關(guān)于網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)組播解決方案介紹
2008/05/04
一、IPTV的提出背景：
Internet技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展從各方面改變了人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，給人們帶來了巨大的便利，Internet已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。但I(xiàn)nternet的快速發(fā)展并沒有給Internet運(yùn)營(yíng)商帶來與其投入相應(yīng)的回報(bào)。繼Web業(yè)務(wù)、E-mail等被廣泛認(rèn)可的應(yīng)用外，業(yè)界人士正在尋求會(huì)給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商帶來巨大收益的殺手锏應(yīng)用。20世紀(jì)末，人們將遠(yuǎn)程教學(xué)、電子商務(wù)看作未來的殺手锏級(jí)應(yīng)用并寄予了厚望，但幾年過去后，IT業(yè)界人士除了品嘗到網(wǎng)絡(luò)泡沫所帶來的苦酒外，并沒有獲得預(yù)期的收益。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著流媒體技術(shù)、Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，人們又開始關(guān)注利用IP協(xié)議提供類似于目前深受用戶歡迎并具有眾多用戶的電視(TV)業(yè)務(wù)即IPTV業(yè)務(wù)，并將其作為未來寬帶Internet上的殺手锏應(yīng)用。但在目前或一段時(shí)間內(nèi)IPTV業(yè)務(wù)是否會(huì)像人們預(yù)期的那樣成為會(huì)給運(yùn)營(yíng)商提供豐厚利潤(rùn)同時(shí)又深受用戶歡迎的應(yīng)用，還是會(huì)像電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教學(xué)業(yè)務(wù)一樣，雖然一直被用戶使用但并沒有獲得預(yù)期的利潤(rùn)。
二、IPTV的技術(shù)特性可行性分析：
1.IPTV相關(guān)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)
�。�1）IPTV相關(guān)技術(shù)，IPTV是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視(Internetprotocoltelevision)的縮寫，是指在基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供點(diǎn)播方式或組播方式的視頻業(yè)務(wù)。IPTV業(yè)務(wù)的提供得益于信息處理技術(shù)和內(nèi)容分發(fā)技術(shù)的發(fā)展。主要包括視頻圖像編碼技術(shù)以及流化技術(shù)，如MPEG-4/H.264編碼技術(shù)，MPEG-7、MPEG-21等元數(shù)據(jù)技術(shù)，內(nèi)容分發(fā)技術(shù)(包括CDN和端對(duì)端peertopeer等內(nèi)容分發(fā)技術(shù)、組播技術(shù)、接入技術(shù)等)以及DRM(數(shù)字版權(quán)管理)技術(shù)等等。
�。�2）視頻圖像編碼和流化技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，音視頻圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要由ITU-T和MPEG制訂，已經(jīng)發(fā)布的有ITU-T協(xié)議H.261、H.262、H.263、H.264以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。目前認(rèn)為比較適合于流媒體系統(tǒng)中使用的標(biāo)準(zhǔn)主要有H.264和MPEG-4。目前我國(guó)AVS組織也在開發(fā)和制訂具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)
�。�3）元數(shù)據(jù)技術(shù)，元數(shù)據(jù)是描述、解釋、定位或者為更容易地進(jìn)行檢索、使用或管理信息資源而進(jìn)行的結(jié)構(gòu)化信息。
（4）內(nèi)容分發(fā)技術(shù)。包括CDN技術(shù)，組播技術(shù)。
�。�5）IPTV相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織，在全球范圍內(nèi)制定與IPTV相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織主要有ITU、流媒體聯(lián)盟ISMA、開放移動(dòng)聯(lián)盟OMA、數(shù)字音/視頻聯(lián)盟(DAVIC)、ISO、交互式電視聯(lián)盟(ITV)、DSL聯(lián)盟、寬帶業(yè)務(wù)聯(lián)盟以及IETF等標(biāo)準(zhǔn)化組織。
2.IPTV業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)及可能存在的問題
（1）IPTV業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)
相對(duì)于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù)，IPTV業(yè)務(wù)具有一些優(yōu)勢(shì)：IPTV業(yè)務(wù)為用戶提供交互通信的渠道；用戶可以根據(jù)個(gè)人的喜好選擇使用IPTV業(yè)務(wù)所提供的內(nèi)容；用戶可以在任何時(shí)間觀看已經(jīng)播放的視頻節(jié)目或已經(jīng)存在的內(nèi)容信息；從技術(shù)和業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)來看，IPTV業(yè)務(wù)可以向用戶提供無限數(shù)量的不同信息，為用戶提供個(gè)性化信息提供方便；IPTV業(yè)務(wù)提供者可以向連接到基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶提供業(yè)務(wù)。
（2）電信運(yùn)營(yíng)商提供IPTV業(yè)務(wù)存在的問題
內(nèi)容問題，電信運(yùn)營(yíng)商主要以運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)為主，其本身沒有提供內(nèi)容服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)。是否可以成功地提供IPTV業(yè)務(wù)，內(nèi)容在其中起到非常重要的作用。雖然內(nèi)容提供者可以通過IPTV業(yè)務(wù)平臺(tái)找到內(nèi)容分發(fā)的一種新的渠道，但由于受目前數(shù)字版權(quán)管理手段問題的困擾，只有在內(nèi)容得到保護(hù)的情況下才能實(shí)現(xiàn)。目前情況下，若沒有價(jià)錢可以被用戶所接受，保護(hù)程度可以被內(nèi)容提供者所接受的數(shù)字版權(quán)保護(hù)手段。電信運(yùn)營(yíng)商將很難從內(nèi)容提供商處獲得持續(xù)的內(nèi)容。服務(wù)質(zhì)量問題，目前所談的IPTV業(yè)務(wù)主要包括組播方式的視頻業(yè)務(wù)和點(diǎn)播方式的視頻業(yè)務(wù)。在目前IP網(wǎng)絡(luò)上開放視頻廣播/組播勢(shì)必會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量很難保證。對(duì)于點(diǎn)播業(yè)務(wù)，由于受到內(nèi)容分發(fā)方式和點(diǎn)播用戶數(shù)量的限制，在用戶點(diǎn)播數(shù)量超過一定數(shù)量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器的處理能力會(huì)影響到業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。商業(yè)模式問題，從IPTV本身的名稱便會(huì)使用戶在決定是否使用該業(yè)務(wù)時(shí)，與目前被普遍接受的電視業(yè)務(wù)相比較，比較的內(nèi)容包括價(jià)格、服務(wù)質(zhì)量和使用的方便程度。目前廣播電視主要是依靠廣告收入來補(bǔ)充費(fèi)用的不足。IPTV是否也要依靠收取廣告費(fèi)用來補(bǔ)充提供業(yè)務(wù)時(shí)的不足。內(nèi)容檢索問題，IPTV將要提供交互式的視頻信息的投遞，用戶如何從海量的信息中找到自己希望得到的內(nèi)容，業(yè)務(wù)提供者如何將內(nèi)容信息分類也是該業(yè)務(wù)是否可以健康發(fā)展的問題。政策法規(guī)問題，IPTV業(yè)務(wù)的提供將打破內(nèi)容信息的地域限制。而對(duì)于一些國(guó)家來講，本地區(qū)可以播放的內(nèi)容并不允許在超出其所規(guī)定的范圍內(nèi)播放，同時(shí)對(duì)于本地域之外的部分信息也不允許在本地域范圍內(nèi)播放。同時(shí)一些國(guó)家TV業(yè)務(wù)是由指定的部門經(jīng)營(yíng)，是否對(duì)電信運(yùn)營(yíng)者開放IPTV業(yè)務(wù)還不是很明朗。
三、IPTV組播解決方案：
在技術(shù)上，IPTV對(duì)承載網(wǎng)組播、帶寬、QoS、網(wǎng)絡(luò)安全等方面有很強(qiáng)的要求。一般來說，IPTV業(yè)務(wù)建議用戶帶寬不低于2M。為節(jié)省接入層到匯聚層的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以太網(wǎng)交換機(jī)需至少支持二層組播協(xié)議IGMPsnooping(Internet群組管理協(xié)議探測(cè))。對(duì)無法支持組播的接入層設(shè)備同時(shí)需要根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展逐步進(jìn)行替換。對(duì)匯聚層設(shè)備進(jìn)行上下行帶寬擴(kuò)容和升級(jí)，下行帶寬根據(jù)接入層設(shè)備升級(jí)情況進(jìn)行相應(yīng)升級(jí)，上行帶寬設(shè)計(jì)到N×GE。由于IPTV業(yè)務(wù)中視頻碼流的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，需要承載網(wǎng)絡(luò)提供QoS保證，同時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)的延時(shí)、丟包和抖動(dòng)比較敏感。其中直播類視頻業(yè)務(wù)如直播電視對(duì)QoS的要求高于點(diǎn)播類視頻服務(wù)如VOD。游戲類業(yè)務(wù)是一種雙向交互式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)特性如操作命令的靈敏性決定了對(duì)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延要求特別高。
針對(duì)IPTV對(duì)交換機(jī)在組播上的要求，根據(jù)組播復(fù)制/控制點(diǎn)的不同，接入網(wǎng)的組播大致可以有以下三種方案。
1．基于BRAS的組播復(fù)制方式
用戶STB(機(jī)頂盒)通過使用PPPOE或者IPOE方式接入，與BRAS之間建立PPPOE或者IPOE通道，BRAS終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，由BRAS負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶STB的組播復(fù)制，將組播報(bào)文復(fù)制在STB相應(yīng)的PPPOE或者IPOE通道內(nèi)，具體實(shí)現(xiàn)方式如圖1所示。
圖1 基于BRAS的組播復(fù)制方式
該實(shí)現(xiàn)方式適合多種接入方式，PC采用PPPOE方式接入，STB采用PPPOE或者IPOE方式接入，PC和STB即可以共用一條PVC/VLAN，也可以分別做單獨(dú)配置。本實(shí)現(xiàn)方式不需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)做太大改造，適合采用“集成模式”組網(wǎng)情況，只要求對(duì)寬帶計(jì)費(fèi)后臺(tái)進(jìn)行少量的改動(dòng)即可。但該實(shí)現(xiàn)方式中，BRAS面向用戶STB復(fù)制IPTV組播業(yè)務(wù)，面向用戶的組播復(fù)制點(diǎn)是BRAS，也就是說從BRAS開始到各個(gè)用戶，每個(gè)用戶所點(diǎn)的內(nèi)容都是一條單獨(dú)的數(shù)據(jù)流，對(duì)BRAS的下連帶寬要求很高，不適合大規(guī)模IPTV的組網(wǎng)。一般在IPTV業(yè)務(wù)開展初期使用。
2．基于匯聚交換機(jī)(組播交換機(jī))的組播復(fù)制方式
本實(shí)現(xiàn)方式的用戶STB(機(jī)頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文，匯聚交換機(jī)終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，負(fù)責(zé)將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)跨VLAN復(fù)制給用戶。圖2給出了在單邊緣業(yè)務(wù)接入情況下具體的實(shí)現(xiàn)方式。
圖2 基于匯聚交換機(jī)(組播交換機(jī))的組播復(fù)制方式
該實(shí)現(xiàn)方式適合所有接入方式，但當(dāng)STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文。匯聚交換機(jī)至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，匯聚交換機(jī)具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過組播M-VLAN送抵至匯聚交換機(jī)，然后按需跨VLAN復(fù)制給用戶。所謂主動(dòng)靜態(tài)下拉就是指不管有沒有用戶需要組播流，匯聚交換機(jī)均主動(dòng)向上行發(fā)送組播加入報(bào)文進(jìn)行引流；所謂動(dòng)態(tài)下拉是指只有當(dāng)有第一個(gè)用戶組播加入時(shí)，才進(jìn)行引流，后續(xù)用戶不再進(jìn)行引流，當(dāng)所有用戶組播均離開時(shí)，匯聚交換機(jī)發(fā)送組播離開消息切斷組播流，從而實(shí)現(xiàn)“按需引流，一次引流，多用戶應(yīng)用”的目的。
該實(shí)現(xiàn)方式對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造不大，而且支持所有接入方式，緩解了BRAS的接入壓力，但相應(yīng)的匯聚交換機(jī)與DSLAM/二層交換機(jī)之間，原有基于BRAS組播復(fù)制的帶寬壓力沒有改善，而且還要考慮控制用戶組播接入的問題，適合IPTV業(yè)務(wù)開展的過渡階段。
3．基于二層交換機(jī)的的組播復(fù)制模式
本實(shí)現(xiàn)方式用戶STB(機(jī)頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文，二層交換機(jī)終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，負(fù)責(zé)將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)按接入端口復(fù)制給用戶，圖3給出了在單邊緣業(yè)務(wù)接入情況下具體的實(shí)現(xiàn)方式。
圖3 基于二層交換機(jī)的的組播復(fù)制模式
該實(shí)現(xiàn)方式適合所有接入方式，但當(dāng)STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文；二層交換機(jī)至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，交換機(jī)具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過組播M-VLAN送抵至匯聚交換機(jī)，然后按需跨VLAN復(fù)制給用戶；該實(shí)現(xiàn)方式對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較大，對(duì)所有不支持組播的二層交換機(jī)均需要更換，支持所有接入方式，緩解了二層交換機(jī)以上的組播復(fù)制壓力，但還要考慮控制用戶組播接入的問題，在大規(guī)模IPTV放號(hào)階段，二層交換機(jī)作為組播復(fù)制/控制點(diǎn)，是最好的選擇。
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中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)
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