邯郸广电城域网改造方案

邯郸广电城域网改造方案大唐移动2012年5月前言广电系统NGB的核心思路是要构建广电自有的、能承载各类广播电视、互联网和增值电信服务的网络，将今后国内主流的数字化媒体都集中在这一网络上，以取得三网融合的主导权。因此，NGB是广电三网融合的必由之路，是适合我国国情的三网融合的体系，这既是国家战略的要求，也是下一代广播电视网络建设的方向和目标。从城域范围看，广电新承载网可以承载的业务包括：(1)公共业务类：CNTV电视直播，互动点播业务，互联网接入，VoIP。(2)集团客户类：VPN专网，专线接入，视频监控，视讯会议。(3)内部应用类：内部OA，网络运营维护管理，视讯会议。同时，广电新承载网的建设需要考虑循序渐进、逐步建设，可以分期、分批地建设，要求承载网络具备平滑升级能力，可持续建设，网络可运营、可管理。广电城域网特点：以视频为中心的多媒体业务流为主，故整网在链路及设备选择上更应该强调高性能、高带宽、低时延的数据转发；标准化的业务、可扩展性、电信级OAM管理能力、严格的QoS和可靠性，这5个基本特征正好契合了广电三网融合NGB城域网的全业务承载需求；50ms保护倒换对于广电城域网络的重要性：SLA（服务水平约定）是业务提供商对重要客户，尤其是未来的政府、金融等黄金客户的根本保障，通常会与客户签署带有索赔条款的合同文本作为SLA的约束。广电传输网络作为未来业务的核心平台，将承载高清视频，VoIP等关键业务，同时将接入众多价值客户的专线与VPN，50ms级别的保护能力是对网络的基本要求。否则，由此带来的SLA能力下降，将造成未来的严重的通信故障以及大量的大客户收入损失。传统的数据通信网络技术采用包括双归属、生成树协议、快速重路由FRR等技术来提供业务和网络保护，这些技术的网络保护时间受业务流量模型和网络规模的影响。无法保证50ms的电信级保护倒换，是传统通信网络区别于电信级传输网络的一个主要缺陷。第一章广电城域网主要技术方案对比通过对广电NGB业务需求分析及广电城域网需求分析，单纯的以太网是无法承担目前和未来广电数据网或多业务网的重任的。针对以太网的不足，城域网络的演进方案有路由器方案，PTN方案等。1.1路由器解决方案路由器主要应用于传统的数据通信领域，以高速上网应用、企业网络、行业专网应用为主。高等级路由器则主要应用于骨干网络或城域核心节点。针对广电三网融合的全业务承载，路由器方案的主要缺陷包括：电信级业务保护能力；多业务支持；图形化网管；网络的可维护性；电信级OAM能力：路由器缺乏基于硬件的OAM监控手段，仍然大多通过软件轮询方式，无法确保快速的故障检测以保证在50ms内完成网络保护，尤其是当大量的业务同时发生故障时；成本：路由器在支持大量动态协议的同时，极大地增加了设备的复杂度，系统稳定性更难以保障，同等配置的路由器成本是PTN成本的2倍。1.2PTN解决方案PTN（PacketTransportNetwork）技术是基于分组交换、面向连接的多业务统一传送技术，不仅能较好承载电信级以太网业务，还能满足业务标准化、高可靠性、灵活扩展性、严格服务质量(QoS)和完善的运行管理维护(OAM)等基本属性。PTN技术的妙处在于完美地结合了数据技术与传输技术，来自数据方面的大容量分组交换/标签交换技术，QoS技术，来自传送的OAM管理，50ms保护和同步，可以使运营商的基础网络设施获得最大的技术优势，增强未来快速部署新应用的灵活性和降低成本，同时可以最大程度地利用现有网络，保护运营商的已有资产。因此，广电的城域网特别适合采用以PTN为代表的电信级以太网技术来建设具有电信级业务能力保证的二层汇聚网络。第二章邯郸广电城域网分析2.1邯郸广电城域网现状图1现网路由器方案邯郸广电城域网现状如上图所示。网络结构为八台4506通过光纤双归属上联到两台核心7609上，各4506设备之间并没有光纤互联，每台4506之间需要互相访问时都需要通过核心节点进行转发，这样就增加了核心节点的带宽压力；该网络为一个典型的光纤直连型IP城域网，这种组网特点有如下一些缺点：网络结构复杂，光纤资源消耗极大，施工和维护繁琐、故障定位困难；采用双归属方式对光缆的消耗大，同时设备端口占用多，造成组网代价高昂；使用动态路由方式，可控性差，故障时朔源性差、扩容和割接过程复杂；广电业务路由较为固定，采用纯三层路由设备未能体现出其技术优势；缺乏安全有效的保护机制。网络中主要采用生成树方式进行保护，在网络规模大的情况下倒换时间为秒级到10秒级别，甚至无法收敛导致保护倒换失败；如果距离太远，中心站还无法直接连汇聚交换机，那么网络会更复杂，出现故障后会更难恢复；可扩展性差，如增加一个站点，则需要增加多条光纤；2.2PTN方案介绍省骨干Internet交互业务分平台流媒体服务平台AAA认证平台A1B1A2A3A4B2B3B4PN7700PTN10GE环APTN10GE环BOLTOLT76097609BRAS1OLTOLTOLTOLT汇聚交换机STBONUEOCSTBONU楼道交换机ONU交换机ONU光端机大客户A大客户B大客户A大客户A大客户BGE/10GEGE/10GEGE10GE10GEGE/10GEBRAS2网管服务器网管客户端ONUSTBVOIP图2基于PTN的广电多业务城域网方案如上图所示，邯郸广电PTN城域网计有邯郸中心A1和B1二个核心节点，分前端A2、A3、A4、B2、B3、B4六个分前端。一张网络承载所有业务，为双向改造提供了可靠的城域骨干。基于PTN的邯郸广电城域网有以下特点：建设PTN城域网10GE环A(包括A1/A2/A3/A4/B1)和环B(B1/B2/B3/B4/A1)，两环为相切环，相切节点为A1/B1，采用这种组网方式，比起单环网拥有更好的可靠性和安全性；高达10G的主干环，满足当前各种业务的带宽需求；未来主干带宽不足时，各节点PTN设备只增加10GE板卡，构成新的10GE环；中心节点A1/B1通过10GE接口与Cisco7609核心路由器进行双归互联，采用此种方式，如果网络任意节点或链路出现故障，可启动双规保护，使得业务能实现50ms内的保护倒换，大大增强了网络的可靠性；宽带远程接入服务器（BRAS）外挂部署在前端中心站A1/B1处，可采用GE/10GE接口进行互联，完成宽带用户的上网认证、用户管理、协议转换，所有宽带数据经BRAS协议转换后进入网络；各分前端PTN设备可通过10GE/GE接口与OLT进行互联，用以完成业务的接入和传输；各种业务接入PTN网络时，可采用点到点、多点到多点、点到多点等L2VPN方式通过PTN网络到达目的地；核心路由器以上部分作为业务平台，包含各种业务认证、处理、交互平台；以下部分则作为用户平台，包含了PTN城域网及由OLT/交换机组成的接入网；综合提供CNTV、VOD、Internet、数据专线业务、VoIP等业务。根据以上描述，要满足该网络拓扑，需要增加如下设备：8个站点各增加一台PTN设备，共计八台PTN设备；A1、B1节点各增加一台BRAS服务器，共计两台BRAS设备；核心站点处的Cisco7609需要增加若干10GE板卡；2.3技术方案比较协议基础：路由器采用传统的IPMPLS技术，可支持1、2、3层业务；交换机通常支持1、2层业务，部分支持3层业务；PTN采用MPLS-TP作为其主要协议，支持1、2层业务；采用静态的L3VPN可以做到支持3层业务。面向连接性：交换机无连接的业务路由，延时、抖动、丢包率无法保证；路由器+交换机网络则不能做到真正的端到端面向连接特性；PTN网络通过MPLS-TP协议，可以做到端到端的面向连接特性。业务支持能力：路由器/交换机网络多业务支持能力不足；PTN可提供多种接口，如各种ETH接口、PDH接口、SDH接口。网络结构：交换机+路由器组网方式网络多为树形，点到点连接，对光纤资源消耗大；PTN组网，网络层次更加明确，网络结构简单，光纤资源占用少，维护简单，故障定位容易。广电业务自身特性：广电业务路由较为固定，路由器采用动态三层路由方式易出现可控性差，故障时朔源性差、扩容和割接过程复杂；PTN采用静态配置，更适合业务相对固定的网络。保护倒换：交换机、路由器网状网方式采用生成树方式进行保护，倒换时间为秒级到10秒级别，甚至无法收敛导致保护倒换失败；PTN组网，不管是存在单点故障及多点或者链路故障时，可采用多种保护方式(LSP1:1保护/环网保护/子网保护/双归/双节点保护/MSP1+1/TPS1+1等)，能实现电信级50ms保护倒换。OAM方面：提供为数不多几种OAM方式，如FRR、BFD等，手段简单单一；PTN能够提供对业务分层次的全方面的监控和管理，凭借强大的OAM，可以提供快速便捷的网络故障定位和排除，可维护性强大。运维：路由器基于命令行维护，故障定位复杂；交换机则缺乏有效的维护手段，网络监控困难；PTN则采用可视化的网管界面，使得运维更加简便、快捷，运营成本低。2.4PTN关键技术2.4.1VLAN部署VLAN规划指导思想在PTN构成的承载网络方案中，为了保证各种业务数据的安全性，需要针对不同的业务类型的数据进行完全隔离网络设计，PTN采用EthernetPWE3的技术对VLAN业务数据进行封装，在各个接入节点和核心节点之间建立多个PW隧道，分别对不同业务进行业务数据传送，这样的传送机制，防止了网络探测和各种攻击，保证网络的安全可靠性。VLAN规划方式大客户业务采用VLAN方式，并分配相应的VLAN标签段Internet业务采用VLAN方式，并分配相应的VLAN标签段CNTV业务采用VLAN方式，并分配相应的VLAN标签段VOD业务采用VLAN方式，并分配相应的VLAN标签段保留部分VLAN资源，用于未来网络和业务发展。上述VLAN规划要求在PTN多业务分组平台的单端口下保持唯一，这样可以确保PTN可以根据设定的规则区别业务，以及是否封装第二层VLAN标签。并预留一部分VLAN作为将来业务发展需要。以上VLAN标签由接入路由器或者交换机分配，PTN多业务分组平台进行识别，并进行PW封装；封装后的VLAN可以用来做QoS标记，调度等。2.4.2QoS规划PTN网络采用DiffServ模型提供端到端的Qos服务保证，以保证各种业务的可靠性和时延。业务需求保证的带宽各种类型的业务，无论优先级高低，都有其最基本的带宽需求，所以QoS设置时需要考虑每种类型业务的CIR和PIR。对于优先级较高的业务，只设置CIR（如语音业务，信令等）。业务的时延保证不同优先级的业务的优先级主要体现在时延上。以下优先级定义也可做为参考，具体和承载业务属性相关，可参考现网测试的定义，并根据实际流量（特别是数据业务的流量）对CIR/PIR进行调整。对应的服务EXP/802.1PDSCP应用BE00互联网AF1110企业租线AF2218视频点播AF3326广播AF4434语音，高等级数据业务专线EF546语音，仿真业务CS6648信令，网管CS7756同步信令，网管表1QoS规划表层次化QoS的应用层次化QoS通过在不同业务等级上分别设置单独调度器，进一步精细化流量QOS特征，使用户更精确、更合理的利用现有带宽，进而保障相应业务的服务质量。层次化QoS与非层次化QoS区别如图3所示：2.4.3网络保护解决方案PTN可提供端到端的业务保护解决方案，保护倒换时间小于50ms。如下图所示，在PTN网络内部，有线性LSP1:1保护、环网保护、子网保护、双归保护等，在PTN边缘，有LAG保护、LMSP1+1/1:1保护等，且多种保护机制可以同时存在。图4PTN业务保护类型2.5广电城域网选择总结作为三网融合推进工作的基础和核心之一，广电城域网的建设正在成为整个广电三网融合工作的一个重点。广电可以借鉴其他运营商的一些网络建设经验，同时也需要结合广电网络自身的特点选择合适的技术方案，从而建设一张最适合广电的全业务城域承载网络。针对广电分前端到总