组播IPTV

组播IPTV2013-07-31孙玉萍目录•标准及关键技术相关标准•支持IPTV的编解码•支持IPTV的流传输•支持IPTV的DRM与IPTV相关的国际标准化组织•互联网流媒体联盟（ISMA）•ISO/IEC•开放移动联盟（OMA）•互联网工程任务组（IETF）•数字音/视频联盟（DAVIC）•交互式电视联盟（ITV）•中国通信标准化协会（CCSA）•中国广播电影电视标准委员会•中国数字音视频编解码技术标准工作组（AVS）IPTV标准化范围•IPTV业务需要制定以下技术标准•–视、音频编解码及文件格式标准；•–内容版权保护标准；•–电子节目单（EPG）标准；•–内容分发标准；•–承载网络技术标准；•–机顶盒管理系统标准；•–运维支撑系统标准；•–机顶盒标准；和IPTV业务相关的其他标准或协议•网络技术标准•业务服务质量标准•业务管理•网络管理•相关接口标准等•IPTV是一个新兴的业务领域，尚无国际标准是针对IPTV业务制定的。•目前在国内外IPTV业务的运营和试验中，采用的大部分是广播电视、互联网和电信领域已有的相关的成熟协议和标准1、IPTV业务对编解码标准的要求由于IP承载、带宽、平台开放的因素，IPTV对编解码有特定要求：•–基于国际开放标准•–编码效率高、图像质量优•–产业链支持度高•–专利费用可运营•–DRM成熟流传输在IPTV中的位置三种主流的流传输技术•ISMARTP/RTCPoverUDP/TCP方式•MPEG2TransportStreamoverUDP方式•微软MMS和MF-RTP方式ISMA•2000年12月成立，互联网流媒体联盟，简称ISMA(InternetStreamingMediaAlliance)。•成立目的：“OpenstandardsforEncoders,ServersandPlayers”－－制定互联网流媒体编码器、服务器和播放器之间的开放标准“•主要成员：Cisco、IBM、Sony、Sun、苹果、飞利浦、SIGMA等。IPTV引入DRM的意义DRM对IPTV的影响正面：•有利于新片、大片的引进•防止PC用户及非法用户观看负面：•增加了新视界系统的复杂度•对机顶盒提出了新要求，增加了成本IPTV哪些业务需要DRM需DRM的业务：•音视频点播•音视频广播（组播）(需经常变换KEY）•Flash等应用不需DRM的业务：•游戏•Web浏览•Email•视频通信IPTVDRM功能要求•基于公开的协议及标准•数字版权管理系统能和后台认证计费系统相结合，灵活收费，支持以下支付方式：–包月或计次、计时收费–预付费或后付费方式•支持多种应用–流媒体、Flash等•支持多种流媒体系统–多种流媒体服务器，如Microsoft、Apple、IBM等?–多种流媒体编码格式，如MPEG4、H.264、WMV9等?–多种流媒体控制协议：RTSP、MMS等?–兼容多种播放器DRM原理介绍（一）DRM原理介绍（二）密钥管理系统内容传送系统•内容传送系统把节目传输到机顶盒上，由机顶盒进行解码收看。•中国电信IPTV的流媒体传送使用ISMA兼容的RTSP/RTP协议，加密传送的流应符合“ISMA1.0EncryptionandAuthentication”的规定。终端接收解密系统•机顶盒必须取得三部分内容：加密后的节目数据、解密的密钥以及相应授权。•这三部分内容需分别从流媒体系统、密钥管理系统、版权发布中心处获取。终端播放节目流程•1、用户通过机顶盒浏览EPG信息，选中要看的信息；•2、机顶盒向流媒体服务器点播该节目；•3、流媒体服务器向用户机顶盒发送节目流；•4、流媒体系统通知EPG已经向用户发送节目流；•5、EPG向版权发布中心转发用户请求；•6、版权发布中心向EPG系统返回对用户请求的结果；•7、版权发布中心与机顶盒之间启动ROAP过程，机顶盒得到授权对象。机顶盒安全性密钥有两种•–一种是标识用户身证的非对称密钥的私钥•–一种是节目的解密密钥，是对称密钥机顶盒可以下列方式生成（建议第二种）•–使用智能卡及相关软件实现；•–纯软件实现；•–利用机顶盒的内部硬件标识及相关软件实现；为防止攻击型STB，应对机顶盒的软件进行数字签名；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IPTV平台总体结构•IPTV平台是运营IPTV业务的内容运营平台和业务运营平台的合称。内容运营平台功能模块目录•IPTV业务对承载网的要求•IPTV接入网•组播技术介绍•IPTV组播重点考虑的问题•IPTV接入网及组播建设建议IPTV业务对承载网的要求•IPTV系统支持的业务•IPTV视频编码对承载网的要求•IPTV业务对承载网QoS的要求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•时移电视IPTV系统支持的业务类型通信类业务•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•机顶盒上网浏览不同的业务对承载网的带宽、QoS要求以及组网结构都不一样。宽带视频系统编码格式对比承载网的技术要求：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。因此，必须考虑如何提高IPTV业务的QOS，如何逐步实施。IPTV接入网•目前的IPTV接入网现状•IPTV接入认证•IPTV接入网规划及地址分配IPTV接入网示意图IPTV接入网现状•从组网方式看，IPDSLAM与ATMDSLAM共存，以上两种DSLAM在各省的比例相差较远；•从认证方式看，以PPPoE占主流；•从接入方式看，以ADSL占主流，LAN与VDSL/ADSL2/ADSL2+只占少数。IPTV业务的二次认证PPPoE接入认证PPPoE接入认证方式•–优点：支持多种终端，对接入层设备要求简单，具有较完善的用户管理与业务控制机制；•–缺点：对机顶盒要求较高，需实现双协议栈封装，协议开销较大，并要求IPTV业务接入控制点支持对PPPoE接口的组播支持；DHCP认证——原理DHCP认证——原理DHCP认证——优点•1、从DHCP认证方式的流程可以看出，IPTV用户端和BRAS之间并没用任何类似PPP的第二层通道，也不存在对组播协议的限制。如果用户主机到BRAS之间的交换机或DSLAM能支持IGMPSNOOPING，组播很容易开展，组播的复制点可以下降到DSLAM或以太网交换机的层面。•2、IPTV用户端或xDSLModem的操作系统一般都已内置DHCPClient，用户无须安装，用户也无须拨号，认证过程由网络设备自动进行，不需要用户参与和干预，非常简便。DHCP认证——优点•3、DHCPSERVER服务器只是在获得IP配置、认证阶段起作用，以后的通信完全不经过它，所以基本上不会成为瓶颈。•4、采用DHCP为IPTV用户分配IP地址，相对用静态IP地址的方式，可以节省IP地址资源。另外，DHCPOption82和Option60结合，能保证用户信息的往上传递，在一定程度上屏蔽非法用户的访问，同时实现用户访问的安全跟踪。DHCP认证——缺点一、需要增添DHCPSERVER，增加投资成本和运行维护的工作量。•–DHCPSERVER需要有保存用户信息的数据库，能根据用户DHCP请求包所携带的用户信息，判别用户的请求是否非法。要实现这一管理功能，需要对DHCPSERVER进行投资开发。•–DHCPSERVER的管理维护需要相当的运维投入。DHCPSERVER要录入大量的用户信息资源、IP地址信息资源（主要包括IP地址，子网掩码，网关，DNSServer，等）、DHCPRelayAgent信息表等。此外，还有DHCPSERVER的规划管理，DHCPSERVER的分布点选择等等问题。DHCP认证——缺点二、现有网络对DHCPOPTION82的支持力度不够。•但是，目前存在部分DSLAM设备不支持OPTION82功能。如果DSLAM设备不支持DHCPoption82，BRAS不能获得用户的详细端口链路信息，不利于对用户的访问控制和访问跟踪。DHCP认证——缺点三、对用户的非法访问控制能力相对较弱。•–由于采用标准的DHCP协议获得IP地址，用户较容易获得IP地址信息，并进行私配地址，非法接入访问。•规避方法：1，为了防止IP地址盗用，防止用户使用IPTV的地址来实现宽带上网，应在BRAS或城域网的汇聚设备，对IPTV的地址进行访问控制（如基于用户源地址的访问控制）。2，另外，可在BRAS层面进行DHCP访问过程跟踪，对有DHCP请求过程的用户才允许访问，对没有DHCP请求的用户，则不允许用户访问。IPTV认证方式＿目前推荐使用PPPoE认证：•–对网络改动最小；•–机顶盒等IPTV设备均已支持；•–用户量小的情况下，网络容量可支持；•–在安全性方面相对DHCP要高；IPTV认证方式＿后期推荐使用DHCP认证：•–容易实现IP组播复制点下移至DSLAM；•–用户切换频道时延将减少；•–对网络设备需要进行一定的改造；•–DHCP认证的计费系统应保证成熟；•–承载网支撑不了大量的IPTV用户的情况下，尽快把PPPoE接入认证转到DHCP认证上。IPTV对承载网络的带宽规划•骨干/城域网带宽需求=TV节目*频道带宽+最大并发VoD*节目带宽–部署CDN后，CS-ES间的VoD带宽需求=最大并发VoD*(1–命中率)•接入网带宽需求=min(TV节目，最大并发用户数)*频道带宽+最大并发VoD*节目带宽IPTV地址分配方案IP地址分配方案•–对机顶盒终端，优先为其分配公有的单播IP地址，在公有IP地址不足的城域网，可为机顶盒分配私有IP地址段，并在城域网范围内开通所使用的私有IP地址段的路由支持；•–IPTV平台使用D类组播地址传送直播节目，结合节目源注入方式，应对全网范围传送的组播节目源统一规划组播地址(使用AS域的GLOP233/8组播地址)，并预留部分组播地址供城域网内组播节目源使用（本地管理组播地址239.0.0.0～239.255.255.255），禁止其向骨干网扩散。组播技术介绍•组播概述•组播路由协议(三层组播)•二层组播相关协议及技术组播概述组播的优点•–节省带宽，提高网络效率，优化Internet性能•–支持分布式应用，为下一代多媒体应用创造条件•–有效保护带宽和网络设备的处理能力•–用户增加时可有效扩展，极大减轻源服务器的负荷•–有利于增值业务的开展组播路由概述•组播不能脱离单播；•组播与单播一样也需要路由表；•组播路由与单播路由一样可自动学习；•组播路由协议很多，如DVMRP、MOSPF和PIM–DVMRP和MOSPF两种协议需要依靠特定的单播路由协议来运行，目前已基本不使用–PIM协议可以独立于单播路由协议来运行，目前使用较广泛；•域间组播路由协议主要包括MBGP、MSDPIPTV组播重点考虑的问题•组播复制点问题•组播的静态加入VS动态加入•组播的管理问题•组播的安全问题•组播的QoS问题组播复制点问题–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下行带宽要求较高组播复制点问题-IPDSLAM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组播复制点问题－LAN接入•交换机面向用户进行组播复制；•交换机支持IGMPSnooping；•末端交换机支持IGMPFilter及IGMPSnooping；DSLAM组播的意义引入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DSL