P2P與IPTV的技術(shù)演化進展

1.IPTV采用客戶機/服務(wù)器模式的局限性

IPTV一般泛指通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸音視頻內(nèi)容并用電視機收看的業(yè)務(wù)。目前電信運營商提供的IPTV運營在支持組播的可管理的IP網(wǎng)上，其主要業(yè)務(wù)為直播電視(轉(zhuǎn)播電視廣播)、時移電視、視頻點播(VoD)以及交互信息服務(wù)等。

目前中國的IPTV系統(tǒng)采用客戶機/服務(wù)器模式提供單播和點播(包括VoD和時移電視)業(yè)務(wù)。由于服務(wù)器輸入/輸出(I/O)“瓶頸”的限制，一臺服務(wù)器只能支持有限的并發(fā)流(千數(shù)量級的并發(fā)流)。要解決十萬、百萬用戶同時收看的問題，不僅需要大量服務(wù)器，還需要極寬的網(wǎng)絡(luò)帶寬。目前的解決方法一是采用組播來提供廣播，二是采用內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)將服務(wù)器盡量放到離客戶近的地方以減輕網(wǎng)絡(luò)負荷?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)要支持組播，需要進行改造，這不僅導(dǎo)致成本增加還將損失互聯(lián)網(wǎng)無所不在的通達能力。因此，IPTV只能在經(jīng)過改造的局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供廣播業(yè)務(wù)。對于IPTV進一步向網(wǎng)絡(luò)新媒體演化趨勢，目前的客戶機/服務(wù)器模式也不能很好地提供支持。

客戶機/服務(wù)器已經(jīng)成為制約IPTV發(fā)展的“瓶頸”，解決方法是體系結(jié)構(gòu)向?qū)Φ冗B接(P2P)模式演化。

2.P2P內(nèi)容分發(fā)技術(shù)的演化

計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演化過程不斷在集中和分布之間擺動。早期計算機的使用模式是眾多用戶共享大型計算機，以后發(fā)展了個人計算機，從集中走向分布。在互聯(lián)網(wǎng)上存在類似情況，開始采用客戶機/服務(wù)器方式，使用網(wǎng)站上集中的服務(wù)器。進一步發(fā)展將走向分布式，集中的服務(wù)器變成分布式的。

P2P技術(shù)將許多用戶結(jié)合成一個網(wǎng)絡(luò)，共享其中的帶寬，共同處理其中的信息。與傳統(tǒng)的客戶機/服務(wù)器模式不同，P2P工作方式中，每一個客戶終端既是客戶機又是服務(wù)器。以共享下載文件為例，下載同一個文件的眾多用戶中的每一個用戶只需要下載文件的一個片段，然后互相交換，最終每個用戶都得到完整的文件。

實現(xiàn)P2P的第一步是在互聯(lián)網(wǎng)上進行檢索，找到擁有所需內(nèi)容和計算能力的結(jié)點地址；第二步是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對等連接。為了充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)無所不在的優(yōu)勢，不能對互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行任何修改。解決的方法是在基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)上架設(shè)一個P2P重疊網(wǎng)。

P2P重疊網(wǎng)分為無組織的P2P重疊網(wǎng)、有組織的P2P重疊網(wǎng)和混合型網(wǎng)三大類。目前在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的大多是無組織的P2P重疊網(wǎng)，如BitTorrent(BT)下載。而有組織的P2P重疊網(wǎng)目前還處于學(xué)術(shù)界研究階段，如Tapestry、Chord、Pastry和CAN等網(wǎng)絡(luò)。正在研究的新一代的P2P應(yīng)用包括多播、網(wǎng)絡(luò)存儲等都運行在這種有組織的P2P重疊網(wǎng)上。一些實用系統(tǒng)開始使用混合型結(jié)構(gòu)。

無組織的P2P重疊網(wǎng)已經(jīng)演進了幾代。第一代P2P網(wǎng)絡(luò)采用中央控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。早期的軟件Napster就采用這種結(jié)構(gòu)；第二代P2P采用分散分布網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，適合在自組織(Ad hoc)網(wǎng)上應(yīng)用，如即時通信等；第三代P2P采用混合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，這種模式綜合了第一代和第二代的優(yōu)點，用分布的超級結(jié)點取代中央檢索服務(wù)器，并進一步利用有組織網(wǎng)的分布式哈希表(DHT)加速檢索。

廣播影視資料內(nèi)容的分發(fā)主要采用兩種方法：一種方法是先下載，下載后再觀看，這種方法現(xiàn)在被稱為播客(Podcast)；另一種就是用流媒體的方式邊下載邊收看。P2P技術(shù)對這兩種方式都支持。

P2P共享下載大家比較熟悉。目前常用的P2P軟件BT屬于第三代混合型無組織網(wǎng)。每天全球都有數(shù)以千萬計的網(wǎng)民用BT軟件下載整部電影、MP3和大型軟件等，其數(shù)據(jù)流量已占全球因特網(wǎng)總數(shù)據(jù)流量的70%以上。在中國情況類似，寬帶用戶大部分流量是P2P應(yīng)用。版權(quán)問題是困擾P2P下載發(fā)展的主要問題，目前一些有合法版權(quán)的播客網(wǎng)站開始健康發(fā)展。

P2P流媒體是近年來才發(fā)展起來的，目前在中國發(fā)展得非常好，有10多家網(wǎng)站采用自主開發(fā)的軟件提供P2P Internet視頻服務(wù)，注冊用戶達250萬戶。

3.P2P流媒體直播技術(shù)進展

利用P2P技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模流媒體點播和直播的系統(tǒng)Webcast出現(xiàn)于1998年。Webcast利用一棵二叉多播樹在用戶之間進行實時多媒體數(shù)據(jù)的傳輸和共享。此后由于流媒體直播服務(wù)相對簡單，首先得到快速發(fā)展。2000年出現(xiàn)第一套P2P視頻直播系統(tǒng)的原型——ESM系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用用戶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互連構(gòu)造最優(yōu)媒體數(shù)據(jù)多播樹的方法在用戶間傳播實時的多媒體內(nèi)容。由于算法限制，這套系統(tǒng)只能擴展到幾千人同時在線，但已經(jīng)標(biāo)志著P2P流媒體直播系統(tǒng)進入了系統(tǒng)發(fā)展期。