有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )雙向化互動(dòng)電視困局及出路

引言

在2010年3月CCBN主題報告會(huì )上，廣電總局張海濤副局長(cháng)指出我國目前已經(jīng)有1.74億有線(xiàn)電視用戶(hù)，其中6500萬(wàn)已經(jīng)完成了整體平移（即數字化整體轉換）。在這6500萬(wàn)數字有線(xiàn)電視用戶(hù)中，雙向覆蓋用戶(hù)達3000多萬(wàn)，但雙向機頂盒用戶(hù)只有200多萬(wàn)。這意味著(zhù)，有線(xiàn)數字電視用戶(hù)實(shí)際雙向化比例僅為3.1%，占全部有線(xiàn)電視用戶(hù)的1.15%。因此在廣電網(wǎng)絡(luò )雙向化進(jìn)程中，如何處置約6200萬(wàn)存量單向機頂盒是一個(gè)不得不研究的話(huà)題。其次雙向化過(guò)程中互動(dòng)電視業(yè)務(wù)是采用IPQAM技術(shù)，還是IPTV技術(shù)也是需要探討的。在討論如何處置現存單向機頂盒問(wèn)題時(shí)必須先討論清楚采用何種技術(shù)體制實(shí)現雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)。本文將首先討論雙向互動(dòng)技術(shù)體制（IPQAMorIPTV），在此基礎上進(jìn)一步討論如何處置現存單向機頂盒。

IPQAM和IPTV技術(shù)體制

目前一般對IPTV的理解不夠嚴格準確，在廣電體系大家談得更多的是IP+TV，而在電信體系談得更多的TVoverIP，實(shí)際上前者就是指基于IPQAM的雙向互動(dòng)電視，后者指的是基于純IP的雙向互動(dòng)電視。下面分別論述兩種技術(shù)體制并闡述二者的區別聯(lián)系。

IPQAM

廣義的IPQAM指的是一種互動(dòng)電視的技術(shù)體制，示意圖如圖1。狹義的IPQAM指的是IPQAM調制設備。IPQAM調制設備集“復用、加擾、調制、頻率變換”功能為一體，它將DVB/IP自IP骨干網(wǎng)輸入的節目流重新復用在指定的多業(yè)務(wù)傳輸流中，再進(jìn)行QAM調制和頻率變換，輸出RF。在使用IPQAM之后，STB和CDN邊緣視頻服務(wù)器(CACHE)之間的控制信息和視頻流分別通過(guò)不同的通路傳輸：STB的接入認證、EPG信息瀏覽等流程通過(guò)IP雙向回傳通道交互；CDN邊緣視頻服務(wù)器收到用戶(hù)的請求后將音視頻流以恰當的封包形式輸出至IPQAM設備，IPQAM將音視頻流調制為RF信號后通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò )傳輸給STB，STB根據頭端返回的PID鎖定對應的音視頻流來(lái)進(jìn)行解調和解碼以實(shí)現互動(dòng)。圖1中用于交互的IPnetwork即可以是EPON+LAN獨立的物理網(wǎng)絡(luò )，也可以是EPON+EOC的IPoverHFC的復用網(wǎng)絡(luò )（光纖部分可以光纜中的不同光纖空分復用或者同纖波分復用，同軸部分則可以頻分復用）。IPQAM體制中典型的特征是電視機頂盒擁有RF和IP兩個(gè)輸入接口，所有的音視頻流無(wú)論是直播（廣播）還是點(diǎn)播均來(lái)源于RF輸入接口。IP雙向通道僅用于互動(dòng)回傳或其他IP增值業(yè)務(wù)。一般的直播的數字節目使用550MHz以下的頻率，點(diǎn)播節目使用的IPQAM調制的頻點(diǎn)，使用550MHz以上的頻率。目前國內大多使用的是24路/64QAM調制的IPQAM，擁有24個(gè)模擬頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)通常擁有38Mbps的網(wǎng)絡(luò )帶寬速率，按照MPEG2節目源的峰值5Mbps計算（標清），每個(gè)頻點(diǎn)可以容納7個(gè)VODMPEG2的節目，則該IPQAM可同時(shí)播放168路節目?？紤]到開(kāi)通率一般低于20%，同時(shí)并發(fā)率小于20%，則該IPQAM可以覆蓋的用戶(hù)數為168/（0.2*0.2）=4200戶(hù)?？紤]到一般的分前端用戶(hù)數從幾萬(wàn)戶(hù)到幾十萬(wàn)戶(hù)不等，此種IPQAM需要用到幾十到數百。因此當用戶(hù)數更多的時(shí)候需要考慮使用128QAM或者256QAM又或者頻點(diǎn)更多的IPQAM設備。

圖1 IPQAM示意圖

IPTV

IPTV是另一種技術(shù)體制(參見(jiàn)圖2)，和IPQAM相比其最大的特點(diǎn)就是無(wú)論是音視頻還是雙向互動(dòng)信號均使用IP信道。IPTV的視頻節目主要分實(shí)時(shí)直播和點(diǎn)播（包括VoD和時(shí)移節目）。其中直播需要用到組播技術(shù)，同時(shí)觀(guān)看一個(gè)頻道的用戶(hù)可以共享帶寬。點(diǎn)播使用的還是單播技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)均需要單獨的帶寬資源。對于IPTV技術(shù)體制，HFC網(wǎng)絡(luò )不是必須的。對于僅使用IPTV技術(shù)體制進(jìn)行互動(dòng)業(yè)務(wù)的運營(yíng)商來(lái)說(shuō)同軸電纜不是必須的，即使使用也只是使用的IPoverCoax技術(shù)，其本質(zhì)還是IP網(wǎng)絡(luò )。使用IPTV技術(shù)的機頂盒是無(wú)需RF輸入接口的。

圖2 IPTV示意圖

IPQAM和IPTV的區別和聯(lián)系

IPQAM和IPTV最大的區別還是在于音視頻流一個(gè)是從HFC信道下行，一個(gè)是從IP信道下行。二者的頭端系統是類(lèi)似的，圖3給出的是IPTV媒體和交互信息信息流。對于IPQAM數字電視DVB頭端的角色類(lèi)似于圖3中的MulticastServer主要完成實(shí)時(shí)直播節目的廣播。IPQAM的中心流服務(wù)器（CenterStreamingServer）和邊緣流服務(wù)器(EdgeStreamingServer)和圖3中是類(lèi)似的，但邊緣流服務(wù)器（圖1中的CACHE）和MulticastServer之間沒(méi)有圖3中組播流匯流，IPQAM中直播（DVB頭端）節目和點(diǎn)播（IPQAM）節目是在HFC的入口處混合匯流的。電子節目單服務(wù)器（EPGServer）二者是類(lèi)似的?？梢钥吹綄τ贗PQAM和IPTV來(lái)說(shuō)，IPTV對IP信道的帶寬要求更多。對于廣電運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，HFC是現成的網(wǎng)絡(luò )，采用IPQAM體制可以充分的利用現有的投資，假如不考慮寬帶數據接入業(yè)務(wù)，則對于IP通道僅需進(jìn)行少量投資即可以完成電視業(yè)務(wù)的雙向互動(dòng)?？紤]到以后所有的網(wǎng)絡(luò )融合方向在邏輯層面均為IP，長(cháng)遠來(lái)看高清的IPTV必將是最終的方向，這正好和FTTH的物理網(wǎng)絡(luò )融合方向是一致的。盡管如此，但對于廣電運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，HFC是廣電最好的資源，也很容易做到100%覆蓋，而FTTH要做到100%覆蓋投資將是非常巨大的，因此采用類(lèi)似于EPON+EOC的技術(shù)將能夠充分挖掘同軸電纜的潛力。同軸電纜的頻譜資源高達1GHz，某些地區的電纜甚至高達1.5Hz，而目前的調制技術(shù)（如1024QAM）調制效率已達10bps/Hz，因此同軸電纜的帶寬潛力可達10G~15Gbps。當前的EPON+百兆EOC已經(jīng)滿(mǎn)足IPQAM的需求并能開(kāi)展寬帶接入服務(wù)也可以支持標清的IPTV，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，10GEPON+千兆EOC將能夠滿(mǎn)足未來(lái)更大的帶寬需求，到那時(shí)基于同軸電纜的高清IPTV技術(shù)也將是可行的。因此當前選擇一個(gè)IPQAM、IPTV兼容的平臺將更有利于保護廣電運營(yíng)商的投資，圖4給出的EPON+EOC的結構可以實(shí)現IPQAM也可以實(shí)現IPTV。如果采用EPON+LAN，在不使用HFC的時(shí)候僅能實(shí)現IPTV（圖5），當使用HFC的時(shí)候可以實(shí)現IPQAM。

圖3 IPTV媒體和交互信息流示意圖

圖4 使用EPON+EOC實(shí)現IPQAM/IPTV示意圖

圖5 使用EPON+LAN實(shí)現IPTV示意圖

機頂盒的分類(lèi)和處置策略

機頂盒的分類(lèi)

當前市場(chǎng)上的有線(xiàn)機頂盒主要分三大類(lèi)，具體分類(lèi)參見(jiàn)表1，當前市面上主要還是以基于DVB-C的單向標清機頂盒為主，這些用戶(hù)主要是廣電運營(yíng)商的用戶(hù)。IP機頂盒也是以標清為主，主要用戶(hù)集中在電信運營(yíng)商，廣電方面華數也有不少的用戶(hù)。自廣電總局前年提出發(fā)展高清電視以來(lái)，去年共在8個(gè)省市開(kāi)通了13套高清電視節目?？紤]到當期大部分的機頂盒是以標清為主，而未來(lái)的發(fā)展方向是高清節目，同時(shí)我們注意到當前雙向化改造是當前的熱點(diǎn)，因此雙向高清機頂盒應該是推廣的重點(diǎn)，如目前北京歌華有線(xiàn)主要發(fā)展雙向高清互動(dòng)機頂盒，雙向標清作為中間過(guò)渡狀態(tài)僅發(fā)展了4個(gè)月。

表1有線(xiàn)機頂盒的分類(lèi)

現有機頂盒的處置策略

圖6 廣電有線(xiàn)電視用戶(hù)構成

按照2010年CCBN張海濤副局長(cháng)的主題報告數據（參見(jiàn)圖4），我們國家當前有1.74億有線(xiàn)電視用戶(hù)，其中已經(jīng)完成整轉平移的有6500萬(wàn)戶(hù)，這些平移的6500萬(wàn)數字有線(xiàn)電視用戶(hù)中有6300萬(wàn)使用的是單向標清數字機頂盒，僅有200萬(wàn)的雙向標清數字機頂盒。如何處置現有的這些機頂盒是需要十分重視的問(wèn)題。

首先討論還沒(méi)有完成數字平移的有線(xiàn)電視用戶(hù)，對于這部分用戶(hù)我們的建議是使用雙向高清數字有線(xiàn)機頂盒一部到位的建設，這其中對于不需要進(jìn)行雙向高清互動(dòng)電視的用戶(hù)可以差別定價(jià)，使用此前6500萬(wàn)用戶(hù)置換下來(lái)的單向數字機頂盒或雙向標清機頂盒。理由如下：1.2009年廣電總局在《關(guān)于加快廣播電視網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的若干意見(jiàn)》中明確要求“尚未完成整體轉換的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )建設和改造要直接向雙向化過(guò)渡”，意即數字化和雙向化同步完成。2.2009年廣電總局在《廣電總局關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》中要求大力推廣高清頻道。目前8個(gè)省市開(kāi)通了13套高清電視節目，高清將是不可逆轉的趨勢，而且推廣的速度會(huì )比想象的快。

對于6300萬(wàn)已經(jīng)完成了數字化平移單位完成雙向化的用戶(hù)，建議對其中部分有雙向互動(dòng)點(diǎn)播需求的用戶(hù)換發(fā)雙向高清機頂盒，置換下來(lái)的單向機頂盒即可以給尚未完成數字平移的用戶(hù)使用，也可以給家庭第二臺電視使用。按照統計在類(lèi)似于北京等城市，有80%的家庭擁有兩臺電視，可以一臺雙向高清，一臺單向標清。

對于200萬(wàn)已經(jīng)完成了數字平移和雙向改造開(kāi)通的用戶(hù)（雙向覆蓋用戶(hù)已達3000多萬(wàn)戶(hù)），考慮到這部分用戶(hù)經(jīng)濟基礎較好，是最有意愿也最有條件做雙向高清互動(dòng)電視業(yè)務(wù)的，我們建議對于這部分視營(yíng)銷(xiāo)策略決定是否盡快換發(fā)雙向高清機頂盒。換下來(lái)的雙向標清機頂盒可以給其余有雙向點(diǎn)播需求但無(wú)高清需求的用戶(hù)使用。

目前業(yè)界有一種提法是采用單向機頂盒改造來(lái)做雙向互動(dòng)電視業(yè)務(wù)。圖7-9比較幾種不同的實(shí)施方法，表2比較了三種方案的不同改造成本?？梢?jiàn)當僅僅開(kāi)展雙向互動(dòng)電視業(yè)務(wù)的時(shí)候，已有單向機頂盒用戶(hù)的改造使用窄帶EOC+單向機頂盒的方案表面上有成本優(yōu)勢，但對于同時(shí)需要開(kāi)寬帶和雙向互動(dòng)電視業(yè)務(wù)的新用戶(hù)使用寬帶EOC+雙向機頂盒的成本是最低的。

圖9

表2三種方案的成本比較（單位：元）

表3：某社區互動(dòng)業(yè)務(wù)調查和上行帶寬需求a

圖10詳細的示意了基于窄帶EOC的雙向互動(dòng)點(diǎn)播實(shí)施方案。廉價(jià)的窄帶EOC方案一般選用的是ZigBee技術(shù)，我們知道ZigBee技術(shù)選用的頻點(diǎn)是315/433/868/915MHz，為了不和廣電現有的頻譜資源沖突，一般選用915MHz。另外根據衰減不同窄帶EOC方案的帶寬（共享）為0.6Kbps~500Kbps。從表3中可以看到對于雙向互動(dòng)電視業(yè)務(wù)每戶(hù)所需帶寬需要規劃為50Kbps以開(kāi)展點(diǎn)播和其他增值業(yè)務(wù)。但是窄帶EOC的帶寬最大只有500Kbps，這樣在同一時(shí)刻，一個(gè)窄帶EOC頭端（和ONU以及CATV光站均放置在光節點(diǎn)位置）僅能帶10戶(hù)，而我們知道目前一個(gè)光節點(diǎn)覆蓋的用戶(hù)至少為50戶(hù)。因此窄帶EOC的帶寬限制還是非常大的。同時(shí)我們從圖10中可以看出雙向互動(dòng)點(diǎn)播平臺和EPON系統間的接口肯定是IP接口，而EPON是個(gè)二層透明傳輸系統，因此機頂盒232到IP信號的轉換必須由窄帶EOC來(lái)完成。一個(gè)理想的方案應該是機頂盒完成改造通過(guò)支持PPP來(lái)支持IP協(xié)議棧。窄帶EOC終端僅負責將串口PPP信號轉換成ZigBee在同軸電纜上傳輸，窄帶EOC頭端負責將ZigBee還原成PPP信號，再進(jìn)行PPP終結成IP信號轉發(fā)上去或者轉換為PPPoE轉發(fā)上去。由此可見(jiàn)：為了互通，必須機頂盒廠(chǎng)家、窄帶EOC廠(chǎng)家和互動(dòng)點(diǎn)播平臺以及廣電運營(yíng)商四方充分配合，才有可能做到互通。對于單個(gè)地方廣電運營(yíng)商涉及到如下問(wèn)題：

機頂盒廠(chǎng)家的意愿和配合度，是愿意重新改造單向機頂盒還是再賣(mài)一臺雙向機頂盒？

機頂盒中間件和上層互動(dòng)點(diǎn)播平臺的標準問(wèn)題，能否協(xié)調？

在機頂盒廠(chǎng)家和上層互動(dòng)點(diǎn)播平臺之間標準協(xié)調好后還需要中間的窄帶EOC廠(chǎng)家的配合確保PPP協(xié)議和IP協(xié)議的正常轉換。保證互動(dòng)平臺能夠和機頂盒之間對上。

對于915M的窄帶EOC仍然需要考慮如何穿透放大器。

另外單向機頂盒改造成雙向機頂盒還存在以下的問(wèn)題：

現有單向機頂盒是不是都留了標準RS232接口，可能存在有的機頂盒RS232接口僅留置在PCB上未引出機殼，也可能存在有的機頂盒雖然留出了RS232接口，但是為焊接RS232收發(fā)芯片電平為T(mén)TL電平；

留了標準RS232接口，機頂盒底層軟件是否可以更改，因為該接口一般是給升級和調試使用的，不一定有改造成互動(dòng)信道的技術(shù)可行性。

不同機頂盒的RS232接口形式不一定一樣，特別是2,3,5以外其他針的定義可能不同。

對于省級廣電運營(yíng)商的技術(shù)部門(mén)還需要考慮到，下屬不同的地/市/縣的機頂盒CA、中間件、互動(dòng)點(diǎn)播平臺多種多樣，一個(gè)地方就是一個(gè)標準，無(wú)法做到很好的統一，在此情況下，產(chǎn)業(yè)鏈上的各方很難配合好，無(wú)統一標準的情況下，將造成系統和設備廠(chǎng)家改造的意愿極小，實(shí)際的可操作性也極差。根據現有市場(chǎng)情況看，目前有窄帶EOC+單向機頂盒改造的地方，一般互動(dòng)點(diǎn)播平臺+窄帶EOC+機頂盒都是一個(gè)廠(chǎng)家的，只有EPON可能是第三方的，造成了事實(shí)上的壟斷?；谝陨系脑?，我們認為窄帶EOC+單向機頂盒改造的方案基本上不可行的，或者說(shuō)難度極大，除非是從上到下都是用一個(gè)供應商的產(chǎn)品。

結論

在當前的情況下，廣電可以選用IPQAM來(lái)部署雙向互動(dòng)電視，從而可以節約下行IP帶寬供寬帶接入業(yè)務(wù)使用，同時(shí)考慮到可演進(jìn)性和保護現有投資，應該選用同時(shí)支持IPQAM和IPTV的互動(dòng)點(diǎn)播平臺。在處置現有單向機頂盒的問(wèn)題上，首先明確幾個(gè)問(wèn)題：先開(kāi)展寬帶接入業(yè)務(wù)還是先開(kāi)展雙向互動(dòng)電視業(yè)務(wù)或是同時(shí)開(kāi)展；何時(shí)規劃雙向高清互動(dòng)電視，現有單向標清機頂盒有無(wú)升級軟件支持高清播放的可能性；雙向互動(dòng)點(diǎn)播的滲透率能到多少，是整體轉移成雙向互動(dòng)電視還是根據客戶(hù)需求來(lái)進(jìn)行，寬帶的滲透率能到多少？一旦有寬帶需求的時(shí)候，一般不應該考慮窄帶EOC。窄帶EOC+單向機頂盒改造的方案存在產(chǎn)業(yè)鏈不好協(xié)調和及時(shí)協(xié)調好了在實(shí)際業(yè)務(wù)開(kāi)通的時(shí)候也較繁瑣的問(wèn)題。因此我們的建議還是采用寬帶EOC+雙向機頂盒的方案來(lái)部署雙改網(wǎng)絡(luò )，采用逐步置換的方式來(lái)解決存量單向機頂盒的問(wèn)題。我們需要考慮到不是所有的用戶(hù)都有雙向互動(dòng)的需求，同時(shí)需要考慮到同一家庭可能有兩臺及以上的電視機，可以一臺發(fā)展單向一臺發(fā)展雙向電視。再次對于尚未數字化的區域建議在成本允許的情況下，考慮數字化、雙向化、高清化一步到位，避免以后不斷的“翻燒餅”?？紤]到高清互動(dòng)電視的普及還有一個(gè)過(guò)程，可以當前要求機頂盒的硬件支持高清，當前可以?xún)H支持標清，但是以后應有通過(guò)軟件升級的方式支持高清的能力。

參考文獻：

[a]天柏集團呂品《NGB之我見(jiàn)：歷史機遇與戰略思考》

作者簡(jiǎn)介:胡保民（1977-），男，博士，武漢長(cháng)光科技有限公司產(chǎn)品總監，主要研究方向為數據通信和接入網(wǎng)。