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          關(guān)于網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)組播解決方案介紹

          作者: 時(shí)間:2008-05-05 來源:中國數(shù)字電視 收藏

            一、的提出背景

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/82125.htm

            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)業(yè)務(wù)是否會(huì)像人們預(yù)期的那樣成為會(huì)給運(yùn)營商提供豐厚利潤同時(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。

            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AVS組織也在開發(fā)和制訂具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)

           ?。?)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。

           ?。?)內(nèi)容分發(fā)技術(shù)。包括CDN技術(shù),組播技術(shù)。

           ?。?)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)勢及可能存在的問題

           ?。?)IPTV業(yè)務(wù)的優(yōu)勢

            相對于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù),IPTV業(yè)務(wù)具有一些優(yōu)勢: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)營商提供IPTV業(yè)務(wù)存在的問題

            內(nèi)容問題,電信運(yùn)營商主要以運(yùn)營網(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。而對于一些國家來講,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)一些國家TV業(yè)務(wù)是由指定的部門經(jīng)營,是否對電信運(yùn)營者開放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)。對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。對匯聚層設(shè)備進(jìn)行上下行帶寬擴(kuò)容和升級,下行帶寬根據(jù)接入層設(shè)備升級情況進(jìn)行相應(yīng)升級,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數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延要求特別高。

            針對IPTV對交換機(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,與之間建立PPPOE或者IPOE通道,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,只要求對寬帶計(jì)費(fèi)后臺進(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(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,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(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?! ?/p>

                 

                                 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-V LAN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)方式對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較大,對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。


            參考文獻(xiàn):

            [1]蔡燕梅,《IP技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)電視中的應(yīng)用》,廣播電視信息,2005

            [2]吳江、趙慧玲等,《下一代的IP骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》,人民郵電出版社,2002

            [3]喻文學(xué),《IPTV承載網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及問題研究》,通信世界網(wǎng),2005

            [4]盛志凡,《淺談IPTV系統(tǒng)技術(shù)及其在廣電的應(yīng)用》,廣播電視信息,2005

          交換機(jī)相關(guān)文章:交換機(jī)工作原理




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