式传输电视信号，很难实现双向传输或者视频点播。微软的视频编码派生于MPEG-4几个专有扩展功能使其能够在定位率下提供更好的的图象质量，在DSL/Cable连接速度下能够达到接近DVD的视频品质。MPEG-4是ISO/IEC标准，其视频编码是开放的标准，应用范围比较广。2003年5月，国际电联（ITU）和MPEG标准组织ISO共同发布了H.264/MPEG-4AVC视频压缩标准,采用H.264协议进行视频编码在同等的画质下，H.264比上一代编码标准MPEG-2平均节约64%的传输码流，比MPEG-4ASP要平均节约39%的传输码流，除去更精细的运动补偿和基于上下文的熵编码外，帧内预测，多参考帧的预测，环路滤波和率失真优化技术也极大地提高了该标准的性能，在768kb/s下就可以达到接近DVD的效果，大大降低了网络带宽需要，同时其自适应传输能力大大提高了系统抗抖动性能，将使得以前无法满足客户需要的视频服务成为现实，并且显著提高画面质量，或降低后端服务器建造成本。未来IPTV系统编码技术的发展方向将是H.264/MPEG-4AVC，其相应编解码芯片已经开始面世。
2.CDN网
内容分发网络CDN（Content Delivery Network）是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。CDN的基本工作原理就是广泛采用各种Cache服务器，将这些Cache服务器分布到用户访问相对集中的地区或网络中，在用户访问网站时，利用全局负载均衡技术将用户的访问指向到离用户距离最近的工作正常的Cache服务器上，由Cache服务器直接响应用户的请求。如果Cache服务器中没有用户要访问的内容，它会根据配置自动到原服务器去抓取相应的内容并提供给用户。视频业务具有高带宽的特征，集中提供视频服务势必造成骨干网中继带宽和核心设备接口带宽的大量消耗，无法保证QoS。这就决定了CDN必须采用分布式网络结构。CDN网的架构是根据业务特点设立的，要保证分发QoS必须建立两级以上的CDN服务器并和相适应的组播协议完成信号的正常传输。CDN的对带宽较少的占用可以一定程度上保证端到端的服务质量，较好的解决了访问量大、服务器不均匀对骨干网的拥塞问题。扩大了用户访问流媒体内容的范围。
3.组播技术
IPTV中视频传播有点播和广播两种方式，从技术上讲，广播方式对IP网提出了组播功能的要求，组播是一台主机向被分配到同一组(可以不是同一子网)的主机发送数据，也是点到多点的通信方式。组播通信机制主要包括两方面内容：主机组模式和组播路由协议。主机组模式一般指怎么获得组播群成员的名单和地址（如通过互联网组管理协议IGMP<Internet Group Management Protocol>）。组播路由协议的目标是找到一种算法或策略，在保证接收组所有成员都能接收到发送到该组的数据信息包的情况下，找到一种链路连接方式，尽量减少网络资源占有量和信息包的发送范围。根据网络中多播组成员的分布，总的说来IP多播路由协议可以分为以下两种基本类型。第一种假设多播组成员密集地分布在网络中，也就是说，网络大多数的子网都至少包含一个多播组成员，而且网络带宽足够大，这种被称作“密集模式”（Dense-Mode）的多播路由协议依赖于广播技术来将数据“推”向网络中所有的路由器。密集模式路由协议包括距离向量多播路由协议（DVMRP：Distance Vector Multic