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lP技術在青海廣電城域網(wǎng)中的應用
lP技術在青海廣電城域網(wǎng)中的應用作者/ 師志廣
【摘要】 為適應廣播電視網(wǎng)絡向NG B（下一代廣播電視網(wǎng)絡）以及多業(yè)務融合的網(wǎng)絡演進，滿足語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務以及差異化服務的要求，采用IP技術組建業(yè)務承載網(wǎng)絡，構(gòu)建一張具備高性能、高可靠、可運營、可管理、可平滑升級、適合多業(yè)務承載的IP網(wǎng)絡。此網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)字電視、高清電視、視頻點播等廣播電視業(yè)務及綜合信息、數(shù)據(jù)等IP業(yè)務承載平臺功能，滿足多功能業(yè)務開展，承載未來多種新型增值業(yè)務。
一。青海廣電網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀
經(jīng)過幾年快速的發(fā)展，青海廣電網(wǎng)絡公司已完成了西寧市區(qū)廣播電視數(shù)字電視整體平移工作及80%線路的雙向改造。網(wǎng)絡是業(yè)務的基礎，業(yè)務是網(wǎng)絡價值的具體體現(xiàn)，數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的綜合業(yè)務承載能力，對于青海廣電網(wǎng)絡業(yè)務的良性發(fā)展和用戶需求的滿足至關重要。
目前我公司的數(shù)據(jù)城域網(wǎng)現(xiàn)有的接入網(wǎng)已在逐步建設和完善，形成了以青海廣電網(wǎng)絡公司大樓為核心的總前端（中心機房），七一路、德令哈路、團結(jié)橋、國際村、城南等地為分前端（節(jié)點機房），覆蓋西寧整個小區(qū)和家庭的雙向傳輸網(wǎng)絡。西寧廣電數(shù)據(jù)城域網(wǎng)已經(jīng)通過了一期建設，初步完成了西寧市區(qū)的數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的建設，并已開展業(yè)務。數(shù)據(jù)IP網(wǎng)絡建設，是我們的網(wǎng)絡建設又一個關鍵點，也是廣電行業(yè)推進“三網(wǎng)融合”的重要舉措。
目前我公司的數(shù)據(jù)城域網(wǎng)一期工程的骨干網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是核心層采用華為NE40-8路由器為中央路由器，為匯聚層提供數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，Dhcp Server也由NE40承擔；防火墻采用華為EDOMEN 300通過NAT轉(zhuǎn)換接入Internet，實現(xiàn)寬帶上網(wǎng)；匯聚層中央交換機S6506R采用RRPP環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行了聯(lián)網(wǎng)，骨干層和匯聚層設備之間全部采用GE光路互連。計費認證系統(tǒng)采用的是北京城市熱點的計費認證系統(tǒng)，整個系統(tǒng)支持6000用戶注冊，6000用戶并發(fā)。接入方式主要有EPON+LAN、EPON+基帶EOC、EPON+有源EOC、CMTS等方式。
現(xiàn)已開通EPON系統(tǒng)OLT PON口56個，一個PON口可支持ONU終端節(jié)點數(shù)量為32個，按一個ONU支持用戶數(shù)為30戶計算，可支持近6萬用戶，并且在設備與網(wǎng)絡中都具有巨大的擴容潛力和發(fā)展空間。
二。西寧市區(qū)廣電網(wǎng)IP業(yè)務預測及建設必要性
現(xiàn)在廣電城域網(wǎng)建設需求分析如下：
我公司從現(xiàn)階段三網(wǎng)融合的背景結(jié)合目前廣電業(yè)界的主要的建網(wǎng)思路和模型，提出青海廣電業(yè)務承載網(wǎng)建設需要考慮網(wǎng)絡能承載IPTV業(yè)務、寬帶業(yè)務、VOIP業(yè)務、企業(yè)專線業(yè)務。(新聞傳媒學 www.panasonaic.com)這些業(yè)務對網(wǎng)絡的需求主要體現(xiàn)在流量模型、帶寬和QoS需求上。
目前在初期建設只在總前端設置VOD服務器，所以從總前端到分前端帶寬需求較大，需根據(jù)分前端用戶數(shù)來計算各分前端到總前端的需求帶寬。今后可以考慮在各分前端部署VOD服務器，總前端和分前端的VOD流量模型可以按照90%VOD流量在分前端機房終結(jié)，10%的VOD流量從總前端下發(fā)。
三。西寧市區(qū)IP城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)設計
1.網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計
青海廣電網(wǎng)絡數(shù)據(jù)城域網(wǎng)擬建的二期工程將建設一個真正意義上的全業(yè)務承載網(wǎng)。整個網(wǎng)絡由城域網(wǎng)骨干核心層、匯聚層和接入層組成。
數(shù)據(jù)城域網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲圖如下：
2.骨干層網(wǎng)絡設計
�。�1）隨著業(yè)務量的不斷增加，二期工程時把骨干網(wǎng)絡逐步要建設為2.5GE或10GE三層高速以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡。中心數(shù)據(jù)機房配置核心路由器一臺，配置型號為華為NE80，各分前端配置骨干層路由器一臺，配置型號為華為NE40E，并且路由器之間構(gòu)建RPR彈形分組環(huán)，保證骨干層設備安全、可靠運行，并且能夠支撐全業(yè)務。
建設RPR環(huán)網(wǎng)，要涉及到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡總前端節(jié)點建設及七一路、德令哈路、團結(jié)橋、國際村、城南各分前端節(jié)點建設，所有節(jié)點均需要新增1臺城域網(wǎng)核心層路由器設備�，F(xiàn)骨干層NE40需要下移。
�。�2）建設公司業(yè)務運營支撐BOSS系統(tǒng)，對數(shù)字電視、寬帶業(yè)務、VOD業(yè)務、Voip等業(yè)務能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一管理。也是對現(xiàn)有計費認證系統(tǒng)的升級和改造。
�。�3）匯集層網(wǎng)絡設計
匯聚層主要對區(qū)域內(nèi)接入層的分散業(yè)務進行匯聚，完成區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，提供用戶管理。
在匯聚層采用中高端交換機S6506R，為了適應網(wǎng)絡扁平化發(fā)展的趨勢，匯聚各接入業(yè)務，分別采用1臺高端3層交換機做匯聚交換機，以匯聚各接入點信息流；并分別通過SDH和骨干層NE80通過GE互聯(lián)。
3.網(wǎng)絡接入層的設計
接入層主要是為最終用戶接入服務，放置在用戶側(cè)，采用S2000系列二層可配置交換機。在交換機上劃分VLAN。通過LAN或EOC方式接入。
�。�1）基于EPON+LAN的接入網(wǎng)方式為主要改造方式，條件是雙向網(wǎng)改造時必須同軸和五類線同時入戶。該模式是以局域網(wǎng)的以太網(wǎng)技術為基礎的，通過在小區(qū)不同大樓之間以及各用戶所在大樓內(nèi)部布設光纖和五類雙絞線，組成多為星形結(jié)構(gòu)的寬帶接入網(wǎng)絡。LAN方式是成熟的最穩(wěn)定的以太網(wǎng)技術，是我們公司雙向網(wǎng)絡改造的主要方向，五類線加同軸8+1的接入方式是迎接三網(wǎng)融合的網(wǎng)絡基礎。
�。�2）基于EPON+基帶EOC的接入網(wǎng)為輔助方式
基帶EOC設備包括EOC局端設備和EOC終端設備。EOC局端設備相當于混頻器，將數(shù)據(jù)信號與電視信號混合后進行傳輸，有數(shù)據(jù)接入口，接口類型為10/100M自適應，連接器類型為RJ45網(wǎng)絡接口，輸入阻抗為100Ω。EOC終端設備實質(zhì)上就是分頻器，一般都是無源類型，有同軸輸入口、數(shù)據(jù)和TV輸出口。同軸輸入口為F型連接座， 輸入阻抗為75Ω；數(shù)據(jù)接口類型為RJ45網(wǎng)絡接口，輸入阻抗為100Ω。TV輸出口為F型連接座， 輸入阻抗為75Ω。但都沒有統(tǒng)一的標準，也沒有大規(guī)模應用。
�。�3）基于EPON+有源EOC的接入網(wǎng)為輔助方式
有源調(diào)制EoC系統(tǒng)包括局端設備、用戶側(cè)的終端設備和電纜、分支分配器、跨接器等部分組成。基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡技術的有源調(diào)制EoC主要有HomePlug技術、HomePNA技術、MoCA技術、WiFi降頻技術。EoC技術是CMTS的廉價替代技術，同時具有室外設備故障率低，易于維護；戶均建設成本低，前期投入較低；入戶容易，用戶室內(nèi)無需重新布線，用戶樂于接受；接入帶寬較高，可承載業(yè)務多，基本能滿足大帶寬業(yè)務的需求等特點。但都沒有統(tǒng)一的標準，也沒有大規(guī)模應用。
（4）通過EPON傳輸方式接入。
將匯聚層交換機S6506R交換機作為匯聚層核心節(jié)點，采用EPON傳輸技術接入。OLT局端設備搭建在分前端機房，和中央交換機直接級聯(lián)。現(xiàn)EPON技術可以支持1.25Gb/s對稱速率，將來速率還能升級到10Gebps，10GE EPON還能夠滿足NGB的帶寬要求，10GE EPON+千兆交換機方式可以使用戶入戶帶寬達到百兆。
�。�5）通過光纖收發(fā)器方式進行接入：
對于集團用戶或者分散特殊的用戶時采用，方法為光纖收發(fā)器一邊和匯聚層中央交換機S6506R級連，另一邊連接兩層可配置交換機。光纖收發(fā)器選擇時要區(qū)分單纖或雙纖的，F(xiàn)E或GE的。
四。lP城域網(wǎng)的IP地址規(guī)劃
1.IP地址設計原則
采用國際INTERNET上采用的TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，具有良好的開放性。
IP地址的合理規(guī)劃是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設計中的重要一環(huán)，承載網(wǎng)必須對IP地址進行統(tǒng)一規(guī)劃并得到實施。IP地址規(guī)劃的好壞，影響到網(wǎng)絡路由協(xié)議算法的效率，影響到網(wǎng)絡的性能，影響到網(wǎng)絡的擴展，影響到網(wǎng)絡的管理，也必將直接影響到網(wǎng)絡應用的進一步發(fā)展。IP地址空間分配，要與網(wǎng)絡拓撲層次結(jié)構(gòu)相適應，既要有效地利用地址空間，又要體現(xiàn)出網(wǎng)絡的可擴展性和靈活性，同時能滿足路由協(xié)議的要求，以便于網(wǎng)絡中的路由聚類，減少路由器中路由表的長度，減少對路由器CPU、內(nèi)存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由變化的收斂速度，同時還要考慮到網(wǎng)絡地址的可管理性。
具體分配時要遵循以下原則：
唯一性：一個IP網(wǎng)絡中不能有兩個主機采用相同的IP地址；
簡單性：地址分配應簡單易于管理，降低網(wǎng)絡擴展的復雜性，簡化路由表的款項；
連續(xù)性：連續(xù)地址在層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡中易于進行路徑疊合，大大縮減路由表，提高路由算法的效率；
可擴展性：地址分配在每一層次上都要留有余量，在網(wǎng)絡規(guī)模擴展時能保證地址疊合所需的連續(xù)性；
靈活性：地址分配應具有靈活性，以滿足多種路由策略的優(yōu)化，充分利用地址空間。
企業(yè)用戶應為其分配公有地址，局域網(wǎng)內(nèi)部使用私有地址，地址的轉(zhuǎn)換由企業(yè)自己處理。由于青海廣電網(wǎng)絡公網(wǎng)IP地址比較缺乏，社區(qū)寬帶網(wǎng)內(nèi)的用戶可為其分配私有IP地址，并允許用戶通過私有IP地址訪問城域網(wǎng)內(nèi)部的寬帶業(yè)務。NAT功能可設置在城域網(wǎng)出口、邊緣層或接入層。初期階段建議設置在城域網(wǎng)出口。設備IP地址包括設備的loopback地址、設備間互連的地址、NAT地址池，這些地址往往使用公有IP地址，城域網(wǎng)內(nèi)部設備使用的IP地址應分配幾個集中的地址塊。城域網(wǎng)設備之間的連接鏈路每條需占用4個公有IP地址，設備之間的鏈路包括核心層設備之間、匯聚層與核心層之間、接入層與匯聚層之間、網(wǎng)絡與業(yè)務服務器之間的連接。每個設備LoopBack占用1個公有IP地址。帶外網(wǎng)管應使用私有IP地址，應根據(jù)各城域網(wǎng)設備數(shù)量，并考慮長遠的發(fā)展為其預留幾個集中的私有地址塊。
2.IP地址和vlan規(guī)劃
為了減少局域網(wǎng)內(nèi)地址沖突，本次工程統(tǒng)一采用10.0.0.0網(wǎng)段地址。為了便于后期工程維護，本次工程采用網(wǎng)管地址與業(yè)務地址在不同的網(wǎng)段內(nèi)。
IP地址規(guī)劃基本分為網(wǎng)絡地址，包括網(wǎng)絡互聯(lián)地址（點對點鏈路或其它鏈路地址）和網(wǎng)絡設備地址 。網(wǎng)絡設備地址原則：每臺設備一個地址，給出一個單獨地址段。本次工程設備互聯(lián)地址分配采用10.0.2.0/24一個C 類地址。
3.用戶IP地址
專線用戶應為其出口分配公網(wǎng)地址，局域網(wǎng)內(nèi)部使用私有地址，地址的轉(zhuǎn)換由企業(yè)自己處理，一般是在企業(yè)出口的路由器或防火墻設備上完成；個人用戶機頂盒、語音終端采用私網(wǎng)IP地址，和寬帶上網(wǎng)用戶的地址統(tǒng)一規(guī)劃，保證電腦和機頂盒、語音終端之間可以互訪，機頂盒、語音終端和電腦劃分在不同的私網(wǎng)網(wǎng)段。
個人用戶各種終端的私網(wǎng)地址各分前端統(tǒng)一規(guī)劃，為了節(jié)省私網(wǎng)IP地址資源，要根據(jù)各分前端實際用戶需要按需逐段分配私網(wǎng)網(wǎng)段。
4.設備IP地址
設備IP地址包括設備的lo o p b a ck地址、設備間互連的地址、NAT地址池，這些地址采用和用戶不同網(wǎng)段的地址，保證其安全性和對外的不可見性。同時要預留大量的地址給今后的擴容使用，保留部分網(wǎng)段地址預留作為設備的IP地址。
5.設備命名原則
為了方便地址規(guī)劃及今后的維護，采用統(tǒng)一的設備命名規(guī)范，如：[分前端名] [分隔符] [網(wǎng)絡類型] [分隔符] [設備類別] [分隔符] [安裝地設備編號]
其中：1.分隔符為英文字符“-”；
2.設備類別為設備實際類型；
3.安裝地設備編號為阿拉伯數(shù)字，范圍從1開始遞增；
4.網(wǎng)絡類型為小寫英文字符，如“10g”“155M”：
5.分前端名為所在分前端名稱縮寫（小寫英文字符）；
如西寧分前端的S6506R交換機命名應該為：
“Xingning-10g-S6506R-1”
五。IP城域網(wǎng)業(yè)務開展及實現(xiàn)
廣電網(wǎng)絡公司的寬帶基礎設施建設已日臻成熟，在大型的寬帶網(wǎng)上搭建點播系統(tǒng)，為寬帶用戶提供視頻點播服務已成為我公司重要的增值業(yè)務。構(gòu)建大型視頻點播網(wǎng)站時主要需考慮的因素為：系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活的擴展性、系統(tǒng)安全性、強大的支持大并發(fā)流等特性。省廣電VOD點播系統(tǒng)以省公司中心機房VOD服務器為中心，采用分布式結(jié)構(gòu)、負載均衡及邊緣服務器鏡像技術，可滿足在復雜的城域網(wǎng)環(huán)境下支持多達960并發(fā)用戶點播節(jié)目的需求，同時具備靈活的擴展性；嚴格的用戶認證和節(jié)目級別管理、全面的系統(tǒng)監(jiān)控功能、完善的點播計費策略，多種媒體格式的支持，保證了系統(tǒng)具備極高的安全性、可用性及兼容性。
隨著廣播電視網(wǎng)絡的不斷提升和業(yè)務的高速發(fā)展，城域網(wǎng)業(yè)務日益多樣化，業(yè)務接口越來越復雜，業(yè)務量也大大增加，用戶對帶寬的需求飛速增長。城域網(wǎng)建設是以寬帶光傳輸為開放平臺，通過各類網(wǎng)關實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP接入和各種增值/智能等業(yè)務，與長途網(wǎng)互通的綜合業(yè)務網(wǎng)絡，是數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)在城域范圍內(nèi)的延伸，同時也是寬帶業(yè)務在城域觸及用戶的關鍵，是廣電網(wǎng)絡發(fā)展的必由之路。
主要參考文獻：
1. 《接入網(wǎng)技術》 張中荃 人民郵電出版社
2. 《寬帶IP網(wǎng)絡》 毛京麗 人民郵電出版社 2010.
3. 《現(xiàn)代通信網(wǎng)》 毛京麗 北京郵電大學出版社 2007
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