IPTV組網網絡優化研究

張蕾

摘 要：本文簡要介紹了IPTV業務系統組成，對IPTV業務流量進行了估算，提出了適合IPTV運營的承載網組網方案，希望能夠對IPTV組網網絡優化有借鑒作用。

關鍵字：IPTV，組網網絡；QoS；Diff-Serv機制

引言

IPTV主要是通過原有的寬帶網絡來完成的以電視機作為設備終端的播放過程，整個過程的主要基礎還是原有的寬帶，而電視機起到了一個終端的作用，將多元化的電視節目通過寬帶在電視機屏幕上進行播放，整個過程對于互聯網、多媒體、通信、廣播電視及下一代網絡技術進行了綜合集成，并在此基礎上對于MPEG-4，H.264、AVS等視頻編解碼技術加以優化后也進行了應用，通過IP寬帶傳輸網絡互動地傳送或分發給用戶，用戶可以通過這項技術欣賞到比以往任何時候都要多元化的節目，并且也可以根據自己的需要進行視頻或是劇目的保存，暫緩等操作。IPTV最大的特點是使電視圖像業務在高速互聯網上的應用成為現實，即IPTV給寬帶業務注入了電視服務內容。

1、IPTV業務系統組成

如圖1所示，IPTV系統主要包括IPTV網管、CMS（Content Management System）、BSS（Business Support System）、MDN（Media Delivery Network）、MEM（Media Entertainment Middleware）、IPTV報表和STB（Set Top Box）等子系統。此外，IPTV還包括SQM、TVMS等子系統，提供服務質量監控、電視消息管理等擴展功能，幫助用戶開展豐富的增值業務。

IPTV的各種業務中的流媒體業務所需的帶寬要求較高。不同的節目類型、編碼方式的節目，對網絡帶寬的需求也不同。目前主流的節目類型分為標清和高清兩種，標清節目的分辨率一般為720x480，視覺體驗與DVD相同，當前常用的標清節目編碼方式為MPEG-2和H.264，對應帶寬需求分別為3.75M和2M；高清節目標準分為720P和1080i兩種，視覺體驗高于DVD，分別對應分辨率為1280x720和1920x1080，MPEG-2編碼高清節目所需帶寬為12M，H.264編碼高清節目所需帶寬為8M。

2、IPTV業務網絡流量估算

IP組播路由技術在降低網絡寬帶和負載的同時，還實現了點到多點的數據傳輸，它可以在增加用戶數量的同時，骨干網負載基本上沒有變化，所以這種技術是視頻業務選擇的最佳途徑及方案。然而，二層設備的組播業務在IGMP代理下，實現了一套完整的方案，用戶可以定期查詢信息，在用戶需要時將當前信息發送給網絡。這樣，既可以抑制二層組播泛濫，又可以對用戶信息進行獲取、控制，還可以在降低網絡負荷和減少側協議消息問題上起到作用。

第一，業務模型分析。根據城域網劃分，按照大型城市寬帶用戶人數為900000計算，寬帶用戶不同于窄帶用戶，隨著接入資費的不斷下調和網絡內容的極大豐富，尤其是開展了IPTV等業務之后，用戶平均每日上網時長進一步增加。據統計，在每日晚19：00～22：00期間，所有類型用戶比例已經達到50%，因此采用50%在線率進行計算，考慮到IPTV業務具有從用戶普及體驗到大規模發展雪崩的運營過程，分為兩種理想值進行考慮，IPTV業務用戶占比可達60%。

第二，設備模型分析。考慮到通常情況下設備選型部署過程中的實際使用容量，針對大型城市，DSLAM的使用容量為1000線，假定每個組播交換機下帶一級級連接入交換機，每個接入交換機可用用戶端口為24口，上聯到組播交換機匯聚，在實際組網過程中，組播交換機可以根據用戶分布情況和業務開展情況采用多級級聯樹形活環形組網。

3、IPTV承載網組網方案

IPTV系統可以分為四個網絡層，分別為內容運營層、業務運營層、承載網絡層和和用戶中斷層。其中，內容運營層一般由廣電運營商、CP/SP負責建設和運營，業務運營層、承載網絡層和用戶終端層由電信運營商負責建設和運營。

IPTV業務的QoS質量保證需要從業務與承載層面全面考慮，才能實現IPTV業務端到端的QoS保證。在業務層面，由于對承載網絡QoS參數的敏感程度隨編碼格式、編碼速率、承載協議的不同而有所差異，在業務設計上應盡可能適應承載網絡現狀、可以采取的典型QoS機制有流媒體速率適應/調節機制、媒體編碼冗余性、媒體緩沖等；在承載層面，采用Diff-Serv機制，將IPTV業務標記為較高優先級，并且可以為該業務保留一定的帶寬，從帶寬、時延等方面滿足IPTV業務開展的QoS需要。

如圖2所示，IPTV承載網融合在運營商的整個網絡架構中，在接入匯聚層，由于涉及面廣，IPTV承載網和原有城域接入網共用一個平臺，接入平臺一般采用二層透傳模式，并采取合適的技術對網絡故障提供保護，在核心層，由于IPTV業務的大流量以及高的QoS要求，IPTV承載網往往和運營商的其他高價值業務比如NGN/3G等共用一個IP核心網，核心層是三層路由的MPLS VPN網絡，構建不同業務的邏輯平面，在業務控制層，IPTV業務發展初期，普通業務和IPTV業務共用一個BRAS設備接入并分流，這樣對整網的改動小，業務開展快，業務大規模發展是，設立專門的IPTV BRAS，寬帶上網業務通過原有BRAS接入，IPTV業務通過專用的IPTV BRAS接入，這樣既消除了IPTV業務和其他業務之間的相互影響，也保證了大流量IPTV業務自身的需要，同時，繼續利用BRAS強大的控制能力，保證IPTV業務的安全接入，IPTV業務和其他業務在二層匯聚設備進行分流。

IPTV終端用戶可收看系統實時提供的視頻節目，主要有直播頻道和虛擬頻道兩種業務方式。直播頻道由廣電運營商提供實時流媒體內容作為節目源；虛擬頻道將預先制作完畢的流媒體內容作為節目源。因此，在接入網內，通過以太網802.1p QoS機制更加精確地保證接入網內組播業務QoS。在末端交換機或DSLAM上對用戶上行的流量進行流分類，將IGMP成員報告的802.1p標記為較高優先級。在IGMP路由器下行端口的出方向上將組播報文的DSCP映射到802.1p，從而在接入網所有設備上通過802.1p對組播流以及IGMP協議報文進行帶寬保證。但是對于接入網設備要求較高而且配置工作量較大。VOD業務流通過單播方式進行轉發，數據流可以在UDP或TCP上進行承載。而且以TCP承載方式居多。TCP具有可靠的傳輸機制，如確認、丟包重傳、滑動窗口流控機制。同時，在接入VOD服務器的邊界路由器上進行復雜流分類，將VOD流進行Remark操作，標記DSCP域為AF2～1，在所有路由器（包括BAS）啟動diff-serve功能，對AF4～3流進行識別并進行帶寬保證和流量整形。

4、結論

IPTV是在電信網絡上實現視頻業務及三網融合的業務，既是電信向廣電領域進行的業務擴展，也是電信業務發展的必然趨勢，隨著IPTV組網網絡的進一步優化，必將推動整個電信產業的整體繁榮和增長。

參考文獻

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