【正文】 再次對給予我?guī)椭母魑焕蠋?、同學(xué)、和家人表示衷心的感謝和美好的祝福 ! 33 致 謝 時間飛逝， 大學(xué) 的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這 四年 的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取。在此，向所有關(guān)心幫助過我的老師、同學(xué)致以深深的謝意。而且， 孫學(xué)康老師 在指導(dǎo)我的論文全過程中的誨 人不倦、循循善誘的態(tài)度，以及對治學(xué)的嚴謹態(tài)度都給我留下了深刻的印象，是我日后的學(xué)習(xí)當(dāng)中寶貴的財富，在此向 孫學(xué)康老師表示衷心的感謝。中國網(wǎng)通研究院專家胡皓說， IPTV 最大的生命力是在于發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，新媒體、交互媒體是 IPTV 最有能力的運營空間，把IM、視頻博客、即時通信結(jié)合起來，才是 IPTV 發(fā)展最大的前途。 展望 IPTV 在我國的發(fā)展勢頭不小，參與其中有網(wǎng)絡(luò)運營商，各大傳統(tǒng)媒體，家電生產(chǎn)商，網(wǎng)絡(luò)游戲公司等，可以說這塊蛋糕具有誘人的利潤，吸引眾人的目光，IPTV 的前景是樂觀的。本很好的完成了 IPTV 各項業(yè)務(wù)管理功能。測試結(jié)果為： 項目 結(jié)果 VOD 業(yè)務(wù)丟包率 % VOD 業(yè)務(wù)平均響應(yīng)時間 TV 業(yè)務(wù)最大頻道數(shù)目 120 TV 業(yè)務(wù)頻道平均帶寬 TV 業(yè)務(wù)平均頻道切換時間 TV 業(yè)務(wù)平均頻道離開延時 可忽略 TV 業(yè)務(wù)平均頻道加入延時 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 穩(wěn)定 VOD 業(yè)務(wù)最大并發(fā)流數(shù)目 與 ME 數(shù)量有關(guān) VOD 業(yè)務(wù)帶寬波動 1ms VOD 業(yè)務(wù)所使用的平均帶寬 29 第五章 結(jié)論及展望 結(jié)論 本文針對 IPTV 發(fā)展模式的需求，根據(jù) 地區(qū) 的具體情況，提出了對 IPTV的應(yīng)用方案 ，采用分布式的組網(wǎng)方式，提高了 IPTV 承載網(wǎng)的 QoS。因此， IPTV 業(yè)務(wù)性能的主要測試指標有所推送的最大頻道數(shù)目、頻道平均帶寬、平均頻道切換時間、平均頻道離開延時、平均頻道加入延時、頻道重疊時間和頻道間隔時間。組播提高了數(shù)據(jù)傳送效率，減少了主干網(wǎng)出現(xiàn)擁塞的可能性。組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定組播組，而只有屬于該組播組的地址才能接收到數(shù)據(jù)包。 時移電視業(yè)務(wù)采用組播方式進行傳送。點播用戶可自由控制節(jié)目的進度，終止節(jié)目的播放，但每個點播用戶都需要占用一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬，因此并發(fā)用戶數(shù)受到網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器性能的限制。測量網(wǎng)絡(luò)性能的主要指標是 ： 可用性(availability)響應(yīng)時間 (response time)網(wǎng)絡(luò)利用率 (work utilization)網(wǎng) 絡(luò) 吞 吐 量 (work throughput) 網(wǎng) 絡(luò) 帶 寬 容 量 (work bandwidth capacity)。由 IPPM(IP Performance Metrics)工作組來負責(zé)網(wǎng)絡(luò)性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。 ITUT 對 IP 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的定義包括 ： IP包傳輸延遲， IP包時延變化，IP 包誤差率， IP 包丟失率，虛假 IP包率，流量參數(shù)，業(yè)務(wù)可用性。對網(wǎng)絡(luò)性能進行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)。 網(wǎng)絡(luò)性能可以采用以下方式定義 ： 網(wǎng)絡(luò)性能是對一系列對于運營商有意義的，并可用于系統(tǒng)設(shè)計、配置、操作和維護的參數(shù)進行測量所得到的結(jié)果?；诠?jié)目內(nèi)容的播控主要是包括直播節(jié)目在播出時的延時功能、播 出內(nèi)容的回傳監(jiān)控功能 ， 必要時中斷節(jié)目播出的功能以及在節(jié)目源故障、傳輸故障或者其他問題時調(diào)度資源一定程度保障節(jié)目播出的應(yīng)急系統(tǒng) ?；诠?jié)目內(nèi)容的播控主要用來保障終端上看到的節(jié)目確實是希望播出的內(nèi)容。信息完整性可以依靠報文鑒別機制 ， 例如哈希算法等來保障 ； 信息機密性可以依靠加密機制以及密鑰分發(fā)等來保障 ； 信息不可否認性可以依靠數(shù)字簽名等技術(shù)保障。第三 ，在建設(shè) IPTV 的時候應(yīng)該對信息源進行全面的安全保護 ， 避免他人對 IPTV 信息源所進 行的多種手段的攻擊 ， 比如獲取數(shù)字證書、 DOS攻擊 ， 仿冒攻擊。這點必須能夠做到 ， 合法的機頂盒或者計算機上的相關(guān)軟件 ， 需要對信息源進行認證 ， 比如利用 PKI 或者相關(guān)的技術(shù)手段 ， 非法的信息源或者通過仿冒地址等手段仿冒的信息源內(nèi)容將被丟棄。 業(yè) 務(wù)提供安全 首先是安全加密傳輸 ， 保證信息流在傳輸過程中不能被非法修改 ， 插入非法內(nèi)容。在數(shù)據(jù)平面 ，應(yīng)在資源可用性方面保障安全。在控制層面 ， 應(yīng)在控制信息訪問控制、控制信息驗證、控制信息保密、控制信息通信安全和控制信息完整性方面保障安全。上述可靠性、可用性和生存性依靠環(huán)境安全、物理安全、節(jié)點安全、鏈路安全、拓撲安全、系 統(tǒng)安全等方面來保障。應(yīng)當(dāng)設(shè)計應(yīng)急系統(tǒng) ， 在節(jié)目源故障、傳輸故障或者其他問題時調(diào)度資源 ， 一定程度上保障節(jié)目播出。電視是面對大量用戶長時間提供服務(wù)的業(yè)務(wù) ， 除了在技術(shù)上保證播出服務(wù)質(zhì)量外 ， 還應(yīng) 當(dāng)在靠近用戶的位置部署測量系統(tǒng) ， 在出現(xiàn)問題時及時告警。點播內(nèi)容、部分熱播的內(nèi)容需要盡可能分布到靠近用戶的媒體服務(wù)器 ，這些媒體服務(wù)器的安全管理是 IPTV 部署中的新挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)廣電 ， 節(jié)目上載前需要多次審查 ， 網(wǎng)絡(luò)單向輸出 ， 演播室有嚴格的物理安全。在三層互通的互聯(lián)網(wǎng)上 ， 大量未經(jīng)請求的垃圾信息同樣也會使終端面臨癱瘓威脅。與傳統(tǒng)的專用終端 (例如電話 )相比 ， 智能終端故障率以及配置難度都大大提高。 (4)網(wǎng)絡(luò)終端面臨安全威脅。隨著技術(shù)的發(fā)展 ， 主要路由協(xié)議都設(shè)置了認證 ， 運營商網(wǎng)絡(luò)也逐漸關(guān)注協(xié)議認證 ， 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)控制層面安全威脅逐漸降低。 IP 網(wǎng)絡(luò)的信令 路由協(xié)議的信息與用戶數(shù)據(jù)在相同 數(shù)據(jù)通道中傳輸。 IPTV 所在網(wǎng)絡(luò)很容易受到突如其來的惡意攻擊或者突發(fā)事件帶來的流量沖擊而導(dǎo)致?lián)砣踔涟c瘓。由于 IP 網(wǎng)絡(luò)是一個三層互通的通信平臺 ， 任何通信都無需要求網(wǎng)絡(luò)特別建立通道。雖然目前存在一些技術(shù)手段來解決因管理和業(yè)務(wù)無法分離帶來的問題 ， 但是由于 IP 網(wǎng)運維管理較弱的原因 ， IPTV 網(wǎng)上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備遭受攻擊仍然是較大的安全威脅之一。 IP 網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)網(wǎng)大多沒有分離的網(wǎng)管網(wǎng)。另外 DHCP Option82 功能，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (如DSLAM、接入層交換機 )給用戶的 DHCP 報文打上 Option82 標記，指示用戶的物理位置 ； 這樣在 DHCP Server 上可根據(jù) Option82 判斷 DHCP 請求的合法性，保證地址分配的安全性。在客戶機啟動時取得這個 IP 地址，當(dāng)客戶機關(guān)閉系統(tǒng)后就自動地退回這個 IP地址。 鑒權(quán)認證方式 IPTV 用戶的認證通過 DHCP 完成， DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)服務(wù)就是指每臺客戶機都沒有自己的固定 IP 地址，而這個地址是在啟動了客戶端系統(tǒng)之后，從 DHCP 服務(wù)器上取得的、一個暫時提供給這臺機器使用的 IP 地址。具體做法是在 BRAS 上做IP 目的地址的訪問控制列表，限制用戶 IP 地址只具有對 IPTV 業(yè)務(wù)系統(tǒng)的訪問權(quán)限。在公有 IP 資源不足的城域網(wǎng)，可為 IPTV 機頂盒終端分配私有地址空間，并在城域網(wǎng)范圍內(nèi)開通所使用的私有 IP 地址段的路由支持，并相應(yīng)部署 NAT 轉(zhuǎn)換設(shè)備完成 IPTV 與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互通。按照 50000 個注冊用戶計算 ； 50%的并發(fā)用戶，即 25000 個注冊用戶，匯聚層最大用戶數(shù)按 3000 計算，接入層最大用戶數(shù)按 300 計算 .； 直播和點播應(yīng)用的比例按照 1： 3 計算 ； MPEG4 點播標清碼流速率 2M， MPEG4 直播標清碼流速率 ； 直播頻道數(shù) 100； CMS： EMS 流量 2： 8； 核心節(jié)點數(shù) 2 個，匯聚節(jié)點數(shù) 13 個， EMS節(jié)點數(shù) 13 個 . 流量類別 流量值 CMS至城域網(wǎng)核心的流量 25000**2M*+100*= 城域網(wǎng)核心至匯聚層流量 3000**2M*+100*=1130Mbps 城域網(wǎng)匯聚至 EMS的流量 3000**2M*= 城域網(wǎng)匯聚至一個接入層節(jié)點的流量 300**2M+200**=580M 根據(jù)流量模型的計算，網(wǎng)絡(luò)平臺以及寬帶城域網(wǎng)各層之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬需要滿足上述流量要求 . 24 IP 地址分配 考慮單播與組播兩種模式， 單播 IP 地址分配方案 ： IPTV 業(yè)務(wù)的開展需要為機頂盒終端分配大量的 IP 地址，機頂盒終端占用 的 IP 地址時間相對較長且其流量較高，由于終端和應(yīng)用系統(tǒng)位置相對固定，單播地址即可以采用公網(wǎng) IP 地址，也可采用私網(wǎng) IP地址。所謂時移電視即為用戶在正常的直播節(jié)目之后，一段時間內(nèi)進行重復(fù)收看可以快進和后退，屬于個性化點播節(jié)目的范疇，應(yīng)歸為點播類業(yè)務(wù)。即會有 20%左右的 VoD 節(jié)目需由 EMS 系統(tǒng)向中心節(jié)點 (CMS)系統(tǒng)獲得。為了減輕 IPTV 業(yè) 務(wù)對骨干網(wǎng)的帶寬壓力，需要通過內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò) (CDN)將節(jié)目推送到盡量靠近用戶的 CDN邊緣節(jié)點，邊緣節(jié)點通常選擇在城域網(wǎng)邊緣的 BRAS/路由器節(jié)點上，直接從邊緣獲取節(jié)目內(nèi)容。同時，IPTV 的業(yè)務(wù)特性決定了用戶訪問業(yè)務(wù)時會長時間在線，用戶將長時間占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。 數(shù)據(jù)流量計算 每個用戶的媒體流從節(jié)目源頭到用戶 STB 之間的整個鏈路上通常需要占用2Mbps 以上的帶寬， IPTV 中的流媒體業(yè)務(wù)所需的帶寬要求較高。在 IPTV 組網(wǎng)中采用 第二種方式，即用戶 23 必須先通過認證才能接收和看到相應(yīng)的組播內(nèi)容。用戶接入設(shè)備根據(jù)靜態(tài)配置組播控制表項進行組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，即執(zhí)行組播業(yè)務(wù)控制的節(jié)點在執(zhí)行 IGMP Snooping 協(xié)議過程中，需要根據(jù)每個端口的組播權(quán)限，生成相應(yīng)的組播轉(zhuǎn)發(fā)表，以達到組播受控的目的。 2)用戶必須先通過認證才能接收和看到相應(yīng)的組播內(nèi)容。對中間設(shè)備的要求比較低，中間設(shè)備只需要支持標 準的組播協(xié)議，保證用戶收到組播數(shù)據(jù)后，其他的事都由客戶端軟件完成。整體來講，組播業(yè)務(wù)的用戶管理可以分為以下兩大類。 可控組播解決方案 對組播業(yè)務(wù)加以有效的管理和控制，就會避免在展開組播業(yè)務(wù)后，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)造成沖擊和影響，為用戶提供預(yù)期的組播業(yè)務(wù)質(zhì)量。接入網(wǎng)產(chǎn)品支持 FsstLeaving，即支持對IGMPv2 的 Leava 報文進行偵聽。只要路徑存在，數(shù)據(jù)流就會到達用戶端。通過運行 IGMP Snooping 實現(xiàn)對 IGMP 報文的偵測，并為主機及其對應(yīng)端口與相應(yīng)的組播組地址建立映射關(guān)系。綜上所述，在 IPTV 專用網(wǎng)中，骨干網(wǎng)推薦采用靜態(tài)配置。也就是說，無論其連接的用戶是否請求，這個設(shè)備總是已經(jīng)事先加入了組播組，節(jié)目已經(jīng)推送 22 到這個設(shè)備。 2)靜態(tài)加入組播組 ， 即根據(jù)節(jié)目源， IP 組播地址映射成的 MAC 組播地址，在骨干各數(shù)據(jù)交換設(shè)備上手工預(yù)配置組播 MAC 轉(zhuǎn)發(fā)表項，生成骨干組播路徑。這種方式在初期用戶較少的時候使用能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，并減輕邊緣節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)壓力，但會頻繁加入 /離開組播組，協(xié)議開銷較大，而且，第一個用戶在加入頻道時時延較大，用戶體驗差。邊緣節(jié)點在收到第一個用戶加入頻道的請求，即 IGMP Join 請求后 ，才會通過 PIM協(xié)議加入城域網(wǎng)組播組，從媒體工作站獲得節(jié)目。在這種方式中，媒體工作站只需要發(fā)送一份拷貝，每個鏈路需要的帶寬是恒定的，都是節(jié)目數(shù) X節(jié)目帶寬，也是主要的工作方式。從而做到高碼流、高質(zhì)量、低占用。 視頻采集監(jiān)控工作站，是一款集中了當(dāng)今最高效率的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、最先進的生產(chǎn)工藝、及集成度高的嵌入式工作站，采用穩(wěn)定可靠的位嵌入式操作系統(tǒng)，并支持幾乎所有的目前最流行的視頻壓縮格式 ， 能在的低碼率下提供的圖象質(zhì)量，純硬件壓縮，同時 支持通道壓縮傳輸，并能夠保證視音頻同步。第一，網(wǎng)絡(luò)的綜合布線代替了傳統(tǒng)的視頻模擬布線，實現(xiàn)了真正的三網(wǎng)音頻、視頻、數(shù)據(jù)合一，網(wǎng)絡(luò)攝像機即插即用，工程實施簡便，系統(tǒng)擴充方便 ； 第二，跨區(qū)域遠程監(jiān)控成為可能，特別是利用互聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控已經(jīng)沒有距離限制，而且圖像清晰，穩(wěn)定可靠 ； 第三， 21 圖像的存儲、檢索十分安全、方便、可異地存儲 ，多機備份存儲以及快速非線性查找等。其一般過程為 ： 首先通過視頻獲取模塊得到數(shù)字化的視頻信號之后，再通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳送到計算機視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器可以對圖像進行處理，然后在監(jiān)視器上顯示目標景物的實時畫面，也可以根據(jù)實際的需要存儲起來 數(shù)字攝像機是傳統(tǒng)攝像機與網(wǎng)絡(luò)視 頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品，除了具備一般傳統(tǒng)攝像機所有的圖像捕捉功能外，機內(nèi)還內(nèi)置了數(shù)字化壓縮控制器和基于的操作系統(tǒng)，使得視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮加密后，通過局域網(wǎng)，或無線網(wǎng)絡(luò)送至終端用戶。這種方案比較適合建設(shè)全新的數(shù)字采集監(jiān)控系統(tǒng)。 (2)直接使用數(shù)字的攝像機。采用軟件來設(shè)計實現(xiàn)攝像機到監(jiān)視器的視頻矩陣切換、錄像、云臺和鏡頭的控制。 (1)使用模擬攝像機。這樣規(guī)劃系統(tǒng)具有最豐富的功能、較 大的擴展性、而且投資最小、建設(shè)周期短，即適合行業(yè)性商務(wù)應(yīng)用也適合進行業(yè)務(wù)試驗，比較好的滿足了業(yè)務(wù)需求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 下圖所示， 組網(wǎng)方式 ： 在全 市 2 個 中心 節(jié)點 （ A城區(qū)和 B城區(qū)的節(jié)點） 建設(shè)邊緣服務(wù)節(jié)點 (分發(fā)節(jié)點 ). 合肥 地區(qū)核心 節(jié)點將作為整個系統(tǒng)的內(nèi)容中心和管理中心，承擔(dān)VOD系統(tǒng)中心內(nèi)容生成管理、業(yè)務(wù)控制、內(nèi)容分發(fā)、機頂盒管理及認證計費等任務(wù)，而邊緣節(jié)點作為服務(wù)節(jié)點為 地區(qū) 用戶提供就近的流媒體服務(wù)。 (4)增值類服務(wù) 主要指遠程教育、電視購物、互動廣告、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線博彩、遠程醫(yī)療等特色服務(wù)，為用戶的工作和生活提供方便等。其中視頻通訊將逐漸發(fā)展成為主流服務(wù)。 ⑤個人視頻錄像 ： 是針對 VCR