鄭德華

（太原有線電視網絡有限公司，山西 太原 030024）

1 互動電視平臺的建設背景

在中國經濟快速發(fā)展和“三網融合”的大背景下，廣電運營商數字電視DVB系統提供的單向數字電視廣播服務的局限性日益凸顯，不僅無法向人們提供更豐富、更新穎、更有吸引力的用戶體驗，同時，DVB系統的直播內容和簡單的信息發(fā)布等技術模式也局限了運營商的盈利增長空間。而另一方面，來自互聯網的網絡電視、PC流媒體、視頻下載網站和來自電信運營商的IPTV正伴隨網絡及技術的成熟而大有蠶食廣電運營商市場的勢頭，競爭勢態(tài)已然形成。

我們作為二、三線城市廣電運營商，必須面對未來的挑戰(zhàn)，考慮未來實現三網融合業(yè)務。我們需要穩(wěn)步推進廣電賴以生存的視頻業(yè)務，如高清互動電視，并在此基礎上逐步發(fā)展網絡使其具備支撐三網融合業(yè)務的能力?；与娨暿抢脤拵ЬW絡，以家用電視機（需配置機頂盒）作為主要收視終端，通過HFC網絡來提供包括電視節(jié)目在內的多種交互式數字媒體服務。對運營商來說，這意味著新的市場機會，通過向用戶提供互動電視業(yè)務（對廣電來說，這是增值業(yè)務）可以增加收入，同時增加對收視用戶的黏性，并提煉出高端用戶，從而促動廣電增值業(yè)務的發(fā)展，為用戶提供可供選擇的差異化服務，提升服務水平和服務意識，這些對廣電運營商來說尤為重要。

2 互動電視視頻服務系統的建設

2012年3月，我公司開始新建互動TV2.0系統，系統支持高清與標清影片混部播放，高清碼流采用H.264的8 M格式，標清碼流采用H.264的1.9 M格式。本期新建系統支持4 000條標清點播并發(fā)流，1 000條高清點播并發(fā)流。

2.1 本期互動TV2.0系統的兩個階段

2.1.1 TV2.0-1期建立流服務系統

具體功能模塊包括：①LRM：內容分發(fā)網絡節(jié)點資源管理軟件，根據本節(jié)點資源狀況，實時控制LSD的用戶調度行為，并控制節(jié)點資源使用，實現本地服務路由的控制；②LCM：節(jié)點內容管理組件,負責節(jié)點網絡的內容信息、狀態(tài)、生命周期管理，受制于GCM的統一控制；③LSD：實現多臺UCE的負載均衡，選擇一個最適合的UCE為用戶提供服務，其調度智能及行為受LRM控制，使用應用層重定向技術進行用戶調度；④UCE：統一內容引擎軟件，具有內容存儲和內容服務能力，是面向用戶的內容提供點，同時支持流媒體加速和下載加速。支持部分緩存、邊下載邊服務、共享存儲等特性。

2.1.2 TV2.0-2期建立本地中心系統、本地服務系統、門戶系統、認證系統

①本地中心系統承擔TV2.0產品業(yè)務的匯聚功能。通過本地承載網絡與流服務系統互聯，同時承擔內容存儲、中心調度、流媒體服務、頁面展現等任務。華數后臺服務系統承擔內容支持、用戶管理、頁面服務、調度重定向等部分，通過長途155M鏈路和本地IP核心網絡與本地中心系統互聯將節(jié)目源注入到本地中心系統。中心系統服務器通過光纖交換機與存儲系統相連接。②本地服務系統：包含本地調度系統與流服務系統，功能為實現本地負載均衡，為用戶提供流服務完成點播節(jié)目流的推送。③門戶系統：為用戶提供點播業(yè)務的門戶展現。④認證系統：實現用戶認證、計費功能，本地新建BOSS系統與華數BOSS系統進行對接。

2.2 太原有線互動TV2.0平臺設備部署

2.2.1 配置中心源服務器

按照標清4 000并發(fā)數10%并發(fā)率、高清1 000并發(fā)數5%并發(fā)率以及80%節(jié)點命中率計算，中心側服務系統需支持800個標清回源以及200個高清回源代理能力。按照1臺Dell R720支持200個標清H.264或50個高清H.264的服務能力計算，需配置8臺Dell R720服務器作為中心源服務器。服務器通過3臺二層交換機組成一個集群，通過2臺SAN交換機與存儲互聯，服務器部署LSD/LCM/LRM以及UCE組件，實現H.264的高標清混部，并互為冗余。

2.2.2 根據太原用戶數部署服務器

根據太原當地總用戶數（50 000），本期預估10%的標清點播以及5%高清點播并發(fā)率以及80%節(jié)點命中率計算，CDN節(jié)點需要支持4 000個標清并發(fā)流以及1 000個高清并發(fā)流，考慮單臺C1800支持1 000個H.264標清或200個H.264高清的并發(fā)流，分為2個節(jié)點部署9臺C1800服務器，服務器部署LCM/LRM/LSD/UCE組件。

2.2.3 分配詳情

本期采用H.264標清和高清共享存儲陣列的方式，涉及存儲分卷的分配大小如下。

基于H.264HD編碼格式高清點播內容量2013年按10 000 h測算，所以一年內：

存儲量 =8×106×10000×3600÷（8×1 024×1024）=34TB

H.264標清點播內容量按照80 000 h，所以一年內：

存儲量 =1.9×106×80000×3600÷（8×1024×1024）=65TB

本期本地點播方案中有效存儲總量為：34+65=99 TB

考慮系統存儲量的冗余，本次增加了2臺54T存儲作為中心服務系統的存儲系統。為保證安全運營，存儲系統與中心服務器采用1+1冗余備份SAN交換機相連。

2.2.4 進行負載冗余

本地采用1+1冗余備份方式部署2臺DELL R710服務器（內置IPS軟件），通過在四層交換機上配置虛擬服務器IP的形式，來對門戶訪問請求進行負載冗余。

2.2.5 完成相關認證與計費

部署AAA軟件與接口服務器與本地BOSS對接，完成激活、認證、鑒權、詢價等相關認證與計費。當長途鏈路中斷時，不影響本地用戶點播與體驗。本地BOSS系統通過與華數BOSS對接的方式，將互動點播的運營數據通過相關接口獲取至本地BOSS系統中。

3 互動本地承載網絡及IPQAM部署

2010年6—10月，太原有線建成覆蓋市區(qū)的城域骨干網主要承載公司互動電視業(yè)務技術上具備了開展寬帶業(yè)務、VOIP業(yè)務、企業(yè)專線等全業(yè)務的網絡能力。

3.1 確保不同業(yè)務之間的安全性

整網采用扁平化的兩層物理架構，核心雙節(jié)點冗余部署，匯聚層節(jié)點采用萬兆或千兆雙歸屬方式與核心層設備互連，實現正常狀態(tài)下的鏈路負載均衡，單鏈路故障狀態(tài)下的鏈路冗余備份。接入層節(jié)點鏈路為千兆光鏈路。不同的業(yè)務在MPLS/VPN規(guī)劃中進行劃分隔離，確保不同業(yè)務之間的安全性。

Lely 與 Festo 共同開發(fā)的機電解決方案沒有軟件就無法工作。Festo總部系統解決方案部門的應用軟件團隊參與其中，為全自動擠奶機器人開發(fā)了運動軟件。應用軟件團隊創(chuàng)建的軟件模塊不僅適用于滿足客戶項目的特定要求，而且還可用于其他項目。用功能模塊、庫或范例程序實現了應用軟件。Lely和 Festo之間的合作還將繼續(xù)，通過狀態(tài)監(jiān)控和預防維護，大幅度減少服務成本，打造全新的“未來農場”。

3.1.1 核心層設備

核心層設備共2臺，可堆疊路由器NE5000E部署在河西公司主樓八層前端機房。雙主控，四交換網單元，可用16個接口板槽位，現用2個槽位，8端口10 G線路處理板（40 G聚合）和20端口千兆線路處理板。每槽位支持40 Gbps容量，單框交換容量雙向1.28Tbps，轉發(fā)能力1600Mpps（＜1280×1.488=1904.64Mpps，千兆轉發(fā)能力 1 000 Mbps÷（（64+20)×8 bit）=1.488 Mpps）。

3.1.2 匯聚層節(jié)點設備

匯聚層節(jié)點設備共16臺，多業(yè)務控制網關ME60-8分別部署在城南等16個城區(qū)匯聚點。ME60-8有12個槽位，2個路由交換板槽位，2個交換網板槽位，8個業(yè)務線路板槽位，現用兩個槽位分別是1塊24端口千兆寬帶業(yè)務單元和1塊24端口千兆多業(yè)務單元。ME60-8交換容量雙向1.28 Tbps，轉發(fā)能力400 Mpps。

3.1.3 接入層節(jié)點設備

接入層節(jié)點設備共17臺CMTS（電纜調制解調器終端系統），分別為13臺思科的UBR10012，4臺的CASA-C10200.

3.1.4 出口路由器

接入層節(jié)點設備為思科4507三層交換機，背板容量為100Gbps，轉發(fā)性能75 Mpps。采用雙光鏈路聚合方式連接電信155M至杭州華數，實現互動點播服務。

VOD核心層接入交換機采用華為的S9306三層交換機，背板容量6 Tbps，交換容量2 Tbps，轉發(fā)性能1 080 Mpps。連接高清、標清視頻服務器，時移服務器、DHCP服務器、網管服務器等前端服務設備。

3.2 城域骨干網帶寬承載能力

河西總前端至城南等6個分前端，采用雙萬兆光纖互聯，核心到匯聚最高可用帶寬10 G，按照互動標清點播每路1.5 Mbps計算（數據碼流MPEG4格式），上述分前端可滿足6 666路并發(fā)流；按照互動高清點播每路8 Mbps計算（數據碼流H.264格式），上述分前端可滿足1 250路并發(fā)流；按照因特網4 Mbps接入計算，上述分前端可滿足2 500路并發(fā)流。

河西總前端到小店等十個分前端，采用雙千兆光纖互聯，核心到匯聚最高可用帶寬1 G，按照互動標清點播每路1.5 Mbps計算（數據碼流MPEG4格式），上述分前端可滿足666路并發(fā)流；按照互動高清點播每路8 Mbps計算（數據碼流H.264格式），上述分前端可滿足125路并發(fā)流；按照因特網接入4 Mbps計算，上述分前端可滿足250路并發(fā)流。

3.3 網絡路由部署

內部設備互聯主要采用IGP路由協議，可以用于大規(guī)模網絡部署的標準OSPF路由協議。所有設備都屬于同一個BGPAS自治域系統，總前端路由器與分前端ME60之間運行IBGP路由協議，總前端NE5000E路由器作為分前端ME60設備的VPNV4的反射器,VPNRR之間建立普通VPNV4的IBGP鄰居關系，使用相同的 CLUSTER-ID，在 NE5000E和 ME60之間采用BFD-FOR-BGP方式對互聯鏈路進行保護。所有路由器卻是MPLS組網，NE5000E和 ME60設備之間在互聯端口啟用MPLS/LDP協議，通過VPN邏輯隔離不同業(yè)務系統。

3.4 地址規(guī)劃

業(yè)務VPN網絡和CDN等系統網絡的地址采用靜態(tài)固定地址的分配方式管理，用戶機頂盒的IP地址管理采用動態(tài)DHCP方式實現。

3.4.1 流服務系統地址規(guī)劃和分配

在互聯地址和CDN等系統地址使用方面，使用華數分配32或64個公網地址供當地分配和使用，以保證這些地址在互聯網內唯一，避免可能的地址沖突發(fā)生。

3.4.2 機頂盒IP地址規(guī)劃和分配

地址分配作為一個完整的華數互動電視平臺系統，機頂盒必須獲得唯一并合法的地址才可正常使用，采用華數分配的10.0.0.0/8地址作為系統中機頂盒的合法地址范圍。根據各分前端覆蓋用戶數量，規(guī)劃一定數量的IP地址供接入網絡二次規(guī)劃和分配使用。

3.4.3 CM地址規(guī)劃和分配

CM地址使用私網地址段172.16.0.0/16；每個分前端根據片區(qū)帶戶情況進行分配：一類32個C類地址，如河西等6個分前端通過；二類16個C類地址，如西山等5個分前端；三類8個C類地址，如小店6個分前端。

各分前端的ME60，通過6個千兆口分別連接CMTS、監(jiān)控網絡和IPQAM，其中CMTS與監(jiān)控網絡各占1個千兆口，IPQM占用4個千兆口。CMTS按照一個上行帶1 000戶進行覆蓋，通過雙四混合后傳輸至各光收發(fā)模塊。另外，電信用戶經策略路由通過CMTS的上行光口匯聚至電信網絡。

3.5 本地IPQAM部署

本地接入網絡采用控制信令IP回傳方式，下行流服務采用IPQAM承載，采用IP-QAM技術和設備作數據轉換。在總前端和分前端之間即廣電骨干網上，以IP形式采用單播來分發(fā)節(jié)目流或文件，經過IP-QAM設備后轉為RF信號廣播到HFC接入網上。和CMTS一樣，IP-QAM為頭端設備，太原有線將其部署在分前端機房，根據城域網規(guī)劃和用戶發(fā)展規(guī)劃部署IPQAM。

在PAL制下，采用64QAM調制方式時，每個頻點（8 MHz）可以提供38 Mbps的下行帶寬，在碼流為1.5 Mpbs的情況下，每個頻點可以支持的并發(fā)流數為：38÷1.5=25個。考慮到一定的冗余量及碼率波動，為保證用戶服務質量，目前每個頻點配16個并發(fā)流。32個頻點的IPQAM可以支持的并發(fā)流數為：16×16=256個并發(fā)，由于IPQAM目前為部分用戶提供服務，每個分前端配置2臺IPQAM設備，后續(xù)根據業(yè)務發(fā)展平滑擴容。