IPTV中的关键技术

1、IPTV中关键技术描述了IPTV在目前宽带网络上具体实现方法，并结合IPTV特点，阐述了IPTV所涉及儿个关键技术，并对每种技术作了概括性介绍。关键词IPTV宽带接入组播编码1 、IPTV实现方法宽带网络数字电视，又称IPTV或BTV,即交互式网络电视，是一种利用宽带互联网、多媒体等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内多种交互式服务崭新技术。它能够很好地适应当今网络E速发展趋势，充分有效地利用现有宽带网络资源。在目前商用宽带网络中，用户在家中可以通过两种方式享受IPTV服务：(1) 计算机：在第这种方式下，用户在通过电脑上网同时，可以收听广播节目或欣赏音乐，也可以直接在电脑上收看电视

2、或电影等视频节目。(2) 网络机顶盒(STB)+普通电视机。用户家里新增网络机顶盒(STB),由机顶盒提供AV接口，直接和普通电视机相连，用户通过控制机顶盒选择收看宽带网络电视节目。如图1所示，为通过综合接入设备(MSA让xDSL宽带线路为用户提供视频业务框图。用户既可以通过PC宇受传统INTERNE徵据服务和网络游戏，也可以通过专门转换设备STB,用普通电视收看电视、电影等宽带视频节目。2 、IPTV中关键技术IPTV应用实质是流媒体在宽带网络上传输和分发，因此IPTV应用和发展是以下儿种关键技术同时应用结果。(1) 宽带接入技术：快速发展宽带接入技术，为媒体流传送提供了通路。在目前所使用宽

3、带接入技术中，DSL是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务技术。大家常用ADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLine,非对称数字用户环路)技术可以提供下行8M带宽，ITU-TG.992.1中对ADS而准已经有详细定义。而随着技术快速发展，ITU-T又分别在2002年6月和2003年1月推出了两个新一代ADSL标准:ADSL2(G.992.3)和ADSL2+(G.992.5)。ADSL2支持最大上下行速率1.3M/15M,而ADSL2支持最大上下行速率可达1.3M/24W更高带宽为传输大量流媒体传输成为可能。(2) IP组播路由技术：流媒体分发强大支持。IP组播

4、路由技术实现了IP网络中点到多点高效数据传输。可以有效节约网络带宽、降低网络负载。组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)同时发送相同数据包给多个接受者一种网络技术，是一种能够在不增加骨干网负载情况下，成倍增加业务用户数量有效方案，因此成为当前大流量视频业务首选方案。在IPTV应用中，利用IP组播路由技术，可以有效分发媒体流，减少网络流量。目前接入设备通过IGMPProxy功能，实现了用户按需加入、离开等功能，这样既实现了媒体流按需分发。而且减少了组播对带宽过渡占用。随着IP组播技术在综合接入设备上应用，大多数设备都支持IGMPsnooping和IGMPProxy功能。IGMPsnooping

5、是解决IP组播在二层网络设备上广播泛滥一种基本解决方法。通过在二层网络设备上帧听用户端和组播路由设备间IGM的议消息，获取组播业务用户列表信息，将组播数据根据当前用户信息进行转发，从而达到抑制二层组播泛滥目。IGMPproxy通过代理机制为二层设备组播业务提供了一种完整解决方案。实现了IGMPproxy二层网络设备，对用户侧承担Server角色，定期查询用户信息，对于网络路由侧又承担Client角色，在需要时将当前用户信息发送给网络。不仅能够达到抑制二层组播泛滥目，更能有效地获取和控制用户信息，同时在减少网络侧协议消息以降低网络负荷方面起到一定作用。(3) 数字编码技术：传输可靠性技术支持。在

6、网络上传输音/视频等多媒体信息要涉及流媒体可靠实时传输。因此，数字编解码技术是IPTV关键技术之一。目前宽带网络环境下适用编码标准有:MPEG-4AC-1和H.264等。MPEG-4是ISO/IEC标准，由MPEG制订，目前应用是MPEG-4Part2；H.264是ITU-TVCEG和ISO/IECMPEG联合视频组JVT开发视频编码标准，它既是ITU-TH.264,也是IS0/IECMPEG-4Partl0:AC-1是微软视频编码标准，是WV的编解码标准组织提交资料后采用编码标准名称。而网络带宽不断提升，例如应用ADSL减ADSL2技术，可以提高用户上下行速率达到1.3M/24Mo而如果采用

7、ITU-TH.264或WMV进行媒体流编码，800K码速率已经可以提供接近DVD质质量，完全满足目前用户要求。因此，两者结合为IPTV媒体流传输可靠性做出了保证。虽然，目前还没有相应国家标准规定IPTV采用数字编码技术，但无论是MPEG-4,H.264,还是WMV9编码技术都已经达到IPTV应用要求。如果配合新宽带接入技术，完全可以实时传输任何编码流媒体视频节目。3、小结IPTV作为一个新应用出现，并不简单是宽带网络上一个应用。而是在网络传输技术、IP组播路由技术以及流媒体编码技术发展下产生，是这儿种关键技术有力结合应用结果。IPTV将为宽带运营商和节目提供商注入新活力。宽带运营商除了能给用户

8、提供通信和资讯方面服务外，还能通过IPTV为用户提供丰富、个性化电视节目，对于吸引用户、提高用户满意度有很大帮助。组播、IGMP、IGMPSnooping通过组播，可以实现一个主机同时向组内多台主机发送数据，节省网络带宽。组播ip地址范围是224.0.0.0-239.255.255.255,其中224.0.0.0-224.0.0.255是有特殊用途保留地址,239.0.0.0-239.255.255.255是私网地址，224.0.1.0-238.255.255.255是用于公网上组播地址。组播有一系列协议支持包括：1、 用于主机和路由器之间IGMPW议。实现主机加入、离开组播组等功能。2、 路

9、由器之间组播协议有：PIM-SM.PIM-DMo实现嫁接、剪枝等功能。还有一个IGMPSnooping,用在交换机上。开启IGMPSnooping功能交换机可以对经过它IMGP报文进行解析，建立组播转发表，这样一来，交换机就可以根据组播转发表转发组播数据。如果没有开启IGMPSnooping功能，交换机只能广播组播数据。IGMPSnooping实际应用意义是：减少了网络上主机由于接受到不必要组播报文而产生处理负荷。IGMPSnooping并不是一个协议，只能算是一个实现细节，一种应用。IGMPSnooping分两种，一种是passive方式，另一种是active方式。passive方式只解析组

10、播报文，不对报文进行过滤。active方式会过滤掉一些对路由器没有意义组播报文。比如交换机下面有两个主机都加入了同一个组，这样交换机上面路由器中就会有一条表项与之对应。如果一个主机想离开这个组，它就会发送离开报文给路由器（经过交换机转发）。但是此时，即使路由器收到了离开报文，它也并不会删除那条表项，因为还有另一个主机在组播组中。active方式IGMPSnooping使交换机可以过滤掉此类报文。卜面说说IGMP工作原理:IGMP目前有三个版本，分别是IGMPV1.IGMPV2IGMPV3功能逐渐增强IGMPV件定义了加入报文、查询报文、响应报文三种报文。1、 当主机加入某组播组时，会向路由器发

11、送加入报文，告诉路由器自己加入了一个组播组，路由器会记录一条组播表项。2、 查询路由器（IP最小路由器）会定时从所有端口向外发送查询报文（按VLAN询，如果该端口加入了多个VLAN则发送多次查询报文），检查这些端口下是否有主机属于某组播组3、 主机收到查询报文后，如果自己没有加入任何组播组，则不进行响应;如果自己已经加入了某组播组，则会发现响应报文4、主机离开组播组时，不发送任何报文，悄悄离开；路由器中纪录该组播表项会因查询超时而白动老化5、查询报文目地址是224.0.0.1（表示所有路由器和支持IGMPi机），组地址是0（表示查询所有组播组）6、响应报文目地址是主机所在组地址，组地址也是主机

12、所在组地址。如果网络上有多个主机加入了同一个组，那么只有一台主机（随机选取）会发送响应报文。由于响应报文目地址是主机所在组地址，所以响应报文会被发送到主机所在组内所有主机，其他主机在收到该报文后，发现己经有人向路由器进行报告了，于是他们就不会再额外发送响应报文了。IGMPV珅多定义了一种离开报文，当主机离开某组播组时，会向路由器发送离开报文。路由器收到离开报文后，会发送查询报文，查询是否还有其它主机属于该组播组，如果没有就删除组播表项，有则不删除。需要注意是，此时路由器发送查询报文组地址已经不是0了，而是特定组地址（发送离开报文主机所在组）。因为此时路由器只想知道该特定组内是否有主机存在。这一

13、点也是IGMPV2寸IGMPV饮进，名称叫特定组查询，IGMPV1中没有该功能。注意：1、不论是IGMPV如是IGMPV2所有加入报文和离开报文都要被上报到查询路由器2、非查询路由器收到查询报文后，从所有端口转发该报文3、 非查询路由器收到特定组查询报文后，根据组播表进行转发4、 特定组查询报文目地址是要查询组地址5、 离开报文目地址是224.0.0.2（表示所有路由器）IGMP报文格式：8、 位报文类型-8最大响应时间-16位校验和-32位组地址报文类型：0x11表示查询报文，包括普通查询和特定组查询报文0x16表示加入报文0x17表示离开报文0x12表示IGMPV值询报文IGMPV3待续。

14、二层组播协议IGMPproxy或IGMPSnooping二层组播协议IGMPproxy或IGMPSnooping,采取基本方法是对每个组播数据包分组传送，下面分析这两种协议实现方式。1、 IGMPSnoopingIGMPSnooping和IGMPB议一样，两者都用于组播组管理和控制，它们都使用IGMPt文。IGMRB议运行在网络层，而IGMPSnooping则运行在链路层，当二层以太网交换机收到主机和路由器之间传递IGMP报文时，IGMPSnooping分析IGMP文所带信息，在二层建立和维护MACS播地址表，以后从路由器下发组播报文就根据MACS播地址表进行转发。IGMPSnooping只有

15、在收到某一端口IGMP离开报文或者某一端口老化时间定时器超时时候才会主动向端口发IGMP#定组查询报文，除此之外，它不会向端口发任何IGMP报文。IGMPSnooping是靠侦听用户与路由器之间通信IGMPM文维护组播地址和VLANM应表对应关系，它将同一组播组活动成员映射为一个VLAN在收到组播数据包后，仅向该组播组所对应VLAM员转发。主要操作流程如下：(1)主机与BAS进彳TPPPo助商，通过PPPo以证。(2)主机向路由器发送IGMP成员报告包，BAS监听到该包，并从PPPo喷据包中得到组播组地址，将该用户添加到对应VLAN如果该用户是组播组第一个用户，则为这个组播组产生一个组播条目，

16、并将该报文转发至上层路由器以更新组播路由表。(3) BAS攵到路由器组播数据报文时，根据组播MAC&址和组播IP地址对应关系，找到对应VLAN然后将数据包封装成PPPo段话包向VLANft成员转发。(4)当收到来自主机申请离开组播组包时，BAS把收到该包端口从相应VLAN中删除，若该用户是组播组最后一个用户(此时VLANfe空)，则把该VLAN1除，并把该包内容通过上行端口转发出去。IGMPSnooping规则比较简单，下行方向透传查询包，上行方向根据需要转发加入或离开包，但要求BAS必须有3层提取功能，它对于主机和路由器是透明。2、 IGMPProxyIGMPProxy是靠拦截用户和路由器之

17、间IGMPt文建立组播表，Proxy设备上联端口执行主机角色，下联端口执行路由器角色。下面是简要流程：(1)主机与BAS进彳TPPPo勖、商，通过PPPo以证。(2) 上联端口执行主机角色，响应来自路由器查询，当新增用户组或者某组最后一个用户退出时，主动发送成员报告包或者离开包。(3) 下行方向业务包按照组播表进行转发。(4) 下联端口执行路由器角色，完全按照IGMPV2中规定机制执行，包括查询者选举机制，定期发送通用查询信息，收到离开包时发送特定查询等。IGMPProxy在两个端口分别实现不同功能，工作量相对较大，其优点是当网络中没有路由器时，IGMPProxy设备可以起到查询者作用，而且如果要扩展组播路由功能，Proxy比Snooping方便。考虑到BASM制PPPo哆播数据对底层设