濟南網(wǎng)通IPTV承載網(wǎng)建設(shè)改造方案

濟南網(wǎng)通 IPTV承載 網(wǎng)建設(shè)改造方案 濟南網(wǎng)通分公司 2006年 5月 目 錄 一 濟南寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)狀 二 IPTV及其實現(xiàn)機制 三 IPTV承載網(wǎng)絡(luò)的要求 四 現(xiàn)網(wǎng)改造 濟南寬帶城域網(wǎng)拓撲圖 核心，匯聚， BRAS,接入三層交換機， DSLAM，樓宇交換機 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量和能力 核心路由器 匯聚層交換機 寬帶接入服務(wù)器 三層交換機 DSLAM 樓宇交換機 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備對 IPTV業(yè)務(wù)的支持情況 已完成四期網(wǎng)絡(luò)擴容 核心匯聚層設(shè)備性能較好 接入層支持能力不足 帶寬不足 功能支持不夠 結(jié)構(gòu)不合理 網(wǎng)絡(luò)流量情況和設(shè)備負荷 核心至匯聚峰值 50 ,利用率繼續(xù)增長，能否滿足 IPTV流量的需求寬帶？ 接入服務(wù)器 SHASTA已負荷較重！ 目 錄 一 濟南寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)狀 二 IPTV及其實現(xiàn)機制 三 IPTV網(wǎng)絡(luò)運行要求 四 現(xiàn)網(wǎng)改造 IPTV的特點 以 IP網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介，互動能力強 以 ADSL、 FTTX+LAN為主要接入方式 以直播電視、時移電視和視頻點播為基本業(yè)務(wù) 以機頂盒 +電視為接收終端的電視系統(tǒng) IPTV對網(wǎng)絡(luò)的要求 IPTV 業(yè)務(wù)是承載于 IP 網(wǎng)絡(luò)上的一種增值業(yè)務(wù) IPTV對網(wǎng)絡(luò)的要求遠遠高于寬帶上網(wǎng) 需要具備高 QOS 、高可靠性、高安全性。 直觀效果：音視頻業(yè)務(wù)的清晰度和流暢度 網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備在帶寬、網(wǎng)絡(luò)時延、抖動、丟包 對用戶業(yè)務(wù)請求響應(yīng)速度、可靠性等方面的技術(shù)要求 QOS要求：為什么在 IPTV需要并可以部署QOS 用什么上網(wǎng)方式承載 IPTV PPPOE or IPOE? PPPOE存在的問題：組播限制 復制點過高 數(shù)據(jù)包的開銷 BRAS性能限制建設(shè)成本 IPOE的優(yōu)點 PPPOE和 IPOE的比較 三重播放示意圖 雙 VC連接方式 一條 VC為傳統(tǒng)的 Internet數(shù)據(jù)使用 ， 仍然采用 PPPoE認證的方式 一條 VC為 IPTV專用 ， 用戶側(cè)連接機頂盒與電視 ， 網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過另一條邏輯路徑上聯(lián) ， 不經(jīng)過 BRAS作 PPPoE終結(jié) ，而是采用普通的 IP互聯(lián)方式 機頂盒認證方式 平臺層認證 網(wǎng)絡(luò)層認證： DHCP OPTION82 固定 IP地址方式 目 錄 一 濟南寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)狀 二 IPTV及其實現(xiàn)機制 三 IPTV網(wǎng)絡(luò)運行要求 四 現(xiàn)網(wǎng)改造 IPTV的運行支撐 接入層設(shè)備可監(jiān)控，可配置 IPTV設(shè)備的資源管理 電子工單系統(tǒng) 帶寬要求 IPTV 中的流媒體業(yè)務(wù)所需的帶寬較高，每個用戶的媒體流從節(jié)目源頭到用戶 STB 之間的整個鏈路上通常需要占用 2Mbps以上的帶寬。 為了減輕 IPTV 業(yè)務(wù)對骨干網(wǎng)的帶寬壓力，需要通過內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（ CDN）將節(jié)目推送到盡量靠近用戶的 CDN邊緣節(jié)點，邊緣節(jié)點通常選擇在城域網(wǎng)的匯聚節(jié)點上，用戶直接從邊緣獲取節(jié)目內(nèi)容。 CMS和 EMS的部署 VOD到 EMS有 80%左右的命中率 VOD到 CMS有 20%左右的命中率 時移電視也屬于點播類業(yè)務(wù) 其特性除需額外單獨的存儲之外，流量模型與 VoD類似，規(guī)劃時需要統(tǒng)一進行相應(yīng)的計算。 流量模型 按照 30000個注冊用戶計算 ；50%的并發(fā)用戶 ,即 15000個在線用戶 ,匯聚層最大用戶數(shù)按 2000計算 ,接入層最大用戶數(shù)按 200計算 ；直播和點播應(yīng)用的比例按照 1:3計算 ；MPEG4點播標清碼流速率 2M, MPEG4直播標清碼流速率 2.3M；直播頻道數(shù) 100個 ；CMS與 EMS的命中率之比為 2:8；核心節(jié)點數(shù) 2個 ,匯聚節(jié)點數(shù) 13個 ,EMS節(jié)點數(shù) 13個 。 CMS至城域網(wǎng)核心的流量為 : 15000*0.75*2M*0.2+100*2.3M=4.73Gbps 城域網(wǎng)核心至匯聚層流量為 : 2000*0.75*2M*0.2+100*2.3M=830Mbps 城域網(wǎng)匯聚至 EMS的流量為 : 2000*0.75*2M*0.8=2.4Gbps 城域網(wǎng)匯聚至一個接入層節(jié)點的流量為 : 200*0.75*2M+200*0.25*2.3M=430M 全網(wǎng)支持組播 對于直播電視業(yè)務(wù)，由于其流量大 ,對網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)要求高 ,在靠近用戶側(cè)，會有大量相同的頻道需求 ,因此，對于直播電視來講，在城域網(wǎng)上最有效的承載方式就是通過 IP組播技術(shù)來完成。 在哪里實現(xiàn)組播復制？ 通過靠近終點的復制方式，達到最大的數(shù)據(jù)傳送效率。 目前城域網(wǎng)的核心和匯聚設(shè)備均支持組播協(xié)議。對于新增設(shè)備和改造設(shè)備也需要支持組播協(xié)議。 為提高用戶切換頻道的速度 , 在DSLAM和 L2交換機上做組播權(quán)限控制和組播報文復制時 ， 要求設(shè)備支持 IGMP的頻道快速切換 、 IGMP快速離開機制 、 高性能IGMP報文處理能力等 。 服務(wù)質(zhì)量的保證 QoS是指網(wǎng)絡(luò)通過多種技術(shù)為選定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)流量提供更好服務(wù)的能力 。 QoS的主要指標包括專用帶寬保證 、可控的抖動和時延 ， 以及信息丟失率等 。 IPTV和普通的 Internet 上網(wǎng)業(yè)務(wù)相比有所不同： Internet 上網(wǎng)業(yè)務(wù)是基于 IP網(wǎng)絡(luò)的一種盡力而為的技術(shù) IPTV的應(yīng)用體驗需要和有線電視、數(shù)字電視相比較，業(yè)務(wù)流量發(fā)生在城域網(wǎng)內(nèi)部，因此可能并需要進行服務(wù)質(zhì)量的保證 服務(wù)質(zhì)量 Qos相關(guān)概念 帶寬 /吞吐量 指網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點之間特定應(yīng)用業(yè)務(wù)流的平均速率； 時延 指數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點之間傳送的平均往返時間 ； 抖動 指不同數(shù)據(jù)包時延的變化； 丟包率 指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失報文的百分比 ，用來衡量網(wǎng)絡(luò)正確轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)的能力； 可用性 指網(wǎng)絡(luò)可以為用戶提供服務(wù)的時間的百分比 。 QOS與帶寬 鏈路帶寬是解決擁塞問題的本質(zhì) 在有限的帶寬前提下，在鏈路擁塞時，需要保證不同等級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，因此，需要在設(shè)備上支持對不同Qos等級的報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)的隊列調(diào)度機制。 重要的一點是 Qos只可以提供一定的服務(wù)保護功能，不可以代替帶寬 目 錄 一 濟南寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)狀 二 IPTV及其實現(xiàn)機制 三 IPTV網(wǎng)絡(luò)運行要求 四 現(xiàn)網(wǎng)改造 改造的總體原則 1.以建設(shè)精品網(wǎng)絡(luò)為目標 ,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要具備較高的性能 ， 適應(yīng)高速率 ， 低延時的視頻業(yè)務(wù)要求； 2.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)滿足視頻業(yè)務(wù)與普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分離； 3.新建或改造原有設(shè)備 ， 以提升接入層 、 匯聚層設(shè)備的組播能力 ， 組播數(shù)據(jù)的復制點盡量靠近用戶 ， 節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源 ， 保證服務(wù)質(zhì)量； 4.用戶側(cè)接入帶寬和網(wǎng)絡(luò)側(cè)帶寬具備較高的擴展性 ， 能適應(yīng)未來業(yè)務(wù)快速發(fā)展對帶寬的要求 5.網(wǎng)絡(luò)可以進行平滑的擴容和技術(shù)演進 ， 支持未來多業(yè)務(wù)承載 。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整 需考慮如下問題： 保證對 IPTV業(yè)務(wù)的有效承載 保證服務(wù)質(zhì)量 同時考慮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的接入能力以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對組播業(yè)務(wù)的支持能力 改造策略： 主要改造接入層 新建高性能的DSLAM，改造樓宇交換機，接入層千兆上行 核心匯聚層基本保持不變 接入層調(diào)整 為什么百兆上行不能滿足接入層上行的需求？ 設(shè)備同時要改造或更換為支持組播協(xié)議以及 Qos的設(shè)備。 第一代 ADSL存在的缺點 原 ADSL接入設(shè)備采用第一代 ADSL技術(shù) ， 可以滿足普通上網(wǎng)用戶的需求 。但在實際應(yīng)用中逐漸暴露出一些難以克服的缺點： 中長距離線路業(yè)務(wù)開放困難的問題 較低的傳輸速率難以滿足一些高速業(yè)務(wù)的開展所支持的線路診斷和測試能力較弱 ADSL2的新特性 與 ADSL相比， ADSL2增加了一些新功能，從上下行數(shù)據(jù)傳輸速率、可用頻帶、覆蓋范圍、速率自適應(yīng)性、功率調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)互操作性等幾個方面都較 ADSL有所提高，同時在對新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用的支持上也得到了很好的完善。 ADSL2+標準 (ITU G.992.5)拓展了線路的使用頻寬，提高了上下行的接入速率，尤其是在短距離（小于 3km）情況下，其下行接入能力最高能夠達到 16Mbit/s以上的接入速率 ADSL2+與普通 ADSL相比投資增加微小，因此建議使用 ADSL2+承載IPTV DSLAM的部署策略 IP內(nèi)核與 ATM內(nèi)核的 DSLAM 建議在母局新建千兆上行的 IP內(nèi)核的 DSLAM 建議在接入點新建小型的百 /千兆上行的 IP內(nèi)核的 DSLAM(48-64線可堆疊） 用戶接入模式 上網(wǎng)用戶通過老的 ATM內(nèi)核 DSLAM IPTV用戶通過新的 IP內(nèi)核的 DSLAM 上網(wǎng) IPTV通過新的 IP內(nèi)核的DSLAM 樓宇交換機的部署 目前網(wǎng)絡(luò)上有超過 1萬臺的樓宇交換機不支持網(wǎng)管功能 、 二層組播協(xié)議 、802.1Q和 802.1P等功能一次性全部改造成本太高 ， 為兼顧網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和投資成本 ， 建議目前只對 30 的高檔小區(qū)進行樓宇交換機的改造 ， 普通小區(qū)的IPTV業(yè)務(wù)建議用新建的 Dslam設(shè)備來覆蓋 。 樓宇交換機實現(xiàn)方案 小區(qū)內(nèi)部二層連接，改造多層級聯(lián)的情況 小區(qū)匯聚交換機千兆上行 樓道交換機百兆上行 對于 IPTV上網(wǎng)的用戶可以采用一戶雙線或一戶一線家庭網(wǎng)關(guān) 匯聚層調(diào)整 在母局配置千兆端口密度較高的三層交換機，以匯聚 GE上行的 DSLAM設(shè)備和次匯聚設(shè)備（例如 cisco7609)。 對于部分 LAN接入密集小區(qū)，在接入網(wǎng)適當增加端口密度較低的千兆匯聚三層設(shè)備（如 cisco355012G） 改造后拓撲圖 新增三層匯聚設(shè)備需支持 IGMP協(xié)議和各種組播路由協(xié)議，提供基于硬件的流量分類、網(wǎng)絡(luò)安全策略等，另外還要求該設(shè)備具有高密度的千兆以太口。 業(yè)務(wù)層面，匯聚交換機負責完成 PPPOE和 IPOE的分流 IPTV Vlan三層終結(jié) 終結(jié)用戶 DHCP+認證，作為 IPTV用戶的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)絡(luò)層面，新增匯聚 L3設(shè)備與核心層設(shè)備起靜態(tài)組播路由協(xié)議，由組播源將所有頻道內(nèi)容推送至該設(shè)備，同時設(shè)備需支持 IGMP協(xié)議，推送組播數(shù)據(jù)至二層設(shè)備進行組播復制。 承載網(wǎng)各層組播實現(xiàn)機制 承載網(wǎng)各層組播實現(xiàn)機制 IPTV業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)核心層需支持PIM-SM組播路由協(xié)議，建立組播的轉(zhuǎn)發(fā)路徑 匯聚層設(shè)備需支持 IGMP組管理協(xié)議 接入層 Dslam、 Lan Switch等二層設(shè)備需要支持 IGMP Snooping二層組播協(xié)議，實現(xiàn)二層的組播控制問題 QoS實現(xiàn)機制 IPT