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如何建设IPTV承载网
 
慧聪网   2005年11月30日15时23分   信息来源:人民邮电报    

  IPTV承载网建设是一项复杂的系统工程,涵盖多个方面:如网络业务能力的规划、网络流量模型的建立、网络拓扑结构的设计、网络设备的选型以及端到端QoS机制的设计与实施等,因此,承载网的建设在整个IPTV系统中具有举足轻重的作用。 同时,在以IPTV等流媒体业务为代表的新时期,IPTV对已有的承载网也提出了新的要求,我们应该如何建设IPTV承载网呢?

  IPTV业务对承载网提出了新的要求

  IPTV采用流媒体方式实现即时视频、音频等业务,对IP承载网的端到端时延、抖动、误码率有较高的要求。另外,流媒体数据一般具有较大的平均包长度,包长度变化范围较大,是一种可变速率的数据流,随着视频画面的变化,媒体流会有较大的突发性。同时,视频流是持续的,持续时间比较长(一般以10分钟计),正常情况下不允许中断,一旦中断,必须尽快恢复。

  由于IPTV业务较传统的话音和数据业务有更高的同步、时延、抖动、误码率方面的要求,因此,针对IPTV业务端到端服务质量的要求,承载网需要在用户PC、STB和CS(中央服务器)、ES(边缘服务器)之间提供完善的QoS保证。

  根据国内外的研究成果,IPTV业务对承载网的QoS要求如表1所示(服务器、终端编解码、缓存时间等不考虑在内)。

表1IPTV业务对承载网的QoS要求

业务

时延

抖动

丢包率

视频直播(BTV

1s

1s

11000

视频点播(VOD

1s

1s

11000

可视电话/视频会议

90ms

20ms

11000



  为了保证用户连续、不中断地收看视频节目,需要保证网络传送的可靠性,在出现故障的情况下,应在<1s的时间内进行恢复,对可视电话来说,故障恢复时间应<50ms。在BTV业务中,为了获得与传统电视一样的用户体验,在节目切换时,获得新的节目的时间应<2s。

  现有承载网存在的问题

  现有宽带网络基本是为WWW、E-mail、FTP等传统Internet业务设计的,虽然可提供基于Web的视频(如在线电视、视频通信)等内容的小规模应用,但是无法支撑后续规模运营,主要表现在以下几个方面:

  ■网络架构不合理、带宽不足。现有宽带网络大多是集中式外挂BAS的网络架构,单个BAS需要集中处理几千乃至几万用户的业务流,同时接入层DSLAM或LANSwitch均采用多级汇聚,带宽收敛比很大,每用户实际平均带宽仅100k左右,与IPTV所需的兆(Mbps)级带宽差距较大。

  ■无法支持全程全网组播。由于历史原因,现有城域网L2、L3、路由器组播能力参差不齐,无法全程全网支持组播。虽然单播方式也可提供直播电视服务,但视频服务器、网络设备将不堪重负,网络扩容跟不上用户的发展,导致网络拥塞、服务质量下降。

  ■缺乏端到端的QoS保证。早期的城域网设备在DiffServ、802.1P等QoS保障机制方面的能力参差不齐,无法保障端到端的QoS,导致视频不稳定、用户体验差。

  ■缺乏有效的安全控制。面对城域网的Internet业务、IPTV业务等的统一承载需求,现有城域网对业务安全、网络安全、资源安全和终端安全的控制都要加强。

  ■缺乏运营能力。大量城域网设备可控组播支持能力差,缺乏对业务、用户的控制能力,非法用户可轻而易举地盗用业务,甚至恶意插播非法内容等。

  IPTV承载网建设建议

  ■骨干网建设建议

  骨干网一般采用网状或网状+星形结构,对各种方向的流量进行调度,使之以最短的路径、最少的跳数通过骨干网。承载IPTV业务时,在目前只有一张数据网络的情况下有两种策略,一是对现有网络进行优化改造,使之满足IPTV业务的要求;二是新建一个物理平面,满足包括IPTV、NGN、3G业务在内的多种业务的要求。表2是两种策略的优劣比较。

表2骨干网两种建设方式的比较从上面的比较

 

网络优化

第二平面(推荐)

网络适应与扩展能力

网络流量和物理拓扑不匹配,扩展带宽被免费流量吞噬

各平面内网络流量和物理拓扑容易匹配,网络扩容落到了实处

管理及维护工作量

由于基础型Internet业务和增值类业务的发展趋势、流量模型变化的差异,统一承载将导致管理、维护工作复杂

可根据各类业务的不同特点来管理各平面的网络资源,简化管理及维护工作

QoS部署

业务种类多,区分困难,尤其是一些免费实时业务和跨运营商业务

精品网络用户规范,业务易区分,QoS部署简化

可靠性

单一链路,节点失效会影响所有业务

单一链路,节点失效仅影响一类业务

安全性

Internet上病毒、黑客严重威胁大客户安全,难追查

用户数量小,行为较规范,可追查,安全威胁小

负载分担

按照流量进行负载分担

按照业务进行负载分担

投资

扩充链路容量,增加板卡,更新部分设备

新增设备



  可以看出,承载网优化方案适合于小规模、实验性开展IPTV业务,无法满足IPTV业务对承载网接口、带宽、QoS、安全和转发能力的要求,无法支撑大规模商用。新建第二承载平面虽然建网初期成本相对较大,但是可以彻底解决IPTV业务规模开展的系列问题。此外,还能够满足NGN、MPLSVPN、3G等电信级业务的大规模商用,是面向未来的、满足丰富的宽带增值业务发展需求的建网模式,投资性价比高。

  ■城域网及接入网建设建议

  在城域网组网上,可采用星形+环形的结构,星形结构承载单播(VOD)、环形结构承载组播(BTV),保障业务安全和效率。组播业务采用专用链路,环网不必复制多份内容,节省带宽。在接入网部分,为更好地支持组播业务开展,需减少DSLAM、L2级联级数,BAS节点逐步下移,大容量的DSLAM、L2设备尽量与BAS直连,以消除带宽瓶颈和安全隐患。此外,目标城域网除了提供IPTV业务承载之外,还要满足未来NGN、3G分组语音等电信级业务的承载需求,进而对城域网BRAS设备和DSLAM、LanSwitch设备提出了更高的功能和性能要求。

  ★新建BRAS的技术要求:

  必须支持IGMPV1与V2、PIM-SM与DM等组播路由协议;支持802.1P、DiffServ映射;支持面向端口及面向用户(PVC、VLAN、PPPoE)的组播报文复制;支持对大量的STB以及IAD等终端的身份认证;提供高密度的接口特性以满足扁平化组网需求;提供强大的组播转发能力和业务控制能力,能够感知和识别普通上网、IPTV、NGN等多种业务并进行分流,保障不同业务的服务质量;BRAS需要保障IPTV等多业务的运营安全,营造安全稳定的运营环境。

  ★对DSLAM、Lanswitch的技术要求:

  必须支持基本的组播协议,如IGMPSnooping和IGMPProxy;支持802.1p,支持至少4个优先级队列;支持可控组播,实现组播权限控制;支持两级组播复制,以保障组播业务复制效率;支持模块化的多FE、GE上行接口,以保障随业务发展灵活地从FE升级到GE;IP上行接口提供足够的组播复制性能,至少提供400Mbps以上的转发能力;支持频道快速切换,以获得与普通电视一样的体验;支持多PVC,提供丰富的PVC、VLAN资源,以支持不同业务的隔离与分流;DSLAM作为组播复制点和控制点,建议支持组播视频业务的自动发放功能。华为在IPTV承载网建设方面具有端到端的解决方案和丰富的建设经验,愿与各个运营商共同打造面向21世纪的新型承载网。
 
 
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