有線網(wǎng)絡雙向化互動電視困局及出路

引言

在2010年3月CCBN主題報告會上，廣電總局張海濤副局長指出我國目前已經(jīng)有1.74億有線電視用戶，其中6500萬已經(jīng)完成了整體平移（即數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換）。在這6500萬數(shù)字有線電視用戶中，雙向覆蓋用戶達3000多萬，但雙向機頂盒用戶只有200多萬。這意味著，有線數(shù)字電視用戶實際雙向化比例僅為3.1%，占全部有線電視用戶的1.15%。因此在廣電網(wǎng)絡雙向化進程中，如何處置約6200萬存量單向機頂盒是一個不得不研究的話題。其次雙向化過程中互動電視業(yè)務是采用IPQAM技術，還是IPTV技術也是需要探討的。在討論如何處置現(xiàn)存單向機頂盒問題時必須先討論清楚采用何種技術體制實現(xiàn)雙向互動業(yè)務。本文將首先討論雙向互動技術體制（IPQAMorIPTV），在此基礎上進一步討論如何處置現(xiàn)存單向機頂盒。

IPQAM和IPTV技術體制

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，實際上前者就是指基于IPQAM的雙向互動電視，后者指的是基于純IP的雙向互動電視。下面分別論述兩種技術體制并闡述二者的區(qū)別聯(lián)系。

IPQAM

廣義的IPQAM指的是一種互動電視的技術體制，示意圖如圖1。狹義的IPQAM指的是IPQAM調(diào)制設備。IPQAM調(diào)制設備集“復用、加擾、調(diào)制、頻率變換”功能為一體，它將DVB/IP自IP骨干網(wǎng)輸入的節(jié)目流重新復用在指定的多業(yè)務傳輸流中，再進行QAM調(diào)制和頻率變換，輸出RF。在使用IPQAM之后，STB和CDN邊緣視頻服務器(CACHE)之間的控制信息和視頻流分別通過不同的通路傳輸：STB的接入認證、EPG信息瀏覽等流程通過IP雙向回傳通道交互；CDN邊緣視頻服務器收到用戶的請求后將音視頻流以恰當?shù)姆獍问捷敵鲋罥PQAM設備，IPQAM將音視頻流調(diào)制為RF信號后通過HFC網(wǎng)絡傳輸給STB，STB根據(jù)頭端返回的PID鎖定對應的音視頻流來進行解調(diào)和解碼以實現(xiàn)互動。圖1中用于交互的IPnetwork即可以是EPON+LAN獨立的物理網(wǎng)絡，也可以是EPON+EOC的IPoverHFC的復用網(wǎng)絡（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兩個輸入接口，所有的音視頻流無論是直播（廣播）還是點播均來源于RF輸入接口。IP雙向通道僅用于互動回傳或其他IP增值業(yè)務。一般的直播的數(shù)字節(jié)目使用550MHz以下的頻率，點播節(jié)目使用的IPQAM調(diào)制的頻點，使用550MHz以上的頻率。目前國內(nèi)大多使用的是24路/64QAM調(diào)制的IPQAM，擁有24個模擬頻點，每個頻點通常擁有38Mbps的網(wǎng)絡帶寬速率，按照MPEG2節(jié)目源的峰值5Mbps計算（標清），每個頻點可以容納7個VODMPEG2的節(jié)目，則該IPQAM可同時播放168路節(jié)目?？紤]到開通率一般低于20%，同時并發(fā)率小于20%，則該IPQAM可以覆蓋的用戶數(shù)為168/（0.2*0.2）=4200戶?？紤]到一般的分前端用戶數(shù)從幾萬戶到幾十萬戶不等，此種IPQAM需要用到幾十到數(shù)百。因此當用戶數(shù)更多的時候需要考慮使用128QAM或者256QAM又或者頻點更多的IPQAM設備。

圖1 IPQAM示意圖

IPTV

IPTV是另一種技術體制(參見圖2)，和IPQAM相比其最大的特點就是無論是音視頻還是雙向互動信號均使用IP信道。IPTV的視頻節(jié)目主要分實時直播和點播（包括VoD和時移節(jié)目）。其中直播需要用到組播技術，同時觀看一個頻道的用戶可以共享帶寬。點播使用的還是單播技術，每個用戶均需要單獨的帶寬資源。對于IPTV技術體制，HFC網(wǎng)絡不是必須的。對于僅使用IPTV技術體制進行互動業(yè)務的運營商來說同軸電纜不是必須的，即使使用也只是使用的IPoverCoax技術，其本質(zhì)還是IP網(wǎng)絡。使用IPTV技術的機頂盒是無需RF輸入接口的。

圖2 IPTV示意圖

IPQAM和IPTV的區(qū)別和聯(lián)系

IPQAM和IPTV最大的區(qū)別還是在于音視頻流一個是從HFC信道下行，一個是從IP信道下行。二者的頭端系統(tǒng)是類似的，圖3給出的是IPTV媒體和交互信息信息流。對于IPQAM數(shù)字電視DVB頭端的角色類似于圖3中的MulticastServer主要完成實時直播節(jié)目的廣播。IPQAM的中心流服務器（CenterStreamingServer）和邊緣流服務器(EdgeStreamingServer)和圖3中是類似的，但邊緣流服務器（圖1中的CACHE）和MulticastServer之間沒有圖3中組播流匯流，IPQAM中直播（DVB頭端）節(jié)目和點播（IPQAM）節(jié)目是在HFC的入口處混合匯流的。電子節(jié)目單服務器（EPGServer）二者是類似的?？梢钥吹綄τ贗PQAM和IPTV來說，IPTV對IP信道的帶寬要求更多。對于廣電運營商來說，HFC是現(xiàn)成的網(wǎng)絡，采用IPQAM體制可以充分的利用現(xiàn)有的投資，假如不考慮寬帶數(shù)據(jù)接入業(yè)務，則對于IP通道僅需進行少量投資即可以完成電視業(yè)務的雙向互動?？紤]到以后所有的網(wǎng)絡融合方向在邏輯層面均為IP，長遠來看高清的IPTV必將是最終的方向，這正好和FTTH的物理網(wǎng)絡融合方向是一致的。盡管如此，但對于廣電運營商來說，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，因此采用類似于EPON+EOC的技術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(qū)的電纜甚至高達1.5Hz，而目前的調(diào)制技術（如1024QAM）調(diào)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)滿足IPQAM的需求并能開展寬帶接入服務也可以支持標清的IPTV，隨著技術的進步，10GEPON+千兆EOC將能夠滿足未來更大的帶寬需求，到那時基于同軸電纜的高清IPTV技術也將是可行的。因此當前選擇一個IPQAM、IPTV兼容的平臺將更有利于保護廣電運營商的投資，圖4給出的EPON+EOC的結構可以實現(xiàn)IPQAM也可以實現(xiàn)IPTV。如果采用EPON+LAN，在不使用HFC的時候僅能實現(xiàn)IPTV（圖5），當使用HFC的時候可以實現(xiàn)IPQAM。

圖3 IPTV媒體和交互信息流示意圖

圖4 使用EPON+EOC實現(xiàn)IPQAM/IPTV示意圖

圖5 使用EPON+LAN實現(xiàn)IPTV示意圖

機頂盒的分類和處置策略

機頂盒的分類

當前市場上的有線機頂盒主要分三大類，具體分類參見表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，這些用戶主要是廣電運營商的用戶。IP機頂盒也是以標清為主，主要用戶集中在電信運營商，廣電方面華數(shù)也有不少的用戶。自廣電總局前年提出發(fā)展高清電視以來，去年共在8個省市開通了13套高清電視節(jié)目?？紤]到當期大部分的機頂盒是以標清為主，而未來的發(fā)展方向是高清節(jié)目，同時我們注意到當前雙向化改造是當前的熱點，因此雙向高清機頂盒應該是推廣的重點，如目前北京歌華有線主要發(fā)展雙向高清互動機頂盒，雙向標清作為中間過渡狀態(tài)僅發(fā)展了4個月。

表1有線機頂盒的分類

現(xiàn)有機頂盒的處置策略

圖6 廣電有線電視用戶構成

按照2010年CCBN張海濤副局長的主題報告數(shù)據(jù)（參見圖4），我們國家當前有1.74億有線電視用戶，其中已經(jīng)完成整轉(zhuǎn)平移的有6500萬戶，這些平移的6500萬數(shù)字有線電視用戶中有6300萬使用的是單向標清數(shù)字機頂盒，僅有200萬的雙向標清數(shù)字機頂盒。如何處置現(xiàn)有的這些機頂盒是需要十分重視的問題。

首先討論還沒有完成數(shù)字平移的有線電視用戶，對于這部分用戶我們的建議是使用雙向高清數(shù)字有線機頂盒一部到位的建設，這其中對于不需要進行雙向高清互動電視的用戶可以差別定價，使用此前6500萬用戶置換下來的單向數(shù)字機頂盒或雙向標清機頂盒。理由如下：1.2009年廣電總局在《關于加快廣播電視網(wǎng)絡發(fā)展的若干意見》中明確要求“尚未完成整體轉(zhuǎn)換的有線網(wǎng)絡，網(wǎng)絡建設和改造要直接向雙向化過渡”，意即數(shù)字化和雙向化同步完成。2.2009年廣電總局在《廣電總局關于促進高清電視發(fā)展的通知》中要求大力推廣高清頻道。目前8個省市開通了13套高清電視節(jié)目，高清將是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，而且推廣的速度會比想象的快。

對于6300萬已經(jīng)完成了數(shù)字化平移單位完成雙向化的用戶，建議對其中部分有雙向互動點播需求的用戶換發(fā)雙向高清機頂盒，置換下來的單向機頂盒即可以給尚未完成數(shù)字平移的用戶使用，也可以給家庭第二臺電視使用。按照統(tǒng)計在類似于北京等城市，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200萬已經(jīng)完成了數(shù)字平移和雙向改造開通的用戶（雙向覆蓋用戶已達3000多萬戶），考慮到這部分用戶經(jīng)濟基礎較好，是最有意愿也最有條件做雙向高清互動電視業(yè)務的，我們建議對于這部分視營銷策略決定是否盡快換發(fā)雙向高清機頂盒。換下來的雙向標清機頂盒可以給其余有雙向點播需求但無高清需求的用戶使用。

目前業(yè)界有一種提法是采用單向機頂盒改造來做雙向互動電視業(yè)務。圖7-9比較幾種不同的實施方法，表2比較了三種方案的不同改造成本。可見當僅僅開展雙向互動電視業(yè)務的時候，已有單向機頂盒用戶的改造使用窄帶EOC+單向機頂盒的方案表面上有成本優(yōu)勢，但對于同時需要開寬帶和雙向互動電視業(yè)務的新用戶使用寬帶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(qū)互動業(yè)務調(diào)查和上行帶寬需求a

圖10詳細的示意了基于窄帶EOC的雙向互動點播實施方案。廉價的窄帶EOC方案一般選用的是ZigBee技術，我們知道ZigBee技術選用的頻點是315/433/868/915MHz，為了不和廣電現(xiàn)有的頻譜資源沖突，一般選用915MHz。另外根據(jù)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電視業(yè)務每戶所需帶寬需要規(guī)劃為50Kbps以開展點播和其他增值業(yè)務。但是窄帶EOC的帶寬最大只有500Kbps，這樣在同一時刻，一個窄帶EOC頭端（和ONU以及CATV光站均放置在光節(jié)點位置）僅能帶10戶，而我們知道目前一個光節(jié)點覆蓋的用戶至少為50戶。因此窄帶EOC的帶寬限制還是非常大的。同時我們從圖10中可以看出雙向互動點播平臺和EPON系統(tǒng)間的接口肯定是IP接口，而EPON是個二層透明傳輸系統(tǒng)，因此機頂盒232到IP信號的轉(zhuǎn)換必須由窄帶EOC來完成。一個理想的方案應該是機頂盒完成改造通過支持PPP來支持IP協(xié)議棧。窄帶EOC終端僅負責將串口PPP信號轉(zhuǎn)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，再進行PPP終結成IP信號轉(zhuǎn)發(fā)上去或者轉(zhuǎn)換為PPPoE轉(zhuǎn)發(fā)上去。由此可見：為了互通，必須機頂盒廠家、窄帶EOC廠家和互動點播平臺以及廣電運營商四方充分配合，才有可能做到互通。對于單個地方廣電運營商涉及到如下問題：

機頂盒廠家的意愿和配合度，是愿意重新改造單向機頂盒還是再賣一臺雙向機頂盒？

機頂盒中間件和上層互動點播平臺的標準問題，能否協(xié)調(diào)？

在機頂盒廠家和上層互動點播平臺之間標準協(xié)調(diào)好后還需要中間的窄帶EOC廠家的配合確保PPP協(xié)議和IP協(xié)議的正常轉(zhuǎn)換。保證互動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題：

現(xiàn)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TTL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(diào)試使用的，不一定有改造成互動信道的技術可行性。

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。

對于省級廣電運營商的技術部門還需要考慮到，下屬不同的地/市/縣的機頂盒CA、中間件、互動點播平臺多種多樣，一個地方就是一個標準，無法做到很好的統(tǒng)一，在此情況下，產(chǎn)業(yè)鏈上的各方很難配合好，無統(tǒng)一標準的情況下，將造成系統(tǒng)和設備廠家改造的意愿極小，實際的可操作性也極差。根據(jù)現(xiàn)有市場情況看，目前有窄帶EOC+單向機頂盒改造的地方，一般互動點播平臺+窄帶EOC+機頂盒都是一個廠家的，只有EPON可能是第三方的，造成了事實上的壟斷?；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，或者說難度極大，除非是從上到下都是用一個供應商的產(chǎn)品。

結論

在當前的情況下，廣電可以選用IPQAM來部署雙向互動電視，從而可以節(jié)約下行IP帶寬供寬帶接入業(yè)務使用，同時考慮到可演進性和保護現(xiàn)有投資，應該選用同時支持IPQAM和IPTV的互動點播平臺。在處置現(xiàn)有單向機頂盒的問題上，首先明確幾個問題：先開展寬帶接入業(yè)務還是先開展雙向互動電視業(yè)務或是同時開展；何時規(guī)劃雙向高清互動電視，現(xiàn)有單向標清機頂盒有無升級軟件支持高清播放的可能性；雙向互動點播的滲透率能到多少，是整體轉(zhuǎn)移成雙向互動電視還是根據(jù)客戶需求來進行，寬帶的滲透率能到多少？一旦有寬帶需求的時候，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(diào)和及時協(xié)調(diào)好了在實際業(yè)務開通的時候也較繁瑣的問題。因此我們的建議還是采用寬帶EOC+雙向機頂盒的方案來部署雙改網(wǎng)絡，采用逐步置換的方式來解決存量單向機頂盒的問題。我們需要考慮到不是所有的用戶都有雙向互動的需求，同時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(shù)字化的區(qū)域建議在成本允許的情況下，考慮數(shù)字化、雙向化、高清化一步到位，避免以后不斷的“翻燒餅”?？紤]到高清互動電視的普及還有一個過程，可以當前要求機頂盒的硬件支持高清，當前可以僅支持標清，但是以后應有通過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：歷史機遇與戰(zhàn)略思考》

作者簡介:胡保民（1977-），男，博士，武漢長光科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)，主要研究方向為數(shù)據(jù)通信和接入網(wǎng)。