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华为宽带城域网IPTV业务承载解决方案

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是什么制约了宽带市场的发展?CNNIC历次调查表明,我国非网民不上网的主要原因有:不懂电脑与网络、没有设备、上网没有用。其实,”不懂电脑”、”上网没有用”这两条原因,实质上也就是没有设备。这说明,对我国数亿家庭来说,终端设备已经成为接触互联网的真正瓶颈。

而IPTV恰恰避开了以上的问题,将宽带业务的用户群,从传统的PC用户拓宽到电视用户,大大降低了宽带用户群的文化层次和技术要求。目前国内宽带用户约4000万,TV用户却有超过4亿之多。对于宽带运营商来说,从4000万宽带用户到4亿电视用户,有着无比巨大的市场诱惑力。同时随着通信、光传输技术的发展,三网融合已经成为必然的趋势,谁能够率先抢占市场,就会在以后的竞争中掌握更多的筹码。

图一:历年调查上网人数表(第十五次中国互联网发展况状分析报告)

图二:2002~2004年同期固网通信与移动通信ARPR比较

根据国外运营商的案例,视频类业务将极大的拉动宽带业务的发展。中华电信hiChannel依靠影视类的宽带流媒体业务已经占据了台湾八成以上的ADSL市 场,其主营业务主要集中在电影类、新闻类和教育类节目。韩国电信KT、法国NEUF TELECOM、加拿大Aliant电信公司等也利用IPTV业务极大的拓展了宽带的收费空间。国内以IPTV为主要服务内容的公司也纷纷成立,如中视网 络、北京网视(北广传媒)、神州电视台、互联星空(中国电信)、天天在线(IDG和中国网通)等,成为2004年中国宽带互联网发展的亮点。

华为宽带城域网IPTV承载解决方案

华为致力于IPTV业务的推广和研发,1999年开始启动流媒体标准和技术的预研工作,结合现代IP城域网先进技术与流媒体技术,提供全线软硬件产品,推出一整套城域网IPTV业务解决方案,同时华为积极与中视网络、上海文广、广电在线、中数传媒等内容频道提供商研讨并签订合作协议,提供IPTV整体解决方案。

图三:传统PC用户与IPTV用户对比

华为IPTV城域网解决方案,由业务支撑系统、内容网络系统、骨干承载网、接入网络几个部分组成。业务支撑系统和内容网络系统实现业务的管理和提供;网络层和接入网以及用户端设备配合完成业务的接入、控制、管理、QOS保障和安全。

图四:宽带城域网IPTV解决方案系统图

IPTV目前开展的主要业务是BTV(基于组播)和VOD业务,实时流媒体对QoS要求高,媒体分发网络的采用又使网络流量呈收敛状。这些都对承载网络提出了新的要求。

IPTV业务对承载网提出新的要求

1、IPTV的QOS指标需求

BTV是一种实时性的流媒体业务,在用户PC、STB和CS、ES

之间需要提供QOS保证,对承载网主要要求提供带宽和一定的时延保证。VOD由于没有实时性的要求,并且可以通过CACHE缓存,对时延和抖动的要求不高,但对丢包率的要求比较高。

除去应用系统、服务器、终端的响应,编解码要求,对承载网端到端QOS要求:

 2、IPTV带宽需求

目前大量主流机顶盒厂商均采用了标准的MPEG系列编码格式,另外,新一代编码标准H.264提出了更先进和更高编码效率的算法(ISO MPEG4-Part10),未来很可能成为IPTV和流媒体业务的主流格式标准。

IPTV业务对承载网的带宽需求在业务发展的不同时期根据节目套数和VOD、上网流量有所区别,可根据参考模型按照以下公式计算:

承载网带宽需求=BTV带宽(每频道带宽×套数)+VOD带宽(用户数×在线率×点播率×每影片点播占用带宽)+普通上网带宽(用户数×在线率×上网比例×平均上网流量)

3、IPTV的安全要求和组播特性

在安全性方面,首先要保证业务系统CS、ES、SMS、EPG等设备的安全性,防止非法入侵,对于用户应该只见到提供访问节目的EPG和提供流媒体 的CS及其CACHE(ES);另外要保证用户PC或STB的安全性,防止非法用户的入侵,及非IPTV 用户访问IPTV的资源。

IPTV业务主要采用组播方式实现BTV、NVOD业务,要求全网支持组播。

华为宽带城域网IPTV承载网优化解决方案

承载网分为两个平面,A平面承载普通互联网上网业务;B平面由高端路由器和BAS构成,专门承载IPTV、NGN等电信级业务;核心设备之间采用10 GE互联,互为备份;骨干区域支持全网MPLS,城域网与省干通过EBGP连接,提供跨域MPLS VPN业 务;承载网的汇聚层BAS设备,实现电信业务的流量汇聚、用户的接入、业务区分和控制,通过GE或10G连接到核心路由器,保证链路的带宽满足业务电信级 业务的流量;城域网中通过不同的MPLS VPN区分不同的电信业务;通过MPLS DiffServ提供QOS保证,在此基础上实现电信业务的综合承载。

图五:宽带城域网IPTV承载方案发展方向

当然,考虑到各地城域网投资和建设的复杂情况,目标网络的建设并不是能够一蹴而就的,需要对现网进行逐步的优化和改造,具体的过程可以是:单播(VOD业务)—→组播(BTV业务)—→组播VPN。

3.1 单播过渡方案

最初城域网可能不支持全网组播,因此在IPTV业务初期,首先开展的是VOD业务。由于VOD对时延的要求相对不高,只要保证足够的带宽,降低丢包 率,基本上就可以满足VOD业务的需求,所以这阶段承载网优化的重点放在设备转发能力和带宽的增加上,我们称之为单播过渡方案,主要内容有:

通过软硬件升级的方式提高核心设备的业务能力,使其具备强大的路由能力和高效的业务转发能力,对于核心设备采用L3的,建议更换成高端路由器;提高 核心设备与汇聚设备、BAS间链路带宽;接入层DSLAM向IP上行改造,减少级联;将缓存设备ES部署在靠近用户侧,并联到BAS或DSLAM上,降低 用户到ES的跳数,在承载网的QOS无法得到很好保证的情况下尽量提升IPTV业务的质量。

考虑到向目标网络的平滑过渡,在单播阶段,条件允许的情况下,我们推荐使用双平面的方案,搭建新业务平面,使用MPLS VPN在新业务平面为IPTV业务建立专用的MPLS VPN通道,以保证IPTV业务在骨干层面所需的带宽和QOS;在接入层用VLAN或PVC区分业务,将IPTV业务与普通上网业务的流量区分开。

3.2 组播过渡方案

为开展BTV业务,需要对全网进行组播改造,此阶段承载网优化的重点放在对组播能力的支持上,称之为组播过渡方案,主要内容有:

对核心设备升级改造,使其具备强大的组播能力,支持组播线速转发和组播QOS保证;可控组播:目前组播缺乏有效用户管理,认证、计费、管理困难,为 了使组播可运营可管理,需要对组播功能进行优化和改进。可控组播主要包含信源控制、用户控制以及安全控制三个方面,具体在承载网优化中,需建立组播访问规 则,实现授权并与业务管理平台配合进行认证,对组播用户进行管理,同时需要末端接入交换机支 持IGMP snooping、IGMP filter的特性;对DSLAM进行改造,使其支持组播业务;在最接近用户的地方复制组播报文,可占用较少的网络带宽,因此我们采用二层交换机复制组 播,由DSLAM进行组播控制;为了更好的承载组播流量,在核心和汇聚层采用RPR环的方式,通过路由策略将组播的流量引入RPR环,减小普通上网流量对 组播业务的影响。

3.3 组播VPN方案

最终我们希望使城域网达到目标网络的结构,此时宽带城域网承载多种电信业务,包括IPTV、NGN、VPN专线、INTERNET等等,承载网优化的重点放在多业务的分离,及电信业务的安全和QOS保证方面,我们称为组播VPN方案。

由于MPLS VPN在业务隔离方面的优势,成为业务隔离的基础,因此核心层必须要具备强大的MPLS VPN支持能力,支持线速MPLS 转发,支持MPLS TE、MPLS DiffServ、IntServ等QOS技术,支持QOS的线速处理;由汇聚层设备实现对业务的动态感知和区分,提供不同的QOS,然后将其引入不同的 承载平面;出于安全行和QOS方面的考虑,在接入层采用PSPT(Per Service Per Tunnel)技术隔离业务,ATM DSLAM通过不同的PVC分隔不同的业务,LAN接入则通过802.1Q分隔不同的业务,针对每种业务给予适当的QoS保证;IPTV的VPN采用组播VPN技术,可以使组播很好的在MPLS VPN内传播。

结束语——IPTV未来的发展

只有在具备了丰富的内容和强大的网络支撑后,IPTV业务才能实现快速发展。华为产品覆盖了IPTV业务从用户终端到骨干核心、从硬件到运营管理各 个方面,不断挖掘宽带网络的增值潜力,提供完善的IPTV业务运营解决方案,帮助运营商迅速占领市场,保护投资,使运营商再无后顾之忧。在未来两三年的时 间里,IPTV业务将进入规模发展阶段,用户数将持续增长。据In-Stat/MDR公司预测,到2008年,电信运营商的IPTV业务将覆盖全球 7500多万家庭,IPTV业务将更加丰富多彩,用户通过电视即可获得电视购物、游戏等增值服务以及语音、即时消息、电视短信等通信类的服务。

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