网络工程：IPTV承载网的相关技术介绍及问题研究(2)

集成模式

　　组播业务的传送网与单播业务传送网物理上重合、无分界点的建网模式，称为集成模式。集成模式的工作方式如下：借助于CDN，将组播类节目预分发到靠近接入点的流媒体服务器上，由DSLAM和BAS向用户进行复制分发。同时CDN还能为单播类业务提供分布式缓存、内容路由、负载均衡、就近服务、对外接口等功能。

分离模式

　　组播业务传送网与单播业务传送网物理上分开，在BAS或者DSLAM上融合的组网模式，称为分离模式。将单播业务传送网与组播业务传送网分开，有助于保证组播业务的服务质量。同时由于组播业务在传送网络上的流量相对比较固定，只跟组播源的数目和内容有关，不随用户的操作变化而变化，因而单独组建传送网便于网络规划和低成本建设。分离模式的工作方式为：对于源端网络，单播业务进入现有宽带城域网，组播业务进入组播业务传送网。组播业务传送网是个单向网络，负责组播数据报文的传送，而组播控制报文终结在DSLAM或者BAS设备上。对于IPTV业务，用户“被动式”收看的内容，如直播类节目，直接由直播服务器输入到组播业务传送网络，而用户“主动式”个性化收看的内容，如点播或者录播节目，进入城域传送网，由CDN传送到靠近用户的流媒体服务器上，并以单播的形式传递给用户。

　　国外电信运营商在利用组播开展IPTV业务时往往把IPTV的网络与普通PC上网业务分离，建立专门的组播通道，以此来保证组播的QoS。但此方法可扩展性较差，只适用于小规模的试验网络。

(6)IPTV组播业务建网方案

　　电讯盈科等运营商的成功运营经验值得我们借鉴和参考：创立一个支持IPTV组播业务的最佳网络和技术环境，特别是要保证足够的传输带宽。

　　选用标准化程度及互通性较好的PIM－SM作为主干组播路由协议，另外选用IGMPv2版本作为组播管理协议。

　　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，具体包括四种措施：在骨干路由器上对组播源进行过滤，只允许预先设定的组播源发出流量；在城域网边缘汇聚交换机端口上对用户能加入的组播业务进行控制；在城域网边缘汇聚交换机上对用户的组播业务进行控制；在DSLAM、BAS和接入交换机上控制组播总流量。

　　l、方便组播用户的开通。专线用户和DHCP用户开通组播只要在相应的网关上启用IGMP或IGMPPROXY，然后在客户端安装视频播放软件就可以接收相应组播流。对于在BAS上终结的拨号用户，可利用RADIUS的扩展属性IGMPENABLE，修改RADIUS和后台数据库结构，给用户增加该属性后便可开通IP组播服务。

　　2、CDN

　　CDN(内容分发网络)是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。CDN在初始服务器和缓存服务器之间的链路上，带宽占用的空间和时间远少于用户对中心流媒体服务器集中访问方式的非CDN环境。IPTV可利用CDN为用户提供VOD的内容，通过CDN把视频内容分发到靠近用户端的CDN节点后，很好地解决了访问量大、服务器分布不均对骨干网造成的拥塞问题，可以在一定程度上保证了端到端的服务质量，扩大了用户访问流媒体内容的范围，减轻IPTV业务对骨干网络的冲击，提高了用户的响应速度，是视频点播业务非常有效的组网方式。

　　为了保证CDN的利用率，在IPTV中规划CDN需要根据用户的“80/20”规律合理设计。“80/20”规律即80%的VOD用户在收看20%的节目。基于这个规律，CDN的Cache节点的空间应是中心节目库的空间大小的20%，这样可以保证80%的用户可在Cache节点直接得到节目，不需从中心节目库下载节目，这样有利于提高用户的响应速度及减小网络流量。

　　为提高宽带业务的服务质量，瞄准日益增长的网上视频服务需求，国内运营商已着手建设流媒体CDN系统。建设流媒体CDN系统在思路上与新出现的IPTV业务有一定的相同之处，能够在一定程度上满足部分IPTV业务，但是，现有CDN系统主要还是面向PC设计的，它与IPTV系统存在很大的差异，完全依靠CDN系统来发展IPTV是不现实的。

　　首先，目前的CDN系统采用不同于数字电视的视频编码格式，无法提供广播级的视频服务。CDN系统支持的视频编码格式主要是REAL和WMV，对主流的MPEG-2、MPEG-4和H.264支持都非常有限。未来视频格式通常不会选择某一个厂商专有的视频压缩技术，所以，现有的CDN不支持IPTV的大规模发展。同时，直播电视是IPTV的主要业务之一，REAL和WMV视频编码格式采用的软件压缩技术，有5～10s的时延，它无法支持IPTV业务的高质量实时直播服务。更为重要的是，如果在CDN系统上承载IPTV业务，意味着所有的内容都要重新转码，这对现存的数十万个小型的ICP来说，将是一项巨大的工作，而且要新建一套同等规模的存储系统，不仅运营维护成本大大提高，还将面临管理复杂、视频质量明显降低的缺点。

　　其次，CDN面向PC用户设计，在节目适应性、安全性能上都与TV的要求相距甚远。在IPTV业务中，电视为用户提供电视节目的虚拟录像，对直播电视可以进行暂停、快进、快退等操作，同时，用户不用自己预先录制就可以方便地观看以前播过的节目，这种功能对用户具有非常大的吸引力，也是和有线数字电视竞争的有力武器，而目前的CDN系统无法提供这种功能。另外，CDN系统基本上都采用微软的Windows操作系统，容易受到黑客的网络攻击和病毒攻击，无法保证系统的可靠性。

　　第三，现有的CDN系统并不能提供IPTV业务，还要做很多复杂的集成工作。在IPTV系统中，为了在大规模部署的情况下保证服务质量，往往采用分布式部署，分成中心节点和边缘节点，边缘节点一般位于接入网络的前端，在这种情况下，IPTV系统需要采用CDN技术来将媒体内容从中心节点分发到边缘节点。现有的CDN系统能够满足IPTV系统的部分功能。为了提供完整的IPTV业务，在原有的CDN基础上还需要集成多个其它子系统，多个子系统之间还要进行协调工作，而这种协调工作是非常繁杂的，将给系统的后续管理带来巨大的工作量。

　　最后，采用CDN技术的内容分发方式要具有一定的可管理性，以提高业务的服务质量，减轻骨干网络的传输压力，但目前还没有能被普遍采用的缓存服务器内容更新策略。当前的做法是CDN的具体实施者根据各自的经验选择更新缓存服务器的策略，如存储在特定时间内用户点击率最高的信息，或者存储某段时间内可能是用户最需要的信息，删除那些已经过时的、用户不再需要的信息。实现这些策略需要做的统计管理工作量相对也较大，CDN设备对于提供多是免费服务的ICP而言价格相对较高。基于组播的内容分发技术实现内容分发时，信息可以在同一时间内发送到多个需要该信息的用户。但该种方式或者要求构建IP网络的路由器具有组播功能，或者要求配备有具有较高处理能力的设备来完成信息多地点发送功能。另外无限制的组播会给网络增加很多的业务流量。

　　由此看出，由于CDN的建设规模和应用数量成比例增长，网络的可扩展性比较差，平均用户的建设成本较大，在国内cableTV价格优势下，不具备竞争能力，并且提供的是VOD业务，不是真正意义上广播型的TV业务，所以CDN网络只适用于VOD业务，但是不适合IPTV广播业务的承载技术，只适用于小规模的试验网络和过渡方案，大规模的IPTV业务必须依赖于可控组播技术的成熟和应用。