视频云服务关键技术标准化建设现状

　　视频编解码和内容分发网络是视频云服务中的两项关键技术。当前，视频云服务的标准也主要是围绕这两个方面。
　　一、视频编解码标准建设现状
　　数字音视频信源编解码技术作为信息产业的核心和基础技术之一，长期被国外企业和研究单位垄断。近年来，在行业主管部门的大力扶持以及众多科研工作者的艰辛努力下，我国在自主知识产权的数字音视频编解码技术领域取得了跨越式的进展，已掌握了数字音视频编解码的核心基础技术，并在数字音视频编解码及应用标准制定工作方面取得突破，发布了系列国家标准和行业标准。广播电视先进视频编码（AVS+）作为可广泛应用于电子信息技术领域芯片、软件、整机、媒体运营的新一代信源编码标准，具有广阔的市场应用前景。
　　（一）相关产业标准发展现状
　　1.国际音视频信源标准比较
　　目前全球可以选择的视频编码标准有五个：MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、VC-1。从制订者分，前三个标准是由ISO/IEC运动图像专家组（MovingPicturesExpertsGroup，MPEG）和ITU-TVCEG专家组完成的，第四个是我国自主制定的，第五个是SMPTE的标准，由微软公司主导的。从发展阶段分，MPEG-2是第一代信源标准，MPEG-4可以算1.5代，其余三个为第二代标准。从主要技术指标–编码效率比较：MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，H.264和AVS相当，都是MPEG-2两倍以上，根据国外测试，VC-1的效率稍低于H.264。
　　1.国内音视频信源标准发展现状
　　为推动我国具有自主知识产权的多媒体信源标准发展，2002年6月，”数字音视频编解码技术标准工作组”由原信息产业部批准成立，开始起草AVS系列标准。其中，视频标准GB/T20090.2《信息技术先进音视频编码第2部分：视频》于2006年3月1日正式实施，标志着我国在数字音视频编解码领域的基础标准布局开始成形，长期受知识产权之苦的数字电视和数字音视频产业有了翻身和跨越发展的基础。
　　为加快自主创新AVS标准产业化和推广应用，工业和信息化部与国家新闻出版广电总局于2012年初共同成立了AVS技术应用联合推进工作组。经过两年多的努力，AVS+标准（AVS的优化标准）的相关技术和产品日趋完备成熟，基本形成了从芯片、前端设备、接收终端到应用系统的完整产业链。2012年7月10日，广电总局正式颁布了行业标准GY/T257.1-2012《广播电视先进音视频编解码第1部分：视频》，简称AVS+，于颁布之日起实施；从技术上讲，AVS+在AVS1-P2（即GB/T20090.2-2006）的基础上，增加了若干关键技术，编码效率得到了显著地提高，更适合广播电视应用。目前，AVS+包括基准类和广播类，AVS1-P2只包括基准类，因此AVS+兼容AVS1-P2，而AVS1-P2不兼容AVS+。
　　目前，中央电视台、湖南广播电视台、安徽广播电视台等已率先采用AVS+标准播出了高清电视节目，标志着AVS+标准的产业化和应用推广取得了阶段性重大突破。随着我国高清电视频道数量逐步增多，3D电视频道已经开播，无论是卫星、有线还是地面数字电视系统，传输带宽日趋紧张。作为我国自主创新的视频编码技术AVS，具有更高的编码效率，在数字电视领域，AVS标准与MPEG-2及H.264相比具有节省带宽、节省投资、节省运营成本等优势，可解决广播电视行业面临的频道资源问题。
　　（二）相关产业技术标准认证研究
　　国际普遍采用产品认证推动标准的实施，这是一种国际通行的做法。现例举相关技术标准认证进行介绍分析，为AVS+标准认证体系建设提供借鉴。
　　1.美国政府于2007年强制推广美国ATSC标准化委员会的数字电视技术标准，2009年ATSC与消费电子协会（CEA）合作，推出相关认证计划，ATSC为符合此标准的产品制定了一种移动数字电视认证标志”MDTV”。广电设备供应商和消费电子制造商通过认证标志标示其产品符合新A/153ATSC移动数字电视标准。此计划主要基于业界成员的自我认证，也包括提供专家审查、独立实验室测试和检验以确定符合性。
　　2.DivX是一种数字视频格式，支持MPEG-4，H.264和最新H.265标准的视频，分辨率可高达4K超高清。DivX已于2013年9月推出全球第一款支持H.265标准，可进行4K超高清视频编解码的软件。DivX认证过程必须经过严格测试，测试要求包括：VIDEO、AUDIO及多媒体要求等，通过认证可满足高可视标准质量要求。DivX对消费电子设备进行认证，按照屏幕尺寸大小、所能支持的分辨率高低、是否可以联网流播，从手机、平板、DVD机、机顶盒、PS3到蓝光机、全高清（1080p）电视机，再到超高清（4K）电视机，DivX都有对应的认证等级与其匹配。图1列举了DivX认证由低到高的等级，高等级向下兼容低等级的功能。

　　图1DivX认证等级和标志

　　3.杜比数字（Dolby?Digital）又称AC-3，是一种先进的音频编码/解码技术，目前全球大约有近6000万个数字有线和卫星机顶盒，由配备了5.1声道杜比数字解码技术的3000多万个音频/视频接收器提供支持，杜比认证已经成为企业走向国际市场的必备的通行证，其标志见图2。杜比认证测试主要包括：主音轨听音、双音轨听音、主音轨电性能、双音轨电性能、推荐测试（频率响应和低音、信噪比等）。
　　杜比开发了商标和质量控制授权，1998年杜比开始在中国提供使用杜比技术的授权认证。隶属中国电子技术标准化研究院的国家数字音视频及多媒体产品质量监督检验中心（ADTC）可按照相关技术要求开展地面数字电视产品（机顶盒、一体机、接收模块等）的杜比认证测试服务。

　　图2Dolby?Digital标志

　　4.隶属中国电子技术标准化研究院（以下简称CESI）的北京赛西认证有限责任公司（以下简称CESI认证）针对音视频领域技术标准已经开展了多项产品认证，包括：数字电视清晰度、机卡分离、立体（3D）显示、DRA音频解码、地面数字电视接收等，以第三方的产品认证对我国产业标准实施起到了很好的推动作用。
　　MPEG-2等国际标准在制定的同时，支持该国际标准的国际大公司HP、Tektronix和Adherent等都推出了各自的码流分析仪等标准符合性测试系统，这极大地促进了MPEG-2标准的成功和产业化。因此，我国自主研发相关测试软件系统、测试码流和标准解码器等，尽快搭建成AVS+标准符合性测试平台，建立AVS+认证体系，对国内市场销售的AVS+产品进行测试认证，这对于推进我国自主标准AVS+的产业化，在与MPEG标准的竞争中取得主动，是至关重要的。同时，是在AVS+产业化过程中，保证AVS+标准的顺利实施、保证AVS+产品的兼容性、产品的普及推广及维护我国消费者权益的必要条件。
　　二、流媒体分发技术标准建设现状
　　P2P技术因为充分利用边缘设备，从而缓解视频云服务中的高带宽成本的痛点，因而被越来越多视频云厂商运用到内容分发领域。P2P扩展性好，CDN可靠性高，P2P与CDN结合，两者取长补短，尤其适用于流量较大、热度集中且相同资源利用率高的应用场景。
　　经过十几年的发展,内容分发网(CDN)已经逐渐演变为互联网重要的基础设施,为确保全球互联网服务质量发挥了重要作用。相比之下,我国CDN技术水平和服务能力还有待提高,产业发展仍然面临一些不利因素。为破解我国CDN产业的这些问题,开展CDN的标准化,规范市场,减少重复投资,为产品管理奠定科学基础,为产品质量提供检验规范,是十分必要的。
　　随着CDN产业规模的扩大，CDN将面临不同层面的互操作标准化需求。首先是CDN与内容提供者之间需要通过标准接口实现内容注入、管理、运维等功能；其次是不同CDN之间互联以便扩大覆盖范围，需要CDN互联标准；再次，为了优化CDN的分发和路由决策，更好地利用承载网资源，CDN需要与承载网实现信息交换与对接，需要制定CDN与承载网的接口标准；最后，随着设备制造商和运营商的介入，未来可能需要采用多厂家设备组建CDN，为此也需制定不同CDN设备之间的互操作标准。
　　而在技术架构方面，近几年来，在P2P、云计算等新技术的带动下，CDN的技术架构酝酿着重大变化。国内学术界和产业界对新型CDN架构（如P2P-CDN混合架构）的研究非常活跃，已经具备了孕育CDN技术变革的土壤。
　　国际上，IETF在CDN相关标准化方面的研究起步早，研究范围广，影响非常广泛。IETF早在WebCache时代就制定了ICP协议（RFC2186和RFC2187），定义了相邻缓存之间交换数据的机制。2000年，思科发起成立了内容联盟（ContentAlliance），并在IETF下成立CDI（ContentDistributionInterworking）工作组，着手制定CDN操作标准。2003年，CDI互联相关的三个RFC先后发布，包括CDN互联场景（RFC3570）和互联模型（RFC3466），以及主要的CDN请求路由机制（RFC3568）……然而由于技术和市场等多方面原因最终未能形成正式的RFC.随着CDI在2003年关闭，IETF相关工作就此停止。
　　近年来，IETF相继启动了应用层流量优化（ALTO）和去耦合的应用和数据（DECADE）等与内容分发密切相关的研究。ALTO工作组主要对利用网络信息优化应用层流量的问题进行研究。ALTO服务的目标是向P2P、NAT穿越等应用提供信息，以帮助其在节点选择时进行更好的决策，在提高应用性能的同时降低底层网络的资源消耗。2010年，ALTO工作组提出了CDN使用ALTO服务的草案，目前处于征求意见阶段。ALTO向CDN服务提供更精确的承载网信息，有助于提高内容部署和请求路由的有效性，从而使得CDN与承载网的关系更为密切，网络传输和分发效率也能得到提升。
　　IETF的DECADE工作组的主要目标是定义开放的协议，解除各种P2P缓存技术与特定P2P协议的紧耦合，促进各种P2P系统对网络中的存储空间的充分利用，降低P2P对网络带宽的无序消耗。目前DECADE已经完成了需求分析草案。DECADE方案进一步将缓存功能与路由器、交换机等数据设备融合在一起，使得承载网络部分地具有了CDN的能力，对未来CDN技术走向的影响值得关注。
　　随着三网融合的深入推进，高码率的高清视频内容承载将成为未来通信及互联网的主要业务，这对大容量、高并发、标准化的CDN能力有很强的需求。目前通信标准化协会已经在内容分发网络的标准化方面具备良好基础，制定了IPTV媒体交付系统系列行标，制定了互联网内容分发网络安全防护标准，完成了互联网内容分发网络定义与基本指标的技术报告。下一步将适应行业发展趋势，着眼于满足构建多业务融合CDN的目标，完善内容分发标准体系，将在前期基础上重点完成CDN级联、CDN互操作标准，并将进一步细化负载均衡、存储、流媒体、虚拟运营、安全防护、分析统计、互联互通、服务质量等标准，为构建通用的融合内容分发平台提供支撑。同时积极参加IETFCDNI工作组的工作，提交媒体交付系统互联互通相关文稿。