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基于P2P的IPTV解决方案研究

刘锋| P2P,IPTV,三网融合,边缘媒体服务器| 2010-12-27
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【中心议题】

  •        *提出了一种基于P2P IPTV解决方案
  •        *系统网络结构设计与实现

【解决方案】

  •        *明确的考虑了潜在的物理网络结构的负载限制
  •        *为一个播放请求集中的分配足够的peer

1 IPTV的概念

IPTV即交互式网络电视,是一种利用宽带有线电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体;向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。IPTV既不同于传统的模拟式有线电视,也不同于经典的数字电视。因为,传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点。IPTV是利用计算机或机顶盒+电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。它采用高效的视频压缩技术,使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近DVD的收视效果(通常DVD的视频流传输带宽需要3Mb/s),对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远距离真视频点播、节目源制作等来讲,有很强的优势,是一个全新的技术概念。

2当前IPTV的特点和不足

由于承载网络和服务器性能上的限制,当前IPTV系统普遍采用服务器分布式放置。在一个地区的IP网络核心层安置一个媒体中心,负责媒体内容的导入,媒体内容的分发,用户计费管理。在靠近用户的网络汇聚层放置多个边缘媒体服务器(EMS)。直接向用户提供媒体服务。

目前这种网络结构运用在大多数的商用IPTV系统中,这种结构再初期用户比较少的情况下,只需在一个中心服务器上加上几个

EMS即可满足上万并发流的需求。这种结构网络虽然在性能上没有问题,但是建网的成本非常高,并且当用户数量达到一定规模后,必须要增加EMS的数量,运营商会付出过多的代价,甚至造成成本难以回收,维护成本高等缺点,对IPTV的推广造成不利影响。

3基于P2PIPTV系统的提出

为了解决运营商成本过高的问题,一些科研机构和IPTV设备厂商提出了基于P2P系统的IPTV架构来缓解这个问题。使用户在接收媒体内容的同时,也将自己缓存中的内容上传到其他用户,这样就可以大大的减少EMS的压力。从而提高用户的服务质量,降低整个系统的成本。

4 P2P IPTV系统网络结构设计与实现

P2P IPTV系统仍然采用分层次的结构来满足媒体内容分发、网络带宽和服务质量的需求。所不同的是用户之间共享媒体内容,共享范围只是在EMS所服务的用户范围内,如果各个边缘媒体服务器所服务的用户群之间也进行共享,势必会对EMS所在的汇聚层网络造成巨大的网络压力。

EMSP2P IPTV与当前IPTV系统不同的地方,除了需要进行媒体存储,用户会话控制,提供下载外,还要对EMS提供服务的所有用户情况管理,包括各个用户当前在收看哪些节目,每个对等点有哪些节目可以上传共享,各用户当前上载和下载带宽消耗以及边缘服务器整体带宽使用情况。另外为了减轻对网络进行组播改造的成本,对于电视直播不再采用组播的方式,而是采用P2P共享直播流的方式。对于广大的用户来说只需要在机顶盒(STB)端更新软件即可实现。基于P2P IPTV系统结构如图1所示。

5 P2P IPTV的特点

之所以比传统IPTV性能优越是因为其具有以下特点。

1)系统明确的考虑了潜在的物理网络结构的负载限制,这样在PEER内容获取时可以不同对待,上传共享片段时也会不同对待。这样的控制,就会减少延时,提高缓冲速度。

2)为了避免发送节目请求后的长时间等待,系统将为一个播放请求集中的分配足够的peer,并确为其提供的媒体流速率将大于媒体播放的速率。并确同时保证没一个peer不超过其上载能力。

3)当有peer失去连接时,P2P IPTV则采取一种主动错误处理方式。P2PServer会让另一个peer取代失去的peer或者直接让服务器为用户提供服务。这样大大提高了播放的稳定度和播放质量。

随着网络贷款的不断增加,在欧洲家庭用户的带宽已经达到了Gbps的上下行速率。在这种情况下,一个PEER就可以为一个用户甚至多个用户提供媒体内容,可以极大的减轻媒体服务器的压力,让IPTV系统成本更进一步降低,得到更加迅速的发展。

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