IPTV業(yè)務(wù)承載需求分析與改進(jìn)措施＊

程新麗

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430063）

IPTV 是承載于IP 網(wǎng)絡(luò)的一種電信級(jí)業(yè)務(wù)，按各功能操作特點(diǎn)，可以分成4 類(lèi)業(yè)務(wù)：流媒體類(lèi)、通信類(lèi)、游戲類(lèi)和信息服務(wù)類(lèi)。流媒體類(lèi)包括音視頻點(diǎn)播和音視頻直播。通信類(lèi)業(yè)務(wù)包括視頻通信和短信。游戲類(lèi)業(yè)務(wù)包括單機(jī)游戲和聯(lián)網(wǎng)游戲。信息服務(wù)類(lèi)業(yè)務(wù)是通過(guò)STB 對(duì)信息進(jìn)行瀏覽，提供WEB 和視音頻等多種方式。流媒體類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)帶寬需求較高，通信類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高［1～2］。因此，IPTV 業(yè)務(wù)與通常的Internet數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很大不同。在帶寬、QOS、可靠性、安全性等方面對(duì)承載網(wǎng)有很高的技術(shù)要求。

1 IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)及其部署方案

1.1 IPTV業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)包括內(nèi)容與業(yè)務(wù)提供層、承載層、用戶終端層及管理支撐層四個(gè)層面［3］。內(nèi)容與業(yè)務(wù)提供層是業(yè)務(wù)系統(tǒng)核心，包含內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。提供內(nèi)容運(yùn)營(yíng)管理和業(yè)務(wù)執(zhí)行能力。涉及的物理網(wǎng)元包括內(nèi)容管理服務(wù)器（上載、專(zhuān)碼、數(shù)據(jù)庫(kù)等）、業(yè)務(wù)管理服務(wù)器、系列流媒體服務(wù)器、EPG 等門(mén)戶服務(wù)器、各類(lèi)增值業(yè)務(wù)服務(wù)器。承載層為音視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)承載，包括：骨干層網(wǎng)絡(luò)、城域骨干層網(wǎng)絡(luò)和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。用戶終端層由機(jī)頂盒、手機(jī)、PC 等各類(lèi)用戶終端組成。用戶通過(guò)這些終端使用音視頻業(yè)務(wù)。管理支撐層為業(yè)務(wù)提供管理支撐。通過(guò)與內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)接口連接，共同實(shí)現(xiàn)IPTV 業(yè)務(wù)的管理支撐功能。管理支撐包括業(yè)務(wù)管理、運(yùn)維支撐、DRM、終端管理等模塊。其中，DRM 管理模塊由于還未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前暫緩建設(shè)。外部系統(tǒng)中的CP／SP包含IPTV、手機(jī)電視集成播控，提供內(nèi)容和增值業(yè)務(wù)。

圖1 IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署方案

圖2 是當(dāng)前典型的IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署方案。其中IPTV 業(yè)務(wù)承載網(wǎng)包括寬帶接入網(wǎng)、城域骨干網(wǎng)和骨干承載網(wǎng)三個(gè)層面。寬帶接入網(wǎng)部分完成用戶機(jī)頂盒到IPTV 業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播／組播業(yè)務(wù)流的承載；城域骨干網(wǎng)完成省中心到區(qū)域中心或業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播／組播業(yè)務(wù)流的承載，以及區(qū)域中心到業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播／組播業(yè)務(wù)流的承載。

圖2 電信IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署方案

2 IPTV 業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)的需求及改進(jìn)措施

2.1 IPTV業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能要求

IPTV 業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)的帶寬要求主要體現(xiàn)在IPTV 視頻流媒體業(yè)務(wù)上。一路標(biāo)清視頻業(yè)務(wù)流至少需要2M 網(wǎng)絡(luò)帶寬支持，一路高清視頻業(yè)務(wù)流至少需要8M 網(wǎng)絡(luò)帶寬支持［4］。

（1）IPTV 業(yè)務(wù)要求無(wú)中斷、無(wú)馬賽克和畫(huà)面流暢；寬帶IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備低延遲、抖動(dòng)、丟包率在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)能夠優(yōu)先處理，保證IPTV 業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，頻道切換快，無(wú)明顯延遲。

（2）城域網(wǎng)引入安全機(jī)制，對(duì)流量進(jìn)行有效疏導(dǎo)和控制，避免非法內(nèi)容入侵，避免帶寬被無(wú)效占用，并確保業(yè)務(wù)服務(wù)器安全。

（3）提供可靠保障，確保網(wǎng)絡(luò)鏈路和設(shè)備節(jié)點(diǎn)故障不影響IPTV 的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，并確保節(jié)目源、RP等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的可靠性。

2.2 改進(jìn)措施

1）針對(duì)業(yè)務(wù)承載帶寬的不足，需要加快寬帶提速進(jìn)程。運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)4M 以上接入能力的用戶比例僅為6%，需要加快進(jìn)程，確保IPTV 業(yè)務(wù)用戶具備8M 能力。同時(shí)需要增加城域網(wǎng)容量，緩解城域網(wǎng)帶寬壓力。

2）針對(duì)IPTV 業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，需要IP全網(wǎng)部署組播能力［5］。在骨干層采用CDN 應(yīng)用層組播技術(shù)，在寬帶接入網(wǎng)采用多邊緣的DSLAM／OLT 組播復(fù)制的寬帶接入組播方案。同時(shí)，在骨干層實(shí)施寬帶預(yù)留，結(jié)合路由快速收斂、快速重路由和Diffserv實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的QoS。在接入層實(shí)施以基于802.1p為主的QoS提供突發(fā)擁塞時(shí)的QoS保證。要求寬帶接入網(wǎng)設(shè)備具備802.1p 與IPP、DSCP 映射的能力。IPTV 承載網(wǎng)總體上應(yīng)保持輕載，對(duì)不同業(yè)務(wù)流實(shí)現(xiàn)分類(lèi)的流量控制和差異化轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)BTV 業(yè)務(wù)靜態(tài)分配帶寬，BTV 業(yè)務(wù)流直接下發(fā)到接入節(jié)點(diǎn)，對(duì)VoD業(yè)務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)接納控制，保證承載網(wǎng)不發(fā)生過(guò)載。

3）針對(duì)業(yè)務(wù)可靠性要求，核心設(shè)備應(yīng)具有99.999%的高可靠性，關(guān)鍵部件實(shí)現(xiàn)冗余備份；應(yīng)支持不間斷轉(zhuǎn)發(fā)Non－Stop Fowarding 和熱補(bǔ)丁技術(shù)；支持各種協(xié)議的Graceful Restart技術(shù)；應(yīng)支持Non－Stop Routing技術(shù)，保證節(jié)點(diǎn)路由的可靠性，包括PIM－SM 協(xié)議；采用備份節(jié)點(diǎn)、雙星型連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和鏈路的高可靠性；通過(guò)主／備LSP來(lái)提高M(jìn)PLSLSP 的可用性；通過(guò)MPLS Fast Reroute對(duì)MPLS LSP進(jìn)行保護(hù)，失效LSP的恢復(fù)時(shí)間可達(dá)到50ms以?xún)?nèi)；通過(guò)配置備份組播RP點(diǎn)的提高可靠性，采用Anycast RP機(jī)制實(shí)現(xiàn)RP間的冗余配置和負(fù)載分擔(dān)。對(duì)于組播源采用Anycast和負(fù)載分擔(dān)方式，兩個(gè)源共享一個(gè)IP 地址，兩個(gè)源同時(shí)工作，并互為主備。

4）針對(duì)業(yè)務(wù)安全性要求，承載網(wǎng)數(shù)據(jù)平面提供機(jī)制限定用戶流量行為，抵御來(lái)自攻擊者對(duì)數(shù)據(jù)平面的惡意攻擊；控制平面，對(duì)路由分發(fā)、標(biāo)簽分配對(duì)等建立信任關(guān)系認(rèn)證，防止路由泄漏、資源耗盡攻擊以及轉(zhuǎn)發(fā)路徑的欺騙等；管理平面，防止配置信息的泄漏、未授權(quán)的入侵以及對(duì)管理系統(tǒng)的拒絕服務(wù)攻擊。

3 結(jié) 語(yǔ)

電信IP 承載網(wǎng)絡(luò)作為IPTV 業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)以業(yè)務(wù)需求及技術(shù)走向?yàn)閷?dǎo)向。IPTV 業(yè)務(wù)的高帶寬和廣播特性，要求IPTV 的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)需要在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)端到端的帶寬提速。同時(shí)為了更好地支持IPTV 直播業(yè)務(wù)，需要IPTV 業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)具備全網(wǎng)組播能力。

1 陳巧熙.IPTV 承載網(wǎng)解決技術(shù)探討［J］.中國(guó)新通信，2006（8）

2 喻文學(xué).IPTV 承載網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及問(wèn)題研究［J］.通信世界，2005（14）

3 B.Alfonsi，“I Want My IPTV：Internet Protocol Television Predicted a Winner，”IEEE Distributed Systems Online，IEEE Computer Society 1541－4922，vol.6，no.2，F(xiàn)eb.2005.

4 S.－H.Kim and D.Kataria，“Delivering the Next Big Motion Picture：IPTV，”http：／／www.networksystemsdesignline.com／showArticle.jhtml？articleID＝170700184，Nov.2005.

5 劉靜.組播技術(shù)以及在IPTV 上的應(yīng)用［A］；2007通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十二屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）［C］.2007