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lP技術在青海廣電城域網中的應用
lP技術在青海廣電城域網中的應用作者/ 師志廣
【摘要】 為適應廣播電視網絡向NG B（下一代廣播電視網絡）以及多業(yè)務融合的網絡演進，滿足語音、數據、視頻業(yè)務以及差異化服務的要求，采用IP技術組建業(yè)務承載網絡，構建一張具備高性能、高可靠、可運營、可管理、可平滑升級、適合多業(yè)務承載的IP網絡。此網絡實現數字電視、高清電視、視頻點播等廣播電視業(yè)務及綜合信息、數據等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。青海廣電網網絡結構及傳輸網現狀
經過幾年快速的發(fā)展，青海廣電網絡公司已完成了西寧市區(qū)廣播電視數字電視整體平移工作及80%線路的雙向改造。網絡是業(yè)務的基礎，業(yè)務是網絡價值的具體體現，數據城域網的綜合業(yè)務承載能力，對于青海廣電網絡業(yè)務的良性發(fā)展和用戶需求的滿足至關重要。
目前我公司的數據城域網現有的接入網已在逐步建設和完善，形成了以青海廣電網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絡。西寧廣電數據城域網已經通過了一期建設，初步完成了西寧市區(qū)的數據城域網的建設，并已開展業(yè)務。數據IP網絡建設，是我們的網絡建設又一個關鍵點，也是廣電行業(yè)推進“三網融合”的重要舉措。
目前我公司的數據城域網一期工程的骨干網絡結構是核心層采用華為NE40-8路由器為中央路由器，為匯聚層提供數據的高速轉發(fā)，Dhcp Server也由NE40承擔；防火墻采用華為EDOMEN 300通過NAT轉換接入Internet，實現寬帶上網；匯聚層中央交換機S6506R采用RRPP環(huán)網結構進行了聯網，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)點數量為32個，按一個ONU支持用戶數為30戶計算，可支持近6萬用戶，并且在設備與網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IP業(yè)務預測及建設必要性
現在廣電城域網建設需求分析如下：
我公司從現階段三網融合的背景結合目前廣電業(yè)界的主要的建網思路和模型，提出青海廣電業(yè)務承載網建設需要考慮網絡能承載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 m.panasonaic.com)這些業(yè)務對網絡的需求主要體現在流量模型、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，需根據分前端用戶數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，10%的VOD流量從總前端下發(fā)。
三。西寧市區(qū)IP城域網結構設計
1.網絡拓撲結構設計
青海廣電網絡數據城域網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。整個網絡由城域網骨干核心層、匯聚層和接入層組成。
數據城域網網絡拓撲圖如下：
2.骨干層網絡設計
�。�1）隨著業(yè)務量的不斷增加，二期工程時把骨干網絡逐步要建設為2.5GE或10GE三層高速以太網骨干網絡。中心數據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，要涉及到數據網絡總前端節(jié)點建設及七一路、德令哈路、團結橋、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臺城域網核心層路由器設備�，F骨干層NE40需要下移。
�。�2）建設公司業(yè)務運營支撐BOSS系統(tǒng)，對數字電視、寬帶業(yè)務、VOD業(yè)務、Voip等業(yè)務能夠實現統(tǒng)一管理。也是對現有計費認證系統(tǒng)的升級和改造。
（3）匯集層網絡設計
匯聚層主要對區(qū)域內接入層的分散業(yè)務進行匯聚，完成區(qū)域內的數據交換，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。
3.網絡接入層的設計
接入層主要是為最終用戶接入服務，放置在用戶側，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的接入網方式為主要改造方式，條件是雙向網改造時必須同軸和五類線同時入戶。該模式是以局域網的以太網技術為基礎的，通過在小區(qū)不同大樓之間以及各用戶所在大樓內部布設光纖和五類雙絞線，組成多為星形結構的寬帶接入網絡。LAN方式是成熟的最穩(wěn)定的以太網技術，是我們公司雙向網絡改造的主要方向，五類線加同軸8+1的接入方式是迎接三網融合的網絡基礎。
�。�2）基于EPON+基帶EOC的接入網為輔助方式
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，將數據信號與電視信號混合后進行傳輸，有數據接入口，接口類型為10/100M自適應，連接器類型為RJ45網絡接口，輸入阻抗為100Ω。EOC終端設備實質上就是分頻器，一般都是無源類型，有同軸輸入口、數據和TV輸出口。同軸輸入口為F型連接座， 輸入阻抗為75Ω；數據接口類型為RJ45網絡接口，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的接入網為輔助方式
有源調制EoC系統(tǒng)包括局端設備、用戶側的終端設備和電纜、分支分配器、跨接器等部分組成。基于數字家庭網絡技術的有源調制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。現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，FE或GE的。
四。lP城域網的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)議和網絡體系結構，具有良好的開放性。
IP地址的合理規(guī)劃是數據網絡設計中的重要一環(huán)，承載網必須對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，影響到網絡路由協(xié)議算法的效率，影響到網絡的性能，影響到網絡的擴展，影響到網絡的管理，也必將直接影響到網絡應用的進一步發(fā)展。IP地址空間分配，要與網絡拓撲層次結構相適應，既要有效地利用地址空間，又要體現出網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)地址在層次結構網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，局域網內部使用私有地址，地址的轉換由企業(yè)自己處理。由于青海廣電網絡公網IP地址比較缺乏，社區(qū)寬帶網內的用戶可為其分配私有IP地址，并允許用戶通過私有IP地址訪問城域網內部的寬帶業(yè)務。NAT功能可設置在城域網出口、邊緣層或接入層。初期階段建議設置在城域網出口。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，城域網內部設備使用的IP地址應分配幾個集中的地址塊。城域網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。帶外網管應使用私有IP地址，應根據各城域網設備數量，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
為了減少局域網內地址沖突，本次工程統(tǒng)一采用10.0.0.0網段地址。為了便于后期工程維護，本次工程采用網管地址與業(yè)務地址在不同的網段內。
IP地址規(guī)劃基本分為網絡地址，包括網絡互聯地址（點對點鏈路或其它鏈路地址）和網絡設備地址 。網絡設備地址原則：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地址，局域網內部使用私有地址，地址的轉換由企業(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IP地址，和寬帶上網用戶的地址統(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網段。
個人用戶各種終端的私網地址各分前端統(tǒng)一規(guī)劃，為了節(jié)省私網IP地址資源，要根據各分前端實際用戶需要按需逐段分配私網網段。
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字，范圍從1開始遞增；
4.網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城域網業(yè)務開展及實現
廣電網絡公司的寬帶基礎設施建設已日臻成熟，在大型的寬帶網上搭建點播系統(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。構建大型視頻點播網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，采用分布式結構、負載均衡及邊緣服務器鏡像技術，可滿足在復雜的城域網環(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。
隨著廣播電視網絡的不斷提升和業(yè)務的高速發(fā)展，城域網業(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。城域網建設是以寬帶光傳輸為開放平臺，通過各類網關實現話音、數據、圖像、多媒體、IP接入和各種增值/智能等業(yè)務，與長途網互通的綜合業(yè)務網絡，是數據骨干網在城域范圍內的延伸，同時也是寬帶業(yè)務在城域觸及用戶的關鍵，是廣電網絡發(fā)展的必由之路。
主要參考文獻：
1. 《接入網技術》 張中荃 人民郵電出版社
2. 《寬帶IP網絡》 毛京麗 人民郵電出版社 2010.
3. 《現代通信網》 毛京麗 北京郵電大學出版社 2007
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