IPTV 承载网的相关技术介绍

左边2010

（摘自《通信世界》2009-09-09）
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。
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。
一、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（Windows Media Video）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。
二、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（CDN/VDN）。
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。随着骨干网络和城域网路由器的更
新换代，QoS 的保证能力提高，在将来2－3 年内组播业务的QoS 保证可以
得到解决。
2、CDN
CDN（内容分发网络）是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。在
初始服务器和缓存服务器之间的链路上，采用CDN 技术的带宽占用的空间和时
间远少于用户对中心流媒体服务器集中访问方式的非CDN 环境。IPTV 可利用
CDN 为用户提供VoD 的内容，通过CDN 把视频内容分发到靠近用户端的CDN
节点后，很好地解决了访问量大、服务器分布不均对骨干网造成的拥塞问题，可
以在一定程度上保证了端到端的服务质量，扩大了用户访问流媒体内容的范围，
减轻IPTV 业务对骨干网络的冲击，提高了用户的响应速度，是视频点播业务非
常有效的组网方式。
3、关键协议
在IPTV 中主要采用的协议包括：IGMPRTP（实时传输协议）、RTCP（实
时传输控制协议）、RSVP（带宽预留协议）、TCP（传输控制协议）、IP 网间
协议、RTSP（实时流协议）以及IP 多点广播（多播）协议。
IPv6 协议具有广阔的地址空间、内置的安全性、较好的网络QoS 支持等优
点，可以作为更好的IPTV 业务的承载协议。随着CNGI（中国下一代互联网示
范项目）工程的部署，业界将紧密跟踪IPv6 的IPTV 业务。
三、结束语
对于承载多业务的IP 网络而言，IPTV 业务提出了更高的要求，即在提供原
有通信功能的基础上，还需要更高的带宽、更强的控制能力以及更高的传输连续
性和稳定性。提供IPTV 的应用需求对于宽带IP 网的发展而言，无疑具有重要意
义。