高清数字电视直播在 校园网中的应用

1. 高清数字电视直播在校园网中的应用 姜开达 2010.10.27

2. 什么是高清晰度数字电视？ • HDTV（High Definition Television） • 高清晰度指与传统电视相比，其水平和垂直方向的图象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕显示器近距离观看时，图象细腻逼真，无闪烁和粗糙感，并配以数字环绕音响伴音。 • 采用 16:9 的宽高比作为标准。 • 我国HDTV标准为1920×1080i，每帧图像有207万个像素。

3. SDTV vs HDTV • 标准清晰度数字电视(SDTV ，704×576i 或720×480i，约500电视线，相当于DVD标准) • 高清晰度数字电视(HDTV ，1920×1080i，约1000电视线)

4. 宽屏带来的新体验 传统电视播出只能通过剪切或上下留黑边播出

5. 国家政策支持 • 《制定高标清混合直播体系的若干关键技术规范》 • 《广电总局关于促进高清电视发展的通知》 发展高清电视的思路： 1、高标清同播过渡； 2、免费公益模式； 3、鼓励现有上星频道先行同播； 4、原则上不得以发展高清电视的名义增办频道。

6. 国内高清电视频道 2009年9月28日起，以下9个频道开始高标清同播 • CCTV-1、 北京卫视、东方卫视 • 江苏卫视、湖南卫视、浙江卫视、 • 黑龙江卫视、广东卫视、深圳卫视

7. 上海 已落地高清频道

8. 高清电视进校园？ 存在的问题： • 接入有线电视网需要完成数字化改造 • 用户端需要高清平板电视机和高清机顶盒 • 校园电视机普及率低 • 学生寝室空间狭小 • 师生高密度集中

9. 校园网承载高清电视业务的前提 • 电脑高普及率（超过人手一台） • 校园网万M主干,100M到桌面 • 高清流媒体服务平台把高清电视数字信号转换成网络IP流 • 完善的校园网组播支持

10. 高清电视信号源哪里来？ • 卫星数字电视传输(DVB-S) • 有线数字电视传输(DVB-C) • 地面无线电视传输(DMB-TH) • 电视台、NGB • Internet、 CERNET2

11. 卫星数字电视 • 接收不受地理位置制约 • 安装受国家政策限制 • 卫星接收机带LAN口输出IP流 • 支持DVB-S的电视卡输出IP流

12. 有线数字电视 • 普通机顶盒只能输出到电视机 • 支持DVB-C的电视卡输出IP流 • 带DVB-C模块的高清数字卫星接收机输出IP流 • 存在的问题：全国各地有线系统加密标准不一

13. 地面无线电视 • 支持DMB-TH的电视卡输出IP流 • 支持DMB-TH的高清数字卫星接收机 缺点： • 高清频道少，仅少数大中城市有

14. 我们做过的远距离高清传输实验 • 在我校，在一定条件下，中韩，中日大学之间 可以走IPv6稳定传输 20~25Mbps 的高清视频流

15. 为什么一般都输出TS 流 • MPEG-2 TS 流格式是一种由ISO 13818-1 定义音/视频压缩数据流的传输格式。各种音/视频编码（如MPEG-2、MPEG-4、H.264 等）输出的码流均可打包成MPEG-2 TS 流格式进行传输。 Package Package Time Info. Data Load (PES) PES header TS stream ES packages

16. 直接转换成TS流送进校园网 高清流媒体服务器 Satellite 输出TS流 组播 单播 CATV DMB-TH 组播

17. 今年世界杯期间某台服务器流量曲线 2010年6月下旬某台电视直播服务器一周流量图 （Fedora13 x64，2×E5520 CPU，10G SR uplink） 服务器群输出校内用户单播峰值流量超过 20Gbps

18. 高清流单播 • VLC （ http://www.videolan.org/） 高性能（单机可以提供10G以上流量） 使用多进程来充分利用多核

19. 高清流组播 • 降低校园网各处受到的带宽压力 1台交换机百M上行，支持100M/20M=5个用户 1个学生宿舍楼千M上行，支持1G/20M=50个用户 1个汇聚点10G上行，支持10G/20M=500个用户 • 降低服务器投入成本 多个 多核CPU ＋ 多 10GE 网卡 ＋ 多台服务器

20. 组播HowTo • VLC • DVBlast 更高效！( http://www.videolan.org/projects/dvblast.html) Are you looking for live streaming? Don't look any further! DVBlast is a simple and powerful MPEG-2/TS demux and streaming application with several input methods: linux-dvb-supported cards (DVB-S, DVB-S2, DVB-C, DVB-T...) DVB-ASI cards (from Computer Modules) UDP or RTP stream carrying a transport stream It outputs one or several RTP streams carrying transport streams with: hardware or software PID filtering PID-based or service-based demultiplexing optional descrambling via CAM device EIT, SDT and TDT pass-through for EPG information DVBlast is written to be the core of a custom IRD, CID, or ASI gateway, based on a PC with a Linux-supported card. Itis very lightweight and stable, designed for 24/7 operation.

21. 路由器交换机组播配置示例 • 核心三层 interface Vlan17 ip pim sparse-mode passive ip igmp snooping ip igmp snooping vlan 17 ip pim multicast-routing • 接入二层 ip igmp snooping ivgl ip igmp snooping vlan 1 mrouter interface gigabitEthernet 1/1 ip igmp snooping source-check port

22. 为什么要压缩到720p( 1280×720 )的IP流? • 无法得到TS流，只能依赖重新编码压缩 信号源可以是常规机顶盒或任何能播放的设备 • 使用HDMI /VGA采集卡，压缩成5~6Mbps的 MMS 流 通用性更强，只要能看到的高清都能转换 • 缓解带宽压力 10Gbps /20Mbps = 500人 10Gbps /5 Mbps = 2000人 • 部分老电脑无法流畅在线播放全高清的电视

23. HDMI 捕捉卡

24. 重编码软件 • Windows Media Encoder • Windows Expression Encoder • 使用 i5/i7 多核 CPU • 编码方式: Media Video 9 Advanced Profile VC-1 Advanced Profile

25. 5Mbps mms流的图像质量

26. 世界杯小组赛阿根廷VS韩国(2010.6.17) Windows Server 2008，1×E5620 CPU 8G RAM ，5×1G uplink

27. 存在的问题 • 互联网(Internet)不是被设计用来传输电视的 目前校园网络设计均未考虑承载高清电视业务 • 校园电视传播中涉及到政策冲突和法规问题 公益性目的、非商业性运营使用

28. 扩展应用 • 高清直播校内讲座报告和校园活动 现场采集编码 服务器 高清摄像机 2010.6.1我校首次高清直播校内活动1280*720

29. 谢 谢！kaida@sjtu.edu.cn