IP技术在广电网络整合中的应用

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名词解释：MSTP(Multi-service transport platform):

　　多业务传送平台（MSTP）是指基于SDH、同时实现TDM、ATM、IP等业务接入、处理和传送，提供统一网管的多业务传送平台。 作为传送网解决方案，MSTP伴随着电信网络的发展和技术进步，经历了从支持以太网透传的第一代MSTP到支持二层交换的第二代MSTP再到当前支持以太网业务QoS的新一代（第三代）MSTP的发展历程。

　　RPR(Resilient Packet Ring):

　　弹性分组环(RPR)技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议，能够适应多种物理层(如SDH、以太网、DWDM等)，可有效地传送数据、话音、图像等多种业务类型。它融合了以太网技术的经济性、灵活性、可扩展性等特点，同时吸收了SDH环网的50ms快速保护的优点，并具有网络拓扑自动发现、环路带宽共享、公平分配、严格的业务分类(COS)等技术优势，目标是在不降低网络性能和可靠性的前提下提供更加经济有效的城域网解决方案。

　　1. IP传输网络的必要性

　　对于目前的广电行业而言，眼前的任务是尽快完成数字电视的建设工作。由于广电行业的一些历史原因，导致了在一块牌子之下，若干个互相独立的实体各自运作的一种行业事实。为了改变这样一种由于缺乏核心主导管理的运营主体，而导致的模转数工作无法全面有效推动的情形，广电行业内部正在全力推动传输网络环节的整合，以整合后的省级甚至是国家级的运营单位，去完成数字电视建设这一艰巨的任务。

　　在省网对各地市进行整合后，省网主前端和各地市分前端作为将作为一个整体的系统来统一运作，统一向全省各地的有线电视用户开展业务和提供服务。从这个前提出发，必然要求地理上分散在各个城市间的各种设备能够通过某种技术平台联系在一起，来实现彼此之间的通信、交互、以及完成各种需要彼此配合一起完成的功能。

　　能够实现交互式双向通信的技术目前有许多种，但是考虑到通用性、易用性、灵活性、成熟性、可扩展性的各方面的因素，最好的选择毫无疑问是基于IP的技术。这个世界上最大的互联网络（Internet）和绝大多数的协同工作的系统都是建立在IP通信技术之上的。在此次省网整合的过程中，我们也建议使用基于IP技术的平台来实现各地分前端系统与省主前端系统之间的通信与信息交互。

　　在这个IP通信平台上，需要完成的工作有以下几类：

　　1、综合网管：省网整合后，需要从省主前端对整个网络上的所有系统进行统一的管理，包括监控、告警、配置等。目前最为广泛使用的网管协议就是基于IP的SNMP协议，这也意味着省中心需要有通到各地市的用于运行网管系统的IP传输通道；

　　2、节目传输：省网整合后，原来各地市网自行接收节目信号并在本地播出的做法将不再使用，而是改为由省中心统一接收并制作节目然后发送给各地市网。为了能将大量节目从省中心发送到地市区，最佳的选择是通过地面的光网传输通道。IP作为目前最通用也是最成熟的传输技术，能够为节目传输带来成本低廉、灵活、多业务支持能力强等多种优势。

　　2. 传统DS3方式的一些弊端

　　为了实现网管功能而必须建造IP骨干网络可能大家都会认同，但在将节目从省中心下传到各地市分前端这个环节上，目前主流的应用还是通过ASI/DS3转换器将TS流适配到DS3电路中，再通过SDH网络进行发送，这种方式的结构如下图所示：



　　这种结构在省网整合后，通过省中心将大量节目下传到地市分前端的应用中会出现以下一些较明显的问题：

　　一期投资大：每一个TS流的传送都需要单独占用一个DS3端口。例如：省网下传100套数字节目，共计17路TS流，共有15个地市接收，共需要DS3端口：17*15=255个。这在ASI/DS3转换器和SDH节点机上的DS3板卡两项上都会造成很大的投资；

　　扩展性差，后续投资大：每增加传送一个TS流的节目都意味着每个地市都需要增加相应数量的端口；

　　如果传送数字节目的同时不能停止模拟信号，而模拟信号也需要经过省内光纤网下传，则DS3端口的耗费还需成倍增长；

　　将各地市的本地节目进行回传和统一制作EPG也是必须考虑的因素，会带来更大的在DS3上的投资。

　　另外，除了在投资和效益上的问题外，管理方面也会产生新的问题：SDH是点到点的电路传输技术，为了避免过多的开设电路占用网络资源，必须通过开设全环电路来让SDH环上的每个节点都从同一路传输信号中进行接收。可这样一来SDH天然具有的环路保护和切换机制就完全失效了，必须再通过其他机制来进行备份。而且，配置全环电路需要在ADM上进行配置，这意味着几乎不可能进行自动的故障恢复，而必须手动完成。

　　3. IP传输的实现方法

　　相较于传统的DS3传输方式，IP技术的优点在于灵活和高效率。打个比喻，DS3方式好像是使用很多只能放6个节目的箱子来进行搬运，而IP方式则是直接从架子上找着需要的东西就进行搬运，如下图所示：



　　从技术原理上而言，在IP传输通道中传送的都是单个的SPTS，不需要经过繁复的复用和解复用过程，而相应的则需要增加DVB到IP的网关（我们称其为媒体路由器）来将DVB的节目信号转为IP封包来进行传输。而为了充分考虑到广电网络在承载电视节目传输所必须保证的稳定性和可靠性，我们建议使用MSTP技术来将IP的灵活性、高效率和SDH的稳定性和高可靠性结合在一起。

　　MSTP技术可以有效地汇聚和集中IP、以太网、语音和存储以及传统的SDH和波分服务，构成一个简洁统一的光网络传输平台。现有的MSTP技术在同一个机箱内可以支持从STM-1到多波长STM-64的多种光传输速度，可直接上2M E1电路，并提供了在不影响正常服务的情况下进行带宽升级的选项，以满足不断增长的网络需求。通过将物理的SDH电路模拟成RPR环，再将以太网端口映射进RPR环中，MSTP达到了灵活性和稳定性的完美结合：以太网端口上支持各种IP协议栈上的信令来提供诸如路由、组播、QoS控制、安全等灵活的功能，而RPR环则提供了不低于SDH的故障恢复时间（<50ms）。同时，MSTP仍然支持各种传统的SDH以及波分的应用，完全可被当成SDH及波分设备来使用。

　　这样，通过基于MSTP的IP传输方式，可以在很大程度上避免DS3端口在真正的省网级应用中所带来的问题。

　　在每个分前端，其连接示意图如下图所示：



　　数字节目进入媒体路由器之后，经过指定的PID变换以及节目路由，封装进IP包并由千兆端口输出到MSTP设备；MSTP设备负责在SDH网上组建起逻辑上的RPR环，并将以太网端口映射进RPR环来实现交互通信、组播等一系列功能。IP封包就这样通过MSTP设备转换为SDH帧格式进入波分设备或直接从光纤上进行传输。

　　同样的通过省中心下传100套数字节目，和前面通过DS3传输的方式进行对比，现在的情形是：

　　省网下传100套数字节目，1路节目6M共计600M，1个千兆端口就绰绰有余了；

　　再增加新的节目，千兆端口中仍有余裕，可再增加大约50套节目的下传，不必增加任何新的设备；

　　在每个地市再增加1个千兆端口，就可增加另150套数字节目或25套模拟节目的传输；

　　IP通道中传输的都是SPTS，减省了大量复用和解复用的过程及设备。

　　4. 典型IP传输网络的规划

　　现有的广电省网基本上都建好了覆盖全省的SDH网络，从典型的省网业务规模角度考虑，共有四种不同的业务需要使用IP通道在SDH网上传输：

?用于综合网管的通信信道

?用于省中心节目下传的信道

?用于各地市节目回传的信道

?用于其他OA应用的信道

　　其中，按照用于综合网管的信道要求，必须使用带外管理的单独信道，因此需要单独为综合网管规划相应的信道。初步考虑在环上为综合网管提供2Mbps的带宽就足以满足综合网管各类数据收集、通信、数据库同步的需求。

　　假设某个省中心共有100套数字付费节目需要下传给下辖的15个地市，这100套数字节目按节目和频点规划共生成17个TS流，每个38.3Mbps，共574.5Mbps。再加上IP封装所产生的损耗，共计在SDH每个环上将需要600Mbps左右的带宽。

　　再假设每个地市都要两套节目需要回传，按照1路编码后的节目4.5M～5Mbps，按照IP封装后5Mbps计算，则每个地市分前端需要向省中心回传10Mbps的节目。这些回传节目必须使用点对点的通信信道来传输，也就是每个分前端都必须建立一条到省前端的SDH电路来传送。

　　这其中，节目下传是通过将以太网映射到RPR环中来实现的，在这个RPR环上可以实现第二层的组播，从而保障了利用一份带宽来传送节目给所有地市。而占用带宽不多且实时性要求不那么高的综合网管应用可以和其他的OA应用等一起跑在另同一个千兆RPR环里，通过QoS来保障综合网管业务对带宽资源的优先使用。最后，地市回传节目必须建立点对点的电路来实现，可以考虑仍使用传统的DS3方式来实现。

　　这样，整体的MSTP设备上的传输的端口规划如下：
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