隨著寬帶接入的發(fā)展，用戶不再滿足簡單的Internet上網(wǎng)，對通過Internet提供更多的寬帶增值業(yè)務(wù)已顯得越來越迫切。近來，一個新興的熱點——IPTV正在吸引著越來越多的目光。開展IPTV業(yè)務(wù)，能以簡單的方式為運營商帶來寬帶用戶的大幅度增長。為了迎接這一變革時代的到來，運營商應(yīng)著眼長遠，把握時機，建設(shè)面向IPTV 等下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的承載網(wǎng)。
一、IPTV對承載網(wǎng)的要求
IPTV承載的最主要內(nèi)容包括視頻點播(VOD)和電視頻道(TV)節(jié)目。為了保證IPTV的收看質(zhì)量與目前的有線電視網(wǎng)收看質(zhì)量相當，IPTV承載網(wǎng)要求能在帶寬、頻道切換時延、網(wǎng)絡(luò)QoS等方面提供保證。
1.用戶接入帶寬
如果為用戶提供DVD效果的IPTV業(yè)務(wù)，利用現(xiàn)有廣泛使用的編碼技術(shù)，用戶至少需要3～4Mbit/s(使用MPEG-2編碼)或2Mbit/s(使用MPEG-4或更高壓縮率的編碼)的下行接入帶寬。
2.IP網(wǎng)絡(luò)對組播技術(shù)的支持
有線電視網(wǎng)的頻道切換非常快，IPTV也應(yīng)盡量減少端到端的時延，據(jù)IPTV用戶調(diào)查，用戶可接受1s的TV頻道切換時間及10s以下的VOD切換時間。為了保證IPTV用戶在不同頻道之間的切換具有和普通電視切換相同的性能，IPTV業(yè)務(wù)的廣泛部署至少要求DSLAM設(shè)備支持IP組播技術(shù)。根據(jù)IPTV不同的部署策略以及節(jié)約城域網(wǎng)帶寬的考慮，核心網(wǎng)、城域網(wǎng)必須支持IP組播技術(shù)。
3.網(wǎng)絡(luò)QoS
丟包、抖動等都會嚴重影響IPTV的收看質(zhì)量，會讓用戶覺得IPTV比不上有線電視。在IPTV業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的保證一方面通過IP組播＋核心網(wǎng)(CDN)的方式來實現(xiàn)，另一方面就要通過現(xiàn)在普遍使用的區(qū)分服務(wù)、流量工程等技術(shù)來實現(xiàn)。
二、寬帶承載網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀
承載網(wǎng)必須為IPTV業(yè)務(wù)的運營提供強大的網(wǎng)絡(luò)支撐，如內(nèi)容的分發(fā)等。因此，承載網(wǎng)的好壞直接影響到業(yè)務(wù)本身及其QoS。目前，寬帶IP承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還存在許多不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾方面。
1.國內(nèi)電信寬帶接入主要采用ADSL技術(shù)，受線路質(zhì)量及DSLAM設(shè)備的影響，該技術(shù)存在以下缺點：速率低，有選線率問題；有效傳輸距離短；丟包率高，QoS無法保證；安全性差；ADSL對組播功能支持有限，大多數(shù)只支持IPv4協(xié)議的路由器，不支持組播。
2.原有的CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))無法承載完整的IPTV業(yè)務(wù)。CDN主要傳送RM、WMV等流媒體文件，與廣播電視信號（MPEG－2/4）所采用的視頻編碼技術(shù)大不相同，無法滿足電視觀眾對視頻信號的高質(zhì)量及實時性要求。
3.在開展IPTV業(yè)務(wù)勢必造成網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗急劇增加，而現(xiàn)有的城域網(wǎng)，特別是接入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)能力、QoS保證、認證方式、設(shè)備性能等都是基于普通Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)設(shè)計的，無法滿足多媒體業(yè)務(wù)的大規(guī)模開展。
IPTV承載網(wǎng)的技術(shù)要求對國內(nèi)電信運營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)，如果不在目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用組播/CDN等新技術(shù)，以目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)的性能是無法滿足大規(guī)模開展商用IPTV業(yè)務(wù)的要求的。目前，組播技術(shù)在國內(nèi)電信運營商還沒大規(guī)模應(yīng)用，但它的特點使其特別適合IPTV這類用戶量大，消耗大帶寬的業(yè)務(wù)，在寬帶IP承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)演進中必將大放異彩。
三、IPTV的兩大傳輸模式與關(guān)鍵協(xié)議
IPTV視頻流的傳播方式有點播和廣播兩種。其中點播方式為用戶提供了更具個性化的選擇，具有實時交互的特點；廣播方式提供不同的內(nèi)容供用戶選擇，具體表現(xiàn)為不同的頻道。然而從技術(shù)角度看，支持IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)點播和廣播功能的技術(shù)是截然不同的。廣播方式對IP網(wǎng)絡(luò)提出了組播功能（Multicast）要求；點播方式要求IP網(wǎng)絡(luò)能有效地將視頻流傳送到用戶接入網(wǎng)絡(luò)（VDN/CDN）。
1.組播
IPTV的TV類節(jié)目是最適合利用組播技術(shù)傳輸?shù)?，因為TV類節(jié)目所有用戶收看的都是同一個內(nèi)容。在IPTV中應(yīng)用組播需要考慮以下幾個問題。
(1)組播復(fù)制點問題
組播復(fù)制點即用戶IGMP請求的終結(jié)點。在組播復(fù)制點，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)端口是否有IGMP請求向端口復(fù)制組播流。組播復(fù)制點越接近用戶越能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。對ADSL寬帶網(wǎng)而言，組播復(fù)制點可選于BAS或DSLAM。新一代的BRAS已經(jīng)具備2Mbit/s組播的復(fù)制能力，如果按照512kbit/s/packet計算，達到8Gbit/s的吞吐量，達到4000用戶同時復(fù)制的能力，組播復(fù)制性能在技術(shù)上已經(jīng)基本解決。由于DSLAM數(shù)量多而分散，組播業(yè)務(wù)的管理控制基本不可能實現(xiàn)；同時將DSLAM由純粹的二層傳輸變成三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提升了DSLAM的復(fù)雜度，影響DSLAM的穩(wěn)定性和成本，不是將來的發(fā)展方向。
(2)靜態(tài)組播VS動態(tài)組播
由于動態(tài)組播需要建立組播分發(fā)樹再進行組播數(shù)據(jù)的傳輸，而靜態(tài)組播已經(jīng)把組播數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M播復(fù)制點，用戶的IGMP請求一經(jīng)接收即可進行分發(fā)，所以靜態(tài)組播的時延比動態(tài)組播小，適合IPTV使用。
(3)組播管理
組播管理包括對用戶接收組播數(shù)據(jù)的可控管理、組播源的管理、組播分發(fā)范圍的管理等，它是電信運營商開展組播類業(yè)務(wù)的前提條件。目前路由器設(shè)備具備一定的組播控制管理能力，新一代的BRAS已經(jīng)提供了基于RADIUS協(xié)議的可控組播解決方案，但是這些技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標準，缺少相應(yīng)的專業(yè)管理系統(tǒng)。所以目前大規(guī)模使用存在一定的困難，估計將來兩年內(nèi)基本可以解決組播管理問題。
(4)組播QoS
組播是基于UDP的，這意味著組播沒有丟包重傳機制。為了克服這缺點，可靠組播一直在研究中，但還沒到實用階段。骨干網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)路由器的更新?lián)Q代，QoS的保證能力大大提高，在將來2～3年內(nèi)組播業(yè)務(wù)的QoS保證可以得到解決。
一、IPTV對承載網(wǎng)的要求
IPTV承載的最主要內(nèi)容包括視頻點播(VOD)和電視頻道(TV)節(jié)目。為了保證IPTV的收看質(zhì)量與目前的有線電視網(wǎng)收看質(zhì)量相當，IPTV承載網(wǎng)要求能在帶寬、頻道切換時延、網(wǎng)絡(luò)QoS等方面提供保證。
1.用戶接入帶寬
如果為用戶提供DVD效果的IPTV業(yè)務(wù)，利用現(xiàn)有廣泛使用的編碼技術(shù)，用戶至少需要3～4Mbit/s(使用MPEG-2編碼)或2Mbit/s(使用MPEG-4或更高壓縮率的編碼)的下行接入帶寬。
2.IP網(wǎng)絡(luò)對組播技術(shù)的支持
有線電視網(wǎng)的頻道切換非常快，IPTV也應(yīng)盡量減少端到端的時延，據(jù)IPTV用戶調(diào)查，用戶可接受1s的TV頻道切換時間及10s以下的VOD切換時間。為了保證IPTV用戶在不同頻道之間的切換具有和普通電視切換相同的性能，IPTV業(yè)務(wù)的廣泛部署至少要求DSLAM設(shè)備支持IP組播技術(shù)。根據(jù)IPTV不同的部署策略以及節(jié)約城域網(wǎng)帶寬的考慮，核心網(wǎng)、城域網(wǎng)必須支持IP組播技術(shù)。
3.網(wǎng)絡(luò)QoS
丟包、抖動等都會嚴重影響IPTV的收看質(zhì)量，會讓用戶覺得IPTV比不上有線電視。在IPTV業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的保證一方面通過IP組播＋核心網(wǎng)(CDN)的方式來實現(xiàn)，另一方面就要通過現(xiàn)在普遍使用的區(qū)分服務(wù)、流量工程等技術(shù)來實現(xiàn)。
二、寬帶承載網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀
承載網(wǎng)必須為IPTV業(yè)務(wù)的運營提供強大的網(wǎng)絡(luò)支撐，如內(nèi)容的分發(fā)等。因此，承載網(wǎng)的好壞直接影響到業(yè)務(wù)本身及其QoS。目前，寬帶IP承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還存在許多不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾方面。
1.國內(nèi)電信寬帶接入主要采用ADSL技術(shù)，受線路質(zhì)量及DSLAM設(shè)備的影響，該技術(shù)存在以下缺點：速率低，有選線率問題；有效傳輸距離短；丟包率高，QoS無法保證；安全性差；ADSL對組播功能支持有限，大多數(shù)只支持IPv4協(xié)議的路由器，不支持組播。
2.原有的CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))無法承載完整的IPTV業(yè)務(wù)。CDN主要傳送RM、WMV等流媒體文件，與廣播電視信號（MPEG－2/4）所采用的視頻編碼技術(shù)大不相同，無法滿足電視觀眾對視頻信號的高質(zhì)量及實時性要求。
3.在開展IPTV業(yè)務(wù)勢必造成網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗急劇增加，而現(xiàn)有的城域網(wǎng)，特別是接入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)能力、QoS保證、認證方式、設(shè)備性能等都是基于普通Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)設(shè)計的，無法滿足多媒體業(yè)務(wù)的大規(guī)模開展。
IPTV承載網(wǎng)的技術(shù)要求對國內(nèi)電信運營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)，如果不在目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用組播/CDN等新技術(shù)，以目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)的性能是無法滿足大規(guī)模開展商用IPTV業(yè)務(wù)的要求的。目前，組播技術(shù)在國內(nèi)電信運營商還沒大規(guī)模應(yīng)用，但它的特點使其特別適合IPTV這類用戶量大，消耗大帶寬的業(yè)務(wù)，在寬帶IP承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)演進中必將大放異彩。
三、IPTV的兩大傳輸模式與關(guān)鍵協(xié)議
IPTV視頻流的傳播方式有點播和廣播兩種。其中點播方式為用戶提供了更具個性化的選擇，具有實時交互的特點；廣播方式提供不同的內(nèi)容供用戶選擇，具體表現(xiàn)為不同的頻道。然而從技術(shù)角度看，支持IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)點播和廣播功能的技術(shù)是截然不同的。廣播方式對IP網(wǎng)絡(luò)提出了組播功能（Multicast）要求；點播方式要求IP網(wǎng)絡(luò)能有效地將視頻流傳送到用戶接入網(wǎng)絡(luò)（VDN/CDN）。
1.組播
IPTV的TV類節(jié)目是最適合利用組播技術(shù)傳輸?shù)?，因為TV類節(jié)目所有用戶收看的都是同一個內(nèi)容。在IPTV中應(yīng)用組播需要考慮以下幾個問題。
(1)組播復(fù)制點問題
組播復(fù)制點即用戶IGMP請求的終結(jié)點。在組播復(fù)制點，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)端口是否有IGMP請求向端口復(fù)制組播流。組播復(fù)制點越接近用戶越能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。對ADSL寬帶網(wǎng)而言，組播復(fù)制點可選于BAS或DSLAM。新一代的BRAS已經(jīng)具備2Mbit/s組播的復(fù)制能力，如果按照512kbit/s/packet計算，達到8Gbit/s的吞吐量，達到4000用戶同時復(fù)制的能力，組播復(fù)制性能在技術(shù)上已經(jīng)基本解決。由于DSLAM數(shù)量多而分散，組播業(yè)務(wù)的管理控制基本不可能實現(xiàn)；同時將DSLAM由純粹的二層傳輸變成三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提升了DSLAM的復(fù)雜度，影響DSLAM的穩(wěn)定性和成本，不是將來的發(fā)展方向。
(2)靜態(tài)組播VS動態(tài)組播
由于動態(tài)組播需要建立組播分發(fā)樹再進行組播數(shù)據(jù)的傳輸，而靜態(tài)組播已經(jīng)把組播數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M播復(fù)制點，用戶的IGMP請求一經(jīng)接收即可進行分發(fā)，所以靜態(tài)組播的時延比動態(tài)組播小，適合IPTV使用。
(3)組播管理
組播管理包括對用戶接收組播數(shù)據(jù)的可控管理、組播源的管理、組播分發(fā)范圍的管理等，它是電信運營商開展組播類業(yè)務(wù)的前提條件。目前路由器設(shè)備具備一定的組播控制管理能力，新一代的BRAS已經(jīng)提供了基于RADIUS協(xié)議的可控組播解決方案，但是這些技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標準，缺少相應(yīng)的專業(yè)管理系統(tǒng)。所以目前大規(guī)模使用存在一定的困難，估計將來兩年內(nèi)基本可以解決組播管理問題。
(4)組播QoS
組播是基于UDP的，這意味著組播沒有丟包重傳機制。為了克服這缺點，可靠組播一直在研究中，但還沒到實用階段。骨干網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)路由器的更新?lián)Q代，QoS的保證能力大大提高，在將來2～3年內(nèi)組播業(yè)務(wù)的QoS保證可以得到解決。