IP技術在廣電網(wǎng)絡整合中的應用

　　名詞解釋：MSTP(Multi-service transport platform):

　　多業(yè)務傳送平臺（MSTP）是指基于SDH、同時實現(xiàn)TDM、ATM、IP等業(yè)務接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務傳送平臺。作為傳送網(wǎng)解決方案，MSTP伴隨著電信網(wǎng)絡的發(fā)展和技術進步，經(jīng)歷了從支持以太網(wǎng)透傳的第一代MSTP到支持二層交換的第二代MSTP再到當前支持以太網(wǎng)業(yè)務QoS的新一代（第三代）MSTP的發(fā)展歷程。

　　RPR(Resilient Packet Ring):

　　彈性分組環(huán)(RPR)技術是一種在環(huán)形結(jié)構(gòu)上優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務傳送的新型MAC層協(xié)議，能夠適應多種物理層(如SDH、以太網(wǎng)、DWDM等)，可有效地傳送數(shù)據(jù)、話音、圖像等多種業(yè)務類型。它融合了以太網(wǎng)技術的經(jīng)濟性、靈活性、可擴展性等特點，同時吸收了SDH環(huán)網(wǎng)的50ms快速保護的優(yōu)點，并具有網(wǎng)絡拓撲自動發(fā)現(xiàn)、環(huán)路帶寬共享、公平分配、嚴格的業(yè)務分類(COS)等技術優(yōu)勢，目標是在不降低網(wǎng)絡性能和可靠性的前提下提供更加經(jīng)濟有效的城域網(wǎng)解決方案。

　　1. IP傳輸網(wǎng)絡的必要性

　　對于目前的廣電行業(yè)而言，眼前的任務是盡快完成數(shù)字電視的建設工作。由于廣電行業(yè)的一些歷史原因，導致了在一塊牌子之下，若干個互相獨立的實體各自運作的一種行業(yè)事實。為了改變這樣一種由于缺乏核心主導管理的運營主體，而導致的模轉(zhuǎn)數(shù)工作無法全面有效推動的情形，廣電行業(yè)內(nèi)部正在全力推動傳輸網(wǎng)絡環(huán)節(jié)的整合，以整合后的省級甚至是國家級的運營單位，去完成數(shù)字電視建設這一艱巨的任務。

　　在省網(wǎng)對各地市進行整合后，省網(wǎng)主前端和各地市分前端作為將作為一個整體的系統(tǒng)來統(tǒng)一運作，統(tǒng)一向全省各地的有線電視用戶開展業(yè)務和提供服務。從這個前提出發(fā)，必然要求地理上分散在各個城市間的各種設備能夠通過某種技術平臺聯(lián)系在一起，來實現(xiàn)彼此之間的通信、交互、以及完成各種需要彼此配合一起完成的功能。

　　能夠?qū)崿F(xiàn)交互式雙向通信的技術目前有許多種，但是考慮到通用性、易用性、靈活性、成熟性、可擴展性的各方面的因素，最好的選擇毫無疑問是基于IP的技術。這個世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)絡（Internet）和絕大多數(shù)的協(xié)同工作的系統(tǒng)都是建立在IP通信技術之上的。在此次省網(wǎng)整合的過程中，我們也建議使用基于IP技術的平臺來實現(xiàn)各地分前端系統(tǒng)與省主前端系統(tǒng)之間的通信與信息交互。

　　在這個IP通信平臺上，需要完成的工作有以下幾類：

　　1、綜合網(wǎng)管：省網(wǎng)整合后，需要從省主前端對整個網(wǎng)絡上的所有系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理，包括監(jiān)控、告警、配置等。目前最為廣泛使用的網(wǎng)管協(xié)議就是基于IP的SNMP協(xié)議，這也意味著省中心需要有通到各地市的用于運行網(wǎng)管系統(tǒng)的IP傳輸通道；

　　2、節(jié)目傳輸：省網(wǎng)整合后，原來各地市網(wǎng)自行接收節(jié)目信號并在本地播出的做法將不再使用，而是改為由省中心統(tǒng)一接收并制作節(jié)目然后發(fā)送給各地市網(wǎng)。為了能將大量節(jié)目從省中心發(fā)送到地市區(qū)，最佳的選擇是通過地面的光網(wǎng)傳輸通道。IP作為目前最通用也是最成熟的傳輸技術，能夠為節(jié)目傳輸帶來成本低廉、靈活、多業(yè)務支持能力強等多種優(yōu)勢。

　　2. 傳統(tǒng)DS3方式的一些弊端

　　為了實現(xiàn)網(wǎng)管功能而必須建造IP骨干網(wǎng)絡可能大家都會認同，但在將節(jié)目從省中心下傳到各地市分前端這個環(huán)節(jié)上，目前主流的應用還是通過ASI/DS3轉(zhuǎn)換器將TS流適配到DS3電路中，再通過SDH網(wǎng)絡進行發(fā)送，這種方式的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　這種結(jié)構(gòu)在省網(wǎng)整合后，通過省中心將大量節(jié)目下傳到地市分前端的應用中會出現(xiàn)以下一些較明顯的問題：

　　一期投資大：每一個TS流的傳送都需要單獨占用一個DS3端口。例如：省網(wǎng)下傳100套數(shù)字節(jié)目，共計17路TS流，共有15個地市接收，共需要DS3端口：17*15=255個。這在ASI/DS3轉(zhuǎn)換器和SDH節(jié)點機上的DS3板卡兩項上都會造成很大的投資；

　　擴展性差，后續(xù)投資大：每增加傳送一個TS流的節(jié)目都意味著每個地市都需要增加相應數(shù)量的端口；

　　如果傳送數(shù)字節(jié)目的同時不能停止模擬信號，而模擬信號也需要經(jīng)過省內(nèi)光纖網(wǎng)下傳，則DS3端口的耗費還需成倍增長；

　　將各地市的本地節(jié)目進行回傳和統(tǒng)一制作EPG也是必須考慮的因素，會帶來更大的在DS3上的投資。

　　另外，除了在投資和效益上的問題外，管理方面也會產(chǎn)生新的問題：SDH是點到點的電路傳輸技術，為了避免過多的開設電路占用網(wǎng)絡資源，必須通過開設全環(huán)電路來讓SDH環(huán)上的每個節(jié)點都從同一路傳輸信號中進行接收。可這樣一來SDH天然具有的環(huán)路保護和切換機制就完全失效了，必須再通過其他機制來進行備份。而且，配置全環(huán)電路需要在ADM上進行配置，這意味著幾乎不可能進行自動的故障恢復，而必須手動完成。

　　3. IP傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法

　　相較于傳統(tǒng)的DS3傳輸方式，IP技術的優(yōu)點在于靈活和高效率。打個比喻，DS3方式好像是使用很多只能放6個節(jié)目的箱子來進行搬運，而IP方式則是直接從架子上找著需要的東西就進行搬運，如下圖所示：

　　從技術原理上而言，在IP傳輸通道中傳送的都是單個的SPTS，不需要經(jīng)過繁復的復用和解復用過程，而相應的則需要增加DVB到IP的網(wǎng)關（我們稱其為媒體路由器）來將DVB的節(jié)目信號轉(zhuǎn)為IP封包來進行傳輸。而為了充分考慮到廣電網(wǎng)絡在承載電視節(jié)目傳輸所必須保證的穩(wěn)定性和可靠性，我們建議使用MSTP技術來將IP的靈活性、高效率和SDH的穩(wěn)定性和高可靠性結(jié)合在一起。

　　MSTP技術可以有效地匯聚和集中IP、以太網(wǎng)、語音和存儲以及傳統(tǒng)的SDH和波分服務，構(gòu)成一個簡潔統(tǒng)一的光網(wǎng)絡傳輸平臺�，F(xiàn)有的MSTP技術在同一個機箱內(nèi)可以支持從STM-1到多波長STM-64的多種光傳輸速度，可直接上2M E1電路，并提供了在不影響正常服務的情況下進行帶寬升級的選項，以滿足不斷增長的網(wǎng)絡需求。通過將物理的SDH電路模擬成RPR環(huán)，再將以太網(wǎng)端口映射進RPR環(huán)中，MSTP達到了靈活性和穩(wěn)定性的完美結(jié)合：以太網(wǎng)端口上支持各種IP協(xié)議棧上的信令來提供諸如路由、組播、QoS控制、安全等靈活的功能，而RPR環(huán)則提供了不低于SDH的故障恢復時間（<50ms）。同時，MSTP仍然支持各種傳統(tǒng)的SDH以及波分的應用，完全可被當成SDH及波分設備來使用。

　　這樣，通過基于MSTP的IP傳輸方式，可以在很大程度上避免DS3端口在真正的省網(wǎng)級應用中所帶來的問題。

　　在每個分前端，其連接示意圖如下圖所示：

　　數(shù)字節(jié)目進入媒體路由器之后，經(jīng)過指定的PID變換以及節(jié)目路由，封裝進IP包并由千兆端口輸出到MSTP設備；MSTP設備負責在SDH網(wǎng)上組建起邏輯上的RPR環(huán)，并將以太網(wǎng)端口映射進RPR環(huán)來實現(xiàn)交互通信、組播等一系列功能。IP封包就這樣通過MSTP設備轉(zhuǎn)換為SDH幀格式進入波分設備或直接從光纖上進行傳輸。

　　同樣的通過省中心下傳100套數(shù)字節(jié)目，和前面通過DS3傳輸?shù)姆绞竭M行對比，現(xiàn)在的情形是：

　　省網(wǎng)下傳100套數(shù)字節(jié)目，1路節(jié)目6M共計600M，1個千兆端口就綽綽有余了；

　　再增加新的節(jié)目，千兆端口中仍有余裕，可再增加大約50套節(jié)目的下傳，不必增加任何新的設備；

　　在每個地市再增加1個千兆端口，就可增加另150套數(shù)字節(jié)目或25套模擬節(jié)目的傳輸；

　　IP通道中傳輸?shù)亩际荢PTS，減省了大量復用和解復用的過程及設備。

　　4. 典型IP傳輸網(wǎng)絡的規(guī)劃

　　現(xiàn)有的廣電省網(wǎng)基本上都建好了覆蓋全省的SDH網(wǎng)絡，從典型的省網(wǎng)業(yè)務規(guī)模角度考慮，共有四種不同的業(yè)務需要使用IP通道在SDH網(wǎng)上傳輸：

Ø用于綜合網(wǎng)管的通信信道

Ø用于省中心節(jié)目下傳的信道

Ø用于各地市節(jié)目回傳的信道

Ø用于其他OA應用的信道

　　其中，按照用于綜合網(wǎng)管的信道要求，必須使用帶外管理的單獨信道，因此需要單獨為綜合網(wǎng)管規(guī)劃相應的信道。初步考慮在環(huán)上為綜合網(wǎng)管提供2Mbps的帶寬就足以滿足綜合網(wǎng)管各類數(shù)據(jù)收集、通信、數(shù)據(jù)庫同步的需求。

　　假設某個省中心共有100套數(shù)字付費節(jié)目需要下傳給下轄的15個地市，這100套數(shù)字節(jié)目按節(jié)目和頻點規(guī)劃共生成17個TS流，每個38.3Mbps，共574.5Mbps。再加上IP封裝所產(chǎn)生的損耗，共計在SDH每個環(huán)上將需要600Mbps左右的帶寬。

　　再假設每個地市都要兩套節(jié)目需要回傳，按照1路編碼后的節(jié)目4.5M～5Mbps，按照IP封裝后5Mbps計算，則每個地市分前端需要向省中心回傳10Mbps的節(jié)目。這些回傳節(jié)目必須使用點對點的通信信道來傳輸，也就是每個分前端都必須建立一條到省前端的SDH電路來傳送。

　　這其中，節(jié)目下傳是通過將以太網(wǎng)映射到RPR環(huán)中來實現(xiàn)的，在這個RPR環(huán)上可以實現(xiàn)第二層的組播，從而保障了利用一份帶寬來傳送節(jié)目給所有地市。而占用帶寬不多且實時性要求不那么高的綜合網(wǎng)管應用可以和其他的OA應用等一起跑在另同一個千兆RPR環(huán)里，通過QoS來保障綜合網(wǎng)管業(yè)務對帶寬資源的優(yōu)先使用。最后，地市回傳節(jié)目必須建立點對點的電路來實現(xiàn)，可以考慮仍使用傳統(tǒng)的DS3方式來實現(xiàn)。

　　這樣，整體的MSTP設備上的傳輸?shù)亩丝谝?guī)劃如下：

[table]

省前端

地市分前端

外部端口

2個STM-4 POS端口，提供2.5G的SDH鏈路

2個STM-4 POS端口，提供2.5G的SDH鏈路

內(nèi)部端口

GE端口1：作為節(jié)目下傳用

GE端口2：作為綜合網(wǎng)管及OA應用用

15個DS3端口：作為接收回傳的地市節(jié)目用

GE端口1：作為接收下傳節(jié)目用

GE端口2：作為綜合網(wǎng)管及OA應用用

1個DS3端口：作為地市回傳節(jié)目用

[/table]

　　5. 結(jié)論

　　從以上的說明可以看出，在未來的廣電傳輸網(wǎng)絡中，整合后的內(nèi)容被靈活的分配和傳輸并使用是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。而更靈活的網(wǎng)絡傳輸方式與傳輸控制則需要IP的靈活性來實現(xiàn)。而IP技術的高效、廉價更會是未來技術發(fā)展的方向。

作者：陳震 宏天科技公司視頻事業(yè)部總經(jīng)理 來源：網(wǎng)絡通信產(chǎn)品商貿(mào)網(wǎng)