IPTV流量计算方法浅析

韦赟

摘要：本文首先简要概述IPTV、CDN，重点对IPTV CDN中省中心平台、区域节点、POP节点三个层级的出口流向流量进行分析，介绍每一个层级上相关的用户模型、业务模型等相关参数，提出了IP城域网开启组播的门限值的计算公式，列出每一个路由上的上行和下行流量的计算方法。为运营商在IPTV平台设备配置、城域网带宽配置、组播开启等方面提供建议。

关键词：IPTV CDN 直播 点播 时移 回看 组播

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0026-02

IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带网，集互联网、多媒体、通讯等技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。

IPTV是互联网协议电视（Internet protocol television）的缩写，是指在基于IP协议的网络上向用户提供点播方式或组播方式的视频业务。CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。CDN是构建在网络之上的内容分发网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。IPTV CDN即为IPTV服务的CDN网络。

本文重点介绍运营商搭建IPTV CDN网络过程中，各个层级出口至承载网络的流量模型及计算过程，为运营商对IPTV业务平台、CDN网络的搭建提供意见建议。

1 IPTV CDN架构

对于IPTVCDN网络的建设，有两点比较关键：

（1）层级架构的选择。CDN网络的建设，应与通信运营商的IP 城域网层级架构相呼应，需要结合网络现状，提出合理的CDN架构，才能节省城域网端口的同时并充分利用CDN设备。

（2）流量的预测。需要依据用户预测、模型预测，对平台带宽需求进行准确的预测后，才能准确把握IPTV平台和CDN网络的建设规模。

本文主要针对IPTV平台和CDN网络建设过程中，层级架构和流量预测进行分析，供IPTV运营商在进行IPTV平台设备配置、城域网带宽配置、组播开启程度等方面提供意见建议。

IPTVCDN分为三级架构：省中心平台、区域节点、POP点。用户规模小可以采用二级架构。（图1）

1.1 省中心平台

省中心平台提供业务管理功能，主要负责与内容提供商、运营商的支撑平台（IT系统能）的连接，将内容提供商的直播、点播节目下发。省中心平台负责直播、点播节目下发以及控制信息的交互。

1.2 区域节点

区域节点负责所在区域的业务管理，直播、点播节目下发：可以直接给用户提供业务，或者将节目下发至POP点，由POP点向用户提供业务。

1.3 POP节点

POP节点主要提供并发处理能力和存储能力，直接向用户提供点播业务。

2 流量计算方法分析

2.1 层级架构选择

层级架构的选择上，有二级架构（省中心+边缘节点）和三级架构（省中心+区域节点+边缘节点）方式。建设初期，或者用户规模小的情况下可以采用二级架构。

计算各个路由的出口流量，需要确认各个层级承载业务的占比，三级架构下一般按照以下占比进行分配：

（1）省中心正常情况下不承载用户业务，只提供媒体流的下发以及控制信息的交互；

（2）区域节点承载10%的业务，一般为POP节点未命中部分；

（3）POP节点承载90%的业务，存储50%的内容。

2.2 组播门限值

在考虑组播的情况，则节省直播并发占用的带宽。

以下从带宽的节省程度分析开启组播的门限值，实际过程中应参考CDN设备投资、IP承载网投资、组播开启工作量等方面。

假设单台设备（可以是BRAS、OLT等）下的N个IPTV用户时为单播至组播过渡的临界点，则那时采用单播时BRAS的流量和才用组播时BRAS的流量相等，可以建立公式：

用户数N*单用户带宽*并发中看直播的占比=标清频道数*标清码率+高清频道数*高清码率+组播信令流。

根据现有的频道数、单IPTV用户带宽、并发中看直播的占比即可算出开启组播的门限值。

一般情况下，BRAS层必须开启组播。对于汇聚交换机、OLT层结合用户规模的实际情况决定是否开启组播。

2.3 业务流量说明

省中心平台与IPTV运营牌照的内容提供商连接，收到直播、点播节目源后下发至区域节点，区域节点可以直接向用户提供业务，也可以由最接近用户的POP节点提供业务。

整个端到端的业务流向如下：内容提供商——省中心平台——区域节点——城域网CR——城域网BRAS——汇聚交换机——OLT——用户。

各个路由的流量描述如下：

（1）省中心平台——骨干网。

包含至所有区域节点的直播下发的带宽、点播下发的带宽以及控制信息。

（2）区域节点——城域网CR（开组播）。

直播节目和点播节目的下发。

如果承载业务的话，带宽还需要加上点播并发用户数产生的带宽。

（3）POP节点——城域网BRAS（开组播）。

直播节目和点播节目的下发。

点播并发用户数产生的带宽。

（4）BRAS——OLT。

OLT开组播的情况下，带宽=点播并发用户数产生的带宽+直播下发码率。

OLT不开组播的情况下，带宽=所有并发用户数（含直播和点播）产生的带宽。

2.4 计算方法分析

要计算各个节点的出口流量，需要确认相关业务模型。

（1） 用户类型、用户占比，用户使用行为是指某个城域网下，4K用户、高清用户、标清用户分别是多少。（表1）

不同的用户类型的用户行为是不一样的。比方4K用户，他可以看4K节目，也可以看高清节目，也可以看标清节目；高清用户，可以看高清节目，也可以看标清节目；标清用户，智能看标清节目。（表2）

（2）用户并发率。是至某个时刻，收看节目的用户占比（无论是直播节目还是点播节目，无论是高清套餐用户还是标清套餐用户）。由于平台建设是需要计算带宽的，所以这里的并发率是此刻指产生流量的用户/总体用户数。用户并发率按X%计算。

（3）节目码流及频道数。目前，一般4K节目码流30M，高清节目码流8M，标清节目码流2.5M。4K、高清、标清的直播频道数分别为A、B、C。

一个直播流的下发带宽=Q直=A*30M+B*8M+C*2.5M+控制信息。控制信息一般50M。

（4）单用户带宽。根据以上参数，可以计算出单用户带宽Z=并发率*【4K用户占比*（4K用户看4K的占比*30M+4K用户看高清的占比*8M+4K用户看标清的占比*2.5M）+高清用户占比*（高清用户看高清的占比*8M+高清用户看标清的占比*2.5M）+标清用户占比*2.5M）=X%*【（Y4K/Y）*（K4K*30M+K高*8M+K标*2.5M）+（Y高/Y）*（G高*8M+G标*2.5M）+（Y标/Y）*2.5M）。

（5）并发中看直播和点播的比例。

由于组播主要解决的是直播用户占用的带宽。开启组播后，用户并发中观看直播的比例越高，就越能节省平台出口带宽。

目前用户的观看行为中，还是以直播业务为主，假设并发用户中观看直播和点播的占比为M%：N%。

2.5 各层级流量计算

（1）中心平台——骨干网。

（2）省中心平台——骨干网的带宽需求包含至所有区域节点的直播下发的带宽、点播下发的带宽。1）直播下发带宽。骨干网设备在组播的情况下，直播下发带宽Q直=850M；骨干网不开设组播的话，直播下发带宽=区域节点数*Q直组。目前跨域组播较难实现，因此省中心至区域节点一般按单播考虑。2）点播下发带宽。一般选择网络闲时下发，预留200M通道。

综合以上，省中心至骨干网的带宽=区域节点数*Q直+0.2G。

（3）区域节点——CR、POP节点——BRAS。

以下计算按照区域节点负责提供10%的点播业务，POP节点负责提供90%的业务。

每个区域节点到CR的带宽=Q直+10%的点播业务=Q直+用户数*10%*单用户带宽*并发中看点播的比例=Q直+Y*10%*Z*M%。

每个POP节点到BRAS的带宽需求=Q直+该POP下的用户数90%*Z*M%。

对于OLT的上行带宽，若OLT层开启组播则带宽=Q直+该OLT下的用户数*单用户带宽*看点播的比例；若OLT层未开启组播则带宽=该OLT下的用户数*单用户带宽。

以上计算基于既定场景及既定模型，实际应用过程应根据IPTV CDN的情况、实际的业务模型进行相关计算。

3 结语

随着宽带及智能手机的普及，我国的网络视频用户特别是移动终端视频用户必将在一段时间内保持高速增长，运营商应该积极布局视频业务，抢占视频业务市场，完成自身业务转型。

IPTV业务是一个涉及全网各专业网络的业务，包括IPTV业务平台、IP承载网、传输网、接入网等等。因此，搭建IPTV CDN网络需要做好准确的规划和流量预测，搭建资源能够充分利用的CDN网络设备，才能准确输出给各个承载网络作为其扩容依据，保障运营商投资。

参考文献

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