省级广电网络架构（精选五篇）
省级广电网络架构 篇1
关键词：业务规划,省级广电网络架构,省级IP网络设计,路由设计
0 引言
下一代广播电视网 (NGB) 和三网融合正处在部分城市试点阶段, 随着三网融合进程的不断推进, 广电要站稳三网融合中的地位, 就要把握世界数字电视的发展趋势及三网融合背景下数字电视及网络技术发展的方向与路线。
谈到广电的双向网络, 大家首先想到的自然是接入网, 这也是我们考虑最多的, 然而双向网络是基于IP协议的, IP网络的架构设计非常重要。举个例子, 广东省网在2011年就制定了高清互动异构平台规范, 目前正在搭建全省高清互动平台, 为了支撑高清互动电视业务, 各地市都在建设IP城域网以及接入网的双向化改造, 如果没有统一的IP网络规划, 首先IP地址是冲突的, 无法实现统一的平台, 就算对IP地址进行了统一分配, 各地城域网方案也各种各样, 有的BGP/MPLS VPN、有的全网二层互联, 这些都全省一张网全业务运营提出很大的挑战。根据行业的发展, 未来IP业务将成为主流, 高清互动电视、三屏融合、宽带数据等业务的比重将不断加大, IP网络将成为主导, 用户ARP值是否增加, 将取决于IP网络是否能够灵活地支撑全业务运营。地市城域网建设前需做好全省IP网络规划, 因为各地城域网一旦实施, 很多没沟通好的部署, 后期都将变为很难处理的问题, IP网络架构设计不健壮, 新建网络将成为新的历史问题, 后期的调整成本很高。
如何在网络重组和三网融合的历史背景下探索出提高收入、提升网络价值、提高竞争力的模式已经成为公司是否能继续生存的关键。因此, 尽快建成全程双向、互联互通、宽带可靠的网络平台, 积极提升网络承载业务的能力, 尽快在网络、运营、管理等各方面做好准备是当务之急。在目前广电运营商缺少IP数据人员的情况, 尤其需要重视IP网络的规划与设计。
1 业务规划
根据国家三网融合政策的要求和广电总局关于NGB的战略发展规划, 结合省公司的现状以及未来三年的发展规划, 通过全省网络整合, 形成集约化、规模化、一体化的经营格局, 完成有线电视网络由单一传输业务向综合信息服务提供商的战略转型, 尽快形成有线电视网参与三网融合的市场主体。广东省网提出如下业务规划:
1.打造数字电视及数据业务的统一品牌, 建立全省统一的客服体系, 推出统一的客服号码, 推出宽带业务统一网站及IDC业务, 打造内容丰富、品质一流的高清互动电视业务, 数据专线业务在全省范围内展开。
2.2011年底基本完成全省地级以上城市有线电视整转工作, 完成高清互动平台在全省的部署, 在全省地级市城区开展高清互动电视及宽带上网业务;2012年底, 基本完成全省县镇城区有线电视数字化转换工作, 完成宽带业务统一网站及IDC中心建设, 完成全省SDH城域网建设, 形成以视频内容服务为中心, 互动应用为支持、互动高清为亮点, 宽带上网、数据专线等业务齐头并进的全业务市场营销体系;2013年底基本完成全省有线电视整转和双向网改, 各项增值业务迅猛发展, 逐步形成全业务的经营格局。
2 全省网络总体架构
在尽可能充分利用现有省干传输和城域传输的基础上, 根据分层管理的原则, 新建省干IP和城域网IP的数据网络, 承载高清互动业务, 同时兼顾承载宽带业务和数据专线的数据专线业务;借助覆盖全省的数据网络, 将互动业务的中心机房和运维中心集中部署到省中心, 在统一规划下各个地市新建互动业务的分中心和运维分中心与之协同管理。考虑现网已建设的网络不平衡, 难以支撑高清互动业务的统一部署和发放, 建议逐步下移。在尽可能充分利用现有省干和城域传输的基础上, 做到全省“一张网, 统一规划, 统一部署, 分层管理”。
全网实现双向改造后, 将同时承载互动电视、宽带上网、数据专线和OTT等数据业务。新建数据城域网络和传输城域网汇聚城域网络内数据业务, 通过传输省干实现与数据省干的互通, 实现用户接入到互动平台和国际互联网。全省网络总体架构如图1所示。全省网络总体架构组成说明如表1所示。
3 全省网络互联互通设计与实践
3.1 网络层次结构
本次网络架构设计主要是考虑全省骨干IP网络、地市城域数据网, 针对全省IP网络的需求分析, 网络层次采用扁平化设计, 地市城域网核心路由器双上行到省干网的核心路由器, 并通过出口路由器来控制上行业务。根据目前各地市IP城域网和视频业务开展的情况及未来业务发展的情况, 网络建设分为两个阶段。
1. 一阶段省干IP网络拓扑结构
一阶段中, 未建城域网的地市, 新建城域网同时承载宽带数据业务和视频业务, 各分前端根据实际业务情况, 选择交换机或路由器, 优选三层交换机设备。而对已有城域网的地市需充分考虑对原有IP网络设备的投资保护, 延用原IP城域网实现机顶盒回传信令的传送, 可采用接入交换机新建低成本的高清互动IPQAM专用网络 (参考二阶段网络拓扑结构图) 。
新建城域网地市或已有城域网带宽充裕的地市部署结构如图2所示。
一阶段中, 现有城域网带宽不足或设备转发性能不满足需求的地市, 将视频业务从城域网分离, 直接专线专设备连接到各分前端的三层视频交换机上实现视频业务的下发。
2. 二阶段省干IP网络拓扑结构
二阶段中, 三屏互动视频业务将得到推广部署, 高清互动业务覆盖用户量也得到极大增长, 各地市将视频业务从城域网分离, 直接专线专设备连接到各分前端的三层视频交换机上实现视频业务的下发;同时, 随着IDC建设的逐步完善, 地市VOD服务器及宽带缓存服务器规模的扩大, 在各地市将建设相对规模集中的服务数据中心, 用于对本地的VOD及宽带用户提供服务。
在二阶段三屏互动应用及宽带业务并行的模式下, 机顶盒将会访问互联网出口或IDC, 同时家庭宽带用户会访问VOD平台服务器。为了实现多级业务交互的需求, 及维护管理功能角色的划分, 在多业务互访的实现上, 采用独立设备互联的方式, 保持各业务的独立性, 实现不同业务对带宽的需求。VOD平台配合分前端视频分发网络独立出来后。二阶段的部署架构如图3所示。
3.地市城域IP网络拓扑结构
城域数据网完成地市及所属县市网络的汇聚和交换, 并在全省统一业务规范下, 完成本地互动电视业务、数据专线业务、宽带上网业务、视频电话业务等的接入。城域数据网分为城域网核心、汇聚网和接入网。
为实现各地市城域数据网建设标准的统一, 我们制定如下指导思想。在条件成熟时, 逐步把各地市的宽带业务统一到省中心的互联网出口;各地作为互动电视平台的视频分发分中心, 分流省干的视频流量, 提高互动电视用户体验, 同时为大客户和家庭业务提供宽带接入;在保持原有业务不受影响的前提下, 逐步“下移”原有城域数据网络, 利用新的城域数据网络为其提供更大的带宽, 直至最终统一。
对采用CMTS方式的城域网, CMTS设备直接连接业务路由器SR或汇聚交换机;对采用OLT接入改造的方式, 建议汇聚后业务上行至核心路由器, 核心路由器旁挂接入MSCG。城域数据网拓扑结构如图4所示。
3.2 全省IP地址规划
考虑未来全省业务的承载需求, 为便于今后各系统间的互联互通和资源共享, 避免各系统之间的IP地址冲突, 需对全网IP地址进行科学的规划。规范、科学、统一的IP地址规划对于网络的建设和业务的发展具有指导作用。规划应充分考虑网络规模、业务内容、服务级别和未来的发展等问题。通过合理的地址规划, 可以方便的实现网络的分级管理和路由的分层聚合。同时在不同层次实施可靠的网络策略, 可以保证整个网络的安全要求, 在网络安全受到威胁时, 也可以将破坏程度控制在最小的范围内。
根据网络状况及业务发展需求, IP地址规划应实现如下目标:
1.实现每接入点、每用户、每业务按需分配IP地址;
2.实现接入点的精确绑定, 保证接入点用户可定位、可溯源、可隔离;
3.为业务的可识别、可分流和端到端的QoS保障提供支撑;
4.为后期的网络拓展、业务拓展等工作提供保障。
由于目前公网IP数据很有限, 主要使用保留的IPv4地址, 满足不了全省IP地址的需求。IP数据网作为运营商三网合一业务的主要网络承载平台, 在设计、规划时必须要考虑未来对IPv6业务的平滑升级。目前互动电视机顶盒、服务器等网络架构还停留在IPv4阶段, 升级到IPv6将涉及全网业务, 短时间还不具备升级至IPv6条件, 但在网络规划及产品选型中, 骨干及汇聚设备必须能够支持IPv4&IPv6双栈等相关IPv6技术, 并可着手试验IPv6在一定网络范围内承载某种业务, 为以后的平滑升级奠定基础。
3.3 路由策略规划
1.总体规划
外部路由协议的规划:公司IP网络选用BGPv4作为域间路由协议。公司网络与其他运营商互联网划分为不同的AS, 省中心两个出口路由器与其他运营商之间运行EBGP, 出口路由器之间运行IBGP。
内部路由协议规划:在目前, 可以用于大规模的ISP同时又基于标准的IGP的路由协议有OSPF和IS-IS。省干骨干采用IS-IS作为IGP, 城域网内部采用OSPF或者IS-IS (与省网不同进程) 。
原则上域间路由信息只传播到城域网出口设备;IP城域网内部的路由设备通过ospf的Default Route指向城域网出口路由器;在IP省骨干网核心和IP城域网核心配置IBGP路由过滤, 并将IP城域网的IP地址段聚合后再对IP省骨干网络进行广播;省干出口路由器连接多个ISP (如电信、联通等) 流量到省干出口路由器, 根据目的地址重定向到各自运营商的出口, 保证流量来回路径一致。
在2台省干出口路由器上配置默认路由, 注入到IBGP中去, 各地市出口和省干核心路由器通过EBGP学习到默认路由。省干设备对省内业务网段聚合并在BGP中发布聚合地址, 推荐双平面承载流量的方式。地市核心对本地市业务地址是否需要聚合根据实际情况选择, 如果选择聚合, 建议只发布聚合地址, 也可以使用network方式直接发布。
2.路由优先级
在多厂商组网环境下, 各路由协议的优先级别建议按统一值进行设置。
3.IGP路由设计
全省各地市城域网大部份已采用OSPF协议, 考虑到未来的可扩展性, 全省IP省干网络选择一个IS-IS区域 (层次) , 所有三层设备设置为LEVEL2路由器方式。省干采用BGP+IS-IS方式, IS-IS承载互联及loopback地址路由, IBGP承载业务路由。
全省各地市城域网大部份采用OSPF协议, 考虑到新建网络如果使用其它的IGP路由协议, 不利于老网业务向新网的割接上线, 也不利于后期的维护, 建议各地市城域网络规划仍然采用OSPF路由协议方式, 所有路由器全部在OSPF AREA 0区域, 学习整网路由。对于较大规模的一类地市, 也可以根据自身网络规模, 考虑使用IS-IS, 但不能和省网为同一进程号。
4.BGP路由设计
1) AS
如各地市城域网络没规划BGP AS域的, 则规划其AS域与现有省骨干同在一个AS域内;已规划的与现有骨干进行跨域对接。
2) IBGP设计
对于广电省骨干网来说, 部署RR, 省干采用BGP+IS-IS方式。
域内IGP运行IS-IS, IS-IS用于承载高清互动视频业务、高清互动回传信令、个人宽带上网业务、互联地址、设备Loopback地址、管理网段地址的路由;
大客户专线Internet接入、跨地市专线业务可承载在MPLS VPN中;
使用路由反射器实现IBGP连接反射:省网将两台骨干核心路由器设置为一对RR反射器, 兼作IPV4和VPNV4的路由反射;
骨干出口路由器、骨干接入路由器 (地市城域网核心) 都和两台骨干核心路由器之间建立FULL-MESH IBGP全连接, 方便接收和反射路由。
地市城域网采用BGP+OSPF方式, 由OSPF通告高清互动、宽带上网、设备互联及loopback地址的路由, MP-IBGP承载VPN业务路由。
3) EBGP设计
公司数据网络与其他运营商互联网划分为不同的AS, 两个出口路由器与其他运营商之间运行EBGP, 出口路由器之间运行IBGP, 分别进行路由信息的交换。在省骨干核心出口路由器和ISP及Internet之间建立EBGP关系。
省网出口路由器通过EBGP路由策略过滤机顶盒、IP电话的私网路由, 并将出网地址进行汇总, 通过EBGP将自身路由发布至其它运营商。
省骨干核心路由器与已经规划AS域的地市对接, 也需要建立EBGP关系。骨干核心将骨干AS域路由汇总发布至地市, 地市出口路由器把地市路由汇总发布至骨干。
4) 跨域MPLS-VPN
对于已经规划AS域的地市, 其跨地市的MPLS VPN业务存在跨域需求。需要在地市设立PE-ASBR路由器, 可以由城域网出口路由器兼做。省干的PE-ASBR路由器可以由省干TSR兼做。采用Option A方式实现跨域MPLS VPN, 通过子接口建立EBGP会话实现VRF背对背路由互联, 互联地址采用私有地址。
3.4 实施计划与进展
1.承载高清互动电视异平台的省干数据专网
广东省广播电视网络股份有限公司于2011年底正式搭建高清互动电视异构平台, 为了实现互动电视平台在全省范围内实现统一管控、分级部署的系统架构, 我司已搭建了省中心至每个地市4×10G的OTN传输网, 基于OTN之上, 根据全省各地市的双向网络现状以及互动电视业务开发的迫切性, 分两期建设了由全省统一规划的省干高清互动IP专网, 实现省中心到每地市20G的互联互通能力。全省统一管控高清互动异构平台采用了“省中心-分中心-分节点”三级部署架构, 省中心作为全省互动电视平台的总前端, 进行全省统一的业务管控, 实现统一媒资注入、统一内容审核、统一业务分发和统一门户应用, 各二级分中心根据本区域业务运营需求, 规划本地自营栏目和业务, 通过省中心的统一审核后可开展差异化运营, 三级分节点只部署推流服务等能力部件, 形成省、市、县 (区、镇) 分级运营的模式。
2.承载宽带数据业务的省干数据专网
当前全省宽带业务主要由各地市自行采购互联网出口, 各地市内容建设自行开展, 缺乏统一规划, 省中心无统一的互联网出口, 面临三网融合及来自主流运营商的强有力竞争, 这种分散自冶的网络, 已经无法满足用户发展和市场竞争的需要, 省公司制定了一系列宽带数据内网IDC数据中心的计划:建设承载宽带数据业务的省干数据专网, 实现各地市数据网的互联互通, 开展个人宽带业务、专线数据业务、跨地市VPN业务。统一全省互联网出口, 对无互联网出口的地市提供互联网服务, 同时, 独立互联网出口地市不再扩容, 逐步统一互联网出口。
全省统一规划, 建设全省分布式缓存系统, 引入热门网站CDN, 统一全省视频门户, 充分利用并逐步整合以往各地市建设的各类系统, 建设以省为中心的宽带数据内容IDC项目, 促成省中心与地市网络及内容建设的和谐统一发展, 应对三网融合, 服务全网用户, 通过差异化的竞争, 发展特色的互联网业务。全网统一规划, 完成海量内容快速聚合, 针对全网的内容资源统一调度管理, 实现资源全网复用, 将流量最大程度本地化。
该计划目前正在实施阶段。
3.各地市原有IP城域网向统一架构的演进
各地开展双向网络建设的程度不一, 原有IP城域网采用的技术、拓扑、协议可能都不相同, 为了实现全省网络的互联互通, 涉及IP城域网的新建或扩容项目, 均需将技术方案上报至总部技术规划部进行审核与沟通, 避免出现技术应用上的冲突, 并在新建的过程中向统一规划架构演进。
4 结束语
通过全省有线网络重组, 可以推动全省有线广播电视传输网络科学发展, 顺应有线广播电视传输网络的发展趋势, 建设互联互通、管理规范、技术先进、运行高效, 安全可靠、国内领先的有线广播电视传输网络平台和公共信息服务基础网络, 建立全省广电网络统一规划、统一建设、统一管理、统一运营的新体系, 做大做强网络规模, 强化网络优质服务, 提升产业竞争实力, 积极应对三网融合的机遇和挑战。本文对省级广电网络公司IP网络架构设计以及全省各地市网络的互联互通进行了探索, 希望能够抛砖引玉, 同时, 对后期的全国一张网, 实现省网之间的互联互通方案提供实践基础。
参考文献
[1]广东省广播电视网络股份有限公司城域数据网设计规范.
[2]广东省广播电视网络股份有限公司全省IP路由指导意见.
[3]李建华, 王斌.NGB对于广电网络及业务的要求之探究.2010国际传输与覆盖研讨会论文集 (ICTC2010) .
[4]李建华.适合广电网络IPTV应用的接入技术比较.广播与电视技术, 2010 (5) .
省级广电网络架构 篇2
随着“三网融合”进程的不断深入, 尤其是进入以高清、泛在、融合为特征的大视频时代以来, 拥抱OTT业务、利用高清/4K超高清业务不断丰富视频内容、提升视频服务质量, 拓展包括智能电视终端、智能移动终端和家庭网关等在内的多种终端服务渠道, 持续加强网内用户的视频业务体验, 稳固广电网络作为视频传输专家的市场地位, 逐渐成为各大广电网络运营商的共识与目标。
在广电网络迈入大视频时代的技术实现路径上, CDN技术因其在均衡网络资源、节省骨干带宽、提升边缘服务效率等方面的独特优势, 成为广电运营商降低运营成本、增强用户体验的关键技术。
1总体目标
融合视频分发网络 (以下简称“CDN”) 主要负责广电VOD业务、时移回看业务、互联网视频内容 (OTT) 、用户自上传视频 (UGC) 等视频业务面向各类终端类型 (包括机顶盒、智能电视终端、智能移动终端、家庭网关等) 的内容注入、分发、访问和调度。
CDN系统可以将内容源的内容分发至分布式部署的服务节点中, 通过智能流量调度技术, 按照不同的策略将用户访问指向最合适的服务节点, 是有效平衡现网资源、保障业务高效运营、提升用户体验的重要基础能力。
2总体架构设计
2.1逻辑架构
融合CDN系统由中心节点层和边缘节点层组成, 如图1所示。其中, 中心节点层包括服务开放域、内容管理域、运营管理域、数据分析域、网络资源管理域以及全局智能调度引擎等6个功能域;边缘节点层包括VOD业务分发服务、OTT业务分发服务、节点资源管理、数据采集、日志采集、本地调度引擎等6个功能组件。
CDN系统各域、各组件之间以松耦合方式定义, 实现业务与承载分离、控制与传输分离, 系统总体逻辑架构如图1所示。
CDN系统中各域、各组件的功能描述如下:
1.中心节点层
1) 全局智能调度引擎
全局智能调度引擎是CDN系统的控制核心, 主要功能是根据内容分布、用户地理位置、节点健康状态、资源负载情况等综合制定智能调度策略, 对终端用户发起的各类服务请求进行调度控制, 确定最终为用户提供服务的节点地址。全局智能调度引擎主要包括域名解析、策略引擎和全局流量调度等功能。
2) 内容管理域
内容管理域负责内容在CDN系统的全生命周期管理, 包括内容注入、内容预处理、内容存储、内容更新和内容分发等功能, 根据内容分布情况生成全局内容视图, 并向全局智能调度引擎同步内容视图信息。
3) 运营管理域
提供CDN系统与管理人员、运维人员的交互功能, 为CDN系统的系统管理、资源管理、策略配置、服务管理、运营分析等管理需求提供统一的操作界面, 支持不同人员的分权分域管理。
4) 数据分析域
收集CDN中心节点和各服务节点的用户访问信息、内容分布信息、业务运营信息、网络资源状态等各类运营数据, 经统一处理与分析后, 为CDN系统的资源调配、策略配置与运行维护提供依据, 并提供向企业决策支撑系统 (DSS) 同步生产数据的北向接口。
5) 网络资源管理域
负责中心节点和各服务节点的网络资源运行状态管理, 实现资源拓扑、性能、告警的统一监控与配置管理, 支撑CDN系统的稳定运行, 并向全局智能调度引擎同步资源性能和健康状态信息, 向综合网管或专业综合网管提供北向管理接口。
6) 服务开放域
负责对接不同的外部系统和内容源, 并进行接口协议的统一适配, 保持CDN系统内部的稳定性和对外服务的开放性。
2.边缘节点层
边缘节点层从物理部署层级上包括区域中心节点和边缘节点, 从功能上包括本地智能调度引擎、VOD业务分发服务、OTT业务分发服务、节点资源管理、数据采集、日志采集等功能组件。
1) 本地智能调度引擎
本地智能调度引擎根据本地内容分布、设备健康状态/负载情况等调度策略, 基于L4/L7层负载均衡或应用层重定向等调度机制, 完成服务节点内用户访问请求的设备间精细化流量调度。包括访问控制、本地负载均衡和本地流量调度等功能。
2) VOD业务分发服务
基于VOD业务视频点播机制, 完成面向终端用户的视频流推送服务, 包括边缘资源管理、会话管理、流服务等功能模块。
3) OTT业务分发服务
面向基于IP流传输模式的OTT视频业务、三屏视频业务等, 完成面向不同终端用户的视频流传输服务, 主要包括内容缓存、流服务等功能模块。
4) 智能路由网关
融合对接边缘网络传输通道, 实现OTT业务分发服务、VOD业务分发服务与IP传输通道、IPQAM传输通道的智能路由与协议适配, 提升边缘传输通道的资源应用效能。
5) 节点资源管理
负责服务节点内的设备拓扑、性能监控、告警管理等功能, 并向中心节点网络资源管理域同步相关资源信息。
6) 数据采集
负责服务节点内用户访问、资源分布等运行数据的采集, 并向中心节点数据分析域同步相关数据信息。
7) 日志采集
收集服务节点内系统日志和事件, 并向中心节点数据分析域同步相关日志信息。
2.2部署架构
在纵向层级上, CDN系统分为省中心、区域中心和边缘三级, 其中, 省中心层面部署中心节点, 并通过核心交换设备与业务系统及数据网核心路由器互联;在地市城域核心层面部署区域中心节点, 实现内容二级缓存以及本地流量调度, 并可根据需要直接面向用户提供视频流服务;在区县层面或地市二级站部署边缘服务节点, 利用边缘传输通道 (IP/IPQAM) 为最终用户提供视频流服务。区域中心节点或边缘服务节点需在相应城域核心或汇聚层面与数据网打通。
在横向层面上, CDN系统包括主中心节点和备份中心节点, 其中备份节点仅部署内容存储及全局智能调度引擎, 两套中心内容存储通过镜像实现内容的异地容灾备份, 两套全局智能调度引擎定期同步调度策略, 保证系统整体运行稳定性。
CDN系统整体部署架构如图2所示。
在OTT业务发展初期, CDN系统可根据业务发展情况首先进行中心—区域中心两级部署, 后期可根据不同的业务发展需求, 采用灵活、可扩展的部署架构, 支持根据用户访问量进行水平和垂直两个维度的容量动态扩展。其中, 水平扩展通过增加横向服务节点数量实现, 可以维持CDN系统扁平化组网结构, 在内容回源情况下的用户访问时延较小;垂直扩展通过增加CDN系统服务节点层级实现, 可以使边缘服务更贴近用户终端, 进一步减小骨干网回源带宽。
3工作机制
3.1内容注入与分发机制
内容注入与分发机制如图3所示。
1.内容注入流程
1) 当内容合作方或业务系统有内容需要注入CDN系统时, 向统一内容管理系统 (CMS) 发起内容注入通知, 再由CMS通知CDN系统的内容注入模块实际资源的URL地址。
2) 由内容预处理模块根据资源URL到相应内容源处获取实体文件, 并经过空间分辨率调整、时间分辨率调整、封装/编码格式转换等预处理后, 转换为适合不同业务场景下分发服务的文件格式, 统一注入内容存储及备份存储。
3) 内容合作方或业务系统将元数据注入CMS系统, 经审核、加工后, 注入CDN系统。
2.内容发布流程
1) 内容分发模块根据CMS指令或系统配置, 通知指定的服务节点分发内容信息。
2) 服务节点根据回源策略从相应中心节点或备份中心节点获取内容。
3) 内容分发模块通知全局智能调度引擎更新内容视图, 记录内容文件及其分布信息。
3.2视频点播机制
如图4所示。
1.终端向业务系统门户发起访问请求。
2.业务系统门户收到终端访问请求后, 向业务管理平台请求认证。
3.业务系统门户将终端访问请求携带的终端信息 (包括终端类型、地理信息) 等转发全局智能调度引擎, 根据全局调度策略, 综合终端信息和边缘网络状况等 (可选) , 判断提供边缘点播服务的机制 (VOD点播机制或OTT点播机制) 和通道 (IPQAM通道或IP通道) 。
4.业务系统门户将通道选择结果和认证鉴权结果返回终端。
5.通过VOD点播流程发起点播:
1) 终端向VOD后台管理系统的会话管理模块发起点播请求。
2) 会话管理模块向边缘资源管理模块请求IPQAM资源;边缘资源管理模块选择合适的IPQAM资源, 并将其地址返回会话管理模块。
3) 会话管理模块选择合适的流服务系统, 并向相应的流服务系统请求建流。
4) 当终端请求的内容在流服务系统中没有命中时, 流服务系统将根据回源策略, 向CDN中心节点请求内容回源。
5) 流服务系统根据终端请求, 通过分配的IPQAM资源向终端提供流服务。
6.通过OTT点播流程发起点播:
1) 终端利用DNS重定向技术, 向全局智能调度引擎发起资源请求。
2) 全局智能调度引擎根据全局调度策略, 将终端请求重定向至相应服务节点的本地智能调度引擎。
3) 本地智能调度引擎根据本地负载和网络状况, 通过负载均衡技术活应用层重定向技术, 选择相应的边缘服务器提供最终流服务。
4) 当终端请求的内容在流服务系统中没有命中时, 流服务系统将根据回源策略, 向CDN中心节点请求内容回源。
5) 边缘流服务器通过IP通道或IPQAM通道智能加速技术, 向终端提供IP流服务。
3.3全局调度机制
如图5所示。
1.用户终端向本地DNS服务器发起资源URL解析请求。
2.本地DNS服务器向中心DNS系统请求解析资源URL。
3.中心DNS系统通过CNAME方式 (内网OTT业务) 或传输层重定向方式 (外网OTT业务) , 将资源URL解析请求重定向至全局智能调度引擎。
4.全局智能调度引擎根据智能调度策略, 向本地DNS服务器返回相应服务节点的本地智能调度引擎地址。
5.本地DNS服务器向用户终端返回本地智能调度引擎地址。
6.用户终端向本地智能调度引擎发起资源访问请求。
7.本地智能调度引擎根据应用层重定向技术或L4/L7层负载均衡技术, 将资源访问请求重定向至相应的流媒体服务器。
8.由流媒体服务器向用户终端提供流服务。
3.4认证鉴权机制
认证鉴权机制如图6所示。
1.用户终端向业务系统门户发起业务访问请求。
2.业务系统门户向业务管理平台请求业务鉴权, 业务管理平台对用户进行一次鉴权, 并生成用户二次鉴权的防盗链后将业务鉴权结果返回业务系统门户。
3.业务系统门户根据业务鉴权结果, 向用户终端返回携带防盗链信息的点播资源URL。
4.用户终端通过全局流量调度, 向相应CDN服务节点请求点播内容。
5.CDN服务节点根据用户访问携带的防盗链信息, 向业务管理平台请求二次鉴权, 经防盗链校验后, 向用户终端提供流服务或返回校验结果。
4信息安全
CDN系统的整体安全架构分为三个维度, 从部署维度分为中心节点、边缘节点和安全管理中心等三部分;从逻辑维度分为统一呈现层、安全管理层、数据采集层和安全执行层等四个功能层;从技术维度分为物理安全、设备安全、网络安全、数据安全、应用安全和内容安全等六部分内容, 如图7所示。
1.统一呈现层
对CDN系统采集、分析的安全数据进行统一呈现, 包括但不限于报表、安全趋势分析图、流量分析结果等。
2.安全管理层
以安全风险管理为核心, 实现安全事件管理、安全审计管理、知识库管理、维护作业管理、安全响应管理、安全预警管理、安全告警管理、系统管理等功能。
安全管理层主要功能由安全管理中心承载, 在实现技术上向软件定义信息安全 (Software Defi ned Infomation Security, SDIS) 发展。
3.数据采集层
对各类安全设备、网络设备的安全事件、安全漏洞、安全配置等安全信息进行采集, 进行数据过滤、标准适配等预处理, 并根据不同的安全应用场景进行关联分析。
4.安全执行层
各类安全设备及网络设备中进行信息安全防护的功能实体, 包括但不限于防火墙、IDS (入侵检测系统) 、IPS (入侵防御系统) 、WAF (应用防火墙) 、SSL网关、病毒防护软件等。随着虚拟化技术与安全设备的融合, 安全执行层技术向着SDV (Security Device Virtualization, 安全设备虚拟化) 方向发展。
考虑到面向电视屏和面向多屏的不同信息安全要求, 建议采取物理隔离、划分虚拟机、容器技术或进程隔离技术对本地调度引擎进行流量隔离, 并通过划分不同的推流服务器集群, 实现面向不同终端访问流量的安全隔离, 如图8所示。
5总结
广电现有VOD业务和新发展的OTT业务各自的视频业务分发特点在于:
1.VOD业务的CDN网络遵循NGOD体系架构, 点播逻辑、调度策略等与业务系统的耦合程度较高, 若与互联网CDN对应, 则应包括CDN+流服务+边缘资源管理+流资源管理+会话管理等功能组件。
2.VOD视频分发网的边缘推流设备为专用推流服务器, 与终端通过RTSP协议进行点播信息交互, 设备通用性相对较弱;OTT视频分发网的边缘推流设备为通用WEB服务器, 与终端通过HTTP等互联网通信协议进行点播信息交互, 设备通用性较强。
3.由于IPQAM设备的存在, VOD视频分发网的边缘资源管理相比OTT业务系统更为复杂, 且与VOD业务耦合程度较高。
随着媒体融合、业务融合、网络融合、终端融合趋势的不断加剧, 构建统一、融合的DVB+OTT视频业务分发网络, 将CDN网络作为公共服务能力从相关业务系统中解耦, 成为广电网络未来发展的趋势。同时, 由于当前VOD视频分发网络在点播逻辑、调度策略、设备形态方面的特殊性, 其与OTT业务的视频分发网络在一定时期内必然长期共存, 但面向多屏终端的VOD业务、OTT业务的技术体系较为相近, 相互融合以提升资源利用效率、降低网络建维成本的需求较为迫切;长远看来, 将VOD业务系统中的边缘资源管理和调度管理从业务系统中独立出来, 将其变为无业务属性的能力部件, 构建全网统一的资源管理系统和调度中心, 应是DVB+OTT视频业务分发网络的最终演进方向。
摘要：面向大视频时代VOD业务与OTT业务的融合分发趋势, 提出了一种广电网络融合视频分发系统 (CDN) 的设计架构, 对内容注入/分发机制、视频点播机制、全局调度机制、认证鉴权机制进行了阐述, 并初探了CDN系统的信息安全体系构建。
关键词：广电网络,内容分发网络
参考文献
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[4]吕福寿, 邹引凡.CDN技术在广电互动电视业务中的运用[J].广播与电视技术, 2014, V (5) :70-75.
省级广电网络架构 篇3
关键词：双向改造,NGB,网络构架,组网技术,SDH,EPON
1 概述
众所周知, 目前, 全国广播电视网络的双向改造正在如火如荼地展开, 广播电视网络的数字化、双向化、智能化 (可管可控) 是网络建设发展的必然趋势。如何在大中城市构架广播电视城域网的物理层和在广电城域网建设中应用先进的、成熟的传输技术使之成为三网融合综合信息业务承载网之一, 是广播电视网络运营管理者必须本着实事求是的科学态度, 认真思考的重要课题。笔者根据近年来, 在广播电视城域网的规划、设计、建设实践中的一些体会, 供同仁们参考。
随着数字技术、计算技术、流媒体等技术不断成熟和应用以及IPTV、网络电视、手机电视等业务的出现。目前, 广播电视网、电信网和计算机网三大网络融合正在推进, 新一代广播电视网 (NGB) 的概念也浮出了水面。毫无疑问, 融合是信息产业的发展主流。然而, 融合的含义比较宽泛, 既不能把它看成是简单的业务融合, 也不能把它看成是纯粹的技术融合。那么, 应该怎样认识网络融合的内涵与外延?笔者认为广播电视网仍然是这三大网的主体之一, 是国家重要的信息基础设施。在以技术、业务和市场为主要表征的网络融合过程中, 广播电视网的发展是否顺应了这一历史趋势的要求?广播电视运营企业乃至整个广电行业目前应该正视并研究与逐步解决哪些问题?我们认为, 一是要解决广播电视行业的体制问题 (此问题不是能在我们这个层面可以解决的, 不是本文议题) ;二是融资的问题 (此问题是由运营商决策者考虑的问题, 也不是本文议题) ;三是技术体系问题。在技术体系问题中首先要把网络的物理架构及主要组网技术等最基础的问题解决好, 为网络承载支撑全业务奠定坚实的基础。本文想就其基础性的网络架构及组网的主要技术问题进行一点初浅的探讨。
2 网络架构及组网的主要技术
在实施广播电视城域网的双向网改造前, 必须对网络进行科学地、系统地规划, 应从战略高度前瞻性的全盘考虑谋划网络的物理架构和业务承载能力。然后分步骤组织实施总规划和技术方案。一个优良的系统工程是建立在科学的规划, 先进、合理、实用的技术方案基础上。而且各地还需根据具体情况因地制宜。
广播电视网络从单向网改造成双向网, 无论是网络架构还是业务承载, 电信运营商的网络架构都是有借鉴价值。我们知道, 网络是为承载业务服务的。因此广播电视城域网的网络架构也不例外, 首先要根据网络今后承载业务的需要来选择网络的架构。特别是当前广播电视网正在由单一业务向以传输视频为核心的综合信息业务传输 (或全业务) 方向发展。网络的物理架构确定, 是一个基础性、技术支撑上的储备, 关乎网络改造建设成败的问题, 是一个非同小可的重大课题。
2.1 网络的物理架构选择
广播电视城域网应是在体现广电特色的前提下, 紧密结合现代数字通信技术和数字技术而形成的网络体系。
(1) 选择网络的拓扑结构应遵循的基本原则
具备满足承载开展以视频业务为核心的多功能综合信息业务 (全业务) 能力要求;具有很高的安全性和可靠性;网络结构优化, 科学合理, 经济实用, 易于安装;网络结构要清晰, 易于扩展。
(2) 网络的物理架构
由于各地自然地理环境和业务需求差异性, 在保证网络安全性、可靠性、稳定性、可扩展性等原则要求的前提下, 应根据基本网络结构的特点综合来考虑网络的物理架构。其实际应用的城域网物理结构并不是单一的拓扑形式, 而是根据网络覆盖地域的实际情况, 因地制宜选择网络的物理架构。就是说根据地域的大小、地理环境、用户规模、业务需求等, 选择网络的物理结构。
对于大中城市的城域网, 一是其城区地域面积大, 网络的覆盖范围广, 网络的远端路由距中心前端距离最远端大都在20-40公里左右;二是人口稠密, 用户群集中;三是区域功能特征明显;四是业务需求差异较大等特点。因此, 大中城市广播电视城域网网络拓扑结构, 应采用带冗余保护的前端+分端+分配网来构建网络物理架构。物理拓扑如图1所示。
从网络物理拓扑结构图中可看出, 网络的拓扑结构是由基本环形结构和星形结构共同组合而成。总前端与分前端构成主干传输网, 且采用双向 (双路由) 冗余星形环网结构, 这种架构实为物理环逻辑星拓扑结构网, 从而大大提高了主干传输网的可靠性, 保证了前端与分前端的安全、可靠、稳定。
(3) 构成网络的物理介质的确定
随着三网融合和广播电视城域网新业态拓展的需要, 各种信息业务量的快速增加和对品质要求的提高, 对传输信息的物理介质物理带宽提出更高的要求。而传统的铜介质线缆物理带宽和传输距离的局限性, 已成为网络发展的瓶颈。
光纤是一种损耗极低、频带极宽、抗电磁干扰, 而价格又很低的信息传输物理介质。“光进铜退”和网络光纤化及向全光网络发展已成为必然。因此采用光纤作为传输介质来构建的网络的优势如下:
网络物理通道频带极宽, 可透明传输任何的信号, 可承载现在和将来的任何业务;
采用不同的波长来同时传输射频信号和基带数字信号, 可以把广播电视网和以太数据网集成在一起, 从而享用基带数据传输的优越性;
采用无源光网的构造, 从前端到用户楼栋之间的光纤线路上不设置任何有源设备和部件, 这样不但免除机房、设备等固定资产投资, 而且节省电力消耗、网络维护、人力投资等运行成本;
网络可靠性、安全性大大提高, 光纤到楼栋使的室外网络无源化, 网络故障减少, 故网络安全性更能得到保证。
因此, 光纤是我们搭建广播电视城域网的主要传输介质。现已由只能用于构建骨干传输网, 发展到现在光纤到小区, 光纤到栋, 并逐步走进千家万户, 最终实现网络光纤化和全光网的目标。
2.2 主要组网技术
在广电城域网络升级改造中, 采用什么传输技术是一项十分重要的工作。随着新技术的不断推陈出新, 也给整个广电产业注入了生机和活力。面对这纷繁复杂的技术, 有如“乱花渐欲迷人眼”。因此对组网技术的选择, 应清醒广播电视城域网是以承载视频为核心的多业务为目的。在以光纤作为传输介质的物理网络中, 具有广电特色可以有多种组网技术。如SDH光传输平台的组网技术, 1310nm光传输组网技术, 1550nm光传输组网技术, EPON组网技术等。而所有这些组网技术都是与所要传输的信息业务类型密不可分的。作为广播电视城域网应采用何种组网技术?我们在规划、设计时必须对这些组网技术的特点有所了解。分析这些组网技术在广播电视城域传输网改造中的优劣, 扬长避短, 以利于设计出更具前瞻性、实用性的组网方案。
(1) SDH光传输组网技术
SDH组网技术是一种电信技术体制, 被国际电信联盟标准组织 (ITU-T) 确定为长途传输的技术标准技术, 国家广播电视总局以明确规定国家级干线和各省级干全部采用SDH传输技术。其特点是具有传输容量大、距离远、质量好且具有较强的网管功能和自愈功能。本文主要讨论光传输系统在城域网中的组网技术。由于SDH组网技术主要应用在国家级和省级骨干网的组网中, 在此就不深入研究和讨论。
(2) 1310nm光传输组网技术
在广播电视城域传输网中, 对于广播电视业务的传输早期大都采用1310nm传输技术进行组网。就是在分前端将前端传送的光信号用光接收机接收下来, 再用1310nm光发射机进行二次转发的二级接力方式, 分前端是整个网络的光-电-光中继站。
这种1310nm组网方案的优点是联网比较灵活, 每个分前端安装多少1310nm光发送机和何时安装视用户数的发展而定, 使资金可分批投入。由于在分前端把前端发来的光信号全部转换为电信号, 故很容易把分前端要播送的本地节目的电信号与前端来的电信号组合在一起, 在进行光发送, 即插播本地节目比较方便。
但是这种接力方案有一系列缺点:在分前端进行光-电-光中继转换使传输指标C/N、C/CSO、C/CTB降低较多。特别是当城市规模很大, 由于1310nm光发射机的输出功率小, 使分前端至光节点间的联结不能用一级1310nm光链路达到, 而需采用多级光链路时, 整个网络传输指标就会下降很多, 使用户指标很难达到国际的要求。大量采用1310nm光发送机和光接收机, 使系统造价较高。设备实用量越大, 系统级联数越多, 网络可靠性越低。
这种接力的方法虽然可以延伸传输距离, 但噪声与非线性失真的积累, 使C/N、CSO、CTB指标劣化很快。因此传输距离受到较大的限制。在大型网络的组网中, 现很少采用这种组网技术。
(3) 1550nm光传输组网技术
1550nm光传输组网技术是把前端发来的光信号在分前端采用1550nm光纤放大器直接放大, 然后通过光分路器向各个光节点分配光功率, 实施光纤到楼栋 (FTTB) , 楼内无源集中分配到户。这样做的优点是对系统传输指标的损伤较小。因为光纤放大器的噪声系数小, 在输入光功率大于+5dBm时, 在光纤长度小于80km时 (一般城市主城区前端至光接终端的距离都远远小于80km) , 光纤放大器造成的C/CSO、C/CTB跌落可以不计。这样就能建立高质量的传输网络。现在1550nm外调制光发射机和大功率光纤放大器设备技术已经完全成熟, 使1550nm直接光放大和分配方案的造价比1310nm接力方案低30%～40%。中间环节的减少使系统可靠性更容易得到保证。
1550nm光传输组网技术的不足之处在于1550 nm系统存在色散的问题, 但当光纤长度小于80km时, 色散的对传输性能的影响可以忽略不计。一般城市的中心城区广电城域传输网的覆盖半径都在30公里内。单条光链路的光纤路由长度都小于远远小于80km。因而选择1550nm光传输组网技术是传输广播业务的最佳方案。
(4) EPON组网技术
EPON (无源光纤网络) 组网技术, 具有网络建设快、灵活、高性能、多业务、性价比高等优点, 是一种全新的宽带接入技术出现在人们的面前。它是一种真正能支持语音、数据和视频全业务的接入技术。它是实现“三网融合”切实可行的方案。
EPON能将任何类型和任何速率的业务 (包括视频点播、IPTV、数字电视、互联网业务、电子政务) 适配后进行传输, 并可灵活升级更高宽带的其它业务。采用单纤波分复用技术 (下行1490nm, 上行1310nm) , 仅需一根主干光纤和一个OLT, 传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多64个用户, 因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。高速宽带, 充分满足接入网客户的带宽需求, 并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽。
2.3 组网模式
网络的组网技术路线按照FTTX模式布网, 即网络光纤化、双向化、室外无源化。目前按FTTB (光纤到楼) 模式推进, 最终实现FTTH (光纤到户) 的目标。
(1) 1550nm+EPON (GPON) 共网A/B传输平台
按双纤三波方式到楼 (FTTB) 。A平台构成广播业务传输通道, 采用1550nm+EDFA传输技术传输广播业务 (模拟电视、数字电视、HDTV等) 。B平台构成双向数据业务传输通道, 采用EPON (GPON) 传输技术传输宽带数据业务 (因特网接入、Vo D、Vo IP等三网融合业务) 。
组网特点:以1550nm光传输系统作为下行单向传输广播业务, 使用一根光纤。通过EPON (GPON) 技术, 下行使用1490nm波长, 上行使用1310波长, 开展双向数据业务和IPTV等交互视频业务, 使用另一根光纤。
(2) 1550nm+EPON (GPON) 共纤传输平台
按单纤三波方式到楼 (FTTB) 。
组网特点:一是1550nm传输技术和EPON (GPON) 技术有匹配的网络拓扑结构, 可以共用一个点到多点的光纤分配网ODN;二是利用WDM波分复用技术将三路光信号 (广播业务下行采用1550nm。数据业务下行采用1490nm, 上行采用1310nm) 汇集到一根光纤中, 经过同一个光分配器 (ODN) 将光信号分配到CATV光接收机和ONU上, 实现共纤传输。
EPON与1550nm信号融合, 真正实现一纤三波, 节省主干光纤, 简化网络结构, 充分发挥EPON技术优势, 大幅优化网络性能, 增强了后续网络向FTTH演进可行性。
3 工程实例
湖北省楚天有线广播电视武汉地区城域传输网是由覆盖武汉三镇的有线电视网络组成。2007年公司决定对网络进行脱胎换骨的升级改造。并提出了统一规划、统一标准、统一设计、统一建设的要求, 实施一次性规划, 分步、分期实施, 滚动发展思路。经过两年多的艰苦奋战, 建成了以八亩地为中心机房的1550nm光传输环网平台, 覆盖武汉三镇联接十余个分前端, 具有主备路由的独立主干信号传输光纤网。双路主干输出光信号在各分前端通过光开关自动倒换, 实现自愈冗余保护。并建设立基于SNMP协议网管平台, 对所有中心机房和分前端的光发射机、光放大器和重点区域的光接收机, 在中心机房实施统一网管, 采用图形界面、指示灯等多种报警方式, 确保了信号安全可靠地传输, 极大地提高了工作效益。并建设完成了以各分前端为中心的光纤到楼栋的光功率分配网, 每个光节点覆盖用户在50-100户范围内。楼栋内采用集中分配方式的同轴电缆无源接入。并在这一传输平台上展开了EPON (GPON) 数据业务接入网的推广试点工作。网络传输质量得到了极大改善, 网络的可靠性、稳定性大大提高, 网络的竟争力显著增强, 网络运行状态良好。社会效益和经济效益都取得了显著的成效。2007年至2009年顺利实施了全网数字电视平移工程。
3.1 城域网改造的总目标
湖北省楚天有线电社城域网改造建设的总目标是:按照向数字、双向、智能、多功能全业务方向发展。网络具备承载开展包括视频、语音、数据的全部业务;具有高带宽全双向、高可靠、可控可管、可持续发展为特征, 能与多个网络互联互通;具有良好的可扩展, 达到电信级运营标准, 满足“三网融合”要求的下一代广播电视网 (NGB) 。基本实现光纤到楼栋, 充分利用已有的入户同轴电缆、五类线缆资源, 逐步向光纤到户演进。
3.2 城域网组网技术方案
通过前面对主要网络结构和组网技术特点的分析, 结合武汉地区的区位要求。武汉地区有线网络升级改造工程采用1550nm组网技术、EPON组网技术共网构建多层次星形拓扑结构的广播电视城域传输网。
(1) 网络物理架构
整个城域网将按光纤到楼栋 (FTTB) 技术路线布网 (即网络光纤化、双向化、室外无源化) 。网络由主干线传输网、接入网和用户分配网三大部分来构建网络物理架构。广播电视业务和数据业务按A、B两个网络平台共网传输。
A平台用于传输模拟或数字电视信号数字视频广播、数据广播等。B平台为交互式数据业务平台, 主要用于开展数字交互式数据业务等。
(2) 实际组网模式
A平台由三部分构成, 第一部分为总前端设置在八亩地机房和若干个分前端 (目前为12个分前端) 构成环形光纤主干传输网, 完成光信号的分配、传输功能;第二部分由这些分前端作为该区域机房与光节点 (光终端设备) 构成星形拓扑结构的接入网, 完成光功率放大、功率分配、传输功能, 每个分前端按覆盖半径3-4km (主城区) , 覆盖用户4-6万户规划设计, 以主要主干街道划分区域;第三部分由光终端设备与用户终端采用集中分配方式构成用户分配网, 完成光电转换和信号入户分配功能。
在中心机房建立统一网管系统, 对中心机房和分前端机房内的光发射机、光放大器等设备实施故障、配置、性能、安全等管理, 掌握系统运行效率及记录网络资源的使用情况, 控制和监测网络运行状况, 采用图形界面、指示灯等多种报警方式, 维持网络的有效运行, 使网络性能达到最优化。确保信号安全可靠地传输, 提高运维管理工作效益。
B平台由核心机房 (八亩地前端机房) 的骨干路由设备和汇聚机房若干 (各分前端机房) 的EPON设备OLT构成的高速数据主干传输网。以汇聚机房 (分前端) 的OLT、光缆 (纤) 、小区交接箱内ODN (光分路器) 及楼栋内的ONU等设备, 构成双向数据接入网, 完成光电转换和电光转换、信号处理、复用、维护管理和提供用户端接口等功能。
(3) 光纤网络光纤波长的选择确定
根据武汉城区的实际从技术和经济两方面考量, 系统A平台下行选用1550nm波长作为光传输系统。分前端采用1550nmEDFA放大器将所辖光节点向分前端汇聚构成星型分配, 光纤传输至楼栋, 逐步向光纤入户发展。B平台EPON技术的光载波, 下行采用1490nm和上行采用1310nm波长。随着用户规模的扩大, 当光纤资源不足时可采用CWDM波分复用技术提高光纤资源的利用效率, 并可升级为GPON技术标准。
(4) 冗余自愈保护体系
整个城域网除用户分配部分均采用光纤搭建。主干线传输网采用双物理路由构成主干网络自愈保护体系, 将前端与分前端连通, 构成冗余保护的自愈环形和星形物理拓扑结构 (自愈环网实际上是一个物理环形逻辑星形的网络结构) 。各分前端采用UPS电源和主要设备N+1备份等措施, 确保网络的安全性和可靠性。
4 结束语
省级广电网络架构 篇4
关键词：IP,数字化平台,规划频点
1 概述
定西市有线电视网络数字化整体转换项目是全面实现定西广播电视数字化的重要工程, 基本目标是:加快定西有线网络数字化的发展, 充分利用有线广播电视网络资源, 提高有线网络的整体管理与运营水平, 加快定西数字化信息化建设步伐, 为定西人民提供丰富多彩的广播电视节目与信息娱乐资源。定西市有一区六县, 有线电视用户约10万户。定西市现已建成了上联甘肃省网, 下联各县区的光缆传输网络, 为全市统一平台、统一运营有线数字电视业务创造了条件。定西市有线数字广播电视系统结构由市级中心平台、市级干线传输平台、县级服务平台三部分构成, 在完成市级中心平台的搭建, 完成市区用户有线电视数字化整转的基础上, 进行全市各县有线电视数字化整体转换。市网络公司建设全市统一的数字电视服务平台 (统一节目源、统一CA) , 进行节目的接收、管理、加密、播出, 各县有线网可加扰插入本县节目, 并对本区域的用户进行授权、管理、计费等。利用通过扩容改造建成的市级干线网向各县传输广播电视信号及数据业务, 用数字技术实现市、县、镇三级有线电视联网, 全程全网可管可控, 形成全市一张网的集团优势。
2 平台建设规划
2.1 建设原则
系统性原则:数字平台项目由若干子系统组成, 通过它们之间的协同工作, 实现对全网数字广播电视播出、传输的统一管理和监测;要求保证系统的完整性, 尤其是配套管理系统的完整性。
标准性原则:系统的设计应遵照并符合中华人民共和国国标、国家广播电影电视总局制定的相关行业标准和相关技术规范。各个子系统之间的接口、子系统内部设备之间的接口必须采用标准接口。
可扩展原则:系统应具有可扩展性, 在保证初期业务的前提下, 预留有扩展空间, 保证将来各种新业务的开展。并制定详细的新业务扩展方案。
可升级原则:能够实现可预见的平滑升级, 确保在系统不做大变更的前提下, 平滑升级到更高的层次。
开放性原则:系统须采用开放式设计, 保证各厂商设备、系统的良好集成性能, 实现第三方设备、软件能迅速公平地进入数字广播电视平台系统。
可靠性原则:系统须按电信级运营平台标准设计, 每年可靠运行时间要达到99.99%以上;提供系统级1:1或N:1备份方案, 对于不需要实现自动备份的设备, 提供具体的手动解决方案。
可管理性原则:系统须具备健全的网管功能, 可对网络、设备进行实时全面的监测和控制;可对业务、用户进行方便快捷的查询和管理;系统内应用的所有PC架构的服务器、PC、交换机、显示器等同类型设备必须统一品牌, 以便于后期的管理维护。
互通性原则:保证各系统实现无缝的接合, 必须保证与省级平台平滑、无缝衔接。
先进性原则:采用符合国际国内标准的、比较成熟的技术, 兼顾有线数字广播电视网络技术的发展方向, 保证平台在较长时间内不落后;系统所选设备在其领域内须具备先进性, 系统功能、性能须充分显示数字电视的优势。
实用性原则:系统设计、设备和软件选型应符合定西实际, 充分考虑有线数字广播电视发展的需要和市场情况, 尽可能降低建设和运营成本。
2.2 频点规划
整个数字电视平台按24个频点容量设计, 具体频点规划如下:
(1) 标清数字电视节目
占用17个频点, 传输基本及付费数字电视节目101套, 数字音频广播节目5套。
(2) 高清电视节目
占用4个频点, 传输高清数字电视节目16套, 采用省网下传节目的方式接收。
(3) 数据广播
占用2个频点传输数据广播及股票信息。
(4) 测试及备份频点
1个频点用于测试信号及系统备份。
3 系统构成
定西市数字电视平台立足现在、着眼未来, 构建的系统采用主流的、先进的技术, 在可预见的未来经过适当的扩展和改进, 能满足未来业务发展的需求。数字电视平台主要由以下几个子系统构成:集成式全IP架构数字平台硬件系统、EPG系统、CA系统 (采用双CA同密) 、BOSS系统、数据广播和股票系统、监控系统。
考虑到控制投资成本并确保安全播出, 本市的数字电视平台对重要设备以及重要板卡进行1+1热备和部分冷备。通过广泛的市场调研和考察, 对所有的软、硬件设备和系统集成比质比价, 选择性价比高的、成熟的、稳定可靠的技术和设备。
定西市数字平台硬件系统中节目源采集部分、信号处理部分、调制部分设备均采用北京数码视讯产品, CA系统采用北京数码视讯CA与Conax CA同密, 监控系统采用北京博汇的设备。按照节目源采集部分板卡N+1冷备份, 其他系统实现1+1冗余热备份的思路进行设计。在SMR设备与IPQAM之间采用TS over IP进行传输。
3.1 硬件系统
(1) 节目源采集子系统
节目源采集子系统由3部分组成:卫星节目接收 (包括中央、省级卫视及一些特许和收费节目) 、SDH省网下传节目、本地编码节目 (本地电视台自办的节目) 。
该节目源采集系统属于集成式系统, 将各类所需的板卡集成于一台设备中, 不同类型的板卡完成不同节目源的采集工作。该设备将不同的节目源采集后全部复用为ASI信号, 然后传输给节目信号处理部分 (SMR) 。
(2) 节目信号处理子系统
节目信号处理子系统实现接收节目源采集子系统输出的所有信号, 与EPG、CAS、数据广播、股票系统等对接, 实现节目流的再复用、SI表格插入、节目加扰、统计复用和码率压缩等高级处理功能, 再通过GbE端口以IP的格式输出, 因此是整个数字电视前端系统的关键。所以我们对该部分进行1+1热备, 每台设备配置双AC电源冗余热备份, 此设备也为集成式, 如需扩容只需添加板卡即可, 具有极佳的可扩展性和升级性, 满足了项目的总体规划。
节目信号处理子系统实现了与数码视讯CA、Conax CA系统的对接, 实现了EPG信息的插入和节目的加密播出。
(3) 调制输出子系统
调制输出子系统实现接收节目信号处理子系统输出的IP信号, IPQAM接收TS流数据, 首先完成UDP包的解封装、滤空包, 根据事先设定好的UDP端口号, 将节目映射到相应的QAM通道;然后分析出各TS流中视频TS包和音频TS包的PID值, 完成PID的映射;并将多个映射于同一输出通道的SPTS流复用成MPTS多节目码流, 经QAM调制输出RF信号。
调制器作为数字电视系统中一个不可或缺的重要组成部分, 处于系统中的关键位置, 要求有极高的稳定性和可靠性, 所以该IPQAM调制器没有设计液晶显示及操作面板按键, 不允许用户随意进行控制, 而把强大的配置工作交给后台的WEB界面。IPQAM提供功能强大、简洁、人性化的WEB操作界面, 通过WEB就能方便的配置IPQAM调制器参数, 以保证调制器的稳定运行。WEB操作界面主要包括带宽统计、状态显示、报警信息、网络设置、QAM设置、输入设置、帮助、设备重启、用户管理等9项主菜单。可实现对24个数字电视TS流的调制输出, 具有4个千兆接收端口和6个业务槽位, 单台可实现最大48个频点的调制输出, 为后续系统扩容奠定了基础。实际部署中我们采用了两台数码视讯的IPQAM设备, 每台设备板卡配置实现24个频点的调制输出, 按照1+1冗余热备进行设计。主备两台IPQAM设备输出的RF信号进入混合器混合为两路射频信号, 通过采用数码视讯的射频切换器实现主备系统的自动切换。
(4) 统一的网管系统
所有的数字电视前端系统采用统一的网管, 用一台电脑就可以对所有的前端系统进行业务的操作, 方便了管理员的操作。
3.2 条件接收系统 (CAS)
我市采用了数码视讯和CONAX两家CA同密方式。既增强了整个系统的安全稳定性, 又增加了技术的选择性, 同时系统保证了与省级网络的技术标准统一, 易于实现互联互通, 又为定西数字化整体转换减轻了资金压力。定西市城区单向数字用户约74000户, 采用数码视讯单向卡与CONAX单向卡相比节约资金111多万元。经过两年多的运营, 无论在高清双向业务的快速部署方面, 还是在普通单向广播业务的数字化转换方面都体现了这种选择的优势。
3.3 重要节目源的备份
SMR设备的节目备份功能可以是相同节目的备份, 也支持不同的节目备份, 来实现重要节目或应急画面插入的功能, 而备份切换时间达到了毫秒级, 系统原理图见图1。
首先在SMR中设置节目丢失报警的触发条件, 当主用信号源码率丢失时, 触发备用节目信号源。然后将主用节目源选入主路节目栏内, 将备用信号选入备用节目栏, 点击确定, 主备信号设置完成。
3.4 数字电视监测系统
定西市数字电视平台监测系统为博汇公司的广播电视多通道实时监测系统, 这一系统对本市数字电视音视频信号实现了分布式监测、集中管理、整合了多画面虚拟电视墙、监测报警、视音频内容回传和录像、集中数据库管理、远程网络化管理等多种功能, 有力地保障了机房播出的正常工作, 方便了随时分析排查以尽早发现播出隐患。
(1) 系统组成
监测主机对多路音频和电视信号进行实时监测, 当发现任何播出故障时, 立即向集中控制机汇总报告。本系统共有4台监测主机, 每台监测主机监测6个频点的节目。
(2) 系统的主要监测功能
监测故障并报警功能:监测故障类型包括异态故障和门限故障。
异态故障:无视频 (视频丢失) 、无伴音 (音频丢失) 、图像静止 (图像静帧) 、图像黑场、台标检测。
门限故障具体要求:由用户设置质量指标及异态故障监测灵敏度等初始化参数, 可以由集中控制机对质量指标及异态故障各参数报警门限的远程设置, 系统自动将故障记录 (包括故障和故障解除) 存储在内部数据库中, 系统在监测到报警后可以立即将报警发送给集中控制机, 延时不超过5秒。
故障解除后, 系统向集中控制机发出相应的报警解除数据, 并记录故障起止时间。
报警性能:能够对1秒以上无图像、60秒以上无伴音、60秒以上图像静止的质量异态产生报警, 能够对质量指标异常产生报警, 故障视频录制、查询、发生质量异态故障或故障解除时, 由报警时刻前30秒开始录制音、视频信号, 录制文件可以本地查询和集中控制机远程查询。
经过2年多时间的实践证明具有先进性和可靠性, 有力地保证了数字电视节目的安全播出工作。
4 市辖六县数字电视分平台建设
为保证统一标准, 便于维护及节省资金, 各县分平台设备全市统一方案, 统一招标采购。由市级平台统一提供节目源, 各县本地只需搭建一个频点, 将自办节目插入本地网。
定西市中心前端数字电视平台一期建设24个频点, 将23个频点的节目通过市级干线网下传至各县。定西中心前端机房将千兆IP信号, 通过市级干线网的千兆以太网口进行IP传输。市中心前端实现对各县分前端用户统一授权, 各县无需建设CA、BOSS、EPG系统, 通过市中心前端系统实现远程的加扰、授权和EPG的插入, 在各县分前端, 采用IPCOM调制器进行接收调制, 输出射频信号后混频入本地HFC网络。
EPG信息的插入方式:定西下传的节目均带有EPG信息, 在前端编辑好各县市本地频点的EPG信息, 把编辑好的本地频点的EPG信息表通过EPG系统偏移到另一个PID值上, 然后通过复用器插入到下传二十三个频点中的任一频点;节目通过SDH网络传输至各市县后, 把带有本地频点EPG信息的信号分出一路TS流, 输入至复用器, 通过复用器的查表器功能将EPG信息表映射回指定值上, 这样就完成了本地节目EPG信息的插入。
监测系统:各县监测系统选择频点轮巡监测方案, 针对六县数字电视系统的多画面监看和监测需求, 实现全部频点的分时多画面轮寻监看 (频点间切换的时间间隔≥10秒) ;多画面数字信号监测系统除了完成高质量视音频信号监看外, 还可对信号进行监测, 以便于及时发现信号故障和对故障原因进行分析;同时可以检测视频丢失、静帧、黑场等故障, 提供语音报警方式。
由于市及各县数字平台SMR与IPQAM之间是IP架构传输, 利用一台千兆交换机完成SMR与市干线网之间的连接, 在各县接收端采用同样的方法将数字电视信号接收, 调制后传入各县HFC网。如图2所示。
5 结语
省级广电网络架构 篇5
关键词：自适应感知,Wi-Fi,技术需求
1 背景
随着三网融合的不断推进、国家媒体融合战略的深入实施以及“智慧广电”发展思路的提出,我国传统广播电视网正在向双向、宽带、移动、融合、智慧化的新一代广播电视网发展。统筹有线、无线和互联网等网络传输资源,建设天地一体、互联互通、数字智能、可管可控的广播电视融合网络已经成为十三五期间我国广播电视产业升级发展的重点。同时,面对广播视频业务、互联网、物联网的飞速发展,人们迫切希望能够随时随地获取经济、快速、有效、安全的网络信息和服务,因此,移动互联网应运而生并迅猛发展。移动互联网的到来,对人们的生活方式,如购物、教育、旅游、视频、社交、支付等都产生巨变。移动互联网对广播电视行业也带来了巨大的冲击,迫使中国广电等基础网络服务商,必须改变传统的广播电视定义,新一代广播电视网向着移动化、宽带化、融合化、智慧化方向发展已经迫在眉睫。
广电Wi-Fi移动网络以认知无线电技术为基础,积极推进广电频谱共享,开展以有线广播电视业务为主,广电双向移动增值业务为辅的综合业务应用示范,促进传统有线广播电视向无线领域延伸,打造传统广播电视的双向化和交互化,丰富广播电视的展现形式和呈现手段,助力移动互联网行业信息化应用,实现单一服务到综合服务的整合,带动整个广播电视网络产业的全面升级和优化。
2 技术需求分析
2.1 业务支撑技术
(1)多样化的业务承载能力
广电Wi-Fi移动网络不仅包括基本的互联网服务,还可承载各类IP标准化业务应用。因此对于以上业务,系统都应该具有良好的业务支持能力,满足不同业务的承载需求和接口需求。此外,系统还要能支持各种扩展业务的承载,并进行灵活的资源分配。
为了提高服务水平和业务性能,不同业务类型对于技术平台的要求不同,在占用带宽、传输时延、服务质量(Qo S)、上下行通道对称性、终端移动特性等方面有着不同层次的要求。为了支持多种业务,系统应该能够根据业务需求提供多种模式,以供不同的业务使用。系统既要支持广播业务的高效率模式,也要支持各种不对称的双向业务模式,例如以视频点播为代表的上行窄下行宽业务和以UGC业务为代表的上行宽下行窄业务。对于移动业务,系统应支持低速移动、高速移动等多种移动场景。
(2)高质量的业务支撑能力
系统应具有高质量的业务支撑能力,对于服务范围、服务质量等具有完整的规范和协调能力,对各类业务具有不同的Qo S保障,并保障关键业务的Qo S。
(3)高效灵活的资源调度能力
系统应具有良好的资源调度能力,可根据各种业务模型实现资源按需分配和上下行资源的动态调整。
2.2 高效传输技术
2.2.1 双向交互信道技术
双向交互信道技术同样是广电Wi-Fi移动网络的核心技术。该技术在调研实验了多种先进的宽带无线双向技术的基础上博纳众长,实现广电Wi-Fi移动网络的技术创新。双向交互信道技术需求主要涉及:物理层的传输技术和方案、MAC层以及更高层的信令、网络架构和节点功能划分,以及Qo S机制等方面。
(1)物理层技术
支持不同带宽频谱,支持信道聚合,支持成对或非成对频谱。
(2)网络架构和节点功能划分
在能够有效支持物理层传输技术的同时,还需要满足低延时、低复杂度、低成本的需求,简化网络和减小延时。
(3)Qo S机制
广电Wi-Fi移动网络是基于二层IP设备,遵循IP Qo S服务质量机制,对不同的用户业务实施不同的Qo S策略,如对业务划分优先级,进行流量管控等。
2.2.2 频谱管理和调度技术
广电Wi-Fi移动网络应该统一管理和使用广播电视频率资源,实现频谱资源的有机调配和频谱效率进一步提高,确保广播和交互业务的有效频谱分配,以及各项业务之间的无干扰播出,在不干扰广播电视播出的基础上尽可能地传输互联网信息。系统应该充分利用U频段频谱资源,采用地理位置数据库方法和频谱共享机制,利用信道聚合提高信道利用率,保证广播信道和回传信道进行高效协同的频率分配。
具体技术需求如下。
(1)采用先进的信道调制编码技术和多天线编码技术提高业务传输时的频谱效率。
(2)通过动态信道资源划分和频谱共享机制充分合理地统一管理和使用广播与双向频率资源,实现频谱资源的有机调配,提高频谱利用率和数据传输率。
2.3 安全管控技术
广电Wi-Fi移动网络作为国家重要的信息基础设施,必须要保障其网络安全、业务安全、内容安全、行为安全,加强融合网络的网络管理体系,确保网络的可管性、可控性、可信性。此外,广电Wi-Fi移动网络除了需要具备广播电视网监管体系与互联网监管体系的基本功能外,还需要具备对融合媒体网络架构的监管能力,实现全程全网的安全管控。
具体技术需求如下。
(1)系统网络架构要符合广电业务内容监管的要求,强化安全机制,保障信息安全。
(2)系统网络架构要提供统一的用户管理,有利于保证接入认证、移动性管理,提出适用于移动应用的快速认证机制,并对广电业务兼容。
(3)系统需要具备全程全网的内容安全、网络安全和业务安全管理机制,全程全网进行内容监管。
2.4 协同覆盖技术
仅仅通过信源和信道技术方便的改进,来解决移动用户对于高速宽带无线接入和多样化业务的业务需求,是远远不够的,只有在网络结构上做出相应改进,才有可能使得通信容量的提升实现质的飞跃。
具体需求如下。
(1)同频段广播信号与双向信号的低扰临频传输
采用单向广播信号与双向交互信号同频段覆盖的网络架构下,对于利用双向交互信号实现广播协同覆盖和双向通信业务的广电Wi-Fi移动网络有较高的临频干扰要求,必须在不干扰现有广播频点覆盖的前提下,实现双向交互业务的覆盖及承载。
(2)与异构网络协同的室内深度覆盖
节点网络设备接入广电Wi-Fi移动网络后,能够实现室内深度覆盖,实现广播和双向数据传输等业务,实现与广电Wi-Fi移动网络协同的深度覆盖。
(3)支持Mesh网络
Mesh网络的节点应能够接入广电Wi-Fi移动网络,实现广播和数据传输等业务。
2.5 终端技术
终端作为用户接入网络的载体和业务呈现的载体,需要能够完全地实现广电Wi-Fi移动网络的各项业务,具体要求如下。
(1)种类要求
支持户外大屏、电视、电脑、手机等多种尺寸和类型,支持移动、固定等多种接收方式,支持通用和专业定制等类型。
(2)智能化要求
支持智能操作系统,如IOS、Android、Windows Phone等操作系统,支持下载和安装应用。
(3)网络适配要求
支持广电Wi-Fi移动网络的无缝适配,具有良好的网络接入特性,支持广电Wi-Fi移动网络的接入。
2.6 协议支撑体系
广电Wi-Fi移动网络系统使用的协议支撑体系,首先,应该支持业务的快速部署和互联互通,满足未来出现的各种新型业务的需求,支持IPv6协议部署。广播信道应支持传输流(TS)协议和IPv4/IPv6协议,双向信道应支持TCP/IP的协议层技术。
其次,广电Wi-Fi移动网络应充分考虑协议的前向兼容和可扩展性,既要支持已有的成熟协议,也要方便未来的协议对其进行兼容和扩展。
最后,协议应充分考虑与异构网络的数据交换能力,协议接口应通过网络层完成与异构网络的数据交换,也就是说,采用IP协议进行网间数据交换。
3 系统架构
广电Wi-Fi移动网络系统采用全IP架构,由业务平台、前端系统、承载网、传输接入系统和终端系统组成,逻辑结构图如图1所示。
业务平台由数字电视业务平台、互联网业务平台、应急广播业务平台、信息化业务平台、OTT业务平台等组成。
前端系统由内容服务平台、播控平台、智能调度分发系统、运营支撑平台与安全管控平台组成。以满足用户需求为出发点,通过信息汇聚与大数据处理,建立内容、网络、用户及终端资源之间的智能关联,提供基于用户的、多种类型的全媒体业务应用服务,并对网络中内容安全和内容运营进行监测和管理,确保网络可管理、可控制、可信任。
承载网用于承载业务,保障所承载业务的质量。既具备IP网络的低成本、扩展性好、承载业务灵活等特点,同时具备传输系统的高可靠性和安全性。
传输接入系统用于衔接前端系统和终端系统。通过各系统之间的协同工作,广播传播共性内容,双向传播个性内容,减少冗余信息带来的网络流量压力,降低网络运营成本,提高传输速率。
终端系统包括电视机、笔记本电脑、智能手机等多种形式的终端,它们既可以接收单向广播信号,也可以通过WLAN接入网络享受互联网服务。终端需有智能操作系统,可支持应用的下载安装和使用。
4 总结与展望