OTT TV和IPTV的技术比较分析

施唯佳 ，蒋 力 ，2，贾立鼎

（1.中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122；2.中国电信IPTV实验室 上海 200122）

1 引言

自2005年以来，中国电信集团公司与中央电视台、上海文广等集成播控方合作开展IPTV业务，逐步建立起了较为完整的技术标准体系和成熟的商业模式。为了保证业务质量和加强业务管控，IPTV业务采用的是端到端封闭架构下的技术标准体系。在运营商的积极推动下，IPTV标准体系不断成熟，从V1.0标准到V2.0标准，再到V3.0标准。自2008年开始，随着IPTV规范标准化的完善，整个IPTV产业链蓬勃发展，用户规模不断提升，目前全国IPTV用户数已经接近3000万户。

另一方面，近年来随着技术的快速发展以及宽带网络的不断提速，OTT（over the top）TV等新兴互联网视频业务开始兴起。OTT TV采用开放的体系架构，互联网应用引入门槛低、业务加载灵活、技术实现简单、建设成本较低，可以快速规模部署。虽然OTT TV的稳定性和质量保障不如IPTV业务，但是对已有IPTV的技术实现架构带来了巨大的冲击。

由于IPTV和OTT TV分别在运营商专有网络和互联网公共网络下提供服务，因此两者采用了完全不同的技术体系架构。本文就是从编码技术、流传输技术、终端技术角度出发，对IPTV和OTT TV业务的技术实现进行比较分析，从而探讨未来视频业务的技术发展趋势和方向。

2 编码技术的差异化

视频编码技术是决定视频质量和资源消耗的关键技术。所谓视频编码技术就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的技术实现方式。好的视频编码技术可以在尽量不损失视频质量的情况下，采用较高的压缩比，将原始视频文件变小，从而降低资源存储要求和传输网络的带宽消耗。

2.1 OTT TV和IPTV编码技术

OTT TV业务中的视频编码一般采用H.264方式，并采用mp4或者TS流进行封装。采用HTTP下载方式的点播视频，一般采用H.264多次编码的VBR（variable bit rate，可变比特率）编码方式，以尽量低的平均码率获取尽可能高的视频质量，围绕此目的所采用的编码参数也相对复杂，包括采用离线多次编码方式、更复杂的运动估计算法、VBR控制算法、下变换降低分辨率、更高的编码级别、更长的 GOP（group of picture，图像组）长度、更多的参考帧。目前各OTT平台所采用的编码码率及网络适应性见表1，其中标准清晰度以下简称“标清”，高清晰度以下简称“高清”，比高清视频码率更高的为“超清”。

目前，IPTV业务中使用的视频编码采用的标准也是H.264，IPTV业务中的音视频编码一般要求采用CBR（constant bit rate，固定比特率）方式，以避免传输时带来的带宽波动，同时视频编码要求支持场编码及帧编码方式，并采用ITU-T H.222.0中定义的TS流进行封装。IPTV业务对于视频编码设置了两种编码规格:标清和高清。标清建议视频码率为1.3～2.5 Mbit/s，视频分辨率达到720×576像素。高清根据不同的视频分辨率分别建议，视频分辨率为1920×1080像素时，建议视频码率为8～10 Mbit/s；视频分辨率为1280×720像素时，建议视频码率为6～8 Mbit/s。

2.2 OTT TV和IPTV编码技术优缺点对比

OTT TV和IPTV业务所处的网络环境、业务性质和质量要求都不同。OTT TV视频编码采用VBR编码方式和HTTP下载传输方式，通过增加终端缓存平滑传输机制，以应对开放互联网的网络QoS状况。IPTV通过CBR编码方式和实时流传输机制，在网络QoS有保障的基础上，提供可运营的QoE服务。两者的具体对比见表2。

对于网络带宽稳定性无保障以及对音视频实时度要求不高的情况，一般采用可变视频码率编码 （即VBR编码）。VBR编码能根据网络当前情况采用不同码率的编码，但是在网络拥塞的情况下音视频质量下降明显。

与CBR技术相比，VBR的优点是显著地减少了“填充比特”，大大地提高了传输和存储媒体的资源利用率，并且就主观图像质量而言，它可以明显地消除在固定码率压缩中出现的高速运动和色彩鲜艳的图像中的锯齿。缺点是编码器的技术难度大，压缩速度慢或最终影片的平均码率不好控制。综上分析，从OTT TV视频所处的网络环境、视频质量要求和业务性质的角度出发，选择VBR编码的效率和展现的效果都要好于CBR编码。

视频编码技术基本每10年编码效率翻一番，新的编码技术和宽带网络技术提供IP视频超越数字电视体验质量的可能，从而为OTT TV的快速发展提供了技术可能；随着视频编码技术的不断发展，OTT TV视频质量将会有很大的提升，OTT TV通常采用较低码率编码高清（720P），获取的视频质量虽然达不到IPTV和数字电视高清的级别，但是对比IPTV和数字电视标清，用户获得的视频质量体验也得到了大大提高。

表1 OTT TV业务编码情况对比

表2 OTT TV和IPTV编码对比

3 流传输技术的差异化

流式传输是流媒体播放的关键技术，它不需要下载庞大的媒体文件就可观看视频节目，虽然在播放前要进行缓冲，但这种缓冲也只有几秒或十几秒。实现流式传输有两种方法:实时流式传输和顺序流式传输。一般来说，如果视频为实时广播或使用流式传输媒体服务器，使用如RTSP（real time streaming protocol）的实时协议，这种传输方式即实时流式传输。如果使用Web服务器、HTTP，那么文件即通过顺序流发送。

3.1 OTT TV和IPTV流传输技术

OTT TV一般采用顺序流式传输技术，即HTTP流媒体技术。在下载文件的同时用户可观看在线媒体。顺序流式传输在高带宽（带宽大于流媒体文件的比特率）的情况下，可以实现边下载边播放，网络分组丢失会重新传输直至用户收到，所以能够保证视频播放的最终质量，因此，它一般被用来传输高质量的短片段，如片头、片尾和广告。顺序流式传输不适用广播实况流，不能跳过头部，必须先下完前面的才可以看后面的，必须经历时延。

为了充分利用网络的带宽，OTT TV也引入了自适应的机制，发送端根据接收端的反馈信息预测网络状况，并据此采用某种策略实现对发送码率的动态调整。随机、突发的分组丢失和过大的时延、抖动对视频质量具有极大的破坏性，采用优良的自适应传输策略，可以充分利用网络带宽，提高视频数据的传输效率，保证流媒体服务的传输质量。

IPTV一般采用实时流式传输的方式，实时流式传输总是实时传送，可以实现实况转播，支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。

实时流式传输必须匹配连接带宽，也就是说，如果文件比特率超过连接速度，观看将会断续，而且，由于出错丢失的信息会被服务器忽略，当网络拥挤或出现问题时，视频质量会下降，所以，要想保证视频质量，选择顺序流式传输会更好。实时流式传输需要特定的服务器，如QuickTime Streaming Server、RealSystem IQ 与 Windows Media Server。这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输使用与之适应的网络传输协议，如RTSP或MMS（Microsoft Media Server），在有防火墙时这些协议有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。

3.2 OTT TV和IPTV流传输技术对比

OTT TV一般采用动态自适应流媒体技术，OTT TV和IPTV尽管都是视频业务，但两者在实现机制上有较大的差别，见表3。

IPTV和OTT TV的主要区别为:节目源不同、承载网络不同、传输机制不同。IPTV的视频内容来自广电，质量较高且稳定，一般采用固定码率编码；OTT TV的视频内容来自多个地方，包括互联网视频网站等，一般采用动态码率编码。IPTV用专网承载，网络轻载、质量稳定；OTT TV业务承载在互联网上，网络质量受到其他业务的影响。IPTV以实时流媒体方式传输，采用RTP/UDP；OTT TV业务以渐进式下载方式传输，采用HTTP。IPTV业务和OTT TV业务的协议栈如图1所示。

表3 OTT TV与IPTV比较分析

图1 IPTV与OTT TV协议对比

OTT TV相对于IPTV具有更强的网络适应能力。由于IPTV业务以UDP方式进行流式传输，所以对网络分组丢失敏感且网络带宽必须稳定；而OTT TV以HTTP方式进行渐进式下载传输，对网络分组丢失和带宽变化不敏感，但对网络时延敏感，因为网络时延会降低TCP的吞吐速率；另外，IPTV采用固定码率编码，OTT采用动态码率编码，所以在相同体验的情况下，OTT TV对网络带宽要求比IPTV业务低。此外，OTT TV支持网络带宽具有自适应能力，当网络带宽低于编码码率时，可自动切换到较低一档的码率。

HTTP视频采用HTTP，以TCP方式承载，对网络分组丢失、抖动不敏感，但是过多的分组丢失会引起TCP重传率变大，网络吞吐率下降。HTTP视频对时延比较敏感，时延增大，TCP建立连接的时间变长，网络吞吐量变化，下载速率变小。OTT TV和IPTV的交互对比见表4。

表4 OTT TV和IPTV的交互对比

RTSP信令交互的实时性优于HTTP交互。HTTP视频由于需要缓存一段时间再进行播放，一般点播时延比IPTV长。HTTP应用到多播中，多播时延也会较长，无法体现多播实时性的特点。

HTTP视频对用户接入带宽和流媒体服务器的要求相对较低，可以有效满足OTT TV业务快速规模发展的需求。

4 OTT TV和IPTV终端差异化

4.1 OTT TV及IPTV终端技术

承载视频业务的机顶盒终端主要包括OTT TV终端和IPTV终端。这两类终端既有共同点也有不同点。在终端支持的业务功能上，OTT TV终端和IPTV终端都支持视频业务、游戏、音乐等多种业务功能。

但由于OTT TV终端属于新兴终端，而IPTV终端已发展多年，在硬件配置、业务实现、终端形态方面等存在不同。OTT TV终端主要为基于Android操作系统的智能终端，硬件配置较高，支持的视频业务基于HTTP，游戏、音乐等业务采用C/S架构实现，实现与手机、Pad等设备的多屏互动操作。IPTV终端以Linux机顶盒为主，硬件能力配置较低，支持的视频业务基于RTSP，游戏、音乐等增值业务采用B/S架构实现，当然，IPTV终端也正在向智能终端方向发展。

表5 IPTV终端和OTT TV终端对比

随着三网融合业务的发展以及终端能力的不断提升，OTT终端和IPTV终端的发展越来越趋于同化，都在向智能化、高清化、融合化发展。

4.2 OTT TV和IPTV机顶盒终端对比

IPTV终端和OTT TV终端在软硬件方面既有相同点也有不同点，主要对比见表5。

通过上述对比，可以发现，OTT TV终端普遍比IPTV终端的硬件配置高、硬件接口少、遥控器简洁、外观更时尚、体积小。同时，OTT TV终端基本都为智能终端，支持HTTP媒体承载协议，支持应用商城、多屏、游戏等业务，UI设计绚丽、图大字小，具有一定的升级、配置等管理功能，采用社会化实时开通方式，从而更受新兴互联网用户欢迎。但IPTV具有安全控制、业务质量保障等优势，在长远使用上具有优势。

两种机顶盒终端随着终端智能化发展，差异性越来越小，逐渐向统一趋同方向发展。硬件配置都逐渐提高，软件为智能操作系统且支持多种协议和应用形式。同时对OTT TV终端的管理也要逐步考虑更多的管理控制要求，如终端管控、QoS监测、安全控制等。

5 结束语

综上所述，OTT TV和OTT TV技术之间的差异化，是由多方面的因素所造成的，其中业务发展的时期不同、内容的来源不同、承载服务的网络条件不同、提供的服务功能不同是最主要的因素。但是从IPTV和OTT TV业务逐步融合的业务发展趋势看，不管是运营商还是互联网企业都会选择更加开放、建设成本更低、用户体验更好的技术实现方案。从编码技术来看，VBR编码技术可以在保证视频质量的前提下，有效节省存储和网络带宽，随着编码器设备的能力不断提升，VBR编码应该是视频点播业务的首选技术。从流传输技术来看，HTTP流传输协议和RTSP流传输协议具有各自的优势，未来应该是多协议兼容的融合发展，对实时性要求不高的视频服务可采用HTTP流传输协议，对于实时性要求较高的视频服务采用RTSP流传输协议。从终端技术发展角度看，IPTV和OTT TV将逐步趋同，智能化将是终端未来的发展趋势，终端层面的软硬件分离，机顶盒终端和其他终端的互动操控将是技术发展的方向。总体而言，不断结合IPTV和OTT TV技术的各自优势，根据用户需求相互取长补短，走融合发展之路，是视频技术发展的必然趋势。

1 陈珏奇，刘峰.流媒体传输技术.计算机技术与发展，2012（3）

2 中国电信集团公司.IPTV业务系统技术规范V3.0系列规范，2011