石家庄IPTV网络改造计划0815

石家庄网视灵项目

分布式系统建设方案2004年8月15号彭志勇前言本文主要探讨利用现有IP网络采用分布式/专网方式部署网视灵系统方案。针对现有石家庄的具体网络情况，主要分2个阶段的考虑：第一、在用户数量为3000的情况下，如何部署整个网络及网络的改造需求？第二、当用户数量超过3000，大规模发展的时候，如何部署系统及网络的改造需求？

现有网络简介石家庄城域网网络拓扑图

SiSi河北省公用计算机互联网二枢纽

N800SiSiSiSiSiSiIP省网核心层汇聚层155M图例：GESiSiGSRNetIron800新增设备SiSiL3NASSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi二枢纽

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局纽B8000-2702局

B8000-2702局

B15000-1603局

B8000-2二枢纽

SE800505局SMS10000603局

SE800303局SMS1000SiSiSiSiSiSiSiSi鹿泉

S8016正定

S8016藁城

S8016栾城

S8016SiSiSiSiSiSi辛集

S8016晋州

S8016赵县

S8016702局

N800603局

N800702局

SE800Cisco12012Cisco12016现有网络简介－已有设备Ø

核心层·

N800交换机：核心层骨干交换机Ø

汇聚层

·

FoundryBigIron8000交换机：汇聚层交换机，负 责宽带用户的汇聚Ø

宽带接入服务器（BRAS）·

RedBackSMS10000·

SE800Ø

边界路由器 Cisco:GSR12016、GSR12012

现有网络简介－接入方式 河北通信省内的宽带接入业务主要采用了ADSL、VDSL与FTTx+LAN三种接入方式。其中80%为通过ATM-DSLAM的ADSL接入用户，其余为VDSL、IP-DSLAM以及LAN接入用户方案建议－3000用户流量分析：目前，整个石家庄试验网络的网视灵系统从设计上已经支持3000个用户的并发处理能力。目前，系统的编码全部采用MPEG-42兆处理，实际单个流量需要的带宽为2.7兆左右，为了方便计算，我们按照3兆来核算每一个流量。3000个并发流占用的带宽数量为：3000×3＝9000M（9GE）可以看出，3000个并发流量同时需要的带宽总数为9GE,考虑到网络的实际承载能力，9GE的流量实际需要：9÷60％＝15GE根光纤资源来支持。目前，整个系统采用集中式的部署方案，二枢纽机房不可能有15个GE的资源，也不可能承受住这么大的流量，因此，必须采用分布式部署/专网的处理方案。方案建议－3000用户（分布式）分布式处理方案：考虑到初期用户数量的限制和汇聚交换机实际物理位置的分布，初期在充分利用现有网络的基础上，我们建议初期采用小规模的分布式处理方案。维持现有二枢纽设备规模，作为HMS（HomeMediaStation),同时，在603局和702局新建2个MS，二枢纽的设备即负责HMS的工作，又承担MS的工作。这样，将3000个并发流的处理分摊到这3套系统上，每套MS负责1000个用户的并发请求。方案建议－3000用户（分布式）分布式部署建议：SiSi二枢纽

N800SiSiSiSi702局

N800603局

N800HMSMSMS5GE5GE5GEHMS和MS之间，通过现有的网络来传递需要的文件，同时，3套系统分别通过5根GE光纤和N800相连，分别相应和本地N800直接连接的用户提出的并发请求。方案建议－3000用户（分布式）HMS和MS之间的流量分析： HMS和MS之间采用我们UT的BMDP协议，来进行文件的传递，主要是TimeshiftTV信号的传递。HMS需要向MS实时传递30路编码后的流媒体信号，存储到MS上后，在向本地提供流媒体服务。此时，HMS和MS之间需要的带宽为30×3＝90兆。即二枢纽和603、702局之间的带宽需要90兆来为网视灵项目服务。另外，HMS和MS之间还存在少量的内容分发服务，这些服务的带宽对于网络的需要也是非常小的，同时也可以通过网视灵系统的设置，限制这些内容分发请求，所以说，目前的IP网络完全可以承受HMS和MS之间连接的带宽需求。方案建议－3000用户（分布式）普通用户的流量分析：目前，每台B8000交换机都有2条上行的GE分别连3台B800中的2台上，其中，二枢纽下联9台B8000,603局下联17台，702局下联8台。由于3套MS设备平均分摊1000个并发流处理能力，因此，可以计算出每根上联到N800的GE上最多需要支持的用户数量为：1000÷8＝125个，对带宽需求：125×3＝375兆。则B8000到N800的上行GE每根最大需要为网视灵项目提供375兆带宽。如果目前的带宽资源丰富，则完全可以利用现有资源为网视灵项目提供服务。网视灵专网方案：为了尽量减小网视灵业务对现有IP城域网的影响，以保证现有网络用户（主要是数据业务）的业务稳定性，我们也可以考虑建设网视灵业务专网。在二枢纽媒体中心局放置一台宽带传输设备NetRing10000，以提供到IPTV服务器群的22个GE接口和到分中心宽带传输设备NetRing2500的12个2.5G接口。数据中心NetRing10000和分中心的NetRing2500之间分别通过12根光纤直接相连，中心节点和汇聚节点之间的带宽为4*2.5G。在中心节点的传输设备NetRing10000上需配置22个GE接口和12个2.5G接口，在各分节点的NetRing2500上分别配置8个GE接口和4个2.5G接口。在3个分节点的传输设备2500通过GE光口和现有城域网汇聚层交换机BigIron8000/15000相连，为IPDSLAM用户提供服务；通过GE光口与现有BRAS设备相连，为ATMDSLAM用户提供服务。方案建议－3000用户（专网）方案建议－3000用户（专网）IPTV3000用户专网网络拓扑图

SiSi河北省公用计算机互联网二枢纽

N800SiSiSiSiSiSiIP省网核心层汇聚层155M图例：GESiSiGSRNetIron800新增设备SiSiL3NASSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi二枢纽

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局纽B8000-2702局

B8000-2702局

B15000-1603局

B8000-2二枢纽

SE800505局SMS10000603局

SE800303局SMS1000SiSiSiSiSiSiSiSi鹿泉

S8016正定

S8016藁城

S8016栾城

S8016SiSiSiSiSiSi辛集

S8016晋州

S8016赵县

S8016702局

N800603局

N800702局

SE800Cisco12012Cisco12016SiSiIPTV服务器群2.5G传输10G传输2.5G方案建议－3000用户（专网）NetRing10000和NetRing2500之间的流量分析：

三台NetRing2500分别接入7~8个GE流量，同时分别通过4个2.5G与NetRing10000相连，提供的流量带宽大于28G，能够满足3000用户的需求。NetRing2500和汇聚层交换机之间的流量分析：NetRing2500与汇聚层交换机间采用22个GE相连，每条GE=4M*250用户的带宽需求，因此系统能够满足3000用户的需求。方案建议－3000用户接入侧带宽分析：目前，3000用户的机顶盒全部采用固定IP地址的方式接入网络，必须对现有用户的下行带宽扩大到4兆，其中3兆是为网视灵项目服务的，剩余的1兆主要是原有宽带用户上网需要。方案建议－3000用户接入侧流量区分分析：由于机顶盒采用固定IP地址，因此，可以在汇聚交换机B8000上根据机顶盒的地址段做路由处理，将机顶盒的流量指向MS。而原来的PPPOE拨号用户，还是采用原来的方式访问网络，不作改变。采用这种方式，是为了避开流媒体的并发流量穿过BRAS，给BRAS造成额外的负担。但是对于BRAS直接的情况下，只能区分机顶盒和PC的流量，不能避开机顶盒的流量穿过BRAS。方案建议－3000用户接入侧用户数量分析：对于IP－DSLAM接入用户而言，系统支持的用户数主要取决于上行带宽和接入比。目前，石家庄的IP-DISLAM的上行接口均为100M,必须升级到1000M，即GE接口，因为目前网视灵需要的带宽数为3M,还要考虑普通的上网用户，因此100M的带宽只能为100÷4＝25户用户同时提供网视灵业务和上网业务，这是不符合大规模放号需要的，因为目前，IP-DISLAM支持的用户数基本都超过300用户。因此必须改造成GE的上行接口，此时，可以保证接入用户达到1000÷4＝250个用户，基本上满足放号需要。DSLAM采用集联方式时，可以考略的方式为扩充2个GE上行带宽，或者减少网视灵项目的用户数量。方案建议－3000用户接入侧用户数量分析：对于ATM内核的DSLAM，由于必须经过BRAS来进行信元的转换，所以ATM内核的DILAM带的实际用户数量取决于BRAS处理能力和DSLAM的上行带宽限制。从目前来看，主要取决于上行带宽。目前，ATM内核DSLAM的上行带宽基本上是155M,按照这个带宽，一个155的上行带宽只能提供155÷4＝38户的服务，同时，由于大量的ATMDSLAM采用的集联方式，实际每个DSLAM能够提供的用户数量更加的少。方案建议－3000用户接入侧用户数量分析：对于LAN方式的接入用户，则带的用户数量会比较多，只要考虑接入交换机的处理能力就可以推算出大概的用户数量。以小区为例子，10栋4单元5层楼房，每栋楼为40个用户，需要带宽为40×4＝160M,10栋楼宇的总带宽为160×10＝1.6GE。这样的话，保证楼宇间交换机为100M的即可支持。方案建议－3000用户分布式投资设备投入情况：新建2个MS，3000个机顶盒，IPDSLAM上行1000M接口，楼宇交换机扩容。具体分析：2套MS（14台ME、4台MD、2台交换机、相关机架设备）IPDSLAM上行GE接口模块根据实际使用情况决定数量。（备注：每个IPDISLAM带的用户超过30的时候就必须更换上行GE接口）方案建议－3000用户专网投资设备投入情况：新增1台NetRing10000，3台NetRing2500，3000个机顶盒，B8000交换机上行GE端口，BRAS上行GE端口，IPDSLAM上行GE接口，楼宇交换机扩容。1台NetRing10000，3台NetRing2500B8000/B15000上行17个GE端口，BRAS上行5个GE端口，IPDSLAM上行GE接口模块根据实际使用情况决定数量。方案建议－3000用户流量对网络的影响：从前面对流量的分析可以得出，在这种小规模分布式结构上，流量的压力主要集中在B8000到N800的上行GE上，最大需求目前为125×3＝375M带宽。如果目前带宽资源丰富的话，基本上不会有影响，但是，如果带宽资源不够的话，需要扩充B8000到N800的上行带宽资源。对于专网建设方案，视频流量不需通过城域骨干层和汇聚层链路。但需要在汇聚层交换机B8000上扩充上行的GE端口资源。方案建议－3000用户总结：

分布式解决方案充分利用现有网络，实现3000个用户的接入，对于网络的改造主要集中在接入侧，特别是IP－DSLAM改造，将所有IPDSLAM上行100M接口改造成1000M接口。LAN用户根据实际情况扩充楼宇交换机的容量。ATM－DSLAM只能接入少量用户，主要目前没有622M上行接口的ATM-DSLAM。

专网解决方案视频对核心层几乎没有带来额外的流量负担，在初期IPTV系统集中式部署时也能支持较多的并发用户，对网络的改造主要集中在汇聚层和接入层。适合业务发展初期，用户集中分布情况。方案建议－3000用户流量对网络的影响：从前面对流量的分析可以得出，在目前这种小规模分布式结构上，流量的压力主要集中在B8000到N800的上行GE上，最大需求目前为125×3＝375M带宽。如果目前带宽资源丰富的话，基本上不会有影响，但是，如果带宽资源不够的话，需要扩充B8000到N800的上行带宽资源。方案建议－超过3000用户方案部署建议：从前面的分析可以看出，超过3000用户的大规模并发流的时候，还采用前期小规模的分布式部署方案肯定已经不适合啦。主要考虑到N800的处理能力和B8000上行带宽的压力。我们推荐采用大规模的部署方案，将MS向下面靠近用户侧部署。尽量将用户点播的并发流量“终结”边缘交换机上，而不穿过城域网。方案建议－超过3000用户synchronizingCO1IPDSLAMMediaStationMCMCCO2IPDSLAMMediaStationMCMCCO3IPDSLAMMediaStationMCMCIP骨干网MLRCMHomeMediaStation边缘交换机边缘交换机边缘交换机PCPCPCPCPCPC方案建议－超过3000用户石家庄具体方案IP省网核心层汇聚层155M图例：GESiSiGSRNetIron800新增设备SiSiL3NASSiSi河北省公用计算机互联网二枢纽

N800SiSiSiSiSiSiSiSiSiSi601局

B8000603局

B8000-1704局

B8000-1702局

N800603局

N800Cisco12012Cisco12016MediaStationMediaStationMediaStationHomeMediaStation方案建议－超过3000用户方案说明：采用大规模的分布式部署方案，将MS部署到每台B8000附近,具体实施的时候，可以根据不同地区用户数量的增长趋势来逐步部署，最终建成一个大规模部署的分布式网视灵网络，给全石家庄用户提供服务。HMS到MS流量分析：前提，城域骨干网络设备必须保证支持组播。即N800到B8000这2台设备必须支持3层组播协议。这样，在支持TV业务的时候，HMS到N800的设备之间的带宽需求为30×3＝90M，而每台B8000到N800线路带宽需求也是90M，这在目前来说，对于骨干网络的压力是非常低的，也是目前的骨干带宽可以承受的。点播业务将全部由MS提供，不会占用骨干带宽资源。MS到普通用户的流量分析：支持LIVETV业务时候，B8000这样的设备必须支持2层组播协议，这样，才能确保骨干带宽的压力保持在90M左右。当提供点播服务的时候，流量的统计直接和所带用户挂钩。假设某台B8000下带了10台IPDSLAM，每台DSLAM有250户网视灵用户，我们从前面分析知道,DSLAM采用GE上行到B8000即可支持250用户，这样，这台B8000总共需要为10×250＝2500用户提供流量通道，则MS到B8000带宽需求是2500×3＝7.5G，需要的GE接口为7.5÷60％＝13，此时，每台B8000为了为2500户用户提供服务，B8000的性能最大可以支持120个GE接口，256G背板处理能力，完全可以满足。方案建议－超过3000用户方案建议－超过3000用户机顶盒IP地址分析：前提，前文分析由于ATM-DSLAM不适合大规模放号，所以在超过3000用户进行放号的时候，我们建议大规模采用IPDSLAM来放号。我们建议采用DHCP的方式来给机顶盒分配IP地址。PC和机顶盒的流量通过交换机，打上不同TAG标记来区分，这样，IPDSLAM根据不同TAG标记，将PC流量和机顶盒流量做不同的VLAN区分，分成2个GE上连到B8000交换机，传统PC的流量通过原有线路进行PPPOE认证处理，机顶盒则通过交换机做DHCPRELAY处理，向HMS中心的DHCP服务器去获取IP地址资源，获得IP地址后，再由MS提供流媒体服务。LAN用户方式也可以同样通过这种方式来处理。我公司的新机顶盒S1018内置交换机功能，可以满足上述要求。方案建议－超过3