IPTV基礎(chǔ)培訓(xùn)(共51張)

1、內(nèi)部資料 注意保密IPTV基礎(chǔ)培訓(xùn)2015-5目目 錄錄1. IPTV業(yè)務(wù)基礎(chǔ)培訓(xùn)2.組播協(xié)議原理及應(yīng)用基本概念：什么是IPTV系統(tǒng)IPTV（Internet Protocol Television）：解決了在觀看電視節(jié)目時(shí)播放時(shí)間對(duì)人們的限制問(wèn)題，滿足了人們收看自由度方面的需求，提供了強(qiáng)大的交互功能，真正實(shí)現(xiàn)了媒體提供者和消費(fèi)者之間實(shí)質(zhì)性互動(dòng)的功能。 IPTV基于DVB（Digital Video Broadcasting）over IP（Internet Protocol）的技術(shù)框架，囊括了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為電信業(yè)和電視業(yè)帶來(lái)新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。IPTV在給用戶帶來(lái)交互式電視節(jié)目的同

2、時(shí)，還可以非常容易地與Internet服務(wù)、通信服務(wù)結(jié)合在一起，提供遠(yuǎn)程教育、信息服務(wù)、電視短信等增值業(yè)務(wù)。視頻原理與基礎(chǔ)無(wú)論是傳統(tǒng)電視還是IPTV，用戶欣賞視頻節(jié)目，都必須通過(guò)視頻源的采集，視頻傳送和視頻在終端的最終呈現(xiàn)。IPTV相對(duì)于傳統(tǒng)電視，最主要的變化是視頻的傳送技術(shù)發(fā)生了根本的變化。模擬電視從衛(wèi)星接收到模擬信號(hào)之后，把這些信號(hào)通過(guò)廣播的方式全部推送到用戶電視機(jī)終端，終端通過(guò)選擇不同的頻點(diǎn)來(lái)選擇不同的節(jié)目。數(shù)字電視的方式是把衛(wèi)星接收下來(lái)的信號(hào)，通過(guò)視頻壓縮和數(shù)字化處理，然后再經(jīng)過(guò)QAM調(diào)制，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)廣播到用戶終端。數(shù)字電視和模擬電視的區(qū)別是傳送的內(nèi)容變成了數(shù)字的方式。IPTV的重大變

3、化是把衛(wèi)星接收下來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)視頻壓縮處理，然后把壓縮后的報(bào)文經(jīng)過(guò)IP流化，變成IP報(bào)文，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶家里，因此可以充分利用IP網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性以及IP網(wǎng)絡(luò)傳送效率的優(yōu)越性。 IPTV的業(yè)務(wù)種類功能大類功能項(xiàng)目子功能項(xiàng)音視頻業(yè)務(wù)功能音視頻基礎(chǔ)業(yè)務(wù)BTV直播業(yè)務(wù)VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)TSTV時(shí)移電視TVOD電視回看NVOD輪播電視音視頻增強(qiáng)業(yè)務(wù)高清直播/高清點(diǎn)播cPVRVOD下載業(yè)務(wù)智能推薦PRSWEB ChannelPC Client高清本地播放背景音樂(lè)IPTV擴(kuò)展類業(yè)務(wù)支持多CP 增值業(yè)務(wù)平臺(tái)終端U盤(pán)免配置廣告業(yè)務(wù) 電視公眾廣告樓宇廣告電視消息系統(tǒng) TVMSIPTV的業(yè)務(wù)介紹VOD，即點(diǎn)播。用

4、戶可以根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，自由地選擇播放VOD節(jié)目庫(kù)中的電影。在播放VOD過(guò)程中，用戶可以執(zhí)行暫停、快進(jìn)、快退、定位等操作。VOD的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，常見(jiàn)應(yīng)用包括片花、普通VOD節(jié)目、連續(xù)劇等。BTV，即直播直播也稱為L(zhǎng)ive TV，類似于傳統(tǒng)的有線廣播電視或衛(wèi)星廣播電視。從用戶體驗(yàn)來(lái)看，觀看直播與觀看傳統(tǒng)電視是相同的。但與傳統(tǒng)電視的信號(hào)傳輸方式不同，IPTV系統(tǒng)對(duì)音視頻信號(hào)進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)碼處理后，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)將節(jié)目發(fā)送到用戶側(cè)的接收終端。根據(jù)直播電視的展示實(shí)現(xiàn)技術(shù)，直播電視包括普通的直播頻道和頁(yè)面頻道（Web Channel）。與普通的直播頻道不同之處在于，頁(yè)面頻道是通過(guò)Web頁(yè)面形式。IPTV

5、的業(yè)務(wù)介紹TSTV即時(shí)移時(shí)移是指用戶在觀看電視節(jié)目的過(guò)程中，可以對(duì)直播電視節(jié)目進(jìn)行互動(dòng)性的操作，如暫停、快退、快進(jìn)（從時(shí)移狀態(tài)快進(jìn)到直播狀態(tài)）等操作。相對(duì)于傳統(tǒng)的電視來(lái)說(shuō)，TSTV給用戶帶來(lái)了一種全新的感受。用戶不再是只能被動(dòng)地收看節(jié)目，而是能夠主動(dòng)控制直播電視節(jié)目的播放。TVOD即回看電視回看是指運(yùn)營(yíng)商對(duì)直播頻道的電視節(jié)目進(jìn)行錄制，并以文件方式存儲(chǔ)下來(lái)。用戶可以隨時(shí)選擇回看最近幾天內(nèi)直播過(guò)的電視節(jié)目。在觀看TVOD的過(guò)程中，用戶可以執(zhí)行暫停、快退、快進(jìn)和定位等操作。目前河北聯(lián)通IPTV提供標(biāo)清3天回看，高清7天回看。游戲娛樂(lè)業(yè)務(wù)游戲娛樂(lè)業(yè)務(wù)主要包括卡拉OK、在線互動(dòng)游戲、單人游戲、體感游戲等

6、。IPTV的業(yè)務(wù)介紹上面介紹的都是目前的基本業(yè)務(wù)，已經(jīng)在現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用。下面幾種業(yè)務(wù)暫未在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹如下：輪播電視也稱為NVOD（Near Video on Demand）或虛擬電視頻道。是將一組VOD節(jié)目按照時(shí)間先后順序組織起來(lái)，以組播方式向用戶提供服務(wù)。用戶觀看NVOD節(jié)目與觀看廣播電視的效果相同。通過(guò)NVOD的組播方式，可以克服大量用戶訪問(wèn)VOD節(jié)目所帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張的問(wèn)題，從而更好地向用戶提供高質(zhì)量的流媒體服務(wù)。cPVR是直播電視的一種個(gè)性化業(yè)務(wù)。用戶選擇將喜愛(ài)的直播頻道節(jié)目錄制到STB的內(nèi)置硬盤(pán)中。完成錄制后，用戶可以完全自由地播放已錄制到STB中的節(jié)目。IPTV的業(yè)務(wù)介紹Do

7、wnload是點(diǎn)播的一種個(gè)性化業(yè)務(wù)。用戶選擇將喜愛(ài)的點(diǎn)播節(jié)目錄制到STB的內(nèi)置硬盤(pán)中。完成錄制后，用戶可以完全自由地播放已錄制到STB中的點(diǎn)播節(jié)目。同時(shí)支持邊下載邊播放，用戶可盡快的觀看到節(jié)目?jī)?nèi)容。 TVMS業(yè)務(wù)主要包括如下滾動(dòng)消息和交互業(yè)務(wù)消息：滾動(dòng)消息在電視屏幕的指定位置以滾動(dòng)方式展示的消息。交互業(yè)務(wù)消息最終用戶可以根據(jù)消息提示進(jìn)行互動(dòng)操作，如投票、競(jìng)猜。廣告業(yè)務(wù)，目前IPTV廣告業(yè)務(wù)主要是面向樓宇廣告。樓宇廣告是基于IPTV交互技術(shù)，通過(guò)在政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、商住樓宇等公眾場(chǎng)所安置電視終端，向用戶提供電視節(jié)目、信息、廣告的綜合資訊發(fā)布平臺(tái)。樓宇廣告類型包括視頻廣告，圖片廣告，滾動(dòng)字幕。

8、IPTV業(yè)務(wù)分類IPTV業(yè)務(wù)中，主要分為組播類業(yè)務(wù)和單播類業(yè)務(wù)。各種業(yè)務(wù)按單播/組播/其他分類如下表所示：組播和單播：?jiǎn)尾ィ壕褪且粚?duì)一的播送；組播：對(duì)幾個(gè)對(duì)象的播送：視頻編碼及帶寬需求IPTV 的各種業(yè)務(wù)中的流媒體業(yè)務(wù)所需的帶寬要求較高。不同的節(jié)目類型、編碼方式的節(jié)目，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也不同。目前主流的節(jié)目類型包括標(biāo)清和高清兩種，標(biāo)清節(jié)目的分辨率一般為720480，視覺(jué)體驗(yàn)與DVD相當(dāng)，當(dāng)前常用的標(biāo)清節(jié)目編碼方式為MPGE-2和H.264，對(duì)應(yīng)帶寬需求分別為3.75M和2M；高清節(jié)目標(biāo)準(zhǔn)分為720P和1080i兩種，視覺(jué)體驗(yàn)高于DVD,分別對(duì)應(yīng)分辨率為1280720和19201080，MPGE

9、-2編碼高清節(jié)目所需帶寬為12M，H.264編碼高清節(jié)目所需帶寬為8M。河北聯(lián)通IPTV采用H.264編碼（高清8M，標(biāo)清2.5M）節(jié)目類型編碼方式所需帶寬標(biāo)清MPEG-23.75MH.2642M高清MPGE-212MH.2648MIPTV帶寬測(cè)算帶寬測(cè)試模型：目前設(shè)計(jì)模型為高峰時(shí)觀看單播用戶占總安裝用戶的25%（實(shí)際低于20%，可以按20%計(jì)算），觀看高清和標(biāo)清用戶比為1:9高清碼流為8M，標(biāo)清為2M。直播占用帶寬可以按300M計(jì)算。舉例：OLT走IPTV業(yè)務(wù)按照一條獨(dú)立GE上行，鏈路帶寬占用建議不超過(guò)80%，即800M，除去300M直播業(yè)務(wù)，剩余500M可以提供給單播使用。按照10個(gè)人觀看

10、，高清：標(biāo)清=1:9，占用帶寬為（1*8+9*2）=26（M）,單個(gè)用戶家庭占用帶寬為2.6M 500/2.6=192戶，再算上實(shí)裝率、開(kāi)機(jī)率，192/0.2=960戶。因此當(dāng)該OLT所承載用戶接近960時(shí)，請(qǐng)考慮擴(kuò)容。說(shuō)明：目前高峰觀看單播的用戶占總安裝用戶的百分比實(shí)際小于20%，另外直播頻道只有有用戶觀看才會(huì)有流量，直播流量應(yīng)該也小于300M，因此實(shí)際能夠承載用戶可能會(huì)略高于960.H.264視頻編碼介紹 H.264是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）共同提出的繼MPEG4之后的新一代數(shù)字視頻壓縮格式，主要特點(diǎn)有：1低碼率：和MPEG2和MPEG4 ASP等壓縮技術(shù)相比，在同

11、等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8，MPEG4的1/3。 2高質(zhì)量的圖像：H.264能提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像（DVD質(zhì)量）。 3容錯(cuò)能力強(qiáng)：H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯(cuò)誤的必要工具。4網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)：H.264提供了網(wǎng)絡(luò)抽象層（Network Abstraction Layer），使得H.264的文件能容易地在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸（例如互聯(lián)網(wǎng)，CDMA，GPRS，WCDMA，CDMA2000等）。H.264視頻編碼介紹H.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MP

12、EG-4的1.52倍。舉個(gè)例子，原始文件的大小如果為88GB，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變成3.5GB，壓縮比為251，而采用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變?yōu)?79MB，從88GB到879MB，H.264的壓縮比達(dá)到驚人的1021。低碼率（Low Bit Rate）對(duì)H.264的高的壓縮比起到了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等壓縮技術(shù)相比，H.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。尤其值得一提的是，H.264在具有高壓縮比的同時(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，正因?yàn)槿绱?，?jīng)過(guò)H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟(jì)。4K分辨率介紹4K分辨

13、率并不特指某個(gè)特定數(shù)值，它指的是水平方向約有4000個(gè)像素點(diǎn)左右，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域而存在細(xì)微差距。4K分辨率其UHDTV規(guī)格可以達(dá)到40962160的像素分辨率，它是2K投影機(jī)和高清電視分辨率的4倍，屬于超高清分辨率。在此分辨率下，觀眾將可以看清畫(huà)面中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，每一個(gè)特寫(xiě)。比如常說(shuō)的4K電影，其影片分辨率40962160，是由4K攝像機(jī)的成像格式?jīng)Q定。而在人們討論的電視領(lǐng)域，由于屏幕16：9已成主流，因此電視屏的4K指的是38402160的物理分辨率，相當(dāng)于給19201080（1080P）在橫向和豎向上各翻了一番。4K一般采用H.265編碼技術(shù)。流媒體傳輸和控制協(xié)議概念流媒體基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

14、 TCP、UDP（傳輸層） IP協(xié)議（互聯(lián)網(wǎng)層）。流媒體傳輸協(xié)議： RTP、RTCP，RTP為實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，通過(guò)UDP協(xié)議傳輸，RTCP為實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議，可以通過(guò)TCP協(xié)議傳輸，也可以通過(guò)UDP協(xié)議傳輸，但與RTP采用不同的端口號(hào)，加以分離。 RTSP，RTSP為實(shí)時(shí)流協(xié)議，也可以說(shuō)是話路控制協(xié)議，支持如像VCR那樣的操作控制，如暫停、快進(jìn)、快退等。RTSP也通過(guò)UDP來(lái)傳輸。 RSVP，RSVP協(xié)議為資源預(yù)留協(xié)議，屬傳輸層范圍的協(xié)議，對(duì)沿路由的路由器提出控制帶寬（預(yù)留）的要求，以保證某些信號(hào)帶寬穩(wěn)定的需求。流媒體的網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 舊的互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量小，實(shí)時(shí)性低，帶寬低，可靠性差。而新的

15、多媒體業(yè)務(wù)流需求必須適應(yīng)多媒體業(yè)務(wù)流傳輸，有如下特點(diǎn)：高帶寬和高壓縮率多媒體數(shù)據(jù)流對(duì)帶寬的需求還表現(xiàn)出單向的特性，這是因?yàn)槎嗝襟w應(yīng)用多為非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，往往從發(fā)送方傳送大量的數(shù)據(jù)流給接收方，而反向的傳輸量則很小。低傳輸延遲支持組播模式可靠性高通道同步，視頻流、音頻流及其他數(shù)據(jù)流從不同的傳輸通道經(jīng)由不同的路由到達(dá)終端節(jié)點(diǎn)時(shí)，有必要采取一定的機(jī)制實(shí)現(xiàn)異種數(shù)據(jù)流之間的同步問(wèn)題，這稱為通道同步問(wèn)題RTSP協(xié)議簡(jiǎn)介RTSP協(xié)議功能：RTSP的一個(gè)主要功能是支持類似VCR那樣的操作控制，如暫停、快進(jìn)、快退等RTSP還可以提供選擇傳輸通道（例如，UDP、組播UDP或TCP）的方法以及基于RTP的傳輸機(jī)制建立和

16、控制在媒體服務(wù)器和客戶機(jī)之間的連續(xù)的音頻/視頻媒體流RTSP交互原理：RTSP為流音頻和視頻提供的服務(wù)與HTTP為文本和圖形所提供的服務(wù)相同；RTSP中，每一個(gè)媒體流都被一個(gè)RTSP URL所識(shí)別；RTSP用于從媒體服務(wù)器啟動(dòng)和直接傳送流媒體數(shù)據(jù)目目 錄錄1. IPTV業(yè)務(wù)基礎(chǔ)培訓(xùn)2.2.組播協(xié)議原理及應(yīng)用組播綜述隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中交互的各種數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信息越來(lái)越多，同時(shí)新興的電子商務(wù)、網(wǎng)上會(huì)議、網(wǎng)上拍賣(mài)、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教學(xué)等服務(wù)也在逐漸興起。這些服務(wù)大多符合點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式，對(duì)信息安全性、有償性、網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了較高的要求。單播和廣播明顯不能很好的解決這些問(wèn)題，那么如

17、何在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸？這就是組播應(yīng)用的意義。IPTV的視頻直播業(yè)務(wù)，使用組播意義尤其重大。為什么需要組播組播綜述IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)是IP地址，Internet使用IP地址標(biāo)識(shí)并區(qū)分連接在網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備：lIP報(bào)文使用IP地址標(biāo)識(shí)發(fā)送對(duì)象，也就是報(bào)文目的地址。l用戶主機(jī)根據(jù)接口邏輯能夠識(shí)別的IP地址，來(lái)接收IP報(bào)文。l路由器根據(jù)IP報(bào)文的目的地址找出下一跳，執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)。IP數(shù)據(jù)傳輸組播綜述用戶主機(jī)能夠識(shí)別的IP地址分為三類：l單播IP地址：一個(gè)單播IP地址只能標(biāo)識(shí)一臺(tái)用戶主機(jī)，一臺(tái)用戶主機(jī)只能識(shí)別一個(gè)單播IP地址，這種關(guān)系也稱為一一對(duì)應(yīng)。一份使用單播IP地址為目的地址的IP報(bào)文，

18、只能被一臺(tái)用戶主機(jī)接收。l廣播IP地址：一個(gè)廣播IP地址能夠標(biāo)識(shí)一定網(wǎng)絡(luò)圍內(nèi)的所有用戶主機(jī)，一臺(tái)用戶主機(jī)可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)廣播IP地址。一份使用廣播IP地址為目的地址的IP報(bào)文，能夠被該范圍內(nèi)的所有用戶主機(jī)接收。l組播IP地址：一個(gè)組播IP地址能夠標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)不同位置的多個(gè)用戶主機(jī)，一臺(tái)用戶主機(jī)可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)組播IP地址。一份使用組播IP地址為目的地址的IP報(bào)文，能夠被網(wǎng)絡(luò)不同位置的多個(gè)用戶主機(jī)接收。IP地址組播綜述網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送者Source，UserA和UserC提出信息需求，網(wǎng)絡(luò)采用單播方式傳輸信息。單播packets for UserCSourceUserAReceiverUserBU

19、serCReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterCpackets for UserA從以上發(fā)送流程來(lái)看，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)出單播轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)：l一份單播報(bào)文，使用一個(gè)單播地址作為目的地址。Source向每個(gè)Receiver地址發(fā)送一份獨(dú)立的單播報(bào)文。N個(gè)Receiver需要發(fā)送N份單播報(bào)文。如圖中所示：packets for UserA；packets for UserC。l網(wǎng)絡(luò)為每份單播報(bào)文建立一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳送通路。N份單播報(bào)文需要建立N條相互獨(dú)立的傳輸路徑。如圖中所示：Source RouterB RouterE RouterD Use

20、rA；Source RouterB RouterE RouterF UserC。組播綜述網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送者Source，UserA和UserC提出信息需求，網(wǎng)絡(luò)采用廣播方式傳輸信息。廣播從以上發(fā)送流程來(lái)看，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)出廣播轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)：l一份廣播報(bào)文，使用一個(gè)廣播地址作為目的地址。Source向網(wǎng)絡(luò)廣播地址發(fā)送且僅發(fā)送一份報(bào)文。如圖中所示：packets for all the network。l報(bào)文被拷貝并傳送到每個(gè)網(wǎng)段，不管是否有需求，保證報(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器和用戶。如圖中所示：不需要此報(bào)文的用戶UserB也能夠接收到一份拷貝。SourceUserAReceiverUserBUs

21、erCReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterCpackets for all the network組播綜述網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送者Source，UserA和UserC提出信息需求，網(wǎng)絡(luò)采用組播方式傳輸信息。組播從以上發(fā)送流程來(lái)看，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)出組播轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)：l一份組播報(bào)文，使用一個(gè)組播地址作為目的地址。Source（組播源）向一個(gè)組播地址發(fā)送且僅發(fā)送一份報(bào)文。如圖中所示：packets for all the multicast groupl網(wǎng)絡(luò)中部署的組播協(xié)議為此組播報(bào)文建立一棵樹(shù)型路由，根連接Source，分支連接所有組播組成員

22、。如圖中所示：Source RouterB RouterE RouterD UserA | RouterF UserC 。packets for the multicast groupSourceUserAReceiverUserBUserCReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterC組播綜述組播在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)勢(shì)很明顯：?jiǎn)我坏男畔⒘餮貥?shù)型路徑被同時(shí)發(fā)送給一組用戶，相同的組播數(shù)據(jù)流在每一條鏈路上最多僅有一份。相比單播來(lái)說(shuō)，使用組播方式傳遞信息，用戶的增加不會(huì)顯著增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，減輕了服務(wù)器和CPU的負(fù)荷。不需要此報(bào)文的用戶不能收到此數(shù)

23、據(jù)。相比廣播來(lái)說(shuō)，組播數(shù)據(jù)僅被傳輸?shù)接薪邮照叩牡胤?，減少了冗余流量、節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。因此可以說(shuō)組播技術(shù)有效地解決了單點(diǎn)發(fā)送多點(diǎn)接收的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送。概括一下：組播解決了單播方式在源主機(jī)上多次”打包”，在網(wǎng)絡(luò)上重復(fù)”投遞”這種極其消耗服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)資源的缺陷，同時(shí)也解決了廣播方式缺乏足夠安全機(jī)制（只有加入到組才能接收），消耗傳輸鏈路帶寬的缺陷。組播的優(yōu)勢(shì)組播基本概念組播組使用一個(gè)IP組播地址標(biāo)識(shí)。任何用戶主機(jī)（或其他接收設(shè)備），加入一個(gè)組播組，就成為了該組成員，可以識(shí)別并接收以該IP組播地址為目的地址的IP報(bào)文。如：在你收聽(tīng)汽車(chē)收音機(jī)時(shí)，當(dāng)收音機(jī)調(diào)

24、頻在FM98.8時(shí)，說(shuō)明你加入了某個(gè)電臺(tái)的組，那么你就接收到這個(gè)頻道的信息。組播組組播基本概念以組播組地址為目的地址，發(fā)送IP報(bào)文的信源稱為組播源。l一個(gè)組播源可以同時(shí)向多個(gè)組播組發(fā)送數(shù)據(jù)。l多個(gè)組播源可以同時(shí)向一個(gè)組播組發(fā)送報(bào)文。還是拿收聽(tīng)收音機(jī)為例，電臺(tái)就是一個(gè)組播源，電臺(tái)為組播頻道提供服務(wù)。通常的理解是一個(gè)電臺(tái)對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)頻道。但是在網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候?yàn)榱素?fù)載均衡和路徑擇優(yōu)，在一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)中部署多個(gè)”電臺(tái)”，讓它們同時(shí)為收音機(jī)服務(wù)，至于收音機(jī)如何選擇哪個(gè)電臺(tái)，那么有中間的”衛(wèi)星”通過(guò)一定的算法進(jìn)行選擇，這個(gè)衛(wèi)星就是RP，這在后面的內(nèi)容中會(huì)被講到。組播源組播基本概念網(wǎng)絡(luò)中支持組播功能的路由

25、器稱為“組播路由器”。和單播路由器一樣，組播路由器的功能是尋址和轉(zhuǎn)發(fā)。組播路由器通過(guò)組播路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)和選擇路由，最終形成組播路由表，對(duì)組播數(shù)據(jù)進(jìn)行前轉(zhuǎn)。組播路由器實(shí)質(zhì)就是運(yùn)行了組播路由協(xié)議的路由器，目前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大多數(shù)都把組播路由功能當(dāng)做基本功能，所以只要你需要，可以將一臺(tái)路由器同時(shí)運(yùn)行單播和組播。當(dāng)然，不排除有些設(shè)備因?yàn)樾阅芑蛘弋a(chǎn)品的缺陷對(duì)組播支持存在BUG。組播路由器組播基本概念使用組播就是”種植”和”維護(hù)”一棵或兩棵樹(shù)。學(xué)習(xí)組播最重要的是理清這些樹(shù)是如何形成、如何收斂、如何變化、數(shù)據(jù)在樹(shù)上是如何傳遞的。至于是一棵還是兩棵樹(shù)，關(guān)鍵取決于使用哪種組播路由協(xié)議。組播樹(shù)在組播路由器上最好的體現(xiàn)是

26、組播路由表項(xiàng)（*,G）和(S,G)。組播中常見(jiàn)的就是以下兩棵樹(shù)：l源樹(shù)：以組播源為樹(shù)根，組播路徑為樹(shù)枝，組成員為樹(shù)葉的一棵樹(shù)。一般源樹(shù)就是一個(gè)組播源對(duì)應(yīng)一個(gè)組播組，或者一個(gè)組播源對(duì)應(yīng)多個(gè)組播組。如：一個(gè)電臺(tái)某一個(gè)或者多個(gè)頻道提供服務(wù)。l共享樹(shù)：以RP為樹(shù)根，組播路徑為樹(shù)枝，組播源和組成員為樹(shù)葉的一棵樹(shù)。共享樹(shù)實(shí)質(zhì)維護(hù)了兩棵樹(shù)，首先是RP到多個(gè)負(fù)載均衡源的源樹(shù)，然后就是RP到多個(gè)組的樹(shù)，兩棵樹(shù)共享RP，所以簡(jiǎn)稱為共享樹(shù)。共享樹(shù)模型中多個(gè)組播源對(duì)應(yīng)到一個(gè)組播組，或者多個(gè)組播源對(duì)應(yīng)到多個(gè)組播組，實(shí)現(xiàn)了組播源之間的負(fù)載和冗余。組播樹(shù)組播基本概念I(lǐng)GMP協(xié)議是主機(jī)和路由器進(jìn)行組播通信的語(yǔ)言，對(duì)應(yīng)到OSI

27、模型屬于第三層協(xié)議，是我們所說(shuō)的三層組播協(xié)議中關(guān)鍵組件。IGMP作為組管理協(xié)議，本身存在協(xié)議的版本、實(shí)現(xiàn)機(jī)制和消息類型。這里我們不討論IGMP協(xié)議本身，有相當(dāng)多的文檔詳細(xì)的講解了IGMP協(xié)議，可以參考TCP/IP路由技術(shù)卷二。這里想強(qiáng)調(diào)的是IGMP作為主機(jī)和路由器交互的組管理協(xié)議，一旦主機(jī)和路由器之間運(yùn)行了，那么它們之間的數(shù)據(jù)不再是像單播一樣外部數(shù)據(jù)走網(wǎng)關(guān)。IGMP協(xié)議規(guī)定了組播的數(shù)據(jù)是不需要網(wǎng)關(guān)的，所以在配置組播應(yīng)用時(shí)，VRRP對(duì)于組播的冗余性是沒(méi)有幫助的。當(dāng)存在多個(gè)出口路由器時(shí)，IGMP本身的機(jī)制就可以保障主機(jī)的冗余性，所有路由器通過(guò)偵聽(tīng)某個(gè)組信息，而這個(gè)組信息是可以達(dá)到多個(gè)出口路由器的，

28、當(dāng)然其中會(huì)有很多機(jī)制來(lái)節(jié)省查詢帶寬，如選舉DR路由器等，而不是通過(guò)配置的冗余網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。IGMP組播基本概念組播路由協(xié)議是組播路由器之間的組播通信語(yǔ)言。如同OSPF是單播路由協(xié)議一樣。組播路由協(xié)議可以按照使用的范圍大小劃分為IGP和EGP，這也和單播路由協(xié)議一樣。如我們常見(jiàn)的OSPF、ISIS、RIP等屬于單播的IGP，PIM SM、PIM DM、MOSPF等屬于組播的IGP，其中使用較為頻繁的就是PIM的兩種IGP協(xié)議。利用BGP豐富的路由屬性和地址族，BGP不但作為單播的EGP協(xié)議，同時(shí)也使用在組播的環(huán)境當(dāng)中，我們稱之為MBGP。組播路由協(xié)議組播基本概念PIM是目前使用最廣泛的組播路由協(xié)議，

29、 PIM（Protocol Independent Multicast）稱為協(xié)議無(wú)關(guān)組播。什么是協(xié)議無(wú)關(guān)？簡(jiǎn)單理解PIM是”拿來(lái)主義者”,PIM不自己去發(fā)現(xiàn)路由，而是使用現(xiàn)成的單播路由表中的路由條目，不管這些單播路由條目是哪種單播路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)和傳遞的，這就是與協(xié)議無(wú)關(guān)的含義。PIM利用現(xiàn)有的單播路由信息，對(duì)組播報(bào)文執(zhí)行RPF（Reverse Path Forwarding）檢查，從而創(chuàng)建組播路由表項(xiàng)，構(gòu)建組播分發(fā)樹(shù)。PIM不維護(hù)專門(mén)的單播路由，也不依賴某具體的單播路由協(xié)議，它直接利用單播路由的結(jié)果。PIM支持兩類組播路由模型：lPIM-DM稱為協(xié)議獨(dú)立組播密集模式。適合規(guī)模較小、組播組成員相對(duì)

30、比較密集的局域網(wǎng)。lPIM-SM稱為協(xié)議獨(dú)立組播稀疏模式。適合網(wǎng)絡(luò)中的組成員相對(duì)比較稀疏，分布廣泛的大型網(wǎng)絡(luò)。目前河北IPTV使用的就是PIM-SM。PIM組播基本概念RP （Rendezvous Point）是PIM SM中源樹(shù)和共享樹(shù)的匯聚點(diǎn)，是兩棵樹(shù)的總根。一般情況下全網(wǎng)設(shè)備對(duì)于RP地址的認(rèn)識(shí)是一致的，否則兩棵樹(shù)無(wú)法匯聚，導(dǎo)致源發(fā)送的流量無(wú)法達(dá)到組。這里所說(shuō)的RP地址僅僅是一個(gè)地址，并非同一臺(tái)設(shè)備，有時(shí)候?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)RP的路徑擇優(yōu)和負(fù)載分擔(dān)，會(huì)部署Anycast，這個(gè)時(shí)候多個(gè)路由器共享一個(gè)RP地址，通過(guò)單播路由的路徑擇優(yōu)對(duì)RP進(jìn)行負(fù)載。總之RP地址的配置對(duì)于PIM路由器來(lái)說(shuō)是非常重要的。具體

31、RP的選舉和配置可以參見(jiàn)TCP/IP路由技術(shù)卷二。RPPIM-SM組播模型介紹IPTV中PIM SM模型組播源A組播源B組播路由器組播路由器組播路由器組播路由器組播路由器組播路由器（三層交換機(jī)）二層交換機(jī)IGMPIGMP二層組播RPPim smPim smPim smPim smPim smPim smPim smPim smPim sm組播組（成員）組播組（成員）組播組（成員）PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂PIM-SM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的組成員分布非常稀疏，基于這一假設(shè)，PIM-SM的設(shè)計(jì)思路是：在網(wǎng)絡(luò)中維護(hù)一臺(tái)重要的PIM路由器：匯聚點(diǎn)RP，網(wǎng)絡(luò)中所有PIM路由器都知道RP的位置，而RP不需

32、要知道PIM路由器的位置。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)組成員（用戶主機(jī)通過(guò)IGMP加入某組播組G）時(shí)，最后一跳路由器向RP發(fā)送Join消息，逐跳創(chuàng)建（*，G）表項(xiàng)，生成一棵以RP為根的RPT。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)活躍的組播源（信源向某組播組G發(fā)送第一個(gè)組播數(shù)據(jù)）時(shí)，第一跳路由器將組播數(shù)據(jù)封裝在Register消息中單播發(fā)往RP，在RP上創(chuàng)建（S，G）表項(xiàng)，注冊(cè)源信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)出現(xiàn)組成員和向該組發(fā)送數(shù)據(jù)的組播源時(shí)，以RP為中轉(zhuǎn)站：組播數(shù)據(jù)先被封裝在Register消息中發(fā)往RP，再沿RPT到達(dá)組成員。PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂由PIM-SM的設(shè)計(jì)思路可見(jiàn)，RP是PIM-SM網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)核心，組成員和組播源都

33、向RP匯聚。當(dāng)組播流量增大時(shí)，RP和RPT上的負(fù)擔(dān)同時(shí)增大。為緩解RP和RPT的負(fù)擔(dān)，并優(yōu)化組播路徑，很多網(wǎng)絡(luò)都支持SPT切換。我們可以總結(jié)出以下幾點(diǎn)，在PIM SM模型中，組播路由的收斂是這樣完成的：l組成員通過(guò)IGMP信息，與直連的路由器進(jìn)行通信。通過(guò)IGMP發(fā)送的REPLAY信息加入到某個(gè)組中，此時(shí)直連的組播路由器在本地的IGMP表中維護(hù)這個(gè)表項(xiàng)，如下：dis igmp group Interface group report information of VPN-Instance: public net Vlanif201(8): Total 50 IGMP G

34、roups reported Group Address Last Reporter Uptime Expires 12 2 1w:0d 00:01:27 15 2 1w:0d 00:01:19 該表項(xiàng)有一定的超期時(shí)間，在周期內(nèi)沒(méi)有收到replay回應(yīng)路由器則認(rèn)為沒(méi)有組信息，則刪除表向。注意激活I(lǐng)GMP，組加入是組播路由收斂的第一步。PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂l直連組播路由收到IGMP請(qǐng)求之后，觸發(fā)本地的PIM協(xié)議，往上游接口沿RP方向發(fā)送pim join信息。這里說(shuō)到的接口都是運(yùn)行了PI

35、M SM的接口，否則pim消息不會(huì)往這些接口上發(fā)送。所以，首先是接口運(yùn)行pim sm，并和直連路由器建立了PIM SM鄰居關(guān)系；其次是沿RP方向發(fā)送PIM Join信息。什么是沿RP方向？這里是理解PIM SM的關(guān)鍵。沿RP方向的依據(jù)就是單播路由表中對(duì)RP的路由方向，即單播路由表中必須有去往RP的路由，且路由的下一跳接口必須運(yùn)行了PIM SM，那樣這個(gè)組加入信息才會(huì)被傳遞。當(dāng)加入信息被傳遞之后，該路由器會(huì)為組播路由表收斂做兩件事情：形成一個(gè)（*，G）的路由表項(xiàng)，記錄請(qǐng)求進(jìn)入的端口，形成OIL出接口列表，這個(gè)就是組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的出接口；往RP方向繼續(xù)發(fā)送請(qǐng)求，并將成功發(fā)送請(qǐng)求的端口置為IIL入接

36、口列表。這樣組播路由表就形成了以IIL作RPF檢查，OIL作數(shù)據(jù)出口的路由表。有人會(huì)問(wèn)，假如單播路由表中去往RP方向是多條，那么組播路由表會(huì)負(fù)載均衡么？其實(shí)，組播路由表的負(fù)載均衡對(duì)于組播網(wǎng)絡(luò)是沒(méi)有好處的，試想同一份流量從不同的路徑到達(dá)組，不僅組會(huì)收到重復(fù)流量，而且占用了帶寬。組播路由機(jī)制也意識(shí)到了這一點(diǎn)，單播RP路由的負(fù)載均衡，組播路由器通過(guò)算法避免了兩者同時(shí)加入到IIL，而是選擇IP地址較高的上游路由器作為IIL，這樣避免了組播路由的負(fù)載均衡。PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂組播源到RP的路由收斂比較特殊。組播源一旦運(yùn)行，往某一個(gè)特定組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)觸發(fā)了源樹(shù)（S,G）的建立。組播

37、源的路由收斂在發(fā)送數(shù)據(jù)的前一階段完成。與源直連的路由器接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它發(fā)送的方向必然是RP方向。而源去往RP的數(shù)據(jù)方向是違反RPF原則的，為了解決這個(gè)矛盾，組播協(xié)議規(guī)定源到RP的組播數(shù)據(jù)使用單播方式進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)的內(nèi)容包括某個(gè)源地址可以提供哪些組服務(wù)，其實(shí)質(zhì)就是（S,G）。從上面收斂的過(guò)程看，RP和源之間是使用了單播進(jìn)行通信的，那么RP和源之間的單播路由表必須是互通的。PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂通過(guò)源樹(shù)（S,G）和共享樹(shù)(*,G)在RP的匯聚，完成了組播路由表的收斂。那么組播路由表收斂的幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)就是：l與組直連的路由器開(kāi)啟了IGMP功能，并且能夠正常接收IGMP報(bào)文lPI

38、M路由器存在去往RP的路由(只需要路由，不一定是可達(dá))，且路由的下一跳接口運(yùn)行了PIM SMl上下游路由器的RP路由下一跳接口建立PIM SM鄰居關(guān)系l所有組播路由器正確配置了基于組的RP，且對(duì)RP的認(rèn)識(shí)是一致的lRP所在路由器單播路由表存在源路由，且雙向可達(dá)l源路由器單播路由表存在RP單播路由，且雙向可達(dá)PIM-SM組播模型介紹組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)前面的內(nèi)容介紹過(guò)，組播的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)一直是從源到組進(jìn)行發(fā)送。那么按照組播路由表中的OIL進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。按照IIL進(jìn)行RPF檢查。這里簡(jiǎn)單介紹一下RPF，因?yàn)镽PF是一個(gè)非常實(shí)用的技術(shù)。在單播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送存在環(huán)路的時(shí)候，往往通過(guò)TTL來(lái)進(jìn)行防環(huán)。而組播數(shù)據(jù)沒(méi)有

39、類似的機(jī)制來(lái)防止環(huán)路。試想某組播路由器將組播數(shù)據(jù)從一接口發(fā)送出去，卻從自己的另外一個(gè)接口接收，造成組播環(huán)路。組播環(huán)路不像單播環(huán)路那樣，最壞經(jīng)過(guò)255跳自動(dòng)丟棄，而是一直不斷的循環(huán)，造成網(wǎng)絡(luò)利用率低。所以組播引入了RPF功能。其基本的思想就是某一個(gè)組播數(shù)據(jù)進(jìn)入本路由器的時(shí)候，本路由器執(zhí)行RPF檢查算法，查看這個(gè)數(shù)據(jù)包是否從IIL接口進(jìn)入，若是從IIL接口進(jìn)入則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄該數(shù)據(jù)包。由于組播路由表是唯一的，那么某個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入本路由器的端口也是唯一的，所以防止了一個(gè)數(shù)據(jù)包從A口接收，從B口發(fā)送，又從其它接口接收的問(wèn)題，防止了組播環(huán)路。IGMP協(xié)議為什么需要IGMP組播服務(wù)器與需要接收組播信息的主機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)服務(wù)器主機(jī)只要主機(jī)開(kāi)啟了組播流接收程序,都可以收到組播數(shù)據(jù)主機(jī)IGMP協(xié)議為什么需要IGMP組播服務(wù)器與需要接收組播信