IPTV承载网的相关技术介绍及问题研究

    随着宽带接入的发展，用户不再满足简单的Internet上网，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等下一代网络应用的承载网。

    一、IPTV对承载网的要求

   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网收看质量相当，IPTV承载网要求能在带宽、频道切换时延、网络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。

    2.IP网络对组播技术的支持

    有线电视网的频道切换非常快，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网带宽的考虑，核心网、城域网必须支持IP组播技术。

    3.网络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，网络服务质量的保证一方面通过IP组播＋核心网(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、宽带承载网技术的现状

    承载网必须为IPTV业务的运营提供强大的网络支撑，如内容的分发等。因此，承载网的好坏直接影响到业务本身及其QoS。目前，宽带IP承载网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(内容分发网络)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.在全网开展IPTV业务势必造成网络带宽的消耗急剧增加，而现有的城域网，特别是接入层的网络结构、业务能力、QoS保证、认证方式、设备性能等都是基于普通Internet上网业务设计的，无法满足多媒体业务的大规模开展。

 

    IPTV承载网的技术要求对国内电信运营商的宽带网络提出了新的挑战，如果不在目前的宽带网络上应用组播/CDN等新技术，以目前的宽带网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承载网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网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网络提出了组播功能（Multicast）要求；点播方式要求IP网络能有效地将视频流传送到用户接入网络（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，网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网络带宽。对ADSL宽带网而言，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网络设备，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。骨干网络和城域网路由器的更新换代，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。

    (5)IPTV组播业务开展模式