IPTV融合播控平臺中IP組播及相關(guān)技術(shù)的應用研究

山西廣播電視臺 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，具有更先進的技術(shù)體系。本文將基于IPTV融合播控平臺技術(shù)，本文針對平臺的IP組播以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，希望為進一步完善IPTV融合播控平臺功能提供支持。

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

1 IPTV融合播控平臺的組播技術(shù)研究

現(xiàn)階段ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標準分局）對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)狀來看，IPTV融合播控平臺在功能上必須要兼顧傳輸質(zhì)量的要求（見表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)狀來看，常見的組播技術(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情況，當用戶產(chǎn)生觀看視頻的請求后，可直接向視頻源主機發(fā)送信息請求，并由視頻源主機根據(jù)用戶的觀看請求發(fā)送相應的單播流任務(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)下需要維護每個接收者的信息，導致主機承受較大的負荷，出現(xiàn)資源浪費情況。（2）廣播技術(shù)。該技術(shù)在實際上屬于“一對所有”的傳輸方式，服務(wù)器不需要承受較大的負擔，但是視頻源主機需要無條件的將視頻轉(zhuǎn)發(fā)給接收者，也會造成寬帶資源浪費。因此在廣播技術(shù)的形式下可能出現(xiàn)廣播風暴問題，影響視頻質(zhì)量，所以在現(xiàn)有的IPTV融合播控平臺技術(shù)下，會自動屏蔽廣播功能，但會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)的使用率會進一步增加，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞問題發(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)送方與多個接收方之間打造“一對一”或者“一對多”的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)，在改模式下，能夠?qū)⒅鳈C發(fā)送數(shù)據(jù)包傳輸至組播網(wǎng)絡(luò)的任意一個主機上。在當前信息IPTV融合播控平臺上，IP組播數(shù)據(jù)包與相應的組播主機端口相對接，當組播體系每增加一個成員之后，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)展情況來看，IANA將D類地址分配空間用于IP組播，此時的IP地址出現(xiàn)能夠有效解決組播技術(shù)在IPTV融合播控平臺的平臺尋址問題。同時在物理層上，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實現(xiàn)尋址時，通過IP組播技術(shù)能夠針對每個用戶建立相應的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屬于主機與路由器之間的控制協(xié)議，其中當主機經(jīng)IGMP協(xié)議向組播路由器之間發(fā)送信息之后，系統(tǒng)能夠識別特定組播的數(shù)據(jù)，此時路由器則會按照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)的進一步完善，IGMP協(xié)議得到了進一步的完善與發(fā)展，例如當IPTV融合播控平臺的組播路由器啟動之后，可以向特定組播系統(tǒng)內(nèi)的IGMP協(xié)議發(fā)送查詢信息，此時當局域網(wǎng)路由器識別查詢信息之后，可以將源IP地址與路由器IP地址進行匹配，并確定IGMP的路由器傳輸路徑。此時查詢器可以根據(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；當組成員離開組播組時所產(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)的實現(xiàn)

（1）直輪播業(yè)務(wù)實現(xiàn)

從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，直播輪播業(yè)務(wù)是IPTV融合播控平臺的最基本的業(yè)務(wù)之一，用戶對該技術(shù)的點擊量較高，并產(chǎn)生了極大需求量，對IPTV融合播控平臺的實時頻道資源占有量較高。其中在IPTV融合播控平臺中，該平臺能夠提供較為平穩(wěn)的直播業(yè)務(wù)服務(wù)，在IP組播技術(shù)下，記憶IPTV平臺能夠?qū)崿F(xiàn)“一對多”的數(shù)據(jù)傳輸，整個傳輸過程是基于移動、電信以及聯(lián)通等運營商實現(xiàn)的，通過將RP（匯聚點）集中在IPTV融合播控平臺之后，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。

同時在直輪播中，IP組播技術(shù)應該滿足“一次發(fā)送與多點接收”的傳輸要求，以直播信號資源為突破口，在平臺上選擇三層組播技術(shù)，并通過IGMP協(xié)議實現(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)的應用

在IPTV融合播控平臺技術(shù)要求下，安全、有效的播出已經(jīng)成為其中的重點內(nèi)容。為實現(xiàn)該目標在IP組播技術(shù)中應該從IPTV信源、核心設(shè)備交換機、編解碼設(shè)備等幾方面進行改進，通過全面采用設(shè)備冗余處理，可避免因為單一設(shè)備故障而實現(xiàn)組播冗余。期間為強化傳輸效果，則可以在匯聚點的基礎(chǔ)上，將全部的匯聚點配置為組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議的等對體，在實現(xiàn)其中的信息配置過程之后，當一個IP組播源向匯聚點注冊時，通過組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議能夠同時啟動其他的匯聚點完成祖冊；若出現(xiàn)了單個匯聚點的故障問題，則可以在單個IP路由協(xié)議快速收斂后，與其他匯聚點進行信息傳播，保證了IP組播業(yè)務(wù)的實現(xiàn)。同時隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，組播冗余技術(shù)能夠完成鏈路狀態(tài)識別，在確定鏈路故障問題后自動尋找最優(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：在IPTV融合播控平臺技術(shù)中，IP組播技術(shù)成為影響技術(shù)應用的重要因素，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IP組播技術(shù)的變革，這樣才能更好的滿足未來網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)的發(fā)展需求。