利用ASON構建可運營的流媒體網絡平臺

隨著目前視頻點播、網絡電視等多媒體業(yè)務的不斷升溫，各大網絡運營商紛紛將目光投向流媒體服務市場。如今流媒體已經日益成為寬帶網絡的主流業(yè)務，而流媒體數(shù)據(jù)具備的“帶寬的獨占性”、“大規(guī)模并發(fā)性”以及“流速的平穩(wěn)性”等特征，對網絡性能提出了更高的要求，對現(xiàn)有的網絡技術體制也提出了很大的挑戰(zhàn)，因此，如何充分利用現(xiàn)有的網絡資源，以最小的投資獲得最大的經濟回報？如何解決實時媒體流數(shù)據(jù)帶來的網絡服務質量問題？成為運營商在系統(tǒng)部署時所面臨的最大困難。

在技術層面上，流媒體業(yè)務涉及多種不同技術體制的技術，涉獵范圍十分廣泛，從內容存儲分發(fā)到交換技術、電子節(jié)目導航（EPG）技術、承載網技術、編解碼技術、安全加密技術、信令技術等等。本文從承載網的角度闡述了流媒體業(yè)務當前面臨的挑戰(zhàn)。流媒體業(yè)務對于QoS的高要求,包括帶寬、延時、丟包,使得傳統(tǒng)IP網絡較難承載這一業(yè)務。ASON的出現(xiàn)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,可滿足巨大的帶寬需求,其光路交換的特性可減小延時、丟包等的影響。利用ASON構建面向流媒體的網絡平臺是未來的發(fā)展方向。本文探討了利用ASON構建面向流媒體的組網模式以及所需要的關鍵技術。

二、流媒體業(yè)務特征及利用ASON組網模式分析

流媒體業(yè)務是指采用流式傳輸技術通過網絡遠程傳送媒體信息，客戶端計算機不用將整個影音文件下載到本地，便可以即時收看、收聽的一種實時業(yè)務。它具有大規(guī)模的并發(fā)性、實時性以及大流量的突發(fā)性，這對現(xiàn)有網絡的容量和結構都將形成很大的挑戰(zhàn)。常見的流媒體的應用主要有視頻點播（VOD）、視頻廣播、InternetTV、視頻監(jiān)視、視頻會議、遠程教學、交互游戲等。

大規(guī)模流媒體服務系統(tǒng)一般采用層次化的體系結構：首先是服務器子系統(tǒng)，它的主要作用是運行應用軟件、處理用戶的各種請求；其次是存儲網絡，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)可以同時傳輸大量的并發(fā)媒體流；第三是存儲系統(tǒng)，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(shù)據(jù)網絡，它用于連接各種服務器以及城域骨干網絡，使得流媒體服務系統(tǒng)可把并發(fā)媒體流傳送到廣大用戶。

網絡流媒體應用模型可以從網絡和業(yè)務兩層來分析。這兩者間的關系描述如下：流媒體業(yè)務集成平臺運行在網絡中，對于寬帶網絡運營商來說，流媒體業(yè)務集成平臺的作用相當于中心媒體服務器；寬帶網絡運營平臺則提供了一個用戶接入、并為用戶提供視頻流媒體服務的平臺，在用戶與業(yè)務集成平臺之間，其作用就是一個針對用戶的媒體服務器，并提供用戶接入、認證、基本數(shù)據(jù)記錄等功能；業(yè)務集成平臺功能相當于一個用于存儲、傳送媒體內容的區(qū)域存儲網絡（SAN：StorageAreaNetwork），提供一個電子節(jié)目指南（EPG）功能的、用于業(yè)務服務的XML門戶網站?？紤]到網絡層可分為駐地網、寬帶城域網和干線網三種，在部署流媒體業(yè)務時，既要考慮到該業(yè)務在寬帶城域網內運行，同時又可以通過干線網進行跨地區(qū)的節(jié)目傳送，實現(xiàn)跨地區(qū)流媒體節(jié)目交流。所有業(yè)務由業(yè)務運營商提供，駐地網提供用戶接入功能，并跨接到城域網上，為用戶提供具有QoS保證的多媒體業(yè)務。

隨著現(xiàn)在ASON技術的不斷發(fā)展，利用其快速突發(fā)傳送技術和動態(tài)組播技術來承載流媒體業(yè)務已經成為當前業(yè)界研究的熱點，以IP/ASON雙平臺的廣域網成為流媒體業(yè)務集成平臺的發(fā)展趨勢，如圖1所示。這樣可以為實時流媒體業(yè)務提供具有端到端連接的光鏈路。目前ASON的動態(tài)組播技術還處于研究階段，它涉及到ASON組播的UNI接口技術、ASON組播的路由技術、ASON組播的信令協(xié)議技術。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的建網模式還不具備技術成熟條件。但隨著這些關鍵技術的研究深入及標準化，它必將成為下一代流媒體系統(tǒng)部署的最佳方案之一，值得各大運營商密切關注。ASON組播機制與傳統(tǒng)IP網絡組播相差異比較大。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)務的惟一標志。GMPLS簡化了數(shù)據(jù)轉發(fā)流程，提高了組播的實時性。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QoS的重要保證。這些優(yōu)點都是“盡力傳送”的IP網絡所不及的。ASON支持多粒度業(yè)務交換，因此ASON的組播數(shù)據(jù)可基于波長、以太網幀或者SDH/SONET。目前主要利用ASON承載的SDH/SONET業(yè)務實現(xiàn)組播。

IP/ASON雙平臺能夠有效地支持高實時性業(yè)務的QoS要求。由于業(yè)務集成平臺是建立在IP/ASON雙平臺廣域網上的，利用ASON提供的鏈路層組播功能，由CDP通過ASON的信令接口UNI，實現(xiàn)網絡電視節(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：在媒體內容傳送平臺上，內容分發(fā)由內容分發(fā)管理器通過UNI（UserNetworkInterface）代理向ASON發(fā)出請求，ASON的內部信令過程負責路由計算和通道建立，再通過與媒體服務器相連的UNI代理向其轉發(fā)內容分發(fā)請求，如果該請求通過鑒權過程，媒體服務器向UNI代理應答；該應答通過光網絡轉換后，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)調內容服務器向媒體服務器進行內容發(fā)布。內容發(fā)布結束后，可以通過類似的信令過程，刪除光通道。

IP/ASON組網方式的優(yōu)點是明顯的，它能夠提供滿足高實時性流媒體業(yè)務的要求，并支持流量工程。結合IP/ASON雙平臺特點，由IP傳送符合流媒體業(yè)務的QoS情況下在IP層上進行傳送，當IP層不能保證流媒體網絡傳送的QoS時，采用ASON建立端到端的鏈路連接，以保證流媒體在網絡上傳送的QoS。

IP/ASON組網模式如圖3所示。在流媒體業(yè)務方面，通過將不同區(qū)域的數(shù)字流媒體節(jié)目推送到信息網上，實現(xiàn)網絡流媒體業(yè)務跨區(qū)域廣播的業(yè)務特色。IP/ASON雙平臺特色的寬帶網為流媒體傳送提供技術上的支撐，主要包括流媒體業(yè)務網關設備、CDP(發(fā)現(xiàn)協(xié)議)的網絡分發(fā)、業(yè)務集成管理系統(tǒng)這三項關鍵技術。這三項關鍵技術將分別應用于業(yè)務集成平臺中的三個不同角色，流媒體網關設備將提供給網絡流媒體業(yè)務提供商，由數(shù)字流媒體節(jié)目供應商利用流媒體網關設備協(xié)議轉換功能，實時地將流媒體節(jié)目推送到寬帶城域網上。當城域網上的流媒體節(jié)目可以在城域間交流時，通過將不同地區(qū)城域網上的流媒體節(jié)目推送到信息網上，就可以在信息網上形成網絡流媒體節(jié)目源，供不同城市的業(yè)務運營商作為節(jié)目源開展網絡電視業(yè)務。媒體服務器為用戶提供網絡電視的接入業(yè)務。業(yè)務集成管理系統(tǒng)則將給流媒體業(yè)務提供商提供一個技術支撐平臺，這個技術支撐平臺包括XML門戶網站、業(yè)務管理系統(tǒng)、CDP等模塊，由業(yè)務管理系統(tǒng)利用用戶ID進行密鑰的分發(fā)、控制CDP將業(yè)務內容分發(fā)到用戶所在媒體服務器、提供VoD業(yè)務的媒體存貯及業(yè)務產品的定制。CDP則在業(yè)務集成管理系統(tǒng)的控制下，在保證業(yè)務內容傳送質量條件下，將業(yè)務內容分發(fā)到指定的媒體服務器（MS）。

下面我們結合IP/ASON組網模式，簡要給出一個流媒體業(yè)務中直播業(yè)務的內容分發(fā)流程實例，以此來闡述流媒體應用的實際實現(xiàn)過程以及光網絡需要完成的功能和要求。

對于直播業(yè)務，其內容的網絡分發(fā)具有實時性、連續(xù)性，即流媒體網關向寬帶城域網上推送的數(shù)字電視節(jié)目是以流媒體的形式連續(xù)輸出到網上，并且每個節(jié)目占用的帶寬基本穩(wěn)定，因為數(shù)字電視節(jié)目一般采用CBR(固定比特率)方式進行編碼，并且相對于電視廣播模式，網上數(shù)字電視的直播采用組播形式，對于底層網絡平臺，應支持組播。由于IP層通過路由進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關推送來的實時視頻媒體節(jié)目傳送到相關的MS。

三、結論

目前，隨著ADSL、LAN等寬帶接入用戶數(shù)量的不斷攀升，視頻點播、網絡電視等業(yè)務的不斷升溫，各大網絡運營商對流媒體服務系統(tǒng)的建設熱情不斷高漲。國內也已經開始投入力量在進行可控組播協(xié)議標準的制定和對快速突發(fā)傳送等關鍵技術的研究工作。各設備廠商也紛紛開始研制各種新的網絡設備產品以支持新的技術，與此相對應，隨著這些網絡產品和網絡技術的不斷推陳出新，從集中到分布、從單播到組播、從兩級到多級，從純IP到ASON的組網模式也必將成為流媒體服務系統(tǒng)建設的趨勢。