基于组播技术的IPTV承载网部署研究

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摘 要：文章从IPTV业务特性及其承载网结构出发，通过对IPTV业务特性与承载网结构的分析，论述了单播与组播两种IPTV业务部署方式的差异，并结合实际经验总结出IPTV承载网组播部署的要点及方法。

关键词：IPTV；承载网；组播技术

中图分类号：TN949.292 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0063-02

随着网络技术的不断发展，多业务运营与综合信息服务已经成为运营商未来的发展方向。1999年，英国Video Networks公司首次推出IPTV（Internet Protocol Based Television，交互式网络电视）业务，并迅速引导了相关市场的高速发展。IPTV基于网络技术和媒体编码技术的应用，可为用户提供包括电视广播、时移电视、视频点播、视频通信、互动游戏、短讯消息、远程教育、互联网浏览等在内的多种服务。截止2012年底，我国的IPTV用户已经突破2 000万，并实现了覆盖地区数量、规模的快速发展。

未来，IPTV业务的大规模部署与快速发展将带来巨大的网络带宽流量压力。为了进一步推广IPTV业务并奠定基础，广大电信运营商应选择适宜的组播技术承载网络，并建设支持大规模组播业务的综合网络。本次研究分析了IPTV的业务特性及其承载网结构，并在比对单播与组播两种IPTV业务部署方式的基础上，对IPTV承载网组播部署要点及方法进行了系统论述。文章对于持续推进IPTV业务在我国的应用具有较强的实际意义。

1 IPTV业务特性与承载网结构分析

1.1 IPTV业务的特性

基于网络承载技术的角度，iptv业务可分为直播和点播两类，其各自特性如下所示：

①业务可用性。由于电视节目不能出现中断或停顿，因此要求网络必须能够快速实现故障检测、故障恢复、网络巡检等功能。为了保障用户的满意度，突发的网元故障不应对用户正在进行的业务造成影响，或影响时间低于用户可感知到的时间。

②网络带宽要求。选取的视频压缩编码技术标准对IPTV业务用户的带宽提出了要求。用户接入的网络带宽应高于标清3 Mbps、高清8.5 Mbps的技术标准，如果上网和IPTV同时进行，则需要带宽至少大于4 M。

③支持组播与业务的可扩展性。为了降低带宽的压力，承载网需要支持IP组播技术。考虑到未来IPTV应用的不断推广，承载网应具备支持大规模部署IPTV用户的能力。

④更高的安全性。对使用特定业务的用户赋予相关权限，同时采取有效措施来避免用户的恶意攻击、非法发送和接收组播等。

1.2 承载网与IPTV网络结构分析

各省运营商的承载网均可分为城域网和省网两种。城域网以地、市为区域独立建设，并分为核心层、业务控制层和接入网。为了实现业务负载分担及冗余备份，城域网核心层通常配置两台路由器，并以“口字形”上联省网核心路由器。

业务控制层配置BAS和SR设备，并负责区域内的业务汇聚和控制等工作。接入层包括大二层汇聚交换机、园区交换机、接入交换机、PON等，通过二层VLAN实现大客户、公众客户、VPN企业客户等的接入。为了完成IPTV业务的地方快速转发，每个地区可建设一到两个省级中心平台，并在周围建设区域中心HMS和边缘节点EMS。

1.3 IPTV业务部署与组播技术

在IPTV业务部署初期，可以采用PPPoE方式开通用户，并用BAS方式控制业务。通过IPTV平台的单播数据传输模式，来实现用户的广播业务和其他服务需求。但由于PPPoE承载网络中继带宽需求大，并受IPTV业务平台自身容量的限制，所以当IPTV业务量发展到一定程度，承载网需要从原来的单播模式进化为组播模式。

不同于点对点的单播连接传输，组播技术允许一个或多个发送者（组播源）来发送一个数据包到多个接收者。为了提高数据的传输效率，降低网络带宽消耗。当用户数量成倍增加时，组播网络的主干带宽增量只有很小，以此来减轻对城域光纤资源的压力，降低投资成本。

2 IPTV承载网组播部署

2.1 部署要点

为了最大限度地降低网络的流量压力，实现保障IPTV直播业务，核心层、业务控制层和宽带接入层均应具有相应的组播能力。在IPTV刚刚开始发展的初期阶段，PPPoE认证仅限于在BAS设备实现组播复制，很难减轻网络带宽的高流量压力。随着IPTV核心技术的持续发展，目前可用新增SR设备割接IPTV业务的方式来消除IPTV业务和其他业务之间的影响，并满足IPTV业务的高流量需求。

承载网络包括核心网络和接入网络两部分。其中核心网络由核心层和业务控制层设备组成，主要功能为负责骨干路由和数据转发。由于核心网络支持三层组播，因此可部署三层组播协议。接入网络包括各种交换机和无源光网络接入设备，以两层模式承担业务，通常部署二层组播协议。

2.2 RP和SR组播的部署

RP节点的建立包括静态配置、AutoRP、BSR的Bootstrap方法等。鉴于承载网络核心和业务控制层的设备数量约为几十台，因此可使用静态RP网络配置。由IPTV区域中心平台的两个出口路由器手动指定RP地址，并通过Anycast-RP实现RP冗余和负载共享，从而保证数据通信服务平台的稳定工作。

承载网SR采用两台主备方式部署，并通过VRRP协议实现保护。汇聚交换机双联两个SR，并通过链路聚合分担负载。正常情况下使用主用SR发送IPTV业务，当主用SR突发故障时启用备用SR，从而防止单点SR故障引起业务中断。还可以部署BFD和组播协议的联合技术，来加快SR故障时的服务切换。

2.3 组播控制

IP组播技术实现了IP网络单点对多点的高速数据传输，在节省网络带宽、降低服务器性能消耗的同时，大大提高了IPTV业务的通信效率。然而，现阶段组播技术用户身份认证、组播源的扩散安全性等问题还需要进一步探索。未来研究可从组播源控制、接受者控制、组播范围控制等方面全面综合开展。

3 结 语

作为一种集网络、电视、娱乐等功能为一体的新型业务，IPTV代表着三网融合的发展方向，具有十分乐观的发展前景和极大的业务拓展空间。为了解决IPTV业务用户快速增长带来的网络带宽流量压力，广大电信运营商应选择适宜的组播技术优化改造承载网络，并同步建设支持大规模组播业务的综合性网络。本次研究从IPTV业务特性及其承载网结构出发，对比了单播与组播两种方式部署IPTV业务的差异，并论述了在IPTV承载网上进行组播部署的要点及方法。文章认为：基于组播技术的优良特性，以组播方式进行承载网的优化改造是未来大规模部署IPTV业务的主要趋势。

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