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1 为 IPTV 业务而优化和改造城域网 Zhang Lixin Alcatel Shanghai Bell

2 内容 > IPTV 业务推动城域网的演进 > 几种城域网接入架构的说明 > 把 VPLS 技术引入城域汇聚层 > 对城域网优化改造策略的设想 > 总结 Presentation Title 2

3 多媒体业务的需求 > 多媒体业务 ( 话音 / 视频 / 游戏 ) 具有更严格的业务需求 永远在线, 业务不能中断 稳定的图像质量和清晰的话音质量 视频广播业务要求快速的频道切换能力 VOD Gaming 娱乐通信 TV Broadcast Music download , chat, and instant message IP based Telephony Video Communication Unified messaging > 更严格的网络需求 流量巨大 ( 用户带宽 > 2M) 严格的 QoS 上行和下行 带宽 延迟 抖动 丢包 业务的可用性 高效的组播模型 业务的扩展性 更高的安全性 Presentation Title 3

4 BRAS 接入模型里的 PPPoE 与组播不兼容 TV/VoD Content CH 1 CH 2 CH N. 1 copy of each channel > PPP 接入不支持全网组播 BRAS 是最后的组播复制点, 以下是单播 BRAS Aggregation multicast multicast Must replicate copies to each home from BRAS > 除非对现网的 BRAS 作改造, 否则目前大量部署的 BRAS 并不适于作为 IPTV 业务接入节点 Access multicast No multicast because of PPP encapsulations on bearer traffic Presentation Title 4

5 IPTV 业务期待引入新的接入节点 Video IP SR BRAS IP Internet > 接入网 ( 包括 DSL 网和城域以太汇聚网 ) 仍是多业务共用的 Ethernet Aggregation > 在接入网以后, 不同业务被分流进入不同的业务网络 Access Nodes HSI VoD, BTV VoIP Presentation Title 5

6 IPTV 业务配置方式 :PPP or DHCP? 宽带上网 尽力而为 业务批发 业务自动配置 通过 PPP 配置 将来 DHCP 配置方式可能支持业务批发 ( 但目前不成熟 ) 如果仅有一个 ISP, 可以采用 DHCP 来配置 BTV 目前不采用业务批发的模式 将来可能采用业务批发 目前静态的业务批发, 可通过 DSLAM 管理 IGMP 和组播流来实现 通过 DHCP 配置 将来 DHCP 发展后, 可能支持电视广播业务的批发模式 VoD 单播业务 业务选择和认证在软件应用层实现 目前不采用业务批发的模式 通过 DHCP 进行配置 IP 电话不采用业务批发的模式通过 DHCP 进行配置 新的 IP 电话和 IPTV 终端倾向于 DHCP 业务配置方式已部署的宽带上网业务仍保留 PPP 业务配置方式 Presentation Title 6

7 内容 > IPTV 业务推动城域网的演进 > 几种城域网接入架构的说明 > 把 VPLS 技术引入城域汇聚层 > 对城域网优化改造策略的设想 > 总结 Presentation Title 7

8 DSL Forum TR-059: 单边缘业务接入模型 Internet CPE ATM- DSLAM ATM 汇聚网 BRAS + 多业务 所有用户和所有业务都通过 BRAS 接入 IP 网络 Presentation Title 8

9 DSL Forum WT-101: 以太汇聚 + 多边缘业务接入模型 BRAS Internet CPE 以太汇聚网 Ethernet-DSLAM 业务路由器 IPTV 等多媒体业务 宽带上网仍通过 BRAS 接入 IPTV 等多媒体业务分流到新的 IP 边缘节点 业务路由器 Presentation Title 9

10 多边缘接入模型的 VLAN 结构和 QoS 模型 (1) CPE 以太交换机 IP-DSLAM 或 MSTP BRAS 数据 VLAN 视频 VLAN IP aware 话音 VLAN Bridge 业务路由器独立的按业务聚合的 VLAN Internet 视频服务器广播视频软交换 汇聚层按业务进行 VLAN 隔离 不对每个用户进行 VLAN 隔离 Presentation Title 10

11 多边缘接入模型的 VLAN 结构和 QoS 模型 (2) CPE Ethernet DSLAM BTV 每用户独立的 VLAN 每端口映射至一个 VLAN MPLS enabled Ethernet Switch Data BTV/VOD Voice 按业务聚合的 VLAN BRAS 业务路由器 Internet 视频服务器广播视频软交换 汇聚层首先对每用户进行 VLAN 隔离 然后再按业务聚合在少数的 VLAN 里, 传送到 IP 网络 Presentation Title 11

12 整合的多边缘城域网架构的示意图 家庭网络业务网络 IP 边缘节点以太汇聚网 ISP1 接入网 ISP2 BRAS ISPn 企业集团用户 Ethernet DSLAM 业务路由器 接入路由器 Video PST N 虚拟专线虚拟专网互联网接入 Presentation Title 12

13 内容 > IPTV 业务推动城域网的演进 > 几种城域网接入架构的说明 > 把 VPLS 技术引入城域汇聚层 > 对城域网优化改造策略的设想 > 总结 Presentation Title 13

14 强大的城域汇聚层的重要性 2M GE 10GE CPE Access Node Aggregation Node IP Edge Node > 大规模运行 IPTV 时, 每个用户独立的 QoS 管理是必要的 > 如果把 每用户独立的 QoS 管理 功能置于 IP 边缘节点, 存在扩展性的问题 IP 边缘节点的 10GE 端口能汇聚了 5,000 同时在线用户, 如果做 per-user QoS, 压力过大 应该由汇聚层先做业务类聚合,IP 边缘节点仅对少数的聚合业务类进行 QoS 管理 把 per-user QoS 分布到汇聚层设备做, 那么每个汇聚层设备的 GE 端口仅需管理 1 个 DSLAM 的用户 ( 几百用户 ), 压力大减 即便这样, 每端口处理数百用户 QoS 的要求对汇聚层设备仍是巨大挑战, 现有的绝大部分城域以太交换机难以满足要求 Presentation Title 14

15 VPLS 是城域以太汇聚网络的良好选择 > VPLS( 虚拟专用局域网业务 ),IETF draft-l2vpn-vpls-ldp > 在 IP/MPLS 路由交换技术上仿真多点的二层以太网 > 用 VPLS 交换机构建城域以太汇聚网 目前中国的城域网正逐步从 交换型 向 路由型 升级 在核心层, 路由器正逐步代替 L3 交换机 城域网进一步向更高 QoS 性能的方向发展, 要求 IP/MPLS 路由技术进一步从核心层向汇聚层延伸 以 VPLS 网络来代替 L2 以太汇聚网, 能大幅提高网络的 QoS 性能, 最终达到独立地管理每用户 每业务 QoS 的能力 Site 1 VB Site 2 VB VPLS VB VPLS 网络仿真 L2 以太网 Site 3 Presentation Title 15

16 以 VPLS 网络作为城域以太汇聚网的示意图 Backbone Metro Core Router BRAS SR ATM Network VPLS Ring or Mesh for Metro Aggregation ATM-DSLAM IP-DSLAM LAN Switch CMTS CPE Router Presentation Title 16

17 VPLS 与传统的以太汇聚网的比较 基本技术 可靠性和可用型 可扩展性 业务的 QoS 流量工程 传统以太交换网 IEEE 802 以太网桥 STP/RSTP, 收敛时间 ~ 几秒, 对付网络攻击的工具有限 VLAN 数量限制核心交换机 MAC 地址的扩展性 仅 802.1P-bit 传送实时业务可能有问题 没有流量工程的能力, 不能用多个路径来控制拥塞 IETF draft-l2vpn-vpls-ldp IP 路由和 MPLS 交换技术 MPLS 快速重路由,50ms, 用于对付病毒和 DoS 攻击的过滤器, 对广播 组播和未知地址数据包的流量限制 MPLS 封装,VLAN 数量没有限制只有边缘的 PE 需要了解用户的 MAC 地址 P-bit, MPLS 标签的 EXP-bit, H-QoS Per-user/per service MPLS 流量工程 VPLS Presentation Title 17

18 VPLS 与传统城域以太汇聚网的比较 ( 续 ) 运维管理的效率业务监控安全性底层承载技术网络拓扑 没有 用户之间隔离通过 VLAN, 扩展性有限 裸光纤, MSTP/ATM/EoMPLS 作长途连接 树型 传统以太交换网 手工配置没有 OA&M 工具 VPLS 广泛的 OA&M 工具, 对每用户 每业务进行独立的记账和计费远程监控 不同 VPLS 实例互相隔离, 同一 VPLS 实例里的用户之间通过 Split Horizon Group 隔离 任意技术, 包括裸光纤 SDH ATM FR DDN Mesh,Hub & Spoke,Ring Presentation Title 18

19 实现每用户 每业务独立的 QoS 管理 > 可对每用户 每个业务流进行独立的 QoS 管理 > 当总带宽有富余时, 允许低优先级业务占据高优先级业务的带宽 GE Subscriber VLAN CIR = 10 Mbps PIR = 10 Mbps VoIP (priority 1) VOD/BTV (priority 2) HSI (shaped & priority 3) PIR = 90 Kbps CIR = 90 Kbps PIR = 4 Mbps CIR = 4 Mbps PIR = 10 Mbps CIR = 500Kbps Presentation Title 19

20 对 VPLS 以太汇聚网的物理拓扑的考虑 Inter-Office Fiber IP 7450 IP Video Video Physical Hub and Spoke Physical Ring VPLS 汇聚层的物理拓扑可基于 mesh, 也可基于 ring, 甚至可构成 mesh+ring 的混合 Mesh 有利于 HSI IP 电话 VoD 等单播业务 ( 更少跳数 ) 更耗费光纤资源 Ring 有利于 BTV 组播业务 ( 光纤上对一个频道仅有一份拷贝 ) 节省光纤 Presentation Title 20

21 VPLS Ring 传送 BTV 组播业务比 Mesh 更有效率 Meshed VPLS H-VPLS IP IP Presentation Title 21

22 基于 PPPoE 的 Internet 接入仍保持现有的 BRAS 接入不变 VDSL Modem VDSL Remote BTV BSA IP: /20 MAC: A BSR PPPoE BRAS.. IP: /20 MAC: B PPPoE IP: /20 MAC: C VPLS IP: /20 MAC: D 根据 Ethertype 字段来区分是否 PPPoE 流量, 再分别转发到不同的 IP 边缘节点 PPPoE 的 Ethertype 是 0x8863 或 0x8864 Presentation Title 22

23 内容 > IPTV 业务推动城域网的演进 > 几种城域网接入架构的说明 > 把 VPLS 技术引入城域汇聚层 > 对城域网优化改造策略的设想 > 总结 Presentation Title 23

24 针对 IPTV 业务而进行城域网改造的设想 > 原则 : 全局的渐进式改造 + 局部的示范性改造 > 渐进性改造的设想 第一步 : 不做任何网络改造, 仅做 IPTV 业务试验 第二步 : 把单边缘架构改造为多边缘架构, 实现端到端的组播, 适于小规模的 IPTV 运营 第三步 : 引入 VPLS 技术改造城域汇聚层, 实现每用户独立的 QoS 管理, 适于大规模的 IPTV 运营 > 示范性改造的设想 在有条件的地区, 可对网络进行一步到位的改造 Presentation Title 24

25 ATM 汇聚网的多边缘改造示意图 城域核心层 IPTV 平台 Video IP 边缘层 BRAS SR ATM 汇聚网络 ATM IP 组播至 ATM 组播转换 DSLAM Presentation Title 25

26 以太汇聚网的多边缘改造示意图 城域核心层 IPTV 平台 Video IP 边缘层 BRAS SR Ethernet 汇聚网络 Ethernet IPTV 业务接入节点 DSLAM Presentation Title 26

27 示范性网络的改造示意图 城域核心层 IPTV 平台 Video IP 边缘层 BRAS SR VPLS 汇聚网络 VPLS 基于 VPLS 构建城域以太汇聚网实现每用户独立的 QoS 管理 DSLAM Presentation Title 27

28 内容 > IPTV 业务推动城域网的演进 > 几种城域网接入架构的说明 > 把 VPLS 技术引入城域汇聚层 > 对城域网优化改造策略的设想 > 总结 Presentation Title 28

29 为 IPTV 业务而优化的城域网 Video IP SR BRAS IP Internet > 多边缘的业务接入架构 在现有的宽带上网业务以外, 平滑地引入 IPTV 业务 VPLS-based Ethernet Aggregation > 基于 VPLS 技术的城域以太汇聚网, 实现每用户和每业务独立的 QoS 管理 VPLS 汇聚网同时也是良好的商用业务接入网络 Access Nodes HSI VoD, BTV VoIP Presentation Title 29

30 Thank you!

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