深度分析电信运营商基于SDN虚拟专网发展IPTV
张晓卫| 亦非云| 2020-02-10

  【流媒体网】消息:2020年,IPTV走过了第16个年头。经历了探索、启动、推广、突破,到目前拥有3亿左右用户,它已然成为第一大主流传输渠道。但随着用户规模的不断扩大,增量空间进一步收窄,值得一提的是2019年11月IPTV总用户规模与10月份持平,IPTV维持在2.94亿户,首次出现月环比零增长局面,“触顶”迹象越发明显。面对此情况,IPTV的运营在内容、广告、互动等层面进行了各种积极探索,取得了良好的收益。

  另一方面,全国宽带用户已达到4.4986亿户,而100M以上的接入用户为3.6196亿户,这个数字与IPTV的2.94亿户之间还有相当的差距。除却终端用户只选择了宽带服务而不选IPTV的少数情形,其实对电信运营商而言,IPTV用户还有相当的潜在宽带用户有待挖掘。那是什么阻碍这1.5亿的普通宽带用户发展为IPTV用户呢?

  据作者了解,大的原因包含以下

  1. 除去宽带网络成本,现有IPTV系统扩容成本并不低,包括头端、网络、机顶盒等,尤其是网络设备为了支持IPTV所要求的组播传输、RTSP推流,以及专网安全播控组件,都带来了额外的建设成本与运维成本。

  2. IPTV限于组播传输等问题,对于WIFI的适配性不好,每个机顶盒都要通过线缆接入网络。这个对于家庭用户造成的困扰很大,也给装维人员造成了困难。

  3. 5G、移动视频端等新的电信系统建设热点出现,不可避免的分流了对于宽带网络以及IPTV的投入度。

  这其间的网络设备很多是IPTV专用,且一次性投入,而用户的发展又存在很多不确定性,在激烈的市场竞争中很容易造成浪费。能否通过SDN(Software Defined Network,软件定义网络)来找到一条成本合理、投入可控、播控安全的方法来开拓这部分只有普通宽带以及WIFI场景下的用户呢?

  近期,亦非云高级研发总监张晓卫表示:通过SDN/VVPN(Virtual Video Private Network,虚拟视频专网),可以实现普通宽带网络、终端与业务的“软”升级,以较低的投入水平实现普通宽带上运营IPTV

  按照亦非云的基于SDN的VVPN解决方案,可以将VVPN客户端集成到电信运营商机顶盒软件中,无需升级/更换、增加交换机设备,也无需升级/更换光猫/路由器设备,就可实现在普通宽带中机顶盒访问原有直播业务。减少前期大量的硬件设备的资本投入及改造周期,以及上门安装、更换设备的成本与时间。

图1:亦非云VVPN方案

  改造重点普通宽带和WIFI网络适应专网运营

  按照广电总局2016年6号令《专网及定向传播视听节目服务管理规定》要求,IPTV需要在局域网或者利用互联网架设虚拟专网进行定向传输。这一定义为VVPN和SDN技术应用提供了合理合法的应用空间。IPTV直播业务通常是基于UDP组播技术,而点播很多是基于RTSP UDP推流服务。而普通宽带是面向互联网业务的网络架构:

  l 网段划分便捷了管理,但是阻隔了组播信号

  l NAT的存在节省了公网IP,但是使得RTSP UDP推流成为不可能

  l 普通宽带中的终端能访问公网服务,但是无法访问电信运营商专网服务

  VVPN基于SDN/NFV技术,在不改造网络设备的前提下,利用互联网架设虚拟专网在播放终端与后台间建立VVPN局域网通道,从而低成本、快速、安全的实现了普通宽带向IPTV专网的转化。同时,VVPN解决了UDP组播传输直播、RTSP UDP推流点播这些难题。

  改造难点之一:UDP组播传输VVPN解决方案

  UDP组播是由路由器维护组播组信息。为了跨网段传输组播,传统的方案需要路由器和交换机允许组播协议通过,路由器将申请加入的操作向上级路由提交。广域网通信要经过多级路由器和交换机,考虑到D类地址冲突以及UPNP等应用需要限定范围,几乎所有的网络设备都默认阻止组播协议通过(只允许本网段内,不向上级提交),这使得广域网上传输组播有很多局限。而一般面向互联网的家庭光猫也并不支持组播网段间传递,造成了IPTV所需要的UDP组播无法导到终端。

  同时,WIFI环境下由于机顶盒默认对于UDP组播不返回ACK给发送端,造成降速传输,一般不超过1Mbps,这个实质上阻断了视频流的传输。

图2:广域网上传输组播的局限性

  VVPN在网络数据链路层进行重构,通过虚拟网络的方式,对于3层及以上的数据进行再次打包传递,虚拟的划分出了专用通道,并辅以route、iptables等配置,从而传递UDP组播(如图4左)。如果把原有开放网络比作常见的道路,基于SDN的VVPN就是在道路上添加了专用的公交车道与交通标识,从而通行原本并不支持的大型巴士,同时确保巴士的安全与高速(如图4右)。显然,这一IPTV网络功能虚拟化的背后正是“网络可编排,网络服务于业务”的SDN思想

图3:亦非云VVPN方案下的UDP组播链路重构

  改造难点之二:RTSP UDP推流点播解决方案

  类似于UDP组播的改造,VVPN建立了适合在普通宽带上传输RTSP UDP推流的信道,基本结构如下图:

图4:亦非云VVPN方案下的RTSP链路重构

  结合应用层的流媒体技术,VVPN信道将RTSP UDP推流送到机顶盒为代表的视频终端,完成了在普通宽带上支持电信运营商现有的RTSP流媒体服务。

  总结一下,上述基于SDN的VVPN方案具备如下价值:

  (1)高效省时。该方案只需要升级终端ROM,就可以在普通宽带用户这边快速开通使用IPTV业务,无需传统的改造、上门网络施工等繁琐实施周期;

  (2)低成本。必须强调的是:采用VVPN建立虚拟专网通道,减少交换机、路由器设备投入,是传统改造成本的20%。

  (3)有效提供直播服务。VVPN方案便捷地提供直播业务,可以留住更多家庭用户,减少业务波动形成地用户干扰。在业务过渡方面,VVPN可以与传统组播技术平滑切换。

  (4)技术赋能。通过创新VVPN虚拟视频专网技术,节省网络改造和技术运维成本。

  (5)确保安全,符合IPTV业务规范需求。

  (6)平滑过渡,当终端用户网络完成IPTV改造后,VVPN自动切换到经典的专网方式下,不会再建立自己的信道。

图5:VVPN安全性说明

  目前,IPTV更加成熟,也面临着用户见顶的趋势,而瞄准4.5亿宽带用户与2.9亿IPTV用户间的空隙,更好的适应终端用户对于WIFI接入的需求,VVPN基于SDN技术架构,可以合理的成本、可控的一次性投入、安全稳定的实现普通宽带对于IPTV的支持,是一种IPTV挖潜改造的方法。

责任编辑:侯亚丽

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