论文部分内容阅读
摘要：笔者主要介绍了IPTV的网络组网架构和二级组播组网方式，并重点探讨了如何利用网络虚拟化、anycast RP技术解决设备冗余和BFD技术解决链路冗余等技术实践方案。
关键词：IPTV；anycast RP；BFP；multicast
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）12-0011-02
1 IPTV组网架构
随着信息科技技术在广播、电影、电视行业的广泛应用，画面、声音、文字等的有效结合增加了广播电视节目的感染力。
与其他行业相同，计算机网络技术对传统的广播电视行业的发展起到了积极的促进作用。其与广播内容的有机整合，使用广播电视的性能更加完善，使电视传媒给观众们提供了更加丰富、多元的内容和按需所取的方式，满足了信息时候，大众用户的大部分需求。笔者对提供该能力的平台网络进行简单的探讨。
IPTV基于IP网络提供服务，因此需要考虑网络区域的独立性和稳定性。随着运营商集约化、业务的集中式部署思路。同时又要考虑到网络的复杂性，节约省集中设备资源的前提下，目前运营商的IPTV组网主要采用二级组播、独立组播域的方式部署。
在省集中层面，全省每个地市部署一套系统（以下简称区域中心）接收省中心通过组播下推的视频流，所有地址部署平台配置相同的RP和相同的组播IP地址。
地市区域中心以允当组播接收者的角色接收到省中心码流后，同时又以组播提供者的角色面向城域网用户提供组播服务。具体组网如图1所示：
2 二级组播部署的方式
IPTV的内容下推部署有三种方式类型。
方式一：省中心向地市区域中心推直播节目内容时，采用单播的方式，再由地市区域中心以组播的方式向城域网用户提供节目码流，此种方式主要是如果省内地市太多，就需要省中心提供多套面向地市提供服务的省中心节目码流服务器，同时由于又要考虑平台设备的冗余性，平台部署的设备服务器要新增加两倍的数量，但对于省到地节目流下推，可以通过控制单播路由的方式，做到省到地节目内容承载冗余链路的负载均衡。
方式二：省中心向地市区域中心推直播节目内容，采用组播的方式。地市区域中心向城域网用户推流时同样也将采用组播，由于省中心的组播流只在地市区域中心进行终结，同时又为了每个地市城域网内部只采用本区域内的RP，所以将采取在地市区域中心网络设备上配置两个RP地址，并采用RP加ACL的方式，使每个RP只对特定的组播地址进行注册。同时又降低了全省所有地市由于RPF所带来的组播故障风险。将PIM邻居终结在每个城域网A类与D类路由器的三层接口。具体部署方式如图2所示：
方式三：省中心一套组播流直接向全省所有用户提供直播节目流服务。此种组网虽然简化了地市区域中心节点的组播服务器的部署，但由于全省需要共用同一个RP地址，但各地市城域网设备的RPF检测环境的复杂度有所增加，同时故障时影响用户的范围面较大。
针对以上三种组网方式的权衡利弊，目前运营商大部分采用第二种二级组播下推直接节目流的方式。
3 设备和链路冗余
目前运营商重要平台都将采用主备冗余和负载均衡冗余的方式。
3.1 IPTV环境中的设备冗余
1）在IPTV环境中的省到地区域中心组播推流的RP设备方面，由于区域中心基本都是直接与服务器对接，为了解决端口密度和三层网络中多台主机在同一网段的通信问题，一般采用交换机部署，目前国内几家大的厂家都对虚拟化技术比较成熟。所以一般都采用两台三层交换机设备进行虚拟化来解决省中心和区域中心组播RP的设备冗余问题。
2）在IPTV环境中的区域中心到用户侧推流的RP设备方面，根据pim-sm组播的工作机制，RP只承担组播源和接收者的注册功能，只需要三层路由可达的路径满足RPF检测机制即可满足需求。所以一般采用城域网的SR或者CR路由器承当RP的工作。而且国内外主流厂家的路由器一般都支持anycast RP带来的冗余场景。具体部署方式如图3所示：
3.2 IPTV环境中的链路冗余
由于以太网技术的发展，目前运营商对于长途远距离的传输，一般采用波分，通过网络设备的GE端口进行流量承载。
由于各个地市城域网以通过A类与D类路由器运行BGP的方式，实现各地市之间的163公网之间的互联互通。但每个地市城域网的区域中心都需要向IPTV省中心获取组播码流。具体如图二，在这种场景下，由于在IPTV的组网中，各地市之间并不需要相互通，即只和省中心通信即可，为了减轻网络的复杂度，一般IPTV的省到地链路都采用静态路由进行精确控制目标流量的转发。
由于中间经过了传输波分设备，对于一条省到地的链路，如果省中心的设备板卡故障，地市区域中心设备端口肯定不能检测到，那么区域中心指向省中心的静态路由就不会消失，这样就将出现数据转发过程中被丢弃的情况。在这种环境下，静态路由的链路冗余环境一般只有两种，分别的VRRP和BFD路由链动。但笔者建议在组播环境中尽量不要使用VRRP。由于IPTV数据中心的网络规模一般比较大，网络结构比较复杂，网络应用比较多，收敛速度慢，再加上VRRP协议本身需要组播来维持，因此，使用VRRP协议的网络组播流量一般远大于同等规模的网络，这些组播流如果不加以控制，容易形成组播风暴，造成整个网络的瘫痪。网络内部也有一些依赖广播和组播而实现的功能，如NTP、ARP等。这些组播的存在，可能会在某一时刻造成局部的网络“塞车”，演变成滚雪球的效应，甚至成为形成组播风暴的诱因。对各类组播包的控制复杂，不易维护。因此，笔者不建议采用此种方式。笔者在实施部署时就碰到过组播风暴的情况，导致IPTV业务组播报文不能正常被转发接收。BFD双向链路转发检查技术，主要为了解决网络中链路中断时在动态和静态路由环境中加快路由收敛的问题。但此技术主要考虑的问题是异厂家设备之间的对接运行有一定的难度。所以在IPTV的组网环境中，对于平台的网络设备尽量采用同一厂家相同类型的网络设备。具体部署方式如图4所示：
4 结束语
建设支持大规模组播业务的综合网络，减轻网络流量带宽压力，给运营商网络提出了前所未有的挑战。以上是笔者对IPTV承载网络建设和维护过程中的一些浅薄认识，主要介绍了如何利用组播技术对承载网进行优化设计的一些问题，在组播部署方面提出了探讨思路，融合了一些新的网络技术，希望能对参与IPTV承载网络建设和维护的辛勤劳动工作者有一定参考价值。
关键词：IPTV；anycast RP；BFP；multicast
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）12-0011-02
1 IPTV组网架构
随着信息科技技术在广播、电影、电视行业的广泛应用，画面、声音、文字等的有效结合增加了广播电视节目的感染力。
与其他行业相同，计算机网络技术对传统的广播电视行业的发展起到了积极的促进作用。其与广播内容的有机整合，使用广播电视的性能更加完善，使电视传媒给观众们提供了更加丰富、多元的内容和按需所取的方式，满足了信息时候，大众用户的大部分需求。笔者对提供该能力的平台网络进行简单的探讨。
IPTV基于IP网络提供服务，因此需要考虑网络区域的独立性和稳定性。随着运营商集约化、业务的集中式部署思路。同时又要考虑到网络的复杂性，节约省集中设备资源的前提下，目前运营商的IPTV组网主要采用二级组播、独立组播域的方式部署。
在省集中层面，全省每个地市部署一套系统（以下简称区域中心）接收省中心通过组播下推的视频流，所有地址部署平台配置相同的RP和相同的组播IP地址。
地市区域中心以允当组播接收者的角色接收到省中心码流后，同时又以组播提供者的角色面向城域网用户提供组播服务。具体组网如图1所示：
2 二级组播部署的方式
IPTV的内容下推部署有三种方式类型。
方式一：省中心向地市区域中心推直播节目内容时，采用单播的方式，再由地市区域中心以组播的方式向城域网用户提供节目码流，此种方式主要是如果省内地市太多，就需要省中心提供多套面向地市提供服务的省中心节目码流服务器，同时由于又要考虑平台设备的冗余性，平台部署的设备服务器要新增加两倍的数量，但对于省到地节目流下推，可以通过控制单播路由的方式，做到省到地节目内容承载冗余链路的负载均衡。
方式二：省中心向地市区域中心推直播节目内容，采用组播的方式。地市区域中心向城域网用户推流时同样也将采用组播，由于省中心的组播流只在地市区域中心进行终结，同时又为了每个地市城域网内部只采用本区域内的RP，所以将采取在地市区域中心网络设备上配置两个RP地址，并采用RP加ACL的方式，使每个RP只对特定的组播地址进行注册。同时又降低了全省所有地市由于RPF所带来的组播故障风险。将PIM邻居终结在每个城域网A类与D类路由器的三层接口。具体部署方式如图2所示：
方式三：省中心一套组播流直接向全省所有用户提供直播节目流服务。此种组网虽然简化了地市区域中心节点的组播服务器的部署，但由于全省需要共用同一个RP地址，但各地市城域网设备的RPF检测环境的复杂度有所增加，同时故障时影响用户的范围面较大。
针对以上三种组网方式的权衡利弊，目前运营商大部分采用第二种二级组播下推直接节目流的方式。
3 设备和链路冗余
目前运营商重要平台都将采用主备冗余和负载均衡冗余的方式。
3.1 IPTV环境中的设备冗余
1）在IPTV环境中的省到地区域中心组播推流的RP设备方面，由于区域中心基本都是直接与服务器对接，为了解决端口密度和三层网络中多台主机在同一网段的通信问题，一般采用交换机部署，目前国内几家大的厂家都对虚拟化技术比较成熟。所以一般都采用两台三层交换机设备进行虚拟化来解决省中心和区域中心组播RP的设备冗余问题。
2）在IPTV环境中的区域中心到用户侧推流的RP设备方面，根据pim-sm组播的工作机制，RP只承担组播源和接收者的注册功能，只需要三层路由可达的路径满足RPF检测机制即可满足需求。所以一般采用城域网的SR或者CR路由器承当RP的工作。而且国内外主流厂家的路由器一般都支持anycast RP带来的冗余场景。具体部署方式如图3所示：
3.2 IPTV环境中的链路冗余
由于以太网技术的发展，目前运营商对于长途远距离的传输，一般采用波分，通过网络设备的GE端口进行流量承载。
由于各个地市城域网以通过A类与D类路由器运行BGP的方式，实现各地市之间的163公网之间的互联互通。但每个地市城域网的区域中心都需要向IPTV省中心获取组播码流。具体如图二，在这种场景下，由于在IPTV的组网中，各地市之间并不需要相互通，即只和省中心通信即可，为了减轻网络的复杂度，一般IPTV的省到地链路都采用静态路由进行精确控制目标流量的转发。
由于中间经过了传输波分设备，对于一条省到地的链路，如果省中心的设备板卡故障，地市区域中心设备端口肯定不能检测到，那么区域中心指向省中心的静态路由就不会消失，这样就将出现数据转发过程中被丢弃的情况。在这种环境下，静态路由的链路冗余环境一般只有两种，分别的VRRP和BFD路由链动。但笔者建议在组播环境中尽量不要使用VRRP。由于IPTV数据中心的网络规模一般比较大，网络结构比较复杂，网络应用比较多，收敛速度慢，再加上VRRP协议本身需要组播来维持，因此，使用VRRP协议的网络组播流量一般远大于同等规模的网络，这些组播流如果不加以控制，容易形成组播风暴，造成整个网络的瘫痪。网络内部也有一些依赖广播和组播而实现的功能，如NTP、ARP等。这些组播的存在，可能会在某一时刻造成局部的网络“塞车”，演变成滚雪球的效应，甚至成为形成组播风暴的诱因。对各类组播包的控制复杂，不易维护。因此，笔者不建议采用此种方式。笔者在实施部署时就碰到过组播风暴的情况，导致IPTV业务组播报文不能正常被转发接收。BFD双向链路转发检查技术，主要为了解决网络中链路中断时在动态和静态路由环境中加快路由收敛的问题。但此技术主要考虑的问题是异厂家设备之间的对接运行有一定的难度。所以在IPTV的组网环境中，对于平台的网络设备尽量采用同一厂家相同类型的网络设备。具体部署方式如图4所示：
4 结束语
建设支持大规模组播业务的综合网络，减轻网络流量带宽压力，给运营商网络提出了前所未有的挑战。以上是笔者对IPTV承载网络建设和维护过程中的一些浅薄认识，主要介绍了如何利用组播技术对承载网进行优化设计的一些问题，在组播部署方面提出了探讨思路，融合了一些新的网络技术，希望能对参与IPTV承载网络建设和维护的辛勤劳动工作者有一定参考价值。