【流媒体网】摘要：本文分析了IPTV及宽带业务需求对承载网络发展的技术要求，并结合电信运营商现网的特点，提出了发展宽带业务的关键技术及宽带城域目标网的架构，最后探讨并概要给出了承载网络总体功能技术需求。

    1、引言

    IPTV业务决不是一种传统意义上的视频通信业务，它代表了运营商正在开拓IP娱乐视频互动这一新的业务发展领域。虽然业务发展初期以点播和直播节目为主，但利用该平台可以开展的业务形式远远不止于此。IPTV的业务定位、业务需求和最终的框架结构还在继续演进，同时对承载网络的技术需求也在进一步明晰。

    目前开展IPTV业务面临的主要网络技术问题表现在：接入及上行带宽不足，城域网络架构无法承载大量高带宽客户，部分IP网络设备不支持规模组播，传统内容推送网（CDN）架构不能适应IPTV业务需求，编码制式不统一等。从长期发展的角度出发，对最终构建能满足商业运营需求的多媒体承载网络。特别是城域网，应采取较严格的技术要求。本文将重点概要探讨这些方面的需求。

    2、基本IPTV系统的层次结构

    IPTV系统在结构上基本可分为4层：业务支撑层、内容提供层、网络承载层和用户终端，如图1所示。

图1　基本IPTV系统的分层结构

    各层的主要功能如下：

    ●业务支撑层：业务支撑层为IPTV平台提供运营支撑和业务支撑，是IPTV平台体系中的运营管理层。业务支撑层通过与BSSP（宽带业务支撑平台）系统的接口连接，可独立或者借助BSSP实现统一认证、计费、支付、业务受理等功能。

    ●内容提供层：内容提供层主要为IPTV平台提供业务内容和增值业务服务，主要包括内容制作模块、内容管理模块、IPTV增值业务（比如股票、游戏、彩信等）平台以及支持和展现所有业务的流媒体服务平台和电子节目指南（门户导航）系统。

    ●网络承载层：网络承载层主要为运营商IPTV平台提供网络承载，按运营商网络层次划分可包括骨干网、省干/城域网和ADSL/LAN/WLAN宽带接入等，是承载IPTV业务的物理介质。网络承载层也可以分为接入网、汇聚网和核心网3部分。

    ●用户终端：IPTV系统支持的用户终端包括机顶盒（STB）、PC等多种接入设备，它们通过ADSL、LAN、WLAN等宽带接入方式接入，实现IPTV业务的使用。

    3、宽带业务对现有网络与技术提出的新要求

    不同的业务对网络能力的要求是不同的，表1列出了一些IP城域网典型业务对网络与技术能力的要求。

表1　宽带业务对现有网络与技术提出的新要求

    由表1可见：对于基本业务，强调的是业务的宽带化、高速化，需要接入提速；对于新业务，强调业务的差异化，针对不同的用户需求提供不同等级的服务；对于承载网络，强调支持业务的综合化提供以及对业务和用户的集中控制和管理，如速率限制、安全控制、认证计费等。同时依据网络层次，研究认为城域网接入提速、VPN、接入认证、QoS保证、组播、内容分发、安全保证、家庭网络等是制约宽带业务发展的几项关键技术，这些关键技术的重点分布如表2所示。

表2　制约宽带业务发展的关键技术

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    4、宽带城域网目标网络模型设计

    依据目前承载网络的架构，结合宽带业务的需求，建议设计的目标城域网络模型要考虑以下因素：

    ●简化网络结构：采用扁平化结构简化网络层次，整个网络目标为两层结构，即骨干网和城域网；简化城域网结构，BRAS直挂汇接层路由器；整理接入网，实现接入网模块化，构建相对独立的大客户接入平面和公众接入平面，减少汇聚层次，并采用VLAN和（或）PVC实现对每用户的单独标识。

    ●提高网络业务能力：业务提供上坚持端到端的管理、端到端的QoS、端到端的安全思路；提高网络各个层面设备要求，逐步支持MPLS VPN、组播等新业务，并提供二三层网络QoS保证；用BRAS、业务路由器（SR）构建清晰的IP城域网边缘——业务接入控制层（简称接入层），实现集中的业务提供和控制。

    ●网络演进：IP骨干网实现从二三层混合结构向二层结构的演进；IP城域网实现交换型向路由型的演进，用路由器构建IP城域网核心层（包括出口）和汇接层；考虑到目前IP QoS技术的成熟程度，实现QoS需要一个演进的过程。

    ●层次化和模块化：以业务实现为指引，遵循纵向层次化，横向模块化的思路。IP骨干网采用双平面方式，即现有公网面向公共客户，新网面向大客户/商业客户；IP城域网从功能上划分为核心层、汇接层、接入层3个层次：构建物理和逻辑层次清晰的3层路由网络（IP城域网）和2层接入网络（接入网）；接入网分为相对独立的两个平面，即公众接入网络平面和大客户接入网络平面，实现接入网模块化。

    依据以上思路，设计的目标网络如图2所示。宽带城域网目标结构可分为核心层、汇接层和接入层3个层次。

图2　宽带城域网目标网络模型

    依据宽带城域网目标网络模型，各层网络的具体组网特点如下：

    ●IP城域网核心/汇接层：业务量较大的城域网使用不同的设备分别承担实现核心层与汇接层功能，拓扑采用网状加星形结构；业务量较小的城域网使用同一设备同时承担实现核心层与汇接层功能，拓扑采用环状加星形结构；至少设置两个核心节点上连至骨干网。每核心节点采用双归属方式上连至骨干网；核心节点至骨干网上连带宽以10 Gbit/s和（或）N×2.5 Gbit/s为主；核心/汇接节点之间互联带宽根据业务量大小分别采用10 Gbit/s、2.5 Gbit/s和（或）N×1 000 Mbit/s；城域网内部和进出城域网的数据流量采用高速IP转发或MPLS转发。

    ●IP城域网接入层：接入层设备采用BRAS和SR作为业务控制点，BRAS/SR采用双归属方式上连至汇接层，根据BRAS/SR下挂用户数量及业务类型确定设备容量配置（如上连及下连带宽需求）。BRAS/SR上行数据流量采用高速IP转发或MPLS转发，下行数据流量根据不同的用户接入方式分别终结PPPoE、VLAN、PVC及MSTP/RPR/SDH等链路链接。

    ●接入网：根据不同的用户类型，接入网可划分为公众客户接入网络平面和大客户/商业客户接入网络平面。公众客户接入平面包括“最后一公里”的DSLAM、LAN交换机（楼道交换机等）、PON设备（OLT/POS/ONU）、以太交换网、ATM交换网等二层网络以及MSTP/RPR/SDH传输网络；大客户接入平面采用MSTP/RPR/SDH传输网络；以太交换网不大于2层；企业专线用户到以太交换网之间的设备不超过3层。DSLAM设备根据实际情况选择下列组网方式中的一种或多种：通过ATM交换网和（或）以太交换网对DSLAM和（或）OLT实现汇聚；或者采用MSTP设备对DSLAM和（或）OLT实现汇聚；或者将BRAS设备下放，将DSLAM和（或）OLT通过光纤直接接入BRAS。

    5、IPTV承载网络功能总体基本要求

    对于组播业务，要求骨干网、城域网必须提供组播支持，支持组播路由协议，包括PIM（协议独立组播）、MBGP（组播边界网关协议）、MSDP（组播源发现协议），并具备组播管理、组播安全控制、静态组播配置等可控组播的能力，支持单、组播分离的能力，支持频道的快速切换和组播QoS保障的能力。

    承载层网络必须具备QoS能力，提供IPTV业务的QoS保障，满足业务对带宽、时延、抖动等网络性能参数的要求。根据标准，一个标清视频业务流，编码后的数据速率通常约为2 Mbit/s；高清视频业务流编码后的数据速率通常为6 Mbit/s左右。因此，结合视频传输、协议封装开销（20%～30%）、信令流及网络流量波动需求的考虑以及画中画等业务（需再增加20%～30%的开销）要求，带宽保证至少在2.8 Mbit/s以上为宜。同时参照相关标准YD/T1171-2001《IP网络技术要求——网络性能参数与指标》，根据IPTV业务端到端性能要求，IPTV业务应参考class 1～2的标准，定义IPTV各类业务对承载网络端到端的性能要求如表3所示。

表3　承载网络端到端的性能要求

 
　　承载网络需要支持业务识别，在边缘层实现对业务的识别，从而进行流分类、调度、整形，并进入不同的处理（VPN）。承载网络必须支持MPLS转发和MPLS VPN，能够对IPTV进行VPN隔离，支持MPLS BGP VPN。
　　承载网络必须具备较高的安全性。为减少网络故障恢复时间，承载层网络骨干、省干/城域部分提供快速路由收敛和MPLS快速重路由等功能的支持，故障切换时间少于50 ms。在目前网络对STP（生成树协议）快速收敛、快速路由收敛和MPLS快速重路由支持能力有待进一步提高的情况下，网络故障恢复时间将主要通过合理的网络规划和设计进行一定程度的控制。

    必须支持对IPTV用户的身份认证，并为通过认证的用户分配一个合法的地址，以提供各种IPTV服务。对于通过认证的用户，应支持对其STB终端权限进行权限控制的功能。权限控制包括：对组播流的访问控制及STB仅能访问特定地址段的控制。用户组播权限控制可采用IGMP过滤机制进行，而STB访问特定地址段的控制可通过路由限制实现。

    6、结语

    本文重点以IPTV为引子，探讨分析了宽带业务对运营商现网及其技术能力提升的需求，并简单介绍了一个目标网络架构。IPTV作为宽带应用的一个典型业务，对承载网络提出了特定的需求，部分需求可通过架构合适的IPTV平台来实现；还有部分与承载网的能力属性相关，涉及到网络调整和改造，如网络各层面带宽的提升、架构的调整、组播的支持等，这些需要统一规划和系统考虑。

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