數字新媒體技術標準發展概況

　　 

    作者：湖南邵陽電視臺   鄧永紅

    摘要：目前出現的數字新媒體主要包括地面（移動）數字電視、IPTV、手機電視等，由于標準化是產業化的前提，因此，數字新媒體的相關技術標準成為了業界關注的焦點，本文比較詳細地介紹這三種數字新媒體相關技術標準的發展情況。

    關鍵詞：DMBIPTV3G

    近年來，地面（移動）數字電視、IPTV、手機電視等數字新媒體迅速涌現，其相關技術標準已成為業界關注的焦點。

    一、地面（移動）數字電視標準發展概況

    在地面數字電視廣播方面，歐洲及日本的標準都采用正交頻分復用調制技術，能夠較好地支持移動接收，可被應用于移動交通工具進行電視接收，又被稱為移動數字電視，移動數字電視是指通過無線數字信號發射、地面數字接收的方式播放和接收電視節目，它最大的特點是在處于移動狀態、時速120公里以下的交通工具上，保持電視信號的穩定和清晰，移動數字電視作為新興媒體，將成為今后廣播電視發展新的重要領域。

    目前全球共有三套國際地面傳輸系統標準，美國1996年高級電視系統委員會(ATSC)研發的格形編碼八電平殘留邊帶(8-VSB)即：ATSC8-VSB；歐洲1997年提出的數字視頻地面廣播(DVB-T) ，采用編碼正交頻分復用(COFDM) 即：DVB-T COFDM；日本1999年提出的地面綜合業務數字廣播(ISDB-T) ，采用正交頻分復用(OFDM) 即：ISDB-T OFDM。另外，我國的地面數字電視標準也即將正式出臺?，F簡要介紹如下：

    1．美國ATSC8-VSB系統

    美國ATSC標準采用了當時單載波傳輸調制和糾錯編碼的一系列技術成果，使這一標準具有較高的頻譜效率和較高的抗高斯白噪聲能力。該標準于1997年被接受為國際電訊聯盟（ITU）的第一個數字電視傳輸國際標準。但該標準抵抗寬帶多徑衰落（回波反射）和多普勒衰落（移動信道）的能力以及支持移動接收和單頻網組網的能力尚待進一步改進提高。

    2．歐洲DVB-TCOFDM系統

    歐洲采用以編碼正交頻分復用COFDM為核心技術的地面數字電視廣播傳輸標準DVB－T。該標準抵抗寬帶多經衰落和多普勒衰落的能力較強，并具有支持移動接收和單頻網應用的能力。該標準于1998年被接受為ITU的第二個數字電視傳輸國際標準。

    歐洲在確定DVB－T標準之后，先后分別設置了MOTIVATE、MCP和DRIVE等項目專門研究其該標準在移動接收方面的實際應用技術。最近為了克服DVB－T尚存在的技術不足，又在進行DVB－X技術標準的研究，以期在DVB－T標準基礎上，解決大單頻網條件下的小型手持信息終端的穩定接收問題。DVB－T一直在持續研究解決數字電視的移動接收技術和容納各種業務的實際應用問題。

    3．日本ISDB-TOFDM系統

    為保護本國電視工業和相關產業的重大利益，日本于1996年開始啟動自主的數字電視傳輸標準研發項目。通過研究比較，日本決定以OFDM多載波技術為基本技術路線，在歐洲COFDM技術的基礎上，增加具有自主知識產權的分段OFDM技術，可使每段頻譜傳輸不同的應用，以面向室內外固定接收HDTV和移動接收SDTV并支持單頻網為基本技術需求。還可以面向擴展的多媒體分層傳輸服務。1998年日本將這一稱為BTS－OFDM的技術體制定為日本地面數字電視廣播傳輸標準ISDB－T。經過艱苦的努力，該標準于2001年被正式接受為ITU的第3個數字電視傳輸國際標準。

    在技術上，ISDB－T增加了交織的深度，使其抗脈沖干擾能力優于歐洲DVB－T標準。其在頻帶內所分的13個子頻段可以同時提供不同級別的服務和應用。而其他指標則與DVB－T類似。頻域分段可以為不同業務應用提供不同成本的專用接收機，但較深的交織不利于實時交互和移動應用。

    4．三種標準的比較

    美國的ATSC8-VSB、歐洲DVB-T、日本ISDB-T的比較如表1所示。

    5．我國地面數字電視標準發展概況

    技術標準之于我國數字電視產業發展的意義是不言而喻的。早在2001年，國家標準化委員會就向全社會廣泛征集具有我國自主知識產權的地面數字電視傳輸標準方案，最終上海交通大學的ADTB-T標準和清華大學的DMB-T標準脫穎而出，此后分別形成了南北兩派。清華的DMB-T采用的是多載波調制技術，交大的ADTB-T標準采用的是單載波調制技術，兩種方案各有特點。測試結果表明，兩標準完全符合應用條件，并優于國外現有標準。

    標準的統一和確定是各方博弈的結果，到底采用單一標準還是融合標準？現在還沒有定論，有消息稱：我國數字電視地面傳輸標準有望于近期公布。由于廣電總局2006年4月發文要求已試驗移動電視的區域要與國家自主標準相同，其它標準可能會最終出局，這無疑給了即將出臺的標準巨大的生存空間。

    二、IPTV標準發展概況

    IPTV即網絡電視，是一種利用寬帶網，集互聯網、多媒體、通訊等多種技術于一體，向家庭用戶提供包括數字電視在內的多種交互式服務的嶄新技術。

    1．IPTV相關的標準分類

    國際上固話運營商也是從最近兩年才興起IPTV熱，至今也沒有一個國家在IPTV業務方面形成成熟標準，國內IPTV業務也同樣無標準可循。目前，與IPTV相關的標準化組織和論壇主要包括國際電信聯盟(ITU)、互聯網流媒體聯盟(ISMA)、開放移動聯盟(OMA)、數字音/視頻聯盟(DAVIC)、國際標準化組織(ISO)、交互式電視聯盟(ITV)、寬帶業務聯盟、Tvanytime、互聯網過程任務組(IETF)以及早年的ATM論壇等。IPTV相關的標準大致可劃分為三類。具體如下：

    （1）框架類標準：框架類標準研究和標準化的重點是根據技術、網絡、政策、演進和商業等因素，如何將各種編碼標準、通信協議、安全和控制技術等有機地集成在一起，為IPTV產業界(尤其是IPTV的業務運營商)提供一個完整的端到端解決方案。

    （2）編解碼類標準編：編解碼類標準研究和標準化對音視頻的編碼與解碼問題。盡管IPTV編解碼標準有很多種，但在中國主要是采用MPEG-4、H.264技術以及中國提出的具有自主知識產權的標準AVS。

    （3）協議接口類標準：主要是在IETF完成的，如：實時流控協議(SCTP)，編碼封裝協議RTP/RTCP，運營支撐協議RADIUS/SNMP等。

    2．IPTV編解碼標準簡介

    IPTV最重要的標準就是編解碼標準，編碼直接關系到解碼，解碼又會影響到機頂盒。之所以目前尚沒有廠家大規模生產網絡機頂盒，一個重要原因就是沒有確定的標準支持。IPTV編解碼標準有很多種，在中國主要是采用MPEG-4、H.264技術以及中國提出的具有自主知識產權的標準AVS，MPEG-4，還是H.264或AVS，國內企業面臨一場抉擇。IPTV視頻編解碼MPEG-4、H.264以及AVS之間的標準之爭趨于白熱化?，F在就對這三種標準進行簡要的介紹，具體如下：

    （1）MPEG-4標準簡介

    運動圖像專家組MPEG于1999年2月正式公布了MPEG-4（ISO/IEC14496）標準第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦告底定，且于2000年年初正式成為國際標準。

    MPEG-4與MPEG-1和MPEG-2有很大的不同。MPEG-4不只是具體壓縮算法，它是針對數字電視、交互式繪圖應用、交互式多媒體等整合及壓縮技術的需求而制定的國際標準。MPEG-4標準將眾多的多媒體應用集成于一個完整的框架內，旨在為多媒體通信及應用環境提供標準的算法及工具，從而建立起一種能被多媒體傳輸、存儲、檢索等應用領域普遍采用的統一數據格式。

    （2）H.264標準簡介

    2003年，ITU-T通過了一個新的數字視頻編解碼標準，即H.264標準，H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯合視頻組(JVT)制定的新一代視頻壓縮編解碼標準。國際電信聯盟將該系統命名為H.264/AVC，國際標準化組織和國際電工委員會將其稱為14496-10/MPEG-4AVC。

    H.264標準只有三個子集：基本子集、主體子集和擴展子集?；咀蛹菍橐曨l會議應用設計的，這套標準幾近完美，能夠提供強大的差錯隱消技術（應用該技術，即使在Internet這樣的易錯網絡上也可以得到較好的視頻效果），并且支持低延時編/解碼技術，使視頻會議顯得更自然。主體子集和擴展子集更適合于電視應用（數字廣播、DVD）和延時顯得并不很重要的視頻流應用。

    （3）AVS標準簡介

    AVS是基于我國創新技術和部分公開技術的自主標準，AVS標準包括系統、視頻、音頻、數字版權管理等四個主要技術標準和一致性測試等支撐標準。

    2002年，在信息產業部支持下，成立了“數字音視頻編解碼技術標準”工作組（簡稱AVS工作組），2003年，國家發展和改革委員會批準了《數字音視頻編解碼技術標準AVS研究開發與測試驗證重大專項》。在國內外上百家企業和科研單位共同參與下，AVS標準制定工作進展順利，其中最重要的視頻編碼標準于2005年通過國家廣電總局測試，2006年1月得到信息產業部批準，2月國家標準化管理委員會正式頒布，3月1日起實施。

    （4）三種編解碼標準之爭

    三大編解碼“技術”各有所長，具體如下：

    MPEG-4是新一代全球多媒體標準，MPEG-4能夠在各種帶寬范圍內提供專業質量的音頻和視頻流服務，是目前商用化程度最高的標準，同時在節目源基礎方面占有先天優勢。

    H.264由于采用了多項提高圖像質量和增加壓縮比的技術措施，比MPEG-4節約了50％的碼率，具有較強的抗干擾性，容易獲得穩定的圖像。而壓縮比則是視頻傳輸過程中最重要的指標，也就是說，H.264在編碼技術上的優勢使它比MPEG-4更先進。

    AVS是我國第一個具有自主知識產權、達到國際先進水平的數字音視頻編解碼標準，可用于高清晰度數字電視、高清晰度激光視盤機、網絡電視、視頻通信等領域。與MPEG-4相比，其壓縮效率明顯提高，而與H.264相比，又減少了CABAC等實現難度大的技術，從而增強了可實現性。AVS對我國數字化音視頻產業的發展具有基礎意義。AVS最直接的產業化成果是未來10年我國需要的數億顆解碼芯片，最直接效益是AVS標準專利管理委員會只象征性地收取每臺機頂盒1元人民幣的專利費，可節省超過每年數十億美元的專利費。為了降低IPTV網絡運營成本，我國將力挺國產音視頻標準AVS。

    中國IPTV視頻編解碼究竟采用何種標準，是MPEG-4、H.264還是AVS？各利益集團為此展開了博弈，具體如下：

    在產業鏈上，電信運營商有接入的優勢，廣播傳媒集團有內容及政策的優勢，雙方都希望成為產業鏈上直接面對最終用戶的關鍵一環，這就導致了兩家爭奪主導權，而技術標準正是爭奪的重要領域之一。中國電信傾向H.264，認為該標準技術先進，代表未來的方向；而廣電部門則看好MPEG-4，廣電一方指出，MPEG-4目前已經技術成熟，并且成本較低，因此有效降低了IPTV的推廣成本，是目前最有可能誕生成熟商業模式的技術標準。另外，因為MPEG-2能夠很好地過渡到MPEG-4，此前，廣電部門電視傳輸標準一直采用的是MPEG-2，甚至央視在開通數字高清晰電視的時候，也采用了MPEG-2。

    目前，中國網通也與中國電信觀點一致。盡管中國網通研究院在試點城市選取了MPEG-4為IPTV視頻編解碼標準，但中國網通真正中意的IPTV標準也是H.264，而非現在的MPEG-4。

    雖然各方都希望標準盡快確定下來，但前景依然不很明朗。無疑，標準的統一和確定是各方博弈的結果。這個博弈的過程應該是合作大于競爭和沖突，會是一種妥協、融合的結果，因為IPTV是三網融合的產物，不可能由廣電、電信或者其他利益集團單方面來確定標準。

    有關部門領導提出，IPTV選擇標準將主要考慮幾個方面的因素，包括先進性、開放性、低成本以及產業化基礎等。AVS標準的問世讓我國在IPTV標準選擇方面具有更充分的選擇空間。

    3．中國IPTV標準發展概況

    中國通信標準化協會(CCSA)IP與多媒體工作委員會IPTV特別工作組于2005年下半年成立，并啟動了對IPTV標準的研究和制訂工作。參加IPTV特別工作組的單位幾乎包含了目前從事IPTV業務運營、開發和研究的國內外所有企業。

    2005年8月10日召開的IPTV特別任務組第一次會議提出了IPTV系列標準（第一版）應首先開展研究的7個項目。

    2005年12月召開的IP多媒體技術委員會對首次提交的六項IPTV標準草案公開進行了審查，此6項標準包括IPTV業務需求、IPTV業務系統總體要求、IPTV業務平臺與內容平臺接口、IPTV業務平臺與機頂盒接口、IPTV的DSLAM設備要求以及IPTV機頂盒設備技術規范。

    2006年2月的IPTV特別任務組會議對今后IPTV標準體系的結構和主要內容進行了深入討論，就若干關鍵研究方向的確定達成一致意見，并就如何參與國際電聯的相關活動，及對今后國際IPTV標準制訂達成一致意見，標志著國內的IPTV產業正在聯合起來走向國際。

    2006年5月中旬，中國IPTV國家標準中的18項標準已經提交給信息產業部待批，除上述6項標準之外，還包括陸續增加的12項補充標準，這18項標準是今后中國IPTV國家標準的基礎。這18個標準在信息產業部批準后將公之于世，但是具體的獲批時間不得而知。在爭論較為激烈的視頻編解碼IPTV國家標準上，國產標準AVS的呼聲很高，但是此次報批的標準中沒包含AVS。

    據知情人士透露，AVS工作組已向相關主管部門匯報AVS的工作進展，由于AVS是新研發的國產標準，還沒有成熟的商用案例，技術上是否可行還需進行測試，因此，AVS將進行一系列測試。2006年6月國產音視頻編解碼標準AVS即將進行室內測試階段，測試結果將會嚴重影響到兩大電信運營商是否采用其作為IPTV標準的態度。

    三、手機電視標準發展概況

    謂手機電視，就是利用具有操作系統和視頻功能的智能手機觀看電視，手機電視業務的出現，是移動通信與廣播電視行業彼此融合的結果。業界預測，手機電視將成為繼家庭電視和電腦之后的第三塊影像屏幕。手機電視業務有兩種實現方式：一種是基于移動運營商的蜂窩無線網絡，實現流媒體多點傳送；另一種是利用數字多媒體廣播（DMB），實現多點傳送。其中，DMB技術又分為地面波DMB和衛星DMB，與3G移動流媒體技術共同構成了手機電視的三大技術。下面對這三種技術進行簡要的介紹：

    1．地面波DMB

    地面波DMB目前業內關注比較多是歐洲標準DVB-H和韓國標準T-DMB。

    （1）DVB-H標準簡介

    DVB-H標準全稱為DigitalVideoBroadcastingHandheld，是歐洲DVB組織在推出數字電視傳輸的系列標準以后，為通過地面數字廣播網絡向便攜/手持終端提供多媒體業務所制定的傳輸標準。

    DVB-H被認為是DVB-T標準的擴展應用，雖然它是一個傳輸標準，事實上注重于協議實現。系統前端由DVB-H封裝機和DVB-H調制器構成，DVB-H封裝機負責將IP數據封裝成MPEG-2系統傳輸流，DVB-H調制器負責信道編碼和調制；系統終端由DVB-H解調器和DVB-H終端構成，DVB-H解調器負責信道解調、解碼，DVB-H終端負責相關業務顯示、處理。

    DVB-H保有部分與DVB-T接收電路的兼容性，同時為了滿足手持式裝置接收的特性，如低功耗、高移動性、共通平臺與網絡切換服務不中斷等要求，以保證在室內、戶外、步行或行駛中的汽車上都能正常收看，做了不少技術改進。例如，為了降低功耗，DVB-H在耗電上的目標是將天線、電視調諧器和OFDM譯碼電路等的總耗電量控制在100mW以內；為提高電池的使用時間，終端周期性地關掉一部分接收電路以節省功耗；為了滿足便攜的需求，DVB終端的天線更小巧，移動更為靈活；傳輸系統能保證在各種移動速率下順利接收DVB-H業務；系統具有很強的抗干擾能力，能提供足夠的靈活性以滿足不同傳輸帶寬和信道帶寬應用等。

    （2）T-DMB標準簡介

    T-DMB是韓國推出的地面數字多媒體廣播系統，從嚴格意義上講，仍算是歐洲的國際標準。該標準建立在歐洲廠商開發的尤里卡147數字音頻廣播（DAB）系統的基礎上，做了一些修改，以便向手機、PDA和便攜電視等手持設備播送空中數字電視節目。

    T-DMB系統，包括1個DMB監視系統、2個視頻編碼器、視頻網關和多路復用器，可以提供靈活的服務，包括視頻廣播、音頻廣播、單獨的交通/新聞/天氣頻道。T-DMB利用ITU-TH.264對視頻進行編碼，利用MPEG-4BSAC對音頻進行編碼。然后利用MPEG-4同步層和MPEG-2傳輸流對視頻、音頻及額外的數據進行處理，有些基本模塊與DVB-H相似。

    DVB-H和T-DMB兩種標準相比，各有優劣，這里就不作具體比較了。

    2006年6月1日起，DAB（數字音頻廣播）標準正式成為中國廣電行業推薦性標準，凡是有DAB基礎的地方就可順利發展DMB業務，韓國廠商主導的T-DMB標準在這場利益爭奪戰中暫時勝出。

    2．衛星DMB

    衛星DMB業務是將數字視頻或音頻信息通過DMB衛星進行廣播，由移動電話或其他專門的終端實現移動接收，是一種可以在很寬廣的地區充分滿足在移動環境中視聽廣播電視這一個性化要求的極具競爭力的解決方案。

    衛星傳輸也屬于無線傳輸方式，適合應用于手機電視業務。與地面微波傳輸和有線網絡相比，可以適應更大范圍的覆蓋要求，不受地面網絡的限制，具有傳輸節目量大，節目畫質、音質更佳的特點，是一種高效的傳輸方式。

    衛星DMB的研發和試應用目前主要在韓國和日本展開。

    3．3G流媒體

    流媒體是指視頻、聲音等數據以實時傳輸協議承載，并以連續的流的形式從源端向目的端傳輸，在目的端接收到一定緩存數據后就可以播放出來的多媒體應用。流媒體技術應用到移動網絡和終端上，稱之為移動流媒體技術。目前，美國的Sprint、中國移動和中國聯通采用這種方式。

    目前，我國的移動運營商主要通過2.5G或2.75G網絡傳輸技術來播放手機電視節目，常規電視機每秒鐘可以顯示30幀畫面，人的眼睛和大腦不會感覺到其中的停頓，但是受網絡帶寬的影響，目前，中國手機電視視頻質量比較差，平均每秒只有3至5幀畫面，手機電視在現有中國移動和中國聯通的網絡上都無法實現流暢的體驗。另外，也由于CDMA2000-1X和GPRS技術的帶寬有限，一旦使用手機電視業務的用戶數量上升，網絡就會發生擁塞。中國移動的GPRS能夠提供的帶寬只有30-40kbps，聯通的CDMA2000-1X也僅能達到60-70kbps。而要在手機屏幕上展現較好的畫質，需要128kbps以上穩定帶寬。

    由于目前的帶寬不如人意，手機電視業務在目前的網絡條件和技術下，其試驗意味遠遠大于實際效果，現在手機電視的內容模式和運營模式的探索主要是在為3G作準備。

    3G是英文3rdGeneration的縮寫，指第三代移動通信技術。3G的本質是將移動通信和多媒體通信這兩種通信系統有機地結合起來，3G移動通信最高傳輸速率可達2Mbp，可用來傳送MPEG-1/-2/-4壓縮標準的圖像和聲音，能達到電視實時傳輸的效果，能在手機屏幕上展現很好的畫質，手機電視作為移動視頻通信較容易實現的一種應用必定會借助于3G網絡的普及進入一個新的階段。

    數字新媒體之所以新，是因為它是廣電與電信融合發展到一定階段的產物，具有廣電與電信的“雙重屬性”。2006年是國家“十一五”規劃開局之年，“十一五”規劃中明確提出了推進“三網融合”的發展，這對于數字新媒體的前途來說不啻是一大喜訊。標準化是產業化的前提，相關標準的確定將為數字新媒體的發展插上騰飛的翅膀，我們期待數字新媒體的國家標準早日出臺。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com