网络工程师必知的IPTV技术及其组网方式

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修改于 2021-05-13 15:32:36

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大家好，今天给大家带来的是IPTV技术及其组网方式。

互动化，通过电视遥控器就能实现真正意义的互动服务。
综合化，为用户提供通信、娱乐、教育、信息整合解决方案
个性化，用户主动选择节目并提供录播功能满足不同用户个性化需求。
人性化，电视的简单操作即可享受宽带互联网上的丰富服务。
丰富化，整合众多内容供应商，为用户提供丰富多彩的应用内容。

IPTV主要技术

IPTV编解码技术

1994年制定的MPEG-2标准是国际音视频标准领域的一个里程碑，是MPEG和ITU合作完成的，是音视频行业遵循的第一代标准。近十年来，音视频编码技术本身和产业应用背景都发生了明显变化。从2001年开始，ISO和ITU开始组建了联合视频工作组JVT，开发新的视频编码标准，目前已经完成，在ISO/IEC中，该标准的正式名称为MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）标准，作为MPEG-4标准的第十部分；在ITU-T中的正式名称为H.264标准。

国际信源编码标准的发展

IPTV主要编解码标准

MPEG-4

MPEG全称是MovingPicturesExpertsGroup，即动态图象专家组,由ISO/IEC在1988年成立。
MPEG-4于1998年10月定案，在1999年1月成为一个国际性标准。
MPEG-4主要应用于视频电话(VideoPhone)，视频电子邮件(VideoEmail)等，它对传输速率要求较低，利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图像质量。
在应用方面，由于MPEG-4收费之高，不能为广大运营商和制造商所接受。

H.264/AVC

H.264/AVC标准由ITU-T和ISO/IEC联合开发；
定位于覆盖整个视频应用领域，包括：低码率的无线应用、标准清晰度和高清晰度的电视广播应用、Internet上的视频流应用，传输高清晰度的DVD视频以及应用于数码相机的高质量视频应用等等。
ITU-T给这个标准命名为H.264（以前叫做H.26L），而ISO/IEC称它为MPEG-4 高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC）并且它将成为MPEG-4标准的第10部分。
AVC是当前MPEG-4标准的拓展，它受益于MPEG-4开发良好的基础结构（比如系统分层和音频等）。很明显，作为MPEG-4高级简洁框架（Advanced Simple Profile，ASP）的MPEG-4 AVC优于当前的MPEG-4视频压缩标准，它主要应用在具有高压缩率和分层次质量需求的方向。

AVS

在国家标准计划中，AVS标准的正式名称为《信息技术先进音视频编码》。AVS标准包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。
基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准：编码效率比第一代标准（MPEG-2）高2-3倍，而且技术方案简洁，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的最高水平，可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源；
第二代音视频编解码标准的上选：AVS通过简洁的一站式许可政策，解决了MPEG-4 AVC/H.264被专利许可问题缠身、难以产业化的死结，AVS是开放式制订的国家、国际标准，易于推广；
2006年3月1日， AVS视频正式颁布成为国家标准

IPTV流媒体技术

RTP/RTCP协议簇

RTP/RTCP是端对端基于组播的应用层协议。

RTP(RealtimeTransferProtocol) 被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP的典型应用建立在UDP上，但也可以在TCP或ATM等其它协议之上工作。RTP本身只保证实时数据的传输，并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。
RTCP(RealtimeTransfer Control Protocol)负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包，包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。

RTP用于在单播或多播情况下传输实时数据，通常工作在UDP上。RTP协议核心在于其数据包格式，它提供应用于多媒体的多个域，包括VOD，VoIP，电视会议等，并且不规定负载的大小，因此能够灵活应用于各媒体环境。但RTP协议本身不提供数据包的可靠传送和拥塞控制，必须依靠RTCP提供这些服务。RTCP的主要功能是为应用程序提供媒体质量信息。在RTP会话期间，每个参与者周期性地彼此发送RTCP控制包，包中封装了发送端或接收端的统计信息。包括发送包数、丢包数、包抖动等，这样发送端可以根据这些信息改变发送速率，接收端则可以判断包丢失等问题出在哪个网络段。总的来说，RTCP在流媒体传输中的作用有：QoS管理与控制、媒体同步和附加信息传递。

在RTP/RTCP协议基础上，不同的媒体类型需要不同的封装和管理技术。目前国际上正在研究基于RTP/RTCP的媒体流化技术，包括MPEG-1/2/4的媒体流化技术。

RTSP协议

RTSP（Real-Time Streaming Protocol）是由RealNetworks和Netscape共同提出的，该协议定义了一对多通信应用场合下如何有效地通过IP网络传送集成多媒体数据的方法。RTSP协议是以单播流方式传递内容，这是一个应用程序级别的协议，是为控制实时数据（如音频和视频内容）的传递而专门创建的。此协议是在面向纠错的传输协议基础上实现的，支持停止、暂停、倒回及快进索引。

实时流协议(Real-TimeStreamingProtocol)由RealNetworks和Netscape共同提出。是工作在RTP之上的应用层协议。它的主要目标是为单播和多播提供可靠的播放性能。RTSP的主要思想是提供控制多种应用数据传送的功能。即提供一种选择传送通道的方法，例如UDP、TCP、IP多播，同时提供基于RTP传送机制的方法。RTSP控制通过单独协议发送的流，与控制通道无关，例如，RTSP控制可通过TCP连接，而数据流通过UDP。通过建立并控制一个或几个时间同步的连续流数据，其中可能包括控制流，RTSP能为服务器提供远程控制。另外，由于RTSP在语法和操作上与HTTP类似，RTSP请求可由标准HTTP或MIME解析器解析，并且RTSP请求可被代理、通道与缓存处理。与HTTP相比，RTSP是双向的，即客户机和服务器都可以发出RTSP请求。

实现RTSP的系统必须支持通过TCP传输RTSP，并支持UDP。RTSP服务器的TCP和UDP缺省端口都是554

RTSP的播放流程

实时流是如何被处理的？

当你收听实时广播时，流客户软件发送一个请求到流服务器。服务器查找会话描述协议 (SDP，Session Description Protocol)文件, 如找到，就开始通过RTP发送流媒体到你的计算机。

一个SDP文件是一个文本文件，包含了将要发送什么和怎么收听的信息。SDP文件由计算机上的广播软件建立，它捕获实况媒体，但是SDP文件必须在媒体广播之前被拷贝到流服务器。流客户软件就可以打开视频的SDP文件。

RSVP协议

RSVP 是（Resource Reservation Protocol）是Internet 上的资源预订协议。它允许为视频及其它高带宽消息的组播传送预留信道或路径。RSVP是Internet综合服务（IIS）模型的一部分，它保证了尽最大努力的服务、实时服务、以及受控的链路共享。由于流媒体数据传输比传统数据传输对网络的时延参数更为敏感，因此，使用RSVP 预留一部分网络资源（即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。

资源预留协议RSVP(ResourcereSerVationProtocol)是针对IP网络传输层不能保证QoS和支持多点传输而提出的协议。RSVP在业务流传送前先预约一定的网络资源，建立静态或动态的传输逻辑通路。从而保证每一业务流都有足够的“独享”带宽，因而能够克服网络的拥塞和丢包，提高QoS性能。

值得一提的是，RSVP是由接收方执行操作的协议。接收方决定预留资源的优先级，并对预留资源进行初始化和管理。在网络节点(如路由器)上被要求预留的资源包括缓冲区和带宽等，一般数据包通过位于网路节点上的“滤包器”使用预留资源，RSVP共有3种预留类型：无滤包器形式、固定滤包器形式和动态滤包器形式。

IPTV组播技术

IP 组播是指在 IP 网络中将数据包以尽力传送（best-effort）的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组（multicast group）。
IP 组播的基本思想是，源主机只发送一份数据，这份数据中的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝，并且只有组播组内的主机（目标主机）可以接收该数据，网络中其它主机不能收到。
组播组用 D 类 IP 地址（224.0.0.0～ 239.255.255.255）来标识。

IPTV CDN/VDN视频分发技术

VDN(Video Delivery Network )是构建在数据网络上的一种分布式的视频分发网。

VDN的基本工作原理是采用中心—边缘的层次组网结构，把热点视频内容预先分发到边缘节点，同时利用全局负载均衡技术和服务导向技术，使用户就近得到视频服务。

建设模式

由于对IPTV前景的看好，电信运营商和广电运营商都希望能够成为产业链中的主导力量。就中国的现状，IPTV运营共有两种模式，第一种：广电部门是业务经营主导方，电信运营商只提供网络通道，调查中认可此模式的用户占26.15％；第二种模式：电信运营商为业务经营主导方，广电部门只提供内容（ICP），调查中认可此模式的用户占36.41％。而占最大比例（37.43％）的用户认为电信运营商和广电运营商双方都是业务主导方，优势互补，共同经营。