利用ASON構(gòu)建可運(yùn)營的流媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

隨著目前視頻點(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(yùn)營商紛紛將目光投向流媒體服務(wù)市場。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(shù)據(jù)具備的“帶寬的獨(dú)占性”、“大規(guī)模并發(fā)性”以及“流速的平穩(wěn)性”等特征，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能提出了更高的要求，對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制也提出了很大的挑戰(zhàn)，因此，如何充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，以最小的投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)？如何解決實(shí)時(shí)媒體流數(shù)據(jù)帶來的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量問題？成為運(yùn)營商在系統(tǒng)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(nèi)容存儲(chǔ)分發(fā)到交換技術(shù)、電子節(jié)目導(dǎo)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(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。流媒體業(yè)務(wù)對(duì)于QoS的高要求,包括帶寬、延時(shí)、丟包,使得傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)較難承載這一業(yè)務(wù)。ASON的出現(xiàn)為流媒體的傳送提供了良好的平臺(tái)，它以光纖作為傳輸媒介,引入WDM(波分復(fù)用)等技術(shù),可滿足巨大的帶寬需求,其光路交換的特性可減小延時(shí)、丟包等的影響。利用ASON構(gòu)建面向流媒體的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是未來的發(fā)展方向。本文探討了利用ASON構(gòu)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)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送媒體信息，客戶端計(jì)算機(jī)不用將整個(gè)影音文件下載到本地，便可以即時(shí)收看、收聽的一種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。它具有大規(guī)模的并發(fā)性、實(shí)時(shí)性以及大流量的突發(fā)性，這對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的容量和結(jié)構(gòu)都將形成很大的挑戰(zhàn)。常見的流媒體的應(yīng)用主要有視頻點(diǎn)播（VOD）、視頻廣播、InternetTV、視頻監(jiān)視、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)、交互游戲等。

大規(guī)模流媒體服務(wù)系統(tǒng)一般采用層次化的體系結(jié)構(gòu)：首先是服務(wù)器子系統(tǒng)，它的主要作用是運(yùn)行應(yīng)用軟件、處理用戶的各種請(qǐng)求；其次是存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，它的主要作用是提供高效的數(shù)據(jù)吞吐能力，保障系統(tǒng)可以同時(shí)傳輸大量的并發(fā)媒體流；第三是存儲(chǔ)系統(tǒng)，它的主要作用是為各種媒體文件提供海量存儲(chǔ)空間；第四是數(shù)據(jù)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(tǒng)可把并發(fā)媒體流傳送到廣大用戶。

網(wǎng)絡(luò)流媒體應(yīng)用模型可以從網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)兩層來分析。這兩者間的關(guān)系描述如下：流媒體業(yè)務(wù)集成平臺(tái)運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說，流媒體業(yè)務(wù)集成平臺(tái)的作用相當(dāng)于中心媒體服務(wù)器；寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺(tái)則提供了一個(gè)用戶接入、并為用戶提供視頻流媒體服務(wù)的平臺(tái)，在用戶與業(yè)務(wù)集成平臺(tái)之間，其作用就是一個(gè)針對(duì)用戶的媒體服務(wù)器，并提供用戶接入、認(rèn)證、基本數(shù)據(jù)記錄等功能；業(yè)務(wù)集成平臺(tái)功能相當(dāng)于一個(gè)用于存儲(chǔ)、傳送媒體內(nèi)容的區(qū)域存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（SAN：StorageAreaNetwork），提供一個(gè)電子節(jié)目指南（EPG）功能的、用于業(yè)務(wù)服務(wù)的XML門戶網(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(nèi)運(yùn)行，同時(shí)又可以通過干線網(wǎng)進(jìn)行跨地區(qū)的節(jié)目傳送，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)流媒體節(jié)目交流。所有業(yè)務(wù)由業(yè)務(wù)運(yùn)營商提供，駐地網(wǎng)提供用戶接入功能，并跨接到城域網(wǎng)上，為用戶提供具有QoS保證的多媒體業(yè)務(wù)。

隨著現(xiàn)在ASON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)來承載流媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)成為當(dāng)前業(yè)界研究的熱點(diǎn)，以IP/ASON雙平臺(tái)的廣域網(wǎng)成為流媒體業(yè)務(wù)集成平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)，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(biāo)準(zhǔn)化組織尚未對(duì)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。但隨著這些關(guān)鍵技術(shù)的研究深入及標(biāo)準(zhǔn)化，它必將成為下一代流媒體系統(tǒng)部署的最佳方案之一，值得各大運(yùn)營商密切關(guān)注。ASON組播機(jī)制與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)組播相差異比較大。ASON控制平面構(gòu)建于通用多協(xié)議標(biāo)記交換（GMPLS）協(xié)議體系，標(biāo)記（Label）是ASON中業(yè)務(wù)的惟一標(biāo)志。GMPLS簡化了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)可基于波長、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(xiàn)組播。

IP/ASON雙平臺(tái)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(tái)是建立在IP/ASON雙平臺(tái)廣域網(wǎng)上的，利用ASON提供的鏈路層組播功能，由CDP通過ASON的信令接口UNI，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目基于端到端連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳送。具體過程如下：在媒體內(nèi)容傳送平臺(tái)上，內(nèi)容分發(fā)由內(nèi)容分發(fā)管理器通過UNI（UserNetworkInterface）代理向ASON發(fā)出請(qǐng)求，ASON的內(nèi)部信令過程負(fù)責(zé)路由計(jì)算和通道建立，再通過與媒體服務(wù)器相連的UNI代理向其轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容分發(fā)請(qǐng)求，如果該請(qǐng)求通過鑒權(quán)過程，媒體服務(wù)器向UNI代理應(yīng)答；該應(yīng)答通過光網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換后，被轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)容分發(fā)管理器（如圖2所示）。最后，由內(nèi)容分發(fā)管理器協(xié)調(diào)內(nèi)容服務(wù)器向媒體服務(wù)器進(jìn)行內(nèi)容發(fā)布。內(nèi)容發(fā)布結(jié)束后，可以通過類似的信令過程，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(jié)合IP/ASON雙平臺(tái)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(dāng)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，通過將不同區(qū)域的數(shù)字流媒體節(jié)目推送到信息網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)跨區(qū)域廣播的業(yè)務(wù)特色。IP/ASON雙平臺(tái)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(shè)備、CDP(發(fā)現(xiàn)協(xié)議)的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)、業(yè)務(wù)集成管理系統(tǒng)這三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。這三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)將分別應(yīng)用于業(yè)務(wù)集成平臺(tái)中的三個(gè)不同角色，流媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備將提供給網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)提供商，由數(shù)字流媒體節(jié)目供應(yīng)商利用流媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，實(shí)時(shí)地將流媒體節(jié)目推送到寬帶城域網(wǎng)上。當(dāng)城域網(wǎng)上的流媒體節(jié)目可以在城域間交流時(shí)，通過將不同地區(qū)城域網(wǎng)上的流媒體節(jié)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(jié)目源，供不同城市的業(yè)務(wù)運(yùn)營商作為節(jié)目源開展網(wǎng)絡(luò)電視業(yè)務(wù)。媒體服務(wù)器為用戶提供網(wǎng)絡(luò)電視的接入業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)集成管理系統(tǒng)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(tái)，這個(gè)技術(shù)支撐平臺(tái)包括XML門戶網(wǎng)站、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、CDP等模塊，由業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)利用用戶ID進(jìn)行密鑰的分發(fā)、控制CDP將業(yè)務(wù)內(nèi)容分發(fā)到用戶所在媒體服務(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(tǒng)的控制下，在保證業(yè)務(wù)內(nèi)容傳送質(zhì)量條件下，將業(yè)務(wù)內(nèi)容分發(fā)到指定的媒體服務(wù)器（MS）。

下面我們結(jié)合IP/ASON組網(wǎng)模式，簡要給出一個(gè)流媒體業(yè)務(wù)中直播業(yè)務(wù)的內(nèi)容分發(fā)流程實(shí)例，以此來闡述流媒體應(yīng)用的實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程以及光網(wǎng)絡(luò)需要完成的功能和要求。

對(duì)于直播業(yè)務(wù)，其內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)具有實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，即流媒體網(wǎng)關(guān)向?qū)拵С怯蚓W(wǎng)上推送的數(shù)字電視節(jié)目是以流媒體的形式連續(xù)輸出到網(wǎng)上，并且每個(gè)節(jié)目占用的帶寬基本穩(wěn)定，因?yàn)閿?shù)字電視節(jié)目一般采用CBR(固定比特率)方式進(jìn)行編碼，并且相對(duì)于電視廣播模式，網(wǎng)上數(shù)字電視的直播采用組播形式，對(duì)于底層網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，應(yīng)支持組播。由于IP層通過路由進(jìn)行組播及媒體內(nèi)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(nèi)容傳送，而IP/ASON具備雙平臺(tái)特色，在此網(wǎng)上直播的視頻媒體將直接在ASON層上，通過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)推送來的實(shí)時(shí)視頻媒體節(jié)目傳送到相關(guān)的MS。

三、結(jié)論

目前，隨著ADSL、LAN等寬帶接入用戶數(shù)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(yùn)營商對(duì)流媒體服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)熱情不斷高漲。國內(nèi)也已經(jīng)開始投入力量在進(jìn)行可控組播協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的制定和對(duì)快速突發(fā)傳送等關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。各設(shè)備廠商也紛紛開始研制各種新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品以支持新的技術(shù)，與此相對(duì)應(yīng)，隨著這些網(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(jí)到多級(jí)，從純IP到ASON的組網(wǎng)模式也必將成為流媒體服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的趨勢(shì)。