一. 業(yè)務(wù)需求與現(xiàn)狀分析

　　家有購物由貴州電視臺(tái)注資1億元人民幣成立，2008年7月25日正式運(yùn)營，總部位于北京，是一家整合電視、網(wǎng)絡(luò)、商品目錄、手機(jī)等無店鋪銷售形式的全國性家庭購物公司。目前，家有購物已覆蓋全國23個(gè)省級(jí)行政區(qū)域，輻射超過2.2億電視觀眾，并形成以電視頻道、購物網(wǎng)站、商品目錄為主導(dǎo)的三大立體化銷售渠道，同時(shí)輔以報(bào)刊、實(shí)體店、外呼、廣播、手機(jī)、IPTV等其他渠道資源，致力于打造中國家庭購物行業(yè)最具商業(yè)價(jià)值的銷售平臺(tái)。發(fā)展至今，貴州電視臺(tái)家有購物已經(jīng)與上海文廣的東方購物、湖南廣電的快樂購物一起名列中國家庭購物行業(yè)前三甲。

　　由于家有購物頻道的播控中心設(shè)在貴陽，而地面覆蓋是在北京歌華有線，即貴陽的播出節(jié)目傳送到北京歌華有線，而北京演播室的直播信號(hào)傳送到貴陽的播控中心播出，所以租用了運(yùn)營商的光纜作為長途傳輸鏈路，之前我們采用的是E1傳輸協(xié)議(一對(duì)E1的傳輸速率為2.048Mbit/s，傳統(tǒng)的編碼器輸出的ASI信號(hào)一般是在6Mb/s，再加上音頻的碼率以及一些必要的包頭以及信令，所以必須得租用4對(duì)E1，即8M帶寬才能發(fā)送與接收節(jié)目，圖1、圖2是傳統(tǒng)的E1傳輸方式。

　　從圖1、2 可以看出，MPEG-2編碼再適配的模式占用的帶寬是比較大的，而且必須要適配器將ASI信號(hào)和E1信號(hào)互相適配才能進(jìn)行編解碼，環(huán)節(jié)比較復(fù)雜。而且如果其中一個(gè)E1中斷就會(huì)造成整個(gè)信號(hào)的中斷。電纜線較多，特別是4對(duì)收發(fā)E1線纜，給安裝與維護(hù)帶來諸多不便。

二. 關(guān)鍵技術(shù)介紹與實(shí)現(xiàn)

　　下面著重介紹通過IP流傳輸?shù)恼加酶蛶挼腍.264編碼與傳輸方式。

　　H.264/MPEG-4 AVC是一種面向塊的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木幗獯a器標(biāo)準(zhǔn)。由ITU-T視頻編碼專家組與ISO/IEC聯(lián)合工作組——即動(dòng)態(tài)圖像專家組（MPEG）——聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組（JVT，Joint Video Team）開發(fā)。因ITU-T H.264標(biāo)準(zhǔn)和 ISO/IEC MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)（正式名稱是ISO/IEC 14496-10 — MPEG-4第十部分，高級(jí)視頻編碼）有相同的技術(shù)內(nèi)容，故被共同管理。H.264/AVC項(xiàng)目意圖創(chuàng)建一種視頻標(biāo)準(zhǔn)。與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，它能夠在更低帶寬下提供優(yōu)質(zhì)視頻（換言之，只有MPEG-2，H.263或MPEG-4第2部分的一半帶寬或更少），也不增加太多設(shè)計(jì)復(fù)雜度使得無法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)成本過高。另一目的是提供足夠的靈活性以在各種應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)中使用，包括高、低帶寬，高、低視頻分辨率，廣播，DVD存儲(chǔ)，RTP/IP網(wǎng)絡(luò)，以及ITU-T多媒體電話系統(tǒng)。

　　設(shè)備的選用上，我們采用了哈雷的Harmonic Ellipse1000編碼器和Harmonic ProView 7000解碼器，由于H.264在同等圖像質(zhì)量上，帶寬只有MPEG-2編碼的一半甚至更小，所以經(jīng)過測(cè)試，其3Mb/s的視頻編碼碼率與傳統(tǒng)的MPEG-2 6Mb/s編碼碼率從畫面質(zhì)量上來說沒有區(qū)別。傳輸協(xié)議上，采用編碼器的UDP傳輸協(xié)議，而不是TCP方式。TCP協(xié)議是“面向連接”的一種協(xié)議，能為應(yīng)用程序提供可靠地通信連接，但TCP握手通信太多，協(xié)議開銷大，傳輸效率不高。UDP具有TCP所望塵莫及的速度優(yōu)勢(shì)。雖然TCP協(xié)議中植入了各種安全保障功能，但是在實(shí)際執(zhí)行的過程中會(huì)占用大量的系統(tǒng)開銷，無疑使速度受到嚴(yán)重的影響。反觀UDP由于排除了信息可靠傳遞機(jī)制，將安全和排序等功能移交給上層應(yīng)用來完成，極大降低了執(zhí)行時(shí)間，使速度得到了保證。網(wǎng)上下載的VLC播放器可以直接在線播放UDP協(xié)議流，所以只需一臺(tái)筆記本電腦就可以監(jiān)視其信號(hào)，非常方便。

　　由于每臺(tái)編碼器解碼器都有自己的IP地址，在判斷線路故障方面，只需要使用Ping命令就可以判斷傳輸鏈路的情況，這也是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊淮髢?yōu)勢(shì)所在。

　　通訊模式上，采用組播方式（224.0.0.0--239.255.255.255）。組播主機(jī)之間“一對(duì)一組”的通訊模式，也就是加入了同一個(gè)組的主機(jī)可以接受到此組內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)和路由器只向有需求者復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)其所需數(shù)據(jù)。主機(jī)可以向路由器請(qǐng)求加入或退出某個(gè)組，網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)有選擇的復(fù)制并傳輸數(shù)據(jù)，即只將組內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸給那些加入組的主機(jī)。這樣既能一次將數(shù)據(jù)傳輸給多個(gè)有需要（加入組）的主機(jī)，又能保證不影響其他不需要（未加入組）的主機(jī)的其他通訊。
組播的優(yōu)點(diǎn)：

　　1. 需要相同數(shù)據(jù)流的客戶端加入相同的組共享一條數(shù)據(jù)流，節(jié)省了服務(wù)器的負(fù)載。具備廣播所具備的優(yōu)點(diǎn)。

　　2. 由于組播協(xié)議是根據(jù)接受者的需要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，所以服務(wù)端的服務(wù)總帶寬不受客戶接入端帶寬的限制。IP協(xié)議允許有2億6千多萬個(gè)（268435456）組播，所以其提供的服務(wù)可以非常豐富。  

　　圖3為貴陽機(jī)房傳輸示意圖（北京機(jī)房與貴陽一樣，只是一個(gè)相反的傳輸方向），貴陽與北京的雙向傳輸都通過一個(gè)收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，北京的編碼器設(shè)置組播（Multicast）地址與端口號(hào)，輸出的IP流通過貴陽端的解碼器解碼成SDI信號(hào)送進(jìn)播控中心，播控中心的SDI信號(hào)經(jīng)過編碼器編碼成為IP流通過光纖收發(fā)器發(fā)往北京。在維護(hù)方面，只需攜帶一臺(tái)裝有VLC播放器的筆記本電腦就可以在線播放UDP協(xié)議的視頻流，非常方便。

圖4 Harmonic Ellipse1000編碼器適配配置圖

　　圖4可以看出，Harmonic Ellipse1000編碼器支持標(biāo)清和高清輸入，便于將來的升級(jí)，由于H.264編碼的帶寬占用只有MPEG-2的一半甚至更低，所以視頻碼率設(shè)置范圍從0.1Mb/s—30Mb/s。綜合考慮我們租用的帶寬和要求，最終設(shè)置視頻碼率為3Mb/s，比起以前使用的4×E1傳輸方式的8M來說，已經(jīng)大大節(jié)省了帶寬資源。

圖5 Harmonic Ellipse1000編碼器網(wǎng)絡(luò)配置圖

　　從圖5可以看到，傳輸協(xié)議采用UDP協(xié)議，Dst IP只需要設(shè)置成組播地址或者單播地址就可以更改通訊模式，只需要在解碼器上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可解碼，非常方便。

三. 總結(jié)與應(yīng)用前景

　　H.264/MPEG-4的應(yīng)用范圍是非常廣闊的，它可以適用于多種網(wǎng)絡(luò)，其高效的編碼性能，

　　H.264/MPEG-4可滿足多種應(yīng)用的需求，目前主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域；基于電纜、衛(wèi)星、Modem、DST等信道的廣播；視頻數(shù)據(jù)在光學(xué)或磁性設(shè)備上的存儲(chǔ)，基于ISDN、以太網(wǎng)、DSL無線及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的公話服務(wù)、視頻流服務(wù)、彩信服務(wù)等，除了以上介紹的應(yīng)用，基于H.264/MPEG-4的平臺(tái)，還會(huì)擁現(xiàn)很多新的應(yīng)用。

　　目前電視臺(tái)的長途傳輸一般都采用長途干線光纜，當(dāng)租用電信運(yùn)營商的光纜時(shí)，IP流的傳輸協(xié)議與運(yùn)營商的協(xié)議一致，而且碼率可以靈活設(shè)置，便于組網(wǎng)。H.264低帶寬編碼與IP傳輸在電視臺(tái)的長途信號(hào)傳輸方面比較實(shí)用，節(jié)約了帶寬，降低了成本，減少了傳輸鏈路設(shè)備，提高了安全性。同時(shí)該編碼方式支持高清格式，將來可以直接升級(jí)到高清播出而不需要另行更換設(shè)備。