侵权投诉
当前位置:

OFweek电子工程网

网络/协议

正文

WiMAX在网络电视接入网中的应用

导读: 网络电视(IPTV)应用的多样化和复杂化使得对带宽的需求逐渐增加,同时承载网的技术不断成熟,使得网络电视应用的带宽“瓶颈”逐渐向接入端转移。本文在比较各种接入技术的基础上,着重介绍了WiMAX接入技术,给出了基于WiMAX接入的IPTV系统模型,分析了WiMAX作为IPTV接入的优势。

  1、前言

  IPTV技术是利用宽带网的基础设施,以电视机或计算机作为终端设备,集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,通过IP协议向用户提供Live TV、VOD视频点播、TSTV 时移电视、互联网络浏览和IP可视电话等多媒体信息服务业务。由于这些业务具有带宽需求大、实时性以及相关的服务质量性能要求高的特点,需要各个运营商为网络电视业务数据流传输的过程提供相应的保证。只有提供更高带宽、高QoS保证的满足业务需求的宽带接入网络,才能保证业务的大规模开展;只有突破接入部分的带宽瓶颈,才能真正推动IPTV的快速发展。

  2、现有的接入技术

  目前4种主流的接入方案是:数字用户线(DSL)、光纤同轴电缆混合网(HFC)、光纤传输+局域网(FTTx+LAN)以及无线接入方案。

  ●对于数字用户环路方案来说,由于其采用了星型的网络拓扑结构,使得采用这种方式接入网络电视的用户能够获得比较好的安全性,同时数字用户环路是目前用户普及率最高的接入手段,但是却也受到传输距离、干扰以及单点失效等多个方面的约束。

  ●对于光纤同轴电缆混合接入方案来说,虽然接入网络电视系统需要对用户线路的改造投资非常小、抗干扰能力强,同时理论上、下行接入速率比较高,但是由于光纤同轴电缆方案采用了共享结构,当用户数量上升之后,接入的速率会随之下降。

  ●对光纤传输+局域网接入方案来说,其在数据传输速率以及安全性等多个方面都满足网络电视的要求,但是需要用户所在的小区预先敷设以太网,这样就限制了接入用户地域。

  ●WiMAX作为无线接入方式的典型代表其特点非常明显,相比于有线网络,无线接入的灵活性更高,并且在WiMAX协议中,多播以及服务质量等相关的性能也都得到了明显的改善,使得这种终端能够满足网络电视接入的要求。

  3、WiMAX接入技术

  WiMAX(World interoperability for Microwave Access)是根据IEEE 802.16标准定义的一种无线宽带接入技术,IEEE 802.16标准有多个版本,802.16-2004(802.16d)和802.16-2005(802.16e)这两个版本使WiMAX真正成为了无线领域中的热点。特别是802.16e的发布,为个人移动宽带领域的发展带来了巨大的推动力。

  3.1 WiMAX的协议体系结构

  WiMAX的协议体系结构模型如图1所示,包括物理层和媒体接入控制层(MAC)。MAC层又包含三个子层:特定服务汇聚子层,提供与更高层的接口,通过不同的汇聚方式更好地适配各种上层协议;公共部分子层,负责执行MAC层的核心功能,包括系统接入、带宽分配、连接建立、连接维护等;安全子层,提供加密、鉴权、密钥交换等与安全有关的功能。

  

  图1 WiMAX的协议体系结构

  3.2 物理层

  WiMAX系统为满足各种不同应用场合制定了两个使用频段:10~66 GHz与2~11 GHz。WiMAX在10 GHz~66 GHz频带内,定义了一个单载波调制模式的空中接口;在2~11 GHz频段范围内,定义了三个空中接口规范。

  3.3 媒质接入控制(MAC)层

  WiMAX系统(包括802.16e和802.16-2004)的MAC层最显著的特点是面向连接,即所有业务(包括本身是无连接的业务)在802.16系统中都将映射到连接上,每条连接都有一个16bit的连接标志(CID)作为唯一标志。WiMAX的MAC层定义了较为完善的QoS机制,MAC层针对每个连接设置不同的QoS参数,包括速率、时延等指标。为了更好地控制上行数据的带宽分配,标准还定义了不同的上行带宽调度模式,针对实时和非实时业务,固定比特率和可变比特率业务的特点采用不同的调度机制,实现带宽的灵活分配。其MAC层的设计既支持点对多点(PMP)结构,又支持网络(Mesh)结构,同时支持连续型业务和突发型业务,包括话音、数据、IP连接、VoIP等。为了解决无线传输环境的不稳定性,MAC层采用了无线链路自适应技术、ARQ和H-ARQ技术等来保证信息传输的可靠性和有效性。IEEE802.16e-2005在IEEE 802.16-2004的基础上在MAC层引入了很多新的特性。主要包括三个方面:切换技术、节电功能、安全能力。

  4、基于WiMAX接入的IPTV系统模型

  基于WiMAX的IPTV接入网的功能框图如图2所示,包括视频服务器(Video Server)、视频路由/交换器(Video Router/switcher)、用户基站(SS)、基站(BS)、终端。

  

  图2 基于WiMAX的IPTV接入网系统模型

  ●视频服务器(Video Server):存储语音视频内容,内容是从预先录制好的节目压缩编码得到,再向用户提供服务。视频服务器可以集中或分散分布在核心网络中。

  ●视频路由/交换器(Video Router/Switcher):提供视频服务器到IP网络的路由接入。

  ●用户基站(SS):基站的一种,提供基站和用户终端的中继连接,通常采用固定天线安装在小区的屋顶上。基站与用户基站之间采用动态适应性信号调制模式。

  ●基站(BS):基站提供用户基站与IP网络间的连接,通常采用扇形/定向或全向天线,可提供灵活的子信道部署与配置功能,并根据用户群体状况不断升级扩展网络。

  ●终端:WiMAX系统定义用户终端设备与用户基站间的连接接口,提供用户终端设备的接入。

  图3是IPTV的传播协议栈。语音视频内容首先经过压缩编码(大多采用MPEG-2),然后使用实时传输协议(RTP)封装,得到的载荷使用UDP或者TCP封装成IP层的有效载荷,最后经过IP协议和以太网802.3协议封装后在核心网络中传播。核心网边缘的WiMAX基站在收到802.3协议包后,基站的MAC层解封装该包,去除以太网协议头,再封装成802.16协议的MAC层分组数据单元和PHY层数据单元。物理层采用前向纠错编码(FEC)、符号映射和OFDM调制等技术为数据单元准备无线空中连接。无线电收发器通过天线再把信号发送给SS或BS。当SS和BS接收到信号后,通过上面过程的逆过程,把信号还原为用户需要的语音视频内容。

  

  图3 IPTV传播协议栈

1  2  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号