構建廣電數據城域網的探索與實踐

長江大學　李中文

荊州南湖機械股份有限公司　彭小雨

構建廣電數據城域網的探索與實踐

長江大學李中文

荊州南湖機械股份有限公司彭小雨

隨著PTN產業鏈的進一步發展，其技術與成本優勢將更加明顯，它將逐步發展成為高QoS業務的綜合承載平臺，并與其他技術深度結合，推動城域承載網的全面融合，為了適應各種新興業務的需求，為各類業務提供一個融合的、統一的傳送平臺，各地廣電運營商的傳送網也在IP化的進程中不斷探索，努力為客戶提供一張穩定、安全、高效、高品質的網絡。本文將深入分析城域網承載業務的幾種主要技術及其發展策略。

MSTP；PTN；城域網；三網融合

1.前言

在三網融合的大潮下，各地廣播電視網絡公司面臨前所未有的壓力和挑戰。要發展高清晰度電視、數字音視頻節目、高速數據接入，要為政府、科教、醫療提供高速信息通道，現有的單向網絡就需要進行全面改造和升級；而面對的競爭對手各地的電信運營商，他們的網絡要完善得多，面對這些挑戰，各地廣播電視網絡公司已經開始積極應對，努力完善現有網絡，以推廣數字電視為切入點進行廣泛的市場營銷，有計劃、分階段地建設符合NGB的雙向高速網。目前我國大部分廣電運營商的城域網現狀還是HFC/CMTS、SDH/MSTP、以太網交換機/路由器等多個網絡分別承載不同的業務、各自維護的局面，難以滿足多業務統一承載和降低運營成本的發展需求。近幾年，荊州廣電網絡依托龐大的有線電視用戶數量和有線電視網絡規模，逐步對網絡改造升級，通過利用CMTS、光收發器+LAN和EPON+EOC等技術產品對接入網進行雙向改造，向用戶提供高速互聯網業務和互動電視業務，取得了一定的效果，但是這些改造只是局部的，需要擴大規模增加更多的用戶，就必須更深入地提升網絡質量以提供更好的業務和服務。

2.數據城域網的幾種主要技術方式及網絡結構

2.1MSTP（基于SDH技術的多業務傳送平臺）

SDH時分復用技術，從話音業務的需求出發，PDH技術發展而來，MSTP基于SDH 平臺同時實現視頻、語音、數據等業務的接入、處理和傳送，提供統一的網管多業務節點。業務的組網模型是MSTP設備放在接入端接入業務，下行和客戶端設備相連，上行和本地網SDH設備相連。在SDH設備上實施數據業務的固定封裝和透傳，進而提供更有效的二層交換和本地匯聚功能。SDH網的帶寬指配是通過集中網管系統來實現的，無法很好的適應廣電網絡多業務大容量動態和不可預測的特性。

2.2PTN（分組傳送網技術）

在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供，具有更低的總體使用成本。基于分組的交換核心是PTN技術最本質的特點，適合多業務的承載和交換，滿足靈活的組網調度和多業務傳送，可以提供網絡保護倒換功能，并且可對不同優先級業務設置不同保護方式。它從數據業務的需求，以太網技術的發展而來，具有SDH的傳統優勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。從某種意義上說，它是比SDH更為先進的技術，更適合廣電網絡目前的城域網升級改造。

2.3分層網絡結構

分層的網絡結構是網絡設計的基本原則，分層的網絡結構可以獲得良好的網絡擴展性，便于對網絡的變化進行預計和規劃。

其基本結構如下圖所示：

骨干層的主要目標是提供高速、可靠的傳輸平臺，負責連接匯聚層節點的接入，該層的節點設備應具備高速無阻塞的路由轉發性能，負責為全網的數據轉發提供高速通道，并能提供流量控制能力。

匯聚層要支持多種接入網技術如以太網、EPON、Cable等，負責連接各個小區的接入設備，匯聚各種數據流量進入骨干傳輸層。該層的節點設備除了實現路由轉發外，還要負責網絡中大部分的控制和服務處理，如Vlan、QoS、速率限制、策略路由等。

接入層即各小區的城域網光節點，每個區域的接入點設備支持一定數量用戶對城域網的路由訪問，對用戶提供多業務的接入，必要時可配合匯聚層設備完成對用戶流量的控制。

3.一般中型廣電網絡城域網的結構及業務組成

荊州市廣播電視城域網建設以HFC網絡為基礎，建成了一個覆蓋全市，集數字電視、互動點播、數據通信、寬帶上網為一體，寬帶化、智能化、數字化的高速千兆信息傳輸網，全面提供各種綜合信息業務。

3.1荊州廣電網絡概述

荊州廣電網絡公司現有1個中心前端（園林路），3個分前端（通惠橋、廣電大樓、東區），4個擬建設分前端項目。分前端的分布為：第一個：廣電大樓；第二個：通惠橋；第三個：東區；第四個：大學城；第五個：火車站綜合區；第六個：沙北新區；第七個：市開發區，骨干層采用10G連接，每個分前端站點下設多個二級站點，帶寬為GE，其余各個站點通過100M或GE接口與分前端站點或二級站點相連。根據未來業務全IP化的趨勢，構建承載IP業務為主、時分（TDM）業務為輔的城域網絡，以滿足高清數字電視、高/標清互動電視、寬帶上網、大客戶專線等多業務的需求。

荊州廣電PTN站點網絡拓撲示意圖如下所示：

每個分前端放置一臺三層千兆交換機和一臺PTN 設備，所有節點通過三層交換機先進行一級匯聚后通過 PTN 到中心機房再進行二級匯聚，所有站點配置均為 10G 線路速率互聯，所有站點均采用直接在中心機房主設備上進行如 GE、100M業務的終結。核心路由器位于中心機房，對各種業務進行VLAN終結和轉發，并支持BRAS（寬帶接入服務）功能，用于接收用戶PPPOE請求、NAT、連接計費認證系統等。

3.2荊州廣電網絡PTN設計思考

在廣電城域網中，PTN技術主要定位于城域網的匯聚接入層，解決以下需求：①多業務承載：雙向互動電視、企事業單位專線業務、集團和家庭用戶的以太網業務；②業務模型：城域的業務流向大多是從業務接入節點到核心/匯聚層的業務控制和交換節點，為點到點（P2P）和點到多點（P2MP）匯聚模型，業務路由相對確定，因此中問節點不需要路由功能；高等級數據業務需要低時延、低抖動和高帶寬保證，而寬帶數據業務峰值流量大且突發性強，要求具有流分類、帶寬管理、優先級調度和擁塞控制等QoS能力；③電信級可靠性：需要可靠的、面向連接的電信級承載，提供端到端的OAM 能力和網絡快速保護能力；④網絡擴展性：在城域網范圍內業務分布密集且廣泛，要求具有較強的網絡擴展性；⑤網絡成本（TCO）控制：廣電網絡覆蓋范圍廣，節點眾多，因此要求網絡具有低成本、可統一管理和易維護的優勢。

4.總結

本文首先對PTN技術進行介紹，對適合構建廣電數據城域網的幾種主要技術進行了比較，通過各方面的分析和探討，證明PTN分組傳送網完全可以滿足荊州廣電數據城域網業務傳輸的需求，保證廣播電視用戶的體驗，而且具有很好的多業務支持能力和更低的總體使用成本。

當然，廣電城域網建設還有很多不完善的地方需要解決，例如在相當長的時間內面臨多種業務共存、承載的業務多樣化、骨干層光纖資源相對豐富等問題。我們還要不斷提高PTN分組傳送網規劃、設計、施工、維護和管理水平，以保證通信系統能夠安全、可靠地傳送各種信息。

現在廣電傳送網是保證廣播電視系統安全、穩定、經濟運行的重要支撐。當前，通信技術的發展日新月異，必須結合現有的通信網絡，跟蹤和應用新的通信技術，使廣電傳輸網絡始終滿足廣播電視等業務不斷增長的要求。

IP化是網絡發展的必然趨勢，面臨技術和網絡轉型期的通信業正在積極跟進相關技術和產業的發展動向。PTN網絡首次在傳送網中引入了分組交換的特性，雖然也由此造成了傳送網絡擁塞的可能性，但是通過對于PTN網絡QoS的合理規劃，針對每一條業務流制定有效地轉發策略，能夠把傳送網發生擁塞的可能性降到最低，并且根據業務的特性提供差異化的傳送服務，保證用戶體驗。

我們有理由相信，PTN技術在未來的網絡發展中，能夠更好地適應網絡IP化和網絡融合的大趨勢，更好地完成多業務接入和傳送功能，有利于推動城域傳輸網向著統一的、融合的扁平化網絡演進，是營商組建下一代傳輸網的最佳選擇。