如何選擇IPTV承載網(wǎng)技術(shù)
中國電信股份有限公司廣州研究院 徐建鋒 陳戈 梁潔
2004/12/07
IPTV承載的最主要內(nèi)容包括視頻點播(VOD)及電視頻道(TV)節(jié)目。為了保證IPTV的收看質(zhì)量與目前的有線電視網(wǎng)收看質(zhì)量相當，IPTV承載網(wǎng)要求能在帶寬、頻道切換時延、網(wǎng)絡QoS等方面提供保證：
帶寬：要求每個IPTV用戶接入帶寬達到3～4M(使用MPEG2編碼)或2M(使用MPEG4或更高壓縮率的編碼)。
頻道切換時延：有線電視網(wǎng)的頻道切換非常快，IPTV也應盡量減少端到端時延，據(jù)IPTV用戶調(diào)查，用戶可接受1秒的TV頻道切換時間及10秒下的VOD切換時間。
QoS：丟包、抖動等都會嚴重影響IPTV的收看質(zhì)量，會讓用戶覺得IPTV比不上有線電視的感覺。
IPTV承載網(wǎng)絡的技術(shù)要求對國內(nèi)電信運營商的寬帶網(wǎng)絡提出了新的挑戰(zhàn)，如果不在目前的寬帶網(wǎng)絡上應用組播/CDN等新技術(shù)，以目前的寬帶網(wǎng)絡的性能是無法滿足大規(guī)模開展商用IPTV業(yè)務的要求的。組播技術(shù)目前在國內(nèi)電信運營商還沒大規(guī)模應用，但它的特點使其特別適合IPTV這類用戶量大，消耗大帶寬的業(yè)務。
組播
組播是指在IP網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)包以盡力傳送的形式發(fā)送到所有網(wǎng)絡節(jié)點的某個確定子集。IP組播的基本思想是源IP主機只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，一個或多個接收者可接收相同數(shù)據(jù)的拷貝。組播的最大優(yōu)點是節(jié)省了網(wǎng)絡的帶寬及服務器資源。不同用戶如果接收同一個組播流，服務器只需發(fā)達一份數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡只需在用戶的分支點進行復制，在分支點以上的網(wǎng)絡只需傳送一個數(shù)據(jù)流。
IPTV的TV類節(jié)目是最適合利用組播技術(shù)傳輸?shù)�，因為TV類節(jié)目所有用戶收看的都是同一個內(nèi)容。在IPTV中應用組播需要考慮以下幾個問題：
1.組播復制點問題
組播復制點即用戶IGMP請求的終結(jié)點。在組播復制點，網(wǎng)絡設備根據(jù)端口是否有IGMP請求向端口復制組播流。組播復制點越接近用戶越能節(jié)省網(wǎng)絡帶寬。對ADSL寬帶網(wǎng)而言，組播復制點可選于BAS或DSLAM。新一代的BRAS已經(jīng)具備2Mpps組播的復制能力，如果按照512Kbyte/packet計算，達到8G的吞吐量，達到4000用戶同時復制的能力，組播復制性能在技術(shù)上已經(jīng)基本解決。由于DSLAM數(shù)量多而分散，組播業(yè)務的管理控制基本不可能實現(xiàn);同時將DSLAM由純粹的二層傳輸變成三層網(wǎng)絡設備，提升了DSLAM的復雜度，影響DSLAM的穩(wěn)定性和成本，不是將來的發(fā)展方向。
2.靜態(tài)組播VS動態(tài)組播
靜態(tài)組播指組播分發(fā)樹靜態(tài)建立，組播流不管有沒用戶接收都沿分發(fā)樹傳輸；動態(tài)組播指利用組播路由協(xié)議(如PIMSM/DM)動態(tài)建立組播分發(fā)樹，組播分發(fā)樹的建立是根據(jù)用戶是否有IGMP請求建立的。
由于動態(tài)組播需要建立組播分發(fā)樹再進行組播數(shù)據(jù)的傳輸，而靜態(tài)組播已經(jīng)把組播數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M播復制點，用戶的IGMP請求一經(jīng)接收即可進行分發(fā)，所以靜態(tài)組播的時延比動態(tài)組播小，適合IPTV使用。
3.組播管理
組播管理包括對用戶接收組播數(shù)據(jù)的可控管理、組播源的管理、組播分發(fā)范圍的管理等，它是電信運營商開展組播類業(yè)務的前提條件。目前路由器設備具備一定的組播控制管理能力，新一代的BRAS已經(jīng)提供了基于RADIUS協(xié)議的可控組播解決方案，但是這些技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標準，缺少相應的專業(yè)管理系統(tǒng)。所以目前大規(guī)模使用存在一定的困難，估計將來2年內(nèi)基本可以解決組播管理問題。
4.組播QoS
組播是基于UDP協(xié)議的，這意味著組播沒有丟包重傳機制。為了克服這缺點，可靠組播一直在研究中，但還沒到實用階段。骨干網(wǎng)絡和城域網(wǎng)路由器的更新?lián)Q代，QoS的保證能力大大提高，在將來2-3年內(nèi)組播業(yè)務的QoS保證可以解決。國外電信運營商在利用組播開展IPTV業(yè)務時往往把IPTV的網(wǎng)絡與普通PC上網(wǎng)業(yè)務分離，建立專門的組播通道，以此來保證組播的QoS。此方法可擴展性較差，只適用于小規(guī)模的試驗網(wǎng)絡。
CDN
CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡)是構(gòu)建在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上的一種分布式的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)。CDN的基本工作原理就是廣泛采用各種Cache服務器，將這些Cache服務器分布到用戶訪問相對集中的地區(qū)或網(wǎng)絡中，在用戶訪問網(wǎng)站時，利用全局負載均衡技術(shù)將用戶的訪問指向到離用戶距離最近的工作正常的Cache服務器上，由Cache服務器直接響應用戶的請求。如果Cache服務器中沒有用戶要訪問的內(nèi)容，它會根據(jù)配置自動到原服務器去抓取相應的內(nèi)容并提供給用戶。
IPTV可利用CDN為用戶提供VOD的內(nèi)容，通過CDN把視頻內(nèi)容分發(fā)到靠近用戶端的CDN節(jié)點后，可以在一定程度上保證了端到端的服務質(zhì)量，減輕IPTV業(yè)務對骨干網(wǎng)絡的沖擊，提高了用戶的響應速度。
為了保證CDN的利用率，在IPTV中規(guī)劃CDN需要根據(jù)用戶的“80/20”規(guī)律合理設計。“80/20”規(guī)律即80%的VOD用戶在收看20%的節(jié)目�；谶@個規(guī)律，CDN的Cache節(jié)點的空間應是中心節(jié)目庫的空間大小的20%，這樣可以保證80%的用戶可在Cache節(jié)點直接得到節(jié)目，不需從中心節(jié)目庫下載節(jié)目，這樣有利于提高用戶的響應速度及減小網(wǎng)絡流量。
由于CDN的建設規(guī)模和應用數(shù)量成比例增長，網(wǎng)絡的可擴展性比較差，平均用戶的建設成本較大，在國內(nèi)cableTV價格優(yōu)勢下，不具備競爭能力，并且提供的是VOD業(yè)務，不是真正意義上廣播型的TV業(yè)務，所以CDN網(wǎng)絡只適用于VOD業(yè)務，但是不適合IPTV業(yè)務的承載技術(shù)，只適用于小規(guī)模的試驗網(wǎng)絡和過度方案，大規(guī)模的IPTV業(yè)務必須依賴于可控組播技術(shù)的成熟和應用。
ChinaByte(e.chinabyte.com)—通信產(chǎn)業(yè)報
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