2024年5月1日发(作者：诺基亚上下滑盖的手机)

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FCC技术在IPTV中的应用与评估

张文彬

中国电信股份有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830001

摘要：随着IPTV直播节目向高清视频发展，直播视频码流达到了8 M，频道切换时延也由标清1 s延长至2 s，

用户体验随之下降，同时也影响到了业务的发展。而将FCC技术应用在IPTV中就可以很好地解决这个问题。

文章详述了FCC技术在IPTV中的应用与评估，以供参考。

关键词：IPTV；FCC；频道切换

中图分类号：TN 94

0 引言

随着IPTV产业链的逐渐成熟，业务需求已从“可

用”“能用”向“好用”阶段转变，提供良好的用户体

验已经成为IPTV业务进一步发展的必要条件，而直播

频道切换时延是用户业务体验的关键指标，因此如何提

升直播频道切换响应速度是运营商急需解决的问题。

［1］

量指标QoE（Quality of Experience）的重要组成部

分

［2］

。IPTV直播频道切换时延是指用户通过遥控器

进行直播频道切换，到频道画面在电视屏幕上出现所

需要的时间。一般情况下，用户能够接受的直播频道

切换时延在1 s之内，如直播频道切换时延超过2 s，

会有明显的滞后、停顿感，用户视频观看感受将会因

此下降。

IPTV直播频道切换和传统有线电视有所不同，

在传统有线电视的网络中，电视机能够同时接收所

有直播频道的信号，频道切换时间在0.5 s左右。因

为IPTV直播频道切换有相关的解码过程，以及网

络IGMP交互时间，所以切换时间相较于有线电视要

稍长，但基本也能够在1 s以内完成直播频道切换。

IPTV受到运营商接入网络的带宽限制，机顶盒同时

只能接收一路直播频道信号，并且IPTV的直播频道

切换需要复杂的网络信令交互过程，因此，IPTV直

播频道切换时延累计会增长，平均的直播频道切换时

延在2 s左右。IPTV直播频道切换时延主要包括遥控

直播切换时延（s）

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

全

疆

阿

克

苏

阿

勒

泰

巴

州

博

州

昌

吉

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密

和

田

喀

什

克

拉

玛

依

克

州

奎

屯

石

河

子

塔

城

吐

鲁

番

乌

鲁

木

齐

伊

犁

2.21

2.29

2.07

2.05

2.55

2.2

2.03

2.42

2.61

2.16

2.08

1 新疆电信IPTV 直播频道切换时延现状

2018年初，新疆电信全疆IPTV直播频道切换平

均时延为2.21 s，全疆16个地州市分公司的IPTV直

播切换时延均大于2 s，较直播频道秒级切换目标值

差距较大，用户观看体验受到影响。图1为具体的直

播切换时延T

O

值。

2 频道切换现状技术概述

2.1 频道切换概述

IPTV直播频道切换时延是IPTV业务用户体验质

2.3

2.242.24

2.02

2.05

2.28

图1　新疆电信直播切换时延T

0

值

作者简介：张文彬（1985—），男，蒙古族，通信工程师，就职于中国电信股份有限公司新疆分公司，从事宽带、视频运营维护管理工作。

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期

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器响应时间、网络响应时间、视频I帧响应时间、视

频I帧传输时间、机顶盒解码时间五个部分。

2.2 FCC概述

FCC（Fast Channel Change，频道快速切换）技

术是针对IPTV系统中直播业务提供的一种快速响应

用户频道切换请求的技术

［3］

。

通过在运营商的IPTV网络中部署FCC服务，可

以缩短I帧等待时间及IGMP交互时间，缩短I帧传

输时间，提升直播频道的切换速度。即用户进行直播

频道切换时切换到支持FCC的直播频道时，FCC系

统能够支持快速切换到目标的直播频道，缩短直播频

道切换时间，减少用户切换频道时出现画面停顿、黑

屏等现象。基于FCC的IPTV直播频道切换分为以下

三个过程：FCC服务器缓存频道内容、机顶盒请求

FCC服务、FCC服务器下发服务。

3 FCC在IPTV中的部署方案

3.1 FCC组网方案

新疆电信IPTV平台为三级网络架构，分别为

省中心—区域中心—边缘节点，结合企业投资及FCC

实现效果，对FCC采用分布式应用部署，将FCC服

务器部署在省中心节点和各地州市分公司区域节点，

其组网方案如图2所示。

IPTV BMSNMS

Middleware

BTV Headend

Media Center

FCC

IF1

Server

IF5

IF2

IF3

FCC

Backbone Layer

FCC

Server

Server

图2　FCC组网方案

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期

3.2 FCC服务器配置原则

FCC服务器本质上属于CDN设备，按单播并

发进行配置计算，首先计算FCC的单播并发需求，

然后根据FCC服务器的性能进行设备配置。表1为

FCC配置原则。

表1　FCC配置原则

特性性能配置原则

　FCC=Max（直播频道×码率/FCC最

　FCC（只做

　1 Gb/s直播

大输入能力，在线用户数×组播并发

快速频道切换）

入，8 Gb/s单

用户比例×FCC用户比例×1.3/ FCC并

播出流

发处理能力），其中1.3系数是考虑快

速发包的冗余系数

其中，FCC用户比例默认取值为5%，其他参数

根据现网实际情况取值。

例如，20万IPTV用户，在线用户比例为50%，

其中直播（组播）用户占在线用户的50%，FCC快

速切换频道用户数为直播用户数的5％，100路频道，

平均4 Mb/s码流。平均码率=（标清频道数×2.8+

高清频道数×8+蓝光频道数×20）÷总频道数，其

中标清频道码率2.8 M、高清频道码率8 M、蓝光频

道码率20 M。

FCC计算过程如下：

FCC带宽=200 000×50%×50%×5%×4=

10 000Mb/s；

FCC 服务器数量=Max（100×4÷1024÷1；

10 000×1.3÷1024÷8）=Max（0.4，1.6）=1.6。

向上取整，因此需要2台FCC服务器。

3.3 FCC服务器配置方案

依据模型测算，全网FCC带宽需求为206.6 G，

全网需部署FCC服务器42台，其中乌鲁木齐节点与

省中心共用，剩余各本地网FCC节点均部署于区域

中心节点。 FCC服务器配置方案如图3所示。

3.4 FCC技术实现

FCC服务包括FCC直播频道发布和FCC频道

切换。

3.4.1 FCC直播频道发布实现流程

FCC直播频道发布流程是指操作员在CMS中创

建FCC属性的直播频道，CMS系统将该直播频道属

性同步到IPTV CDN，除了原有的直播发布流程之外，

MM还需要按照各个区域节点的FCC频道冗余数选择

并通知FCC Server发布直播频道。FCC直播频道发布

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FCC服务器部署（台）

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

乌

鲁

木

齐

克

拉

玛

依

吐

鲁

番

哈

密

昌

吉

博

乐

巴

州

阿

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苏

克

州

喀

什

和

田

奎

屯

伊

犁

塔

城

阿

勒

泰

石

河

子

0

2

2

222

2

22222

444

8

图3　FCC服务器配置方案

CMSCMI

1.发布支持FCC

与RET直播频道

2.通知CMI发

布直播频道

3.转发发布信息到MM

4.响应发布

5.响应发布

6.选择FCC发布频道

7.返回发布结果

8.通知RRS更

新内容分布

查询

发布结果

11.响应发布结果

12.同步发布结果到MEM

更新

内容分布信息

响应内容更新

MMFCCRRSMEM

图4　FCC直播频道发布实现流程

实现流程如图4所示。

FCC直播业务具体发布流程如下：

（1）操作员在CMS上输入直播频道发布信息，

设置支持FCC/RET。

（2）CMS通知CMI发布直播频道，消息中包括

支持FCC/RET信息。

（3）CMI转发消息给MM。

（4）MM将发布任务入库，返回CMI命令应答。

（5）CMI返回CMS命令应答。

（6）MM解析发布直播的参数信息：此频道要

求支持FCC/RET。MM按照各个POP点的FCC频道

冗余数选择若干个FCC设备发布。

（7）FCC Server向MM返回发布结果。

（8）MM将FCC Server的发布状态入库，通知

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RRS更新内容分布情况。内容分布信息包括频道的

组播组IP、FCC Server 的IP，该组播IP用于STB向

RRS发送FCC调度请求。

（9）RRS更新内容分布并向MM返回更新响应。

（10）CMS定时向CMI查询直播发布任务结果。

（11）CMI判断发布是否成功。每个POP点只

要发布成功一份FCC直播频道就认为FCC/RET特性

发布成功，返回发布结果。

（12）CMS同步发布结果给MEM，同步消息中

包括这个频道是否支持FCC/RET。

（13）MEM更新内容分布信息。

3.4.2 FCC直播频道切换实现流程

持FCC，机顶盒直接加入组播组。

（2）RRS收到机顶盒的RSR请求后，RRS判断

机顶盒是否支持NAT穿越功能。如果不支持，机顶

盒直接加入组播组。如果支持，继续执行下面的步骤。

（3）RRS根据调度策略检查是否有合适健康的

FCC Server。判断标准如下：如果有合适健康的FCC

Serer，继续执行下面的步骤。如果没有合适健康的

FCC Server，RRS向机顶盒返回RSI响应消息并通知

机顶盒立即加入组播组，执行11。

（4）检查RSR请求是否支持重定向标识。判断

标准如下：如果请求中支持重定向，RRS通过RSI消

息向机顶盒返回FCC Server地址。如果请求中不支持

重定向，RRS直接转发RSR请求给FCC Server，执行6。

（5）机顶盒收到RRS返回的RSI响应消息，判

断RSI响应标识是否支持重定向。判断标准如下：如

果RSI响应标识中支持重定向，机顶盒继续向FCC

Server发送RSR请求。如果RSI响应标识中不支持重

定向，机顶盒等待接收FCC Server发送的单播数据。

（6）FCC Server收到RSR请求后直接向机顶盒

FCC频道切换流程是指用户从EPG页面展示的

直播频道列表中选择并切换到FCC直播频道，如图5

所示。

FCC直播频道切换实现流程说明如下：

（1）用户通过遥控器切换频道时，机顶盒根据

频道信息列表判断频道是否支持FCC。如果频道支持

FCC，机顶盒向RRS发送RSR请求；如果频道不支

STB

1.判断频道是否支持

FCC，并发送RSR请求

RRS

FCC

Server

2.判断是否支持NAT穿越

3.检查是否有合适

的FCC Server

4.通过RSI消息

返回FCC Server地址

消息支持重定向，向

FCC Server发送RSR请求

6.返回RSI消息

并发送单播流

7.接收单播流并播放

8.检查缓存中数

据是否发送完毕

9.通知STB加入组播

10.继续接收FCC

Server发送的单播流

11.发送收到的第一

个组播数据包序号

Server停止

向STB发送单播流

图5　FCC直播频道切换实现流程

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直播切换时延（s）

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

新

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苏

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和

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克

州

奎

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子

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城

吐

鲁

番

乌

鲁

木

齐

伊

犁

0.96

0.81

1.06

0.94

0.86

0.9

1.08

1.15

1.03

1.04

0.8

0.950.95

0.93

1.08

0.9

0.95

图6　直播切换时延达到值

返回RSI响应消息，并从缓存中找到一个合适的I帧

以1.3倍速向机顶盒发送单播流。

（7）机顶盒收到RSI响应消息，接收FCC

Server发送的单播流并开始正常播放。

（8）FCC Server实时检测本地缓存中的数据是

否发送完毕。当FCC Server缓存块中的数据发送完毕，

FCC Server通知机顶盒加入组播，并以1.3倍速向机

顶盒发送单播流。

（9）机顶盒收到SCN消息后加入组播，同时按

1.3倍速接收单播流。

（10）STB收到组播流后，将第一个组播数据包

序号通知给FCC Server。

（11）FCC Server继续按1.3倍速发送单播流，

直到将要发送的数据包序号大于或等于机顶盒上报的

组播包序号。

（12）FCC Server停止向机顶盒发送单播流。

在解决了IPTV用户直播切换问题后，为了保证

用户观看质量，下一阶段要引入FEC技术（前向纠错），

减少因网络丢包而导致在直播时产生卡顿或马赛克的

现象。FEC的实质就是在网络的传输层产生冗余码流，

能够保证网络在丢包2%的情况下不影响用户的观看

质量。冗余码流越高，纠错能力也就越强，但消耗的

网络带宽也就越多，而运营商分给IPTV用户接入带

宽是有限的，因此，如何平衡冗余码流与正常码流之

间的关系，需要在后期的实施中进行思考与论证。

从运营商的资源优势、运营能力角度考虑，

视频业务将是电信运营商业务拓展的重点，随着视

频应用的日益增多、业务质量的不断提升、FCC和

FEC的技术综合应用，用户视频观看的体验将得到

不断地提升。只有这样，运营商才能在竞争中立于不

败之地

［1］

。

参考文献

［1］陈美，汪清清.FEC/FCC技术在运营商网络中的应用研究［J］.

电信科学，2011（S1）：191

-

195.

［2］布国磊，宋建新.IPTV直播业务快速频道切换的研究与实

现［D］.南京：南京邮电大学，2009.

［3］赵锋利.FCC技术在IPTV中的设计与应用［J］.电信技术，

2018（2）：57

-

59，62.

4 结语

新疆电信2018年11月完成了全疆IPTV平台

FCC功能部署，直播频道切换时延从年初的2.21 s缩

短至部署完成后的0.96 s，达到了直播频道秒级切换

的目标值，提升了IPTV用户体验，如图6 所示。

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