浅析现阶段IPTV业务的应用及运营

2019-11-04 20:44:22

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供稿：网友

　　1 引言
　　
　　作为一项新的技术和应用系统，基于流媒体技术的ipTV应该说是刚刚起步，国内对于IPTV的商业应用也还处在一个探索阶段。但IPTV作为基于宽带网络的突破性的视频服务应用系统，具有良好的发展前景，这点是毋庸置疑的，其业务的种类主要包括通信服务、互动游戏、视频点播、视频广播、信息服务、音乐/卡拉OK、远程教育、互动广告、视频录播等。IPTV是指通过IP宽带城域网络，利用宽带多媒体终端，为用户提供多方面的互动多媒体服务的宽带增值类业务。宽带多媒体终端是应用于电信网络环境下的网络终端设备，作为宽带接入线路的延伸，终端具有多种宽带接入方式（ADSL、FTTB+LAN）方便用户使用，其显示设备可借助家庭现有音视频设备，从而使宽带应用更大众化，使用界面更友好化，真正让宽带应用与百姓生活紧密相联。IPTV技术是顺应家电信息化、PC娱乐化的要求而逐步发展起来的，它将宽带网络从对PC终端的关注转向对电视机终端的关注，使宽带网络逐步进入用户的家庭娱乐领域，成为生活娱乐的一部分。通过IPTV（IP机顶盒+普通电视）技术，运营商可以向用户提供各类丰富多彩的视频点播/直播节目、上网浏览等一系列增值业务服务，IPTV应用服务也因此成为新型的纯娱乐性的宽带增值业务，有着丰富的潜在客户、广阔的市场前景和可操作的盈利模式。
　　
　　2 IPTV应用系统的功能模块
　　
　　典型的IPTV应用系统主要包括以下几个功能模块：
　　
　　（1）内容制作模块
　　
　　内容制作模块的功能是把原始节目源转换成符合标准的编解码格式的流媒体节目源，一般包括实时内容和非实时内容制作模块，并且能够对制作好的节目进行数字版权的处理，同时具备基本的媒体制作功能（如IPG（互动节目指南）模板制作等）。实时内容处理是利用实时流媒体处理设备，把电视（卫星、有线）转播下来的节目进行实时的音、视频采集，并转换成规定的流媒体格式（MPEG-4）的文件。而非实时内容处理是把非实时的内容，如DVD/VCD等片源，或其他格式的媒体转换成规定的流媒体格式（MPEG-4）的文件。
　　
　　当前主要的视频编解码标准包括：由MPEG公布的MPEG-1&2&4标准；Windows Media Video标准，它是派生于MPEG-4，是一个可变码率的编解码技术，几个Microsoft专有扩展功能使其可在给定速率下提供更好的图像质量；ITU-T H.264标准是2004年刚刚发布的视频编解码新技术，或称为MPEG-4 AVC（ISO/IEC命名），即将成为MPEG-4标准的第10部分（ISO MPEG-4 Part 10）。作为下一代码流视频压缩技术的代表，H.264在略低于1Mbit/s的传输速度下播放质量能达到DVD水平，而MPEG-2视频标准在同样清楚度水平下文件大小比H.264高4倍。H.264还有望比目前根据MPEG-4实现的视频格式在性能方面提高33%，普通消费者以后就可以通过标准宽带连接欣赏到DVD质量的视频流。
　　
　　（2）IPG模块
　　
　　IPG是消费者获得音视频内容及其他服务的平台和窗口，它能帮助用户全面了解音视频内容和其他的服务，包括内容介绍、内容和服务提交的时间等。IPG设计为用户提供快捷简便的操作服务，符合原来电视用户的操作习惯。
　　
　　IPG提供给STB（机顶盒）用户或PC用户一个基于Web的导航界面，用户以遥控器或键盘鼠标操作和IPG模块进行交互，如选择要播放的媒体资源等。IPG向全体用户提供量身定做的节目导航服务（即用户界面），它动态地根据不同用户生成不同界面，是整个IPTV系统的大门。IPG由Web服务器、业务数据提取层以及用户界面层组成。
　　
　　（3）机顶盒客户端（STB+TV）模块
　　
　　机顶盒客户端主要提供如下服务：音视频点播、音视频广播、电子节目单、遥控器操作、网络接入支持、治理与认证、最终用户的帮助信息。
　　
　　（4）业务治理系统（SMS）模块
　　
　　主要包括机顶盒治理（实现对机顶盒的治理、认证和接入控制）、统计分析（进行业务模式分析）等功能。
　　
　　3 IPTV对承载网络的要求
　　
　　IPTV业务作为IP网络上所承载的一项新兴业务，在现有IP网络上部署时会碰到一些客观存在的问题，包括带宽、QoS、组播支持等。下面对这些问题进行探讨并给出其承载网络的发展建议。
　　
　　3.1 IPTV业务带宽需求
　　
　　IPTV业务包括直播电视（live TV）、视频点播（VOD）、时移电视（time-shifted TV）等多种业务。对于直播电视和时移电视业务，目前主要采用MPEG-4视频码流提供服务；对于视频点播业务，目前能够采用MPEG-4和微软的WMV9两种视频码流提供服务。
　　
　　考虑到IP网络的开销和统计复用特性引起的流量波动等因素，为了保证IPTV的播放质量，建议为每一个IPTV用户规划3Mbit/s以上的带宽（采用MPEG-4编码时）。假如同时考虑PC上网流量，建议为每个宽带用户规划4Mbit/s以上的带宽。假如采用WMV9编码格式的片源，则一般需要为每一宽带用户规划1.5～2.5Mbit/s带宽。
　　
　　针对目前网络状况，我们针对接入带宽问题提出以下发展建议：
　　
　　·对ADSL用户提升接入带宽（尤其是下行带宽）到3Mbit/s以上。
　　
　　·对FTTB+LAN以太网用户提高楼道二层以太网交换机的上行带宽到100Mbit/s或N×FE。
　　
　　·将ATM DSLAM上行端口扩容至N×155Mbit/s或用GE速率端口对无法扩容的设备逐步替换。
　　
　　·对在网的IP DSLAM上行端口扩容至N×FE或GE/N×GE，对无法扩容的设备逐步进行替换。
　　
　　·为节省接入层到汇聚层的网络带宽，DSLAM或以太网交换机需至少支持二层组播协议IGMP snooping（Internet群组治理协议探测）。对无法支持组播的接入层设备根据业务发展逐步进行替换。
　　
　　·新建的DSLAM设备应该选择支持二层组播，内部集成了宽带远程接入服务器（BRAS）功能，上行带宽在1Gbit/s以上的IP DSLAM。
　　
　　·考虑到ADSL接入带宽与距离的反比关系，应采取FTTC方案使DSLAM设备更接近用户，距离根据传输线直径的大小会有所变化，但都应在2.5km以内。
　　
　　尽管近年来各地DSLAM局端和用户端设备已升级到ADSL2/ADSL2+，但从长远角度考虑，还应采用EPON等光纤接入设备来提升接入带宽和服务质量，实现真正的FTTH。
　　
　　针对目前网络状况，我们对汇聚带宽问题提出以下发展建议：
　　
　　·对汇聚层设备进行上下行带宽扩容和升级，下行带宽根据接入层设备升级情况进行相应升级，上行带宽设计到N×GE。
　　
　　·对通过ATM核心网络直连到BRAS上的ATM DSLAM，可以考虑增加路由器来终结ATM信元并旁路IPTV业务的VC连接，从而绕过BRAS瓶颈。
　　
　　·根据业务开展进度，逐步将ATM DSLAM替换为内置BRAS功能的IP DSLAM。
　　
　　·汇聚层交换机/路由器应支持二层组播协议IGMP V2和三层组播协议PIM-SM。
　　
　　·将IPTV系统的边缘节点部署到汇聚层BRAS以下，从而使单播的视频流量无需通过BRAS。
　　
　　假如采用分布式部署，则只有各个业务节点之间的CDN（内容分发网络）的流量经过核心网，因此IPTV系统对核心网带宽需求不高；采用集中式部署时，点播业务占用的带宽较大。
　　
　　·基于此，对核心带宽问题考虑如下发展建议：
　　
　　·业务初期考虑到业务规模不大采用集中式部署，业务大规模推广时，采用分布式部署。
　　
　　·核心层设备支持域内组播协议PIM-SM和域间组播协议MBGP/MSDP。
　　
　　3.2 IPTV业务QoS需求
　　
　　由于IPTV业务中视频码流的实时性、连续性，希望承载网络提供QoS保证，而且业务对承载网的延时、丢包和抖动比较敏感。其中直播类视频业务如直播电视对QoS的要求高于点播类视频服务如VOD。游戏类业务是一种双向交互式的数据业务，其业务特性如操作命令的灵敏性决定了对数据包的传输时延要求非凡高。
　　
　　针对目前网络状况，我们对QoS问题提出以下发展建议：
　　
　　·从逻辑上区分IPTV业务流和传统数据业务流，减少传统数据业务流对IPTV业务流的影响。
　　
　　·利用分布式IPTV部署来缩短视频流在网上的传送距离，缓解QoS问题。将IPTV服务节点下放到接近STB的位置简化QoS的保证。
　　
　　·在网络汇聚层和核心层启用业务服务分类机制，统一规划和定义QoS服务等级，边缘进行流的分类和标记。
　　
　　在接入层CPE和ATM DSLAM之间建立多个PVC来区分不同的业务从而形成不同的逻辑网络。
　　
　　启用L3 QoS与L2 QoS之间的映射和PVC与DSCP/802.1P之间的映射。
　　
　　3.3 IPTV业务组播支持需求
　　
　　IPTV业务要求网络提供端到端组播支持，以降低视频业务对核心网络、汇聚网络的带宽需求，针对目前网络组播支持状况，可以考虑如下发展建议：
　　
　　·对在网的核心层/汇聚层设备启动三层域内PIM-SM/DM和域间MBGP/MSDP组播路由协议和二层IGMP组播协议，进行组播互通测试，对无法实现组播和组播互通的设备进行替换。
　　
　　·对在网的接入路由器启动三层域内PIM-SM组播协议和二层IGMP组播协议，进行组播互通测试，对无法实现组播和组播互通的设备进行替换。
　　
　　·对在网的ATM DSLAM进行二层IGMP组播测试，对无法实现组播的设备视业务开展情况逐步替换为IP DSLAM。
　　
　　·假如视频流需经过BRAS，则需要BRAS支持PIM-SM/DM和IGMP代理协议。
　　
　　4 运营模式分析
　　
　　IPTV业务运营模式目前有三种：一是自营模式，运营商自己购买电视节目播映权、整合一些电视节目或者购买其他内容供给商的节目，利用自己的传输线路传送给客户；二是出租模式，运营商可以将自己的IPTV线路出租给不同的客户，比如内容提供商、广告商、贸易商或者极具个性化的供给商；三是综合模式，运营商可以同时经营电视节目和出

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