嘉興廣電IP城域網無源化建設與管理

文/沈鋒 俞驍敏

概述

嘉興華數廣電網絡公司為了積極響應國家“三網融合”“寬帶中國”戰略，網絡覆蓋范圍不斷擴大，接入傳輸和交換能力不斷增強，而且隨著互動業務向著高清化、4K化、多元化發展，這些對IP城域網的穩定性和延展性提出了更高的要求。原有IP城域網絡隨著業務發展出現了以下問題：

（1）骨干以及接入網絡面臨質量和性能的瓶頸。

（2）設備功能單一，管理分散，遠程管理能力較弱。

（3）維護人員需要學習不同的設備指令(CLI)來維護設備，很不方便。

（4）廣電傳統的POP機房條件簡陋，非標準化問題突出。

近年來，嘉興華數通過積極探索與實踐，以網絡的無源化改造為抓手，與智能網絡管理系統結合運用，較好地解決了上述問題。

1.無源化建設

1.1 現狀分析

圖1 網絡架構圖

嘉興華數四個核心機房分布在城區的四個方向，每個核心機房部署的核心交換機與匯聚交換機構成IP城域網的核心層+匯聚層網絡，承擔了嘉興市區城域網業務的接收和轉發業務。四個機房之間的核心層網絡共同組成了嘉興華數城域網的骨干網絡。核心機房位于城區的四個方向，有利于城市環網的建設，但是，每個機房內大量的網絡設備和分散的地理位置也給設備管理帶來了一定的壓力。核心層網絡與省公司浙江華數的省干網絡設備有大量的互聯業務，這就需要兩者之間建立大量的互聯路由來維持通信工作，保證業務的正常運作。在IP城域網中，隨著高帶寬寬帶業務和高清視頻業務的規模化，原有的核心—匯聚—小區機房—LAN光點（圖1）這種組網模式無論是接入模式還是硬件性能都已經無法滿足高帶寬業務的需求。廣電原有的網絡隨著網絡技術與業務需求的變化已經成為掣肘廣電業務發展的一個重要因素，網改迫在眉睫。

1.2 城域網改造升級

為了解決網絡質量和設備性能的瓶頸，提高網絡的可管理性，降低網絡維護的難度，提高網絡各個節點的穩定性。嘉興華數根據多年的運營和維護經驗對IP城域網實施進行了改造升級。

城域網全面升級時的核心交換機與匯聚交換機主要使用了華為S12712和S5720。在構建網絡時使用設備集群技術，有效減少了管理設備的數量。核心設備利用CCS2技術（Cluste Switch System Generation2），通過交換網板直接依靠集群接口進行互聯。四個核心機房中的核心層網絡改造后，均使用兩臺華為S12712進行虛擬化組成集群，匯聚層網絡采用兩臺華為S5720進行虛擬化組成集群（圖2）。

圖2 交換機集群

骨干網主要由一個中心機房、三個分機房組成，中心機房由一臺核心交換機設備四路10G鏈路與省級網絡互聯，各個機房通過兩臺交換機堆疊虛擬化為一臺設備互聯，中心機房互聯交換機下行與中心堆疊交換機和三水灣堆疊交換機互聯。網絡主要覆蓋的業務為主營IPTV和寬帶業務，寬帶業務由核心機房和各個分中心機房各有兩條10G的鏈路與部署在中心機房的兩臺SR撥號服務器互聯做均衡負載實現，IPTV業務在整個城域網中通過三層地址互聯實現通信。中心、三水灣、河西、城南構成4個機房城域網骨干網絡，內網IGP協議使用IS-IS互聯，與外網互聯使用BGP協議，內網骨干路由之間同時使用IBGP協議，所有核心上的不同vlan的業務地址段靜態路由都引入IS-IS之中。

在3層交換中，為了節省地址，簡化配置，在匯聚層交換機中所有的社區IPTV業務被劃分為不同的VLAN，每個VLAN分配了一個21位地址段，然后通過交換機上行口與核心互聯，在核心上配置靜態路由將這些分配的地址指向該匯聚交換機，最后在核心交換機上將這些靜態路由導入到IS-IS路由表中。城域網中所有骨干之間的鏈路通過對IS-IS的配置能夠對網絡的變化迅速感知，可以使路由器快速地感知拓撲的變化并且重新計算路由，從而提高收斂速度。

1.3 接入網無源化建設

利用EPON（Ethernet Passive Optical Network）技術，我們對嘉興華數接入側網絡進行全面的升級。在核心機房部署OLT設備與匯聚層華為S5720互聯，在用戶側部署ONU代替原有的小區樓道接入交換機，中間利用ODN（Optical Distribution Network）網絡進行傳輸。小區POP機房內拆除原有的匯聚交換機和光纖收發器模塊，設置ODF框實現ODN網絡的跳接。升級完成后，POP機房內不再有網絡業務的供電設備，實現無源化。OLT的PON口支持1:64的分光比，在實際應用中，嘉興華數采用1:32的分光比，相較于原有的POP機房48口匯聚交換機，OLT支持的接入側網絡設備數量有巨大的提升，從而減少了匯聚設備的數量，節約了大量的管理IP，方便了網絡運維人員的管理。

1.4 建設以及成果

截至2018年5月底，嘉興華數完成了四個核心機房8臺華為S12712型交換機和24臺華為S5720交換機的部署工作，每臺設備配備冗余主控引擎，以及高密度萬兆板卡和千兆板卡。每個機房的華為S12712和S5720分別組建集群，配置ISIS和BGP協議。與此同時，市區內的所有小區按計劃有序地進行POP機房無源化改造工作，目前，城區所有小區POP機房無源化改造基本完成。POP機房的無源化改造工作，解決了原來的POP機房環境問題，也減少了接入網有源設備的數量，進一步提升了接入網的質量。

（1）完成了嘉興華數城域網的全面升級工作。核心層設備集群具備了34.88T的交換能力與80G的互聯帶寬，消除了設備的單點故障，滿足嘉興華數未來五年業務的發展需要。接入層利用EPON技術實現了無源化改造，有效減少了接入層的有源設備，提升了網絡的可靠性。

（2）使用ISIS和BGP協議確保路由的穩定性。核心層網絡采用ISIS和IBGP進行域內路由通信，使用EBGP進行域外路由尋址，大大減少了數據在城域網中通信的網絡延遲，避免網絡震蕩，提高了網絡的穩定性，提升了用戶感知。

嘉興華數積極推進雙向網絡建設，互動電視業務和云寬帶業務用戶規模增長迅速，截至本文撰寫時嘉興市區及鄉鎮共有12萬戶互動電視用戶和7萬云寬帶用戶。隨著技術的進步，嘉興華數業務發展迅速，互動電視從原有的標清節目發展到了高清節目并向4K逐漸演進，用戶寬帶業務從10M帶寬發展到了100M帶寬接入。

2.IP城域網管理

2.1 城域網管理現狀

硬件層面：核心機房內都有核心交換機、匯聚交換機以及EPON網絡中的OLT 設備，設備種類繁多，數量大且隨著業務開展的需要將會不斷地新增設備，設備管理工作面臨著巨大的壓力。

業務接入層面：隨著高帶寬業務和高清視頻業務的推廣接入設備網元數量以及業務量激增，對日常網絡維護提出了更高要求，如何有效管理接入側設備，提高用戶的體驗和感知是迫切需要解決的問題。

所以，隨著嘉興華數網絡業務、設備、規模的不斷擴展，網絡管理越來越復雜，迫切需要一套統一的網絡智慧管理系統（圖3），幫助運維人員高效的管理網絡，為公司業務的正常運營提供保障。

圖3 網絡架構圖

2.2 智能網管平臺部署與應用

2.2.1 城域網管理eSight

考慮到網絡設備的多樣性與豐富性，我們在構建網絡的時候利用SDN（ Software Defined Network）規劃，將設備的數據業務與管理功能分離，引入eSight智能網管平臺協助網絡運維。“以拓撲為中心，簡化管理，提升運維效率”的管理理念，通過統一管理平臺對網絡中的設備進行可視化操作。

在不同層次的網絡配置不同的IP地址段加以區分，智能平臺通過SNMP協議解析配置的IP網段地址，逐個針對有效IP地址發送SNMP連接請求，對于能正常收到SNMP響應報文的IP地址，則認為設備發現成功，從而實現平臺對設備的自動發現，并將結果列表供運行維護中心的網絡工程師選擇需要加入的設備。然后，通過LLDP協 議（Link Layer Discovery Protocol）、Sidebyside鏈路和MAC轉發表計算設備的邏輯鏈路，確定設備層次并添加到網絡拓撲中。在城域網中通過eSight平臺可以實現：

（1）故障的主動預防。

（2）維護全方位可視化診斷。

（3）設備的自動發現。

（4）業務的快速開通。

2.2.2 接入網管理NNM

在接入網絡中，為了對EPON網絡進行更高效率、更便捷的管理，我們引入了Nview NNM（Raisecom Nview Network Node Management System）智能網管平臺。采用標準信管理網絡（TMN）模型，自上而下主要分成業務管理層、服務管理層、網絡管理層、網元管理層、網絡網元層等。NView NNM智能網管平臺主要作用于TMN模型的網絡管理層和網元管理層，向上對網絡進行配置、控制和監督，向下管理傳輸網、接入網、數據的網元（圖4）。

圖4 平臺部署示意圖

在每一臺OLT上啟用SNMP協議，通平臺使得需要管理的ONU（MSG）自動被平臺（iTN）發現，并且根據OLT與ONU的創建關系生成拓撲，直觀展示了設備之間的真實拓撲關系。OLT通過ONU不同的端口標識（LLID）進行管理，節約設備管理IP。所有發現設備會根據型號生成相應的可視化面板，如RS5508型OLT，RS5108型ONU可以直接通過面板進行OLT的業務配置，ONU發現注冊和ONU的業務下發。無需使用CLI命令行進行配置，減少了因為設備型號不同導致的配置命令的不同，并且支持模版批量導入，加快了運維人員設備的配置與業務更改。并且通過分權管理的方式，不同用戶權限可以管理和進行的操作不同，防止平臺數據被篡改或者誤操作。

通過NView智能平臺實現了：

（1）設備統一管理，降低建設投資成本。

（2）設備自動發現與業務快速保障。

（3）可視化界面與邏輯拓撲圖（圖5），方便管理。

（4）實時監控，告警過濾，處置響應及時。

圖5 NView NNM拓撲信息

（5）分權分域管理，保障運維安全。

2.3 應用

網管平臺的使用使管理人員能夠清楚地了解到在網設備的分布情況與槽位使用情況，方便網絡改造與擴容。模塊化設計使得各功能模塊即插即用，滿足不同的網絡需求；分布式結構支持在線擴展網絡管理能力，動態適應網絡規模變化；專用的升級工具，升級前進行系統備份，為系統平滑升級提供了可靠保障。通過智能網管平臺近一年的使用，將用戶新業務開通時間由原來的48小時縮短到12小時，故障平均修復時間從原來的3小時縮短到2小時以內，每名網格經理可管理的網格規模從3000戶提升到了5000戶。

總結

嘉興華數作為新一代廣電數字電視業務和基礎電信業務的綜合運營商，對于網絡建設與業務推廣在考慮經濟效益的同時積極考慮社會效益。對現有城域網的全面升級及智能網管平臺的應用在提升業務競爭力的同時，提升了用戶體驗感知，積攢了良好的口碑，樹立起了嘉興華數廣電的品牌形象。

全面升級后的網絡可以全面支持廣電TVOS系統部署；建立起全市范圍內的應急廣播系統，為廣大市民應對突發事件提供寶貴的預警時間；支持4K超高清視頻點播，為用戶提供不一樣的體驗；IPV6的應用部署，為IPV6全省推進有較好的示范。