IP融合范文（精选9篇）

IP融合 第1篇

电信业的网络体系架构已经发生了深刻变革, 全IP的业务融合网络成为业界一致的认识。当前, 3G成为最热门的话题, 电信运营商都在加快进行网络部署。值得一提的是, 在大规模建设3G无线网络的同时, 电信运营商们依然具有良好的视野, 站在很高的角度, 从战略层面将3G的发展与网络架构演进统一考虑, 持续推动IP化网络融合发展, 为整个网络在一条良性轨道上健康发展奠定了坚实基础。

全IP是融合网络趋势

身处3G时代, 我们更加深刻感受到网络IP化后, 多业务融合带给电信网络的积极影响。IP化在降低电信运营商成本的同时, 大大增加了他们的选择性。现在IP化的网络越来越多, 技术越来越成熟, 几乎所有被市场认可的应用, 都可以用IP接入来实现, 显然IP化是网络演进的终极方向。融合后的多业务网络便于网络的管理和维护, 并降低综合造价。传统的电信网络采用分层次接入、分层次管理的设计思路, 一次通信的发起到建立连接, 需要穿过许多层次, 网络显得很“厚”。实现网络融合后, 终端与应用之间的距离明显缩短, 网络维护环节大大减少, 通信服务的质量更便于控制。在竞争日益激烈的今天, 全IP融合业务网络从投资和收益两端都有突出的贡献:降低建设和运营成本, 便于推出创新性业务。

IP化进程逐层渗透

3G时代来临使网络IP化日益深入, 从整个网络架构体系演进的角度出发, IP产品几乎可以应用到电信运营商的任何一个网络单元。例如, 移动核心网引入软交换技术后, 需要一个巨大的承载平台;实现全业务解决方案, 需要无线侧的传输和接入IP化等等。

在3G网络建设中, 承载网建设是一项庞大的工程。由于它直接影响服务质量和用户体验, 因此IP化的进程会比较快。现在有两种不同的思路:一是从原来传输网的角度去演进, 实现基站的接入能力, 如PTN;另一种直接采用IP接入方式 (IP RAN) 。从技术角度看, PTN更多在第二层上实现IP化, 而IP RAN则在提供二层传送功能的同时, 还提供三层功能。IP RAN最大优势在于, 众多基于IP的应用可以直接承载, 而不需要再叠加三层网络。这样一来, “最后一公里”的接入, 变成了支持多业务应用的直接接入。

IP化与网络融合平行

不少人将IP化理解为只是提供以太网接口和分组传送功能。试想, LTE和企业L3 VPN等诸多应用需要网络提供三层及更高层的功能, 随着应用增加, 需要在二层网络之上再叠加三层网络, 并考虑在多层叠加网络间的协同部署;网络中层级复杂, 不仅增加了管理的成本, 更重要的是影响用户使用体验。因此, IP化后的全业务融合网络包含IP化与网络融合两个平行的方向, 需要运营商结合起来统一考虑。

全业务运营时代的来临, 也赋予了像中国移动这样的传统移动运营商新机遇, 尤其是在互联网中的IDC领域。尽管这一市场存在竞争, 但中国移动拥有众多服务提供商合作伙伴, 在移动互联网的多个领域都很活跃, 由这些合作伙伴自身建设数据中心既不好规划也缺乏规模性, 中国移动可以大力推广IDC业务, 为这些下游企业提供一个良好的互联网设备托管平台, 让合作伙伴将精力更集中于核心业务的发展。

移动宽带化的业务创新

3G网络为运营商带来了移动宽带接入能力, 如果仅仅出售带宽资源, 很快会使电信运营商集体陷入价格战的境地。通信服务发展到一定阶段就会走向“包月制”, 其后果是企业难以提高竞争力, 行业走向“夕阳化”。因此运营商需要时刻做出准备, 通过创新不断推出“非包月制”的应用。在全球互联网的发展进程中, 思科与中国的电信运营商一起, 探索商务模式, 把握客户的信息化需求, 将传统互联网中一些有价值的应用, 移植到移动互联网上, 使运营商的3G网络能力, 转化为适应市场需求的移动互联网应用, 转化为实实在在的价值。例如Web Ex协作应用, 完全可以在移动领域发挥更大的效能。

在3G网络发展如火如荼的今天, 我们更应该坚持全IP融合业务网络, 在大规模推进移动宽带网络建设的同时, 坚定不移地推动网络整体架构的演进, 保证网络适应潮流、适应业务发展需要, 实现持续、健康的发展。

IP融合 第2篇

虚拟 IP：不过，众所皆知的，IP 位址仅为 xxx.xxx.xxx.xxx 的资料型态，其中， xxx 为 1-255 间的整数，由于近来计算机的成长速度太快，实体的 IP 已经有点不足了，好在早在规划 IP 时就已经预留了三个网段的 IP 做为内部网域的虚拟 IP 之用。这三个预留的 IP 分别为：

A级：10.0.0.0 - 10.255.255.255

B级：172.16.0.0 - 172.31.255.255

C级：192.168.0.0 - 192.168.255.255

上述中最常用的是192.168.0.0这一组。不过，由于是虚拟 IP ，所以当您使用这些地址的时候o当然是有所限制的，限制如下：

私有位址的路由信息不能对外散播

使用私有位址作为来源或目的地址的封包o不能透过Internet来转送

关于私有位址的参考纪录(如DNS)o只能限于内部网络使用

由于虚拟 IP 的计算机并不能直接连上 Internet ，因此需要特别的功能才能上网，

不过，这给我们架设IP网络做成很大的方便o比如s即使您目前的公司还没有连上Interneto但不保证将来不会啊。如果使用公共IP的话o如果没经过注册o等到以后真正要连上网络的时候o就很可能和别人冲突了。也正如前面所分析的o到时候再重新规划IP的话o将是件非常头痛的问题。这时候o我们可以先利用私有位址来架设网络o等到真要连上intetnet的时候o我们可以使用IP转换协定o如 NAT (Network Addresss Translation)等技术o配合新注册的IP就可以了。

三网融合下的广电IP城域网建设 第3篇

摘 要 国务院办公厅于2010年要求加快推进三网融合，并进一步公布试点城市。目前三网融合的试点工作正在紧张进行。根据国家广电总局的要求，未来的广电基础网络建设应以光纤同轴混合网为基础，而现有HFC网络的IP化是其发展的趋势。并且，从具体的项目中可知，能进行管控的IP城域网在各方面均能满足三网融合初期广电各项业务承载的需求，IP城域网的建设是必要的。

关键词 三网融合 广电 城域网

1 引言

所谓“三网融合”，就是指电信网、有线电视网和计算机互连网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。三网融合示意图如图1所示：

2010年6月30日，国务院办公厅正式公布北京市、辽宁省大连市，黑龙江省哈尔滨市，上海市、江苏省南京市、浙江省杭州市、福建省厦门市、山东省青岛市、湖北省武汉市、湖南省长株潭地区、广东省深圳市、四川省绵阳市等12个城市（地区）作为三网融合第一批试点，这标志着三网融合试点工作正式启动。

加快推进三网融合，是党中央、国务院做出的一项重大决策，对于全面推进我国国民经济和社会信息化，加快培育战略性新兴产业，促进经济社会发展和满足人民群众需求，具有十分重要的战略意义，要按照服从国家利益，服从人民利益，尊重科学规律的要求，积极推动体制机制创新，大力推进广电、电信业务的双向进入，加快网络升级改造和技术创新，创新业务形态，丰富服务内容，加快培育和建立合格的市场主体，加快和改进网络与信息安全管理工作，探索建立符合我国国情的三网融合模式。

三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，涉及到了方方面面的融合，包括技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合等。

根据国家广电总局定义的三网融合总体技术路线，结合NGB技术体制要求，未来的广电基础网络建设应以光纤同轴混合网为基础，全面实施数字化和网络双向改造，推进光进铜退，逐步实现光纤到户，确保先进性、实用性和经济性；应以视频业务为核心，构建与网络智能适配的开放业务平台，承载广电融合新业务，实现平台开放、业务丰富的目标；应以确保信息安全、文化安全为目标，构建完备的安全管控体系，实现对网络、内容、业务和终端的全方位可管、可控。

2 技术分析

对于广电网络来说，现有HFC网络的IP化是其整个网络发展的趋势。

为追求高效的通信技术手段，提高效率，降低成本。建设一个统一的、基于TCP/IP协议的数据承载网是大势所趋。

统一的TCP/IP协议使各种基于IP的业务都能互通，如数据网络、电话网络、视频网络都可融合在一起。这种融合技术有很多优势，在现有设施基础上，通过融合技术将数据、语音及多媒体信息建立在统一网络平台上，既降低了管理和运营的成本，又提高了工作效率。

基础网络融合主要包括核心承载层融合、接入网融合、终端融合等多个方面。

核心承载层的融合表现为一个统一的基于因特网协议/多协议标记交换（IP/MPLS）的核心承载网将成为多业务融合网络，可以支撑所有有线和无线、移动和固定以及语音、数据和多媒体业务。基于IP/MPLS的融合可以简化网络层次结构，节省网络运营和维护成本。采用多协议标签交换（MPLS）技术的IP网络可以较好地提供业务的服务质量（QoS）和安全保障。

接入网融合也是整个网络融合中重要的组成部分。未来的接入网络包括各种有线、无线、宽带、窄带接入网，以便最大限度地保证网络的覆盖。因此，构建以IP为基础的公共承载平台，实现宽带业务、视频业务等多业务的融合接入是接入网融合的关键。

在终端方面，融合体现为同一终端可以支持多种接入技术和业务，如同时支持宽带、语音和互动电视等。

因此，对于一个地市级的广电网络公司来说，建设一个统一的IP城域网是有必要的。

3 具体案例

3.1 项目背景

根据各种业务对服务质量、安全等级、监管要求、网络性能、运维窗口等的不同需求，一般将三网融合试点业务分为几个大类，如广播电视业务、宽带互联网业务、多媒体通信业务和专网业务等，并按各类业务要求构建相应业务承载骨干网和城域网。

广电承载网的骨干网和城域网应基于IP技术构建，一般建议采用基于3TNET技术的大容量、T比特级的核心路由器技术。

以安徽省某市城域网建设为例，在2010年以前，安徽各地市广电公司基本上没有自己的IP城域网，整个HFC网络还是传统的单向网络，承载于其上的业务也都是普通的广播式电视业务。

在这种情况下，根本无法应对三网融合的各项网络以及业务需求，急需建设一张地市层面的IP城域网。

3.2 建设方案

考虑到网络的可靠性，本方案采用层次化双归属的建网思路。

在核心层，采用两台高性能路由器作为核心设备，配置双主控多电源，充分满足设备级可靠性，核心路由器双上联至省骨干数据网，同时，配置两台大容量BRAS设备实现用户的认证计费，BRAS设备上连核心路由器。

项目建设初期根据带宽需求，暂用GE链路互连，后期可平滑升级至万兆。

在汇聚层，主要采用通信业界主流的T比特路由交换机，每台交换机均通过2个GE链路分别上联至不同的BRAS设备，实现链路1+1热备份以及负荷分摊。

在核心和汇聚节点上可以实现MPLS PE功能，为今后客户接入提供完备的VPN功能。

在接入层，主要采用EPON+EOC的技术；在有条件的区域，可以使用FTTH；已具备五类线入户的用户采用FTTB（PON）+LAN方案，接入层需要增加EPON设备、EOC相关设备。

城域网的业务支撑平台（包括域名解析系统、计费）和内容服务平台（视频、FTP、web页面）的硬件采用UCS（统一计算系统）刀片服务器。后台存储采用EMC的存储系统。

在网络安全性方面，互联网出口采用2台万兆防火墙进行网络的安全防护和隔离。今后可以考虑采用链路负载均衡设备实现多ISP出口的流量负载分担。

建成后的IP城域网网络结构如“图2 IP城域网网络拓扑图”所示，改造后的接入网组网模式示意图如“图3 接入网组网模式示意图”所示。

3.3 业务流程分析

3.3.1 VOD业务流程

VOD业务流程如“图4 VOD业务流程图”所示：

VOD上行信令流在城域网承载，VOD下行节目流通过IPQAM方式承载，该方式VOD下行节目流不占用用户下行数据通道，适用于开通宽带的区域，IPQAM承载VOD占用节目频点资源，随着VOD/TSTV等个性业务的发展，频点资源也将成为瓶颈，IPQAM 方式承载VOD还需要增加额外的QAM设备和光发射机，随着入户带宽的增加，IPQAM 承载VOD方式将逐渐被IP方式取代。

点播流程如下：

① STB采用DHCP认证方式，PON/交换机启动DHCP Relay，插入Option 82，核心路由器识别Option 82，完成STB的认证和地址分配；

② STB点播上行信令流通过城域网出口路由器到达VOD内网服务器；

③ 流媒体服务器发送VOD视频流，目的地址为IPQAM的IP地址；

④VOD视频流通过交换机组成的承载网到达IPQAM，IPQAM将IP视频流转换成RF信号，通过光发射机发射到HFC网络，到达点播用户。

3.3.2 宽带上网业务流程

宽带上网业务流程如“图5 宽带上网业务流程图”所示：

① 为了实现针对客户的精细流量计费，上网终端采用PPPoE 技术；

② 客户PPP流量通过 Redius Server 进行认证，授权，计费；

③BRAS为不同的权限用户配置相应的带宽模版；

④客户PPPoE 流量经过PON+EOC/CMTS+Cable modem 二层透传至BRAS，BRAS终结二层流量，向上采用三层路由至相应目的网段；

⑤两台BRAS设备互为热备组，通过BFD检测实现故障时快速保护倒换。

3.3.3 企业专线业务流程

企业专线业务流程如“图6 企业专线业务流程图”所示：

企业专线业务网关都终结在业务网关核心路由器上，由核心路由器进行VPN转发，不同的企业专线进入不同的VPN。可以考虑采用三层MPLS VPN转发，这样配置较为简单。

①核心路由器作为SR，作为VPN的PE设备，接入L2 VPN /L3 VPN专线业务；

②同城企业专线用户互访，流量通过城域业务控制层设备和核心设备转发，流量在城域网内终结；

③不同城市间VPN流量，通过城域核心设备转发到骨干网，与其他城市互通；

④核心路由器同时作为L2VPN/ L3VPN客户因特网访问的网关；

⑤在核心路由器上建立有访问因特网需求的VPN。

4 结论

融合IP和光传输的骨干网转型 第4篇

2010年4月, 工业和信息化部等七部门发布了<<关于推进光纤宽带网络建设的意见>>, 计划到2011年光纤宽带端口达到8000万个, 城市用户的接入能力平均达到8Mbit/s以上, 农村用户的接入能力平均达到2Mbit/s以上, 商业楼宇用户基本达到100Mbit/s以上的接入能力, 3年内新增5000万宽带用户。

在进行光纤宽带接入建设的同时, 骨干网也需要同步建设。目前的问题是一味地增加骨干网的容量和速率并不是一种可持续的发展思路。流经核心网的每一个分组都要进行3层处理, 这项任务非常占用资源。并且即使已有端口总的利用率也并不高, 网络扩容时仍需新增大量端口。与此同时, 底层的光网络也必须按照路由器端口的扩容而扩建, 这种模式显然是不能持续发展的。

在大部分运营商的建设和运维体制下, IP和光传输通常由不同的部门分别规划、建设和维护, IP仅向传输提出管道要求而已, 两张网络没有统筹的优化考虑。

运营商对IP和光传输的综合需求

上海贝尔是最早关注这一问题的设备商, 其高效能网络计划 (HLN) 中融合的骨干网转型解决方案 (Converged Backbone Transformation) 对于解决上述问题提供了一条灵活的途径。

有分析表明如今运营商IP核心网中的很大一部分流量都集中流向少数几个核心站点, 这些站点部署了因特网对等互联、数据中心或内容发布服务器的网关设备。而另一方面, 运营商的IP网络架构却遵循“任意多点连接”的分布式建网模式, IP核心网络结构并不适应这种汇聚到少数大节点的发展趋势, 按照传统IP建网模式发展, 很有可能出现多个超级核心节点, 使得建网成本和运维成本升高, 网络风险大大增加;运营商的光传送网仅是简单地提供IP连接, 并不参与流量的有效汇聚和统计复用, 光接口按照IP峰值带宽需求设计, 大量的光链路利用率不高。而且业务配置和管理、保护、监视和控制等功能在两个层面都有相应的解决方案, 很多功能重复设置, 彼此之间没有有效的互动机制, 缺乏统一优化的考虑。

上海贝尔从网络的整体效率和业务的提供角度考虑问题, 找出IP和光层最紧密集成的统一优化解决方案。与那些只从IP角度或传输角度单一思维的方案不同, 上海贝尔融合的骨干网转型解决方案跨越了0层到3层, 以更加全面的视角从数据平面、控制平面和管理平面3个方面优化了网络智能、流量疏导、生存性、网络管理和OPEX等关键功能。

CBT提供了3种核心网业务疏导等级模型, 能够完全满足运营商多种业务映射到传送管道的要求。这3个等级是波长级、端口级和子端口级, 如图所示。

三种核心网业务疏导等级模型

分等级疏导模型的理论基础是一般情况下, 网络层次越高, 硬件和软件的实现难度越大, 其设备成本远远高于底层网络设备。在IP核心网中传递的分组并不是都需要3层处理, 即使需要3层处理的IP分组, 也没有必要在所有节点都进行处理。

波长级别的疏导提供了最低层面的业务调度功能, 适用于集中汇聚型业务量最大的场合, 也可称为IP over DWDM方案。此模型中路由器的一个端口即为一个疏导的颗粒, 通过WDM系统直接传送到对端, 在骨干网中一直保持光子信号, 无须电层的处理。这样就省去了中间节点OEO转换的成本, 降低了CAPEX;减少了备品备件及电处理的操作成本, 降低了OPEX, 同时也具备光电层之间良好的可视性。

多数大型运营商的业务流量是分布式的, 如果这种类型的业务所占比例较大, 对于业务疏导的要求就比波长疏导要高一些, 一个路由器端口反映到骨干网中就不能仅对应惟一的波长, 从而实现更高的链路资源利用率。

端口级别的疏导模型不仅适用于上述分布式的业务流, 对于集中汇聚式的业务也同样有效。此模型中, 路由器通过传统的黑白接口与传输层面相连, 由OTN或DWDM设备提供端口级别的业务调度功能, 把路由器的端口作为基本的调度颗粒, 映射到传输网中的一个传输容器中去。

CBT解决方案中对应的端口级别疏导产品为ROADM/ZTP产品系列1830PSS, 智能OTN产品系列1870TSS, ASON产品系列1678MCC和DWDM/ROADM平台1626LM等。

子端口级别的疏导提供了最高的调度灵活性, 最适用于全分布式的流量架构, 例如租线和L 2VPN。该模型使得VLAN或伪线等逻辑端口能够映射到ODU flex等传输容器中, 不用在独占一个端口或波长。智能的控制平面还能增加网络的生存性, 为传输颗粒提供更丰富的QoS级别。该方案对于目前主流运营商的运维体制没有大的冲击, IP与传输部门各自独立, 有着比较清楚的管理界面。

CBT解决方案中对应的端口级别疏导产品为SR产品系列7750SR, ROADM/ZTP产品系列1830PSS, 智能OTN产品系列1870TSS。

上述3类模型分别对应不同的混合业务流。对于所有3类模型, 集成的控制平面和统一的管理平台都会带来更多的优势, 如整网的资源可见性、端到端业务指配、故障定位和清除和网络管理等等。

IP融合 第5篇

电力通信网是我国目前分布最广的网络之一, 有光纤、微波、载波等多种传输介质。这就形成了光纤网、微波网等多种网络形式, 各种网络都有自己的交换设备、复接设备等;传统的电力调度通信系统是基于电路交换的电话调度通信系统, 电力通信网中传输的信息主要是语音和数据, 但随着网络的演进和计算机技术的不断发展, 对视频业务和多媒体业务也提出了新的要求。

目前, 水电站基于现状的通信系统主要由以下几个方面构成:

1) 厂内生产调度通信:是供调度值班人员接受上级调度部门调度管理及调度指令、同厂内各生产部门的值班人员及巡视人员进行生产调度及运行业务联系的通信手段之一;

2) 厂内生产管理通信:为电厂提供行政管理电话, 为厂内生产管理、办公自动化、电厂与电力系统内相关部门的行政管理联系提供必要的通信手段, 并可以作为电厂生产调度通信的备用方式;

3) 系统通信:主要指发电站与电网 (包括省网、地区网等) 的生产调度通信等;

4) 梯级调度管理通信:主要指发电站与黄河公司梯调中心的生产调度通信等;

5) 施工通信:一般用于电站施工期间, 用于实现施工调度指挥等作用, 保证施工通信畅通;

6) 水情自动测报通信:水电通信的重要组成部分, 主要用于防洪, 进行水、雨情的实时测报;

7) 通信电源:提供对所有通信设备供电保证;

8) 通信监控:随着电力通信网的发展, 电力通信系统的工作重点逐步由工程建设向维护管理过渡, 全面掌握、合理规划和利用现有资源, 有效管理各种通信网络, 建立通信网监控系统已成为迫在眉睫的任务等等。

这其中最重要的就是调度通信系统, 正常情况下, 它用于指挥生产, 电厂发生事故时, 则可对全厂进行统一指挥, 为迅速排除故障、尽快恢复电站的正常运行, 提供通信联络手段。而使用最多的就是行政交换机, 也称为数字程控交换机, 为电厂提供行政管理电话, 为厂内生产管理、办公自动化、电厂与电力系统内相关部门的行政管理联系提供必要的通信手段, 并可以作为电厂生产调度通信的备用方式, 同时提供生活通信保障。

调度通信与行政通信的最根本的区别在于普通通信是点对点的通信, 最多能实现三方通话, 而且受系统的限制, 操作也比较复杂。调度通信是点对点与点对面的通信, 在普通通信的基础上实现了一点对多点的同时通信, 同时要保证调度通信的优先权。

目前水电站, 都是厂调行政办公分离, 厂区与办公区有一定的距离, 因此, 实际电站要上施工通信、厂房调度通信、厂房行政办公通信、后方行政办公通信等多套交换机设备;传统交换机之间组网联络, 一般采用E1数字中继或模拟中继, 由于距离的因素, 设备之间要上SDH和PCM光传输系统, 扩展E1通道和模拟中继通道, 同时为实现远动、水情测报和自动化通信监控等数据的传输, 还要配置以太网接口和RS232接口, 因此, 造成整个传输系统的庞大和设备的多样性和复杂性, 建设、维护和管理都是十分复杂的。

2 传统水电通信现状

传统的水电通信是伴随着技术发展, 将不同通信方式累加在一起的。以黄河上游水电开发有限责任公司 (简称黄河公司) 的下属各个水电站 (如公伯峡和苏只水电站、拉西瓦水电站、积石峡水电站等) 为例。这4个电站是作者亲历的, 具有比较典型的传统通信手段, 厂内有调度交换机、行政交换机、光传输系统、通信电源、水情测报系统、电力系统自动化监控、保护系统、通信监控系统等等;主要面临困惑如下:

1) 通信手段堆积, 维护困难。它们包括了:电话、传真、电话会议、即时消息、数据传输和视频等等, 各种通信手段堆积在一起, 使电站通信系统复杂臃肿, 给设备使用和维护带来了诸多不便;而且多个厂家多个设备, 维护界面不统一, 接口种类繁多, 维护管理难度大;

2) 系统分支众多, 分布区域广泛。跨域发展的策略不断完善, 使整个水电站系统, 在随着开发西北的策略, 在西北各省都部署了众多的大大小小的不同梯级电站, 且分布的地域范围广泛, 日常沟通频繁, 无统一通信网络, 导致产生高昂的通信成本支出;比如, 运维人员出差在外, 与家人朋友联络, 只能通过长途网络, 长途费用高;

3) 各通信系统相互独立。各个通信系统, 如数据、语音、视频等, 相互之间互不相干, 难于管理, 新功能应用难以突破;

4) 地理因素导致系统部署困难。如果按照传统通信系统建设, 主要是基于传统虚拟网业务或传统小交换机等老式语音业务, 专网覆盖、普及范围有限;若采用租用中继的方式实现网、局和站端的电话网络互连, 费用较高, 内部沟通不方便, 无法统一管理;受成本投入考虑制约小规模分支如小的水电站等, 用户数量不多, 不适宜采用传统交换设备或电路组网接入的办法:一是不值得投入那么大的资金上设备;二是电厂分布广, 若采用传统组网接入, 投入大、电路占用多, 目前资源无法保证所有厂站接入;三是若采用电信接入, 会有通信不一致和费用高的缺陷。

3 基于IP的融合调度通信技术的引入

3.1 融合通信的概念

融合通信是指, 把传统通信技术与计算机技术融合一体的新的通信模式。它将传统通信网络与计算机网络融合到同一个网络平台上, 实现语音、传真、数据传输、音视频会议、即时通信等众多应用服务, 并真正的把通信与企业业务流程结合起来。

3.2 融合通信的发展

传统的通信系统主要有语音、数据通信两个系统。随着通信技术的发展, 越来越多的通信工具种类得以应用, 由于不能及时整合, 导致各类沟通方式离散, 业务流程与通信分离。而基于IP的水电站通信解决方案有着不可比拟的优势

3.3 基于IP的水电站通信解决方案优势

针对水电站分支机构众多、分布区域广泛、地理环境特殊的众多综合因素, 推出基于IP的融合通信解决方案实现水电站内部组网、分支机构互连, 实施统一管理, 提供统一业务, 降低企业运营成本, 提高工作效率。

1) 统一组网应用:黄河公司下属分支机构众多, 且分布区域广泛, 内部沟通频繁, 外地与总部人员或家属之间长途通信成本高昂。以多分支机构互连, 通过黄河公司与下属分支机构的异地统一组网, 实现内部通信联络“0”通讯费, 并融入企业新型增值应用。

解决方案:

(1) 统一组网:基于IP网络, 实现跨域多分支统一组网, 内部沟通免费;

(2) 安全保障:系统采取双机热备和主备路由多重保障机制, 保证系统安全稳定运行;

(3) 基本PBX功能:提供分机互拨、外呼权限、来电显示, 呼叫转移, 通话保留等基本功能应用;

(4) 智能路由:根据不同的被叫智能选择路由出局, 支持专网号码走专网路由, 拨打外线迂回当地外线出局, 实现“长途变市话”的效益。

2) 行调一体化:由于多级电站机构管理需求, 加之涉及跨地域、多种设备、多类接口、多网络接入的组网连接以及部分生产环境较为复杂, 日常生产客观上需由上级统一调度把控, 以提高管理效率。

解决方案:

基于数据IP专网, 实现多分支机构联网建设:

(1) 多种容量、多种接口选择;

(2) 快捷指挥调度:系统提供涵括整个组织架构的统一通信录, 可快捷对任意成员进行快速准确的指挥调度;

(3) 实时作业调度:业务功能丰富的应用终端, 具备语音、视频、IM消息的实时传输交流, 提供实时作业调度;

(4) 救生引导及紧急广播:在出现突发事件时, 可直接播放应急预案中设置好的预案语音文件, 实现突发事件的快速引导;可与现行报警系统对接, 实现报警联动广播功能;

(5) 视频调度功能:通过可视化终端, 调度员可以监控现场图像。视频监控终端还可以和语音设备进行联动, 可进行同步的语音视频通话;

3) 管理集中化:现代企业的管理, 既讲究分权、更讲究集中。管理的集中化可有效提高效率

解决方案:

(1) 统一通信录:全部组网节点, 通信名录自动同步, 统一编辑管理, 员工无须手动干预;

(2) 统一网管:基于IP网络, 实现全系统所有设备的集中维护及管理;

(3) 计费中心:系统计费中心提供大容量原始话单存储、准确的计费信息, 可实现统一管理、分布式独立计费, 便于对总部与分厂之间进行独立话费核算和查询功能。

4 结论

尽管基于IP的新技术的引进, 会给传统的调度通信系统带来新的变革, 但是, 传统PBX的实时性和安全性, 也是IP设备所不具备的, 当然, 随着技术的发展和变革, 实时性和安全性, 必然不会成为我们应用新技术的门槛, 新技术的应用, 也必然给水电通信事业, 带来新的机遇和挑战。

对于本文中提到的新技术, 有待从运行安全和管理规程上再做进一步的研究, 以确定可行性。

摘要：目前, IP技术与产业的融合和创新将成为这个时期通信产业的主要特征。本文结合了实际运维经验, 分析了基于IP的融合调度通信系统可能带来的对传统水电通信领域的影响以及可能带来的促进作用。

关键词：生产调度通信,信令,标准,融合通信

参考文献

[1]DL/T5080-1997水利水电工程通信设计技术规程.

[2]YDN065-1997邮电部电话交换设备总技术规范书.

[3]DL/T544-94电力系统通信管理规程.

[4]DL/T534-93电力调度通信总机技术要求.

[5]桂海源, 等编著.IP电话技术与软交换.北京邮电学院出版社.

建筑智能化系统IP融合承载网分析 第6篇

数字化、网络化、集成化给智能建筑带来了前所未有的希望, 这三者中, 集成化是我们的里程碑。集成化所需要的技术含量最高, 但给人类带来了极大的方便以及高效率、舒适、安全、节能的环境, 它使一个复杂的事物在功能操作上变得简单化。为实现信息化, 智能建筑中所涉及的各种子系统的高科技产品几乎全面进入了数字化时代, 即已从原来的模拟产品进化到数字产品, 并逐渐进入了能在IP通信模式下工作的系统时期。而通信网的融合, 是信息集成化的基础。

由于IP网络在带宽、协议开放及标准化等方面优势突出, 在其盛行之初, 已经有智能化专业机构和厂商, 开始考虑将其引入各自领域作为新的传输平台, 替代过去以串行总线和专业协议为核心的传输架构, 比如由ISO、ANSI和ASHRAE联合定义的BACnet/IP协议, 由BOSCH公司基于以太网协议开发的Corbernet协议等。

随着智能建筑领域新需求的不断出现, 尤其是以视频监控为代表的高带宽、高实时性多媒体应用系统的高速发展, 进一步推动了IP网络在建筑智能化领域的渗透, 使其逐步从服务于办公信息系统扩展到了服务于建筑智能化控制体系的传输领域, 近几年各智能化系统厂商陆续推出各自基于TCP/IP架构的产品和解决方案, 已经逐渐成为行业应用主流。

2IP网络发展历程

在建筑智能化领域, IP网络的逐步渗透, 经历了从后台处理数据传输逐步发展到前端原始数据传输的过程, 从个别系统割裂传输到逐步融合传输的过程。

2.1 办公网阶段

在该阶段, 计算机成为标准办公设备, 电子化办公逐步取代传统的纸质办公, 为实现办公计算机互联互通而产生的综合布线系统和计算机网络系统, 逐渐成为智能建筑的标准系统。由于国内计算机及网络技术起步较晚, 在开始得到大范围应用时, 基于双绞线的以太网结构已经成为主流, 而基于同轴线缆的总线网络部署还极少。

2.2 独立承载网阶段

真正促使IP网络成为智能化系统的传输平台, 是源于以视频监控为代表的多媒体业务的兴起与大范围部署, 由于模拟数据在处理方面的局限性及在传输方面的质量保证难度, 视频监控系统率先成为大范围采用IP传输平台的子系统, 针对视频监控的专用IP传输网在很多智能建筑项目中部署, 同时楼控、广播等子系统的IP化进程也如火如荼, IP网络在建筑智能化领域由办公网阶段进入独立承载网阶段。

2.3 建筑智能化网阶段

近几年在大量建筑和园区智能化项目中, 为解决传统架构在管理的灵活性和架构扩展性等方面存在的明显局限性, IP架构解决方案迅速成为此类项目的最佳选择。然而在同一项目中为各智能化子系统搭建独立IP网络, 明显存在建设与运维成本高、管理难度大等问题, 也不符合节能减排与绿色环保的理念。因此在一些实际项目中, 已经有将多个系统承载在一套物理网络上的尝试, 由于这种尝试没有规范化的解决思路与可靠的数据作为支撑, 存在一定的潜在风险, 针对这种情况, 同方率先定义了“建筑智能化网”概念, 并联合行业内的优秀企业发起“智能建筑网络融合实验”, 开发出解决方案, 用于指导设计与施工。

“智能建筑网络融合”与广义的“网络融合”概念是一致的, 核心都是融合承载, 差异是范围不同, 业务不同。广义的“网络融合”着眼于将现存的电信网、移动网、互联网和广播电视网等承载多种不同业务的广域网络统一融合到一套新的网络架构上, 而智能建筑网络融合 (建筑智能化网) 严格讲是广义网络融合的一个范例, 是将建筑内所有的信息业务系统进行统一融合承载。

建筑智能化网 (Building Intelligent Network, 简称BINet) 是指在智能建筑内构建单一物理IP网络, 通过VLAN、Qos等保障策略, 针对各子系统功能流量业务需求, 为视频监控、出入口控制、多媒体信息发布、楼宇自动化控制等智能化子系统, 提供功能流量级高可靠、高实时和高安全的统一传输承载服务。

建筑智能化网概念的清晰提出, 实现了IP网络在智能建筑领域的重新定位, 势必逐渐成为智能建筑的标准设计思路与规范, 而此后IP网络在智能建筑内的发展走向则成为一个值得展望的话题。

我们在业界率先明确提出建筑智能化网 (BINet) 概念, 并联合著名的网络厂商H3C和行业内的多家知名厂商发起“智能建筑IP网络融合实验”, 目的是希望能够通过对智能化系统IP数据流量的分析, 开发出多智能化系统在IP网络统一可靠承载的解决方案, 使人们在规划和设计整个通信承载网络时, 更加理性, 尽可能避免在行业内部普遍存在的通信架构设计偏保守、系统规模和产品性能“越高越好”或“越大越好”等诸多问题。

3融合实验分析

3.1 实验概述

建筑智能化系统IP网络融合最佳实践应用场景为一个建筑面积69 343m2, 地上35层, 地下2层的单体建筑, 涵盖公共广播与背景音乐、门禁、楼宇自控、视频监控、多媒体信息发布五个智能化子系统。

网络融合实验结果对智能建筑具体工程的设计与实施具有一定的指导意义。在智能建筑系统集成工程中, 建筑智能化各子系统应采用单独的网络还是采用统一的承载网络在业界争议已久, 无非从网络安全、网络带宽、网络性能等方面众说纷纭, 但都没有量化的实验数据来证实。通过这次网络融合实验, 给实际工程提供了量化的实验数据。

本实验网络共承载5个弱电子系统:Techcon楼宇自控系统、H3C视频监控系统、TYCO门禁系统、ITC公共广播系统和神州视翰阳光多媒体信息发布系统, 本网络融合项目将以上各弱电子系统统一承载在由以太网络交换设备构成的公共网络中, 共用同一套网络承载设备。

各智能化子系统详细实验设计在前面各子系统章节中已经详述, 这里不再赘述。

3.2 各子系统流量特征分析

前面各子系统文章中对各子系统的流量特征做了详细分析, 现归纳如表1。

各弱电系统的业务流可通过源、目的地址, 源、目的端口, 协议类型等承载网络设备可识别的流量特征, 从承载网络中传输的其他数据流中被识别分离出来, 以得到承载网络提供的QOS保障。根据各弱电系统业务流的不同紧急程度赋予不同的优先级, 各弱电系统相关的业务流量COS优先级标记值如表2。

网络融合采用严格优先级调度方式, 确保紧急业务得到高优先级调度, 优先转发。

3.3 融合承载的网络技术保障策略

本融合实验并不涉及新技术的开发, 而是针对典型业务应用, 分析其对传输的需求, 选择网络技术中最适当的特性予以保障, 本设计主要考虑了QOS、高可靠性、高安全性、可管理性和可扩展性五个方面的技术保障。

3.3.1 Qo S技术保障

网络上接入了5个弱电系统的大量设备, 尤其是视频监控系统产生的流量冲击比较大, 为避免各弱电系统业务流量相互影响, 需要在承载网络上对各弱电系统的各种业务流部署端到端的Qo S保障, 从流量分类、流量标记、队列调度三个方面进行全网的Qo S部署。

1) 流量分类:各弱电系统的业务流可通过源、目的地址, 源、目的端口, 协议类型等承载网络设备可识别的流量特征, 从承载网络中传输的其他数据流中被识别分离出来, 以得到承载网络提供的QOS保障。

2) 流量标记:通常情况下, 弱电系统发出的流量不带有优先级标记, 这样各弱电系统所处的地位一致, 必须根据各弱电系统业务流的紧急程度不同赋予不同的优先级。例如由于公共广播系统具有消防联动紧急广播的业务, 必须保障该业务具有最高优先级, 因此在承载网络上对相关业务流量标记为COS6。

3) 队列调度:采用严格优先级调度方式即Strict Priority (SP) , 确保紧急业务得到高优先级调度, 优先转发。

3.3.2 高可靠性技术保障

为保障各弱电系统在突发异常情况下仍能稳定可靠运行, 需要在承载网络上做高可靠性保障。高可靠性设计如下:

1) 承载网络核心采用两台核心交换机, 每台交换机采用双主控、双电源、双风扇, 提供硬件冗余保护;

2) 两台核心交换机通过两条万兆链路形成IR堆叠, 消除单链路故障;

3) 接入交换机与核心交换机之间的连接采用双千兆光纤上行, 每根光纤分别连接双核心中的一台。两条千兆上行链路运行LACP协议实现跨设备跨板卡的链路聚合, 既提高上行带宽, 又可实现冗余备份。

3.3.3 安全性技术保障

运行在同一个承载网络上的各弱电系统必须保证相互之间无流量干扰, 才不会对其他系统的稳定运行造成影响, 因此在承载网络的设计上必须考虑安全性保障, 具体措施如下:

1) 在楼层接入交换机、智能化机房接入交换机、消控中心接入交换机上做合理的VLAN和IP子网划分, 保证各弱电系统的设备分别处于不同的VLAN和IP子网中, 以隔离接入在同一接入交换机上的各弱电系统之间的网络广播流量;

2) 不同楼层的弱电系统设备划分在不同VLAN和IP子网中, 隔离各楼层之间的弱电系统流量串扰;

3) 在核心交换机上为各弱电系统做合理VLAN和IP子网划分, 且按不同弱电系统做VRF配置, 保证各弱电系统间业务隔离。

3.3.4 可扩展性技术保障

楼层接入交换机已保证20%接入能力冗余, 核心交换机两台各预留了若干可扩展槽位, 以实现未来可能的弱电系统设备的扩容。

针对未来视频监控系统以IP摄像头替换四路视频编码器的情况, 替换后视频监控系统所占承载网络的接入点数量将出现4倍增长, 此时接入交换机可以由24口替换为48口, 提供足够的接入点。

3.4 实验结果

根据各子系统的流量分析, 设计了每个子系统的实验模型, 采用真实设备在实验室完成搭建, 通过有效触发, 产品典型流量, 并使用流量采集软件进行采集、分析与抽样, 做成足以代表每个子系统流量特征的典型流量数据。再对应承载网络设计, 在大型实验室按照1:1的规模进行组网, 通过专业流量模拟设备 (可同时输出数千路模拟流量的顶级专业设备) 将此前采集的典型流量, 按照实际系统的流量逻辑特征注入1:1网络中运行, 并724h检测各流量的损耗参数, 经过为期一个月的运行与监控, 证明各种业务流量完全正常, 智能化IP融合网络在承载、安全和优先级等方面的设计切实有效, 达到了项目目标。

4结束语

通过以上网络融合前后的对比不难发现, 通过网络融合, 智能建筑各子系统采用统一的网络承载平台, 在完全满足各系统网络需求的前提下, 优化了配置, 大大降低了投资成本、施工成本及后期的维护管理成本。

网络融合前建筑智能化子系统网络架构如图1。网络融合后建筑智能化子系统网络架构如图2。通过实验发现各智能化系统的IP化程度不同, 整体尚处在比较初步的阶段, 而且由于弱电系统厂商实现方式有差异, 弱电系统协议及原理种类繁多, 因此不同系统不同产品对网络的要求也不同。

各弱电厂家目前还主要聚焦在其弱电功能实现上, 对自身设备的网络特性关注较少, 网络厂商因不了解弱电系统的业务及实现, 对弱电系统的融合承载缺少经验。

传统组网中各弱电设备均是专网保障, 因此部分弱电设备目前在设计上对网络资源的占用较大。

融合承载项目实际应用经验还不多, 因此在有条件的情况下, 可对方案功能、承载性能等进行测试验证工作, 这样对融合承载项目能进行更好的保障。随着弱电系统IP化的逐渐深入, 弱电网络融合承载的实际使用逐渐增加, 弱电系统IP流量特征、实际工程等经验逐渐丰富, 各项有效数据逐渐丰富。

摘要：建筑智能化系统IP网络融合实验的初探成功, 为智能建筑中各弱电子系统的统一通信承载平台设计提供了量化的依据, 使得智能化工程向集成化、理性化和更高性价比的方向又迈进了一步, 本文就该主题从网络的角度展开论述。

关键词：智能化,IP,网络融合,交换机

参考文献

[1]建筑智能化系统IP网络融合解决方案实践_H3C技术[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_61bd83dc01011kv0.html.2012.8.

IP融合 第7篇

近年来,随着企业对网络多业务需求的增加,企业正在从最开始的电话需求向以宽带业务为基础的多业务需求逐渐转变。在融合通信产生之前,中小企业面临着许多问题与挑战。针对这些问题,融合通信技术应运而生。融合通信业务能在资金有限的条件下,简化用户布线,方便用户使用,提供统一用户体验,并且将各种基础业务与增值业务以最简单的方式提供给用户,高效、安全、便捷的满足了中小企业对内、对外的大部分通信需求。

本方案基于思科UC架构,运用Cisco Packet Tracer作为课题模拟平台,分析企业自身的网络需求,模拟出现阶段中小型企业网的真实环境,构建融合的多业务网络系统,旨在为企业提供满足企业业务发展要求并足够安全,稳健的企业园区网解决方案。

1 总体方案架构与规划

本项目采用思科UC系统架构,目标是建立统一、安全、快捷、高效的中小型企业Internet系统,整个系统在安全、可靠、稳定的前提下,尽可能降低转型的费用,即实现合理的投入,最大的产出。总体设计目标如下:

(1)以千兆以太网为主干网,利用第三层交换技术实现大型局域网的VLAN的划分。规划中服务器、信息中心采用千兆,与总部网关路由器连接,其他部门采用100M网卡通过其他二级交换机接入主干网;分部通过IPSec VPN与总部连接。

(2)网络通过光纤接入Internet,并通过NAT实现对外网的访问。在公司总部路由器上配置Ez VPN,外员工可通过Ez VPN随时接入公司网络,从而实现远程用户对于本地设备的集中管理。

(3)网络总部和分部通过语音,视频以及无线的设备提升了本网络的多业务性,能提高网络的应用层次。

(4)通过对网络设备的配置,控制访问列表等方式来加强网络的安全性措施;在内部网与公众网的结合处,采用先进的防火墙技术、代理服务器技术、以及Web服务器的口令验证、数据加密等技术实现网络的安全性。

(5)网络中心设立DHCP服务器、FTP服务器、DNS服务器、AAA服务器等各种功能。其中AAA服务器实现对整个网络用户权限的集中控制。

2 方案的具体实施

2.1 拓扑结构图

项目的拓扑结构图详见下图1,总部采用成熟的3层网络规划,即接入层、交换层、核心层的基础结构,配合DMZ区域和网络中心,使得总体结构简单、稳固、高效、易管理。

2.2 IP 规划与基础框架的搭建

我们在接入层交换机上进行分部门的VLAN配置,给不同的部门配置不同的VLAN以保证良好的部门管理作用。相应的内部网段 规划采用 了10.0.0.0/8的私有网 段 , 本部采用10.50.0.0/16网段,北京分部采用10.100.0.0/16网段,广州分部采用10.150.0.0/16网段。我们为所有的路由器以及交换机设置了相应的管理IP,方便网络中心进行统一化管理。

基础框架的搭建主要是实现最基础的一些功能,主要技术有虚拟局域网技术、路由技术、DHCP技术、AAA技术、IPSecVPN技术等。

2.3 核心技术的实现

(1)IPSec VPN技术实现

在各地网关路由之间通过运营商线路建立IPSec VPN,首先需要在各边界增加静态路由条目来保证非VPN数据流量访问互联网畅通,然后通过访问控制列表ACL匹配需要在IPSec VPN中的数据流量。

(2)Ez VPN技术实现

Ez VPN分为Ez VPN Server和Ez VPN Remote。公司总部端Ez VPN Server必须具备固定的公网IP地址,用以接受任何Ez VPN Client的IPSec VPN连接请求。所有成功连接到EzV PN Server之后的EzV PN Client都会从Ez VPN Server获得一个依靠DHCP自动分发的IP地址,这里需要在路由器上设置IP地址池,所有通过VPN和公司总部内网通信的源IP地址都是从配置的地址池中获取的,获得的地址默认掩码是32位,但可以改变这个默认行为。

Ez VPN隧道分离(split tunneling)是在Ez VPN Server上配置,告知Client哪些流量需要通过IPSec VPN加密到Ez VPN Server,通过匹配ACL,并应用到crypto map。当Client向Server发起IPSec连接请求时,对于IKE Phase One的认证在Easy VPN Server端必须通过AAA的方式定义。当Client通过Server认证之后Server根据一个ISAKMP组分配某些策略。一个ISAKMP组中所有用户分配到的策略都是相同的,这称为Group-Based Policy Control。

还有需要注意的是reverse-route命令,即开启路由反向路由注入。这个功能可以理解为路由的重分布,将通过Ez VPN连入企业网络的电脑IP地址重分布进入路由表来保证与内部设备的正常通讯。

(3)VOIP语音技术实现

Vo IP(Voice over Internet Protocol)简而言之就是将模拟信号(Voice)数字化,以数据封包(Data Packet)的形式在IP网络(IP Network)上做实时传递。Vo IP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境,提供比传统业务更多、更好的服务。

在现实中,企业都希望能够实现异地IP电话功能以减少公司的通讯成本。所以我们需要配置电话对等体(如果要穿越Internet),进入电话机1的对等体配置,设置对方的电话号码,对方的VOIP网关IP地址(ipv4:+对方的IP地址),最后配置dhcp(分配给电话机的)不分配的地址要去除。

3 总结

IP融合 第8篇

数字电视系统包括终端、媒资管理等系统。媒资管理、加密认证等系统属于前端系统, 又可以将前端系统分为DVB、ITV系统。DVB主要是将收到的节目源信号等换成TS流, 通过QAM进行加工, 然后用HFC输给用户, 在这个过程中, CAS做了用户认证等工作[1], OSS主要对用户的设备、财务等信息进行管理。ITV提供流媒体服务, 如视频编码等服务, 流媒体用CDN推送服务, 经IP宽带网络为用户提供服务。从图1可以看出, HFC和IP宽带网络在终端STB进行了融合。

2 OSS和EPG系统技术

2.1 OSS系统

OSS系统是通过B/S模式进行实施的, 用B/S模式可以为满足不同地方用户的使用要求, OSS包括组件模型、消息机制等多种技术, 在用户资源等部分能够对ITV、DVB等进行有效管理, 结构层次比较多, 每个结构都有具体的功能, 核心数据层是一种存储介质, 和业务逻辑层还有应用接入层对数据信息进行交流, 主要依靠数据访问层进行。数据访问层多是进行逻辑封装, 对设备等异常情况进行屏蔽[2], 为逻辑层等提供数据信息, 扩展性比较强。

2.2 EPG系统

对于EPG的相关规范, 要通过PSI/SI规范来管理EPG, 对于EPG信息的扩展要用数据轮播方法进行, 用数据广播方法进行传送, 对于数据信息要用EMT (EPG映射信息表) 进行明确。EPG可以对节目等信息进行处理, 还可以对业务元素实施调动。在EPG显示方面, 例如, 在一些宾馆, 对一些节目可能不会需要, 只想要显示自己的节目, 这就需要在宾馆网络内放入NIT (网络信息表) , 然后对节目的Servic_id (业务标识符) 进行表述[3], 也要将相应的节目名添入SDT (业务描述表) 中, 完成整个过程后, STB就可以从NIT找到相应的Servic_id, 再通过SDT查看符合需求的节目。

3 关键技术具体应用

3.1 对于线路接入方法

对于数字电视交互接入方法可使用网线和同轴电缆相结合的方法, 这种方法适用于增强型交互业务, 就是将网线接入机顶盒后面, 或接入IP宽带入户线, 对接入层进行整改。

3.2 OSS系统应用

OSS系统对增值和管理等多种业务进行管理, 且可以进行授权服务, 如对操作员进行授权, 操作员可以进入系统操作页面, 从而对系统进行操作, 如果没有权限, 就不会在系统页面看到子系统的名称, 就无法对系统进行操作,

4 结语

数字电视在未来有很好的发展前景, 数字电视与IP宽带网络进行融合也适应社会的发展趋势, 本文对EPG信息管理系统、运营支撑系统、传输网络系统等进行分析, 数字电视与IP宽带网络进行融合的关键技术目前发展的并不完善, 还需要相关人员进一步进行探究, 促进相关技术有效的完善。

参考文献

IP融合 第9篇

有线电视网络最初的业务主要是以单向数据广播的形式提供的直播电视。随着三网融合和下一代广播电视网的演进, 有线电视网络也将逐步从单向的广播网演变为双向的全业务承载网络。为了在有线电视网络上开展双向交互业务必须解决双向数据的传输问题。实现双向数据传输的方案通常分为两类:一类采用包括DOCSIS[1,2]、EPON+Eo C/LAN[3,4]等技术对有线电视网进行双向化改造;另一类则采用带外方式解决上行数据传输, 如ADSL、GPRS、3G、Wi-Fi、Bluetooth等技术。

鉴于改造成本、技术难度等因素, 国内的有线电视网的双向化改造还没有普适应性的方案, 不够成熟[5]。因此在单向的有线电视网基础上采用带外的方式解决上行数据传输的方案就成为了一个经济有效的双向化方案。

基于上述思想, 本文融合IP双向通道和HFC单向通道, 构建了多通道协同传输系统, 使用有线电视网单向通道和IP双向通道协同下发数据, 使用IP双向通道做回传, 充分利用有线电视网高带宽的优势实现非对称的宽带数据通信;并基于有线电视网单向保序的特性, 提出一种数据可靠传输的优化方法, 使得丢失的数据包尽快地重传, 提高了数据传输的速率。

本文的内容安排如下:第2节介绍了融合网络多通道协同传输系统的架构和关键设备融合通道网关;第3节阐述了如何基于有线电视网的单向保序特性进行数据传输的优化, 并对提出的方法进行了实验仿真;第4节对全文进行总结。

2 多通道协同传输系统的构建

本节介绍融合网络多通道协同传输系统的设计和实现, 它融合IP双向通道和有线电视网的单向通道, 使用有线电视网单向通道和IP双向通道协同下发数据, 使用IP双向通道做回传, 充分利用有线电视网高带宽的优势实现非对称的宽带数据通信。系统结构如图1所示。

融合网络多通道协同传输系统的核心思想是基于互联网业务的非对称特性, 以有线电视网的宽带单向通道为基础, 利用IP网络的双向通道进行信令的交互, 结合IPQAM技术, 利用有线电视网单向通道和IP双向通道作为宽带数据下行传输的分流路径。该系统不但可以利用多条通道拓展下行带宽, 而且多条通道同时传输又可以增加路径的可靠性, 还可以综合利用有线电视网的广播特性和IP网络的双向特性开展更加丰富的数据类业务。

融合网络多通道协同传输系统的关键设备是融合通道网关 (Converged Channel Gateway, CCGW) , 它作为用户机顶盒的网关设备, 位于IPQAM的前端, 用于融合IP双向和IPQAM窄播两种通道, 并对IP数据包进行NAT转发。在不向CCGW注册的情况下, 终端可以透明地与互联网和业务应用服务器进行正常的双向通信, 开展数据业务。终端向CCGW注册以后, 所有的下行数据都需要通过CCGW, CCGW根据一定的策略选择数据传输的通道, 或者选择使用两条通道并行传输;终端的上行数据则可以选择通过CCGW中继转发或直接发送到目的地址。

通过CCGW的处理, 融合网络多通道协同传输系统能够充分利用有线电视网络的下行带宽, 融合IP双向通道和IPQAM窄播通道, 利用多条通道的优势拓展下行数据的传输带宽, 对融合网络的资源进行优化调度, 提高数据的传输速率, 为用户提供具有Qo S保障的业务。

3 可靠传输的优化

3.1 问题提出

计算机网络中的数据可靠传输主要由传输层和链路层的传输协议保证。传输层的两个传输协议分别是TCP和UDP, 其中TCP是面向连接的可靠的传输协议[6], 它保障可靠的方式是基于滑动窗口的累计确认和超时重传。这种方式下, 接收端向发送端返回的是连续正确接收到的最后一个数据包的确认, 如果出现错误, 会造成后面已经正确接收的数据包重新发送, 数据传输效率比较低。

数据链路层的传输协议有停止等待协议, 连续ARQ协议以及选择重传ARQ协议[7]等。停止等待协议每发送一个数据帧就等待接收方的确认帧, 传输效率非常低。连续ARQ协议可以连续发送多个数据帧而不用停下来等待确认帧, 但是出现差错时需要重传发生错误之后的所有数据帧, 传输效率也不高。选择重传ARQ协议在数据帧发生错误时只重传那些出错的数据帧, 提高了信道的利用率, 但是接收方的确认帧还是对每个数据帧都发送, 也有较多额外的通信数据量, 效率还不是很高。

IETF提出的SCTP协议[8]也是面向连接的可靠的传输协议, 其确认机制是选择性确认SACK, 接收方反馈给数据发送方的是已正确接收的数据块的序号, 如图2所示。SACK包括累计确认 (ACK) 和间隔确认 (Gap Reports) [9], 累计确认是连续正确接收的最后一个数据块的序号, 间隔确认表示收到了不连续的数据块, 包括:不连续的数据块的起始序号和结束序号。发送端根据SACK判断出需要重传的数据块, 然后进行数据重传。SCTP只重传出错的数据包, 提高了信道的利用率, 但是SCTP的SACK机制比较复杂, 其需要连续4次判断为丢包时才对数据包进行重传, 在信道比较好丢包较少的情况下, 效率比较高, 但在信道不好的情况下, 效率会大大降低。

有线电视网在完成双向化改造之前, 还是一个单向的广播网, 没有回传的信道, 因此也无法直接在有线电视网上实现数据的可靠传输。而已有的基于IP+HFC在有线电视网上实现双向交互的传输方案也只是利用了IP双向通道的回传特性, 并依赖传输层协议TCP来实现数据的可靠传输[10,11], 没有充分利用有线电视网单向广播的特性, 具有一定的局限性。

3.2 可靠传输的优化方法

由于有线电视网的网络结构是单向的树形结构, 数据在有线电视网上传输时没有分组交换和路由转发的过程, 因此在有线电视网上传输的数据是先发先到的, 即有线电视网具有保序的特性。

本节基于有线电视网单向保序的特性, 提出一种在有线电视网上实现数据可靠传输的优化方法, 在传输层修改数据重传的策略, 能够使得丢失的数据包尽快地重传, 减少了接收端缓冲区阻塞[12,13,14]的影响, 提高了数据传输的吞吐率。

3.2.1 方法描述

在基于IP和HFC的多通道协同传输系统中, 上行数据通过IP双向通道进行传输, 下行数据则可通过IP双向通道或有线电视网的单向通道下发。由于有线电视网具有单向保序的特性, 因此可针对有线电视网的此特性进行数据可靠传输的优化, 具体方法描述如下:

(1) 数据发送端 (应用服务器或Internet服务器) 通过有线电视网单向保序通道下发数据, 在缓冲区保存发送的数据, 并启动超时计时器。

(2) 接收端 (机顶盒STB) 在相应频点上接收数据, 根据校验信息判断接收到的数据包是否正确, 根据触发策略生成数据接收报告, 并通过IP双向通道将数据接收报告回复给发送端。

其中的触发策略, 可以是接收端设置定时器, 按照时间周期性触发;也可以是接收端设置数据包计数器, 当收到的数据包达到确定数目时触发;也可以是接收端设置流量计数器, 当收到的数据达到确定流量时触发;还可以是多种方式的组合, 如在接收端同时设置定时器和数据包计数器, 当定时时间生效时, 则由定时器触发, 当定时时间尚未生效, 但已经接收到确定数目的数据包, 则由数据包计数器触发。

其中数据接收报告是接收端接收到的所有数据包中最后一个正确的数据包的确认 (ACK) 和所有错误或丢失的数据包的否认 (NAK) , 如图3所示。

(3) 发送端根据数据接收报告重传错误或丢失的数据包。

若发送端接收到数据包的NAK, 或在超时计时器超时时还未接收到数据包的ACK, 则发送端通过有线电视网单向通道或者IP双向通道重传缓冲区中相应的数据包, 将该数据包的已重传次数加1, 并重新启动超时计时器, 否则, 发送端从缓冲区中删除相应的数据包。

其中, 发送端的超时计时器的超时时间应大于接收端向发送端反馈数据接收报告的周期, 以防止发送端在接收到所述接收端的数据接收确认响应之前就重传或者丢弃相应的数据包。

(4) 若数据包重传的次数达到上限, 则取消数据的发送, 报告网络故障。

3.2.2 流程描述

图4是基于IP和HFC在有线电视网上实现数据可靠传输的优化方法的具体流程图, 包括如下步骤:

(1) 发送端将待发数据分片, 在数据片头部加入标记编号, 在数据片尾部加入前向纠错码, 再封装成MPEG-TS传输流, 然后调制成射频信号, 通过有线电视网的单向广播通道下发给接收端, 并在缓冲区中保存数据, 启动超时计时器, 并设置数据包的重传次数上限;

(2) 接收端通过有线电视网的单向广播通道接收数据, 对数据进行解调和解码处理, 并设置数据接收确认定时器, 通过定时器触发生成数据接收报告;接收端还通过双向通道接收重传的数据;

(3) 接收端判断确认定时器是否生效, 如果生效, 则顺序执行下一步, 否则, 返回执行步骤2;

(4) 接收端通过IP双向信道向发送端返回数据接收报告, 首先根据校验信息判断所接收的数据是否正确, 对错误数据包采用FEC前向纠错码进行恢复, 正确或错误但恢复后正确的数据包用ACK表示, 错误且不能恢复的数据包则用NAK表示, 若接收到的数据包的标记编号不连续, 则说明编号缺失的数据包丢失, 也用NAK表示。由于通过有线电视网的单向广播通道下发数据时, 传输是保序的, 所以接收端向发送端返回数据接收报告时, 不是对每个数据包都发送, 而是返回接收端的确认定时器一个周期内最后一个正确接收的数据包的ACK和所有出错或者丢失的数据包的NAK。

(5) 发送端判断是否接收到表示数据未正确接收的确认包NAK, 如果未接收到, 则顺序执行下一步, 否则, 跳转到步骤207执行;

(6) 发送端判断是否在超时计时器超时时还未接收到接收端返回的表示数据正确接收的确认包ACK, 如果未接收到, 则顺序执行下一步, 否则, 跳转到步骤10执行;

(7) 发送端判断该数据包是否达到重传次数上限, 如果未达到, 则顺序执行下一步, 否则, 跳转到步骤9执行;

(8) 发送端通过IP双向通道重传缓冲区中的相应数据包, 将该数据包的已重传次数加1, 并重新启动超时计时器, 然后跳转到步骤2继续执行;

(9) 发送端取消数据的发送, 数据传输异常终止;

(10) 发送端从缓冲区中删除已正确接收的数据包。

3.2.3 方法的优势

采用上述的方法后, 基于IP和HFC的多通道协同传输系统具有以下优点:

(1) 通过在接收端设置触发策略, 根据触发策略生成数据接收报告, 然后再发给发送端, 减少了额外的数据通信量, 提高了数据传输的效率;

(2) 充分利用了有线电视网的单向广播的特性, 数据仅需一次判断为丢失就进行重传, 加快了数据丢失检测的速度, 有效地缓解了接收端缓冲区阻塞问题, 提高了数据传输的吞吐率。

3.3 实验及结果分析

3.3.1 仿真拓扑

为了验证所提出方法的有效性, 本节在NS2-2.34平台上基于SCTP模块进行了仿真, 仿真拓扑结构如图5所示, 其中有两条通道A和B, 通道A代表有线电视网的单向通道, 通道B代表IP网络双向通道。

在仿真实验中, 本文修改了SCTP模块, 实现了所提出的优化方法, 使用“SCTP”代表标准的SCTP协议的结果, 使用“Optimization”代表本文提出的优化方法的结果。仿真过程中设置Data Chunk的大小为1468字节, MTU是1500字节, 采用FTP作为应用层协议。

3.3.2 实验结果

首先设置两条通道的时延均为45ms, 通道A的带宽为10Mbit/s, 丢包率在0.01-0.1之间变化, 通道B的带宽为5Mbit/s, 丢包率为0.01, 接收端缓冲区的大小为128K, 此时的仿真结果如图6所示。可以看出, 随着通道A丢包率的逐渐增加, 传输吞吐率迅速下降, 但是本章提出的优化方法比标准的SCTP协议具有更好的性能。

然后改变通道A的时延, 设置为90ms, 其他参数不变, 仿真结果如图7所示。可以看出, 与图6相比, 当通道的时延变大时, 系统的吞吐率有较大幅度的下降, 但是所提出的优化方法还是比标准的SCTP具有较好的性能, 而且当通道时延较大时, 所提出的方法对系统性能的提升也较大。

综上所述, 本文提出的优化方法充分利用了有线电视网单向保序的特性, 数据仅需一次判断为丢失就进行重传, 加快了数据丢失检测的速度。通过上述实验可以看出, 该方法有效地缓解了接收端缓冲区阻塞问题, 提高了数据传输的吞吐率。

4 结束语

本文分析了IP双向交互通道和HFC单向广播通道的特性, 融合IP双向通道和HFC单向通道构建了多通道协同传输系统, 使用有线电视网单向通道和IP双向通道协同下发数据, 使用IP双向通道做回传, 充分利用有线电视网高带宽的优势实现了非对称的宽带数据通信;并提出了一种数据可靠传输的优化方法, 基于有线电视网单向保序的特性, 优化了数据包的重传策略, 使得丢失的数据包尽快地重传, 最后通过仿真实验验证了所提出方法的有效性。

摘要：分析了IP双向交互通道和HFC单向广播通道的特性, 提出一种在有线电视网上实现数据可靠传输的优化方法。该方法融合IP网络双向交互通道和有线电视网单向通道构建了多通道协同传输系统, 使用有线电视网单向通道和IP双向通道协同下发数据, 使用IP双向通道交互信令, 充分利用有线电视网高带宽的优势实现非对称的宽带数据通信;基于有线电视网单向保序的特性, 优化了数据包的重传策略, 使得丢失的数据包尽快地重传, 提高了数据传输的速率。实验结果表明, 所提出的优化方法能够有效地缓解接收缓存阻塞, 提升了传输系统的吞吐量。