的快速發展和新興的語音、視頻和數據業務“三網合一”融合趨勢將有望幫助網絡運營商解決傳統固定電話業務收入下降的問題。網絡運營商希望能夠利用一種獨特且創新的方法來綁定語音、視頻和數據業務,藉此突出自己與傳統的及新近競爭對手的差異性。其中最讓人感興趣的是向全IP(互聯網協議)網絡的轉變和IPTV的部署,它們將有助于運營商提供范圍寬泛的、令人心動的各種新業務,進一步增加收入來源。

但值得注意的是,IPTV與傳統的電纜/衛星電視業務有很大的區別,它們對電信網絡基礎架構提出了全新的要求。例如在電纜/衛星系統中,觀眾只能收看到服務提供商提供的那些頻道。而IPTV讓用戶不僅能擁有大得多的頻道選擇范圍,而且可以隨時收看他們想看的內容。

IPTV采用了與已經用于互聯網瀏覽、即時消息、電子郵件和其他通信功能的相同的傳輸機制,第一次讓運營商能夠提供真正的交互式環境。這種交互環境充分整合了高清電視(HDTV)、視頻點播(VoD)、網絡個人視頻錄像機(PVR)、視頻電話、互聯網訪問和其他多種功能。對于目前這一代習慣于同時處理多項任務的“前沖型”用戶而言,在收看節目的同時可通過電視機向朋友發送短信的功能具有強大的吸引力,這是“寬帶PC”和電纜/衛星電視所無法比擬的。

機遇與挑戰

服務提供商在IPTV成功實現方面面臨的最大挑戰是傳輸網絡的現狀。就目前結構來說,傳輸網絡支持互聯網業務、IP電話(VoIP)和互聯網視頻,但這些業務的體驗質量(QoE)都不是很高。影響用戶QoE主要有兩大因素:接入網提供的帶寬以及網絡邊緣采用的流量管理機制。目前IPTV的任何實現都被迫與點到點(P2P)文件共享等無人管理流量共享相同的IP網絡,因此這種網絡架構不可避免會導致帶寬沖突和瓶頸問題。

要想使IPTV成功,運營商和服務提供商必須提供等于或好于目前電纜/衛星電視所能提供的QoE。實現這一目標的關鍵是開發“內容感知(content-aware)”的網絡邊緣設備,這些設備應能跟蹤、管理流經網絡邊緣的多個信號流,并對它們給予優先級管理。

圖1:用戶可以一邊看“美國偶像”,一邊通過電視機向朋友發送短信,同時還研究最新競爭對手的背景。

公共平臺

IPTV面臨的第二大挑戰是開發用于提供IPTV業務的公共平臺。這種平臺必須具有低的操作成本、出色的可擴展能力,且維護簡單、保證與現有基礎設施兼容,并能快速投入大批量生產。由于IPTV網絡必須提供眾多不斷演進的特性和功能,故該平臺必須采用高度模塊化的方式,以確保運營商的巨資投入“未來有保障”,亦即在未來需求或標準發生變化時,也能滿足要求。

IPTV邊緣設備還必須支持用于正常廣播頻道的組播流以及用于VoD內容的單播流。組播功能需要特定的資源。對于專門的廣播頻道來說,IPTV組播流可以使用從頭端到IP邊緣的預先保留資源。在IP網絡邊緣,需要利用動態資源(媒體流)將這些專門頻道播送到數字用戶線接入復用器(DSLAM)和/或無源光網絡(PON)聚合器,再由這些設備負責將IPTV數據流送到用戶家中。

管理這種不斷增加的帶寬以及保證QoS的關鍵是開發如下描述的網絡邊緣設備:它們能夠利用特別快速的數據包處理技術實現線速率達10Gbit/s的深度包檢測(DPI)。這些功能不僅能讓服務提供商過濾掉帶寬需求較大的應用(如P2P文件共享)和壓縮過的數據流,而且在安排與VoD、高清頻道和體育盛事等重要內容相關的帶寬的優先級時可以發揮重要作用。

IPTV網絡中的IP邊緣設備需要負責聚合、頻道切換、邊緣路由、擁塞管理和流量整形等功能,以便向IPTV用戶提供QoE。這些新的邊緣設備必須具有較高的帶寬效率,能夠同時管理廣播視頻(組播流)和VoD內容(單播流)。他們還必須(通過DPI)優先響應來自接入網的IGMP消息要求,安排它們在邊緣設備上被處理的優先級,從而實現更快的頻道切換。

“時移”收看是IPTV的一個與眾不同的特點,它允許觀眾“搬移”整個頻道節目的廣播時序。這也給服務提供商提供了在廣播數據中插入時間敏感且內容相關的廣告的機會。另外,運營商可以根據用戶的喜好提供針對特定人群和長度可變的廣告。這種功能可以在嵌入進IP邊緣設備中的DPI功能基礎上利用內容插入軟件實現,從而在IP邊緣設備中將當地廣播頻道和廣告內容送進IPTV網絡。

內容分發

電信公司還不確定究竟如何應對P2P視頻流量(如YouTube)等內容的客戶和提供商,因為它們需要一種能夠應用于商業環境和娛樂消費的不同策略。服務提供商需要使用DPI來確定他們的IP網絡上在傳輸什么樣的內容；然后利用這些信息修改他們的傳送策略,進而從P2P電視中獲得新的收入來源。IP邊緣設備需要具有高度的靈活性和可擴展存儲能力,以便滿足用戶不斷變化的口味以及內容流行性的波動。

一些經常用到的功能,如電子節目指南(EPG)、數字版權管理(DRM)服務器和用戶電子郵件等,還是需要保留在網絡邊緣。為了提供這些服務,運營商需要集成應用服務器,并將之升級入IP邊緣平臺。

另外,為了在IPTV網絡中支持新興的IMS服務,電信公司需要具有足夠可擴展性的IP邊緣平臺來適應軟硬件的發展。服務提供商可能要求IP邊緣設備建立在經實際驗證的、標準化的硬件架構中,如高級電信計算架構(ATCA),這種架構被普遍認為是下一代運營級標準電信基礎架構。

為了達到廣播級電視質量水平,這些IP邊緣設備還必須提供帶寬優先等級劃分功能,以確保良好的QoS。高清VoD服務器需要多路大容量單播流到DSLAM。為了提供這個等級的服務,邊緣設備需要整合當前ATCA多處理器運算刀片服務器中常見的通用處理能力和ATCA包處理器刀片服務器提供的高速包處理能力。通過采用ATCA標準,IPTV提供商在用戶群增長時可利用即插即用的ATCA兼容刀片服務器來擴展他們的節點。預先集成的平臺可以幫助服務提供商在很短的開發時間內滿足對日益復雜的系統的需求,并降低集成與兼容風險。

圖2:ATCA刀片服務器可在用戶群增長時擴展節點。預集成平臺能夠幫助縮短開發周期。

管理安全性

網絡安全是IPTV運營商考慮的另一個主要因素。入侵者可以利用無保護節點以各種方式欺騙或偽造數據,如未授權的頻道切換請求、NPVR請求、VoD請求等等。隨著這些互聯網安全威脅的逐漸增強,急需一個穩健的安全機制,網絡提供商不能依靠簡單的防火墻或其他傳統的安全措施,因為它們很容易被黑客老手突破。

在IPTV網絡中,提供商要求設備能夠在第4層到第7層執行線路速率為10Gbits/s的DPI,以便分析威脅信號的復雜模式。隨著時間的推移,這些復雜的模式也可能會演變,對付這些威脅的唯一方法是使用整合了這樣的硬件和軟件DPI(如下描述)的網絡邊緣平臺:其線路速率不僅能阻止DDOS(分布式拒絕服務)攻擊,而且能在網絡邊緣隔離和阻止最新蠕蟲和病毒。最理想的解決方案是在ATCA平臺上整合高速包處理刀片服務器和流量工程功能。

為了支持采用SDV(交換式數字視頻)技術的多個頻道,IPTV網絡還要求10Gbits/s左右的高速切換功能,以支持快速(并因此)令人滿意的頻道切換體驗。為了將高速內核網絡連接到接入網中的DSLAM/PON,服務提供商還需要邊緣設備提供以太網交換功能。一個基于ATCA的10Gb以太網(GbE)交換機即可以滿足這種交換要求。

對IPTV邊緣設備的軟件要求也很高。這些節點要求單播流處理、組播流處理、基于SLA的QoS和用戶管理功能。理想情況下,這些設備應放在基于靈活開放標準的平臺上以簡化功能集成并降低成本。

此外,這類平臺應還應具有可擴展性和高可靠性,并充分集成軟件功能,這樣服務提供商就可以專注于開發他們獨特的應用內容。

作者:Nitin Tomar

技術營銷工程師

Continuous Computing公司