IPTV系统架构及关键技术(000002)

1、Jessica FDec 07, 2011目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频编音视频编解解码技术码技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3IPTV系统布局系统布局系统架构系统架构接入层机顶盒（STB）/TVADSL接入LAN接入电子节目单（EPG）流媒体服务管理WEB、Socket等服务电视直播视频点播视频内容制作和管理后台支撑层业务平台层内容分发网络（CDN）网络承载层网页浏览游戏其他增值应用用户管理认证授权计费结算第三方接口统计分析DNS数字版权、平台管理EPON接入IPTV核心节点核心节点用户接入流程用户接入流程直播流程

2、直播流程点点播流程播流程目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频音视频编解码编解码技术技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3视频编码标准v MPEG2MPEG2 与DVD编码制式一致，产业链成熟，具有丰富的节目源； 成熟的编码方式，在广电和家电行业得到大量应用； 大量解码芯片支持，STB成本低； 带宽占用较大：1.56M，存储空间大，互联网上内容较少。v MPEG4MPEG4 带宽较小，2.5M左右即可以达到近似DVD效果，处理器资源要求较低； 存在多个标准分支，需要考虑相互兼容的问题；v H.264H.264 带宽小，1.5M左

3、右即可以达到近似DVD效果； 相同带宽下图像质量最好，但处理器资源要求最高（23倍于MPEG4）； 产业链趋于成熟，STB成本逐渐降低。v WMV9WMV9 微软的技术支持能力强，但开放性差，必须采用MS Widows系统； 大量网上内容；高编码效率，1M左右的带宽可提供DVD视频质量； 私有标准，成为国际公开标准VC1、VC9（芯片商对VC1/VC9的态度目前不明朗）。H.264/AVCH.264/AVC、ISO MPEG4 Part 10ISO MPEG4 Part 10名称：名称：H.264/H.264/ AVCAVC（Advanced Video CodingAdvanced Vide

4、o CodingITU-TITU-T）、）、MPEG4 PART 10MPEG4 PART 10（ISOISO）是不同组织对同一标准的不同命名；）是不同组织对同一标准的不同命名；20032003年年1111月发布为标准；月发布为标准；组织：组织：2001 2001 年年12 12 月月ITUITU-T-T和和ISOISO在泰国在泰国PattayaPattaya 成立成立 JVTJVT（JointJoint Video Video TeamTeam） 视频联合工作组视频联合工作组 ，H.264/AVCH.264/AVC就是就是JVTJVT的工作成果。的工作成果。基础：基础：H.264/AVC H

5、.264/AVC 作为作为MPEG-4 MPEG-4 标准的扩展标准的扩展（MPEG-4 Part 10MPEG-4 Part 10） 充分利用了充分利用了现有现有MPEG-4MPEG-4标准中的各个环节标准中的各个环节，H.264/AVC H.264/AVC 就在现有就在现有MPEG-4 Advanced MPEG-4 Advanced Simple Profile Simple Profile 的基础之上进行发展的的基础之上进行发展的。效率：同等的图像质量条件下，效率：同等的图像质量条件下，H.264H.264的数据压缩比能比的数据压缩比能比MPEG-2MPEG-2高高2-32-3倍，比倍

6、，比MPEG-4MPEG-4高高1.5-21.5-2倍倍应用：应用：H.264/AVC H.264/AVC 效率高，网络适应性强，能够制作出各种用途的视频，效率高，网络适应性强，能够制作出各种用途的视频， 传输速率传输速率 50-160 Kbps50-160 Kbps的的3G3G手机视频手机视频; ; 传输速率传输速率800-1500 Kbps 800-1500 Kbps 的标准清晰度的标准清晰度（SDSD）视频视频; ; 传输速率传输速率 5-7 Mbps 5-7 Mbps 的的高清晰度（高清晰度（HDHD）（1280 x7201280 x720，24p24p）视频视频; ; 传输速率传输速

7、率 7-9 Mbps 7-9 Mbps 的的 full HD full HD （1920 x10801920 x1080，24p24p）视频应用视频应用。H.264和MPEG4 Part2的比较AVSAVS简介简介 AVS：Audio Video coding Standard，数字音视频编解码技术标准面向我国的信息产业需求，联合国内企业和科研机构，制（修）订数字音视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准，为数字音视频设备与系统提供高效经济的编解码技术，服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通讯、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用。AVSAVS特点特点vAVSAVS

8、视频标准视频标准 高效与H.264/AVC编码效率相当比MPEG-2编码效率高2倍 复杂度低AVS编码复杂度，相当于H.264的30%AVS解码复杂度，相当于H.264的70% 许可费低20元，MPEG-21元，AVSAVSAVS与其他编码技术对比与其他编码技术对比音频编码v 音音频编码频编码codeccodec MPEG-1 Layer1, MPEG-1 Layer2, MPEG-1 Layer3 (MP3) MPEG-4 AAC Dolby AC-3 WAV （PCM线性编码）v 声道声道 单声道 双声道 5.1声道（立体声）v 常用采样频率常用采样频率 32 KHZ 44.1 KHZ 4

9、8 KHZv 多音轨多音轨 支持多音轨切换目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频音视频编解码编解码技术技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3音视频传送技术流类型PSProgram Program StreamStream:v由ISO/IEC Standard 13818-1定义的一种容器格式，一般被用于可靠介质上（如 DVD光盘）的数据传输。vIPTV也支持PS流的接收和播放。TSTransport Transport Stream:Stream:v 由ISO/IEC Standard 13818-1定义的一种容器格式，设计用于

10、音、视频的复接和同步输出。TS提供在不可靠介质（网络）上传输数据的故障恢复能力，被广泛用于广播电视系统中，如IPTV、DVB和ATSC。v 每个TS包长188 Bytesv Start Code 0 x47v PID (24 Bits)音视频传送技术音视频传送技术 复用与解复用复用与解复用ProgramESPESTSTransport streamPacked Elementary streamElementary stream目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频音视频编解码编解码技术技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3IP

11、TV系统对系统对DRM的需求的需求1防止内容被任意分防止内容被任意分发发:通过加密对内容进行访问限制。客户端合法性认证后，才能临时使用密钥解密。2防止解密后的内容被防止解密后的内容被任意复制或修任意复制或修改：改：终端可靠用保密运算处理器。视频输出，使用防视频拷贝功能（HDCP, Macrovision等)。或使用显式或隐式数字水印等防拷贝技术。3防止内容被任意使防止内容被任意使用用:限制使用次数和使用时间，时长等。限制保存和传输。DRM系统架构DRM技术与CA技术的对比v广电采用广电采用CACA（Conditional AccessConditional Access）系统）系统 对数字电视

12、中的音视频、数据流加密 密钥管理与用户管理结合保证付费用户利益 安全性提高需要增加CI模块导致客户端成本提高，并且客户端多采用智能卡方式保存密钥vIPTVIPTV采用采用DRMDRM（Digital Right ManagementDigital Right Management）系）系统统 适用于IP包封装的流媒体内容 拥有较为完善的密钥传送机制，密钥管理与用户管理密不可分 管理灵活可定制，可与现有营帐系统对接实现多种付费服务的内容保护 客户端多采用植入DRM client端软件方式目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频编解码技术音视频编解码技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG

13、简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3EPG简介l 电子节目指南电子节目指南EPG（ElectronicProgramGuide ）IPTV业务的门户系统。与用户的接口，用户命令解析和交互，并将结果发回给用户。提供高质量的用户体验，界面友好，快速响应。v 主主要功能：要功能：节目内容列表索引节目检索点播节目预订功能家长分级控制功能，观看权限设置费用支付，电子商务交易。信息搜索，生活、娱乐、体育、教育，招聘。 目录目录IPTVIPTV系统架构系统架构1音视频编解码技术音视频编解码技术2DRMDRM技术技术4EPGEPG简介简介5机顶盒机顶盒6音视频传送技术音视频传送技术3机顶盒

14、STB(Set-Top-Box)v 机顶盒机顶盒STBSTB（Set-top-boxSet-top-box）是放在电视机上的盒子，源于数字电视。）是放在电视机上的盒子，源于数字电视。它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。 v 主要功能主要功能：接收数字电视节目，同时具有广播、点播、时移和交互式：接收数字电视节目，同时具有广播、点播、时移和交互式多媒体应用功能多媒体应用功能电子节目指南（电子节目指南（EPGEPG）交互式应用交互式应用：为用户提供视频点播、组播和互动游戏。通过交互功能的应用，人们在点播时可以像操作家用DVD一样进行快进、快

15、退、暂停；在组播时可以快速切换电视频道，时移。通过交互功能的应用，人们还可以进行互动游戏。 软件在线升级软件在线升级：利用机顶盒中间件插件可以提供机顶盒能力探测，在线安装和更新机顶盒应用软件。机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。 互联网浏览和电子邮件互联网浏览和电子邮件：用户可以通过机顶盒内置的Internet浏览器上网，发送电子邮件。 其它功能其它功能（VoIP, 游戏，Web，Email）v IPIP机顶盒的类型机顶盒的类型 基本型基本型机顶盒具有点播功能、广播功能、EPG浏览、WEB浏览和小游戏等业务能力 增强型增强型机顶盒是在基本型的基

16、础上增加个人视频存储(PVR)、网络游戏、视频通信、FLASH等业务能力。双模型双模型机顶盒既有IPTV STB的功能，又能支持DVB,或ATSC地面广播，或能接收模拟电视信号。 机顶盒硬件架构机顶盒硬件架构机顶盒机顶盒CPUCPU架构架构主流主流CPU厂商厂商SigmaDesignBroadcomHisiMTKTI基于专用芯片的结构（基于专用芯片的结构（SOC+ASIC） 采用专用视频图像处理芯片，内部除了处理器以外，采用专用视频图像处理芯片，内部除了处理器以外，还集成了一些智能模块，如音视频输入输出等，有还集成了一些智能模块，如音视频输入输出等，有些还集成了图像压缩、硬件加速模块。些还集成

17、了图像压缩、硬件加速模块。基于多媒体数字信号处理器的结构（基于多媒体数字信号处理器的结构（DSP） 采用了高性能数字信号处理器和嵌入式系统芯片作为采用了高性能数字信号处理器和嵌入式系统芯片作为硬件平台。硬件平台。DSP主要用于视频和音频的解码处理，主要用于视频和音频的解码处理，嵌入式实时操作系统芯片用来控制处理从各种接口嵌入式实时操作系统芯片用来控制处理从各种接口来的数据以及运算需求。来的数据以及运算需求。基于基于X86的结构（类似的结构（类似PC） 基于基于X86架构架构CPU的机顶盒有如下优势：首先它可以的机顶盒有如下优势：首先它可以对不同格式的文件进行编解码，其次对不同格式的文件进行编解码，其次Windows CE操作系统有一整套集成的多媒体功能和极为丰富的操作系统有一整套集成的多媒体功能和极为丰富的应用程序，使得开发应用程序，使得开发IPTV机顶盒的