IP數據廣播
時間：2022-03-12 02:04:00
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ip數據廣播（IPdatacasting，IPDC）是一種能夠有效和直接發送數字內容給廣大觀眾的廣播技術。從技術上說，它使用DVB-T網絡廣播任何基于IP的數據。
IP數據廣播是一種和數字電視類似的廣播系統，二者的不同之處：IP數據廣播代替了數字電視的公共廣播通道而通過無線電向廣大觀眾提供連接，還有數據和文件的傳送。數據的內容可以是移動的圖片，聲音，網頁和計算機程序。
從IP數據廣播傳輸中接收的內容的類型和從Internet中接收的內容類型很相似，但只有一個顯著的不同。IP數據廣播是面向大規模接收數據服務而設計的，并且在發射機可以覆蓋的地區IP廣播信號可以被數以千計的接收者同時接收。這和一個標準的Internet連接是不同的，標準的Internet連接是私有的連接，所請求的網頁只被發送到提出該請求的計算機上，而不會同時有多個接收者。
IP數據廣播是一種多點傳送服務，就像電視和廣播一樣。廣播信號被送往發射天線然后廣播出去，任何處在覆蓋區域的接收者都可以收到信號。這就是為什么使用IP數據廣播只向一個接收者傳送信號不切實可行的原因。IP數據廣播最合適的用途是向所有感興趣的用戶傳送數據。當實行按用戶計費，同過IP數據廣播同時向很多觀眾播送數據是絕對劃算的。
DVB-T和移動接收
DVB-T（ETS300744）為數字地面電視廣播系統標準。這是最復雜的DVB傳輸系統。地面數字電視發射的傳輸容量，理論上與有線電視系統相當，本地區覆蓋好。采用編碼正交頻分復用（COFDM）調制方式，在8MHz帶寬內能傳送4套電視節目，傳輸質量高，采用MPEG-2數字視頻、音頻壓縮編碼技術；但其接收費用高。DVB-T標準中主要規范的是發送端的體系結構和信號處理方式，對接收端是開放的，各廠商可以開發各自的DVB-T接收設備，只要該設備能夠正確接收和處理發射信號，并滿足DVB-T中所規定的性能指標。
參照DVB-T標準，給DVB-T發射天線的反饋信號可以通過很多方式進行配置。在芬蘭的數字電視網絡中，使用的參數為：8k模式，64QAM（QuadratureAmplitudeModulation正交幅度調制），CR=2/3。
8k模式意味著信號在8MHz的帶寬中有6817個載波信號（subcarriers）。另一種可選擇的方案是使用2k模式，即在8MHz的帶寬中有1705個載波信號（subcarriers）。2k模式對移動接收來說已經相當充足了，由于這樣一個事實，如此強的多普勒效應也不會使載波相互干擾。在2k模式中，限速比8k模式增長了因數4，但是這會影響到時間間隔。
正交幅度調制（QAM）是一種來調制解調器的常見調制技術，也是振幅和相位調制的結合。64QAM意味著在每個載波信號中轉送6個比特成為可能。振幅和相位需要更好的信號強度以便能夠探測到每個比特的可靠性。隨著QAM值的減小，在接收時信號的載波頻率能夠更小，使得更快的移動接收成為可能。例如，以16QAM調制進行移動接收比以64QAM調制進行快4倍成為可能。
編碼率（CR）與數據糾正和有效的全局數據比特率相關。在數字電視網絡中，1/3倍用來進行數據糾正。通過添加數據糾正比特位，使校正在快速移動接收中產生的錯誤（由于衰減）從而達到更快的靈活性成為可能。當CR=1/2時，移動接受速度可以提高大約25%。
在普通的數字電視移動接收中，速度限制大約在30km/h的范圍內。通過改變發射參數，有可能達到300km/h范圍的移動接收速度。
圖1：數字電視移動接收參數對比
IP數據廣播試驗網絡
在IP數據廣播發射系統中，包括IPEncapsulators，服務系統和DVB-T發射機——和數字電視網絡（除了IPEncapsulators）很相似。服務器系統從不同的服務提供商接收服務或應用，并且把它們裝入IPEncapsulators，IPEncapsulators依次把數據進行組合然后壓縮成為DVB流。通過這種方式，可以從幾個服務/內容提供商同時裝入數據。
發射的IP數據包括實時流視頻或文件，當接收的時候，它們可以被傳遞到接收者的存儲器中。視頻流可以基于實時編碼或從服務器上的文件播放。在發射文件的情況下，這些文件可以是任何類型或格式，從網頁甚至到接收機升級文件，當然，在接收機上必須有相應的支撐應用軟件來接收或利用發射的數據。
圖2：IP數據廣播試驗網絡
數據廣播商業系統
數據廣播商業系統如圖3所示。該圖描述了在終端到終端的系統中的各位“參賽者”和可以帶來商業價值的潛在收入流程。雖然實際上看起來非常簡單，但這個概念上的系統證明是非常有用的：
內容提供者
：例如，廣播公司、媒體、出版社；
服務運行商：整合內容，并提供品牌服務；
網絡運行商：提供傳送通道；
消費者：使用并為傳送的內容付費。
與該系統相關的另一些重要問題有對內容安全的需求，例如，某種形式的權限管理，潛在的幾種不同的宣傳方法和支付途徑。這種模型的發展在進一步研究中證明是非常有用的，特別是，相關服務的構成方式，就如我們將在下面看到。
相關的技術模型
相關的技術模型如圖4所示。如同商業系統一樣，它從本質上相當簡單，但是已經證明是非常有用的工具，可以使對更進一步的技術考慮形象化。這個模型確定了所有的關鍵系統技術元素和它們之間的界面。需要說明的是已經存在的兩個訪問界面，一個單向的廣播界面和一個雙向的電話界面。這個模型在描述更高層次的界面的時候也很有用，例如，客戶請求區域和內容來源之間界面。
這樣一種模型的有效性使另外一個非常重要的任務變得更加容易，即基本規范的發展，類似的還有該模型中的客戶\網絡界面。稍后會作更詳細的描述。
IPDC基本規范
IPDC基本規范是IP數據廣播論壇承擔的一項非常重要的技術工作項目。制訂規范的目的是定義終端設備能夠訪問數據廣播網路層的界面最小需求。當數據廣播應用提供者把數據送入傳送通道所遇到的界面就是制訂規范目的的一種反映。如圖5所示。正如前面說明的那樣，對網絡層的訪問由單向廣播通道、雙向電話通道或者二者的組合。為了滿足這個，規范定義了兩種形式，廣播形式（BroadcastProfile）和交互形式（InteractionProfile）。廣播形式用來進行廣播服務，不需要用戶的初始化控制就可以使用，不需要接收機的反饋就可以發揮功能。交互形式用來進行交服務，需要用戶的初始化控制和接收機的反饋。
對基本規范的具體描述不再本論文的范圍之內。下面的幾部分將提供一個對執行廣播和交互數據廣播服務各層的全面縱覽。
廣播方式
廣播方式（BroadcastProfile）的主要元素標注在圖6中。兩個關鍵的應用程序界面（APIs）在圖中用加粗的線條描述，并稱之為A和B。APIA屬于IP數據廣播傳輸API，而APIB屬于IP數據廣播基本API。數據廣播傳輸API定義了數據傳輸介質和用戶終端設備之間的界面。IP數據廣播基本API作為IP數據廣播應用程序和用戶終端設備接口的“套結字（Socket）”。和傳輸通道的接口是同過IP，IP安全（IPSecurity，IPSEC）和IP控制消息協議（IPControlMessageProtocols，IPCMP）實現的。它們為打包數據的安全傳輸提供一個基本的框架。上邊一層是用戶數據包協議（UserDatagramProtocol），該層為大數據包的傳輸提供功能，而這些數據包構成了所有傳輸數據的基礎。這層的上邊是對時間有嚴格要求的流內容的傳輸，該層由實時協議（RealTimeProtocol，RTP）推動，同時面向對象的內容使用異步層編碼（AsynchronousLayerCoding，ALC）和分成編碼傳輸（LayeredCodingTransport，LCT）。提供數據廣播服務的關鍵方面是高效的服務開發機構的供應。這個方面由MediaGuideUnidirectionalPoint-to-MultipointTransport（MUPPET）和InternetMediaGuideMetadata（IMG-META）layers提供。
圖6：IPDC基本廣播方式
交互方式
交互方式（InteractionProfile）的主要元素標注在圖7中。前面的通道和廣播方式是一樣的，因為需求是同樣的。交互通道作為一個添加的返回通道和廣播方式不同，這需要引進附加的協議。RTP控制協議（RTCP）提供一個返回通道用來確認流媒體的接收，同時進行目標傳送的相關協議到目前為止還沒有指明。超文本鏈接標示語言（HypertextMarkupLanguage，HTML）提供一個和服務向導交互的通道。交換用戶請求的通道在起草協議的時候也沒有明確指明。顯然，為了能提供安全的服務，為了能進行用戶的身份識別，對內容傳送正確性的確保和費用的支付都是必要的。這個復雜的方面不能容易地在這個圖表中進行描述（事實上，是在應用層實施的），但是基于對將來的考慮，這個方面被認為是一項主要的研究工作。
圖7：IPDC基本交互方式
結論
在IP數據廣播中，任何數字化的內容都可以同時通過廣播網絡有效地傳送到廣大的觀眾。對于消費者來說，可以通過各種各種各樣的移動或固定的終端設備，訪問數字內容和服務。對于內容提供商、服務運行商和內容制作商來說，提供把它們的產品和設備介紹給更多用戶的途徑。IP數據廣播是一種服務，它把數字內容格式、軟件程序、編程接口和多媒體服務通過IP（InternetProtocol）與數字廣播結合起來。數據廣播給內容提供商、技術和服務提供商呈現了巨大的新的商業機會。