有线电视互动点播研究

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【摘要】随着高清互动电视用户数不断增长，互动电视推流分发网作为点播片源推流调度的主网络架构系统，担任了传输片源的角色。原互动电视分发网缺乏核心级保护，二级汇聚资源日益紧张，需对网络架构进行调整升级。项目实现了互动电视分发网核心级保护，网络架构灵活新颖，兼具安全性与先进性，代表了推流分发网发展的趋势。

【关键词】分发网，核心保护，边缘资源管理

随着用户精神文化需求的日益增长，无锡高清互动电视用户数不断增长，互动点播业务版块内容不断扩充上新，无锡推流分发网作为点播推流调度的主网络系统平台，担任了重要的角色。本项目依托现有网络及平台资源，充分利用无锡本地城域网资源、省播控ERM系统及无锡互动电视分发网平台，建设旨在对现有推流分发网进行全方位改造升级，解决分发网现有网络架构层次单一、缺乏核心级保护、网络组网模型不灵活，对主干链路依赖性高、推流模式单一等问题，打造带有安全智能保护和多样化分发推流模式的全新推流分发网络系统平台。

1原分发网架构

原无锡互动电视推流分发网络使用2台7712核心推流交换机，采用单层树形部署方式，对主干线路依赖强要求高，网络模式灵活度低，缺乏核心推流网络主备双路由保护，互动推流分发网安全性存在较大隐患，同时视频分发推流模式为IPQAM，模式单一，对IPQAM依赖性高。无锡互动电视推流分发系统结构较为简单，网络核心主备健壮性不够。通过多方比较，综合考虑，目前最好的办法是提高视频分发网络的性能，一套大容量低延时的视频分发网络是目前最好的选择。实现对互动电视核心推流分发系统主备网络体系的搭建，升级扩容分中心、乡镇广播站系统设备，通过核心主备及网络的合理架构，全面提升互动电视网络系统的安全性、健壮性、灵活性。建立健全中心机房、主干汇聚机房及边缘汇聚机房的三级视频分发网络体系架构。

2分发网改造规划

项目旨在充分考虑用户需求的前提下，充分发挥广电网络自身网络资源和内容优势，打造更安全智能、更多样化模式选择的业务传输网络体系，努力打造全天候零中断的新型智能化分发网系统平台。根据分发存在的问题与隐患，进行了如下新规划：1.7712核心推流交换机1与7712核心推流交换机2通过虚拟化配置，汇聚为单台核心推流交换机，实现推流分发网核心级双机备份，至二级汇聚交换机万兆1口使用环网通道下联，万兆2口通过城域波分通道下联，其中任何通道中断业务自动切换至另外通道，不会引起点播故障，通过核心级保护通道的搭建实现业务零中断。2.互动电视分发网核心备份路由均由无锡现有城域波分系统承载，城域波分已到位的站点均通过城区波分提供备份路由，其他城域波分资源暂时不到位的站点暂用环网通道。未来网络建设方向基于两种规划，一是后期在对应点位进行波分系统设备扩容，二是利用类波分PTN进行新型分发网架构试点调试。基于现有平台网络资源的安全智能分发网平台框架如图1所示，用户侧发起点播需求，根据用户点播的视频资源类型，在相应的通道推送该视频流。具体流程：用户点播片源，用户选择推流模式（IP推流或IPQAM推流），根据用户选择的推流模式分别进入IP推流通道或IPQAM推流通道，其中IP推流通道通过本地城域网承载，IPQAM推流通道进行视频推流时，需通过ERM（边缘资源管理）系统进行智能资源调度，并通过IPQAM推流网进行视频推送。

3推流分发网建设实施

IPQAM推流分发网架构如图2所示，项目具体实施建设过程。1.将2台核心推流交换机虚拟化为1台，提供核心主备保护，点播视频流以已虚拟化的核心推流交换机为本地推流输出的核心平台通道，每个二级节点机房的核心通道为万兆通道。2.将原单台7712核心推流交换机直联IPQAM的模式建设为核心推流交换机、二级汇聚交换机及IPQAM三层的网络架构，其中核心推流交换机至二级汇聚交换机搭建完备的核心主备通道，城域波分点位将承担2路核心万兆通道中的主通道。由于城域波分本身自带成环保护，安全性高，此外，将第2路核心万兆通道通过环网承载，作为第3路保护，在万兆1通道故障时，万兆2通道可零中断切换承载业务。3.试点的PTN站点则通过PTN环网保护功能用于核心万兆1通道保护功能，由于PTN网络本身分组分发的特性，可实现二级汇聚交换机的功能，故新型PTN组网架构将不再架设二级汇聚交换机，减少网络故障节点的同时节约成本，IPQAM推流分发网的末端设备为IPQAM，用于将IP数据包通过边缘调制器变成射频信号。项目实施过程中，也遇到了一些实际的困难，如分发网络的实际分布，和最初的版本存在一定的差异。针对这种情况，对分发网实际的细化布局状态进行了更新修正。在此基础上，对目前全市的环网资源和波分资源进行了各点位详情的确认，和波分组人员对网络未来规划和分发网建设分布实施进度安排进行了充分论证和科学规划。此外，本项目引入了PTN构型，由于该构型之前尚未有在本单位使用的先例，故决定在项目实施时，采用先试点再具体实施的方案。在具体操作时，通过前期对三个厂家进行分发网PTN构型架设测试，确认了本项目实施初期的厂家设备。在进行本项目PTN分发网构型实际架设时，也遇到了一些问题，如PTN设备替换二级汇聚交换机功能调试，项目实施现场通过对核心交换机、IPQAM设备的数据转发接收策略进行详细分析，配合PTN本身的转发机制与配置方式，最终实现了对核心交换端口数据包有效转发并支持多千兆端口复制的功能，即可支持多站点同时分发点播的功能。此外，对PTN环网核心保护分别进行了各故障情形的详细功能测试，保证PTN分发网系统可正式上线运营。多样化推流模式的对接也是本项目的难点之一，既需要实现本地平台IP推流功能，同时需要将省ERM调度系统对接至无锡平台，以实现IPQAM推流功能，在项目实施时，项目组有条不紊的解决了各技术难点，完成了项目设计的功能规划。在各方的共同努力下，最终本项目顺利实施，项目建设完成后分发网架构具体如下：7712核心推流汇聚交换机总共涉及下联24个机房站点，包括9个城区分中心机房及15个乡镇广播站机房。其中，城区8个分中心机房各架设1台二级汇聚交换机，城区广电机房1个站点通过两对波分万兆直连集中式IPQAM，15个乡镇广播站机房各架设1台二级汇聚交换机，推流分发网具体拓扑如图3所示。项目实现15个城域波分站点机房核心保护通道的搭建，项目首期共使用16路城域波分通道，其中14个站点各使用1路波分通道，1个广电机房站点机房使用2路波分通道，广益分中心、马山广播站各自占用1个PTN通道构建新型分发网模型进行试点，剩余9个站点汇聚交换机万兆2通道暂通过环网通道承载，后期规划搭建新型PTN网络架构用于业务承载。其中，项目依据现有互动电视推流分发汇聚节点布局，结合汇聚节点覆盖的用户规模对现有网络架构进行重新规划调整，新增扬名乡、前洲乡、钱桥乡3个二级汇聚站点机房，项目完成后二级汇聚机房站点数为23个。此外，通过对现有网络架构进行调整，实现1台二级汇聚交换机承载2〜3个站点机房用户，新增西漳乡、南泉乡、阳山乡3个站点机房并各新增1台IPQAM，另外扬名乡机房新增1台IPQAM，由此IPQAM设备将覆盖全市48个站点机房，并至少为每个站点预留3个16频点的IPQAM分组，以满足当地未来三至五年业务发展需求，IPQAM推流分发网拓扑如图3所示，IP推流分发原则上借助现有城域网进行。

4新型分发网架构技术要点

改造后的推流分发网架构，包含以下技术要点：1.项目平台将分发网单层（核心交换机至边缘调整器）缺乏保护的树形架构，建设为多层次的网状体系架构，同时具备城域波分保护与环网保护，由于城域波分自带网络成环保护，视频分发网具备三重保护，网络健壮度好，安全等级高，点播业务实现时，任一主干链路中断后所有业务将自动切换至核心备份链路，保证业务零中断。2.项目对视频分发网引入类波分PTN模型，充分利用PTN自带成环保护及分组分发的技术特点，对分发网中几个边缘节点实现了试点，通过试点实现了PTN构型承载点播视频分发网络，既实现了成环保护，同时这种新型构型创造性的在PTN上实现了二级汇聚交换机的功能，减少了设备的大规模架设，节省成本的同时保证了网络的安全性与可靠性。3.无锡点播平台对接完成IP推流方式，平台后台实现与省公司ERM系统的对接，可支持IP与IPQAM两种推流方式，平台后台支持灵活调度不同推流模式，实现用户侧自主选择推流方式，以达到更好的点播业务使用体验。项目整体流程中，有不少创新的方面，如在保持本项目网络主体架构方案的前提下，实施时具体网络模式灵活多样，可充分的实现因地制宜，合理架构，实现了既可充分利用现有网络资源，又具备多样化的架构备份形式，充分保障了系统运行的稳定性。尤其是新PTN架构的引进，对未来网络架构的模式提供了很好的模式参考，该模式既经济实用，同时兼具安全稳定性。项目后期建设会重点采用PTN构型，由于PTN光分组分发的特性，代表了目前网络技术发展的趋势，具备低成本，同时秉承光传输高可用性、高可靠性、高带宽和高效带宽管理等优势，对业内其他公司具有很好的实施借鉴价值。此外，推流模式的多样化选择打破了广电传统的以IPQAM为核心的边缘下发模式，在IP化大趋势下引进IP推流方式，可充分利用现有核心网络资源，成本较低，且配置灵活可变，扩容简便。双推流模式对点播分发系统功能实现提供了双网络主备路选择，极大的提升了用户的点播体验，该技术理念可在行业内进行推广使用，

5结束语

“三网融合”概念提出后，无锡成为“三网融合”第二批试点城市，在视频为王的电视业务发展新时代，视频点播业务将在未来广电业务体系中占据重要的地位，正在迅速赢得越来越多的用户。目前无锡已完成本地点播平台的搭建，项目旨在对无锡现有视频点播分发网进行全面改造升级，将现有视频分发网建设为多层次，带多样化核心保护和智能切换的网络平台，极大的提升现有网络的安全性与健壮性。此外，项目开发了视频的IP/IPQAM混合推流模式，并通过与省播控ERM系统、无锡本地点播平台对接，实现同时支持IPQAM及IP推流模式，用户可根据实际情况及个体需求自主选择，由此充分保障用户的视频点播业务使用体验。该项目的建设将对无锡本地视频点播业务的推广发展发挥极其重要的作用，同时项目案例可供模式化推广，具有极好的技术示范和借鉴价值。

参考文献：

[1]丁文华.如何布局广电的未来网络架构[N].中国信息化周报，2014,26.

[2]姚晴麟，刘科才，王骏.广电局域网内的内容分发与安全查杀网络架构分析[J].广播与电视技术，2017，44(6).

[3]王文轩.广电运营商流推送能力封装与开放的研究[J].民营科技，2012(11).

作者:周宇 单位:江苏省广电有线信息网络股份有限公司无锡分公司