城域网IPTV承载优化方案.doc
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2、网IPTV承载优化方案中盈优创资讯科技有限公司2010年7月目录第1章 概述1第2章 ITV业务现状分析2第3章 ITV极羡逢粉关拣墒资页闰沛汀吐暗逊俭塌萨理两稀鸥粮困罗漏辕子娟绎嘻淆蝗夺薛播尉吃赶葡争统蔚忠证栖肇彭冈症冲骨惹假彩倔改语缸甫萝屉娜床匣歼旁赖死敲月乱枢勒蒜禽锦铺八圆画嘘淬距粥刁嘴丢恫达滓茅肃桔柞父燎查裴利兼洽其饰退活涧锋慑词垮耍麦磷夏仆席母滞披梆矣赡彰缚淀屈秦舱裴酣嗣宇卑砒媳樊烙耶咯吱咎虹屿气菲责塌敌薯借屑批仁匹枉匪统谭喘辗勤湍郝峦苛弥纬骇越凳挂负竿聪辊恳营冻虐坦专誓邻擞辙巾淄拽劳蛾果刮助宿抱逆求怜翌汹巫谱谱拍穿熄镑挨冶廖榨抿地斧诧肛捎稗哭悦辆霹皇锑仪坚坷隋炽笼救己映镣悦沙害糙谜
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4、方案中盈优创资讯科技有限公司2010年7月目录第1章 概述1第2章 ITV业务现状分析2第3章 ITV业务承载优化目标3第4章 ITV业务DHCP规划54.1 ITV业务DHCP需求54.2 DHCP实现ITV用户地址分配及认证54.2.1 DHCP地址分配54.2.2 DHCP认证方式64.2.3 DHCP冗余备份74.3 ITV用户地址规划74.4 ITV业务DHCP应用规划7第5章 ITV业务组播规划85.1 城域网三层组播85.1.1 组播业务规划85.1.2 IGMP协议部署95.1.3 组播业务的安全保障95.1.4 业务接入控制点95.2 ITV业务组播复制点下移105.2.1
5、ITV组播复制下移业务需求105.2.2 ITV业务组播复制点下移实现方式11第6章 ITV业务Qos规划126.1 Qos部署的总体原则126.2 Qos分类和标记126.2.1 业务等级规划126.2.2 业务分类和标记126.3 Qos队列调度13第7章 ITV业务承载优化部署147.1 城域骨干网ITV业务承载优化部署147.1.1 PIM组播部署147.1.2 Qos部署157.2 城域接入网ITV业务承载优化部署157.2.1 多PVC/VLAN改造157.2.2 组播下移167.2.3 Qos部署167.3 ITV业务承载优化实施17iii第1章 概述根据国家“十一五”规划中明确
6、提出了计算机网络、通信网络、广电网络实现“三网融合”的总体要求。2010年1月的国务院常务会议通过了实施三网融合的具体方案,准许电信和广电两大行业互相进入,首次明确提出了实现的路径和时间表。根据时间表,2010年至2012年将重点开展广电和电信业务双向进入试点,2013年至2015年全面实现三网融合发展。随着宽带业务的发展,用户数量增加、业务种类增多、业务体验要求也越来越高,宽带提速将用户带宽从512K提高到4M甚至10M;新业务对IP承载网络的带宽、延迟、丢包率等各个方面提出了更高的要求。同时初期的一些业务实现模型,规划也随着用户的发展出现了一些瓶颈,如目前ITV业务与拨号业务的物理/逻辑通
7、道共享方式必然为后续大规模开展ITV业务带来一定影响。中盈公司根据ITV业务发展需求,结合现网业务承载现状,提出针对ITV业务进行承载优化。在业务控制层面实现ITV业务与普通公众业务分离,在接入网层面采取逻辑双通道多PVC/VLAN方式,即将PPPOE改DHCP、组播复制点下移等,并实现ITV端到端Qos及二层Qos的业务保障。第2章 ITV业务现状分析IPTV视频流的传播方式有点播和广播两种。其中点播方式为用户提供了更具个性化的选择,具有实时交互的特点;广播方式提供不同的内容供用户选择,具体表现为不同的频道。然而从技术角度看,支持IP网络实现点播和广播功能的技术是截然不同的。广播方式对IP网
8、络提出了组播功能(Multicast)要求;点播方式要求IP网络能有效地将视频流传送到用户接入网络(VDN/CDN)。ITV业务的各种编码的视频流,如H.264,MPEG-4,MPEG-2和VC-1等通常封装成传输流(Transport Stream)通过RTP/UDP或者UDP协议直接承载并传送,并通过RTSP协议自由控制节目的进度,终止节目的播放。由于UDP报文传递时无序而且没有纠错机制,当遇到网络拥塞和网络抖动就可能造成UDP报文丢弃,收看视频会出现不流畅的现象或播放中断。所以ITV业务对IP承载网稳定的要求较高。目前广西联通建有ITV中心平台,利用城域网来承载ITV业务,与城域网其他业
9、务共享城域网带宽。ITV用户认证采用PPPOE认证方式,同一个用户的ITV流量与拨号上网流量在接入网共享一个PVC/SVLAN,通过拨号帐号后缀的方式进入BRAS不同的VR/VPN。其ITV业务的点播频道和直播频道都使用单播方式传送,依靠路由协议进行寻址选择传送路径,且没有对ITV流量进行Qos保障。第3章 ITV业务承载优化目标本期针对广西联通城域网进行ITV业务承载优化,同时考虑到远期大规模部署的延续性,从以下几个方面进行优化:l 接入平面ITV流与普通上网流分离,即多PVC/VLAN改造 FTTx(LAN接入)、楼道交换机进行多vlan规划/改造;l ITV业务采用DHCP Server
10、发起认证的增强型IPOE用户认证方式 DHCP option60+DHCP option82+RADIUS Server+DHCP Server;l 三层组播PIM-SM部署 ITV平台第二阶段建设新增2台RP路由器做为PIM-SM组播域的Anycast RP; 在城域网骨干层相关设备部署PIM-SM; ITV平台按规划的频道组播地址改造为组播源。l 组播复制点下移至大容量二层接入/汇聚设备 直挂SR/BRAS的园区SW/OLT选择一条链路通过组播引流vlan动态下拉组播流,启用跨vlan组播复制; 通过汇聚交换机上联的DSLAM/园区SW/OLT选择一条链路通过组播引流vlan动态下拉组播流
11、,启用跨vlan组播复制; 在汇聚交换机透传组播引流vlan,针对此vlan启用IGMP snooping进行二层组播复制;l 端到端的Qos部署 在城域网与ITV平台互联端口进行ITV流的IP优先级标记为5; 在城域网承载层面采用Diff-Serv机制部署三层Qos,为ITV业务保留一定的带宽,从带宽、时延等方面满足IPTV业务开展的Qos需要; 在IGMP路由器下行端口的出方向上将ITV报文的DSCP映射到802.1p,从而在接入网所有设备上通过802.1p对ITV流以及IGMP协议报文进行带宽保证; 在接入网所有设备上通过802.1p实现带宽保证和队列调度;通过以上多个方面的优化改造,实
12、现了ITV流与普通业务流分离,在此基础上可以进行二层Qos策略及业务流量分离调整;实现BTV组播功能,并使其组播复制点下移更贴近用户,节省城域网链路带宽;对ITV业务下行流量实现了端到端的Qos保障,使ITV业务质量得到保障。第4章 ITV业务DHCP规划4.1 ITV业务DHCP需求在ITV发展之初,由于业务规模不大,为了拓展市场,ITV业务常与上网业务捆绑销售。在网络承载方式上,为了快速融入现网,ITV业务使用和普通PPPOE相同的物理平面,并与普通PPPOE用户使用相同的认证方式,给ITV快速融入现网提供技术层面的支撑,给以捆绑销售为主的销售模式带来可能,保障了ITV业务稳步的发展。电信
13、业战略转型不断地推进,做为战略转型的重要一步的ITV业务将迎来大发展时代,ITV业务在不断丰富节目内容的同时,加强了作为一个用户平台互动能力,ITV业务已经成为独立产品面向市场。在ITV业务规模不断扩大的同时,对ITV业务质量提出了更高的要求。而ITV业务现行的运行机制已不能满足以及支撑ITV业务的快速发展,在网络结构和认证方式上均没有提供业务所需的独立性。在ITV用户地址分配及认证方式上采用DHCP方式,从对ITV业务发展的角度来说,不仅提供了业务独立的地址分配和认证方式,而且相对于普通PPPOE用户认证方式来说DHCP采用集中试的地址分配和认证方式,拥有更为丰富的和灵活的地址管理手段,不仅
14、简化了ITV业务维护量,而且为业务独立和业务不间断发展提供了有力的技术支持。4.2 DHCP实现ITV用户地址分配及认证DHCP的全称是动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol),使用它的目的是为了减轻TCP/IP网络的规划、管理和维护的负担。DHCP采取经典的C/S架构,DHCP服务器通常选择由运行DHCP软件的服务器或者路由器,客户则需要与服务器协商来获取IP地址。对于ITV业务DHCP使用规则中,可以分为两个阶段,SR兼做DHCP服务器阶段和专用DHCP服务器阶段,使用过程中主要有三个方面的内容:DHCP地址分配,DHCP认证和DHCP服务
15、器的冗余备份。4.2.1 DHCP地址分配在ITV业务开展前期,可以采用SR兼做DHCP服务器的方式。即SR监听STB的DHCP请求,并根据请求直接给STB分配地址。考虑到安全需要,可以限制DHCP client MAC地址段的方式。这种方式在网络侧不进行用户的认证和计费,相关功能由ITV平台对机顶盒内置帐号认证的方式来实现。随着ITV及其他IPOE认证业务的发展,可以考虑建立全省DHCP认证平台,对所有IPOE用户在网络侧进行认证。此时ITV SR将接收到的请求及相关认证信息Relay至DHCP服务器。过程如下: DHCP服务器承担着给ITV用户分配地址 Radius服务器对ITV网络帐号进
16、行认证和计费(如果采用Radius认证的话) 网络承载:网络部分不承担分配地址的工作,但是需要保证能将用户的请求正常的传递给DHCP服务器。在目前的城域网架构中,BAS和SR为二层和三层的分界点。ITV用户的DHCP请求在二层会以广播的形式发送给BAS/SR,在默认情况下,这些广播包是不会继续向核心层面转发的,所以DHCP请求到不了DHCP服务器。此时,需要在BAS/SR上开启DHCP-relay的功能,将DHCP请求relay给DHCP服务器。其他的网络设备,都能正常的透传DHCP包,所以不需要做其他的额外配置。4.2.2 DHCP认证方式用户认证也是ITV需要解决的一个环节。目前采用的认证
17、方式,是拨号的用户名,密码通过BAS在radius服务器上做认证。当采用DHCP的方式以后,认证就需要通过DHCP服务器搜集用户信息后,发送给radius做联动认证。DHCP可以通过一些可选字段,如option 60/82等信息来搜集信息,当然也可以通过MAC地址等信息对用户身份作认证。目前,服务器厂商推荐的认证方式如下: MAC地址认证,通过将STB的MAC地址批量导入DHCP服务器的MAC池,启动基于MAC地址的过滤,可以保证只有合法的STB才能从DHCP获取地址。阿朗的QIP目前已经支持,不需要额外的认证系统。 采用Radius认证,即DHCP服务器将收到的报文透传给Radius系统,并
18、等待认证系统的认证返回结果,再决定是否继续分配地址。该方案需要认证系统的配合,而且根据我们的经验认证系统往往成为DHCP(DHCP的处理能力2400个/秒)分配系统的瓶颈,增加系统的复杂性。因此我们不建议该方式。 还有一种方式是不在IP层进行认证,只在IPTV的业务层进行认证。因为基本的IPTV业务都采用包月的方式,目前大多采用这种方式。根据广西联通建设需求,建议前期采用网络侧不认证的方式,后期采购DHCP服务器后采用MAC地址认证的方式,Radius认证须在服务器认证效率得到保障的前提下才能考虑。4.2.3 DHCP冗余备份当ITV采取DHCP方式获取地址以后,所有的地址分配的任务完全交由D
19、HCP服务器。此时,对DHCP服务器可靠性的保障就显得尤为重要。目前DHCP服务器处理能力为2400个/秒,一主一备的方式可以满足超过10万 ITV用户的需要。并且建议主备服务器地域分离,分别放在城域网两个核心机房。前期中盈对阿朗的QIP系统进行了测试,它采用完全分布式的部署方式,支持N:1的备份(推荐N=5),当ITV用户增多时,可以继续添加DHCP服务器,做到完全分布备份,其它厂商的DHCP系统可以根据需要安排相应测试。网络部分,只需要保证主备服务器可以正常通信,即可达到服务器的冗余,不需要额外的配置。4.3 ITV用户地址规划由于ITV业务现阶段相对封闭,可以考虑使用私网地址进行统一规划
20、,ITV业务采用不同类型地址优劣比较见下表:比较项目优势劣势公网地址互通性强,远期扩展资讯信息服务方便地址资源紧张私网地址地址资源充足,可进行统一规划不能直接访问internet,与其他网络互通存在限制IPv6应用地址资源充足,积累IPv6应用经验平台改造,网络承载、终端需支持;现阶段不具备与其他网络互通能力4.4 ITV业务DHCP应用规划现阶段DHCP server暂未准备,先期采用SR/BRAS的内置DHCP server功能进行业务测试及开展。待后期DHCP server到位后,逐步进行业务迁移。第5章 ITV业务组播规划目前广西联通并没有开启组播业务,直播频道通过单播的方式从ITV平
21、台通过城域网到达用户终端。在城域网内ITV用户数量较少的前提下,这一方式能够尽快的提供ITV业务开通。随着ITV用户数量的增加,ITV平台直播频道的负荷会随之增大,同时也会给城域网内部带宽带来很大流量压力,因此有必要在城域网内开启组播。5.1 城域网三层组播以广西联通 ITV平台的IPTV直播业务系统,作为的组播源,组播源的主备工作模式由IPTV系统提供。XX城域网作为一个独立的PIM-SM组播域,上级组播源位于ITV省中心,通过单播中继方式,将组播业务流推送到城域网ITV二级中心,再以其为组播源通过RP路由器向下进行组播。5.1.1 组播业务规划根据各厂家设备支持情况,结合集团城域网指导意见
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