OTN技术与在广电网络中应用

“光传输网（OTN）的技术架构及建设唐明光2014.03.16北京市（OTN技术部分内容取材中兴公司“OTN技术介绍”）内容安排一、三网融合级大数据时代广电网络的发展1、广电网络业务和用户发展趋势2、广电如何建设城域网络二、OTN光传输网1、概述2、OTN的交叉功能3、OTN分层结构4、OTN的光通道传输单元OTUk帧结构5、OTN技术特点及优势6、OTN与WDM比较7、OTN网络的主要应用场景及如何部署和规划8、广电OTN建设案例一、三网融合级大数据时代广电网络的发展1、广电网络业务和用户发展趋势1）家庭业务：高清电视、点播/回放、宽带网、电子邮件、网络购物、CMMB、VoIP、智能家居等等2）企业、集团业务：专线/VPN、视频会议、VoIP、UC3）全业务的带宽需求：预计到2015年，入户带宽达100M:2路VoIP200kbps,互联网2—4Mbps,2路标清电视4—8Mbps,高清电视6—10Mbps,3DIPTV50Mbps不同业务对IP城域网的需求:业务业务内容特点占用带宽流量计算宽带网网页浏览/电子邮件具备一定的突发性2～10M用户数×带宽×收敛比对网络时延和QOS不敂感标清/高清视频广播、点播、黄金时段幵发率高4~50M并发VOD用户数×带宽互动点播互动视频要求全网高带宽、高QOS保障大客户专线政企客户专线/VPN专线包含语音/数据/视频2~100M用户数×带宽×收敛比；(包含VPN）/视频会议多业务，对带宽和电路与线固定带宽；安全性要求高语音(VoIP)网络语音电话和对网络时延和QOS语音电话用户数×带宽×收敛比视频电话非常敂感100K；视频电话500K~2M4）建设统一管控体系：核心是要实现业务、内容的可管可控业务网络方面：融合业务、融合终端、融合用户；国家信息基础设施、安全需求迫切。内容行为方面：文化传播主渠道、舆论宣传主阵地；安全事件行为复杂、业务保障需求迫切。5）广电有线电视网络优势和劣势广电有线电视网络优势：-丰富的光纤、同轴资源-丰富的内容资源-成熟的内容运营基础-庞大的用户市场基础广电有线电视网络劣势：-单向网络结构以及整体网络架构不完善-难以提供差异化服务-多媒体网络运营经验不足-用户ARPU值偏低广电有线电视网络的机遇和挑战：机遇：-内容运营经验利于建设新媒体-新技术出现使得网络改造的成本和效益优化挑战：-全业务运营商的竞争-传统电视用户流失-互联网改变居民消费习惯6）用户发展趋势：2、广电如何建设城域网络1）NGB与电信网的相同和区别相同：广电网（NGB）与电信网在核心网采用基本相同的技术架构不同：接入汇聚不同：大规模汇聚路由器ACR研究和发展自主知识产权的光接入技术混合同轴接入的EOC技术终端不同：充分利用同轴电缆的带宽资源（1GHZ）终端要支持多种模式接入方案，未来要支持3D视频广电特色的“推送播存”模式网络管控不同：NGB强调端到端的全程管控，包括归属地跟踪和溯源；黑名单和白名单;业务与内容监管、业务与内容保护、数字版权等技术2）广电城域网分层模型网络特性：1、双向交互、组播、推送播存、广播、四种工作模式(不同地区可能不同组合);2、模拟与数字业务混合传输;3、基于优化的IP分组承载;4、有线无线混合形态的智慧家庭网络;如下图所示广电城域网分层方框图广电城域网分层模型3）广电城域网业务网配置a）视频类业务b）宽带类业务c）大客户类业务1大客户类业24）核心网技术的演进5）IP城域网网络设计a）按用户数确定规模b）确定城域网类型---交换型城域网或路由型城域域网ⅰ）交换型城域网-城域网核心和业务控制层面均采用核心交换机组建；城域网作为IP骨干网的本地延伸网络；-二三层交换机组成二层网络和三层网络核心；二三层交换机兼作二层汇接、三层接入和三层汇接-BRAS旁挂二三层交换机，作PPPoE接入；-中小型城域网，一般更加注重性价比，网络结构上要求简单清晰。汇聚交换机+核心交换机的交换型城域网则比较适合；后期根据业务情况再向路由型城域网过渡。•ⅱ）路由型城域域网-城域网核心和业务控制层面采用路由器组网，SR（业务路由器）作为城域网的汇聚节点；-BRAS采用直挂方式，作PPPoE接入认证；-三层路由和二层交换分隔；逐步取消三层交换机，业务接入设备直接不汇聚层相连；-网络规模上说，对于大型、超大型城域网，承载综合性业务的网络，一般适合采用路由型城域网；c）确定城域网结构6）IP城域网网络分层设计a）核心层设计大容量：GE/10GE----40G/100G高性能：减少层次和跳数，有效减少延迟和故障收敛时间易管理：减少管理的网元和链路网管简化网络规划和业务部署低成本：节省机架，端口和链路资费，降低能耗和空间随着大容量数据设备（出口集群路由器及多业务控制网关）和OTN技术的成熟，进一步推进城域网内部的扁平化b）业务控制层设计c）接入层设计7）IP城域网网络设计—节点设计根据节点在网络中的角色，确定选型与性能网络层次清新化：通过网络二三层分离，构建物理与逻辑层次清晰的三层城域骨干网和二层宽带接入网；网络结构扁平化：通过城域骨干网的大容量、少节点、宽带接入网的广覆盖，减少城域网的连级数；网络质量差异化：通过在IP城域网部署区分服务机制，为不同用户和不同业务提供QoS差异化服务；管理控制集中化：构建清晰的业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制，同时加强认证计费和网络管理系统建设，提高网络的可管理性，实现运营级业务支撑和网络管理。a）核心节点设计核心节点设计三点要求：节点功能：完成IP城域网内部流量横向转发与互联网互联，转发纵向流量IPQAM设备下沉到分前端后，承载VoD媒体流量设备要求：支持高速端口，具备强大转发能力支持各种路由协议与大容量路由表支持各种VPN功能与QoS策略部署建议：业务发展初期，可考虑核心节点兼做用户接入控制以减少成本业务具备一定规模时，部署专用CRb）接入控制节点设计接入控制节点设计要求：节点功能：通过家庭用户、企业用户接入控制功能实施用户管理带宽控安全保证设备要求：支持BRAS和SR融合功能支持CMTS用户接入，简化管理具备丰富接口，支持多种方式的接入部署建议：业务发展初期集中部署业务具备一定规模后，分布式部署BRAS+CR融合设备c）接入节点设计接入节点设计要求节点功能：提供家庭用户接入和业务标识功能设备要求：支持QinQ、组播具备不同密度和速率的光/电接口标识建议：业务发展初期，汇聚交换机+OLT业务具备一定规模时，OLT直连ACR/BRAS8）IP城域网技术规划内容IP地址、路由、VLAN、QoS、组播、安全认证、可靠性、网管IP地址：IP地址规划原则；IP地址分配策略；IP地址划分方法。路由：城域网内部IGP规划—OSPF、ISIS；城域网出口EBGP规划；城域网出口路由发布原则。VLAN：VLAN规划的模式；VLAN部署方式；组播VLAN规划。QoS：城域网业务类型QoS要求；城域网QoS部署原则；城域网QoS技术部署总体规划。安全认证：认证方式选择DHCP、PPPoE；认证实现。可靠性：城域网可靠性技术总体规划；倒换技术部署；故障检测技术部署。网管：智能图形化网管。9）网络流量的管控网络可视化–全网流量分析–全网流向分析非法业务监控–用户流失－宽带私接–带宽杀手－P2P流量监控–安全威胁－DDoS监控、垃圾邮件检测、URL过滤未知新业务挖掘–运营助手－智能web推送（通知、调查、广告）–兴趣挖掘－热门网站分析、用户流量兴趣分析等–安全增值－DDoS防护、恶意网站过滤等–业务转型－提供P2P业务、复接套餐等10）业务特点分析业务容量大、类别丰富、更新快速，新系统设计需考虑对现网的影响度。业务特点：大容量增长快城域网、省干出口容量十几G到数十G，用户量和带宽一直在快速增长之中。快速精确识别与控制对P2P、宽带私接、非法VoIP等业务的控制必须基于实时的应用层业务流量精确识别，需要全报文检测，要求识别控制系统具有高速的流量处理和识别能力。非法业务变化快运营商对互联网的业务监控能力弱，非法VoIP等业务高利润驱使，使得非法业务发展很快，而且在受到打击后不断变形逃避检测与控制。要求识控系统的控制手段方法能够快速应对，及时响应。新应用层出不穷近年来宽带的高速发展，网上新业务层出不穷，P2P、IM、Skype、网络视频应用不断涌现。而且在快速变化和更新之中。本地化定制多没有固定的管理标准和管理模式，各个运营商都有自己的理解，有众多种类的后台系统需要对接，定制化的开发需求较多.11）案例a）山东某地市城域网建网网络规模：初期工程建设完成后能够承载10万用户，并发量约为3万用户左右，可实现平滑升级。业务需求：个人业务：广播电视业务、CNTV、高/标清互动点播、时移、回看业务、互联网接入、VoIP。集团业务类：VPN专网、专线接入、视频监控、视讯会议。内部应用类：内部OA、网络运营维护管理、视讯会议。该地市现有网络分析：优化后的城域网架构优化后的网络组成核心层：由两台高性能CR以及DPI设备组成，广电网络为多业务承载网络，需要网络设备具备完善的网络特性和三层处理性能，特别是在路由能力、QoS及L2/L3VPN等方面，同时对于网内的流量管理有着比其其他运营商更高的要求。汇聚层：由四台分布式部署的ACR设备组成，兼备SR和BRAS的功能，大大提升网络对于数据业务认证调度能力，提升符合网络扁平化发展的要求。接入层：采用PON结构组网，结合LAN和EoC以及FTTH技术完成最终用户的接入。b）湖南某地市城域网建网网络规模：初期按2万户覆盖，30%渗透率，6000用户接入规模，3—5年内平滑过渡到18万户覆盖，10%接入规模。业务需求：个人业务类：广播电视业务、CNTV、高/标清互动点播、时移、回看业务、互联网接入、VoIP。集团业务类：VPN专网、专线接入、视频监控、视讯会议。内部应用类：内部OA、网络运营维护管理、视讯会议。建网思路核心层：核心出口层由出口路由器组成，可以级联为两级，不直接提供数据业务接口。这一层要求结构简单、运行稳定、并提供IP城域网到省干核心IP网络或者SP的出口。业务接入控制由宽带接入服务器负责业务接入与控制，能够实现对用户流量控制、访问控制、服务质量控制、安全控制等功能。汇聚层：因为该地市承建城域网主要作为IPTV承载网，鉴于视频业务大带宽、流量稳定（统计意义上）的特点，采用交换型城域网是比较合适的。交换型城域网为视频业务提供一个高速交换、畅通无阻的网络架构。所以采用高端交换机组网，提供高密度接口，高速交换数据转发。接入层：采用EPON结构组网，结合LAN和EoC技术完成最终用户接入。承载网：考虑到广电自身的光纤资源较为紧缺，以及城域骨干网对可靠性的高要求，从链路方面考虑多层的保护能力，引入了OTN光传输网络。湖南某地市广电IP承载网架构二、OTN光传输网1、概述1）OTN产生背景–SDH/SONET已经非常成熟，但其在传送层方面存在不足。–互联网、电子商务、移动技术发展迅速，以太网等数据业务发展迅速。–DWDM的发展。–TDM业务在DWDM上传送需要一个统一的标准高速数字传输网及业务发展高速数字传输网第一代第二代第三代主要传送业务语音语音，少量数据数据，少量语音业务特点确定为主确定+突发突发为主业务量较少较多多（爆炸式增长）业务承载光纤+单波长光纤+单波长光纤+多波长典型业务速率STM-16OTU2业务标准T1/E1SONET/SDHOTN标准“法典”G.707G.709传统技术的局限SDH只能提供小颗粒业务通道，实现VC12/VC4业务的交叉，提供多种业务保护方式。DWDM提供端到端的波道，作为大颗粒业务通道，并提供1+1的路由保护。但是，传统的端到端DWDM不提供波长管理，依靠人工跳纤方式实现波长的基本调度。因此，光传送网面向IP业务、适配IP业务的传送需求已经成为光通信发展的一个重要议题。数据业务颗粒的增大和对处理能力更细化，IPoverSDHoverDWDM已不再适应大颗粒IP分组业务传送要求。广义的OTN技术（在电域为OTH，在光域为ROAD