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基于有線電視網組播技術探討以及應用-工程碩士學位論文開題報告

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基于有線電視網組播技術探討以及應用-工程碩士學位論文開題報告
理論意義、實用價值:
    我國有線電視承擔著宣傳任務和公益性服務,也是維護國家文化安全、信息安全的重要信息基礎設施,經過幾十年的發展,目前已經形成了1.75億的用戶規模,形成了適合中國國情的安全播出體系,是擁護聚集度最高、用戶終端規模最大的優先電視網絡,也是入戶帶寬資源最高的基礎信息網絡。但隨著用戶需求包括融合通信類需求、生活信息類需求、娛樂游戲類需求、商務支付類需求和社會交往類需求等爆發式增長,用戶更希望得到一站式的服務。而傳統的有線電視網迫切需要一種全新適合自身的業務模式來指導自身網絡改造。
    一、傳統的有線電視網傳輸是廣播傳輸,意味著網絡向子網每一個用戶都投遞一份數據包或信號,這也是點到多點組播的一種方式,然而不論主機是否樂于接受數據包或信號,這樣造成嚴重的網絡資源浪費。
二、傳統有線電視網中,中繼器中傳輸的廣播電視信號均從一個接口進入,從其他接口出去。從信號源直到目的地必須人為配置,形成一個無環的源到多點樹形結構。主要還是依靠人工手動計算、設計,雖然近兩年出現了一些輔助性的設計軟件,但是在設計復雜的同軸分配網絡的時候,這些軟件還是需要經驗豐富的工程師在設計中進行人為調整。這種人為靜態配當網絡變化或出現故障,需要人為配置恢復無環的源到多點樹形結構,也不能形成網絡備份保護,一旦一條路徑中斷,難以實現網絡的無差錯傳輸并自我恢復,不能確保傳輸鏈路的穩定性,更不能適應當前網絡日新月異的變化。
三、傳統電信網采用基于TCP/IP網絡協議的如下方式完成組播,又必須將電視網絡采用數據傳輸并將電視網絡切換為數據網絡通信實現,而不能基于傳統有線電視網平滑過渡:點對點的單播傳輸方式,發送者為每一個接收者建立一條專門的連接發送數據,然而由于IP的帶寬限制使得客戶端對于網絡大體積數據資料的下載受到限制,服務器所能承受的專門連接數目是有限的,同時由于訪問者增多容易導致服務質量下降,這樣的發送是低效的而且代價較高。IP組播的提出在正好解決了這一系列的問題,它允許發送者只發送一份數據,通過路由器復制轉發,使得處于同一組播組的接收者正好接收到它所感興趣的那份數據,這樣大大降低了數據分發時對服務器和網絡帶寬的要求,在有限的帶寬條件下使網絡產生出更高的效益。
以上也是作者在八年工作實踐中碰到的實際情況,目前雖然有線電視網絡在三網融合的大背景下,將進行雙向改造,并實現IP化,但是某些國內電視網絡前期投入很大,積重難返。作者通過對IP組播技術以及高效可行的最短路徑優先算法的研究,而設計智能中繼器(分支器/分配器),實現基于傳統電視網絡的組播技術。



圍        隨著網絡技術、數字技術、多媒體技術的高速發展,有線電視網IP化在世界上很多國家已獲得了很大的發展。對于運營商的IP視頻業務的傳送方式主要是點播方式和組播方式。點播接收是個性化選擇收看,具有實時交互、帶寬需求大的特點。組播接收用戶能選擇范圍內的頻道。由于收看組播的用戶收看的內容是相同的,組播技術的實施大量的減少了網絡帶寬浪費。其組播均采用TCP/IP協議中的組播技術,在我國現狀中,大量有線電視網絡積重難返,立即向IP轉化存在諸多難點,本論文就是為基于傳統電視網絡實現智能化和組播提出了一條新的道路。
    本文重點研究了當前有線電視網的組播需求和現狀;我國有線電視網IP化的難點;組播技術理論核心、特點和優點;有線電視網絡組播的特點和應用實現以及智能網絡改造。在此基礎上,重點用最短路徑優先算法實現一種廣播電視網智能傳輸中繼器,能更好的實現組播技術,建立樹形結構,此中繼器承載于廣播電視網絡干線傳輸網絡系統的干線橋接輸出站或中間橋接輸出站,和用戶分配網絡的分配器中。每個中繼器收集網絡其他中繼器的鄰居信息,選舉統一的一個中繼器作為樹根進行最短路徑優先算法,形成從所有中繼器來看一致的網絡樹型結構,數字信號即沿著所算樹進行信號傳輸。中繼器依據網絡連接現狀消除網絡環路實現一對多的組播傳輸,從而實現智能化依據網絡連接現狀進行網絡故障恢復,智能屏蔽冗余傳輸的動態收斂。其研究核心在于消除網絡環路,不論網絡如何變化,總能形成一個無環的樹形網絡,保證組播流正常穩定的傳送,智能屏蔽冗余傳輸,使有線電視網中人工手動進行鏈路配置和電平分配的現象改變,實現智能化,并在仿真模型中檢驗了這種方法。

    文獻名稱    已閱頁碼
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    IP組播的發展已經有20多年的研究,在此期間形成了比較完整的組播協議體系,包括組播的交互協議、組播路由協議、組播地址管理協議等。IP組播路由協議分成域內路由協議和域間路由協議。域內由運營商或企業自行治理,主要包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等協議。域間通過共同的約定域間組播協議實現域間的組播,主要包括MBGP、MSDP等協議。經過這些年的研究發展,目前絕大多數面向內部網絡的路由器都實現了PIM組播路由協議和IGMP協議,具有支持組播業務的能力。在很多運營商和企業網絡中,IP組播業務已經得到一些應用,比如基于IP組播建立的視頻傳輸系統可以有效地支持大規模的接收終端。但是組播業務的控制和管理還未有效地成為體系,組播設備的組播功能并沒有得到大范圍的開放。IP組播在互聯網的應用中并沒有取得預期的成功,互聯網上極少的組播業務內容和擴展性欠缺的組播體系結構是阻礙IP組播發展的主要原因。標準的IP組播業務模型是一種任意發送任意接收的開放模型,開放的IP組播模型在開放的因特網環境中難以支持有效的管理和控制機制。在這種模型下,接入控制、組管理、組地址的協調機制一直沒有有效的解決方案。IP組播在商業盈利模式上還不夠清晰,尚大部分還處于試驗或試運行狀態。
    根據信產部電信研究院通信信息所的數據,歐洲的IP視頻發展最快,占據了IP視頻用戶市場35%的份額,亞太占據了43%的份額,而北美則占據了18%的用戶市場份額. 2006~2010年歐洲IP視頻家庭普及率從1%增長到11%。在IP視頻用戶數排名前10位的國家和地區中,除中國香港地區外,均為歐洲國家。
    在我國組播視頻業務發展中,電信和廣電之間有不同的利益取向。電信行業以帶寬使用獲得收益,缺乏支持組播業務的動力,在組播源方面受制于廣電部門。廣電行業缺乏足夠的政策和實力進行網絡雙向改造和投資,體制和運營上尚需改進。目前,我國的電信運營商也已開始重視IP視頻的發展,現正大規模的應用組播技術為視頻業務服務。中國電信計劃在5個省、17個地區開展IPTV商業試驗,以期盡快進入全面商用階段。國內廣電運營商也積極開始IP視頻的應用,2008 年12 月4 日科技部萬鋼部長與國家廣電總局王太華局長簽署了《國家高性能寬帶信息網暨中國下一代廣播電視網自主創新合作協議書》,確定了以3TNet 自主創新的核心技術為支撐,開發適合我國國情“三網融合”的,有線無線相結合、全程全網的中國下一代廣播電視網(NGB)技術體系,建設覆蓋全國主要城市的示范網。2010年,國務院頒布了《推進三網融合總體方案》(國辦〔2010〕5號),標志著三網融合進入了實質性推進階段,通過技術升級以及網絡改造,最終實現建設NGB的總體目標。下一代廣播電視網(NGB)以IP視頻為主要業務,組播和點播相結合,以HFC雙向網絡改造和以 EPON技術為基礎接入網采用FTTH和FTTB+CM的方式進行改造。
    電視組播技術的發展趨勢是向IP轉發,實現三網融合,但是在我國電視網絡高度發達的情況下,各省各地區各縣存在大量傳統的有線電視網絡。如果在傳統電視網絡中實現智能化的網絡組播國內外存在空白。本課題希望能給予傳統電視網絡的智能化改造,并同時支持組播信號和數據傳輸提出一條新的道路。

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