IPTV基礎(chǔ)培訓(xùn)

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)目時播放時間對人們的限制問題，滿足了人們收看自由度方面的需求，提供了強大的交互功能，真正實現(xiàn)了媒體提供者和消費者之間實質(zhì)性互動的功能。 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，為電信業(yè)和電視業(yè)帶來新的業(yè)務(wù)增長點。IPTV在給用戶帶來交互式電視節(jié)目的同

2、時，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)無論是傳統(tǒng)電視還是IPTV，用戶欣賞視頻節(jié)目，都必須通過視頻源的采集，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)星接收到模擬信號之后，把這些信號通過廣播的方式全部推送到用戶電視機終端，終端通過選擇不同的頻點來選擇不同的節(jié)目。數(shù)字電視的方式是把衛(wèi)星接收下來的信號，通過視頻壓縮和數(shù)字化處理，然后再經(jīng)過QAM調(diào)制，再通過網(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)星接收下來的信號，經(jīng)過視頻壓縮處理，然后把壓縮后的報文經(jīng)過IP流化，變成IP報文，通過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目子功能項音視頻業(yè)務(wù)功能音視頻基礎(chǔ)業(yè)務(wù)BTV直播業(yè)務(wù)VOD點播業(yè)務(wù)TSTV時移電視TVOD電視回看NVOD輪播電視音視頻增強業(yè)務(wù)高清直播/高清點播cPVRVOD下載業(yè)務(wù)智能推薦PRSWEB ChannelPC Client高清本地播放背景音樂IPTV擴展類業(yè)務(wù)支持多CP 增值業(yè)務(wù)平臺終端U盤免配置廣告業(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，即點播。用

4、戶可以根據(jù)自己的興趣愛好，自由地選擇播放VOD節(jié)目庫中的電影。在播放VOD過程中，用戶可以執(zhí)行暫停、快進、快退、定位等操作。VOD的應(yīng)用場景非常廣泛，常見應(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Live TV，類似于傳統(tǒng)的有線廣播電視或衛(wèi)星廣播電視。從用戶體驗來看，觀看直播與觀看傳統(tǒng)電視是相同的。但與傳統(tǒng)電視的信號傳輸方式不同，IPTV系統(tǒng)對音視頻信號進行編碼轉(zhuǎn)碼處理后，通過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)直播電視的展示實現(xiàn)技術(shù)，直播電視包括普通的直播頻道和頁面頻道（Web Channel）。與普通的直播頻道不同之處在于，頁面頻道是通過Web頁面形式。IPTV

5、的業(yè)務(wù)介紹TSTV即時移時移是指用戶在觀看電視節(jié)目的過程中，可以對直播電視節(jié)目進行互動性的操作，如暫停、快退、快進（從時移狀態(tài)快進到直播狀態(tài)）等操作。相對于傳統(tǒng)的電視來說，TSTV給用戶帶來了一種全新的感受。用戶不再是只能被動地收看節(jié)目，而是能夠主動控制直播電視節(jié)目的播放。TVOD即回看電視回看是指運營商對直播頻道的電視節(jié)目進行錄制，并以文件方式存儲下來。用戶可以隨時選擇回看最近幾天內(nèi)直播過的電視節(jié)目。在觀看TVOD的過程中，用戶可以執(zhí)行暫停、快退、快進和定位等操作。目前河北聯(lián)通IPTV提供標(biāo)清3天回看，高清7天回看。游戲娛樂業(yè)務(wù)游戲娛樂業(yè)務(wù)主要包括卡拉OK、在線互動游戲、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)目按照時間先后順序組織起來，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NVOD的組播方式，可以克服大量用戶訪問VOD節(jié)目所帶來的網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張的問題，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性化業(yè)務(wù)。用戶選擇將喜愛的直播頻道節(jié)目錄制到STB的內(nèi)置硬盤中。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是點播的一種個性化業(yè)務(wù)。用戶選擇將喜愛的點播節(jié)目錄制到STB的內(nèi)置硬盤中。完成錄制后，用戶可以完全自由地播放已錄制到STB中的點播節(jié)目。同時支持邊下載邊播放，用戶可盡快的觀看到節(jié)目內(nèi)容。 TVMS業(yè)務(wù)主要包括如下滾動消息和交互業(yè)務(wù)消息：滾動消息在電視屏幕的指定位置以滾動方式展示的消息。交互業(yè)務(wù)消息最終用戶可以根據(jù)消息提示進行互動操作，如投票、競猜。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)，通過在政府機關(guān)、企事業(yè)單位、商住樓宇等公眾場所安置電視終端，向用戶提供電視節(jié)目、信息、廣告的綜合資訊發(fā)布平臺。樓宇廣告類型包括視頻廣告，圖片廣告，滾動字幕。

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：單播：就是一對一的播送；組播：對幾個對象的播送：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，視覺體驗與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，視覺體驗高于DVD,分別對應(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帶寬測算帶寬測試模型：目前設(shè)計模型為高峰時觀看單播用戶占總安裝用戶的25%（實際低于20%，可以按20%計算），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計算。舉例：OLT走IPTV業(yè)務(wù)按照一條獨立GE上行，鏈路帶寬占用建議不超過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個人觀看

10、，高清：標(biāo)清=1:9，占用帶寬為（1*8+9*2）=26（M）,單個用戶家庭占用帶寬為2.6M 500/2.6=192戶，再算上實裝率、開機率，192/0.2=960戶。因此當(dāng)該OLT所承載用戶接近960時，請考慮擴容。說明：目前高峰觀看單播的用戶占總安裝用戶的百分比實際小于20%，另外直播頻道只有有用戶觀看才會有流量，直播流量應(yīng)該也小于300M，因此實際能夠承載用戶可能會略高于960.H.264視頻編碼介紹 H.264是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電信聯(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容錯能力強：H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯誤的必要工具。4網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強：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的壓縮比達到驚人的1021。低碼率（Low Bit Rate）對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)省用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量收費。尤其值得一提的是，H.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，正因為如此，經(jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟。4K分辨率介紹4K分辨

13、率并不特指某個特定數(shù)值，它指的是水平方向約有4000個像素點左右，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域而存在細微差距。4K分辨率其UHDTV規(guī)格可以達到40962160的像素分辨率，它是2K投影機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，觀眾將可以看清畫面中的每一個細節(jié)，每一個特寫。比如常說的4K電影，其影片分辨率40962160，是由4K攝像機的成像格式?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為實時傳輸協(xié)議，通過UDP協(xié)議傳輸，RTCP為實時傳輸控制協(xié)議，可以通過TCP協(xié)議傳輸，也可以通過UDP協(xié)議傳輸，但與RTP采用不同的端口號，加以分離。 RTSP，RTSP為實時流協(xié)議，也可以說是話路控制協(xié)議，支持如像VCR那樣的操作控制，如暫停、快進、快退等。RTSP也通過UDP來傳輸。 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：數(shù)據(jù)量小，實時性低，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：高帶寬和高壓縮率多媒體數(shù)據(jù)流對帶寬的需求還表現(xiàn)出單向的特性，這是因為多媒體應(yīng)用多為非對稱的結(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)由不同的路由到達終端節(jié)點時，有必要采取一定的機制實現(xiàn)異種數(shù)據(jù)流之間的同步問題，這稱為通道同步問題RTSP協(xié)議簡介RTSP協(xié)議功能：RTSP的一個主要功能是支持類似VCR那樣的操作控制，如暫停、快進、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的傳輸機制建立和

16、控制在媒體服務(wù)器和客戶機之間的連續(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，每一個媒體流都被一個RTSP URL所識別；RTSP用于從媒體服務(wù)器啟動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)、語音和視頻信息越來越多，同時新興的電子商務(wù)、網(wǎng)上會議、網(wǎng)上拍賣、視頻點播、遠程教學(xué)等服務(wù)也在逐漸興起。這些服務(wù)大多符合點對多點的模式，對信息安全性、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題，那么如

17、何在IP網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)點對多點的數(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)識并區(qū)分連接在網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備：lIP報文使用IP地址標(biāo)識發(fā)送對象，也就是報文目的地址。l用戶主機根據(jù)接口邏輯能夠識別的IP地址，來接收IP報文。l路由器根據(jù)IP報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能夠識別的IP地址分為三類：l單播IP地址：一個單播IP地址只能標(biāo)識一臺用戶主機，一臺用戶主機只能識別一個單播IP地址，這種關(guān)系也稱為一一對應(yīng)。一份使用單播IP地址為目的地址的IP報文，

18、只能被一臺用戶主機接收。l廣播IP地址：一個廣播IP地址能夠標(biāo)識一定網(wǎng)絡(luò)圍內(nèi)的所有用戶主機，一臺用戶主機可以同時識別多個廣播IP地址。一份使用廣播IP地址為目的地址的IP報文，能夠被該范圍內(nèi)的所有用戶主機接收。l組播IP地址：一個組播IP地址能夠標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)不同位置的多個用戶主機，一臺用戶主機可以同時識別多個組播IP地址。一份使用組播IP地址為目的地址的IP報文，能夠被網(wǎng)絡(luò)不同位置的多個用戶主機接收。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)送流程來看，可以簡單的總結(jié)出單播轉(zhuǎn)發(fā)的特點：l一份單播報文，使用一個單播地址作為目的地址。Source向每個Receiver地址發(fā)送一份獨立的單播報文。N個Receiver需要發(fā)送N份單播報文。如圖中所示：packets for UserA；packets for UserC。l網(wǎng)絡(luò)為每份單播報文建立一條獨立的數(shù)據(jù)傳送通路。N份單播報文需要建立N條相互獨立的傳輸路徑。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)送流程來看，可以簡單的總結(jié)出廣播轉(zhuǎn)發(fā)的特點：l一份廣播報文，使用一個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)送一份報文。如圖中所示：packets for all the network。l報文被拷貝并傳送到每個網(wǎng)段，不管是否有需求，保證報文到達網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器和用戶。如圖中所示：不需要此報文的用戶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)送流程來看，可以簡單的總結(jié)出組播轉(zhuǎn)發(fā)的特點：l一份組播報文，使用一個組播地址作為目的地址。Source（組播源）向一個組播地址發(fā)送且僅發(fā)送一份報文。如圖中所示：packets for all the multicast groupl網(wǎng)絡(luò)中部署的組播協(xié)議為此組播報文建立一棵樹型路由，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組播綜述組播在點對多點的網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)勢很明顯：單一的信息流沿樹型路徑被同時發(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。相比單播來說，使用組播方式傳遞信息，用戶的增加不會顯著增加網(wǎng)絡(luò)的負載，減輕了服務(wù)器和CPU的負荷。不需要此報文的用戶不能收到此數(shù)

23、據(jù)。相比廣播來說，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)負載。因此可以說組播技術(shù)有效地解決了單點發(fā)送多點接收的問題，實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點到多點的高效數(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，同時也解決了廣播方式缺乏足夠安全機制（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)勢組播基本概念組播組使用一個IP組播地址標(biāo)識。任何用戶主機（或其他接收設(shè)備），加入一個組播組，就成為了該組成員，可以識別并接收以該IP組播地址為目的地址的IP報文。如：在你收聽汽車收音機時，當(dāng)收音機調(diào)

24、頻在FM98.8時，說明你加入了某個電臺的組，那么你就接收到這個頻道的信息。組播組組播基本概念以組播組地址為目的地址，發(fā)送IP報文的信源稱為組播源。l一個組播源可以同時向多個組播組發(fā)送數(shù)據(jù)。l多個組播源可以同時向一個組播組發(fā)送報文。還是拿收聽收音機為例，電臺就是一個組播源，電臺為組播頻道提供服務(wù)。通常的理解是一個電臺對應(yīng)一個或多個頻道。但是在網(wǎng)絡(luò)中，有時候為了負載均衡和路徑擇優(yōu)，在一個龐大的網(wǎng)絡(luò)中部署多個”電臺”，讓它們同時為收音機服務(wù)，至于收音機如何選擇哪個電臺，那么有中間的”衛(wèi)星”通過一定的算法進行選擇，這個衛(wèi)星就是RP，這在后面的內(nèi)容中會被講到。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，對組播數(shù)據(jù)進行前轉(zhuǎn)。組播路由器實質(zhì)就是運行了組播路由協(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，可以將一臺路由器同時運行單播和組播。當(dāng)然，不排除有些設(shè)備因為性能或者產(chǎn)品的缺陷對組播支持存在BUG。組播路由器組播基本概念使用組播就是”種植”和”維護”一棵或兩棵樹。學(xué)習(xí)組播最重要的是理清這些樹是如何形成、如何收斂、如何變化、數(shù)據(jù)在樹上是如何傳遞的。至于是一棵還是兩棵樹，關(guān)鍵取決于使用哪種組播路由協(xié)議。組播樹在組播路由器上最好的體現(xiàn)是

26、組播路由表項（*,G）和(S,G)。組播中常見的就是以下兩棵樹：l源樹：以組播源為樹根，組播路徑為樹枝，組成員為樹葉的一棵樹。一般源樹就是一個組播源對應(yīng)一個組播組，或者一個組播源對應(yīng)多個組播組。如：一個電臺某一個或者多個頻道提供服務(wù)。l共享樹：以RP為樹根，組播路徑為樹枝，組播源和組成員為樹葉的一棵樹。共享樹實質(zhì)維護了兩棵樹，首先是RP到多個負載均衡源的源樹，然后就是RP到多個組的樹，兩棵樹共享RP，所以簡稱為共享樹。共享樹模型中多個組播源對應(yīng)到一個組播組，或者多個組播源對應(yīng)到多個組播組，實現(xiàn)了組播源之間的負載和冗余。組播樹組播基本概念I(lǐng)GMP協(xié)議是主機和路由器進行組播通信的語言，對應(yīng)到OSI

27、模型屬于第三層協(xié)議，是我們所說的三層組播協(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、實現(xiàn)機制和消息類型。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。這里想強調(diào)的是IGMP作為主機和路由器交互的組管理協(xié)議，一旦主機和路由器之間運行了，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，VRRP對于組播的冗余性是沒有幫助的。當(dāng)存在多個出口路由器時，IGMP本身的機制就可以保障主機的冗余性，所有路由器通過偵聽某個組信息，而這個組信息是可以達到多個出口路由器的，

28、當(dāng)然其中會有很多機制來節(jié)省查詢帶寬，如選舉DR路由器等，而不是通過配置的冗余網(wǎng)關(guān)實現(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)議無關(guān)組播。什么是協(xié)議無關(guān)？簡單理解PIM是”拿來主義者”,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)議無關(guān)的含義。PIM利用現(xiàn)有的單播路由信息，對組播報文執(zhí)行RPF（Reverse Path Forwarding）檢查，從而創(chuàng)建組播路由表項，構(gòu)建組播分發(fā)樹。PIM不維護專門的單播路由，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)議獨立組播密集模式。適合規(guī)模較小、組播組成員相對

30、比較密集的局域網(wǎng)。lPIM-SM稱為協(xié)議獨立組播稀疏模式。適合網(wǎng)絡(luò)中的組成員相對比較稀疏，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中源樹和共享樹的匯聚點，是兩棵樹的總根。一般情況下全網(wǎng)設(shè)備對于RP地址的認識是一致的，否則兩棵樹無法匯聚，導(dǎo)致源發(fā)送的流量無法達到組。這里所說的RP地址僅僅是一個地址，并非同一臺設(shè)備，有時候為了實現(xiàn)RP的路徑擇優(yōu)和負載分擔(dān)，會部署Anycast，這個時候多個路由器共享一個RP地址，通過單播路由的路徑擇優(yōu)對RP進行負載?？傊甊P地址的配置對于PIM路由器來說是非常重要的。具體

31、RP的選舉和配置可以參見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）二層交換機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)計思路是：在網(wǎng)絡(luò)中維護一臺重要的PIM路由器：匯聚點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（用戶主機通過IGMP加入某組播組G）時，最后一跳路由器向RP發(fā)送Join消息，逐跳創(chuàng)建（*，G）表項，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)送第一個組播數(shù)據(jù)）時，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，注冊源信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中同時出現(xiàn)組成員和向該組發(fā)送數(shù)據(jù)的組播源時，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到達組成員。PIM-SM組播模型介紹組播路由收斂由PIM-SM的設(shè)計思路可見，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，RP和RPT上的負擔(dān)同時增大。為緩解RP和RPT的負擔(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，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IGMP信息，與直連的路由器進行通信。通過IGMP發(fā)送的REPLAY信息加入到某個組中，此時直連的組播路由器在本地的IGMP表中維護這個表項，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 該表項有一定的超期時間，在周期內(nèi)沒有收到replay回應(yīng)路由器則認為沒有組信息，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。這里說到的接口都是運行了PI

35、M SM的接口，否則pim消息不會往這些接口上發(fā)送。所以，首先是接口運行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行了PIM SM，那樣這個組加入信息才會被傳遞。當(dāng)加入信息被傳遞之后，該路由器會為組播路由表收斂做兩件事情：形成一個（*，G）的路由表項，記錄請求進入的端口，形成OIL出接口列表，這個就是組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時的出接口；往RP方向繼續(xù)發(fā)送請求，并將成功發(fā)送請求的端口置為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。有人會問，假如單播路由表中去往RP方向是多條，那么組播路由表會負載均衡么？其實，組播路由表的負載均衡對于組播網(wǎng)絡(luò)是沒有好處的，試想同一份流量從不同的路徑到達組，不僅組會收到重復(fù)流量，而且占用了帶寬。組播路由機制也意識到了這一點，單播RP路由的負載均衡，組播路由器通過算法避免了兩者同時加入到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。組播源一旦運行，往某一個特定組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)觸發(fā)了源樹（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數(shù)據(jù)包時，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)使用單播方式進行注冊，注冊的內(nèi)容包括某個源地址可以提供哪些組服務(wù)，其實質(zhì)就是（S,G）。從上面收斂的過程看，RP和源之間是使用了單播進行通信的，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源樹（S,G）和共享樹(*,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關(guān)鍵要點就是：l與組直連的路由器開啟了IGMP功能，并且能夠正常接收IGMP報文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)，且路由的下一跳接口運行了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RP的認識是一致的lRP所在路由器單播路由表存在源路由，且雙向可達l源路由器單播路由表存在RP單播路由，且雙向可達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，組播的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)一直是從源到組進行發(fā)送。那么按照組播路由表中的OIL進行數(shù)據(jù)發(fā)送。按照IIL進行RPF檢查。這里簡單介紹一下RPF，因為RPF是一個非常實用的技術(shù)。在單播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送存在環(huán)路的時候，往往通過TTL來進行防環(huán)。而組播數(shù)據(jù)沒有

39、類似的機制來防止環(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255跳自動丟棄，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組播數(shù)據(jù)進入本路由器的時候，本路由器執(zhí)行RPF檢查算法，查看這個數(shù)據(jù)包是否從IIL接口進入，若是從IIL接口進入則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄該數(shù)據(jù)包。由于組播路由表是唯一的，那么某個數(shù)據(jù)包進入本路由器的端口也是唯一的，所以防止了一個數(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在同一個子網(wǎng)內(nèi)服務(wù)器主機只要主機開啟了組播流接收程序,都可以收到組播數(shù)據(jù)主機IGMP協(xié)議為什么需要IGMP組播服務(wù)