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IPTV的網(wǎng)絡(luò )建設

張雁強 2008/03/07

　　作為一種基于IP網(wǎng)絡(luò )、有質(zhì)量和安全保障、向用戶(hù)傳輸音視頻多媒體內容及相關(guān)應用的業(yè)務(wù)平臺，IPTV在奧運等利好消息的推動(dòng)下，將迎來(lái)一個(gè)難得的發(fā)展機遇。

　　北京奧運會(huì )的舉辦將會(huì )拉動(dòng)

　　和催生出眾多IT應用，IPTV就是其中之一。為了全方位了解奧運比賽的精彩瞬間，人們需要一套能夠實(shí)時(shí)提供大量奧運信息的平臺，在這個(gè)平臺上用戶(hù)可以隨意選擇自己喜歡和關(guān)注的比賽項目，而IPTV（Interactive Personal TV，交互式個(gè)性化電視）業(yè)務(wù)恰恰可以滿(mǎn)足電視用戶(hù)的此類(lèi)需求。

　　IPTV是一種有傳輸質(zhì)量保障和安全保障機制的向用戶(hù)傳輸音視頻多媒體內容及相關(guān)應用的業(yè)務(wù)平臺，這些內容和應用通過(guò)相應的終端設備在用戶(hù)的電視上播放或顯示。與現有的電視通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（有線(xiàn)電視網(wǎng)）、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（衛星、電波等）以廣播方式播放固定的信息這種模式不同，IPTV通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳送用戶(hù)期望的信息內容。

　　IPTV平臺的構成

　　IPTV傳送的是雙向互動(dòng)的信息流，能為用戶(hù)提供檢索能力和交互能力，包括以音視頻為主的由網(wǎng)絡(luò )向下推送數據流和由用戶(hù)端上行發(fā)送控制信息。而普通電視提供的只是單向信息流，這就是IPTV中“I”的含義；IPTV向用戶(hù)提供具備電信服務(wù)質(zhì)量和具備版權保護的多媒體業(yè)務(wù)，這些內容是普通電視無(wú)法解決的，這就是IPTV中“P”的含義。

　　IPTV平臺主要由以下幾個(gè)模塊構成：

　　內容播控平臺:它是IPTV業(yè)務(wù)提供內容服務(wù)的信息源頭。所有的直播節目、點(diǎn)播節目全部源自此平臺。該平臺將直播節目（現有的普通電視節目、自己編訂的綜藝性節目、各種大片和連續劇、合作的國外頻道等）、點(diǎn)播節目（最新的電影、未放映的電視連續劇等）等通過(guò)播控平臺播出。播控平臺還可完成節目源的字幕編輯處理。

　　IPTV中心節點(diǎn):它是IPTV業(yè)務(wù)的播放平臺，它存儲所有的時(shí)移節目、點(diǎn)播內容等，同時(shí)完成相關(guān)的計費、扣費、權限管理、菜單發(fā)放等功能。

　　邊緣節點(diǎn):它是IPTV業(yè)務(wù)的中繼平臺，它直接面對用戶(hù)，存儲80％的時(shí)移節目、點(diǎn)播內容，同時(shí)完成相關(guān)內容的轉發(fā)等功能。

　　用戶(hù)終端:用戶(hù)通過(guò)機頂盒等設備可以一邊享受互聯(lián)網(wǎng)的樂(lè )趣，一邊享受IPTV的便捷。

　　圖1中采用的是兩級架構，實(shí)際部署中，IPTV平臺可以采用多級架構，以減輕IPTV中心平臺的壓力，否則所有的時(shí)移電視、點(diǎn)播節目全部存放在中心平臺會(huì )嚴重影響用戶(hù)的收看質(zhì)量。

　　圖1中有三種顏色的線(xiàn)條，分別顯示了直播、點(diǎn)播、時(shí)移電視的流程，分別列舉如下：

　　直播直播信息通過(guò)IPTV中心平臺傳播到各邊緣平臺，邊緣平臺再通過(guò)BRAS或DSLAM組播技術(shù)進(jìn)行組播復制，然后將用戶(hù)選擇的相關(guān)內容推送到用戶(hù)終端。邊緣節點(diǎn)、中心平臺同時(shí)還會(huì )將直播內容進(jìn)行存儲，作為時(shí)移電視的內容提供源。

　　點(diǎn)播點(diǎn)播的內容要么存儲在邊緣節點(diǎn)，要么保存在中心平臺中（中心平臺保存全部點(diǎn)播內容）。用戶(hù)通過(guò)終端選擇相關(guān)的點(diǎn)播內容，終端再通過(guò)認證等一系列操作后將相關(guān)信息傳送到邊緣節點(diǎn)。如果邊緣節點(diǎn)有該點(diǎn)播內容，則將相關(guān)數據傳送給相應終端進(jìn)行播放；如果邊緣服務(wù)器沒(méi)有相關(guān)內容，則請求從中心平臺提取數據，然后到終端播放;如果該點(diǎn)播內容在邊緣節點(diǎn)沒(méi)有，但是多次有用戶(hù)點(diǎn)播，則邊緣節點(diǎn)會(huì )把該內容從IPTV中心平臺轉移到該IPTV邊緣節點(diǎn)上。

　　IPTV邊緣節點(diǎn)不會(huì )存儲所有的點(diǎn)播內容，而IPTV中心平臺需要存儲所有的點(diǎn)播內容，并且所有的終端顯示的點(diǎn)播菜單內容會(huì )與IPTV中心平臺內容一致。這樣可以節省IPTV邊緣節點(diǎn)的存儲空間，從而可以降低投資。

　　時(shí)移電視與點(diǎn)播的操作過(guò)程一樣，終端通過(guò)認證后到IPTV邊緣節點(diǎn)查找相關(guān)內容，如果有則播放，否則到IPTV中心平臺提取相關(guān)內容信息。

　　IPTV的網(wǎng)絡(luò )要求

　　上面介紹了IPTV平臺的組成，但是在IPTV的具體實(shí)施中，網(wǎng)絡(luò )結構及相關(guān)要求是非常復雜的。IPTV業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)絡(luò )有比較高的要求，包括：

要提升帶寬。IPTV業(yè)務(wù)要求接入網(wǎng)提升用戶(hù)帶寬到2M，而且骨干網(wǎng)提供足夠的帶寬以承載IPTV業(yè)務(wù)。

QoS保證。要保證延遲、抖動(dòng)、丟包率等相關(guān)指標要求。

網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的可靠性。要能實(shí)現頻道快速切換。

要支持組播。目前組播協(xié)議要支持PIM-SM＋MBGP＋MSDP、IGMP等。

頻道業(yè)務(wù)的可控管理和運營(yíng)。要實(shí)現可控組播。

安全控制。要能提供對用戶(hù)STB(Set Top Box，機頂盒)接入的認證，如PPPoE＋、DHCP＋，要實(shí)現用戶(hù)和業(yè)務(wù)安全控制（預防非法使用、防攻擊）。

　　在這種網(wǎng)絡(luò )架構下，還需要考慮帶寬需求:目前IPTV流行的主要編碼模式為H.264（2M左右帶寬），而IPTV接入網(wǎng)需要同時(shí)滿(mǎn)足IPTV和上網(wǎng)的要求，此外還要考慮IPTV兩類(lèi)主要的業(yè)務(wù)：點(diǎn)播（VoD）和組播（BTV）。總體上說(shuō)，在IPTV平臺的中心平臺以及邊緣服務(wù)器之間的帶寬的設計比較復雜，具體的接入帶寬計算方法在此不再贅述。

　　組播技術(shù)

　　前面提到了組播技術(shù)，這是減少網(wǎng)絡(luò )帶寬占用的一種很好的方式，特別是骨干網(wǎng)開(kāi)展組播協(xié)議，可以降低對于鏈路帶寬的占用，因為相同的內容只需要復制一份。

　　為了開(kāi)展IPTV組播業(yè)務(wù)，需要控制包括用戶(hù)權限、允許觀(guān)看的頻道數、同時(shí)觀(guān)看的頻道數等信息，在網(wǎng)絡(luò )中還需確定組播業(yè)務(wù)的控制點(diǎn)和面向用戶(hù)的組播復制點(diǎn)。

　　目前可以實(shí)現可控組播，具體的組播控制點(diǎn)和組播復制點(diǎn)方式可以有以下幾種選擇：

BRAS控制、BRAS復制。

DSLAM/L2設備控制、DSLAM/L2設備復制。

　　BRAS和DSLM都可以很好地解決組播問(wèn)題。但由于BRAS在DSLAM的上層，因此如果采用BRAS組播方式，其特點(diǎn)是投資相對較少、控制較為方便，但是下層從BRAS到DSLM，用戶(hù)終端的帶寬占用較大。如果采用DSLAM組播方式，其特點(diǎn)是投資相對較多，控制較復雜，但是下層從BRAS到DSLM，用戶(hù)終端的帶寬占用較小。因此要根據各地具體情況來(lái)決定采用在何處進(jìn)行組播復制。但無(wú)論如何，組播復制要確保不能影響用戶(hù)的收看質(zhì)量。

　　IPTV業(yè)務(wù)對時(shí)延也有一定的要求（參見(jiàn)附表）：

視頻直播為單向式流媒體業(yè)務(wù)，對數據包時(shí)延敏感度高，點(diǎn)播可通過(guò)設置緩存降低對時(shí)延的敏感度。

要保證IPTV業(yè)務(wù)端到端低時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率和包誤差率。如果是承載網(wǎng)要求的時(shí)間更短。

可靠性保證。在網(wǎng)絡(luò )設備、鏈路出現故障的情況下IPTV具有較好的QoS和容錯能力，網(wǎng)絡(luò )故障恢復時(shí)間應該在毫秒級。

需要保證組播源的可靠性。

支持頻道快速切換，以提升和改善用戶(hù)體驗。

　　IPTV的安全保證

　　IPTV涉及到媒體傳播，因此其安全級別要求比較高。在IPTV的實(shí)施工程中需要注意以下安全威脅：

私配IP/MAC地址;

PC盜用機頂盒上網(wǎng);

仿冒合法用戶(hù)進(jìn)行業(yè)務(wù)干擾;

惡意申請IP地址;

DHCP DDoS攻擊;

ARP攻擊、ARP欺騙;

流量、病毒攻擊;

DHCP Server假冒;

非法組播源。

　　在IPTV的實(shí)施工程中需要針對上述的安全隱患制定切實(shí)有效的解決方案。DHCP+技術(shù)就是IPTV實(shí)施過(guò)程中常采用的技術(shù)手段之一。標準的DHCP對用戶(hù)獲得IP地址和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)權限缺乏適當的限制機制，這帶來(lái)很大隱患。而DHCP＋在標準的DHCP方案上進(jìn)行了改良，它要求對用戶(hù)的ID和密碼進(jìn)行認證，只有經(jīng)過(guò)認證的機頂盒才能獲取IP地址，從而達到對機頂盒用戶(hù)認證和管理的目的，使IPTV的應用網(wǎng)絡(luò )更安全。

　　在實(shí)施過(guò)程中，系統設備訪(fǎng)問(wèn)的策略是系統安全防護的第一道關(guān)卡。對于隨時(shí)來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的系統訪(fǎng)問(wèn)請求，首先要在網(wǎng)絡(luò )傳輸側加以必要的安全防護策略：

網(wǎng)絡(luò )防火墻。功能強大、容易部署的防火墻作為常見(jiàn)的維護手段被最先考慮使用。在考慮了性能等因素的基礎上，建議在除了媒體服務(wù)器之外的所有服務(wù)器的前端設置防火墻。

訪(fǎng)問(wèn)控制列表(ACL)。ACL可以切斷一切與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的訪(fǎng)問(wèn)通道，以有效防止DDoS攻擊。建議在防火墻和系統設備入口路由器中對Protocol chart進(jìn)行配置，把ACL創(chuàng )建在系統側的所有網(wǎng)絡(luò )設備上,如路由器、交換機、防火墻。

　　一旦網(wǎng)絡(luò )被突破以后，服務(wù)器就只能依靠自身的健壯性來(lái)構筑安全的最后一道防線(xiàn)。這里要關(guān)注以下幾個(gè)方面，包括及時(shí)升級操作系統打補丁、制定進(jìn)程/端口的管理策略和密碼策略來(lái)提高安全性。

分等級管理密碼，隨時(shí)追蹤公開(kāi)的操作系統和其他工具軟件的漏洞信息，根據建議升級版本。

限制不必要的HTTP消息，防止HTTP消息泄露服務(wù)期版本信息。

加載TCPW rapper功能, 在操作系統層提供ACL功能。

對于Linux 系統，僅允許SSH登錄和SFTP文件傳輸。

停掉所有非必要的操作系統任務(wù)，尤其是已經(jīng)公布的存在安全隱患的功能。

關(guān)閉除ECHO以外所有的ICMP操作，防止利用ICMP進(jìn)行攻擊。

配置相關(guān)管理參數，記錄用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)HTTP的行為數據，用于事后分析是否有用戶(hù)企圖進(jìn)行攻擊等。

　　在應用中，相關(guān)用戶(hù)資料、計費數據等非常重要，因此要對數據庫數據、應用系統數據、操作系統數據等進(jìn)行備份，如果發(fā)生故障可進(jìn)行恢復從而降低風(fēng)險。一般來(lái)說(shuō)，數據庫數據與應用系統數據重要性最高，而操作系統備份的頻率可以稍低。另外，在應用上也要加強安全保護，這可以從以下幾方面著(zhù)手，包括進(jìn)行用戶(hù)的注冊和認證、認真規劃用戶(hù)的權限、嚴格限制特權等。此外，還應當確立信息處理設備的管理和操作責任和程序，包括建立操作指南和事故處理程序等。

　　國內IPTV的

　　發(fā)展情況

　　截至2007年11月底，我國的IPTV用戶(hù)規模已經(jīng)達到114.2萬(wàn)戶(hù)，而隨著(zhù)2008年奧運會(huì )的舉行，國內IPTV業(yè)務(wù)肯定將迎來(lái)一個(gè)好的發(fā)展機遇。特別是近日《互聯(lián)網(wǎng)視聽(tīng)節目服務(wù)管理規定》的發(fā)布和我國IPTV視頻標準的確立，將為IPTV產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展進(jìn)一步掃清障礙。現有IPTV業(yè)務(wù)標準除了H.264外，還有MPEG-4等標準，但是都存在有版權問(wèn)題。IPTV作為一項新的業(yè)務(wù)，涉及電信、廣電和互聯(lián)網(wǎng)的三網(wǎng)融合問(wèn)題，其標準的制定比較困難。AVS標準是我國具備自主知識產(chǎn)權的音頻視頻編碼標準，它的采用可減少?lài)鴥绕髽I(yè)的專(zhuān)利使用費，從而降低成本，為更多用戶(hù)提供融合創(chuàng )新的多媒體業(yè)務(wù)。

　　從《互聯(lián)網(wǎng)視聽(tīng)節目服務(wù)管理規定》的出臺及與相關(guān)廠(chǎng)商的合作看來(lái)，IPTV是電信運營(yíng)商進(jìn)入流媒體和內容服務(wù)市場(chǎng)的第一步，而后期通過(guò)IPTV業(yè)務(wù)還可以衍生多種增值業(yè)務(wù)，從而提高運營(yíng)收入，而且通過(guò)IPTV這個(gè)終端，運營(yíng)商可以深入挖潛，因此目前各運營(yíng)商都對此給予高度重視。

　　種種跡象表明，IPTV業(yè)務(wù)將成為今后一段時(shí)期（尤其是奧運期間）具有強大生命力的業(yè)務(wù)，因此，我們應該抓住奧運商機，大力發(fā)展，將我國的IPTV事業(yè)做大、做強。

　　鏈接

　　IPTV可以提供的服務(wù)

電視直播。IPTV可以提供和普通電視完全相同的直播內容。

時(shí)移電視。錯過(guò)了直播的觀(guān)眾可以通過(guò)選擇觀(guān)看時(shí)移電視的方式進(jìn)入相應的電視節目目錄，然后以快進(jìn)方式選擇相應的片斷。

視頻點(diǎn)播。觀(guān)眾可以點(diǎn)播IPTV平臺提供的各種視頻節目（如最新的電視連續劇、大片、綜藝節目等）。

電視購物。通過(guò)菜單讓用戶(hù)進(jìn)入相應的電視購物頻道，通過(guò)靈活的搜索功能選定觀(guān)眾希望看到的導購內容。

消息廣播。IPTV平臺可以指定用戶(hù)，讓該消息在該用戶(hù)收看節目時(shí)實(shí)時(shí)看到，而且不受頻道的限制。

廣告推送。IPTV平臺可以根據用戶(hù)的屬性及相關(guān)信息有針對性地推送一些用戶(hù)可能感興趣的廣告，從而極大地方便用戶(hù)的消費娛樂(lè )。

電子投票。通過(guò)IPTV平臺，觀(guān)眾可以隨時(shí)就用戶(hù)對電視節目的滿(mǎn)意度、節目評選等進(jìn)行投票。

　　其他的服務(wù)還包括視頻通信、遠程教育、游戲、證券服務(wù)、信息瀏覽等。

計算機世界網(wǎng)(www.ccw.com.cn)

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