IP网络技术的发展及其近年来在电信和广电行业的广泛使用,无疑促使有线电视运营商重新认真地认识IP技术的活力,以应对其现在和即将到来的技术挑战。
更重要地是,考虑到视频点播(VOD)和三重业务/应用整合带来的潜在营收增长机会,大多数有线电视运营商认识到时不我待,必须珍惜这种商业机会,并开始探索IP技术在这类应用中的效率和效能。
虽然IP是在上世纪70年代开发的,但在90年代末可传输专业广播质量视频的网络出现之前它并未在视频领域得到大发展。显然,IP有可能用于视频不仅是因为出现了实用的高速数据联网技术,而且是因为领先的视频压缩解决方案提供商——泰德广播技术有限公司在不断开发视频压缩技术。泰德广播在IP视频传输上成绩斐然:第一次在IP采集系统上使用专业级视频,第一次在IP/DSL系统上使用DTH传输视频。
泰德广播积极参与DVB和MPEG开放标准的制定,且在DVB IPI中其主导作用,并积极参与Pro-MPEG IP传输开放标准的制定工作,泰德广播正在总结这些经验,并凭借在数字视频网络领域领先的技术优势,推进多厂商产品的互操作性。
无疑,在IP业务模式和MPEG-2传输流的要求之间存在不匹配的问题。减少网络抖动、基于IP网络中的包丢失和包输出排序问题都对专业质量视频产生许多难题。但显而易见由于成本非常可控制,这些难题值得解决。
在过去的一年或两年中,IP传输应用有大幅上升,大部分原因是由于前述的成本下降,这尤其体现在美国的VOD应用中。
用IP分配视频的主要优点无疑是有机会降低成本,这体现在投资新网络基本建设费用的节约及由于运营简化而导致的运营费用节约。
基本建设费用节约主要驱动因素是千兆以太网产品。它们都是低成本设备,形式有网络接口卡、视频切换器和路由器以及时兴的传输解决方案如CWDM/DWDM。由于这些技术也已广泛用于数据业务,实施的专门技术经验可容易地得到。
从运营费用的角度,节约来自简化,即运营的网络类型较少。由于支持数据业务无论如何都有必要运营一个IP网络,此相同的专门技术经验也可用于运营视频网络。未来也可能在同一基础设施上运营一个IP网络传输视频、数据,甚至可能话音,即三重业务/应用整合。
除了基本建设费用和运营费用的节约,在有线电视运营商的网络中采用基于IP解决方案的另一个大优点是提供一个史无前例的机会,使有线电视运营商的基础设施具备对卫星运营商的可持续的竞争优势,由于这时有线电视运营商能提供比卫星运营商更有差异化的带宽,有可能实现三重业务/应用整合。无疑卫星运营商也能提供大量带宽,但它对每个订户来说都是相同的,没有差异。
IP在有线电视网中的使用可追溯到线缆调制解调器(Cable Modem)用于因特网接入之时,线缆调制解调器由DOCSIS标准标准化,而DOCSIS 1.1提供服务质量保证,因此有机会运营IP话音业务。在那期间,有线电视运营商已经认识到用IP技术可以控制基本建设费用的节约,其中主要原因是部署来自不同厂商的IP网络交换机的成本是弹性的,而更重要的是,拥有成本也降低了,而且采用一个传输流在同一数据基础设施上传送不同种类的业务(视频、话音和数据)有更大的运营利益。由于大多数有线电视运营商都有现成的数据通讯设备在其前端之间进行话音和数据通讯,因此,付出一合理的增支成本就可以容易地增强现有的连接性,支持视频业务。
从运营管理的观点来看,IP网的安装和维护相对较容易。因此,点对点或城市对城市之间的IP网络运营优势远在ATM/SONET/SDH/DWDM或交换ASI网络之上。
至于网络互操作性,IP协议能容易地与许多种传输技术(如千兆以太网、DWDM、SDH、PDH等)在不同种类的媒介上(即光纤、铜缆、微波等)互操作。此外,IP协议还提供如下的灵活性:
(1) 对网络拓扑结构限制较少,因而允许采用多样的网络恢复选件;(2) 端口密度和带宽容量有更好的缩放性;(3) 类似广播特性的多播准备就绪;(4) 通过业务分级、拥塞管理、业务优先类型和带宽保留支持QoS。
IP中的QoS重要性值得强调,因为它装备网络,为某类网络通信提供比其余的更好的网络资源控制(或分配)。在IP视频的情况下,为确保视频在网络上有效传输,此特性是必不可少的。
有了QoS支持,有线电视运营商就能在3层有线电视结构内各层之间开展可靠的视频采集业务,并能从演播室/内容提供商传输视频内容到每个有线电视前端。
现在,千兆以太网上IP支持的一种技术手段正在用于VOD业务网络。通过组合,基于IP结构的千兆以太网已被视为比ASI更为经济和更可缩放的传输技术,更重要地是它有更大的带宽容量。
事实上,千兆以太网上的IP和标配千兆以太网端口的VOD服务器(这种VOD服务器允许视频服务器和传输网络直接相连)正被应用于有线电视前端,这提供更多的传输节约。有了VOD服务器上的千兆以太网网络接口支持,VOD服务器的单位码流成本已经开始与服务器硬件和千兆以太网网络接口成本成比例下降。此外,千兆以太网网络接口卡比其它同等ASI接口要便宜。
千兆以太网交换机还把次速率千兆以太网VOD服务器聚合在一起,以充分利用链路容量。这又节约了网络传输和设备成本。
此外,边缘QAM设备支持千兆以太网输入(相对于常规QAM设备而言),而在其输出端的RF QAM调制传输正开始出现,例如泰德广播的EQ6800。EQ6800的设计原则是通过千兆以太网接口与VOD服务器交互,其安装位置紧靠终端家庭用户一侧。本质上,边缘QAM设备连同千兆以太网的交换特性能更好地释放VOD服务器的存储容量加以利用。联合采用千兆以太网上的交换IP和基于IP的VOD服务器的另一重要优点是它非常平等地支持分布式和集中式结构,因而能用任何VOD服务器为网络中的任何QAM调制器供应视频码流。对满足最高要求所需的服务器数量来说,这体现了更高的效率,因为网络内所有服务器能满足所有用户的要求。
与此同时,边缘QAM和千兆以太网上的IP结合还提供很好的扩展手段,有线电视运营商可藉此用较少量的码流开始其VOD应用,而且这些码流可引向任何服务区域及区域内应用千兆以太网交换能力的任何边缘QAM设备。
随着越来越多有线电视运营商开始为其网络采用IP传输,而且有线电视VOD应用的成功案例也越来越多,我们预测“交换式广播”将是有线电视运营商扩展其业务到事实上无限数量广播频道的下一个选择,因此,他们能增强其对卫星运营商的竞争优势,提高用户的忠诚度,当然更重要地是保护/增加收入流。
在交换式广播环境,有线电视频谱不再被视为由频率规划确定的静态频道集合,而是来自任何信号源的动态数字传输组合,由于所有业务都能以IP格式传输,而且具有管理简单及网络智能化(通过IP协议赋予)的优势,将不需要仅为广播和VOD业务专门分配确定的平台资源。
从传输技术来看,我们的观察显示IP正迅速移向有线电视网络的边缘,因此必然希望它最终将一直移向家庭。当这种情况发生时,虽然最后一英里传输物理层仍可能是在QAM/HFC上,我们仍希望数据最终以IP格式打包,为增加新业务提供根本的灵活性。此外,一旦完成这些前端的数字化过程,有希望有更大带宽用于对等应用,如游戏、高速数据业务等等。
针对有线电视环境的IP视频传输另一主要发展与先进视频编码技术如微软的Windows Media 9和MPEG 4 Part 10有关。这些新压缩技术能提供极大的码率节约(约30-50%),而且其设计宗旨就是完全支持IP基础结构。与有线电视环境相比,虽然现在有线电视系统瞄准的是电视市场,我们预期这些新视频压缩算法将为瞄准PC市场铺平道路,并且在有这些功能的机顶盒经济地上市时,在决定开展HD的时候它们也能得到使用。
现在,IP视频传输和IP网络固有的网络智能化的黄金时间已准备就绪(或已到来),能为下一代数字视频有线网络提供上述功能,而且它是有线电视运营商取胜对手,应对挑战的理想技术选择。
泰德广播技术有限公司作为专业广播设备/系统的领先提供商,一直活跃在许多行业论坛,其解决方案也有了许多实际应用,这表明它与用户有一致的目标,最大限度地发挥IP视频传输的优势,从而使有线电视运营商具备可持续的竞争优势,更重要地是帮助用户抓住任何即将到来的机遇。