韋赟

摘要：本文首先簡要概述IPTV、CDN，重點(diǎn)對IPTV CDN中省中心平臺、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、POP節(jié)點(diǎn)三個(gè)層級的出口流向流量進(jìn)行分析，介紹每一個(gè)層級上相關(guān)的用戶模型、業(yè)務(wù)模型等相關(guān)參數(shù)，提出了IP城域網(wǎng)開啟組播的門限值的計(jì)算公式，列出每一個(gè)路由上的上行和下行流量的計(jì)算方法。為運(yùn)營商在IPTV平臺設(shè)備配置、城域網(wǎng)帶寬配置、組播開啟等方面提供建議。

關(guān)鍵詞：IPTV CDN 直播 點(diǎn)播 時(shí)移 回看 組播

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0026-02

IPTV即交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是一種利用寬帶網(wǎng)，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等技術(shù)于一體，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。它能夠很好地適應(yīng)當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的趨勢，充分有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

IPTV是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視（Internet protocol television）的縮寫，是指在基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供點(diǎn)播方式或組播方式的視頻業(yè)務(wù)。CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。CDN是構(gòu)建在網(wǎng)絡(luò)之上的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過中心平臺的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問響應(yīng)速度和命中率。IPTV CDN即為IPTV服務(wù)的CDN網(wǎng)絡(luò)。

本文重點(diǎn)介紹運(yùn)營商搭建IPTV CDN網(wǎng)絡(luò)過程中，各個(gè)層級出口至承載網(wǎng)絡(luò)的流量模型及計(jì)算過程，為運(yùn)營商對IPTV業(yè)務(wù)平臺、CDN網(wǎng)絡(luò)的搭建提供意見建議。

1 IPTV CDN架構(gòu)

對于IPTVCDN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，有兩點(diǎn)比較關(guān)鍵：

（1）層級架構(gòu)的選擇。CDN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，應(yīng)與通信運(yùn)營商的IP 城域網(wǎng)層級架構(gòu)相呼應(yīng)，需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，提出合理的CDN架構(gòu)，才能節(jié)省城域網(wǎng)端口的同時(shí)并充分利用CDN設(shè)備。

（2）流量的預(yù)測。需要依據(jù)用戶預(yù)測、模型預(yù)測，對平臺帶寬需求進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測后，才能準(zhǔn)確把握IPTV平臺和CDN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)模。

本文主要針對IPTV平臺和CDN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，層級架構(gòu)和流量預(yù)測進(jìn)行分析，供IPTV運(yùn)營商在進(jìn)行IPTV平臺設(shè)備配置、城域網(wǎng)帶寬配置、組播開啟程度等方面提供意見建議。

IPTVCDN分為三級架構(gòu)：省中心平臺、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、POP點(diǎn)。用戶規(guī)模小可以采用二級架構(gòu)。（圖1）

1.1 省中心平臺

省中心平臺提供業(yè)務(wù)管理功能，主要負(fù)責(zé)與內(nèi)容提供商、運(yùn)營商的支撐平臺（IT系統(tǒng)能）的連接，將內(nèi)容提供商的直播、點(diǎn)播節(jié)目下發(fā)。省中心平臺負(fù)責(zé)直播、點(diǎn)播節(jié)目下發(fā)以及控制信息的交互。

1.2 區(qū)域節(jié)點(diǎn)

區(qū)域節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)所在區(qū)域的業(yè)務(wù)管理，直播、點(diǎn)播節(jié)目下發(fā)：可以直接給用戶提供業(yè)務(wù)，或者將節(jié)目下發(fā)至POP點(diǎn)，由POP點(diǎn)向用戶提供業(yè)務(wù)。

1.3 POP節(jié)點(diǎn)

POP節(jié)點(diǎn)主要提供并發(fā)處理能力和存儲(chǔ)能力，直接向用戶提供點(diǎn)播業(yè)務(wù)。

2 流量計(jì)算方法分析

2.1 層級架構(gòu)選擇

層級架構(gòu)的選擇上，有二級架構(gòu)（省中心+邊緣節(jié)點(diǎn)）和三級架構(gòu)（省中心+區(qū)域節(jié)點(diǎn)+邊緣節(jié)點(diǎn)）方式。建設(shè)初期，或者用戶規(guī)模小的情況下可以采用二級架構(gòu)。

計(jì)算各個(gè)路由的出口流量，需要確認(rèn)各個(gè)層級承載業(yè)務(wù)的占比，三級架構(gòu)下一般按照以下占比進(jìn)行分配：

（1）省中心正常情況下不承載用戶業(yè)務(wù)，只提供媒體流的下發(fā)以及控制信息的交互；

（2）區(qū)域節(jié)點(diǎn)承載10%的業(yè)務(wù)，一般為POP節(jié)點(diǎn)未命中部分；

（3）POP節(jié)點(diǎn)承載90%的業(yè)務(wù)，存儲(chǔ)50%的內(nèi)容。

2.2 組播門限值

在考慮組播的情況，則節(jié)省直播并發(fā)占用的帶寬。

以下從帶寬的節(jié)省程度分析開啟組播的門限值，實(shí)際過程中應(yīng)參考CDN設(shè)備投資、IP承載網(wǎng)投資、組播開啟工作量等方面。

假設(shè)單臺設(shè)備（可以是BRAS、OLT等）下的N個(gè)IPTV用戶時(shí)為單播至組播過渡的臨界點(diǎn)，則那時(shí)采用單播時(shí)BRAS的流量和才用組播時(shí)BRAS的流量相等，可以建立公式：

用戶數(shù)N*單用戶帶寬*并發(fā)中看直播的占比=標(biāo)清頻道數(shù)*標(biāo)清碼率+高清頻道數(shù)*高清碼率+組播信令流。

根據(jù)現(xiàn)有的頻道數(shù)、單IPTV用戶帶寬、并發(fā)中看直播的占比即可算出開啟組播的門限值。

一般情況下，BRAS層必須開啟組播。對于匯聚交換機(jī)、OLT層結(jié)合用戶規(guī)模的實(shí)際情況決定是否開啟組播。

2.3 業(yè)務(wù)流量說明

省中心平臺與IPTV運(yùn)營牌照的內(nèi)容提供商連接，收到直播、點(diǎn)播節(jié)目源后下發(fā)至區(qū)域節(jié)點(diǎn)，區(qū)域節(jié)點(diǎn)可以直接向用戶提供業(yè)務(wù)，也可以由最接近用戶的POP節(jié)點(diǎn)提供業(yè)務(wù)。

整個(gè)端到端的業(yè)務(wù)流向如下：內(nèi)容提供商——省中心平臺——區(qū)域節(jié)點(diǎn)——城域網(wǎng)CR——城域網(wǎng)BRAS——匯聚交換機(jī)——OLT——用戶。

各個(gè)路由的流量描述如下：

（1）省中心平臺——骨干網(wǎng)。

包含至所有區(qū)域節(jié)點(diǎn)的直播下發(fā)的帶寬、點(diǎn)播下發(fā)的帶寬以及控制信息。

（2）區(qū)域節(jié)點(diǎn)——城域網(wǎng)CR（開組播）。

直播節(jié)目和點(diǎn)播節(jié)目的下發(fā)。

如果承載業(yè)務(wù)的話，帶寬還需要加上點(diǎn)播并發(fā)用戶數(shù)產(chǎn)生的帶寬。

（3）POP節(jié)點(diǎn)——城域網(wǎng)BRAS（開組播）。

直播節(jié)目和點(diǎn)播節(jié)目的下發(fā)。

點(diǎn)播并發(fā)用戶數(shù)產(chǎn)生的帶寬。

（4）BRAS——OLT。

OLT開組播的情況下，帶寬=點(diǎn)播并發(fā)用戶數(shù)產(chǎn)生的帶寬+直播下發(fā)碼率。

OLT不開組播的情況下，帶寬=所有并發(fā)用戶數(shù)（含直播和點(diǎn)播）產(chǎn)生的帶寬。

2.4 計(jì)算方法分析

要計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的出口流量，需要確認(rèn)相關(guān)業(yè)務(wù)模型。

（1） 用戶類型、用戶占比，用戶使用行為是指某個(gè)城域網(wǎng)下，4K用戶、高清用戶、標(biāo)清用戶分別是多少。（表1）

不同的用戶類型的用戶行為是不一樣的。比方4K用戶，他可以看4K節(jié)目，也可以看高清節(jié)目，也可以看標(biāo)清節(jié)目；高清用戶，可以看高清節(jié)目，也可以看標(biāo)清節(jié)目；標(biāo)清用戶，智能看標(biāo)清節(jié)目。（表2）

（2）用戶并發(fā)率。是至某個(gè)時(shí)刻，收看節(jié)目的用戶占比（無論是直播節(jié)目還是點(diǎn)播節(jié)目，無論是高清套餐用戶還是標(biāo)清套餐用戶）。由于平臺建設(shè)是需要計(jì)算帶寬的，所以這里的并發(fā)率是此刻指產(chǎn)生流量的用戶/總體用戶數(shù)。用戶并發(fā)率按X%計(jì)算。

（3）節(jié)目碼流及頻道數(shù)。目前，一般4K節(jié)目碼流30M，高清節(jié)目碼流8M，標(biāo)清節(jié)目碼流2.5M。4K、高清、標(biāo)清的直播頻道數(shù)分別為A、B、C。

一個(gè)直播流的下發(fā)帶寬=Q直=A*30M+B*8M+C*2.5M+控制信息。控制信息一般50M。

（4）單用戶帶寬。根據(jù)以上參數(shù)，可以計(jì)算出單用戶帶寬Z=并發(fā)率*【4K用戶占比*（4K用戶看4K的占比*30M+4K用戶看高清的占比*8M+4K用戶看標(biāo)清的占比*2.5M）+高清用戶占比*（高清用戶看高清的占比*8M+高清用戶看標(biāo)清的占比*2.5M）+標(biāo)清用戶占比*2.5M）=X%*【（Y4K/Y）*（K4K*30M+K高*8M+K標(biāo)*2.5M）+（Y高/Y）*（G高*8M+G標(biāo)*2.5M）+（Y標(biāo)/Y）*2.5M）。

（5）并發(fā)中看直播和點(diǎn)播的比例。

由于組播主要解決的是直播用戶占用的帶寬。開啟組播后，用戶并發(fā)中觀看直播的比例越高，就越能節(jié)省平臺出口帶寬。

目前用戶的觀看行為中，還是以直播業(yè)務(wù)為主，假設(shè)并發(fā)用戶中觀看直播和點(diǎn)播的占比為M%：N%。

2.5 各層級流量計(jì)算

（1）中心平臺——骨干網(wǎng)。

（2）省中心平臺——骨干網(wǎng)的帶寬需求包含至所有區(qū)域節(jié)點(diǎn)的直播下發(fā)的帶寬、點(diǎn)播下發(fā)的帶寬。1）直播下發(fā)帶寬。骨干網(wǎng)設(shè)備在組播的情況下，直播下發(fā)帶寬Q直=850M；骨干網(wǎng)不開設(shè)組播的話，直播下發(fā)帶寬=區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)*Q直組。目前跨域組播較難實(shí)現(xiàn)，因此省中心至區(qū)域節(jié)點(diǎn)一般按單播考慮。2）點(diǎn)播下發(fā)帶寬。一般選擇網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)下發(fā)，預(yù)留200M通道。

綜合以上，省中心至骨干網(wǎng)的帶寬=區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)*Q直+0.2G。

（3）區(qū)域節(jié)點(diǎn)——CR、POP節(jié)點(diǎn)——BRAS。

以下計(jì)算按照區(qū)域節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供10%的點(diǎn)播業(yè)務(wù)，POP節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供90%的業(yè)務(wù)。

每個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)到CR的帶寬=Q直+10%的點(diǎn)播業(yè)務(wù)=Q直+用戶數(shù)*10%*單用戶帶寬*并發(fā)中看點(diǎn)播的比例=Q直+Y*10%*Z*M%。

每個(gè)POP節(jié)點(diǎn)到BRAS的帶寬需求=Q直+該P(yáng)OP下的用戶數(shù)90%*Z*M%。

對于OLT的上行帶寬，若OLT層開啟組播則帶寬=Q直+該OLT下的用戶數(shù)*單用戶帶寬*看點(diǎn)播的比例；若OLT層未開啟組播則帶寬=該OLT下的用戶數(shù)*單用戶帶寬。

以上計(jì)算基于既定場景及既定模型，實(shí)際應(yīng)用過程應(yīng)根據(jù)IPTV CDN的情況、實(shí)際的業(yè)務(wù)模型進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

3 結(jié)語

隨著寬帶及智能手機(jī)的普及，我國的網(wǎng)絡(luò)視頻用戶特別是移動(dòng)終端視頻用戶必將在一段時(shí)間內(nèi)保持高速增長，運(yùn)營商應(yīng)該積極布局視頻業(yè)務(wù)，搶占視頻業(yè)務(wù)市場，完成自身業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。

IPTV業(yè)務(wù)是一個(gè)涉及全網(wǎng)各專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，包括IPTV業(yè)務(wù)平臺、IP承載網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)等等。因此，搭建IPTV CDN網(wǎng)絡(luò)需要做好準(zhǔn)確的規(guī)劃和流量預(yù)測，搭建資源能夠充分利用的CDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，才能準(zhǔn)確輸出給各個(gè)承載網(wǎng)絡(luò)作為其擴(kuò)容依據(jù)，保障運(yùn)營商投資。

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