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罗索

ISMA与h.264 over TS之争

罗索客 发布于 2010-03-22 10:48 点击:次 
从市场来看,中国两大IPTV运营商阵营将会是中国电信(网通)以及广电网络。 广电网络(网络以单向DVB为主,双向为辅):为了照顾已经有的单向DVB网络,iptv将会采用与DVB共享一个节目平台的方法,Mpeg2/4均打包成TS流。在IP传输上,主要以h.264 over TS over RTP(H.222.0
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从市场来看,中国两大IPTV运营商阵营将会是中国电信(网通)以及广电网络。

1. 广电网络(网络以单向DVB为主,双向为辅):为了照顾已经有的单向DVB网络,iptv将会采用与DVB共享一个节目平台的方法,Mpeg2/4均打包成TS流。在IP传输上,主要以h.264 over TS over RTP(H.222.0 amendent 3标准)为主。主营业务主要是payTV以及数据广播。

目前上海文广已经拿到第一张IPTV的牌照,其搭建的IPTV就是以上的体系。上海文广对目前主流的几家机顶盒(包括中兴,西门子,华为,UT star)作了测试。在Head-end,UT使用了VWeb的编码芯片2010/2005,将mpeg4打包到TS上面。这样做主要的好处是: 

  • Head-end的兼容。目前,大部分CP都是电视台、电影公司和广电公司,他们主要的片源都是采用MPEG-2 TS流封装格式。因此TS能更好的适应CP的主要现状和需求。目前H.264专业级编码器主要是以TS为主(目前全球的主要专业编码器如Tandberg,Harmonic等都支持TS流封装格式),而支持H.264的ISMA2.0刚出来,还没有支持。ISMA1.0只有少数厂家支持。因此采用TS流的文件格式具有更好的兼容性,这对IPTV平台的平滑升级来说,是一个完美的解决方案。而RTP现有的节目源格式不兼容,需要转换; 
  • STB的兼容。目前,所有的MPEG-4和H.264的解码芯片均支持TS。所以选择TS可以为STB提供更多的选择方案,利于降低STB的成本。STB要接入家庭网络,需要支持DLNA。而在DLNA中,MPEG-2及TS是必选标准。目前家庭网络中所有的摄像机和数码相机均支持MPEG-2 TS而不支持ISMA。目前家庭网络中所有的DVR,编辑设备均支持TS,而很少支持ISMA。 
  • DRM方案和支撑系统兼容。在ISMA中,没有一个关于Trickmode的详细的定义,特别是在RTP中。因此各个厂家的Trickmode定义都不一样,导致没有一个统一的标准,标准也就失去意义。若采用TS流的方式,则我们可以在其extension中详细定义Trickmode的相关信息,可以定义该RTP是Trickmode还是正常播放,以及Trickmode的具体模式等。同时还可以通过扩展,定义丢包重传机制,保障用户的服务质量。在ISMA中,虽然定义了DRM采用AES的加密方法,但其DRM不具有扩展性。表现在:不支持多种DRM方法和加密标准,不支持对Key的管理。而TS则刚好解决了这一点,可以在RTP的extension中可以定义Key的管理方法和映射关系,以及不同的DRM方法和标准。使得系统在DRM方面具有广泛的兼容性。 
  • 对sever的资源需求。ISMA从编码端到解码端的所有环节,均需建立多个音视频和其他数据流的RTP Session,因此在做Streaming Server的I/O时,需要管理多个输入输出,多个Buffer的管理以及它们之间的同步,将极大地增加Streaming Server的处理能力要求,也带来了较大的算法复杂性,同时降低了系统的稳定性和可*性。在NAT和防火墙上,ISMA需要为音视频RTP分别分配端口,是TS流的两倍。从上面的处理方法可以看出,用ISMA标准需要管理更多的RTP Session,要管理更多的I/O和Buffer,将极大的消耗Streaming Server和STB的CPU性能和内存,从而严重地影响系统的性能。根据Darwin系统及其实验,我们在一台高性能机器上,也只能跑较少的Stream并且会有掉线情况发生。若采用TS流,则会支持几百个2M以上的Stream并且不会掉线。 
  • 对STB的资源需求。用ISMA对解码器的要求也比TS流更高。TS流的主要工作是在解复用上,即解复用器需要分析PSI信息,然后根据PSI信息获取音视频的PID,在通过PID滤波,得到视音频流,输出到各自的Buffer中。由于TS是固定的188字节包结构,因此PID在包中的位置固定,滤波很容易实现。根据我们的评估,采用软件TS流解复用的方法,在Equator BSP-15平台上,占用的CPU资源不足5%。而用ISMA时,由于多个RTP Session,因此需要有多个Buffer,并对其管理。所以采用ISMA时使用的Memory和CPU资源也更多。 
  • Server同步问题。ISMA的AV Sync是依*RTP中的Time Stamp来实现,因此在同步时,需要等到音视频的RTP都到达后才能实现AV Sync。而TS流则不存在此问题,因为其时间信息都在一个流中。而且TS的AV Sync只需在编码和解码端实现,中间的其他环节,如流服务器等,不需要参与,可以降低Streaming Server的算法和处理复杂度。ISMA则相反,不光需要编解码器,同时需要Streaming Server参与AV Sync的处理,消耗了Streaming Server的资源,增加了算法复杂度和性能代价,并且降低了系统的可*性和稳定性。 
  • STB频道切换时间问题。若采用ISMA方式,在Live TV做频道切换,STB需要从系统中重新获取ISMA的文件头。因为STB解码时所需的很多信息在此文件头中。所以系统还必须还有一整套ISMA的文件头的生成和管理。同时还会造成解码频道切换的延迟。在Live TV做频道切换时,STB还需要获取SDP以便得到解码所需要的一些具体参数。再加上传统的ISMA流中I帧间隔较长,一般多于4秒,从而造成STB的频道切换时间长,完全不能满足电信标准规定的2秒钟。在做Live TV时,如果编码器的参数被修改了之后,需要STB与编码器或Streaming Server重新建立RTSP Session,以获取新的SDP,然后才能从SDP中得到解码所需要的一些具体参数。而在TS流中,所有的解码参数均是伴随着码流一起下来的,因此不需要建立另外的Session,解码器反应速度会更快。 
  • 大规模商用问题。基于RTP的系统没有大规模商用案例的检验,DRM方案不成熟,而且大规模组播会发生RTCP内爆

2. 中国电信(网络以双向DSL为主):由于中国电信只有成熟的DSL网络,所以不需要考虑对原有系统的兼容问题,所以有可能会采用效率更高的h.264 over bittorrent(rtp组播的用户数量有限制,无法大规模部署)方式。主要遵循的标准是ISMA(ISMA 2.0支持h.264,标准是 RTP Payload Format for H.264 Video)。主要运营业务是双向化业务,包括电视购物,联网拖拉机(专业的游戏运营商)等等。

ISAM的主要特点: 

  • ISMA1.0基于MPEG-4 Part14(*.MP4),而ISMA2.0的文件格式基于MPEG-4 Part15(*.avc1),对ISMA1.0的文件格式进行了扩展。 
  • h.264 over bittorrent/rtp协议的效率高,大大降低了网络流量,对于目前的网络状况更加有利于传输。
(秩名)
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