孫廣波

IPTV與互聯(lián)網(wǎng)電視建設方案分析

孫廣波

孫廣波1胡 辰2張廣軍1蘭銘輝1

1.廣州杰賽科技股份有限公司；2.中國鐵通集團有限公司陜西分公司

孫廣波（1979-）男，河南民權(quán)人，工程師，碩士學位，主要從事通信信息系統(tǒng)規(guī)劃設計和研究工作。

胡辰（1979-）女，陜西西安人，工程師，主要從事固網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡的規(guī)劃和計劃建設管理工作。張廣軍（1977-）男，陜西西安人，工程師，主要從事通信網(wǎng)絡規(guī)劃和設計工作。蘭銘輝（1984-）女，寧夏銀川人，工程師，主要從事通信網(wǎng)絡規(guī)劃和設計工作。

本文對比IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視的業(yè)務區(qū)別，及通信運營商和廣電企業(yè)的開展網(wǎng)絡電視的優(yōu)勢和瓶頸。并對IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視建設的系統(tǒng)架構(gòu)和功能實體進行詳細分析，提出網(wǎng)絡建設和維護中的關鍵技術(shù)問題，作為新興互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和運營商建設IPTV或互聯(lián)網(wǎng)電視網(wǎng)絡的經(jīng)驗參考。

1 概述

三網(wǎng)融合提出以來，出現(xiàn)了數(shù)字電視、IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視等業(yè)務，但因政策因素、法律保障、部門利益糾結(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)因素等原因，三網(wǎng)融合進展緩慢，特別是使極具市場潛力的IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視也陷入知易行難的發(fā)展困局。本文重點分析對比IPTV業(yè)務和互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務，從技術(shù)方案角度分析IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視建設的解決方案。

2 三種不同電視業(yè)務的對比

數(shù)字電視

特指廣電系統(tǒng)的數(shù)字電視，指利用衛(wèi)星直播、有線傳輸，通過射頻技術(shù)將節(jié)目直接送入用戶家中。它的最大優(yōu)勢在于可以通過十分簡單和便宜的方式實現(xiàn)海量直播節(jié)目對海量用戶的覆蓋，且信號十分穩(wěn)定。但是，由于其為單向廣播傳播，所以在互動點播時存在明顯不足。且內(nèi)容雖然很多，但提供方式不靈活，無法實現(xiàn)回看、錄播等方式。

IPTV

結(jié)合數(shù)字電視存在的不足和IP技術(shù)的廣泛應用，在寬帶IP網(wǎng)絡的基礎上，通過組建IPTV虛擬專網(wǎng)，運用組播、P2P等技術(shù)，不但實現(xiàn)了視頻節(jié)目直播，而且更易于實現(xiàn)雙向互動點播。由于在虛擬專網(wǎng)承載，因此可以提供有保障的QoS/QoE，安全、交互性和可靠性都有保障，且可實現(xiàn)可管理的需求。

IPTV業(yè)務一般為專網(wǎng)承載，業(yè)務相對封閉，且采用廣電的播控平臺控制，并需要兩級播控，業(yè)務相對壟斷，僅廣電運營商可以經(jīng)營，電信網(wǎng)絡運營商和新的視頻內(nèi)容很難介入，需與牌照方合作。

表1 三種不同電視業(yè)務對比

互聯(lián)網(wǎng)電視

互聯(lián)網(wǎng)電視簡稱“OTT TV”，強調(diào)服務基于互聯(lián)網(wǎng)，以多種傳輸介質(zhì)為傳輸鏈路，以電視機終端為表現(xiàn)形式，其核心是完成互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式的滲透。業(yè)務提供不受傳輸管道的限制，業(yè)務提供更加靈活，實現(xiàn)更為方便。電信運營商雖然看似淪為傳輸管道，但可以利用自己的管道資源進行智能管道建設，如內(nèi)容加速，對自由業(yè)務提供速率保障。

由于互相滲透，視頻業(yè)務逐漸沒有實質(zhì)區(qū)別，主要就是廣電總局的業(yè)務許可制度。因為IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視在我國都屬于電視媒體，所以都必須要進行內(nèi)容管控，而牌照就是界定內(nèi)容管控資格的“認證”。雖然三網(wǎng)融合是鼓勵雙方雙向進入，但根據(jù)國家規(guī)定，作為IPTV主體運營商的電信企業(yè)和電視機廠商都不具有資質(zhì)，電信只有提供業(yè)務和提供寬帶的資質(zhì)，電視機廠商只有生產(chǎn)和銷售電視機的資質(zhì)，所以必須由廣電企業(yè)來提供節(jié)目內(nèi)容和行使播控權(quán)，從而從源頭上保證內(nèi)容的可管可控。

由表1所述，IPTV與互聯(lián)網(wǎng)電視的主要區(qū)別是在業(yè)務上是否開通直播及互聯(lián)網(wǎng)應用，在政策上選用不同的集控方，在市場方面的經(jīng)營模式和盈利模式的不同，在技術(shù)上是否基于公網(wǎng)承載及Qos的保障性，和集控平臺設置等級，在系統(tǒng)平臺架構(gòu)和系統(tǒng)功能上比較相近，因此在系統(tǒng)建設方案中可以互相參考。

而對于電信運營商，更愿意在寬帶業(yè)務的基礎上充分利用接入網(wǎng)資源發(fā)展視頻業(yè)務，而不是專門新建設專網(wǎng)。這樣的話IPTV的QoS優(yōu)勢不便體現(xiàn)，基于此IPTV在建設時需要考慮更多網(wǎng)絡層面的技術(shù)以保證QoS，就多一種選擇：一種是完全采用公網(wǎng)方式，另一種是在核心層采用虛擬專網(wǎng)方式。在互聯(lián)網(wǎng)上劃出專用帶寬用戶承載IPTV業(yè)務?；ヂ?lián)網(wǎng)電視本身即為基于互聯(lián)網(wǎng)的應用，因此沒有專網(wǎng)方案可供選擇，并按照要求以點播類為主，所以更多的是采用內(nèi)容加速和設置邊緣節(jié)點的方式貼近用戶側(cè)放置滿足QoS需求。

3 建設內(nèi)容

平臺方面，互聯(lián)網(wǎng)電視和IPTV在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能基本一致，僅是集控平臺需要控制審核的信息量略有差別。本文作為就以互聯(lián)網(wǎng)電視建設方案為例進行分析。

系統(tǒng)功能

平臺功能結(jié)構(gòu)如下圖所示。

將系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)細分后，各功能模塊的子模塊將覆蓋系統(tǒng)的全部功能。且通過模塊化方式組織，能夠很好的與其他系統(tǒng)進行耦合，或?qū)⒉糠止δ茉诤罄m(xù)按照需要割接到其他系統(tǒng)中實現(xiàn)。

網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)電視系統(tǒng)平臺和IPTV平臺組成均包括集控平臺和業(yè)務運營平臺，其中運營平臺包括：EPG管理系統(tǒng)、CDN分發(fā)系統(tǒng)、盒端信息管理系統(tǒng)、盒端認證系統(tǒng)。

集控平臺

主要實現(xiàn)對內(nèi)容實體文件的審核，及內(nèi)容編排和EPG的審核工作?；ヂ?lián)網(wǎng)電視運營平臺與集控平臺主要實現(xiàn)內(nèi)容引入、EPG模板引入的審核，以及審核結(jié)果的下發(fā)。IPTV的集控平臺分為兩級，由廣播電視播出機構(gòu)負責完成，互聯(lián)網(wǎng)集控平臺為一級，由7家業(yè)務集控方之一負責，實現(xiàn)內(nèi)容管理、用戶健全管理，再由業(yè)務平臺及完成集成播控平臺審核過的節(jié)目資源通過傳輸網(wǎng)絡和調(diào)度算法輸送到用戶機頂盒。集控平臺主要從內(nèi)容安全和內(nèi)容質(zhì)量方面進行集控部署。

EPG信息核查

EPG是IPTV業(yè)務的門戶，為用戶使用IPTV業(yè)務提供指引，是監(jiān)管的第一要務，因此需要通過各級集控平臺與相對應等級的EPG平臺對接，定時對比前端EPG信息與集控平臺的EPG信息，自動檢查變量信息，如增加信息、缺少信息、篡改信息和違規(guī)上下線，并檢測文字描述中的敏感關鍵字，尤其是影響國家利益、社會穩(wěn)定、精神文明的內(nèi)容。

IP信號播出質(zhì)量

IP網(wǎng)絡監(jiān)控僅能做到對網(wǎng)絡指標的監(jiān)控，但對于因節(jié)目源質(zhì)量的性能無法有效實現(xiàn)，因此需要在集控平臺監(jiān)控IP信號的播出質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)信號停播、劣播、中斷、音頻丟失、音視頻不同步等指標，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，保證用戶滿意。

業(yè)務運營平臺

主要實現(xiàn)EPG門戶展現(xiàn)、運營管理、認證健全等主要功能。其中EPG門戶展現(xiàn)是用戶使用家庭寬帶多媒體業(yè)務的入口，支持統(tǒng)一域名下的多屏門戶展現(xiàn)，為各種終端提供導航服務，與內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)配合給終端提供標清和高清的直播、點播內(nèi)容。運營管理運營管理層負責完成家庭寬帶多媒體業(yè)務相關的運營支撐，完成統(tǒng)一業(yè)務運營管理，實現(xiàn)對內(nèi)容、用戶、認證鑒權(quán)等的統(tǒng)一管理、增值業(yè)務的統(tǒng)一接入，三屏互動業(yè)務的管理等，為用戶提供服務及管理支撐。

CDN系統(tǒng)

包括內(nèi)容分發(fā)和流媒體播發(fā)，主要提供流服務和內(nèi)容存儲功能，實現(xiàn)內(nèi)容的統(tǒng)一分發(fā)以及媒體內(nèi)容向用戶側(cè)的推送，提高家庭寬帶多媒體業(yè)務的服務質(zhì)量和用戶體驗。根據(jù)業(yè)務流量的增長可以設置二級平臺，減少用戶規(guī)模增長后對網(wǎng)絡層傳輸帶寬的壓力和一級架構(gòu)平臺的CDN處理能力壓力。同時使內(nèi)容源貼近用戶端，網(wǎng)絡時延得到較好控制。

終端管理系統(tǒng)

終端開機后，首先平臺負責對終端上報的物理地址與IP地址進行核對，確保終端在運營商網(wǎng)內(nèi)運行。對于IP地址不在范圍內(nèi)，向終端發(fā)送相關消息，終端鎖定界面無法運行，如正常，則繼續(xù)運行下一步開始業(yè)務認證和EPG展示。

承載網(wǎng)絡

負責提供平臺至客戶終端的網(wǎng)絡傳輸，提供網(wǎng)絡連通性、網(wǎng)絡帶寬、網(wǎng)絡質(zhì)量的保障。

業(yè)務流程

以互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務流程為例。

互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務開通流程：

盒端首次使用流程（注冊流程）：

盒端訪問流程（正常流程）：

終端完成首次注冊后，相應的用戶帳號信息、開機程序已保存在盒端，下次開機使用，不再提示輸入帳號密碼，和下載開機程序流程。自動完成注冊認證，認證通過后，轉(zhuǎn)入EPG界面。

4 關鍵技術(shù)

關鍵技術(shù)主要為基于業(yè)務的承載技術(shù)，具體包括組播技術(shù)、P2P技術(shù)。

組播技術(shù)

為保障直播業(yè)務大規(guī)模部署，減輕網(wǎng)絡帶寬，流量壓力，采用組播技術(shù)對承載網(wǎng)進行網(wǎng)絡優(yōu)化改造。

對于承載網(wǎng)組播的部署，可分為核心層部署和接入層部署。核心層負責承載網(wǎng)骨干路由學習和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，采用三層組播協(xié)議（PIM-SM、PIM-DM、MSDP）；接入層負責各類交換機和PON接入設備，主要以二層轉(zhuǎn)發(fā)模式工作，涉及三層路由較少，因此也不需要承擔三層組播功能，采用二層組播協(xié)議（IGMP）。

PIM-DM（密集模式的組播路由協(xié)議），使用Push方式傳送組播數(shù)據(jù)，適用于組播組成員相對比較密集的小型網(wǎng)絡，采用工作方式為核心路由器首先把組播流分發(fā)到所有網(wǎng)絡節(jié)點，再根據(jù)是否有組播流轉(zhuǎn)發(fā)進行刪減。

PIM-SM（稀疏模式的組播路由協(xié)議），使用Pull方式傳送組播數(shù)據(jù)，適用于組播組成員相對分散的大中型網(wǎng)絡，采用工作方式為組播源只向有組播數(shù)據(jù)請求的主機轉(zhuǎn)發(fā)。對于運營商級的應用一般采用PIM-SM模式。

IGMP，Internet Group Management Protoco1，組管理協(xié)議，運行于主機終端與路由器之間的協(xié)議，利用查詢和報告來確定組成員。在更換收看的頻道的過程，就是終端使用IGMP離開一個組播組并加入另一個組播組的過程。通過在交換設備上偵聽用戶發(fā)送的IGMP數(shù)據(jù)包，將用戶與設備端口進行匹配，從而將組播數(shù)據(jù)只轉(zhuǎn)發(fā)到需要接收數(shù)據(jù)的用戶設備

三層組播域部署在SR以上路由設備，采用在核心路由器上聯(lián)IPTV平臺，下聯(lián)匯聚路由器和SR的鏈路上啟用PIM協(xié)議和多路徑負荷分擔功能，SR配置靜態(tài)組播引入功能，將節(jié)目源的組播流量提前牽引至SR。

二層組播域部署在SR以下路由及交換設備上，SR指定專用的組播VLAN接口，啟用IGMP協(xié)議，負責二層組播協(xié)議的偵聽與終結(jié)。接入網(wǎng)采用跨VLAN組播復制的方式，組播復制點啟用組播組控制功能，用戶只能加入指定的組播組。組播復制點可在匯聚交換機、園區(qū)交換機、OLT、ONU之間選擇。根據(jù)不同設備的實際二層組播能力選擇設置，組播復制點越接近用戶，對網(wǎng)絡帶寬的節(jié)省效果越好。

目前運營商一般采用BRAS設備作為個人寬帶業(yè)務控制點，通過PPPOE技術(shù)實現(xiàn)寬帶用戶的控制，采用SR作為互聯(lián)網(wǎng)專線業(yè)務接入點，通過IPOE的技術(shù)實現(xiàn)用戶接入。

P2P和P4P技術(shù)

隨著流量的迅速增大，僅靠CDN也出現(xiàn)瓶頸，邊緣服務器也需要大量的設備和出口帶寬。引出了P2P技術(shù)，客戶端閑置的帶寬資源被利用起來，帶寬資源的問題才得到一個根本性的解決。

P2P，Peer- to- Peer，采用分布式共享進行信息的傳遞，用戶不僅從服務器獲取信息，同時各對等實體之間也相互進行交換，能夠很好地緩解中央服務器的壓力。P4P是P2P的升級，Proactive network Provider Participation for P2P，電信運營商主動參與P2P網(wǎng)絡，通過智能運算，選擇有效節(jié)點進行用戶終端之間的數(shù)據(jù)交換，最大程度上解決大型節(jié)點和網(wǎng)絡出口負載，從而提高網(wǎng)絡路由效率。

5 三網(wǎng)融合目標

三網(wǎng)融合要求在統(tǒng)一的技術(shù)標準下，實現(xiàn)統(tǒng)一的內(nèi)容管理和分發(fā)，多屏業(yè)務的統(tǒng)一運營管理和展現(xiàn)，塑造三網(wǎng)融合統(tǒng)一品牌，打造三網(wǎng)融合綜合應用服務平臺。以聯(lián)通家寬平臺的目標架構(gòu)為例，家寬平臺提供IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視、手機電視、寬帶視頻等各種視頻內(nèi)容提供形式，與不同集控平臺互聯(lián)實現(xiàn)具體業(yè)務的內(nèi)容監(jiān)管，內(nèi)容管理CMS、流媒體分發(fā)采用共用，鑒權(quán)計費接入運營商綜合BSS系統(tǒng)。

6 總結(jié)

雖然IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和技術(shù)都不復雜，政策監(jiān)管也很明晰，并市場前景很好，但由于缺少統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，目前主要是各企業(yè)根據(jù)自身建設的情況自定義規(guī)范，在三網(wǎng)統(tǒng)一融合時缺乏互通的基礎，因此還有很多細節(jié)工作需要繼續(xù)研究。

并視頻業(yè)務由于在忙時長時間在線，且因為互動業(yè)務的需求，對IP地址的占用需要固定，且不會釋放，這就會帶來較多IP地址的需求，為解決這一問題，需要研究如何協(xié)調(diào)公私網(wǎng)地址分配的問題，目前暫無較好的解決方案，需要后續(xù)跟進研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.041