Video over ADSL 技術探討

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　　1 Video over ADSL 技術概述
　　ADSL已成為寬帶接入網絡的重要組成部分，在"寬帶大連"，"寬帶北京"等規劃中，都將ADSL作為主要的接入手段之一。在寬帶業務中，視頻業務是其中一項備受矚目的應用，Video over ADSL是ADSL應用中重要的增值業務點。

Video over ADSL 具有很強的市場前景，備受各運營商的重視。
　　
　　利用ADSL承載視頻業務，概念上包括多種應用模型，主要包括網頁視頻業務、廣播視頻業務、硬盤下載視頻業務、Video on Demand業務、準Video on Demand業務、視頻會議等。
　　
　　網頁視頻業務，通常是指PC用戶在瀏覽網頁時，通過點擊視頻內容提供網站的鏈接，來啟動網站提供的視頻業務，這種業務經常采用MPEG4編碼方式，帶寬在300K到500K之間。
　　
　　廣播視頻業務，是指用戶可隨時加入播放中的廣播視頻頻道，用戶可通過機頂盒將視頻信號連接到電視設備，或者通過PC機觀賞視頻節目。這種業務通常采用MPEG2編碼方式，帶寬在2到5兆之間。 這種視頻業務類似于現在的廣播電視。
　　
　　硬盤下載視頻業務，是指用戶先下載視頻節目到本地，然后再觀賞的方式。使用此類業務時，機頂盒需配備硬盤，機頂盒先將視頻節目以可變輸率下載到機頂盒硬盤，下載完畢后再播放。此類業務的帶寬在500K到1200K之間。下載一部2小時的節目(4GB)所需時間約為8到18小時。
　　
　　準Video on Demand視頻業務，是一種對每次進入和退出視頻頻道進行收費計費的服務方式，用戶可以在視頻節目播出過程中的任何時刻進入視頻頻道，視頻節目可在視頻頻道中滾動播放，此類服務對用戶的每次進入進行收費，之后的時段不再收費或在一定時間內(如24小時內)不再收費。
　　
　　Video on Demand視頻業務，也是一種對每次視頻服務進行收費的方式，這種方式要求網絡每次動態建立一個從視頻源到機頂盒的端到端視頻頻道。此類視頻服務可以為每個用戶提供用戶確切需要的視頻節目。此方式需要很大的網絡帶寬。
　　
　　視頻會議業務，業務主要提供多方參與的視頻會議功能。視頻會議業務實現多個業務節點（一個視訊終端用戶定義為一個業務節點）之間的視頻會議通信，可以滿足各種企事業單位和機關團體對跨地域的視頻會議需求，用于遠程會議、遠程教學、遠程醫療等應用領域，需要MCU（多點控制單元）起核心控制功能。此業務所需帶寬根據對視頻效果的不同要求，從最低的96K到512K以上。
　　
　　2 Video over ADSL 解決方案
　　目前國內運營商主要經營IP網絡，而IP設備比較ATM設備便宜，因此DSLAM以IP方式上連將是ADSL的發展趨勢，目前ADSL的擴容也主要以IPDSLAM為主，因此本文以IPDSLAM為例介紹Video over IP方案。 IPDSLAM設備組網時可以級連，其網絡拓撲如圖1所示。
　　　
　　圖1. IPDSLAM設備所處網絡結構
　　從前文可看出，基于不同的視頻業務，Video over ADSL中的視頻流包括單播和多播兩種形式。IPDSLAM需對單播形式的視頻業務提供QoS保證，而對于多播形式的視頻業務則需要提供信令、多播復制、帶寬控制等方面的功能、并提供QoS保證。
　　
　　2.1 多播信令功能
　　
　　由于IPDSLAM設備在網絡結構中處于接入端，在多播控制中所起作用主要是控制用戶的多播接入，而不是多播路由。所以IPDSLAM不需支持DVMRP、PIM等多播路由協議和算法，而是采用IGMP協議來控制用戶的多播接入，IPDSLAM應實現IGMP、IGMP snooping 或 IGMP proxy功能。IPDSLAM中IGMP的協議層次如圖2所示。
　　　
　　圖2. IPDSLAM設備中IGMP的協議層次
　　
　　IPDSLAM設備通過IGMP協議并結合預先設置的用戶權限控制用戶動態進入和退出視頻頻道，并為每個多播視頻頻道建立和維護多播復制表。用戶動態進入某多播組時，向IPDSLAM發送IGMP REPORT消息，IPDSLAM參照用戶端口可用的帶寬和預先設置的用戶權限來決定是否將該用戶加入其新申請的多播組。IPDSLAM也會周期性的輪詢多播用戶，來檢測用戶是否仍在觀賞某多播頻道并及時停止向用戶發送用戶不再觀賞的多播頻道。
　　
　　2.2 多播復制功能
　　
　　上一節中所描述的多播信令功能創建和維護多播復制表，多播復制表用于表示那些用戶屬于那些多播頻道。IPDSLAM根據每個多播視頻頻道的多播復制表對視頻進行復制，通常多播復制可由交換芯片(SWITCH CHIP)或網絡處理器(NPU)完成。
　　
　　2.3 Video over ADSL 的QoS保證
　　
　　各種應用對QoS有不同的要求，各種應用對QoS的要求可用時延、抖動和丟包率三項指標作為量度，如表1：
　　
　　表1. 不同應用的QoS要求
　　注：準Video on Demand、Video on Demand、對QoS的要求和Broadcast Video 相同。硬盤下載視頻服務對QoS的要求和TCP traffic相同。
　　
　　本節以ADSL承載的幾種典型業務為例，討論如何保證不同應用的QoS要求。為保證不同應用的QoS要求，ADSL設備可通過對不同的業務進行分級，以Diffserv的方式提供不同的分級所需的QoS質量。例如可將語音業務(VoIP)和視頻會議設為最高優先級，廣播視頻業務設為較高優先級，其他如Web瀏覽等業務設為低優先級。ADSL設備為每個優先級設立獨立的隊列，然后采用嚴格優先級或帶有權重的循環機制控制各優先級隊列的輸出。通過調整不同優先級隊列的buffer大小和最長留駐時間，可滿足不同應用對時延、抖動、包丟失率的不同要求。
　　
　　2.4 Video over ADSL 的帶寬控制
　　
　　為保證Video over ADSL的業務質量，不僅需要上述QoS機制，還需控制用戶申請的視頻業務帶寬，以避免因帶寬沖突造成的業務質量下降。每個用戶所使用的端口總帶寬是有限的，若同時播放過多的視頻業務，必將造成帶寬沖突，因此IPDSLAM在收到某用戶加入新的多播視頻頻道的申請時，需計算此用戶已使用的視頻業務帶寬加上新申請的多播視頻頻道的帶寬，是否已經超過此用戶的端口總帶寬。如果已經超過了此用戶的端口總帶寬，則此用戶的申請將被拒絕。

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