广电网络建设体系.ppt

广电网絡建设体系,一、什么是广电城域网絡,1、广电城域网定义 它不是只传输电视的广播网，它必须是能够承载包括视频、语音、数据在内的多种业务的、可管理、可运营的网络。但是，它又不完全与电信城域网相同。广电城域网由两个信道组成，一个是广播信道，另一个是交互信道。,2、如何规划广电城域网的交互平台 1）根据广电城域网上的交互业务规划网络 a）“三网融合”新业务大量涌现 目前，双向互动电视业务以及宽带数据业务迅猛发展，IPTV及宽带接入市场竞争加剧，对广电城域骨干网络的高带宽、高可靠性、多业务承载能力以及用户接入的方式和接入带宽、质量均提出了更高的要求。,用户对视频业务的需求：从原来单纯的广播电视业务，发展到交互电视业务。用户对多媒体业务的需求：个人用户要求提供：交互视频业务、宽带数据业务、未来的VoIP语音业务，企业、大客户要求提供：MPLS VPN专网接入，支持跨地区的专网业务，除了本地的专网业务以外，还要能提供本地区和其他地区 广电运营商之间、甚至其他运营商跨地区跨运营商的MPLS VPN业务。,b）新型业务对网络的要求 广电原有的网絡在多业务支持、带宽、网络运营管理、可靠性和稳定性等方面已经不能满足新形势的要求。因此，广电城域网迫切需要一种能支撑上述多重业务的核心及汇聚网络（即城域网骨干网络），对全城区各种用户实现业务覆盖。,2）广电城域网规划建设的出发点 政府信息化、企业信息化、家庭信息化以及各行各业专业网络的出现，使得网络的建设者和运营者必须充分了解市场，科学地利用先进的网络技术，占领信息网络的制高点。,广电城域网必须具备以下三个方面的条件：a）技术先进，具有宽带传输信道，高速交换设备和完整的网络协议。b）安全可靠，具有较高的网络安全性和服务质量保证（QoS）。c）功能完善，提供丰富的接入方式和全方位的业务服务。因此，广电宽带网络建设和改造中必须采用先进的组网技术，用以保护投资和提供差异化业务，从而在未来的竞争中处于优势地位。,二、广电城域有线电视网络改造需要考虑的因素,1、广电有线电视城域网的架构 现在的问题是，广电有线电视城域网是否应该有一个统一的架构。2、广播平台网络 广播平台的骨干网通常由1550nm光纤环网将若干个分前端连接组成，接入网由HFC网络构成。当城市区域较小、或人口较少时，只有一个前端。广播平台就由HFC网络构成。通常，广播平台的技术选择比较简单，工作波长：在1310nm和1550nm选择，网络结构：在环形和星形网之间选择，工作带宽：750MHz和860MHz之间选择。,3、交互平台网 交互平台由骨干网和接入网构成。1）交互平台骨干网 就广电有线电视城域网交互平台的骨干网而言，必须有一个统一的架构。广电城域骨干网（它由核心层和汇聚层组成）需要完成的主要任务是：负责进行数据的快速转发，整个城域网路由表的运行和维护，实现与IP广域骨干网的互联，提供城市的高速IP数据出口。其网络结构重点考虑可靠性和可扩展性。,a）核心层网络 核心层主要由传输网络与核心交换设备构成。传输网络一般采用高容量的传输设备，将核心节点连接，负责完成数据的传送；核心节点安装的核心路由交换设备，负责建立和管理承载连接，并对这些连接实现交换和路由。核心节点间原则上采用网状、半网状或双归路由连接。,b）汇聚层网络 汇聚层居于核心层和接入层中间，主要实现如下功能：扩展核心层设备的端口密度和端口种类；扩大核心层节点的业务覆盖范围；汇聚接入节点，解决接入节点到核心节点间光纤资源紧张的问题；实现接入用户的可管理性，例如，当接入层节点设备不能保证用户流量控制时，需要由汇聚层设备提供用户流量控制及其他策略管理功能。除基本的数据转发业务外，汇聚层还必须能够提供必要的服务层面的功能，包括带宽的控制、数据流QoS优先级的管理、安全性的控制、IP地址翻译NAT、数据流流量整形等一系列的功能。汇聚层一般采用高性能大容量的三层交换设备，甚至采用核心交换机。汇聚层节点的数量和位置的选定与当地的光纤和业务开展状况相关，一般在城市的远郊和所辖县城设置汇聚层节点。,c）骨干网的构成 核心层节点与汇聚层节点连接构成骨干网。该连接通常采用星形连接，在光纤数量可以保证的情况下每个汇聚层节点能够与两个核心层节点相连，即双归路由链路连接。当光纤数量较少时，通常采用环网结构。d）小结：由上述可知，骨干网络必须有一个统一的架构，否则很难实现上述任务。,2）交互平台接入网 a）接入层网络实现的功能：负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。b）接入层节点：设置接入层节点主要是为了将不同地理分布的用户快速有效地接入骨干网络。接入层节点可以根据实际环境中用户数量、距离、密度等的不同，设置一级或级联接入。由于用户端设备端口需求量较大，因此要求接入设备要有优良的性价比。,c）接入网絡结构 接入层节点到汇聚层节点间的网络连接依据设备情况而定：接入层节点使用二、三层交换机等设备(MC+LAN)时，一般采用星形连接，每个接入层节点与一个汇聚节点相连；接入层节点使用EPON无源光节点设备时，接入层使用树 形连接，PON局端设备与汇聚层设备相连。接入层节点使用DOCSIS标准的CMTS设备时，接入层使 用星形-树形连接，CMTS设备与汇聚层设备相连。,接入层是整个有线电视城域网建设中的重中之重，关系到用户群的覆盖效果，直接影响城域网运营的效益。因为接入环境因地域的不同、承载业务的不同，对网络的要求各异，所以，在选择接入网絡时应根据当地实际情况（网络现状、业务需求、资金和技术现实等）而定。但是，在制定接入网规划时，适当的前瞻性绝对是必须的。,三、广电城域网络改造的各种技术方案比较,1、广电城域网技术选型考虑因素 广电城域网是在一个城市范围内提供宽带数据及多媒体业 务、用于接入用户和发展增值业务的综合数据网络。在选择网 络技术时，必须有一个通盘的考虑。广电城域网建设应先做前期的网络层次结构规划和设备运 行的数据规划：1）网络层次结构规划 a）要考虑纯技术层面问题和业务实现的问题；b）将资源的合理分配和有序使用等问题与前者融合在一起。这样，既确保前期业务顺利开通，又满足未来一段时间的 发展需求，给今后的业务发展留下一定的空间。,2）合理的数据规划：a）确保局端设备数据的平稳性和用户业务的稳定性，避免网络后期调整、扩容时增加不必要的工作量（如果资源无序使用，势必会造成IP地址、VLAN-ID或端口频繁调整，影响业务开展和运行）。b）为以后的设备扩容、升级以及网络异常情况下如何尽快恢复业务，进行前瞻性的规划和设计。所以，建设广电城域网时，进行可行性、可扩展性、可维护性的合理的数据规划，必不可少。,3）数据规划内容 a）开局数据规划：主要考虑城域网内物理资源和一些逻辑资源的使用，如设备端口、VLAN-ID、IP地址、PVC(固定虚拟线路PVC-Permanent Virtual Circuit)的VPI(Virtual Path Identifier 虚路径标识符)和VCI(Virtual Channel Identifier 虚通道标识符)、综合接入网的L3地址等等。,b）汇聚层设备数据规划）重要性 汇聚层设备的数据规划是宽带城域规划和维护的重中之重。这是由于：汇聚层在宽带价值链中充当着智能业务触发和执行功能；通过与不同的业务平台配合，可提供良好的业务生成能力；构建完善的用户管理和计费系统；促进宽带网络的持续发展，使宽带网络朝着可运营、可管理和可持续增值的方向快速发展。,）根据设备在网络中实现的功能，确定哪些方面要作数据规划。设备的基本功能为：用户端口的会聚：以高端口密度接入大量用户，将所有用户数据复用在有限的端口带宽上传送给网络核心层设备，同时对所有用户的逻辑连接进行终结，向核心层彻底屏蔽用户概念。用户管理：用户接入管理、用户认证管理、用户地址分配和管理、用户计费管理、安全性保障管理。路由转发功能等。,根据汇聚层设备的实现功能，需要作规划的数据有:细分用户接入方式、用户业务方式、用户认证方式、用户计费方式、业务VLAN的划分、使用协议分类、网络资源的分配、IP地址池的分段、PPPoE拨号用户获得的动态地址、IPoE用户指定或DHCP的IP地址、网管形式、网络安全问题等。,）物理端口的分配和使用 通过设备的硬件基本配置，合理分配FE端口、GE端口。通常可以将GE口上接核心路由器，确保较大的出口带宽，而FE端口接不同局点的IP-DSLAM。不论是电口还是光口，建议设置为强制模式，以避免自协商出的不确定模式，影响稳定性和速率。,）业务规划和VLAN规划:根据汇聚层设备功能、硬件配置情况，一般向用户开展的业分类有：拨号业务和专线业务 PPPoE业务面向广大普通用户，专线业务面向对网络带宽资源要求高的企业或网吧等大客户。,业务详细分类和分段 不同的业务对应不同的VLAN，并作好VLAN-ID的预留。这样，通过FE端口接入汇聚层设备的IP-DSLAM（数字用户线接入复用器）就能实现各种业务。汇聚层设备的物理端口（FE、GE）上支持建立子接口，子接口支持IEEE802.1Q，因此就可以在子接口划分VLAN，然后封装不同业务协议或分配不同的IP地址段，以实现各分类业务。,基本配置步骤如下：确定物理端口；根据业务不同在相应的物理端口创建不同业务子接口；子接口封装协议PPPOE或IPOE；子接口按规划的VLANID划分VALN；根据不同业务需要，分配IP地址或调用业务虚模板；进行端口用途描述。,）IP地址规划和NAT规划：IP地址和VLAN-ID一样是汇聚层设备需要重点规划的数据部分，但二者有所不同。VLAN-ID只存在某一端口，只具有局部性，在其它端口可重复使用。IP地址是全局且唯一的。因此IP地址的规划和划分，要考虑整个城域网的容量，以及在不同局点的分段和分配，一定要有预留，避免地址二次调整给用户特别是静态用户造成影响。另一个原则是，在业务可行的基础上，尽量使用私网地址。IPV4的公网地址属于稀缺资源，其规划应该更细、更合理，将有限的公网地址分给由真正需求的单位或用户。,对PPPoE业务的用户，因用户数量最多，建议使用10.*.*.*的私网地址，通过建立地址池，分段使用，一个局点对应一个或多个地址池，便于查询和定位用户，建议不要多个局点对应一个地址池；对于专线用户，如无特殊需求可以分配私网地址，由于数量相对要少，建议使用172.16.*.*的地址，并配置NAT，将有限的公网地址分给由真正需求的单位或用户。对设备带内网管地址，由于城域网内网元数量有限，可使用192.168.*.*段的地址。192.168.0.1-192.168.1.7留给网管服务器和工作站使用，其余地址留给不同局点的MA5100、MA5105对接使用，子网掩码按255.255.255.252配置。,正确配置NAT：私网地址业务使用的私网地址必须配置转换，以及作为NAT用的公网地址段。由于以10.*.*.*和172.16.*.*的私网地址不能路由，所以在NAT配置时要将使用私网的地址段加入，192.168.*.*的地址段由于只作带内网管地址使用，没有必要加入需要NAT的地址段。,）域的规划：为便于划分用户和划分业务，可以规划几个不同的域(Domain)，如给正常业务的域、特殊业务、功能的域（如实现绿色上网的域），以及测试业务的域。可以根据实际需求建立不同的域。,）AAA(Authentication,Authorization and Accounting)规划：宽带城域网上引入鉴权、授权、计费等功能，为IP网络向可运营、可管理、可增值方向发展起着至关重要的作用。认证分为：不认证、本地认证和远程RADIUS(Remote Access Dial In User Service)认证。不论何种认证方式，一定要开启AAA功能，当使用RADIUS认证、计费时，还要确保设备上的KEY密钥、认证端口、计费端口与RADIUS一致。当采用远程集中认证方式时，考虑到AAA的平稳，建议 配置本地测试帐号，当网络认证异常时，用于判断是本地BAS问题还是远程RADIUS的问题；配置由RADIUS认证改为不认证方式的脚本，当RADIUS故障导致认证失效时，为减小对用户的影响，快速启用该脚本，切换认证方式。,）网络安全规划：运行在互联网上的设备，经常会遭受到病毒攻击、外部黑客攻击、非法授权访问、信息篡改、破坏等,此类攻击会对网络和业务造成意想不到的危害。所以一定要加强网络安全工作，通过设置合理的访问列表、限制允许TELNET的IP地址、病毒防护配置等提高网络设备安全级别。限制可以远程登陆的主机地址，只开放13个地址。设置黑洞路由。病毒防护配置，配置针对常见病毒的访问控制列表。定期修改登陆用户名和密码，确保设备安全。,）端口用途描述 不同物理端口接不同的设备，有些物理端口根据业务会划分大量子接口，在命令行下只会看到各种协议、地址、VLAN-ID等，数据很相似，难以确认用于何处。因此配置完网管接口、业务接口后应对所使用的端口都应作详细、准确的描述，确保数据良好的可维护性。,2、广电城域网的骨干网技术方案 目前城域范围由上至下可纵向划分为三种网络：业务网、传送网、光缆网。业务网主要包括有线电视网、话音网和数据网；传送网主要基于SDH技术构建；光缆网由广泛分布的光缆线路互连组成，是所有 上层网络的物理媒体承载平台。对于广电城域骨干网而言，一般建议不采用SDH来构建传送网。采用直接在光缆网上构建传输和交换网。,广电城域网的骨干网的分层结构,广电城域骨干网技术方案相对简单，但是，它的重要性表现在：它是广电城域网总的出入口；它是多业务的骨干传输与交换平台；它是广电城域网总的调度和管理平台。所以，建设好广电有线电视城域网的骨干网，是建设一个完整的广电城域网的重要基础设施。广电城域网上的所有交互业务都依赖这个基础。而这个基础设施现在恰恰是很多广电城域网的软肋。,1）骨干网的核心层 核心层主要功能是：为汇聚层网络提供高速的数据传输与交换。规划时，以网络业务流量和流向特征进行设计。确保能提供高速的核心交换功能和快速的路由处理功能；同时，要满足核心网复杂路由协议支持、策略分布等方面的需要。,2）骨干网的汇聚层 汇聚层是核心层与接入层之间的桥梁和中介，是骨干层的延伸，完成业务汇聚和IP交换处理，是接入层各种接入方式的终结点和聚合点。,3）骨干网选用什么技术方案 广电有线电视城域网的骨干网选用什么技术方案，应根据自身运营的的业务需求来选择。a）采用千兆以太网方案 如果仅要求支撑广播业务和宽带数据业务，宽带数据业务包括Internet访问、数据下载、邮件收发、办公自动化、在线游戏等信息化应用，提供TCP/IP协议数据的计算机双向通讯服务。该类业务对网络要求是双向网络，下行带宽要求大，上行带宽可以较小。即上下行带宽非对称，提供“尽力而为”的服务。采用千兆以太网方案即可满足要求。,由于以太网技术最初应用于局域网，当它应用于城域网时，在认证和计费、故障保护机制、业务能力、安全等方面存在缺陷，随着以太网技术本身的发展，这些问题正逐步得到解决，例如:利用各种包过滤技术、VLAN隔离、入侵监测与防范技术提高城域以太网的安全性；使用802.1x、PPPoE、DHCP+、Web认证方式对用户进行认证，并实现包月制、按时长、按流量计费；采用速率限制来确保和限制带宽通道，提高QoS保证能力。,千兆以太网技术优缺点 优点：价格便宜:以太网的技术相对简单，它的扩展基于现有的设备，因此它的价格便宜。快速地按需配置:以太网能按照用户的要求提供各种速率，从1Mbit/s到10Gbit/s，而且带宽增加的颗粒可以为1Mbit/s或者更小，甚至客户可以使用基于Web的工具自己控制带宽。速率升级容易:以太网没有不同的平台和环境，因此它的配置和工作更为简单，以太网的可插卡特性使以太网从低速向高速的升级很容易。应用广泛:多年来以太网广泛应用于企业和校园局域网中，并提供标准的FE/GE/10Gbit/s接口。,尽管以太网技术用于城域网具有很多优势，但是它在端到端QoS保障机制、保护机制、环形拓扑结构等方面存在缺陷：不能提供端到端的QoS保障机制：以太网本身没有端到端的概念，只能在单独链路上提供COS。缺少优化的路径选择机制：以太网利用Spanning Tree算法建立路径，不存在最佳的路由。不能进行有效的优先级的分类：尽管IEEE 802.1q定义了三个比特的优先级，但是以太网不具备像DiffServ模型的分类服务，因此不能对报文直接进行标记、调度和实施一定的策略。,b）采用千兆以太网+MPLS 如果除了上述业务外，广电城域网还需要提供：交互视频业务；VoIP业务；MPLS VPN业务：供企业、金融、公安等要求高的大客户的专网接入；支持跨地区的专网业务，以及除了本地的专网业务以外，还要能提供本地区和其他地区广电运营商之间、甚至其他运营商跨地区跨运营商的MPLS VPN。,这些高等级新业务对骨干网的要求有：）带宽及其有效使用；）面向新型业务的监测与控制；）网络品质实时监测和实施主动运维；）网络的安全性；）全网端到端的QoS支持能力；）强大的组播支持能力；）网络的高可用性；）业务的集成。,普通的千兆以太网结构不能满足这些高要求。当前，MPLS技术已有了很大的进步，将MPLS技术同以太网技术相结合，可提高城域以太网的业务能力。MPLS技术的故障保护倒换机制，使运营商能在城域范围内提供VLL、VPLS、VPN多种业务，并获得50ms电信级的自愈恢复时间。实现IP城域网的VPN和流量工程、快速倒换功能。,千兆以太网+MPLS优点：以太网具有价格便宜，快速地按需配置，速率升级容易，应用广泛等优势。价格便宜:以太网的技术相对简单，它的扩展基于现有的设备，因此它的价格相对于帧中继、ATM便宜。快速地按需配置:以太网能按照用户的要求提供各种速率，从1Mbit/s到10Gbit/s，而且带宽增加的颗粒可以为1Mbit/s或者更小，甚至客户可以使用基于Web的工具自己控制带宽。速率升级容易:以太网没有不同的平台和环境，因此它的配置和工作更为简单，以太网的可插卡特性使以太网从低速向高速的升级很容易。应用广泛:多年来以太网广泛应用于企业和校园局域网中，并提供标准的FE/GE/10Gbit/s接口。,千兆以太网+MPLS缺点：以太网只是为点到点或者是网状网的拓扑结构进行设计的，不太适用于环形拓扑结构。城域网内以太网交换机组网通常采用双归链路网，需要大量光纤资源。不过光纤已经非常便宜，这一“缺点”已不是大问题。千兆以太网+MPLS适用范围千兆以太网+MPLS技术适用于城域的核心、汇聚和接入承载各种数据业务。,C）采用光城域网技术方案 光城域网技术分为：MSTP组网技术 RPR组网技术 DWDM/CWDM组网技术,）MSTP技术多业务传送平台。MSTP 是指以SDH平台为基础，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送的技术。MSTP将多种不同业务通过VC或VC 级联方式映射入SDH 时隙进行处理。,MSTP是SDH 技术在新技术条件下的重要发展，客观上延长了SDH 的生命，有些人甚至称之为“新一代SDH”。目前大部分厂商都有MSTP产品，对数据业务的支持能力各有不同。,MSTP适用范围：MSTP技术只是对数据网优化，而不是替代数据设备。MSTP可以根据数据业务需要，替代少量数据网接入和路由设备，但辅助的地位不会改变。适用于城域传送网的汇聚和接入层，支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量。,）RPR(弹性分组环)技术 RPR技术是IEEE 802.17定义的一种在环型结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议，能适应多种物理层，可以有效地传送话音、数据、视频等多种类型的业务。RPR是一项基于分组的全新的传输技术，它综合了以太网和SDH的优点，将IP路由技术对带宽的高效利用，丰富的业务融合能力和光纤环路的高带宽及自愈能力结合起来，更好地满足城域网的多业务需求。RPR技术的出现，较好地解决了目前网络的承载效率、业务可靠性、业务安全性等方面的问题。,RPR的实现方案 RPR是一种多业务平台，兼具了数据链路层、网络层的特点，覆盖范围广，组网灵活，扩展能力强，既有LAN的经济性又有SDH的高可靠性和保护机制。采用RPR技术组网，可减少网络建设的投入成本，兼顾多种业务，最大限度的利用了带宽，提高设备的利用率，降低维护和管理等运营成本。,RPR的具体实现方案可以分为三类：独立式的基于2层的RPR实现方案；基于路由器的单卡RPR实现方案；基于内嵌RPR的MSTP实现方案。对于这三种实现方案，各厂家推出相应的产品。,独立式的基于2层的RPR实现方案:主要适用于IP城域网的接入层和汇聚层，是目前较成熟的一种解决方案。有的厂家将MPLS(多协议标签交换)技术、时钟同步技术、CWDM(粗波分复用)技术和电视视频广播技术与这种2层的实现方案结合在一起，从而提供面向IP优化，并同时支持TDM(时分复用)业务的宽带多业务解决方案。,基于路由器的单卡RPR实现方案:主要应用于IP城域网的核心层和汇聚层，以现有的路由器产品为平台，通过增加板卡来实现RPR的功能。这种实现方案可以看作是对现有路由器组网的一种优化，在节省光纤资源的同时，可以大大加强其保护性能，获得50ms的环路保护功能。,内嵌RPR的MSTP实现方案:实际上是在MSTP环网带宽上通过虚容器(VC)划分出独立的通道来支持RPR技术。与传统SDH相比，虽然MSTP引入了2层交换技术以实现以太网业务的带宽共享，并通过GFP(通用成帧协议)实现以太网帧到SDH VC容器的映射，以及采用了虚级联和LCAS(链路容量调整方案)技术增强虚容器带宽分配的灵活性和可靠性。但是由于以太网技术应用于环型网时固有的缺点，厂家大都将RPR技术引入新一代的MSTP中，从而为支持数据业务提供全面的解决方案。内嵌RPR的MSTP适用于建设以TDM业务为主数据业务为辅的传统运营商网络，以及在兼容现有SDH网络的前提下提供数据业务传送能力的网络升级改造。,RPR在城域传送网中的应用 目前，城域业务的特点表现为：传输距离短，业务类型复杂，业务需求变化迅速，接入环境复杂多变，IP业务逐渐成为主流，以太网接口越来越被用户青睐，用户对带宽需求越来越大。这些业务特点对城域传送网提出了新要求，城域传送网的建设因此要考虑建立多业务宽带传送平台，以实现快速增长的IP数据业务和以传统话音为主的TDM业务的综合传送。,）DWDM/CWDM技术 城域波分技术是波分复用技术在城域范围内的应用。WDM技术解决了两个重要问题：光纤短缺和多业务的透明传输。它对信号具有透明性，可以直接对从不同设备出来的信号不进 行速率和帧结构调整，直接进行透明传输。这可给用户，特别是租用 波长的用户以最大的灵活性。CWDW和DWDM技术都属于WDM技 术，CWDM与DWDM系统的最大区别就在于其波长间隔较宽。WDM技术具有透明传送的特点，与业务和协议无关。适合大颗 粒的数据业务传送，使网络结构扁平化。能提供可靠的光层保护，节 省光纤资源，适合光纤紧缺的环境。,优缺点 WDM技术的优点：节省光纤资源，透明传输业务。WDM技术的缺点：成本较高。适用范围适合光纤紧缺的环境，主要用于城域核心层，在中短距离范围内对业务进行透明传输。,4）三种主流城域骨干网技术的对比分析 建设城域网时应根据业务种类的不同、网络规模的大小选用不同的城域网技术。a）光城域网技术适于组建城域传送网，尽管目前光城域网技术发展较快（MSTP、RPR、WDM），但是它们都不能完美地解决同时承载数据业务和TDM业务的问题，因此光城域网技术应主要用于为TDM业务提供承载。,b）目前以太网技术不仅是交换技术，能提供各种数据业务（VLL、VPLS、VLAN等），而且能作为一种传输技术，为城域汇聚、骨干节点之间提供高速链路（1/10Gbit/s）。可利用城域以太网技术直接构建城域数据网，省去城域传送网。,c）尽管城域以太网已经广泛应用，但是当组建大型或超大型城域数据网时，由于L3交换机的性能和处理能力还低于高端路由器，因此城域核心应采用高端路由器，汇聚、接入采用L3或L2交换机。对于小型、中型城域网，城域核心采用千兆以太网+MPLS。,d）可结合使用各种技术。在城域数据网核心，将以太网同RPR结合，将RPR板卡集成到高端路由器和高端交换机中，直接将IP和光纤相连，既发挥了以太网的优势，又利用RPR补充了以太网的不足。在城域数据网的接入，将以太网同MSTP相结合，利用MSTP提供TDM业务，并解决光纤资源消耗大的问题。在城域数据网核心将DWDM/CWDM技术同以太网、POS结合，解决光纤资源紧缺的问题。,2、广电城域网的接入网技术方案 现有的有线电视接入网双向改造技术有：传统的Cable Modem接入方式；以太网接入方式；EPON接入方式；MC+LAN接入方式。,1）传统的Cable Modem接入方式 广电HFC网络双向改造传统的主流技术是CMTSCM方案。CMTSCM相关技术标准是J.112和J.122，即DOCSIS1.0、1.1、2.0，其中又区分为美标和欧标。比较成熟又应用广泛的是美标DOCSIS2.0版本，主要技术参数为：下行40Mb/s带宽，采用QAM调制方式，占用一个下行电视频道；上行带宽为10Mb/s，采用QPSK、16QAM调制方式，占用542MHz低频频段。DOCSIS标准现已发布了DOCSIS 3.0，其主要改进是采用了信道捆绑方式，采用至少4个电视频道捆绑，以获得更大的带宽（典型值为160Mbps）。,CMTS+CM在我国一直没有规模应用的主要原因是：）HFC网络双向改造需要对全城域所有的光纤和电缆做双向改造，投入较高，而产出不确定性较大。）上行信道存在漏斗效应，导致噪声汇聚，大大增加网络维护工作量；）网络层级较多，网络属于共享介质，故障排查困难；）由于CMTSCM设备未能规模国产化，其价格一直居高不下；,）CMTS头端带宽仅38Mb/s，当用户的带宽需求增加时，需要投入大量的CMTS设备、光传输设备和光纤资源。依靠CMTSCM这种传统的技术，既无法满足用户日益增长的带宽需求，也无法应对来自DSL技术的竞争压力。凡是未进行大规模HFC网络双向改造的有线电视接入网络，建议不要采用这种技术方案。,2）MC+LAN以太网接入方式 以太网接入技术是一种采用交换机+光纤收发器、光纤到楼、五类线入户的技术方案。优点：以太网技术是目前应用最为广泛的局域网技术，产品成熟度很高，针对我国城市居民居住密集的特点，通过五类线的以太网方式接入居民家庭，具有带宽高、传输效率高、协议简单、端口速率易扩展、网络简单等优点。,缺点：网络安全行较低，难以达到运营级网络的要求，选用带VLAN功能的交换机则增加成本；市场上的以太网交换机基本都属于室内设备，不符合野外使用的要求，尤其是防雷击性能不好；网络中光纤收发器与交换机等有源设备多，需要设置供电机房，建设和维护成本高，故障率也偏高；光缆需要布置到楼内，全城范围内的光纤使用量很大；有线电视运营商需要运营和管理两张不同的网络，增加了运营维护成本的开支；在有线电视运营商宽带用户普遍开通率较低的情况下，以太网接入方式中隐性成本与沉淀资本过高，导致丧失成本优势。,3）EPON接入方式 EPON解决方案，自从2004年IEEE发布了EPON技术标准以来，EPON作为光接入网的一种优选技术，在市场的需求中迅速成熟并得到了广泛应用。10GEPON已完成标准制定并发布，相应的产品也已接近完善。1GEPON可以平滑地升级到10GEPON。由于EPON网络的树状无源光分配网络拓扑和广电的HFC光纤网络拓扑的相似性，使EPON网络技术迅速成为广电HFC网络双向改造的热点技术之一。我国广电有线电视城域HFC网络，从2005年底开始采用EPON技术实现HFC网络的双向改造，截止2007年底的用户数已超过数百万户。全面采用EPON解决方案实现网络双向改造的城市已有数十座。,EPON在广电网络双向改造中受到欢迎的因素是：a）EPON系统是电信运营级多业务系统，能满足广电城域网络多业务接入需求，是实现“三网融合”的最佳技术。b）EPON产品基于IEEE802.3ah的以太无源光网络标准生产，EPON系统在一根光纤上可以同时为多达32/64个用户提供以太网数据接入、POTS语音接入和CATV/IPTV视频接入等不同类型的业务。c）EPON系统的目标以提高基础网络资源利用效率，以相对低廉的建设成本实现“光纤到用户”，解决边缘网络接入段的带宽瓶颈问题。d）EPON采用无源光网络技术，无论从使用寿命，还是长期的运营维护费用等方面，都是其它技术无法比拟的。,e）在现有大用户接入设备技术当中，EPON具备最佳的投资回报比；同时其方便运行管理的OAM、多业务技术，可以为用户提供可靠的数据、语音和视频等综合业务。f）采用EPON技术对广电网双向改造，无需进行复杂的HFC双向改造，只需利用HFC网络已经铺设的光缆中的一芯备纤，作为EPON系统的主干光纤，再通过分光器和分支光纤，将EPON头端设备OLT（称为光线路终端）和用户端设备ONU（称为光网络单元）连接起来，就构成了EPON系统。g）EPON上、下行带宽为对称1Gbps。在采用FTTB组网方式时，可以覆盖至少32/64栋居民楼的宽带用户。单位用户的单位带宽成本最低。原有的HFC网络保留为广播电视网，作为城域网的广播信道，传输广播电视业务和数据广播业务。,所以，凡是未进行大规模双向改造的有线电视网络，建议采用EPON技术对广电网双向改造。但是，采用FTTB组网方式时，最后100米的入户技术应根据网络实际情况，选用合适的技术。目前，我建议优先选用五类线，其次选用同轴电缆/五类线混合缆，最后选用EOC方案。,EPON光网络设计考虑,1、OLT每千兆光口可带用户数 OLT既是一个交换机或一个路由器，又是一个多业务提供平台，它为PON提供光纤接口，根据以太网向城域网及广域网发展的态势，OLT在提供千兆光口的同时，还提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以太网接口。在目前的系统中，每个OLT提供2-4个千兆光口。每个千兆光口可带的用户数目计算如下：,设每个用户的业务为标清IPTV+宽带数据，由此可以计算出每个用户的业务量和带宽：1)媒体流数据量=VOD视频流（2Mbps）+VOD音频流（64kbps）+编码器编码误差（100kbps）=2.15Mbps；2)媒体流输出带宽=媒体流数据量+MPEG的PS流封装报文头和PES开销（平均150kbps）=2.3Mbps；3)业务流网络带宽=媒体流输出带宽（1+网络协议封装开销（5%）=2.4Mbps；4)网络总流量=业务流网络带宽（1+网络流量平均抖动（5%）=2.5Mbps。除IPTV业务外，如果再加上宽带数据业务，每用户所需带宽为3-4Mbps。,按4Mbps/户计算，每千兆光口可带250个用户。按20%的使用率计算，可覆盖用户1250户。按每楼栋（6层、4单元、一层2户）50户计算可覆盖25栋楼。如果考虑同时使用率，其覆盖范围还将扩大。例如，同时使用率为50%，则可覆盖50栋楼。上述考虑对于我们合理设计ODN结构和ONU的数量是很有参考价值的。,2、OLT的最佳安装位置 OLT以放置在城域网络的分前机房为佳，它上联汇聚交换机，下联无源光网络，通过光纤连接到小区后，再经过光分路器连接到多个ONU。把OLT放置在分前端机房，则可以通过OLT连接多个小区，充分利用OLT的 端口和分前端的大量光纤资源。如果把OLT放在小区内，通过1或2个千兆上联端口连接到端局的汇聚交换机，干路光纤的需求量与以上方案基本相同。但还需要在小区内提供机房并解决供电及环境保证。另外，由于设备远离机房，运行维护不方便，会造成运维方面支出的提高。此外，一个小区的用户数量可能与OLT的支持数量不匹配，如果把OLT放在小区机房内，很可能会造成一些OLT端口的闲置，造成设备总投资的浪费。通常，不建议把OLT放在小区。,3、光分配网（ODN）的设计与应用 EPON系统中ODN位于分布的光网络中，包括单模光纤、光分路器等。OLT采用单纤波分复用技术，通过光纤与分光器与ONU连接，最大传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给多达32/64栋楼的用户。在ODN的设计中主要涉及到光缆布线、安全保证、光分路器的级联等问题。ODN系统的设计主要与城市居民小区的物理分布有关。常规结构的ODN设计较为简单，如下列举了ODN设计中的两种光分路器级联的方案供参考。,第一个例子：例如，4个小区，每小区16栋楼，各小区相距最大距离2KM。可采用下列光分路器级联的方式进行设计，由于光分路器的级联与其级数无关，而与整个ODN系统的损耗有关。4个小区，每小区16栋楼共计64栋楼，可用2个PON口进行覆盖即可，如下图：,0.3km 0.3km 2km 0.3km 5km 1km 5km 0.5km 1km,OLT,1：2,1：2,1：16,1：16,1：16,1：16,楼栋1,楼栋2,楼栋16,此设计方案可大量节省光纤，使布线更加灵活，减少了布线过程中所遇到的各种麻烦。其链路损耗如下：12光分路器损耗：3.2dB，116光分路器衰损耗：13.5dB，光纤损耗：0.3dB/Km，链路总损耗为：3.2+13.5+7.30.3+60.5=21.89dB。如OLT发射功率为0dBm，ONU接收光功率为26dBm，0-(-26)=26dB 21.89dB 链路总损耗满足要求。,第二个例子：16个小区，每小区4栋楼，各小区相距0.5KM，设计方案如下图：此方案虽然形式上看与方案1有区别，但其设计理念及出发点却是相同的，即在节约大量光纤的同时减少了施工中遇到的麻烦。,0.2km 0.2km 0.5km 0.2km 5km 0.5km 5km 0.5km 0.5km,OLT,1：8,1：8,1：4,1：4,1：4,1：4,楼栋1,楼栋2,楼栋4,ODN系统设计中对ODN的一项最重要要求是ODN的可逆性要好，输入/输出口对调后不能导致通路损耗的重大变化，这样上下行通路的设计就简单了。为了实现这一目的，分光器的选择极为重要：1）光纤融熔拉锥型分光器：只能用于小分光比，且光分支必须为等分光比。不能采用不等分分光比的光纤融熔拉锥型分光器，因为这种分光器的输入/输出口对调后，光通路损耗将产生重大变化。2）分立光学元件制造的分光器或波导型分光器：适用于大分光比分光器和不等分分光比的分光器。3）光分路器等无源器件应能支持1310nm-1550nm波长区内的任一波长的信号传输，以支持WDM应用。,4、ONU/ONT设计中的注意点 1）在EPON/FTTB+LAN的系统应用中，以楼为单位安装ONU，即每栋楼一个ONU。ONU一般安装在楼栋中间单元，这样布局有利于对其它单元交换机的业务进行汇聚，因为楼内的LAN系统采用5类线，最远传输距离为100米。,2）EPON系统设计中，由于不同ONU距OLT的距离相差较大，会对ONU产生两方面的影响：a）光路传输产生的不同时延 EPON系统通过时间同步与测距补偿机制来控制光路传输产生不同时延的影响，对距离差没有特殊要求。b）光功率的限制，对于光功率的限制主要是经过光路的各类损耗后（光传输光纤的损耗，光分路器的分光损耗，各类光器件的插入损耗等），光功率值应控制在ONU光器件的过载光功率与接受灵敏度范围内的。,实际ONU光器件过载光功率典型值为5dBm，ONU光器件接收灵敏度典型值为26dBm，此时可保证ONU正常工作。虽然，ONU的接收光功率有一个较大的跨度范围，从5dBm到26dBm，但是，实际系统应尽可能保证每个ONU处的光功率保持在一个均匀的范围内（3dB），这样可以有效延长网络寿命，增加网络稳定性。部署ONU是一定要测量实际光功率值，并将测量值于设计值比较，二者相差过大的必须排查原因。分光系统设计最好将分光器控制在3级之内，过多的分级会使衰减明显增大，且使网络结构过于复杂。,OLT到距OLT最远的ONU的光损耗计算,OLT到距OLT最远的ONU的光损耗L为：L=(l1+l2+l3+l4)+Ls1+Ls2+Ls3+a