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广电IP数据网建设若干技术探讨
???烽火网络有限责任公司产品分析师 吴巍枫/文 ???2011-10-28 11:20:22??:通讯世界www.tele.com.cn
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随着国家三网融合政策的推进,广电行业迎来了前所未有的发展机遇。互动电视、宽带接入、VoIP等业务的发展,将极大的提升广电行业的ARPU值,同时也对广电IP数据网的建设提出了迫切需求。应该说,IP数据网并不是新生事物,电信行业尤其是原电信和网通经过10多年的互联网接入业务运营,对IP城域和接入网的架构、组网、技术和运营都积累了丰富的经验。广电行业,一方面可借鉴运营商行业成熟的网络架构,另外一方面,可以结合自身的业务发展、网络特点和资源情况进行因地制宜的适度创新。下面就广电IP数据网建设的若干技术问题进行一个简单的探讨。

"增强型OLT”技术
按照传统电信运营商的建网思路来理解广电IP数据网架构,在分前端往往部署汇聚交换机和EPON OLT设备。通过广电丰富的光纤资源往光节点延伸数据网络,对最后100(或者几百米)的接入技术,有EPON+EoC、EPON+LAN和FTTH等典型方式,如图1所示。

汇聚交换机和EPON OLT分立,在电信运营商网络很常见。原因在于运营商有完整的城域网,核心和汇聚层部署完善,接入层设备需不断扩容和更换,新上EPON OLT设备大多定位园区汇聚级别,出于保护现有投资,不会轻易替换上层设备。
而广电来说,改造前,大部分地市广电城域网空白,部分地市广电城域网不完善,基本需要全面新建,可全面整网规划,构建更高效的IP运营网络,EPON OLT可重新定位。
重新定位的思路是,把EPON OLT的功能增强,在单一OLT功能的基础上,增加汇聚交换、TDM业务接入、MPLS VPN支持等多业务功能,如图2所示。

通过增强型EPON设备的部署,一方面简化了广电IP城域网层次,提升了性能和可靠性,另一方面增加了多业务承载能力,便于广电开展更多的增值业务。
目前,业界主流厂商有不少推出了上述理念的产品。譬如烽火网络CP5000系列的增强型EPON OLT产品,支持支持最大128个EPON接口,320G的以太网业务汇聚能力,同时支持以太环网、E1接入、OAM等诸多电信级以太网功能,是广电开展三网融合业务接入和承载的理想平台。

接入网端到端统一网管技术
对广电来说,IP网络维护人员相对缺乏,而接入网的设备数量很多,因此拥有一套功能强大并易于使用的图形化网管是非常关键的。
目前在很多地方,在PON+EoC的组网中,PON和EoC的网管是独立的,彼此之间没有联系。对EoC来说,EoC头端通过带内网管的形式,代理EoC的网管信息,加上自己的网管信息,一起通过SNMP协议,呈报给网管中心。对EPON来说,OLT通过带内OAM协议管理ONU,同时EPON的管理信息通过OLT的管理接口,通过SNMP协议的方式统一呈报给网管中心。如图3所示。

要实现接入网的端到端统一网管,关键是如何将ONU和EoC头端联系起来,实现ONU对EoC头端的自动发现?如目前一些厂家通过定义Discovery Message协议来实现。把EPON和EoC网管关联起来打通后,就可以做到PON+EoC的网络拓扑自动发现和自动生成,实现端到端的集群管理,实现强大的网络级管理功能而不是此前单一的网元级管理。一个典型的PON+EoC端到端统一网管,其功能特性包括:端到端集群管理、图形化界面、SNMP和OAM相结合、拓扑自动发现、EoC头端自动发现、批量配置修改以及远程配置升级等。

流量管控技术
三网融合时代,广电网络向NGB(下一代广播电视网)方向演进。NGB提出专门的管控平面,特别强调内容可管、业务可控、网络可信和服务可靠,其中对流量的管控极其重要。融合多业务经过以太网汇聚后,对业务、流量、内容和安全的管理呼唤DPI(Deep Packet Inspection,深度包检测)技术,国内电信运营商已经开始试点和测试,ITU-T也已着手标准制定,目前已形成Y.DPIReq文稿。
广电网络实现双向化改造后,业务分析和流量管控尤为重要。互动电视、宽带接入、VoIP等新兴业务不断发展,网络流量高速增长,应用呈多样化趋势。基于DPI的电信级业务分析和流量管控技术,可以帮助广电运营商实现削峰填谷,保证网络平衡运行,降低运营成本,保障关键应用。通过对应用层协议进行分析,提高广电城域网出口带宽的利用效率,降低带宽成本。DPI系统的典型功能包括:
流量管控系统的主要功能包括:
* 识别病毒、黑客攻击和带宽独占者;
* 根据第7层应用及其属性过滤有害的和不需要的信息;
* 限制非优先网络流量,如P2P,从而保证关键应用的安全性和服务质量;
* 优化转接/广域网(WAN)连接使用;
* 实现用户间的公平度;
* 报告带宽使用情况;
* 区分和量身定做带宽服务。
电信级DPI系统的关键技术包括:如何在体系架构上保证功能扩展性、如何提高业务识别的准确率、如何提高统计分析的实时性、如何实现流量和队列的同步、如何实现BGP路由可见等等。目前国内已经出现支持80G处理能力、500万用户的大容量设备,对固网和移动数据网都可以进行专业的业务分析和流量管控。

电信级以太网技术
在典型的宽带接入网架构中,一般在分前段部署汇聚交换机或者EPON OLT设备,分前端的汇聚设备通过星型结构连接到中心的业务路由器和BRAS上。这种星型组网与广电分前段之间的环形光纤路由存在一定的矛盾,意味着分前端数量越多,光纤资源的消耗将越大;而且星型组网对接入和汇聚路由器ACR的端口占用较多。
近年来发展迅速的电信级以太网技术解决了以太网环形组网的问题,同时在QoS、OAM、扩展性等方面对传统以太网进行了很大的增强,是适合广电在分前段承载多业务的一种理想技术方案。
如图4所示,电信级以太网设备可以支持10G和千兆组环,支持相交环和相切环等跨环组网。其技术优势和实用价值主要在于以下几个方面:

* 丰富的业务提供能力。能够提供以太网接口和E1 TDM接口等多种业务接口,运营商可以在电信级以太网多业务承载平台上同时提供大客户的话音、宽带专线、VoIP、VPN业务,满足运营商各类大客户的接入需求等;
* 支持丰富的拓扑结构,并可基于环网提供电信级50ms的业务保护,同时也保护了用户的利益;利用环网特性,减少IPTV组播包的复制份数,提高带宽利用效率;
* 环路中继带宽高,提供从N×GE到10GE的平滑升级和可扩展性;无需预留保护带宽;
* 基于以太网统计复用方式,标准以太网帧封装,兼容性好,组网成本低;
* 有效保证服务质量,微秒级的转发时延控制,提供灵活的策略和业务控制能力;
* 采用分组技术,支持TDM仿真,同时提供对数据、语音和视频等多业务的支持;并支持基于硬件的高效动态组播功能,对于IPTV等新业务提供了良好的支持,满足未来业务发展的需要。

大客户专线MSAP技术
银行、政府、公安等单位经常需要组建从总部到分支机构的专网,大客户专线接入业务由于利润高,是当前通信市场的竞争热点。大客户专网一般要求采用基于SDH网络的E1专线形式接入,形成物理上隔离、安全可靠、带宽有保障的真正专网。
MSAP技术是在SDH的基础上发展起来的大客户多业务接入平台。提供多种类型的接入端口,既具备MSTP的各种优异性能、TDM业务及以太业务传输汇聚能力、标准SDH光口、GE口上联汇聚网能力及大范围的集中网管能力,又具备PDH、光纤收发器等低廉用户端设备的光直接接入能力,MSAP充分满足了接入网对设备网管、业务接入多样化以及设备成本等方面的要求。
如图5所示,在广电总前端和各个分前端部署MSAP设备,该设备采用模块化的结构设计,丰富的业务接口可以提供V.35电接口、E1电接口、E1光接口、10/100BaseTX数据接口、100BaseFX数据接口、PDH光接口、STM1/STM4上联光接口,以及155M 的SDH下行光接口等业务,将PDH的低成本、易部署与SDH的汇聚、调度、保护功能强大的特点统一起来。

网络扩容的CWDM技术
近几年在广电网络省到地市段,DWDM/OTN应用较为广泛。随着三网融合的推进,互动电视和宽带业务的发展,当前广电网络地市到县这一级面临多业务传送和光纤资源不足的问题。从技术、性能和成本等方面综合考虑,CWDM技术受到了很多广电省公司的关注。
如图6所示,在各个县广电节点及地市汇聚中心节点部署CWDM设备节点,各节点通过一对纤芯连接成环,通过波分复用技术将一对纤芯中传输多达8~16路业务,最大环容量达到2.5G×16=40G,极大的地拓宽汇聚环的带宽,以较小的投资获得更大的扩容空间。

CWDM方案主要优势包括:
* 节省光纤资源。一对光纤上可以传16个独立业务,同时环形组网比传统星型组网也节省资源;
* 子速率汇聚技术,实现带宽加倍。提供2个GE信号复用到一个2.5G波长的能力。复用过程完全为物理层封装过程,2个GE信号为完全的二层隔离;
* 支持通道保护,实现50ms保护倒换;
* 业务物理隔离,去除安全隐患。

小结
三网融合推动广电进行网络双向化、IP化和宽带化改造。广电IP数据网与电信IP数据网在核心层区别不大,而在接入和汇聚层则有很大不同。当前,电信级以太网作为一种多业务承载技术,EPON+EoC作为一种性价比很高的接入技术,正逐渐进入主流应用和规模部署阶段。本文探讨了电信级以太网在广电的应用,增强型OLT对于城域网架构的影响,端到端的接入网统一网管以及流量管控、MSAP、CWDM等技术在广电双向网中的应用,希望与业界同仁一起探索广电数据网建设之路。

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