次世代IPTV技术概览

日本NTT公司针对数字电视等家电制品，率先制定次世代IP电视（以下简称为IPTV）标准规格相关技术。本文要探讨利用光纤到家（Fiber To The Home）技术，提供影像传送服务的IPTV技术动向与功能。发展经纬
继PC与电话之后被视为第三终端，利用宽频IP网路提供影像传送服务是IPTV主要诉求。事实上IPTV服务（service）从2002年至2004年业者才真正认知它的播放内容、品质与功能。

IPTV服务的成功范例首推义大利的ISP，它是FASTWEB公司提供IPTV服务，2002年10月开播以后加入者急速增加，IPTV甚至提供地表数字节目的转播服务。

目前各公司採用独自方式开发系统与终端提供IPTV服务，随着事业规模的扩大，基于终端的经济化与促进流通考量，一般认为必需实现Interoperability，因此各国开始检讨规格共通化相关作业。

2006年4月美国CEA家电厂商与AT&T、Verizon、BellSouth等公司相互缔结有关网路与终端连接的方针（Guideline）协议，试图通过通信、播放、家电业扩大IPTV市场，今年4月ITU-I特别针对IPTV标规范策略启动IPTV Focus Group。  IPTV服务概要
目前IPTV提供的服务可以分成3种影像传送服务，分别如下：

①使用Multicast传输技术提供IP节目
②使用Unicast术提供VOD
③使用档案发信下载电影

次世代IPTV服务针对各影像传送服务，扩大高品质（从SDTV一直到HDTV）与扩大数量庞大的节目服务区（service area）管理，对多数加入者提供更经济的节目传输效益（图1）。
　

现行IPTV服务使用best effort网路，与其它服务同时併用时经常发生品质劣化现象，因此次世代IPTV服务要求能够支援各种条件影下的像像传输品质。此外有关像像密码化方式，到目前为止支援SDTV的MEPG-2（~6Mbit/s）一直是主流，不过去年开始HDTV用适用H.264，因此目前支援次世代IPTV服务的H.264High Profile反而成为主流，它的解析度超过1440 × 1080Pix。

有关播放与通信具体整合，基本上它是使节目配信技术、节目导览（Navigation）技术、内容保护技术共通化。如图2所示播放与通信利用IP，可以使服务实现共通化，利用IP的播放服务预定2008年开始提供Server型播放服务。

Server型播放服务随着播放波利用通信线路，在终端下载节目服务或是从Server以VOD（Video On Demand）形式提供视听服务。此处使用的下载与VOD服务，由于通信业者透过提供相同服务与共通化，因此可以产生各种相乘效果。例如通信业者与（节目）播放业者的服务，可以轻易切换成Seamless，进而提高使用者的便利性。

上述整合技术透过终端的共通化，可以实现系统的经济化要求。图3是播放与模组共通化的收讯机结构范例；图4是支援次世代IPTV的数字电视机的实际外观，它不需要传统STB就能够提供IPTV服务。
　

今年4月召开的首次会合开始讨论IPTV的定义，分析目前既有的复数系统差异、，进行不同系统之间是否可协调，同时还检讨新共通规范，全球各国总共提案46件相关文件，今后IPTV-FG分成以下6大项目进行检讨，分别是：

‧Architecture与要求条件
‧QoS与功能
‧安全与保护内容
‧网路与控制
‧终端系统与Interoperability
‧Middleware与application
　

实现次世代IPTV服务必需与可作QoS控制的次世代网路（NGN）整合。如图5所示NGN与次世代IPTV系统整合，藉此建立次世代IPTV全新服务的要件。
　

如上所述IP网路（Network）服务的宽频化，与H.264/AVC（Advanced Video Coding）等密码化技术发展背景下，业者已经可以在IP网路上实现高品质影像播放传输服务。对消费者而言，透过IP播放服务周边设备的扩大，可以轻易享受多频道影像播放传输服务，此外VOD（Video On Demand）等通信服务，与传输周边设备的共通化，即使服是务应用的水准也能够与播放、通信进行整合，作更具魅力的服务应用。

2000年与2003年问世的BS数字播放与地表波等代表性数字播放，在传统模拟播放提供的影像与声音之外，还提供BML（Broadcast Markup Language）的资料播放服务，以及利用EPG（Electronic Program Guide）的服务。基于消费者的服务性负担与降低收讯机供应成本等观点，它能够提供标准数字播放方式下，作最大整合极限的节目服务。

接着具体介绍次世代IPTV的代表实例，同时说明实现泛用性、经济性IPTV播放技术。

次世代IPTV播放技术
图6是次世代IPTV播放系统架构，如图所示IPTV播放系统透过送出设备的IP Multicast传送节目，收讯机端消费者的选台操作，可以使该传输该节目的Multicast Stream收讯再生。

表1是次世代IP电视播放方式的诸元，该方式以标准数字播放为平台，同时追加以IP网路传送数字播放节目的内容。图7是IP播放方式的Protocol Stack，如图所示该Protocol Stack与数位播放一样，可以利用TS（Transport Stream）使多重化Stream收容在Multicast内。
　

　 影像格式 480i，480p，720p，1080i影像编码化 MPEG-2 Video，H.264/AVC声音编码化 MPEG-2 ACC，MPEG-1 Layer 2多重化 MPEG-2 SystemsSI密码化 根据ARIB-B10规范 节目排列资讯传输协议 RTP/UDP/IPv6选台协议 MLD再生时序控制 附Time Stamp TS方式修正错误 Pro PEG FEC

表1 次世代IP电视播放方式的诸元
　

IP播放方式的特征与技术方式分别如下：

‧利用附Time Stamp TS形式的再生时序控制
储存再生用的形式是利用ARIB STD－B24第二篇规定的附Time Stamp TS形式送出Stream。所谓附Time Stamp TS形式，是指每隔188byte的TS packer赋予4byte的Time Stamp资讯（27MHz的计数值）的形式。收讯机根据该Time Stamp对解码进行TS 的packer时序控制，同时适当补正IP网路的传输延迟使影像再生。

‧利用专用频道送出SI
在数字播放有关SI的节目控制与属性资讯，已经被规格化广泛应用，因此SI与节目本身的多重化，可以应用在收讯机控制与节目内容的提示。

表2是次世代IP电视播放的SI内容，表中的EIT（Event Information Table）记述节目标题（Title）、内容、播放时间与其它属性等资讯，资料量可以依照节目数量增加。类似BS数位播放利用全频道使各频道共通发佈时，传输资料量会大幅增加，此时採取类似地表波播放，以某个频道将播放节目的EIT在同一个频道内配信，某种程度可以抑制传输资料量。在此同时为取得全频道的EIT，从收讯机端的Multicast Joint/Leave会有频发与集中等问题，因此本方式的SI针对资料量很大却不要求与节目作严密同步的EIT【schedule】资讯，会在送出系统端集中全频道份，当作单一的SI专用Multicast Stream送出。
　

资讯名称 内容NIT 描述Multicast Address等网路资讯与编辑等相关资讯SDT 描述频道名称、IP播放事业单位名称等有关Service等相关资讯BIT 描述IP播放事业单位相关资讯EIT 描述节目Title、播放日期、播放内容等节目相关资讯
与播放节目同步传送目前节目资讯与下个节目资讯的EIT【p/f】
传送N日份节目资讯的EIT【Schedule】

表2 次世代IP电视播放的SI内容
　

‧网路选台资讯的发布
如上所述收讯机为了再生接收选台后的频道，必需辨识各频道与IP Multicast Stream的对应关系。

以往数字播放与CATV的规范，是将频率、变调方式等频道的物理性位置、资讯描述在NIT（Network Information Table），并採取随着选台使频道復调的方式。因此本方式也比照上述方式扩充NIT的描述内容，描述IP Multicast Stream的位置资讯，当作网路选台资讯发布，使收讯机可以充分掌握服务提供的IP播放频道与Stream物理位置的对应。在NIT除了Multicast位置以外，它可以记述参数资讯等IP传输时利用的FEC（Forward Error Correction）。

 轻量化IP播放技术
次世代IPTV播放方式与传统数位播放方式的亲和性很高，不过却必需送出传统通讯系影像配信服务未提供的以播放方式为准则的Stream。利用专用硬体处理送出Stream时，会面临服务提供成本增加等问题，为实现次世代IPTV播放服务低成本的要求，必需开发轻量化IP播放技术，具体内容如下：

①以泛用伺服机针对送出IP的播放处理作业，进行整合送出处理
②进行无依存性输入影像Stream的SI多重状态的送出处理

藉此达成降低送出成本，提高服务运作性。图8是利用上述技术构成传送节目的Server作业流程，如图所示它是利用：

‧ 产生播放方式为准则的TS多重化处理
‧ 将Stream送出到网路的TTS化（附Time Stamp）
‧ 可以收容IP pocket处理

等单一泛用伺服机进行通讯系统处理。由于今后播放业者可能会以IP播放服务提供各种影像内容，一般认为输入至IP播放设备的影像source，可能会与SI已经被多重成为播放方式准则物，或是还未被多重化的东西混杂。

由于轻量化IP播放技术并不会与这类输入source资料差异有依存性，因此它能够依照共通性次世代IP播放方式，实现节目送出的要求。例如输入source内的SI未被多重化时，从外部以CSV等泛用格式输入资讯，就可以进行节目与多重送出，或是送出SI专用Stream。输入source内的SI已经被多重化时，利用该资讯自动执行产生SI专用Stream。
　

系统结构
图8是轻量化IP播放系统的结构。如图所示本系统是由SI送出管理伺服机、节目送出伺服机、SI专用送出伺服机构成。SI送出管理伺服机执行NIT、SDT、BIT、EIT的送出管理与控制。节目送出伺服机将影像、声音、字幕构成的节目，配合节目多重对象的SI，以IPv6 Multicast送出。从节目送出伺服机与SI送出伺服机送讯的SI，则被当作SI专用Stream再建构，接着再利用IPv6 Multicast送出。

图8中的范例表示在输入source内存有EIT的频道α，与输入source内无EIT的频道β的送出处理。频道α的送出处理是将EIT【schedule】以外的资料当作IP收容送出，来自SI专用送出伺服机者，在节目送出伺服机进行再构成，接着再将已分离、抽出的EIT【schedule】送出。频道β的送出处理根据从外部输入的资讯，进行从SI送出管理伺服机对节目送出伺服机与SI专用送出伺服机的SI送讯指示。被指示的各伺服机执行、送出SI与节目的多重处理，或是进行SI专用Stream的构建。
　

结语
以上介绍利用IP网路与利用光纤到家（Fiber To The Home）技术，提供影像传送服务的IPTV技术动向与功能。今后基于与内容保护、存取控制的CAS（Conditional Access System）、H.264/AVC Trans Coder等外部系统整合的需求，必需开发安全、高品质次世代IP播放服务相关技术。