標簽：CDP P2P IPTV

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶在中國的普及，人們對Internet提出了多樣化的應用需求?，F(xiàn)在存在的各種形式，如網(wǎng)絡游戲、在線影視和電子郵件等都極大地豐富了人們的生活。隨著數(shù)字多媒體技術和計算機網(wǎng)絡技術與家電產(chǎn)品的結(jié)合，融合多媒體內(nèi)容和寬帶網(wǎng)絡平臺的IPTV將成為全球下一個極具前景的、全新的寬帶服務模式。

二、IPTV基本概念

IPTV(InternetProtocolTV或InteractivePersonal TV)意思是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視，也叫交互式網(wǎng)絡電視，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體通信技術。IPTV利用寬帶網(wǎng)的基礎設施，以家用電視機或計算機作為主要終端設備，通過互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議(IP)傳送電視信號，向家庭用戶提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務。

IPTV的工作原理是把源端的電視信號數(shù)據(jù)進行編碼處理，轉(zhuǎn)化成適合IP網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式，然后通過IP網(wǎng)絡傳送，最后在接收端進行解碼，再通過電腦或是電視播放。由于數(shù)據(jù)的傳輸速度要求比較高，所以要采用最新的高效視頻壓縮技術，例如H.264，MPEG4等。其主要特點在于交互性和實時性。

三、CDN技術

CDN的英文全稱是ContentDeliveryNetwork，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡，也稱為內(nèi)容傳輸網(wǎng)絡。這個概念于1996年由麻省理工學院一個小組提出的，并開始對CDN技術進行研究，他們在1999年成立了一個專業(yè)CDN服務公司，為Yahoo提供了專業(yè)服務。如今在國內(nèi)外已經(jīng)有很多的企業(yè)和服務商開始使用內(nèi)容傳送網(wǎng)絡CDN技術來提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量，以滿足用戶的需求。

CDN是建立在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡基礎結(jié)構之上的一種增值網(wǎng)絡，是在應用層部署的一層網(wǎng)絡架構。CDN的核心是利用智能化策略技術，將中心的內(nèi)容和服務推送到網(wǎng)絡邊緣，使得用戶可以在最近的和服務質(zhì)量最佳的地方獲取服務，其關鍵技術包括高速緩存、負載均衡、內(nèi)容路由、內(nèi)容分發(fā)、內(nèi)容存儲和內(nèi)容管理等。CDN的技術優(yōu)點包括：(1)全局負載平衡，訪問速度快，讓用戶連接到最近的服務器上去。(2)熱點內(nèi)容主動傳送，自動跟蹤，自動更新。(3)無縫集成、高可靠、可用性以及擴展性。(4) 減少對網(wǎng)絡帶寬資源的占用，具有智能的管理控制能力。(5) 發(fā)送的內(nèi)容受到保護，而且內(nèi)容提供商可在本地自己決定服務的內(nèi)容。

基于上述的優(yōu)點，CDN技術能提高寬帶資源的利用率，增加流媒體在互聯(lián)網(wǎng)上的應用普及，這些應用包括在線播放、音樂點播、電視直播、互動游戲等，大大促進Internet應用和服務的發(fā)展。

但是，現(xiàn)有CDN網(wǎng)絡都只是針對傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構、內(nèi)容傳送和業(yè)務開展方式建設起來的，如果直接用來為IPTV業(yè)務提供服務，還存在一些不足。如，對視頻編碼格式支持不足、時延太大、無法提供廣播級的視頻服務、系統(tǒng)結(jié)構過于簡單、隨著服務能力的擴展，需要不斷的投資等。為了能夠承擔起IPTV業(yè)務的存儲、分發(fā)、傳送，需要對現(xiàn)有CDN技術進行優(yōu)化改造。

四、P2P技術

P2P是對等連接peertopeer模式的簡稱。目前，業(yè)界對P2P的定義還沒有一個標準的說法，簡單地說，P2P技術是一種用于不同PC用戶之間、不經(jīng)過中繼設備直接交換數(shù)據(jù)或服務的技術。它打破了傳統(tǒng)的Client/Server模式，在對等網(wǎng)絡中，每個節(jié)點的地位都是相同的，具備客戶端和服務器雙重特性，可以同時作為服務使用者和服務提供者。

P2P是采用一種與CDN完全不同的內(nèi)容傳遞方式。P2P的核心是利用用戶資源，通過對等方式進行文件傳輸，這完全不同于傳統(tǒng)的客戶服務器計算模型。P2P通過“非中心化”的設計和多點傳輸機制，實現(xiàn)了不依賴服務器而快速的交換文件。基于P2P的IPTV體系結(jié)構可以使得IPTV業(yè)務的廣播和轉(zhuǎn)播等門檻得到降低，可以讓更多用戶參與并提供自制的多媒體內(nèi)容得到基于全球覆蓋的共享和分發(fā)，同時還可以節(jié)約電信運營商之間的對接流量，減少網(wǎng)絡建設成本。

然而，P2P系統(tǒng)也存在明顯的缺點，就是可用性問題，盡管從整個系統(tǒng)而言，P2P是可靠的，但是對于單個內(nèi)容或者單個任務而言，P2P是不穩(wěn)定的，每個Peer可以隨時終止服務，甚至退出系統(tǒng)，即交換的內(nèi)容隨時可能被刪除或者被終止共享。

迄今為止，P2P網(wǎng)絡已經(jīng)歷了集中目錄式P2P網(wǎng)絡模型、純P2P網(wǎng)絡模型、混合式P2P網(wǎng)絡模型和結(jié)構化網(wǎng)絡模型等幾個時代，各種模型各有優(yōu)缺點，有的還存在著本身難以克服的缺陷，因此，在目前P2P技術應用的階段，各種網(wǎng)絡結(jié)構依然能夠共存，甚至呈現(xiàn)相互借鑒的形式。

五、CDN和P2P技術的融合

CDN和P2P被用于不同的領域，CDN主要用于可靠的Web和流媒體內(nèi)容分發(fā)，而P2P則主要用于內(nèi)容交換。兩種技術各有優(yōu)缺點。

顯然，CDN和P2P技術的優(yōu)缺點在應用上具有一定的互補性。如果能夠結(jié)合P2P的擴展能力和CDN的可靠性、可管理性，就可以構建一個可管理的、能夠承載電信級內(nèi)容應用的IPTV系統(tǒng)平臺。

從融合方式來看，CDN和P2P融合有兩種形式，一種是將CDN的Cache設備以P2P的方式組織，利用P2P的目錄服務和多點傳輸能力，實現(xiàn)CDNCache設備之間的內(nèi)容交換，提升CDN的內(nèi)容分發(fā)能力;另外一種是將CDN的管理機制和服務能力引入P2P網(wǎng)絡，形成以CDN為可靠的內(nèi)容核心，以P2P為服務邊緣的架構，通過這種架構，可以在不增加CDN成本的同時有效提升CDN服務能力，更有效地避免了P2P應用的諸多弊端，這種架構下，用戶需要通過P2P的客戶端來獲取服務。

相比較而言，第一種方式對于提高系統(tǒng)的擴展性幫助不大，僅僅是從管理和控制平面提高了CDN的內(nèi)容分發(fā)能力。第二種方式應用前途更加廣泛，是在當前運營商網(wǎng)絡狀況下最理想的媒體業(yè)務承載平臺方案。

我們的CDN和P2P融合的優(yōu)化方案是建立在CDN基礎之上，在骨干網(wǎng)層次保留了原有的CDN系統(tǒng)的架構和功能，在邊緣節(jié)點引入了P2P技術來進行文件及流媒體的共享，實現(xiàn)了CDN技術與P2P傳輸?shù)慕Y(jié)合。

六、IPTV系統(tǒng)架構

本文設計的IPTV系統(tǒng)平臺采用分布式架構部署，基于上述CDN和P2P相融合的技術，提供一個端到端的解決方案。

由于流媒體具有松耦合，高擴展性的特點，從IPTV體系結(jié)構的垂直控制功能上來講，一個典型的IPTV系統(tǒng)架構采用分層的模式，使得平臺系統(tǒng)上的應用開發(fā)能夠根據(jù)不斷變化的業(yè)務應用需求而快速擴展，具體IPTV系統(tǒng)平臺的業(yè)務與功能組成包含Web門戶業(yè)務層、業(yè)務服務層、系統(tǒng)支撐層、流媒體傳輸層、承載網(wǎng)絡層和終端層。