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IPTV承载网的相关技术介绍及问题研究

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来源: 作者: 2019-03-13 11:31:49

随着宽带接入的发展,用户不再满足简单的Internet上,对通过Internet提供更多的宽带增值业务已显得越来越迫切。近来,一个新兴的热点——IPTV正在吸引着越来越多的目光。开展IPTV业务,能以简单的方式为运营商带来宽带用户的大幅度增长。为了迎接这一变革时代的到来,运营商应着眼长远,把握时机,建设面向IPTV等下一代络应用的承载。

一、IPTV对承载的要求

IPTV承载的最主要内容包括视频点播(VOD)和电视频道(TV)节目。为了保证IPTV的收看质量与目前的有线电视收看质量相当,IPTV承载要求能在带宽、频道切换时延、络QoS等方面提供保证。

1.用户接入带宽

如果为用户提供DVD效果的IPTV业务,利用现有广泛使用的编码技术,用户至少需要3~4Mbit/s(使用MPEG-2编码)或2Mbit/s(使用MPEG-4或更高压缩率的编码)的下行接入带宽。

络对组播技术的支持

有线电视的频道切换非常快,IPTV也应尽量减少端到端的时延,据IPTV用户调查,用户可接受1s的TV频道切换时间及10s以下的VOD切换时间。为了保证IPTV用户在不同频道之间的切换具有和普通电视切换相同的性能,IPTV业务的广泛部署至少要求DSLAM设备支持IP组播技术。根据IPTV不同的部署策略以及节约城域带宽的考虑,核心、城域必须支持IP组播技术。

3.络QoS

丢包、抖动等都会严重影响IPTV的收看质量,会让用户觉得IPTV比不上有线电视。在IPTV业务中,络服务质量的保证一方面通过IP组播+核心(CDN)的方式来实现,另一方面就要通过现在普遍使用的区分服务、流量工程等技术来实现。

二、宽带承载技术的现状

承载必须为IPTV业务的运营提供强大的络支撑,如内容的分发等。因此,承载的好坏直接影响到业务本身及其QoS。目前,宽带IP承载络技术还存在许多不足之处,主要表现在以下几方面。

1.国内电信宽带接入主要采用ADSL技术,受线路质量及DSLAM设备的影响,该技术存在以下缺点:速率低,有选线率问题;有效传输距离短;丢包率高,QoS无法保证;安全性差;ADSL对组播功能支持有限,大多数只支持IPv4协议的路由器,不支持组播。

2.原有的CDN(内容分发络)无法承载完整的IPTV业务。CDN主要传送RM、WMV等流媒体文件,与广播电视信号(MPEG-2/4)所采用的视频编码技术大不相同,无法满足电视观众对视频信号的高质量及实时性要求。

3.在全开展IPTV业务势必造成络带宽的消耗急剧增加,而现有的城域,特别是接入层的络结构、业务能力、QoS保证、认证方式、设备性能等都是基于普通Internet上业务设计的,无法满足多媒体业务的大规模开展。

IPTV承载的技术要求对国内电信运营商的宽带络提出了新的挑战,如果不在目前的宽带络上应用组播/CDN等新技术,以目前的宽带络的性能是无法满足大规模开展商用IPTV业务的要求的。目前,组播技术在国内电信运营商还没大规模应用,但它的特点使其特别适合IPTV这类用户量大,消耗大带宽的业务,在宽带IP承载络建设演进中必将大放异彩。

三、IPTV的两大传输模式与关键协议

IPTV视频流的传播方式有点播和广播两种。其中点播方式为用户提供了更具个性化的选择,具有实时交互的特点;广播方式提供不同的内容供用户选择,具体表现为不同的频道。然而从技术角度看,支持IP络实现点播和广播功能的技术是截然不同的。广播方式对IP络提出了组播功能(Multicast)要求;点播方式要求IP络能有效地将视频流传送到用户接入络(VDN/CDN)。

1.组播

IPTV的TV类节目是最适合利用组播技术传输的,因为TV类节目所有用户收看的都是同一个内容。在IPTV中应用组播需要考虑以下几个问题。

(1)组播复制点问题

组播复制点即用户IGMP请求的终结点。在组播复制点,络设备根据端口是否有IGMP请求向端口复制组播流。组播复制点越接近用户越能节省络带宽。对ADSL宽带而言,组播复制点可选于BAS或DSLAM。新一代的BRAS已经具备2Mbit/s组播的复制能力,如果按照512kbit/s/packet计算,达到8Gbit/s的吞吐量,达到4000用户同时复制的能力,组播复制性能在技术上已经基本解决。由于DSLAM数量多而分散,组播业务的管理控制基本不可能实现;同时将DSLAM由纯粹的二层传输变成三层络设备,提升了DSLAM的复杂度,影响DSLAM的稳定性和成本,不是将来的发展方向。

(2)静态组播VS动态组播

由于动态组播需要建立组播分发树再进行组播数据的传输,而静态组播已经把组播数据传输到组播复制点,用户的IGMP请求一经接收即可进行分发,所以静态组播的时延比动态组播小,适合IPTV使用。

(3)组播管理

组播管理包括对用户接收组播数据的可控管理、组播源的管理、组播分发范围的管理等,它是电信运营商开展组播类业务的前提条件。目前路由器设备具备一定的组播控制管理能力,新一代的BRAS已经提供了基于RADIUS协议的可控组播解决方案,但是这些技术缺乏统一的标准,缺少相应的专业管理系统。所以目前大规模使用存在一定的困难,估计将来两年内基本可以解决组播管理问题。

(4)组播QoS

组播是基于UDP的,这意味着组播没有丢包重传机制。为了克服这缺点,可靠组播一直在研究中,但还没到实用阶段。骨干络和城域路由器的更新换代,QoS的保证能力大大提高,在将来2~3年内组播业务的QoS保证可以得到解决。

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