cisco WiMAX在IPTV接入網(wǎng)的應(yīng)用

　　思科cisco依靠自身的技術(shù)和對網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)模式的深刻理解，使他成為了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的成功實(shí)踐者之一，其出產(chǎn)的路由器也是全球頂尖的，那么你知道cisco WiMAX在IPTV接入網(wǎng)的應(yīng)用嗎?下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的一些關(guān)于cisco WiMAX在IPTV接入網(wǎng)的應(yīng)用的相關(guān)資料，供你參考。

　　cisco WiMAX在IPTV接入網(wǎng)的應(yīng)用：

　　一、前言

　　IPTV技術(shù)是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以電視機(jī)或計(jì)算機(jī)作為終端設(shè)備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，通過IP協(xié)議向用戶提供Live TV、VOD視頻點(diǎn)播、TSTV 時(shí)移電視、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)瀏覽和IP可視電話等多媒體信息服務(wù)業(yè)務(wù)。由于這些業(yè)務(wù)具有帶寬需求大、實(shí)時(shí)性以及相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量性能要求高的特點(diǎn)，需要各個(gè)運(yùn)營商為網(wǎng)絡(luò)電視業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流傳輸?shù)倪^程提供相應(yīng)的保證。只有提供更高帶寬、高QoS保證的滿足業(yè)務(wù)需求的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，才能保證業(yè)務(wù)的大規(guī)模開展;只有突破接入部分的帶寬瓶頸，才能真正推動(dòng)IPTV的快速發(fā)展。

　　二、現(xiàn)有的接入技術(shù)

　　目前4種主流的接入方案是：數(shù)字用戶線(DSL)、光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)、光纖傳輸+局域網(wǎng)(FTTx+LAN)以及無線接入方案。

　　●對于數(shù)字用戶環(huán)路方案來說，由于其采用了星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得采用這種方式接入網(wǎng)絡(luò)電視的用戶能夠獲得比較好的安全性，同時(shí)數(shù)字用戶環(huán)路是目前用戶普及率最高的接入手段，但是卻也受到傳輸距離、干擾以及單點(diǎn)失效等多個(gè)方面的約束。

　　●對于光纖同軸電纜混合接入方案來說，雖然接入網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)需要對用戶線路的改造投資非常小、抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)理論上、下行接入速率比較高，但是由于光纖同軸電纜方案采用了共享結(jié)構(gòu)，當(dāng)用戶數(shù)量上升之后，接入的速率會(huì)隨之下降。

　　●對光纖傳輸+局域網(wǎng)接入方案來說，其在數(shù)據(jù)傳輸速率以及安全性等多個(gè)方面都滿足網(wǎng)絡(luò)電視的要求，但是需要用戶所在的小區(qū)預(yù)先敷設(shè)以太網(wǎng)，這樣就限制了接入用戶地域。

　　●WiMAX作為無線接入方式的典型代表其特點(diǎn)非常明顯，相比于有線網(wǎng)絡(luò)，無線接入的靈活性更高，并且在WiMAX協(xié)議中，多播以及服務(wù)質(zhì)量等相關(guān)的性能也都得到了明顯的改善，使得這種終端能夠滿足網(wǎng)絡(luò)電視接入的要求。

　　三、WiMAX接入技術(shù)

　　WiMAX(World interoperability for Microwave Access)是根據(jù)IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)定義的一種無線寬帶接入技術(shù)，IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)有多個(gè)版本，802.16-2004(802.16d)和802.16-2005(802.16e)這兩個(gè)版本使WiMAX真正成為了無線領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。特別是802.16e的發(fā)布，為個(gè)人移動(dòng)寬帶領(lǐng)域的發(fā)展帶來了巨大的推動(dòng)力。

　　3.1　WiMAX的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

　　WiMAX的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，包括物理層和媒體接入控制層(MAC)。MAC層又包含三個(gè)子層：特定服務(wù)匯聚子層，提供與更高層的接口，通過不同的匯聚方式更好地適配各種上層協(xié)議;公共部分子層，負(fù)責(zé)執(zhí)行MAC層的核心功能，包括系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立、連接維護(hù)等;安全子層，提供加密、鑒權(quán)、密鑰交換等與安全有關(guān)的功能。

　　圖1　WiMAX的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

　　3.2　物理層

　　WiMAX系統(tǒng)為滿足各種不同應(yīng)用場合制定了兩個(gè)使用頻段：10～66 GHz與2～11 GHz。WiMAX在10 GHz～66 GHz頻帶內(nèi)，定義了一個(gè)單載波調(diào)制模式的空中接口;在2～11 GHz頻段范圍內(nèi)，定義了三個(gè)空中接口規(guī)范。

　　3.3　媒質(zhì)接入控制(MAC)層

　　WiMAX系統(tǒng)(包括802.16e和802.16-2004)的MAC層最顯著的特點(diǎn)是面向連接，即所有業(yè)務(wù)(包括本身是無連接的業(yè)務(wù))在802.16系統(tǒng)中都將映射到連接上，每條連接都有一個(gè)16bit的連接標(biāo)志(CID)作為唯一標(biāo)志。WiMAX的MAC層定義了較為完善的QoS機(jī)制，MAC層針對每個(gè)連接設(shè)置不同的QoS參數(shù)，包括速率、時(shí)延等指標(biāo)。為了更好地控制上行數(shù)據(jù)的帶寬分配，標(biāo)準(zhǔn)還定義了不同的上行帶寬調(diào)度模式，針對實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，固定比特率和可變比特率業(yè)務(wù)的特點(diǎn)采用不同的調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)帶寬的靈活分配。其MAC層的設(shè)計(jì)既支持點(diǎn)對多點(diǎn)(PMP)結(jié)構(gòu)，又支持網(wǎng)絡(luò)(Mesh)結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持連續(xù)型業(yè)務(wù)和突發(fā)型業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)、IP連接、VoIP等。為了解決無線傳輸環(huán)境的不穩(wěn)定性，MAC層采用了無線鏈路自適應(yīng)技術(shù)、ARQ和H-ARQ技術(shù)等來保證信息傳輸?shù)目煽啃院陀行?。IEEE802.16e-2005在IEEE 802.16-2004的基礎(chǔ)上在MAC層引入了很多新的特性。主要包括三個(gè)方面：切換技術(shù)、節(jié)電功能、安全能力。

　　四、基于WiMAX接入的IPTV系統(tǒng)模型

　　基于WiMAX的IPTV接入網(wǎng)的功能框圖如圖2所示，包括視頻服務(wù)器(Video Server)、視頻路由/交換器(Video Router/switcher)、用戶基站(SS)、基站(BS)、終端。

　　圖2　基于WiMAX的IPTV接入網(wǎng)系統(tǒng)模型

　　●視頻服務(wù)器(Video Server)：存儲(chǔ)語音視頻內(nèi)容，內(nèi)容是從預(yù)先錄制好的節(jié)目壓縮編碼得到，再向用戶提供服務(wù)。視頻服務(wù)器可以集中或分散分布在核心網(wǎng)絡(luò)中。

　　●視頻路由/交換器(Video Router/Switcher)：提供視頻服務(wù)器到IP網(wǎng)絡(luò)的路由接入。

　　●用戶基站(SS)：基站的一種，提供基站和用戶終端的中繼連接，通常采用固定天線安裝在小區(qū)的屋頂上。基站與用戶基站之間采用動(dòng)態(tài)適應(yīng)性信號調(diào)制模式。

　　●基站(BS)：基站提供用戶基站與IP網(wǎng)絡(luò)間的連接，通常采用扇形/定向或全向天線，可提供靈活的子信道部署與配置功能，并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

　　●終端：WiMAX系統(tǒng)定義用戶終端設(shè)備與用戶基站間的連接接口，提供用戶終端設(shè)備的接入。

　　圖3是IPTV的傳播協(xié)議棧。語音視頻內(nèi)容首先經(jīng)過壓縮編碼(大多采用MPEG-2)，然后使用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)封裝，得到的載荷使用UDP或者TCP封裝成IP層的有效載荷，最后經(jīng)過IP協(xié)議和以太網(wǎng)802.3協(xié)議封裝后在核心網(wǎng)絡(luò)中傳播。核心網(wǎng)邊緣的WiMAX基站在收到802.3協(xié)議包后，基站的MAC層解封裝該包，去除以太網(wǎng)協(xié)議頭，再封裝成802.16協(xié)議的MAC層分組數(shù)據(jù)單元和PHY層數(shù)據(jù)單元。物理層采用前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、符號映射和OFDM調(diào)制等技術(shù)為數(shù)據(jù)單元準(zhǔn)備無線空中連接。無線電收發(fā)器通過天線再把信號發(fā)送給SS或BS。當(dāng)SS和BS接收到信號后，通過上面過程的逆過程，把信號還原為用戶需要的語音視頻內(nèi)容。

　　圖3　IPTV傳播協(xié)議棧

　　五、WiMAX作為IPTV接入的優(yōu)勢

　　與現(xiàn)行的寬帶接入方式相比，作為IPTV的接入方案，WiMAX具有以下優(yōu)勢：

　　●建網(wǎng)方便靈活。首先，作為寬帶無線接入應(yīng)用的WiMAX具有逐步投資和彈性部署的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以根據(jù)用戶容量增長的需要，逐步增加投入，逐步擴(kuò)容到位，實(shí)現(xiàn)基本平坦的成本曲線。其次，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃可以不受地形地貌的限制，部局靈活，同時(shí)用戶密度較低的地區(qū)仍可以較低的成本實(shí)現(xiàn)覆蓋，減小初期投資的風(fēng)險(xiǎn)。再次，網(wǎng)絡(luò)部署快速，安裝和擴(kuò)容方便。

　　●帶寬高、容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。WiMAX工作頻段可從2～66 GHz，信道帶寬可在1.5～20 MHz范圍內(nèi)靈活調(diào)整，有利于在所分配的信道帶寬內(nèi)充分利用頻譜資源。WiMAX采用宏小區(qū)方式，最大覆蓋范圍達(dá)50 km;當(dāng)在20 MHz信道帶寬時(shí)，支持高達(dá)70Mbit/s的共享數(shù)據(jù)傳輸速率(此時(shí)，最大覆蓋半徑為3～5km)。可采用多扇區(qū)技術(shù)來提高系統(tǒng)容量，一個(gè)扇區(qū)可同時(shí)支持60多個(gè)采用E1/T1接口的企業(yè)用戶或數(shù)百個(gè)家庭用戶。WiMAX采用了OFDM、收/發(fā)分集、自適應(yīng)調(diào)制等多種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)非視距NLOS和阻擋視距ONLOS傳輸，有效地提高了傳輸效能。

　　●支持移動(dòng)接入。IEEE 802.16e-2005版本增加了對移動(dòng)性的支持。該標(biāo)準(zhǔn)可同時(shí)支持固定和移動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)，工作在小于6GHz適宜于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動(dòng)(一般低于120km/h)。

　　●具有高的QoS和安全保證。MAC層根據(jù)業(yè)務(wù)QoS要求和業(yè)務(wù)參數(shù)，以輪詢方式請求連接帶寬或進(jìn)行帶寬調(diào)整，以保證語音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的低延遲要求。同時(shí)，針對無線信道環(huán)境下較高的誤碼率和丟包率，定義了基于每個(gè)應(yīng)用流的ARQ，保證MAC層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU的自動(dòng)重發(fā)，確保端到端包的傳輸質(zhì)量。MAC層具有ATM業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)匯聚子層CS，能方便地實(shí)現(xiàn)與ATM業(yè)務(wù)或IP業(yè)務(wù)為特征的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。同時(shí)，MAC層具有安全子層，支持MAC層安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、加密等安全管理。

　　●具有豐富的多媒體通信服務(wù)能力。WiMAX采用面向連接的方式，可以向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語音(VoIP)業(yè)務(wù)。在IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)中，MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制，還定義了4種不同的業(yè)務(wù)：非請求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS);實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS);非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS);盡力而為業(yè)務(wù)(BE)。分別可以用來向用戶提供高質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務(wù)、普通質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務(wù)，以及質(zhì)量無保證的諸如Internet等業(yè)務(wù)。可以根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需要來動(dòng)態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。

　　六、結(jié)束語

　　IPTV是利用寬帶網(wǎng)，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字多媒體服務(wù)的新技術(shù)。IPTV想要取得真正意義上的突破，不僅要解決好內(nèi)容問題，還要解決最后一公里的瓶頸問題。WiMAX是一種高速率的城域網(wǎng)接入技術(shù)，具有很高的安全性和頻譜利用率，其建設(shè)周期短，可以承載多種業(yè)務(wù)，運(yùn)營成本低，傳輸速率高，組網(wǎng)靈活容量大，支持移動(dòng)性，完全能滿足IPTV業(yè)務(wù)的接入要求，特別適合當(dāng)前中國的小區(qū)式住宅模式。因此，雖然IPTV的寬帶接入方式是多樣化的，會(huì)因不同的需求而共存，但是，移動(dòng)WiMAX技術(shù)將是最好的選擇，將是IPTV接入的大趨勢。