移動電視中業務層實現技術的專利分析

趙梅芳，奚惠寧，陳榮華

（國家知識產權局 專利審查協作北京中心，北京 100190）

移動電視是指通過公交、列車、手機、導航儀、上網本、手提電腦、MP4、MP5、GPS、PDA等移動接收終端收看廣播電視接收信息[1-5]。移動電視是新技術發展的產物，2004年3月，日本和韓國聯合成功發射多媒體通信衛星MBSat(Mobile Broadcasting Satellite)，這是世界上第一個針對個人用戶應用的衛星多媒體廣播系統。2005年12月1日，韓國開通地面數字多媒體廣播，即T-DMB（Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting），標志著一個較為成熟的移動電視時代的開始。

1 移動電視業務層實現技術介紹

移動電視屬于技術密集型產業，概括起來主要包括下行傳輸技術、上行交互技術和業務層實現技術這3方面關鍵技術。移動電視可以根據下行傳輸技術的不同大致分為3種實現模式，即基于移動通信網、衛星網絡和數字地面廣播網。業務層實現技術主要包括多媒體編解碼技術、網絡帶寬適配技術、差錯控制機制和內容分發網絡技術。對于多媒體編解碼技術，多媒體數據壓縮的主要技術指標有壓縮比、壓縮算法的復雜程度或執行速度以及重現信息的精度。國際上音視頻編解碼標準有兩大系列：ISO／IECJTC1（國際標準化組織／國際電工委員會第一聯合技術委員會）制定的MPEG系列標準，數字電視采用的是MPEG系列標準；ITU針對多媒體通信制定的H.26x系列視頻編碼標準和G.7系列音頻編碼標準。中國數字音視頻編解碼技術標準工作組制定了數字音視頻編碼標準AVS。網絡帶寬適配技術涉及編碼器、流媒體服務器和媒體播放器。其中編碼器用于生成3GPP的多碼流文件，流媒體服務器判斷用戶當前的網絡帶寬，向用戶終端發送不同碼流的內容。差錯控制機制包括以下幾項：前向糾錯（FEC），通過在傳輸的碼流中加入用于糾錯的冗余信息，發生丟包時，利用冗余信息恢復丟失的信息；差錯抑制，根據前后幀的相關性重構丟失幀；容錯編碼，丟包的影響包括兩方面，一個是丟失了視頻流的同步信息；二是導致獨立編碼幀錯誤，錯誤擴散到依賴它的幀的解碼。內容分發網絡提供一種新的媒體傳輸平臺，實現端到端的媒體傳輸以及網間的媒體業務，是實現向大規模移動用戶提供流媒體服務的基礎。

2 移動電視業務層實現技術的專利分析

2.1 樣本構成

本文的專利數據庫采用德溫特世界專利索引數據庫DWPI，DWPI收集了1948年至今的約47個國家和組織的專利文獻。主要采用關鍵詞對移動電視業務層實現技術進行檢索，選用了移動電視、手機電視、手持電視、便攜電視、編碼、解碼、編解碼、網絡、帶寬、擁塞、堵塞、差錯、錯誤、糾錯、丟包、內容、分發、CDN、P2P、點到點、點對點等關鍵詞。移動電視相關技術發展相對較晚，所以將檢索時間限定為2001年至2011年。

2.2 歷年專利申請情況及分析

圖1顯示了2001年以來以移動電視業務層實現技術為主題的各年專利申請量的變化趨勢，以及期間中國申請量的變化情況。從圖1中可以看出，移動電視業務層實現技術的專利申請量總體呈現逐年上升的趨勢。在2004年以前，專利申請量并不大，這主要與當時移動電視還處于起步階段有關。例如，我國公交移動電視于2003年1月1日才在上海正式推出，而針對個人用戶的移動電視，則較日韓等國稍遲。但2004年至2006年之間全球申請量逐步上升，因為全球一些大移動運營商已相繼推出了各種較初級的手機電視服務。美國Sprint在2003年初宣布推出MobiTV，從2004年開始，英國、德國、法國、美國、意大利等國家也都基于不同的技術開展各種形式的試驗和測試活動。韓國已于2005年5月1日正式開通基于衛星方式（S—DMB）的手機電視業務，并于同年12月開始基于地面無線廣播方式的T-DMB的手機電視業務。在歐洲，意大利的“3 Italia”公司首先于2006年6月開通第一個DVB-H商用網絡。在國內，中國移動及中國聯通亦于2004年試水手機電視業務。中國的申請量在2006年后基本與全球申請量增長趨勢一致，特別是在2008年之后出現了一個申請量的小高峰，而在這一年，我國個人便攜移動電視的應用標志是中國移動數字多媒體廣播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB），于 2008年 6月，也就是北京奧運前，在全國37個城市開通網絡信號試播。此后移動電視真正開始為大眾所了解，移動電視的相關技術相應的專利申請也開始顯著增多。

2.3 技術原創國專利申請情況及分析

圖2和圖3分別為全球專利申請中技術原創國申請量分布和技術原創國歷年專利申請分布。從圖2和3可以看出，專利申請的申請人分別屬于日本、韓國、美國、中國、韓國、歐洲等。目前日本、美國申請人在移動電視業務層實現技術方面的專利申請量占據了領先地位，其次分別是中國、韓國、歐洲，而其他的國家和地區的專利申請量相對較少。眾所周知，日本和美國在電視領域始終走在世界前列。日本和美國從2001年至2004年就已經陸續開始進行移動電視業務層實現技術方面的持續的專利申請，并且在之后的若干年中專利申請數量都穩定處于高位。中國在移動電視方面起步比較晚，2001年至2004年專利數量非常少，2004年面對手機增值業務的爆發式增長和3G手機視聽節目的巨大市場前景：專門為手機提供移動流媒體內容和服務的上海東方龍移動信息有限公司宣布成立；2005年開始中國移動和中國聯通先后推出基于蜂窩移動網絡的手機電視業務，此后廣電系統也開始發展此項業務；2006年國家廣電總局頒布CMMB標準。由此2005至2007年專利數量逐漸開始增多，2008年開始快速增長，2009年達到最大值。韓國和歐洲雖然2001年就已有移動電視業務層實現技術方面的專利申請，但此后幾年都未見申請。韓國的地面數字多媒體廣播T-DMB從2005年開始使用，2006年用戶達230萬，同年韓國專利申請量達到最大值，但之后幾年韓國專利申請量也下滑較大，至2011年才基本恢復。在歐洲，意大利的“3 Italia”公司首先于2006年6月開通第一個DVB-H商用網絡，但歐洲的相關專利申請并未有很大增長，而是維持低位，至2009年最大數量僅為12件。目前整體來看，移動電視業務層實現技術正處于上升發展期，可以預見到不久的將來，日本、美國等電視研發強國在世界范圍內的相關專利申請量還會大大增加。

圖2 技術原創國申請量分布

圖3 技術原創國歷年專利申請分布

2.4 4種移動電視業務層實現技術的專利申請情況

在上述DWPI中統計的全球移動電視業務層實現技術相關的906件專利申請中，涉及多媒體編解碼技術的為642件，涉及網絡帶寬適配技術的為112件，涉及差錯控制機制的為158件，涉及內容分發網絡技術的為100件。圖4示出了上述4種技術的申請情況示意圖，可以看出，在目前的全球專利申請中，多媒體編解碼技術比重相對較大，在閱讀專利文獻中發現，音視頻的編解碼技術是電視領域一貫研究的重點，而對于移動網絡，多媒體的編解碼也是網絡傳輸的基本技術，而移動電視，特別是手機電視，作為移動終端和電視的結合體，多媒體數據的轉換、壓縮對移動電視的呈現效果起到至關重要的作用，因此長期以來，多媒體編解碼技術始終是移動電視領域研究的重點。差錯控制機制與多媒體的傳輸密切相關，對傳輸中碼流的丟包、錯誤需要進行有效的控制，因此其相應的專利申請數量也較多。網絡帶寬適配技術和內容分發網絡技術實現向大規模移動用戶提供流媒體服務，屬于移動電視的移動通信網絡技術模式中需要采用的解決服務器帶寬、內容分發問題的核心技術，而移動通信網絡技術模式只是移動電視所采用的實現模式之一，因此網絡帶寬適配技術和內容分發網絡技術的專利申請數量有限，但隨著移動網絡、3G網絡的不斷發展，網絡帶寬適配技術和內容分發網絡技術的專利申請也處于上升趨勢。

圖4 4種移動電視業務層實現技術的專利申請情況

3 移動電視業務層實現技術主要專利申請人的專利特點

在全球的移動電視業務層實現技術相關的906件專利申請中，排名在前4位的主要申請人分別是日本的松下電器產業株式會社(MATU)、索尼公司(SONY)、諾基亞公司(OYNO)以及韓國的LG株式會社(GLDS)，如圖5所示。圖6給出了4位主要申請人的歷年專利申請量。下面通過分析上述4家公司近年來的相關專利申請情況，探尋該4家公司的專利申請特點。

圖5 主要專利申請人情況

圖6 主要專利申請人歷年申請量

3.1 松下電器產業株式會社

如前所述，日本的電視技術研究始終處于世界領先水平，作為日本電視技術領跑者的松下電器產業株式會社在全球申請的移動電視業務層實現技術相關的專利申請為57件，其中涉及多媒體編解碼技術的為45件，涉及差錯控制機制的為13件，涉及網絡帶寬適配技術的為1件，涉及內容分發網絡技術的為2件。從圖6可以看出，松下電器產業株式會社公司的全球專利申請與圖3中日本歷年專利申請分布基本保持一致，相關技術的研究起步較早，申請量穩步上升至2006年達到最大值，之后基本持續發展。松下電器產業株式會社一向積極從事基礎技術、商品技術到新生產技術的研究開發，在世界家電市場占有重要地位，所以在音視頻編解碼、碼流差錯控制方面專利申請投入較多，而在帶寬適配、內容分發等互聯網相關技術方面呈現弱勢，相關專利申請屈指可數。

3.2 索尼公司

同為日本公司的索尼公司是全球知名的電子產品制造商，它在音樂、影視和計算機娛樂運營業務方面的成就使其成為全球最大的綜合娛樂公司之一。雖然索尼公司在全球申請的移動電視業務層實現技術相關的專利申請為52件，僅次于松下電器產業株式會社，但從圖6可以看出，索尼公司在2008年之前雖然有專利申請，但數量非常少，2005年為4件，2006年僅1件，與日本2006年移動電視專利申請的蓬勃發展不太符合，而2009年的17件，2010年的15件，呈現出了大跨步發展的勢頭，這與索尼公司2011年才聯手杭州華數傳媒進軍移動電視的情況相符，2011年開始，除了堅持高畫質和3D外，索尼公司將移動電視列入戰略進軍方向。與松下電器產業株式會社相似，索尼公司在音視頻編解碼、碼流差錯控制方面專利申請投入較多，而在帶寬適配、內容分發等互聯網相關技術方面的專利申請很少。但是，索尼的大部分專利申請都具有美國、中國、歐洲等同族申請，在專利戰略方面重視全球專利部署。

3.3 諾基亞公司

諾基亞公司在全球申請的移動電視業務層實現技術相關的專利申請為42件，其中涉及多媒體編解碼技術的為28件，涉及差錯控制機制的為6件，涉及網絡帶寬適配技術的為6件，涉及內容分發網絡技術的為5件。從圖6可以看出，諾基亞公司的全球專利申請也是在2006年達到最大值13件，之后較穩定發展。諾基亞公司1998年生產出第1億部移動電話，成為世界最大的移動電話生產商，1992年轉型為世界性電信公司，砍掉了擁有歐洲最大電視機生產廠之一的電視生產業務，專注于移動通信相關產品的研發與制造。所以諾基亞公司在移動通信方面具有較大優勢，從而在帶寬適配、內容分發等互聯網相關技術方面專利申請量較其他3家主要專利申請人的都要多，而由于開始專注移動通信，所以在音視頻編解碼、碼流差錯控制方面專利申請量較其他3家主要專利申請人都要少。而基于移動通信技術模式的移動電視，消費者難以承受移動電視業務帶來的費用上升，所以諾基亞公司在互聯網相關技術方面的投入也有限，2006年力推的手持數字視頻廣播系統DVB-H，整合數字電視和移動電話，通過微波數字電視接收模塊直接獲得數字電視信號，可以看出，作為電信公司的諾基亞公司也深知，廣播網絡與移動通信網絡相結合的方式，在移動電視特別是手機電視的實現模式中，優勢更大。另外，諾基亞公司的大部分申請都為PCT申請或者具有美國、歐洲、中國等同族，重視全球重要市場的專利部署。

3.4 LG公司

韓國LG公司是全球第二大電視公司和第三大手機公司，韓國在2005年就開始推出數字多媒體廣播DMB，LG公司還推出DMB芯片使得手機可以連續4個小時觀看電視，所以從圖6也可看出LG公司在2004年至2005年專利申請量非常可觀，但韓國并未占據主導地位，2005年在移動電視市場占統治地位的技術是諾基亞公司開發的手持數字視頻廣播系統DVB-H技術，而韓國的地面數字多媒體廣播系統T-DMB主要依靠廣告，虧損十分嚴重，由此2005年之后LG公司的相關專利申請量銳減，而LG雖然加大了能觀看電視的智能手機的投入，但更換智能手機的成本較高，消費者一般難以接受，可能這也是LG公司難以在相關專利方面進行大量投入和部署的原因之一。不過，LG公司延續其一貫戰略，比較重視其已有專利申請的同族在全球的部署。

4 小結

通過上述分析可以看出，目前在全球申請的移動電視業務層實現技術相關的專利申請呈現出以下特征：

1）在全球范圍內專利申請量處于上升趨勢。日本、美國占據主導地位，中國相關技術起步較晚，雖然相比日本、美國還存在較大差距，但近幾年中國的專利申請量已有大幅度增長趨勢。不過在全球主要申請人排名中，中國申請人排名還比較靠后，例如中興通訊股份有限公司排在第8位，而國外公司的全球專利部署戰略，也值得國內申請人借鑒。

2）移動電視業務層實現技術中4種技術比重相差較懸殊。多媒體編解碼技術作為移動電視的最基本的關鍵技術，相關的申請量占據絕對主導地位；差錯控制機制對傳輸的碼流進行控制，涉及范圍較小，相關申請量也有限；網絡帶寬適配技術和內容分發網絡技術與互聯網中流媒體的傳輸和服務密切相關，一般在移動通信研究中具有優勢的公司或申請人才會投入較大，所以相關的申請量在不同的申請人之間相差有些大，總體申請量也比較有限。

3）移動電視實現模式的統一和內容建設是我國今后的發展方向。移動電視的實現模式根據下行傳輸技術區分為3種模式，不同的實現模式勢必影響相關的業務層實現技術的專利投入，例如不同的音視頻編碼標準分散了研究的著重點，移動通信運營商是單獨運營還是與廣電網絡運營商合作，對網絡通信相關技術的專利投入影響很大。另外，移動電視的內容具有片段化、分散化、零散性的特點，只有從內容建設上抓住了消費者，移動電視領域才能持續發展，才能談得上移動電視相關技術的研究和發展。

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