利用ASON构建可运营的流媒体网络平台

    随着目前视频点播、网络电视等多媒体业务的不断升温，各大网络运营商纷纷将目光投向流媒体服务市场。如今流媒体已经日益成为宽带网络的主流业务，而流媒体数据具备的“带宽的独占性”、“大规模并发性”以及“流速的平稳性”等特征，对网络性能提出了更高的要求，对现有的网络技术体制也提出了很大的挑战，因此，如何充分利用现有的网络资源，以最小的投资获得最大的经济回报？如何解决实时媒体流数据带来的网络服务质量问题？成为运营商在系统部署时所面临的最大困难。

    在技术层面上，流媒体业务涉及多种不同技术体制的技术，涉猎范围十分广泛，从内容存储分发到交换技术、电子节目导航（EPG）技术、承载网技术、编解码技术、安全加密技术、信令技术等等。本文从承载网的角度阐述了流媒体业务当前面临的挑战。流媒体业务对于QoS的高要求,包括带宽、延时、丢包,使得传统IP网络较难承载这一业务。ASON的出现为流媒体的传送提供了良好的平台，它以光纤作为传输媒介,引入WDM(波分复用)等技术,可满足巨大的带宽需求,其光路交换的特性可减小延时、丢包等的影响。利用ASON构建面向流媒体的网络平台是未来的发展方向。本文探讨了利用ASON构建面向流媒体的组网模式以及所需要的关键技术。

二、流媒体业务特征及利用ASON组网模式分析

    流媒体业务是指采用流式传输技术通过网络远程传送媒体信息，客户端计算机不用将整个影音文件下载到本地，便可以即时收看、收听的一种实时业务。它具有大规模的并发性、实时性以及大流量的突发性，这对现有网络的容量和结构都将形成很大的挑战。常见的流媒体的应用主要有视频点播（VOD）、视频广播、InternetTV、视频监视、视频会议、远程教学、交互游戏等。

    大规模流媒体服务系统一般采用层次化的体系结构：首先是服务器子系统，它的主要作用是运行应用软件、处理用户的各种请求；其次是存储网络，它的主要作用是提供高效的数据吞吐能力，保障系统可以同时传输大量的并发媒体流；第三是存储系统，它的主要作用是为各种媒体文件提供海量存储空间；第四是数据网络，它用于连接各种服务器以及城域骨干网络，使得流媒体服务系统可把并发媒体流传送到广大用户。

    网络流媒体应用模型可以从网络和业务两层来分析。这两者间的关系描述如下：流媒体业务集成平台运行在网络中，对于宽带网络运营商来说，流媒体业务集成平台的作用相当于中心媒体服务器；宽带网络运营平台则提供了一个用户接入、并为用户提供视频流媒体服务的平台，在用户与业务集成平台之间，其作用就是一个针对用户的媒体服务器，并提供用户接入、认证、基本数据记录等功能；业务集成平台功能相当于一个用于存储、传送媒体内容的区域存储网络（SAN：StorageAreaNetwork），提供一个电子节目指南（EPG）功能的、用于业务服务的XML门户网站。考虑到网络层可分为驻地网、宽带城域网和干线网三种，在部署流媒体业务时，既要考虑到该业务在宽带城域网内运行，同时又可以通过干线网进行跨地区的节目传送，实现跨地区流媒体节目交流。所有业务由业务运营商提供，驻地网提供用户接入功能，并跨接到城域网上，为用户提供具有QoS保证的多媒体业务。

    随着现在ASON技术的不断发展，利用其快速突发传送技术和动态组播技术来承载流媒体业务已经成为当前业界研究的热点，以IP/ASON双平台的广域网成为流媒体业务集成平台的发展趋势，如图1所示。这样可以为实时流媒体业务提供具有端到端连接的光链路。目前ASON的动态组播技术还处于研究阶段，它涉及到ASON组播的UNI接口技术、ASON组播的路由技术、ASON组播的信令协议技术。各大标准化组织尚未对ASON的组播框架做出明确定义。因此IP/ASON的建网模式还不具备技术成熟条件。但随着这些关键技术的研究深入及标准化，它必将成为下一代流媒体系统部署的最佳方案之一，值得各大运营商密切关注。ASON组播机制与传统IP网络组播相差异比较大。ASON控制平面构建于通用多协议标记交换（GMPLS）协议体系，标记（Label）是ASON中业务的惟一标志。GMPLS简化了数据转发流程，提高了组播的实时性。GMPLS的二层交换提供流量工程支持，ASON良好的生存性是组播业务QoS的重要保证。这些优点都是“尽力传送”的IP网络所不及的。ASON支持多粒度业务交换，因此ASON的组播数据可基于波长、以太网帧或者SDH/SONET。目前主要利用ASON承载的SDH/SONET业务实现组播。

    IP/ASON双平台能够有效地支持高实时性业务的QoS要求。由于业务集成平台是建立在IP/ASON双平台广域网上的，利用ASON提供的链路层组播功能，由CDP通过ASON的信令接口UNI，实现网络电视节目基于端到端连接的、可靠的数据传送。具体过程如下：在媒体内容传送平台上，内容分发由内容分发管理器通过UNI（UserNetworkInterface）代理向ASON发出请求，ASON的内部信令过程负责路由计算和通道建立，再通过与媒体服务器相连的UNI代理向其转发内容分发请求，如果该请求通过鉴权过程，媒体服务器向UNI代理应答；该应答通过光网络转换后，被转发到内容分发管理器（如图2所示）。最后，由内容分发管理器协调内容服务器向媒体服务器进行内容发布。内容发布结束后，可以通过类似的信令过程，删除光通道。

    IP/ASON组网方式的优点是明显的，它能够提供满足高实时性流媒体业务的要求，并支持流量工程。结合IP/ASON双平台特点，由IP传送符合流媒体业务的QoS情况下在IP层上进行传送，当IP层不能保证流媒体网络传送的QoS时，采用ASON建立端到端的链路连接，以保证流媒体在网络上传送的QoS。

    IP/ASON组网模式如图3所示。在流媒体业务方面，通过将不同区域的数字流媒体节目推送到信息网上，实现网络流媒体业务跨区域广播的业务特色。IP/ASON双平台特色的宽带网为流媒体传送提供技术上的支撑，主要包括流媒体业务网关设备、CDP(发现协议)的网络分发、业务集成管理系统这三项关键技术。这三项关键技术将分别应用于业务集成平台中的三个不同角色，流媒体网关设备将提供给网络流媒体业务提供商，由数字流媒体节目供应商利用流媒体网关设备协议转换功能，实时地将流媒体节目推送到宽带城域网上。当城域网上的流媒体节目可以在城域间交流时，通过将不同地区城域网上的流媒体节目推送到信息网上，就可以在信息网上形成网络流媒体节目源，供不同城市的业务运营商作为节目源开展网络电视业务。媒体服务器为用户提供网络电视的接入业务。业务集成管理系统则将给流媒体业务提供商提供一个技术支撑平台，这个技术支撑平台包括XML门户网站、业务管理系统、CDP等模块，由业务管理系统利用用户ID进行密钥的分发、控制CDP将业务内容分发到用户所在媒体服务器、提供VoD业务的媒体存贮及业务产品的定制。CDP则在业务集成管理系统的控制下，在保证业务内容传送质量条件下，将业务内容分发到指定的媒体服务器（MS）。

    下面我们结合IP/ASON组网模式，简要给出一个流媒体业务中直播业务的内容分发流程实例，以此来阐述流媒体应用的实际实现过程以及光网络需要完成的功能和要求。

    对于直播业务，其内容的网络分发具有实时性、连续性，即流媒体网关向宽带城域网上推送的数字电视节目是以流媒体的形式连续输出到网上，并且每个节目占用的带宽基本稳定，因为数字电视节目一般采用CBR(固定比特率)方式进行编码，并且相对于电视广播模式，网上数字电视的直播采用组播形式，对于底层网络平台，应支持组播。由于IP层通过路由进行组播及媒体内容的传送，IP是“BestEffort”协议，不能给我们提供具有端到端连接及QoS保证的媒体内容传送，而IP/ASON具备双平台特色，在此网上直播的视频媒体将直接在ASON层上，通过ASON层提供的链路层组播功能，以端到端链路连接的方式可靠地将流媒体网关推送来的实时视频媒体节目传送到相关的MS。

三、结论

    目前，随着ADSL、LAN等宽带接入用户数量的不断攀升，视频点播、网络电视等业务的不断升温，各大网络运营商对流媒体服务系统的建设热情不断高涨。国内也已经开始投入力量在进行可控组播协议标准的制定和对快速突发传送等关键技术的研究工作。各设备厂商也纷纷开始研制各种新的网络设备产品以支持新的技术，与此相对应，随着这些网络产品和网络技术的不断推陈出新，从集中到分布、从单播到组播、从两级到多级，从纯IP到ASON的组网模式也必将成为流媒体服务系统建设的趋势。