解决方案――合适的才是最好的

――寻找匹配技术，打造互动电视网络

文/刘萍

　　CMTS配HFC网会天衣无缝吗？

　　EPON衬IP宽带网是天作之合吗？

　　现实分析将让答案浮出水面……


互动电视体验更精彩、更生动

　　电视是全球第一大众媒体，是中国人休闲娱乐的第一选择，也是最受用户欢迎的远程视频通信业务。传统的电视，长期以来一直都是以广播方式向用户提供单向业务。随着技术进步和需求的改变，广播电视体系正在经历一场深刻的变革－－从“模拟”向“数字”转换。在这场变革中，传统的电视不仅朝着数字化和高清的方向发展，同时也经历着从单一的广播式视频服务向互动多媒体服务的方向发展。

　　如果说丰富的内容和优质的图音是数字电视业务的基础，那么交互式应用则是数字电视业务的扩展形式，使用户体验更精彩、更主动。数字电视在我国的发展经验表明：简单地实现从模拟到数字的转换，并不能给运营商带来太多的收益改善，只有在数字电视的基础上发展互动业务，给用户带来全新的体验，才能实现真正意义上的增效，推动产业良性发展。


“交互”是互动电视的灵魂

　　互动电视iTV又称为交互电视。互动电视委员会认为，所谓互动电视就是在原有的广播电视基础上发展出来的一种由终端用户控制的流媒体服务。这个定义实际上是从计算机互联网的角度出发的，具有一定的局限性。从应用层面看，互动电视是一种以数字电视为技术平台的业务，它在传输数字节目的同时，向观众传递相关信息，为观众提供更多的收视选择，观众也可以借助回传通道进行信息反馈，形成互动应用。

　　数字电视与互动电视两者之间既存在区别，也有一定联系。互动电视以数字技术为基础，数字电视系统是互动电视赖以生存和发展的物理基础。事实上，数字电视的发展主要体现在两个方面：一是体现多功能的互动电视，一是高质量的高清晰度电视。互动电视是数字电视非常重要的业务模式，也是数字电视市场化的必然产物。


“匹配”是选择技术的唯一标准

　　互动电视的发展是一个渐进的过程，从最初期基于单向网络的基本交互业务，如数字电视广播，逐步发展到完全交互和具有个性化的业务形式。完全交互是互动电视的终极形态，它要求互动电视体系必须建立起回传途径，将观众的需求传送到前端，实现按需选择。

　　互动电视是数字电视的一种增值业务，不同的应用模式对网络的要求不尽相同。广播式交互应用可以在单向网络实现，而另外一些交互应用则可以采用电话、手机短信或移动电话等方式实现回传。早期有线电视台开通的点播频道，实际上就是将有线台的视频服务器与电信168服务平台相连，利用电话线路实现回传，由有线电视信道实现节目点播。但是，对于真正意义上的在线交互业务，则要求由双向网络完成互动过程，满足互动电视“个性化”的特征。

　　互动电视系统由前端和用户终端两大部分组成，前端设备实现节目的接收、压缩、编码、备用、加扰、加密、节目生成、存贮、播送等功能，终端设备实现接收、存储、播放和转发视音频流媒体节目等功能。互动电视涉及到的技术包括音视频编解码、音视频服务器/存储阵列、广播、单播、组播、QoS、内容分送网络（CDN）、数字版权管理（DRM）、机顶盒、EPG、认证系统、用户管理、计费以及各种宽带接入网络技术（如Cable Modem、以太网、ADSL）。互动电视的传输网络既可以采用有线电视HFC网络，也可以采用广电数据平台宽带数据网或其他运营商的宽带网络。下面我们以最典型的VOD业务为例，说明互动电视的组网方式和工作原理。


基于HFC网络的互动电视

　　基于HFC网络的互动电视是建立在广电传统业务之上的一种实现方案，这种方式可以充分发挥HFC和IP“双向、交互”数字电视家庭信息终端的优势。视音频编码协议仍然采用MPEG2协议，传输采用HFC广播通道，业务层采用DVB协议，用户点播信息通过IP网络实现与前端的交互；视频服务器等相关部件放置在中心机房或分前端，数字电视信号的混频在前端或分前端完成；交互网络承载控制信令和交互页面，广播网络承载视频业务；前端采用DWDM方式传输MPEG2视频流，通过IP over DWDM技术将信号传送到分前端，分前端采用IP QAM设备接入GbE接口，将信号调制成射频信号发射到HFC网络。建设初期可以采用集中式构架，随着业务规模的扩大逐步演变为部分集中或全分布模式。为了保证内容分发效率，可在IP城域网上架构一个逻辑独立的媒体分发网（MDN）或者视频/内容分发网（VDN/CDN）。

　　虽然基于HFC网络的VOD业务采用的是MPEG2 TS信号传送方式，但这种模式引入了IP技术。在IP QoS和千兆光以太网技术成熟之前，VOD视频流从视频服务器到边沿视频服务器或者边沿QAM调制解调器的传送由SDH网络实现，成本开销很大。随着IP网络的成熟，可以通过千兆光以太网将VOD视频流以IP方式（MPEG over IP），从视频服务器传送到边沿QAM调制解调器，由边沿QAM调制解调器完成IP包接收并转换成MPEG2流，降低传输成本，提高系统的可扩展性。


基于宽带IP网络的互动电视

　　基于宽带IP网络的互动电视，对原始节目信号数据进行编码，转化成适合宽带网传输的数据格式（MPEG-2、MPEG-4、WMV、H.264）进行存储和传输，在用户端解码后通过“机顶盒+电视”的方式播放。

　　基于IP网络的互动电视面临着QoS、带宽和时延等问题：每个互动电视用户的接入带宽高达3-4M（MPEG2编码）或2M（MPEG4），而用户可以接受的VOD时延必须控制在10秒内。

　　有线电视HFC网与宽带IP网的区别在于承载网络，而它们在业务开展方面并不存在区别。宽带IP网由于具有的点对点特性，因此非常适合开展VOD点播业务，特别是针对智能化小区的内容点播服务，IP网络在信息的互动性方面更具优势。HFC网则在开展广播业务方面具有先天优势，而且HFC网络还具有很大的带宽优势，按860MHz物理带宽、64QAM调制计算可以提供3.65Gbps的容量，视频质量更有保证。


网络双向化改造技术

　　网络双向化是实现互动电视业务的物理基础。无论是广电HFC网还是广电数据平台的宽带IP网，都面临网改课题，尤其是从光节点到户内的最后100米，是广电双向改造的关键。互动电视涉及到的宽带接入网络类型包括五类线、CMTS、UCLINK、ADSL和无线宽带网等。目前，广电的主流改造方案是CMTS（电缆调制解调器终端系统），一些城市或地区则采用EPON（以太网无源光网络）技术建设改造宽带IP网。

• CMTS

　　有线电视Cable Modem双向改造是最早出现的一种模式，国外有不少应用案例。在国内，CMTS改造方式能够充分利用有线电视的同轴电缆分配网络，利用入户率最高的接入网线路资源，而不需要在用户家中重新布线，实现与有线电视共缆传输，顺应性好。广电网络公司如北京歌华、上海东方有线、深圳天威都采用了这种技术实现网络的双向化改造，并取得了一定成效。

　　随着网络多功能业务的开发，CMTS的标准也在不断完善，从DVB-C、DAVIC1.5，发展到DOCSIS 1.0/1.1/2.0/3.0。Cable Modem技术存在欧、美两大标准体系，它们在频道划分、频道带宽和信道参数等方面存在较大差异，互不兼容。目前国内的标准政策还不是很明朗，加上改造费用高昂，以及一些关键运营技术瓶颈，难以向数据业务领域过渡，具有一定的局限性。

• EPON

　　EPON接入是一种非常普及的双向通信技术，具有成熟、低成本、可管理和可扩展等特点，是以太网接入初期较为理想的模型。首先，EPON作为无源光网络，在传输途中不需要电源，使铺设、运营和维护成本大大降低；其次，EPON对局端资源占用少，模块化程度高，初期投入低，扩展也很方便，投资回报率高；另外，EPON还是一种面向未来的技术，适合向全IP网过渡，是建设广电互动电视平台的理想选择。

　　此外，EPON还在带宽、服务范围和QoS方面具有显著优势：EPON目前提供上下行对称的1Gbps带宽，随着以太技术的发展可升级到10Gbps；作为一种点到多点网络，EPON可以通过局端的单个光模块和光纤资源，服务于大量终端用户；EPON还可通过BAS、RADIUS等宽带协议，灵活地对每个用户分配带宽，保证用户的QoS。

　　青岛广电、淄博广电等运营商，采用EPON进行双向化改造的效果非常好，完全满足目前和未来的业务需求。

• 接入技术选择原则

　　CMTS、EPON接入方式各有特点，广电运营商无论采用哪种双向化改造方案，都能满足开展数字电视双向互动业务的需求。由于各地的城域网、接入网存在巨大的差异，因此广电在双向网改造的建设思路上，应针对本地的实际情况制定相应的技术策略：

　　对于五类线资源丰富的地区，建议采用EPON接入+LAN以太网解决方案；对于没有五类线或五类线资源缺乏的地区，建议采用EPON到大楼或光接点（FTTB）方案，解决城域网接入层以上的问题，接入网可采用CMTS、UCLINK、缆波、无线等方式；对于新建小区或有线电视新发展用户，建议采用CABLE与五类线同时入户的建设方案。

　　其中，UCLINK接入方式不需要对HFC网络进行传统的双向化改造，适合低入户率情况下的低成本接入，是实现宽带数据业务、VoIP等交互业务的一种初期方案。ADSL可利用现有的电话线路，但速率有限，而无线宽带则是一种灵活的选择，IP数据从光纤干线网下来，直接通过宽带无线覆盖小区用户。但是，从竞争的角度看，ADSL和无线接入方式分别要借助于PSTN和GSM网络，实现难度较大。从长期战略眼光看，互动电视系统在广电的应用为有线网络朝NGN演进奠定了基础。如果说光纤到户是NGN的发展方向或者目标，那么这种光纤到户网络极有可能首先是基于IP的EPON。


互动电视商机无限

　　经过二十多年的高速发展，我国有线电视用户数已经发展到1.15亿，成为世界最大的有线电视国家。与此同时，HFC网络已经深入城市、乡村，许多地方都实现了宽带接入，具备开展视频点播、交互式游戏、远程医疗、电视会议和电子商务等业务的基础条件。

　　2004年，青岛广电在数字电视转换过程中，推出了广播式互动视频和信息服务等互动业务，用户可以通过电视选择节目或收看政务公告等信息，收视方式相对传统电视有了很大进步。

　　同年3月，杭州数字电视有限公司尝试开展基于有线电视HFC网络和网通宽带IP网络的广播式交互数字电视服务。首先，杭州广电网实现了有线电视传输网和宽带网的双网合一，在系统、网络、终端上全面进行双向交互传输，为交互电视业务的开展提供了网络基础。在此基础上，杭州推出了双向互动数字电视业务，用户可在不影响正常收看电视节目的情况下，点播影视节目，浏览电视网站，进行在线游戏、电视购物、生活资讯、远程教育、远程医疗等交互业务。截止2005年底，杭州数字电视用户数达到50万，互动电视业务的高端用户数接近10万，所占比例高达20%。

　　互动电视是有线数字电视的一场革命，它彻底改变了传统电视“你播我看”的状态，给观众带来前所未有的主动权和自由度，并以其个性、互动和多重应用昭示了美好的发展前景。就像卫星电视造就了CNN、HBO、Disney等家喻户晓的电视机构一样，互动电视也必将为有线数字电视带来新的发展机遇。