由於固定電話業務收入的不斷下降，使中國電信將希望更多地寄托於寬帶業務。但是受計算機普及率等因素的限製，從去年開始寬帶用戶的發展已開始出現增長乏力的趨勢，寬帶應用市場發展更是不盡如人意。開展業務是維係中國電信自身持續發展的需要，有利於提高ARPU值，保留用戶，降低離網率，更重要的是它打開了一扇大門，提供了潛在的新業務、新收入、新商務模式的機遇，同時它也是關係到中國電信未來網絡和技術業務轉型的戰略性領域。因此，IPTV對於處於轉型期的中國電信而言非常重要。近期，中國電信計劃在5個省、17個地區開展IPTV商業試驗，以期盡快進入全麵商用階段。目前，IPTV還處於起步階段，無論是技術方麵還是運營管理方麵都還很不成熟，本文撇開商業模式和產業鏈的問題不談，主要從技術角度出發，探討在 IPTV的建網初期，建設可運營可管理的網絡需要注意和思考的一些問題。

　　1、IPTV概述

　　1.1　IPTV平台總體結構

　　IPTV即交互式網絡電視，它利用寬帶網絡，采用DSL或以太網等接入方式，通過網絡機頂盒（STB）或PC向用戶提供多種交互式的寬帶視頻業務，包括視頻直播、視頻點播、遊戲、視頻會議等。

　　IPTV平台在總體結構上分為運營支撐層、業務應用層、承載層和用戶接入層，其總體結構如圖1所示。

 圖1　IPTV平台總體結構

　　1.2　IPTV業務對的要求

　　IPTV業務傳輸語音和視頻數據，實時性要求很強，業務流量也很大，因此，它對承載網有很高的要求。

　　1）功能要求

　　網絡必須支持CDN和IP組播技術以及二層的組播技術，減少對骨幹網的帶寬需求，同時應支持一定的組播控製。

　　2）網絡帶寬要求

　　視頻壓縮編碼技術的選取決定了IPTV業務用戶的帶寬要求。在業務開展初期建議使用MPEG4，然後過渡到H.264。建議每個用戶規劃帶寬為2Mbps以上。

　　3）網絡要求

　　不同的IPTV業務對承載網絡QoS的要求不同（見表1）。

　　4）用戶管理

　　網絡必須支持用戶等業務運營管理方麵的功能。

　　2、典型的寬帶城域網和寬帶接入網結構

　　2.1　典型的寬帶城域網結構

　　寬帶城域網分為3個網絡層次，分別為接入層、彙聚層、核心層。核心層和彙聚層采用高端路由器組網，提供強大的路由處理和流量的快速轉發。高端路由器具備強大的MPLS VPN支持能力，支持線速的MPLS轉發，支持業務隔離和用戶隔離。它為不同的業務流提供不同的QoS保證，支持MPLS和QoS結合的技術，支持QoS的線速處理。同時，高端路由器還具備強大的組播支持能力，支持組播的高速轉發和組播的QoS保證。接入層由業務接入控製點設備組成，包括寬帶接入服務器（BRAS）和業務接入路由器，現網運行的大多數BRAS在支持組播、QoS、包轉發能力等方麵能力較差。目前業務接入路由器主要由三層交換機承擔，在路由能力、多業務支持及業務處理能力方麵尚顯不足。

　　2.2　典型的寬帶接入網結構

　　典型的寬帶接入網主要提供ADSL和LAN兩種接入方式。ADSL用戶通過ADSL Modem接入到局端的DSLAM設備，再通過二層網絡（Ethernet或ATM）接入到BRAS。LAN用戶通過樓道、小區、局端的以太網交換機接入到BRAS。目前，接入網中的DSLAM設備包括ATM內核和IP內核兩種，其中ATM內核的DSLAM既有ATM接口的，也有IP接口的。

　　寬帶城域網和寬帶接入網網絡結構如圖2所示。

圖2　電信寬帶網示意圖

　　3、IPTV承載網解決方案探討

　　IPTV是一個全新的業務網，現有的寬帶城域網及寬帶接入網在開展IPTV業務方麵還存在著許多問題：a）缺乏組播支持；b）網絡帶寬不足；c）缺乏QoS保證；d）缺乏運營能力。本文將從IPTV對承載網的要求著手，討論如何在現有IP網絡的基礎上建設可運營可管理的IPTV網。

　　3.1　網絡功能部署

　　對視頻點播業務，需要通過內容分發網絡（CDN）把節目源推送到足夠靠近用戶的CDN邊緣節點，再由CDN節點分發給用戶。在建設初期，建議將CDN的邊緣節點設置在城域網的業務控製點位置，即旁掛BRAS或者L3。同時建議采用兩級CDN網，核心節點設置在城域網核心層位置。CDN的應用相對比較成熟，部署起來比較簡單。

　　對視頻直播業務，為了節省傳輸帶寬，提高網絡的可擴展性，應使用IP和二層的技術為用戶分發數據。首先，建議將組播複製點設置在DSLAM/接入網交換機上，要求支持IGMP Proxy/Snooping。其次，建議將用戶IGMP請求的終結點以及組播樹的接收端路由器設置在BRAS或L3上，要求支持IGMP v2/3以及PIM-SM。再者，要求三層網絡上的設備支持PIM-SM協議，利用核心節點設備作RP。對於業務量較大的網絡，為了提高PIM- SM中RP節點的可靠性及對網絡的組播流量進行分擔，可選取多個RP點，並進行AnyCAst RP，達到冗餘備份和負載分擔的目的。

　　組播複製點的選擇十分重要。當業務量較小時，通過模型測算可知，若DSLAM/L2上的組播用戶數與用戶選擇的頻道數相當時，組播複製點既可選擇 DSLAM/L2，也可選擇BRAS/L3。當然，考慮到將來業務的發展，在接入層設備能夠支持組播複製和用戶側的組播控製的情況下，建議選擇 DSLAM/L2為複製點。當IPTV業務量較大時，DSLAM/L2到BRAS過高的鏈路帶寬需求會導致DSLAM和BRAS成本急劇增加，所以建議選擇DSLAM/L2為複製點，其代價是較高的接入網改造成本。當然選擇L3作為複製點並不會導致成本的急劇增加，也能滿足業務的基本要求，但代價是 和業務控製很難保證。還有一點需要強調，無論複製點設在何處，為了避免二層廣播風暴，LAN接入網設備都要求支持IGMP SNOOPING、IGMP PROXY或支持CISCO的CGMP 。

　　在標準的組播模型中，接收者可以加入任意的組播組，即組播樹的分枝是不可控的，組播源不了解組播樹的範圍和方向，安全性較低。為了保護一些較重要的信息，需要控製其擴散範圍，要求RP支持配置組播靜態樹。靜態組播樹就是事先配置組播樹，控製組播樹的範圍和方向，不允許其他動態的組播成員加入，這樣能保證組播源的報文在規定的範圍內擴散。通過在RP上配置靜態組播樹，可以滿足高價值用戶的安全需求。

　　3.2　網絡寬帶化

　　IPTV是承載於IP網上的業務，所以利用現有IP網進行承載既能節約成本，保證業務的覆蓋麵，縮短業務的提供時間，又符合網絡融合的發展趨勢，但是，由於IPTV業務對於帶寬的需求很高，給現有網絡帶來了很大壓力，網絡多處存在瓶頸。

　　首先是接入網，由於接入網投資大，建設時間長，所以建議IPTV的接入網盡量利用現有的寬帶接入網提供接入，不再單獨建設。但是目前的寬帶接入網並不能完全滿足IPTV業務的要求。ADSL接入的帶寬瓶頸包括DSLAM的上聯接口、DSLAM的二層交換能力或上聯接口板到用戶板的總線帶寬以及用戶接入帶寬3個方麵。對於前兩者，隻有通過更換上聯板卡、用戶割接以及新增一些能夠滿足要求的DSLAM來解決。用戶接入帶寬與DSLAM的覆蓋半徑、線路質量以及用戶端Modem的接入方法有關，建議覆蓋半徑在2km以內。LAN接入網由多台二層交換機級聯而成，帶寬瓶頸主要在上聯端口速率，這需要通過減少網絡層數，增加具備GE接口的設備來解決。

　　其次是BRAS，現網運行的BRAS包轉發能力都較差，無法承受大的業務流量。假設 BRAS提供的最大上聯接口為2GE，除去開銷，實際可承載流量為1.6Gbps。假設上網並發用戶數為x，每用戶流量為160kbps，IPTV並發用戶數為上網用戶數的20%，每用戶流量為2Mbps。1.6×1000=0.16x+2×0.2x，x=2850。這個值比起現網BRAS上的並發用戶數小得多（這裏指經濟發達的大中城市的電信城域網），因此，除了一些極少數的IPTV用戶，在無法通過其他途經提供業務的情況下，可以通過現網的BRAS承載。經過幾年的技術發展和市場培育，許多廠商推出的BRAS設備無論是在包轉發能力、GE端口的密度、組播性能、QoS等方麵都有了很大的提升，在承載 IPTV業務上體現了強大的能力，因此在新型的BRAS承載IPTV業務是一個不錯的選擇，其主要不足是成本相對較高。

　　最後，我們測算一下從BRAS/L3到彙聚層/核心層設備的流量：

　　1）TV直播業務：每個用戶2M帶寬，假設有100個頻道，則所需帶寬為100×2M=200Mbps。

　　2）點播業務：每個用戶2M帶寬，假設每個BRAS/L3下帶10000個用戶，所需帶寬為10000×2M=20Gbps。

　　假設，80%的用戶欣賞20%的熱門節目，所以隻有20%的用戶流量是從接入節點到彙聚節點。同時，按經驗值，取1:3的並發收斂比計算，從BRAS/L3到彙聚層/核心層設備所需帶寬為20×（1/3）×（1/5）=1.33Gbps，不會對網絡有大的影響。

　　3.3　QoS要求

　　由表1可知，IPTV業務對於時延和丟包要求較高，因此，IPTV應能提供以下的QoS保證：a）高帶寬；b）低丟包率；c）優於Internet業務；d）高速組播轉發能力；e）快速頻道切換。

　　彙聚和核心層主要承擔組播分發及CDN服務器之間的內容分發流量。這個層麵的設備要求提供以下QoS保障：a）強大的MPLS VPN支持能力；b）支持MPLS DiffServ/TE； c）支持流分類，能基於組播地址設置優先級；d）根據頻道數×節目帶寬+點播用戶數×節目帶寬進行預留；e）支持擁塞管理，限製服務器源的速率。現網的核心/彙聚設備均為高端路由器，能滿足以上QoS要求。

　　邊緣節點設備主要承載VOD流量和流量，向用戶分發媒體流。這個層麵的設備要求提供以下保障：a）支持雙向數據緩存；b）支持多種流分類：基於組播地址、用戶帳號、VLAN/PVC、IGMP等；c）報文緩存能力；d）線速ACL；e）靜態加入組播組。在QoS方麵，BRAS的能力比L3要強很多。

　　接入網設備應支持PVC/VLAN隔離（PSPT），支持802.1p以及雙向帶寬控製CAR、組播靜態注入等。現網的接入網設備在QoS方麵能力都很弱，需要進行優化改造。

　　3.4　用戶

　　在組播業務中，要保證業務的可運營可管理，就要通過一些必要的策略達到業務可控的目的。組播的控製策略有很多種，對組播用戶的控製是其中之一，一個重要的技術手段就是對用戶的認證和授權。原有的寬帶網絡中用戶的認證多用於IP單播業務，並不能完全滿足組播認證的要求，這就需要對原有的認證體係進行改造，以適應 業務的開展要求。按用戶與網絡設備之間的通信方式，目前使用較多的網絡層接入認證方式主要有PPPoE和DHCP兩種。

　　要采用PPPoE進行認證的方式，主要需要解決的問題是組播數據的下發，因此，可以針對用戶的不同業務采用不同的業務分發通道，也就是說，一方麵要求 BRAS設備支持IPTV業務的PPPoE認證，其相關的單播數據通過PPPoE的通道下發，另一方麵組播數據通過IPOE的通道進行下發，這就要求 BRAS通過認證信息能夠區分用戶業務種類，而DLSAM設備需要支持組播分發及組播組的控製，同時要求STB設備支持雙協議棧。這樣既可以保證原有認證係統的功能，同時也能保證組播業務的順利開展。

　　對於DHCP認證方式，其主要問題是保證DHCP接入的安全性和真實性，這就需要在DHCP包文中引入OPTION82選項。對於存在多個終端同時使用DHCP的場合，為了區分這些終端，還需引入OPTION60選項。DHCP Option82選項通常由DSLAM設備將用戶的端口信息和設備信息插入到用戶的DHCP報文，DHCP服務器通過識別OPTION82執行IP地址分配策略或其他策略。OPTION60選項通常由終端自帶，不同類型的終端可以通過設置不同的OPTION60來識別。通過OPTION60選項，可以實現對不同的終端分配不同的地址空間。但是，OPTION82的引入需要DSLAM的支持，目前網絡上使用的設備大部分並不具備該功能，因此需要進行接入設備的改造。

　　兩種認證方式各有優缺點，PPPOE認證技術比較成熟，安全性高，不需要進行接入網設備的改造，但是需要BRAS的支持，投資較大。DHCP認證方式安全性較差，為保證接入的安全性需要進行接入網的改造，如要求接入網設備支持OPTION82，為防止DHCP Server欺騙需要進行二層的用戶隔離，而目前LAN接入網大部分還無法提供。但是采用DHCP認證方式，IPTV業務流量可以從三層交換機傳輸，投資較少。

　　3.5　解決方案綜述

　　在現網基礎上建設IPTV業務網，建設方案如下：

　　a）接入網部分利用現有的寬帶接入網，主要進行設備帶寬以及二次組播功能方麵的改造，對於無法進行改造的設備可以通過新增接入設備予以解決。

　　b）骨幹網邊緣節點可以設置在BRAS上，也可以設置在新增的L3上。采用BRAS進行承載的優點是QoS和用戶管理較好，而且可以充分利用城域網設備，當然隻有新型的BRAS才可以，現網上大多數的BRAS不適合用戶承載IPTV業務，缺點是投資大，覆蓋麵不夠。采用L3進行承載，優點是在投資較小的情況下，可實現大麵積的業務覆蓋。缺點是QoS和用戶管理不好，網絡健壯性和發展性較差。

　　建網初期IPTV解決方案如圖3所示。

 圖3　IPTV承載網方案示意圖

　　4、結束語

　　對承載多業務的寬帶IP網絡， IPTV提出了很高的要求，即在提供原有通信功能的基礎上，還需要更高的帶寬、更強的控製能力以及更高的傳輸連續性和穩定性。當然，IPTV業務剛剛起步，在承載網方麵還有許多技術問題需要進一步的分析探討，但是提供IPTV的應用需求對寬帶IP網的發展無疑具有重要意義。