IPTV组播复制模式应用实解及其分析

 IPTV(交互式网络电视)作为向家庭用户提供包括电视内容在内的多种交互式服务的一项崭新技术，日益受到各大电信巨头的集体追捧。它以电信宽带网络为传输通道、以电视机为终端，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，能有效的将电视、通信和PC三个领域结合在一起，极大解放了时间对人们的限制。但同时，在执行技术上，IPTV对承载网有组播、带宽、QOS、网络安全等方面有很强的要求。

    一般来说，IPTV业务建议用户带宽不低于2M。为节省接入层到汇聚层的网络带宽，以太网交换机需至少支持二层组播协议IGMPsnooping(Internet群组管理协议探测)。对无法支持组播的接入层设备同时需要根据业务发展逐步进行替换。对汇聚层设备进行上下行带宽扩容和升级，下行带宽根据接入层设备升级情况进行相应升级，上行带宽设计到N×GE。

    由于IPTV业务中视频码流的实时性、连续性，需要承载网络提供QoS保证，同时业务对承载网的延时、丢包和抖动比较敏感。其中直播类视频业务如直播电视对QoS的要求高于点播类视频服务如VOD。游戏类业务是一种双向交互式的数据业务，其业务特性如操作命令的灵敏性决定了对数据包的传输时延要求特别高。

    针对目前网络状况，博达通信对QoS问题做出以下努力：

    从逻辑上区分IPTV业务流和传统数据业务流，减少传统数据业务流对IPTV业务流的影响。在接入层CPE汇聚交换机之间建立多个PVC/VLAN来区分不同的业务从而形成不同的逻辑网络。

    在网络汇聚层和核心层启用业务服务分类机制，统一规划和定义QoS服务等级，边缘进行流的分类和标记。

    启用L3QoS与L2QoS之间的映射和PVC与DSCP/802.1P之间的映射。

    博达交换机在分类、流量监管、拥塞管理、拥塞避免、信令、链接效率机制(LinkEfficiencyMechanisms)等方面均有完善的解决方案，可以很好地满足IPTV在QOS上的细致要求，从设备的角度最大限度减少或者缩小时延、抖动、丢包的情况发生。

    针对IPTV对交换机在组播上的要求，根据组播复制/控制点的不同，接入网的组播大致可以分为以下三种形式。

    基于BRAS的组播复制方式

    用户STB(机顶盒)通过使用PPPOE或者IPOE方式接入，与BRAS之间建立PPPOE或者IPOE通道，BRAS终结STB的IGMP报文，由BRAS负责实现用户STB的组播复制，将组播报文复制在STB相应的PPPOE或者IPOE通道内。

    评析：该实现方式适合多种接入方式，PC采用PPPOE方式接入，STB采用PPPOE或者IPOE方式接入，PC和STB即可以共用一条PVC/VLAN，也可以分别做单独配置。本实现方式不需对现网做太大改造，适合采用“集成模式”组网情况，只要求对宽带计费后台进行少量的改动即可。但该实现方式中，BRAS面向用户STB复制IPTV组播业务，面向用户的组播复制点是BRAS，也就是说从BRAS开始到各个用户，每个用户所点的内容都是一条单独的数据流，对BRAS的下连带宽要求很高，不适合大规模IPTV的组网。一般在IPTV业务开展初期使用。

    基于汇聚交换机(组播交换机)的组播复制方式

    本实现方式用户STB(机顶盒)可以采用多种接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入时，STB必须支持双栈，能够发送基于IPOE封装的IGMP报文，汇聚交换机终结STB的IGMP报文，负责将组播M-VLAN的IPTV直播业务跨VLAN复制给用户。

    评析：该实现方式适合所有接入方式，但当STB使用PPPOE接入时，STB必须支持双栈，能够发送基于IPOE封装的IGMP报文。汇聚交换机至IPTV业务控制点之间的直播业务采用组播M-VLAN承载，汇聚交换机具备IGMPProxy功能，可以采用主动静态下拉或者动态下拉的方式将IPTV组播业务通过组播M-VLAN送抵至汇聚交换机，然后按需跨VLAN复制给用户。

    所谓主动静态下拉就是指不管有没有用户需要组播流，汇聚交换机均主动向上行发送组播加入报文进行引流；所谓动态下拉是指只有当有第一个用户组播加入时，才进行引流，后续用户不再进行引流，当所有用户组播均离开时，汇聚交换机发送组播离开消息切断组播流，从而实现“按需引流，一次引流，多用户应用”的目的。

    该实现方式对现网改造不大，而且支持所有接入方式，缓解了BRAS的接入压力，但相应的汇聚交换机与DSLAM/二层交换机之间，原有基于BRAS组播复制的带宽压力没有改善，而且还要考虑控制用户组播接入的问题，适合IPTV业务开展的过渡阶段。

    基于二层交换机的的组播复制模式

    本实现方式用户STB(机顶盒)可以采用多种接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入时，STB必须支持双栈，能够发送基于IPOE封装的IGMP报文，二层交换机终结STB的IGMP报文，负责将组播M-VLAN的IPTV直播业务按接入端口复制给用户。

    评析：该实现方式适合所有接入方式，但当STB使用PPPOE接入时，STB必须支持双栈，能够发送基于IPOE封装的IGMP报文；二层交换机至IPTV业务控制点之间的直播业务采用组播M-VLAN承载，交换机具备IGMPProxy功能，可以采用主动静态下拉或者动态下拉的方式将IPTV组播业务通过组播M-VLAN送抵至汇聚交换机，然后按需跨VLAN复制给用户；该实现方式对现网改造较大，对所有不支持组播的二层交换机均需要更换，支持所有接入方式，缓解了二层交换机以上的组播复制压力，但还要考虑控制用户组播接入的问题，在大规模IPTV放号阶段，二层交换机作为组播复制/控制点，是最好的选择。

    博达交换机具有相对完整的QOS策略：HeadOfLine防止拥塞机制；每端口4个发送队列映射802.1p的8个优先级；WRED，WFQ，SP和FIFO队列调度算法等，满足了IPTV所需要求，其组播协议表现也相当完善，包括IGMPSnooping组播报文自动监测；IGMPv1/v2/v3；PIM-SM，OLINK&PIM-DM；DVMRP(距离矢量多点广播路由协议)；GMRP(组播动态注册协议)，在安全特性和网络管理方面，博达交换机各项性能指标均满足IPTV上线的各种细致要求，能最大限度地满足IPTV的需要。