《電子技術(shù)應(yīng)用》
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淺析P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)
摘要: 目前,,IPTV在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展,,截止到2008年底IPTV用戶總數(shù)已達(dá)2170萬,與2007年底相比增長(zhǎng)了63%,。相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織也在積極制定IPTV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,如ITU-T,ETSITISPAN,,ATISIIF(ATISIPTV Interoperability Forum),,OIPTVF (Open IPTV Forum)以及MSF(Multi-Service Forum),很多組織都已經(jīng)推出了IPTV控制架構(gòu),,從目前來看,,可以將IPTV架構(gòu)分成兩大類,一類是非基于NGN的IPTV架構(gòu)(也稱為non
關(guān)鍵詞: P2P NGN IPTV
Abstract:
Key words :

對(duì)IPTV" target=_blank>IPTV的當(dāng)前研究,,以及在IPTV架構(gòu)中引入P2P技術(shù)的研究情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,,針對(duì)這一研究熱點(diǎn),,確定了對(duì)P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)進(jìn)行研究的思路,并給出了P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu),,相關(guān)功能實(shí)體的功能描述和典型的工作流程,,希望能夠?qū)ο嚓P(guān)研究提供一些思路。

1引言

目前,,IPTV在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展,,截止到2008年底IPTV用戶總數(shù)已達(dá)2170萬,與2007年底相比增長(zhǎng)了63%,。相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織也在積極制定IPTV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,如ITU-T,ETSITISPAN,,ATISIIF(ATISIPTV Interoperability Forum),,OIPTVF (Open IPTV Forum)以及MSF(Multi-Service Forum),很多組織都已經(jīng)推出了IPTV控制架構(gòu),,從目前來看,,可以將IPTV架構(gòu)分成兩大類,一類是非基于NGN的IPTV架構(gòu)(也稱為non-NGN-based IPTV),,另一種是基于NGN的IPTV架構(gòu)(也稱為NGN-based IPTV),。

P2P技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上,特別是VoIP,,流媒體方面取得了很多成功應(yīng)用,,典型的如Skype,PPLive,,PPStream等,。與現(xiàn)有電信網(wǎng)相比,利用P2P技術(shù)組成的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)具有非中心化,、可擴(kuò)展性,、健壯性、高性價(jià)比,、負(fù)載均衡等優(yōu)點(diǎn),,為解決傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商基于C/S(客戶端/服務(wù)器)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)所存在的一些固有問題提供了借鑒,如利用P2P分布化特點(diǎn)可以使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨向扁平,;利用P2P自組織性提供電信網(wǎng)的可靠性降低維護(hù)費(fèi)用等,。

是否可以在IPTV架構(gòu)中引入P2P也是近年來國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn),目前中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA正在組織制定《IPTV媒體交付系統(tǒng)技術(shù)要求——體系架構(gòu)》,,擬探索傳統(tǒng)CDN與P2P融合之路,,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織TISPAN也正在對(duì)在IPTV架構(gòu)中引入P2P技術(shù)進(jìn)行研究(具體參見研究報(bào)告:TR18201“Peer-to-Peerfor Content Delivery for IPTV Services:Analysis of Mechanisms and NGN Impacts”;ITU-T在建議Y.iptv-netcontrol-fw中已經(jīng)提出利用P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)IPTV內(nèi)容分發(fā)控制的相關(guān)需求。

基于NGN的IPTV架構(gòu)作為一種典型的IPTV控制架構(gòu),,是否可以和P2P結(jié)合,,并滿足電信網(wǎng)可控可管的需求應(yīng)該是非常有益的探索。

2研究思路

針對(duì)P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)的研究,,應(yīng)該是在基于NGN的IPTV架構(gòu)基礎(chǔ)上,,與P2P控制機(jī)制進(jìn)行有效地融合,并盡量降低相互之間的影響,,以便減少對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響,。

基于NGN的IPTV控制架構(gòu)和P2P技術(shù)融合的難點(diǎn)和關(guān)鍵主要是在媒體資源和承載資源的控制機(jī)制上。NGN采用承載和控制分離機(jī)制,,并通過會(huì)話過程,、資源接納控制過程以及兩者之間的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體資源和承載資源的有效控制,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)通過在業(yè)務(wù)控制平面和傳送平面之間引入資源接納控制功能(RACF)實(shí)現(xiàn)對(duì)承載資源的有效控制,,包括QoS控制,,NAPT/FW控制和NAT穿越等功能。但是P2P連接具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性,、并發(fā)性且持續(xù)時(shí)間可能短暫等特點(diǎn),,有種“盡力而為”的特點(diǎn),這種連接特性不太適宜進(jìn)行頻繁的會(huì)話連接建立或會(huì)話連接修改以及實(shí)施資源接納控制,。需要考慮一種將兩種充分結(jié)合,,同時(shí)又能夠滿足電信網(wǎng)一定可控可管需求的架構(gòu),該架構(gòu)應(yīng)能夠針對(duì)流媒體應(yīng)用的特點(diǎn),,既能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)負(fù)載均衡,,又能夠?qū)崿F(xiàn)局部網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量的均衡。

具體考慮和遵從的原則如下:

(1)采用分級(jí)分域結(jié)構(gòu),,可以強(qiáng)化和匯聚對(duì)媒體和資源的管理及控制,,保證網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性,同時(shí)可以對(duì)P2P流量實(shí)施本地優(yōu)化,。

對(duì)于域內(nèi)沒有的資源,,考慮到基于盡量將終端P2P流量限定在域內(nèi)、避免對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)造成的沖擊,、充分利用媒體服務(wù)器的緩存功能等考慮,,最好由網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)跨域資源調(diào)度,。

(2)支持傳統(tǒng)終端和P2P終端,,應(yīng)考慮終端層面P2P技術(shù)的引入,充分發(fā)揮P2P技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),,利用P2P終端的資源和能力,,簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。但同時(shí),,在終端層面引入P2P帶來了控制復(fù)雜性,,內(nèi)容分發(fā)控制方面,,面向傳統(tǒng)終端通常采用CDN技術(shù)來實(shí)現(xiàn)媒體內(nèi)容的分發(fā),為了支持P2P終端,,需要考慮P2P控制和CDN的結(jié)合,;資源控制方面,由于P2P連接具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性,、并發(fā)性且持續(xù)時(shí)間可能短暫等特點(diǎn),,會(huì)話控制和承載控制相結(jié)合的機(jī)制很難和P2P這種連接特性相適應(yīng),需要針對(duì)P2P連接特性相適應(yīng)的控制機(jī)制,,并且不同的終端類型應(yīng)選用不同的控制機(jī)制,。

(3)結(jié)合接入網(wǎng)狀態(tài)對(duì)P2P流量進(jìn)行控制。這方面可以借鑒P4P(ProactivenetworkProviderParticipation for P2P,,運(yùn)營(yíng)商主動(dòng)參與的P2P技術(shù))的思路,,為了使電信運(yùn)營(yíng)商能夠構(gòu)建一個(gè)可管可控的基于P2P的網(wǎng)絡(luò),P4P在挑選Peer方面增加了一系列機(jī)制,,如通過獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?、用戶位置信息、鏈路狀態(tài)使得電信運(yùn)營(yíng)商可以基于其網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,,以最優(yōu)策略通過P2P技術(shù)向用戶提供電信業(yè)務(wù),。在對(duì)P2P流量進(jìn)行控制方面可以借鑒P4P的思路。

(4)與基于NGN的IPTV架構(gòu)融合的P2P資源列表生成方法,,在列表生成方面不僅要考慮P2P終端狀態(tài),、媒體資源分布情況、接入網(wǎng)狀態(tài),、分級(jí)分域管理,,還將充分考慮和基于NGN的控制機(jī)制的融合(如和會(huì)話控制的交互和協(xié)同、傳統(tǒng)終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用等),。

3P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)

根據(jù)上述原則,,通過對(duì)NGN,IPTV,,CDN,,P2P相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)的研究,給出了一種P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)(見圖1),。P2P網(wǎng)絡(luò)可以采用集中目錄式,、純P2P方式、超級(jí)節(jié)點(diǎn)方式和結(jié)構(gòu)化式組織,??紤]到集中目錄式具有易于控制和管理、查詢效率高,并且能夠較好地與分級(jí)分域的理念相結(jié)合,,所以在該控制架構(gòu)中對(duì)P2P終端采用了集中目錄式控制方式,。
 


對(duì)IPTV的當(dāng)前研究,以及在IPTV架構(gòu)中引入P2P技術(shù)的研究情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,,針對(duì)這一研究熱點(diǎn),,確定了對(duì)P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu)進(jìn)行研究的思路,并給出了P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu),,相關(guān)功能實(shí)體的功能描述和典型的工作流程,,希望能夠?qū)ο嚓P(guān)研究提供一些思路。

4.1普通終端的工作流程 

(1)用戶通過普通用戶終端發(fā)起IPTV業(yè)務(wù)請(qǐng)求,。

(2)SCF判斷終端類型為普通用戶終端,,則調(diào)用RACF執(zhí)行資源預(yù)留,以便為普通用戶的業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證,。關(guān)于RACF的資源預(yù)留過程,,可參見ITU-T和TISPAN的相關(guān)規(guī)定。

(3)SCF根據(jù)用戶所在的地理位置,、用戶類型等信息選擇為該用戶服務(wù)的CDN-CF,,并向CDN-CF發(fā)送媒體資源請(qǐng)求。

(4)CDN-CF結(jié)合用戶請(qǐng)求的節(jié)目,、CDN-MF的負(fù)載情況等信息進(jìn)行資源調(diào)度,,為用戶選擇合適的CDN-MF為其服務(wù);并向所選擇的CDN-MF發(fā)送媒體資源請(qǐng)求,。

(5)CDN-MF可能需要從本域的其他CDN-MF處獲得節(jié)目相關(guān)的媒體信息,。

 


如果所請(qǐng)求的節(jié)目?jī)?nèi)容在本域內(nèi)不存在,CDN-CF需要通過上級(jí)CDN-CF選擇保存有節(jié)目?jī)?nèi)容的管理域,,然后CDN-CF和保存有節(jié)目?jī)?nèi)容的管理域中的CDN-CF進(jìn)行交互,,并控制CDN-MF從該域獲取相關(guān)的媒體資源。

當(dāng)CDN-MF準(zhǔn)備節(jié)目?jī)?nèi)容之后向CDN-CF發(fā)送媒體資源響應(yīng),。

(6)CDN-CF向SCF回送響應(yīng),,SCF和RACF交互執(zhí)行資源接納控制,之后將CDN-MF的地址等信息傳送給用戶終端,。

(7)用戶終端從CDN-MF獲取媒體內(nèi)容,。

4.2P2P終端的工作流程

4.1普通終端的工作流程

圖2是普通終端的工作流程示例。

(1)用戶通過普通用戶終端發(fā)起IPTV業(yè)務(wù)請(qǐng)求,。

(2)SCF判斷終端類型為普通用戶終端,,則調(diào)用RACF執(zhí)行資源預(yù)留,以便為普通用戶的業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證,。關(guān)于RACF的資源預(yù)留過程,,可參見ITU-T和TISPAN的相關(guān)規(guī)定。

(3)SCF根據(jù)用戶所在的地理位置,、用戶類型等信息選擇為該用戶服務(wù)的CDN-CF,,并向CDN-CF發(fā)送媒體資源請(qǐng)求。

(4)CDN-CF結(jié)合用戶請(qǐng)求的節(jié)目,、CDN-MF的負(fù)載情況等信息進(jìn)行資源調(diào)度,,為用戶選擇合適的CDN-MF為其服務(wù);并向所選擇的CDN-MF發(fā)送媒體資源請(qǐng)求,。

(5)CDN-MF可能需要從本域的其他CDN-MF處獲得節(jié)目相關(guān)的媒體信息,。

如果所請(qǐng)求的節(jié)目?jī)?nèi)容在本域內(nèi)不存在,CDN-CF需要通過上級(jí)CDN-CF選擇保存有節(jié)目?jī)?nèi)容的管理域,,然后CDN-CF和保存有節(jié)目?jī)?nèi)容的管理域中的CDN-CF進(jìn)行交互,,并控制CDN-MF從該域獲取相關(guān)的媒體資源。

當(dāng)CDN-MF準(zhǔn)備節(jié)目?jī)?nèi)容之后向CDN-CF發(fā)送媒體資源響應(yīng),。

(6)CDN-CF向SCF回送響應(yīng),,SCF和RACF交互執(zhí)行資源接納控制,之后將CDN-MF的地址等信息傳送給用戶終端,。

(7)用戶終端從CDN-MF獲取媒體內(nèi)容,。

4.2P2P終端的工作流程

(1)用戶通過P2P用戶終端發(fā)起IPTV業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

(2)會(huì)話控制實(shí)體收到IPTV業(yè)務(wù)請(qǐng)求后,,根據(jù)用戶所在的地理位置,、用戶類型等信息選擇為該用戶服務(wù)的CDN-CF,并向CDN-CF發(fā)送媒體資源請(qǐng)求,。

(3)CDN-CF結(jié)合用戶請(qǐng)求的節(jié)目,,CDN-MF的負(fù)載情況,用戶類型等信息進(jìn)行資源調(diào)度,。對(duì)于P2PUE,,CDN-CF為用戶選擇合適的P2PCF作為P2PUE后續(xù)網(wǎng)絡(luò)控制點(diǎn)。CDN-CF將為該用戶選擇的P2PCF地址等信息發(fā)送給SCF,,SCF將該響應(yīng)發(fā)送給用戶,。

(4)P2PUE向P2PCF發(fā)起媒體下載請(qǐng)求。

(5)P2PCF接收到用戶請(qǐng)求之后,,首先向CDN-CF請(qǐng)求計(jì)算節(jié)目各分片對(duì)應(yīng)的CDN-MF列表,。這樣P2PCF可以根據(jù)一定的策略將CDN-MF的地址融合在最終傳送給P2PUE的對(duì)等節(jié)點(diǎn)列表中,如為了提高面向用戶的響應(yīng)速度,,可以控制P2PUE接入到CDN-MF獲取第一個(gè)分片或后續(xù)幾個(gè)分片,。P2PCF還可以將CDN-MF作為某個(gè)分片的備選地址,當(dāng)P2PUE在嘗試列表中的其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)失敗時(shí),,仍然可以從CDN-MF獲得分片,。

(6)P2PCF從性能測(cè)量管理點(diǎn)獲取接入網(wǎng)資源占用的情況,,作為資源調(diào)度的重要依據(jù)。性能測(cè)量管理點(diǎn)可以周期性的向P2PCF上報(bào)接入網(wǎng)的情況,。

(7)獲得相關(guān)信息后,,P2PCF根據(jù)接入網(wǎng)資源占用情況、從CDN-CF獲取的CDN-MF列表,、存儲(chǔ)相關(guān)資源的P2P終端狀態(tài),,生成供P2PUE下載節(jié)目片段的列表。

(8)P2PCF將列表發(fā)送給P2PUE,,P2PUE根據(jù)列表和相應(yīng)的P2P終端交互獲取節(jié)目片段,。

(9)在用戶觀看和/或下載節(jié)目的過程中,P2PUE定期或根據(jù)一定的觸發(fā)條件(如完成幾個(gè)分片下載后)向P2PCF上報(bào)本終端上存儲(chǔ)的流媒體節(jié)目片段的信息,,供P2PCF計(jì)算列表時(shí),。

5結(jié)束語(yǔ)

本文中給出的P2P與NGN結(jié)合的IPTV控制架構(gòu),關(guān)鍵是將NGN,,CDN和P2P相結(jié)合,,目的是在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)P2P終端之間的資源共享。針對(duì)P2P技術(shù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的可控,、可管和業(yè)務(wù)質(zhì)量保障架構(gòu)和機(jī)制,,可以為相關(guān)研究提供新思路。
 

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