论IPTV用户PPPOE方式改造IPOE方式的必要性和紧迫性
薛丽萍
（中国联通山西省运城市分公司 044000）
作者简介
薛丽萍: 南京邮电大学 本科 现工作于中国联通山西省运城分公司 设备中心
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摘 要
随着IPTV业务逐步成为拉动用户需求的增长点，作为主要运营商的联通公司在IPTV业务上投入的成本逐年增长，但是IPTV业务短期内给运营商带来的收益却是微乎其微，其增值业务点也不明朗。那么，运营商在IPTV业务用户持续增长的情况下，如何做到即能满足日益庞大的用户需求，同时又能兼顾投入成本？本文从IPTV的时延和光衰、带宽三个角度论述了光缆距离增大导致时延增大，节点过多导致带宽消耗增大，从而影响IPTV用户感知的观点。并论述了这两点的改善能减少网络时延、节约带宽资源并减少网络设备的投资,降低运营成本，提高用户感知的观点。得出了运营商应加快IPTV用户从PPPOE方式向IPOE方式改造的结论。
关键词：
时延 带宽 光衰 PPPOE IPOE
ABSTRACT
With gradually become pull the IPTV business users demand growth, as the main carrier of unicom company spending on IPTV operation cost increased year by year, but the benefits of IPTV business in the short term to operators is little, the value-added service is also not clear. Operators, then, in the case of IPTV business users continues to grow, how to do which can meet the growing customer demand, while both input costs? This article from the time delay of IPTV and light failure, bandwidth three Angle discusses the optical distance increase lead to delay increases, the node increases the excessive bandwidth consumption, thus affecting the IPTV user perception. And discusses the improvement of these two points can reduce the network delay, save bandwidth resources, and reduce the investment of network equipment, lower operating costs, improve the user perceived point of view. It is concluded that the operator should speed up the IPTV user IPOE way transforming from PPPOE conclusion.
KEY WORDS:
Time delay, Bandwidth, Droop, PPPOE, IPOE
1 概述
IPTV 业务作为三网融合的重要切入点，不仅满足中国联通业务创新的需求，而且也是中国联通实施战略转型的切入点，是促进中国联通综合信息服务能力提升的重要元素。本文旨在挖掘IPTV网络性能和网络成本的最大优化。
2 研究背景
如果说宽带业务趋于市场饱和，业务量增长缓慢的话，IPTV视频业务却保持着一个正比例上升的态势。从2015年光改到2018年，运营商的IPTV用户每年都在成倍增长，但IPTV业务带来的增值业务收益截止2018年3月为0.5元/户～2.0元/户，那么如何优化网络、降低网络成本将是运营商考虑的关键。联通公司在2015年到2016年的网络优化重点体现在处理2015年的光改工程遗留的问题上。同时由于IPTV的实现方式都是以组播复制进行传送的，这势必造成了网络带宽的成倍增长，所以在网络侧链路带宽的大范围扩容也是2015～2016年联通维护和建设重点。随着国家宽带业务提速降费的推行，大宽带、高清、4K的宽带及视频业务对运行商的维护能力又有进一步的要求。那么，从最初的大刀阔斧到下一步的精细控制,针对IPTV业务的维护工作下一步的部署应该在哪呢？
3. 影响IPTV性能的两个重要指标
IPTV的交互指标和观看体验是影响IPTV用户体验的两个重要因素。
3.1 IPTV交互指标
从业务角度分为：： EPG时延、点播时延，组播响应时延
图1： 时延示意图
EPG时延决定了用户从开机到到达首页EPG的时长。单播时延是用户操作遥控器换台到点播、回看等节目的时长。组播时延是用户操作遥控器收看直播节目更换频道的时长。
这三个主要时延的大小直接决定用户着从开机到切换频道和搜索节目的整个过程的时长，是IPTV用户交互感知的关键。
3.2 IPTV观看体验
影响IPTV用户观看体验的有两个因素：光衰和带宽。
3.2.1 光衰：是指IPTV业务所经过的全部链路光衰
光衰，是全光网改造以后重要的网络指标。光衰是指经过网络传播后光的衰减值。光传输衰减的标准值为0.35db/km。影响IPTV收视质量的有核心层、汇聚层、接入层三个层次的链路光衰。只要IPTV业务流经的链路，光衰必然存在，如何降低光衰是关键因素。
3.2.2 带宽：是指IPTV所有流经网络的链路带宽
带宽充足与否决定着用户所收看节目的卡顿、马赛克情况。带宽≥75%，IPTV会出现卡顿情况。
图2：IPTV电视卡顿示意图
4 IPTV时延问题分析
网络时延分为：发送时延、传播时延、处理时延。
在相同主机配置、网络条件下，我们对比了本地CDN和省中心CDN时延。
CDN节点指承载IPTV用户EPG请求和点播、回看服务的网络。IPTV业务的部署一般分为两层:本地核心层CDN和省中心CDN。
4.1 点播时延对比
图3：IPTV在本地和远端CDN节点的ping测
通过多次ping测1024字节的包对比，本地用户到远端华为IPTVCDN平台的平均时延是8～10ms，而本地CDN节点的平均时延为1ms。
这一结果说明：光传输物理的远近是决定点播、回看服务时延大小的关键因素。并且根据光传输的反射原理，光在光缆介质里面传输距离会远大于光缆实际长度（如下图）。
所以，拉近IPTV用户端与服务端的距离是减少时延的关键。
按照5μs/km的信号在光纤中的传输速率，光缆路由每距离优化100km，即可带来500μs（0.5ms）的单向时延优化。
因此，为了降低网络时延，应减少不必要电路路由迂回，减少光传输距离。
4.2 EPG响应时延说明
EPG服务器主要部署本地和远端，在本地服务器正常的情况下，EPG响应主要由本地CDN服务器响应，当本地CDN请求繁忙和故障时，会切换到远端省中心服务器。时延的计算可以参考点播时延。
4.3 组播( 直播）时延比较
图5：不同方式的组播时延对比
综上所述，抛开发送时延、处理时延，传输时延与光缆长度的关系非常紧密。IPTV业务流转过程中经过的设备数量和光缆长度越多越大，IPTV的时延就越大。
5 带宽占用分析
5.1 PPPOE方式带宽占用分析
图6：PPPOE方式带宽占用示意图
n 网络带宽随着PPPOE方式的IPTV用户数量增大而被无限放大。
n 上图中BAS距离用户端较远，带来的问题是：所过之处，网络带宽都被消耗。
n 组播流占用带宽=IPTV用户1*节目带宽1+IPTV用户2*节目带宽2+ …… +IPTV用户N*节目带宽N （其中节目带宽为3M/8M/50M不等）。
5.2 IPOE方式带宽占用分析
图7：IPOE方式带宽占用示意图
IPOE方式的IPTV所占带宽是以节目数量计算的。以山西联通现有的IPTV节目数量标清130个 和高清25个来计算。所占带宽≈130*3M+25*8M=560M。
6 PPPOE方式IPTV用户改造IPOE方式的好处
综上，减少业务流转过程中经过的设备数量和光缆长度可以极大地降低传输时延。同时减少业务流转环节又是减少网络带宽消耗的主要因素，而这两种因素又是影响IPTV用户感知的关键。
那么，如何缩短光传输距离减少IPTV业务流转环节是我们需要考虑的关键。我们从业务角度分三个方面进行：
6.1 点播时延和EPG时延：CDN服务本身具备点播回看和EPG响应的功能，点播平台分布在本地和省中心都部署了CDN节点，本地用户优先使用本地CDN节点，几次工程后本地CDN节点（EPG服务器和内容服务器）的容量已经远远满足本地IPTV用户的就近点播。
6.2 组播时延（组播复制点）：复制点下移的基础工作，OLT组播复制点下移工作在联通2016年已经完成了部署完成，并且同时OLT完成了组播复制点组播预加入工作。完全保证了IPOE方式IPTV业务的就近拉流。
6.3 组播时延（IPTV用户）：要完成IPTV用户的真正就近接入，除了上述的组播下移基础工作外，PPPOE方式的IPTV用户需要改成IPOE方式，才能真正实现组播下移。
以某公司2018年3月份两种方式IPTV用户分布比例4:3来计算。从带宽角度考虑，那么这些PPPOE方式的IPTV用户会消耗多少带宽呢？以现在最扁平化的OLT直连BAS方式来计算，7万个PPPOE方式的IPTV用户消耗的带宽约为：标清：210G，高清：560G，4K:4500G 。取标清节目和高清节目的平均值带宽约为266G，折合单板资金约483万元人民币。
换言之，只要存在PPPOE方式的IPTV用户就存在城域网BAS及以下所有网络设备的扩容需要。因为这种方式以用户为单位爆炸式占用带宽。
表1：IPTV带宽占用表:
那么，IPTV用户PPPOE方式改造IPOE方式可以节约的带宽是多少呢？
下面是整个推算过程：（依据XX市2018年3月份的IPTV数据分布）:
PPPOE方式71632个用户，标清消耗带宽≈71632*3(M)=210(G)
高清消耗带宽≈71632*8(M)=560(G)
以目前IPTV节目155套节目计算，其中130套标清，25套高清
平均消耗带宽≈210G*130/155+560G*25/155≈266G
所需BAS的10*10GE单板数量≈266G/10=26.6块≈27块。
所需OLT的2*10GE上行单板数量≈260G/2≈130块
按照网络带宽冗余度75%来计算，所需BAS的10*10GE单板数量≈27/75%≈36块。
所需OLT的2*10GE上行单板数量≈130/75%≈173块。
那么，为这些带宽，运营商需要投资的成本为：
BAS：36*11.5（万元）≈414万元 （BAS的每块10*10GE单板单价为11.5万元）
OLT：173*4000 (元) ≈69.2万元 （OLT的每块2*10GE单板单价为4000元）
合计：414+69.2≈483.2 （万元）
7 两种方式IPTV用户改造计划
以某运营商的2018年3月份IPTV用户的分布为例：
n IPTV用户改造IPOE方式能够实现，一次投入，长期收益。通过改造，这部分节省下来的宽带资源可以作为网络的冗余，发展其他宽带业务。因为带宽没有太大的增量，所以同时还能减少网络优化和扩容，减少故障的发生的几率，降低建设投入成本。
n PPPOE方式IPTV用户改造IPOE方式，需要客服部门一个个通知用户办理移机业务，每个机线员进行到户调测的，是个非常繁琐的工作。但这是一个必然的阶段。如同光衰整治的工作一样，这种改造的效果却是一劳永逸的，既能提高用户感知，又能节约网络带宽和地址资源。
n 这一工作非常复杂繁琐，运营商需要有计划分批地进行。
另外，IPTV平台方面应该进行新入网PPPOE方式的IPTV用户数量限制，防止新受理IPTV用户以PPPOE方式进行。
8. 结论
IPTV用户PPPOE改造IPOE方式的带来的改善效果：
1.1 缩短光传输距离，减少IPTV业务时延，提高IPTV用户交互感知。
1.2 降低网络带宽占用，节约网络成本，降低网络扩容次数，减少故障发生几率，提高IPTV用户观看体验。
9.参考文献
1、 张龙江，翟海霞，王晓光《基于宽带光网的IPTV用户感知提升方案研究》 邮电设计技术
2、 胡昱 《物联网迅猛发展城域传输网络如何应对？》 通信世界
