中国电信IPTV业务及技术培训

中国电信 IPTV业务及技术培训 中国电信股份有限公司广州研究院 数据网络部业务室 陈戈 /webmoney 2 汇报提纲 IPTV系统概述 IPTV系统的总体介绍 IPTV系统关键技术分析 IPTV承载网建议 /webmoney 3 What is IPTV? IPTV业务是指基于 IP 宽带网络 ， 以 ADSL、 FTTB+LAN为主要接入方式 ， 以宽带数字机顶盒 +电视机为用户终端 ， 聚合 SP 的各种视频内容和增值应用 ， 向用户提供电信级的多种互动多媒体服务的宽带增值业务 。 家庭娱乐是一项巨大的产业 在中国有 3.7亿台电视机 在家 70%的娱乐休闲时间是在看电视 9600万的有线电视用户 真正实现可管理的增值运营服务收入 相关背景 IPTV的定义 1. 宽带网络的建设最终是为发展宽带增值业务，而主流的宽带应用就是流媒体； 2. 宽带用户数增长变缓， ARPU值下降。 3. 打破现有电视收看的局限性，也正是 IPTV能够解决的问题。 4. 面向巨大的 TV终端用户市场， IPTV能够成为电信运营商新业务的增长点。 /webmoney 4 IPTV系统支持的业务类型 视频广播类业务 广播 （ TV） 远程教育 视频点播类业务 VOD 广播节目预定 (PVR) 远程教育 音乐 /卡拉 OK 互动广告 通信类业务 视频通信 短信收发 网络应用类 互动游戏 信息服务 即时通信 机顶盒上网浏览 /webmoney 5 IPTV 系统应以满足用户娱乐需求为主 ， 兼顾教育 、 信息等其它需求 。 在内容提供上 ， 可以充分利用互联星空现有的合作资源 ，寻找多家 、 掌握特色资源的内容提供商的合作 。 IPTV 系统初期以 视频节目的广播 、 点播服务 为主 。 将来计划逐步发展 网络游戏 、 可视电话 、 交互信息服务 等其它应用 。 在业务初期目标用户发展上 ， 应以目前已有的宽带用户 、 高端用户为主要目标用户群 ， 以后逐步发展未使用宽带业务的用户 。 IPTV业务发展的基本策略 /webmoney 6 IPTV系统概述 IPTV系统的总体介绍 IPTV系统关键技术分析 IPTV承载网建议 汇报提纲 /webmoney 7 运营支撑层 业务应用层 承载层 用户终端 内容处理 内容管理 增值应用管理 点播 广播 通信服务 信息服务 流媒体服务 电子节目单 内容分发网络 运营支撑层 承载网络 ADSL接入 WLAN接入 机顶盒 业务应用层 承载网络 互联星空 认证支付计费接口管理 用户管理 统计分析 认证授权 计费支付及结算 机顶盒管理 数字版权管理 LAN接入 Web, Ftp等服务 平台系统管理 互动游戏 汇聚层 IPTV平台总体架构 /webmoney 8 运营支撑层 运营支撑层为 IPTV平台提供运营支撑 ， 是 IPTV平台的运营支撑系统 。通过与互联星空的接口连接 ， 实现认证和支付功能 。 运营支撑层包括： 用户管理 认证授权 计费支付及结算 统计分析 平台系统管理 机顶盒管理 数字版权管理等模块 。 /webmoney 9 业务应用层 业务应用层为 IPTV平台提供业务应用服务 。 业务应用层包括： 内容处理 内容管理 增值应用管理 点播 广播 流媒体服务 电子节目单 通信服务 互动游戏 信息服务等增值应用 。 /webmoney 10 承载层及用户终端 承载层为 IPTV平台提供网络承载 。 包括： 内容分发网络 运营支撑层承载网络 业务应用层承载网络 汇聚层 ADSL/LAN/WLAN宽带接入 用户终端是机顶盒 IPTV用户使用机顶盒 ， 通过 ADSL、 LAN、 WLAN等宽带接入方式接入 ， 在电视机上实现 IPTV业务 。 /webmoney 11 IPTV业务流程 STB internet DSLAM BAS 中心片源 交换机 边缘服务器 163后台 Vnet后台 97前台 申请 IPTV用户 IPTV运营支撑系统 编码器 开户流程 接入认证流程 业务认证流程 EPG服务器 点播流程 /webmoney 12 IPTV系统概述 IPTV系统的总体介绍 IPTV系统关键技术分析 IPTV承载网建议 汇报提纲 /webmoney 13 ITU-T H.261(1990)-H.263(1995)-H.263+(1998)-H.264（ 2004） ISO MPEG1(1991)-MPEG2(1994)-MPEG4(1999) Joint Video Team (JVT:VCEG/MPEG) 2001 H.264/MPEG4 Part 10. 又名 AVC MS VC-9 VC 9(2003)-Windows Media HD(2004) 时间 MPEG2 MPEG4/WMV H.264 市场占有率 Q4,2005 Q4,2006 Q2,2007 关键技术一： IPTV的编码格式 /webmoney 14 主要编码 参数比较 比较项目 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 H.264 一般使用的数据率 1.38Mbits/sec (352 288) 6.5Mbits/sec (720 576) 1.2Mbits/sec (720 576) 1.0Mbits/sec (720 576) 帧频 25(PAL) 30(NTSC) 25(PAL) 30(NTSC) 25(PAL) 30(NTSC) 25(PAL) 30(NTSC) 视频质量 满意 很好 好至很好 好至很好 进行编码的硬件要求 低 高 很高 很高 应用方面 VCD DVD/HDTV/SDTV 视频电话 ， 视频电子邮件和电子新闻 , 远程监控 视频电话 ， 视频电子邮件和电子新闻 , 远程监控 /webmoney 15 宽带视频系统编码格式对比 MPEG2 与 DVD编码制式一致 ， 具有丰富的节目源； 技术成熟 ， 频道切换时间快 ， 体验效果好 带宽高 ， 一般需要 3 3.5M， 存储空间大 ， 处理器资源要求最低 MPEG4 PART2 带宽小 ， 1M左右即可以达到近似 DVD效果 ， 处理器资源要求较低 存在多个标准分支 ， 需要考虑相互兼容的问题； 很可能最后过渡到 H.264（ MPEG4 PART10） MPEG4 PART10（ H.264） 相同带宽下图像质量最好 ， 但处理器资源要求最高 （ 2倍于 MPEG4） 标准的产业化需要一定的时间 ， 预计在 2005年下旬开始商用 。 WMV9(VC-1) 与 PC用户兼容性好 ， 微软的技术支持能力强； 带宽要求与 H.264稍高 ， 比 MPEG4低 ， 处理器资源要求高 （ 1.5倍于 MPEG4） ； 节目缓冲时间长； 私有标准 ， 目前正在寻求成为国际公开标准 。 建议选用 MPEG4为视频编码标准，提供 1.3M码率的标清节目（准 DVD效果），并将过渡到 H.264。 /webmoney 16 ADSL覆盖范围与编码格式的关系 注： 1000英尺 =0.3048千米 3.8KM 0.511mm 0.404 mm /webmoney 17 条件接收系统 （ Conditional Access System） 目前主要应用于有线电视网 适合单向网络 、 适合广播式网络 内容在服务器不加密 ， 在传输时加密 数字版权管理 （ Digital Right Management) 目前主要应用于互联网 对文件进行加密 ， 也可实时加密 适合双向网络应用 关键技术二：内容安全保护 目前内容保护的主要技术： /webmoney 18 DRM系统关键部份 机顶盒私钥 谁控制机顶盒私钥 ， 谁即控制了用户 内容密钥 谁控制内容密钥 ，谁即控制了内容 授权 授权是计费的基础 内容密钥 授权 机顶盒私钥 /webmoney 19 DRM的商业模式 机顶盒私钥 内容密钥 授权 电信自营 中国电信掌握 中国电信掌握 中国电信掌握 内容合作模式（ 电信主导 ） 中国电信掌握 内容提供商掌握 中国电信掌握 内容合作模式（ 内容提供商主导 ） 内容提供商掌握 内容提供商掌握 中国电信掌握 卖带宽模式 内容提供商掌握 内容提供商掌握 内容提供商掌握 最理想 电信具有一定的主动 性，合作不稳定 电信无法管理用户 和内容，没有主动性， IPTV用户没有粘着性，风险很大 不现实 /webmoney 20 关键技术三：机顶盒 机顶盒协议和标准： 保证多厂商设备的互通 格式的支持：不同的格式在视频质量 、 压缩率方面存在差异 WMV即 VC9标准格式 MPEG4（ Part2） /H.264格式 成本：良好的成本控制是 IPTV业务盈利的关键因素 基于 x86架构的 STB， 成本在 1000元以上 基于 DSP芯片的 STB， 成本在 600-1000元 基于 ASIC专有芯片的 STB， 成本在 600元左右 扩展功能的支持： Game Peer to Peer视频通信 /webmoney 21 关键技术四： IPTV的承载网 核心层 指省 163骨干网的相关设备 ， 包括省网骨干路由器 ， 省 IDC路由器和交换机等 汇聚层 汇聚层指从 BRAS/AR等设备至播放服务器间的网络及设备范围 汇聚层网络范围指城域网的核心和汇聚层 接入层 接入层指从用户机顶盒到 BRAS/AR等设备之间的网络及设备 核心层 汇聚层 接入层 IPTV承载网络结构 /webmoney 22 QoS 保证 高带宽 低丢包率 优先于 Internet业务 支持组播 ， 减少带宽需求 组播方式提供业务 CDN内容分发 组播业务的管理 业务的安全可控 视频业务的独立性 对用户业务的可控性 性能 组播转发能力 频道快速切换 DSLAM Internet BAS CDN xDSL 承载网 BAS MODEM STB PC Home Network Home Gateway TV PC Home Network Ethernet L2 ES ES 省中心 承载网的技术要求 /webmoney 23 承载网的技术要求： QoS保证 带宽：要求每个 IPTV用户接入带宽达到 2M(使用 MPEG4或更高压缩率的编码 )。 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秒内的 VOD切换时间 。 QOS 业务 网络时延上限 延时抖动上限 丢包率上限 包误差率上限 视频直播 1s 1s 1/1000 1/10000 视频点播 2s 1s 1/1000 1/10000 视频会议 150ms 50ms 1/1000 1/10000 游 戏 200ms N/A N/A N/A 因此，必须考虑如何提高 IPTV业务的 QOS，如何逐步实施 /webmoney 24 业务层面考虑 IPTV业务对承载网络 QoS参数的敏感程度随编码格式 、 编码速率 、承载协议的不同而有所差异 ， 在业务设计上应尽可能适应承载网络现状； 典型 QoS机制：流媒体速率适应 /调节机制 、 媒体编码冗余性 、媒体缓存机制 。 承载层面考虑 基于 IP网的端到端的 QoS机制目前尚不成熟 ， 因此分层解决IPTV业务的 QoS质量保证问题； IPTV业务流量流向模型易于确定 ， 对音视频直播类业务可使用专网传输或静态预留资源方式下抵组播业务控制点；音视频点播类业务可使用三层与二层机制 ,结合业务接入控制点的 CAC功能完成 QoS质量保证 。 承载网的技术要求： QoS保证 /webmoney 25 关键技术五： IPTV的组播网 1、 组播复制点问题 2、 组播的静态加入 VS动态加入 3、 组播的管理问题 4、 组播的安全问题 5、 组播的 QoS问题 /webmoney 26 组播复制点问题 BRAS复制 BRAS面向用户进行组播复制 STB 与 PC 分别通过不同PPPoE STB单播组播在同一 PPPoE 对 BRAS下行带宽要求较高 现网不需要改造 适合小规模用户情况 汇 聚 层接 入 层 承 载 网M o d e mB R A S业 务 控 制 点 /业 务 复 制 点M o d e mP P P o EP P P o EP P P o E节 目 流/webmoney 27 组播复制点问题 -IP DSLAM复制 单播与组播分别使用不同 VLAN及PVC DSLAM进行面向用户组播复制 DSLAM进行组播控制 适合大规模发展阶段 IGMP IGMP 静态配置组播 MAC地址，下引所有组播流 IGMP Proxy IGMP Filter /webmoney 28 组播复制点问题 -IP DSLAM复制 面向用户组播复制点 单播与组播分别使用不同 VLAN及 PVC DSLAM进行面向用户组播复制 DSLAM进行组播控制 适合大规模发展阶段 /webmoney 29 组播复制点问题 -ATM DSLAM PC Modem ATM/MSTP 汇聚层 BRAS 业务接入控制点 接入层承载网络 BTV BTV DSLAM PC Modem 2 PVC 2 PVC ES P2MP PVC ADSL Modem使用双 PVC上联 ， 一条 PVC承载原有的宽带上网业务 ， 另外一条 PVC承载 IPTV业务 ； 为了减少对 ATM资源的要求 ， 引入 ES(组播服务器 ) 组播通过 P2MP进行分发； /webmoney 30 组播复制点问题 -ATM DSLAM ATM DSLAM上行链路带宽不足的情况下 ， 可扩容IP板； 组播流从 ATM DSLAM 的IP板下发到用户 。 PC Modem ATM/MSTP 汇聚层 BRAS 业务接入控制点 接入层承载网络 BTV BTV DSLAM PC Modem 2 PVC 2 PVC L2 ETHERNET AR 1 2 /webmoney 31 组播复制点问题 LAN接入 BTV BTV L2 Switch PC CPE PC CPE L2 ETHERNET 汇聚层 BRAS/AR 业务接入控制点 接入层承载网络 2 VLAN 2 VLAN 交换机面向用户进行组播复制； 交 换 机 支 持 IGMP Snooping； 末端交换机支持 IGMP Filter 及 IGMP Snooping； /webmoney 32 引入 DSLAM组播的意义： DSLAM内部完成组播及视频流的复制 减轻网络侧的流量压力 降低对网络的 IGMP协议要求 组播延迟小 DSLAM对组播的支持： IGMP Proxy IGMP Snooping DSLAM组播的意义 /webmoney 33 IPTV组播需重点考虑问题 1、 组播复制点问题 2、 组播的静态加入 VS动态加入 3、 组播的管理问题 4、 组播的安全问题 5、 组播的 QoS问题 /webmoney 34 组播的静态加入 VS动态加入 组播的静态加入 (静态建立特定组的组播树 ） 容易控制组播源的接入； 容易控制组播的范围； 较难进行组播路径的备份； 静态组播一般在路由器端口指定加入某个组播组 ， 并拒绝其它组的加入； 动态加入 （ 组播树动态生成 ） 控制组播源的接入较难； 控制组播的范围较难 ， 存在安全隐患； 容易进行组播路径的备份； 动态组播一般在路由器上启用 PIM等组播路由； /webmoney 35 IPTV组播需重点考虑问题 1、 组播复制点问题 2、 组播的静态加入 VS动态加入 3、 组播的管理问题 4、 组播的安全问题 5、 组播的 QoS问题 /webmoney 36 组播的管理问题 组播源的准入及控制 防止非法组播源假冒 IPTV源 防止非法组播源通过组播给用户发送节目 组播范围的控制 一些组只能在某个范围内传播 合法用户的准入 组播自身无认证功能 ， 需网络设备控制非法用户的接入 /webmoney 37 CDN网络主要适用于 VOD业务 ， IPTV业务需同时提供大量的直播业务（ BTV） 。 直播业务与点播业务存在很多不同之处 直播业务 点播业务 业务运营模式 /调 度机制 IP与 TV的结合，播放多个节目频道，由用户选择； 用户从节目片源中自主选择； 采用单播实现； 编码格式 MPEG2、 MPEG4/H.264、 WMV RM/RMVB、 ASF、 QuickTime、MPEG、 WMV等 视频质量 实时性要求更高，对时延和抖动均敏感，需要达到与有线电视相当的品质，标准清晰度 对时延的要求低于 BTV，普通电视要求 交互性要求 按频道点播，切换频道要求在 1秒之内完成 按文件点播，交互性强，需要提供暂停、快进、拖放、重播等功能； IPTV承载网：可控组播方案 /webmoney 38 BTV业务流程 DSLAM DSLAM Multicast CA STB 业务管理系统 EPG 实时内容 BTV前端 LIVE TV(Multicast） IP ENCODER IP DEMUX CPE HOME GATEWAY ES ATM/LAN SW ES RP 1.获取节目表 2.加入频道 4.加入组播 5.节目播放 IP城域网 骨干网络 RP/DR MP-BGP MSDP 0.组播内容分发 0.域间组播内容分发 3.开放权限 需要承载网支持组播转发能力 需要在承载网边缘提供面向用户的组播复制和用户管理功能 承载网要提供高品质：低时延、低抖动、基本不丢包 /webmoney 39 IPTV组播需重点考虑问题 1、 组播复制点问题 2、 组播的静态加入 VS动态加入 3、 组播的管理问题 4、 组播的安全问题 5、 组播的 QoS问题 /webmoney 40 组播的安全问题 组播源的安全 IPTV是面向大众的媒体工具 ， 要严防非法内容进入 IPTV； 只允许特定地址段的路由器接入组播源； 尽量使用静态组播； 宽带接入不允许发送组播源； /webmoney 41 IPTV组播需重点考虑问题 1、 组播复制点问题 2、 组播的静态加入 VS动态加入 3、 组播的管理问题 4、 组播的安全问题 5、 组播的 QoS问题 /webmoney 42 组播的 QoS问题 组播是以 UDP承载的 ， 无重传机制； IPTV对质量的要求非常高 ， 少量丢包就会造成马赛克现象； 目前的解决方案是使用 “ 应用层组播 ” /webmoney 43 关键技术六：故障定位及质量分析 IPTV是实时性业务 ， 对带宽 ， 时延 ， 抖动 ， 丢包等指标要求很高 。 用户对业务质量要求很高 ， 而现有的基于尽力而为的 IP网路 ， 很难保证质量 目前的 IPTV业务涉及环节很多 ， 故障定位困难 ，对运维提出了很高的要求 IPTV系统的稳定性还需要经受大规模用户的考验 /webmoney 44 IPTV故障类型 /webmoney 45 IPTV故障定位思路 /webmoney 46 质量分析思路 (主动测试） /webmoney 47 质量分析思路 (被动测试） /webmoney 48 IPTV系统概述 IPTV系统的总体介绍 IPTV系统关键技术分析 IPTV承载网建议 汇报提纲 /webmoney