IPTV系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)(000002)

1、Jessica FDec 07, 2011目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻編音視頻編解解碼技術(shù)碼技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3IPTV系統(tǒng)布局系統(tǒng)布局系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)接入層機頂盒（STB）/TVADSL接入LAN接入電子節(jié)目單（EPG）流媒體服務管理WEB、Socket等服務電視直播視頻點播視頻內(nèi)容制作和管理后臺支撐層業(yè)務平臺層內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）網(wǎng)絡(luò)承載層網(wǎng)頁瀏覽游戲其他增值應用用戶管理認證授權(quán)計費結(jié)算第三方接口統(tǒng)計分析DNS數(shù)字版權(quán)、平臺管理EPON接入IPTV核心節(jié)點核心節(jié)點用戶接入流程用戶接入流程直播流程

2、直播流程點點播流程播流程目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻音視頻編解碼編解碼技術(shù)技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3視頻編碼標準v MPEG2MPEG2 與DVD編碼制式一致，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，具有豐富的節(jié)目源； 成熟的編碼方式，在廣電和家電行業(yè)得到大量應用； 大量解碼芯片支持，STB成本低； 帶寬占用較大：1.56M，存儲空間大，互聯(lián)網(wǎng)上內(nèi)容較少。v MPEG4MPEG4 帶寬較小，2.5M左右即可以達到近似DVD效果，處理器資源要求較低； 存在多個標準分支，需要考慮相互兼容的問題；v H.264H.264 帶寬小，1.5M左

3、右即可以達到近似DVD效果； 相同帶寬下圖像質(zhì)量最好，但處理器資源要求最高（23倍于MPEG4）； 產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟，STB成本逐漸降低。v WMV9WMV9 微軟的技術(shù)支持能力強，但開放性差，必須采用MS Widows系統(tǒng)； 大量網(wǎng)上內(nèi)容；高編碼效率，1M左右的帶寬可提供DVD視頻質(zhì)量； 私有標準，成為國際公開標準VC1、VC9（芯片商對VC1/VC9的態(tài)度目前不明朗）。H.264/AVCH.264/AVC、ISO MPEG4 Part 10ISO MPEG4 Part 10名稱：名稱：H.264/H.264/ AVCAVC（Advanced Video CodingAdvanced Vide

4、o CodingITU-TITU-T）、）、MPEG4 PART 10MPEG4 PART 10（ISOISO）是不同組織對同一標準的不同命名；）是不同組織對同一標準的不同命名；20032003年年1111月發(fā)布為標準；月發(fā)布為標準；組織：組織：2001 2001 年年12 12 月月ITUITU-T-T和和ISOISO在泰國在泰國PattayaPattaya 成立成立 JVTJVT（JointJoint Video Video TeamTeam） 視頻聯(lián)合工作組視頻聯(lián)合工作組 ，H.264/AVCH.264/AVC就是就是JVTJVT的工作成果。的工作成果?；A(chǔ)：基礎(chǔ)：H.264/AVC H

5、.264/AVC 作為作為MPEG-4 MPEG-4 標準的擴展標準的擴展（MPEG-4 Part 10MPEG-4 Part 10） 充分利用了充分利用了現(xiàn)有現(xiàn)有MPEG-4MPEG-4標準中的各個環(huán)節(jié)標準中的各個環(huán)節(jié)，H.264/AVC H.264/AVC 就在現(xiàn)有就在現(xiàn)有MPEG-4 Advanced MPEG-4 Advanced Simple Profile Simple Profile 的基礎(chǔ)之上進行發(fā)展的的基礎(chǔ)之上進行發(fā)展的。效率：同等的圖像質(zhì)量條件下，效率：同等的圖像質(zhì)量條件下，H.264H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比的數(shù)據(jù)壓縮比能比MPEG-2MPEG-2高高2-32-3倍，比倍

6、，比MPEG-4MPEG-4高高1.5-21.5-2倍倍應用：應用：H.264/AVC H.264/AVC 效率高，網(wǎng)絡(luò)適應性強，能夠制作出各種用途的視頻，效率高，網(wǎng)絡(luò)適應性強，能夠制作出各種用途的視頻， 傳輸速率傳輸速率 50-160 Kbps50-160 Kbps的的3G3G手機視頻手機視頻; ; 傳輸速率傳輸速率800-1500 Kbps 800-1500 Kbps 的標準清晰度的標準清晰度（SDSD）視頻視頻; ; 傳輸速率傳輸速率 5-7 Mbps 5-7 Mbps 的的高清晰度（高清晰度（HDHD）（1280 x7201280 x720，24p24p）視頻視頻; ; 傳輸速率傳輸速

7、率 7-9 Mbps 7-9 Mbps 的的 full HD full HD （1920 x10801920 x1080，24p24p）視頻應用視頻應用。H.264和MPEG4 Part2的比較AVSAVS簡介簡介 AVS：Audio Video coding Standard，數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標準面向我國的信息產(chǎn)業(yè)需求，聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)和科研機構(gòu)，制（修）訂數(shù)字音視頻的壓縮、解壓縮、處理和表示等共性技術(shù)標準，為數(shù)字音視頻設(shè)備與系統(tǒng)提供高效經(jīng)濟的編解碼技術(shù)，服務于高分辨率數(shù)字廣播、高密度激光數(shù)字存儲媒體、無線寬帶多媒體通訊、互聯(lián)網(wǎng)寬帶流媒體等重大信息產(chǎn)業(yè)應用。AVSAVS特點特點vAVSAVS

8、視頻標準視頻標準 高效與H.264/AVC編碼效率相當比MPEG-2編碼效率高2倍 復雜度低AVS編碼復雜度，相當于H.264的30%AVS解碼復雜度，相當于H.264的70% 許可費低20元，MPEG-21元，AVSAVSAVS與其他編碼技術(shù)對比與其他編碼技術(shù)對比音頻編碼v 音音頻編碼頻編碼codeccodec MPEG-1 Layer1, MPEG-1 Layer2, MPEG-1 Layer3 (MP3) MPEG-4 AAC Dolby AC-3 WAV （PCM線性編碼）v 聲道聲道 單聲道 雙聲道 5.1聲道（立體聲）v 常用采樣頻率常用采樣頻率 32 KHZ 44.1 KHZ 4

9、8 KHZv 多音軌多音軌 支持多音軌切換目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻音視頻編解碼編解碼技術(shù)技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3音視頻傳送技術(shù)流類型PSProgram Program StreamStream:v由ISO/IEC Standard 13818-1定義的一種容器格式，一般被用于可靠介質(zhì)上（如 DVD光盤）的數(shù)據(jù)傳輸。vIPTV也支持PS流的接收和播放。TSTransport Transport Stream:Stream:v 由ISO/IEC Standard 13818-1定義的一種容器格式，設(shè)計用于

10、音、視頻的復接和同步輸出。TS提供在不可靠介質(zhì)（網(wǎng)絡(luò)）上傳輸數(shù)據(jù)的故障恢復能力，被廣泛用于廣播電視系統(tǒng)中，如IPTV、DVB和ATSC。v 每個TS包長188 Bytesv Start Code 0 x47v PID (24 Bits)音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù) 復用與解復用復用與解復用ProgramESPESTSTransport streamPacked Elementary streamElementary stream目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻音視頻編解碼編解碼技術(shù)技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3IP

11、TV系統(tǒng)對系統(tǒng)對DRM的需求的需求1防止內(nèi)容被任意分防止內(nèi)容被任意分發(fā)發(fā):通過加密對內(nèi)容進行訪問限制?？蛻舳撕戏ㄐ哉J證后，才能臨時使用密鑰解密。2防止解密后的內(nèi)容被防止解密后的內(nèi)容被任意復制或修任意復制或修改：改：終端可靠用保密運算處理器。視頻輸出，使用防視頻拷貝功能（HDCP, Macrovision等)?；蚴褂蔑@式或隱式數(shù)字水印等防拷貝技術(shù)。3防止內(nèi)容被任意使防止內(nèi)容被任意使用用:限制使用次數(shù)和使用時間，時長等。限制保存和傳輸。DRM系統(tǒng)架構(gòu)DRM技術(shù)與CA技術(shù)的對比v廣電采用廣電采用CACA（Conditional AccessConditional Access）系統(tǒng)）系統(tǒng) 對數(shù)字電視

12、中的音視頻、數(shù)據(jù)流加密 密鑰管理與用戶管理結(jié)合保證付費用戶利益 安全性提高需要增加CI模塊導致客戶端成本提高，并且客戶端多采用智能卡方式保存密鑰vIPTVIPTV采用采用DRMDRM（Digital Right ManagementDigital Right Management）系）系統(tǒng)統(tǒng) 適用于IP包封裝的流媒體內(nèi)容 擁有較為完善的密鑰傳送機制，密鑰管理與用戶管理密不可分 管理靈活可定制，可與現(xiàn)有營帳系統(tǒng)對接實現(xiàn)多種付費服務的內(nèi)容保護 客戶端多采用植入DRM client端軟件方式目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻編解碼技術(shù)音視頻編解碼技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG

13、簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3EPG簡介l 電子節(jié)目指南電子節(jié)目指南EPG（ElectronicProgramGuide ）IPTV業(yè)務的門戶系統(tǒng)。與用戶的接口，用戶命令解析和交互，并將結(jié)果發(fā)回給用戶。提供高質(zhì)量的用戶體驗，界面友好，快速響應。v 主主要功能：要功能：節(jié)目內(nèi)容列表索引節(jié)目檢索點播節(jié)目預訂功能家長分級控制功能，觀看權(quán)限設(shè)置費用支付，電子商務交易。信息搜索，生活、娛樂、體育、教育，招聘。 目錄目錄IPTVIPTV系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)1音視頻編解碼技術(shù)音視頻編解碼技術(shù)2DRMDRM技術(shù)技術(shù)4EPGEPG簡介簡介5機頂盒機頂盒6音視頻傳送技術(shù)音視頻傳送技術(shù)3機頂盒

14、STB(Set-Top-Box)v 機頂盒機頂盒STBSTB（Set-top-boxSet-top-box）是放在電視機上的盒子，源于數(shù)字電視。）是放在電視機上的盒子，源于數(shù)字電視。它是一種將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的變換設(shè)備。它是一種將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的變換設(shè)備。 v 主要功能主要功能：接收數(shù)字電視節(jié)目，同時具有廣播、點播、時移和交互式：接收數(shù)字電視節(jié)目，同時具有廣播、點播、時移和交互式多媒體應用功能多媒體應用功能電子節(jié)目指南（電子節(jié)目指南（EPGEPG）交互式應用交互式應用：為用戶提供視頻點播、組播和互動游戲。通過交互功能的應用，人們在點播時可以像操作家用DVD一樣進行快進、快

15、退、暫停；在組播時可以快速切換電視頻道，時移。通過交互功能的應用，人們還可以進行互動游戲。 軟件在線升級軟件在線升級：利用機頂盒中間件插件可以提供機頂盒能力探測，在線安裝和更新機頂盒應用軟件。機頂盒能識別該軟件的版本號，在版本不同時接收該軟件，并對保存在存儲器中的軟件進行更新。 互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和電子郵件互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和電子郵件：用戶可以通過機頂盒內(nèi)置的Internet瀏覽器上網(wǎng)，發(fā)送電子郵件。 其它功能其它功能（VoIP, 游戲，Web，Email）v IPIP機頂盒的類型機頂盒的類型 基本型基本型機頂盒具有點播功能、廣播功能、EPG瀏覽、WEB瀏覽和小游戲等業(yè)務能力 增強型增強型機頂盒是在基本型的基

16、礎(chǔ)上增加個人視頻存儲(PVR)、網(wǎng)絡(luò)游戲、視頻通信、FLASH等業(yè)務能力。雙模型雙模型機頂盒既有IPTV STB的功能，又能支持DVB,或ATSC地面廣播，或能接收模擬電視信號。 機頂盒硬件架構(gòu)機頂盒硬件架構(gòu)機頂盒機頂盒CPUCPU架構(gòu)架構(gòu)主流主流CPU廠商廠商SigmaDesignBroadcomHisiMTKTI基于專用芯片的結(jié)構(gòu)（基于專用芯片的結(jié)構(gòu)（SOC+ASIC） 采用專用視頻圖像處理芯片，內(nèi)部除了處理器以外，采用專用視頻圖像處理芯片，內(nèi)部除了處理器以外，還集成了一些智能模塊，如音視頻輸入輸出等，有還集成了一些智能模塊，如音視頻輸入輸出等，有些還集成了圖像壓縮、硬件加速模塊。些還集成

17、了圖像壓縮、硬件加速模塊。基于多媒體數(shù)字信號處理器的結(jié)構(gòu)（基于多媒體數(shù)字信號處理器的結(jié)構(gòu)（DSP） 采用了高性能數(shù)字信號處理器和嵌入式系統(tǒng)芯片作為采用了高性能數(shù)字信號處理器和嵌入式系統(tǒng)芯片作為硬件平臺。硬件平臺。DSP主要用于視頻和音頻的解碼處理，主要用于視頻和音頻的解碼處理，嵌入式實時操作系統(tǒng)芯片用來控制處理從各種接口嵌入式實時操作系統(tǒng)芯片用來控制處理從各種接口來的數(shù)據(jù)以及運算需求。來的數(shù)據(jù)以及運算需求。基于基于X86的結(jié)構(gòu)（類似的結(jié)構(gòu)（類似PC） 基于基于X86架構(gòu)架構(gòu)CPU的機頂盒有如下優(yōu)勢：首先它可以的機頂盒有如下優(yōu)勢：首先它可以對不同格式的文件進行編解碼，其次對不同格式的文件進行編解碼，其次Windows CE操作系統(tǒng)有一整套集成的多媒體功能和極為豐富的操作系統(tǒng)有一整套集成的多媒體功能和極為豐富的應用程序，使得開發(fā)應用程序，使得開發(fā)IPTV機頂盒的