廣電行業專網優化改造

金曉華

（浙江省海寧市廣播電視臺網絡中心，浙江 海寧 314400）

1 某市交通行業專網現狀

某市交通行業網絡設備主要的接入方式是就近接入當地數據業務專網。該專網采用千兆以太網技術于2002年建成并投入使用，它為交通業務信息化應用提供了一個較為穩定的運行支撐平臺。該網絡主要設備是思科3550。網絡拓撲圖如圖1所示。

該業務專網的主干是公司總部大樓內網與廣電的思科核心交換機4006互連，然后廣電核心交換機分別連接到廣電中心的思科3550和廣電站B的思科3550交換機，網絡的帶寬是1000 Mbit/s，然后各個業務點的局域網通過百兆光纖收發器分別上連至廣電中心機房交換機或者廣電站B交換機，網絡帶寬為100 Mbit/s。近年來，總公司為了各個分公司網絡的可靠性，保證各項業務的連續性，又從電信為每個分公司租了10 Mbit/s的MSTP鏈路，這條專線直連在分公司交換機上，實現互相備份。目前開展的主要業務是公司內部OA網、因特網、室外廣告屏、視屏監控網等，接入方式為通過光纖收發器直接接入當地廣電數據專網，所有的業務服務器都在公司總部的一個VLAN內。

2 網絡存在的主要問題

隨著交通行業智能設備建設的快速發展，對網絡資源的使用要求也越來越高，不僅有信息的傳輸，還有大量的視頻應用，所以矛盾也日益突出，前端設備直接通過專網接入主要存在以下問題:

1）高清晰抓拍圖片及大量的視頻流量使現有網絡難以滿足業務需求，每路高清攝像機的帶寬達到6 Mbit/s，如果廣電站至分公司的鏈路斷開，那么分公司的流量都在10 Mbit/s的MSTP鏈路上，這樣，如果有高清攝像機業務，10 Mbit/s的帶寬根本不夠用，就會造成網絡擁塞，導致不能正常使用業務專網。因此，如果分公司要上高清網絡機項目就必須改造現有的網絡，提升網絡的帶寬。

2）由于目前全市網絡業務點不斷增多，企業辦公占用了很大一部分資源，導致整個公司的網絡IP地址資源日趨緊張。地址分配不盡合理，管理不便，靈活性不夠，沒有能夠與網絡層次、路由協議規劃、流量規劃等結合起來考慮。

3）網絡層次過多，二、三層網絡重疊，結構不盡合理，冗余度不夠，穩定性、可靠性差。

4）設備接入點雖然都放置在封閉的室外機箱內，但仍存在可能被非法接入公司業務專網的隱患，不符合總公司對網絡使用的安全要求。

隨著交通行業高清智能設備的不斷投入使用，網絡運營商必須為該市交通行業建設一個全新的高性能、高安全、高可靠的路由交換環型骨干網，承載IP路由交換業務，滿足公司因特網、室外廣告屏、高清攝像機等業務的發展需要。

3 網絡的改造與優化

3.1 設備的選型

在交通行業專網這個方案中，考慮到有大流量視頻應用，而且將來也是以視頻應用為主，所以整個網絡分3個核心節點，分別為臺中心機房、發射中心機房及中心站機房。將來如果業務點增加，可以考慮把視頻存儲這一塊下移，把存儲服務器下移到3個核心接點機房。設備方面，采用3臺華三的S5500-28F-EI交換機作為核心交換機。H3C S5500-EI系列交換機支持兩個擴展槽位，每個槽位支持最大兩端口的10 GE擴展模塊及兩端口的CX4擴展模塊，在實現千兆匯聚或接入時保留進一步支持10 GE的擴展能力，盡力保護用戶投資。S5500-28F-EI交換機有24個SFP千兆端口，8個復用的10/100/1000Base-T以太網端口（Combo），2個擴展槽位，背板帶寬達到256 Gbit/s，交換容量（全雙工）達到192 Gbit/s，包轉發率（整機）達到96 Mpulse/s（兆脈沖/s），接口數量也滿足組網的需要。

接入層采用華三公司的S3100-26TP-SI作為接入交換機。H3C S3100系列千兆交換機具有19.2 Gbit/s的總線帶寬，為所有端口提供二層線速交換能力，同時支持千兆上行，滿足當前多業務融合對高帶寬的需求。同時具有完備的安全和QoS控制策略等特點，滿足企業用戶多業務融合、高安全、可擴展、易管理的建網需求。

3.2 拓撲改造[1]

由于原網絡結構比較復雜，串接比較多，將網絡結構也一并進行了優化，優化改造后的拓撲結構如圖2所示。廣電中心、發射中心、中心站作為3個核心節點形成主環網，構成IP千兆網的核心層環網，同時市臺附近接入層交換機H3C 3100接入廣電中心S5500核心交換機，西片站1、西片站2、西片站站3、中心站下聯接入層交換機H3C 3100接入中心站S5500核心交換機，東片站1、東片站2、東片站3、東片站4、車片站5及發射中心接入層交換機H3C 3100接入發射中心S5500核心交換機，同時把所有的交通業務點、室外廣告屏、視屏監控部分全部接入當地廣電站H3C3100交換機。

網絡改造后的優點有:

1）扁平化設計，減少匯聚層，縮短二、三層收斂時間。

原來的網絡由于層次太多，網絡收斂速度慢，而且帶寬大部分都是100 Mbit/s的，而且有些業務點要經過三、四級傳輸才能與服務器通信。網絡改造的思路是由于網絡不是很大，但是傳輸的數據量大，大部分都是高清視頻流量，所以簡化網絡的層次結構，簡化匯聚層，接入層直接與核心層交換機互連，儲存服務器直接連接核心層交換機。每個業務點只要通過兩級傳輸，就可以與服務器通信。通過網絡扁平化之后，接入層數據流量穩定均衡，整個網絡流量平穩。網絡管理更加從容、簡化，使網絡管理部門的運維工作更加簡化、高效。

2）3個核心互聯采用RRPP快速環網保護協議（Rapid Ring Protection Protocol，RRPP），實現鏈路的冗余，保證網絡的可靠性，并能實現鏈路毫秒級收斂，保證網絡的高可用性[2]。

物理保護:臺中心、發射中心、中心站3個節點采用環形網，而且可采用鏈路捆綁技術將多條千兆鏈路匯聚，在保證備份的同時，可進一步提高連接帶寬，將來可根據需要平滑升級到萬兆。

協議保護:3個核心互聯采用RRPP技術。RRPP是一個專門應用于以太網環的鏈路層協議。它在以太網環完整時能夠防止數據環路引起的廣播風暴，而當以太網環上一條鏈路斷開時能迅速恢復環網上各個節點之間的通信鏈路，具備較高的收斂速度。目前，解決二層網絡環路問題的技術有STP和RRPP。STP應用比較成熟，但收斂時間在秒級。RRPP是專門應用于以太網環的鏈路層協議可，以提供接近50 ms的業務快速收斂技術，具有比STP更快的收斂速度。并且RRPP的收斂時間與環網上節點數無關，可應用于網絡直徑較大的網絡。同時在RRPP的基礎上啟用OSPF動態路由協議以提供三層的冗余備份。

3）通過對VLAN、IP地址規劃，提高網絡的高效利用，方便運維人員進行故障定位、排除[3]。

該行業的業務主要有交通業務點、室外宣傳屏、高清攝像機、視屏監控等，通過業務分析發現交通業務點、室外宣傳屏這2個業務數據量不大，高清攝像機、視屏監控數據流量大，而且是持續的，所以在每個業務點上通過增加一臺支持IEEE802.1q的交換機來做業務區分。把交通業務點、室外宣傳屏劃分在一個VLAN里，高清攝像機、視頻監控單獨劃分一個VLAN。同時每個廣電站使用不同的VLAN和IP地址段。

在IP地址段規劃方面，由于IP地址是全局且唯一的。因此IP地址的規劃和劃分，要考慮整個城域網的容量，以及在不同局點的分段和分配，一定要有預留，避免地址二次調整給用戶特別是靜態用戶造成影響。所以在每個核心節點都分配32個C類的地址容量，同時便于做路由匯聚。另一個原則是，在業務可行的基礎上，盡量使用私網地址。由于前期，所有的業務全部接入在業務專網下，所以占用了很大一批業務專網的地址，導致總公司分配IP地址時捉襟見肘。因此，此次網絡改造新申請了一段私網地址，以后所有的室外設備全部使用新申請的私網地址，規劃后的VLAN ID和IP地址表如表1所示。

表1 某市廣電行業專網VLAN ID及IP地址規劃表

4）保持網絡的互連互通。

由于前期的服務器全部使用公司內網地址，為了保證平滑過渡，在網絡改造的時候原服務器保留內網地址段不變，在公司總部機房的核心交換機上配置靜態路由與本地業務網互連。這樣，目前在線的室外智能設備在網絡改造的時候能夠正常工作，不受網絡改造的影響。以后新架設的服務器全部采用新的地址，具體地址規劃如表1。同時，考慮到新建設的視頻監控部分全部采用數字設備（每個點大致需要帶寬70 Mbit/s），因此規劃將新建的視頻監控部分在3個核心接點分開儲存，即表1中3個核心接點的臺中心視頻存儲，將新建室外宣傳屏等數據量小的部分全部匯總到總公司機房集中存儲。

4 總結

網絡改造完成以后，承載的業務有交通智能設備121個業務點，室外宣傳屏37個業務點，數字監控171個業務點，高清網絡攝像機48個業務點（每個點帶寬6 Mbit/s），到2012年底，新增高清業務設備點55個，這55個高清業務點需要帶寬70 Mbit/s。IP寬帶城域網的建設與改造優化任重道遠，隨著寬帶業務和應用的迅猛發展，特別是高清數字視頻的廣泛應用，對廣電網絡的要求也越來越高，城域網的優化與改造也必須推進到一個新的層面。本文根據近幾年某市廣電城域網的建設與優化，總結了在實踐過程中的一些經驗，希望對各地廣電部門開展數據增值業務有一些借鑒作用。

[1]李學軍，李宏.寬帶IP城域網的優化策略與實踐[M].北京:人民郵電出版社，2002.

[2]杭州華三通信技術有限公司.新一代網絡建設理論與實踐[M].北京:電子工業出版社，2011.

[3]韓軼.金湖廣電帶寬IP城域網優化改造[J].電視技術，2006，30（5）:75-77.