IP數(shù)據(jù)廣播分析論文

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摘要

在ip數(shù)據(jù)廣播中，任何數(shù)字化的內(nèi)容都可以同時通過廣播網(wǎng)絡(luò)有效地傳送到廣大的觀眾。對于消費者來說，這意味著在訪問多媒體內(nèi)容的時候能有更多的選擇，同時也意味著更多的滿意。IP數(shù)據(jù)廣播是一種服務(wù)，它把數(shù)字內(nèi)容格式、軟件程序、編程接口和多媒體服務(wù)通過IP（InternetProtocol）與數(shù)字廣播結(jié)合起來。數(shù)據(jù)廣播給內(nèi)容提供商、技術(shù)和服務(wù)提供商呈現(xiàn)了巨大的新的商業(yè)機會。

關(guān)鍵字

IP數(shù)據(jù)廣播，IPDC，DVB-T，移動接收

導(dǎo)言

IP數(shù)據(jù)廣播論壇（IPDatacastForum）是一個成立于2002年1月的非營利性質(zhì)的公司協(xié)會，旨在探尋由數(shù)字廣播和Internet協(xié)議技術(shù)的結(jié)合所帶來的潛在的商業(yè)機會。該論壇的10個創(chuàng)始公司一致認為：安全的一對一的移動電信技術(shù)和高效的一對多廣播技術(shù)的之間的優(yōu)勢互補提供了巨大的商業(yè)潛力。到目前為止，所作的工作包括對諸如IPDC，技術(shù)需求和頻譜等商業(yè)案例的研究。這項工作包含了對DAB和DVB技術(shù)的應(yīng)用，特別是DVB技術(shù)。為了表現(xiàn)DVB技術(shù)的重要性，該論壇同樣也推進組建一個平行的DVB組，來研究DVB規(guī)范和系統(tǒng)對IPDC的影響。本文將向您介紹：到目前為止，IP數(shù)據(jù)廣播論壇在商業(yè)和技術(shù)方面對IP數(shù)據(jù)廣播（IPdatacasting）所作的工作。

什么是IP數(shù)據(jù)廣播？

IP數(shù)據(jù)廣播（IPdatacasting，IPDC）是一種能夠有效和直接發(fā)送數(shù)字內(nèi)容給廣大觀眾的廣播技術(shù)。從技術(shù)上說，它使用DVB-T網(wǎng)絡(luò)廣播任何基于IP的數(shù)據(jù)。

IP數(shù)據(jù)廣播是一種和數(shù)字電視類似的廣播系統(tǒng)，二者的不同之處：IP數(shù)據(jù)廣播代替了數(shù)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(shù)據(jù)和文件的傳送。數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以是移動的圖片，聲音，網(wǎng)頁和計算機程序。

從IP數(shù)據(jù)廣播傳輸中接收的內(nèi)容的類型和從Internet中接收的內(nèi)容類型很相似，但只有一個顯著的不同。IP數(shù)據(jù)廣播是面向大規(guī)模接收數(shù)據(jù)服務(wù)而設(shè)計的，并且在發(fā)射機可以覆蓋的地區(qū)IP廣播信號可以被數(shù)以千計的接收者同時接收。這和一個標(biāo)準(zhǔn)的Internet連接是不同的，標(biāo)準(zhǔn)的Internet連接是私有的連接，所請求的網(wǎng)頁只被發(fā)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(shù)據(jù)廣播是一種多點傳送服務(wù)，就像電視和廣播一樣。廣播信號被送往發(fā)射天線然后廣播出去，任何處在覆蓋區(qū)域的接收者都可以收到信號。這就是為什么使用IP數(shù)據(jù)廣播只向一個接收者傳送信號不切實可行的原因。IP數(shù)據(jù)廣播最合適的用途是向所有感興趣的用戶傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)實行按用戶計費，同過IP數(shù)據(jù)廣播同時向很多觀眾播送數(shù)據(jù)是絕對劃算的。

DVB-T和移動接收

DVB-T（ETS300744）為數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量，理論上與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地區(qū)覆蓋好。采用編碼正交頻分復(fù)用（COFDM）調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高，采用MPEG-2數(shù)字視頻、音頻壓縮編碼技術(shù)；但其接收費用高。DVB-T標(biāo)準(zhǔn)中主要規(guī)范的是發(fā)送端的體系結(jié)構(gòu)和信號處理方式，對接收端是開放的，各廠商可以開發(fā)各自的DVB-T接收設(shè)備，只要該設(shè)備能夠正確接收和處理發(fā)射信號，并滿足DVB-T中所規(guī)定的性能指標(biāo)。

參照DVB-T標(biāo)準(zhǔn)，給DVB-T發(fā)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(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，使用的參數(shù)為：8k模式，64QAM（QuadratureAmplitudeModulation正交幅度調(diào)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(jīng)相當(dāng)充足了，由于這樣一個事實，如此強的多普勒效應(yīng)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(shù)4，但是這會影響到時間間隔。

正交幅度調(diào)制（QAM）是一種來調(diào)制解調(diào)器的常見調(diào)制技術(shù)，也是振幅和相位調(diào)制的結(jié)合。64QAM意味著在每個載波信號中轉(zhuǎn)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(diào)制進行移動接收比以64QAM調(diào)制進行快4倍成為可能。

編碼率（CR）與數(shù)據(jù)糾正和有效的全局?jǐn)?shù)據(jù)比特率相關(guān)。在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，1/3倍用來進行數(shù)據(jù)糾正。通過添加數(shù)據(jù)糾正比特位，使校正在快速移動接收中產(chǎn)生的錯誤（由于衰減）從而達到更快的靈活性成為可能。當(dāng)CR=1/2時，移動接受速度可以提高大約25%。

在普通的數(shù)字電視移動接收中，速度限制大約在30km/h的范圍內(nèi)。通過改變發(fā)射參數(shù)，有可能達到300km/h范圍的移動接收速度。

圖1：數(shù)字電視移動接收參數(shù)對比

IP數(shù)據(jù)廣播試驗網(wǎng)絡(luò)

在IP數(shù)據(jù)廣播發(fā)射系統(tǒng)中，包括IPEncapsulators，服務(wù)系統(tǒng)和DVB-T發(fā)射機——和數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)（除了IPEncapsulators）很相似。服務(wù)器系統(tǒng)從不同的服務(wù)提供商接收服務(wù)或應(yīng)用，并且把它們裝入IPEncapsulators，IPEncapsulators依次把數(shù)據(jù)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(wù)/內(nèi)容提供商同時裝入數(shù)據(jù)。

發(fā)射的IP數(shù)據(jù)包括實時流視頻或文件，當(dāng)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(wù)器上的文件播放。在發(fā)射文件的情況下，這些文件可以是任何類型或格式，從網(wǎng)頁甚至到接收機升級文件，當(dāng)然，在接收機上必須有相應(yīng)的支撐應(yīng)用軟件來接收或利用發(fā)射的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)廣播商業(yè)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)廣播商業(yè)系統(tǒng)如圖3所示。該圖描述了在終端到終端的系統(tǒng)中的各位“參賽者”和可以帶來商業(yè)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(tǒng)證明是非常有用的：

內(nèi)容提供者：例如，廣播公司、媒體、出版社；

服務(wù)運行商：整合內(nèi)容，并提供品牌服務(wù)；

網(wǎng)絡(luò)運行商：提供傳送通道；

消費者：使用并為傳送的內(nèi)容付費。

與該系統(tǒng)相關(guān)的另一些重要問題有對內(nèi)容安全的需求，例如，某種形式的權(quán)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(fā)展在進一步研究中證明是非常有用的，特別是，相關(guān)服務(wù)的構(gòu)成方式，就如我們將在下面看到。

相關(guān)的技術(shù)模型

相關(guān)的技術(shù)模型如圖4所示。如同商業(yè)系統(tǒng)一樣，它從本質(zhì)上相當(dāng)簡單，但是已經(jīng)證明是非常有用的工具，可以使對更進一步的技術(shù)考慮形象化。這個模型確定了所有的關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)元素和它們之間的界面。需要說明的是已經(jīng)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(qū)域和內(nèi)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(wù)變得更加容易，即基本規(guī)范的發(fā)展，類似的還有該模型中的客戶\網(wǎng)絡(luò)界面。稍后會作更詳細的描述。

IPDC基本規(guī)范

IPDC基本規(guī)范是IP數(shù)據(jù)廣播論壇承擔(dān)的一項非常重要的技術(shù)工作項目。制訂規(guī)范的目的是定義終端設(shè)備能夠訪問數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)路層的界面最小需求。當(dāng)數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用提供者把數(shù)據(jù)送入傳送通道所遇到的界面就是制訂規(guī)范目的的一種反映。如圖5所示。正如前面說明的那樣，對網(wǎng)絡(luò)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(guī)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(wù)，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(fā)揮功能。交互形式用來進行交服務(wù)，需要用戶的初始化控制和接收機的反饋。

對基本規(guī)范的具體描述不再本論文的范圍之內(nèi)。下面的幾部分將提供一個對執(zhí)行廣播和交互數(shù)據(jù)廣播服務(wù)各層的全面縱覽。

廣播方式

廣播方式（BroadcastProfile）的主要元素標(biāo)注在圖6中。兩個關(guān)鍵的應(yīng)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(shù)據(jù)廣播傳輸API，而APIB屬于IP數(shù)據(jù)廣播基本API。數(shù)據(jù)廣播傳輸API定義了數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和用戶終端設(shè)備之間的界面。IP數(shù)據(jù)廣播基本API作為IP數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用程序和用戶終端設(shè)備接口的“套結(jié)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(xié)議（IPControlMessageProtocols，IPCMP）實現(xiàn)的。它們?yōu)榇虬鼣?shù)據(jù)的安全傳輸提供一個基本的框架。上邊一層是用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（UserDatagramProtocol），該層為大數(shù)據(jù)包的傳輸提供功能，而這些數(shù)據(jù)包構(gòu)成了所有傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。這層的上邊是對時間有嚴(yán)格要求的流內(nèi)容的傳輸，該層由實時協(xié)議（RealTimeProtocol，RTP）推動，同時面向?qū)ο蟮膬?nèi)容使用異步層編碼（AsynchronousLayerCoding，ALC）和分成編碼傳輸（LayeredCodingTransport，LCT）。提供數(shù)據(jù)廣播服務(wù)的關(guān)鍵方面是高效的服務(wù)開發(fā)機構(gòu)的供應(yīng)。這個方面由MediaGuideUnidirectionalPoint-to-MultipointTransport（MUPPET）和InternetMediaGuideMetadata（IMG-META）layers提供。

交互方式

交互方式（InteractionProfile）的主要元素標(biāo)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(xié)議。RTP控制協(xié)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(biāo)傳送的相關(guān)協(xié)議到目前為止還沒有指明。超文本鏈接標(biāo)示語言（HypertextMarkupLanguage，HTML）提供一個和服務(wù)向?qū)Ы换サ耐ǖ馈＝粨Q用戶請求的通道在起草協(xié)議的時候也沒有明確指明。顯然，為了能提供安全的服務(wù)，為了能進行用戶的身份識別，對內(nèi)容傳送正確性的確保和費用的支付都是必要的。這個復(fù)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(yīng)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。

結(jié)論

在IP數(shù)據(jù)廣播中，任何數(shù)字化的內(nèi)容都可以同時通過廣播網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，訪問數(shù)字內(nèi)容和服務(wù)。對于內(nèi)容提供商、服務(wù)運行商和內(nèi)容制作商來說，提供把它們的產(chǎn)品和設(shè)備介紹給更多用戶的途徑。IP數(shù)據(jù)廣播是一種服務(wù)，它把數(shù)字內(nèi)容格式、軟件程序、編程接口和多媒體服務(wù)通過IP（InternetProtocol）與數(shù)字廣播結(jié)合起來。數(shù)據(jù)廣播給內(nèi)容提供商、技術(shù)和服務(wù)提供商呈現(xiàn)了巨大的新的商業(yè)機會。