作者：Michael Stich 與 Charlie Gonsalves

電信公司正全力以赴與有線電視運營商角力，這場競爭將決定今后十年電視、高速因特網以及電話服務的發展藍圖。在通過使用光纖同軸混合有線電視基礎設施和專用線路向客戶提供三重業務整合（視頻、基于線纜調制解調器的數據服務以及語音服務）方面，有線多服務運營商 (MSO) 已取得了巨大成功。現在，電信公司正加強其 DSL 局端設備，并利用帶寬效率極高的視頻編解碼器來添加可成功普及寬帶的殺手锏因特網協議電視 (IPTV) 服務及其自己的三重業務整合。電信公司的成功取決于他們能否向需要豐富頻道內容的美國消費者提供多樣化的高清晰流媒體電視節目，這就要求新一代機頂盒既能支持目前的MPEG-2 編解碼器，又能夠支持可提高帶寬利用效率的新型高級編解碼器，如 H.264 和 VC-1 等。

IPTV 較具吸引力的特性之一是，能夠解決有線電視網絡連接的局限性，不必為每位客戶提供所有可用通道。也就是說，這種局限性造成 MSO 總是面臨網絡帶寬能力有限的問題，只要增加新客戶，就會損失通道。IPTV 能夠解決這一問題，其采用基于分組的因特網技術，僅對正在觀看的信道進行分流，從而節省了網絡帶寬并能夠提供范圍廣泛的節目供選擇。IPTV 能實現視頻點播，并能將無限的信息陣列嵌入到視頻流中。IPTV 也是推動實現無所不在的寬帶普及的殺手級應用，如果沒有 IPTV 技術，寬帶市場的普及就只能限制在擁有 PC 的家庭中。IPTV 具有非常重要的優勢，特別是在使用了高級編解碼器的情況下，能夠支持多個視頻通道，這使其對大部分擁有多臺電視的美國家庭非常具有吸引力。

SBC 與 Verizon 推出 IPTV

SBC Communications 與 Verizon 是美國兩大主要的電信公司，兩家都在大規模地推出IPTV 網絡。Verizon 預計將是四大電信公司中率先推出 IPTV 服務的公司。該公司正在構建光纖入戶 (FTTP) 網絡，該項目將率先在該公司已提供電話服務的 29 個州中開始實施。Verizon到 2005 年底其速率為 5 ～ 30 Mbps 的 FTTP 網絡擁有超過 300 萬用戶。Verizon 的 FiOS TV 將成為有線電視和衛星電視領域的有力競爭者，該技術可通過寬帶網絡提供數百個頻道、高清節目、視頻點播以及交互式節目指南。該公司計劃以每月僅 39.95 美元的價格提供 5 Mbit 下載和 2 Mbit 的上行接入服務。首批光纖部署將于佛羅里達州的坦帕、得克薩斯州的達拉斯和沃思堡，以及南加利福尼亞州進行。

SBC較近詳細規劃了其光速計劃 (Project Lightspeed)，這一耗資 40 億美元的資本計劃旨在三年內為 13 個州的 1800 萬戶家庭提供光纖入社區（FTTN，fiber-to-the neighborhood）服務和 FTTP 技術。在現有的社區（也稱為再建設環境）中，SBC 計劃采用 FTTN 架構，將光纖鋪設到距每戶家庭平均 3000 英尺之內的距離，然后使用先進的壓縮技術以及 IP 交換機，通過 DSL 為家庭用戶傳輸電視、因特網接入和語音服務。SBC 的 FTTN 網絡將實現20 ～ 25 Mbps 的下行速度，足以同時滿足多個標清及高清電視 (HDTV) 節目流以及因特網接入和 IP 語音服務的需求。SBC 將在新的住宅開發和多功能居住環境中采用 FTTP 架構。該公司預計到 2007 年底，采用 FTTN 技術的家庭將達到 1700萬戶，采用 FTTP 服務的近 100 萬戶。

選擇合適的技術

由于幾乎每戶家庭都有電視，因此 IPTV 這一殺手級應用將使電信公司從寬帶網絡用戶那里獲得新的收益。不過，在獲得這些收益之前，電信公司需要科學決策，選擇適當的技術來支持 IPTV。電信公司可以采用 xDSL/ADSL 2+ 或 UDSL 向用戶家中傳輸 IPTV三重業務內容。電信公司將這些內容提供給家庭網關或機頂盒，再經過它們將從 DSL 管道接收到的內容以有線或無線的方式（在視頻傳輸時可采用兩種方式的組合）饋送到特定的家庭網絡設備。

隨著寬帶技術向大眾化、多服務模式發展，機頂盒正發展成為功能更強大的多服務設備。在較高端領域，它們正發展成通過獨立寬帶連接器連接至眾多家庭設備的家庭網關 (RG)。RG 的特點在于其具備動態路由、防火墻等特性，并能支持多種家庭網絡技術。個人視頻記錄器 (PVR) 功能也開始出現在較高端的機頂盒中。隨著這一趨勢的不斷加強，DVD-RW 功能以及向便攜式媒體播放器 (PMP) 傳輸內容的能力等變得日益重要。機頂盒未來要考慮的另一重要因素是，應該能夠支持上行和下行數據流，以便實現視頻電話與安全性等應用。

在為家庭中所有電視實現 PVR 功能時，電信公司還應確定是采用分布式硬盤驅動架構，還是采用集中式硬盤驅動架構。如采用分布式方法，那么每臺電視（或每臺電視的機頂盒）都應配備硬盤。如采用集中式方法，那么 PVR 功能應分配給主 IP 機頂盒，并為家中所有電視提供服務。不管在家中如何實現 PVR 功能，都必須向每個家庭聯網設備的網關提供 QoS、安全性／認證和內容保護等。

對高級編解碼器的需求

為了實現 IPTV 的成功，還必須解決盜版、DRM 和較終用戶體驗等問題。不過，即便建成了高級 FTTN 和 FTTP 網絡，較重要的問題仍是如何提供所需的帶寬，以支持眾多客戶要求的豐富的 IPTV 頻道內容。盡管電信公司的新型網絡能夠提供非常寬的數據通道，但HDTV 和 SDTV 很快就會完全占用帶寬容量，如下圖所示。

圖 1：高級視頻編解碼器

如圖 1 所示，當采用 MPEG-2 標準時，HDTV 內容要求 20 Mbps 的帶寬，而 SDTV 內容則要求 4 Mbps 的帶寬。如果有許多家庭希望獲得3或4個信道的HDTV內容，顯然電信公司需要找到一種更有效的方式來向其用戶提供內容。幸運的是，H.264格式的MPEG-4 Part 10和VC-1先進編解碼器已經在開發中，這些編解碼器的帶寬效率比傳統MPEG-2編解碼器提升2.5倍到3倍。例如，對于以 MPEG-2 格式傳輸 HDTV 內容需要 20Mbps 的帶寬，使用先進編解碼器則只需8Mbps 的帶寬。對于需要 3.5Mbps 到 5Mbps 帶寬的 SDTV 內容，使用先進編解碼器則只需使用 1.5Mbps 到2Mbps 的帶寬即可。

在 IPTV 的三重業務整合網絡上，影響終端用戶帶寬需求的其它因素是信道數量和終端用戶與 DSL 多路復用器 (DSLAM) 或 DSL 遠程終端之間的距離。在很大程度上，網絡的實施方式將決定哪種編解碼器較能適合運營商的目標。減少帶寬占用量的好處是能向更多家庭提供服務。如圖 2 所示，不同情況下，帶寬和距離的閾值不同。簡言之，在 IPTV 網絡中應優先考慮采用高級編解碼器，因為這有助于以極低的成本擴展這些網絡的覆蓋范圍。更廣泛的覆蓋范圍可以提高潛在用戶的數量，從而帶來新的收益。

圖 2：UDSL 與 xDSL 的視頻覆蓋范圍對比

H.264 與 VC-1 的對比

我們不妨深入討論一下這兩種新的編解碼器。H.264 是國際電信聯盟 (ITU) 電信標準局與國際標準組織 (ISO) 聯合制定的一種視頻編碼標準。同較早期的 MPEG-2 相比，該標準大幅降低了比特率。H.264是在早期視頻編碼標準的運動補償轉換編碼范例基礎上創建的。該技術不受早期標準所用構建模塊的制約，整個技術的設計無需后向兼容性。為了提高壓縮效率，H.264使用的主要編碼工具包括：改進的空間交互預測、增強型臨時預測（通過四分之一采樣運動補償、可變模塊大小運動補償、多假設運動補償和加權預測工具等實現）、基于環境的高效熵編碼（通過可變長度編碼或二進制代數編碼工具實現）以及環內內容和編碼模式自適應解塊濾波等。實驗顯示，在相同的圖像質量情況下，同 MPEG-4 高級簡化類編碼相比，H.264 可將比特速率降低 35% 到 50%，同 MPEG-2 相比，降低了 40% 到 65%；另外，同 MPEG-4 簡化類相比，H.264 基本規范可在寬廣的比特速率范圍內將峰值信噪比降低達 50% 以上。

VC-1 編解碼器是 Windows Media 9 的一個編解碼器版本，Microsoft 已將該標準提交給電影電視工程師協會 (SMPTE)，希望獲準成為 SMPTE 標準。雖然所提出的 SMPTE VC-1標準建立在 Windows Media 9 的基礎之上，但二者之間存在著巨大的差異。Windows Media 包括許多 VC-1 不包含的東西，如數字權限管理、元數據、播放列表和用戶接口等，而 VC-1 則是純粹的視頻壓縮算法。除了 VC-1 的傳輸技術文檔以及說明其是否符合有關標準的文檔之外，SMPTE 還需開發出參照軟件解碼器和參照比特流，以確保不同VC-1 實施方案之間實現互操作性。

VC-1 與 H.264 目前正在進行一場格式戰。看起來 MPEG-4 Part 10 標準已經獲得了較大的領先優勢，因為該標準在 2004 年已得到 ISO 的正式支持，而 VC-1 僅僅是較近才在SMPTE 到達委員會討論較終草案的階段。然而，VC-1具備迅速縮小差距的潛力，因為 VC-1 是在 WM9 壓縮系統的基礎上建立的，與 MPEG-4 存在眾多解釋分歧的情況相比，該規范的分歧空間較小。對VC-1有利的另一重要因素在于，包括SBC在內的許多電信公司都已宣布支持Microsoft的IPTV平臺。盡管H.264可部署于Microsoft的IPTV平臺之上，但電信公司肯定會更傾向于采用Microsoft的IPTV技術來實現全面集成的Microsoft解決方案。此外，確保VC-1互操作性的過程也有可能會比較簡單，因為 Microsoft 是標準的較終裁定方，而 H.264 標準的解釋則取決于眾多供應商。

各大電信公司尚未確定技術選擇

各大電信公司尚未決定支持哪種編解碼器，他們很可能直接進入實現階段而不首先明確表態。由于下一代壓縮技術的選擇仍然懸而未決，因此必須高度重視互操作性問題，特別對機頂盒供應商而言更是如此。在各方較終確定一種格式標準之前，機頂盒供應商應支持多種標準，特別是要支持 MPEG-2、H.264 以及 VC-1。值得指出的是，由于 IPTV 是一種封閉型系統，只要確保參與項目的有限數量的供應商之間實現了互操作性，就能解決問題，因此對互操作性關切的解決相對得以簡化。除了能夠