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承載的最主要內容包括視頻點(diǎn)播(VOD)及電視頻道(TV)節目。為了保證IPTV的收看質(zhì)量與目前的有線(xiàn)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(shí)延、網(wǎng)絡(luò )QoS等方面提供保證：
帶寬：要求每個(gè)IPTV用戶(hù)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(shí)延：有線(xiàn)電視網(wǎng)的頻道切換非常快，IPTV也應盡量減少端到端時(shí)延，據IPTV用戶(hù)調查，用戶(hù)可接受1秒的TV頻道切換時(shí)間及10秒下的VOD切換時(shí)間。
QoS：丟包、抖動(dòng)等都會(huì )嚴重影響IPTV的收看質(zhì)量，會(huì )讓用戶(hù)覺(jué)得IPTV比不上有線(xiàn)電視的感覺(jué)。
IPTV承載網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)要求對國內電信運營(yíng)商的寬帶網(wǎng)絡(luò )提出了新的挑戰，如果不在目前的寬帶網(wǎng)絡(luò )上應用組播/CDN等新技術(shù)，以目前的寬帶網(wǎng)絡(luò )的性能是無(wú)法滿(mǎn)足大規模開(kāi)展商用IPTV業(yè)務(wù)的要求的。組播技術(shù)目前在國內電信運營(yíng)商還沒(méi)大規模應用，但它的特點(diǎn)使其特別適合IPTV這類(lèi)用戶(hù)量大，消耗大帶寬的業(yè)務(wù)。
組播
組播是指在IP網(wǎng)絡(luò )中，數據包以盡力傳送的形式發(fā)送到所有網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的某個(gè)確定子集。IP組播的基本思想是源IP主機只發(fā)送一份數據，一個(gè)或多個(gè)接收者可接收相同數據的拷貝。組播的最大優(yōu)點(diǎn)是節省了網(wǎng)絡(luò )的帶寬及服務(wù)器資源。不同用戶(hù)如果接收同一個(gè)組播流，服務(wù)器只需發(fā)達一份數據，網(wǎng)絡(luò )只需在用戶(hù)的分支點(diǎn)進(jìn)行復制，在分支點(diǎn)以上的網(wǎng)絡(luò )只需傳送一個(gè)數據流。
IPTV的TV類(lèi)節目是最適合利用組播技術(shù)傳輸的，因為T(mén)V類(lèi)節目所有用戶(hù)收看的都是同一個(gè)內容。在IPTV中應用組播需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：
1.組播復制點(diǎn)問(wèn)題
組播復制點(diǎn)即用戶(hù)IGMP請求的終結點(diǎn)。在組播復制點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )設備根據端口是否有IGMP請求向端口復制組播流。組播復制點(diǎn)越接近用戶(hù)越能節省網(wǎng)絡(luò )帶寬。對ADSL寬帶網(wǎng)而言，組播復制點(diǎn)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(hù)同時(shí)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數量多而分散，組播業(yè)務(wù)的管理控制基本不可能實(shí)現;同時(shí)將DSLAM由純粹的二層傳輸變成三層網(wǎng)絡(luò )設備，提升了DSLAM的復雜度，影響DSLAM的穩定性和成本，不是將來(lái)的發(fā)展方向。
2.靜態(tài)組播VS動(dòng)態(tài)組播
靜態(tài)組播指組播分發(fā)樹(shù)靜態(tài)建立，組播流不管有沒(méi)用戶(hù)接收都沿分發(fā)樹(shù)傳輸；動(dòng)態(tài)組播指利用組播路由協(xié)議(如PIMSM/DM)動(dòng)態(tài)建立組播分發(fā)樹(shù)，組播分發(fā)樹(shù)的建立是根據用戶(hù)是否有IGMP請求建立的。
由于動(dòng)態(tài)組播需要建立組播分發(fā)樹(shù)再進(jìn)行組播數據的傳輸，而靜態(tài)組播已經(jīng)把組播數據傳輸到組播復制點(diǎn)，用戶(hù)的IGMP請求一經(jīng)接收即可進(jìn)行分發(fā)，所以靜態(tài)組播的時(shí)延比動(dòng)態(tài)組播小，適合IPTV使用。
3.組播管理
組播管理包括對用戶(hù)接收組播數據的可控管理、組播源的管理、組播分發(fā)范圍的管理等，它是電信運營(yíng)商開(kāi)展組播類(lèi)業(yè)務(wù)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)缺乏統一的標準，缺少相應的專(zhuān)業(yè)管理系統。所以目前大規模使用存在一定的困難，估計將來(lái)2年內基本可以解決組播管理問(wèn)題。
4.組播QoS
組播是基于UDP協(xié)議的，這意味著(zhù)組播沒(méi)有丟包重傳機制。為了克服這缺點(diǎn)，可靠組播一直在研究中，但還沒(méi)到實(shí)用階段。骨干網(wǎng)絡(luò )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(lái)2-3年內組播業(yè)務(wù)的QoS保證可以解決。國外電信運營(yíng)商在利用組播開(kāi)展IPTV業(yè)務(wù)時(shí)往往把IPTV的網(wǎng)絡(luò )與普通PC上網(wǎng)業(yè)務(wù)分離，建立專(zhuān)門(mén)的組播通道，以此來(lái)保證組播的QoS。此方法可擴展性較差，只適用于小規模的試驗網(wǎng)絡(luò )。
CDN
CDN(內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò ))是構建在數據網(wǎng)絡(luò )上的一種分布式的內容分發(fā)網(wǎng)。CDN的基本工作原理就是廣泛采用各種Cache服務(wù)器，將這些Cache服務(wù)器分布到用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)相對集中的地區或網(wǎng)絡(luò )中，在用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，利用全局負載均衡技術(shù)將用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)指向到離用戶(hù)距離最近的工作正常的Cache服務(wù)器上，由Cache服務(wù)器直接響應用戶(hù)的請求。如果Cache服務(wù)器中沒(méi)有用戶(hù)要訪(fǎng)問(wèn)的內容，它會(huì )根據配置自動(dòng)到原服務(wù)器去抓取相應的內容并提供給用戶(hù)。
IPTV可利用CDN為用戶(hù)提供VOD的內容，通過(guò)CDN把視頻內容分發(fā)到靠近用戶(hù)端的CDN節點(diǎn)后，可以在一定程度上保證了端到端的服務(wù)質(zhì)量，減輕IPTV業(yè)務(wù)對骨干網(wǎng)絡(luò )的沖擊，提高了用戶(hù)的響應速度。
為了保證CDN的利用率，在IPTV中規劃CDN需要根據用戶(hù)的“80/20”規律合理設計。“80/20”規律即80%的VOD用戶(hù)在收看20%的節目。基于這個(gè)規律，CDN的Cache節點(diǎn)的空間應是中心節目庫的空間大小的20%，這樣可以保證80%的用戶(hù)可在Cache節點(diǎn)直接得到節目，不需從中心節目庫下載節目，這樣有利于提高用戶(hù)的響應速度及減小網(wǎng)絡(luò )流量。
由于CDN的建設規模和應用數量成比例增長(cháng)，網(wǎng)絡(luò )的可擴展性比較差，平均用戶(hù)的建設成本較大，在國內cableTV價(jià)格優(yōu)勢下，不具備競爭能力，并且提供的是VOD業(yè)務(wù)，不是真正意義上廣播型的TV業(yè)務(wù)，所以CDN網(wǎng)絡(luò )只適用于VOD業(yè)務(wù)，但是不適合IPTV業(yè)務(wù)的承載技術(shù)，只適用于小規模的試驗網(wǎng)絡(luò )和過(guò)度方案，大規模的IPTV業(yè)務(wù)必須依賴(lài)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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