Video over ADSL 解決方案探討_寬帶_視像通訊

Video over ADSL 解決方案探討

2004/05/20

　　1 Video over ADSL 技術(shù)概述

　　ADSL已成為寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在"寬帶大連"，"寬帶北京"等規(guī)劃中，都將ADSL作為主要的接入手段之一。在寬帶業(yè)務(wù)中，視頻業(yè)務(wù)是其中一項備受矚目的應(yīng)用，Video over ADSL是ADSL應(yīng)用中重要的增值業(yè)務(wù)點。Video over ADSL 具有很強的市場前景，備受各運營商的重視。

　　利用ADSL承載視頻業(yè)務(wù)，概念上包括多種應(yīng)用模型，主要包括網(wǎng)頁視頻業(yè)務(wù)、廣播視頻業(yè)務(wù)、硬盤下載視頻業(yè)務(wù)、Video on Demand業(yè)務(wù)、準(zhǔn)Video on Demand業(yè)務(wù)、視頻會議等。

　　網(wǎng)頁視頻業(yè)務(wù)，通常是指PC用戶在瀏覽網(wǎng)頁時，通過點擊視頻內(nèi)容提供網(wǎng)站的鏈接，來啟動網(wǎng)站提供的視頻業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)經(jīng)常采用MPEG4編碼方式，帶寬在300K到500K之間。

　　廣播視頻業(yè)務(wù)，是指用戶可隨時加入播放中的廣播視頻頻道，用戶可通過機頂盒將視頻信號連接到電視設(shè)備，或者通過PC機觀賞視頻節(jié)目。這種業(yè)務(wù)通常采用MPEG2編碼方式，帶寬在2到5兆之間。這種視頻業(yè)務(wù)類似于現(xiàn)在的廣播電視。

　　硬盤下載視頻業(yè)務(wù)，是指用戶先下載視頻節(jié)目到本地，然后再觀賞的方式。使用此類業(yè)務(wù)時，機頂盒需配備硬盤，機頂盒先將視頻節(jié)目以可變輸率下載到機頂盒硬盤，下載完畢后再播放。此類業(yè)務(wù)的帶寬在500K到1200K之間。下載一部2小時的節(jié)目(4GB)所需時間約為8到18小時。

　　準(zhǔn)Video on Demand視頻業(yè)務(wù)，是一種對每次進入和退出視頻頻道進行收費計費的服務(wù)方式，用戶可以在視頻節(jié)目播出過程中的任何時刻進入視頻頻道，視頻節(jié)目可在視頻頻道中滾動播放，此類服務(wù)對用戶的每次進入進行收費，之后的時段不再收費或在一定時間內(nèi)(如24小時內(nèi))不再收費。

　　Video on Demand視頻業(yè)務(wù)，也是一種對每次視頻服務(wù)進行收費的方式，這種方式要求網(wǎng)絡(luò)每次動態(tài)建立一個從視頻源到機頂盒的端到端視頻頻道。此類視頻服務(wù)可以為每個用戶提供用戶確切需要的視頻節(jié)目。此方式需要很大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　視頻會議業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)主要提供多方參與的視頻會議功能。視頻會議業(yè)務(wù)實現(xiàn)多個業(yè)務(wù)節(jié)點(一個視訊終端用戶定義為一個業(yè)務(wù)節(jié)點)之間的視頻會議通信，可以滿足各種企事業(yè)單位和機關(guān)團體對跨地域的視頻會議需求，用于遠程會議、遠程教學(xué)、遠程醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域，需要MCU(多點控制單元)起核心控制功能。此業(yè)務(wù)所需帶寬根據(jù)對視頻效果的不同要求，從最低的96K到512K以上。

　　2 Video over ADSL 解決方案

　　目前國內(nèi)運營商主要經(jīng)營IP網(wǎng)絡(luò)，而IP設(shè)備比較ATM設(shè)備便宜，因此DSLAM以IP方式上連將是ADSL的發(fā)展趨勢，目前ADSL的擴容也主要以IPDSLAM為主，因此本文以IPDSLAM為例介紹Video over IP方案。 IPDSLAM設(shè)備組網(wǎng)時可以級連，其網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示。

圖1. IPDSLAM設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　從前文可看出，基于不同的視頻業(yè)務(wù)，Video over ADSL中的視頻流包括單播和多播兩種形式。IPDSLAM需對單播形式的視頻業(yè)務(wù)提供QoS保證，而對于多播形式的視頻業(yè)務(wù)則需要提供信令、多播復(fù)制、帶寬控制等方面的功能、并提供QoS保證。

　　2.1 多播信令功能

　　由于IPDSLAM設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中處于接入端，在多播控制中所起作用主要是控制用戶的多播接入，而不是多播路由。所以IPDSLAM不需支持DVMRP、PIM等多播路由協(xié)議和算法，而是采用IGMP協(xié)議來控制用戶的多播接入，IPDSLAM應(yīng)實現(xiàn)IGMP、IGMP snooping 或 IGMP proxy功能。IPDSLAM中IGMP的協(xié)議層次如圖2所示。

圖2. IPDSLAM設(shè)備中IGMP的協(xié)議層次

　　IPDSLAM設(shè)備通過IGMP協(xié)議并結(jié)合預(yù)先設(shè)置的用戶權(quán)限控制用戶動態(tài)進入和退出視頻頻道，并為每個多播視頻頻道建立和維護多播復(fù)制表。用戶動態(tài)進入某多播組時，向IPDSLAM發(fā)送IGMP REPORT消息，IPDSLAM參照用戶端口可用的帶寬和預(yù)先設(shè)置的用戶權(quán)限來決定是否將該用戶加入其新申請的多播組。IPDSLAM也會周期性的輪詢多播用戶，來檢測用戶是否仍在觀賞某多播頻道并及時停止向用戶發(fā)送用戶不再觀賞的多播頻道。

　　2.2 多播復(fù)制功能

　　上一節(jié)中所描述的多播信令功能創(chuàng)建和維護多播復(fù)制表，多播復(fù)制表用于表示那些用戶屬于那些多播頻道。IPDSLAM根據(jù)每個多播視頻頻道的多播復(fù)制表對視頻進行復(fù)制，通常多播復(fù)制可由交換芯片(SWITCH CHIP)或網(wǎng)絡(luò)處理器(NPU)完成。

　　2.3 Video over ADSL 的QoS保證

　　各種應(yīng)用對QoS有不同的要求，各種應(yīng)用對QoS的要求可用時延、抖動和丟包率三項指標(biāo)作為量度，如表1：

表1. 不同應(yīng)用的QoS要求

　　注：準(zhǔn)Video on Demand、Video on Demand、對QoS的要求和Broadcast Video 相同。硬盤下載視頻服務(wù)對QoS的要求和TCP traffic相同。

　　本節(jié)以ADSL承載的幾種典型業(yè)務(wù)為例，討論如何保證不同應(yīng)用的QoS要求。為保證不同應(yīng)用的QoS要求，ADSL設(shè)備可通過對不同的業(yè)務(wù)進行分級，以Diffserv的方式提供不同的分級所需的QoS質(zhì)量。例如可將語音業(yè)務(wù)(VoIP)和視頻會議設(shè)為最高優(yōu)先級，廣播視頻業(yè)務(wù)設(shè)為較高優(yōu)先級，其他如Web瀏覽等業(yè)務(wù)設(shè)為低優(yōu)先級。ADSL設(shè)備為每個優(yōu)先級設(shè)立獨立的隊列，然后采用嚴(yán)格優(yōu)先級或帶有權(quán)重的循環(huán)機制控制各優(yōu)先級隊列的輸出。通過調(diào)整不同優(yōu)先級隊列的buffer大小和最長留駐時間，可滿足不同應(yīng)用對時延、抖動、包丟失率的不同要求。

　　2.4 Video over ADSL 的帶寬控制

　　為保證Video over ADSL的業(yè)務(wù)質(zhì)量，不僅需要上述QoS機制，還需控制用戶申請的視頻業(yè)務(wù)帶寬，以避免因帶寬沖突造成的業(yè)務(wù)質(zhì)量下降。每個用戶所使用的端口總帶寬是有限的，若同時播放過多的視頻業(yè)務(wù)，必將造成帶寬沖突，因此IPDSLAM在收到某用戶加入新的多播視頻頻道的申請時，需計算此用戶已使用的視頻業(yè)務(wù)帶寬加上新申請的多播視頻頻道的帶寬，是否已經(jīng)超過此用戶的端口總帶寬。如果已經(jīng)超過了此用戶的端口總帶寬，則此用戶的申請將被拒絕。

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