孫廣波

IPTV與互聯(lián)網(wǎng)電視建設(shè)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(guó)鐵通集團(tuán)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(xué)位，主要從事通信信息系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(luò)的規(guī)劃和計(jì)劃建設(shè)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(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。蘭銘輝（1984-）女，寧夏銀川人，工程師，主要從事通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

本文對(duì)比IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視的業(yè)務(wù)區(qū)別，及通信運(yùn)營(yíng)商和廣電企業(yè)的開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)電視的優(yōu)勢(shì)和瓶頸。并對(duì)IPTV和互聯(lián)網(wǎng)電視建設(shè)的系統(tǒng)架構(gòu)和功能實(shí)體進(jìn)行詳細(xì)分析，提出網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，作為新興互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商建設(shè)IPTV或互聯(lián)網(wǎng)電視網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)參考。

1 概述

三網(wǎng)融合提出以來(lái)，出現(xiàn)了數(shù)字電視、IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視等業(yè)務(wù)，但因政策因素、法律保障、部門(mén)利益糾結(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)因素等原因，三網(wǎng)融合進(jìn)展緩慢，特別是使極具市場(chǎng)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(diǎn)分析對(duì)比IPTV業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)，從技術(shù)方案角度分析IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視建設(shè)的解決方案。

2 三種不同電視業(yè)務(wù)的對(duì)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(xiàn)傳輸，通過(guò)射頻技術(shù)將節(jié)目直接送入用戶(hù)家中。它的最大優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)十分簡(jiǎn)單和便宜的方式實(shí)現(xiàn)海量直播節(jié)目對(duì)海量用戶(hù)的覆蓋，且信號(hào)十分穩(wěn)定。但是，由于其為單向廣播傳播，所以在互動(dòng)點(diǎn)播時(shí)存在明顯不足。且內(nèi)容雖然很多，但提供方式不靈活，無(wú)法實(shí)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(yīng)用，在寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)組建IPTV虛擬專(zhuān)網(wǎng)，運(yùn)用組播、P2P等技術(shù)，不但實(shí)現(xiàn)了視頻節(jié)目直播，而且更易于實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)點(diǎn)播。由于在虛擬專(zhuān)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(shí)現(xiàn)可管理的需求。

IPTV業(yè)務(wù)一般為專(zhuān)網(wǎng)承載，業(yè)務(wù)相對(duì)封閉，且采用廣電的播控平臺(tái)控制，并需要兩級(jí)播控，業(yè)務(wù)相對(duì)壟斷，僅廣電運(yùn)營(yíng)商可以經(jīng)營(yíng)，電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(wù)對(duì)比

互聯(lián)網(wǎng)電視

互聯(lián)網(wǎng)電視簡(jiǎn)稱(chēng)“OTT TV”，強(qiáng)調(diào)服務(wù)基于互聯(lián)網(wǎng)，以多種傳輸介質(zhì)為傳輸鏈路，以電視機(jī)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(wù)提供不受傳輸管道的限制，業(yè)務(wù)提供更加靈活，實(shí)現(xiàn)更為方便。電信運(yùn)營(yíng)商雖然看似淪為傳輸管道，但可以利用自己的管道資源進(jìn)行智能管道建設(shè)，如內(nèi)容加速，對(duì)自由業(yè)務(wù)提供速率保障。

由于互相滲透，視頻業(yè)務(wù)逐漸沒(méi)有實(shí)質(zhì)區(qū)別，主要就是廣電總局的業(yè)務(wù)許可制度。因?yàn)镮PTV和互聯(lián)網(wǎng)電視在我國(guó)都屬于電視媒體，所以都必須要進(jìn)行內(nèi)容管控，而牌照就是界定內(nèi)容管控資格的“認(rèn)證”。雖然三網(wǎng)融合是鼓勵(lì)雙方雙向進(jìn)入，但根據(jù)國(guó)家規(guī)定，作為IPTV主體運(yùn)營(yíng)商的電信企業(yè)和電視機(jī)廠商都不具有資質(zhì)，電信只有提供業(yè)務(wù)和提供寬帶的資質(zhì)，電視機(jī)廠商只有生產(chǎn)和銷(xiāo)售電視機(jī)的資質(zhì)，所以必須由廣電企業(yè)來(lái)提供節(jié)目?jī)?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(wù)上是否開(kāi)通直播及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在政策上選用不同的集控方，在市場(chǎng)方面的經(jīng)營(yíng)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(tái)設(shè)置等級(jí)，在系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)和系統(tǒng)功能上比較相近，因此在系統(tǒng)建設(shè)方案中可以互相參考。

而對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商，更愿意在寬帶業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上充分利用接入網(wǎng)資源發(fā)展視頻業(yè)務(wù)，而不是專(zhuān)門(mén)新建設(shè)專(zhuān)網(wǎng)。這樣的話(huà)IPTV的QoS優(yōu)勢(shì)不便體現(xiàn)，基于此IPTV在建設(shè)時(shí)需要考慮更多網(wǎng)絡(luò)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(zhuān)網(wǎng)方式。在互聯(lián)網(wǎng)上劃出專(zhuān)用帶寬用戶(hù)承載IPTV業(yè)務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)電視本身即為基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，因此沒(méi)有專(zhuān)網(wǎng)方案可供選擇，并按照要求以點(diǎn)播類(lèi)為主，所以更多的是采用內(nèi)容加速和設(shè)置邊緣節(jié)點(diǎn)的方式貼近用戶(hù)側(cè)放置滿(mǎn)足QoS需求。

3 建設(shè)內(nèi)容

平臺(tái)方面，互聯(lián)網(wǎng)電視和IPTV在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能基本一致，僅是集控平臺(tái)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(shè)方案為例進(jìn)行分析。

系統(tǒng)功能

平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如下圖所示。

將系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)細(xì)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(guò)模塊化方式組織，能夠很好的與其他系統(tǒng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)電視系統(tǒng)平臺(tái)和IPTV平臺(tái)組成均包括集控平臺(tái)和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，其中運(yùn)營(yíng)平臺(tái)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(rèn)證系統(tǒng)。

集控平臺(tái)

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容實(shí)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(yùn)營(yíng)平臺(tái)與集控平臺(tái)主要實(shí)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(tái)分為兩級(jí)，由廣播電視播出機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)完成，互聯(lián)網(wǎng)集控平臺(tái)為一級(jí)，由7家業(yè)務(wù)集控方之一負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容管理、用戶(hù)健全管理，再由業(yè)務(wù)平臺(tái)及完成集成播控平臺(tái)審核過(guò)的節(jié)目資源通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度算法輸送到用戶(hù)機(jī)頂盒。集控平臺(tái)主要從內(nèi)容安全和內(nèi)容質(zhì)量方面進(jìn)行集控部署。

EPG信息核查

EPG是IPTV業(yè)務(wù)的門(mén)戶(hù)，為用戶(hù)使用IPTV業(yè)務(wù)提供指引，是監(jiān)管的第一要?jiǎng)?wù)，因此需要通過(guò)各級(jí)集控平臺(tái)與相對(duì)應(yīng)等級(jí)的EPG平臺(tái)對(duì)接，定時(shí)對(duì)比前端EPG信息與集控平臺(tái)的EPG信息，自動(dòng)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(xiàn)，并檢測(cè)文字描述中的敏感關(guān)鍵字，尤其是影響國(guó)家利益、社會(huì)穩(wěn)定、精神文明的內(nèi)容。

IP信號(hào)播出質(zhì)量

IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控僅能做到對(duì)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的監(jiān)控，但對(duì)于因節(jié)目源質(zhì)量的性能無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)，因此需要在集控平臺(tái)監(jiān)控IP信號(hào)的播出質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)停播、劣播、中斷、音頻丟失、音視頻不同步等指標(biāo)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，保證用戶(hù)滿(mǎn)意。

業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

主要實(shí)現(xiàn)EPG門(mén)戶(hù)展現(xiàn)、運(yùn)營(yíng)管理、認(rèn)證健全等主要功能。其中EPG門(mén)戶(hù)展現(xiàn)是用戶(hù)使用家庭寬帶多媒體業(yè)務(wù)的入口，支持統(tǒng)一域名下的多屏門(mén)戶(hù)展現(xiàn)，為各種終端提供導(dǎo)航服務(wù)，與內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)配合給終端提供標(biāo)清和高清的直播、點(diǎn)播內(nèi)容。運(yùn)營(yíng)管理運(yùn)營(yíng)管理層負(fù)責(zé)完成家庭寬帶多媒體業(yè)務(wù)相關(guān)的運(yùn)營(yíng)支撐，完成統(tǒng)一業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容、用戶(hù)、認(rèn)證鑒權(quán)等的統(tǒng)一管理、增值業(yè)務(wù)的統(tǒng)一接入，三屏互動(dòng)業(yè)務(wù)的管理等，為用戶(hù)提供服務(wù)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(wù)和內(nèi)容存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的統(tǒng)一分發(fā)以及媒體內(nèi)容向用戶(hù)側(cè)的推送，提高家庭寬帶多媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量和用戶(hù)體驗(yàn)。根據(jù)業(yè)務(wù)流量的增長(zhǎng)可以設(shè)置二級(jí)平臺(tái)，減少用戶(hù)規(guī)模增長(zhǎng)后對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳輸帶寬的壓力和一級(jí)架構(gòu)平臺(tái)的CDN處理能力壓力。同時(shí)使內(nèi)容源貼近用戶(hù)端，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延得到較好控制。

終端管理系統(tǒng)

終端開(kāi)機(jī)后，首先平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)終端上報(bào)的物理地址與IP地址進(jìn)行核對(duì)，確保終端在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行。對(duì)于IP地址不在范圍內(nèi)，向終端發(fā)送相關(guān)消息，終端鎖定界面無(wú)法運(yùn)行，如正常，則繼續(xù)運(yùn)行下一步開(kāi)始業(yè)務(wù)認(rèn)證和EPG展示。

承載網(wǎng)絡(luò)

負(fù)責(zé)提供平臺(tái)至客戶(hù)終端的網(wǎng)絡(luò)傳輸，提供網(wǎng)絡(luò)連通性、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的保障。

業(yè)務(wù)流程

以互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)流程為例。

互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)開(kāi)通流程：

盒端首次使用流程（注冊(cè)流程）：

盒端訪(fǎng)問(wèn)流程（正常流程）：

終端完成首次注冊(cè)后，相應(yīng)的用戶(hù)帳號(hào)信息、開(kāi)機(jī)程序已保存在盒端，下次開(kāi)機(jī)使用，不再提示輸入帳號(hào)密碼，和下載開(kāi)機(jī)程序流程。自動(dòng)完成注冊(cè)認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后，轉(zhuǎn)入EPG界面。

4 關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)主要為基于業(yè)務(wù)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(wù)大規(guī)模部署，減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬，流量壓力，采用組播技術(shù)對(duì)承載網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造。

對(duì)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(fù)責(zé)承載網(wǎng)骨干路由學(xué)習(xí)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(fù)責(zé)各類(lèi)交換機(jī)和PON接入設(shè)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(dān)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(duì)比較密集的小型網(wǎng)絡(luò)，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(luò)節(jié)點(diǎn)，再根據(jù)是否有組播流轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)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(duì)分散的大中型網(wǎng)絡(luò)，采用工作方式為組播源只向有組播數(shù)據(jù)請(qǐng)求的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商級(jí)的應(yīng)用一般采用PIM-SM模式。

IGMP，Internet Group Management Protoco1，組管理協(xié)議，運(yùn)行于主機(jī)終端與路由器之間的協(xié)議，利用查詢(xún)和報(bào)告來(lái)確定組成員。在更換收看的頻道的過(guò)程，就是終端使用IGMP離開(kāi)一個(gè)組播組并加入另一個(gè)組播組的過(guò)程。通過(guò)在交換設(shè)備上偵聽(tīng)用戶(hù)發(fā)送的IGMP數(shù)據(jù)包，將用戶(hù)與設(shè)備端口進(jìn)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(hù)設(shè)備

三層組播域部署在SR以上路由設(shè)備，采用在核心路由器上聯(lián)IPTV平臺(tái)，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(fù)荷分擔(dān)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(shè)備上，SR指定專(zhuān)用的組播VLAN接口，啟用IGMP協(xié)議，負(fù)責(zé)二層組播協(xié)議的偵聽(tīng)與終結(jié)。接入網(wǎng)采用跨VLAN組播復(fù)制的方式，組播復(fù)制點(diǎn)啟用組播組控制功能，用戶(hù)只能加入指定的組播組。組播復(fù)制點(diǎn)可在匯聚交換機(jī)、園區(qū)交換機(jī)、OLT、ONU之間選擇。根據(jù)不同設(shè)備的實(shí)際二層組播能力選擇設(shè)置，組播復(fù)制點(diǎn)越接近用戶(hù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的節(jié)省效果越好。

目前運(yùn)營(yíng)商一般采用BRAS設(shè)備作為個(gè)人寬帶業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，通過(guò)PPPOE技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶用戶(hù)的控制，采用SR作為互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，通過(guò)IPOE的技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)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(wù)器也需要大量的設(shè)備和出口帶寬。引出了P2P技術(shù)，客戶(hù)端閑置的帶寬資源被利用起來(lái)，帶寬資源的問(wèn)題才得到一個(gè)根本性的解決。

P2P，Peer- to- Peer，采用分布式共享進(jìn)行信息的傳遞，用戶(hù)不僅從服務(wù)器獲取信息，同時(shí)各對(duì)等實(shí)體之間也相互進(jìn)行交換，能夠很好地緩解中央服務(wù)器的壓力。P4P是P2P的升級(jí)，Proactive network Provider Participation for P2P，電信運(yùn)營(yíng)商主動(dòng)參與P2P網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)智能運(yùn)算，選擇有效節(jié)點(diǎn)進(jìn)行用戶(hù)終端之間的數(shù)據(jù)交換，最大程度上解決大型節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)出口負(fù)載，從而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率。

5 三網(wǎng)融合目標(biāo)

三網(wǎng)融合要求在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的內(nèi)容管理和分發(fā)，多屏業(yè)務(wù)的統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)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(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。以聯(lián)通家寬平臺(tái)的目標(biāo)架構(gòu)為例，家寬平臺(tái)提供IPTV、互聯(lián)網(wǎng)電視、手機(jī)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(tái)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)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(jì)費(fèi)接入運(yùn)營(yíng)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(luò)結(jié)構(gòu)和技術(shù)都不復(fù)雜，政策監(jiān)管也很明晰，并市場(chǎng)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(shè)的情況自定義規(guī)范，在三網(wǎng)統(tǒng)一融合時(shí)缺乏互通的基礎(chǔ)，因此還有很多細(xì)節(jié)工作需要繼續(xù)研究。

并視頻業(yè)務(wù)由于在忙時(shí)長(zhǎng)時(shí)間在線(xiàn)，且因?yàn)榛?dòng)業(yè)務(wù)的需求，對(duì)IP地址的占用需要固定，且不會(huì)釋放，這就會(huì)帶來(lái)較多IP地址的需求，為解決這一問(wèn)題，需要研究如何協(xié)調(diào)公私網(wǎng)地址分配的問(wèn)題，目前暫無(wú)較好的解決方案，需要后續(xù)跟進(jìn)研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.041