構(gòu)建廣電數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的探索與實(shí)踐

長(zhǎng)江大學(xué)　李中文

荊州南湖機(jī)械股份有限公司　彭小雨

構(gòu)建廣電數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的探索與實(shí)踐

長(zhǎng)江大學(xué)李中文

荊州南湖機(jī)械股份有限公司彭小雨

隨著PTN產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步發(fā)展，其技術(shù)與成本優(yōu)勢(shì)將更加明顯，它將逐步發(fā)展成為高QoS業(yè)務(wù)的綜合承載平臺(tái)，并與其他技術(shù)深度結(jié)合，推動(dòng)城域承載網(wǎng)的全面融合，為了適應(yīng)各種新興業(yè)務(wù)的需求，為各類業(yè)務(wù)提供一個(gè)融合的、統(tǒng)一的傳送平臺(tái)，各地廣電運(yùn)營(yíng)商的傳送網(wǎng)也在IP化的進(jìn)程中不斷探索，努力為客戶提供一張穩(wěn)定、安全、高效、高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。本文將深入分析城域網(wǎng)承載業(yè)務(wù)的幾種主要技術(shù)及其發(fā)展策略。

MSTP；PTN；城域網(wǎng)；三網(wǎng)融合

1.前言

在三網(wǎng)融合的大潮下，各地廣播電視網(wǎng)絡(luò)公司面臨前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。要發(fā)展高清晰度電視、數(shù)字音視頻節(jié)目、高速數(shù)據(jù)接入，要為政府、科教、醫(yī)療提供高速信息通道，現(xiàn)有的單向網(wǎng)絡(luò)就需要進(jìn)行全面改造和升級(jí)；而面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手各地的電信運(yùn)營(yíng)商，他們的網(wǎng)絡(luò)要完善得多，面對(duì)這些挑戰(zhàn)，各地廣播電視網(wǎng)絡(luò)公司已經(jīng)開始積極應(yīng)對(duì)，努力完善現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，以推廣數(shù)字電視為切入點(diǎn)進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)營(yíng)銷，有計(jì)劃、分階段地建設(shè)符合NGB的雙向高速網(wǎng)。目前我國(guó)大部分廣電運(yùn)營(yíng)商的城域網(wǎng)現(xiàn)狀還是HFC/CMTS、SDH/MSTP、以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)分別承載不同的業(yè)務(wù)、各自維護(hù)的局面，難以滿足多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載和降低運(yùn)營(yíng)成本的發(fā)展需求。近幾年，荊州廣電網(wǎng)絡(luò)依托龐大的有線電視用戶數(shù)量和有線電視網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，逐步對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)，通過(guò)利用CMTS、光收發(fā)器+LAN和EPON+EOC等技術(shù)產(chǎn)品對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行雙向改造，向用戶提供高速互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和互動(dòng)電視業(yè)務(wù)，取得了一定的效果，但是這些改造只是局部的，需要擴(kuò)大規(guī)模增加更多的用戶，就必須更深入地提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以提供更好的業(yè)務(wù)和服務(wù)。

2.數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的幾種主要技術(shù)方式及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.1MSTP（基于SDH技術(shù)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）

SDH時(shí)分復(fù)用技術(shù)，從話音業(yè)務(wù)的需求出發(fā)，PDH技術(shù)發(fā)展而來(lái)，MSTP基于SDH 平臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一的網(wǎng)管多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。業(yè)務(wù)的組網(wǎng)模型是MSTP設(shè)備放在接入端接入業(yè)務(wù)，下行和客戶端設(shè)備相連，上行和本地網(wǎng)SDH設(shè)備相連。在SDH設(shè)備上實(shí)施數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的固定封裝和透?jìng)?，進(jìn)而提供更有效的二層交換和本地匯聚功能。SDH網(wǎng)的帶寬指配是通過(guò)集中網(wǎng)管系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法很好的適應(yīng)廣電網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)大容量動(dòng)態(tài)和不可預(yù)測(cè)的特性。

2.2PTN（分組傳送網(wǎng)技術(shù)）

在IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間設(shè)置了一個(gè)層面，它針對(duì)分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送的要求而設(shè)計(jì)，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)提供，具有更低的總體使用成本?；诜纸M的交換核心是PTN技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，適合多業(yè)務(wù)的承載和交換，滿足靈活的組網(wǎng)調(diào)度和多業(yè)務(wù)傳送，可以提供網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換功能，并且可對(duì)不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)設(shè)置不同保護(hù)方式。它從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而來(lái)，具有SDH的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機(jī)制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴(kuò)展、較高的安全性等。從某種意義上說(shuō)，它是比SDH更為先進(jìn)的技術(shù)，更適合廣電網(wǎng)絡(luò)目前的城域網(wǎng)升級(jí)改造。

2.3分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本原則，分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以獲得良好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的變化進(jìn)行預(yù)計(jì)和規(guī)劃。

其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

骨干層的主要目標(biāo)是提供高速、可靠的傳輸平臺(tái)，負(fù)責(zé)連接匯聚層節(jié)點(diǎn)的接入，該層的節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)具備高速無(wú)阻塞的路由轉(zhuǎn)發(fā)性能，負(fù)責(zé)為全網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供高速通道，并能提供流量控制能力。

匯聚層要支持多種接入網(wǎng)技術(shù)如以太網(wǎng)、EPON、Cable等，負(fù)責(zé)連接各個(gè)小區(qū)的接入設(shè)備，匯聚各種數(shù)據(jù)流量進(jìn)入骨干傳輸層。該層的節(jié)點(diǎn)設(shè)備除了實(shí)現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)外，還要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中大部分的控制和服務(wù)處理，如Vlan、QoS、速率限制、策略路由等。

接入層即各小區(qū)的城域網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)，每個(gè)區(qū)域的接入點(diǎn)設(shè)備支持一定數(shù)量用戶對(duì)城域網(wǎng)的路由訪問(wèn)，對(duì)用戶提供多業(yè)務(wù)的接入，必要時(shí)可配合匯聚層設(shè)備完成對(duì)用戶流量的控制。

3.一般中型廣電網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)組成

荊州市廣播電視城域網(wǎng)建設(shè)以HFC網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建成了一個(gè)覆蓋全市，集數(shù)字電視、互動(dòng)點(diǎn)播、數(shù)據(jù)通信、寬帶上網(wǎng)為一體，寬帶化、智能化、數(shù)字化的高速千兆信息傳輸網(wǎng)，全面提供各種綜合信息業(yè)務(wù)。

3.1荊州廣電網(wǎng)絡(luò)概述

荊州廣電網(wǎng)絡(luò)公司現(xiàn)有1個(gè)中心前端（園林路），3個(gè)分前端（通惠橋、廣電大樓、東區(qū)），4個(gè)擬建設(shè)分前端項(xiàng)目。分前端的分布為：第一個(gè)：廣電大樓；第二個(gè)：通惠橋；第三個(gè)：東區(qū)；第四個(gè)：大學(xué)城；第五個(gè)：火車站綜合區(qū)；第六個(gè)：沙北新區(qū)；第七個(gè)：市開發(fā)區(qū)，骨干層采用10G連接，每個(gè)分前端站點(diǎn)下設(shè)多個(gè)二級(jí)站點(diǎn)，帶寬為GE，其余各個(gè)站點(diǎn)通過(guò)100M或GE接口與分前端站點(diǎn)或二級(jí)站點(diǎn)相連。根據(jù)未來(lái)業(yè)務(wù)全I(xiàn)P化的趨勢(shì)，構(gòu)建承載IP業(yè)務(wù)為主、時(shí)分（TDM）業(yè)務(wù)為輔的城域網(wǎng)絡(luò)，以滿足高清數(shù)字電視、高/標(biāo)清互動(dòng)電視、寬帶上網(wǎng)、大客戶專線等多業(yè)務(wù)的需求。

荊州廣電PTN站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D如下所示：

每個(gè)分前端放置一臺(tái)三層千兆交換機(jī)和一臺(tái)PTN 設(shè)備，所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)三層交換機(jī)先進(jìn)行一級(jí)匯聚后通過(guò) PTN 到中心機(jī)房再進(jìn)行二級(jí)匯聚，所有站點(diǎn)配置均為 10G 線路速率互聯(lián)，所有站點(diǎn)均采用直接在中心機(jī)房主設(shè)備上進(jìn)行如 GE、100M業(yè)務(wù)的終結(jié)。核心路由器位于中心機(jī)房，對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行VLAN終結(jié)和轉(zhuǎn)發(fā)，并支持BRAS（寬帶接入服務(wù)）功能，用于接收用戶PPPOE請(qǐng)求、NAT、連接計(jì)費(fèi)認(rèn)證系統(tǒng)等。

3.2荊州廣電網(wǎng)絡(luò)PTN設(shè)計(jì)思考

在廣電城域網(wǎng)中，PTN技術(shù)主要定位于城域網(wǎng)的匯聚接入層，解決以下需求：①多業(yè)務(wù)承載：雙向互動(dòng)電視、企事業(yè)單位專線業(yè)務(wù)、集團(tuán)和家庭用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)；②業(yè)務(wù)模型：城域的業(yè)務(wù)流向大多是從業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)到核心/匯聚層的業(yè)務(wù)控制和交換節(jié)點(diǎn)，為點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）和點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）匯聚模型，業(yè)務(wù)路由相對(duì)確定，因此中問(wèn)節(jié)點(diǎn)不需要路由功能；高等級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要低時(shí)延、低抖動(dòng)和高帶寬保證，而寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值流量大且突發(fā)性強(qiáng)，要求具有流分類、帶寬管理、優(yōu)先級(jí)調(diào)度和擁塞控制等QoS能力；③電信級(jí)可靠性：需要可靠的、面向連接的電信級(jí)承載，提供端到端的OAM 能力和網(wǎng)絡(luò)快速保護(hù)能力；④網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性：在城域網(wǎng)范圍內(nèi)業(yè)務(wù)分布密集且廣泛，要求具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性；⑤網(wǎng)絡(luò)成本（TCO）控制：廣電網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，節(jié)點(diǎn)眾多，因此要求網(wǎng)絡(luò)具有低成本、可統(tǒng)一管理和易維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。

4.總結(jié)

本文首先對(duì)PTN技術(shù)進(jìn)行介紹，對(duì)適合構(gòu)建廣電數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的幾種主要技術(shù)進(jìn)行了比較，通過(guò)各方面的分析和探討，證明PTN分組傳送網(wǎng)完全可以滿足荊州廣電數(shù)據(jù)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨?，保證廣播電視用戶的體驗(yàn)，而且具有很好的多業(yè)務(wù)支持能力和更低的總體使用成本。

當(dāng)然，廣電城域網(wǎng)建設(shè)還有很多不完善的地方需要解決，例如在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)面臨多種業(yè)務(wù)共存、承載的業(yè)務(wù)多樣化、骨干層光纖資源相對(duì)豐富等問(wèn)題。我們還要不斷提高PTN分組傳送網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和管理水平，以保證通信系統(tǒng)能夠安全、可靠地傳送各種信息。

現(xiàn)在廣電傳送網(wǎng)是保證廣播電視系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要支撐。當(dāng)前，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，必須結(jié)合現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，跟蹤和應(yīng)用新的通信技術(shù)，使廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)始終滿足廣播電視等業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的要求。

IP化是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，面臨技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型期的通信業(yè)正在積極跟進(jìn)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)向。PTN網(wǎng)絡(luò)首次在傳送網(wǎng)中引入了分組交換的特性，雖然也由此造成了傳送網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性，但是通過(guò)對(duì)于PTN網(wǎng)絡(luò)QoS的合理規(guī)劃，針對(duì)每一條業(yè)務(wù)流制定有效地轉(zhuǎn)發(fā)策略，能夠把傳送網(wǎng)發(fā)生擁塞的可能性降到最低，并且根據(jù)業(yè)務(wù)的特性提供差異化的傳送服務(wù)，保證用戶體驗(yàn)。

我們有理由相信，PTN技術(shù)在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，能夠更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)IP化和網(wǎng)絡(luò)融合的大趨勢(shì)，更好地完成多業(yè)務(wù)接入和傳送功能，有利于推動(dòng)城域傳輸網(wǎng)向著統(tǒng)一的、融合的扁平化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，是營(yíng)商組建下一代傳輸網(wǎng)的最佳選擇。