P2P网络电视还须跨越六道坎

　　-信息产业部电信研究院 薛宁

　　P2P技术曾被《财富》杂志列为影响Internet未来的四项科技之一，确实，从互联网设计之初的Peer-to-Peer的工作方式到现在互联网上广为流传的基于P2P的文件下载、网络电视等应用，都有着P2P技术的影子。目前，P2P技术正不断应用到军事、商业、政府、通信等领域。而IPTV业务是近两年电信领域的一个热门业务，不少的运营商将其作为下一个真正的业务增长点。目前结合P2P技术的IPTV业务应用已经有多种实现，然而P2P技术为IPTV业务实现带来灵活和高效率等优点的同时也带来一些问题，比如时延、网络不可控、可管理性差等问题，在IPTV业务中应用P2P技术必须要考虑和解决上述问题。

　　P2P技术的基本理念就是对等，体现在应用中就是参与者不但接受服务而且提供服务(如：共享资源等)。另外该技术主要应用于互联网，同样具有互联网尽力而为的印迹，其本身并不考虑控制、管理等问题，而这些问题在电信业务应用中则是不可或缺的重要部分，因此在IPTV的内容分发系统中应用P2P技术就必须考虑和解决一些问题，包括：业务时延问题、网络不可控问题、ADSL节点上下行带宽不对称的问题、NAT/FW穿越的问题、安全性问题、可管理性问题。

　　时延

　　用P2P技术实现IPTV业务的内容分发实际上也是一种应用层组播方式，也就是在各个Peer上实现的组播，由于P2P方式的内容分发每个内容切片往往要经过多跳才能到达请求端，因此这种方式必然会带来时延的叠加效应，即离根节点越远的用户时延越大。为解决这种时延叠加的问题，可采用：第一，对有条件的地区，推荐采用IP组播实现直播，即结合使用IP组播与应用层组播；第二，对应用层组播需考虑如下因素：

组播树尽可能扁平，树的层次和深度不能太多，以减少时延。 构建树的时候，将能力较强的节点(带宽、时延、CPU、内存综合能力)放在靠近根节点的位置。 树建立后，需要采用一定的网络性能测量机制，及时对能力变弱的节点的位置进行调整。

网络不可控

　　用户加入、退出P2P网络有一定的随意性、偶然性。P2P网络的拓扑不可控，具有随机的动态变化的特点，如果不采取其他补偿措施，必然会导致IPTV业务的服务质量无法得到有效保障。针对此问题补偿的办法有：路由备份，即为用户请求的每个时间段的流文件切片都提供至少两条路由，当其中一条路由中断时，能迅速切换到其他可选路由继续下载所需的文件切片，以保证流文件在观看过程中的流畅性。内容本地缓存技术，也就是在用户正式播放流文件前，在其终端预先缓存一定时间长度的流文件片段，从而为观看过程中的业务抖动留出处理时间，并使用户能够顺序观看。

　　上、下行带宽不对称

　　P2P网络具有异构的特点，也就是实际的用户终端能力和网络能力都不尽相同，特别是随着宽带用户逐渐的增加，而ADSL网络用户占宽带用户很大的比例。ADSL网络上下行带宽不对称的特点对于P2P技术应用的影响比较大。即使在网络条件比较好的情况下，一个ADSL用户的上行带宽可能也无法满足其它用户的媒体接收速度，这样造成接收者带宽的浪费，同时接收媒体的质量低，会严重影响用户体验。既然无法改变大多数宽带用户采用ADSL网络的现状，就只能通过其他办法来解决这一问题，可行的方法有：接收者同时选择几个ADSL用户的发送者，根据不同的发送者的上传速度，在各个发送者之间进行平衡。根据不同的用户带宽来提供变码率的媒体编码技术，目前MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及H.264等主流的高压缩率的编码技术都支持变码率的编码技术。这样可以为不同带宽的用户提供最合理的服务质量，只是实现的复杂度稍高。

　　NAT/FW穿越

　　同样，在实际网络中部署的大量NAT和防火墙设备是P2P技术应用时不得不考虑的，基于P2P的内容分发过程也必须要穿越NAT和防火墙设备才能保证IPTV业务的正常提供。常用的穿越NAT的方法有很多，可分类如下：需要修改NAT设备(ALG)、需要修改client(STUN、TURN、ICE)、需要修改Server(SBC)、需要修改NAT和client(RSIP、NSIS)、需要修改NAT和Server(Midcom)、需要修改client和增加设备(代理)。

　　在这些方法中，我们需要注意到的是，P2P软件穿越NAT的需求是不可预知的，因此，需要修改NAT的方法就不可行了，而P2P软件的Server端也是不统一的，仅修改Server也无法达到目的，另外增加代理设备穿越NAT的方法需要预知网络拓扑，因此不适合于P2P的动态网络，可见剩下的就只有修改Client的方法了。

　　在IPTV的应用中，P2P方式的通信信令要穿越NAT/FW有下面几点考虑：NAT/FW后的用户共享的资源属于低优先级资源，只有在公网上相同资源紧缺时，才考虑将其提供给其他用户使用；私网用户向公网用户申请资源前，需主动用其接收服务端口向提供服务者发包，以在NAT/FW上建立映射关系；当用户向私网用户请求服务时，可采用ICE的方式确定最佳路径。