石家莊IPTV網(wǎng)絡(luò)改造計劃0815

石家莊網(wǎng)視靈項目

分布式系統(tǒng)建設(shè)方案2004年8月15號彭志勇前言本文主要探討利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)采用分布式/專網(wǎng)方式部署網(wǎng)視靈系統(tǒng)方案。針對現(xiàn)有石家莊的具體網(wǎng)絡(luò)情況，主要分2個階段的考慮：第一、在用戶數(shù)量為3000的情況下，如何部署整個網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)的改造需求？第二、當用戶數(shù)量超過3000，大規(guī)模發(fā)展的時候，如何部署系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的改造需求？

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)簡介石家莊城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

SiSi河北省公用計算機互聯(lián)網(wǎng)二樞紐

N800SiSiSiSiSiSiIP省網(wǎng)核心層匯聚層155M圖例：GESiSiGSRNetIron800新增設(shè)備SiSiL3NASSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi二樞紐

B8000601局

B8000681局

B8000505局

B8000581局604局

B8000-1604局

B8000-2603局

B15000-1775局

B8000361局

B8000381局

B8000303局

B8000704局

B8000-1704局紐B8000-2702局

B8000-2702局

B15000-1603局

B8000-2二樞紐

SE800505局SMS10000603局

SE800303局SMS1000SiSiSiSiSiSiSiSi鹿泉

S8016正定

S8016藁城

S8016欒城

S8016SiSiSiSiSiSi辛集

S8016晉州

S8016趙縣

S8016702局

N800603局

N800702局

SE800Cisco12012Cisco12016現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)簡介－已有設(shè)備?

核心層·

N800交換機：核心層骨干交換機?

匯聚層

·

FoundryBigIron8000交換機：匯聚層交換機，負 責寬帶用戶的匯聚?

寬帶接入服務(wù)器（BRAS）·

RedBackSMS10000·

SE800?

邊界路由器 Cisco:GSR12016、GSR12012

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)簡介－接入方式 河北通信省內(nèi)的寬帶接入業(yè)務(wù)主要采用了ADSL、VDSL與FTTx+LAN三種接入方式。其中80%為通過ATM-DSLAM的ADSL接入用戶，其余為VDSL、IP-DSLAM以及LAN接入用戶方案建議－3000用戶流量分析：目前，整個石家莊試驗網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)視靈系統(tǒng)從設(shè)計上已經(jīng)支持3000個用戶的并發(fā)處理能力。目前，系統(tǒng)的編碼全部采用MPEG-42兆處理，實際單個流量需要的帶寬為2.7兆左右，為了方便計算，我們按照3兆來核算每一個流量。3000個并發(fā)流占用的帶寬數(shù)量為：3000×3＝9000M（9GE）可以看出，3000個并發(fā)流量同時需要的帶寬總數(shù)為9GE,考慮到網(wǎng)絡(luò)的實際承載能力，9GE的流量實際需要：9÷60％＝15GE根光纖資源來支持。目前，整個系統(tǒng)采用集中式的部署方案，二樞紐機房不可能有15個GE的資源，也不可能承受住這么大的流量，因此，必須采用分布式部署/專網(wǎng)的處理方案。方案建議－3000用戶（分布式）分布式處理方案：考慮到初期用戶數(shù)量的限制和匯聚交換機實際物理位置的分布，初期在充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，我們建議初期采用小規(guī)模的分布式處理方案。維持現(xiàn)有二樞紐設(shè)備規(guī)模，作為HMS（HomeMediaStation),同時，在603局和702局新建2個MS，二樞紐的設(shè)備即負責HMS的工作，又承擔MS的工作。這樣，將3000個并發(fā)流的處理分攤到這3套系統(tǒng)上，每套MS負責1000個用戶的并發(fā)請求。方案建議－3000用戶（分布式）分布式部署建議：SiSi二樞紐

N800SiSiSiSi702局

N800603局

N800HMSMSMS5GE5GE5GEHMS和MS之間，通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)來傳遞需要的文件，同時，3套系統(tǒng)分別通過5根GE光纖和N800相連，分別相應和本地N800直接連接的用戶提出的并發(fā)請求。方案建議－3000用戶（分布式）HMS和MS之間的流量分析： HMS和MS之間采用我們UT的BMDP協(xié)議，來進行文件的傳遞，主要是TimeshiftTV信號的傳遞。HMS需要向MS實時傳遞30路編碼后的流媒體信號，存儲到MS上后，在向本地提供流媒體服務(wù)。此時，HMS和MS之間需要的帶寬為30×3＝90兆。即二樞紐和603、702局之間的帶寬需要90兆來為網(wǎng)視靈項目服務(wù)。另外，HMS和MS之間還存在少量的內(nèi)容分發(fā)服務(wù)，這些服務(wù)的帶寬對于網(wǎng)絡(luò)的需要也是非常小的，同時也可以通過網(wǎng)視靈系統(tǒng)的設(shè)置，限制這些內(nèi)容分發(fā)請求，所以說，目前的IP網(wǎng)絡(luò)完全可以承受HMS和MS之間連接的帶寬需求。方案建議－3000用戶（分布式）普通用戶的流量分析：目前，每臺B8000交換機都有2條上行的GE分別連3臺B800中的2臺上，其中，二樞紐下聯(lián)9臺B8000,603局下聯(lián)17臺，702局下聯(lián)8臺。由于3套MS設(shè)備平均分攤1000個并發(fā)流處理能力，因此，可以計算出每根上聯(lián)到N800的GE上最多需要支持的用戶數(shù)量為：1000÷8＝125個，對帶寬需求：125×3＝375兆。則B8000到N800的上行GE每根最大需要為網(wǎng)視靈項目提供375兆帶寬。如果目前的帶寬資源豐富，則完全可以利用現(xiàn)有資源為網(wǎng)視靈項目提供服務(wù)。網(wǎng)視靈專網(wǎng)方案：為了盡量減小網(wǎng)視靈業(yè)務(wù)對現(xiàn)有IP城域網(wǎng)的影響，以保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)用戶（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）的業(yè)務(wù)穩(wěn)定性，我們也可以考慮建設(shè)網(wǎng)視靈業(yè)務(wù)專網(wǎng)。在二樞紐媒體中心局放置一臺寬帶傳輸設(shè)備NetRing10000，以提供到IPTV服務(wù)器群的22個GE接口和到分中心寬帶傳輸設(shè)備NetRing2500的12個2.5G接口。數(shù)據(jù)中心NetRing10000和分中心的NetRing2500之間分別通過12根光纖直接相連，中心節(jié)點和匯聚節(jié)點之間的帶寬為4*2.5G。在中心節(jié)點的傳輸設(shè)備NetRing10000上需配置22個GE接口和12個2.5G接口，在各分節(jié)點的NetRing2500上分別配置8個GE接口和4個2.5G接口。在3個分節(jié)點的傳輸設(shè)備2500通過GE光口和現(xiàn)有城域網(wǎng)匯聚層交換機BigIron8000/15000相連，為IPDSLAM用戶提供服務(wù)；通過GE光口與現(xiàn)有BRAS設(shè)備相連，為ATMDSLAM用戶提供服務(wù)。方案建議－3000用戶（專網(wǎng)）方案建議－3000用戶（專網(wǎng)）IPTV3000用戶專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

SiSi河北省公用計算機互聯(lián)網(wǎng)二樞紐

N800SiSiSiSiSiSiIP省網(wǎng)核心層匯聚層155M圖例：GESiSiGSRNetIron800新增設(shè)備SiSiL3NASSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi二樞紐

B8000601局

B8000681局

B8000505局

B8000581局604局

B8000-1604局

B8000-2603局

B15000-1775局

B8000361局

B8000381局

B8000303局

B8000704局

B8000-1704局紐B8000-2702局

B8000-2702局

B15000-1603局

B8000-2二樞紐

SE800505局SMS10000603局

SE800303局SMS1000SiSiSiSiSiSiSiSi鹿泉

S8016正定

S8016藁城

S8016欒城

S8016SiSiSiSiSiSi辛集

S8016晉州

S8016趙縣

S8016702局

N800603局

N800702局

SE800Cisco12012Cisco12016SiSiIPTV服務(wù)器群2.5G傳輸10G傳輸2.5G方案建議－3000用戶（專網(wǎng)）NetRing10000和NetRing2500之間的流量分析：

三臺NetRing2500分別接入7~8個GE流量，同時分別通過4個2.5G與NetRing10000相連，提供的流量帶寬大于28G，能夠滿足3000用戶的需求。NetRing2500和匯聚層交換機之間的流量分析：NetRing2500與匯聚層交換機間采用22個GE相連，每條GE=4M*250用戶的帶寬需求，因此系統(tǒng)能夠滿足3000用戶的需求。方案建議－3000用戶接入側(cè)帶寬分析：目前，3000用戶的機頂盒全部采用固定IP地址的方式接入網(wǎng)絡(luò)，必須對現(xiàn)有用戶的下行帶寬擴大到4兆，其中3兆是為網(wǎng)視靈項目服務(wù)的，剩余的1兆主要是原有寬帶用戶上網(wǎng)需要。方案建議－3000用戶接入側(cè)流量區(qū)分分析：由于機頂盒采用固定IP地址，因此，可以在匯聚交換機B8000上根據(jù)機頂盒的地址段做路由處理，將機頂盒的流量指向MS。而原來的PPPOE撥號用戶，還是采用原來的方式訪問網(wǎng)絡(luò)，不作改變。采用這種方式，是為了避開流媒體的并發(fā)流量穿過BRAS，給BRAS造成額外的負擔。但是對于BRAS直接的情況下，只能區(qū)分機頂盒和PC的流量，不能避開機頂盒的流量穿過BRAS。方案建議－3000用戶接入側(cè)用戶數(shù)量分析：對于IP－DSLAM接入用戶而言，系統(tǒng)支持的用戶數(shù)主要取決于上行帶寬和接入比。目前，石家莊的IP-DISLAM的上行接口均為100M,必須升級到1000M，即GE接口，因為目前網(wǎng)視靈需要的帶寬數(shù)為3M,還要考慮普通的上網(wǎng)用戶，因此100M的帶寬只能為100÷4＝25戶用戶同時提供網(wǎng)視靈業(yè)務(wù)和上網(wǎng)業(yè)務(wù)，這是不符合大規(guī)模放號需要的，因為目前，IP-DISLAM支持的用戶數(shù)基本都超過300用戶。因此必須改造成GE的上行接口，此時，可以保證接入用戶達到1000÷4＝250個用戶，基本上滿足放號需要。DSLAM采用集聯(lián)方式時，可以考略的方式為擴充2個GE上行帶寬，或者減少網(wǎng)視靈項目的用戶數(shù)量。方案建議－3000用戶接入側(cè)用戶數(shù)量分析：對于ATM內(nèi)核的DSLAM，由于必須經(jīng)過BRAS來進行信元的轉(zhuǎn)換，所以ATM內(nèi)核的DILAM帶的實際用戶數(shù)量取決于BRAS處理能力和DSLAM的上行帶寬限制。從目前來看，主要取決于上行帶寬。目前，ATM內(nèi)核DSLAM的上行帶寬基本上是155M,按照這個帶寬，一個155的上行帶寬只能提供155÷4＝38戶的服務(wù)，同時，由于大量的ATMDSLAM采用的集聯(lián)方式，實際每個DSLAM能夠提供的用戶數(shù)量更加的少。方案建議－3000用戶接入側(cè)用戶數(shù)量分析：對于LAN方式的接入用戶，則帶的用戶數(shù)量會比較多，只要考慮接入交換機的處理能力就可以推算出大概的用戶數(shù)量。以小區(qū)為例子，10棟4單元5層樓房，每棟樓為40個用戶，需要帶寬為40×4＝160M,10棟樓宇的總帶寬為160×10＝1.6GE。這樣的話，保證樓宇間交換機為100M的即可支持。方案建議－3000用戶分布式投資設(shè)備投入情況：新建2個MS，3000個機頂盒，IPDSLAM上行1000M接口，樓宇交換機擴容。具體分析：2套MS（14臺ME、4臺MD、2臺交換機、相關(guān)機架設(shè)備）IPDSLAM上行GE接口模塊根據(jù)實際使用情況決定數(shù)量。（備注：每個IPDISLAM帶的用戶超過30的時候就必須更換上行GE接口）方案建議－3000用戶專網(wǎng)投資設(shè)備投入情況：新增1臺NetRing10000，3臺NetRing2500，3000個機頂盒，B8000交換機上行GE端口，BRAS上行GE端口，IPDSLAM上行GE接口，樓宇交換機擴容。1臺NetRing10000，3臺NetRing2500B8000/B15000上行17個GE端口，BRAS上行5個GE端口，IPDSLAM上行GE接口模塊根據(jù)實際使用情況決定數(shù)量。方案建議－3000用戶流量對網(wǎng)絡(luò)的影響：從前面對流量的分析可以得出，在這種小規(guī)模分布式結(jié)構(gòu)上，流量的壓力主要集中在B8000到N800的上行GE上，最大需求目前為125×3＝375M帶寬。如果目前帶寬資源豐富的話，基本上不會有影響，但是，如果帶寬資源不夠的話，需要擴充B8000到N800的上行帶寬資源。對于專網(wǎng)建設(shè)方案，視頻流量不需通過城域骨干層和匯聚層鏈路。但需要在匯聚層交換機B8000上擴充上行的GE端口資源。方案建議－3000用戶總結(jié)：

分布式解決方案充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)3000個用戶的接入，對于網(wǎng)絡(luò)的改造主要集中在接入側(cè)，特別是IP－DSLAM改造，將所有IPDSLAM上行100M接口改造成1000M接口。LAN用戶根據(jù)實際情況擴充樓宇交換機的容量。ATM－DSLAM只能接入少量用戶，主要目前沒有622M上行接口的ATM-DSLAM。

專網(wǎng)解決方案視頻對核心層幾乎沒有帶來額外的流量負擔，在初期IPTV系統(tǒng)集中式部署時也能支持較多的并發(fā)用戶，對網(wǎng)絡(luò)的改造主要集中在匯聚層和接入層。適合業(yè)務(wù)發(fā)展初期，用戶集中分布情況。方案建議－3000用戶流量對網(wǎng)絡(luò)的影響：從前面對流量的分析可以得出，在目前這種小規(guī)模分布式結(jié)構(gòu)上，流量的壓力主要集中在B8000到N800的上行GE上，最大需求目前為125×3＝375M帶寬。如果目前帶寬資源豐富的話，基本上不會有影響，但是，如果帶寬資源不夠的話，需要擴充B8000到N800的上行帶寬資源。方案建議－超過3000用戶方案部署建議：從前面的分析可以看出，超過3000用戶的大規(guī)模并發(fā)流的時候，還采用前期小規(guī)模的分布式部署方案肯定已經(jīng)不適合啦。主要考慮到N800的處理能力和B8000上行帶寬的壓力。我們推薦采用大規(guī)模的部署方案，將MS向下面靠近用戶側(cè)部署。盡量將用戶點播的并發(fā)流量“終結(jié)”邊緣交換機上，而不穿過城域網(wǎng)。方案建議－超過3000用戶synchronizingCO1IPDSLAMMediaStationMCMCCO2IPDSLAMMediaStationMCMCCO3IPDSLAMMediaStationMCMCIP骨干網(wǎng)MLRCMHomeMediaStation邊緣交換機邊緣交換機邊緣交換機PCPCPCPCPCPC方案建議－超過3000用戶石家莊具體方案IP省網(wǎng)核心層匯聚層155M圖例：GESiSiGSRNetIron800新增設(shè)備SiSiL3NASSiSi河北省公用計算機互聯(lián)網(wǎng)二樞紐

N800SiSiSiSiSiSiSiSiSiSi601局

B8000603局

B8000-1704局

B8000-1702局

N800603局

N800Cisco12012Cisco12016MediaStationMediaStationMediaStationHomeMediaStation方案建議－超過3000用戶方案說明：采用大規(guī)模的分布式部署方案，將MS部署到每臺B8000附近,具體實施的時候，可以根據(jù)不同地區(qū)用戶數(shù)量的增長趨勢來逐步部署，最終建成一個大規(guī)模部署的分布式網(wǎng)視靈網(wǎng)絡(luò)，給全石家莊用戶提供服務(wù)。HMS到MS流量分析：前提，城域骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須保證支持組播。即N800到B8000這2臺設(shè)備必須支持3層組播協(xié)議。這樣，在支持TV業(yè)務(wù)的時候，HMS到N800的設(shè)備之間的帶寬需求為30×3＝90M，而每臺B8000到N800線路帶寬需求也是90M，這在目前來說，對于骨干網(wǎng)絡(luò)的壓力是非常低的，也是目前的骨干帶寬可以承受的。點播業(yè)務(wù)將全部由MS提供，不會占用骨干帶寬資源。MS到普通用戶的流量分析：支持LIVETV業(yè)務(wù)時候，B8000這樣的設(shè)備必須支持2層組播協(xié)議，這樣，才能確保骨干帶寬的壓力保持在90M左右。當提供點播服務(wù)的時候，流量的統(tǒng)計直接和所帶用戶掛鉤。假設(shè)某臺B8000下帶了10臺IPDSLAM，每臺DSLAM有250戶網(wǎng)視靈用戶，我們從前面分析知道,DSLAM采用GE上行到B8000即可支持250用戶，這樣，這臺B8000總共需要為10×250＝2500用戶提供流量通道，則MS到B8000帶寬需求是2500×3＝7.5G，需要的GE接口為7.5÷60％＝13，此時，每臺B8000為了為2500戶用戶提供服務(wù)，B8000的性能最大可以支持120個GE接口，256G背板處理能力，完全可以滿足。方案建議－超過3000用戶方案建議－超過3000用戶機頂盒IP地址分析：前提，前文分析由于ATM-DSLAM不適合大規(guī)模放號，所以在超過3000用戶進行放號的時候，我們建議大規(guī)模采用IPDSLAM來放號。我們建議采用DHCP的方式來給機頂盒分配IP地址。PC和機頂盒的流量通過交換機，打上不同TAG標記來區(qū)分，這樣，IPDSLAM根據(jù)不同TAG標記，將PC流量和機頂盒流量做不同的VLAN區(qū)分，分成2個GE上連到B8000交換機，傳統(tǒng)PC的流量通過原有線路進行PPPOE認證處理，機頂盒則通過交換機做DHCPRELAY處理，向HMS中心的DHCP服務(wù)器去獲取IP地址資源，獲得IP地址后，再由MS提供流媒體服務(wù)。LAN用戶方式也可以同樣通過這種方式來處理。我公司的新機頂盒S1018內(nèi)置交換機功能，可以滿足上述要求。方案建議－超過3