济南网通IPTV承载网建设改造方案济南网通分公司济南网通分公司 2006 2006年年5 5月月目 录1 济南宽带城域网现状2 IPTV及其实现机制3 IPTV承载网络的要求4 现网改造济南宽带城域网拓扑图济南宽带城域网拓扑图核心，汇聚，BRAS,接入三层交换机，DSLAM，楼宇交换机现网设备数量和能力现网设备数量和能力 核心路由器 汇聚层交换机 宽带接入服务器 三层交换机 DSLAM 楼宇交换机现网设备对现网设备对IPTVIPTV业务的支持情况业务的支持情况 已完成四期网络扩容 核心汇聚层设备性能较好 接入层支持能力不足 带宽不足 功能支持不够 结构不合理网络流量情况和设备负荷网络流量情况和设备负荷 核心至汇聚峰值50,利用率继续增长，能否满足IPTV流量的需求宽带？ 接入服务器SHASTA已负荷较重！目 录1 济南宽带城域网现状2 IPTV及其实现机制3 IPTV网络运行要求4 现网改造IPTVIPTV的特点的特点以IP网络作为传输媒介，互动能力强以ADSL、FTTX+LAN为主要接入方式以直播电视、时移电视和视频点播为基本业务以机顶盒+电视为接收终端的电视系统IPTVIPTV对网络的要求对网络的要求 IPTV 业务是承载于 IP 网络上的一种增值业务 IPTV对网络的要求远远高于宽带上网 需要具备高QOS 、高可靠性、高安全性。 直观效果：音视频业务的清晰度和流畅度网络及设备在带宽、网络时延、抖动、丢包 对用户业务请求响应速度、可靠性等方面的技术要求 QOS要求：为什么在IPTV需要并可以部署QOS用什么上网方式承载用什么上网方式承载IPTVIPTV PPPOE or IPOE? PPPOE存在的问题：组播限制 复制点过高 数据包的开销 BRAS性能限制建设成本 IPOE的优点PPPOEPPPOE和和IPOEIPOE的比较的比较三重播放示意图三重播放示意图双双VCVC连接方式连接方式一条VC为传统的Internet数据使用，仍然采用PPPoE认证的方式 一条VC为IPTV专用，用户侧连接机顶盒与电视，网络侧通过另一条逻辑路径上联，不经过BRAS作PPPoE终结，而是采用普通的IP互联方式机顶盒认证方式机顶盒认证方式 平台层认证 网络层认证：DHCP OPTION82 固定IP地址方式目 录1 济南宽带城域网现状2 IPTV及其实现机制3 IPTV网络运行要求4 现网改造IPTVIPTV的运行支撑的运行支撑 接入层设备可监控，可配置 IPTV设备的资源管理 电子工单系统带宽要求带宽要求 IPTV 中的流媒体业务所需的带宽较高，每个用户的媒体流从节目源头到用户 STB 之间的整个链路上通常需要占用 2Mbps以上的带宽。 为了减轻IPTV 业务对骨干网的带宽压力，需要通过内容分发网络（CDN）将节目推送到尽量靠近用户的CDN边缘节点，边缘节点通常选择在城域网的汇聚节点上，用户直接从边缘获取节目内容。 CMSCMS和和EMSEMS的部署的部署VOD到EMS有80%左右的命中率 VOD到CMS有20%左右的命中率 时移电视也属于点播类业务其特性除需额外单独的存储之外，流量模型与VoD类似，规划时需要统一进行相应的计算。流量模型流量模型 按照30000个注册用户计算;50%的并发用户,即15000个在线用户,汇聚层最大用户数按2000计算,接入层最大用户数按200计算;直播和点播应用的比例按照1:3计算;MPEG4点播标清码流速率2M, MPEG4直播标清码流速率2.3M;直播频道数100个;CMS与EMS的命中率之比为2:8;核心节点数2个,汇聚节点数13个,EMS节点数13个。CMS至城域网核心的流量为:15000*0.75*2M*0.2+100*2.3M=4.73Gbps城域网核心至汇聚层流量为:2000*0.75*2M*0.2+100*2.3M=830Mbps城域网汇聚至EMS的流量为:2000*0.75*2M*0.8=2.4Gbps城域网汇聚至一个接入层节点的流量为:200*0.75*2M+200*0.25*2.3M=430M全网支持组播全网支持组播 对于直播电视业务，由于其流量大,对网络品质要求高,在靠近用户侧，会有大量相同的频道需求,因此，对于直播电视来讲，在城域网上最有效的承载方式就是通过IP组播技术来完成。 在哪里实现组播复制？通过靠近终点的复制方式，达到最大的数据传送效率。目前城域网的核心和汇聚设备均支持组播协议。对于新增设备和改造设备也需要支持组播协议。 为提高用户切换频道的速度, 在DSLAM和L2交换机上做组播权限控制和组播报文复制时，要求设备支持IGMP的频道快速切换、 IGMP快速离开机制、高性能IGMP报文处理能力等。服务质量的保证服务质量的保证 QoS是指网络通过多种技术为选定的网络服务流量提供更好服务的能力。QoS的主要指标包括专用带宽保证、可控的抖动和时延，以及信息丢失率等。IPTV和普通的Internet 上网业务相比有所不同： Internet 上网业务是基于IP网络的一种尽力而为的技术 IPTV的应用体验需要和有线电视、数字电视相比较，业务流量发生在城域网内部，因此可能并需要进行服务质量的保证 服务质量服务质量QosQos相关概念相关概念带宽/吞吐量指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率；时延指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间;抖动指不同数据包时延的变化；丢包率指在网络传输过程中丢失报文的百分比，用来衡量网络正确转发用户数据的能力；可用性指网络可以为用户提供服务的时间的百分比。QOSQOS与带宽与带宽 链路带宽是解决拥塞问题的本质 在有限的带宽前提下，在链路拥塞时，需要保证不同等级业务的服务质量，因此，需要在设备上支持对不同Qos等级的报文优先转发的队列调度机制。 重要的一点是Qos只可以提供一定的服务保护功能，不可以代替带宽目 录1 济南宽带城域网现状2 IPTV及其实现机制3 IPTV网络运行要求4 现网改造改造的总体原则改造的总体原则1.以建设精品网络为目标,网络设备要具备较高的性能，适应高速率，低延时的视频业务要求；2.网络架构应满足视频业务与普通数据业务的分离；3.新建或改造原有设备，以提升接入层、汇聚层设备的组播能力，组播数据的复制点尽量靠近用户，节省网络带宽资源，保证服务质量；4.用户侧接入带宽和网络侧带宽具备较高的扩展性，能适应未来业务快速发展对带宽的要求5.网络可以进行平滑的扩容和技术演进，支持未来多业务承载。网络结构调整网络结构调整需考虑如下问题： 保证对IPTV业务的有效承载 保证服务质量 同时考虑现有网络的接入能力以及网络设备对组播业务的支持能力 改造策略： 主要改造接入层新建高性能的DSLAM，改造楼宇交换机，接入层千兆上行 核心汇聚层基本保持不变接入层调整接入层调整为什么百兆上行不能满足接入层上行的需求？ 设备同时要改造或更换为支持组播协议以及Qos的设备。 第一代第一代ADSLADSL存在的缺点存在的缺点 原ADSL接入设备采用第一代ADSL技术，可以满足普通上网用户的需求。但在实际应用中逐渐暴露出一些难以克服的缺点：中长距离线路业务开放困难的问题 较低的传输速率难以满足一些高速业务的开展所支持的线路诊断和测试能力较弱ADSL2ADSL2的新特性的新特性 与ADSL相比，ADSL2增加了一些新功能，从上下行数据传输速率、可用频带、覆盖范围、速率自适应性、功率调整、网络互操作性等几个方面都较ADSL有所提高，同时在对新业务和新应用的支持上也得到了很好的完善。 ADSL2+标准(ITU G.992.5)拓展了线路的使用频宽，提高了上下行的接入速率，尤其是在短距离（小于3km）情况下，其下行接入能力最高能够达到16Mbit/s以上的接入速率 ADSL2+与普通ADSL相比投资增加微小，因此建议使用ADSL2+承载IPTVDSLAMDSLAM的部署策略的部署策略IP内核与ATM内核的DSLAM 建议在母局新建千兆上行的IP内核的DSLAM 建议在接入点新建小型的百/千兆上行的IP内核的DSLAM(48-64线可堆叠）用户接入模式用户接入模式上网用户通过老的ATM内核DSLAMIPTV用户通过新的IP内核的DSLAM上网IPTV通过新的IP内核的DSLAM楼宇交换机的部署楼宇交换机的部署 目前网络上有超过1万台的楼宇交换机不支持网管功能、二层组播协议、802.1Q和802.1P等功能一次性全部改造成本太高，为兼顾网络质量和投资成本，建议目前只对30的高档小区进行楼宇交换机的改造，普通小区的IPTV业务建议用新建的Dslam设备来覆盖。楼宇交换机实现方案小区内部二层连接，改造多层级联的情况小区汇聚交换机千兆上行楼道交换机百兆上行对于IPTV上网的用户可以采用一户双线或一户一线家庭网关汇聚层调整汇聚层调整在母局配置千兆端口密度较高的三层交换机，以汇聚GE上行的DSLAM设备和次汇聚设备（例如cisco7609)。对于部分LAN接入密集小区，在接入网适当增加端口密度较低的千兆汇聚三层设备（如cisco355012G） 改造后拓扑图 新增三层汇聚设备需支持IGMP协议和各种组播路由协议，提供基于硬件的流量分类、网络安全策略等，另外还要求该设备具有高密度的千兆以太口。 业务层面，汇聚交换机负责完成 PPPOE和IPOE的分流 IPTV Vlan三层终结 终结用户DHCP+认证，作为 IPTV用户的业务网关 网络层面，新增汇聚L3设备与核心层设备起静态组播路由协议，由组播源将所有频道内容推送至该设备，同时设备需支持IGMP协议，推送组播数据至二层设备进行组播复制。 承载网各层组播实现机制承载网各层组播实现机制承载网各层组播实现机制承载网各层组播实现机制 IPTV业务承载网络核心层需支持PIM-SM组播路由协议，建立组播的转发路径 汇聚层设备需支持IGMP组管理协议 接入层Dslam、Lan Switch等二层设备需要支持IGMP Snooping二层组播协议，实现二层的组播控制问题 QoSQoS实现机制实现机制 IPTV业务应是在全网QoS部署时最为明确的单独的一类需要QoS保障的业务。承载网需要在用户PC、STB和CMS、EMS 之间需要提供QOS 保证，几种业务的端到端QOS经验值要求如下： LANLAN接入接入QosQos实现实现 对于IPTV业务来说，主要是对下行流量的业务优先级保证，因此要求LAN能够支持根据不同业务进行优先级调度的功能；优先级调度可以基于802.1P，也可以根据不同VLAN进行调度（不同VLAN对应不同优先级的业务）。 采用多VLAN时，可以根据VLAN的优先级进行转发，优先转发组播/VOD的流量，保证处于高优先级的IPTV业务的QOS。 采用单VLAN时，可由交换机根据报文，进行流分类，以支持视频流优先转发，从而保障BTV/VOD业务的QOS。DslamDslam接入接入QosQos实现实现 DSLAM需支持根据不用业务进行优先级调度的功能；优先级调度可以基于802.1P，也可以根据不同VLAN或者PVC进行调度（不同VLAN或者PVC对应不同优先级的业务） 采用单PVC方式时，DSLAM要支持视频流优先转发，以保障BTV业务的QOS；采用多PVC方式时，DSLAM支持多PVC-VLAN映射，并针对不同的VLAN标识不同的802.1p优先级