IPTV就是将针对宽带用户的视频业务搬移到电视上显示的一种多媒体业务。它既结合了IP技术、 数字多媒体等计算机领域的内容,又结合了很多家电设备的概念及广播电视领域的服务要求,根据人性特点及习惯IPTV系统
在将来很大的发展空间。运营商对此市场也十分的看重,将其作为新的利润增长点,并逐步开始考虑在网络改造中将网络升级成支持IPTV的网络。很明显,IPTV已即将成为运营商新的增长点,全面将网络升级成支持IPTV的网络已成为网络改造的首选方案。
二、IPTV城域承载网的网络要求
IPTV承载的最主要内容包括视频点播(VOD)及电视频道(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:
在带宽上能够支持尽可能多的直播节目个数和最大并发点播个数,满足要求每个IPTV用户接入带宽达到3~4M(使用MPEG2编码)或2M(使用MPEG4或更高压缩率的编码) ;
在频道切换时延上:IPTV应尽量减少端到端时延;
此外IPTV必须注意网络的QoS。因为丢包、抖动等都会严重影响IPTV的收看质量,会让用户觉得IPTV比不上有线电视的感觉。一般来说,衡量QoS的技术指标包括: 时延(影响到图象的传送时间)、丢包率(直接关系到图像质量)、时延抖动(有线电视网的频道切换时间)、误包率等。
三、目前IPTV城域承载网的不足
但是现有宽带网络基本上是为WWW、E-mail、FTP等传统Internet业务设计的,虽然可以提供一些基于流媒体的视频业务,但距离IPTV等需要消耗大量的带宽的流媒体业务开展还有距离,主要体现在:
· 网络层次不够清晰:汇聚层设备直接接入用户,核心层设备直接下挂接入层设备,由于网络结构不清晰导致维护工作量大。
· 网络架构可靠性不高:由于目前网络采用的是星型结构,二层通过启用STP、三层采用路由备份来保证网络的可靠性,但这些方法的倒换时间比较长,如STP的收敛时间在30秒左右,而快速生成树RSTP的收敛时间也要5秒左右。路由备份中OSPF的切换也需要10秒。
· 缺少端到端的QoS提供能力:目前的QOS的机制对于普通Internet业务是可以保证的,但对于视频业务来说,不够完善,可能会造成图像断断续续的效果让用户无法忍受。
· 城域网多业务融合问题,数据和话音的融合、第二层业务和第三层业务的融合、有线与无线业务的融合都对新一代的城域网络提出了新的需求。
· 目前的交换机普遍不能对新协议版本进行支持,而将组播数据以广播方式在LAN上进行转发,从而耗费网络的带宽、降低网络的性能。构建可控可运营的组播网络。从控制组播流量和非法组播源两方面进行实施,
因此,如果需要很好的开展IPTV业务,就必须对网络进行改造,为用户提供需求业务的承载平台。未来的IP网应该具有以下一些能力:
· 清晰的逻辑层次(Layered Network):经过改造网络形成整体结构层次化二、三层网络分离,宽带接入网络为二层交换网络,业务控制点之上为三层路由网络。
· 扁平化的网络(Flat Network):路由节点采用大容量、少节点、广覆盖的方式,二层接入网络减少物理和逻辑级联级数,是运营维护简单化。
· 多业务承载能力(Multi-Services Provisioning):数据、话音以及视频业务的融合将是未来IP承载网的发展趋势。
1、提供网络级的QoS能力
一般来说,衡量QoS的技术指标包括:时延、丢包率、时延抖动、误包率。 对于上述指标,IPTV的不同业务提出一下不同要求:
因此根据以上要求对于承载网QoS设计原则为:
注重业务流量模型分析,合理规划网络结构、配置网络带宽,保持网络稳定性;
核心网采取以区分服务为主的QoS技术(业务分类、标记、流量控制、队列调度等机制)提供突发拥塞时QoS保证;
宽带接入网采取以粗粒度优先级方式,结合802.1P,提供至少两个等级的服务;
在汇聚层指定802.1P和IP、MPLS优先级映射的规则;
能够根据实时流量动态为高价值带宽保证其QoS,提高运营商ARPU。
2、关键业务的自愈保护能力
对于蓄势待发的IPTV业务来说,由于业务的实时性要求很高,因此对切换时间的要求也很高。环形网络在提高网络的冗余能力上有着天然的优势。如果能引入类似于SDH的50MS环网保护机制会更适合。
3、应用感知和控制能力
目前的运营模式下,运营商不断扩充网络带宽,但往往增量不增收,ARPU值下降。如果能具备收集网络流量和应用数据吞吐量等准确信息,并提供不同时间段中流量的使用情况报告,以有限的带宽创造更多的利润的能力,运营商则能够有效地通过控制和调整不同应用的带宽和QoS来提升单位带宽创造的利润。这种能力我们称为应用感知和控制能力。
4、硬件的组播转发能力
组播根据组播方式分为静态组播和动态组播,静态组播可以利用现有的网络,实现简单,时延小,但可扩展性差;动态组播方式需要建立动态组播树,时延略长,由于IPTV要求较小的时延,所以比较适合选用静态组播。
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。对于不同的接入方式选择不同的接入点,一般来所,组播复制点可以是BRAS、DSLAM或汇聚交换机。
组播管理(Multicast Management)包含受控组播、组播的安全性以及组播下的QOS的保证。
五、IPTV城域承载网改造建设的步骤
基于上述对IPTV承载网要求的分析,具体提出一套建网思路,对网络进行大规模的改造不是一朝一夕的事情,必须有计划有步骤的进行:
第一阶段,试用阶段(Stage I)也是符合目前情况的阶段是,可以采用单播方式,由边缘服务器单播发向终端用户,可以基于UDP/HTTP/RTP/RTSP。
第二阶段,小批量商用(Stage II)是这几年的发展方向,通过加入静态组播将流量推送到BRAS/SR,BRAS通过PPPoE向终端用户进行复制。
第三阶段,大规模商用(Stage III)也是我们最终的发展目标,通过动态组播或静态组播将流量推送到BRAS/SR,BRAS/SR通过二层汇聚网络将流量二级组播到DSLAM和汇聚交换机,DSLAM和汇聚交换机通过PPPoE或IGMP向终端用户进行复制。
整个网络应是高可靠的、高安全性的承载网,对IPTV业务具有QoS的保障组播为基于用户的硬件组播,初期BRAS/SR 静态加入组播组,提高终端用户频道切换速度,大规模商用时,采用分级组播的方式,减少组播业务对带宽的消耗。
结合烽火网络技术优势,在IPTV城域承载网的建设上烽火网络采用了基于环形组网方式,在城域网的骨干节点通过F-engine R8000多业务高端路由器组成核心的RPR/MSR环,作为城域网的多业务分组平台。汇聚节点采用相交或相切的方式与核心环连接。由于RPR/MSR具有50ms自动保护倒换和对支路业务的QoS保证能力,该网络可以作为语音、视频和分组等多种业务的传输和交换平台。此外,R8000还可以增加CWDM插卡进行组网,不需额外铺设光纤,并实现带宽灵活可调。
在接入汇聚点,通过F-engine M8000多业务传送平台组成MSR环,M8000可用于汇聚宽带接入流量,可以通过以太网接口将xDSL、Cable Modem、和FTTH等宽带上行流量汇聚的中心局, M8000组网形式十分灵活,可以组成各种类型的环网(单环、相切环)进行承载,网络具有50ms自动保护倒换和对不同业务的网络级QoS保证能力,可以实现语音、视频和分组等多种业务的高可靠传输。M8000具有高效硬件动态组播功能,支持组播组的动态添加或删除,带宽灵活可配,保证低时延和网络级Qos,同时支持几百个节目源的点播,能高效承载IPTV等视频业务。同时F-engine 具备业务感知功能,可收集网络流量和业务量等准确信息,基于信息对相关业务进行有效的自动控制。通过控制和调整不同业务(例如IPTV或P2P)的带宽和QoS来提高优势业务创造的利润,提升单位带宽创造的价值。
对于接入层来说,烽火网络的二层交换机提供以太网的接入方式,全面支持IPTV。烽火网络F-engine系列交换机支持目前最新的组播协议,用户可以更加灵活的加入/推出组播组,也可以选择自己需要的组播包,支持的组播条目数量可达500条。支持4个优先级队列,可以通过硬件实现QoS,通过多种优先级调度算法,在出队列时完成流量监控或流量整形后从出接口输出,从而来达到IPTV业务对服务质量的要求。
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