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广电多平面IP城域网解决方案

【发布时间:2014-05-06】

广电IP城域网作为广电运营商各类业务运营的载体基重要性不言而喻,其建设目标是建成一个“电信级”可运营可管理可扩展的网络平台,满足语音、文字、数据、图象、VPN等各类综和信息业务的承载。

广电运营商由于历史原因,在IP运营网络的建设上落后于其他运营商。随着三网融合时代的来临,广电运营商逐步演进为多业务服务提供商,实现包括视频、数据和语音业务在内的多业务运营。以广电自身业务发展的需要为出发点和落脚点,综合考虑广电运营商自身在政策、业务、资金、技术和业务人员等方面的特有情况,建设一张广电的“电信级”的IP城域网是各级城市广电运营商的共识。

H3C认为大规模、多类型的业务承载场景,本质上需要多个不同的物理网络平面。这有利于降低各类业务之间的耦合度,保证各类业务的独立性和品质,保证各类业务的承载扩展能力,降低业务管理和网络运维的难度,降低后期隐形运维成本。

与传统电信运营商的业务侧重点不同,未来广电运营商的战略性业务为高清交互式视频业务、关键性业务为大客户业务、宽带数据业务,因此广电目前建设的IP城域网必须首先优先考虑视频类业务的大规模承载、为大客户提供高品质的VPN服务,同时具备较好的宽带数据业务承载能力。H3C认为广电IP城域网的完整形态也应该是多平面结构:宽带数据平面和视频分发平面,2个网络平面的业务定位和建设要求均不同。广电的宽带接入网也可以考虑根据不同的用户群和业务类型分为基于EPON的公众接入网络和基于城域以太技术的大客户接入网络。

广电IP城域网多平面

电信IP城域网多平面

A平面的定位

宽带数据平面

主要承载Internet宽带、大客户业务

Internet业务平面

主要承载Internet宽带数据等普通业务

A平面的组网

采用城域网路由器(MSE)和交换机构建,提供二层交换和三层路由功能以及MPLS功能。

采用普通城域网路由器和交换机构建,提供基本的二层交换和三层路由功能以及基本的MPLS功能

B平面的定位

视频分发平面

主要负责承载VOD视频流数据分发、视频监控等高品质业务

电信级业务平面

主要承载软交换语音、大客户VPN等高品质业务

B平面的组网

采用专用的数据中心机交换机构建,必须实现大规模视频流量的线速分发以及在不对称出入接口下的大容量缓存。

采用高端路由器构建,提供完善的三层路由和二三层MPLS VPN功能以及线速处理性能

综上所述,H3C认为广电新一代IP承载网的架构应该如下所示:

宽带数据平面网络

城域网核心设备CR16000系列/SR8800系列、汇聚设备SR8800系列(MSE)/S7600(X)系列/CE3000系列采用双核心双归属的架构组网,构成了城域网的宽带数据平面。

视频分发平面网络

视频分发平面网络具有大流量、高QoS、高可靠性的要求,本质上视频分发平面网络是一个数据中心网络,只不过业务流不是传统的宽带数据流,而是音视频流,因此视频分发网络的核心设备也应该是采用数据中心级的交换机,而非传统的城域网交换机。

以S12500/S7600(X)系列交换机为核心构建的视频分发平面网络具有如下特征:

高性能:S12500/S7600(X)系列交换机可实现高密度万兆带宽流量的完全无阻塞线速分发,满足数万并发用户的高清点播视频流的分发要求;

高可靠性:整网虚拟化技术已经规模应用于广电城域网。基于IRF2(Intelligent Resilient Framework2,第二代智能弹性架构)智能弹性堆叠技术实现核心交换机的虚拟化,实现设备级备份,确保高清视频点播不因链路或单一核心设备的故障出现中断;基于纵向虚拟化VCF(Vertical Converged Framework,纵向融合架构)技术,S12500/S7600(X) 系列产品可以在纵向维度上支持异构虚拟化,将核心和接入设备通过VCF技术形成一台纵向逻辑虚拟设备,相当于把一台盒式设备作为一块远程接口板加入主设备系统,以达到扩展I/O端口能力和进行集中控制管理的目的。VCF技术可以简化管理,大幅度降低网络管理节点;简化布线,二层变为一层,节省横向连接线缆;最终实现数据转发平面虚拟化,便于简化业务部署和自动编排。基于MDC(Multitenant Devices Context,多租户设备环境)技术可以实现1:N的虚拟化能力,即一台物理交换机虚拟化成N台逻辑交换机,满足多客户共享核心交换机。一方面可以充分利用核心交换机的能力;另一方面也降低了用户的投资成本;同时可以通过MDC技术实现对业务的安全隔离。

高稳定性:基于数据中心级核心交换机的大规格分布式缓存机制,实现出入端不对称的流量冲击,避免拥塞,确保高清视频流的低延时性。

大客户专线平面网络

城域网大客户专线业务,在业务初期与宽带业务平面融合进行承载。而随着广电大客户业务的不断发展,这种业务混合的模式将随着业务发展进一步演化。现有城域网承载的公众业务、大客户业务、视频业务模型各不相同,融合架构导致开放型互联网业务与封闭型大客户重要业务混合承载,安全风险大。业务难以做严格隔离,互联网开放性流量可访问到重要业务网络,导致网络安全风险大,需单独增加安全设备投资。而且宽带业务与大客户业务模型不同,可规划性不同。宽带业务的网络扩容或调整,必然影响大客户业务承载的稳定性。经验证明,“分网建设”在安全、网络规划和运维、设备投资等方面存在综合优势。广电城域网在大客户业务发展到一定规模时,可以考虑采用CE城域网、IPRAN等技术构建专网专用的大客户专线承载网。

广电城域网业务控制层设计

在互联网时代,随着业务种类的增多,业务控制层作为广电用户所有业务的网关,显得日益重要:在分前端部署业务控制层,便于所有业务的统一开展和管理;

网络界面清晰,业务控制层以上为三层,业务控制层以下为二层;

设备功能职责明确,功能要求明确,便于网络维护和网络安全稳定;

为什么要统一的二三层界面?

· 可靠性、安全性不同:二层网络直接面向用户,存在广播风暴、网络攻击、收敛慢的问题,如果二层和三层不分离,则会对网络造成安全隐患

· 管理复杂度不同:针对所有业务统一的二三层界面,,网络层次清晰,易于管理

· 服务质量不同:分离前,需要二层网支持复杂QOS技术,分离后,二层网不再需要复杂的QOS技术

· 扩展性不同: 分离后,二层网专注于二层技术的扩展,如QinQ业务分流能力等。

在过去广电城域网建设初期,由于用户数量较少,交互业务刚刚起步,在城域网业务控制层广电通常采用汇聚交换机。在开展VOD视频交互业务时,用户的机顶盒通过接入网二层透传至汇聚交换机,此时汇聚交换机做三层终结。每当一台机顶盒开机时,就会占用1条ARP表项。因此ARP表项大小将影响VOD业务的开展。而目前业界将交换机定位为用户侧设备,一般情况下一台交换机接入用户数量不超过10K,因此业界交换机ARP表项设计一般为16K。随着VOD用户的发展,ARP表项将成为瓶颈影响业务的发展。

城域网业务控制层设备需求分析:

· ARP表项空间:至少64K(作为大规模STB终端的三层网关)

· DHCP relay性能:大量的STB向网关发送DHCP请求报文会对设备形成较大的压力,不能因为其开启DHCP RELAY功能而造成CPU占用过高,影响转发性能

· DHCP relay功能:未来广电业务终端恐怕不只STB一种需要采用DHCP+的接入认证和地址分配方式,因此对OPTION82字段、OPTION60字段相关功能有要求

· QinQ终结功能:接入网的EPON系统一般会实施QINQ,因此要求在作为STB的网关时必须能够终结QINQ报文直接入三层接口

· MPLS VPN功能:相比交换机而言,路由器MPLS上功能更强,规格更大

· 业务控制层设备融合(MSE):有利于广电在不同业务之间灵活调配设备资源。实现用户的直接控制。

· BRAS(MSE)集中放置,带来网络可靠性低、效率低、端口浪费、制约带宽等问题;随着业务量增大,建议采用BRAS下移方案,避免下挂的二层网络规模过大,避免单点接入用户过多在设备故障时造成较大的影响。

对此H3C建议广电可以考虑在汇聚层部署宽带接入服务器(BRAS)和业务路由器(SR)(或融合式MSE设备)构建清晰的业务接入控制层,实现集中的业务提供和控制;同时加强集中的认证计费和网络管理系统建设,提高网络的可管理性,实现电信级业务支撑和网络管理。

H3C在结合电信IP城域网建设的基本原则和广电多业务发展的趋势特征后提出了广电多平面IP城域网解决方案。该方案在确保广电视频业务的核心地位前提下同时兼顾其他业务的全面运营,是符合广电需求独具广电特色的高性价比IP城域网建设方案,目前已经在诸多大中型地市广电IP城域网中得到实践,证明了其有效性。