如何選擇IPTV承載網(wǎng)技術
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播(VOD)及電視頻道(TV)節(jié)目。為了保證IPTV的收看質量與目前的有線電視網(wǎng)收看質量相當，IPTV承載網(wǎng)要求能在帶寬、頻道切換時延、網(wǎng)絡QoS等方面提供保證：
帶寬：要求每個IPTV用戶接入帶寬達到3～4M(使用MPEG2編碼)或2M(使用MPEG4或更高壓縮率的編碼)。
頻道切換時延：有線電視網(wǎng)的頻道切換非�？�，IPTV也應盡量減少端到端時延，據(jù)IPTV用戶調查，用戶可接受1秒的TV頻道切換時間及10秒下的VOD切換時間。
QoS：丟包、抖動等都會嚴重影響IPTV的收看質量，會讓用戶覺得IPTV比不上有線電視的感覺。
IPTV承載網(wǎng)絡的技術要求對國內電信運營商的寬帶網(wǎng)絡提出了新的挑戰(zhàn)，如果不在目前的寬帶網(wǎng)絡上應用組播/CDN等新技術，以目前的寬帶網(wǎng)絡的性能是無法滿足大規(guī)模開展商用IPTV業(yè)務的要求的。組播技術目前在國內電信運營商還沒大規(guī)模應用，但它的特點使其特別適合IPTV這類用戶量大，消耗大帶寬的業(yè)務。
組播
組播是指在IP網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)包以盡力傳送的形式發(fā)送到所有網(wǎng)絡節(jié)點的某個確定子集。IP組播的基本思想是源IP主機只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，一個或多個接收者可接收相同數(shù)據(jù)的拷貝。組播的最大優(yōu)點是節(jié)省了網(wǎng)絡的帶寬及服務器資源。不同用戶如果接收同一個組播流，服務器只需發(fā)達一份數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡只需在用戶的分支點進行復制，在分支點以上的網(wǎng)絡只需傳送一個數(shù)據(jù)流。
IPTV的TV類節(jié)目是最適合利用組播技術傳輸?shù)�，因為TV類節(jié)目所有用戶收看的都是同一個內容。在IPTV中應用組播需要考慮以下幾個問題：
1.組播復制點問題
組播復制點即用戶IGMP請求的終結點。在組播復制點，網(wǎng)絡設備根據(jù)端口是否有IGMP請求向端口復制組播流。組播復制點越接近用戶越能節(jié)省網(wǎng)絡帶寬。對ADSL寬帶網(wǎng)而言，組播復制點可選于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用戶同時復制的能力，組播復制性能在技術上已經(jīng)基本解決。由于DSLAM數(shù)量多而分散，組播業(yè)務的管理控制基本不可能實現(xiàn);同時將DSLAM由純粹的二層傳輸變成三層網(wǎng)絡設備，提升了DSLAM的復雜度，影響DSLAM的穩(wěn)定性和成本，不是將來的發(fā)展方向。
2.靜態(tài)組播VS動態(tài)組播
靜態(tài)組播指組播分發(fā)樹靜態(tài)建立，組播流不管有沒用戶接收都沿分發(fā)樹傳輸；動態(tài)組播指利用組播路由協(xié)議(如PIMSM/DM)動態(tài)建立組播分發(fā)樹，組播分發(fā)樹的建立是根據(jù)用戶是否有IGMP請求建立的。
由于動態(tài)組播需要建立組播分發(fā)樹再進行組播數(shù)據(jù)的傳輸，而靜態(tài)組播已經(jīng)把組播數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M播復制點，用戶的IGMP請求一經(jīng)接收即可進行分發(fā)，所以靜態(tài)組播的時延比動態(tài)組播小，適合IPTV使用。
3.組播管理
組播管理包括對用戶接收組播數(shù)據(jù)的可控管理、組播源的管理、組播分發(fā)范圍的管理等，它是電信運營商開展組播類業(yè)務的前提條件。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，但是這些技術缺乏統(tǒng)一的標準，缺少相應的專業(yè)管理系統(tǒng)。所以目前大規(guī)模使用存在一定的困難，估計將來2年內基本可以解決組播管理問題。
4.組播QoS
組播是基于UDP協(xié)議的，這意味著組播沒有丟包重傳機制。為了克服這缺點，可靠組播一直在研究中，但還沒到實用階段。骨干網(wǎng)絡和城域網(wǎng)路由器的更新?lián)Q代，QoS的保證能力大大提高，在將來2-3年內組播業(yè)務的QoS保證可以解決。國外電信運營商在利用組播開展IPTV業(yè)務時往往把IPTV的網(wǎng)絡與普通PC上網(wǎng)業(yè)務分離，建立專門的組播通道，以此來保證組播的QoS。此方法可擴展性較差，只適用于小規(guī)模的試驗網(wǎng)絡。
CDN
CDN(內容分發(fā)網(wǎng)絡)是構建在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡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服務器，將這些Cache服務器分布到用戶訪問相對集中的地區(qū)或網(wǎng)絡中，在用戶訪問網(wǎng)站時，利用全局負載均衡技術將用戶的訪問指向到離用戶距離最近的工作正常的Cache服務器上，由Cache服務器直接響應用戶的請求。如果Cache服務器中沒有用戶要訪問的內容，它會根據(jù)配置自動到原服務器去抓取相應的內容并提供給用戶。
IPTV可利用CDN為用戶提供VOD的內容，通過CDN把視頻內容分發(fā)到靠近用戶端的CDN節(jié)點后，可以在一定程度上保證了端到端的服務質量，減輕IPTV業(yè)務對骨干網(wǎng)絡的沖擊，提高了用戶的響應速度。
為了保證CDN的利用率，在IPTV中規(guī)劃CDN需要根據(jù)用戶的“80/20”規(guī)律合理設計�！�80/20”規(guī)律即80%的VOD用戶在收看20%的節(jié)目�；谶@個規(guī)律，CDN的Cache節(jié)點的空間應是中心節(jié)目庫的空間大小的20%，這樣可以保證80%的用戶可在Cache節(jié)點直接得到節(jié)目，不需從中心節(jié)目庫下載節(jié)目，這樣有利于提高用戶的響應速度及減小網(wǎng)絡流量。
由于CDN的建設規(guī)模和應用數(shù)量成比例增長，網(wǎng)絡的可擴展性比較差，平均用戶的建設成本較大，在國內cableTV價格優(yōu)勢下，不具備競爭能力，并且提供的是VOD業(yè)務，不是真正意義上廣播型的TV業(yè)務，所以CDN網(wǎng)絡只適用于VOD業(yè)務，但是不適合IPTV業(yè)務的承載技術，只適用于小規(guī)模的試驗網(wǎng)絡和過度方案，大規(guī)模的IPTV業(yè)務必須依賴于可控組播技術的成熟和應用。
ChinaByte(e.chinabyte.com)—通信產(chǎn)業(yè)報
相關鏈接: