AVS与ISMA共建IPTV标准平台

1 IPTV的前景及面临的挑战
    网络电视(IPTV)是IP与TV的结合，IP属于电信运营商，TV属于广电运营商，IPTV是电信和广电均看好的业务增长点。

    传统电信运营商的话音业务近乎饱和，支撑着超过90%以上的电信业务收入，挖掘增值业务的任务十分迫切。据统计，中国目前上网计算机总量约3 000万台，每年还增长几百万台，如果用户只能通过计算机上网，则宽带市场的发展潜力是十分有限的，计算机已成为制约宽带发展的“瓶颈”。然而，中国现有的有线电视用户约3亿户，如果能将电视机转化为上网终端，即使20%的电视机转化为网络终端，也有6 000万台终端的潜力，因此，宽带的更大潜力在于突破终端“瓶颈”，而电视机是最直接、最有潜力的目标。

    对广电运营商来说，广告收入毕竟增长空间有限，此外，坐拥丰富的节目资源、遍布城乡的有线电缆、稳定的用户群，却只能收取一点有线电视收视费，广电运营商也不甘心。

    实际上，广电运营商拥有内容优势，电信运营商手中的王牌则是交互技术和网络。广电运营商丰富的内容资源脱离了电信的IP网络，很难抓住IPTV的机会；但电信运营商的网络资源没有内容，也是无源之水。广电和电信携手合作将是IPTV业务走向成熟的前提。

    目前有6大问题严重困扰了IPTV在中国的发展：

• 目前国内网络带宽不够。
• 视频编码格式很难统一，给解码带来很多困难。
• 协议标准不统一，造成IPTV系统不兼容。
• 兼容的视频标准和协议太多，对终端产品要求太高。
• 内容资源的管理和存储成为主要问题。
• 数字版权保护(DRM)、中间件等标准无法确定，造成必须准备多种机顶盒。

    从上不难看出标准规范是6大问题中的共性问题。IPTV将是大产业，涉及设备提供商(服务器、网络、终端)、内容提供商、宽带运营商、终端用户等多个方面，其商业化必须以建立一套系统的标准和规范为前提。当务之急是将各领域的原有标准加以融合，并建立新的规范，其中最重要的是对运营商、网络与终端设备提供商的传输标准，对内容提供商、设备提供商的信源标准，面向运营商、终端设备提供商的运营标准。标准规范应能充分地解决互连互通及未来的技术升级。

2 AVS及其与国际标准的比较
    数字音视频编解码技术标准(AVS)是数字音视频产业的基础性技术标准。中国于2002年6月成立了AVS工作组。AVS工作组在国家发展和改革委员会、科学技术部、国家广播电影电视总局等部门的大力支持下，提出了中国自主的数字音视频编解码技术标准。AVS为中国发展数字音视频设备与系统提供了高效经济的编解码技术，主要服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通信、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用，是中国数字音视频产业实现跨越式发展的重要技术基础。

    国际上音视频编解码标准主要有两大系列：国际标准化组织和国际电工委员会第一联合技术组(ISO/IEC JTC1)制订的MPEG系列标准，数字电视采用的是MPEG系列标准；ITU针对多媒体通信制订的H.26x系列视频编码标准和G.7系列音频编码标准。
图1给出了数字音视频编码的发展简史，1984年—1995年推出的标准为第1代标准，1995年后至今推出的标准可视为第2代标准。

    MPEG是ISO/IEC JTC1 1988年成立的运动图像专家组(Moving Picture Expert Group)的简称，负责制订数字视频、音频和其他媒体的压缩、解压缩、处理、表示等国际技术标准。从1988年开始，MPEG专家组每年召开4次左右的国际会议，主要内容是制订、修订、发展MPEG系列多媒体标准，如视音频编码标准MPEG-1(1992)和MPEG-2(1994)、基于视听媒体对象的多媒体编码标准MPEG-4(1999年)、多媒体内容描述标准MPEG-7(2001)、多媒体框架标准MPEG-21。目前，MPEG系列国际标准已经成为影响最大的多媒体技术标准，对数字电视、视听消费电子产品、多媒体通信等信息产业的产品产生了深远影响。

    1994年制订的MPEG-2标准是国际音视频标准领域的一个里程碑，是音视频行业遵循的基本标准。近10年来，音视频编码技术本身和产业应用背景都发生了明显变化。ITU-T于1997年提出了一个长期的视频标准化项目H.26L，并在1999年8月推出该标准的第一版测试模型。为了响应ISO/IEC MPEG对先进视频编码(AVC)技术的需求，自从2001年开始，ISO和ITU开始组建了联合视频工作组(JVT)，即ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG(视频编码专家组)联合的工作组，在H.26L的基础上开发新的视频编码标准，目标定位在制订一套兼顾广播和电信，覆盖从低码率通信到高清晰电视的广域标准。在ISO/IEC中，该标准的正式名称为MPEG-4 AVC标准；在ITU-T中，正式名称为H.264标准。2003年下半年，ISO/IEC以MPEG-4第10部分(ISO/IEC 14496-10)的名义正式发布了这项标准。

    MPEG-4 AVC/H.264是代表最新技术水平的一项国际标准，但正如它的名字复杂到让人难以理解一样，它的技术方案也过于复杂。首先，这项标准覆盖的应用范围过宽，从低码率通信到高清晰度广播，码率从几万到几十兆比特，相差3个数量级，任何一个实际应用，都只会选择其中的一个子集，因此，作为标准过于臃肿；其次，在标准制订过程中，一些成员拼命加入自己的技术，有很多技术提案对整体压缩效率的贡献很小，但利益平衡的结果是不得不加入一些没什么用的技术(往往是专利)，不仅增加了标准实现的复杂度，也为将来专利争执埋下了祸根。

    然而，决定MPEG-4 AVC/H.264未来发展的最大不确定因素还不是技术问题，而是长期困扰MPEG标准的专利授权问题。MPEG-1没有专利授权问题，MPEG-2有国际工业界可接受的专利授权政策，MPEG-4却被高企的专利费所扼杀，现在，这个问题又降临到MPEG-4 AVC/H.264头上。在阐明这个问题之前，需要先了解标准背后的专利问题。
MPEG作为ISO/IEC下属的标准工作组，只负责制订标准，知识产权方面遵守ISO的RAND(合理和非歧视，Reasonable and Non-Discriminate)通则。MPEG LA是1996年在美国成立的专利授权代理公司，虽然从名称上似乎和MPEG标准专家组有联系，但事实上没有任何法律关系。

    MPEG LA 1997年启动MPEG-2所涉及的专利许可代理业务，1998年12月获得美国司法部审议认可。MPEG-2最初的收费对象为解码设备和编码设备，每台专利授权费4美元。从2002年开始，降为2.5美元。由于当时MPEG-2是数字音视频领域唯一可用的技术标准，而且相对合理，因此MPEG-2的产业化取得了巨大成功。

    在对MPEG-2收费取得成功的情况下，MPEG-4 LA公布的MPEG-4标准的收费模式为：消费者使用解码设备，除购买设备时需要缴纳的一次性专利费外，还将按使用时间进行收费，通常这个费用是通过提供视频服务的节目发行商(如音像出版公司)或运营商(如电视台、视频点播服务提供者等)收取的，其总的收费额度每年高达数百万美元。此收费政策一出，美国在线-时代华纳代表媒体运营商率先反对。MPEG-4因为收费问题，成了一个主流应用运营商不支持的技术标准。MPEG-4 AVC/H.264是MPEG专家组和ITU VCEG 2003共同完成的视频编码标准，MPEG LA一直在制订其收费模式。2003年11月17日，MPEG LA 宣布H.264/MPEG-4 AVC的必要专利权人已就联合许可条款达成了协议，要求根据节目、订户和本地发射台数等参数来对运营商收费。欧广联(EBU)随后发表2003年度第96号声明，表示“十分遗憾的是，EBU看到AVC的许可条款对广播商是极端不合理的”。对于中国的广播电视系统来说，近两千家电视台和大大小小的有线电视网需要缴纳的专利费总额十分庞大，中国数字电视运营产业将面临巨大经济负担。2004年5月，MPEG LA收费政策最后敲定，对运营商收费的条款基本没变。

    MPEG LA专利池收费政策之所以出现问题，核心在于是专利权人在标准完成后完全控制了专利池管理政策，虽然ISO要求专利权人遵守RAND原则，但这种空洞的“合理”承诺对专利权人基本上没有约束力，专利实施者和使用者的利益难以得到保证，从而导致了专利池机制的异化，逐渐演变为垄断市场的工具，成为阻碍产业发展和社会进步的障碍，侵害了最终消费者的利益。

    表1给出了几种典型视频标准许可收费政策的对照。

    就目前而言，理论上可选的第二代信源编码标准共有三大类：MPEG-4/H.264系列、AVS以及公司规格。在技术上，三者不相上下，主要区别在知识产权政策，而这又是标准能否大规模推广的关键所在。MPEG-4/H.264因其向运营商收费的专利政策，在欧、美、日多个国家和地区受到抵制，前途未卜；公司规格受其先天所限，不是制订的开放标准，公司控制下游厂商，又同时受上游专利权人控制，造成政出多门，很难统一，因此大范围推广难度也很大；AVS是开放标准，大家机会均等，且不对运营商收费，设备提供商的许可费比MPEG-4低，是优质低价的完整解决方案，堪称第二代信源标准的上选方案。

3 AVS视频标准的技术特点及专利政策
    2004年11月15日—12月26日，中国国家广播电视产品质量监督检验中心对AVS视频标准进行了测试。2004年12月29日，中国信息技术标准化技术委员会组织召开了AVS标准审定会，对AVS工作组提交的《信息技术先进音视频编码第二部分：视频》(送审稿)和《信息技术先进音视频编码第一部分：系统》(送审稿)进行了审定。审定会认为，该项标准是数字音视频编码领域非常重要的基础性标准，对产业发展意义重大。工作组在推动技术、专利、标准和产业协调发展方面做了大量细致的工作，探索出一条开放式自主制订重大信息技术标准的道路，是卓有成效的。审定委员会一致认为，AVS在技术、专利、标准3个方面创新突出，AVS软件和芯片已经开发，AVS标准是关系到国家数字音视频产业发展和重大利益的基础标准，建议国家相关主管部门在广播电视直播卫星、高清晰度数字电视等重大音视频应用领域采用这一自主标准，加大支持和投入力度，推动自主AVS高清晰度软件、芯片、产品和系统的产业化，推动具有核心竞争力的数字音视频产业群的形成。

    AVS是一套适应面十分广阔的技术标准，优势表现在以下几个方面：
    (1)AVS是基于中国创新技术和部分公开技术的自主标准。编码效率比第一代标准(MPEG-2)高2～3倍，而且技术方案简洁，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的最高水平，可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源。

    (2)AVS是第二代音视频编解码标准的上选。AVS通过简洁的一站式许可政策，解决了MPEG-4 AVC/H.264被专利许可问题缠身难以产业化的死结，与一些公司提出的标准相比，AVS是开放式制订的国家、国际标准，易于推广。

    (3)AVS为音视频产业提供系统化的信源标准体系。MPEG-4 AVC/H.264是一个视频编码标准，而AVS是一套包含系统、视频、音频、媒体版权管理在内的完整标准体系，为中国日渐强大的音视频产业提供了完整的信源编码技术方案。目前正在与国际标准化组织合作，拟进入国际市场。

    表2给出了AVS与MPEG的对比。

4 ISMA与AVS的合作
    互联网流媒体联盟(ISMA)是国际流媒体管理的权威机构，其宗旨为促进流媒体开放标准在视频、音频、互联网协议等领域的采纳与使用，以其先进、开放性在国际音视频领域享有很高的威望。每半年举行一次会议，地点在世界范围内巡回。

    ISMA在诸如个人电脑、机顶盒和个人数字助理领域已经打造了一个百万级用户的产业体系，因此编码器、服务器和播放器等领域制造商大量选择使用ISMA的规范，以确保其产品兼容开放标准，从而避免在某些领域遭遇应用障碍。对内容提供商而言，使用ISMA的规范可以保证其节目传输到更广阔的地区，并以此获得更具竞争力的价格而受益。ISMA的成员包括IBM、思科、苹果电脑、飞利浦、杜比实验室、法国电信等很多业界翘楚，在专利管理及技术产业化上已经形成了一套成熟体系。

    AVS和ISMA从2003年起就开始探讨合作的可行性，并于2005年2月正式建立官方关系。2005年3月，AVS成立AVS-N特别组，专门对口ISMA。2005年4月，ISMA正式接纳AVS成为ISMA2.0中的一部分，可以建立独立的Profile(档次)。2005年5月14—15日，AVS-N特别组在北京召开会议，初步确定面向ISMA的AVS视频编码规范。2005年6月8日，双方约定在北京联合举办“网络电视标准与产业论坛”，共推IPTV标准。

    ISMA选择AVS标准的原因很明确，IPTV需要高压缩比的第二代标准。虽然MPEG-4/H.264在技术上可用，但许可政策为运营商所反对，企业标准又难以得到广泛支持，而AVS由于在技术上与H.264不相上下，在许可政策上又优于后者，所以ISMA把AVS作为与MPEG-4/H.264并列的两个Profile。运营商任选一个，加上ISMA其他部分都可以形成完备的IPTV规范体系。

    AVS可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源，是新一代音视频编解码标准的上选。另外，与MPEG-4 AVC/H.264和企业标准相比，AVS简单的许可政策，开放式制订的标准都具有前者不可比拟的优势。也因为这一点，AVS与ISMA顺利达成合作。AVS在技术标准上的突破，加上ISMA在流媒体管理上的经验和技术积累，AVS与ISMA将携手共建IPTV产业的标准平台，为网络电视的大厦打下坚实的基础。

5 AVS与中兴通讯的合作
    AVS与H.264并列作为 ISMA的两套音视频编码标准，为中国相关企业进军国际市场创造了良好条件，降低了技术门槛，扫清了专利障碍。通过对标准的参与制订，加深对标准的理解，积极跟踪国际前沿技术，将通过专利、标准壮大民族工业。

    中兴通讯作为通信行业的领头雁，在IPTV技术积累和系统开发方面基础深厚并具有丰富的实践经验。2005年初，中兴通讯IPTV解决方案被选为广东第一批IPTV试点厂家，承建广东电信IPTV商用试点(东莞)项目。

    AVS和中兴通讯优势互补，将通过中兴-AVS联合实验室等模式，共同打造技术先进、标准先进、系统先进的IPTV系统。

6 结束语
    AVS是基于创新技术和公开技术的中国自主标准，编码效率比第一代标准(MPEG-2)高2～3倍，可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源。同时，AVS简单的许可政策与开放式制订的标准使其成为新一代音视频编解码国际标准的上选。AVS与ISMA携手合作，共建IPTV产业的标准平台，将推动国际IPTV产业的发展。

7 参考文献
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[8] 黄铁军. HDTV/DTV-全新的信息服务平台 [J]. 计算机世界. 2003, 49(1): 1—4.

收稿日期：2005-05-15

[摘要] 数字音视频编解码技术标准(AVS)是中国自主制订的数字电视等音视频系统的基础性标准，是网络电视(IPTV)系统可选择的两种第二代音视频信源编码标准之一。AVS基于创新技术和公开技术，编码效率比第一代标准(MPEG-2)高2～3倍，可节省一半以上信道资源。AVS标准简单的许可政策与开放式制订模式也使其成为新一代音视频编解码国际标准的上选。互联网流媒体联盟(ISMA)是得到广泛支持的IPTV系统标准组织。文章认为AVS与ISMA携手共建IPTV标准将会有力地推动国际IPTV产业的发展。

[关键词] 数字电视；数字音视频编解码技术标准；流媒体；互联网协议

[Abstract] Advanced Audio & Video Coding Standard in Information Technology (AVS ) developed by China is the basic standard of digital audio-video systems. It is one of the two second-generation Audio and Video (AV) source coding standards. Based on innovative technology and public technology, AVS provides compression efficiency 2-3 times higher than the first generation standard (MPEG-2) does. Therefore, it is able to save 50% on the channel resource. The simple licensing policy and open developing mechanism make the AVS one of the best new-generation international AV coding standards. Internet Streaming Media Alliance (ISMA ) is an organization focusing on specification for IPTV systems. It has gained wide support. The paper thinks that the cooperation between the AVS Workgroup and ISMA would powerfully promote the development of the IPTV industry worldwide.

[Keywords] digital TV; audio & video coding standard; streaming media; Internet protocol