利用ASON構建可運營(yíng)的流媒體網(wǎng)絡(luò )平臺

隨著(zhù)目前視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò )電視等多媒體業(yè)務(wù)的不斷升溫，各大網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商紛紛將目光投向流媒體服務(wù)市場(chǎng)。如今流媒體已經(jīng)日益成為寬帶網(wǎng)絡(luò )的主流業(yè)務(wù)，而流媒體數據具備的“帶寬的獨占性”、“大規模并發(fā)性”以及“流速的平穩性”等特征，對網(wǎng)絡(luò )性能提出了更高的要求，對現有的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體制也提出了很大的挑戰，因此，如何充分利用現有的網(wǎng)絡(luò )資源，以最小的投資獲得最大的經(jīng)濟回報？如何解決實(shí)時(shí)媒體流數據帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題？成為運營(yíng)商在系統部署時(shí)所面臨的最大困難。

在技術(shù)層面上，流媒體業(yè)務(wù)涉及多種不同技術(shù)體制的技術(shù)，涉獵范圍十分廣泛，從內容存儲分發(fā)到交換技術(shù)、電子節目導航（EPG）技術(shù)、承載網(wǎng)技術(shù)、編解碼技術(shù)、安全加密技術(shù)、信令技術(shù)等等。本文從承載網(wǎng)的角度闡述了流媒體業(yè)務(wù)當前面臨的挑戰。流媒體業(yè)務(wù)對于QoS的高要求,包括帶寬、延時(shí)、丟包,使得傳統IP網(wǎng)絡(luò )較難承載這一業(yè)務(wù)。ASON的出現為流媒體的傳送提供了良好的平臺，它以光纖作為傳輸媒介,引入WDM(波分復用)等技術(shù),可滿(mǎn)足巨大的帶寬需求,其光路交換的特性可減小延時(shí)、丟包等的影響。利用ASON構建面向流媒體的網(wǎng)絡(luò )平臺是未來(lái)的發(fā)展方向。本文探討了利用ASON構建面向流媒體的組網(wǎng)模式以及所需要的關(guān)鍵技術(shù)。

二、流媒體業(yè)務(wù)特征及利用ASON組網(wǎng)模式分析

流媒體業(yè)務(wù)是指采用流式傳輸技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )遠程傳送媒體信息，客戶(hù)端計算機不用將整個(gè)影音文件下載到本地，便可以即時(shí)收看、收聽(tīng)的一種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。它具有大規模的并發(fā)性、實(shí)時(shí)性以及大流量的突發(fā)性，這對現有網(wǎng)絡(luò )的容量和結構都將形成很大的挑戰。常見(jiàn)的流媒體的應用主要有視頻點(diǎn)播（VOD）、視頻廣播、InternetTV、視頻監視、視頻會(huì )議、遠程教學(xué)、交互游戲等。

大規模流媒體服務(wù)系統一般采用層次化的體系結構：首先是服務(wù)器子系統，它的主要作用是運行應用軟件、處理用戶(hù)的各種請求；其次是存儲網(wǎng)絡(luò )，它的主要作用是提供高效的數據吞吐能力，保障系統可以同時(shí)傳輸大量的并發(fā)媒體流；第三是存儲系統，它的主要作用是為各種媒體文件提供海量存儲空間；第四是數據網(wǎng)絡(luò )，它用于連接各種服務(wù)器以及城域骨干網(wǎng)絡(luò )，使得流媒體服務(wù)系統可把并發(fā)媒體流傳送到廣大用戶(hù)。

網(wǎng)絡(luò )流媒體應用模型可以從網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)兩層來(lái)分析。這兩者間的關(guān)系描述如下：流媒體業(yè)務(wù)集成平臺運行在網(wǎng)絡(luò )中，對于寬帶網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，流媒體業(yè)務(wù)集成平臺的作用相當于中心媒體服務(wù)器；寬帶網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)平臺則提供了一個(gè)用戶(hù)接入、并為用戶(hù)提供視頻流媒體服務(wù)的平臺，在用戶(hù)與業(yè)務(wù)集成平臺之間，其作用就是一個(gè)針對用戶(hù)的媒體服務(wù)器，并提供用戶(hù)接入、認證、基本數據記錄等功能；業(yè)務(wù)集成平臺功能相當于一個(gè)用于存儲、傳送媒體內容的區域存儲網(wǎng)絡(luò )（SAN：StorageAreaNetwork），提供一個(gè)電子節目指南（EPG）功能的、用于業(yè)務(wù)服務(wù)的XML門(mén)戶(hù)網(wǎng)站?？紤]到網(wǎng)絡(luò )層可分為駐地網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)和干線(xiàn)網(wǎng)三種，在部署流媒體業(yè)務(wù)時(shí)，既要考慮到該業(yè)務(wù)在寬帶城域網(wǎng)內運行，同時(shí)又可以通過(guò)干線(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行跨地區的節目傳送，實(shí)現跨地區流媒體節目交流。所有業(yè)務(wù)由業(yè)務(wù)運營(yíng)商提供，駐地網(wǎng)提供用戶(hù)接入功能，并跨接到城域網(wǎng)上，為用戶(hù)提供具有QoS保證的多媒體業(yè)務(wù)。

隨著(zhù)現在A(yíng)SON技術(shù)的不斷發(fā)展，利用其快速突發(fā)傳送技術(shù)和動(dòng)態(tài)組播技術(shù)來(lái)承載流媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)成為當前業(yè)界研究的熱點(diǎn)，以IP/ASON雙平臺的廣域網(wǎng)成為流媒體業(yè)務(wù)集成平臺的發(fā)展趨勢，如圖1所示。這樣可以為實(shí)時(shí)流媒體業(yè)務(wù)提供具有端到端連接的光鏈路。目前ASON的動(dòng)態(tài)組播技術(shù)還處于研究階段，它涉及到ASON組播的UNI接口技術(shù)、ASON組播的路由技術(shù)、ASON組播的信令協(xié)議技術(shù)。各大標準化組織尚未對ASON的組播框架做出明確定義。因此IP/ASON的建網(wǎng)模式還不具備技術(shù)成熟條件。但隨著(zhù)這些關(guān)鍵技術(shù)的研究深入及標準化，它必將成為下一代流媒體系統部署的最佳方案之一，值得各大運營(yíng)商密切關(guān)注。ASON組播機制與傳統IP網(wǎng)絡(luò )組播相差異比較大。ASON控制平面構建于通用多協(xié)議標記交換（GMPLS）協(xié)議體系，標記（Label）是ASON中業(yè)務(wù)的惟一標志。GMPLS簡(jiǎn)化了數據轉發(fā)流程，提高了組播的實(shí)時(shí)性。GMPLS的二層交換提供流量工程支持，ASON良好的生存性是組播業(yè)務(wù)QoS的重要保證。這些優(yōu)點(diǎn)都是“盡力傳送”的IP網(wǎng)絡(luò )所不及的。ASON支持多粒度業(yè)務(wù)交換，因此ASON的組播數據可基于波長(cháng)、以太網(wǎng)幀或者SDH/SONET。目前主要利用ASON承載的SDH/SONET業(yè)務(wù)實(shí)現組播。

IP/ASON雙平臺能夠有效地支持高實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的QoS要求。由于業(yè)務(wù)集成平臺是建立在IP/ASON雙平臺廣域網(wǎng)上的，利用ASON提供的鏈路層組播功能，由CDP通過(guò)ASON的信令接口UNI，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )電視節目基于端到端連接的、可靠的數據傳送。具體過(guò)程如下：在媒體內容傳送平臺上，內容分發(fā)由內容分發(fā)管理器通過(guò)UNI（UserNetworkInterface）代理向ASON發(fā)出請求，ASON的內部信令過(guò)程負責路由計算和通道建立，再通過(guò)與媒體服務(wù)器相連的UNI代理向其轉發(fā)內容分發(fā)請求，如果該請求通過(guò)鑒權過(guò)程，媒體服務(wù)器向UNI代理應答；該應答通過(guò)光網(wǎng)絡(luò )轉換后，被轉發(fā)到內容分發(fā)管理器（如圖2所示）。最后，由內容分發(fā)管理器協(xié)調內容服務(wù)器向媒體服務(wù)器進(jìn)行內容發(fā)布。內容發(fā)布結束后，可以通過(guò)類(lèi)似的信令過(guò)程，刪除光通道。

IP/ASON組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，它能夠提供滿(mǎn)足高實(shí)時(shí)性流媒體業(yè)務(wù)的要求，并支持流量工程。結合IP/ASON雙平臺特點(diǎn)，由IP傳送符合流媒體業(yè)務(wù)的QoS情況下在IP層上進(jìn)行傳送，當IP層不能保證流媒體網(wǎng)絡(luò )傳送的QoS時(shí)，采用ASON建立端到端的鏈路連接，以保證流媒體在網(wǎng)絡(luò )上傳送的QoS。

IP/ASON組網(wǎng)模式如圖3所示。在流媒體業(yè)務(wù)方面，通過(guò)將不同區域的數字流媒體節目推送到信息網(wǎng)上，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )流媒體業(yè)務(wù)跨區域廣播的業(yè)務(wù)特色。IP/ASON雙平臺特色的寬帶網(wǎng)為流媒體傳送提供技術(shù)上的支撐，主要包括流媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)設備、CDP(發(fā)現協(xié)議)的網(wǎng)絡(luò )分發(fā)、業(yè)務(wù)集成管理系統這三項關(guān)鍵技術(shù)。這三項關(guān)鍵技術(shù)將分別應用于業(yè)務(wù)集成平臺中的三個(gè)不同角色，流媒體網(wǎng)關(guān)設備將提供給網(wǎng)絡(luò )流媒體業(yè)務(wù)提供商，由數字流媒體節目供應商利用流媒體網(wǎng)關(guān)設備協(xié)議轉換功能，實(shí)時(shí)地將流媒體節目推送到寬帶城域網(wǎng)上。當城域網(wǎng)上的流媒體節目可以在城域間交流時(shí)，通過(guò)將不同地區城域網(wǎng)上的流媒體節目推送到信息網(wǎng)上，就可以在信息網(wǎng)上形成網(wǎng)絡(luò )流媒體節目源，供不同城市的業(yè)務(wù)運營(yíng)商作為節目源開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )電視業(yè)務(wù)。媒體服務(wù)器為用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò )電視的接入業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)集成管理系統則將給流媒體業(yè)務(wù)提供商提供一個(gè)技術(shù)支撐平臺，這個(gè)技術(shù)支撐平臺包括XML門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、業(yè)務(wù)管理系統、CDP等模塊，由業(yè)務(wù)管理系統利用用戶(hù)ID進(jìn)行密鑰的分發(fā)、控制CDP將業(yè)務(wù)內容分發(fā)到用戶(hù)所在媒體服務(wù)器、提供VoD業(yè)務(wù)的媒體存貯及業(yè)務(wù)產(chǎn)品的定制。CDP則在業(yè)務(wù)集成管理系統的控制下，在保證業(yè)務(wù)內容傳送質(zhì)量條件下，將業(yè)務(wù)內容分發(fā)到指定的媒體服務(wù)器（MS）。

下面我們結合IP/ASON組網(wǎng)模式，簡(jiǎn)要給出一個(gè)流媒體業(yè)務(wù)中直播業(yè)務(wù)的內容分發(fā)流程實(shí)例，以此來(lái)闡述流媒體應用的實(shí)際實(shí)現過(guò)程以及光網(wǎng)絡(luò )需要完成的功能和要求。

對于直播業(yè)務(wù)，其內容的網(wǎng)絡(luò )分發(fā)具有實(shí)時(shí)性、連續性，即流媒體網(wǎng)關(guān)向寬帶城域網(wǎng)上推送的數字電視節目是以流媒體的形式連續輸出到網(wǎng)上，并且每個(gè)節目占用的帶寬基本穩定，因為數字電視節目一般采用CBR(固定比特率)方式進(jìn)行編碼，并且相對于電視廣播模式，網(wǎng)上數字電視的直播采用組播形式，對于底層網(wǎng)絡(luò )平臺，應支持組播。由于IP層通過(guò)路由進(jìn)行組播及媒體內容的傳送，IP是“BestEffort”協(xié)議，不能給我們提供具有端到端連接及QoS保證的媒體內容傳送，而IP/ASON具備雙平臺特色，在此網(wǎng)上直播的視頻媒體將直接在A(yíng)SON層上，通過(guò)ASON層提供的鏈路層組播功能，以端到端鏈路連接的方式可靠地將流媒體網(wǎng)關(guān)推送來(lái)的實(shí)時(shí)視頻媒體節目傳送到相關(guān)的MS。

三、結論

目前，隨著(zhù)ADSL、LAN等寬帶接入用戶(hù)數量的不斷攀升，視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò )電視等業(yè)務(wù)的不斷升溫，各大網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商對流媒體服務(wù)系統的建設熱情不斷高漲。國內也已經(jīng)開(kāi)始投入力量在進(jìn)行可控組播協(xié)議標準的制定和對快速突發(fā)傳送等關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。各設備廠(chǎng)商也紛紛開(kāi)始研制各種新的網(wǎng)絡(luò )設備產(chǎn)品以支持新的技術(shù)，與此相對應，隨著(zhù)這些網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷推陳出新，從集中到分布、從單播到組播、從兩級到多級，從純IP到ASON的組網(wǎng)模式也必將成為流媒體服務(wù)系統建設的趨勢。