基于ICN的IPTV传输和监测技术分析

 2023年1月10日第40卷第1期Telecom Power TechnologyＪａｎ．　１０，　２０２３，　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　

ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０１．０２５电力技术应用基于ICN的IPTV传输和监测技术分析付树平（中国联合网络通信有限公司 吉林省分公司，吉林 长春 130000）摘要：为了保证交互式网络电视（Internet Protocol Television，IPTV）业务传输及相关网络功能的正常实现和稳定可靠运行，需要对网络运行状况进行监测。基于此，采用理论分析的方式，首先介绍了IP承载网及相关通信协议，其次针对IPTV业务传输过程中出现的各种问题提出解决方案，最后针对相应方案提出了完善策略。关键词：信息中心网络（ICN）；交互式网络电视（IPTV）传输；监测Analysis of IPTV Transmission and Monitoring Technology Based on ICNFU Shuping(Jilin Branch of China United Network Communication Co., Ltd., Changchun 130000, China)Abstract: In order to ensure the normal realization, stable and reliable operation of Internet Protocol Television

(IPTV) service transmission and related network functions, it is necessary to monitor the network operation. Based on

this, this paper first introduces IP bearer network and related communication protocols by means of theoretical analysis,

then puts forward solutions to various problems in the process of IPTV service transmission, and finally puts forward

improvement strategies for the corresponding ds: Information-Certric Networking(ICN); Internet Protocol Television(IPTV) transmission; monitor0 引 言IP承载网是交互式网络电视（Internet Protocol

Television，IPTV）业务传输的重要基础设施，对该网络运行状况进行监测是实现网络正常功能的重要保障，通过将IP数据包转发到相应位置进行安全检查和确认，保证数据不会被篡改和丢失。通过网络检测系统对各端口数据进行实时监测，以发现错误、纠正错误。信息中心网络（Information-Centric Networking，ICN）通过网络中多个控制器（网关）来实现对不同设备与网关之间数据路由的选择，确保数据的可靠与安全。IPTV业务传输以IP协议技术为基础，可以实现多媒体数据、视频会议、图像浏览、电子商务以及远程教育等应用服务。随着IPTV业务的发展，其服务种类也越来越多，涉及通信、多媒体技术等多个领域。在监测网络状态时，可以使用IP协议及相关通信协议来分析与监控相关网络的数据传输状态[1-5]。1 基于ICN的IPTV传输方式与特点IPTV是基于IP协议的业务数据传输，由于多个控制服务器之间需要进行通信，并通过交换协议对IP信息进行转发，因此IPTV传输网络中的网关设备收稿日期：2022-11-06作者简介：付树平（1975—），女，吉林省吉林市人，本科，高级通信工程师，主要研究方向为宽带技术与应用、IPTV工程建设与实施、IPTV业务设计与运营、智能家居设备与应用、CA电子证书技术与应用以及电信运营商战略规划制定与执行。较多。网络中各个控制器都需要通过路由器选择来实现操作，选择过程主要包括路由的建立和撤销、路由的删除以及路由重选与重用等。IPTV传输所涉及的设备都是以IP协议为基础，当各设备连接到一起时，相互之间的数据传输和信息交换都不会受到干扰[6]。IPTV传输网络拓扑结构如图1所示。传输控制协议/网际协议（Transmission Control

Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）是一种应用层协议，其核心任务是使不同的计算机建立连接，并实现IP信息传输。TCP/IP使用用户/服务器（Client/Server，C/S）模型工作，需要客户端提供一个链接到服务器的地址，并在其中加入一个或多个服务器。TCP/IP协议使用域/路径模型来建立连接并分配主机所在的网络资源，为网络内的数据传输提供保障，通过特定的方法来实现业务流与用户组之间的双向通信[7]。在IP网络中，通过在每个IP分组和ICN网关之间建立隧道，可以使各个分组能够独立访问ICN网关。由于IP网络中的每个网络设备都有一个自己独立的IP地址包，如果某个分组到达某个子网时发生丢失，就会使分组无法在ICN网关上建立路由。因此，可以通过将所有数据包封装到同一个数据集来增加分组可读性。将每个子网的IP地址封装成一个地址串并命名为一个IP包，则ICN网关上的所有分组都可以被访问[8]。当子网IP分组到达其对应的子网时，按照其对应关系查找所指向网关下的所有相关子网，无须重复发送每个数据包和查找隧道。从IPTV业务平台的角度来看，用户在传送网中·　７８　·

 2023年1月10日第40卷第1期付树平：基于ICN的IPTV传输和

监测技术分析Telecom Power TechnologyＪａｎ．　１０，　２０２３，　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　

IPTV省平台综合楼

NE40-1本地平台综合楼CRS-1二枢纽CRS-1IPTVSRM6 000OLTONU/ONTIPTVSRM6 000OLTONU/ONT10 GEGE机顶盒/电视机顶盒/电视图1 IPTV传输网络拓扑结构接入视频流时，由于IPTV业务平台中的每个用户终端都是独立的，传输时应该选择专线传送，同时还要确保每一个用户终端都是在本地接入。IPTV业务平台是将视频流转发到用户终端上的桥梁，需要保证视频数据信息的安全性和可靠性。对于传送网而言，一般通过以太网交换机实现数据传输，可以很好地控制传输速率和数据可靠性。但是这种方式无法实现实时视频传输，不能保证用户接收数据信息的实时性，对网络维护和管理提出了很高的要求[9]。需要传输不同类型的数据。目前，主要采用以下2种方式实现视频流传输。（1）内容提供者与用户之间的点对点数据传输。用户与服务提供商、网络运营商之间缺乏互动机制，这种方式只能进行单向点对点传输，如图2所示。（2）通过内容提供商和用户双向连接。这种方式只需2台计算机，通过对网络进行优化管理，传送的视频流质量将大大提高[11]。4 IPTV监测技术对于网络设备而言，从监测系统输出的数据可以了解其状态，通过监测技术可以对网络中存在的故障进行定位、隔离以及修复。对于自动监测，可以通过监控系统从外部获取网络资源和外部相关资料，分析其运行状态，确定异常情况并及时处理。此外，利用路由器上提供的相关资料与已有的数据分析技术对IPTV平台运行状况进行分析，通过分析找到异常节点和异常设备所处的位置。利用恢复系统从外部获取相关资料，通过与已有数据进行对比分析，实现对设备异常的实时监测和定位。此外，还可以利用现有系统与相应的平台进行连接，对其运行状况进行测试等，从而准确定位故障。2 视频流与图像数据在ICN网络中的传输方式根据用户终端和业务平台的需求，视频流和图像数据在ICN网络中通过ICN节点传输至IP层，再由IP层传送至应用层。IPTV网络为用户提供了多种接入方式，根据不同业务平台的需求选择不同的接入方式，通过IP协议对视频流进行编码处理后传送到ICN。由于视频码流比较大，为了提高传输速率并保证图像质量，可以采用帧间缓冲的方式实现预处理。帧间缓冲技术可以将较大的图像数据压缩成一个帧缓冲数据流，在网络上不进行任何处理即可发送。在IP层和应用层之间使用MPEG-2/H.264格式视频压缩算法，实现对视频信号进行压缩。采用视频压缩算法时必须进行解码处理，并在传送前进行预编码[10]。在IPTV传输中，应用MPEG-4视频编码技术具有明显的优势。5 结 论为了满足IPTV在日益增长且快速变化的市场环境下对数据网络传输业务的需求，需要建立一套完善、可靠、可持续运行的网络监测系统，实现各应用在接入层、控制层、管理层等多个层面上的数据采集·　７９　·3 IPTV业务平台视频流传输方式在IPTV业务平台中，为了呈现不同类型的节目，

 2023年1月10日第40卷第1期Telecom Power Technology用户B接收Ｊａｎ．　１０，　２０２３，　Ｖｏｌ．４０　Ｎｏ．１　

用户A发送①"I'm Deeson"上一层⑧"I'm Deeson"②在TCP首部看来，

这是数据附加TCP

包首部传输层TCP包首部⑦"I'm Deeson"TCP包首部"I'm Deeson"TCP包首合的解析③在IP首部看来，

这是数据附加TCP

包首部网络层⑥"I'm Deeson"TCP包首部IP包首部"I'm Deeson"TCP包首部IP包首部⑤IP包的解析

识别上一层为TCP④在以太网首部

看来，这是数据附加以太网

包首部数据链路层从以太网包头发现是发给自己的

包识别上一层为IP"I'm Deeson"TCP包首部IP包首部以太网

包首部"I'm Deeson"TCP包首部IP包首部以太网

包首部以太网首部的解析物理层以太网电缆图2 点对点传输传输，完成各个数据包与源IP地址之间的转发控制等多项功能。通过对各类业务网络运行状况进行实时监测，自动对各种异常情况进行报警，并提供相应的处理意见。参考文献：[1] 杨东晓.基于分布式的IPTV端到端传输质量拨测系统设计与实现[J].广播电视网络，2022，29（6）：69-72.[2] 才 宏.基于ICN的IPTV传输和监测技术研究[J].网络安全技术与应用，2021（7）：150-151.[3] 何 晶，孙海波.《IPTV集成播控平台与传输系统用户“双认证、双计费”接口规范》解读[J].广播与电视技术，2021，48（4）：10-14.[4] 王倩倩，马英艳.基于ICN的IPTV传输和监测技术研究[J].电子世界，2020（16）：187-188.[5] 佚 名.山西省广电局持续推进IPTV集成播控·　８０　·平台和传输系统规范对接工作[J].中国有线电视，2019（12）：1340.[6] 戚 曜.基于QoE与QoS组合的IPTV视频质量优化模型研究及其应用[D].南京：南京邮电大学，2017.[7] 佚 名.总局要求中国联通、中国移动对IPTV传输服务中存在的问题进行整改[J].广电时评，2017（12）：5.[8] 袁 芳，陈绍玲.IPTV服务中媒体传输平台的侵权责任[J].绍兴文理学院学报（哲学社会科学），2017，37（1）：54-58.[9] 郑 翔，朱文谦，夏 勇.IPTV信号源远距离传输监控系统设计分析[J].广播与电视技术，2016，43（11）：110-113.[10] 李吉广.IPTV视频硬件加密传输系统的设计[J].电视技术，2016，40（5）：74-77.[11] 马正先.IPTV平台间内容传输故障分析与处理[J].电视技术，2014，38（14）：54-57.