IPTV在宽带网络下架构分析与问题

IPTV应用能有效地将娱乐内容、网络通讯和显示设备产品三个领域结合在一起，不但能接收广播信号，也能实现用户与ISP的互动。由于使用的是最普遍成熟的TCP/IP协议，透过IPTV还可以非常容易地，将视讯节目服务和INTERNET浏览、电子邮件收发，以及多项在线信息查询、娱乐、教育及商务应用结合在一起，让IPTV成为一个宽带网重量级的应用。

所以当影音讯号数字化技术、整体频宽大幅提升、应用产品已经内建完整数字讯号收发能力、以及ISP业者完成架构布建与内容节目之后，事实上，IPTV来临已经是近在眼前了。但是以今天整体的环境来说，虽然IPTV的营运尚未到达全面化的程度，不过已经开始有ISP业者开始提供IPTV的营运服务。所以，除了网络运营商之外，包括了系统业者、消费性电子产品业者和ICP相关的产业链业者等等，开始关心IPTV的相关技术发展趋向、目前的应用状况，以及技术与整体网络环境的关系。

多样化服务的背后还是需要一定基本架构要求

基本上，IPTV与目前的传统电视相较，具有互动性和实时性的两大特点，提供终端用户利用宽带网络来收看所需的节目，而在视讯编码的部分，则是采用了MPEG-4、H.264等等的技术，让视讯数据透过宽带网络达到768kb/s的传送速度，而这个数据流的速度已经相当的接近DVD水平，而提供高质量的数字媒体信息。除了串流媒体之外，透过IPTV的架构还可以让ISP业者对终端用户提供视讯电话、VOD、上网服务、网络游戏购物，以及远程教育等等，可达到互动能力的多媒体信息服务。

一般而言，对于IPTV环境的架构上应具备一些基本要求，例如，对于整体网络来说，需要呈现层次化的结构，也就是说包括管理服务器、传送服务器和缓冲服务器等等的节点之间，并且能够提供负载均衡和备份的功能。

有完整的能力提供服务认证、计费体系等等的监控和管理系统。能够支持MMS、RTSP、HTTP等等的应用协议，并且可以将终端用户的要求导向靠近终端用户的缓冲服务器上，可以透过节点来与远程媒体服务系统取得支持，提供高弹性的服务。此外来能够跨越网络地址转换NAT，解决负载均衡不能跨越NAT转到私有网络问题等。

IPTV节目是相当适合利用Multicast传输

目前就技术上而言，IPTV的终端用户有两种传送方式，包括了随选视讯，以及数字广播。随选视讯的方式，是利用用户存取网络（VDN/CDN）的技术，可以依终端用户的喜好与决定，来收看节目或媒体内容，具有双向讯息传送的能力，而数字元广播的方式则是利用Multicast的技术，以串流媒体广播，让用户在特定的频道上接受。

Multicast的技术的基本概念是，提供一个以上的广播者，利用网络的架构发送特定的串流媒体封包，让特定的Multicast终端用户透过网络来接收串流媒体封包。而应用在IPTV中，大多的情况下，只会有一个Multicast Source，也就是说，单一个ISP业者或ICP业者，可以透过一组网址来向终端用户传送串流媒体封包，所以即使终端用户急速成长，主干的频宽也不需要随之扩充，无论增加了多少的终端，因为是在组内传送单向串流媒体广播方式，而提高了数据传送效率，避免掉壅塞的现象。

IPTV适合利用Multicast来当做传输媒介。(图片来源：工研院)

利用Multicast传输的考虑课题

IPTV的电视节目是相当适合利用Multicast技术传输的，不过由于所有用户收看的电视节目都是同一个内容，所以在IPTV中应用Multicast有几个问题不的不做一些考虑，包括了 Multicast复制节点的问题、静态还是动态Multicast的问题、Multicast管理、Multicast QoS的问题等等。

对于复制节点来说，当然Multicast的复制节点，如果越接近用户就越能节省网络频宽。在ADSL网络的环境之下，Multicast复制节点可选择BRAS（宽带远程接取服务器）或DSLAM（DSL 接取多任务器）。不过，现在似乎是倾向采用BRAS，新一代的BRAS已经具备2Mpps Multicast的复制能力，如果按照512Kbyte/packet来计算，传输量便可以高达8G，可以满足4,000个用户所需要的同时复制能力。而DSL接取多任务器因为数量多而分散，对于IPTV中Multicast的管理控制来说，是相当困扰的一件事，此外将DSLAM由二层传输提升为三层网络，这也增加了DSLAM的复杂度，影响到整体节点的稳定性和成本。

而在选择静态或者是动态Multicast的部分，静态Multicast的群播树（Multicast Tree）是不管有没有终端用户接收，Multicast串流都会都沿群播树传输，当用户的IGMP请求一经接收即可进行分发，而动态的Multicast群播树，是则是根据终端用户是否有IGMP请求而建立Multicast群播树，再进行Multicast数据的传输。 所以就传输的效率来说来说 ，静态Multicast所造成的Timing Delay现象会比动态Multicast来的小，似乎比较适合应用IPTV的环境上。

Multicast管理架构，包括了对于终端用户接收Multicast数据的管控、Multicast Source管理、Multicast群播范围管理等等，是展开Multicast的基础架构。

目前的路由器基本上已经具备一定程度的Multicast控制管理能力，而新一代的BRAS也提供了RADIUS协议的管控Multicast解决方案，不过可惜的是，这些技术在标准上还是缺乏统一，所以目前大规模使用存在一定的困难，以目前设备的开发进展来看，相信这一方面相信在未来可以获得不错的解决。

Multicast是架构在UDP协议之下的，这也就代表着Multicast并没有封包遗失重传的机制，这对于Multicast QoS来说，是一项相当严苛的考验。不过，这项问题点可以透过路由器的技术来提高QoS的保证。就对于实际的应用状况，有些业者会在利用Multicast提供IPTV服务时，通常会把网络做一个区隔，也就是说，为了降低网络使用的复杂度，都会将一般上网与IPTV的网络分开，建立专门提供的Multicast所使用的通道，来提高QoS，不过，背后所代表的就是成本的负担以及降低了可扩充性。

(图片来源：工研院)