IPTV 系统架构及 关键技术

目录  1. IPTV 系统架构  2. 视频编码技术  3. DRM 技术  4. EPG 简介  5. 机顶盒

IPTV 系统布局

系统架构 接入层 机顶盒（ STB ） /TV ADSL 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（ SDP ） 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

用户接入流程

直播流程

点播流程

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 MPEG2  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： 1.5 ～ 6M ，存储空间大，互联网上内容较少。  MPEG4 PART2  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；  将来过渡到 H.264 （ MPEG4 PART10 ）  MPEG4 PART10 （ H.264 ）  带宽小， 1.5M 左右即可以达到近似 DVD 效果；  相同带宽下图像质量最好，但处理器资源要求最高（ 2 － 3 倍于 MPEG4 ）；  产业链趋于成熟， STB 成本逐渐降低。  WMV9  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）。 视频编码方式 视频编码方式

各种编码格式的相关信息 各种编码格式的相关信息 标准成熟度 典型速率 典型速率 编码效率 编码效率 2Mbps(D1) 效 果 典型应用及结论 H.261 H.261成熟512Kbps-2Mbps一般<VHS视频编码基础，目前常用于视频会议 MPEG-1成熟 1.5Mb ps 一般 VCD(< VHS 视频编码基础，常用于 VCD MPEG-2成熟3-50Mbps高DVD(>VHS) TV 广播标准, 用于 DVD/SDTV/HDTV H.263 H.263成熟 384Kbps- 2Mbps 中VHS视频会议和视频电话标准 MPEG-4成熟 64Kbps- 4Mps 更高BroadcastLevel 目前用于 DVD ，视频电话，视频会议， VOD ，并将用于移动视讯 WMV9 WMV9成熟 64Kbps- 4Mbps 更高 >Broadcast Level 用于基于 PC 的互联网，视频邮件和 VOD 点播 H.26 4 H.26 4成熟 64Kbps- 4Mbps 最高 >Broadcast Level 将广泛应用于流媒体, 视频会议, 视频电话, 移动通信

H.264/AVC 、 ISO MPEG4 Part 10 名称： H.264/ AVC （ Advanced Video Coding － ITU-T ）、 MPEG4 PART 10 （ ISO ）是不同组织对同一标准的不同命名； 2003 年 11 月发布为标准； 组织： 2001 年 12 月 ITU-T 和 ISO 在泰国 Pattaya 成立 JVT （ Joint Video Team ） 视频联合工作组 ， H.264/AVC 就是 JVT 的工作成果。 基础： H.264/AVC 作为 MPEG-4 标准的扩展（ MPEG-4 Part 10 ） 充分利 用了现有 MPEG-4 标准中的各个环节， H.264/AVC 就在现有 MPEG-4 Advanced Simple Profile 的基础之上进行发展的。 效率：同等的图像质量条件下， H.264 的数据压缩比能比 MPEG-2 高 2-3 倍， 比 MPEG-4 高 倍 应用： H.264/AVC 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 Kbps 的 3G 手机视频 ; 传输速率 Kbps 的标准清晰度（ SD ）视频 ; 传输速率 5-7 Mbps 的高清晰度（ HD ）（ 1280x720 ， 24p ）视频 ; 传输速率 7-9 Mbps 的 full HD （ 1920x1080 ， 24p ）视频应用。

H.264 和 MPEG4 Part2 的比 较 MPEG4 （ Part2 ） H.264 （ MPEG4 Part10 ） 画面质量 画面质量可达到接 近 DVD 画面效果 画面质量可达到接近 DVD 效 果，相同带宽下画面质量更 好 编码速率 标清 3Mbps 标清 1.5Mbps 承载带宽4.2Mbps2Mbps 标准 / 互连互通性 差好 使用范围 中国和东南亚某些 地区使用 在世界上广泛使用 现存问题 标准中存在多个分 支，需要考虑相互 兼容性问题 现处标准产业化初期，芯片、 设备等价格还处于较高水平 线

AVS 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。

AVS 特点  AVS 视频标准  高效 与 H.264/AVC 编码效率相当 与 H.264/AVC 编码效率相当 比 MPEG-2 编码效率高 2 倍 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 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% AVS 解码复杂度，相当于 H.264 的 70%  许可费低 20 元， MPEG-2 20 元， MPEG-2 1 元， AVS 1 元， AVS

AVS 与其他编码技术对比 AVS 与其他编码技术对比 视频编码标准 AVS 视频 MPEG-4H.264MPEG-2 复杂度 在 H264 基础上发展起来，是 对现有算法的简化与改进，其技 术复杂度要小于 H264 ，编解码 运算量要小于 H264 。 在 H264 基础上发展起来，是 对现有算法的简化与改进，其技 术复杂度要小于 H264 ，编解码 运算量要小于 H264 。 复杂度较高， 主流国外厂家 芯片支持 复杂度较高， 主流国外厂家 芯片支持 复杂度高， 运算量大，国 外少数厂家芯 片支持 复杂度高， 运算量大，国 外少数厂家芯 片支持 复杂度低， 产业链成熟 复杂度低， 产业链成熟 视频效果 同样码率条件下，在高清编码 方面能达到 H264 的效果。 CIF 、 QCIF 方面则不如 H264 ，所以在 交互式通讯方面，效果不如 H264 。 同样码率条件下，在高清编码 方面能达到 H264 的效果。 CIF 、 QCIF 方面则不如 H264 ，所以在 交互式通讯方面，效果不如 H264 。 好，对码流 有一定要求 好，对码流 有一定要求最好 码流大， 带宽要求高， 片源丰富 码流大， 带宽要求高， 片源丰富 移动领域 AVS 为移动领域专门制订了 AVS-M ，能在低分辨率下达到较 好的效果。 AVS 为移动领域专门制订了 AVS-M ，能在低分辨率下达到较 好的效果。 部分被 3GPP /3GPP2 采用 多领域，多 组织支持 多领域，多 组织支持未采用 专利费能减少专利开销高高低

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IPTV 系统对 DRM 的需求 IPTV 系统对 DRM 的需求  防止内容被任意分发 该特性要求对内容进行访问限制，如内容加密。内容只有 在客户端被判断为合法使用时，才能被临时解密使用。 该特性要求对内容进行访问限制，如内容加密。内容只有 在客户端被判断为合法使用时，才能被临时解密使用。  防止解密后的内容被任意复制或修改 该特性要求使用终端可靠计算平台，如保密运算处理器。 对于视频输出，要使用防视频拷贝功能，或使用显式或隐 式数字水印等防拷贝技术。 该特性要求使用终端可靠计算平台，如保密运算处理器。 对于视频输出，要使用防视频拷贝功能，或使用显式或隐 式数字水印等防拷贝技术。  防止内容被任意使用 该特性要求客户端通过可靠途径获取内容的使用方式（如 使用次数和使用时间），并被强制执行。 该特性要求客户端通过可靠途径获取内容的使用方式（如 使用次数和使用时间），并被强制执行。

DRM 技术与 CA 技术的对比  广电采用 CA （条件接收）系统  对数字电视中的音视频、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  IPTV 采用 DRM （数字版权管理）系统  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

DRM 流程图 DRM 流程图

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EPG 简介 EPG 简介 电子节目指南 EPG （ ElectronicProgramGuide ） 为用户提供一种界面友好、 易于操作、可以快速访问 节目的方式。用户可以通 过 EPG 功能看到所有频道 上近期将播放的电视节目 以及可供用户点播选择的 节目内容索引，主动检索点播。

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五、机顶盒  机顶盒 STB （ Set-top-box ）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。  主要功能：接收数字电视节目，同时具有所有广播、点播和交互式 多媒体应用功能  电子节目指南（ EPG ）  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、快退、暂停；在组播时可以 快速切换电视频道。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：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：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（ VoIP, 游戏， Web ， … ）  IP 机顶盒的类型  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  增强型机顶盒是在基本型的基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

机顶盒硬件架构

机顶盒硬件架构 ● 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，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。 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，有些还集成了图像压缩、硬件加速模块。 ● 基于多媒体数字信号处理器的结构（ DSP ） 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。 DSP 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 种接口来的数据以及运算需求。 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。 DSP 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 种接口来的数据以及运算需求。 ● 基于 X86 的结构（类似 PC ） 基于 X86 架构 CPU 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 Windows CE 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 IPTV 机顶盒的周期更短，适用于开发高级的 IPTV 机顶盒。 基于 X86 架构 CPU 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 Windows CE 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 IPTV 机顶盒的周期更短，适用于开发高级的 IPTV 机顶盒。

机顶盒软件结构

机顶盒操作系统  嵌入式系统 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、 面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、 可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专 用计算机系统。 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、 面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、 可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专 用计算机系统。 ◆高可靠性 ◆高可靠性 ◆实时性 ◆实时性 ◆固化在硬件中 ◆固化在硬件中

机顶盒操作系统 WinCE 嵌入式 Linux VxWorks 等实时系 统 启动速度慢适中快 内存驻留大较大小 支持应用较丰富丰富较少 代码开放封闭开源较封闭 机顶盒成本高低较低 成本可控不可控可控可控

Q&A Time

谢谢！