IP Video Over DOCSIS

    视频市场目前正经历着重大的变化。不论是就开路广播还是就CATV HFC网络而言，过去的模拟和当今的数字广播传输技术，在网络带宽利用方面，都已被公认效率低下。视频节目的数字分发，已经通过在网络主干上使用多年的DVB-C技术，在各个市场（如卫星电视和CATV）上全面推广。例如，目前使用的广播系统，将相同的节目内容传输到网络中的每一个节点上，而不论是否有用户观看该节目。

    与传统的模拟和数字系统相比，IP视频传输系统在效率方面大大改进；但北美和欧洲的绝大多数有线电视运营商，却因已在模拟和数字传输系统上投入了巨资而不能采用新的IP视频传输系统。对这些市场而言，转换到IP传输系统需要重新分配带宽、更换前端设备和更换用户家里的设备。

    中国市场刚刚开始提供各种高级视频服务。这一独特的状况使得中国的运营商们能够采用新IP视频技术。

    IP视频分配为更高效地利用运营商的网络提供了一条途径，正如从模拟分配向数字分配的转变，因采用了MPEG-2压缩而大幅度地提高了带宽利用率一样。根据定义，支持IP视频分配的网络是双向网络，需要使用双向客户端设备。双向通信能力可以被其它业务所使用，以改善用户的感受，进而提高用户满意度，并为运营商带来更多的、其它单向服务无法比拟的增加营业收入的机会。

    由于中国的CATV系统运营商们都在考虑，如何最有效地投资于其网络才能提供更好的视频服务，所以IPTV over DOCSIS受到他们极大的关注。支持IP over DOCSIS的集中前端设备和分布在用户家里的IPTV视频客户端设备，能够以与目前正在欧洲运营的基本DVB-C广播架构相当的成本，传输高级视频服务。

    IPTV前端中包含一组服务器，这些服务器与传统DVB-C数字有线电视前端中常见的服务器基本相同。那些利用IP多播和千兆以太网将数字视频服务传送到HFC网络边缘的高级数字有线电视前端，现在已能兼容支持IPTV服务。

    传统的DVB-C内容由节目内容码流、系统信息（SI）和电子节目指南（EPG）信息构成，它采用IP和以太网封装，并通过千兆以太网传送到网络边缘。边缘QAM设备截获这些IP封装，并利用HFC网络上的标准数字射频信号，将数字视频传输流包发送到传统机顶盒（STB）中。传统数字有线电视和IPTV over DOCSIS传输之间的主要差别就在于边缘处理，以及DOCSIS CMTS如何转发所接收到的IPTV IP信息流。

    在IPTV over DOCSIS中，一个高级边缘处理系统，如ARRIS公司的Keystone D5 DMTS系统，能够从网络传送基础架构中，接收以IP单播或多播方式传输的IP打包内容流；然后，利用DOCSIS传输协议，以IP单播或多播方式，将其转发到IPTV DOCSIS终端客户设备（亦称机顶盒）中。之后，终端客户设备将IP信息流转化成用户希望的音视频格式。

    当采用视频IP单播时，视频服务器与用户STB之间建立起一个点到点式对话。该STB是网络中唯一能接收到这些内容的设备。这就是目前使用的视频点播（VoD）系统的典型情况，其中一个STB以VoD对话的方式请求某一节目。任何条件接收系统都必须支持这种一对一型的内容加密。

    IP多播码流通常用于广播或准实时视频点播（NVoD）类服务，其中很可能有许多用户同时使用同一个视频内容。IP多播类视频服务以一点到多点的方式，将视频内容传送给所有用户。多播码流的使用，消除了将相同的内容直接传送到各个用户的必要性，因而提高了网络的运行效率。设想有500名用户正在收看相同的广播服务：单播传输需要使用500倍的服务码率，而多播传输只需要使用1倍的服务码率，因而大幅度地节省了带宽。采用多播内容分发所带来的一个显著缺点是：它不支持对节目进行诸如暂停或快进之类的个性化操纵，除非用户使用的是较高级的、带内置硬盘的视频客户端设备，后者能高速缓存所接收到的IPTV内容，以便进行实时操纵。

    根据标准DOCSIS通道现有的数据容量，为了提供足够的IPTV服务以保证用户能接收到预定数量的节目码流，常常需要使用多个DOCSIS通道。解决这一问题的一个简单办法，就是让客户端线缆调制解调器（或集成式STB + 线缆调制解调器）能够支持来自前端的命令，利用动态通道切换协议，切换到任何一个DOCSIS通道。当用户在线缆调制解调器当前接收的那个DOCSIS通道上接收不到所请求的IPTV广播服务时，前端可以让机顶盒中的调谐器改换到包含所期望之内容的通道。这一特点也被用于IPTV VoD对话，所以在可用的VoD专用DOCSIS通道上，线缆调制解调器的负荷是平衡的。

    在任一情况下，EPG都必须能被IPTV机顶盒使用，这就需要使用多播或轮播将信息下载到本机STB接口中，或在远程Web网络服务器上运行一个基于Web网络的EPG界面。在每一个DOCSIS下行通道上都必须能够访问EPG信息。

    除内容分配方面的差别外，IPTV基础设施还能够支持各种能减少编码节目所需之带宽的高级视频编解码。然而，IPTV内容同样也可以立足于与标准MPEG-2相符的编码方法。例如，H.264/AVC编解码器就能够以700kb/s的速度，进行标清视频节目的传输，并能以1.5Mb/s的速度，传输DVD质量视频。利用一个能支持高达40Mb/s之速度的标准Annex B DOCSIS通道（Annex A通道可支持高达50Mb/s的速度），H.264/AVC编解码器可提供50个以上的标清电视频道，或提供24个以上的DVD质量电视频道。由于IP网络并不知实际使用什么视频编解码器，所以转换到IPTV分配就使得运营商随着机顶盒和编码器商用，迅速转换到更新的高级编解码标准。

    许多运营商都在考虑用各种高级编解码器来增加其在一定数量的网络基础设施带宽上所能提供的节目和其它服务的数量。在考虑采用各种高级编解码器时，有一个重要的因素需要权衡。如果标准已确定且稳定不变，那么可将算法植入低成本IC器件中，从而降低机顶盒成本，提高互操作性。然而，就目前一些推荐标准来看，仍有诸多有待改进之处。此能力必须用可编程设备提供，但在提供灵活性的同时，也可能大幅增加视频客户设备的成本。

    在考虑最佳的、适合于推广某项视频服务的架构时，应考虑根据电视机数量分类的订户描述及其它一些能增加营业收入的潜在特征。最基本的单向客户端设备为用户提供一个模拟视频信号，但仅此而已。今天，许多视频用户都希望至少具有某种程度的交互能力，如订购VoD节目的能力。有鉴于此，DOCSIS IPTV客户设备所固有的双向通信能力是很受欢迎的，它使得运营商有机会从其用户那里获得更多的营业收入。 [Page]

    开发IPTV客户端设备有多种方法。有些厂家已经有多种专用机顶盒投放市场，这些厂家扩展了其产品系列，以便将IP能力纳入其专用机顶盒中。对一个无旧专有技术安装基础的新运营商来说，这种方法没有什么优势。另外一些厂家则带着没有任何遗留问题的、基于新标准的产品进入这一市场。这些客户端设备通常被设计成能直接与某种宽带连接（如线缆调制解调器）相连。对大规模推广来说，诸如此类的独立设备并非毫无问题。一方面，它们可以作为附加设备轻而易举地提供给那些已经接受了某种宽带调制解调器服务的用户；另一方面，大规模推广这类设备可能会带来后勤保障上的困难：运营商必须跟踪和维护两类而不是一类设备。对这两类服务，用户的帐单可能也需要分别跟踪。此外，还有一些不懂技术的用户，他们坚持要求获得宽带数据服务，而他们所想要的只不过是看电视而已。

    单独一台一体化设备，只要能保证价格低廉、易于安装和管理，就能在IP视频推广方面为运营商带来优势。标准线缆调制解调器庞大的数量，已经导致成本非常之低的线缆调制解调器芯片的出现。将这些芯片与最新出现的IP STB相结合，就可以开发出性价比非常好的、现用的DVB-C机顶盒相比具有诸多优势的视频客户端设备。这些新型IP客户端设备基于标准而非基于专有技术。利用嵌入式线缆调制解调器技术，基于DOCSIS标准的STB就可以支持各种能增加营业收入的双向交互式视频服务，而不仅仅是支持简单的频道导航。绝大多数IP机顶盒芯片组还允许运营商使用带软件选件的新低带宽视频编解码器。这些优势共同决定了值得投资于基于DOCSIS标准的IP视频客户端设备。

    对最终用户来说，使用何种视频分配方法是无所谓的。用户感兴趣的是可靠的、能满足其预算要求的服务。IP视频分配是一种强大的技术，可用于满足许多不同角色的需求。那些没有传统技术和有限视频传输带宽包袱的运营商，可充分利用IP技术分发视频的优势。利用IP技术进行视频传输还决定了这些运营商能够提供各种新的和已有的服务，如交互电视和会议电视等。