思科IPTV承载网解决方案

1、iptv承载网解决方案承载网解决方案 2 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv解决方案 triple play推动城域网网络结构的优化 骨干网，汇聚层，接入层如何分离控制不同接入业务 iptv 网络结构 iptv网络设计 iptv业务部署建议 3 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 triple play推动城域网网络结构的优化 triple play业务对现有城域

2、网的挑战 为triple play 优化的网络结构特征 4 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 triple play业务对现有城域网的挑战 视频业务高带宽的特性对现有网络结构和网络设备的挑战 从“连接”到“运营”转变的挑战 开展新业务，巨大的投资成本和保持盈利能力带来的挑战 iptv业务需要高品质sla, 为管理和监控带来的挑战 全方位的安全保障的挑战 城域网大规模时延敏感业务支持能力的挑战 5 2005 cisco systems, inc. all rights reserve

3、d. cisco confidential chn-0003 为triple play 优化的网络结构特征 接入层的业务分离 为每个业务建立分离的逻辑拓扑； 业务逻辑拓扑可能映射到相同或不同的物理链路； 不同业务终结于网络中不同的层次和设备； 每个家庭网络终端与相应的业务拓扑相对应； set top = video, pc = internet access, ip phone = voice 灵活的架构适合各种新兴业务的快速开发与部署 6 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 为什么

4、要实施业务分离？ 不同的业务需要不同的可用性，带宽需求 业务分离便于实施不同的qos策略和路由策略 运行商 组织结构 不同的业务可能由不同的部门管理； 业务隔离为不同部门分别管理各自的业务提供可能； ge dslam 7 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 dsl hag video bridge group data bridge group port z dsl hag +stb +stb +stb voip bridge group 业务如何分离？ 以太网汇聚 ge uplin

5、k ？分离 话音 话音 internet 视频 ？分离视频 internet 话音 internet 视频 ？分离 骨干网，汇聚层，接入层业务如何分离？ port 1 ge dslam 8 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 dsl hag video bridge group data bridge group port z video vc data vc dsl hag +stb +stb +stb voip bridge group voice vc data vc voic

6、e vc 汇聚层，接入层业务的业务分离 802.1q encaps 以太网汇聚 ge uplink video vlan data vlan voice vlan internet 视频 ？分离 话音 接入层通过多vc的方式分离 port 1 video vc 汇聚层通过多vlan和独 立上联链路的方式分离 9 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 骨干网业务分离的3种方式 通过vr虚拟路由器分离 完全的物理分离 业务网关分离 10 2005 cisco systems, inc. a

7、ll rights reserved. cisco confidential chn-0003 ge uplink 方式1通过虚拟路由器分离 以太网汇聚 video vlan data vlan voice vlan 802.1q encaps 视频 话音 数据 ip/mpls骨干网 接入层 11 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式1通过虚拟路由器分离 “god box”解决方案 所有业务通过一台设备支持，业务之间通过虚拟路由 器或vrf等技术分离 不同的业务可能采用不同协议(

8、pppoe, ipoe) 共享ip/mpls骨干网 12 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式1通过虚拟路由器分离 问题： 成本问题高带宽和高密度接口要求多业务合一的设备具备很高的转发性能和吞 吐量，造成成本过高 扩展性差 控制平面：多业务共享cpu资源，每个业务都有自己的慢路径处理机制（如路由 协议，ppp setup，arp等） 数据平面：由于视频业务高带宽的特性，使得端口的带宽和数量都要求很高，使 设备的端口和吞吐量的扩展能力面临较大压力甚至不能满足业务的需求； best

9、effort业务对高品质业务的影响 承载多达数万个pppoe用户，一旦发生故障，因ppp call setup的原因， 恢复时间很长； 承载多达数万个pppoe用户也使sso等高可用性技术难于有效使用； 安全问题：共享控制平面（control plane), ddos攻击可能影响到所有业务； 管理问题：共享资源导致资源调度和管理复杂； 13 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式二完全的物理分离 video网关 802.1q 以太网汇聚 ge uplink video vlan d

10、ata vlan voice vlan 话音网关 虚拟专网 encaps internet 数据网关 (bras) 接入层 14 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式二物理分离 为各个业务建立独立的物理网关而不共享同 一”god box” 个人数据业务骨干网和高品质业务骨干网分离 15 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式二物理分离 克服了方式1的缺点； 骨干网分离

11、，成本较高； 16 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式三业务网关物理分离，骨干网共享 video网关 以太网汇聚 ge uplink video vlan data vlan voice vlan 802.1q encaps 数据网关 (bras) 话音网关 ip/mpls 骨干网 接入层 17 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 方式三业务网关物理分离，骨干网共享

12、业务网关物理分离，为实现可运营可管理的网络奠定了 基础； 控制平面和数据平面都有良好的扩展性； 可针对业务的特点，可灵活的实施不同的策略，技术和 管理方式； 每个业务网络都可以根据需要选择性价比最高的平台， 从而降低总体建设成本； 业务网关的物理分离便于对高品质业务实施高可靠性和 健壮性技术 结论：优选方式3，其次方式2 18 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 dsl forum wt-101 dsl forum wt-101是帮助运行商从基于atm的汇聚网 络迁移到基于ether

13、net的汇聚网络的指导性文件，同时 适应于日益增长的triple play等多业务需求，提出优化 的网络结构和拓扑 dsl forum wt-101建议的网络结构与方式3相同，是 网络支撑triple play业务的发展方向 19 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 regional broadband network access network access node (dslam) access loop mdf ethernet aggregationip bb networ

14、k gateway l2ts customer prem. net cpe asp1 a10-asp u user1 user2 t nid nsp2 ip - qos a10-nsp ip - qos a10-asp l2tp a10-nsp v gateway nsp1 aggregation network dsl (wt-101) video分流链路 asp/bb network internet access链路 20 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 regional

15、broadband access network access node (dslam) access loop mdf ethernet aggregationip bb network gateway l2ts customer prem. net cpe asp1 a10-asp u user1 user2 t nid nsp2 ip - qos a10-nsp ip - qos a10-asp l2tp a10-nsp v asp/bb network gateway nsp1 network aggregation network 下一代dsl (wt-101) next gener

16、ation wt-101 components 分离的业务网关 business业务 ip传输 asp/bb network gateway vod 组播video voip business vpn 21 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 wt-101:从单独的bras到多个bbng pppoe在数据宽带接入中担负着用户认证和计费的重任 在video业务中，无论是btv还是vod，认证系统都是 由video系统的上层应用层完成的，pppoe不再是必须 因此，wt-101中提出了i

17、poe和bbng的概念，bbng- broadband network gateway 从宽带用户到运营商ip网关，可以有多个bbng，而不 是单个bras作为网关和业务提供点 22 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv解决方案 triple play推动城域网网络结构的优化 iptv 网络结构 带宽需求分析 组播复制点 采用适合iptv业务的协议和aaa方式 网络拓扑 iptv视频服务系统的部署与端到端的城域网结构 iptv网络设计 iptv业务部署建议 23 2005 c

18、isco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv 网络结构 带宽需求分析 组播复制点 采用适合iptv业务的协议和aaa方式 网络拓扑 iptv视频服务系统的部署与端到端的城域网结构 24 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 带宽需求分析 视频类业务将驱动宽带接入网带宽需求增长20-30倍 以上（由目前的100k增长到2m-3m左右）； 计算模型 每dslam带340配置用户（每框14槽，

19、每槽32 线，448线，按照75实装率计算） 按照50%并发在线率,170并发vod用户 每用户带宽2.5mbps 25 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 ems/hms n*ge 所需带宽的计算方法如下： 1、平均每个dslam 170个并发vod用 户，每个以太网汇聚设备连接10个 dslam，每个sr支撑4个以太网汇聚设 备，共6800用户在线，每个用户的带宽为 2.5mb，并发需要17gb的总带宽。 2、sr与ems/hms视频服务系统相连需 要2个10ge, 与用户测设备

20、相连使用2个 10ge或20个ge 所需带宽分析 dslamdslam dslam dslamdslam dslam 10ge10ge 10ge ring sr 以太网汇聚设备以太网汇聚设备 n*ge 结论：如果使用bras代替sr, 要么不能提供nx10g(n4)带宽 的支撑，要么成本太高。 26 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 bras sr价格比较 sr 50万rmb 60万rmb bras 100万rmb 暂无 配置 24x ge 4x 10ge 27 2005 cisc

21、o systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv 网络结构 带宽需求分析 组播复制点 采用适合iptv业务的协议和aaa方式 网络拓扑 iptv视频服务系统的部署与端到端的城域网结构 28 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 组播复制点 wt-101建议采用ipoe结合ethernet实现高效的组播复制 和传送 为实现带宽的最优化，避免重复使用，video业务网关， 以太网汇聚设备和dslam应

22、逐级复制 bras通过pppoe复制组播，带宽浪费严重 ip/mpls 骨干网 video sr 以太网汇聚 tv+stb dslam dslam 本地组播复制 本地组播复制 本地组播复制 以太网汇聚 城域网ip网络 分级视频 数据中心 城域网接入网络 本地组播复制 以太网汇聚 29 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv 网络结构 带宽需求分析 组播复制点 采用适合iptv业务的协议和aaa方式 网络拓扑 iptv视频服务系统的部署与端到端的城域网结构 30 2005 cis

23、co systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 采用适合iptv业务的协议ipoe, dhcp ipoe vs pppoe iptv业务包括vod和组播video, 是应用层的业务 用户使用应用层业务时不能脱离应用层协议完成业务请求 在stb和视频服务系统之间已有完善的认证，授权，计 费，sla实施，准入控制，密要分发，数据加密等机制 因此完全没有必要使用pppoe的封装，ipoe是合理的选 择，pppoe只会增加额外的开销 采用pppoe，并终结于bras，会使投资成本增加 31 2005 cisco sys

24、tems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 dhcp dhcp是ipoe方式下ip地址分配的自然选择 dhcp无论是在iptv应用系统和网络设备中都有完 善的安全机制和良好的扩展性 全球著名的视频服务提供商如comcast, fastweb, neuf,yahoo!bb等都采用dhcp作为ip地址分配机 制，最大规模已超过1千万用户 32 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv 网络结构 带宽需求分析

25、组播复制点 采用适合iptv业务的协议和aaa方式 网络拓扑 iptv视频服务系统的部署与端到端的城域网结构 33 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 网络拓扑模式一星型 service routerset top bras internetinternet ge dslam pe-agg set top home access gateway ems pe-agg ge dslam home access gateway hms ems 34 2005 cisco systems,

26、 inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 网络拓扑模式二双向ge/10ge环型 service router set top ge dslam home access gateway bras internetinternet ge dslam pe-agg set top home access gateway ems ems pe-agg hms service router hms 35 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential ch

27、n-0003 网络拓扑模式三双向ge环，单向ge/10ge链路 set top access gateway bras internetinternet ge dslam 以太网汇聚 set top home access gateway ems ems service router hms service router hms 双向ge环用于组播视频 单向ge/10ge用于vod 以太网汇聚 ge dslam home 36 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 为vod业务务量身订

28、做的非对称网络-单向ge/10ge video流的本质是非对称，downstream的流量远远大于upstream 利用ge/10ge”receive only“彩色光口, 节省大量传输成本 利用udlr（unidirectional link routing, rfc 3077)技术，保证 路由协议，arp等在单向链路上也能正常运作。 uni-directional gige bi-directional gige gre udlr vod servers intermediate dhub switch dslams vlan 100 10 gige port rxtx vlan 101

29、10 gige port rxtx vlan 100 head end switch dslams terminal dhub switch dslams vlan 101 10 gige port rxtx 37 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 ge dslam ge dslam ge dslam ge dslam ge dslam ge dslam vod server(s) bi-directional gige uni-directional gige nx1gige 非

30、对称网络模型实现带宽的逐步增加 (bandwidth on demand) 以太网汇聚交换机3层中结video 双向环 + 单向 drop ipoe or pppoe access loop dslam-igmp proxying video vlan (ipoe only) igmp snooping and proxying 以太网汇聚设备处理的igmp的报文大大减少，提高了处 理的性能和扩展性 proxy-r bras backbone sr igmp proxy-r 当dslam采用igmp proxying时，igmp经过dslam的 汇总后，送到以太网汇聚设备 55 2005 ci

31、sco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv频道切换时间 观测到的性能 最好时1到2秒, 最差时 4-5秒； i-frame延时250ms 到1+ 秒； 网络leaves vod = dscp af22； internet=dscp 0; voice=ef; 组播/vod qos 推荐的设置 queue 1 queue 2 queue 3 queue 4 schedtx 74 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confident

32、ial chn-0003 iptv 网络设计 城域网的可靠性和健壮性，组播的性能和扩展性 是提供iptv业务的重要保证 网络安全是开展iptv业务的基础 城域网开展iptv业务建议的qos设计 城域网提供对iptv业务的网络管理与监控 75 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv网络管理与监控 iptv业务的流量监测 业务sla实时监测 76 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn

33、-0003 如何针对业务的流量监测 视频流 目前多数的网管工具只能简单的监控链路带宽 的占用情况，无法做更深层次的分析。无法针 对业务流进行统计分析，无法为iptv业务建立 可长期运营的流量模型。 我们需要更深层次的流量分析！ 77 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv业务质量如何保证 交换局 用户网络 bras ip dslam or ftth 汇聚层 汇聚层 电子节目菜单 iptv业务系统 内容制作系统 媒体服务器 延时/抖动 ？ 延时/抖动 延时/抖动 ？ ？ 核心层

34、问题： 如何实时监控网络服务质量？ 面对用户投诉的时候，如何快速定位故障？ 业务管理系统 adsl modem 家庭网关 针对现有ip数据网络的被动运维机制已经不能适应iptv的业务特点（其对时延 、抖动、丢包率有较高要求），要保证iptv的业务质量，我们面临一个重要的 78 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv业务的管理和监控要求承载网应具备： 基于业务的流量监控与统计 实时监控iptv及其它视频流为业务的规划及运维提供 可靠的数据依据 网络服务质量实时监控、主动运维： 对

35、承载iptv的网络节点之间延时、抖动、丢包率等参 数实时监控，保障iptv业务的服务质量 srcif eth srcipadd 2 dstif dstipaddprotocol tos flgs srcport srcmsk dstport dstmsk nexthop bytespackets active idle eth 0 10.0.0.2eth 1224.10.10.100 11801000a2 /2400a2/2423100 2117454 eth 0 10.0.0.2eth 2224.10.10.100 11801000a2 /2400a2/2423100 2117454 eth

36、 0 10.0.0.2eth 3224.10.10.100 11801000a2 /2400a2/2423100 2117454 79 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 eth 0 eth 1 eth 4 eth 3 127.0.0.1 网管中心 netflow收集分析服务器 10.0.0.2 iptv服务器 - (10.0.0.2, 224.10.10.100) iptv使用的multicast流量纪录 利用netflow技术对iptv客户的业务流量进行精确统计和分析 netfl

37、ow用来实现业务流量的精确计量，可以区分到每个客户或每种业务类型 netflow适用于iptv视频流的业务统计 与netflow 采集器配合工作，可以实现管理数据的集中采集和统计分析 iptv流量监控解决方案netflow的应用 80 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 业务流量实时监控 异常流量 核心1 核心2 (m) (m) 140 120 100 80 60 40 20 建立基于iptv业务的日常流量模型 0 发现异常流量，运维人员立即响应 建立一套适合iptv业务的流量模型分

38、析机制 81 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 客户化的网络流量分析系统 82 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 核心/出口路由器 分布层路由器 接入业务路由器 brassrbras brassrbras sr 2层接入 dslam 交换机 ems dslam 交换机 dslam 交换机 交换机 dslam ems emsems ems/ hms ems/ hms cm

39、s iptv业务质量监测方案 central media station edge /home media station 以太网汇聚 edge media station 83 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv业务质量监测方案 iptv业务质量监测系统能实现： 实时监测与分析 端到端，逐跳 主动运维 与运维管理挂钩的长效机制 建立一套适合iptv业务的运营监测机制 84 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisc

40、o confidential chn-0003 iptv服务质量全程实时监控 抖动 时延 丢包 视频服务器响应 为业务管理者提供直观的品质展现 全面的服务质量参数检测与分析 85 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv解决方案 triple play推动城域网网络结构的优化 iptv 网络结构 iptv网络设计 iptv业务部署建议 86 2005 cisco systems, inc. all rights reserved. cisco confidential chn-0003 iptv业务部署建议 部署业务分离的网络结构 iptv系统部署建议 技术，拓扑，协议，视频服务系统； 安全，性能/扩展性，管理； 过渡方案