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IPTV組播復(fù)制模式應(yīng)用實(shí)解及其分析

朱杰 2008/07/22

　　IPTV(交互式網(wǎng)絡(luò)電視)作為向家庭用戶提供包括電視內(nèi)容在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的一項(xiàng)嶄新技術(shù)，日益受到各大電信巨頭的集體追捧。它以電信寬帶網(wǎng)絡(luò)為傳輸通道、以電視機(jī)為終端，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等多種技術(shù)于一體，能有效的將電視、通信和PC三個(gè)領(lǐng)域結(jié)合在一起，極大解放了時(shí)間對人們的限制。但同時(shí)，在執(zhí)行技術(shù)上，IPTV對承載網(wǎng)有組播、帶寬、QOS、網(wǎng)絡(luò)安全等方面有很強(qiáng)的要求。

　　一般來說，IPTV業(yè)務(wù)建議用戶帶寬不低于2M。為節(jié)省接入層到匯聚層的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以太網(wǎng)交換機(jī)需至少支持二層組播協(xié)議IGMPsnooping(Internet群組管理協(xié)議探測)。對無法支持組播的接入層設(shè)備同時(shí)需要根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展逐步進(jìn)行替換。對匯聚層設(shè)備進(jìn)行上下行帶寬擴(kuò)容和升級(jí)，下行帶寬根據(jù)接入層設(shè)備升級(jí)情況進(jìn)行相應(yīng)升級(jí)，上行帶寬設(shè)計(jì)到N×GE。

　　由于IPTV業(yè)務(wù)中視頻碼流的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，需要承載網(wǎng)絡(luò)提供QoS保證，同時(shí)業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)的延時(shí)、丟包和抖動(dòng)比較敏感。其中直播類視頻業(yè)務(wù)如直播電視對QoS的要求高于點(diǎn)播類視頻服務(wù)如VOD。游戲類業(yè)務(wù)是一種雙向交互式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)特性如操作命令的靈敏性決定了對數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延要求特別高。

　　針對目前網(wǎng)絡(luò)狀況，博達(dá)通信對QoS問題做出以下努力：

　　從邏輯上區(qū)分IPTV業(yè)務(wù)流和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流，減少傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流對IPTV業(yè)務(wù)流的影響。在接入層CPE匯聚交換機(jī)之間建立多個(gè)PVC/VLAN來區(qū)分不同的業(yè)務(wù)從而形成不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　在網(wǎng)絡(luò)匯聚層和核心層啟用業(yè)務(wù)服務(wù)分類機(jī)制，統(tǒng)一規(guī)劃和定義QoS服務(wù)等級(jí)，邊緣進(jìn)行流的分類和標(biāo)記。

　　啟用L3QoS與L2QoS之間的映射和PVC與DSCP/802.1P之間的映射。

　　博達(dá)交換機(jī)在分類、流量監(jiān)管、擁塞管理、擁塞避免、信令、鏈接效率機(jī)制(LinkEfficiencyMechanisms)等方面均有完善的解決方案，可以很好地滿足IPTV在QOS上的細(xì)致要求，從設(shè)備的角度最大限度減少或者縮小時(shí)延、抖動(dòng)、丟包的情況發(fā)生。

　　針對IPTV對交換機(jī)在組播上的要求，根據(jù)組播復(fù)制/控制點(diǎn)的不同，接入網(wǎng)的組播大致可以分為以下三種形式。

　　基于BRAS的組播復(fù)制方式

　　用戶STB(機(jī)頂盒)通過使用PPPOE或者IPOE方式接入，與BRAS之間建立PPPOE或者IPOE通道，BRAS終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，由BRAS負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶STB的組播復(fù)制，將組播報(bào)文復(fù)制在STB相應(yīng)的PPPOE或者IPOE通道內(nèi)。

　　評(píng)析：該實(shí)現(xiàn)方式適合多種接入方式，PC采用PPPOE方式接入，STB采用PPPOE或者IPOE方式接入，PC和STB即可以共用一條PVC/VLAN，也可以分別做單獨(dú)配置。本實(shí)現(xiàn)方式不需對現(xiàn)網(wǎng)做太大改造，適合采用“集成模式”組網(wǎng)情況，只要求對寬帶計(jì)費(fèi)后臺(tái)進(jìn)行少量的改動(dòng)即可。但該實(shí)現(xiàn)方式中，BRAS面向用戶STB復(fù)制IPTV組播業(yè)務(wù)，面向用戶的組播復(fù)制點(diǎn)是BRAS，也就是說從BRAS開始到各個(gè)用戶，每個(gè)用戶所點(diǎn)的內(nèi)容都是一條單獨(dú)的數(shù)據(jù)流，對BRAS的下連帶寬要求很高，不適合大規(guī)模IPTV的組網(wǎng)。一般在IPTV業(yè)務(wù)開展初期使用。

　　基于匯聚交換機(jī)(組播交換機(jī))的組播復(fù)制方式

　　本實(shí)現(xiàn)方式用戶STB(機(jī)頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文，匯聚交換機(jī)終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，負(fù)責(zé)將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)跨VLAN復(fù)制給用戶。

　　評(píng)析：該實(shí)現(xiàn)方式適合所有接入方式，但當(dāng)STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文。匯聚交換機(jī)至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，匯聚交換機(jī)具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過組播M-VLAN送抵至匯聚交換機(jī)，然后按需跨VLAN復(fù)制給用戶。

　　所謂主動(dòng)靜態(tài)下拉就是指不管有沒有用戶需要組播流，匯聚交換機(jī)均主動(dòng)向上行發(fā)送組播加入報(bào)文進(jìn)行引流；所謂動(dòng)態(tài)下拉是指只有當(dāng)有第一個(gè)用戶組播加入時(shí)，才進(jìn)行引流，后續(xù)用戶不再進(jìn)行引流，當(dāng)所有用戶組播均離開時(shí)，匯聚交換機(jī)發(fā)送組播離開消息切斷組播流，從而實(shí)現(xiàn)“按需引流，一次引流，多用戶應(yīng)用”的目的。

　　該實(shí)現(xiàn)方式對現(xiàn)網(wǎng)改造不大，而且支持所有接入方式，緩解了BRAS的尤胙沽Γ嚶Φ幕憔勱換換隓SLAM/二層交換機(jī)之間，原有基于BRAS組播復(fù)制的帶寬壓力沒有改善，而且還要考慮控制用戶組播接入的問題，適合IPTV業(yè)務(wù)開展的過渡階段。

　　基于二層交換機(jī)的的組播復(fù)制模式

　　本實(shí)現(xiàn)方式用戶STB(機(jī)頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文，二層交換機(jī)終結(jié)STB的IGMP報(bào)文，負(fù)責(zé)將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)按接入端口復(fù)制給用戶。

　　評(píng)析：該實(shí)現(xiàn)方式適合所有接入方式，但當(dāng)STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報(bào)文；二層交換機(jī)至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，交換機(jī)具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過組播M-VLAN送抵至匯聚交換機(jī)，然后按需跨VLAN復(fù)制給用戶；該實(shí)現(xiàn)方式對現(xiàn)網(wǎng)改造較大，對所有不支持組播的二層交換機(jī)均需要更換，支持所有接入方式，緩解了二層交換機(jī)以上的組播復(fù)制壓力，但還要考慮控制用戶組播接入的問題，在大規(guī)模IPTV放號(hào)階段，二層交換機(jī)作為組播復(fù)制/控制點(diǎn)，是最好的選擇。

　　博達(dá)交換機(jī)具有相對完整的QOS策略：HeadOfLine防止擁塞機(jī)制；每端口4個(gè)發(fā)送隊(duì)列映射802.1p的8個(gè)優(yōu)先級(jí)；WRED，WFQ，SP和FIFO隊(duì)列調(diào)度算法等，滿足了IPTV所需要求，其組播協(xié)議表現(xiàn)也相當(dāng)完善，包括IGMPSnooping組播報(bào)文自動(dòng)監(jiān)測；IGMPv1/v2/v3；PIM-SM，OLINK&PIM-DM；DVMRP(距離矢量多點(diǎn)廣播路由協(xié)議)；GMRP(組播動(dòng)態(tài)注冊協(xié)議)，在安全特性和網(wǎng)絡(luò)管理方面，博達(dá)交換機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足IPTV上線的各種細(xì)致要求，能最大限度地滿足IPTV的需要。

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