IPTV融合播控平臺(tái)中IP組播及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用研究

山西廣播電視臺(tái) 郝晉軍

電信IPTV產(chǎn)品與廣電傳統(tǒng)有線電視相比具有滿意效果，具有更先進(jìn)的技術(shù)體系。本文將基于IPTV融合播控平臺(tái)技術(shù)，本文針對(duì)平臺(tái)的IP組播以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，希望為進(jìn)一步完善IPTV融合播控平臺(tái)功能提供支持。

在當(dāng)前三網(wǎng)融合的政策環(huán)境下，我國(guó)各地區(qū)積極推廣IPTV建設(shè)工作，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，IPTV實(shí)現(xiàn)了電視、通信以及個(gè)人電腦之間的有效銜接，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的信號(hào)采集與高質(zhì)量的輪播。從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，IP組播是實(shí)現(xiàn)IPTV融合播控平臺(tái)功能的關(guān)鍵，值得關(guān)注。

1 IPTV融合播控平臺(tái)的組播技術(shù)研究

現(xiàn)階段ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）對(duì)IPTV的定義為：能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸與電視節(jié)目、文字以及影像、數(shù)據(jù)等，并提供安全、可靠、可交互的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)服務(wù)模式。因此從現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)看，IPTV融合播控平臺(tái)在功能上必須要兼顧傳輸質(zhì)量的要求（見(jiàn)表1），并打造成具有理想交互能力的IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

表1 IPTV業(yè)務(wù)的QOS等級(jí)網(wǎng)絡(luò)要求

圖1 IP組播技術(shù)的結(jié)構(gòu)形式

而從IP組播技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，常見(jiàn)的組播技術(shù)可以分為三種：（1）單播技術(shù)。該技術(shù)是傳輸流媒體的常見(jiàn)情況，當(dāng)用戶產(chǎn)生觀看視頻的請(qǐng)求后，可直接向視頻源主機(jī)發(fā)送信息請(qǐng)求，并由視頻源主機(jī)根據(jù)用戶的觀看請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的單播流任務(wù)并由接收者采集。在這種技術(shù)模式能夠滿足用戶數(shù)量較少時(shí)的傳輸需求，但是隨著傳輸業(yè)務(wù)數(shù)量增加，則單播技術(shù)下需要維護(hù)每個(gè)接收者的信息，導(dǎo)致主機(jī)承受較大的負(fù)荷，出現(xiàn)資源浪費(fèi)情況。（2）廣播技術(shù)。該技術(shù)在實(shí)際上屬于“一對(duì)所有”的傳輸方式，服務(wù)器不需要承受較大的負(fù)擔(dān)，但是視頻源主機(jī)需要無(wú)條件的將視頻轉(zhuǎn)發(fā)給接收者，也會(huì)造成寬帶資源浪費(fèi)。因此在廣播技術(shù)的形式下可能出現(xiàn)廣播風(fēng)暴問(wèn)題，影響視頻質(zhì)量，所以在現(xiàn)有的IPTV融合播控平臺(tái)技術(shù)下，會(huì)自動(dòng)屏蔽廣播功能，但會(huì)將其合并為組播技術(shù)的特殊表現(xiàn)形式。（3）組播技術(shù)。組播技術(shù)是目前被廣泛使用的技術(shù)，屬于多單播技術(shù)結(jié)合一種表現(xiàn)形式。在IP組播技術(shù)下，視頻源只需要發(fā)送一份流媒體文件之后，組播地址內(nèi)的所有成員都能接收媒體文件（見(jiàn)圖1），其中保證了視頻信息的傳輸效果。因此根據(jù)圖1所介紹的結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)，利用IP組播技術(shù)能夠最大限度上強(qiáng)化視頻傳播效果，保證了寬帶資源利用率，并且隨著用戶數(shù)量不斷增加，IP組播技術(shù)的使用率會(huì)進(jìn)一步增加，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題發(fā)生。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 IP組播地址研究

在IP組播技術(shù)中，組播通信主要是依靠物理層、數(shù)據(jù)鏈路層等實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)傳輸，在網(wǎng)絡(luò)層IP組播通信期間，需要在廣播通信與單播通信之間，最終在發(fā)送方與多個(gè)接收方之間打造“一對(duì)一”或者“一對(duì)多”的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)，在改模式下，能夠?qū)⒅鳈C(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包傳輸至組播網(wǎng)絡(luò)的任意一個(gè)主機(jī)上。在當(dāng)前信息IPTV融合播控平臺(tái)上，IP組播數(shù)據(jù)包與相應(yīng)的組播主機(jī)端口相對(duì)接，當(dāng)組播體系每增加一個(gè)成員之后，新增的成員能夠以接收組播地址為目的，獲取IP數(shù)據(jù)包。從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，IANA將D類地址分配空間用于IP組播，此時(shí)的IP地址出現(xiàn)能夠有效解決組播技術(shù)在IPTV融合播控平臺(tái)的平臺(tái)尋址問(wèn)題。同時(shí)在物理層上，設(shè)置MAC地址完成組播；在組播的數(shù)據(jù)鏈路層上，依托MAC實(shí)現(xiàn)尋址時(shí)，通過(guò)IP組播技術(shù)能夠針對(duì)每個(gè)用戶建立相應(yīng)的IP地址，完成地址映射，保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。

2.2 IGMP（組成員關(guān)系協(xié)議）協(xié)議

IGMP屬于主機(jī)與路由器之間的控制協(xié)議，其中當(dāng)主機(jī)經(jīng)IGMP協(xié)議向組播路由器之間發(fā)送信息之后，系統(tǒng)能夠識(shí)別特定組播的數(shù)據(jù)，此時(shí)路由器則會(huì)按照IGMP協(xié)議，以特定的周期向局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)送視頻源信息，并被用戶端接收。目前的IGMP協(xié)議已經(jīng)得到了快速發(fā)展，大體可分為三個(gè)階段：（1）在第一階段，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的組成員信息查詢；（2）第二階段，則是在第一階段技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了組成員離組功能；（3）第三階段，可在第二階段技術(shù)基礎(chǔ)上完善功能路徑，例如組成員可按照自己的需求選擇自己想要的組播源數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)視頻中的技術(shù)條件更加成熟。

而目前隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步完善，IGMP協(xié)議得到了進(jìn)一步的完善與發(fā)展，例如當(dāng)IPTV融合播控平臺(tái)的組播路由器啟動(dòng)之后，可以向特定組播系統(tǒng)內(nèi)的IGMP協(xié)議發(fā)送查詢信息，此時(shí)當(dāng)局域網(wǎng)路由器識(shí)別查詢信息之后，可以將源IP地址與路由器IP地址進(jìn)行匹配，并確定IGMP的路由器傳輸路徑。此時(shí)查詢器可以根據(jù)特定的頻率向組成員提供關(guān)系查詢結(jié)果，有助于提高匹配效果；當(dāng)組成員離開(kāi)組播組時(shí)所產(chǎn)生消息能夠用于判斷其中的成員變化。

2.3 關(guān)鍵業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)

（1）直輪播業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，直播輪播業(yè)務(wù)是IPTV融合播控平臺(tái)的最基本的業(yè)務(wù)之一，用戶對(duì)該技術(shù)的點(diǎn)擊量較高，并產(chǎn)生了極大需求量，對(duì)IPTV融合播控平臺(tái)的實(shí)時(shí)頻道資源占有量較高。其中在IPTV融合播控平臺(tái)中，該平臺(tái)能夠提供較為平穩(wěn)的直播業(yè)務(wù)服務(wù)，在IP組播技術(shù)下，記憶IPTV平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)“一對(duì)多”的數(shù)據(jù)傳輸，整個(gè)傳輸過(guò)程是基于移動(dòng)、電信以及聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)將RP（匯聚點(diǎn)）集中在IPTV融合播控平臺(tái)之后，可以完成多樣式的流媒體文件傳輸，滿足直輪播的業(yè)務(wù)需求。

同時(shí)在直輪播中，IP組播技術(shù)應(yīng)該滿足“一次發(fā)送與多點(diǎn)接收”的傳輸要求，以直播信號(hào)資源為突破口，在平臺(tái)上選擇三層組播技術(shù)，并通過(guò)IGMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同收錄服務(wù)器的組播數(shù)據(jù)分散處理。

（2）組播冗余技術(shù)的應(yīng)用

在IPTV融合播控平臺(tái)技術(shù)要求下，安全、有效的播出已經(jīng)成為其中的重點(diǎn)內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)在IP組播技術(shù)中應(yīng)該從IPTV信源、核心設(shè)備交換機(jī)、編解碼設(shè)備等幾方面進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)全面采用設(shè)備冗余處理，可避免因?yàn)閱我辉O(shè)備故障而實(shí)現(xiàn)組播冗余。期間為強(qiáng)化傳輸效果，則可以在匯聚點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將全部的匯聚點(diǎn)配置為組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議的等對(duì)體，在實(shí)現(xiàn)其中的信息配置過(guò)程之后，當(dāng)一個(gè)IP組播源向匯聚點(diǎn)注冊(cè)時(shí)，通過(guò)組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議能夠同時(shí)啟動(dòng)其他的匯聚點(diǎn)完成祖冊(cè)；若出現(xiàn)了單個(gè)匯聚點(diǎn)的故障問(wèn)題，則可以在單個(gè)IP路由協(xié)議快速收斂后，與其他匯聚點(diǎn)進(jìn)行信息傳播，保證了IP組播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，組播冗余技術(shù)能夠完成鏈路狀態(tài)識(shí)別，在確定鏈路故障問(wèn)題后自動(dòng)尋找最優(yōu)化的技術(shù)路徑，最終全面提升組播網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

結(jié)束語(yǔ)：在IPTV融合播控平臺(tái)技術(shù)中，IP組播技術(shù)成為影響技術(shù)應(yīng)用的重要因素，期間為更好的滿足的電視視頻業(yè)務(wù)需求，相關(guān)人員需要充分與現(xiàn)代化信息技術(shù)相結(jié)合，推進(jìn)IP組播技術(shù)的變革，這樣才能更好的滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)的發(fā)展需求。