CATV寬帶IP網絡的建設設計原則及其業(yè)務
　　一、建設原則
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡應是一個以ＴＣＰ／ＩＰ協議為基礎、具有大容量高速傳輸能力的、能可靠穩(wěn)定地保證服務質量的運營級寬帶ＩＰ網絡。目前，許多省市或大型城市都在計劃建設運營級寬帶ＩＰ城域網，這些網絡將進一步相互演化成為未來的國家信息基礎設施ＮＩＩ的網絡主體。作為運營級網絡，有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網在總體上需滿足以下幾個原則：
　�。保� 先進性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡應采用世界先進的千兆ＩＰ線速路由器／交換機或ＡＴＭ多業(yè)務交換機，能與ＡＴＭ／ＳＤＨ／ＤＷＤＭ寬帶傳輸交換平臺充分互聯，能夠承載和交換各種信息并將其接入公眾用戶。
　�。玻� 可用性與可靠性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡是一個運營級的網絡，不允許由于網絡的故障而長時間中斷面向用戶的業(yè)務，造成關鍵用戶如政府機關、搶險救災部門、公安、銀行等單位 的損失，因此網絡中必須具備必要的技術措施來保證網絡的可用性和可靠性。
　　３． 普遍服務性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡應考慮到各省市公眾用戶的實際情況，以相應的可接受的價格向用戶提供不同接入服務。
　�。矗� 統(tǒng)一性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡必須遵循各省市信息基礎設施建設方案及規(guī)劃，科學統(tǒng)一地建設。
　�。担� 可擴展性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡應能隨著需求的增加而擴展，即充分留有擴充余地。
　　６． 安全性及可管理性
　　有線電視臺建設的寬帶ＩＰ網絡應注意保證整個網絡的可管理性、安全性和可靠性。
　　二、設計原則
　　根據ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡的建設原則，在設計網絡時，必須為上述建設原則提供相應的技術支持和保證，主要包括：
　　１． 網絡結構的ＩＰ優(yōu)化
　　網絡體系結構以ＩＰ為設計基礎，體現在網絡的層次化體系結構，可以減少對傳統(tǒng)傳輸體系的依賴。
　�。玻� ＩＰ路由協議的優(yōu)化
　�。常� ＩＰ包轉發(fā)的優(yōu)化
　　適合大型、高速寬帶網絡和下一代因特網的特征，提供高速路由查找和包轉發(fā)機制。
　�。矗� 帶寬優(yōu)化
　　在合理的ＱｏＳ控制下，最大限度地利用光纖的帶寬。
　�。担� 穩(wěn)定性優(yōu)化
　　最大限度地利用光傳輸在故障恢復方面快速切換的能力，快速恢復網絡連接，避免路由表顫動引起整網震蕩，提供符合高速寬帶網絡要求的可靠性和穩(wěn)定性。
　　三、開放的業(yè)務
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡能開放基于ＩＰ的業(yè)務，包括基于ＩＰ的基本數據業(yè)務和基于ＩＰ的增值服務�；�于ＩＰ的基本數據業(yè)務包括基本數據連接、ＩＳＰ信息服務以及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入等。除了基本ＩＰ數據業(yè)務以外，ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡增加收入的最好辦法就是提供增值服務。
　�。保� 基本ＩＰ數據業(yè)務
　　基本ＩＰ數據業(yè)務主要指除ＩＰ視頻 ，ＩＰ語音以外的ＩＰ數據業(yè)務，主要應用為局域網ＬＡＮ互連、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ／Ｅｘｔｒａｎｅｔ 承載傳輸業(yè)務、ＩＳＰ信息服務、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入等。此類業(yè)務都采用ＩＰ數據包，采用基于 ＩＰ上的多種協議 ＴＣＰ，ＵＤＰ等實現傳輸。
　�。玻� 虛擬專用網業(yè)務ＶＰＮ
　　ＣＡＴＶ的寬帶ＩＰ網絡是當地城市或地區(qū)的通用ＩＰ平臺，它需要連接政府部門、銀行保險 、企業(yè)學校等單位。并且在ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡建網初期集團網絡用戶是最大的網絡用戶，為了保證集團用戶上網信息傳送的可靠性和安全性，網絡設備應至少需要支持各種種類ＶＰＮ業(yè)務，以保證各用戶的安全性和專用性。
　�。� 基于ＬＡＮＥ／ＶＬＡＮ技術的虛擬網技術；
　�。� 基于ＰＶＣ技術的ＶＰＮ；
　�。� 基于ＶＰ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ技術的ＶＰＮ；
　�。� 基于ＰＮＮＩ的閉合用戶組的ＶＰＮ；
　　－ 基于ＩＰ技術的ＶＰＮ技術；
　�。� 基于撥號服務的ＶＰＤＮ技術。
　�。常� 多等級ＱＯＳ數據業(yè)務
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡設備應采用多種手段以保證不同等級的用戶、不同級別多媒體業(yè)務的有效傳輸：
優(yōu)先級排隊；
用戶排隊；
加權公平排隊；
加權早期隨機丟棄；
　�。� ＲＳＶＰ；
　�。� ＣＡＲ ；
　　－ ＩＰ 優(yōu)先級。
　　４． ＩＰ視頻業(yè)務
　　對于ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡來說，ＩＰ視頻業(yè)務將是其主要的業(yè)務之一，ＩＰ視頻業(yè)務分為兩類，即視頻節(jié)目交換和視頻會議，無論哪一種視頻業(yè)務，都應遵循下列標準：
１ ＩＰ視頻節(jié)目交換編碼標準：
　　為保證在網絡上達到廣播級的視頻傳輸，采用ＭＰＥＧ２的壓縮編碼標準，其碼流可從２Ｍｂｉｔ／ｓ－１５Ｍｂｉｔ／ｓ，在此次的方案中提供的碼流為８Ｍｂｉｔ／ｓ以上。
２ ＩＰ視頻節(jié)目交換傳輸標準：
　　為保證視頻節(jié)目交換的實時性，并且避免對帶寬的浪費，在視頻節(jié)目的傳輸，采用ＩＰ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ的技術，其主要包括多點廣播注冊協議ＩＧＭＰＲＦＣ１１１２，多點廣播路徑建立協議 ＰＩＭ，ＤＶＭＲＰ，ＭＯＳＰＦ�！　�
　�。� ＩＰ視頻會議的編碼標準：
　　目前的視頻會議技術主要采用ＭＰＥＧ１的編碼壓縮標準，碼流為１．５Ｍｂｉｔ／ｓ。
４ ＩＰ視頻會議的傳輸標準：
　�。桑幸曨l會議的傳輸采用標準的Ｈ．３２３的協議，Ｈ．３２３協議包括ＲＡＳ控制采用Ｈ．２２５．０協議，呼叫建立采用Ｑ．９３１和Ｈ．２４５的協議，視頻編碼采用Ｈ．２６１Ｈ．２６３的協議，語音編碼采用Ｇ．７２９等協議。ＩＰ視頻傳輸采用基于ＵＤＰ的ＲＴＰ／ＲＴＣＰ協議。
　　５． ＩＰ電話業(yè)務
　　在ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡中開放ＩＰ電話業(yè)務，為用戶提供便宜、便捷的話音業(yè)務將是ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡發(fā)展的主要動力之一，ＩＰ電話業(yè)務應遵循下列標準：
　　編碼技術標準：
　　ＩＰ語音采用Ｇ．７２９ ＣＥＬＰ語音壓縮技術，可將語音編碼為８ｋｂｉｔ／ｓ數據流。該標準有兩 種格式，它們都擁有等價于３２ｋｂｉｔ／ｓ ＡＤＰＣＭ的語音質量。
　　ＩＰ語音會話標準：
　�。桑姓Z音會話采用Ｈ．３２３作為標準，Ｈ．３２３利用Ｑ．９３１的一部分，采用ＴＣＰ ｐｏｒｔ １７２０實現呼叫建立。
　　ＩＰ語音傳輸標準：
　　在ＩＰ語音的傳輸上采用基于ＵＤＰ協議上等可提供時間標記ＲＴＰ，ＲＴＣＰ協議實現語音傳 輸，避免語音抖動。
CATV寬帶IP網絡的體系建設
　　建設ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡是一個系統(tǒng)工程。首先，應確定網絡的分層結構；然后根據網絡的規(guī)模、提供的服務、用戶的類別，選擇相應的核心網絡和邊緣網絡技術；最后，在此基礎上開放不同的業(yè)務。
　　一、ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡的結構
　　ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡應采用分層結構，網絡分為核心網絡和邊緣接入網絡兩部分，邊緣網絡為網絡的用戶提供服務，而核心網絡為邊緣網絡提供服務，負責將來自邊緣設備的較低速數據流量匯集到高速主干線上，簡化網絡拓撲結構，在整個傳輸網絡上提高帶寬效率。
　　核心網絡必須能高速傳輸大量的業(yè)務量，并能擴展到非常高的交換容量。核心網絡必須非常穩(wěn)定可靠，它的可靠性對于保證整個網絡的可用性十分重要。核心網絡還應支持各種業(yè)務質量保證ＱｏＳ，使用ＭＰＬＳ業(yè)務量工程等手段，來根據用戶的重要性和其購買的業(yè)務，有區(qū)別地對待來自各種用戶的業(yè)務量。核心網絡的操作維護必須十分簡單，對網絡故障的定位、修復必須方便。同時，由于終端客戶并不直接與核心平臺相連接，也就沒有必要象邊緣網絡設備那樣要求接口的多樣性，核心網絡只需提供高速接口來接入邊緣業(yè)務量，提供１５５Ｍｂｉｔ／ｓ、６２２Ｍｂｉｔ／ｓ、１Ｇｂｉｔ／ｓ、２．４Ｇｂｉｔ／ｓ以及１０Ｇｂｉｔ／ｓ甚至更高速率的接口。最后，必須考慮到光纖技術的飛速發(fā)展，在網絡核心平臺上將集成諸如ＤＷＤＭ等光纖技術，核心網絡的成本將成倍降低、網絡結構將越來越簡單、網絡的帶寬將越來越高。
　　邊緣接入 網絡直接為用戶提供服務，因此，它必須能提供豐富的業(yè)務特性，能區(qū)分不同的用戶要求 ，為不同的用戶提供不同的服務質量保證ＱｏＳ。
　　 二、ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ核心網絡的建設
　�。茫粒裕謱拵В桑泻诵木W絡技術的發(fā)展很快，總的趨勢是帶寬越來越大、技術的層次結構越來越簡單，出現了直接在光纖上承載ＩＰ的技術。選擇合理的網絡主干技術對于一個營運網絡來說十分重要，因為它關系到網絡的服務品質和可持續(xù)發(fā)展的特性。網絡主干包括主干網設備之間及其與匯聚點核心設備之間的連接，寬帶ＩＰ網絡的主干必須選用相應的寬帶主干技術。目前，可供選擇的寬帶技術包括以下幾種：
　�。ǎ保� 千兆以太網技術（ＧＥ）
　　最高傳輸速率為１Ｇｂｉｔ／ｓ，與以太網技術、快速以太網技術向下兼容。
　　（２） 異步轉移模式（ＡＴＭ技術）
　　采用信元傳輸和交換技術，減少處理時延，保障服務質量，使其端口可以支持從Ｅ１２Ｍｂｉｔ／ｓ到ＳＴＭ－１１５５Ｍｂｉｔ／ｓ、ＳＴＭ－４６２２Ｍｂｉｔ／ｓ、ＳＴＭ－１６２．４Ｇｂｉｔ／ｓ、ＳＴＭ－６４１０Ｇｂｉｔ／ｓ的傳輸速率。
　�。ǎ常� ＳＤＨ技術或ＩＰ ｏｖｅｒ ＳＤＨ技術
　　采用高速光纖傳輸，以點對點方式提供從ＳＴＭ１到ＳＴＭ６４甚至更高的傳輸速率。其中ＩＰ ｏｖｅｒ ＳＤＨ技術也簡稱為ＰＯＳ技術，也就是將ＩＰ包直接封裝到ＳＤＨ幀中，提高了傳輸的效率。
　�。ǎ矗� 動態(tài)ＩＰ光纖傳輸技術ＤＰＴ
　　定義了一種全新的傳輸方法—ＩＰ優(yōu)化的光學傳輸技術。這種技術直接在光纖上承載ＩＰ，提高了帶寬使用效率、提供了服務類別的豐富性以及網絡的高級自愈功能，從而在現有的一些解決方案基礎上，為網絡營運商提供了性能價格比極好和功能極其豐富的更先進的解決方案。
　　ＧＥ技術、ＡＴＭ技術、ＰＯＳ技術都各有優(yōu)點和缺點。
　　表１簡單地描述了這些技術的特點。值得指出的是，在一個小型、簡單的網絡中，采用ＧＥ技術組網的性能價格比確實較高，但在一個大型、復雜的網絡中，采用ＤＰＴ技術組網的性價比則最高，原因在于ＳＲＰ環(huán)形結構對端口數的需求很少。
　　三、ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ接入網絡的建設
　�。茫粒裕謱拵В桑羞吘壗尤刖W絡的可采用ＡＴＭ／ＦＲ直接接入、Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ、ｘＤＳＬ以及ＨＦＣ等技術，在網絡建設初期，考慮到資金問題，并考慮到接入網絡，即小區(qū)網或校園網中，需要豐富的以太網端口，以及考慮到千兆位以太網的經濟性，因此使用ＧＥ作為城域網的接入非常合適。
CATV寬帶IP網絡的性能要求
　　 一、可靠性及自愈能力
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡，因此應具有較高的網絡可靠性和較強的自愈能力，包括鏈路冗余、模塊冗余、設備冗余、路由冗余等要求。
　　（１） 鏈路冗余
　　在主干連接主干設備之間及其與匯接設備之間的連接具備可靠的線路冗余方式。建議采用負載均衡的冗余方式，即通常情況下兩條連接均提供數據傳輸，并互為備份。主線路切換到備份線路的時間應小于５０ｍｓ，以充分體現采用光纖技術的優(yōu)越性。這種高速的網絡自愈特性應可以保證不會引起ＩＰ路由的重新計算，不會引起業(yè)務的瞬間質量惡化，更不會引起業(yè)務的中斷。
　�。ǎ玻� 模塊冗余
　　主要設備主干設備和業(yè)務匯聚點的核心設備的所有模塊和環(huán)境部件應具備１＋１或１：Ｎ熱備份的功能，切換時間小于３秒。所有模塊具備熱插拔的功能。系統(tǒng)具備９９．９９９％以上的可用性。
　�。ǎ常� 設備冗余
　　提供由兩臺或兩臺以上設備組成一個虛擬設備的能力。當其中一個設備因故障停止工作時，另一臺設備自動接替其工作，并且不引起其他節(jié)點的路由表重新計算，從而提高網絡的穩(wěn)定性。切換時間小于３秒，以保證大部分ＩＰ應用不會出現超時錯誤。
　�。ǎ矗� 路由冗余
　　網絡的結構設計應提供足夠的路由冗余功能，在上述冗余特性仍不能解決問題時，數據流應能尋找其他路徑到達目的地址。在一個足夠復雜的網絡環(huán)境中，網絡連接發(fā)生變化時，路由表的收斂時間應小于３０秒。
　　二、擁塞控制與服務質量保障功能
　　擁塞控制和服務質量保障ＱｏＳ是公眾服務網的重要品質。由于接入方式、接入速率、應用方式、數據性質的豐富多樣，網絡的數據流量突發(fā)是不可避免的，因此，ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡對擁塞的控制和對不同性質數據流的不同處理是十分重要的。
　�。ǎ保� 業(yè)務分類
　　網絡設備應支持６ 至 ８種業(yè)務分類ＣＯＳ。當用戶終端不提供業(yè)務分類信息時，網絡設備應根據用戶所在網段、應用類型、流量大小等自動對業(yè)務進行分類。
　�。ǎ玻� 接入速率控制
　　接入本網絡的業(yè)務應遵守其接入速率承諾。超過承諾速率的數據將被丟棄或標以最低的優(yōu)先級。
　�。ǎ常� 隊列機制
　　具有先進的隊列機制進行擁塞控制，對不同等級的業(yè)務進行不同的處理，包括時延的不同和丟包率的不同。
　�。ǎ矗� 先期擁塞控制
　　當網絡出現真正的擁塞時，瞬間大量丟包會引起大量ＴＣＰ數據同時重發(fā)，加劇網絡擁塞的程度并引起網絡的不穩(wěn)定。網絡設備應具備先進的技術，在網路出現擁塞前就自動采取適當的措施，進行先期擁塞控制，避免瞬間大量丟包現象。
　�。ǎ担� 資源預留
　　對非常重要的特殊應用，應可以采用保留帶寬資源的方式保證其ＱｏＳ。
　　三、擴展能力
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡是一個服務網絡，它必將隨著用戶的不斷增加以及業(yè)務的不斷開放而不斷擴展，因此對于ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡來說，網絡的擴展能力十分重要。
　�。ǎ保� 交換容量擴展
　　交換容量應具備在現有基礎上繼續(xù)擴充４至８倍容量的能力，以適應ＩＰ類業(yè)務急速膨脹的現實。
　�。ǎ玻� 端口密度擴展
　　設備的端口密度應能滿足網絡擴容時設備間互聯的需要。
　�。ǎ常� 主干帶寬擴展
　　主干帶寬應具備４至８倍甚至更高的帶寬擴展能力，以適應ＩＰ類業(yè)務急速膨脹的現實。
　　（４） 網絡規(guī)模擴展
　　網絡體系、路由協議的規(guī)劃和設備的ＣＰＵ路由處理能力，應能滿足網絡超過一定節(jié)點規(guī)模的要求。
　　四、與其他網絡的互聯能力
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡應是一個開放的網絡，應與其它互聯網絡進行互通互聯：保證與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ國內國際出口的無縫連接；保證與現有ＡＴＭ／ＳＤＨ網絡的無縫互聯；保證與本省本地區(qū)各ＩＳＰ網絡和大型企業(yè)網的無縫互聯。
　　五、對各種通信協議的支持能力
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡是一個基于ＴＣＰ／ＩＰ的網絡，因此除了支持各種ＩＰ路由協議外，還應根據需要支持以下各種應用協議：
　�。ǎ保┮灾С郑裕茫校�ＩＰ協議為主，兼支持ＩＰＸ、ＤＥＣＮＥＴ、ＡＰＰＬＥ－ＴＡＬＫ等協議。設備商應提供服務營運級別的網絡通信軟件和網際操作系統(tǒng)。
　�。ǎ玻┲С郑遥桑�、ＲＩＰｖ２、ＯＳＰＦ、ＩＧＲＰ、ＩＳ－ＩＳ等多種國際標準的路由協議。根據網絡規(guī)模的需求，必須支持ＯＳＰＦ和ＩＳ－ＩＳ路由協議。然而，由于ＯＳＰＦ協議非常耗費ＣＰＵ和內存，因此當網絡十分龐大復雜例如包括２００個業(yè)務節(jié)點，每節(jié)點包含１０個甚至更多的三層網絡設備時，必須采取合理的區(qū)域劃分和路由規(guī)劃例如網址匯總等來保證網絡的穩(wěn)定性；應提供適當的路由規(guī)劃后備方案。
　　（３）支持ＢＧＰ－４、ＩＤＲＰ等標準的域間路由協議保證與其他ＩＰ網絡的可靠互聯。
　�。ǎ矗┲С郑停校蹋訕藴剩�提供與ＡＴＭ等網絡的無縫互聯，并提高網絡的性能。
　　六、網絡管理功能與安全體系
　�。茫粒裕謱拵В桑芯W絡是一個運營級的網絡，因此必須具有運營級網絡所必須的網絡管理功能，如統(tǒng)一網管、計費管理等功能。同時，ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡還連接黨政機關、公安安全機構、銀行金融等對保密性、安全性要求很高的用戶，因此ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡的安全功能就顯得十分重要。總之，ＣＡＴＶ寬帶ＩＰ網絡的網絡管理與安全體系主要應包括：
　�。ǎ保┲С终麄�網絡系統(tǒng)各種網絡設備的統(tǒng)一網絡管理。
　�。ǎ玻┲С止收瞎芾�、計費管理、配置管理、性能管理和安全管理五大功能。
　�。ǎ常┲С窒到y(tǒng)級的管理，包括系統(tǒng)分析、系統(tǒng)規(guī)劃等；支持基于策略的管理，對策略的修改能夠立即反應到所有相關設備中。
　　（４）網絡設備支持多級管理權限，支持ＲＡＤＩＵＳ、ＴＡＣＡＣＳ＋等認證機制。
　�。ǎ担┲С职踩�監(jiān)控機制，當發(fā)現存在安全漏洞和遭到攻擊時，應及時通知網絡管理人員，并應自動采取適當的措施予以保護。

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