1、IPTV系統方案市場現狀IPTV的概念近幾年在國內迅速為大眾所熟知，在很多經濟發達 地區的概念和產品也越來越多地被消費者所接受。特別是近幾年寬帶 用戶、手機業務用戶正處于高速增長，給奠定了一定的市場基礎。而 且隨著業務的逐步完善，消費市場必將迅速增長。IPTV 含義IPTV是利用方式傳輸電視節目，也稱為網絡電視。和必然成為 兩個密不可分的關鍵因素，不同的行業對的含義存在著不同的理解。 對于與的關系，廣電行業將其理解為的模式，業務和業務是獨立及并 行的。而電信行業將其理解為，即業務承載于之上。與傳統電視最大 的區別就是能夠進行個性化與實時性的交互操作，而實現方式十分靈 活，不僅能夠應用于電視終端

2、，電腦、手機等能夠接入互聯網平臺的 終端均可實現。IPTV實現方式簡單的說就是將音視頻信號通過數據包的方式，在不同物理網絡 中傳輸或分發到用戶端。系統組成主要有：節目提供系統、內界管理系統、流媒體傳送系 統、接入系統、終端、運營支撐系統。系統層次結構IPTV平臺在總體結構上分為四層：運營支撐層、業務層、網絡 承載層和終端層IPTV平臺總體結構示意圖如圖：忸頂盒支撐層為IPTV平臺提供運營支撐，是IPTV平臺的運營支撐系統。運營 支撐層包括：用戶管理、SP管理、認證授權、帳務管理、系統設備 管理和數字版權管理等模塊。可以實現統一平臺管理用戶終端（STB）、統一的EPG/Portal、 統一平臺整

3、合多種業務和統一平臺實現業務計費業務層業務層為IPTV平臺提供業務應用服務IPTV系統可以提供基本 業務，如VOD點播、直播節目等，也可以提供各種擴展業務，如可視 電話、網絡游戲和網絡郵件等。不同的業務有不同的業務管理邏輯， 業務層為這些業務的開展提供了相關支持環境。對于基于流的相關業 務，需要提供節目編碼處理、節目加密、媒體存儲和分發等相關的支 持。網絡承載層網絡承載層包括寬帶IP骨干網絡，城域網絡和寬帶接入網絡等， 它是承載IPTV業務的物理介質。網絡承載層也可以分為接入網，匯 聚網和核心網三部分。IPTV業務對于承載網絡的要求主要有：帶寬 方面的要求；對于可視電話、游戲等雙向交互式業務，

4、要求網絡的抖 動和延時要小；對于經過壓縮編碼后的視頻碼流，其比特的前后相關 性較高，因此需要網絡的丟包率要低；對于直播節目，因為接收的用 戶會比較多，這就要求承載網絡最好能支持組播。此外，為了防止對 系統的惡意攻擊，造成系統業務不能正常工作，網絡需要有較高的安 全性，和統一的IP地址規劃方案等。網絡的安全性可以通過防火墻、 VLAN、路由器的ACL和VPN等方式實現。終端層IPTV用戶使用機頂盒，企業網寬帶接入方式接入，在電視機上 實現IPTV業務。終端包括多種形式，如STB和PC機等。組網方式CDN 模式電視用戶對直播視頻的流暢性、實時性要求很高，系統首先需要 解決的就是播放的流暢性及實時性

5、，這都對互聯網傳輸通道提出了一 定要求。在目前相對復雜的互聯網環境下，通過互聯網傳輸路由復雜 是重要的制約因素。為了克服這種由于廣域網內路由造成的影響，我 們可以通過布放邊緣服務器來滿足終端用戶的點播需求，而邊緣服務 器的播放內容由中心服務器進行分發。從而實現了中心服務器到邊緣 服務器再到終端用戶的這樣一種網絡體系，稱為內容分發網絡。將內容從中心分散到用戶近端是的核心思想，使用戶所需內容最 大化的靠近用戶，避開了復雜的路由，最大化提高了用戶對內容的訪 問速度，同時降低了中心服務和整個傳輸網絡的壓力。這種分布式的 網絡結構效率要遠遠高于原來的單一中心結構網絡。也正是由于這種 分布式結構網絡的高效

6、率，從技術上克服了網絡帶寬、用戶大量訪問 流量、網點布局等諸多問題，在響應速度上有了巨大提升，滿足了客 戶需求。CDN網絡的幾個重點要素為：內容緩存設備、內容交換機、 內容路由器、內容管理服務器。內容緩存設備：作為內容分發網絡的業務提供點，內容緩存設備的作用是緩存靜 態的CDN內容、流媒體內容等音視頻服務，實現內容由中心到邊緣的 緩存。內容緩存設備承載著播放內容在存儲，其布放直接影響到整個 網絡布局及用戶使用效果。內容交換機內容交換機的主要作用是對內容進行緩存，達到負載平衡及相應 的訪問控制。在網絡結構中位于用戶接入接種點。內容交換機屬于可 選部件，同時能夠對多個內容緩存設備的負載進行均衡，雖

7、然不屬于 必選部件，但對于比較集中或規模較大的用戶接入點，內容交換機仍 屬于不可缺少的設備，可以極大提高站點的效率。內容路由器負載均衡系統是內容路由器的實現方式，將用戶請求調整到相應 的設備，達到動態均衡各個緩存站點的壓力。該系統屬于的核心系統， 其準確性和效率能夠左右整個內容分發網絡的效率。內容管理系統內容管理系統是系統的可選部件，所謂內容管理系統就是對整個 系統發布內容進行管理，包括內容的注入、審核、發布、后期維護、 服務等，同時實現對整個設備狀態進行監控，也包括對內容的監控。 當前的大部分是服務于流媒體系統而建設的，主要應用于電腦端客 戶，只是滿足了部分用戶的需求，單純的依靠仍不能滿足業

8、務的整體 發展，因為這種網絡雖然解決了單一發布式網絡結構的瓶頸，但在整 體網絡規劃和實施上仍存在一定難度，項目投資較大，特別是對局部 傳輸網絡要求仍然較高。點對點模式所謂點對點“對等”技術的概念我們并不陌生，依賴網絡中參與 者的計算能力和帶寬，而不是把依賴都聚集在較少的幾臺服務器上。 而應用在中，應用是在不同用戶之間，直接對數據進行交換而不必通 過中繼設備。在網絡中每個節點的低位都是相同的，同時具備了客戶 端和服務器的作用，這種對等網絡與傳統的客戶端服務器模式有很大 區別。隨著點對點技術的不斷發展，互聯網上內容存儲位置轉變為邊 緣存儲。點對點技術本身也發展到了混合式階段，將原有的集中式與 分布

9、式進行了有效的結合，在原有分布式的基礎上將節點按能力進行 了分類，部分階段擔任特殊的任務，基本上可分為三種類型的節點： 用戶節點、搜索節點、索引節點。同個節點也能夠同時完成以上多項 任務，綜合來看混合式點對點網絡在處理能力上有所提高。邏輯構成網絡電視整個系統邏輯上由四層組成：內容匯聚層主要功能：實現對媒資的統一管理，包括素材、節目、歷史積累、 己購第三方內容等等；內容形式多樣，格式多樣，可以根據運營需要 提供指定格式的節目流；主要支撐產品：統一媒資生產管理系統以及內部媒資使用結算系 統；運營管理層主要功能：提供網絡電視臺的運營管理平臺，可以分層部署、分布使用；也可以集中部署、分布使用；主要功能

10、包括：播控功能、功能、 用戶管理、業務管理、認證管理、計費功能、網管、安全管理等等；主要支撐產品：集成播控平臺、增值業務平臺、運營支撐平臺、 廣告運營平臺、網絡管理平臺等；內容分發層主要功能：提供互聯網視頻分發功能，主要為視頻加速；采用應 用層組播技術和技術，既保證了業務加速的透明性，又降低了對互聯 網接入帶寬的要求；主要支撐產品：、節點；終端層主要產品：網絡電視、網絡機頂盒、等；內容網絡部署IPTV內容平臺采用三層媒體基站+多CP的分布部署結構，內容 服務區域設備完成業務運營支撐管理、節目的引入和管理并通過多層 分布的媒體基站向用戶提供服務；CP可以部署在骨干網絡可達的任 意區域，通過網絡向

11、中心媒體基站提供各種節目片源，內容服務平臺 為CP提供開放的接口，這些接口負責完成節目的引入和外部管理。 從構成關系上來說，內容服務平臺是運營商為各類CP提供節目交易 的“服務平臺”。通過此服務平臺，內容供應商可以控制節目在內容 服務平臺中的生命周期（節目的供應、刪除和其他相關管理），并最 終為IPTV用戶服務。根據不同的功能定位，媒體基站被相應地被劃 分為三個獨立的職能部署層：中心媒體基站層、歸屬區媒體基站層和 邊緣媒體基站層。中心媒體基站層：部署在中心節點上，包括了媒體處理系統、運 營支撐系統和媒體基站，主要負責提供了節目的編碼、引入、存儲和 向下級節點分發等涉及媒體內容管理的功能以及運營

12、相關的用戶管 理、計扣費帳務管理和設備網絡管理等功能。歸屬區媒體基站層：通過設立歸屬區媒體基站層，可以讓系統具 備大規模部署的能力。歸屬區媒體基站層與寬帶網絡組網中的匯聚層 類似，實現了區域內用戶的匯聚，為區域內的用戶提供認證并為區域 內的邊緣媒體基站提供節目分發服務。歸屬區媒體基站層設備的部署 需要考慮區域內服務的用戶群數量。邊緣媒體基站層：邊緣媒體基站層設備為終端用戶提供服務，需 要占用大量的帶寬，所以EMS層一般部署在靠近終端用戶的接入網設 備附近。這種部署下，用戶服務需要的帶寬被快速終結在用戶接入區 域，而不會占用骨干網帶寬。從部署的范圍來看，內容服務平臺的設備可以完成在省級范圍內 或

13、地市范圍內部署，形成如圖的服務網絡。每個獨立部署的IPTV服 務平臺，通過內容管理的外部接口可以接收多CP提供的節目源內容， 每個獨立的CP也可以向多個IPTV服務平臺提供節目源內容。對于媒體基站的部署，有兩種模式，即集中式部署和分布式部署，集中式部署采用集中的中心服務器CS，投資少，管理簡單，容 易部署，但是由于在集中式部署中，所有用戶的VOD訪問都要透過 IP承載網，因此對于網絡的帶寬占用較大，尤其是當用戶數增多時， 占用的帶寬呈線性增長，因此帶寬浪費嚴重，同時對于中心服務器的 壓力也大；另外，由于所有的VOD訪問都要經過骨干層，因此QOS存 在問題，這種組網適合于IPTV開展初期，用戶數

14、少的情況，作為IPTV 業務的試驗。分布式部署除了在IP承載網核心部署中心服務器CS外，在網絡 邊緣部署一定數量的邊緣服務器ES，作為內容Cache，將經常點播的 內容緩存到ES上，實際上在IP承載網上疊加了內容網絡，可以實現 服務器的負載均衡。通過分布式部署ES，可以緩解中心服務器的壓 力，大大節省承載網的帶寬，也可以提供較好的QOS保證，因此分布 式部署的方式適合大規模IPTV業務的開展。在實際中，可以根據業 務和用戶的發展情況，逐步部署ES，實現按需發展。集中式和分布式部署的比較如下:優勢弱點應用場合集中式設備集中在一個地點，便于維護可以進行小范圍內的負載均衡可以集中擴容對骨干網絡帶寬消

15、耗太 大，無法避免網絡擁塞； 對數據中心出口帶寬的要 求大對用戶的QOS不能保障； 無相關標準；用戶數量較少業務規模較小對流媒體質量要求不高分布式節省骨干帶寬，解決網絡擁 塞問題能保證對用戶的QOS； 便于實現基于網絡的負載 均衡；降低了骨干網絡的建設成 本；對數據中心出口的帶寬要 求不高設備分散；無相關標準；用戶數量較多業務規模較大質量要求較高部署ES后，VOD的業務流程如下視頻編碼寬帶流媒體的內容可能采用多種Codec編碼方式，各種方式的質 量和帶寬要求都不相同。常見的壓縮方法視頻壓縮國際標準主要有由 ITU-T 制定的 H.261、H.262、H.263、H.264 和由 MPEG 制定

16、的 MPEGT、 MPEG-2、MPEG-4，其中 H.262/MPEG-2 和 H.264/MPEG-4 AVC 由 ITU-T 與MPEG聯合制定；還有Microsoft的WMV壓縮算法，RealNetworks 公司的壓縮算法，IP TV由于要求達到接近DVD的效果，因此一般采 用MPEG2、MPEG4、WMA、RealVideo、H264等壓縮算法，各種編解碼 方式所需帶寬和主要應用方式總結如下：編碼方式常用帶寬范圍(bps)應用MPEG112MVCD、 MP3MPEG21.56MDVDMPEG4/H.2644.8K2MInternet VideoH.263384K2MVideo Te

17、lephoneH.26164K1920KVideo conferenceWMV64K1MInternet VideoRealVideo64K1MInternet VideoMPEG2-HDTV25-40MHDTV目前國外開通的IPTV業務中，BTV主要采用MPEG2編碼，速率 1.56Mbps, VOD主要采用MPEG4，速率512K1.5Mbps。幾種典型的 編碼說明如下：MPEG2與DVD編碼制式一致，具有豐富的節目源，在數字電視行業得到 大量應用，大量解碼芯片支持，STB成本低，互聯網上內容較少；技術成熟，頻道切換時間快，體驗效果好帶寬高，一般需要34.5M，存儲空間大，處理器資源要求最

18、低MPEG4 PART2帶寬較高，需要2.5M左右才可以達到近似DVD效果，處理器資 源要求中等存在多個標準分支，需要考慮相互兼容的問題；很可能最后過渡到H.264 (MPEG4 PART10)MPEG4 PART10 (H.264)相同帶寬下圖像質量最好，但處理器資源要求最高(2倍于 MPEG4)標準的產業化需要一定的時間，預計在2005年下旬開始商用 產業鏈不夠成熟，缺少芯片支持，STB成本較高。WMV9與PC用戶兼容性好，微軟的技術支持能力強，大量網上內容； 帶寬要求與H.264稍高，比MPEG4低，處理器資源要求高 高編碼效率，在1M左右的碼流即可達到近似于DVD的效果 私有標準，目前

19、正在尋求成為國際公開標準VC1、VC9。目前國內一般采用WMV或MPEG4，后續隨著H.264的標準化，后 續發展的趨勢是采用H.264標準進行編碼。華為的STB設備可以通過 軟件升級支持該標準。IPTV采用哪種編碼方式與承載網設備沒有關系，只是與承載網 帶寬需求有關，一般常用的MPEG4視頻流數據1M左右(具體的數據 帶寬需求與視頻節目以及壓縮的比例相關)，加上20-30%的協議開銷， 共需1.3M帶寬，另外加上信令控制信道，保守估計每用戶需1.5M帶 寬，考慮到IP網的波動性較大，為保證IPTV業務的質量，建議為每 IPTV用戶規劃2M以上的帶寬，因此后續考慮的用戶帶寬一般按照2M 計算。

20、IPTV業務對承載網的要求IPTV是承載于IP網絡的一種電信級業務，按各功能操作特點， 可以分成四類業務：流媒體類、通信類、游戲類和信息服務類。流媒 體類包括音視頻點播和音視頻直播。通信類業務包括視頻通信和短 信。游戲類業務包括單機游戲和聯網游戲。信息服務類業務是通過 STB對信息進行瀏覽，提供WEB和視音頻等多種方式。流媒體類業務對帶寬需求較高，通信類業務對實時性要求很高。 因此，IPTV業務與通常的Internet數據業務有很大不同。在帶寬、 QOS、可靠性、安全性等方面對承載網有很高的技術要求。.帶寬要求IPTV中的流媒體業務所需的帶寬要求較高，每個用戶的媒體流 從節目源頭到用戶STB之

21、間的整個鏈路上通常需要占用12Mbps 的帶寬。而且對媒體流從節目源到用戶終端STB之間的端到端的時 延、抖動、誤碼率有較高的要求。同時，IPTV的業務特性決定了用 戶訪問業務時會長時間在線，用戶將長時間占用網絡帶寬。因此，IPTV 業務對承載網在帶寬、QOS上提出了很高的技術要求。為了減輕IPTV業務對骨干網的帶寬壓力，需要通過內容分發網 絡（CDN）將節目推送到盡量靠近用戶的CDN邊緣節點，邊緣節點通 常選擇在城域網邊緣的BRAS/路由器節點上，直接從邊緣獲取節目內 容。BTV業務要求整個網絡支持組播，網絡骨干層必須要支持？枷協 議，域間支持MBGP和MSDP協議，匯聚層支持PIM協議和I

22、GMP協議， 接入層支持IGMP Snooping/Proxy，為了便于BTV業務的可運營性， BTV的組播業務流需要以可控制的方式向用戶復制。VOD的流量模型是典型的Client/Server模型，并分為兩級，第 一級是從CS到ES,第二級是從ES到用戶終端。如果普通上網流量 一樣，它逐層收斂，對于網絡帶寬的要求從客戶端算起，按每個用戶 只看1路VOD計算（很少有一個用戶觀看多個節目，并且目前的主流 接入方式只能容納一個節目），然后每經過一層匯聚，乘以一個收斂 比r，來計算上行帶寬，直到到達與ES相連的設備。以用戶數n，每 一路VOD帶寬為b計算，某一層設備上行帶寬為：B = n * n *

23、 bES到CS之間的流量比較特殊，有兩種類型，一種是PUSH，即 CS主動地將內容推送給ES，如通過FTP。這種情況下一般沒有特別 的時間限制，頻率較小，可以利用網絡空閑的時間來進行，一般不會 占用太多額外帶寬。另外一種是PULL，即在用戶訪問時，發現ES沒 有所需內容，然后從CS實時的發送內容到ES或終端。對于這種情況， 需要在CS/ES間部署額外的帶寬。假設內容的命中率為t，則在CS/ES 間預留帶寬：B = （1 - t） * n * n * b其中n是這個ES覆蓋的全部用戶數目。BTV的流量與復制方式相關，如果按照組播的復制方式，每個設 備都是面向端口復制，則每條鏈路上占用的帶寬與用戶

24、數無關，而只 同頻道數，即組播組的數目有關。在骨干/城域網中，由于并發用戶 數遠大于頻道數，每個頻道總是有人在觀看，因此，假設有m個頻道， 頻道帶寬為b，則組播經過的每個鏈路，需預留帶寬：B = m * b目前傳統電視的頻道一般在50個左右，數字電視時頻道一般在 250個左右，在國外BTV相對于傳統的電視和數字電視的優勢就是豐 富的頻道數量并且大量的自制頻道，根據我國實際情況初期按20個 頻道，每個頻道帶寬1.5Mbps計算，需要各個鏈路預留的組播帶寬為 B =20 *1.5Mbps = 30Mpps。在接入網中，用戶數較少，不一定所有的頻道都有人觀看，但一 條鏈路上占用的帶寬既不會超過所有頻

25、道要求的帶寬，也不會超過所 有并發用戶要求的帶寬（如果一個用戶觀看多個頻道，按多個用戶計 算，實際上這種情況很少，因為目前的主流接入方式只能容納一個頻道）,即B = min（m, n * n ） * b在兩種情況下不米用組播的方式復制。第一種方式是從CS到ES，由CS進行復制，然后通過單播發送 給網絡邊緣設備。這種方式下，每一段CS到ES之間的路徑，都要按 照頻道數來預留帶寬。由于這些路徑可能通過同一個物理鏈路，假設 有l條這樣的路徑，則占用的鏈路帶寬為：B = l * m * b按上述假設，則為1.5MbpsX20 = 30Mbps第二種方式是從城域網邊緣（如BRAS）到用戶，BRAS針對每

26、個用 戶進行復制，而不是針對端口復制，然后通過單播發送給用戶。這時 候，每一條鏈路上占用的帶寬與并發用戶數有關，而同頻道數無關， 即：B = n * n * b. 。0，要求IPTV中的流媒體業務有兩種提供方式，一種是單播方式的視頻 點播（VOD業務），另一種是組播方式的視頻直播（BTV業務）。VOD 視頻點播是非交互式的流媒體應用，對實時性的要求不是很高，可以 通過設置緩存來降低對時延的敏感度。BTV是單向式流媒體傳送，但 實時性要求比較高，對數據包時延的敏感度高。音視頻通信和聯網游 戲業務對實時性和時延的要求也比較高。BTV、NVOD業務本質上是一種點到多點的業務，采用傳統的點對 點鏈路來

27、組網，傳送效率較低，因此，應盡量采用廣播型的傳輸介質， 如RPR、Ethernet等。在組網時，可適當采用環網。針對IP TV業務端到端服務質量的要求，承載網需要在用戶PC、 STB和CS、ES之間需要提供QOS保證，根據國內外的研究成果，幾 種業務的端到端QOS經驗值要求如下：業務時延抖動丟包率包誤差率視頻直播1s1s1/10001/10000視頻點播2s1s1/10001/10000可視電話/視頻會議150ms50ms1/10001/10000游戲200msN/AN/AN/A承載網總體負責業務的落地和用戶業務的接入控制，其中核心層 業務的高效轉發和QOS保證，匯聚層負責用戶業務的接入，安全控制， 業務識別、分流并針對不同的業務提供不同的QOS保證；接入層提供 豐富的接入方式，并提供一定的QOS保證和安全控制機制。IP TV、NGN、MPLS VPN業務的開展要求IP網絡不但要承載數據 業務，還需要承載語音、視頻業務，并針對不同的業務提供相應的 QOS保障能力，同時要實現不同業務的安全隔離，