ＩＰＴＶ在襄樊電信寬帶城域網中的應用部署

程莉莉　彭　睿　夏　煒　饒險峰　尤學勇

[摘要]隨著寬帶網絡深入千家萬戶，人們對簡單的Internet上網已經不再滿足。而網絡應用內容的匱乏嚴重制約著電信運營商的寬帶業務發展。而IPTV恰好是一種應用于寬帶的全新業務，有豐富的內容，如果發展起來，不僅會將現有的寬帶資源充分利用，同時還能提高寬帶使用效率，也會促進越來越多的人使用寬帶。結合襄樊電信寬帶城域網現狀，提出IPTV的實際應用部署方案。既有效利用現有網絡資源，又滿足新業務的需求。

[關鍵詞]IPTV 直播 點播 寬帶城域網

中圖分類號：TN99文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220115－02

一、IPTV概念及背景

IPTV即交互式網絡電視，是基于流媒體技術，以寬帶網絡為承載網，以IP為傳送技術，以交互式音視頻服務為主體集互聯網、多媒體、通訊多種技術為一體的嶄新業務集合體，向TV等多種終端形式的用戶提供豐富多彩的綜合信息化服務。其主要特點在于它的交互性和實時性，即用戶可以在任何時候點播節目庫中喜歡的節目內容。在觀看節目時，用戶可以實現“暫停”、“再繼續”等播放功能。同時用戶還.可以參與感興趣的節目互動討論。此外，IPTV還可以為用戶提供包括數字電視節目、可視電話、VOD、網上沖浪、網絡游戲、信息服務、網上購物和遠程教育等交互式多媒體信息服務，給人們生活帶來非常多的便利，具有非常好的業務發展前景[1]。而目前在我國，寬帶用戶基本上都是通過PC機接入寬帶網絡，但是電視機的普及率又遠遠高于PC機，如果能把寬帶流媒體服務擴展到機頂盒，使電視用戶也能享受到寬帶帶來的好處，這將會給運營商帶來極大的商機。

中國電信集團為了實現業務轉型的戰略目標，已經將IPTV作為未來幾年重點發展的增值業務，湖北省電信公司已經在全省范圍內建設以省平臺為中心節點、在幾個大的地市分公司建設二級邊緣節點，一些小的分公司通過寬帶城域網接入IPTV的業務平臺。作為湖北電信的二級邊緣節點，襄樊電信分公司已經針對網絡現狀進行了IPTV系統的設計并且在襄樊城域網上進行了IPTV業務部署。

二、IPTV系統承載

IPTV業務系統承載在CN2和電信城域網上。中國電信有兩張骨干網，一個是ChinaNet，另一個是CN2。ChinaNet是用來承載Internet的流量的，而CN2是中國電信著力為下一代網絡與業務打造的多功能業務承載平臺，具備可擴展性、高可用性、QoS保障和高安全性，能同時支持語音、數據、視頻、企業互連等多種業務。作為IPTV業務的骨干承載網，IPTV的點播和直播流量都是直接分發到CN2各邊緣節點。

對于VoD點播和時移電視業務，在IP城域網中使用單播方式實現；對于實時直播業務，通過組播方式來實現。目前階段，IPTV業務首先對PPPoE用戶開放，以后再考慮逐步向專線用戶開放。

根據襄樊電信目前的業務發展情況、網絡現狀和集團規范要求，目前階段采用BRAS組播復制方式開展直播業務，待業務規模發展后逐步演進到DSLAM復制方式。由于采用BRAS復制方式，目前不需要對DSLAM做大規模改造，認證和計費方式也暫時維持不變。同時，在城域網內部署相應的QoS保障，以區分普通上網和IPTV業務，提升視頻業務的質量，從而為將來IPTV業務的大規模開展做好支撐準備。

三、IPTV在襄樊電信寬帶城域網中的應用部署

（一）襄樊IPTV節點網絡組織

襄樊分節點屬于IPTV系統的一個分發節點，主要由流媒體服務器、磁盤陣列和自組網交換機組成，襄樊節點服務用戶數為3500用戶，按照20％的系統富裕量，建設規模為4200用戶。

襄樊城域網出口路由器為兩臺華為路由器NE80E，分別位于長虹路老局和荊州街局，對省CHINANET和CN2網絡已經形成雙掛結構，城域網業務控制層BRAS和SR設備也采用雙掛形式連接到出口路由器。

二級節點采用兩臺三層交換機， 從安全性和流量兩個因素考慮，兩臺三層交換機通過4×GE電路連接到城域網2臺出口路由器，形成口字形結構。

二級節點流媒體服務器采用1000Base-T接口連接到兩臺三層交換機，通過光纖交換模塊與磁陣形成SAN存儲，內容存儲采用RAID5冗余方式。

（二）IPTV業務部署

IPTV的使用質量取決于IPTV業務平臺和承載網絡的性能，特別是城域網的網絡性能對IPTV的使用效果影響非常大[2]。襄樊電信要順利開展IPTV業務必需在城域網上進行相應的組播以及QoS等應用部署。

1．組播業務部署

以部署在CN2網絡營房村節點的IPTV直播業務系統，作為襄樊電信的組播源，組播源的主備工作模式由IPTV系統提供。

以襄樊城域網為一個PIM-SM組播域，而組播源所在的CN2網絡目前配置為一個獨立的PIM-SM組播域，所以需要通過組播跨域技術，將組播業務流引入到城域網核心路由器(NE80E)，并通過核心路由器向下進行組播。根據各廠家設備支持情況，結合集團城域網指導意見中對IPTV組播業務的要求，建議采用PIM-SM協議作為組播路由協議。

RP作為PIM的集合點，負責本組播域內的組播源的注冊服務，若設置兩個RP，則兩個RP之間采用MSDP協議，可以互為備份并實現負載均衡，二者組成Anycast RP。所有參與組播的三層設備都靜態指定RP，包括核心路由器和BRAS。在RP上對組播源、組播組進行過濾，限制非法組播源和組播組，缺省DENY所有組播源和組播組，根據業務需求逐步開啟在路由器的對外端口上對服務的組播組進行過濾。在RP上對組播源進行控制，控制某個頻道只能來自某個指定的源地址，對來自其它源地址的組播報文一律過濾。

對組播接收端口，可以通過uRPF反向路徑檢查，過濾來自非法路徑的組播報文。所有面向用戶的網絡接口手工關閉組播功能。

2．接入網部署

IPTV業務發展初期階段，組播復制點為業務控制點BRAS，因此對DSLAM和二層接入網可以采用如下兩種部署方式：

方式一：單PVC/VLAN 多Session方式

寬帶上網業務終端PC和IPTV業務終端STB都采用PPPoE封裝，以單PVC/VLAN多Session的方式通過DSLAM終結在BRAS上，BRAS區分用戶數據的不同業務類型，進行相應的組播復制和QOS處理。

方式二：選擇性SVLAN方式

從ADSL Modem到BRAS的PVC或VLAN架構優化改造完成以后，將實現基于SVLAN的每用戶每業務一個VLAN的接入方式；此方式需要對用戶Modem進行改造，要求具備雙端口雙PVC能力，每個PVC映射到不同的C-VLAN，并且要求匯聚交換機支持選擇性SVLAN。

寬帶上網和IPTV業務目前以單PVC/VLAN多Session的方式終結在BRAS上，BRAS作為業務接入控制點，區分不同業務類型的用戶數據，進行相應訪問、策略、組播復制等處理。目前襄樊寬帶城域網中的BRAS全部是華為MA5200G，因此業務接入控制點部署主要集中在MA5200G設備。若要對專線用戶開放組播業務，則可考慮在SR（長虹路華為NE40E和華為NE80）及其下聯二層交換機上開啟組播功能。

為滿足PC和IPTV雙終端的接入，在已經實現每用戶一個接入PVC或VLAN的BRAS上，需要將每PVC或VLAN允許的PPPoE session連接數放寬為2。

由于目前BRAS到上聯路由器之間是靜態路由，所以建議在初始階段沿用靜態路由方式，在其直連的路由器上配置指向BRAS相應VR的靜態路由引導回流量；在將來的城域網優化中，建議在兩個VR上啟用動態路由協議，將用戶路由通過動態路由協議發放給全網。

3．QOS部署

IPTV的上下行流量不對稱，下行流量比較大，而且對丟包比較敏感[3]，因此我們主要對IPTV下行媒體流進行QoS保障，即在從IPTV POP點到IPTV業務終端之間的端到端路徑上進行QoS保障。IPTV業務的QoS保證，本質上是帶寬保證。

主要的IPTV流量帶寬保障點為：

（1）核心路由器到匯聚路由器、匯聚路由器到BRAS的下行端口的IPTV帶寬保障；

（2）BRAS下行GE和ATM端口的IPTV帶寬保障；

（3）ADSL線路下行流量的IPTV帶寬保障。

從樹狀結構和鏈路帶寬實際出發，只要作為主干的BRAS下行端口不擁塞，BRAS下行用戶速率與用戶物理線路速率匹配的情況下，作為枝干的匯聚交換機、接入交換機、ATM交換機上的端口就不必作為擁塞點考慮。

為了更好的保障IPTV業務的質量，首先將IPTV用戶的DSL線路速率提升到3M；其次，由于IPTV的QOS保障主要為下行流量保障，對于IPTV下行流量應用如下的技術策略：

（1）核心路由器業務接入標記。對于直播業務，節目源在CN2，由CN2打標記。在城域網核心路由器上行CN2端口的入方向，信任CN2的標記；對于VOD業務，在核心路由器和SR連接IPTV POP點的接口上，將所有入流量標記為高QOS等級5；

（2）核心/匯聚路由器隊列調度。在核心路由器下連匯聚路由器、匯聚路由器下連BRAS的端口的出方向，使用MDRR進行隊列調度，使用WRED進行擁塞規避，把IPTV流量配置到輪詢隊列2，帶寬30%；

（3）BRAS隊列調度和流量整形。BRAS下行GE端口的出方向，使用WRR+PQ進行隊列調度，使用WRED進行擁塞規避，把IPTV流量配置到輪詢隊列2，帶寬30%；

在BRAS上針對每個用戶兩種業務流量進行流量整形，在優先保障IPTV業務流量帶寬的前提下，保證注入DSL線路的兩種業務流量的和小于DSL線路帶寬。

對于ATM DSLAM或實施了QinQ的接入網，在BRAS上對用戶接入PVC或VLAN的出方向總流量（即IPTV和寬帶上網兩種流量）進行基于QoS優先級的Shaping，使其小于3M，且當用戶寬帶上網和IPTV總流量超過3M時，只丟棄寬帶上網流量，而保證IPTV流量，從而使通過DSL線路的總流量不超過線路速率－3M。

華為MA5200G支持下行端口的總端口QOS WRR隊列調度，可以實現IPTV的總帶寬流量保障，也支持針對SVLAN和PVC的基于QOS的Shaping，MA5200G層次化調度缺省支持PQ調度，優先調度高優先級業務。

參考文獻：

[1]張鄭擎、胡源，IPTV業務特點和相關技術[J].現代通信，2005,4:20-23.

[2]何寶宏，IPTV標準與技術發展問題，世界電信，2006，2:25-27.

[3]白麗，IPTV:又一個殺手級應用，電子商務，2005，3:38-41.