IPTV中的接入网络新技术

1、IPTV业务要求

　　IPTV业务对接入网络提出了以下要求：

　　●高的网络带宽和用户线路可用带宽;

　　●支持QoS，提供视频流的带宽保证和优先级调度机制，保证视频流的分发;

　　●接入网设备需支持组播，对用户组播请求的快速处理;

　　●支持多业务、终端接入和管理;

　　●用户接入认证，用户组播权限管理;

　　●网络的高可靠性、组网冗余。

　　2、多边缘模式支持IPTV业务

　　适合多业务发展的多边缘模式能更好地支持IPTV业务对网络的需求，如图1所示。在多边缘模式下：高速上网业务由一个IP边缘接入、BRAS控制;IPTV业务通过另外的IP边缘指向中间件平台;VoIP业务等其他业务通过另外的IP边缘指向软交换或相关的平台;组播复制和用户控制在DSLAM完成;高速上网业务采用PPPoE认证，充分保护现网投资;IPTV/NGN业务网络层认证通过DHCP Option 82完成。由多条ATM PVC或/和多个Ethernet VLAN分别承载不同的业务，即在接入层从逻辑上对业务进行区分承载。目前，欧洲运营商以及部分国内运营商已经在部署该种业务模式的网络上承载IPTV业务。多边缘是一种基于多业务承载的网络架构，能够平滑升级承载各类业务，以保护现有投资。

　　3、接入网中的业务分离技术

　　在多边缘架构下，如何在接入网完成对用户各种业务数据的分离，对接入设备DSLAM提出了新的要求。目前在接入设备中有多PVC和单PVC两种方案。

　　(1)多PVC方案

　　多PVC方案如图2所示。此方案中，接入设备DSLAM的每个端口应支持多PVC方式。不同用户终端发送的untag数据业务流分别采用不同的PVC承载;应支持PVC到VLAN的映射，不同PVC的业务流被分别映射到不同的业务VLAN，对应于图2中的S-VLAN1和S-VLAN2;在VLAN Stacking应用模式下，S-VLAN用于标识业务，C-VLAN用于标识用户。DSLAM完成PVC到VLAN的映射。不同VC的业务流分别映射到不同的S-VLAN，对应图2中的S-VLAN1和S-VLAN2;不同用户的业务流采用不同的C-VLAN标识，对应图的C-VLAN1、C-VLAN2和C-VLAN3。

　　多PVC方案示意

　　(2)单PVC方案

　　单PVC方案示意如图3所示。在该方案中，接入设备DSLAM应支持每个DSL端口采用单PVC(或无PVC的包接口)承载不同的业务;DSLAM根据报文的以太网类型将PPPoE和IPoE报文映射到不同的业务VLAN，对应图3的S-VLAN1和S-VLAN2(N:1映射，即不同用户的相同业务映射到同一业务VLAN)。除根据数据包的以太网类型区分单PVC上的业务数据外，DSLAM设备还可根据VLAN Tag来区分业务，但这对用户驻地设备(CPE)提出了更高的要求。

　　单PVC方案示意

　　相比之下，多PVC方案较为成熟，并且目前设备支持情况较好。用不同PVC承载不同业务，在QoS保证、业务管理和业务监控等方面有优势。

　　4、组播控制技术

　　IP组播技术有效地解决了单点发送多点接收、多点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，能够有效地节约网络带宽、降低网络负载。基本的IGMP Snooping/proxy功能可以解决组播报文二层泛滥的问题，而在IPTV业务环境下，跨VLAN组播技术、增强型组播控制技术、预览功能和呼叫详单等都能有效地实现对用户组播业务的管理。

　　(1)跨VLAN组播技术

　　标准IGMP Snooping功能只提供同一VLAN内的组播功能，而目前大多数运营商采用端口划分802.1q VLAN的方式进行用户的隔离与定位，因此在实施组播的时候，用户通常是处于不同VLAN之中的，如果这时候还采用标准IGMP Snooping，会导致每个VLAN内部都要建立一条组播流，最终无法达到节省网络带宽的效果。

　　采用跨VLAN组播技术则可以很好地解决这个问题。举例来说，某组播节目源A从网络侧VLAN100下发到DSLAM，对于属于VLAN1的用户1和属于VLAN2的用户2来说，当他们点播了节目A时，DSLAM就会将节目A的数据流从VLAN100复制给用户1和用户2。对于节目A来说，DSLAM与上层设备之间一直只存在一个流，这样就达到了最大程度节省带宽的目的。因此，在接入网络实现跨VLAN组播是DSLAM或接入节点必不可少的功能。

　　(2)组播接入控制

　　IGMP本身没有对用户是否能加入某个组播组进行控制的办法，而由于组播数据流是在接入节点进行复制的，因此在接入节点对用户是否允许获得某个组播视频流的控制，对视频数据的安全性、保障运营商利益、防止非法用户等方面显得尤为重要。目前，可以通过设备管理功能在用户端口预先设定个性化的Profile，对于特定的一个或一组组播节目设置访问权限，允许或禁止用户的加入、控制组播业务，防止非法用户占用网络资源。通过类似的功能，还可以在接入节点上对用户访问组播节目进行更精细的控制，如可控预览、家长限制等功能，对于特定用户，限制其可以观看的节目和数量等，从而有效保护运营商的资源，有利于IPTV业务的健康发展。

　　在用户的合法性检查方面，可以通过对物理端口、MAC地址、IP地址、VLAN、协议类型和协议端口的组合选择绑定，在接入设备上进行Anti-spoofing防欺骗功能，从而实现网络内部的安全管理，防止IP地址冲突等。

　　在防止非法组播源扩散方面，可以在接入节点上通过实现阻断上行组播数据的方法防止非法的组播视频数据流入网络。

　　(3)用户呼叫详单功能

　　用户呼叫详单是IPTV业务运营必不可少的功能。DSLAM应能对用户点播行为及相关信息进行详细记录，并与IPTV业务平台的数据同步。用户呼叫详单为业务计费、收视统计和用户行为分析等提供了强有力的数据支撑。

　　5、接入网络设备的性能和QoS技术

　　为满足用户对视频业务画面质量及快速获取信息的需求，通常需要接入网络达到每用户端口2 Mbit/s以上的带宽需求、无阻塞转发以及对用户加入请求做出毫秒级的快速响应。在多业务、多PVC方案下，至少达到每端口具有4个以上的PVC。接入层至少能支持1 k以上的组播流同时复制。在QoS业务质量保障方面，要求接入网络设备具备DiffSev能力，支持802.1p优先级标签的识别和映射，支持每端口4个优先级队列以及数据流的监管和整形技术。

　　6、结束语

　　综上所述，接入网络作为直接面对用户的第一段网络，由于用户数众多、接入方式复杂和安全性要求高等特点，因此在支持IPTV业务时，除了在带宽上需要进行大幅提升，满足视频业务的需求外，对多边缘架构、业务分离技术、多种增强组播控制技术以及QoS相关技术的支持将是能否较好承载IPTV业务的关键。