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国外报道

时间:2007-09-07 15:11:15

伴随着国内IPTV业务的兴起,它在网络带宽、频道切换时延、网络QoS等方面的标准都给现有传输网络提出了更高的要求。本文就开展IPTV业务对当前传输网络进行了详细现状分析,同时给出了相关网络优化改造建议,以达到上述业务承载要求。
  关键字: IPTV   传输网络   EPON   FTTH   网络优化  承载网改造<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

引  言

随着宽带网络的不断建设,国内众多的运营商充分感觉到宽带放号和用户发展的后劲不足,新增用户为运营商带来的收益无法弥补价格竞争带来的ARPU值的下降,很多地方单纯的宽带业务赢利曲线正呈下降趋势。在业务转型的时代,运营商一方面进一步挖掘基于话音和文本、图像的IP网络的应用潜力,另一方面也在关注如何在IP网络上开通视频应用,并将视频作为IP网络应用的下一个战略重点。其中的典型就是IPTV。IPTV利用宽带有线网络,集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,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。用户可以通过计算机或“机顶盒+电视机”的方式享受IPTV服务。与传统的模拟式有线电视和数字电视相比,IPTV采用了全新的传播方式,并可以实现更好的互动。
  当然新的应用对于目前传输网络进行进一步优化和升级都提出了更高的要求,包括物理承载网络和IP承载网络。IPTV承载的最主要内容包括视频点播(VOD)及电视频道(TV)节目。为了保证IPTV的收看质量与目前的有线电视网收看质量相当,IPTV承载网要求能在带宽、频道切换时延、网络QoS等方面提供保证:
  1、带宽: 要求每个IPTV用户接入带宽达到3~<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />4M(使用MPEG2编码)或2M(使用MPEG4或H.264等更高压缩率的编码)。
  2、频道切换时延: 有线电视网的频道切换非常快,IPTV也应尽量减少端到端时延,据IPTV用户调查,用户可接受1秒的TV频道切换时间及10秒下的VOD切换时间。
  3、QoS: 丢包、抖动等都会影响IPTV的收看质量,太严重都会让用户觉得IPTV比不上有线电视的感觉。
  所以说IPTV业务承载网络的技术要求对国内电信运营商的传输网络提出了新的挑战,如果不在目前的宽带网络上应用组播/CDN等新技术,以目前的宽带网络的性能是无法满足大规模开展商用IPTV业务的要求。

一、IPTV业务与传输网络的互动式发展

由于IPTV在网上传输中主要内容是流媒体,相当一部分带宽在2M以上,有的甚至多达6M左右。这对接入带宽提出了更高的要求。在目前部分开通的IPTV试点中,大部分运营商采用MPEG4技术,是通过在小于800K的传输带宽的计算机和IPTV机顶盒上实现的,较高的压缩率是以牺牲清晰度作为代价的,因此其画面质量大多不能令用户十分满意。而采用MPEG2技术,同等质量画面需要的传输带宽较MPEG4技术高,使用国内主要宽带接入方式ADSL无法提供高质量服务,实现流媒体传输画面的连续性。此外,运营商较早采购的ATM-DSLAM设备对组播的支持有一定缺陷,实现IPTV一般采用点播(单播)方式,造成了对运营商的城域网有较大的带宽要求,限制了用户的发展。而传输网络中的FTTH这种能够提供高带宽的接入方式则可以轻松提供以上功能,并能够实现对称的双向传输,这是其他接入方式所无法相比的。
  FTTH,主要是采用光纤作为物理媒介实现用户和运营商连接的一种技术方式。从技术角度考虑,FTTH采用的技术方案与用户的地理分布有关,通常FTTH可采用两类网络结构。一是无源光网PON结构,二是点对点P2P结构。EPON是一种基于无源光网络(PON)的以太网传送技术,它采用在一根光纤上以波分(WDM)技术实现点对多点双向通信,具有格式透明、价格便宜等特点,顺应了NGN(下一代网络)IP化的发展趋势。在IEEE802.3ah标准颁布后,已经有多家生产厂商推出了相应产品。P2P是一种点对点光纤连接的以太网传送技术。它也采用波分(WDM)技术实现双向通信,与EPON比较而言,它具有技术实现简单、价格便宜、实现少用户量接入容易的特点。FTTH的两种实现方式上下行都可以达到100M。在未来家庭中,IPTV以及高清晰数字电视对接入带宽都有着明确而“奢侈”的要求,实现100M接入将是很有必要的,要达到这样的高带宽,别的手段都难以实现,唯有FTTH。
  反过来看,FTTH可以为广大用户提供高速的宽带网络环境,无论个人、家庭还是企业单位都具备享受宽带网所带来的更为丰富、快捷的信息服务的基础网络条件。而从用户业务需求角度看,基于视频和图片的信息使人们获得更为直观、丰富的内容。而且,视频内容不论是教育,交流,还是娱乐休闲都会比传统媒体更加吸引用户。FTTH一旦应用,将进一步推动对称宽带互动多媒体业务如IPTV的应用。

二、对现有IPTV承载网络现状分析

目前国内电信宽带接入主要采用ADSL技术,受线路质量及DSLAM设备的影响,该技术存在以下缺点: 速率低,有选线率问题; 有效传输距离短; 丢包率高,QoS无法保证; 安全性差; ADSL对组播功能支持有限,大多数只支持IPv4协议的路由器,不支持组播。虽然DSL技术在不断发展,传输的带宽有所提高,而且使用了先进的视频编码技术,但是带宽的限制使服务品质仍难以令人满意。还有,IPTV是一种宽带互动多媒体业务,本身就倡导与用户交互,对上行带宽需求很大,而这一点ADSL无法办到。尽管近年来各地DSLAM局端和用户端设备已升级到ADSL2/ADSL2+,但从长远角度考虑,还应采用EPON等光纤接入设备来提升接入带宽和服务质量,实现真正的FTTH。从技术上,光通信产业经过多年的发展,国内在光接入技术已经掌握了各种各样的解决方案,其主要技术有: A/BPON、EPON、GPON、P2P、MSAP、PDH等。
  1、A/BPON由于价格高,并且不适应现在网络向IP发展的趋势,因此发展缓慢。
  2、GPON作为ITU-T在A/BPON之后推出的最新的光接入技术,在所有的PON当中,对TDM业务的支持具有较高的效率,因此深受固网运营商的青睐。但是宣称支持ITU-T的G.984标准的产品稀少,目前还没有商用芯片,因此距离大规模商用还有较大距离。
  3、PDH现在作为点到点E1传送设备,已经获得大量应用,但是作为FTTH多媒体应用来讲,还不是一个恰当的技术。
  4、P2P是一个在单纤上双向传送以太网的技术,在FTTH应用当中,少量用户、稀疏用户等应用场合中,具有较大优势。但是在中国大密度的城市用户应用当中,光缆的消耗量太大,对运营商的光缆网络有较高要求。P2P-Ethernet接入方式基于广泛使用的IEEE 802.3以太网标准。为了使以太网用于接入网,需要加入以太网的OAM功能。目前涉及以太网OAM功能的标准有: IEEE 802.3ah、ITU-T G.985,现在不少厂家的P2P设备只是一个采用单纤光口的以太网交换机。
  5、MSAP作为MSTP技术在接入场合的应用,适合对TDM业务有较大数量要求的商业集团客户,还不能延伸到最终用户。
  在众多的FTTH技术方案当中,EPON一支独秀,核心芯片、光模块都已经进入规模商用阶段,提供的厂家也较多,价格也有较大的下降空间,因此成为众多厂家和客户的首选技术。在NGN到来的前期,网络向IP架构发展的趋势逐渐明朗。作为最终接入手段的FTTH方案来讲,EPON作为以太网接入技术无疑是最佳选择。

三、就开展IPTV业务对当前传输网络改造分析

在了解了IPTV业务对传输网络要求之后,来分析当前有哪些新技术可以应用于传输网络的改造工作。
  1、光纤直连
  光纤直连是指以太网交换机、XDSLDSLAM、路由器、宽带接入服务器等网络设备直接通过光纤相连。光口以点对点方式直连,业务接入设备直接互连,舍弃传送设备,方案简单,成本低廉,但有比较明显的缺点。首先,由于没有传送层,光纤质量、性能监测、保护等无法实现; 其次光纤浪费严重,每两个业务接入点需要一对光纤,一个业务接点如果与其他业务接点都有业务互通,光纤成阶乘增长; 最后,业务端口压力大,每一个节点相连,交换机或路由器就需增加一个端口。
  2、多业务传送平台技术(MSTP)
  多业务传送平台是从SDH技术基础上发展而成的。在这个平台,TDM业务、ATM业务、IP业务都可以接入,并且能高效传送; 更进一步,三种业务还可以进行交叉和交换。因此多业务传送平台(MSTP)的优势是非常明显的,能够兼容目前大量应用的TDM业务,并能满足日益增长的数据业务(IP、ATM)的要求; 采用了目前最为成熟的SDH组网和保护技术,又吸收了ATM和IP自身所具有保护属性。
  3、城域密集波分复用技术(MetroDWDM)
  密集波分复用技术主要用于长途干线。随着宽带城域网的发展,对带宽的需求急剧增长,密集波分复用技术电慢慢应用于城域传输网络。它能极大地拓展传输的带宽,延长传输的距离,并具有透明的业务传送特性和光复用段或光通道保护等保护措施。
  此外,还发展了粗波分复用(CWDM)、弹性分组环(RPR)等城域传送技术。但是,这些技术在技术成熟度和产品标准化方面还存在待完善的地方,本文暂不进行分析。
  综合以上情况,在传输网络上我们采取了如下的改造策略:
  1、明确传输网络的分层思想。
  现阶段IPTV承载网络对传输网络的容量和可靠性要求是首要考虑的问题; 而宽带城域网的接入层,传输网络业务承载的多样性和经济性则是重点。所以,我们将城域传输网络也分为骨干、汇聚和接入三个层次。传输网的骨干和汇聚层与宽带城域网分别组网,即传送与网络节点设备分离,网络设备的承载通过传输网的带宽通道提供。在接入层应向统一组网的方向发展,以传送与数据节点设备融合为主,实现多业务的综合接入、传送,以达到节省网络投资,提高网络资源的利用率的目的。具体为:
  (1)城域传输网骨干层采用DWDM技术实现大容量的面向连接的直达路由,并为下层的大容量SDH或者MSTP平台提供传输通道; (2)在汇聚层,采用分区域、大容量的SDH环或者SDH链,拓展网络的带宽;  (3)在接入层,通过MSTP平台,以环形组网为主的方式,实现多种业务的传输并提供不同的服务质量。
  2、充分利用现有城域传送手段提高网络能力
  主要存在的城域传输手段有如下几种:
  (1) 现有的SDH系统;
  (2) 丰富的光纤资源;
  (3) 部分地方建有少量的城域密集波分复用系统。
  针对不同情况,在传输改造中我们可以考虑如下工作:
  1) 扩展现有SDH设备功能,要求厂家新增的SDH设备具备10/100M接入端口; 利用具备10/100MIP接口的SDH设备开展传输业务,利用SDH设备的自动保护机制保证IPTV视频业务的质量。
  2)对城市光纤进行物理成环; 城域网核心层和会聚层设备成环,通过物理成环的裸光纤互连,利用IP网络层冗余提供保护; IPTV业务开展区域到汇聚层设备采用不同物理路由的光纤形成双归属,利用IP网络层的保护机制提供保护; 以保证IPTV业务对QoS和安全的要求。
  3)利用城域密集波分复用系统按区域组建多个2.5GSDH环,扩展承载网络的传送带宽,满足对IPTV业务开展的带宽要求。
  通过上述工作,在只增加少量传输投资的情况下,对IPTV开展区域的宽带城域网提供了冗余保护,大大增强了网络的可靠性,在IPTV业务发展初期是一种因地制宜的好办法。
  3、根据IPTV业务发展逐步优化城域传输网
  应该看到,随着业务不断的发展,现阶段的传输网络将不能满足业务的需要,届时,将根据情况采取相应的优化措施:
  (1) 随着IPTV用户量的增加和用户平均使用带宽的增加,业务开展区域到汇聚层将需要采用GE口上行,在这种情况下,如果该地区光纤资源相别紧张或者传输距离较远(大于70KM),就需要采用波分环或者波分链的方式;
  (2) 随着IPTV网络规模的扩大,业务点和汇聚层节点增多,仅采用物理光纤冗余的方式将极大地消耗光纤资源,到那时,城域波分系统建设势在必行;
  (3) 随着IPTV业务类型不断推出和端到端服务质量保证的要求,我们将不得不提供近乎100%的网络可靠性保证。而这种保证在IP网络层,仅仅依靠网络协议如OSPF的收敛是无法满足的,还必须通过传送层的自动冗余保护,才能达到用户的要求。

四、结束语

总之,对于承载多业务的IP网络而言,IPTV业务对现有的传输网络提出了更高的要求,即在提供原有通信功能的基础上,还需要更高的带宽、更强的控制能力以及更高的传输连续性和稳定性。因此,满足IPTV的应用需求对于传输网络的发展而言,无疑具有重要意义。

作者联系方式: 聂祥 (330046)
个人简介:目前在江西省邮电规划设计院从事IP数据网、宽带应用工程设计及网络规划研究方面的工作。
通信地址:江西省邮电规划设计院规划设计所 江西南昌省府大院南一路3号机械大厦1107室
电子邮件:
niexiang@online.jx.cn
联系电话: 13307092422



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