GEMIPTV —— 广播电视运营商的IPTV 选项？

【编者按】数字电视时代，各种互动应用、增值业务应运而生。作为支撑这些业务和应用的中间件，世界各国（地区）和技术标准组织都积极行动并制定了相关的标准。正确理解并选择合适的标准，作为企业或单位产品和业务的开发基准，搭建尽可能开放的运营环境，对于数字电视产业链的健康发展和聚变式跨越都至关重要。

　　GEMIPTV —— 广播电视运营商的IPTV 选项？


　　背景

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　　随着“三网融合”的进一步加剧，运营商之间的业务开始交叉并相互渗透。与此同时，为了适应业务发展的需要，各种国际标准在强调开放的同时，也开始彼此相互借鉴、互通有无，以达到快速响应市场需求的目的。

　　作为交互视讯的一种典型业务应用，IPTV 无论在中国还是在国际上，最初都是电信运营商抢夺广电运营商业务的一个工具。而现在，许多国外广电运营商也开始拥抱IPTV，研究如何在广电网络中开展IPTV 及其各种变种业务，以应对电信运营商的竞争。

　　早期的IPTV 系统基本上都是私有系统，无论是国内比较成功的中兴、华为、UT 斯达康还是国外的微软、阿尔卡特和爱立信等全部是私有系统。但是这种私有系统目前也正是阻碍IPTV 发展的一个重要原因：不开放，各种系统之间不能互联互通；维护和运营成本高；缺乏应用，尤其是不支持已经在互联网领域已经广泛存在的各种应用等。

　　为了解决上述问题，IPTV 产业链中的主要玩家又联合起来，相互合作，针对各个环节制订了相应的国际标准，以规范产品开发、业务推广以及产品和设备之间的互联互通。这也是诸如OIPF（Open IPTV Forum）等组织成立的初衷。

　　在吃尽了被私有方案锁住的苦头之后，很多业务运营商也痛定思痛，不再愿意选择封闭和私有的解决方案了。在方案的评估过程中，对方案的开放性和标准化成为第一要求，因为可以为后面的中间件、应用、终端设备等留有广阔的选型空间和替换自由度，从长远来说，可以为运营商节约大量的维护和运营成本。

　　本文着重介绍IPTV 的三大阵营：私有方案、OIPF 和GEM‐IPTV。OIPF 和GEM‐IPTV 都属于开放标准的解决方案，但是OIPF 源于电信阵营，而GEM‐IPTV 则源于广播电视阵营。广电运营商如何选择一个适合自身业务发展需要的IPTV 解决方案？作者结合自己的研究和工作经验给出一些管见以供参考，同时欢迎同行或有兴趣的读者一起商榷。

　　IPTV 简介

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　　IPTV 的定义有多种，但一般而言，它指代的是基于IP 网络的数字电视业务。与传统的广播电视不同，IPTV 系统是通过IP 协议在宽带网络中进行数字电视业务的传送。IPTV 的好处是既能在受管理的网络（Managed Networks，由运营商做端到端的管理）中进行业务传送，又可以在开放的互联网中进行业务传送。对于家庭用户，IPTV 经常和视频点播业务结合在一起，也可以和互联网业务，如宽带上网或VoIP（网络电话）业务打包在一起。 当IPTV、VoIP 和上网业务打包在一起时，又俗称“Triple Play”（三重业务）。如果在加上移动性（Mobility），这种多业务包又俗称“Quadruple Play”（四重业务）。

　　目前，IPTV 正处于不断地发展和完善过程中，和传统的广播电视业务相比，它有很多优势和业务潜力，因为它能够提供一个更为个性化和互动的环境。

　　IPTV 的优势与局限性

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　　IPTV 的优势主要体现在以下几个方面：

●　首先，IPTV 基于IP 平台，使得电视业务可以很容易地和其他IP 业务打包和捆绑，比如高速上网和VoIP 等。

●　其次，基于IP 平台能够提供更多机会实现业务互动和个性化。例如，业务提供商可以为用户提供交互节目指南，用户可以根据节目名称或者演员的名字对节目内容进行搜索，或者通过画中画（Picture-in-Picture）功能，在不离开当前节目的情况下浏览其他频道。

●　IPTV 另外一个优点是方便各种业务的整合和融合，基于IMS 的IPTV 解决方案使得这种优势尤为突出。融合业务（融合通信）意味着可以在现有的业务基础上无缝地生成各种新的增值业务，一个简单的例子是TV Caller ID （电视显示电话主叫号码）。另外，国际上MSO（多业务运营商）目前正在积极规划同一个业务如何通过不同的传输网络，在三种不同的设备中运行和显示（Triple Screens：电脑、手机和电视机）在目前阶段，和有线电视业务相比，IPTV 有如下几点局限：

●　首先，当流数据不可靠时，IPTV 业务对于丢包和时延很敏感。因此为了保证业务质量，IPTV 业务运营商都需要预留足够的业务带宽，对于最低的带宽有严格要求。

●　其次，在现实中，特别是传统的IP 网络，一般的带宽介于3~5 Mbps，对于这样的码流条件，显然只可以传输标清数字电视节目。

●　IPTV 的流媒体在无线网络传输环境中还不太成熟，特别是在家庭网络中，基本上是采用有线连接，而不是采用已经普及的WiFi 无线网络。

　　好在目前世界各地的网络带宽都在不断增加：日本和韩国平均网络速度已经达到100 Mbps；北美现网的平均速度是10Mbps，正在向50Mbps 演进；中国预计在不久的将来，网速也将会有一个大飞跃。

　　IPTV 和INTERNET TV

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　　我们还经常听到 Internet TV（互联网电视），那IPTV 和Internet TV 的区别是什么？传统上，IPTV 是在一个受限（受管理）的网络中进行业务传输，该网络是由运营商投资并且是有业务质量保证的；用户要么使用机顶盒或者带接收机功能的电视一体机接收业务。而Internet TV 是基于“best effort”的业务，质量没有保证，用户通过电脑进行业务的接收和观看。但是，新一代IPTV 系统，如由OIPF 定义的IPTV 标准，上述两种情形都支持。

　　IPTV 关键技术

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　　和传统的数字广播电视不同，IPTV 采用了一些其他关键技术，包括：

○　视频压缩采用H.264（MPEG-4 part 10）

○　多播采用 IGMP 等协议

○　流媒体传输采用RTP、RTSP（为了改善流媒体的传输质量，一些公司对传输协议进行了一些修改——作者注）

○　SIP（主要运用在基于IMS 的IPTV 系统中）

　　私有IPTV 解决方案

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　　在现阶段，在各地部署的IPTV 解决[FS:Page]方案主要还是一些私有的解决方案。

　　私有解决方案一览

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　　采用私有和非开放IPTV 系统，给IPTV 的运营带来了很多的挑战和障碍。下面的讨论以微软的MediaRoom 为例。

○　首要的问题是业务运营商完全被微软锁住，其视频相关业务的成功与否也完全受限于MediaRoom 的体系架构和其相关的生态系统（ecosystem）。

○　其二，由于 MediaRoom 不是一个开放的解决方案，系统所需的服务器和服务器体系结构与众不同，因此购买和运作该系统相对昂贵。

○　第三，由于是一个封闭系统，因此应用开发社团较为有限，应用的缺乏也拖了微软市场发展的后腿。

○　第四，微软的MediaRoom 体系架构以及Windows 操作系统有一些弱点以致影响业务网络的设计、安全和运维等。一些部署了MediaRoom 的运营商已经向微软表达各种诉求，要求其尽快修补源于Windows 的各种相关问题。

私有IPTV 系统之所以兴起，主要是源于电信运营商和广电运营商之间的业务竞争。虽然IPTV 系统在功能和业务特性方面有较多优势，但是希望广电运营商采用私有的IPTV解决方案是不太现实的，其原因主要包括：广电运营商缺少特定封闭系统运作和维护的技能；整套系统过于昂贵；整个业务平台的切换对现有业务的影响很大，同时将不可避免地造成客户的流失。

　　OIPF，源于电信阵营的开放IPTV 解决方案

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　　OIPF 是什么？

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OIPF 是Open IPTV forum 的缩略，是由泛工业团体（pan-industrial）发起，旨在制订开放的端到端的IPTV 标准，以使新一代的IPTV 系统能够进入大规模市场应用。其“开放性”表现为标准和规范的开放性以及组织成员的开放性（对任何工业团体开放）。作者预见不久的将来会有广电运营商采用OIPF 解决方案，特别是MSO。

　　OIPF 的目标是什么？

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　　具体来说，OIPF 的目标包括：

○　建立和促进 OIPF 项目的认证和Logo 计划，以确保端到端系统的兼容性。

○　吸纳产业链中的所有关键厂家和机构为成员，包括终端设备制造商、内容提供商、网络运营商、业务提供商、网络设备制造商和家庭网路设备供应商等。

○　和传统的标准组织不同，OIPF 强调Time‐to‐Market（及时上市）。

○　标准覆盖的范围包括发送IPTV 业务所需的各个方面，具体来说，包括业务的发现、内容的发送、安全机制、计费、操作、维护和管理等。

○　尽可能地基于现有的技术和标准。

○　对现有标准缺乏的部分定义一些必要的扩展；向其他标准组织提供反馈以做进一步的完善。目前基于的可选标准包括DLNA、IMS、DVBIPI、Internet portals、webBrowser、multimedia middleware 等。

　　OIPF 和其他标准之间的关系

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图1 描述了OIPF 和其他国际标准之间的关系——基本是三种关系：参考、合作和协调。这也是为什么OIPF 在较短的时间内能够制订和发布较为完善的标准系列的原因。




　　OIPF 的系统结构

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　　图2 是OIPF 的体系结构，通过单一的体系结构来支持多种业务模型。如上所述，OIPF 除了支持受管理的网络之外，还支持基于互联网的各种业务，包括互联网电视。

　　OIPF 标准的主要内容

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　　2009 年1 月，正式发布的OIPF 标准版本1 一共包括7 卷：卷一介绍体系架构 （39 页）、卷二讨论媒体格式（22 页）、卷三涵盖了内容的元数据（41 页）、卷四定义了协议（176 页）、卷五和卷六讨论了应用环境（223 页、67 页）、卷七探讨了安全机制和内容保护（87 页）。

　　截至本文完稿时，发布的第二版本标准包括功能性体系架构版本（234 页）、业务和平台的需求 （46 页）、业务和功能定义（10 页）。

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　　版本1 定义的业务包括：

○　定时节目，又称为广播或线性电视业务

○　节目点播，又称为视频点播，包括节目下载告等

○　对混合业务的支持

　　版本1 定义的功能包括：

○　接入网的支持，版本1 只支持固网接入网，如DSL 和PON 等

○　广告

○　收费和计费

○　内容格式，定义了视音频、字幕以及标清和高清的图形格式等

○　节目指南

○　家庭网络

○　互动应用

○　QoS（业务质量）

○　安全机制

○　业务的使用，定义了两种模式：开放的网络如互联网和受管理的网络

○　用户界面

○　用户管理

○　Web 的访问

○　业务的可移植性（Service Portability）——用户可以通过不同的设备在任何地方通过不同的接入网访问IPTV 业务

○　远程管理

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　　版本2 在版本1 的基础上对相关的业务进行了扩充，并新定义了新的业务。

●　节目点播，扩展了版本1 的基本播放控制功能，如跳过章节、设定书签和根据时间跳播等。对于下载的节目点播业务，版本2 提供了内容同步的功能，版本2 还为用户提供在节目中插入信息和注释的功能，这些消息和注释可以被其他用户看到。

●　PVR，在版本2 中，同样对基本的播放功能提供了扩展，如跳过章节、设定书签和根据时间跳播等。除此之外，还授权用户可以通过一些设备，如手机或PDA 完成PVR 录制的安排和节目内容的管理[FS:Page]操作，同样，这些操作也可以在用户授权下，由业务提供者帮助完成。

●　时移，在版本1 提供本地存储完成时移功能的基础上，版本2 增加了通过网络存储支持时移的功能。同样，对时移节目的播放提供了扩展的功能，如跳过章节、设定书签和根据时间跳播等。

●　通知业务（Notification Service），版本2 为用户提供了访问紧急告警通知的业务。用户可以在和所订业务相关联的手机等设备中接受通知业务。

●　和通信业务的整合，版本2 提供了IPTV 和语音、可视电话等业务的整合，即支持语音和可视电话业务的建立和管理，能够把媒体流中属于不同业务的分量流发送到不同的设备。

●　包括远程控制在内的家长控制，版本2 支持家长远程检查在家播放的节目内容，并且一旦需要，可以远程中断业务访问。它还支持根据家长设定的规则过滤网站内容。

●　远程访问，版本2 支持远程通过手机等设备访问家庭网络，使得用户能够安排节目录制等事项。

●　对混合业务的支持，版本2 允许应用从广播流中接收看过节目的状态信息，或者通过广播流接收有新互动应用的通知。

●　个性化定制频道业务，版本2 支持一种广播业务的变种，即频道的编排是按照用户的喜好或者业务提供商的推荐来编排的，这种变化反映在用户的互动节目指南中。

●　数字媒体的购买，用户可以购买和节目内容相关的彩铃或视频片段，版本2 支持此类数字媒体的广告，购买和向各种设备发送所购买媒体的业务。

●　节目内容的共享，在DRM 允许的前提下，版本2 允许用户选择节目内容并发送给其他用户。

　　版本2 定义的功能包括：

●　接入网，版本2 增加了对移动网的支持。

●　广告，版本2 支持基于用户喜好的广告功能，同时支持用户的广告互动。

●　内容格式，版本2 支持节目内容的自适应，如图片的精度和画面比例等。

●　节目指南，版本2 支持通过节目指南访问用户录制的节目内容的功能，同时还支持根据节目的类别和演员等关键字进行节目内容的搜索。

●　家庭网络，版本2 支持IPTV 用户在家庭网络中发现和列表在DLNA 中的节目内容。

●　互动应用，版本2 提供一种机制，使得用户可以通过移动终端完成和IPTV 业务相关联的应用，如基于短信的投票。

●　QoS（业务质量），在版本1 的基础上，版本2 提供了一种机制，用以恢复传输出错的媒体流。

●　收费，版本2 提供了额外的计费功能，可以为用户订制的各种业务统一收费。

●　安全，版本2 支持用户通过一次登录可以使用各种所订的IPTV 业务，该机制同时允许业务提供商访问所选用户的信息而不会泄露用户的身份。

●　Web 访问，版本２让授权用户（如家长为孩子们）可以根据事先设定的规则过滤网站内容。

●　业务会话的连续性（Session Continuity），也就是所谓的Session‐shift，不单单支持时移和位移动能，更可做到基于会话单位的迁移（如从一个房间的电视到另外一个房间通过手机观看先前观看的业务）。

●　内容分发网络（CDN），版本2 可以提供媒体服务器的容量和数量等信息，进而可优化各种内容发送的请求。

●　观众统计数据，版本2 支持对观众浏览节目的信息统计，以供运营商、应用程序和用户使用。

●　书签，在播放点播的内容时，书签功能可以快速地跳转到设定的播放点。版本2允许用户对节目设定书签、管理书签并且可以和其他用户共享书签。同时，还支持利用各种设备从这些书签位置开始播放节目。

●　强制播放控制，版本2 提供一种机制，业务提供商或内容提供商可以用它对用户设备的播放进行控制，比如暂停/播放、快进快退、跳播和节目录制等。

●　远程控制，版本2 支持通过手机和移动设备对家庭设备的远程控制以及对IPTV 和各种互动业务的控制等。

　　OIPF 定义的应用环境

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　　OIPF 定义了两种应用环境，一种是DAE‐Declarative Application Environment，一种是PAE‐Procedural Application Environment。前者是基于说明性语言的环境（浏览器），遵循标准CEA‐2014（浏览器）；后者基于GEM 标准的DVB‐J 应用模型，并且是基于GEM‐IPTV 发展而来，具体和标准GEM 兼容性的细节部分可参见有关文献。

　　OIPF 成员

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　　到本文截稿为止，OIPF 一共有58 个正式会员，从网络运营商到终端设备供应商，涵盖了整个IPTV 产业链的各个环节。

　　

　　OIPF 是一个开放标准，虽然发展很快，但是其整体解决方案还处于初期，目前完全基于该体系标准的解决方案还很少。爱立信是该标准的牵头单位，也是第一个推出完全支持OIPF 标准的IPTV 系统，正在世界各地积极进行试点。和爱立信类似，其他公司，如华为等也在推出其新一代IPTV 解决方案，以配合其整体解决方案（如IMS 解决方案）的推广和营销。

　　采用OIPF 对于广电运营商的挑战

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　　正如上文所述，基于OIPF 的IPTV 系统业务丰富、功能强大，和传统的广电系统相比优势明显，无疑将会给广电运营商带来生存压力。尤其是现阶段，全世界都在对IP 网络进行升级换代，带宽将越来越宽，网络对业务的支撑能力也越来越强。种种因素都迫使广电运营商不得不正式面对IPTV 业务对传统电视业务带来得挑战，也包括客户的流失。

　　既然OIPF 是开放的标准和解决方案，那么广电运营商何不直接采用基于其解决方案来开展业务？国际上，作者预计在不久的将来会有MSO 直接采用OIPF 的解决方案来开展融合通信业务，但是对于国内运营商而言，在目前阶段采用OIPF 有相当大的挑战，主要表现在以下几个方面：

●　OIPF 的系统还处于初期，其相应的中间件等部件等还有待于进一步成熟和完善。

●　和广电目前部署的系统相比，由于其体系架构完全不同，如果采用OIPF，广电目前绝大多数的头端和终端设备均要升级或替换。一方面，需要很大的投资；另一方面对业务的影响巨大，会造成客户的大批流失。

●　需要从头建立一支技术和业务队伍。

●　原有的网络和设备投资无法有效地再利用，是一种投资浪费。

　　GEMIPTV- 源于广播电视阵营的开放IPTV 解决方案

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　　什么是GEM 以及与其他标准的关系

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　　关于GEM（Globally Executable MHP）标准的具体内容以及与其他标准的关系，请参看作者发表在《数字电视》2009 年第10 期的专稿。在这里，我们就不再赘述。

　　什么是GEMIPTV

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GEM 定义了三大目标应用领域：广播、包装媒介（如基于蓝光光盘的应用和业务）和IPTV。一方面，并不是所有的GEM实现方案能够支持所有的应用领域；另一方面，随着时间的推移，期待着有更多的应用领域和业务的演化，因此GEM采用的策略是使用Profile（功能或业务子集），不同的Profile支持不同的应用领域。最新的GEM1.2[FS:Page].2 对应上述应用目标定义了5大Profiles，它们是：

○　包装媒体互动Profile

○　包装媒体增强型Profile

○　广播互动Profile

○　广播增强型Profile

○　IPTV Profile

　　图4 展示了这些Profile 及其与应用目标之间的关系。GEM‐IPTV 就是指代在GEM 标准中定义的IPTV 功能和业务子集 （IPTV Profile）。

　　

　　GEMIPTV应用场景

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　　下面介绍几种GEM‐IPTV 的使用场景，供大家参考。

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　　协议栈

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　　为了便于大家更好地理解上述内容，图8 给出了一个通用的基于GEM 的互动电视接收机的协议栈的示意图。从图中可以可出：

●　如果是针对 DVB 网络，只需要采用MHP 特定的模块。

●　如果是针对北美和韩国的数字电视网络，则可采用OCAP 特定模块。

●　如果是国内的数字电视网络，可采用特定的与中国标准相关的模块。

　　在此之上，如果要支持IPTV 业务，就相应地增加GEM‐IPTV 模块就可以了。由于GEM 不但是数字电视最为通用的中间件标准，也是ITU‐T 推荐的互动电视中间件标准，所以采用GEM‐IPTV 对于广电运营商来说最为自然和直接，对现有业务的冲击和影响最小，同时也是多模机顶盒（hybrid STB）的自然选择。


　　GEMIPTV市场应用和推广情况

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　　目前GEM‐IPTV 主要是韩国和欧洲的运营商采用，总共部署了近1 百万台机顶盒。欧洲的运营商为意大利的Pirelli （Italy Fastweb）、波兰的Netia 和Multimedia Polska。韩国的运营商主要为Kaon Media、LG Dacom 和KT 等。北美的一些运营商也在开始测试GEM‐IPTV 系统。KT 近期还将对卫星数字电视系统部署和实施基于GEM‐IPTV 的方案，以充分重用在KT 有线网络中部署的各种互动业务和应用。

　　产品和业务的运行示例

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　　下面几张是基于OIPF 的业务图例和GEM‐IPTV 图例，供读者参考。


　　广电运营商该如何选择IPTV 系统？

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　　随着“三网融合”的进一步加剧，运营商之间的业务开始交叉并相互渗透。广电运营商的传统业务和领域必将被其他运营商的各种形式的视频业务或融合业务所侵蚀。广电运营商的竞争对手将不再仅是电信，还包括无线运营商、互联网运营商和各种内容节目运营商甚至是各种OTT 视频运营商，如YouTube 等。如何面对IPTV 的崛起？是拒绝还是拥抱？是依靠国家政策的庇护还是行动起来积极应对？如果是积极行动并拥抱IPTV，作者认为基于下面的理由，GEM‐IPTV 是现阶段广电运营商支持IPTV 的最好选择：

●　无须放弃原有的在数字电视网络系统中的投资，可以重用大多数的头端和终端设备。

●　采用基于 GEM‐IPTV 的混合方案（Hybrid STB），一方面可以很好地支持现有的互动数字电视业务，另一方面又可以支持IPTV 业务和应用。如前所说，OIPF 有两个应用环境DAE 和PAE，其中PAE 就基于GEM‐IPTV 发展而来，换句话说，基于GEM‐IPTV 的机顶盒未来可以很容易地支持OIPF 的IPTV 解决方案。

●　这也是所有基于GEM 标准的天然选择，如MHP 和OCAP 等。

●　由于 GEM‐IPTV 是GEM 的一个子集，因此可以很好地和现有的各种互动业务和应用整合，而向用户提供更有吸引力的业务和应用。

●　由于是基于开放标准，并且是源于广播电视界的标准，因此设备厂商可以整合原有的生产技术和设备，使得GEM‐IPTV 的设备价格相对低廉。

●　由于 GEM 和GEM‐IPTV 和底层的网络设备和架构无关，因此基于其开发的应用可以无缝地移植到其他平台，如蓝光光碟的应用。换句话说，GEM‐IPTV 将不缺乏应用的开发团体和应用开发程序员。

●　GEM‐IPTV 目前的市场部署已经足够大，这也说明GEM‐IPTV 是可行的。

　　小结

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　　本文着重介绍了IPTV 的三大阵营：私有的IPTV、OIPF 和GEM‐IPTV。讨论了采用这些方案对于广电运营商的挑战。最后作者给出了自己的见解：对于广电运营商而言，采用基于GEM‐IPTV 的混合方案是平稳过渡到未来纯IPTV 系统的最好路径。

　　作者简介：

　　金罗军，博士，从事视频通信专业工作近15 年，先后就职于华为技术、思科、RIM和UT 斯达康等国际知名公司。目前定居加拿大，就职于多业务运营商，负责下一代互动视频业务和应用的规划和设计，并参与相关国际标准制定的工作，曾经获得多项专业奖励并在美国拥有发明专利（邮件： john.king.ca@gmail.com）。如果您对本文中的有关内容有任何疑惑之处，可与作者直接联系。