《電子技術(shù)應(yīng)用》
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IP技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)整合中的應(yīng)用
陳震 宏天科技公司視頻事業(yè)部總經(jīng)理 
摘要: 在未來的廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中,整合后的內(nèi)容被靈活的分配和傳輸并使用是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。而更靈活的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式與傳輸控制則需要IP的靈活性來實現(xiàn)。而IP技術(shù)的高效,、廉價更會是未來技術(shù)發(fā)展的方向。
Abstract:
Key words :

         名詞解釋:MSTP(Multi-service transport platform):

  多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)是指基于SDH" title="SDH">SDH,、同時實現(xiàn)TDM,、ATM、IP等業(yè)務(wù)接入,、處理和傳送,,提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)傳送平臺,。作為傳送網(wǎng)解決方案,MSTP伴隨著電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和技術(shù)進步,,經(jīng)歷了從支持以太網(wǎng)透傳的第一代MSTP到支持二層交換的第二代MSTP再到當(dāng)前支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)QoS的新一代(第三代)MSTP的發(fā)展歷程,。

  RPR(Resilient Packet Ring):

  彈性分組環(huán)(RPR)技術(shù)是一種在環(huán)形結(jié)構(gòu)上優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送的新型MAC層協(xié)議,能夠適應(yīng)多種物理層(如SDH,、以太網(wǎng),、DWDM等),可有效地傳送數(shù)據(jù),、話音,、圖像等多種業(yè)務(wù)類型。它融合了以太網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)濟性,、靈活性,、可擴展性等特點,同時吸收了SDH環(huán)網(wǎng)的50ms快速保護的優(yōu)點,,并具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn),、環(huán)路帶寬共享、公平分配,、嚴(yán)格的業(yè)務(wù)分類(COS)等技術(shù)優(yōu)勢,,目標(biāo)是在不降低網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性的前提下提供更加經(jīng)濟有效的城域網(wǎng)解決方案。

  1. IP傳輸網(wǎng)絡(luò)的必要性

  對于目前的廣電行業(yè)而言,,眼前的任務(wù)是盡快完成數(shù)字電視的建設(shè)工作,。由于廣電行業(yè)的一些歷史原因,導(dǎo)致了在一塊牌子之下,,若干個互相獨立的實體各自運作的一種行業(yè)事實,。為了改變這樣一種由于缺乏核心主導(dǎo)管理的運營主體,而導(dǎo)致的模轉(zhuǎn)數(shù)工作無法全面有效推動的情形,,廣電行業(yè)內(nèi)部正在全力推動傳輸網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)的整合,,以整合后的省級甚至是國家級的運營單位,去完成數(shù)字電視建設(shè)這一艱巨的任務(wù),。

  在省網(wǎng)對各地市進行整合后,,省網(wǎng)主前端和各地市分前端作為將作為一個整體的系統(tǒng)來統(tǒng)一運作,統(tǒng)一向全省各地的有線電視用戶開展業(yè)務(wù)和提供服務(wù),。從這個前提出發(fā),,必然要求地理上分散在各個城市間的各種設(shè)備能夠通過某種技術(shù)平臺聯(lián)系在一起,來實現(xiàn)彼此之間的通信,、交互,、以及完成各種需要彼此配合一起完成的功能。

  能夠?qū)崿F(xiàn)交互式雙向通信的技術(shù)目前有許多種,,但是考慮到通用性,、易用性,、靈活性、成熟性,、可擴展性的各方面的因素,,最好的選擇毫無疑問是基于IP的技術(shù)。這個世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Internet)和絕大多數(shù)的協(xié)同工作的系統(tǒng)都是建立在IP通信技術(shù)之上的,。在此次省網(wǎng)整合的過程中,,我們也建議使用基于IP技術(shù)的平臺來實現(xiàn)各地分前端系統(tǒng)與省主前端系統(tǒng)之間的通信與信息交互。

  在這個IP通信平臺上,,需要完成的工作有以下幾類:

  1,、綜合網(wǎng)管:省網(wǎng)整合后,需要從省主前端對整個網(wǎng)絡(luò)上的所有系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理,,包括監(jiān)控、告警,、配置等,。目前最為廣泛使用的網(wǎng)管協(xié)議就是基于IP的SNMP協(xié)議,這也意味著省中心需要有通到各地市的用于運行網(wǎng)管系統(tǒng)的IP傳輸通道,;

  2,、節(jié)目傳輸:省網(wǎng)整合后,原來各地市網(wǎng)自行接收節(jié)目信號并在本地播出的做法將不再使用,,而是改為由省中心統(tǒng)一接收并制作節(jié)目然后發(fā)送給各地市網(wǎng),。為了能將大量節(jié)目從省中心發(fā)送到地市區(qū),最佳的選擇是通過地面的光網(wǎng)傳輸通道,。IP作為目前最通用也是最成熟的傳輸技術(shù),,能夠為節(jié)目傳輸帶來成本低廉、靈活,、多業(yè)務(wù)支持能力強等多種優(yōu)勢,。

  2. 傳統(tǒng)DS3方式的一些弊端

  為了實現(xiàn)網(wǎng)管功能而必須建造IP骨干網(wǎng)絡(luò)可能大家都會認(rèn)同,但在將節(jié)目從省中心下傳到各地市分前端這個環(huán)節(jié)上,,目前主流的應(yīng)用還是通過ASI/DS3轉(zhuǎn)換器將TS流適配到DS3電路中,,再通過SDH網(wǎng)絡(luò)進行發(fā)送,這種方式的結(jié)構(gòu)如下圖所示:
 



  這種結(jié)構(gòu)在省網(wǎng)整合后,,通過省中心將大量節(jié)目下傳到地市分前端的應(yīng)用中會出現(xiàn)以下一些較明顯的問題:

  一期投資大:每一個TS流的傳送都需要單獨占用一個DS3端口,。例如:省網(wǎng)下傳100套數(shù)字節(jié)目,共計17路TS流,,共有15個地市接收,,共需要DS3端口:17*15=255個。這在ASI/DS3轉(zhuǎn)換器和SDH節(jié)點機上的DS3板卡兩項上都會造成很大的投資,;

  擴展性差,,后續(xù)投資大:每增加傳送一個TS流的節(jié)目都意味著每個地市都需要增加相應(yīng)數(shù)量的端口,;

  如果傳送數(shù)字節(jié)目的同時不能停止模擬信號,而模擬信號也需要經(jīng)過省內(nèi)光纖" title="光纖">光纖網(wǎng)下傳,,則DS3端口的耗費還需成倍增長,;

  將各地市的本地節(jié)目進行回傳和統(tǒng)一制作EPG也是必須考慮的因素,會帶來更大的在DS3上的投資,。

  另外,,除了在投資和效益上的問題外,管理方面也會產(chǎn)生新的問題:SDH是點到點的電路傳輸技術(shù),,為了避免過多的開設(shè)電路占用網(wǎng)絡(luò)資源,,必須通過開設(shè)全環(huán)電路來讓SDH環(huán)上的每個節(jié)點都從同一路傳輸信號中進行接收??蛇@樣一來SDH天然具有的環(huán)路保護和切換機制就完全失效了,,必須再通過其他機制來進行備份。而且,,配置全環(huán)電路需要在ADM上進行配置,,這意味著幾乎不可能進行自動的故障恢復(fù),而必須手動完成,。

  3. IP傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法

  相較于傳統(tǒng)的DS3傳輸方式,,IP技術(shù)的優(yōu)點在于靈活和高效率。打個比喻,,DS3方式好像是使用很多只能放6個節(jié)目的箱子來進行搬運,,而IP方式則是直接從架子上找著需要的東西就進行搬運,如下圖所示:
 



  從技術(shù)原理上而言,,在IP傳輸通道中傳送的都是單個的SPTS,,不需要經(jīng)過繁復(fù)的復(fù)用和解復(fù)用過程,而相應(yīng)的則需要增加DVB到IP的網(wǎng)關(guān)(我們稱其為媒體路由器" title="路由器">路由器)來將DVB的節(jié)目信號轉(zhuǎn)為IP封包來進行傳輸,。而為了充分考慮到廣電網(wǎng)絡(luò)在承載電視節(jié)目傳輸所必須保證的穩(wěn)定性和可靠性,,我們建議使用MSTP技術(shù)來將IP的靈活性、高效率和SDH的穩(wěn)定性和高可靠性結(jié)合在一起,。

  MSTP技術(shù)可以有效地匯聚和集中IP,、以太網(wǎng)、語音和存儲以及傳統(tǒng)的SDH和波分服務(wù),,構(gòu)成一個簡潔統(tǒng)一的光網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺?,F(xiàn)有的MSTP技術(shù)在同一個機箱內(nèi)可以支持從STM-1到多波長STM-64的多種光傳輸速度,可直接上2M E1電路,,并提供了在不影響正常服務(wù)的情況下進行帶寬升級的選項,,以滿足不斷增長的網(wǎng)絡(luò)需求。通過將物理的SDH電路模擬成RPR環(huán),再將以太網(wǎng)端口映射進RPR環(huán)中,,MSTP達(dá)到了靈活性和穩(wěn)定性的完美結(jié)合:以太網(wǎng)端口上支持各種IP協(xié)議棧上的信令來提供諸如路由,、組播、QoS控制,、安全等靈活的功能,,而RPR環(huán)則提供了不低于SDH的故障恢復(fù)時間(<50ms)。同時,,MSTP仍然支持各種傳統(tǒng)的SDH以及波分的應(yīng)用,,完全可被當(dāng)成SDH及波分設(shè)備來使用。

  這樣,,通過基于MSTP的IP傳輸方式,,可以在很大程度上避免DS3端口在真正的省網(wǎng)級應(yīng)用中所帶來的問題。

  在每個分前端,,其連接示意圖如下圖所示:
 



  數(shù)字節(jié)目進入媒體路由器之后,,經(jīng)過指定的PID變換以及節(jié)目路由,封裝進IP包并由千兆端口輸出到MSTP設(shè)備,;MSTP設(shè)備負(fù)責(zé)在SDH網(wǎng)上組建起邏輯上的RPR環(huán),,并將以太網(wǎng)端口映射進RPR環(huán)來實現(xiàn)交互通信、組播等一系列功能,。IP封包就這樣通過MSTP設(shè)備轉(zhuǎn)換為SDH幀格式進入波分設(shè)備或直接從光纖上進行傳輸。

  同樣的通過省中心下傳100套數(shù)字節(jié)目,,和前面通過DS3傳輸?shù)姆绞竭M行對比,,現(xiàn)在的情形是:

  省網(wǎng)下傳100套數(shù)字節(jié)目,1路節(jié)目6M共計600M,,1個千兆端口就綽綽有余了,;

  再增加新的節(jié)目,千兆端口中仍有余裕,,可再增加大約50套節(jié)目的下傳,,不必增加任何新的設(shè)備;

  在每個地市再增加1個千兆端口,,就可增加另150套數(shù)字節(jié)目或25套模擬節(jié)目的傳輸,;

  IP通道中傳輸?shù)亩际荢PTS,減省了大量復(fù)用和解復(fù)用的過程及設(shè)備,。

  4. 典型IP傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃

  現(xiàn)有的廣電省網(wǎng)基本上都建好了覆蓋全省的SDH網(wǎng)絡(luò),,從典型的省網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模角度考慮,共有四種不同的業(yè)務(wù)需要使用IP通道在SDH網(wǎng)上傳輸:

Ø用于綜合網(wǎng)管的通信信道

Ø用于省中心節(jié)目下傳的信道

Ø用于各地市節(jié)目回傳的信道

Ø用于其他OA應(yīng)用的信道

  其中,,按照用于綜合網(wǎng)管的信道要求,,必須使用帶外管理的單獨信道,因此需要單獨為綜合網(wǎng)管規(guī)劃相應(yīng)的信道。初步考慮在環(huán)上為綜合網(wǎng)管提供2Mbps的帶寬就足以滿足綜合網(wǎng)管各類數(shù)據(jù)收集,、通信,、數(shù)據(jù)庫同步的需求。

  假設(shè)某個省中心共有100套數(shù)字付費節(jié)目需要下傳給下轄的15個地市,,這100套數(shù)字節(jié)目按節(jié)目和頻點規(guī)劃共生成17個TS流,,每個38.3Mbps,共574.5Mbps,。再加上IP封裝所產(chǎn)生的損耗,,共計在SDH每個環(huán)上將需要600Mbps左右的帶寬。

  再假設(shè)每個地市都要兩套節(jié)目需要回傳,,按照1路編碼后的節(jié)目4.5M~5Mbps,,按照IP封裝后5Mbps計算,則每個地市分前端需要向省中心回傳10Mbps的節(jié)目,。這些回傳節(jié)目必須使用點對點的通信信道來傳輸,,也就是每個分前端都必須建立一條到省前端的SDH電路來傳送。

  這其中,,節(jié)目下傳是通過將以太網(wǎng)映射到RPR環(huán)中來實現(xiàn)的,,在這個RPR環(huán)上可以實現(xiàn)第二層的組播,從而保障了利用一份帶寬來傳送節(jié)目給所有地市,。而占用帶寬不多且實時性要求不那么高的綜合網(wǎng)管應(yīng)用可以和其他的OA應(yīng)用等一起跑在另同一個千兆RPR環(huán)里,,通過QoS來保障綜合網(wǎng)管業(yè)務(wù)對帶寬資源的優(yōu)先使用。最后,,地市回傳節(jié)目必須建立點對點的電路來實現(xiàn),,可以考慮仍使用傳統(tǒng)的DS3方式來實現(xiàn)。

  這樣,,整體的MSTP設(shè)備上的傳輸?shù)亩丝谝?guī)劃如下:

 
省前端
地市分前端
外部端口
2個STM-4 POS端口,,提供2.5G的SDH鏈路
2個STM-4 POS端口,提供2.5G的SDH鏈路
內(nèi)部端口
GE端口1:作為節(jié)目下傳用
GE端口2:作為綜合網(wǎng)管及OA應(yīng)用用
15個DS3端口:作為接收回傳的地市節(jié)目用
GE端口1:作為接收下傳節(jié)目用
GE端口2:作為綜合網(wǎng)管及OA應(yīng)用用
1個DS3端口:作為地市回傳節(jié)目用

  5. 結(jié)論

  從以上的說明可以看出,,在未來的廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中,,整合后的內(nèi)容被靈活的分配和傳輸并使用是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。而更靈活的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式與傳輸控制則需要IP的靈活性來實現(xiàn),。而IP技術(shù)的高效,、廉價更會是未來技術(shù)發(fā)展的方向。 

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