摘 要：介紹了基于IPQAM的互動電視系統(tǒng)的架構(gòu)，以及統(tǒng)計復用技術(shù)的原理，著重闡述了使用統(tǒng)計復用技術(shù)在互動電視系統(tǒng)中現(xiàn)實意義，同時提出了統(tǒng)計復用技術(shù)在互動電視系統(tǒng)中所面臨的技術(shù)難題，并在文章的最后提出了一種對基于IPQAM的互動電視系統(tǒng)的統(tǒng)計復用方案。

關(guān)鍵詞：互動電視；統(tǒng)計復用

目前，實現(xiàn)互動電視業(yè)務承載模式主要有兩種：一是IPTV模式，互動電視交互業(yè)務通過寬帶IP網(wǎng)絡傳輸，但是該模式要求較多的帶寬資源與高等級的服務質(zhì)量，由于廣電的雙向HFC網(wǎng)絡上CM系統(tǒng)在下行可用帶寬上受到限制，因此不適合廣電運營商采用；二是IP+QAM模式，互動電視點播視頻流通過雙向HFC網(wǎng)傳輸、交互信息通過CM系統(tǒng)或?qū)拵P網(wǎng)絡傳輸。該模式對交互視頻業(yè)務流與交互控制信息流的承載進行了分離，更加適合已經(jīng)完成有線電視雙向化改造的廣電運營商。

江蘇有線互動電視系統(tǒng)采用IP+QAM的模式，視頻服務器輸出的節(jié)目流采用4.75M的MPEG-2 TS流，經(jīng)過64QAM調(diào)制信號，采用空分復用方式，通過使用16個頻點在HFC網(wǎng)絡上進行傳輸。由于互動電視頻點資源有限，同時隨著高清電視的逐步推廣，對帶寬資源的需求將不斷增加，勢必將無法滿足用戶日益增長的點播需求，若能夠?qū)⒔y(tǒng)計復用技術(shù)應用于互動電視系統(tǒng)中，提高帶寬資源的利用率，將有效的節(jié)約用戶的點播成本，提升互動電視在視頻傳輸領域的競爭力。

1 基于IPQAM的互動電視系統(tǒng)架構(gòu)

基于IPQAM的互動電視系統(tǒng)的視頻服務器在接受到用戶的點播請求后將單節(jié)目傳輸流（SPTS）傳輸?shù)竭吘壵{(diào)制器（IPQAM），經(jīng)過復用、調(diào)制，射頻輸出到傳輸網(wǎng)絡，由機頂盒進行接收。系統(tǒng)連接如下圖所示：

⑴下行信號流程：VOD服務器響應用戶點播請求，將單節(jié)目傳輸流（SPTS）封裝成UDP包經(jīng)省I P骨干網(wǎng)絡傳輸至各地市視頻匯聚交換機，再由各地市視頻匯聚交換機傳輸至各分機房的IPQAM，IPQAM完成解封裝并將多個SPTS流復用成多節(jié)目傳輸流（MPTS），MPTS流經(jīng)IPQAM調(diào)制輸出RF信號經(jīng)HFC傳輸?shù)綑C頂盒（STB）。

⑵上行信號流程：用戶通過本地HFC的上行通道接入到各地市的城域網(wǎng)，再通過省IP骨干網(wǎng)絡連接到省互動電視中心的核心數(shù)據(jù)交換機，獲取所需的頁面信息，并通過DSM-CC（SSP，LSCP）RTSP等各種協(xié)議完成與前端服務器之間的交互。

⑶點播流程：點播用戶通過STB發(fā)送點播信息，通過搭建在HFC之上的CMTS回傳通道，將相關(guān)信息傳送到VOD點播應用服務器；驗證用戶的合法性，分配空閑的信道資源；驗證用戶級別，驗證用戶賬戶余額，如果所有信息合法，VOD點播應用軟件接受用戶點播請求，發(fā)送點播的節(jié)目單至視頻服務器，視頻服務器按照節(jié)目單的安排分配信道，并推動點播的節(jié)目內(nèi)容至相應的IPQAM，調(diào)制到已分配的某一頻點，經(jīng)HFC分配網(wǎng)到達相應的STB所在的光節(jié)點，點播用戶通過STB接收到點播的節(jié)目。

2 統(tǒng)計復用技術(shù)

目前統(tǒng)計復用技術(shù)被廣泛的應用與普通數(shù)字電視系統(tǒng)中，可有效的節(jié)省傳輸帶寬。同樣統(tǒng)計復用技術(shù)也可以應用于基于IPQAM的互動電視系統(tǒng)中，以降低每個點播流的成本。

在數(shù)字電視中，統(tǒng)計復用分兩種，一種是一般的統(tǒng)計復用，它是根據(jù)編碼器壓縮所需要的碼率與圖象內(nèi)容之間的關(guān)系，固定復用器輸出總碼率的情況下，對多個視頻流進行聯(lián)合控制，達到多視頻流盡量合理的共享總碼率。它必須是編碼器與復用器聯(lián)合工作，且編碼器必須具有動態(tài)碼率控制的功能。

另一種是統(tǒng)計再復用，它是對輸入的TS流進行分析后，得出哪些ES圖象成分此刻為低速，哪些ES（圖象）成分此刻為高速，然后再據(jù)此對TS流中數(shù)據(jù)的進行處理，使低速成分占用更低的比特率，而高速成分占用高比特率（以此執(zhí)行虛擬的解/編碼過程），且其總輸出碼率是固定的，無須與編碼器聯(lián)合工作。

顯然后一種方式的性價比更高，據(jù)了解約為前者價格的1/5，且后一種方式中的編碼壓縮器可在帶寬不緊張時不用。實現(xiàn)統(tǒng)計復用的關(guān)鍵因素：一是如何對圖像序列隨時進行復雜程度評估，有主觀評估和客觀評估兩種方法；二是如何適時地進行視頻業(yè)務的帶寬動態(tài)分配。使用統(tǒng)計復用技術(shù)可以提高壓縮效率，改進圖像質(zhì)量，便于在1個頻道中傳輸多套節(jié)目，節(jié)約傳輸成本。

3 統(tǒng)計復用技術(shù)在IPQAM互動電視系統(tǒng)中的應用

以江蘇有線為例，江蘇有線互動電視系統(tǒng)覆蓋了全省13個地市和個別縣級市，隨著各地對互動電視業(yè)務的大力推廣，互動電視用戶數(shù)量快速增長，用戶點播的并發(fā)數(shù)也隨之大幅上升，現(xiàn)有互動電視系統(tǒng)設備的帶寬已經(jīng)對互動電視業(yè)務的發(fā)展存在著制約：

⑴省互動電視中心與地市互聯(lián)的萬兆視頻通道已無法滿足需求，例如個別地區(qū)點播高峰期時，萬兆鏈路負荷可達80%，需對萬兆通道進行擴容，新增加一個萬兆通道。但由于增加萬兆通道的代價較高，且可能無法在短時間內(nèi)完成，因此需要考慮采用其他方案進行應急。

⑵個別地市的部分分機房所部署的IPQAM設備已無法滿足該區(qū)域用戶的點播需求，急需進行IPQAM設備擴容。例如當區(qū)域A點播量大幅上升，該地區(qū)部屬的IPQAM設備已無法滿足用戶的點播需求時，目前采用以下方法進行擴容。采用該方案需增加IPQAM設備，光纖通道資源，光節(jié)點設備和線路修改所需的人工費用等。且無法做到隨時進行擴容，需提前做好大量的準備工作。

若引入統(tǒng)計復用技術(shù)，對視頻服務器輸出的視頻流進行處理，在不影響視頻圖像質(zhì)量的情況下，將單頻點傳輸?shù)墓?jié)目流增加50%，也就是原來單頻點只可傳輸8個視頻流，采用統(tǒng)計復用技術(shù)后，單頻點可傳輸12個視頻流。這樣，萬兆通道和已部署的IPQAM設備的容量都相當于提高了50%，而無需其他設備增加或線路改造等費用，如圖3所示。

若采用統(tǒng)計復用技術(shù)，當出現(xiàn)這樣的熱點區(qū)域時，只需在省前端進行相關(guān)配置的修改，將從視頻服務器發(fā)往該地區(qū)用戶的點播視頻流進行壓縮處理，而無需增加任何設備即可實現(xiàn)擴容。當該熱點地區(qū)點播流下降時，再將省前端相關(guān)配置復原，再將統(tǒng)計復用設備應用于其他新出現(xiàn)的熱點區(qū)域。這樣可以充分的利用互動電視系統(tǒng)相關(guān)設備的資源，并對設備實現(xiàn)實時、動態(tài)的“軟擴容”。

4 結(jié)束語

隨著用戶對互動電視的接受程度越來越高，觀看互動電視節(jié)目的人也越來越多，急需采用有效的方法解決系統(tǒng)傳輸通道和頻點資源緊張的問題。通過采用統(tǒng)計復用的方案，在保證圖像質(zhì)量的前提下，對用戶點播的視頻流進行有效壓縮，降低帶寬，不失為一種可行的選擇。