信息产业部电信研究院通信标准研究所高级工程师 金伟
随着互联网的发展和计算机应用的普及，不仅人们对多媒体播放业务的需求越来越大，而且提出了更高的要求――交互能力，IPTV为我们提供了实现这一目标的绝佳机会。本文对交互式多媒体播放业务需求进行了分析，并提出了IPTV业务实现的系统结构。
一、交互式多媒体播放业务
信息高速路的建设和宽带接入技术的发展，给人们的生活、工作、学习带来了巨大改变。上网、下载文件再不需要漫长的等待，以前传统的生活活动都可以在网络上实现。人们只要拥有一个Internet账户,就可以与网络上其他用户交谈和通信；可以在世界范围内搜索信息,看各种杂志、图片、电影；可以打国际长途,费用极其低廉；可以娱乐；可以网上购物；可以进行网上远程治疗。如今网络已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
人们对网络的依赖越多，对网络的期望值也越高，也越促进网络新应用的出现。以即时通信为代表的互联网新业务比以往更强烈地冲击着传统电信业务和传统运营模式。人们不但可以通过互联网进行人和人通信，而且还可以实现人和计算机的通信，这就是多媒体播放。在这种人和机器通信的模式中，出现了内容分布式网络的概念，分布于网络边缘的多媒体服务器为人们提供丰富而及时的各类多媒体节目，用户只需要按照菜单提示或检索进行点播，就可以得到所需要的内容播放。
交互式多媒体播放业务是宽带网络环境下产生的电信新业务，它完全有别于以往任何一种电信业务。交互式多媒体播放业务具有如下业务特点：
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它不是人与人之间的通信，而是人与机器之间的通信，这就决定了它要具有人机交互特性；
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它要具有多媒体特性，提供不同媒体形式的选择和播放；
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业务是以检索或选取节目单发起，因此点播业务必然伴随检索业务；
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它必须具有海量信息存储能力。
从这四点业务特性可以看出，交互式多媒体播放业务是一个全新的、复杂的业务。它的复杂性不仅反映在技术实现上，在运营模式和产业链方面也是非常复杂的。
交互式多媒体播放业务的服务内容更为宽泛，所涉及的技术更多，更复杂。如何能吸引众多内容提供商参与到业务中，提供丰富的节目内容，就需要解决数字版权保护的问题，需要研究数字内容保护的解决方案，研究对数字内容的批发、采购、结算等一系列针对上游客户运营模式。另一方面还需要研究海量内容的管理和检索问题，研究终端管理和游牧性以及对最终用户的计费策略等等技术和运营方面的问题。
交互式多媒体播放业务比起传统电信业务的产业链更长、更复杂了。这对于传统运营模式提出挑战。传统电信业务的运营模式是根据业务属性收费，资金流和信息流以闭环方式流动，电信运营商通过提供服务而得到相应的利润。而交互式多媒体播放业务却不同，电信运营商提供的网络只是业务的承载平台，还需要内容提供商的内容，业务提供商的管理才能提供完整地交互式多媒体播放业务。因此交互式多媒体播放业务的运营涉及到的产业链，包括内容提供、内容整合、内容增值和网络服务以及最终用户等多个环节。只有成功处理好产业链关系，研究和建立宽带网络环境下新的运营模式，才能使产业链各环节获得更大的利益。
因此，对于目前刚处于萌芽状态的交互式多媒体播放业务来说将面临诸多方面问题，例如现有可提供业务的网络能力薄弱，可运营的内容不够丰富，价格确定缺乏制度依据等，这一切又直接导致运营商的运营动力不足。而在这些问题中最为突出的就是节目内容的匮乏，交互式多媒体播放业务的特点也恰恰表现为可集成不同类型的海量节目内容，来为用户提供检索和播放服务。从这点看，业务运营商必须依赖于内容提供商的内容才能保障业务的开展。从内容提供商的角度，业务运营商如何保护内容不被盗版，如何保障内容提供商应得的利润。带着这些疑问，内容提供商目前还没有一家愿意主动提供内容，这也是交互式多媒体业务不能很快开展的原因之一。
二、IPTV是一个很好的尝试
IPTV也称为网络电视。确切地说，IPTV是利用宽带网络作为基础设施，以家用电视机或个人电脑作为主要显示终端，利用一系列互联网协议承载和传输经过编码压缩的多媒体数字信号，为家庭用户提供包括电视节目在内的多种交互式数字多媒体服务以及增值业务服务的崭新技术。人们可以通过PC终端、机顶盒+电视机、多媒体手机(用于移动IPTV)等多种方式享受IPTV服务。从用户角度看，IPTV业务可以提供具有个性化和实时交互特点的点播服务和类似于传统电视非交互式的广播服务。IPTV的内容主要来源于广播电视节目运营商。通过IPTV宽带业务应用平台整合，利用IP承载网传送到用户。
IPTV业务的突出特点是它的交互性和实时性，人们可以通过IPTV业务自由选择和订制宽带视频内容或电视节目，这将彻底改变多少年来传统电视的被动收看模式，真正实现了无论何时何地“按需收看”的交互网络视频功能。人们所收看的也不仅仅是电视节目，而是如同网上冲浪似的随时得到IPTV提供的各类内容服务。通过宽带IP网络传送的音视频节目质量保持或优于传统电视的图像和声音效果；并可以在不同节目之间快速切换；所有这一切由于选用以电视机为主的显示终端，而使消费人群保持了更为舒适的传统电视后仰式观看习惯。同时也使IPTV的适用范围更广阔，凡是有电视机的家庭，即使不懂有关电脑与网络的知识，也能通过一台机顶盒利用TV接入互联网。
IPTV业务的出现在一定程度上对未来开展交互式多媒体播放业务起到示范作用。在目前产业链尚不清晰的情况下，保证了节目来源问题。在IPTV业务运营过程中，运营商可以不断摸索和完善新的开放式运营模式。在技术实现和网络结构方面也对交互式多媒体播放业务提供了极有价值的参考。
IPTV的网络结构具有海量存储和内容分发能力，业务形态上拥有交互性，可提供检索能力，因此IPTV属于交互式多媒体播放业务的范畴。通过对IPTV业务网络的部署和系统结构的研究，在技术上为交互式多媒体播放业务奠定基础。通过IPTV的运营也会逐渐带动宽带产业链的形成，产业链各方从IPTV业务运营中都不断摸索出一套顺应产业和自身的协作经验，得到各自的利益，积极的参与到业务运营中来。从而形成良性循环，以使得IPTV业务逐渐发展到交互式多媒体播放业务。
IPTV业务的网络系统结构对IP承载网端到端QoS、接入宽带、终端以及媒体编解码、数字版权保护等一系列技术提出要求。IPTV涉及的主要技术包括音视频编解码技术、流媒体技术、内容存储分发技术、组播技术和数字版权管理技术以及海量信息检索和电子节目单生成管理等一系列目前处于不断发展和更新中的技术。
三、IPTV业务的系统结构
IPTV是一个综合业务，它的基本系统模型中包括三个组成部分，即IPTV业务系统平台、IP网络和用户端，每个部分都由一些关键设备组成，完成相应的基本功能以保证IPTV业务的顺利运营。图1展示了IPTV业务系统各组成部分。
图1 IPTV业务的系统结构
1.IPTV业务系统平台
IPTV的业务前端主要包括了流媒体系统、用户管理系统、存储设备、编码器、信源转换设备等。内容提供方提供原始内容，它们可以是模拟或数字内容。
(1)流媒体系统
流媒体系统把经过数字化处理的视频内容以视频流的形式推送到网络中，使得用户可以在仅下载部分视频文件后即可开始观看，在观看的同时后续视频内容将继续传输。流媒体系统中包括了提供组播和点播服务的视频服务器。
(2)用户管理系统
用户管理包括对IPTV业务用户的认证、计费、授权等功能，保证合法用户可以得到安全高质量的服务。
(3)存储系统
存储系统主要用于存储数字化后的供点播的视频内容和各类管理信息，考虑到数字化后的视频文件相当庞大以及各类管理信息的重要性，因此存储系统必须兼顾海量和安全等特性。
(4)编码系统
编码器的作用是按照一定的格式和码率特性要求完成模拟视频信号的数字化。
(5)信源接收转换系统
信源接收转换系统能完成各种视频信号源，如有线电视、卫星电视等的接收。
2.IP网络
IPTV系统所使用的网络是以TCP/IP协议为主的网络，包括骨干/城域网络、宽带接入网络和内容分发网络。
(1)骨干/城域网络
骨干/城域网络主要完成视频流在城市范围和城市之间的传送，目前城域网络主要采用千兆/万兆以太网络，而长距离的骨干网络则较多选用SDH或DWDM作为IP业务的承载网络。
(2)宽带接入网络
宽带接入网络主要完成用户到城域网络的连接，目前常见的宽带接入网络包括xDSL、LAN、WLAN和双向HFC等，可以为用户提供数百kbps至100Mbit/s的带宽。
(3)内容分发网络
内容分发网络是一个叠加在骨干/城域网络之上的应用系统，其主要作用是将位于前端的视频内容分布存放到网络的边缘以改善用户获得服务的质量，减少视频流对骨干/城域网络的带宽压力。
一般而言IPTV系统的业务提供平台直接连接在骨干/城域网络上，视频流通过内容分发网络被复制到位于网络边缘的宽带接入设备或边缘服务器中，然后通过宽带接入网络传送到业务的接收端，由此可以看出网络电视业务中的视频流实际上是通过分布在全网边缘的各个宽带接入设备或边缘服务器与前端部分共同完成的。
3.用户接收端
IPTV系统的用户端一般有三种接收方式，包括了PC个人电脑、机顶盒+电视和手机。
(1)PC终端
PC终端包括了各种台式计算机以及各种可以移动的计算机，如PDA等，此类设备的特点是自身具备较强的处理能力，不仅可以独立完成视频解码显示任务，同时还可以安装其它软件完成信息交互、自动升级和远程管理等功能，如浏览器和终端管理代理等。
(2)机顶盒+电视
电视一般仅具备显示各类模拟和数字视频信号的能力，而不具备交互能力，无法满足IPTV的业务要求。因此目前采用机顶盒+电视的终端应用较多。机顶盒主要作为数字视频信号的接收和处理设备，与网络进行交互控制，实现IPTV业务功能。电视机只完成数字视频的显示工作。
(3)手机
手机作为IPTV业务的终端设备必须具备处理和显示数字视频信号的能力，一般用于移动IPTV业务。目前市场上具有处理显示动态画面的手机基本受其网络传输速率和视频解码处理能力的限制还无法提供比较流畅的视频信号，因此在3G网络投入运营以及有更为有效的编码方案后，手机才会逐步成为IPTV的终端设备。
四、结束语
近年来在电信业务运营统计中，基于话音的传统电信业务逐年下滑，取而代之的是宽带多媒体业务，未来业务的增长点和创新点主要来自各类可以提供视音频交互的多媒体业务上。无疑，交互式多媒体播放业务必在其中占有重要地位。
