构建广电数据城域网的探索与实践

长江大学　李中文

荆州南湖机械股份有限公司　彭小雨

构建广电数据城域网的探索与实践

长江大学李中文

荆州南湖机械股份有限公司彭小雨

随着PTN产业链的进一步发展，其技术与成本优势将更加明显，它将逐步发展成为高QoS业务的综合承载平台，并与其他技术深度结合，推动城域承载网的全面融合，为了适应各种新兴业务的需求，为各类业务提供一个融合的、统一的传送平台，各地广电运营商的传送网也在IP化的进程中不断探索，努力为客户提供一张稳定、安全、高效、高品质的网络。本文将深入分析城域网承载业务的几种主要技术及其发展策略。

MSTP；PTN；城域网；三网融合

1.前言

在三网融合的大潮下，各地广播电视网络公司面临前所未有的压力和挑战。要发展高清晰度电视、数字音视频节目、高速数据接入，要为政府、科教、医疗提供高速信息通道，现有的单向网络就需要进行全面改造和升级；而面对的竞争对手各地的电信运营商，他们的网络要完善得多，面对这些挑战，各地广播电视网络公司已经开始积极应对，努力完善现有网络，以推广数字电视为切入点进行广泛的市场营销，有计划、分阶段地建设符合NGB的双向高速网。目前我国大部分广电运营商的城域网现状还是HFC/CMTS、SDH/MSTP、以太网交换机/路由器等多个网络分别承载不同的业务、各自维护的局面，难以满足多业务统一承载和降低运营成本的发展需求。近几年，荆州广电网络依托庞大的有线电视用户数量和有线电视网络规模，逐步对网络改造升级，通过利用CMTS、光收发器+LAN和EPON+EOC等技术产品对接入网进行双向改造，向用户提供高速互联网业务和互动电视业务，取得了一定的效果，但是这些改造只是局部的，需要扩大规模增加更多的用户，就必须更深入地提升网络质量以提供更好的业务和服务。

2.数据城域网的几种主要技术方式及网络结构

2.1MSTP（基于SDH技术的多业务传送平台）

SDH时分复用技术，从话音业务的需求出发，PDH技术发展而来，MSTP基于SDH 平台同时实现视频、语音、数据等业务的接入、处理和传送，提供统一的网管多业务节点。业务的组网模型是MSTP设备放在接入端接入业务，下行和客户端设备相连，上行和本地网SDH设备相连。在SDH设备上实施数据业务的固定封装和透传，进而提供更有效的二层交换和本地汇聚功能。SDH网的带宽指配是通过集中网管系统来实现的，无法很好的适应广电网络多业务大容量动态和不可预测的特性。

2.2PTN（分组传送网技术）

在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本。基于分组的交换核心是PTN技术最本质的特点，适合多业务的承载和交换，满足灵活的组网调度和多业务传送，可以提供网络保护倒换功能，并且可对不同优先级业务设置不同保护方式。它从数据业务的需求，以太网技术的发展而来，具有SDH的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。从某种意义上说，它是比SDH更为先进的技术，更适合广电网络目前的城域网升级改造。

2.3分层网络结构

分层的网络结构是网络设计的基本原则，分层的网络结构可以获得良好的网络扩展性，便于对网络的变化进行预计和规划。

其基本结构如下图所示：

骨干层的主要目标是提供高速、可靠的传输平台，负责连接汇聚层节点的接入，该层的节点设备应具备高速无阻塞的路由转发性能，负责为全网的数据转发提供高速通道，并能提供流量控制能力。

汇聚层要支持多种接入网技术如以太网、EPON、Cable等，负责连接各个小区的接入设备，汇聚各种数据流量进入骨干传输层。该层的节点设备除了实现路由转发外，还要负责网络中大部分的控制和服务处理，如Vlan、QoS、速率限制、策略路由等。

接入层即各小区的城域网光节点，每个区域的接入点设备支持一定数量用户对城域网的路由访问，对用户提供多业务的接入，必要时可配合汇聚层设备完成对用户流量的控制。

3.一般中型广电网络城域网的结构及业务组成

荆州市广播电视城域网建设以HFC网络为基础，建成了一个覆盖全市，集数字电视、互动点播、数据通信、宽带上网为一体，宽带化、智能化、数字化的高速千兆信息传输网，全面提供各种综合信息业务。

3.1荆州广电网络概述

荆州广电网络公司现有1个中心前端（园林路），3个分前端（通惠桥、广电大楼、东区），4个拟建设分前端项目。分前端的分布为：第一个：广电大楼；第二个：通惠桥；第三个：东区；第四个：大学城；第五个：火车站综合区；第六个：沙北新区；第七个：市开发区，骨干层采用10G连接，每个分前端站点下设多个二级站点，带宽为GE，其余各个站点通过100M或GE接口与分前端站点或二级站点相连。根据未来业务全IP化的趋势，构建承载IP业务为主、时分（TDM）业务为辅的城域网络，以满足高清数字电视、高/标清互动电视、宽带上网、大客户专线等多业务的需求。

荆州广电PTN站点网络拓扑示意图如下所示：

每个分前端放置一台三层千兆交换机和一台PTN 设备，所有节点通过三层交换机先进行一级汇聚后通过 PTN 到中心机房再进行二级汇聚，所有站点配置均为 10G 线路速率互联，所有站点均采用直接在中心机房主设备上进行如 GE、100M业务的终结。核心路由器位于中心机房，对各种业务进行VLAN终结和转发，并支持BRAS（宽带接入服务）功能，用于接收用户PPPOE请求、NAT、连接计费认证系统等。

3.2荆州广电网络PTN设计思考

在广电城域网中，PTN技术主要定位于城域网的汇聚接入层，解决以下需求：①多业务承载：双向互动电视、企事业单位专线业务、集团和家庭用户的以太网业务；②业务模型：城域的业务流向大多是从业务接入节点到核心/汇聚层的业务控制和交换节点，为点到点（P2P）和点到多点（P2MP）汇聚模型，业务路由相对确定，因此中问节点不需要路由功能；高等级数据业务需要低时延、低抖动和高带宽保证，而宽带数据业务峰值流量大且突发性强，要求具有流分类、带宽管理、优先级调度和拥塞控制等QoS能力；③电信级可靠性：需要可靠的、面向连接的电信级承载，提供端到端的OAM 能力和网络快速保护能力；④网络扩展性：在城域网范围内业务分布密集且广泛，要求具有较强的网络扩展性；⑤网络成本（TCO）控制：广电网络覆盖范围广，节点众多，因此要求网络具有低成本、可统一管理和易维护的优势。

4.总结

本文首先对PTN技术进行介绍，对适合构建广电数据城域网的几种主要技术进行了比较，通过各方面的分析和探讨，证明PTN分组传送网完全可以满足荆州广电数据城域网业务传输的需求，保证广播电视用户的体验，而且具有很好的多业务支持能力和更低的总体使用成本。

当然，广电城域网建设还有很多不完善的地方需要解决，例如在相当长的时间内面临多种业务共存、承载的业务多样化、骨干层光纤资源相对丰富等问题。我们还要不断提高PTN分组传送网规划、设计、施工、维护和管理水平，以保证通信系统能够安全、可靠地传送各种信息。

现在广电传送网是保证广播电视系统安全、稳定、经济运行的重要支撑。当前，通信技术的发展日新月异，必须结合现有的通信网络，跟踪和应用新的通信技术，使广电传输网络始终满足广播电视等业务不断增长的要求。

IP化是网络发展的必然趋势，面临技术和网络转型期的通信业正在积极跟进相关技术和产业的发展动向。PTN网络首次在传送网中引入了分组交换的特性，虽然也由此造成了传送网络拥塞的可能性，但是通过对于PTN网络QoS的合理规划，针对每一条业务流制定有效地转发策略，能够把传送网发生拥塞的可能性降到最低，并且根据业务的特性提供差异化的传送服务，保证用户体验。

我们有理由相信，PTN技术在未来的网络发展中，能够更好地适应网络IP化和网络融合的大趋势，更好地完成多业务接入和传送功能，有利于推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进，是营商组建下一代传输网的最佳选择。