IPTV技术简介

摘要：目前运营商纷纷开始了IPTV业务的试验和网络部署。IPTV业务部署涉及节目源引入、业务平台建设和承载网络建设等多个方面。本文着重阐述了IPTV对接入网的关键技术要求，包括业务隔离方式、组播复制、QOS部署、业务安全、频道快速切换等。

关键词：VLAN；QOS；PSPV；PUPSPV；混合组网；PUPV；频道快速切换；组播

中图分类号：G22文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）017(C)-0143-02

一、概述

IPTV，又称为网络电视、宽带电视，是利用宽带网络为用户提供交互式多媒体服务的一种业务，是互联网与传统电视相互融合的结果，视频流经过高效的压缩编码后被发送到IP网络上，通过位于宽带网络边缘的IP电视头端设备把直播电视（BTV）、按需视频（VOD）等IPTV服务传送给用户。用户在家中可以通过“网络机顶盒（STB）+电视”方式使用IPTV业务。其主要特点在于交互性和实时性。按功能操作特点，IPTV业务可以分为四类：流媒体类、通信类、游戏类和信息服务类。

IPTV是一种强调用户体验的业务，流媒体类业务对宽带和组播要求较高，通信类业务对实时性要求很高。因此，IPTV业务与通常的Internet数据业务有很大同，在宽带、组播支持、QOS、业务隔离等方面对承载网有很高的技术要求。

二、IPTV业务对接入网关键技术要求

IPTV接入网部分是指从用户机顶盒、终端到业务接入控制点（BRAS/路由器）间的相关网络及设备，主要实现IPTV业务的接入。IPTV接入网可以利用原有城域网的宽带接入网改造实现，也可以根据需要新建网络。IPTV接入主要包括DSLAM和LAN两种方式。承载IPTV业务的接入网需要重点关注以下技术：

1、业务隔离、分流和VLAN规划。2、接入认证问题。3、组播复制。4、集中复制。5、边缘复制。6、QOS和安全。7、频道快速切换。8、接入交换机未知组播丢弃。

（一）业务分离业务隔离、分流和VLAN规划

一般来讲，用户业务主要为HSI（上网业务）、IPTV业务和VOIP业务，每种业务对网络的要求各不相同，为了便于QOS和安全策略的部署，因此我们必须将业务进行区分。最简单的办法就是通过不同VLAN来标记不同的业务。通常可以通过如下几种方式来做VLAN规划：

1、方式一：PSPV。PSPV即每业务每VLAN，主要有以下特点：（1）同一园区交换机/DSLAM下的所有用户的同一业务在同一VLAN内；（2）需要在用户侧部署可以划分VLAN/PVC的家庭网关；（3）适用于园区设备支持VLAN数量不够组网。对局端交换机而言，PSPV使得用户业务分别属于不同的VLAN，包括上网VLAN，VoipVLAN、VoDVLAN和BTVVLAN（组播VLAN）。组播VLAN是为了节约宽带而采用的组播业务专用VLAN，需要注意的是组播VLAN对用户而言是不可见的。这种VLAN划分方式简单明了，占用VLAN资源少，但由于同一业务不同用户都划分到同一个VLAN中，因此无法识别用户信息，实际意义不大。

2、方式二：PUPSPV。PUPSPV即每用户每业务一个VLAN，主要特点如下：（1）每个用户的每种业务一个VLAN（BTV业务除外，所有BTV业务共用组播VLAN）；（2）需要在用户侧部署可划分VLAN/PVC的家庭网关；（3）汇聚交换机启动基于VLAN灵活QinQ进行业务分类；（4）适用于各层设备支持足够数量VLAN，采用BRAS做IPTV业务终结情况的网络。PUPSPV对于同一业务的不同用户通过VLAN进行细分。PUPSPV的最大好处在于可以通过VLAN精确识别用户。对于需要精细化计费的业务（如上网业务）可以通过标识用户物理位置避免资源流失。这种VLAN划分方式对于网络要求相对较高。

3、方式三：混合组网。混合组网是PSTV和PUPSPV的综合，主要特点如下：（1）Internet业务PUPSPV，IPTV和Voip业务PSPV；（2）需要在用户侧部署可划分VLAN/PVC的家庭网关；（3）汇聚交换机启动基于VLAN灵活QinQ进行业务分类；（4）适用于SR做IPTV业务终结情况（双边缘）。混合组网对于需要精细计费的上网业务采用PUPSPV，而对于目前采用包月计费的IPTV等业务采用PSPV方式，在运营商规模开展IPTV业务时推荐采用这种VLAN划分方式。

4、方式四：PUPV。PUPV即每用户一个VLAN，主要特点如下：（1）多类业务共用一个用户VLAN；（2）用户侧无需部署家庭网关；（3）汇聚端局启动基于流的灵活QinQ针对单播（PPPOE）和组播（IPOE）报文打不同外层标签；（4）适用于用户侧无法部署家庭网关组网。

（二）接入认证

上网业务采用PPPOE的认证方式，IPTV业务可以采用PPPOE或DHCP+认证。PPPOE认证方式应用已经很广泛了，在此不再赘述。

DHCP+认证方式是利用DHCP定义的一些OPTION字段来实现的，如通过OPTION60来识别终端类型，通过OPTION82来识别用户位置（实际上就是标记用户）。

当网络设备收到STB的DHCP请求报文时，需要在报文后添加OPTION82字段，此时有两种模式进行DHCP+认证，一种是直接把DHCP报文送给DHCP服务器，由DHCP服务器根据OPT82字段来判断该用户是否为合法用户，从而决定是否为其分配IP地址。另一种是DHCP报文先送到BRAS，由BRAS将OPT82字段放到RADIUS的一个子域里，通过RADIUS服务器来进行用户合法性认证，若用户合法，再由DHCP服务器分配IP地址。

（三）组播复制

根据楼道交换机支持的能力，组播复制方式可以采用边缘复制或集中复制。

若楼道交换机比较早时，则不能采用PSPV的VLAN划分方式，而是需要将IPTV用户分到不同VLAN内，此时采用集中组播复制方式。否则可以采用组播边缘复制。

通常在组播点播时，若用户处在不同的VLAN内，则每个VLAN都会有一个组播流，即使用户点播的是同一个频道，链路上也会有多份相同的组播流，这样就浪费了大量的带宽。因此我们引入组播VLAN这个概念，目的就是使用户共用一个走组播业务的VLAN，组播流只在这个VLAN内传输，直到面向最终用户时才进行复制，从而达到节省带宽的目的。不管是集中复制还是边缘复制，都会有一个走组播业务的VLAN，只不过集中复制时这个组播VLAN在园区交换机（集中复制点）上，而边缘复制则在楼道交换机（边缘复制点）上。

（四）边缘复制

边缘复制是在末端L2交换机上实现的特性，其作用有两个：1、将交换机下用户VLAN内的IGMP报文转到组播VLAN内上行；2、将下行组播VLAN内的组播流面向用户端口复制，此时面向用户端口出去的组播报文是不带VLANTAG的。

在边缘复制中，支持对上行IGMP加入报文抑制和最后用户离开机制，当交换机收到多个对同一个组的加入报文时，将在组播VLAN内只向上透传一份，同样，当有用户离开某个组播组时，只有这个组的最后一个用户的IGMP离开报文才会在组播VLAN内向上透传。从而大大减轻了上层设备对IGMP报文的处理。

（五）集中复制

集中复制特性是在支持L3特性的交换机上实现的特性。上行IGMP加入报文处理基本上同边缘复制特性。但下行组播数据流时，是根据组播转发表项来将走组播业务的VLAN内的组播数据流复制到用户VLAN中，从而在下行端口的组播数据流是带有用户VLANID的，这也是和边缘复制特性的主要不同之处。同样集中复制特性也支持IGMP加入报文抑制和最后用户离开机制。

集中复制特性通常是在园区交换机上实现，由于需要面向用户进行跨VLAN的组播复制，因此对设备性能要求较高，同时这样的机制相比边缘复制而言，会占用较多的园区和楼道之间的带宽，因此建议只在IPTV业务开展初期，用户量较小且楼道交换机功能较弱时采用。若IPTV业务规模发展，用户量较大，则采用边缘复制更为适合。

三、总结

IPTVLAN接入解决方案采用多样化的部署方式，在业务发展初期集中复制可以帮助运营商迅速开展IPTV业务且有效的保护现网接入设备的投资，而在业务规模发展时可以平滑过渡到边缘复制方案，满足大量接入IPTV用户的需求。利用家庭网关实现业务分离，针对业务实现端到端的QOS，保证了IPTV业务的需求。快速切换频道、未知组播丢弃等技术可以带给用户良好的业务感受。

作者单位：中国移动通信集团河北有限公司

作者简介：田浩，男，公司：中国移动通信集团河北有限公司，学历：全日制本科，行业：通信专业：通信工程职位：短信设备维护，学校：河北大学。