[可管理的Ｐ２Ｐ牵手ＩＰＴＶ] 牵手餐饮管理有限公司

　　在IPTV流媒体服务和存储系统中采用P2P架构，可缓解IPTV系统服务器性能的瓶颈压力，而可管理的P2P更是有效解决了IPTV中计费和服务质量的问题。 　　目前中国的IPTV系统采用客户机/服务器(C/S)模式提供单播和点播，包括VoD和时移电视业务(Time-Shifted，使观众不再受电视台播放时间的限制，可以任意对正在播放的节目进行暂停、倒退和快进)。由于服务器输入/输出(I/O)瓶颈的限制，一台服务器只能支持有限的并发流(千数量级的并发流)。要解决十万、百万用户同时收看的问题，不仅需要大量服务器，还需要极宽的网络带宽。目前的解决方法之一是采用组播来提供广播，但现有网络要支持组播，需要进行改造，这不仅导致成本增加，还将损失互联网无所不在的通达能力。显然，客户机/服务器已经成为制约IPTV发展的“瓶颈”，解决方法之一是体系结构向对等连接(P2P)模式演化。
　　
　　P2P理念与IPTV业务的结合
　　
　　作为一种应用层软件技术，P2P本质上是一种分布式计算模型。传统C/S系统依靠特定的服务器或集群提供可靠的计算资源和性能来保证应用完成，而P2P系统是依靠普通计算机的共享计算资源完成应用。
　　
　　共享资源协同计算是P2P的生存方式和生命力源泉，P2P系统将互联网应用从集中处理应用模式的禁锢中解放出来，使其不再依赖于有强大处理能力和高带宽高性能的计算机设备。利用多个通用计算机设备的共享计算资源，满足应用对高带宽、I/O能力、强大处理性能的计算资源要求。
　　P2P意味着计算机网络全部计算潜能的一次释放。采用P2P架构可以有效地利用大量普通计算设备的计算资源和带宽资源，将计算任务或存储数据分布到所有结点上，达到高性能计算、高I/O能力、高带宽和海量存储的目的。P2P系统在大规模并发服务时凸显优势，降低了整个系统的部署成本，这种高性价比能力正是P2P技术发展的强劲动力。
　　IPTV系统的流媒体服务和流媒体存储是IPTV技术的关键，利用P2P的共享资源协同计算的理念，在IPTV流媒体服务和存储系统中采用P2P架构，可以解决IPTV系统的服务器性能瓶颈问题，实现系统的负载均衡，并可以大大降低设备部署成本，无需昂贵的高性能专用媒体服务器和存储设备。
　　
　　现阶段P2P的弱点
　　
　　● 计费方式欠缺
　　IPTV业务的真正出路在于开展多种方式的收费运营，形成健康合法的产业链，与现有的数字电视等多媒体业务共同形成一个竞争且合作的良性市场环境。要实现这个目的，运营商需要建立可控可管理的IPTV重叠网和业务平台。目前的P2P系统还不能提供一个完整精确的计费数据和手段，在可管理可运营方面较为欠缺。
　　● QoS无法保障
　　另一方面，如何保证各种多媒体业务的服务质量（QoS）是IPTV业务发展的基石，除了直播业务，如何保证未来众多的个性化单播业务的服务质量，例如时移和监控业务，也是对P2P IPTV提出的高要求之一。因此现有的P2P系统并不能完全照搬到IPTV。
　　
　　可管理的P2P应运而生
　　
　　目前完全基于PC终端计算资源的P2P下载和流媒体业务仅仅实现了分布式环境下内容资源的发现、调度和使用的优化。而数据的存储都在客户端，计算和存储资源是不可靠的，对网络计算和存储资源没有有效的管理能力。
　　如果在现有的P2P环境中增加一组包含流媒体处理和存储的分布式网络计算节点（超级业务节点），在P2P网络中建立公共的分布式存储资源，和PC终端一起同时实现对通信、流媒体分发、存储和内容等资源的有效管理，提高了单播业务的服务质量，增加了时移电视等大量新功能。利用超级节点有效的资源保障和管理，则可以通过弱终端（例如机顶盒）也能实现强大的功能。
　　这种可管理的P2P被称为MP2P（Manageable P2P），而现有P2P是SP2P(Simple P2P)。MP2P是可以服务质量保证和可管理可运营的P2P，可以比现有SP2P提供更多的业务功能扩展。MP2P是P2P技术发展的高级形式，同时把所谓的Iptv（大IP小tv）和ipTV（小ip大TV）的概念统一起来了。小IP大TV，基本上还是维持着电视的形态; 真正有前途的是大IP小TV，就是流媒体技术在共同互联网上做演示，这是互联网电视。
　　MP2P避免了SP2P在网络中过度的无序发展性，提高了整体P2P重叠网的网络资源、存储资源和计算资源的利用率和服务能力，降低了对基础网络资源的消耗和成本，是SP2P的发展方向。MP2P同时遏制了SP2P被不当利用的趋势，防止SP2P成为网络攻击的工具，MP2P的可管理同时意味着更高的安全性和防攻击性。MP2P与IPTV的结合将计算资源与业务能力分开，让分布式架构彻底扁平化，使P2P网络和IPTV业务网络具备了资源优化能力。只有具备了资源优化能力的IPTV网络才是可经营的网络，才能保证大规模运营和低成本。
　　
　　1. IPTV上P2P可管理性的增强
　　利用MP2P技术，P2P IPTV系统解决了现有P2P系统可控性较差的问题，改善了单纯依靠足够的种子节点来启动分发过程以及节点发送流的速率比较低、各节点服务控制和资源贡献公平的弱点，大大增强了单播业务能力和服务质量。
　　P2P IPTV运营商可通过部署超级节点（Super Node）构建出一个多层次的可管理的结构化P2P重叠网。在各个超级节点上存储了系统中其他部分节点的信息，发现算法主要在超级节点之间转发，超级节点再将查询请求转发给适当的叶子节点。叶子节点主要是指IPTV终端，包括IPTV 机顶盒、IPTV PC客户端、IPTV网络PVR及其他各种可能的IPTV终端设备。P2P IPTV超级点之间构成一个高速转发层，超级点和所负责的普通节点、IPTV终端构成若干层次。
　　通过超级节点的部署，完成应用层组播的支持，而不需要网络层的支持，避免出现由于网络层迟迟不能部署对组播的支持而使组播应用难以进行的情况。利用基于DHT的发现机制在超级节点及参加的IPTV终端（普通结点和叶子节点）之间实现一个支持应用层组播的可扩展的，支持容错能力的IPTV P2P重叠网络。
　　P2P IPTV的体系架构不仅有利于组播，而且增强了认证、计费、用户数据、设备管理等方面的可管理性。借鉴TR069管理协议，P2P IPTV可以利用会话（Session）、时间控制以及会话和时间的混合式控制策略，完善了叶子节点的服务控制策略，尽可能地保证IPTV业务的服务质量。
　　
　　2.P2P IPTV的业务能力增强
　　P2P IPTV充分利用了IPTV终端的存储和计算能力，进一步发挥了P2P天然具备的对等服务功能。无论是IPTV PC客户端软件还是机顶盒设备，P2P IPTV更加注重终端用户自身存储能力的释放和业务解决方案。
　　P2P IPTV增强了两级数据缓冲管理机制，以满足单个节点媒体共享和媒体播放的不同应用要求。P2P IPTV的调度机制同时也被调整为基于用户行为的，包括内容的拉（PULL）和推（PUSH）两种能力。
　　P2P IPTV突破性地加强了IPTV终端的推的能力，也就是无限扩展了用户个性化的上传数据媒体业务，例如家庭网站、网络游戏、即时通信、照片上传共享、多媒体的个人博客等等业务。结合上述的两级数据缓冲管理机制，完成了节点的业务分离，保持不同业务能够按照用户所需的服务质量运行能力。
　　
　　P2P IPTV媒体交换网络
　　
　　与现有SP2P系统和流媒体平台相比，P2P IPTV在媒体交换和内容分发方面有了巨大的变革。P2P IPTV放弃了传统CDN的基于文件式内容存储和集中式媒体交付技术，取而代之的是基于流化内容存储和混合式流媒体服务网的媒体交付技术。
　　传统的CDN基于文件式内容存储和集中式流服务的媒体交付技术，内容的分发（包括从全国中心到省中心或者从省中心到地市的分发）采用文件形式，或者分段文件形式。流服务节点每次进行流服务时，将基于文件的内容从存储设备提取，并对音视频内容分布进行流化处理后，向客户端提供流化服务。流服务节点采用集中方式，即对于同一个节目，客户只从同一个流服务节点获得流化内容。传统的CDN面临多种问题，例如需要单独的CDN服务器和集中式存储设备，造成开发和维护成本高，业务扩展能力差。另外，由于媒体文件数据较大，形成服务器I/O瓶颈，实时性较差，很难保证大容量并发规模的单播业务的服务质量。
　　
　　　图2 以切片为基础进行存储、分发和服务
　　
　　
　　　图3 基于P2P架构的切片技术
　　
　　P2P IPTV技术包含以下特点:
　　● 事先对内容进行流化预处理，避免流服务功能模块在提供流服务时每次都要进行流化处理，降低系统处理开销与设备成本，减少了流服务对节点的性能要求，为P2P技术的适用提供了前提，同时保证了服务质量的可靠性和实时性。
　　● 流化后的内容被分块分布地进行存储，分散了存储要求，结合P2P技术完成了分布存储，提高了存储资源与内容资源的利用率，从而降低了集中存储部署成本。同时为实现实时电视节目组播向时移电视的无缝切换提供了保证，弥补了传统P2P在单播业务方面的弱点。
　　● 在流化的媒体内容注入流媒体服务域之前，P2P IPTV系统对实时电视节目和点播节目内容进行流化处理，包括内容编码、内容切片、数据加密和会晤封装; 然后将流化后的内容注入到媒体交付域的分发/传送模块。
　　
　　P2P在IPTV系统中的应用示例
　　
　　针对媒体内容大容量的特性，对内容的存储不再采用由一个磁盘阵列集中存储的方式，而是采用由不同的刀片式服务器分散存储、集中管理的方式，从而防止磁盘阵列有限吞吐量的瓶颈。同时，这种存储方式提供了良好的线性扩展能力，随着服务器的增加，存储容量和输出带宽也随着增加。
　　基本原理是采用切片的方式存储，将体积巨大的视频文件切分成一个个固定大小的视频切片，然后以切片为基础进行存储、分发和服务。切片的大小是经过复杂的统计分析媒体内容的访问特性得出的。同时，切片尽量保存在每一个媒体基站的不同刀片式服务器上，从而有效提高媒体内容访问的并发量。考虑到媒体存储冗余，每个切片在不同服务器中存储多个以上备份，当一个媒体服务器出现故障时，保存了相同切片的其他媒体服务器能够不中断地继续提供服务。
　　基于P2P架构的切片技术优势之一是支持多点同时分发技术，即同一个电影内容的不同切片可以从不同的节点同时分发。当用户点播的内容在所在的媒体服务器上只有部分切片或者没有时，系统将采用多点同时分发技术进行内容的快速分发。
　　由于影片的切片是均匀地分布在不同的媒体服务器上，因此若用户点中一部影片，多个媒体服务器的硬盘同时在工作，轮流提供服务。
　　当服务请求增加时，不同媒体服务器的负载均匀增长。传统的基于文件的媒体存储方式，若用户点中一部影片，只是存储这部影片的媒体服务器的硬盘在工作，如果这部影片是热片，那么结果是某个媒体服务器的负载很高。
　　通过安装专门的软件扩展，PC终端也可以参与到整个IPTV服务中来担当服务器的角色，形成具有服务质量保证的P2P IPTV系统。
　　P2P IPTV还面临技术、运营模式、产业链以及法律法规等各方面的问题，而解决这些问题正是实现创新的机会。发展P2P IPTV有助于平衡各方面利益，建立可持续发展的产业链。