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[图文]思科眼中的下一代IPTV承载网
 
慧聪网   2005年12月27日10时4分   信息来源:中国计算机报    

    作者:洪蕾

    谈到网络的应用,视频无疑是当仁不让的典型应用之一。对于坐拥网络“金矿”却不知该如何进入的电信运营商而言,IPTV领衔的视频业务的浮出水面,为宽带运营商和内容提供商注入了新的活力。运营商除了能向用户提供通讯和资讯服务之外,通过IPTV能为用户提供丰富的、个性化的电视节目,对于吸引用户提高用户ARPU值来说具有很大的意义。

    尽管IPTV如今炙手可热,但其概念却常与目前所说的数字电视产生混淆。所谓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广播到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、按需视频和个人录像等IPTV服务传送给用户。用户在家中可以通过“网络机顶盒+电视”或个人电脑两种方式使用IPTV业务。其主要特点在于交互性与实时性。通过IPTV业务,用户可以得到高质量的数字媒体服务,自由选择宽带IP网视频节目,如互动游戏视频点播等业务。在此过程中实现媒体提供者与消费者之间的实质性互动。

    无疑,IPTV的盛行将带给网络一个崭新的境界。但在市场的发令枪尚未打响前,目前的IPTV的前景看似依然迷雾重重,运营模式、带宽限制、终端性能等问题也在经历着一场场博弈。但是无论“博弈”的最终结果如何,这种集语音、数据、视频为一体的三重播放业务必然会对网络性能、可扩展性提出更高的要求,怎样的承载网络才能支持视频业务对网络结构的挑战?

    在思科系统公司第十届中国用户大会上,从事思科IPTV业务解决方案开发和追踪工作的高级工程师石斌将其多年的实战经验结合理论带到了大会现场,并向与会的网络精英们展现了思科技术导向下的IPTV承载网络。

挑战:推动城域网结构优化

    随着视频、多媒体业务的高速发展和城市信息化的推进,网络建设的重点已经转向城域网。

    而视频等业务的高带宽需求特性也对目前城域网网络结构和网络设备提出了挑战,要求网络能够针对不同用户的实际需求提供差别化服务,并能够满足网络的延续性、兼容性和可扩展性。这就对承载网络性能提出了很高的要求。

    “三网合一”承载的主要内容包括互联网接入、VOD(组播)、语音业务,由于这些业务对网络性能的要求不尽相同,具体表现为对带宽需求大小、时延和抖动敏感性以及链路和设备冗余的要求程度也有所区别,因此在骨干网、汇聚层、接入层进行业务分离便于实施不同的QoS策略和路由策略,也为不同部门分别管理与之相应的不同业务提供了可能,这种灵活的架构能够适应各种新兴业务的快速开发和部署。

    一般而言,网络的汇聚层通过多Vlan和独立上联链路的方式分离,接入层通过多VC方式分离。在骨干网中的业务分离又有三种方式,即通过VR虚拟路由器分离,完全的物理分离以及业务网关分离。

    在第一种解决方案中,所有业务通过一台设备支持,业务间通过虚拟路由或VRF等技术分离,不同的业务可能采用不同协议,并且共享IP/MPLS骨干网。但是这种解决方案也带来了诸多问题。首先是成本问题,高带宽和高密度接口要求业务合一的设备具备很高的转发性能和吞吐量,会造成成本过高。其次,由于多业务共享CPU,视频业务的高带宽特性,设备端口和吞吐量的扩展能力将面临较大压力。而且,共享资源也会带来管理问题,导致资源调度和管理复杂。

    如果采用完全的物理分离方式,即为各个业务建立独立物理网关而不共享同一个“GOD BOX”,能够克服第一种方案的缺点,但是这种骨干网分离的方式所需成本较高。

    目前而言,相对最优化的解决方案应该是采用业务网关物理分离,骨干网共享的方式进行业务分离。在这种方式下,控制平面和数据平面都具有良好的扩展性,而且可以针对不同业务特点,灵活实施不同策略、技术和管理方式。并与DSL Forum WT-101建议的网络结构一脉相承。

安全:开展IPTV业务的基础

    网络不断发展,网络应用日益丰富,安全性需求也开始成为一个越来越凸显的焦点问题。

    IPTV业务的大规模开展,组播技术必不可少。与传统IP业务不同的是,组播业务的安全更多的是体现在对组播源和组播流的控制上。由于每台运行组播路由协议并转发组播流的路由器都会保留大量的组播组的状态信息。因此,当有恶意的组播源向网内随机发送组播数据流时,如不作控制,不但可能造成对网络带宽的恶意占用,影响其他业务的品质,也会在路由器之间造成大量的协议数据包,加重路由器的计算负载。

    通常情况下,组播数据流与组播协议在路由器中是时时互相影响的。组播数据包经过路由器时会影响组播路由的信息状态,反之,组播协议的变化也会触发数据转发层面的变化。举例来说,假设网络运行PIM-SM组播路由协议,某接收终端需要预定某组播地址的组播数据流。网关路由器会根据自身学习到的RP信息查找到关于这个组播组的RP,并显示向RP发出Join信息,要求加入RP的组播共享树。假设RP已经有了此组播组的一个数据源的信息,并与源建立了源树,接收到了组播源的数据流。RP会将组播流下发到共享树。当网关路由器接收到第一个组播包时,就获得了这个组的组播源信息。缺省情况下,网关路由器就会直接向组播数据源发起一个请求,要求直接与数据源的第一跳路由器建立一棵最短路径树,也就是源树,以便于绕开RP,获得更好的转发路径。这就是一个比较典型的组播中,数据转发影响协议和路由状态的情况。同时,还有很多情况下,协议的变化会影响数据的转发。

业务网关物理分离,骨干网共享

业务网关物理分离,骨干网共享

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    因此,在对组播业务的运维中,应尽量部署控制策略,最大限度的保证业务的正常进行。思科提出了SSM组播方案相比于传统的PIM-SM组播在安全性方面有着天然的优势。在SSM业务中,终端会明确的提出希望预定的组播组的源信息,即(S,G)信息。因此网络中,将不再需要RP,终端的网关路由器会直接向源发出请求,建立源树,这就大大降低了组播网内的虚假信息风险。在只有SSM业务的组播网络中,由于不需要RP,则网络中的路由器将不存在(*,G)的转发信息,所有未经认证的源发出的数据包将不能在网络内转发。而伪装了源地址的组播包,也将受到反向路径查询的限制而最大程度的受到了限制。

 
 
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