ＩＰＴＶ與Ｐ２Ｐ的結合

摘要：針對IPTV所面臨的技術瓶頸，闡述了IPTV與P2P技術結合的優勢，并描述了相關工作流程。

關鍵詞：IPTV；P2P；CDN；超級節點

引言

隨著Internet在全世界迅速普及和發展，人們希望互聯網不僅僅只提供網頁瀏覽、文件下載等簡單業務，并且能提供“邊下載邊播放視、音頻等信息”的功能，這種“邊下載邊播放”技術就是我們所熟知的流媒體技術，而IPTV就是其中一個典型的應用代表。

IPTV即交互式網絡電視，是基于寬帶高速IP網的一項以網絡視頻資源為主體，以電視機、手機等為顯示終端的流媒體服務。它能根據用戶的選擇配置多種多媒體服務功能，包括數字電視節目、可視IP電話、DVDNCD播放、互聯網游覽、電子郵件、以及多種在線信息咨詢、娛樂、教育及商務功能。

目前IPTV有兩種終端：一是電腦；二是通過IP機頂盒接入電視。隨著移動通信技術的快速發展，包括移動數字電視、電視手機等多種產品也將在未來出現，特別是隨著IP數字化生活的來臨，IPTV將以三網融合的一種重要表現形式而受到市場的追捧。

1 IPIV的本質

要推動IPTV的發展首先就要明確其定位，也就是大家想通過IPTV干什么事情。目前最常見的說法是，IPTV技術順應了通信與信息化家電、娛樂相融合的發展趨勢，它可以利用寬帶多媒體終端為用戶提供多方面的互動多媒體寬帶增值服務，加快寬帶網絡進入用戶的家庭生活和娛樂的速度，具有良好的發展前景并將實現三網融合的突破。這種說法沒有錯誤，但它只是描述了IPTV未來所起的作用和部分表現形式，并沒有說明其本質。

其實，IPTV代表了可交互傳播型信息服務的發展方向。雖然傳統的電信網適合提供交互型業務，有線電視網絡適合作為單向信息傳播的通道，但都無法提供一個可供用戶自主選擇、具有廣泛信息傳播能力的良好平臺。然而。無論是電信運營商、廣播電視部門還是其他的信息服務提供商都可以利用IPTV的強大技術平臺，開發出豐富多彩的應用和服務，例如，看電視、聽音樂、讀書、玩游戲、查詢資料、接受培訓、參與活動、發表評論等，這些應用和服務才能真正吸引用戶并創造價值。由于這些應用和服務的完成過程存在各自的特性，因此未來的IPTV平臺將具有一個架構簡單但處理能力強大的核心以及豐富多彩的應用實現接口；IPTV業務將發展成為一種新的服務體系，而不是簡單的業務組合。IPTV本身不是商品，它能否很好地承載諸多用戶需要的服務決定其真正價值。

2 IPIV的技術“短板”

IPTV，作為近年來在全球興起的熱門多媒體應用，突破了傳統電視節目單向傳輸的局限性，使用戶能夠參與其中，方便、靈活、自由地獲取所需。但是要想得到這樣的良好體驗，我們必須付出相應的代價——網絡需要更高的帶寬、更靈活的資源調度能力、更暢通的傳輸通道、提供更豐富多彩的內容?，F在我們的IPTV采用CDN(內容分發網絡)技術來完成多媒體內容的存儲、調度、轉發和播放等功能，基本上滿足了現有需求。然而，在面對大規模用戶選擇同一內容等情況時，現在的技術還存在服務效率低、重定向機制復雜等問題，如果不能有效解決大規模用戶對交互式多媒體應用需求的問題，IPTV將不得不受限于此瓶頸。因此我們需要引進一種更為先進的網絡架構，來滿足IPTV業務發展的需求，在這樣一種背景下，如何利用P2P技術在交互式應用等方面的優勢，構建更加靈活有效的IPTV業務網絡就成為人們討論的重點話題。

3 P2P技術概述

P2P是對等連接peer to peer模式的簡稱。目前，業界對P2P的定義還沒有一個標準的說法，簡單地說，P2P技術是一種用于不同PC用戶之間、不經過中繼設備直接交換數據或服務的技術。它打破了傳統的Client／Server模式，在對等網絡中，每個節點的地位都是相同的，具備客戶端和服務器雙重特性，可以同時作為服務使用者和服務提供者。

P2P采用一種與CDN完全不同的內容傳遞方式。它在每個觀看的用戶機器上申請一塊內存，在用戶觀看節目的同時在內存中緩存一部分數據，為其它用戶提供端到端的下載，也能從別的機器上獲得所需的數據，最終完成視頻數據的多用戶、高帶寬播放。它按照時間片將用戶分成幾批，單位時間片內的用戶之間實際上是P2P視頻直播。當用戶任意選擇視頻播放位置時，它需要將用戶從原來的時間片中去除，然后加入相應的時間片中，經過短暫的緩沖后，就能從用戶指定的位置開始播放視頻。由此可見，P2P的核心是利用用戶資源，通過“非中心化”的設計和多點傳輸機制，實現了快速而不依賴服務器的文件交換?；赑2P的IPTV體系結構可以使得IPTV業務的廣播和轉播等門檻降低，可以讓眾多用戶參與多媒體內容的提供和共享，同時還可以節約電信運營商之間的對接流量。

當然，運用P2P技術實現IPTV應用也有一定的難點。首先，P2P點播技術對帶寬抖動十分敏感，而P2P流媒體是一種大流量的傳輸技術，必須將用戶帶寬完全利用起來才能與片源碼率相當，相對于Ⅳ、IM等小流量的服務，帶寬的抖動很難避免；同時，P2P點播節目源多，用戶比較分散，單個片源上的用戶比較少，分享率低，因此很難提高速率；最后，P2P點播圖像質量比較好，接近帶寬上限，如果不采用精細的控制技術和良好的NAT穿透技術，在用戶數比較少的情況下不是很實用。

4 P2P理念與IPTV業務的結合

IPTV面對的是十萬規模、百萬規模的大并發多媒體服務的挑戰，在服務器I／O能力、帶寬、海量存儲、部署成本等方面都受到了前所未有的考驗，它既要滿足用戶實時性業務要求，又要滿足大規模并發用戶同時在線的要求，還要能夠滿足低成本部署的運營要求和未來業務的可擴展性的要求。因此，IPTV需要引入P2P重疊網的理念和技術。

共享資源協同計算是P2P的生存方式和生命力源泉。P2P系統將互聯網應用從依賴于有強大處理能力和高帶寬高性能計算機設備的集中處理模式的禁錮中解放出來，利用多個通用計算機設備的共享滿足應用對高帶寬和高性能計算資源的要求。P2P意味著計算機網絡全部計算潛能的一次釋放。采用P2P架構可以有效地利用大量普通計算設備的計算資源和帶寬資源，將計算任務或存儲數據分布到所有結點上，達到高性能計算、高I／O能力、高帶寬和海量存儲的目標。P2P系統在大規模并發服務時凸現優勢，降低了系統的部署成本，這種高性價比能力正是P2P技術發展的強勁動力。

由此可見，P2P能夠很好地解決IPTV需要的帶寬問題，而IPTV同時又能避免P2P的版權問題和用戶問題。

5 P2P-IPTV工作流程描述

在基于P2P的IPTV架構的基礎上，IPTV終端得到服務的流程可以分為三個部分。

(1)登錄IPTV系統。IPTV終端啟動后，首先將自行檢查是否處于NAT或者防火墻之后。UDP數據包無法正常穿越這些設備，因此需要利用NAT穿越技術打通信道。當打通NAT信道后或直接處于公網位置，終端則發送UDP數據包給存儲在其配置文件中的超級節點(列表)。這個列表以超級節點的IP：PORT形式存儲。如果列表為空，則終端直接登錄到IPTV登錄服務器，獲取超級節點的列表。

(2)對等用戶搜索。IPTV終端登錄到承載網絡后，需要搜尋與其具有相同IPTV請求的對等用戶，并從這些對等體中得到所需要的服務。這個過程需要超級節點的索引幫助。超級電視節點在接受終端登錄的同時，將記錄用戶的請求并做服務歸類和索引，將其存儲在服務歸類數據庫中。超級節點在接受用戶請求后將根據其需求返回與其具有共同服務的對等體終端的列表，據此，終端可以直接與對等體建立連接，得到具有一定QoS保障的服務。

需要指出，超級電視節點也是一種終端，只是其處理能力或帶寬能力較強，被系統選為超級節點。當它退出系統時，由于超級節點的分布式連接，終端用戶的對等服務搜索過程并不受影響，其他超級節點可代替提供相關服務。這保證了IFTV系統的健壯性和穩定性，也為系統規模的擴展提供了可能。

(3)服務建立和撤除。終端用戶得到對等用戶的列表后，將通過基于IP協議的IPTV承載網絡直接與多個對等電視用戶建立點一點的通信連接，彼此交換多媒體流的信息，從多個對等體接受數據流。當某個用戶退出系統時，與其建立了點一點連接的對等用戶將刪除相應信道，并將更新的對等用戶列表提交到超級電視節點，為下次用戶搜索作準備。

6 結束語

在中國這樣一個電視擁有量居世界第一、電腦擁有量居世界第二的龐大市場，IPTV擁有著潛在的海量用戶，市場潛力不可估量。為實現便捷、高效快速、價優質高的IPTV網絡應用，結合P2P技術不失為一條值得探索的道路。