IP-TV系统介绍及建设探讨

    IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带网络采用DSL或以太网等接入方式，通过网络机顶盒（STB，Set-TopBox）向TV用户提供多种交互式的宽带视频业务。IP-TV系统建设具有规模大、投入高、技术复杂、全程全网的特点。IP-TV系统包括内容系统、业务系统、宽带网络、家庭网络四个基本组成部分，网络架构如下图1所示：

    1、内容系统

    内容系统包括内容制作系统和内容分发系统。主要负责各类内容源的接入、内容视频流的转码（包括编码和解码）、内容的管理和内容发布，并将内容流送入城域网或接入网。每一个BTV/VOD数据流采用MPEG/WMV等编码封装到IP报文中，每个VOD数据流采用单播报文承载，每个BTV数据流采用组播或单播的报文承载。IP城域网通过IP单播/组播功能将视频业务流送到宽带接入网。

    2、业务系统

    业务系统主要针对IP-TV业务所涉及的各功能元素进行管理，功能元素包括：用户、CP（内容提供商）、内容源、接入设备（BAS/DSLAM/Lanswitch）、终端设备（网络机顶盒）等，通过对这些元素的统一配置、全局化的调度和维护，实现IP-TV业务流程的贯通。

    3、宽带网络

    宽带网络实现用户宽带上网接入认证管理、视频组加入/离开控制功能，并将用户需要的视频流发送给用户。具体功能包括：对于组播报文DSLAM/Lanswitch实现IGMPSnooping功能，BAS实现用户接入认证和IGMPProxy组播代理功能，DSLAM完成用户组播权限的控制。

    4、家庭网络

    在家庭网络侧，可以通过Modem、PC、STB等多种设备内部互联形成一个家庭局域网。DSLModem通常工作于桥接方式，提供多个接口分别连接PC、STB等终端。也可以使用单口的Modem，再通过HUB连接终端。

    STB是视频解码终端，相当于一台自带嵌入式操作系统的计算机，实现对MPEG/WMV等码流的解码，STB通过DSL或以太网方式接入IP-TV网络，访问视频业务管理系统中的EPG/PortalServer，获取电子节目菜单(EPG)，将通过网络传输过来的媒体流转换成模拟视音频输出致电视。它具备计算机的数据交换等基本功能，可以采用遥控器直接操作。

    CDN建设探讨

    IP-TV系统的核心部分是内容分发网络（CDN，ContentDeliveryNetwork），贯穿内容系统、业务系统、宽带网络。CDN实现对视音频内容的存储、调度、转发、播放等功能，是整个IP-TV系统涉及技术领域最多、技术实现最复杂的部分，同时也是电信运营商在IP-TV系统建设过程中最关心的部分。下面就CDN建设中业界普遍关心的若干问题加以论述。

    1、网络架构

    内容分发网络是全程全网的系统，技术实现应遵照统一的技术标准和接口标准。

    视频业务具有高带宽的特征，集中提供视频服务势必造成骨干网中继带宽和核心设备接口带宽的大量消耗，无法保证QoS。因此CDN应采用分布式网络结构，80%以上的VOD服务应由边缘节点提供。业务发展初期用户规模不大，CDN可以建设省、市二级网络架构（用户规模大的城市初期可以考虑三级网络架构）。用户形成一定规模后，二级网络架构不能满足业务发展时，可以在城域网骨干节点下建设更靠近用户的边缘节点，形成三级网络架构。

    在设备选择上，由于高密度的服务器集群具有处理能力强、容错能力强、容量大、可靠性高的特点，在CDN省中心节点和城域网骨干节点建议采用高密度的服务器集群实现内容分发。在靠近用户的第三级CDN设备建议采用价格较低、部署灵活的普通PC服务器。

    全省CDN可以建立1－2个中心节点，做为整个系统的根节点，使用一套业务支撑系统。根据用户规模和地域特点决定城域网骨干节点和边缘节点数量。城域网骨干节点可部署在城域网的集中式BAS/核心交换机/核心路由器侧，为全市提供服务。边缘节点尽量靠近用户，可部署在DSLAM/分布式BAS/接入交换机侧，为若干小区提供服务。

    2、组播（Multicast）

    CDN承载的是消耗大量带宽的视频应用。但是由于业界目前没有统一的组播网管标准和组播认证标准，加上组播对路由器、BAS的压力较大，因此初期不建议采用全网组播。但是从长远考虑，CDN应支持对BTV的组播，以缓解视频应用中BTV对网络造成的流量负载压力。全网组播是组播网络发展的最终目标。初期可以将CDN边缘节点作为组播源，CDN边缘节点以上采用单播，以下采用组播，组播源应尽量靠近用户，这样可以最大程度地减轻BAS的组播压力。

    3、网管和业务分析系统(NMS)

    以往对互联网应用系统的管理基本采用命令行方式，专业性很强。管理人员必须借助专业技术人员获取系统信息，致使获取系统信息的环节较多，信息时效性不强、内容不全面。因此IP-TV系统应建设一套图形化的网管和业务分析系统，通过友好的人机界面和相对人性化的管理工具实现对系统的管理和分析。

    4、认证

    由于IP-TV业务对设备资源和带宽要求高、消耗大，如果采用PPPOE方式的接入认证方式，要求BAS具有较高的处理能力和转发性能。而HCP认证可以绕过BAS，减轻了BAS压力。因此，建议系统的接入认证方式采用基于DHCP的认证方式，并采用独立的IPPOOL，可以通过针对IP的策略配置实现IP-TV业务与传统上网业务的隔离。DHCP认证基于三层协议、部署灵活，在IP-TV用户量不高的情况下，较小的投资就可以满足业务要求。

    5、编解码方式

    目前国际上主流的视频编解码标准有WMV、MPEG-2、MPEG-4、H.264等。

    WMV是微软公司的企业标准，得到了微软操作系统PC用户的广泛支持。鉴于目前国内宽带网络和用户情况，CDN应支持WMV。但是WMV做为微软公司的企业标准，其更新速度较快，技术体系稳定性相对较差，具有一定的商业风险。所以CDN在支持WMV的同时还应该承诺对MPEG-4ASP、H.264应用较为广泛的视频标准提供更有力的支持。

    6、IP-TV系统开放性

    由于IP-TV在业界还没有统一的国际技术标准，局端设备对终端设备具有开放性就显得更为重要。否则将形成局端设备厂商垄断或控制终端设备供应的局面，设备供应商没有竞争对电信运营商是不利的，对于技术的发展也是不利的。因此，IP-TV局端设备与终端设备的接口应该具有开放性，IP-TV局端设备应具备兼容多种STB的能力。

    7、业务带宽及质量要求

    目前国内宽带用户绝大多数为ADSL用户，上连至DSLAM。由于DSLAM上连的带宽较窄（155M/622M或100M/1000M），无法承载大量的高带宽用户。视频业务用户对带宽敏感，QoS要求高，所以在CDN建设时必须考虑对大流量的承受能力。同时，建议视频业务的普通用户带宽不高于1.5Mbps，高端用户带宽不高于3Mbps，平均码率与用户接入带宽比率在0.7左右为宜。为了减小网络波动对IP-TV业务的影响，电信运营商可以根据网络的具体情况适当降低平均码率与用户接入带宽的比率。