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IPTV承载技术探讨

时间: 2023-12-04 15:54:32 |   作者: 承载带封装之上带(盖带)

  随着宽带网络迅速推广,国内外运营商均感觉到宽带用户发展的后劲不足,新增用户为运营商带来的收益没有办法弥补恶性价格竞争带来的每用户平均收入(ARPU,Average Revenue Per User)的下降。很多地区单纯的宽带业务赢利曲线呈现下降趋势。究其原因,大多分布在在两个问题上:一是个人计算机慢慢的变成了宽带用户发展的一个瓶颈,另一个是宽带增值业务的使用者真实的体验差别不大。而降低用户终端侧的消费门槛、为用户更好的提供良好的增值业务体验成为运营商更应关注的问题。通过长时间的试点和实践,运营商发现IPTV业务能为以上问题的解决带来契机。

  IPTV业务最重要的包含视频点播和视频广播业务,辅以游戏、信息服务、广播节目预订、通信服务、远程教育、音乐/卡拉OK、互动广告以及机顶盒上网浏览等。发展IPTV业务。对于运营商来说,具有以下意义:

  (1)扩大宽带用户群:将TV转化为上网终端,降低宽带门槛,突破PC瓶颈,扩大潜在的宽带用户群;

  (2)提高宽带ARPU值:丰富娱乐内容,实现内容消费,增加网络吸引力,增加用户在网时间,来提升运营商的ARPU值;

  (3)为3G到来进行业务运营的探索和准备:3G业务运营的亮点将是内容运营,发展IPTV可以积累业务加内容运营模式的经验,为马上就要来临的3G业务运营做好准备。

  IPTV是承载于IP网络的一种电信级业务,根据功能操作特点。业务可分为四大类,即流媒体服务类、通信服务类、游戏服务类和信息服务类。其中,流媒体服务类是最基本、最重要的业务,包括视频直播(BTV,Broadcast Television)和视频点播(VOD,Video on Demanding)。与传统Internet业务相比,IPTV流媒体业务对承载层面提出了最高的要求。这些要求最重要的包含带宽、服务的品质、可靠性、安全性以及可控组播几个方面。

  根据IPTV编码标准,一个基本标清视频业务流采用MPEG4 ASP编码后的数据速率通常约为1.2~1.5Mbit/s;采用H.264编码后的数据速率在1Mbit/s左右。因此,结合业务传输、协议封装开销(约为20%-30%)、信令流及网络流量波动需求的考虑,IPTV业务一定要满足的网络带宽要求是:用户下行网络带宽至少应达到2Mbit/s(视频点播),用户上行网络带宽至少应达到384kbit/s(视频会议速率)。

  IPTV业务特性决定了用户访问业务时会长时间在线,且会长时间占用网络带宽。因此,以上的带宽需求不是一个峰值速率,而是平均速率。由于高清电视等业务的需求,部分用户带宽需求甚至可达8M。因此,采用现行的ADSL技术没办法满足IPTV业务的带宽需求。

  IPTV视频流媒体主要提供两种业务,一种是单播方式的VOD业务,另一种是组播方式的BTV业务。VOD视频点播是非交互式的流媒体应用,对实时性的要求不是很高,能够最终靠设置缓存来降低对时延的敏感度。但BTV业务的实时性要求比较高,对数据包时延的敏感度更高。其它音视频通信和联网游戏业务对实时性和时延也有较严格的要求。

  针对IPTV业务端到端服务质量的要求,承载网需要在用户终端、机顶盒与服务器之间提供服务的品质(QoS,Quality of Service)保证能力,根据国内外的研究成果,几种典型业务的端到端QoS要求如表1所示。

  为保证用户连续、不中断的收看视频节目,需要保证网络传送的可靠性,在故障的情况下,应在<1s的时间内进行恢复。对可视电话来说,故障恢复时间应<50ms。在BTV业务中,为了获得与传统电视一样的使用者真实的体验。在节目切换时,频道切换时间应<1s。对于IPTV承载网中。组播源和运行组播协议中的关键设备(汇合点,RP,Rendezvous Point),需要保证高可靠性,当一个节点发生故障时,应该能够迅速切换到备份节点,以保证业务的可靠性。

  分布式部署除了在IP承载网核心部署中心服务器CS外,还在网络边缘部署少数的边缘服务器(ES,Edge Server),作为内容Cache,将经常点播的内容缓存到ES上,也就是在IP承载网上叠加了内容网络,实现服务器的负载均衡。通过分布式部署ES,可以缓解中心服务器的压力,非常大地节省承载网的带宽,也能够给大家提供较好的QoS保证,因此分布式部署的方式适合大规模IPTV业务的开展。在实际中,能够准确的通过业务和用户的发展状况,逐步部署ES,实现按需发展。表2所示为集中式和分布式部署的比较。

  根据IPTV业务对承载网需求的分析,开展IPTV业务需要对现网做改造或新建部分专用网络。现阶段开展IPTV业务。尤其是VOD和BTV业务,一般都在城域网范围内部署实施,跨域访问的情况基本不也许会出现,所以对IPTV承载网的改造仅分析城域网和接入网的改造。

  (1)IPTV业务与传统数据业务尽量分离,能够使用单独物理通道或者逻辑通道方式结合QoS机制来传送IPTV业务。以保障视频业务所需的质量要求;

  (2)升级城域网骨干、汇聚层节点设备和链路,提升带宽,满足IPTV业务对带宽的要求;

  (3)业务开展初期可建设核心层的CS服务器,集中式组网,随着用户增多,逐步在汇聚层部署ES,以降低VOD业务对承载网带宽的需求;

  对于IPTV业务的组播复制方式有两种方案,即BRAS可直接以面向用户的PPP组播方式向用户进行组播复制,也可以将BTV业务推送到DSLAM或者L2以太交换机上。由DSLAM或者以太交换机面向用户复制。

  ●DSLAM/L2 Switch复制:视频终端发送IGMP Join报文切换至某频道给DSLAM/L2 Switch,DSLAM/L2 Switch根据组播权限控制(NMS下发)完成组播控制,按照每个用户组播权限模板判断用户是否被授予权限访问该频道,若合法则通过用户VLAN,PVC向用户转发组播视频。

  IPTV业务及网络技术的发展不是一蹴而就的,IPTV承载网技术也必然在IPTV业务的推动下,结合IP网络技术的变革而持续不断的发展。当前IPTV业务发展尚处于一个试探性的阶段,在此阶段,对于IPTV业务的开展是以点为单位做实施的,各省、市以试验点的形式进行IPTV业务的建设。业务开展初期,用户规模不大,业务前景也不是非常明朗,投资回报比也没办法保证,在这种情况下,可以尽量基于现网设备做相应的优化改造,以适应小规模IPTV业务的基本需求。

  随着IPTV业务的大规模发展,IPTV用户数可能会呈现几何级数的增长。IPTV尤其是直播业务的流量模型将会与常规数据业务呈现出完全不同的流量模型,某些业务集中的节点,用户的收敛比可能达到1:2以上,甚至会常常会出现1:1的情况。此时,可优先考虑在城域骨干及汇聚层采用独立的网络来专门承载IPTV业务,甚至在接入层利用独立的物理或者逻辑端口来承载IPTV业务,保障IPTV业务的传送质量和带宽需求。