基于IPTV的寬帶提速技術研究及應用

趙洪剛，宋春暉，廉東升

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基于IPTV的寬帶提速技術研究及應用

趙洪剛1，宋春暉2，廉東升3

（1. 中國電信股份有限公司黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080；2. 黑龍江農業工程職業學院信息學院，黑龍江 哈爾濱 150088；3. 中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

隨著寬帶業務同質化競爭愈發激烈以及IPTV用戶數的爆發式增長，差異化產品與服務提升在市場競爭中尤為重要。介紹了IPTV產業發展及寬帶提速技術，闡述了基于IPTV的寬帶提速技術核心業務流程。研究結果表明，基于IPTV的寬帶提速技術可為用戶提供便捷的帶寬動態調整服務，可滿足海量寬帶及IPTV用戶個性化帶寬需求，能夠建立差異化服務提升優勢，降低用戶流失風險，提升寬帶及IPTV用戶價值。

IPTV；寬帶提速；寬帶提速應用

1 引言

IPTV（internet protocol television，交互式網絡電視）利用家庭寬帶網絡進行視頻信號傳輸，集互聯網、多媒體及有線通信等技術于一體，向家庭寬帶用戶提供包括數字電視在內的多種交互式、定制化服務。

2017年，IPTV業務已經成為全球主流通信運營商轉型的重點方向，當前我國通信運營商與廣電媒體運營單位在IPTV方面的合作已經日趨成熟，隨著寬帶中國戰略的實施，IPTV已成為運營商的與手機、寬帶并列的基礎性產品。IPTV業務經過10多年的發展壯大，經歷了從萌芽期走向穩定期再到2017年的爆發式增長的新階段。2017年，IPTV產業在通信運營商的大力推動下，業務發展呈現快速增長的模式，IPTV用戶規模從2012年的2 300萬到2017年底已有超過1億用戶。工業和信息化部最新公布的2017年通信行業經濟運行情況的數據顯示：3家基礎電信企業IPTV用戶數凈增超過3 000萬戶。FTTH（fiber to the home，光纖接入）用戶總數達到2.89億戶，光纖接入家庭寬帶網絡的趨勢持續推動著IPTV業務的發展。近年來，通信運營商響應國家號召，不斷對手機及家庭寬帶執行提速降費政策。隨著4K電視、高清機頂盒等終端設備的快速普及，IPTV高清視頻需求愈發強烈。

近年來，雖然通信運營商不斷投資建設更高速率的寬帶網絡，線路最高可達速率有顯著提升，但仍有部分用戶因入網簽約帶寬較低、到營業廳辦理業務不及時以及家庭組網信號衰減等諸多原因造成寬帶及IPTV業務實際使用感知較差。傳統模式下，用戶投訴反饋寬帶及IPTV問題后，往往需要裝機維護人員上門排查，故障處理流程長、成本高、用戶認可度低。隨著IPTV用戶數爆發式增長，有限數量的裝機維護人員在傳統故障處理模式下已無法很好地滿足用戶需求。

本文提出的基于IPTV電視屏的寬帶提速技術方案，能夠在線解決簽約帶寬不足造成的卡頓問題，能夠讓用戶“足不出戶”辦理帶寬提速業務，能夠降低部分裝機維護人員的工作量，能夠充分釋放用戶線路資源，最大限度地滿足用戶對上、下行帶寬的個性化需求。

2 寬帶提速技術

2.1 寬帶提速技術概述

寬帶提速系統與寬帶網絡接入層設備相連，能夠為用戶提供上、下行帶寬調整等多種服務。寬帶提速系統通過對寬帶遠程接入服務器（broadband remote access server，BRAS）的控制，實現了針對不同寬帶用戶提供差異化的帶寬調整服務。寬帶提速系統部署在數據網的承載控制層，與寬帶遠程接入服務器進行交互完成帶寬調整，其在寬帶網絡結構中的位置及主要功能模塊如圖1所示。

圖1 寬帶提速系統在網絡中的位置及主要功能模塊示意

寬帶提速系統與能力開放平臺對接，外部應用可調用寬帶提速接口，在應用內部實現上、下行帶寬的動態調整功能；與計費系統對接，實現寬帶提速的簽約申請、變更、查詢、退訂、用戶信息同步及提速業務使用計費功能；與溯源系統對接，實現查詢在線信息的能力，用于補充平臺自身的在線信息功能；與接入側網元寬帶遠程接入服務器對接，實現對用戶上、下行帶寬調整功能。

2.2 寬帶提速系統與寬帶遠程接入服務器接口協議

寬帶提速系統與寬帶遠程接入服務器接口采用授權消息變更（change of authorization message，COA）協議，用于通知寬帶遠程接入服務器調整寬帶用戶屬性，如上、下行帶寬調整。

RADIUS（remote authentication dial in user service，遠程用戶撥號認證服務）協議是一種標準的AAA（authentication、authorization、accounting）協議，向寬帶用戶提供撥號認證、授權和計費服務。授權消息變更協議（COA協議）是標準RADIUS協議的擴展協議，在互聯網通信協議系列文件RFC3576中定義。

寬帶提速系統與寬帶遠程接入服務器的接口如圖2所示。通過code屬性動態修改指定寬帶用戶的寬帶上網信息。當code值為43時，表示寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器發送屬性變更請求消息；當code值為45時，表示寬帶遠程接入服務器向寬帶提速系統回復屬性變更消息。

圖2 寬帶提速系統與寬帶遠程接入服務器接口協議

寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器發送code值為43的消息，修改指定寬帶用戶的寬帶上網信息，配置文件如下：

Change of Authorization(43) id 2 len 67 from ***.***.***.***:2093

SESSION ID [44] 22 B597E8009D960A5 22FA6F9

VSA [26] 2 Alcatel(6527)

SLA PROF STR [13] 0

VSA [26] 9 Alcatel(6527)

SUBSC PROF STR [12] 7 sub_20m

寬帶提速系統與寬帶遠程接入服務器間的第二類接口為信息同步接口，寬帶遠程接入服務器向寬帶提速平臺同步兩類數據：寬帶用戶撥號上線消息；全量速率業務策略模板，供用戶在使用寬帶提速業務時選擇。

寬帶遠程接入服務器接收用戶撥號后，將用戶撥號認證請求轉發至認證授權計費系統，后者將用戶認證成功響應消息返回至寬帶遠程接入服務器，寬帶遠程接入服務器通過第二類接口將用戶上線消息同步至寬帶提速系統。

2.3 業務使用流程

寬帶提速系統主要流程可分為提速業務流程及降速業務流程。寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器發送寬帶速率變更適配協議請求消息，寬帶遠程接入服務器收到提速業務策略請求后進行策略匹配，匹配成功后返回策略執行結果。具體提速業務流程如圖3所示。

圖3 寬帶提速系統提速業務使用流程示意

圖3流程可描述如下。

（1）寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器下發提速業務策略請求。

（2）寬帶遠程接入服務器收到提速業務策略請求后進行策略匹配。

（3）匹配成功后執行此策略，實現用戶上、下行帶寬的動態變更。

（4）策略生效后，返回執行結果至寬帶提速系統。

寬帶提速系統的另一個重要流程是降速業務流程，由寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器發送請求消息進行信息交互，具體降速業務流程如圖4所示。

圖4 寬帶提速系統降速業務使用流程示意

圖4流程可描述如下。

（1）寬帶提速系統向寬帶遠程接入服務器下發降速業務策略的報文，申請為用戶恢復原始帶寬。

（2）寬帶遠程接入服務器收到降速請求并執行生效。

（3）寬帶遠程接入服務器返回降速業務策略執行結果至寬帶提速系統。

3 IPTV寬帶提速應用

傳統寬帶提速業務需用戶通過電腦端訪問指定頁面后才能展示相應提速服務，業務限制多、受眾群體小、業務發展緩慢。IPTV業務需要持續高帶寬保障，本文提出將傳統寬帶提速業務應用于IPTV平臺，IPTV用戶通過遙控器在電視屏上便捷操作，按需提升帶寬，充分利用寬帶用戶線路資源，提升用戶感知及業務收入貢獻。

3.1 IPTV平臺提速應用設計

在IPTV平臺開發寬帶提速應用基于Andriod環境，應用實現用戶信息查詢、業務展現及訂購等功能。寬帶提速應用客戶端主要功能設計如下。

（1）獲取用戶IP地址

用戶啟動IPTV平臺寬帶提速應用，頁面加載時獲取用戶IP地址，應用據此IP地址到寬帶提速系統查詢IPTV用戶上線信息、用戶基礎信息并在頁面中展現，實現自動驗證功能。

（2）通過IP地址到在線數據庫中查詢IPTV用戶寬帶賬號

寬帶提速應用通過IP地址和端口信息查詢在線信息，返回對應的寬帶賬號信息。

（3）通過賬號到提速業務訂購表獲取用戶當前訂購業務

用戶啟動IPTV平臺寬帶提速應用，通過用戶寬帶賬號查詢訂購記錄。如用戶已通過其他渠道訂購，頁面展示當前訂購信息。

（4）從提速策略配置文件讀取提速信息加載到內存中

提速應用在首次啟動時讀取配置文件里策略信息到IPTV機頂盒內存中并展示在應用首頁。無需每次讀取配置文件，可提升頁面加載速度，提高載入效率。

（5）根據IPTV用戶簽約帶寬動態展示可用提速業務

IPTV用戶啟動寬帶提速應用，會通過用戶信息接口查詢用戶基礎帶寬、線路最大可達帶寬和業務配置策略中的體驗帶寬，判斷體驗帶寬是否大于基礎帶寬且小于線路可達寬帶。

（6）訂購確認頁面展示

用戶通過IPTV平臺寬帶提速應用選擇產品，點擊訂購后，展示產品信息用于二次確認，選擇確認，產品訂購成功。

（7）業務使用展示

產品訂購成功后，將業務使用時長等信息向用戶實時展示。

（8）電視屏頁面適配

IPTV平臺寬帶提速應用需適配不同分辨率的顯示屏，以提升頁面展示效果。

3.2 相關系統業務功能要求

（1）寬帶提速系統功能要求

寬帶提速系統作為提速業務統一管理平臺，需具備提速業務訂購管理、策略管理、計費管理、設備管理及用戶在線信息維護等功能。

為支持IPTV用戶個性化提速需求，寬帶提速系統還應支持如下業務場景：可根據用戶IP地址反查用戶寬帶賬號等基礎信息。可靈活配置各類寬帶提速產品包，能夠根據業務需求配置寬帶下行提速、上行提速、后向提速、應用提速以及臨時提速等策略。可靈活設置互斥關系、優先級，互斥關系包括但不限于訂購互斥和使用互斥（訂購互斥是兩種或多種產品不能同時訂購，使用互斥是兩種或多種產品不能同時使用），互斥類型和互斥關系可靈活配置和修改；優先級是指用戶訂購多種提速策略，扣費及優惠優先級可靈活配置與修改。能夠智能識別用戶，并面向不同的用戶提供差異化服務，針對用戶類型、帶寬、IPTV價值等維度，動態展示差異化提速業務策略。

（2）寬帶遠程接入服務器功能要求及協議支撐需求

寬帶遠程接入服務器在具備用戶撥號認證請求轉發等基本功能的基礎上，根據寬帶提速業務實現流程，還需支持COA協議以及基于COA協議的業務策略動態調整功能，用以實現向寬帶及IPTV用戶提供上、下行帶寬調整服務。

某廠商的寬帶遠程接入服務器基本屬性見表1。

寬帶遠程接入服務器從寬帶提速系統業務策略服務器接收提速策略模板，根據寬帶提速系統業務需求提供可動態變化的寬帶提速服務。寬帶遠程接入服務器策略模板配置文件如下：

accept-authorization-change

pppoe-access-method pap-chap

include-radius-attribute

acct-session-id

circuit-id

remote-id

nas-port-id prefix-string “eth” suffix circuit-id

nas-identifier

nas-port-type 15

pppoe-service-name

dhcp-options

dhcp-vendor-class-id

access-loop-options

mac-address

called-station-id

calling-station-id mac

tunnel-server-attrs

exit

accept-script-policy “set-sub-id”

request-script-policy “get-mac-username”

表1 寬帶遠程接入服務器基本屬性

（3）終端程序功能實現描述

IPTV平臺寬帶提速應用通過IPTV電視屏作為交互界面，為用戶展示免費體驗，上、下行提速等多種提速套餐，滿足天翼高清用戶的個性化寬帶需求，提升用戶價值。

應用啟動時根據用戶IP地址自動查詢用戶信息，并將用戶基礎帶寬信息展示在頁面上方。應用根據用戶信息判斷、篩選并展示適用于該用戶的寬帶提速策略供用戶選擇。用戶確認提速業務及資費后自動展示業務使用情況及訂購前后速率變化。至此，IPTV用戶通過簡單的遙控器操作可實現寬帶速率的動態調整。

3.3 IPTV寬帶提速業務新裝流程

根據前文所述IPTV平臺提速應用設計及相關系統業務功能要求，IPTV寬帶提速業務新裝流程如圖5所示。

圖5流程可描述如下。

（1）用戶寬帶撥號上線。

（2）寬帶遠程接入服務器轉發用戶寬帶上線認證請求到認證授權計費系統。

（3）認證授權計費系統返回用戶寬帶撥號認證成功響應消息。

（4）認證授權計費系統通過第二類接口轉發上線通知消息到寬帶提速系統。

圖5 IPTV寬帶提速業務新裝流程

（5）用戶在IPTV電視屏上選擇“寬帶提速”應用。

（6）IPTV平臺“寬帶提速”應用通過用戶IP地址到寬帶提速系統反查用戶寬帶賬號及簽約帶寬信息。

（7）寬帶提速系統根據用戶信息判斷用戶是否滿足提速條件。

（8）寬帶提速系統返回用戶信息至IPTV平臺，“寬帶提速”應用展示用戶信息及可選提速套餐信息。

（9）用戶通過遙控器選擇提速套餐，“寬帶提速”應用向寬帶提速系統發出用戶提速請求消息。

（10）寬帶提速系統下發用戶所選提速策略到寬帶遠程接入服務器。

（11）寬帶遠程接入服務器返回提速策略執行結果到寬帶提速系統，提速策略下發成功。

（12）寬帶提速系統返回提速成功消息至IPTV平臺“寬帶提速”應用。

（13）“寬帶提速”應用展示用戶提速前后帶寬、使用時長、累計時長等提速套餐信息。

3.4 IPTV平臺提速應用展示

根據前文所述，IPTV平臺寬帶提速應用主要場景為啟動時后臺自動查詢用戶信息（將在應用啟動后的界面展示）。

通過用戶資料及可訂購提速套餐展示界面、訂購確認界面、訂購成功提示界面的簡單交互，IPTV用戶可在電視屏上便捷操作，完成業務選擇及訂購確認等操作，較傳統寬帶提速業務需要在電腦端通過瀏覽器操作有了極大的感知提升，同時也彌補了一直以來IPTV用戶無法在電視屏端直接調整家庭寬帶簽約帶寬的不足。

3.5 IPTV平臺提速應用效果評估

IPTV平臺寬帶提速應用為用戶展示免費體驗，上、下行提速等多種提速套餐，可實時提升用戶寬帶上、下行速率，滿足IPTV用戶個性化寬帶需求，提升寬帶用戶價值。試運行期間，64%的用戶在免費體驗之后主動選擇了付費提速，付費用戶中戶均消費16.5元/月。用戶對IPTV平臺提速服務認可度較高，重復訂購用戶占全部付費用戶的57%。

付費提速用戶中選擇上行提速業務用戶占比64%。如圖6所示，通過對選擇上行提速服務用戶的提速前后上行帶寬對比分析，可發現IPTV用戶對50 Mbit/s及30 Mbit/s高上行帶寬需求較大（試運行期間，暫未開放100 Mbit/s上行提速業務），此需求隨著IPTV電視屏端數據云化存儲趨勢的發展將愈發強烈。這些提速用戶數據也可作為一線經營人員開展精準營銷的有力支撐。

圖6 上行提速用戶帶寬對比分析

如圖7示，通過對選擇下行提速服務用戶的提速前后下行帶寬進行對比分析，可發現現網用戶仍有部分20 Mbit/s帶寬使用IPTV業務的情況（占比12%，主要分布于鄉鎮區域），因IPTV平臺4K業務最低要求帶寬為35 Mbit/s，此部分用戶簽約帶寬較低，容易引發卡頓類投訴，IPTV平臺提速應用為此類用戶提供了便捷提升帶寬的有效方法。同時，IPTV平臺提速應用也為客戶服務人員指導用戶排查故障提供了有效的工具。

圖7 下行提速用戶帶寬對比分析

選擇下行提速的大部分用戶（88%）簽約下行帶寬為50 Mbit/s，因部分用戶采用無線方式接入機頂盒，實測速率遠低于簽約帶寬，因此，下行提速仍有市場空間（試運行期間，暫未開放200 Mbit/s下行提速業務）。

通過IPTV平臺提速應用，運營商可獲取用戶對高帶寬的個性化需求，這些數據可作為精準營銷的目標，以此提升銷售成功率。通過IPTV平臺提速應用，用戶在免費體驗、付費使用過程中，簡單操作遙控器即可享受便捷的服務以及高帶寬的變化，提升了用戶感知及貢獻值的同時，增加了用戶續約寬帶及IPTV業務的積極性。通過IPTV平臺提速應用，可最大限度發揮既有寬帶線路能力，隨時隨地為用戶提供提速至線路可達最大帶寬的便捷服務。

4 結束語

本文提出的基于IPTV的寬帶提速技術，可為用戶提供便捷的帶寬動態調整服務，可根據用戶需求實時、動態變更用戶簽約帶寬，滿足海量寬帶及IPTV用戶個性化帶寬需求。在運營商業務同質化競爭愈發激烈的背景下，通過基于IPTV的寬帶提速業務，能夠幫助運營商建立差異化服務提升優勢，縮短傳統寬帶及IPTV業務辦理流程，降低用戶流失風險，有效提升寬帶及IPTV用戶價值。

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ZHANG M, SONG J, LIU X F. Strategic selection of telecom operators to counter OTT[J]. Telecommunications Science, 2014, 30(2): 142-146.

Research and application of broadband speed-uptechnology based on IPTV

ZHAO Honggang1, SONG Chunhui2, LIAN Dongsheng3

1. Heilongjiang Branch of China Telecom Co., Ltd., Harbin 150080, China 2. School of Information, Heilongjiang Agricultural Engineering Vocational College, Harbin 150088, China 3. Qiqihar Zhongche Vehicles Co., Ltd., Qiqihar 161002, China

With the increasing competition of broadband business homogenization and the explosive growth of IPTV users, differentiated products and service promotion are particularly important in the market competition. The development of IPTV industry and the technology of broadband speed-up technology was introduced, the core business process of broadband speed technology based on IPTV was expounded. Research results show that IPTV-based broadband speed-up technology can provide users with convenient and dynamic bandwidth adjustment services to meet the requirements of broadband bandwidth and IPTV users’ personalized bandwidth, the differentiation service advantage can be established, the risk of losing customers was reduced, the value of broadband and IPTV users is promoted.

internet protocol television, broadband speed-up, application of broadband speed-up

TN915

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2018138

2018?01?09；

2018?03?21

趙洪剛（1982–），男，中國電信股份有限公司黑龍江分公司產品管理工程師，主要研究方向為寬帶、IPTV及智慧家庭領域產品。

宋春暉（1985–），女，現就職于黑龍江農業工程職業學院信息學院，主要研究方向為移動互聯應用開發及通信行業軟件開發。

廉東升（1965–），男，中車齊齊哈爾車輛有限公司高級工程師，主要研究方向為網絡與信息安全。