基于ＷｉＭＡＸ的ＩＰＴＶ應用分析

羅宇曉

摘要:隨著WIMAX網絡及通信技術的發展,人們對IPTV在WIMAX網絡中的應用需求迅速增加。本文介紹了IPTV技術的工作原理和基本特點和它對接入網絡的要求,分析基于WIMAX技術的IPTV網絡的應用前景。

關鍵詞:WIMAX;IPTV

交互式網絡電視(IPTV)是一種利用寬帶有線電視網,集互聯網、多媒體、通信等多種技術于一體,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。

2008年1月,《國務院辦公廳轉發發展改革委等部門關于鼓勵數字電視產業發展若干政策的通知》出臺,為IPTV的發展提供了政策基調。首先對于廣電,它可以進入電信增值業務,而電信也可以參與建設廣電接入網絡,“三網融合”的時機正在走向成熟,隨著中國大部制改革的推行,“三網融合”將迎來良好的發展機遇,實現“三網融合”穩步發展。

2008年,中國IPTV業務市場實現了快速增長,在政策環境逐步明朗的環境下,用戶數保持了100%的同比增長。中國電信在上海、江蘇、浙江、福建、安徽等地區的IPTV業務與用戶數實現了較大程度的增長,其中上海IPTV用戶數增長最為迅猛。

目前,IPTV最后一公里的接入普遍使用DSL有線接入方式,受帶寬等因素影響,IPTV在與普通電視的競爭中處于劣勢,加上有線接入方式建設的成本高、周期長,于是,解決IPTV的最好一公里接入問題迫在眉睫。

WiMAX(Worldwide Interoper-ability for Microwave Access)是以IEEE802.16系列協議為基礎的寬帶無線接入技術,已成為城域寬帶無線技術新的發展熱點。它可以替代現有的DSL和有線連接方式,提供“最后一公里”的無線寬帶接人。

1 IPTV技術及WiMAX技術特點

1.1 IPTV技術概述

IPTV技術的定義:IPTV是在IP網絡上傳送包含電視、視頻、文本、圖形和數據等,提供QoS/QoE、安全、交互性和可靠性的可管理的多媒體業務。

IPTV系統共由三個部分組成:前端、網絡和接收端。IPTV的前端部分主要包括了流媒體系統、用戶管理系統、存儲設備、編碼器、信源轉換設備等。IPTV目前所使用的網絡均以TCP/IP協議為主,包括骨干/城域網絡、寬帶接人網絡和內容分發網絡等。IPTV的接收端包括計算機、電視、手機和其他智能終端設備。

IPTV的工作原理和基本特點

IPTV先將原始的電視信號數據進行編碼,轉化成適合互聯網傳輸的數據形式,然后通過互聯網傳送,最后進行解碼,通過電腦或電視播放。

IPTV兩個基本特點:首先,它是基于IP技術和個性化的按需服務,與傳統電視相比其最大特點是交互性和實時性,用戶可按需獲取寬帶IP網提供的媒體節目,實現實質性互動。其次,IPTV借助先進高效的視頻壓縮技術(MPEG一4、H.264等),為用戶提供高質量的數字媒體信息服務。此外,IPTV還可以為用戶提供包括數字電視節目、可視電話、VOD、網絡游戲、網上購物和遠程教育等在內的交互式多媒體信息服務。

接入網絡的要求

為能使IPTV的收看質量能夠與有線電視網相媲美,接入網必須要在帶寬、頻道切換時延、網絡QoS等方面提供保證。

1.2 WIMAX技術特點

WiMAX 的全稱是全球微波互操作性(worldwide interoperability for micowave access),它是一種基于標準的技術,可以替代現有的有線和DSL連接方式,采用無線方式提供“最后一公里”的無線寬帶接人。

基于WiMAX的接入網體系結構

基于WiMAX的IPTV接入網體系結構包括:用戶基站SS、基站BS、接力站RS、用戶終端設備TE和網管。

基站(Bs):基站提供用戶基站與IP網絡和CDN(用戶分組網)間的連接,通常采用扇形/定向或全向天線,可提供靈活的子信道部署與配置功能,并根據用戶群體狀況不斷升級擴展網絡。

用戶基站(SS):基站的一種,提供基站與用戶終端間的中繼連接,通常采用固定天線安裝在小區的屋頂上。基站與用戶基站之間采用動態適應性信號調制模式。

接力站(RS):在點到多點體系結構中,接力站通常用于提高基站的覆蓋能力,即充當一個基站和若干個用戶基站或終端間信息的中繼站。

用戶終端設備(TE):WiMAX系統定義用戶終端設備與用戶基站間的連接接口,提供用戶終端設備的接人。

網管系統:用于監視和控制網內所有的基站和用戶基站,提供查詢、狀態監控、系統參數配置等功能。

WIMAX的技術優勢可以概括如下:

傳輸距離遠、接入速度高:WiMAX采用OFDM技術,能有效對抗多徑干擾;同時采用自適應編碼調制技術和自適應功率控制技術。使其具有更大的覆蓋范圍和更高的接入速率。

無“最后一公里”瓶頸限制、系統容量大:作為一種寬帶無線接入技術,WiMAX 接入靈活、系統容量大,支持固定無線終端和便攜式移動終端,適應城區、郊區以及農村等各種地形環境。

提供廣泛的多媒體通信服務:WiMAX可以提供面向連接的、具有完善QoS保障的電信級服務,滿足用戶的各種應用需要。

提供安全保證:WiMAX系統安全性較好,在MAC層增加了私密子層,不僅可以避免非法用戶接入,保證合法用戶順利接入,而且提供加密功能,充分保護用戶隱私。

2 WiMAX與ADSL技術比較

IPTV 系統接入方案中,目前使用最廣泛的是ADSL技術。ADSL可以在一對用戶線上進行上行達640Kb/s,下行達1.5Mb/s一8Mb/s速率的傳輸。雖然ADSL采用先進的數字信號處理技術、編碼調制技術和糾錯技術,但是用戶線路的許多特性,包括線路上的背景噪聲、脈沖噪聲、線路的插入損耗、線路間的串擾、線徑的變化、線路的橋接抽頭和線路接頭等因素都將影響其高速率傳輸業務的性能。相比而言,WiMAX技術比ADSL有一定的優勢。在使用環境上,WiMAX 屬于無線接入,在組網中具有更強的靈活性;在傳輸速率上,WiMAX 技術的最高速率可以達到308Mb/s,ADSL技術雖然理論最高速率可以達到588Mb/s,但是較易受到用戶線路特性的影響,實際速率會下降很多;從覆蓋范圍來看,WiMAX最遠可以達到6英里,而ADSL最遠只能覆蓋2.2英里左右。

WiMAX作為IPTV接入策略研究

以下討論WiMAX寬帶無線接入技術作為IPTV系統接入策略的可行性和實用價值。結合IPTV對承載網的要求及WiMAX技術本身的特點,主要從如下幾個方面加以分析:

帶寬。WiMAX是一種頻譜利用率非常高的無線通信技術,以目前WiMAX設備廠家(Redline)發布的802.16d商用基站和終端為例,基站單載波可提供198Mb/s(7MHz信道帶寬)以太網平均傳輸速率,終端可提供188Mb/s(7MHz信道帶寬)以太網平均傳輸速率,可滿足IPTV業務對帶寬的要求。

服務質量。IEEE802.16-2004將所有的業務分成4類:UGS,rtPS,nrtPS和BE業務。其中,rtPS業務用來支持由周期性產生的可變長度數據包組成的實時數據流,特別適合MPEG Video,另外協議在MAC層定義了較為完整的QoS機制,可以滿足IPTV業務對于服務質量的要求。

無線時延。無線系統和有線最大的區別在于,數據的傳輸通過空口,存在一定的時延,從目前相對成熟的802.16d設備來看,空口往返時延都在50ms以內,而IPTV的視頻直播和視頻點播業務一般對時延的容忍度都在1 000ms左右,因此,空口造成的時延,不會對上述業務產生實質性的影響。

建設成本低。由于WiMAX設備采用的是無線覆蓋方式,和有線相比,具有建設速度快,施工簡單,建設成本低等不可替代的優勢。特別對于全新建設的IPTV 接入網絡,具有很大的成本優勢。

3總結

WiMAX作為IPTV建網過程中的接入方案在技術上是可行的,通過實測結果分析,表明在實際使用過程中,可提供與有線接入類似的IPTV業務質量。但是由于WiMAX技術和設備都不夠成熟,因此在方案的可實施性方面,存在著與IPTV現有系統融合方面的問題。如何真正實現這兩種技術完美結合,提供完整的解決方案,隨著WiMAX技術和設備不斷的發展和成熟,業界在不久的將來必將給出完滿的答案。

目前IPTV發展還處于初級規模化的階段,面臨著許多問題,伴隨著大環境的變化,進一步的深化整合,合縱連橫成為業界的共識與一致行動。內容和服務集成商、網絡運營商和網絡和終端設備供應商的牽手合作,必將圍繞著政策的更加明確而進一步的深入。

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