ＩＰＴＶ在襄樊电信宽带城域网中的应用部署

程莉莉　彭　睿　夏　炜　饶险峰　尤学勇

[摘要]随着宽带网络深入千家万户，人们对简单的Internet上网已经不再满足。而网络应用内容的匮乏严重制约着电信运营商的宽带业务发展。而IPTV恰好是一种应用于宽带的全新业务，有丰富的内容，如果发展起来，不仅会将现有的宽带资源充分利用，同时还能提高宽带使用效率，也会促进越来越多的人使用宽带。结合襄樊电信宽带城域网现状，提出IPTV的实际应用部署方案。既有效利用现有网络资源，又满足新业务的需求。

[关键词]IPTV 直播 点播 宽带城域网

中图分类号：TN99文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0220115－02

一、IPTV概念及背景

IPTV即交互式网络电视，是基于流媒体技术，以宽带网络为承载网，以IP为传送技术，以交互式音视频服务为主体集互联网、多媒体、通讯多种技术为一体的崭新业务集合体，向TV等多种终端形式的用户提供丰富多彩的综合信息化服务。其主要特点在于它的交互性和实时性，即用户可以在任何时候点播节目库中喜欢的节目内容。在观看节目时，用户可以实现“暂停”、“再继续”等播放功能。同时用户还.可以参与感兴趣的节目互动讨论。此外，IPTV还可以为用户提供包括数字电视节目、可视电话、VOD、网上冲浪、网络游戏、信息服务、网上购物和远程教育等交互式多媒体信息服务，给人们生活带来非常多的便利，具有非常好的业务发展前景[1]。而目前在我国，宽带用户基本上都是通过PC机接入宽带网络，但是电视机的普及率又远远高于PC机，如果能把宽带流媒体服务扩展到机顶盒，使电视用户也能享受到宽带带来的好处，这将会给运营商带来极大的商机。

中国电信集团为了实现业务转型的战略目标，已经将IPTV作为未来几年重点发展的增值业务，湖北省电信公司已经在全省范围内建设以省平台为中心节点、在几个大的地市分公司建设二级边缘节点，一些小的分公司通过宽带城域网接入IPTV的业务平台。作为湖北电信的二级边缘节点，襄樊电信分公司已经针对网络现状进行了IPTV系统的设计并且在襄樊城域网上进行了IPTV业务部署。

二、IPTV系统承载

IPTV业务系统承载在CN2和电信城域网上。中国电信有两张骨干网，一个是ChinaNet，另一个是CN2。ChinaNet是用来承载Internet的流量的，而CN2是中国电信着力为下一代网络与业务打造的多功能业务承载平台，具备可扩展性、高可用性、QoS保障和高安全性，能同时支持语音、数据、视频、企业互连等多种业务。作为IPTV业务的骨干承载网，IPTV的点播和直播流量都是直接分发到CN2各边缘节点。

对于VoD点播和时移电视业务，在IP城域网中使用单播方式实现；对于实时直播业务，通过组播方式来实现。目前阶段，IPTV业务首先对PPPoE用户开放，以后再考虑逐步向专线用户开放。

根据襄樊电信目前的业务发展情况、网络现状和集团规范要求，目前阶段采用BRAS组播复制方式开展直播业务，待业务规模发展后逐步演进到DSLAM复制方式。由于采用BRAS复制方式，目前不需要对DSLAM做大规模改造，认证和计费方式也暂时维持不变。同时，在城域网内部署相应的QoS保障，以区分普通上网和IPTV业务，提升视频业务的质量，从而为将来IPTV业务的大规模开展做好支撑准备。

三、IPTV在襄樊电信宽带城域网中的应用部署

（一）襄樊IPTV节点网络组织

襄樊分节点属于IPTV系统的一个分发节点，主要由流媒体服务器、磁盘阵列和自组网交换机组成，襄樊节点服务用户数为3500用户，按照20％的系统富裕量，建设规模为4200用户。

襄樊城域网出口路由器为两台华为路由器NE80E，分别位于长虹路老局和荆州街局，对省CHINANET和CN2网络已经形成双挂结构，城域网业务控制层BRAS和SR设备也采用双挂形式连接到出口路由器。

二级节点采用两台三层交换机， 从安全性和流量两个因素考虑，两台三层交换机通过4×GE电路连接到城域网2台出口路由器，形成口字形结构。

二级节点流媒体服务器采用1000Base-T接口连接到两台三层交换机，通过光纤交换模块与磁阵形成SAN存储，内容存储采用RAID5冗余方式。

（二）IPTV业务部署

IPTV的使用质量取决于IPTV业务平台和承载网络的性能，特别是城域网的网络性能对IPTV的使用效果影响非常大[2]。襄樊电信要顺利开展IPTV业务必需在城域网上进行相应的组播以及QoS等应用部署。

1．组播业务部署

以部署在CN2网络营房村节点的IPTV直播业务系统，作为襄樊电信的组播源，组播源的主备工作模式由IPTV系统提供。

以襄樊城域网为一个PIM-SM组播域，而组播源所在的CN2网络目前配置为一个独立的PIM-SM组播域，所以需要通过组播跨域技术，将组播业务流引入到城域网核心路由器(NE80E)，并通过核心路由器向下进行组播。根据各厂家设备支持情况，结合集团城域网指导意见中对IPTV组播业务的要求，建议采用PIM-SM协议作为组播路由协议。

RP作为PIM的集合点，负责本组播域内的组播源的注册服务，若设置两个RP，则两个RP之间采用MSDP协议，可以互为备份并实现负载均衡，二者组成Anycast RP。所有参与组播的三层设备都静态指定RP，包括核心路由器和BRAS。在RP上对组播源、组播组进行过滤，限制非法组播源和组播组，缺省DENY所有组播源和组播组，根据业务需求逐步开启在路由器的对外端口上对服务的组播组进行过滤。在RP上对组播源进行控制，控制某个频道只能来自某个指定的源地址，对来自其它源地址的组播报文一律过滤。

对组播接收端口，可以通过uRPF反向路径检查，过滤来自非法路径的组播报文。所有面向用户的网络接口手工关闭组播功能。

2．接入网部署

IPTV业务发展初期阶段，组播复制点为业务控制点BRAS，因此对DSLAM和二层接入网可以采用如下两种部署方式：

方式一：单PVC/VLAN 多Session方式

宽带上网业务终端PC和IPTV业务终端STB都采用PPPoE封装，以单PVC/VLAN多Session的方式通过DSLAM终结在BRAS上，BRAS区分用户数据的不同业务类型，进行相应的组播复制和QOS处理。

方式二：选择性SVLAN方式

从ADSL Modem到BRAS的PVC或VLAN架构优化改造完成以后，将实现基于SVLAN的每用户每业务一个VLAN的接入方式；此方式需要对用户Modem进行改造，要求具备双端口双PVC能力，每个PVC映射到不同的C-VLAN，并且要求汇聚交换机支持选择性SVLAN。

宽带上网和IPTV业务目前以单PVC/VLAN多Session的方式终结在BRAS上，BRAS作为业务接入控制点，区分不同业务类型的用户数据，进行相应访问、策略、组播复制等处理。目前襄樊宽带城域网中的BRAS全部是华为MA5200G，因此业务接入控制点部署主要集中在MA5200G设备。若要对专线用户开放组播业务，则可考虑在SR（长虹路华为NE40E和华为NE80）及其下联二层交换机上开启组播功能。

为满足PC和IPTV双终端的接入，在已经实现每用户一个接入PVC或VLAN的BRAS上，需要将每PVC或VLAN允许的PPPoE session连接数放宽为2。

由于目前BRAS到上联路由器之间是静态路由，所以建议在初始阶段沿用静态路由方式，在其直连的路由器上配置指向BRAS相应VR的静态路由引导回流量；在将来的城域网优化中，建议在两个VR上启用动态路由协议，将用户路由通过动态路由协议发放给全网。

3．QOS部署

IPTV的上下行流量不对称，下行流量比较大，而且对丢包比较敏感[3]，因此我们主要对IPTV下行媒体流进行QoS保障，即在从IPTV POP点到IPTV业务终端之间的端到端路径上进行QoS保障。IPTV业务的QoS保证，本质上是带宽保证。

主要的IPTV流量带宽保障点为：

（1）核心路由器到汇聚路由器、汇聚路由器到BRAS的下行端口的IPTV带宽保障；

（2）BRAS下行GE和ATM端口的IPTV带宽保障；

（3）ADSL线路下行流量的IPTV带宽保障。

从树状结构和链路带宽实际出发，只要作为主干的BRAS下行端口不拥塞，BRAS下行用户速率与用户物理线路速率匹配的情况下，作为枝干的汇聚交换机、接入交换机、ATM交换机上的端口就不必作为拥塞点考虑。

为了更好的保障IPTV业务的质量，首先将IPTV用户的DSL线路速率提升到3M；其次，由于IPTV的QOS保障主要为下行流量保障，对于IPTV下行流量应用如下的技术策略：

（1）核心路由器业务接入标记。对于直播业务，节目源在CN2，由CN2打标记。在城域网核心路由器上行CN2端口的入方向，信任CN2的标记；对于VOD业务，在核心路由器和SR连接IPTV POP点的接口上，将所有入流量标记为高QOS等级5；

（2）核心/汇聚路由器队列调度。在核心路由器下连汇聚路由器、汇聚路由器下连BRAS的端口的出方向，使用MDRR进行队列调度，使用WRED进行拥塞规避，把IPTV流量配置到轮询队列2，带宽30%；

（3）BRAS队列调度和流量整形。BRAS下行GE端口的出方向，使用WRR+PQ进行队列调度，使用WRED进行拥塞规避，把IPTV流量配置到轮询队列2，带宽30%；

在BRAS上针对每个用户两种业务流量进行流量整形，在优先保障IPTV业务流量带宽的前提下，保证注入DSL线路的两种业务流量的和小于DSL线路带宽。

对于ATM DSLAM或实施了QinQ的接入网，在BRAS上对用户接入PVC或VLAN的出方向总流量（即IPTV和宽带上网两种流量）进行基于QoS优先级的Shaping，使其小于3M，且当用户宽带上网和IPTV总流量超过3M时，只丢弃宽带上网流量，而保证IPTV流量，从而使通过DSL线路的总流量不超过线路速率－3M。

华为MA5200G支持下行端口的总端口QOS WRR队列调度，可以实现IPTV的总带宽流量保障，也支持针对SVLAN和PVC的基于QOS的Shaping，MA5200G层次化调度缺省支持PQ调度，优先调度高优先级业务。

参考文献：

[1]张郑擎、胡源，IPTV业务特点和相关技术[J].现代通信，2005,4:20-23.

[2]何宝宏，IPTV标准与技术发展问题，世界电信，2006，2:25-27.

[3]白丽，IPTV:又一个杀手级应用，电子商务，2005，3:38-41.