网络电视关键技术及其发展(六)

　　5 存在问题

　　作为一个新兴的业务形态，网络电视在发展过程中仍然存在着诸多的技术问题，这些问题对于系统建设、业务运营等都有着比较重大的影响。

　　5.1 格式问题
　　网络电视和数字电视的主要区别点之一就是目前仍然缺乏信源编码格式的统一性，如前所述，尽管国际标准化组织在这方面取得了重要进展推出了H.264标准，但是在市场上由Microsoft和Real Networks等公司各自推行的专有格式仍占主导地位。2004年9月标准化组织SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers, 电影电视工程师协会）以Microsoft的Media 9为基础的格式标准VC-1正式被制订下一代高清节目光盘标准的工业组织Blue-ray Disc采纳，这表明在今后的一段时间中流媒体编码格式在市场上仍然很难完全统一。由于节目在数字化加工时必须确定目标格式，而更换格式意味着大量的重复性劳动，因此未来流媒体应用中确定统一的信源编码格式是具有关键性影响。

　　对于这个问题的解决方法当前主要有两个，一是采取生成高质量的中间格式，再变换到目标格式的办法，这样做的主要问题是缺乏标准的中间格式选择标准，其次是要花费大量的存储空间，第三是要花费额外的格式转换时间。另外一个方法是相同质量的编码格式互相转换，这个方法的主要问题首先是质量难以保证，其次是有些格式无法实现互转，第三是需要花费额外的转换时间。

　　5.2 业务等级问题
　　如何衡量网络电视业务的等级一直没有确定的标准，市场上现行的试验业务基本上是根据网络、特别是接入网络的条件来确定视频节目编码的目标码率，在我国提供广播和点播业务的节目码率受ADSL接入网络的条件限制一般在300kbps至1Mbps之间。

　　网络电视所提供的业务表现形式与已经普遍开展DVB的业务相类似，在DVB业务中常用的标清和高清业务在信源编码MPEG2中都有明确的技术参数规定。目前市场上的主流产品供应商，如Microsoft也提出了类似高清的概念，最近推出的H.264标准中也有类似的“级”和“类”规定，但是如何这些服务尚没有经过规范的主观测试方法进行过与现有的标清和高清类似的测试。

　　编码码率作为网络电视系统设计的重要参数，对于系统存储容量、服务器性能等都具有十分重要的影响。由于网络电视业务针对的接入网络和终端设备类型丰富，可用带宽和处理能力相差很大，尽管在视频编码中可以使用多码率和可变码率等格式，但是在大规模应用时可能涉及带宽波动等问题，目前仍然缺乏相关的经验。

　　5.3服务质量
　　与数字电视的单向广播方式不同，网络电视可以为用户提供点播和广播服务，其中点播服务是通过单播技术实现，而广播则是通过组播技术实现，由于视频业务是时延敏感性应用，这种灵活性极大地增加了服务质量的控制难度。

　　由于存在设备种类、安全性和效率等方面的因素，目前还缺乏在大型网络中实施组播的经验，比较通用的办法是利用分层的办法把一个大型网络划分成多个区域，把组播应用限制在每个区域中，用户操作的控制与交互也相应地被限制在单个组播域中。

　　流媒体应用中端到端的拓扑复杂性是影响网络电视业务质量的重要因素，从前文对于服务质量的讨论可以看出，如果可以减少视频流从服务器到客户端的设备数量、物理距离、简化网络结构，并保证网络拓扑稳定的话，网络所中存在的延迟、抖动和丢包等影响将被有效地减少，从而可以明显改善服务质量。内容边缘化就是这个思路的具体体现，通过分布在网络边缘的服务器，不仅可以减小端到端的距离，还可以有效地减少骨干/城域网络的带宽占用。

　　网络电视和数字电视的另外一个重要的区别是IP网络同时承载着数据和话音等类型的业务，而每种业务对于服务质量的特性要求存在很大的差异，为了解决这个问题必须对原有的“尽力发送”网络进行改造。一般的做法是在网络边缘通过宽带接入设备对不同的业务给予不同的优先级，同时网络设备可以按照不同的优先级处理数据包，从而达到IP网络可以提供区分服务的目的。

　　分层/受限组播、内容边缘化、或者增加优先级等方法要么需要在现有的网络上增加一个叠加的应用层，要么需要对现有的网络设备进行上的改进，因此为保证网络电视业务的服务质量还需要对现有的网络基础设施进行大规模地改造。

　　5.4 内容分发
　　如上所述网络电视系统应当采取分布式结构，来自用户的服务请求通过一定的规则被重定向到适当的边缘服务器上，由这个边缘服务器向接收端发送视频流，当前重定向的方式主要有依据DNS分配、依据系统资源分配或混合分配等方式。依据DNS分配方式是通过DNS确定发出请求的接收端地址，根据这个地址选择最近的服务器提供服务，此方法没有考虑到服务的区域均衡问题，可能造成服务器负载分配不均，导致服务质量下降；而依据系统资源分配的方法则是综合考察了服务器的网络带宽、CPU和内存使用率以及所请求内容是否存在等因素重新定向接收端的请求，此方法在进行分配时要了解较多的系统资源使用状况，因此控制信息协议相对复杂，而且也没有成熟的分配算法。

　　虽然面向互联网应用的内容分发系统的发展已经相对比较成型，但是针对流媒体应用的分发系统仍然处于发展初期，目前的产品由于实现机制不同，存在互联互通问题，因此运营商在选定产品后再做调整的余地不大。

　　5.5 动态适应性
　　在实际开展大规模流媒体应用时通常使用固定码率，一般而言对于广播节目采用一次扫描固定码率编码，对于点播节目则多采用二次扫描固定码率编码；而可变码率则一般用于下载节目编码。尽管通过可变码率编码可以根据节目的画面情况取得更好的图像质量，但是在网络带宽出现变化时，由于接收端做出调整存在时间上的延迟，以及调整带来的累计效应，可能反过来导致网络带宽的波动，造成服务质量更加难以控制，因此可变码率一般多用于下载服务。

　　6 未来网络电视系统的发展

　　网络电视作为一种独立的业务形态距离成熟尚早，首先是因为与之相关的技术仍然在不断发展和成熟中，许多新技术的应用需要通过在规模部署前需要进行大量试验，对其稳定性、可靠性进行充分验证，以保证作为商业服务的可用性；此外它作为新的娱乐方式需要尽力新的产业链。今年是电信运营商们提出的“网络电视年”，其主要的目标技术对上述两个问题进行深入探索，为今后的发展奠定坚实的基础。

　　未来网络电视的发展首先要解决好“娱乐生活”和“获取信息”这两个目标之间的关系，作为娱乐的手段，数字电视业务有着更好的节目质量和更稳定的传输网络，如果要在未来的竞争中吸引更多的用户，网络电视业务需要尽快明确业务等级，提供类似标准清晰度和高清晰度质量的节目。其次是要解决好广播和点播两类业务的关系，作为承载网络电视业务的IP网络本身具备双向传输的特点，为实现交互式服务提供了便利条件，但是点播业务需要耗费大量的系统和网络资源，如何能够发挥网络电视的优势而降低开展业务所需的成本应该是一个重要课题。第三是可否提供一种编码压缩方案以灵活适应多种终端的不同需求，或者是经过一次压缩编码可以得到不同码率，实现节目同源（一次制作，跨平台使用）。第四是跨平台发展，即实现以电视机和手机等为收看终端的目标，由于家电产品不同与计算机设备，受性能价格比和不同用途的影响，无法与现有的以计算机为接收终端的系统完全相同，因此需要开发出适合电视终端使用的中间件。第五是改善现有的IP网络基础设施，使之可以承载包括话音和视频等在内的综合业务。

　　作为模拟电视的传统运营商和数字电视的主导力量，在我国广电系统具备开展网络电视业务得天独厚的条件，如拥有丰富的节目资源、覆盖全国的接入网络和庞大的用户群体等，但是由于基于HFC的有线电视接入网络绝大多数没有进行双向改造，因此暂时无法开展包括网络电视在内的交互式应用，在后续发展中面临着来自电信运营商的巨大竞争压力。
利用现有的HFC网络和DVB机顶盒，广电运营商已经可以为用户提供上百套高质量的广播节目和下载服务，如果在交互能力上对DVB机顶盒进行扩展，增加它通过ADSL、以太网或双向HFC的网络通讯能力，使之发展成为家庭媒体网关，从而实现广电网络运营商利用数字电视做广播，利用网络电视做点播，进入交互电视的时代；如果是依托双向HFC网络，还可以有机会建成一个具备开展“视频、话音、数据”综合业务的网络，实现广电、电信业务融合后的“做强、做大”的目标，在信息化时代里真正占有一席之地。（全文完）
来源：《广播电视信息》2005.5