IPTV組網(wǎng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究

高峰 左鵬

【摘要】隨著三屏合一一體化、三網(wǎng)融合一體化和移動(dòng)設(shè)備的穩(wěn)定集成，IPTV業(yè)務(wù)成為一個(gè)多媒體的、基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的有線和無線運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)進(jìn)程，其中包含網(wǎng)絡(luò)帶寬、蒸發(fā)、振動(dòng)等指標(biāo)，對于IPTV的發(fā)展至關(guān)重要。從IPTV進(jìn)程的角度，結(jié)合本地電信運(yùn)營商業(yè)務(wù)的角度來看，建議實(shí)施一項(xiàng)方案，以提高QoS服務(wù)質(zhì)量、集體廣播、分銷網(wǎng)絡(luò)的合理化、核心系統(tǒng)資源的戰(zhàn)略性移動(dòng)等方面的網(wǎng)絡(luò)。IPTV是一種有線和無線傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)協(xié)議（IP）網(wǎng)絡(luò)的過程，可根據(jù)其功能特性分為四類：流媒體、通信、游戲和信息服務(wù)。流媒體包括需求驅(qū)動(dòng)的視聽廣播和音頻視頻廣播。通信包括視頻通信和短信服務(wù)。游戲包括與網(wǎng)絡(luò)相連的單個(gè)游戲和游戲。信息服務(wù)包括通過STB進(jìn)行信息審查，提供各種手段，如網(wǎng)絡(luò)和視頻音頻。流媒體類別需要大量帶寬，而通信類別需要大量的實(shí)時(shí)連接。因此，國際電聯(lián)的業(yè)務(wù)與正常的因特網(wǎng)數(shù)據(jù)流程有很大的不同。運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)需要帶寬、服務(wù)、安全等的高技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】IPTV;QoS;優(yōu)化方案

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.025

由于對IPTV運(yùn)營商的帶寬限制、網(wǎng)絡(luò)延遲、擁塞或數(shù)據(jù)包堵塞、軟件頂層箱加載錯(cuò)誤以及三網(wǎng)融合中的資源整合，用戶感到IPTV使用不順暢、圖像質(zhì)量差、頻道更換緩慢、內(nèi)容更新緩慢等。為了解決IPTV當(dāng)前面臨的問題，一些運(yùn)營商使用了額外的三重運(yùn)行分析設(shè)備，以減少開發(fā)和部署IPTV視頻應(yīng)用程序所需的時(shí)間;其他一些經(jīng)營者正在使用額外的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)電子平臺(tái)來重新調(diào)配和管理有形資源和區(qū)域資源，如儲(chǔ)存、點(diǎn)播和組播能力，從而進(jìn)一步提高了IPTV的業(yè)務(wù)質(zhì)量。這種辦法需要大量的額外投資，因?yàn)閺耐顿Y和運(yùn)營的角度來看，一個(gè)城市的有線和無線運(yùn)營商根據(jù)其具體的物理和邏輯基礎(chǔ)設(shè)施，選擇最佳利用和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的IPTV網(wǎng)絡(luò)，從而提高IPTV用戶的經(jīng)驗(yàn)質(zhì)量。本文分析了IPTV的結(jié)構(gòu)、IPTV的技術(shù)特點(diǎn)、IPTV的主要技術(shù)要求、IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展、將IP分為主干和寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，并指出了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、帶寬、服務(wù)（QoS）、可靠性、安全性和集體廣播技術(shù)的弱點(diǎn)。討論了將主要網(wǎng)絡(luò)從三星型系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為二星型系統(tǒng)、擴(kuò)大現(xiàn)有的基礎(chǔ)級設(shè)備、改善網(wǎng)絡(luò)接入、廣泛部署集體廣播技術(shù)以建立高質(zhì)量的多線程因特網(wǎng)協(xié)議傳輸網(wǎng)絡(luò)等問題，這種網(wǎng)絡(luò)不僅能夠繼續(xù)滿足因特網(wǎng)應(yīng)用的需要，而且還能為IPS業(yè)務(wù)提供充分的保障。這一項(xiàng)目大大提高了網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和操作控制點(diǎn)的能力，極大地影響了IPTV的業(yè)務(wù)范圍和機(jī)構(gòu)發(fā)展。由于這是第一次將點(diǎn)播技術(shù)廣泛納入城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)，它是城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)突破。

1. IPTV系統(tǒng)（也稱為因特網(wǎng)交互式電視）

是一種新興技術(shù)，通過將傳統(tǒng)電視與因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，向公眾提供多方面的服務(wù)。目前，成功地執(zhí)行IPTV程序與運(yùn)營商因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性密切相關(guān)。讓我們來看看它的目前情況。IPTV系統(tǒng)可根據(jù)該國目前的IPTV發(fā)展情況分為四個(gè)部分：業(yè)務(wù)支助，這是一個(gè)重要的平臺(tái)，有利于IPTV的業(yè)務(wù)，在系統(tǒng)中發(fā)揮"管理"作用，管理因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、各種系統(tǒng)設(shè)備、版權(quán)、許可證、財(cái)務(wù)和操作人員。因特網(wǎng)協(xié)議電視服務(wù)層在系統(tǒng)中發(fā)揮“服務(wù)”的作用，幾乎涵蓋系統(tǒng)的主要內(nèi)容，如提供廣播媒體、增值服務(wù)、EPG和視頻解碼。控制因特網(wǎng)層和用戶終端有兩個(gè)共同特點(diǎn)：廣播電臺(tái)運(yùn)營商負(fù)責(zé)監(jiān)督內(nèi)容平臺(tái)。其次，有線和無線運(yùn)營商負(fù)責(zé)開發(fā)具有高帶寬、統(tǒng)一因特網(wǎng)協(xié)議地址、安全性等要求的用戶平臺(tái)。

2. IPTV組網(wǎng)的優(yōu)化方案

基于上述IPTV組件，并為了方便使用IPTV平臺(tái)來擴(kuò)展一系列廣泛的增值業(yè)務(wù)，并提高IPTV的精確性和用戶體驗(yàn)，IPTV的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在以下四個(gè)方面進(jìn)行了全面改進(jìn)。

2.1 服務(wù)質(zhì)量QoS的部署

IPTV需要大量的時(shí)間、頻段和網(wǎng)絡(luò)帶寬，在整個(gè)國際網(wǎng)絡(luò)上部署QoS需要將這些服務(wù)部署到承載網(wǎng)絡(luò)中，從本地的IPTV到接入、聚合、中心、出口到核心網(wǎng)絡(luò)，最后是在區(qū)域有線和無線通信業(yè)務(wù)之間全面部署CMS和EMS之間的服務(wù)質(zhì)量戰(zhàn)略。接入層和匯聚層：某市電信運(yùn)營商是采取VLAN模式，多PVC方式被運(yùn)營商的DSLAM和光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所支持，相關(guān)管理人員根據(jù)不同PVC的業(yè)務(wù)流設(shè)置不同的802.1P優(yōu)先級以保證映射到不同的業(yè)務(wù)VLAN。原來的DSLAM已在3年前完成所有8/86的PVC和VLAN（3001～3480）的映射關(guān)系改造，光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)按照IPTV業(yè)務(wù)對應(yīng)VLAN46、語音VLAN對應(yīng)VLAN45、上網(wǎng)業(yè)務(wù)對應(yīng)VLAN（1001～2000）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)和驗(yàn)收。VLAN45和VLAN 1001-2000建立和接受了光網(wǎng)。核心層：BRAS基本上通過在不同類型的業(yè)務(wù)中匹配不同的范圍和用戶群來實(shí)現(xiàn)QoS服務(wù)質(zhì)量，從而能夠訪問不同的地址組，從而通過將QoS添加到用戶群（User-Group）的戰(zhàn)略，將QoS服務(wù)質(zhì)量置于城市所有有線和無線通信線之間以及源層和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)先地位。CMS/EMC核心網(wǎng)絡(luò)：主要通過BGP確定不同的優(yōu)先事項(xiàng)，動(dòng)態(tài)修改和確保IPTV標(biāo)題的優(yōu)先順序，以確保在某些國家的有線和無線運(yùn)營商的地址向該地區(qū)的有線和無線運(yùn)營商的平臺(tái)提供帶寬、延遲和冗余。

2.2 組播的部署

視頻業(yè)務(wù)是IPTV的基本業(yè)務(wù)，它的開展需要通過組播方式來推送，由于視頻業(yè)務(wù)發(fā)生在用戶端，在靠近用戶側(cè)會(huì)產(chǎn)生大流量，這會(huì)直接影響用戶體驗(yàn)質(zhì)量。通過承載網(wǎng)絡(luò)組播的部署，可以解決流量不均衡的問題，改善承載網(wǎng)的性能。核心層到匯聚層設(shè)備間組播：視頻操作是IPTV的基本操作，需要通過集體點(diǎn)播付費(fèi)。由于視頻操作是針對一個(gè)客戶，因此在用戶附近產(chǎn)生了大量流量，直接影響到用戶體驗(yàn)的質(zhì)量?？梢酝ㄟ^在網(wǎng)絡(luò)上部署廣播組來解決流量不穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)性能提高的問題。從基層到綜合層的設(shè)備間廣播市政有線和無線運(yùn)營商更新了基礎(chǔ)層之間和基礎(chǔ)層與群組之間的線路網(wǎng)絡(luò)，開放和配置PIM -SM聯(lián)合廣播路由協(xié)議，準(zhǔn)備固定的廣播組，提名集體廣播，并制定集體廣播流量控制措施，同時(shí)在操作接入點(diǎn)有選擇地安裝靜態(tài)廣播，以滿足用戶對快速更換節(jié)目的要求。接入層組播：開啟群組廣播，并制定隊(duì)列政策，以控制存取層級上的群組廣播請求IGMP snooping/proxy允許受管理的群組廣播。目前，一個(gè)市鎮(zhèn)的有線和無線運(yùn)營商使用的傳統(tǒng)DLSM設(shè)備沒有得到充分支持，新的照明系統(tǒng)設(shè)備得到充分支持，在存取層級部署群組的工作已完成，光進(jìn)銅退項(xiàng)目也已完成。

2.3 承載網(wǎng)優(yōu)化部署

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化

概述了某一特定城市現(xiàn)有的有線和無線通信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，其中包括四個(gè)締約方的NE5000E（BR）路由器，其中XH-NE5000E-1和SH-NE5000E-1是BR系統(tǒng)的第一級，簡稱BR-1;XH-NE 5000E-2和SH-NE5000E-2是BR系統(tǒng)的第二級，也稱為BR-2。其達(dá)到最佳水平之前的問題，因?yàn)锽RAS和BR的建造先于IPTV平臺(tái)的建造，BR2的建造于2011年。為了支持寬帶開發(fā)，7個(gè)BRAS方案被擱置在BR1和br2的其他地區(qū)，9個(gè)BRAS方案被擱置在br2的城市地區(qū)，持久性流量在br1的承載過高，導(dǎo)致IPTV用戶在BR-1和BR-2兩級的能力不平等，并造成大量的跨境流動(dòng)，嚴(yán)重影響承載網(wǎng)的性能和質(zhì)量。上一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的理想結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到改善后，POP點(diǎn)將所有雙向路徑（分別為20G或40G）連接起來，以解決單個(gè)路徑的風(fēng)險(xiǎn)，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性;根據(jù)BRAS在POP一級連接的用戶數(shù)量最大化的原則，對BR一級的IPS流量進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)盡可能減少BR一級的流量，

2.3.2 承載網(wǎng)中繼流量預(yù)測和優(yōu)化

通過監(jiān)測中央和統(tǒng)一設(shè)備的流量情況，可以看出，一些交會(huì)點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)移動(dòng)達(dá)到高峰，達(dá)到80%以上，隨著用戶的迅速發(fā)展，帶寬的使用也在增加。一些線路的帶寬正在擴(kuò)大，流量在當(dāng)前市場的業(yè)務(wù)規(guī)模預(yù)測中有針對性地重新定向。2013年前三個(gè)季度，一個(gè)城市的有線和無線運(yùn)營商成功地通過優(yōu)化使用線路消除了城市網(wǎng)絡(luò)的擁擠現(xiàn)象，一些節(jié)點(diǎn)采用了鏈路聚合技術(shù)，從而減少了群組損失和轉(zhuǎn)換延遲，減少了擁堵現(xiàn)象，并在必要時(shí)劃撥了額外資源以增加總流量，該市的有線和無線運(yùn)營商目前正在不同程度地使用BRAS和OLT到BRAS、DSLAM之間的鏈路聚合方案。

2.4 平臺(tái)優(yōu)化部署

2.4.1 平臺(tái)調(diào)度策略優(yōu)化

某個(gè)城市的電信運(yùn)營商總共建立了五個(gè)終端平臺(tái)（POP），在現(xiàn)有寬帶接入網(wǎng)絡(luò)和視頻來源系統(tǒng)之間增加了一層新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)位于網(wǎng)絡(luò)邊緣附近，能夠迅速地完成視頻數(shù)據(jù)的輸入、儲(chǔ)存和傳播等工作，以提高網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)的速度和服務(wù)質(zhì)量。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對相關(guān)網(wǎng)站反應(yīng)緩慢的問題主要可以通過IPTV試驗(yàn)加以解決，從而減少主干網(wǎng)絡(luò)的傳輸壓力，并確保IPTV的運(yùn)行，同時(shí)通過靈活配置邊緣媒體計(jì)算機(jī)來有效提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

2.4.2 平臺(tái)資源優(yōu)化部署

由于過去遺留下來的平臺(tái)資源分配不當(dāng)，IPTV由五個(gè)POP點(diǎn)組成，未能按照省和地區(qū)分支機(jī)構(gòu)的用戶人數(shù)進(jìn)行最佳分配，而先前的平臺(tái)最初連接的最基本程度是，根據(jù)其五個(gè)平臺(tái)（如XF-ME60）能力的相對分配情況進(jìn)行平均分配，該平臺(tái)有32個(gè)c地址，其比例為1：2：2-3：SH-POP1、SH-POP2、XH-POP1和XH-POP2和XH-POP3。這些后續(xù)地點(diǎn)幾乎沒有因特網(wǎng)用戶，導(dǎo)致一些平臺(tái)擁擠不堪，使用不足，無法維持管理。為了解決平臺(tái)使用不均衡的問題，平臺(tái)的使用率定為65%至75%（低于80%是平臺(tái)的正常運(yùn)行指標(biāo)），某個(gè)城市的有線和無線運(yùn)營商采用了一種微妙的平衡模式，例如，約有4100個(gè)平臺(tái)資源被用于高峰時(shí)使用QJ和ray，而在SH-POP1號節(jié)點(diǎn)中，該平臺(tái)資源約為5500。則將QJ和RY的IPTV優(yōu)先調(diào)度到POP1，平臺(tái)利用率控制最合理范圍75%，若POP1出現(xiàn)故障則再自動(dòng)調(diào)度到第二選擇平臺(tái)承載，以此類推，完成所有局向的IPTV精確比配調(diào)度。優(yōu)先考慮IPTVQJ和RY調(diào)度POP1，控制平臺(tái)的使用，使其達(dá)到理想范圍的75%，然后在POP1發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到選項(xiàng)2，從而使所有用戶都達(dá)到IPTV最佳的位置。

3. IPTV組網(wǎng)的優(yōu)化方案效果

通過重新分配基本和補(bǔ)充級別的廣播任務(wù)，內(nèi)存帶寬從每秒155千兆位下降到每秒101千兆位，從而大大減少了對當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)的壓力，并提高了IPTV視頻的網(wǎng)絡(luò)性能。

由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的改善，BR-1和BR-2之間的跨境交通流量從每秒16千兆字節(jié)下降到每秒2千兆字節(jié)，從而使跨境交通流量下降了87.5%，從而改善了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，減少了風(fēng)險(xiǎn)。

通過鏈路聚合方案和優(yōu)化線路的使用，提高網(wǎng)絡(luò)處理能力，從而避免城市地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)擁擠。

通過改進(jìn)提供就近服務(wù)的基本系統(tǒng)的部署戰(zhàn)略，解決了靈活性問題。

通過優(yōu)化平臺(tái)資源的利用，平臺(tái)的準(zhǔn)確利用通過一個(gè)平衡的平臺(tái)使用時(shí)間表進(jìn)行分配，每個(gè)平臺(tái)的利用率基本保持在80%以下，更加平衡。最后，通過部署服務(wù)質(zhì)量（QoS）、網(wǎng)絡(luò)廣播和網(wǎng)絡(luò)制圖、流量調(diào)整和合理部署平臺(tái)資源等措施，某市電信運(yùn)營商逐步改進(jìn)和改進(jìn)了IPTV的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行質(zhì)量，最終使IPTV區(qū)段的質(zhì)量優(yōu)良率從91.6%提高到99.18%，從而帶來了重大的改進(jìn)和提升，這本身就是一種技術(shù)理論和實(shí)踐創(chuàng)新，同時(shí)也符合用戶的經(jīng)驗(yàn)。

4. 結(jié)束語

本文介紹并分析了IPTV各種技術(shù)備選方案，如確保服務(wù)質(zhì)量、集體廣播和孵化器網(wǎng)絡(luò)的部署、平臺(tái)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源和戰(zhàn)略，同時(shí)考慮到城市有線和無線運(yùn)營商的現(xiàn)實(shí)情況和最佳經(jīng)驗(yàn)，希望這些備選方案將有助于運(yùn)營商廣泛運(yùn)行和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)。一個(gè)城市的IPTV運(yùn)營商的工作及其成功地將IPTV網(wǎng)絡(luò)提升到一個(gè)城市的最佳水平，探討了一系列達(dá)到IPTV最佳水平的備選方案，希望這些方案在一定程度上有助于IPTV運(yùn)營商發(fā)展IPTV進(jìn)程，并希望這些方案將進(jìn)一步推動(dòng)我們的IPTV發(fā)展。

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作者簡介：高峰，1980，男，工程師，沂源縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局?jǐn)?shù)字農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)科，漢，山東省淄博市沂源縣，研究方向：? 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)。

左鵬，1976，男，工程師，沂源縣融媒體中心工程師，漢，山東省淄博市沂源縣，研究方向：數(shù)字電視技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。