IPTV系统架构及关键技术

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）/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（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CDN管理服务器Portal服务器网管服务器直播加密服务器授权管理服务器BOSS服务器BOSS接口机流媒体服务器VS8000EPG服务器机顶盒升级服务器头端系统播控前端系统IP网最终用户播控后端系统用户接入流程IP网核心网Portal服务器EPG服务器流媒体服务器3U磁阵边缘节点授权管理服务器CDN管理服务器BOSS服务器机顶盒升级服务器IP网接入网最终用户机顶盒A用户机顶盒开机后，首先访问EPG服务器，发送用户名、密码、EPG版本信息BEPG根据EPG版本信息，判断是否机顶盒需要升级DEPG服务器与Portal服务器通信，查询是否为合法用户，是否推送EPG界面C若机顶盒需要升级，由机顶盒升级服务器提供服务E完成机顶盒业务认证，判断是否为合法用户以及订购信息F2为用户提供直播组播节目F1向机顶盒推送解密密钥H记录用户的消费详细记录G1调度机顶盒到边缘节点G2面向用户提供电播节目直播流程卫星接收机卫星SDI信号实时编码器SDI信号流媒体服务器H.264加密组播流IP网最终用户3U磁阵H.264加密组播流Portal服务器直播加密服务器H.264组播流授权管理服务器A卫星将信号接收下来，通过sdi线缆传入播控系统B播控系统经过调度，将sdi信号接入到实时编码器中C实时编码器将sdi信号转为H.264组播码流，并通过网络设备接入到流媒体服务器中DH.264组播码流在直播加密服务器中，完成直播流加密E授权服务器负责向直播加密服务器提供加密密钥F在Portal服务器中，通过内容管理模块完成对直播频道的发布G流媒体服务器面向用户推送H.264加密组播流实时将数据存入到磁阵中供时移使用点播流程离线编码器Portal服务器流媒体服务器3U磁阵EPG服务器边缘节点CDN管理服务器IP网核心网IP网接入网最终用户A离线编码器将片源压制成264格式,并且发送到流媒体服务器的缓存上B在Portal服务器中，通过内容管理模块完成对点播节目的发布C在EPG服务器中，EPG显示新发布的点播节目D流媒体服务器将点播片源存入磁阵中ECDN管理服务器将点播节目从中心节点流媒体服务器按策略分发到边缘节点F边缘节点接收点播节目，并向用户提供服务目录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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。MPEG4PART2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（MPEG4PART10）MPEG4PART10（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MSWidows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）。视频编码方式各种编码格式的相关信息标准成熟度典型速率编码效率2Mbps(D1)效果典型应用及结论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1.5Mbps一般VCD(VHS视频编码基础，常用于VCDMPEG-2成熟3-50Mbps高DVD(VHS)TV广播标准,用于DVD/SDTV/HDTVH.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成熟64Kbps-4Mbps更高BroadcastLevel用于基于PC的互联网，视频邮件和VOD点播H.264成熟64Kbps-4Mbps最高BroadcastLevel将广泛应用于流媒体,视频会议,视频电话,移动通信H.264/AVC、ISOMPEG4Part10名称：H.264/AVC（AdvancedVideoCoding－ITU-T）、MPEG4PART10（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（JointVideoTeam）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-4Part10）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-4AdvancedSimpleProfile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1.5-2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50-160Kbps的3G手机视频;传输速率800-1500Kbps的标准清晰度（SD）视频;传输速率5-7Mbps的高清晰度（HD）（1280x720，24p）视频;传输速率7-9Mbps的fullHD（1920x1080，24p）视频应用。H.264和MPEG4Part2的比较MPEG4（Part2）H.264（MPEG4Part10）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：AudioVideocodingStandard，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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-21元，AVSAVS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。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。好，对码流有一定要求最好码流大，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。部分被3GPP/3GPP2采用多领域，多组织支持未采用专利费能减少专利开销高高低目录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。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。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。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DRMclient端软件方式DRM流程图加密打包授权中心密钥管理证书管理内容制作系统流媒体服务器片源库系统CMS流媒体服务器OSSEPG服务器底层支撑设备IPTV业务平台CDNManager服务器+数据库CDNAgent服务器边缘节点接入网电视电视外部请求媒体流流向子系统间调用DRM请求DRM相关调用目录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。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，Email…）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。●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。●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WindowsCE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